KR200227839Y1 - 회로부가 없는 발광 바퀴 - Google Patents

Abstract

이 고안은 발광에 필요한 전기에너지를 발생시키는 구조를 간소화 하여 고장이 없고 제조 원가 절감을 도모할 수 있도록 개선된 회로부가 없는 발광 바퀴에 관한 것으로서, 바퀴브라케트(1)에 고정되는 바퀴축(10)과, 상기 바퀴축(10) 상에 고정되는 부싱(20)에 설치된 영구자석부재(21)와, 상기 영구자석부재(21)와 밀접한 간극을 유지하는 다수의 편부재(30)를 가진 코일케이스부재(30)와, 상기 코일케이스부재(30) 내부에 고정되는 비도전체(41)에 권취되고 전류가 발생되는 전기자코일(40)과, 상기 전기자코일(40)에서 전기에너지를 공급받아 점소등되는 발광다이오드(50)와, 상기 코일케이스부재(30)가 고정되는 휘일부재(70)와, 상기 휘일부재(70) 양측에 설치되는 베어링(80)과, 상기 휘일부재(70) 외부에 성형되는 바퀴부재(90)를 갖는 발광바퀴에 있어서; 상기 코일케이스부재(30)는 제1 및 제2전류인가체(31,32)로 분할되게 형성하여 전기자코일(40)에서 발생된 교류전류가 인가될 수 있도록 코일선(33)으로 접속되게 하고, 상기 제1,2전류인가체(31,32)의 외주연에는 다수의 전류편(34)이 돌출되게 형성하여 그 길이방향으로 발광다이오드(50)가 각각 병렬 접속되게 형성되는 전류발생 및 발광부(60)를 구성하고; 상기 발광다이오드(50)를 포함한 전기자코일(40)을 갖는 코일케이스부재(30)는 사출 성형된 제1 및 제2휘일조립체(71,72) 사이에 내장되도록 휘일부재(70)가 조립된 후 그 외부에 공지의 바퀴부재(80)가 성형되도록 이루어진 것이다.

Description

회로부가 없는 발광 바퀴{the emitting light wheel without a circuit part}

본 고안은 예컨대 킥 보드(kick board)와 같은 유희기구용으로 사용되는 발광 바퀴에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 발광에 필요한 전기에너지를 발생시키는 구조를 간소화하여 고장이 없고 제조 원가 절감을 도모할 수 있도록 고안된 회로부가 없는 발광 바퀴에 관한 것이다.

일반적으로 유희기구에 사용되는 바퀴는 크게 2가지로 구분된다. 하나는 보통 회전 만 되는 바퀴와, 다른 하나는 회전 시에 불빛이 발광되는 바퀴라고 할 수 있으며, 오락이 겸비된 킥 보드와 같은 유희기구에서는 불빛이 발광되는 바퀴(이하 발광바퀴라고 약칭 함)가 선호되고 있다.

이러한 발광바퀴는 그 내부에 보통 LED램프라고도 불리우고 있는 발광다이오드가 내장되어 그 발광다이오드가 점등과 소등을 반복 함으로써 바퀴가 회전할 때 계속적으로 발광하게 보이는 것이다.

따라서, 발광바퀴는 발광다이오드를 점등시키기 위한 전기에너지를 가져야 한다.

이러한 전기에너지를 갖기 위해 종전에는 배터리(전지)를 내장시키는 방법이 이용되었다. 배터리를 이용하는 선행기술은 미합중국 특허 제 4363502 호, 동 특허 제 5839814 호 및 한국 등록 실용신안 제 20-0191988 호가 알려져 있다.

그러나 상기한 선행기술은 배터리 채용에 따른 비경제적인 문제점 및 구조의 복잡성으로 인하여 제조 원가가 높아지는 문제점을 수반한다.

따라서, 배터리를 이용하지 않고도 발광다이오드가 점등되는 발광바퀴가 발명되었다. 이러한 발광바퀴의 선행기술은 미합중국 특허 제 4298910 호, 동 특허 제 4298910 호, 동 특허 제 5552972 호 및 일본 특개평 제 7-18506 호, 한국 등록실용신안 제 20-0150352 호가 있다.

상기한 발광바퀴에 있어 발광다이오드를 점등시키는 전기에너지를 얻는 원리는 다음과 같은 것이다.

즉, 바퀴축에 고정되고 N,S극이 교번되게 형성된 영구자석의 원주 방향으로 전기자철심을 가진 전기자코일체가 회전되면 주기적으로 변하게 되는 자화 극성을 띄게 되어 전기자 코일에는 전자기유도 작용에 의한 전류가 유도되게 하는 것으로서, 이와 같이 유도된 전류에 의해서 발광다이오드가 점등되도록 하는 원리이다.

그러나 이러한 원리를 채용하는 위에서 언급된 선행기술의 발광바퀴들은 단지 원리적으로만 연구된 것이기 때문에 발광다이오드가 소모하게 되는 유도 전류의 공급이 불안정하여 발광바퀴를 상품화하는데 역부족한 문제점이 있다.

또한, 구조가 비생산적일 뿐만 아니라 그로 인해 제조 원가가 높아짐으로써 상품화 하였을 때 경쟁력이 없게 되는 문제점을 수반한다.

그러므로 안정적인 유도 전류를 얻기 위하여 별도의 유도코일을 갖는 발광바퀴가 한국 등록실용신안 제 20-0188685 호로 개시되었다.

그러나 상기 선행기술에 있어서는 바퀴의 휘일 외곽에 별도의 유도코일을 구비하게 됨으로써 비생산적일 뿐만 아니라 제조 원가가 많이 들어가게 됨으로써 상품화 하였을 때 경쟁력을 약화시키는 문제를 야기시킨다.

