KR101543083B1 - Hybrid motor cycle with electric generating front wheel and driving rear wheel - Google Patents

Hybrid motor cycle with electric generating front wheel and driving rear wheel Download PDF

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KR101543083B1 KR1020130122290A KR20130122290A KR101543083B1 KR 101543083 B1 KR101543083 B1 KR 101543083B1 KR 1020130122290 A KR1020130122290 A KR 1020130122290A KR 20130122290 A KR20130122290 A KR 20130122290A KR 101543083 B1 KR101543083 B1 KR 101543083B1
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Abstract

본 발명은 하이브리드 모터사이클의 전륜 휠 내부에 간이한 구조의 발전 장치를 설치하고, 후륜 휠 내부에는 가솔린 엔진과 선택적으로 사용할 수 있는 전기 모터를 설치하여, 주행 상황에서 따라 전기 모터용 배터리를 전륜의 발전 장치로 충전할 수 있는 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클에 관한 것으로, 모터사이클에 가솔린 엔진과, 전기 모터와, 전기 모터에 전력을 공급하는 배터리를 구비하여 모터사이클의 후륜에 상기 가솔린 엔진의 구동력과 전기 모터의 구동력이 택일적으로 전달되게 하고, 상기 배터리에는 전기를 충전할 수 있는 충전기를 연결하고, 상기 모터사이클의 전륜의 림 내부에는 상기 충전기에 배터리 충전용 전력을 공급할 수 있는 발전 장치를 구비하되, 상기 발전 장치는, 전륜 축 방향의 자속을 형성하는 영구자석이 부착되고 전륜의 림과 함께 회전하는 원반형 요크와, 전륜 축에 고정된 원반형의 비자성체 디스크 내부에 수용되어 상기 원반형 요크가 회전할 때 상기 영구자석에 의해 형성된 자속과 쇄교하면서 기전력을 발생시키는 권선을 포함하여 구성하고, 상기 가솔린 엔진에 의한 주행으로 모터사이클이 일정 속도 이상에 도달하여 관성력이 발생할 때나, 가솔린 엔진에 의한 주행 또는 전기 모터에 의한 주행 중 모터사이클의 정지나 내리막길 주행을 위해 사용자에 의한 브레이크 조작이 이루어질 때, 상기 발전 장치의 권선을 상기 충전기에 연결하여, 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 한다.The present invention is characterized in that a power generating device of a simple structure is provided inside a front wheel of a hybrid motorcycle and an electric motor which can be selectively used with a gasoline engine is installed in the rear wheel, And a battery for supplying electric power to the electric motor so that the driving force of the gasoline engine is transmitted to the rear wheel of the motorcycle, And a power generating device capable of supplying electric power for charging the battery to the charger inside the rim of the front wheel of the motorcycle, Wherein the power generating device includes a permanent magnet which forms a magnetic flux in the front-wheel axial direction Shaped yoke fixed to the front wheel shaft and wound with a magnetic flux formed by the permanent magnet when the disk yoke rotates to generate an electromotive force, When the motorcycle reaches a predetermined speed or higher due to the running of the gasoline engine and an inertial force is generated, or when the motorcycle is stopped by a gasoline engine or driven by an electric motor, The battery is charged by connecting the winding of the power generation device to the charger when the brake operation is performed by the battery charger.

Figure R1020130122290
Figure R1020130122290

Description

전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클{HYBRID MOTOR CYCLE WITH ELECTRIC GENERATING FRONT WHEEL AND DRIVING REAR WHEEL}HYBRID MOTOR CYCLE WITH ELECTRIC GENERATING FRONT WHEEL AND DRIVING REAR WHEEL BACKGROUND OF THE INVENTION [0001]

본 발명은 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클에 관한 것으로, 더 상세하게는 하이브리드 모터사이클의 전륜 휠 내부에 간이한 구조의 발전 장치를 설치하고, 후륜 휠 내부에는 가솔린 엔진과 선택적으로 사용할 수 있는 전기 모터를 설치하여, 주행 상황에서 따라 전기 모터용 배터리를 전륜의 발전 장치로 충전할 수 있는 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클에 관한 것이다.
BACKGROUND OF THE INVENTION 1. Field of the Invention [0001] The present invention relates to a front wheel power rear wheel drive hybrid motor cycle, and more particularly, to a front wheel power generation rear wheel drive hybrid motor cycle in which a power generation device of a simple structure is provided inside a front wheel wheel of a hybrid motor cycle, To a front-wheel drive rear-wheel drive hybrid motorcycle capable of charging a battery for an electric motor with a front-wheel-drive power generation device in accordance with a driving situation.

본원 출원인은 가솔린 엔진과 전기 모터(BLDC 직류 모터)를 택일적으로 사용하여 후륜을 구동할 수 있는 하이브리드 모터 사이클을 개발하여, 특허등록 제0929644호, 특허등록 제0953745호, 특허등록 제1219059호로 개시하였다.
The applicant of the present application developed a hybrid motorcycle capable of driving a rear wheel by alternatively using a gasoline engine and an electric motor (BLDC direct current motor), and has been disclosed in patent registration No. 0929644, patent registration No. 0953745, patent registration No. 1219059 Respectively.

위 특허들에 개시된 하이브리드 모터사이클에서는, 사용자가 가솔린 엔진에 의한 주행 또는 전기 모터에 의한 주행을 선택하면, 별도의 전환장치 없이 가솔린 엔진의 구동력 또는 전기 모터의 구동력이 자동으로 후륜에 전달되어 모터사이클의 운행 동력으로 사용된다. 그러나, 여기에서 사용하는 전기 모터는 가솔린 엔진을 대체할 정도의 큰 토크를 발생하여야 하므로, 그 용량 및 출력이 매우 큰 것을 사용하여야 하는데, 통상 125cc 이하의 스쿠터용으로는 1,000W-2,000W 전기 모터를 사용하고, 125cc를 초과하는 모터사이클용으로는 3,000W-6,000W이상의 전기 모터를 사용한다. 이들 모터를 구동하는 배터리로 48V(1,000W-2,000W 전기 모터용) 정격전압 또는 72V(3,000W-6,000W전기 모터용) 정격전압의 배터리를 사용할 경우, 모터에는 20A 이상 또는 40A 이상의 큰 전류가 흐르게 된다.
In the hybrid motorcycle disclosed in the above patents, when the user selects the running by the gasoline engine or the running by the electric motor, the driving force of the gasoline engine or the driving force of the electric motor is automatically transmitted to the rear wheels, Is used as the driving power of the vehicle. However, since the electric motor used here must generate a large torque enough to replace the gasoline engine, it is necessary to use a motor having a very large capacity and power. In general, for a scooter of 125cc or less, And an electric motor of 3,000W to 6,000W or more is used for motorcycles exceeding 125cc. If you use a battery that drives these motors with a rated voltage of 48V (for 1,000W to 2,000W electric motors) or a rated voltage of 72V (for 3,000W to 6,000W electric motors), the motor must have a current greater than 20A or greater than 40A Flow.

