KR101665215B1

KR101665215B1 - 차축 발전기

Info

Publication number: KR101665215B1
Application number: KR1020147020500A
Authority: KR
Inventors: 가츠지 오쿠다
Original assignee: 가츠지 오쿠다
Priority date: 2011-12-27
Filing date: 2012-12-27
Publication date: 2016-10-11
Also published as: JPWO2013100113A1; JP5740489B2; US9543806B2; CN104025430B; US20150008799A1; KR20140105850A; CN104025430A; WO2013100113A1

Abstract

차축 등을 단축하지 않고 발전기의 수용 스페이스를 확보함과 함께, 발전기를 용이하게 설치할 수 있도록 한다. 차륜의 회전에 수반하여 회전하는 회전자(11)와, 상기 회전자(11)의 주위에 배치된 고정자(10)를 구비한 차축 발전기이며, 차륜의 타이어 휠(4)의 차 외측으로 개방된 오목부(4a)에 고착된 상기 회전자(11)와, 차축 하우징(1) 또는 조향 너클(22)에 일단부가 설치되어, 차륜을 걸쳐서 연장되고 또한 차륜의 외면측에 있어서 상기 차륜 외면과 평행하게 차륜의 중앙부까지 연장되는 아암 부재(7)를 갖고, 상기 아암 부재(7)의 타단부측에는, 상기 회전자(11)를 둘러싸도록 환 형상으로 배치된 고정자(10)가 구비되어 있다.

Description

차축 발전기{WHEEL-AXLE GENERATOR}

본 발명은, 자동차의 차륜 회전을 이용하여 발전을 행하는 차축 발전기(이하, 간단히 발전기라고 함)에 관한 것이다.

일반적인 가솔린 엔진 자동차 또는 디젤 엔진 자동차는, 엔진의 크랭크 기구에 의한 회전 운동에 연동하여 풀리와 벨트에 의해 발전기를 돌려 발전하고, 발전한 전기를 배터리에 축전하고 있다.

또한, 철도 차량에 있어서는, 기관차에 견인되어 주행하는 철도의 객차의 전력을 조달하기 위해, 종래부터, 차륜의 회전을 풀리와 벨트 또는 기어와 유니버설 조인트를 통해 발전기에 전달하고, 발전기를 돌려 발전하고, 발전한 전기를 그대로 사용 또는 잉여분은 축전지에 축전하고 있다.

그런데, 자동차는, 특수한 전기 자동차를 제외하고, 하나의 원동력으로 사륜차라면 4개의 차륜으로, 삼륜차라면 3개의 차륜으로, 이륜차라면 2개의 차륜으로 주행한다. 이 차륜의 회전을 이용하면 발전할 수 있지만, 종래는 자동차의 차륜에 발전기를 장착하는 것은, 스페이스상의 제약이 있어 일반적으로는 행해지고 있지 않는다.

도 13은, 차량, 여기서는 자동차의 차륜(후륜)의 종래의 설치 부분의 구조를 설명하는 단면도이다.

도 13에 도시한 바와 같이, 자동차의 차륜은, 타이어 휠(4)과, 그 외주면에 일체로 설치한 림(L)과, 림(L)에 장착된 타이어(T)와, 타이어 휠(4)에, 예를 들어 볼트 너트[허브 볼트(29)와 허브 너트(30)]로 고정 부착한 타이어 드럼(3)과, 타이어 드럼(3)에 대향 배치된 차축 플랜지(1a)를 포함하고 있다.

여기서, 예를 들어 후륜의 타이어 휠(4)은, 후방 차축(2a)에 일체로 연결되고, 후방 차축(2a)의 회전에 의해, 타이어 드럼(3), 타이어 휠(4), 타이어(T)가 회전한다. 이와 같은 자동차의 차축[후방 차축(2a)]의 회전을 이용하여 발전을 행하기 위해서는, 회전하는 차륜(후륜)측과, 차륜을 지지하는 고정측(총칭하여 차축 부분이라고 하고, 차륜과 차축 부분을 총칭하여 차륜의 설치 부분이라고 함)에, 각각 발전기의 회전자와 고정자를 대향하여 설치하면 된다.

