KR101390476B1 - Shock absorber with electric generator - Google Patents
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Abstract
본 발명은 실린더 및 피스톤 로드를 포함하여 구성되는 자동차의 쇽업소버에 발전기를 내장시킨 발전기 내장형 쇽업소버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실린더 내주면 또는 피스톤로드 외주면에 링형상의 마그네트를 다층구조로 설치하고 피스톤로드의 상하 운동에 따라 움직이는 원통형 전기자를 실린더 내주면과 피스톤로드 외주면 사이에 배치하여 마그네트와의 상하 위치 변화에 따라 기전력을 생성하며, 전기자의 외주면 전체에 빈틈을 최소화하여 코일을 배치한 발전기 내장형 쇽업소버에 관한 것으로서, 이를 위해서, 내주면과 외주면을 자극으로 하되 내주면이 N극인 링과 내주면이 S극인 링이 교호적으로 연직방향을 따라 적층되는 형태로 구성되어 상기 실린더(10)의 내주면에 고정되는 제1 마그네트(40); 상기 피스톤 로드(20)의 하부를 내부에 삽입하고 하단이 폐구된 중공관 형태로 이루어져서 상기 피스톤 로드(20)의 하강시에 눌려 실린더(10) 내에서 하강동작하며, 외주면을 동일형상의 소구획면들로 구획한 후에 소구획면 간의 경계선을 따라 주회하는 전기코일(31)을 각 소구획면에 설치한 전기자(30); 상기 전기자(30)의 하단과 상기 실린더(10)의 내부 바닥면 사이에 개재되는 제1 탄성체(60); 를 구비한다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a generator-equipped shock absorber in which a generator is incorporated in a shock absorber of an automobile including a cylinder and a piston rod. More particularly, the present invention relates to a shock absorber comprising a cylinder- And a cylindrical armature moving in accordance with the upward and downward movement of the piston rod is disposed between the inner circumferential surface of the cylinder and the outer circumferential surface of the piston rod to generate an electromotive force in accordance with the vertical positional change with the magnet, A ring having an N-pole inner circumferential surface and a ring having an S-pole inner circumferential surface are alternately stacked along the vertical direction, and are fixed to the inner circumferential surface of the cylinder (10). The shock absorber A first magnet (40); A lower end of the piston rod 20 is inserted therein and a lower end thereof is closed. The lower end of the piston rod 20 is depressed when the piston rod 20 is lowered to move downward in the cylinder 10, An armature (30) having electric coils (31) which are arranged along the boundary line between the subdivision planes after being divided into planes on the respective subdivision planes; A first elastic body (60) interposed between a lower end of the armature (30) and an inner bottom surface of the cylinder (10); Respectively.
Description
본 발명은 실린더 및 피스톤 로드를 포함하여 구성되는 자동차의 쇽업소버에 발전기를 내장시킨 발전기 내장형 쇽업소버에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는, 실린더 내주면 또는 피스톤로드 외주면에 링형상의 마그네트를 다층구조로 설치하고 피스톤로드의 상하 운동에 따라 움직이는 원통형 전기자를 실린더 내주면과 피스톤로드 외주면 사이에 배치하여 마그네트와의 상하 위치 변화에 따라 기전력을 생성하며, 전기자의 외주면 전체에 빈틈을 최소화하여 코일을 배치한 발전기 내장형 쇽업소버에 관한 것이다.BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention The present invention relates to a generator-equipped shock absorber in which a generator is incorporated in a shock absorber of an automobile including a cylinder and a piston rod. More particularly, the present invention relates to a shock absorber comprising a cylinder- And a cylindrical armature moving in accordance with the upward and downward movement of the piston rod is disposed between the inner circumferential surface of the cylinder and the outer circumferential surface of the piston rod to generate an electromotive force in accordance with the vertical positional change with the magnet, Shock absorbers.
일반적으로 자동차의 현가장치는 차체와 차축 사이에 설치되는 스프링 및 쇽업소버(Shock Absorber)를 이용하여 주행 중에 노면으로부터 받는 충격이나 진동을 완화시켜 주행 안정성을 높이고 승차감도 향상시킨다. Generally, the suspension system of a car uses a spring and a shock absorber installed between a vehicle body and an axle to mitigate impact or vibration from a road surface while driving, thereby improving driving stability and improving ride comfort.
여기서, 쇽업소버는 노면으로부터 받는 충격에 의한 스프링의 자유진동을 흡수하여 그 진동을 멈추게 하는 작용을 담당하며, 이를 위해서, 쇽업소버를 신장 및 수축할 시에 저항력을 가하여 진동을 감쇄시킨다.Here, the shock absorber absorbs the free vibration of the spring due to the impact from the road surface, and stops the vibration. To this end, the shock absorber applies a resistance force to attenuate vibration when the shock absorber is extended and contracted.
통상적으로, 종래에는 실린더의 내부에서 피스톤 로드를 왕복운동시키게 한 쇽업소버에서 진동에 의한 왕복운동에 저항력을 가하여 열로 방출하였으나, 최근에는 발전 제동의 원리를 이용하여 쇽업소버의 신장 및 수축에 의한 운동에너지를 전기에너지로 변환함으로써 진동을 감쇄함은 물론이고 전기에너지를 자동차에서 사용하게 하는 기술도 제안되었다. Conventionally, in a conventional shock absorber in which a piston rod is caused to reciprocate in a cylinder, resistance is imparted to the reciprocating motion caused by vibration, and it is released as heat. In recent years, however, by using the principle of power generation braking, Techniques have been proposed to use electrical energy in automobiles as well as attenuate vibrations by converting energy into electrical energy.