이와 같은 하이브리드 모터사이클은 전기 모터의 전원으로 배터리를 사용하기 때문에, 수시로 배터리 충전을 해야 한다. 하이브리드 모터사이클은 가솔린 엔진에 의한 주행으로 모터사이클이 일정 속도 이상에 도달하여 관성력이 발생할 때 전기 모터의 권선을 배터리 충전기에 연결하면, 전기 모터가 발전기로 기능하여 배터리를 충전할 수 있다. 또한, 가솔린 엔진에 의한 주행 또는 전기 모터에 의한 주행 중에 모터사이클의 정지나 내리막길 주행을 위해 사용자에 의한 브레이크 조작이 이루어질 때, 배터리에 의한 전기 모터에의 전원 공급을 차단하고, 전기 모터의 권선을 배터리 충전기에 연결하면, 전기 모터가 발전 장치로 기능하여 배터리를 충전할 수 있다. 이렇게 할 경우, 운행 중 발생하는 불필요한 기계 에너지를 전기 에너지로 전환하여 배터리에 충전하게 되므로, 배터리의 외부 충전 회수를 줄일 수 있게 된다.
Since the hybrid motorcycle uses the battery as the power source of the electric motor, it is necessary to charge the battery from time to time. When the hybrid motorcycle is driven by a gasoline engine and the motorcycle reaches a certain speed or more, and an inertial force is generated, when the electric motor winding is connected to the battery charger, the electric motor functions as a generator to charge the battery. Further, when the brake operation is performed by the user for stopping the motorcycle or traveling downhill while the vehicle is running by the gasoline engine or by the electric motor, power supply to the electric motor by the battery is cut off, To the battery charger, the electric motor can function as a power generation device to charge the battery. In this case, since unnecessary mechanical energy generated during operation is converted into electrical energy and charged into the battery, the number of external charging of the battery can be reduced.

그러나, 모터사이클 구동용 전기 모터를 발전 장치로 겸하여 사용하는 데는 다음과 같은 제약이 있다.
However, there are the following limitations in using an electric motor for driving a motorcycle as a power generation device.

우선, 모터사이클 구동용 전기 모터는 상술한 바와 같이 가솔린 엔진의 토크에 준하는 토크를 발생하여야 하기 때문에 그 용량(권선수, 계자 자속)이 매우 크고, 권선 전류도 매우 크다. 따라서, 발전을 위하여 모터사이클 구동용 전기 모터를 충전기에 연결하여 부하를 가할 경우, 역기전력에 의한 전기 모터의 제동력이 매우 크게 걸린다. 따라서, 가솔린 엔진에 운행 중이든 전기 모터에 의한 운행 도중 전원을 차단한 경우든, 전기 모터에 의하여 충전을 개시하는 순간, 모터사이클의 관성력을 훨씬 초과하는 전기 모터의 제동력이 작용하여 모터사이클이 즉시 정지하는 문제점이 있다. 따라서, 하이브리드 모터사이클 구동용 전기 모터를 발전 장치로 전환하여 사용하는 것은 매우 부적절 한 것이다. 또한, 배터리 충전용 발전 장치는 전기 모터와 별도로 구비하여야 하고, 그 용량도 하이브리드 모터사이클 구동용 전기 모터보다 훨씬 더 적어야 한다.
First, since the electric motor for driving the motorcycle must generate a torque in accordance with the torque of the gasoline engine as described above, its capacity (winding speed and field flux) is very large and the winding current is also very large. Therefore, when an electric motor for driving a motorcycle is connected to a charger for power generation, the braking force of the electric motor due to the counter electromotive force is very large. Therefore, even when the power is shut off during operation of the gasoline engine or when the electric motor is in operation, the braking force of the electric motor far exceeds the inertial force of the motorcycle acts at the instant of starting charging by the electric motor, There is a problem to stop. Therefore, it is very inappropriate to use an electric motor for driving a hybrid motorcycle as a generator. In addition, the battery-powered generator must be provided separately from the electric motor, and the capacity thereof must be much smaller than that of the electric motor for driving the hybrid motorcycle.

다음, 모터사이클은 자동차와 달리 샤시와 바디에 별도의 발전 장치를 수납할 수 있는 여유 공간이 없다. 따라서, 배터리 충전용 발전 장치를 모터사이클 구동용 전기 모터와 별도로 구비하는 경우에도, 그 설치가 복잡하거나, 부피가 큰 경우에는 배터리 충전용 발전 장치를 구비한 실질적인 효용이 없는 것이다.
Next, unlike automobiles, motorcycles do not have room to accommodate separate generators in the chassis and body. Therefore, even when the battery-powered power generation device is provided separately from the motor for driving the motorcycle, there is no substantial utility with the battery-powered power generation device if the installation is complicated or the battery is large.

본 발명은 상술한 종래, 하이브리드 모터사이클의 문제를 해결하기 위하여 이루어진 것으로, 본 발명이 해결하고자 하는 제1과제는, 하이브리드 모터사이클 구동용 전기 모터와 분리된 발전 장치를 구비하여, 주행 중 불필요한 기계 동력을 전기 에너지로 충전할 수 있는 하이브리드 모터사이클을 제공하는 데 있다.
A first object of the present invention is to provide an electric motor for driving a hybrid motorcycle and a power generation device separate from the hybrid motorcycle, And a hybrid motorcycle capable of charging power with electric energy.