예를 들어, 차량의 후차륜의 차축(2a) 부분에 발전기를 설치하는 경우, 차축 하우징(1)과 후방 차축(2a) 또는 서스펜션의 길이를 단축하여 설치함으로써, 발전기가 후차륜으로부터 밀려나오지 않고 발전기를 장착할 수 있다. 이 경우, 차축 하우징(1)과 후방 차축(2a) 또는 서스펜션의 길이를 단축하면 차량의 주행이 불안정해지는 문제가 발생한다. 따라서, 이 길이를 단축하지 않고 발전기를 설치하면, 발전기는 차체로부터 밀려나오게 된다. 그러나, 차체로부터 밀려나온 부분에는, 타이어 하우스(펜더)를 설치하여, 사이드미러(side-viewmirror)를 좌우로 그만큼 내면 된다.

그러나, 종래, 차량의 차축에 설치하여 발전하려고 해도, 이에 적합한 발전기는 눈에 띄지 않는다.

본 발명의 목적은, 차량의 차륜의 설치 부분에 용이하게 설치할 수 있고, 또한 차륜의 회전을 이용하여 발전을 행할 수 있는 발전기를 제공하는 것이다.

본 발명은, 차륜의 회전에 수반하여 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 주위에 배치된 고정자를 구비한 차축 발전기이며, 차륜의 타이어 휠의 차 외측으로 개방된 오목부에 고착된 상기 회전자와, 차축 하우징 또는 조향 너클에 일단부가 설치되어, 차륜을 걸쳐서 연장되고 또한 차륜의 외면측에 있어서 상기 차륜 외면과 평행하게 차륜의 중앙부까지 연장되는 아암 부재를 갖고, 상기 아암 부재의 타단부측에는, 상기 회전자를 둘러싸도록 환 형상으로 배치된 고정자가 구비되어 있는 것을 특징으로 하는 차축 발전기이다.

본 발명은, 차륜의 회전에 수반하여 회전하는 회전자와, 상기 차륜의 차축에 대해 동심 형상으로 연결한 스핀들에 설치된 고정자를 구비한 차축 발전기이며, 차륜의 타이어 휠의 차 외측으로 개방된 오목부에 고착된 회전자와, 상기 스핀들에 설치되어, 상기 회전자를 둘러싸도록 환 형상으로 배치된 고정자를 갖는 것을 특징으로 하는 차축 발전기이다.

본 발명은, 차륜의 회전에 수반하여 회전하는 회전자와, 상기 차륜의 차축에 대해 동심 형상으로 연결한 스핀들에 설치된 고정자를 구비한 차축 발전기이며, 차륜의 타이어 휠의 차 외측으로 개방된 오목부에 고착되어, 상기 고정자를 둘러싸도록 환 형상으로 배치된 회전자와, 상기 스핀들에 설치되어 상기 회전자에 둘러싸여 배치된 고정자를 갖는 것을 특징으로 하는 차축 발전기이다.

본 발명의 발전기는, 차량의 차륜 설치 부분에 용이하게 설치할 수 있고, 또한 차륜의 회전을 이용하여 발전을 행할 수 있다.

도 1은 본 발명의 실시 형태에 관한 후륜에 설치한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.
도 2는 비교를 위해 도시하는, 발전기를 장착하고 있지 않은 전륜의 주요부를 단면으로 도시한 도면이다.
도 3은 전륜에 설치한 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.
도 4는 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.
도 5는 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.
도 6은 후륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.
도 7은 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.
도 8은 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.
도 9는 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.
도 10의 a는 후륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이고, 도 10의 b는 그 일부 확대도이다.
도 11의 a는 후륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이고, 도 11의 b는 그 일부 확대도이다.
도 12는 이륜차의 차축에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.
도 13은 종래의 후륜의 설치 부분의 구조를 설명하는 단면도이다.

이하, 본 발명의 실시 형태를, 도면을 참조하여 설명한다.

도 1은, 본 발명의 실시 형태에 관한 후륜에 설치한 차축 발전기(이하, 간단히 발전기라고 함)를 도시하는 부분 단면도이다.