이와 관련된 종래기술들로서, 공개실용신안 제20-1998-055226호, 공개특허 제10-2011-0094643호, 및 공개특허 제10-2012-0067476호 등이 있었다. 상기한 종래기술들 중에 공개특허 제10-2011-0094643호는 직선운동을 회전운동으로 변환하여 전기를 생산하였으나, 이는 회전운동으로 변환하기 위한 복잡한 구조가 필요하여 제작하기 어려웠다. 그리고, 상기한 공개실용신안 제20-1998-055226호 및 공개특허 제10-2012-0067476호는 자석과 코일을 이용하여 전기를 생산하였으나, 종래 쇽업소보에 내장하여야 하였던 피스톤 밸브를 필요로 하여서 구조를 단순화할 수 없고, 코일을 실린더 또는 피스톤 로드에 직접 고정하는 구조여서, 제작하기에 어려웠다.As related arts related thereto, there have been disclosed in public utility models 20-1998-055226, 10-2011-0094643, and 10-2012-0067476. In the above-mentioned prior arts, Japanese Patent Application Laid-Open No. 10-2011-0094643 has generated linearity by converting the linear motion into rotational motion, but it has been difficult to produce electricity because it requires a complicated structure for converting into rotational motion. In addition, although the above-mentioned public utility models 20-1998-055226 and 10-2012-0067476 produce electricity by using magnets and coils, a piston valve which had to be built in a conventional shock absorber is required The structure can not be simplified and the coil is fixed directly to the cylinder or the piston rod, making it difficult to manufacture.
또한, 상기한 종래기술들에는 전력생산성을 높이기 위한 코일의 배선 구조에 대해 언급하지 아니하여 쇽업소버에 적합한 코일을 제작하기도 어려웠다.Also, in the above-mentioned prior arts, the wiring structure of the coil for enhancing the power productivity is not mentioned, and it is also difficult to manufacture a coil suitable for a shock absorber.
더욱이, 쇽업소버의 신장 및 신축 동작으로 전기를 생산하면 그 전기의 파형에 왜곡이 많아 왜곡에 따른 전력 손실은 물론이고 차체의 전원으로 사용하는 데에도 제약이 따랐다.Moreover, when electricity is produced by the expansion and contraction of the shock absorber, there is a lot of distortion in the waveform of the electric power, so that there is a restriction on the power loss due to the distortion as well as the use as the power source of the vehicle body.
따라서, 본 발명의 목적은 발전기를 쇽업소버에 내장함에 있어서, 구조가 단순하고, 코일을 별도로 제작하여 쇽업소버의 기본 구조에 간단하게 설치할 수 있는 발전기 내장형 쇽업소버를 제공하는 것이다.It is therefore an object of the present invention to provide a generator built-in type shock absorber having a simple structure and a separate coil for incorporating the generator into a shock absorber so that the shock absorber can be easily installed in the basic structure of the shock absorber.
본 발명의 다른 목적은 전력생산성을 높인 코일 장착구조를 갖추고, 생산하는 전기의 파형을 정현파에 가깝게 한 발전기 내장형 쇽업소버를 제공하는 것이다.Another object of the present invention is to provide a shock absorber with a built-in generator having a coil mounting structure with enhanced power productivity and making the waveform of electricity to be produced closer to a sinusoidal wave.
상기 목적을 달성하기 위해 본 발명은, 실린더(10); 및 실린더(10) 내부에 하부를 여유있게 삽입하여 상하로 슬라이딩 가능하게 한 피스톤 로드(20);를 포함하여 구성되는 쇽업소버에 있어서, 내주면과 외주면을 자극으로 하되 내주면이 N극인 링과 내주면이 S극인 링이 교호적으로 연직방향을 따라 적층되는 형태로 구성되어 상기 실린더(10)의 내주면에 고정되는 제1 마그네트(40); 상기 피스톤 로드(20)의 하부를 내부에 삽입하고 하단이 폐구된 중공관 형태로 이루어져서 상기 피스톤 로드(20)의 하강시에 눌려 실린더(10) 내에서 하강동작하며, 외주면을 동일형상을 갖추는 복수의 소구획면으로 구획한 후에 소구획면 간의 경계선을 따라 주회하는 전기코일(31)을 각 소구획면에 설치한 전기자(30); 상기 전기자(30)의 하단과 상기 실린더(10)의 내부 바닥면 사이에 개재되는 제1 탄성체(60); 를 구비하여서, 피스톤 로드(20)의 상하 운동으로 상기 전기자(30)를 상하 이동시켜 상기 제1 마그네트(40)와 상기 전기코일(31) 사이의 상호작용에 의해 기전력을 발생시키게 한 것임을 특징으로 한다.According to an aspect of the present invention, And a piston rod (20) which is slidable up and down by inserting a lower portion of the cylinder (10) into the cylinder (10). The shock absorber comprises a ring and an inner circumferential surface having an inner peripheral surface and an outer peripheral surface as magnetic poles, A first magnet (40) having an S pole ring alternately stacked along a vertical direction and fixed to an inner circumferential surface of the cylinder (10); The
상기 소구획면은, 마름모로 이루어져서 전기코일(31)도 마름모 형태로 배선됨을 특징으로 한다.The small section surface is formed of rhombus, and the
상기 소구획면은, 삼각형, 사각형 및 육각형 중에 어느 하나의 형상으로 이루어져서, 소구획면의 경계선 형상에 맞게 전기코일(31)이 배선됨을 특징으로 한다.The small division plane has any one of a triangular shape, a square shape, and a hexagonal shape, and is characterized in that the
상기 제1 마그네트(40)를 구성하는 링형 자석 간의 높이차는, 전기코일(31) 간의 상하 높이차보다 작게 하여, 각각의 전기코일(31)마다 다수의 링형 자석에 의한 합성 자속이 쇄교되게 함을 특징으로 한다.The height difference between the ring-shaped magnets constituting the
상기 제1 마그네트(40)의 극성에 대한 상기 전기코일(31) 간의 전기각이 120°으로 하는 위상차를 갖게 하여서, 상기 전기코일(31)이 3상 결선에 의해 3상 기전력을 출력하게 함을 특징으로 한다.The phase angle of the electric angle between the
상기 피스톤 로드(20)에서 실린더(10) 내부에 삽입되는 하부의 외주면에 고정되며, 내주면과 외주면을 자극으로 하되 외주면이 N극인 링과 외주면이 S극인 링이 교호적으로 연직방향을 따라 적층되는 형태로 구성되는 제2 마그네트(50)를 구비하고, 상기 전기자(30)는, 상기 제2 마그네트(50)가 구비된 상기 피스톤 로드(20)의 하부를 내부에 여유있게 삽입하는 내경을 갖추며, 상기 전기자(30)의 내부 바닥면과 상기 피스톤 로드(20)의 하단 사이에 제2 탄성체(70)를 개재하여서, 피스톤 로드(20)의 상하 운동으로 상기 제1,2 마그네트(40, 50)와 상기 전기코일(31) 사이의 상호작용에 의해 기전력을 발생시키게 한 것임을 특징으로 한다.A ring having an N-pole outer circumferential surface and a ring having an S-pole outer circumferential surface are alternately stacked along the vertical direction while being fixed to the outer circumferential surface of the lower portion to be inserted into the
상기 제1 마그네트(40)를 구성하는 각각의 링형 자석과, 상기 제2 마그네트(50)를 구성하는 각각의 링형 자석은, 상하 두께가 동일함을 특징으로 한다.The ring-shaped magnets constituting the first magnet (40) and the respective ring-shaped magnets constituting the second magnet (50) are characterized by the same upper and lower thicknesses.