본 발명이 해결하고자 하는 제2과제는, 모터사이클의 부피를 키우지 않고, 간이하게 설치하여 사용할 수 있는 발전 장치를 갖는 하이브리드 모터사이클을 제공하는 데 있다.
A second problem to be solved by the present invention is to provide a hybrid motorcycle having a power generation device that can be installed and used easily without increasing the volume of the motorcycle.

상술한 본 발명의 과제들은, 모터사이클에 가솔린 엔진과, 전기 모터와, 전기 모터에는 전력을 공급하는 배터리를 구비하여 모터사이클의 후륜에 상기 가솔린 엔진의 구동력과 전기 모터의 구동력이 택일적으로 전달되게 하고, 상기 배터리에는 전기를 충전할 수 있는 충전기를 연결하고, 상기 모터사이클의 전륜의 림 내부에는 상기 충전기에 배터리 충전용 전력을 공급할 수 있는 발전 장치를 구비하되, 상기 발전 장치는, 전륜 축 방향의 자속을 형성하는 영구자석이 부착되고 전륜의 림과 함께 회전하는 원반형 요크(disk type yoke)와, 사다리꼴 형상으로 권취된 분할권선이 서로 직렬로 연결된 형태이고 각 분할권선은 전륜 축에 고정된 비자성 원반형 디스크의 내부에 방사상으로 수용되어 상기 원반형 요크가 회전할 때 상기 영구자석에 의해 형성된 자속과 쇄교하면서 기전력을 발생시키는 권선(winding)을 포함하여 구성하고, 상기 가솔린 엔진에 의한 주행으로 모터사이클이 일정 속도 이상에 도달하여 관성력이 발생할 때나, 가솔린 엔진에 의한 주행 또는 전기 모터에 의한 주행 중 모터사이클의 정지나 내리막길 주행을 위해 사용자에 의한 브레이크 조작이 이루어질 때, 상기 발전 장치의 권선을 상기 충전기에 연결하여, 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클에 의하여 해결될 수 있다.
According to the present invention, there is provided a motorcycle including a gasoline engine, an electric motor, and a battery for supplying electric power to the motorcycle so that the driving force of the gasoline engine and the driving force of the electric motor are selectively transmitted And a power generator connected to a charger capable of charging electricity to the battery and supplying electric power for charging the battery to the charger in a rim of a front wheel of the motorcycle, Shaped yoke to which a permanent magnet for forming a magnetic flux in the direction of rotation is coupled and rotates together with a rim of a front wheel and a split winding wound in a trapezoid shape are connected to each other in series and each split winding is fixed to the front wheel shaft A disk-shaped disk is radially received in the inside of the disk and is formed by the permanent magnet when the disk- And a winding for generating an electromotive force when the motorcycle is driven by the gasoline engine. When the motorcycle reaches an inertial force due to the motorcycle reaching a predetermined speed or higher, the motorcycle is driven by a gasoline engine or driven by an electric motor And the battery is charged by connecting the winding of the power generation device to the charger when the brake operation is performed by the user for stopping the motorcycle or driving the motorcycle on the downhill road. Can be solved.

상술한 본 발명의 과제들은, 상기 후륜의 전기 모터가 철심 코어가 있는 브러시리스 직류 모터(BLDC Motor)이고, 상기 전륜의 발전 장치가, 상기 비자성체 디스크를 철심을 포함하지 않은 합성수지로 성형한 코어리스 발전기일 때 더 효과적으로 해결될 수 있다.
The above objects of the present invention are achieved by a brushless direct current motor (BLDC motor) in which the electric motor of the rear wheel is an iron core and the electric power generating device of the front wheel comprises a core It can be solved more effectively when it is a lease generator.

본 발명에 의하면, 모터사이클의 전륜에서 림 내부의 스포크를 제거하고, 그 자리에 영구자석을 회전자로 하고, 권선을 고정자로 하는 코어리스 직류 발전기를 설치함으로써, 비교적 적은 기전력이지만, 모터사이클에 간이하고 가벼운 발전 장치를 마련할 수 있고, 가솔린 엔진에 의한 주행으로 모터사이클이 일정 속도 이상에 도달하여 관성력이 충분히 발생할 때나, 가솔린 엔진에 의한 주행 또는 전기 모터에 의한 주행 중 모터사이클의 정지나 내리막길 주행을 위해 사용자에 의한 브레이크 조작이 이루어질 때, 상기 발전 장치의 권선을 상기 충전기에 연결하여, 상기 배터리를 충전할 수 있는 효과가 있다.
According to the present invention, there is relatively little electromotive force by removing the spokes inside the rim at the front wheel of the motorcycle, providing the permanent magnet as the rotor, and the coreless DC generator having the winding as the stator, It is possible to provide a simple and lightweight electric power generation device and it is possible to provide a simple and lightweight electric power generation device, There is an effect that when the brake operation is performed by the user for road travel, the winding of the power generation device is connected to the charger so that the battery can be charged.

도 1a는 본 발명에 따른 체인 동력 전달형 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클의 측면도이다.
도 1b는 본 발명에 따른 스쿠터형 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클의 측면도이다.
도 2는 본 발명에 따른 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클의 발전 장치 및 충전 장치에 대한 세부 구성도이다.
도 3은 본 발명에 따른 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클의 전륜에 대한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명에 따른 발전 장치의 주요 부분에 대한 분해 사시도이다.
도 5는 도 3에 도시된 전륜을 조립하여 종방향으로 절단한 종단면도이다.
도 6은 비자성체 디스크가 1개인 경우의 전륜에 대한 종단면도이다. 1A is a side view of a chain power transmission type front wheel power generation rear wheel drive hybrid motor cycle according to the present invention.
1B is a side view of a scooter type front wheel power generation rear wheel drive hybrid motor cycle according to the present invention.
2 is a detailed configuration diagram of a power generation device and a charging device of a front wheel power rear wheel drive hybrid motor cycle according to the present invention.
3 is an exploded perspective view of a front wheel of a front wheel power rear wheel drive hybrid motor cycle according to the present invention.
4 is an exploded perspective view of a main part of a power generating apparatus according to the present invention.
Fig. 5 is a longitudinal sectional view of the front wheel shown in Fig. 3 assembled and cut in the longitudinal direction. Fig.
6 is a longitudinal sectional view of a front wheel in the case of a single nonmagnetic disc.