먼저, 본 실시 형태에서 사용하는 발전기에 대해 간단하게 설명한다.

발전기는, 그 자체는, 종래 주지의 것으로, 자석과 코일을 구비하고, 차량(여기서는 자동차)의 예를 들어, 후륜의 차축 하우징과, 그 중에서 동력을 전달하여 회전하는 차축(후방 차축)을 이용하여 발전을 행한다.

이 구조는, 가령, 차륜을 선풍기로 치환한 경우, 선풍기의 모터의 축에 발전기의 회전자의 자석을 조립하고, 한편, 선풍기의 모터가 수용된 본체에 연속 설치한 선풍기의 팬의 방호망에, 발전기의 고정자의 코일을 조립하여, 선풍기를 회전시켜 발전하는 것에 유사하다. 즉, 본 실시 형태에 관한 발전기는, 이와 마찬가지로, 예를 들어 회전하는 차축에 회전자를 배치하고, 한편, 회전하는 차축의 주위에서 차축을 지지하는 고정부에 고정자를 배치함으로써, 차륜의 회전에 의해 발전을 행한다.

본 실시 형태에 관한 후륜의 부분은, 도 13에 도시한 종래의 후륜 부분과 기본 구조는 변함없다. 즉, 후륜의 차축 하우징(1)에는, 타이어(T)를 설치하는 환 형상의 림(L)과, 림(L)의 내주측에 고정되어, 회전 중심부에 후방 차축(2a)에 고정하는 타이어 드럼(3)에 연결된 타이어 휠(4)이 설치되어 있다.

다음에, 발전기의 고정자(10)와 회전자(11)의 설치에 대해 구체적으로 설명한다.

도 1에 있어서, 차축(후방 차축)(2a)은, 차축 하우징(1)으로부터 도면 중, 좌측으로 연장되어 있고, 그 선단부는, 타이어 드럼(3)에 일체로 설치되어 있다. 타이어 드럼(3)은, 도 1에 관련하여 설명한 바와 같이, 타이어 휠(4)과 일체로 연결되고, 타이어 휠(4)의 외주부에 설치한 림(L)에는 타이어(T)가 설치되어 있다.

여기서, 차축 하우징(1)의 도면 중 좌측 단부에 끼워 넣은 원반 형상의 차축 플랜지(1a)와 차축 하우징(1) 사이에 있어서 차축 하우징(1)에 일단부가 설치되고, 타이어(T)에 간섭하지 않도록 만곡되어 외측을 향해 연장되고, 즉 차륜을 걸쳐서 연장되고, 또한 차륜의 외면측에 있어서, 상기 차륜 외면과 평행하게 차륜의 중앙부까지 연장되는 아암 부재(7)가 고정되어 있다.

이 아암 부재(7)는, 차축 하우징(1)으로부터 타이어(T)에 간섭하지 않도록 만곡되어 차 외측에 이르는 내측 아암(7a)과, 내측 아암(7a)에 예를 들어 볼트ㆍ너트(8)로 일체로 연결되고, 차륜면을 따라 그와 평행하게 타이어 휠(4)의 중앙부까지 연장되는 금속제의 프레임재를 포함한 직선 형상의 외측 아암(7b)을 포함하고 있다.

외측 아암(7b)의 타이어 휠(4)에 대향한 단부측에는, 도시하지 않은 코일을 조립하여 구성한 고정자(10)가, 후술하는 자석을 포함하는 회전자(11)를 환 형상으로 둘러싸도록 배치되어 있다.

회전자(11)는, 타이어 휠(4)의 차 외측으로 개방된 오목부(4a) 내에, 예를 들어 허브 볼트(29)와 허브 너트(30)에 의해 일체로 고정되어 있다. 즉, 본 실시 형태에서는, 타이어 휠(4)의 오목부(4a)를 회전자(11)의 배치 스페이스로서 활용하고 있다. 이 타이어 휠(4) 자체는, 종래의 것이어도 되고, 단, 그 오목부(4a)는 통상은, 차 내측을 향하도록 배치되므로, 본 실시 형태에서는, 이것을 종래와 반대로 하여, 오목부(4a)가 차 외측을 향하도록 배치하고, 오목부(4a)의 바닥의 부분에서 후방 차축(2a)에 연결된 타이어 드럼(3)에 연결되어 있다.