상기와 같이 구성되는 본 발명은 실린더 및 피스톤 로드를 기본 구조로 하는 쇽옵서버에서 전기코일을 설치할 전기자를 원통형으로 제작하여 실린더의 내부에 삽입하기만 하면 되므로, 전기자를 쉽게 설치할 수 있고, 전기자의 하단을 탄성체로 지지시켜 전기자의 상하 운동을 원활하게 하므로 이러한 전기자의 상하 운동을 위한 별도의 복잡한 구성이 필요치 아니하는 단순한 구조를 갖는다.In the shock absorber having the basic structure of the cylinder and the piston rod as described above, since the armature for installing the electric coil is formed into a cylindrical shape and inserted into the cylinder, the armature can be easily installed, So that the armature can be moved up and down smoothly. Therefore, there is no need for a complicated structure for moving the armature up and down.
또한, 본 발명은 주회하도록 배선되는 다수의 전기코일을 전기자의 외주면 전체에 고르게 분포시키되, 자속의 누설을 최소화하여 전기 생산 효율을 높일 수 있다.Further, according to the present invention, it is possible to distribute the plurality of electric coils uniformly distributed over the entire outer circumferential surface of the armature, while minimizing leakage of the magnetic flux, thereby enhancing the electric production efficiency.
또한, 본 발명은 마름모형의 전기코일, 제1 마그네트 외에 추가 설치하는 제2 마그네트, 및 제1 마그네트 또는 제2 마그네트의 링 형상 다층구조 중에 적어도 어느 하나를 채용하여 기전력 파형의 왜곡을 감소시키고, 이에 따라, 기전력 파형의 왜곡에 따라 발생할 수 있었던 전력손실을 줄일 수 있을 뿐만 아니라, 파형의 왜곡을 감소시키기 위한 별도의 장치 없이 사용할 수 있다.Further, the present invention adopts at least one of a ring-shaped electric coil, a second magnet which is additionally provided in addition to the first magnet, and a ring-shaped multilayer structure of the first magnet or the second magnet to reduce the distortion of the electromotive force waveform, Accordingly, it is possible not only to reduce power loss caused by the distortion of the electromotive force waveform but also to use it without a separate device for reducing the distortion of the waveform.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전기 내장형 쇽업소버의 단면도.
도 2는 상기 도 1에 도시된 전기자(30)의 사시도.
도 3은 상기 도 2에 도시된 전기자(30)의 외주면을 절개하여 평면상에 펼친 가상의 평면도
도 4는 상기 도 1에 도시된 제1 마그네트(40) 또는 제2 마그네트(50)의 사시도.1 is a sectional view of a generator-equipped shock absorber according to an embodiment of the present invention;
2 is a perspective view of the
FIG. 3 is a plan view of the
FIG. 4 is a perspective view of the
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부한 도면을 참조하여 당해 분야에 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 설명한다. 하기에서 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지의 기능 또는 공지의 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS In the following description of the present invention, detailed description of known functions and configurations incorporated herein will be omitted when it may make the subject matter of the present invention rather unclear.
도 1은 본 발명의 실시예에 따른 발전기 내장형 쇽업소버의 단면도이다.1 is a cross-sectional view of a generator-equipped shock absorber according to an embodiment of the present invention.
도 2는 전기자(30)의 사시도이다.2 is a perspective view of the
도 3은 전기코일(31)을 설치한 전기자(30)의 외주면을 절개하여 평면상에 펼친 가상의 평면도이다.Fig. 3 is a virtual plan view of the
도 4는 상기 도 1에 도시된 제1 마그네트(40) 또는 제2 마그네트(50)의 사시도이다.4 is a perspective view of the
상기 도 1을 참조하면, 본 발명의 실시예에 따른 발전기 내장형 쇽업소버는, 일반적인 쇽업소버와 동일하게 실린더(10)와 피스톤 로드(20)를 포함하여 구성되지만, 종래 실린더(10)의 내부에 유체를 채우고 피스톤 로드(20)의 하단에 유체통로인 밸브를 조성하여 충격을 흡수 제거하는 방식을 채용하는 것이 아니라, 피스톤 로드(20)의 상하 운동 에너지를 전기 에너지로 변환하여 상하 진동을 흡수 제거함은 물론이고 전기를 생산하여 활용할 수 있게 한다. 1, the generator built-in type shock absorber according to the embodiment of the present invention includes a
이를 위해서, 본 발명에 따른 발전기 내장형 쇽업소버는 전기자(30), 제1 마그네트(40), 제2 마그네트(50), 제1 탄성체(60) 및 제2 탄성체(70)를 구비하고, 이를 장착하기 위해 실린더(10) 및 피스톤 로드(20)의 구조도 변형한다.To this end, the generator built-in type shock absorber according to the present invention includes an
먼저, 실린더(10) 및 피스톤 로드(20)에 대해서 간략하게 설명한다.First, the
일반적으로 자동차의 쇽업소버는, 노면으로부터 전달되는 충격이나 진동을 완충하기 위해 설치한 스프링의 자유진동을 신속하게 감쇄시키는 장치로서, 중공의 실린더(10) 내부에 피스톤 로드(20)를 여유있게 삽입하여 피스톤 로드(20)의 상하 슬라이딩 운동을 가능하게 하여, 피스톤 로드(20)에 가해지는 충격에 따라 피스톤 로드(20)를 상하 운동하게 하며, 피스톤 로드(20)의 상하 운동 에너지를 소모시키는 구성요소를 내부에 형성하여서 상하 운동을 빠르게 멈추게 한다. 본 발명에 따르면 피스톤 로드(20)의 상하 운동 에너지를 소모시키는 구성요소를 전기자(30), 제1 마그네트(40) 및 제2 마그네트(50)를 포함하는 발전기로 구성한다. In general, a shock absorber of an automobile is a device for rapidly attenuating the free vibration of a spring installed to buffer impact or vibration transmitted from the road surface. The
상기 도 1을 참조하면 실린더(10)의 하부 및 상부를 캡(11, 12)으로 폐구하되 상부 캡(11)은 피스톤 로드(20)를 관통시키게 하여서 피스톤 로드(20)의 상부를 실린더(10)의 외측에 노출시키고, 피스톤 로드(20)의 상단 및 실린더(10) 하부 캡(12)의 하단에 각각 고리(21, 14)를 조성하여서 고리(21, 14)를 이용해 현가장치에 고정한다. 여기서, 캡(11, 12)은 이물질이 실린더(10) 내부로 들어가지 못하게 하며, 상기 고리(21, 14)는 현가장치에 고정하기 위해서 고리가 아닌 다른 형태로 변형될 수도 있다.1, the upper and lower parts of the
한편, 상기한 실린더(10) 및 피스톤 로드(20)는 전기자(30), 제1 마그네트(40) 및 제2 마그네트(50)를 포함하는 발전기의 장착을 위한 구조도 갖추며, 이러한 구조에 대해서는 발전기에 대해 설명할 때에 같이 설명한다.