이하, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명에 따른 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클의 구체적인 실시 예를 상세히 설명한다.
BEST MODE FOR CARRYING OUT THE INVENTION Hereinafter, a detailed embodiment of a front wheel drive rear wheel drive hybrid motor cycle according to the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1a는 일반적인 모터사이클에 본 발명을 적용한 경우로, 두 바퀴 중간의 아래쪽에 가솔린 엔진(3)을 달아 스프로킷(5a, 5b) 및 체인(7)을 이용해서 뒷바퀴에 연결하는 형태로, 운전자가 다리를 벌리고 차체에 걸터앉아 타는 구조이다. 도 1b는 뒷 바퀴에 소형 가솔린 엔진(3) 및 트랜스미션(23)이 치우쳐 있고 배기량이 1백25cc 미만인 모터사이클(통상 스쿠터라고도 함)에 본 발명을 적용한 경우로, 가솔린 엔진(3) 전방에 발판이 마련되어 양다리를 가지런히 모으고 앉아 탈 수 있는 구조이다. 도 1a에서, 후륜 축(15)은 바디 측프레임(9) 또는 후륜 서스팬션 등에 고정되고, 후륜 축(15)에 전기 모터의 전기자가 고정되며, 전기자에 전류가 흐를 경우 영구자석이 부착된 요크는 후륜과 일체로 전기자 주위를 회전한다. 또한, 전륜 축(107)은 전륜 서스펜션(21)에 고정되고, 후술하는 바와 같이 전륜 축(107)에 권선을 수용한 비자성체 디스크가 고정되며, 그 측면을 요크 디스크가 전륜(100)과 일체로 회전한다.
FIG. 1A shows a case where the present invention is applied to a general motorcycle, in which a gasoline engine 3 is mounted below the middle of two wheels and connected to a rear wheel using sprockets 5a and 5b and a chain 7, It is a structure that rides on the car body with the leg open. 1B shows a case in which the present invention is applied to a motorcycle (usually called a scooter) in which a small-sized gasoline engine 3 and a transmission 23 are biased on a rear wheel and the displacement is less than 125 cc, It is a structure in which the two legs can be gathered and sit together. In Fig. 1A, the rear wheel shaft 15 is fixed to the body side frame 9 or the rear wheel suspension, the armature of the electric motor is fixed to the rear wheel shaft 15, and when a current flows through the armature, And rotates around the armature integrally with the rear wheel. The front wheel shaft 107 is fixed to the front wheel suspension 21 and a nonmagnetic disk having a wire wound thereon is fixed to the front wheel shaft 107 as described later. The yoke disk is integrally formed with the front wheel 100 .

도 1a 및 도 2를 참조하면 알 수 있는 바와 같이, 본 발명에 따른 하이브리드 모터사이클은 후륜(1)에 구동력을 제공하는 가솔린 엔진(3) 및 전기 모터(17)와, 상기 전기 모터(17)에 전력을 공급하는 배터리(도 2에서 부호 213)를 구비한다. 주행시 후륜(1)에 상기 가솔린 엔진(3)의 구동력과 전기 모터(17)의 구동력이 택일적으로 전달된다. 상기 배터리(213)는 배터리 박스(13) 내에 구비된다. 상기 전기 모터(17)로는 본 출원인의 선발명인 특허등록 제0929644호, 특허등록 제0953745호, 특허등록 제1219059호에 개시된 구조의 철심 코어를 가진 브러시리스 직류(BLDC) 모터(BLDC Motor)를 채용한다. 철심 코어를 가진 브러시리스 직류 모터(BLDC Motor)는 기동 토크 및 제어성이 매우 뛰어나기 때문에 모터사이클의 전기 구동 장치로 적합하다.
1A and 2, the hybrid motorcycle according to the present invention includes a gasoline engine 3 and an electric motor 17 that provide a driving force to the rear wheel 1, an electric motor 17, And a battery (reference numeral 213 in Fig. The driving force of the gasoline engine 3 and the driving force of the electric motor 17 are alternatively transmitted to the rear wheel 1 during traveling. The battery 213 is provided in the battery box 13. As the electric motor 17, a brushless direct current (BLDC) motor (BLDC motor) having an iron core core having the structure disclosed in the patent registration No. 0929644, the patent registration No. 0953745, and the patent registration No. 1219059 do. A brushless DC motor (BLDC motor) having an iron core is very suitable as an electric drive device for a motorcycle because it has excellent starting torque and controllability.

도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 발명의 특징 중 하나는 상기 배터리(213)에 전기를 충전할 수 있는 충전기(201)를 구비하고, 상기 모터사이클의 전륜(100)의 림(101) 내부에 상기 충전기(201)에 배터리 충전용 전력을 공급할 수 있는 발전 장치를 구비한 데 있다. 또한 본 발명의 다른 특징은, 발전 장치를, 전륜 축(107) 방향의 자속(磁束)을 형성하는 영구자석(M1~M4)이 부착되고 전륜(100)의 림(101)과 함께 회전하는 원반형 요크(103a, 103b, 103c)와, 전륜 축(107)에 고정된 비자성 원반형 디스크(105a, 105b)의 내부에 수용되어 상기 원반형 요크(103a, 103b, 103c)가 회전할 때 상기 영구자석(M1~M4)에 의해 형성된 자속과 쇄교하면서 기전력을 발생시키는 권선(W1, W2)을 포함하여 구성한 데 있다. 도 3 또는 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 권선은 사다리꼴 형상으로 권취된 분할권선이 서로 직렬로 연결된 형태이다.
2 and 3, one of the features of the present invention is that the battery 213 is equipped with a charger 201 capable of charging electricity, and the rim 101 of the front wheel 100 of the motorcycle, And a power generating device capable of supplying electric power for charging the battery to the charger 201. Another feature of the present invention resides in that the power generating device is a disk type in which the permanent magnets M1 to M4 forming the magnetic flux in the direction of the front wheel shaft 107 are attached and rotated together with the rim 101 of the front wheel 100 The yokes 103a, 103b and 103c are accommodated in the nonmagnetic disk-shaped disks 105a and 105b fixed to the front wheel shaft 107 so that when the disk-shaped yokes 103a, 103b and 103c rotate, M1 to M4, and windings W1 and W2 that generate electromotive force while linking with each other. As shown in FIG. 3 or FIG. 4, the winding has a shape in which divided windings wound in a trapezoidal shape are connected in series to each other.