또한, 발전기의 고정자(10)를, 아암 부재(7)를 통해 차축 하우징(1)에, 또한 회전자(11)를 타이어 휠(4)과 일체로 설치함으로써, 후륜의 회전에 수반하여 고정자(10)의 내측에서 회전자(11)가 회전하여 발전이 행해진다.

그때, 차축 발전기를 이상과 같이 구성함으로써, 기존의 자동차의 후방 차축(2a) 및 차축 하우징(1) 또는 서스펜션을 단축하지 않고, 발전기를 차체로부터 외부로 튀어나오게 하지 않고, 즉, 발전기를 차륜의 설치 부분 내에 배치할 수 있다.

여기서, 아암 부재(7)의 강도가 충분하지 않은 경우는, 차량의 주행중 아암 부재(7)의 선단에 설치한 발전기의 고정자(10)가 회전자(11)와 접촉하는 경우가 일어날 수 있다. 따라서 접촉하지 않도록, 아암 부재(7)를, 예를 들어 차축 하우징(1)과의 설치 위치를 중심으로 방사상으로 복수 배치함으로써 그 전체의 강도를 높일 수 있다.

또한, 차륜이 가로로 배열하여 배치된, 소위 더블 타이어에 있어서는, 발전기를 설치하는 장소는 확보 가능하므로, 특별히 대형의 발전기가 아닌 한, 좌우의 차축 하우징과 차축 또는 서스펜션을 단축할 필요는 없다. 더블 타이어에 있어서의 차축 하우징(1)에 연속 설치하는 아암 부재(7)는, 싱글 타이어와 동일하지만, 타이어의 폭이 2개분이므로 주행 시의 진동으로, 그 선단에 설치한 고정자(10)가 회전자(11)와 접촉하는 일이 없도록 특별히 배려할 필요가 있다. 그로 인해, 싱글 타이어의 경우에 비해 아암 부재(7)를 보강하는 것이 바람직하다.

다음에, 발전기를 자동차의 전륜에 장착하는 경우에 대해 설명한다.

도 2는, 비교를 위해 나타내는, 발전기를 장착하고 있지 않은 전륜의 주요부를 단면으로 도시한 도면이다.

도시한 바와 같이, 전방 차축(2b)에는 조향 너클(22)이 설치되어 있다. 전방 차축(2b)의 단부에는, 조향 너클(22)과 일체로 스핀들(23)이 설치되어 있고, 스핀들(23)은, 허브(베어링부)(28)를 지지하고 있다. 허브(28)는, 그 외주에 설치한 허브 플랜지(28a)를 통해 타이어 드럼(3) 및 타이어 휠(4)에, 예를 들어 볼트ㆍ너트에 의해 일체로 연결되어 있다.

도 3은, 전륜에 설치한 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이고, 도 2에 도시하는 자동차의 전륜에, 발전기를 배치했을 때의 주요부를 단면으로 도시한 도면이다. 단, 이 실시 형태에서는, 타이어 휠(4)은, 그 오목부(4a)가 차 외측을 향하도록, 도 2의 그것과는 반대 방향으로 설치되어 있다.

전륜의 차축(2b)의 단부(도시하지 않음)는, 허브(베어링부)(28)를 통해 타이어 드럼(3)과 타이어 휠(4)에 연결되어 있다. 또한, 전방 차축(2b)에 설치한 조향 너클(22)과 차축 플랜지(1a) 사이에서, 조향 너클(22)에 이미 도 1에 관련하여 설명한 구조의 아암 부재(7)의 내측 아암(7a)이 일체로 설치되어 있다.

회전자(11)는, 타이어 휠(4)의 차 외측으로 개방된 오목부(4a) 내에서, 일정 간격으로, 스핀들(23)을 수용한 허브(28)의 주위에 원주 형상으로 배치된, 예를 들어 복수조의 허브 볼트(29)와 허브 너트(30)에 의해 타이어 휠(4)에 일체로, 또한 스핀들(23)과 동심 형상으로 고정되어 있다. 또한, 외측 아암(7b)의 타이어 휠(4)에 대향한 단부에는, 고정자(10)가, 회전자(11)를 둘러싸도록 차체 내측을 향해 환 형상으로 배치되어 있다.