The
상기 제1 마그네트(40)는, 상기 실린더(10)의 내주면에 고정되는 자석으로서, 본 발명의 실시예에 따르면 상기 도 4에 도시된 바와 같이 N극 링과 S극 링이 교호적으로 연직방향을 따라 적층되는 형태로 구성된다. 구체적으로 살펴보면, 상기 제1 마그네트(40)는 상기 실린더(10)의 내주면에 꼭 맞게 내삽할 수 있는 링 형상(실린더의 내경을 외경으로 하는 링 형상)으로 형성되는 자석들으로서, 링의 내주면과 외주면에 서로 다른 반대 극성을 갖으며, N극의 마그네트와 S극의 마그네트을 교호적으로 적층시켜서, 내부를 관통하며 상하 이동하는 코일과 쇄교하여 기전력을 유기시킨다. The
여기서, '쇄교(interlinkage, 鎖交)'는, 자기력선이 전기코일과 교차하는 것을 의미하고, 다른 표현으로는 폐곡선으로 배선된 전기코일에 에워싸이는 면을 자계가 관통하여 전기코일에 기전력을 발생시키는 것을 의미한다.Here, 'interlinkage' means that a magnetic force line crosses an electric coil. In other words, a magnetic field is passed through a surface surrounded by an electric coil wired as a closed curve to generate an electromotive force in the electric coil .
그리고, N극과 S극의 의미는 내부를 향하는 자극, 즉, 반지름 방향을 향하는 내주면의 자극을 의미한다. 링 형상의 상기 제1 마그네트(40)를 실제 구현할 시에는 원호 형상의 자석을 복수개로 마련하여 그 원호 형상의 자석을 원을 그리게 배치할 수 있으며, 이때, 하나의 원을 그리게 배치되는 자석들은 내주면에 동일 자극을 갖추어야 한다. The meaning of the N pole and the S pole means a magnetic pole facing inward, that is, a magnetic pole on the inner surface facing in the radial direction. In actual implementation of the ring-shaped
그리고, 상기 제1 마그네트(40)는 가능하면 실린더(10)의 내주면 전체에 설치하여서, 상하 이동하게 되는 후술하는 전기자(30)의 코일에 충분한 자기력선이 항시 가해지게 하는 것이 좋다.
The
상기 제2 마그네트(50)는, 상기 피스톤 로드(20)에서 실린더(10) 내부에 삽입되는 하부의 외주면에 고정되는 자석으로서, 상기 제1 마그네트(40)와 동일하게 N극 링과 S극 링이 교호적으로 연직방향을 따라 적층되는 형태로 구성된다. 여기서, N극과 S극의 의미는 외측을 향하는 외주면의 자극을 의미하며, 실제 제작할 시에도 상기 제1 마그네트(50)와 유사하게 원호 형상의 자석을 복수개로 마련하여 그 원호 형상의 자석이 원을 그리도록 상기 피스톤 로드(20)의 외주면에 고정할 수 있다. 이때 동일한 원을 그려 하나의 링을 구성하는 원호 형상의 자석들은 외주면에 동일 자극을 갖추어야 한다. 상기 제2 마그네트(50)를 상기 피스톤 로드(20)에 고정하는 방식은 일반적인 전동기 또는 발전기에서 회전자에 자석을 고정하는 방식을 채용할 수 있으므로 고정 구조에 대한 상세한 설명은 생략한다.