본 발명에 따른 발전 장치는 도 3 내지 도 5에 도시된 바와 같이, 전륜 림(101) 내부에 권선(W1, W2)을 수용하는 비자성체 디스크 2개(105a, 105b)와 영구자석(M1~M4)이 부착된 원반형 요크 3개(103a, 103b, 103c)를 이용하여 구성할 수 있다. 필요에 따라서는, 도 6에 도시된 바와 같이, 전륜 림(101) 내부에 권선(W1, W2)을 수용하는 비자성체 디스크 1개(105a)와 영구자석(M1~M4)이 부착된 원반형 요크 2개(103a, 103c)를 이용하여 구성할 수도 있다.
3 to 5, the power generating apparatus according to the present invention includes two nonmagnetic disks 105a and 105b and a pair of permanent magnets M1 and M2, which accommodate windings W1 and W2 in the front wheel rim 101, 103a, 103b, and 103c to which the yokes M4 and M4 are attached. 6, a disk-shaped yoke 105 having one nonmagnetic disk 105a accommodating the windings W1 and W2 and the permanent magnets M1 to M4 inside the front wheel rim 101, as shown in Fig. 6, Two 103a and 103c may be used.

이하에서는, 도 3 내지 도 5를 참조하여 비자성체 디스크 2개(105a, 105b)와 원반형 요크 3개(103a, 103b, 103c)로 구성한 발전 장치의 구조를 상세히 살펴본다.
Hereinafter, the structure of the power generation device constituted by two non-magnetic disk disks 105a and 105b and three disk-like yokes 103a, 103b and 103c will be described in detail with reference to FIG. 3 to FIG.

도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명에 따른 발전 장치는 전륜의 림(101) 내부에 구비되는 전륜 축(107)과, 상기 전륜 축(107)에 고정되어 권선(W1, W2)을 원주 방향을 따라 등간격으로 지지하는 원반 형상의 비자성체 디스크(105a, 105b)와, 상기 비자성체 디스크(105a, 105b)와 작은 공극을 유지하면서 상기 권선(W1, W2)의 지름 방향 구간에 자속을 제공할 수 있는 영구자석(M1~M4)이 원주 방향을 따라 연속적으로 부착된 원반형 요크(103a, 103b, 103c)를 포함한다.
3, the power generating apparatus according to the present invention includes a front wheel shaft 107 provided inside a rim 101 of a front wheel, and a front wheel shaft 107 fixed to the front wheel shaft 107 to wind the windings W1 and W2 in the circumferential direction Magnetic disks 105a and 105b in the form of discs that support the magnetic fluxes in the radial direction of the windings W1 and W2 while maintaining a small gap with the nonmagnetic discs 105a and 105b; Shaped yokes 103a, 103b and 103c to which permanent magnets M1 to M4 which can be magnetically coupled are continuously attached along the circumferential direction.

상기 전륜 축(107)의 양단은 전륜 서스펜션(21) 등에 의하여 고정되며, 양단 내측에는 원반형 요크 결합부(125a, 125b)와 비자성체 디스크 결합부(123a, 123b)가 차례로 단차지게 형성되며, 중심부에는 비자성체 디스크 결합을 위한 고정턱(111)이 형성된다.
Both end portions of the front wheel shaft 107 are fixed by the front suspension 21 and the disk type yoke coupling portions 125a and 125b and the nonmagnetic disk coupling portions 123a and 123b are formed in a stepped manner in the inside of both ends, A fixing jaw 111 for coupling the nonmagnetic disk is formed.

상기 비자성체 디스크(105a, 105b)는 철심을 포함하지 않은 디스크로, 에폭시 수지 디스크, 페놀 수지 디스크 등의 합성수지 디스크를 사용할 수 있다. 본 발명에 따른 비자성체 디스크(105a, 105b)는 철심을 포함하지 않기 때문에 매우 가볍고, 철심을 포함하고 있는 경우에 비하여 초기 기동 토크 또는 시동 저항이 매우 적다. 따라서, 전기 모터에 의한 운행시 초기 구동을 방해하지 않는다. 이와 같이, 본 발명의 또 다른 특징은, 상기 후륜의 구동용 전기 모터(17)를 철심 코어가 있는 브러시리스 직류모터로 구성하고, 전륜의 배터리 충전용 발전 장치는 철심 코어가 없는 발전기로 구성함으로써, 상기 전기 모터의 초기 시동시, 발전 장치에 의한 기동 토크 또는 시동 저항을 최소화한 데 있다.
The non-magnetic disks 105a and 105b are discs that do not include iron cores, and synthetic resin discs such as epoxy resin discs and phenol resin discs can be used. The non-magnetic disks 105a and 105b according to the present invention are very light since they do not include iron cores, and their initial starting torque or starting resistance is very small as compared with the case of including iron cores. Therefore, it does not interfere with the initial drive when the vehicle is driven by the electric motor. As described above, another feature of the present invention is that the electric motor for driving the rear wheel 17 is constituted by a brush-less DC motor having an iron core, and the electric generator for battery charging of the front wheel is constituted by a generator without an iron core , And the starting torque or the starting resistance by the power generation device is minimized at the time of starting the electric motor at the initial startup.