발전기의 고정자(10)와 회전자(11)를 이와 같이 배치함으로써, 주행 시의 전륜의 회전에 의해 안정적으로 발전이 행해진다.

도 4는, 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.

이 실시 형태에서는, 예를 들어 도 3에 도시한 아암 부재(7)는 사용되어 있지 않다. 즉, 여기서는, 전방 차축(2b)의 단부에는 전륜 조향 너클(22)과 일체로 스핀들(23)을 설치하고, 이것에 차축 플랜지(1a)가 끼워 넣어져 있다. 스핀들(23)에는, 또한 이것과 동심 형상으로 기둥 형상의 연장재(12)가 설치되어 있다. 이 연장재(12)에는 차 외측에 원반 형상 플레이트(12a)가 일체로 형성되어 있고, 원반 형상 플레이트(12a)의 내면(차 내측면)에는, 회전자(11)를 둘러싸도록 고정자(10)가 환 형상으로 배치되어 있다.

회전자(11)는, 도 3에 도시한 것과 마찬가지로, 타이어 휠(4)의 차 외측으로 개방된 오목부(4a) 내에서, 일정 간격으로, 스핀들(23)을 수용한 허브(28)를 둘러싸도록 원주 형상으로 배치된, 예를 들어 복수조의 허브 볼트(29)와 허브 너트(30)에 의해 타이어 휠(4)에 일체로, 또한 스핀들(23)과 동심 형상으로 고정되어 있다. 또한, 이 회전자(11)는, 그 내측에, 고정자 설치용의 연장재(12)가 관통하는 개구부가 중심에 형성되도록 배치되어 있고, 그 주위에 고정자(10)가 환 형상으로 배치되어 있다. 그 외의 구조는, 도 3에 도시한 구조와 마찬가지이다.

본 실시 형태에서는, 차량이 주행하여 차륜[타이어(T)]이 회전하면, 그 타이어 휠(4)의 오목부(4a)에 허브 볼트(29)와 허브 너트(30)로 설치한 회전자(11)가, 그 회전자(11)를 외측으로부터 둘러싸도록 환 형상으로 배치된 고정자(10)의 내측에서 회전하여 발전이 행해진다.

본 실시 형태에서는, 아암 부재(7)는 불필요하고, 또한 발전기의 구성 부재가 모두 타이어 휠(4)의 중앙부에 수용되므로, 미관이 좋을 뿐만 아니라, 타이어(T)의 주위에 아암 부재(7)가 없으므로, 주행 중에 아암 부재가(7) 진동하거나, 물건에 닿아 발전기가 고장날 우려가 없다.

도 5는, 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.

본 실시 형태에 있어서는, 도 4의 연장재(12)는 사용되어 있지 않고, 발전기의 고정자(10)가 전륜 조향 너클(22)에 일체로 설치된 스핀들(23)의 선단에 직접 연결되어 있다. 한편, 발전기의 회전자(11)는, 본 실시 형태에 있어서도, 타이어 휠(4)의 차 외측으로 개방된 오목부(4a) 내에서, 일정 간격으로, 스핀들(23)을 수용한 허브(28)를 둘러싸도록 원주 형상으로 배치된, 예를 들어 복수조의 허브 볼트(29)와 허브 너트(30)에 의해 타이어 휠(4)에 일체로, 또한 스핀들(23)과 동심 형상으로 고정되어 있다. 또한, 본 실시 형태에 있어서는, 도 5의 회전자(11)는, 그 중심에, 스핀들(23)에 연결된 고정자(10)를 수용하는 공간이 형성되도록 배치되어 있다.

본 실시 형태에서는, 차륜[타이어(T)]의 회전에 수반하여, 회전자(11)가, 고정자(10)의 주위에서 회전하여 안정된 상태에서 발전을 행할 수 있다.