The
상기 전기자(30)는, 상부를 개구하고 하부를 폐구한 중공관 형상으로 형성되며, 상기 피스톤 로드(20)의 하부를 내부에 삽입하고 외주면을 상기 제1 마그네트(40)에 닿지 아니하게 이격시킨다. 그리고, 상기 전기자(30)의 하부 폐구된 면의 저면과 상기 실린더(10)의 내부 바닥면 사이에 제1 탄성체(60)가 개재된다. 이에 따라, 상기 피스톤 로드(20)를 하부로 하강시키면, 상기 전기자(30)도 눌려 실린더(10) 내에서 하강동작하며, 이때, 상기 제1 탄성체(60)를 수축시키므로 상기 제1 탄성체(60)의 탄성복원력에 의한 상승하려는 힘을 받으며 수축하게 되므로, 탄성복원력이 커져서 하강 방향으로 받는 힘보다 상승 방향의 힘이 커지면 상기 전기자(30)를 다시 상승시킨다. 즉, 상기 피스톤 로드(20)를 눌러 하강시키면 상기 전기자(30)는 상하로 진동 운동을 하게 되고, 물론 상기 피스톤 로드(20)도 상하 진동 운동을 하게 된다.The
또한, 상기 전기자(30)의 외주면에는 전기코일(31)이 설치되어서, 상기 전기자(30)가 상기 실린더(10) 내부에서 상하 이동할 시에도 상기 제1 마그네트(40)의 자기력선과 상호 작용하여 기전력을 발생시키다. 이때, 상기 전기자(30)에 설치된 전기코일(31)은 상기 실린더(10)의 일측을 관통하여 외부 전기단자(34)에 전기적으로 연결된다.An
본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전기자(30)는, 상기 제2 마그네트(50)를 구비한 상기 피스톤 로드(20)의 하부를 내부에 여유있게 삽입하는 내경을 갖추며, 상기 전기자(30)의 내부 바닥면과 상기 피스톤 로드(20)의 하단 사이에 제2 탄성체(70)를 개재한다. 이에 따라, 상기 전기자(30)의 내부에서 피스톤 로드(20)가 상하 이동하게 되므로, 상기 제2 마그네트(50)의 자기력선과 상호 작용(쇄교)하여 기전력을 발생시킨다. 즉, 상기 전기자(30)는, 내부에서 상기 피스톤 로드(20)를 상하로 움직일 수 있게 하고, 동시에, 자신은 실린더(10)의 내부에서 상하로 움직일 수 있게 함으로써, 상기 피스톤 로드(20)에 충격이 가해질 때에 상기 제1,2 마그네트(40, 50)와의 상대적 운동을 하게 되고, 이에 따라, 기전력을 발생한다.
According to an embodiment of the present invention, the
본 발명의 실시예에 따르면, 전기코일(31)은 상기 전기자(30)의 외주면에 설치함에 있어서, 상기 전기자(30)의 외주면을 동일형상의 소구획면들로 구획한 후에, 각각의 소구획면마다 하나씩 설치된다. 이때, 각각의 소구획면에 설치되는 전기코일(31)은, 소구획면 간의 경계선을 따라 주회하는 배선으로 이루어진다. 여기서 배선이라 함은, 예를 들면, 경계선을 따라 홈을 형성하고 그 홈에 전기코일(31)을 삽입하는 방식으로 이루어질 수 있다. 이에 따라, 전기코일(31)에 에워싸이는 소구획면을 통과하는 자기력의 변화에 따라 전기코일(31)에 기전력이 발생한다. According to the embodiment of the present invention, when the
본 발명의 실시예에 따르면, 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이 소구획면의 테두리는 마름모 형태로 형성되므로, 전기코일(31)도 마름모 형태로 배선되어서, 인접하는 전기코일(31)들이 서로 마름모의 변에 해당되는 부분을 서로 근접시킨 형태로 이루어진다. 이에 따라, 상기 전기자(30)의 외주면은 전기코일(31)로 에워싸이지 않는 면(유기 기전력을 발생시키지 못하고 자기력이 누설될 수 있는 면)을 최소화할 수 있고, 결국, 상기 전기자(30)의 외주면을 최대한 활용하여 기전력을 얻을 수 있다.According to the embodiment of the present invention, as shown in FIGS. 2 and 3, the rims of the subdivision surfaces are formed in a rhombic shape, so that the
한편, 본 발명의 실시예에 따르면, 상기 전기코일(31)의 배선을 위해 구획되는 소구획면은, 상기한 마름모 형태 외에 다양한 형태의 다각형으로도 가능하지만, 전기코일(31) 간에 서로 변이 근접하게 하기 위해서, 삼각형, 사각형(여기서는 수평선과 수직선으로 이루어지는 사각형), 마름모 및 육각형 중에 어느 하나의 형태로 이루어지는 것이 바람직하다. 더욱 바람직한 것은 마름모 형태이다. 여기서, 다각형이라 함은, 상기 전기자(30)의 외주면을 가상으로 평면상에 펼쳤을 때의 형상을 의미한다. 물론, 어느 다각형을 채용하더라도, 각각의 전기코일(31)은 동일하게 하여서, 동일한 크기의 기전력을 발생하게 하는 것이 좋다.In the meantime, according to the embodiment of the present invention, the subdivision surfaces partitioned for the wiring of the
더욱 바람직하게는, 상기 도 2에 도시된 바와 같이, 마름모 형태로 배선된 각각의 전기코일에 다수의 마그네트가 동시 쇄교하도록 상기 제1,2 마그네트(40, 50)의 크기, 즉, 각 N극 링 및 S극 링의 두께를 정하는 것이다. 다시 말해서, 상기 제1 마그네트(40) 및 제2 마그네트(50)를 구성하는 링형 자석들의 상하 두께(또는 상하로 적층된 링형 자석 간의 높이차)는, 상하로 인접하는 전기코일의 중심점 간의 높이차보다 작게 하여서, 인접하는 다수의 링형 자석들에 의한 자기력선이 동시에 하나의 전기코일과 쇄교되게 하는 것이다. 이에 따라,전기코일과 상기 제1,2 마그네트(40, 50) 간의 상대적 상하 운동에 따른 쇄교자속의 변화도 급변하지 않고 서서히 변하여 유기 기전력의 파형도 정현파에 가깝게 할 수 있다.
More preferably, as shown in FIG. 2, the magnets of the first and
상기 전기자(30)의 외주면에 설치되는 다수의 전기코일(31)들은, 3상 결선되어 상기 전기단자(34)를 통해 3상 기전력을 출력되게 할 수 있다. 구체적으로 설명하면, 상하로 배열되는 전기코일(31)들에서 서로 인전하는 전기코일간에 120°의 전기각을 갖게 함으로써, 이러한 전기각의 차이는 전기코일(31)간의 상하 간격과 상기 제1,2 마그네트(40, 50)의 N, S 간격을 고려하여 120° 전기각을 갖게 할 수 있다. A plurality of
예를 들면, 도면에 도시된 바와 같이 상하로 6개의 전기코일(31)을 설치하였을 때에 상부에서 1번째 및 4번째 전기코일의 중심에 각각 N극이 배치된다면(본 발명의 실시예에서처럼 얇은 두께의 링형 마그네트를 적층하였을 때에 링형 마그네트들의 합성 자극에 의해 N극이 전기코일에 가해지면) 그 두개의 N극 사이에 S극이 배치되게 하는 방식으로 링 형상의 N극 및 S극 마그네트의 극간 간격을 정하는 것이다. For example, when six
이에 따라, 상하로 연이어지는 3개의 전기코일은 서로 120°위상차를 갖는 기전력이 발생한다. 그리고, 동일 연직선상에서 나머지 3개에서도 3상 기전력이 발생하므로, 상부의 3개와 하부의 3개를 동위상끼리 직렬 또는 병렬 연결하면 된다. 물론, 다른 연직선상의 전기코일들과 직렬 또는 병렬 연결하여서 3상 기전력의 파형을 정현파에 가깝게 할 수 있다.