도 4에서 제1원반형 요크(103a)와 제3원반형 요크(103c)는 대칭 구조이다. 또한, 제2원반형 요크(103b)의 제1원반형 요크 지향면에는 제2원반형 요크 지향면에 부착된 자석과 반대 극성을 가진 자석이 동일한 구조로 부착된다. 즉, 상기 원반형 요크(103a, 103b, 103c) 가운데, 중간에 삽입되는 제2원반형 요크(103b)에는 양면에 영구자석(M1~M4)이 부착되고, 상기 제2원반형 요크(103b) 양측에 배치되는 제1원반형 요크(103a)와 제3원반형 요크(103c)에는 내측면에 영구자석(M1~M4)이 배치된다. 각 원반형 요크에 부착되는 자석(M1~M4)들은 마주보는 원반형 요크에 부착된 자석(M1~M4)과 서로 자극쌍을 이루도록 반대 극성끼지 마주보게 배치되고, 동일한 원반형 요크에서 각 자석의 폭은 비자성체 디스크(105a, 105b)의 각 권선(W1, W2)의 좌우측변이 동일한 자석쌍 내에서 최단시간 머물 수 있는 폭으로 조정된다. 대체로, 각 자석쌍과 각 권선(W1, W2)이 일대일로 대응되도록 각 자석수과 권선수를 정하고, 각 권선(W1, W2)의 좌우측변간 이격 폭을 각 자석 폭에 근접하게 하고, 비자성체 디스크(105a, 105b)의 각 권선(W1, W2)을 직렬로 연결하여 출력할 경우, 어느정도 리플(ripple)이 있는 직류 전류를 얻을 수 있다. 이렇게 얻어진 직류 전류는 도 2에 도시된 바와 같이, 충전기(201)의 정류회로(203)에서 평탄화 되고, 직류 변환기(205)에서 배터리 충전 전압으로 변환되어 배터리(213)를 충전한다.
In Fig. 4, the first disk-shaped yoke 103a and the third disk-shaped yoke 103c have a symmetrical structure. Further, on the first disk-shaped yoke-oriented surface of the second disk-shaped yoke 103b, magnets having the opposite polarity to the magnets attached to the second disk-shaped yoke-oriented surface are attached in the same structure. That is, permanent magnets M1 to M4 are attached to both sides of the second disk-shaped yoke 103b inserted in the middle among the disk-shaped yokes 103a, 103b and 103c, and are disposed on both sides of the second disk- Permanent magnets M1 to M4 are disposed on inner surfaces of the first disk-shaped yoke 103a and the third disk-shaped yoke 103c. The magnets M1 to M4 attached to the respective disk yokes are disposed so as to face each other with opposite polarities so as to form a pair of magnetic poles with the magnets M1 to M4 attached to the facing disk yoke. In the same disk yoke, The left and right sides of each of the windings W1 and W2 of the adult disks 105a and 105b are adjusted to a width capable of staying in the shortest time in the same pair of magnets. Generally, the number of magnets and the number of windings are determined so that each pair of magnets and each of the windings W1 and W2 corresponds to each other in a one-to-one correspondence, and the left and right side separation distances of the windings W1 and W2 are close to the respective magnets. When the windings W1 and W2 of the windings 105a and 105b are connected in series and output, a ripple-capable direct current can be obtained. 2, the rectified current is rectified by the rectifier circuit 203 of the charger 201 and converted into a battery charging voltage by the DC converter 205 to charge the battery 213. [

도 3 및 도 5에 도시된 바와 같이, 제1원반형 요크(103a)와 제3원반형 요크(103c)의 중심부에는 베어링(109a, 109b)이 마련된다. 제2원반형 요크(103b) 중심부에는 상기 전륜 축(107)의 외경보다 큰 통공이 형성된다. 상기 원반형 요크(103a, 103b, 10c)는 림(101)에 일체로 고정되어 림(101)과 함께 회전한다. 본 발명에 따른 발전 장치 조립시, 전륜 축(107)의 중심부 고정턱(111) 외측에 제2원통형 요크(103b)를 삽입하고, 상기 제2원통형 요크(103b) 양측에서, 제1비자성체 디스크(105a)와 제2비자성체 디스크(105b)를 상기 전륜 축(107)의 고정턱(111) 양측면에 볼트(B5) 및 너트(N1)에 의하여 결합한다. 상술한 바와 같이, 전륜 축(107)은 항상 고정되어 있다. 다음, 림(101)과 각 원반형 요크(103a, 103b, 103c)를 볼트(B2)와 너트(N2)에 의하여 서로 일체로 조립된다. 이때 제2원반형 요크(103b)는 외주면에서 볼트(B2)에 의하여 림(101)에 고정된다. 제1원반형 요크(103a)와 제3원반형 요크(103c)의 중심부는 전륜 축(107)의 원반형 요크 결합부(에는 베어링(109a, 109b)이 마련되고, 이 베어링(109a, 109b)을 따라서, 타이어(117)와 이에 결합된 림(101)이 회전할 경우, 상기 원반형 요크(103a, 103b, 103c)들도 함께 회전하고, 이들에 부착된 자석(M1~M4)도 회전하여 비자성체 디스크(105a, 105b)의 각 권선(W1, W2)을 끓는 자속을 제공한다. 상기 제1원반형 요크(103a) 외측에는 측면 캡(115)을 볼트(B3)에 의하여 더 부착하고, 그 측면 캡(115) 외측에 브레이크 디스크(117)를 볼트(B4)에 의하여 더 부착할 수 있다. 상기 제3원반형 요크(103c) 외측에도 측면캡(113)을 볼트(B1)에 의하여 더 부착할 수 있다.
As shown in Figs. 3 and 5, bearings 109a and 109b are provided at the centers of the first disk-shaped yoke 103a and the third disk-shaped yoke 103c. A hole larger than the outer diameter of the front wheel shaft 107 is formed at the center of the second disk-shaped yoke 103b. The disk-like yokes 103a, 103b, and 10c are integrally fixed to the rim 101 and rotate together with the rim 101. The second cylindrical yoke 103b is inserted outside the central fixing step 111 of the front wheel shaft 107 and the second cylindrical yoke 103b is inserted into the first cylindrical yoke 103b from both sides of the first non- Magnetic disk 105a and the second nonmagnetic disk 105b are coupled to both sides of the fixing jaw 111 of the front wheel shaft 107 by the bolts B5 and the nut N1. As described above, the front wheel shaft 107 is always fixed. Next, the rim 101 and the respective disk-like yokes 103a, 103b, 103c are integrally assembled to each other by the bolts B2 and the nuts N2. At this time, the second disk-like yoke 103b is fixed to the rim 101 by bolts B2 on the outer peripheral surface. The center portions of the first disk-shaped yoke 103a and the third disk-like yoke 103c are provided with bearings 109a and 109b at the disk-shaped yoke engaging portions of the front wheel shaft 107, and along the bearings 109a and 109b, When the tire 117 and the rim 101 coupled thereto are rotated, the disk-like yokes 103a, 103b and 103c rotate together and the magnets M1 to M4 attached thereto also rotate to form the nonmagnetic disk 105a and 105b of the first disk type yoke 103. A side cap 115 is further attached to the outside of the first disk type yoke 103a by a bolt B3 and a side cap 115 The brake disk 117 can be further attached to the outer side of the third disk-shaped yoke 103c by the bolts B4. The side cap 113 can be further attached to the outer side of the third disk-shaped yoke 103c by the bolts B1.