그런데, 예를 들어 트랙 등의 더블 타이어에 있어서는, 아암 부재(7)의 길이가 길어진다. 그 경우, 아암 부재(7)의 선단에 설치한 고정자(10)와 회전자(11)의 간격을 항상 일정하게 유지하기 위해서는, 아암 부재(7)의 강도 및 그 강성을 올릴 필요가 있다. 단, 아암 부재(7)의 강도 등을 올리면, 그 중량이 증대되므로 경량화할 수 없다는 별도의 문제가 발생된다.

따라서, 다음에, 이 문제에 대처한 실시 형태에 대해 설명한다.

도 6은, 후륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.

도 6에 도시하는 후륜 설치 구조는, 기본적으로 도 1에 도시한 것과 마찬가지이다. 즉, 도 6에 도시하는 발전기는, 아암 부재(7)[외측 아암(7b)]의 단부에, 회전자(11)의 차 외측 단부를 회전 가능하게 연결하는 베어링(40)을 설치한 점에서 도 1에 도시한 것과 상이하고, 그 외의 점에서는 동일하다.

본 실시 형태에서는, 도시한 바와 같이, 외측 아암(7b)과 회전자(11)를, 베어링(40)을 통해 제휴시킴으로써, 외측 아암(7b)을 타이어 휠(4)에 고정된 회전자(11)로 지지하여, 아암 부재(7)가 고정보 지지되도록 하고 있다. 따라서, 도 1에 도시한 바와 같이, 아암 부재(7)를 차축 하우징(1)으로 외팔보 지지한 경우에 비해, 아암 부재(7)는 보강되고, 또한 부동으로 지지되므로, 그 강도가 향상된다.

이 실시 형태에서는, 아암 부재(7)에 의한 중량의 증가를 억제할 수 있다.

도 7은, 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.

도 7에 도시하는 발전기는, 기본적으로 도 3에 도시한 것과 마찬가지이다. 즉, 도 7에 도시하는 발전기는, 아암 부재(7)[외측 아암(7b)]의 단부에서 환 형상으로 배치된 고정자(10) 내의 위치에, 회전자(11)의 차 외측 단부를 회전 가능하게 연결하는 베어링(40)을 설치한 점에서 도 3에 도시한 것과 상이하고, 그 외의 점에서는 동일하다.

또한, 그 작용 효과는, 도 6에 도시한 것과 마찬가지이다.

도 8은, 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.

도 8에 도시하는 발전기는, 도 4에 도시하는 것과는, 이 베어링(40)을 통해 고정자(10)와 일체의 기둥 형상의 연장재(12)의 단부와, 회전자(11)를 회전 가능하게 연결하는 점에서 상이하고, 그 외의 점에서는 동일하다.

즉, 본 실시 형태에서는, 연장재(12)의 선단측과 회전자(11)의 선단부 사이에는, 도 8에 도시한 바와 같이 베어링(40)이 설치되어 있고, 고정자(10)에 둘러싸인 회전자(11)가 연장재(12)의 주위에서 회전하도록 구성되어 있는 점에서, 도 4에 도시한 것과 상이하고, 그 외의 점에서는 동일하다.

본 실시 형태에 따르면, 타이어 휠(4)에 고정된 회전자(11)의 단부와 연장재(12)의 단부 사이가 베어링(40)을 통해 연결되어 있으므로, 연장재(12)에 일체로 형성된 고정자(10)와 회전자(11)의 간격이 항상 안정적으로 유지된다.

도 9는, 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.

도 9에 도시하는 발전기는, 도 5에 도시하는 것과는, 그 고정자(10)의 외측 단부와 회전자(11)의 외측 단부가 베어링(40)을 통해 연결되어 있는 점에서 상이하고, 그 외의 점에서는 동일하다.

본 실시 형태에 있어서도, 고정자(10)의 외측 단부와 타이어 휠(4)에 고정된 회전자(11)의 외측 단부가 베어링(40)을 통해, 회전자(11)가 고정자(10)의 주위에서 회전 가능하게 연결되어 있으므로, 고정자(10)와 회전자(11)의 간격이 항상 안정적으로 유지된다.

도 10의 a는, 후륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이고, 도 10의 b는, 그 일부 확대도이다.