As a result, three electric coils connected in the vertical direction generate an electromotive force having a phase difference of 120 DEG with respect to each other. Since three-phase electromotive force occurs in the remaining three of the same vertical lines, three phases of the upper and three phases may be connected in series or in parallel at the same phase. Of course, the waveform of the three-phase electromotive force can be made close to the sinusoidal wave by being connected in series or in parallel with the electric coils on other vertical lines.
상기 제1 탄성체(60) 및 제2 탄성체(70)는, 도면에 도시된 바와 같이 본 발명의 실시예에 따르면 압축할려고 하는 힘에 대해 저항하는 탄성복원력을 갖게 되는 압축스프링으로 구성되며, 압축스프링과 동일한 작용을 하는 탄성체이면 만족한다. 여기서, 상기 제1 탄성체(60) 및 제2 탄성체(70)는 수축 및 이완 시에 넘어지지 아니하게 하여야 하므로, 도면에 도시된 바와 같이 상기 제1 탄성체(60) 및 제2 탄성체(70)를 외삽할 돌기(32, 33)를 상기 전기자(30)의 하부 폐구된 면의 상하에 각각 조성하고, 상기 제1 탄성체(60) 및 제2 탄성체(70)를 삽입할 요홈(13, 22)을 상기 피스톤 로드(20)의 저면 및 상기 실린더(10)의 내부 바닥면에 각각 조성하는 것이 좋다.As shown in the drawing, the first
그리고, 상기 전기자(30)는 도 1에 도시된 바와 같이 제1 탄성체(60)에 탄성적으로 지지되어 상하 이동하게 되므로, 기울어져 제1 마그네트(40) 또는 제2 마그네트(50)에 접촉하여 마찰을 일으킬 수 있다. 따라서, 상기 전기자(30)의 상하운동 시에 기울어지지 아니하는 것이 좋다. 예를 들면, 제1 마그네트(40)와 접촉하더라도 잘 미끄러져 접촉저항이 작은 슬리브를 두개 마련하여 상기 전기자(30)의 외주면 상하에 각각 하나씩 외삽하는 것이다.
1, the
상기와 같이 제1 탄성체(60) 및 제2 탄성체(70)를 구비함으로써, 피스톤 로드(20)가 하부로 눌려 이동하면 제2 탄성체(70)가 수축되면서 전기자(30)도 제1 탄성체(60)를 수축시키며 하부로 이동하게 된다. 따라서, 상기 전기자(30)에 설치된 전기코일은 제1 마그네트(40)와 상대적 위치변화를 일으켜 제1 마그네트(40)에 의한 쇄교자속에 의해 기전력이 발생하고, 아울러, 제2 마그네트(50)와도 상대적 위치변화를 일으켜 제2 마그네트(50)에 의한 쇄교자속에 의해 기전력이 발생한다. 이와 같이 발생한 기전력은 제1 마그네트(40)의 자속과 제2 마그네트(50)의 자속을 합성한 자속에 쇄교하여 발생하는 기전력이 되고, 이 기전력에 의해서 피스톤 로드(20)의 하강력에 저항을 가한다.Since the first
제1 탄성체(60) 및 제2 탄성체(70)이 신장하게 될 때에도 제1 마그네트(40) 및 제2 마그네트(50)와 전기코일 간의 상대적 위치변화로 기전력이 발생하므로, 신장하려는 힘에 대해 저항을 가한다.Even when the first
따라서, 피스톤 로드(20)는 충격에 의해 상하 이동할 시에 저항을 받게 되어 상하 진동이 급속하게 소멸된다.