이와 같이 구성되는 본발명에 따른 전륜(100)의 발전 장치의 용량은 상기 후륜(1)의 전기 모터(17)의 용량보다 작은 것을 사용하여야 한다. 전륜(100)의 발전 장치의 용량이 후륜(1)의 전기 모터(17) 용량보다 클 경우, 후륜(1)의 전기 모터(17)에 의한 기동 토크 보다, 발전 장치의 전류에 의한 역기동 토크(기동 억제력)가 더 커질 수 있기 때문이다.
The capacity of the power generating device of the front wheel 100 according to the present invention configured as described above should be smaller than that of the electric motor 17 of the rear wheel 1. [ When the capacity of the power generation device of the front wheel 100 is larger than the capacity of the electric motor 17 of the rear wheel 1, the reverse torque of the generator 1 is lower than the starting torque of the electric motor 17 of the rear wheel 1, (Maneuvering restraining force) can be increased.

이와 같이 구성되는 본 발명에 따른 발전 장치를 이용한 충전 방법을 도 2를 참조하여 설명한다.
A charging method using the power generation apparatus according to the present invention constructed as above will be described with reference to FIG.

본 발명은 충전 제어를 위해, 프로그램에 의하여 동작하며 속도 센서(221), 기울기 센서(223), 브레이크(219), 악세레이터(217)의 입력을 받아서 충전기(201)용 스위치(209)와 BLDC 모터 드라이버(215)를 제어는 마이크로콘트롤러유닛(MCU)(215)와, 모터사이클의 주행속도를 측정하여 상기 마이크로콘트롤러유닛(215)에 출력하는 속도센서(221)와, 모터사이클의 전륜과 후륜간의 기울기를 검출하여 상기 마이크로콘트롤러유닛(215)에 출력하는 기울기 센서(223)를 구비한다. 속도센서(221)는 주행속도를 검출하여 충전상태로 전환을 하는 시점을 판단하기 위하여 사용한다. 기울기 센서(223)는 내리막 일정 경사 이상에서 속도가 계속 가속되거나 브레이크 입력이 되면 발전 장치로부터 전력을 출력하기 시작하여 제동을 걸어서 속도를 일정하게 유지하는데 사용한다. 전기 모터 구동시, 브레이크(219)가 입력되면 BLDC 모터 드라이버를 제어하여 전기 모터(17)에의 전원을 차단하고 발전 장치의 전력을 출력하여 제동력을 얻는 동작을 진행한다. 상기 마이크로콘트롤러유닛(215)는 배터리전압을 검출하여 충전 상태를 파악하거나 저전압 표시를 하는데 사용할 수 있다. 충전 표시 LED(207)를 구비하여 배터리의 충전 진행 상태 확인용으로 사용할 수 있다.
The present invention is operated by a program for charging control and receives the input of the speed sensor 221, the tilt sensor 223, the brake 219 and the accelerator 217 to switch the switch 209 for the charger 201 and the BLDC The motor driver 215 is controlled by a microcontroller unit (MCU) 215, a speed sensor 221 for measuring the traveling speed of the motorcycle and outputting it to the microcontroller unit 215, And a tilt sensor 223 for detecting the tilt of the microcontroller unit 215 and outputting the detected tilt to the microcontroller unit 215. The speed sensor 221 is used to determine the time when the traveling speed is detected to switch to the charging state. The tilt sensor 223 starts to output electric power from the power generator when the speed is continuously accelerated or decelerated at a predetermined inclination downward, and is used to keep the speed constant by braking. When the electric motor is driven, when the brake 219 is inputted, the BLDC motor driver is controlled to cut off the power to the electric motor 17 and output electric power of the power generation apparatus to obtain the braking force. The microcontroller unit 215 may be used to detect a battery voltage to determine a charged state or to display a low voltage. The charging indicator LED 207 may be provided for checking the charging progress of the battery.

본 발명에 따른 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클은 상기 가솔린 엔진(3)에 의한 주행으로 모터사이클이 미리 설정한 속도(예를 들어 25Km/h - 35km/h) 이상에 도달하여 관성력이 발생할 때나, 가솔린 엔진(3)에 의한 주행 또는 전기 모터(17)에 의한 주행 중 모터사이클의 정지나 내리막길 주행을 위해 사용자에 의한 브레이크(219) 조작이 이루어질 때 이를 감지하여, 상기 발전 장치의 권선(W1, W2)을 상기 충전기(201)에 연결하여, 상기 배터리(213)를 충전한 후, 전기 모터(217)의 전원으로 사용할 수 있게 한다. 이를 통해 배터리(213)를 주행에 긴요하지 않거나 불필요한 동력을 전기로 전환하여 외부 충전 횟수를 줄이고, 주행 중 배터리(213) 충전소를 쉽게 찾지 못할 경우, 모터사이클 내에서 배터리(213)를 충전하여, 전기 모터(17)를 구동할 수 있게 된다. 주행 중 내리막길을 운행하기 위하여 엑셀레이터(217)를 놓을 때 이를 감지하여 상기 발전 장치의 권선(W1, W2)을 상기 충전기(201)에 연결하여, 상기 배터리(213)를 충전할 수도 있다. The front-wheel drive rear-wheel-drive hybrid motorcycle according to the present invention is used when the motorcycle reaches the predetermined speed (for example, 25 Km / h - 35 Km / h) When the brake 219 is operated by the user for stopping the motorcycle or running downhill during traveling by the gasoline engine 3 or by the electric motor 17, And W2 are connected to the charger 201 so that the battery 213 can be used as a power source for the electric motor 217 after charging the battery 213. [ The battery 213 is charged in the motor cycle when the battery 213 is not essential for traveling or unnecessary power is switched to electricity to reduce the number of times of external charging and the charging station of the battery 213 can not be easily found during driving, The electric motor 17 can be driven. The battery 213 can be charged by connecting the windings W1 and W2 of the power generation device to the charger 201 by sensing the accelerator 217 when the accelerator 217 is placed to travel downhill during driving.