도 10의 a에 도시하는 발전기는, 도 6에 도시하는 발전기의 구조에, 또한, 아암 부재(7)[외측 아암(7b)]의 타이어 휠(4)측에, 그 단부에 설치한 베어링(40)의 근방에서 아암 부재(7)와의 접속부측에 보조 발전기(33)를 설치한 구조이다.

여기서, 도 10의 b에 확대하여 도시하는 보조 발전기(33)의 구조는, 이미 서술한 발전기와 마찬가지로 회전자와 고정자를 구비하고, 또한 그 회전자를 회전시키기 위해 그 일단부측에 풀리(35)가 장착되어 있다. 또한, 회전자(11)의 전방 차축측에는 동일하게 풀리(34)가 장착되어 있고, 양 풀리(34, 35) 사이에 벨트(36)가 걸쳐져 있다.

본 실시 형태에 있어서, 차륜이 회전하면, 그에 수반하여 회전자(11)가 회전되고, 거기에 장착된 풀리(34)가 회전된다. 풀리(34)의 회전은 벨트(36)에 의해 풀리(35)로 전달되어, 보조 발전기(33)의 회전자를 회전시킨다.

본 실시 형태에서는, 보조 발전기의 발전량이 더해지는 분만큼 상기 각 발전기에 비해 그 발전량을 증대할 수 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서는, 아암 부재(7)[외측 아암(7b)]의 단부는 베어링(40)을 통해 회전자(11)와 연결되어 있으므로, 외측 아암(7b)에 보조 발전기(33)를 설치해도, 그 중량으로 주행 중에 외측 아암(7b)이 휘고, 고정자(10)와 회전자(11)의 간격이 변화되거나, 보조 발전기(33)가 차륜의 주행 중에 변동되는 일이 없다.

도 11의 a는, 전륜에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이고, 도 11의 b는, 그 일부 확대도이다.

도 11의 a에 도시하는 발전기는, 도 7에 도시하는 설치 구조에 있어서, 또한, 아암 부재(7)[외측 아암(7b)]의 타이어 휠(4)측에, 그 단부에 설치한 베어링(40)의 근방에 보조 발전기(33)를 설치한 구조이다.

본 실시 형태에 있어서도, 도 11의 b에 확대하여 도시하는 보조 발전기(33)의 구조는, 이미 서술한 보조 발전기(33)와 마찬가지로 회전자와 고정자를 구비하고, 또한 그 회전자를 회전시키기 위해 그 일단부측에 풀리(35)가 장착되어 있다. 또한, 회전자(11)의 전방 차축측에는 마찬가지로 풀리(34)가 장착되어 있고, 양 풀리(34, 35) 사이에 벨트(36)가 걸쳐져 있다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도, 차륜이 회전하면, 그에 수반하여 회전자(11)가 회전되고, 회전자(11)의 회전에 의해 풀리(34)가 회전되어, 그 회전은 벨트(36)에 의해 풀리(35)로 전동되고, 보조 발전기(33)의 회전자를 회전시켜 발전을 행한다.

또한, 본 실시 형태에 있어서도, 아암 부재(7)의 단부는 베어링(40)을 통해 회전자(11)와 연결되어 있으므로, 거기에 외측 아암(7b)에 보조 발전기(33)를 설치해도, 그 중량으로 주행 중에 외측 아암(7b)이 휘고, 고정자(10)와 회전자(11)의 간격이 변화되거나, 보조 발전기가 차륜의 주행 중에 변동되는 일이 없다.

또한, 이상의 설명은 차량이 자동차인 것으로 하여 행하였다. 그러나, 본 발명은, 자동차로 한전되지 않고, 다른 차량에도 적용 가능하다. 단, 삼륜 자동차의 전륜 또는 오토바이 등의 이륜차 또는 자전거 등은, 차축의 외주측에 배치한 베어링을 통해, 차축을 회전축으로 하여 그 주위에서 차륜을 돌려 주행하고 있다. 그로 인해, 차륜의 회전을 직접 발전에 연결시킬 수는 없다. 따라서, 이 점을 개량한 것에 대해 설명한다.