Therefore, when the
한편, 피스톤 로드(20)의 상하 이동에 따라 상기 제2 마그네트(50)와 상기 제1 마그네트(40)의 상대 위치도 바뀌므로, 피스톤 로드(20)의 상하 이동에 따라 상하 운동하는 상기 전기자(30)의 전기코일(31)에 쇄교되는 자속이 상기 제1 마그네트(40)만 구비할 때와 다르게 된다. Since the relative positions of the
예를 들어 설명하기 위해서, 상기 제1 탄성체(60)와 제2 탄성체(70)의 탄성특성 곡선이 동일한 제품을 사용한다고 가정한다. For example, it is assumed that the elastic property curve of the first
먼저, 피스톤 로드(20)에 충격이 가해지기 전에, 수평면 상에서 제1 마그네트(40)의 내주면 자극과 제2 마그네트(50)의 외주면 자극이 상기 도 1에 도시된 바와 같이 서로 다른 극성이라면, 자기력선이 거의 수평면 상의 반지름 방향을 따라 직진하게 되므로, 상기 전기코일(31)과의 쇄교 자속이 크게 나타난다. First, before the impact is applied to the
반면에, 피스톤 로드(20)가 충격을 받아 하강하게 되어 제1 마그네트(40)의 내주면 자극과 제2 마그네트(50)의 외주면 자극이 서로 같은 극성이 되는 쪽으로 위치 변화가 발생하면, 제1 마그네트(40)의 N극에서 출발하는 자기력선이 인접하는 제1 마그네트(40)의 S극으로도 가지만 수평을 이루지 못하고 경사지게 형성된 자기력선이 제2 마그네트(50)의 S극으로도 가게 된다. 그리고, 제1 마그네트(40)의 내주면 자극과 제2 마그네트(50)의 외주면 자극이 서로 같은 극성이 되는 순간에는 제1 마그네트(40)에서 제2 마그네트(50)를 향해 가는 자기력선이 매우 미약하게 된다. On the other hand, when the
이를 정리하면, 상기 전기자(30)의 전기코일(31)에 쇄교되는 자속은 제1 마그네트(40)의 내주면 자극과 제2 마그네트(50)의 외주면 자극이 서로 다른 극성으로 수평면 상에서 마주할 때에 가장 크게 나타나고 서로 같은 극성으로 수평상에서 서로 마주할 때에 가장 작게 나타난다. 따라서, 전기자(30)의 전기코일(31)에 쇄교되는 자속은 전기자(30)의 하강 과정에서 하강 거리에 따라 주기성을 띄며 극성이 바뀌게 된다.When the magnetic poles of the inner circumferential surface of the
일반적으로 상기 제2 마그네트(50)를 설치하지 아니하고 상기 제1 마그네트(40)만으로 쇄교자속을 조성한다면, 하강하는 전기자(30)의 전기코일(31)에 쇄교되는 자속이 구형파에 가깝게 된다. 즉, N극과 S극 사이에서 자속분포가 급격하게 변하고 그 외의 영역(N극 또는 S극의 중심점에 가까운 영역)에서는 약간 곡선을 띄지만 거의 균일한 값을 갖는 것이다. 이러한 자속분포는 기전력의 파형을 왜속시킨다. 반면에, 본 발명의 실시예에 따르면, 제2 마그네트(50)를 추가로 구비함으로써, 전기코일(31)과 쇄교하는 자속이 최대인 시점에서 쇄교하는 자속이 최소인 시점까지 점진적으로 변하게 하므로, 쇄교하는 자속의 분포를 정현파에 가깝게 함으로써, 전기코일에 유기되는 기전력의 파형도 정현파에 가깝게 할 수 있다. 물론, 전기코일에 흐르는 전류에 의한 전기자반작용은 종래 기술에서처럼 예를 들어 보극을 추가하는 방식을 채용하여 기전력의 파형을 좋게 할 수 있다.Generally, if the
아울러, 상기 제1 마그네트(40)를 구성하는 각각의 링형 자석과, 상기 제2 마그네트(50)를 구성하는 각각의 링형 자석은, 상하 두께가 동일하게 하는 것이 바람직하다. 이는, 다수의 전기코일을 상기 전기자(30)에 설치하되, 각각의 전기코일에 유기되는 기전력의 주기를 동일하게 하기 위함이다.
It is preferable that the ring-shaped magnets constituting the
상술한 바와 같이 구성되는 본 발명에 따른 발전기 내장형 쇽업소버는, 실린더(10)의 내주면에 링형 자석들을 N극과 S극이 교호적으로 적층되도록 제1 마그네트(40)를 구비하고, 전기코일(31)들을 전기자(30)의 외주면에 설치하되 빈틈을 최소화하므로, 전기자(30)의 상하 운동 구간 전체에 걸쳐 기전력을 생산한다. 이에 따라, 누설자속을 최소화하여 전력생산량을 높일 수 있다.The generator built-in type shock absorber according to the present invention constructed as described above is provided with a
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 전기코일(31)의 배선을 마름모 형태로 하므로, 쇄교자속이 급격히 변하지 아니한다. 이에 따라, 기전력의 파형을 좋게 할 수 있다.Further, according to the embodiment of the present invention, since the wiring of the
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 피스톤 로드(20)에도 상기 제1 마그네트(40)와 동일한 형태의 제2 마그네트(50)를 장착하고 전기자(30)의 내부에서 상하운동하게 하므로, 제1 마그네트(40)와 제2 마그네트(50)에 의해 쇄교자속을 크게 하여 전력생산량을 높이고, 아울러, 쇄교자속의 분포를 정현파에 가깝게 하여 기전력의 파형을 좋게 한다.According to an embodiment of the present invention, the
또한, 본 발명의 일실시예에 따르면, 링형 자석들 간의 상하 높이차를 전기코일간의 상하 높이차보다 작게 하여, 각각의 전기코일에 다수의 링형 자속들에 의한 합성 자속이 쇄교되게 하므로, 기전력의 파형을 좋게 한다.Further, according to the embodiment of the present invention, the height difference between the ring-shaped magnets is smaller than the height difference between the electric coils, so that the composite magnetic flux by the plurality of ring-shaped magnetic fluxes is linked to each electric coil, Makes the waveform better.
여기서, 기전력의 파형을 좋게 한다는 것은 파형의 왜곡에 의한 전력 손실을 최소화하므로, 쇽업소버로서 피스톤 로드의 상하 진동을 감쇄시키는 본연의 목적을 달성하면서, 전력생산향을 높이는 장점을 갖는 것이다.
Here, improving the waveform of the electromotive force minimizes the power loss due to the distortion of the waveform, and therefore has the advantage of enhancing the power generation direction while attaining the intrinsic purpose of attenuating the up-and-down vibration of the piston rod as a shock absorber.
이상에서 본 발명의 기술적 사상을 예시하기 위해 구체적인 실시 예로 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기와 같이 구체적인 실시 예와 동일한 구성 및 작용에만 국한되지 않고, 여러가지 변형이 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 한도 내에서 실시될 수 있다. 따라서, 그와 같은 변형도 본 발명의 범위에 속하는 것으로 간주해야 하며, 본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의해 결정되어야 한다.While the present invention has been particularly shown and described with reference to exemplary embodiments thereof, it is to be understood that the invention is not limited to the disclosed exemplary embodiments, . ≪ / RTI > Accordingly, such modifications are deemed to be within the scope of the present invention, and the scope of the present invention should be determined by the following claims.