1 : 후륜 3 : 가솔린 엔진
5a, 5b : 스프로킷 7 : 체인
9 : 바디 측프레임 11 : 전원선
13 : 배터리 박스 15 : 후륜축
17 : 전기 모터 19 : 후륜 서스펜션
21 : 전륜 서스펜션 23 : 트랜스미션
100 : 전륜 101 : 림
103a ~ 103c : 요크 디스크 105a, 105b : 비자성체 디스크
107 : 전륜축 109a, 109b : 베어링
111 : 고정턱 113, 115 : 측면 캡
117 : 브레이크 디스크 119 : 축공
121 : 권선홈 1: rear wheel 3: gasoline engine
5a, 5b: Sprocket 7: Chain
9: Body side frame 11: Power line
13: Battery box 15: Rear axle
17: Electric motor 19: Rear suspension
21: front suspension 23: transmission
100: front wheel 101: rim
103a to 103c: yoke disks 105a and 105b: non-magnetic disk
107: front wheel axles 109a, 109b: bearings
111: fixing jaws 113, 115: side cap
117: Brake disk 119:
121: Winding groove

Claims (2)

모터사이클에 가솔린 엔진과, 전기 모터와, 전기 모터에 전력을 공급하는 배터리를 구비하여 모터사이클의 후륜에 상기 가솔린 엔진의 구동력과 전기 모터의 구동력이 택일적으로 전달되게 하고, 상기 배터리에는 전기를 충전할 수 있는 충전기를 연결하고, 상기 모터사이클의 전륜의 림 내부에는 상기 충전기에 배터리 충전용 전력을 공급할 수 있는 발전 장치를 구비한 것에 있어서,
상기 발전 장치는, 복수의 원반형 요크(103a,103b,103c)와 복수의 비자성체 디스크(105a,105b)가 상호 결합한 구성이며,
복수의 비자성체 디스크(105a,105b)는 원반형으로 형성되어 전륜 축(107)의 길이방향에 대하여 순차적으로 고정된 것이고, 가솔린엔진에 의한 기동시 초기 기동 토크 또는 시동 저항이 적은 에폭시 수지 또는 페놀 수지로 형성된 것이며, 상기 디스크(105a, 105b) 내부에 방사상으로 수용되어 원주방향으로 다수개 배열되어 권선시 영구자석과 철심이 포함되어 있지 않은 상태에서 코일만을 감은 권선(W1,W2)이 포함되고, 사다리꼴 형상으로 권취된 상기 각 권선(W1,W2)은 서로 직렬로 연결된 형태이며,
복수의 원반형 요크는 제1원반형 요크(103a)와, 제2원반형 요크(103b)와, 제3원반형 요크(103c)로 구분되고, 상기의 각 원반형 요크는 다수개의 자극(磁極)이 연속배열된 영구자석(M1, M2, M3, M4)이 원주방향으로 형성되어 비자성체 디스크(105a, 105b)를 중심으로 좌우로 대향됨과 동시에 그 중앙에도 설치하는 것이며, 상기 비자성체 디스크의 권선에 전륜축 방향의 자속을 형성하는 영구자석이 부착되어 전륜의 림(101)과 함께 회전하는 것이고,
상기 가솔린 엔진에 의한 주행으로 모터사이클이 미리 설정한 속도(25Km/h - 35km/h) 이상에 도달하여 관성력이 발생할 때나, 가솔린 엔진에 의한 주행 또는 전기 모터에 의한 주행 중 모터사이클의 정지나 내리막길 주행을 위해 사용자에 의한 브레이크 조작이 이루어질 때, 상기 발전 장치의 권선을 상기 충전기에 연결하여, 상기 배터리를 충전하는 것을 특징으로 하는 전륜 발전 후륜 구동 하이브리드 모터사이클.

A motorcycle is provided with a gasoline engine, an electric motor, and a battery for supplying electric power to the electric motor so that the driving force of the gasoline engine and the driving force of the electric motor are selectively transmitted to the rear wheel of the motorcycle, And a generator capable of supplying electric power for charging the battery to the charger inside the rim of the front wheel of the motorcycle,
The power generation apparatus has a configuration in which a plurality of disk-like yokes 103a, 103b, 103c and a plurality of non-magnetic disks 105a, 105b are mutually coupled,
The plurality of nonmagnetic disks 105a and 105b are formed in a disc shape and are sequentially fixed with respect to the longitudinal direction of the front wheel 107. An epoxy resin or phenol resin having low initial starting torque or starting resistance at the time of starting by the gasoline engine And a plurality of windings W1 and W2 which are radially received in the disks 105a and 105b and are arranged in a circumferential direction so as to surround the coils in a state where the permanent magnet and the iron core are not included in the winding, The windings W1 and W2 wound in a trapezoidal shape are connected in series to each other,
The plurality of disk-shaped yokes are divided into a first disk-shaped yoke 103a, a second disk-shaped yoke 103b and a third disk-shaped yoke 103c. The disk-shaped yokes each have a plurality of magnetic poles permanent magnets (M1, M2, M3, M4) are formed in the circumferential direction of the opposing side to side around the non-magnetic disk (105a, 105b) at the same time will the installation in its center, a front wheel axially to the winding of the non-magnetic disk The permanent magnets forming the magnetic flux of the permanent magnet are attached and rotate together with the rim 101 of the front wheel ,
When the motorcycle reaches the predetermined speed (25 Km / h - 35 km / h) or more due to the driving by the gasoline engine and an inertial force is generated, or when the motorcycle is stopped by the gasoline engine, Wherein when the brake operation is performed by the user for road travel, the winding of the generator is connected to the charger to charge the battery.

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