도 12는, 이륜차의 차축에 설치한 또 다른 실시 형태에 관한 발전기를 도시하는 부분 단면도이다.

여기서는, 도시한 바와 같이, 차축 발전을 가능하게 하기 위해, 차축(50)과 차륜을 일체로 고정하여, 차륜의 회전 시에 차축(50)이 모두 회전하도록 구성되어 있다. 이 구조에 있어서, 이륜차(여기서는 자전거)의 차축(50)을 연장하여 그 선단에 나사 홈(51)을 형성하고, 회전자(11)를 나사 홈(51)에 나사 결합하여 설치하고, 그와 함께, 회전하는 차축(50)에 대해 베어링(52)을 통해 지지되는 차체 포크(53)의 한쪽의 적소에, 이미 설명한 아암 부재(7)와 유사한 아암 부재(7')의 일단부를 적절한 방법으로 설치한다. 여기서, 아암 부재(7')의 타단부에 환 형상으로 배치된 고정자(10)를, 상기 회전자(11)를 둘러싸도록 배치하고, 또한 환 형상으로 배치된 고정자(10)의 중앙부에 나사 홈(51)의 단부를 회전 가능하게 연결하는 베어링(40)을 설치한다. 이에 의해, 이륜차 또는 자전거의 주행 시의 차축(50)의 회전에 수반하여 회전자(11)가, 그 주위에 환 형상으로 배치된 고정자(10)에 대해 회전함으로써 발전을 행할 수 있다.

또한, 철도 차량 등의 차축 발전도 이미 서술한 자동차의 후방 차축 발전과 동일한 방법으로 차축에 발전기의 회전자를 설치하고, 자동차라면 차축 하우징에 상당하는 곳으로부터 발전기의 고정자를 설치하기 위한 아암 부재를 설치하여 부착함으로써 발전할 수 있다. 철도의 차축 발전에 있어서도 아암 부재가 약하게 발전기의 회전자와 접촉하는 일이 없도록, 아암 부재를 복수의 아암을 방사상으로 배치함으로써 그 강도를 높이는 것이 바람직하다.

또한, 이상에서 설명한 발전기는, 도시하지 않은 축전기에 접속되어 있어 발전한 전기는, 그대로 사용하거나 축전기에 일단 축전된다.

1 : 차축 하우징
1a : 차축 플랜지
2a : 후방 차축
2b : 전방 차축
3 : 타이어 드럼
4 : 타이어 휠
4a : 타이어 휠의 오목부
7, 7' : 아암 부재
7a : 내측 아암
7b : 외측 아암
8 : (내측 아암과 외측 아암의 연결용)볼트 및 너트
10 : (발전기의)고정자
11 : (발전기의)회전자
12a : 원반 형상 플레이트
12 : 스핀들의 연장재
22 : 조향 너클
23 : 스핀들
28 : 허브
28a : 허브 플랜지
29 : 허브 볼트
30 : 허브 너트
33 : 보조 발전기
34, 35 : 풀리
36 : 벨트
40 : 베어링
L : 림
T : 타이어

Claims

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차륜의 회전에 수반하여 회전하는 회전자와, 상기 회전자의 주위에 배치된 고정자를 구비한 차축 발전기이며,
차륜의 타이어 휠의 차 외측으로 개방된 오목부에 고착된 상기 회전자와, 차축 하우징 또는 조향 너클에 일단부가 설치되어, 차륜을 걸쳐서 연장되고 또한 차륜의 외면측에 있어서 상기 차륜 외면과 평행하게 차륜의 중앙부까지 연장되는 아암 부재를 갖고,
상기 아암 부재의 타단부측에는, 상기 회전자를 둘러싸도록 환 형상으로 배치된 고정자가 구비되어 있고,
상기 아암 부재의 타단부측에, 상기 회전자를 회전 가능하게 연결하는 베어링을 구비하고,
상기 아암 부재의 상기 차륜에 대향하는 면에 보조 발전기를 구비하고,
상기 타이어 휠에 고착한 회전자와 일체로 풀리를 설치하여, 상기 풀리와, 상기 보조 발전기의 회전자 구동용 풀리에 벨트를 걸친 것을 특징으로 하는, 차축 발전기.