10 : 실린더 11, 12 : 캡 13 : 요홈
14 : 고리
20 : 피스톤 로드 21 : 고리 22 : 요홈
30 : 전기자 31 : 전기코일 32, 33 : 돌기
34 : 전기단자
40 : 제1 마그네트 50 : 제2 마그네트
60 : 제1 탄성체 70 : 제2 탄성체10:
14: Ring
20: piston rod 21: collar 22: groove
30: armature 31:
34: Electrical terminal
40: first magnet 50: second magnet
60: first elastic body 70: second elastic body
Claims (7)
내주면과 외주면을 자극으로 하되 내주면이 N극인 링과 내주면이 S극인 링이 교호적으로 연직방향을 따라 적층되는 형태로 구성되어 상기 실린더(10)의 내주면에 고정되는 제1 마그네트(40);
상기 피스톤 로드(20)의 하부를 내부에 삽입하고 하단이 폐구된 중공관 형태로 이루어져서 상기 피스톤 로드(20)의 하강시에 눌려 실린더(10) 내에서 하강동작하며, 외주면을 동일형상을 갖추는 복수의 소구획면으로 구획한 후에 소구획면 간의 경계선을 따라 주회하는 전기코일(31)을 각 소구획면에 설치한 전기자(30);
상기 전기자(30)의 하단과 상기 실린더(10)의 내부 바닥면 사이에 개재되는 제1 탄성체(60);
를 구비하여서, 피스톤 로드(20)의 상하 운동으로 상기 전기자(30)를 상하 이동시켜 상기 제1 마그네트(40)와 상기 전기코일(31) 사이의 상호작용에 의해 기전력을 발생시키게 하되,
상기 소구획면은, 마름모로 이루어져서 전기코일(31)도 마름모 형태로 배선됨을 특징으로 하는 발전기 내장형 쇽업소버.A cylinder 10; And a piston rod (20) slidable up and down by inserting a lower portion of the cylinder (10) in the cylinder (10) with sufficient space, the shock absorber comprising:
A first magnet (40) having an inner circumferential surface and an outer circumferential surface as magnetic poles, the ring having an inner circumferential surface having an N pole and the S pole ring having an inner circumferential surface alternately stacked along a vertical direction and fixed to an inner circumferential surface of the cylinder (10);
The piston rod 20 has a hollow tube shape in which a lower portion of the piston rod 20 is inserted and a lower end thereof is closed. When the piston rod 20 is lowered, the piston rod 20 moves downward in the cylinder 10, An armature (30) provided on each subdivision surface with an electric coil (31) running around the boundary line between the subdivision surfaces after being divided by the subdivisional surface of the subdivision;
A first elastic body (60) interposed between a lower end of the armature (30) and an inner bottom surface of the cylinder (10);
So that the armature 30 is moved up and down by the upward and downward movement of the piston rod 20 to generate an electromotive force by the interaction between the first magnet 40 and the electric coil 31,
Wherein the small section surface is made of diamond and the electric coil (31) is also wired in a rhombus shape.
상기 소구획면은, 삼각형, 사각형 및 육각형 중에 어느 하나의 형상으로 이루어져서, 소구획면의 경계선 형상에 맞게 전기코일(31)이 배선됨을 특징으로 하는 발전기 내장형 쇽업소버.3. The method of claim 2,
Wherein the small section surface is formed in any one of a triangular shape, a square shape, and a hexagonal shape, and the electric coil (31) is wired in conformity with the shape of the boundary line of the small section surface.
상기 제1 마그네트(40)를 구성하는 링형 자석 간의 높이차는, 전기코일(31) 간의 상하 높이차보다 작게 하여, 각각의 전기코일(31)마다 다수의 링형 자석에 의한 합성 자속이 쇄교되게 함을 특징으로 하는 발전기 내장형 쇽업소버.3. The method of claim 2,
The height difference between the ring-shaped magnets constituting the first magnet 40 is made smaller than the height difference between the electric coils 31 so that the composite magnetic fluxes generated by the plurality of ring-shaped magnets are linked to each electric coil 31 Features a built-in generator-type shock absorber.
상기 제1 마그네트(40)의 극성에 대한 상기 전기코일(31) 간의 전기각이 120°으로 하는 위상차를 갖게 하여서, 상기 전기코일(31)이 3상 결선에 의해 3상 기전력을 출력하게 함을 특징으로 하는 발전기 내장형 쇽업소버.5. The method of claim 4,
The phase angle of the electric angle between the electric coils 31 with respect to the polarity of the first magnet 40 is 120 ° so that the electric coil 31 outputs three- Features a built-in generator-type shock absorber.
상기 피스톤 로드(20)에서 실린더(10) 내부에 삽입되는 하부의 외주면에 고정되며, 내주면과 외주면을 자극으로 하되 외주면이 N극인 링과 외주면이 S극인 링이 교호적으로 연직방향을 따라 적층되는 형태로 구성되는 제2 마그네트(50)를 구비하고,
상기 전기자(30)는, 상기 제2 마그네트(50)가 구비된 상기 피스톤 로드(20)의 하부를 내부에 여유있게 삽입하는 내경을 갖추며, 상기 전기자(30)의 내부 바닥면과 상기 피스톤 로드(20)의 하단 사이에 제2 탄성체(70)를 개재하여서,
피스톤 로드(20)의 상하 운동으로 상기 제1,2 마그네트(40, 50)와 상기 전기코일(31) 사이의 상호작용에 의해 기전력을 발생시키게 한 것임을 특징으로 하는 발전기 내장형 쇽업소버.The method according to any one of claims 2 to 4,
A ring having an N-pole outer circumferential surface and a ring having an S-pole outer circumferential surface are alternately stacked along the vertical direction while being fixed to the outer circumferential surface of the lower portion to be inserted into the cylinder 10 in the piston rod 20, And a second magnet 50,
The armature 30 has an inner diameter to allow the lower portion of the piston rod 20 provided with the second magnet 50 to be inserted in a satisfactory manner. The inner bottom surface of the armature 30 and the piston rod 20 via the second elastic body 70,
Wherein the first and second magnets (40, 50) and the electric coil (31) generate an electromotive force by a vertical movement of the piston rod (20).
상기 제1 마그네트(40)를 구성하는 각각의 링형 자석과, 상기 제2 마그네트(50)를 구성하는 각각의 링형 자석은, 상하 두께가 동일함을 특징으로 하는 발전기 내장형 쇽업소버.The method according to claim 6,
Wherein each of the ring-shaped magnets constituting the first magnet (40) and each of the ring-shaped magnets constituting the second magnet (50) have the same upper and lower thicknesses.
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