또한, 안정적인 유도 전류를 얻기 위해서 별도의 회로 기판을 채용하는 선행기술의 발광바퀴가 한국 특허공개번호 제 10-1999-078816 호에 의해서 개시되었다. 이 선행기술에서는 전기에너지를 직,병렬 방식의 전류공급 체계를 가짐으로써 회로 기판을 채용할 수 밖에 없는 구조이다.

그러나 상기한 선행기술은 회로기판을 채용함에 따라 구조가 복잡하고 제조원가가 많이 들어감으로써 비생산적일 뿐만 아니라 제품 가격을 높게 하는 요인이 되어 경쟁력을 약화시키는 문제점을 수반한다.

본 고안은 종래와 같은 회로부가 없어도 발광다이오드에 안정적인 전기에너지를 공급시킬 수 있고 간소화 된 구조를 갖는 발광 바퀴를 제공함으로써 고장이 없고 저렴한 상품을 보급시킬 수 있도록 하려는데 그 목적이 있는 것이다.

상기한 목적을 달성하기 위한 본 고안은, 바퀴브라케트에 고정되는 바퀴축과, 상기 바퀴축 상에 고정되는 부싱에 설치된 영구자석부재와, 상기 영구자석부재와 밀접한 간극을 유지하는 다수의 편부재를 가진 코일케이스부재와, 상기 코일케이스부재 내부에 고정되는 비도전체에 권취되고 전류가 발생되는 전기자코일과, 상기 전기자코일에서 전기에너지를 공급받아 점소등되는 발광다이오드와, 상기 코일케이스부재가 고정되는 휘일부재와, 상기 휘일부재 양측에 설치되는 베어링과, 상기 휘일부재 외부에 성형되는 바퀴부재를 갖는 발광바퀴에 있어서; 상기 코일케이스부재는 제1 및 제2전류인가체로 분할되게 형성하여 전기자코일에서 발생된 교류전류가 인가될 수 있도록 코일선으로 접속되게 하고, 상기 제1,2전류인가체의 외주연에는 다수의 전류편이 돌출되게 형성하여 그 길이방향으로 발광다이오드가 각각 병렬 접속되게 형성되는 전류발생 및 발광부를 구성하고; 상기 발광다이오드를 포함한 전기자코일을 갖는 코일케이스부재는 사출 성형된 제1 및 제2휘일조립체 사이에 내장되도록 휘일부재가 조립된 후 그 외부에 공지의 바퀴부재가 성형되게 구성됨을 그 특징으로 한다.

도 1은 본 고안이 실시된 발광 바퀴의 전체 분리 사시도,

도 2는 본 고안에 의한 전류발생 및 발광부의 종단면도,

도 3은 도 2의 분리 단면도,

도 4는 본 고안에 의한 전류발생 및 발광부의 정면도,

도 5는 본 고안에 의한 전류발생 및 발광부의 전기배선도,

도 6은 본 고안에 의한 전류발생 및 발광부의 확대 사시도,

도 7a는 본 고안의 조립을 보인 분리 단면도,

도 7b는 도 7a의 조립된 상태의 단면도,

도 7c는 도 7b와 같이 조립된 상태의 정면도,

도 8은 본 고안에 의한 바퀴부재가 성형된 상태를 보인 종단면도,

도 9는 본 고안의 발광바퀴가 완성된 상태의 종단면도,

도 10은 본 고안의 발광 바퀴가 완성된 상태의 정면도,

도 11은 본 고안에 의한 발광바퀴의 전체 사시도이다.

*도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명*

10 : 바퀴축 20 : 부싱

21 : 영구자석부재 30 : 코일케이스부재

31,32 : 제1 및 제2전류인가체 33 : 코일선

34 : 전류편 40 : 전기자코일

41 : 비도전체 50 : 발광다이오드

60 : 전류발생 및 발광부 70 : 휘일부재

71,72 : 제1 및 제2휘일조립체 80 : 베어링

90 : 바퀴부재

본 고안을 첨부된 바람직한 실시 도면에 의거하여 보다 상세히 설명하면 다음과 같다.

도 1은 본 고안이 실시된 발광바퀴의 전체 분리 사시도를 나타낸 것으로서, 바퀴축(10)과, 영구자석부재(21)를 가진 부싱(20)과, 도 1에서는 도시되지 아니한 전기자코일(40)이 내장되고 제1 및 제2전류인가체(31,32)로 분할되게 형성되는 코일케이스부재(30)와 상기 코일케이스부재(30)에 접속되게 설치되는 다수의 발광다이오드(50)와, 상기한 부품들이 지지되는 역할을 수행하며 제1 및 제2휘일조립체(71,72)로 분할되게 사출 성형되고 조립시에 나사(73)에 의해서 체결되는 휘일부재(70), 그리고 상기 휘일부재(70) 양측에 설치되게 조립되는 베어링(80)과, 상기 휘일부재(70) 외부 쪽으로 성형되는 바퀴부재(90)를 포함하여 구성된다.

도 2 내지 도 5는 본 고안의 특징부를 나타낸 전류발생 및 발광부(60)의 도면이다.

도 2를 참조하면, 부싱(20)에 설치된 영구자석부재(21)와 밀접한 간극을 유지하는 다수의 편부재(30)를 가진 코일케이스부재(30)는 도 3에 보인 바와 같이 상호 분할된 제1 및 제2전류인가체(31,32)가 되는 상태로 형성된다.

전기자코일(40)은 상기 제1 및 제2전류인가체(31,32)와 전기적으로 절연되게 하기 위해서 비도전체(41) 내부에 권취되도록 구성된다.

그리고 전기자코일(40)에서 발생된 교류전류가 제1 및 제2전류인가체(31,32)에 인가되도록 하기 위해 코일선(33)이 인출되어 제1 및 제2전류인가체(31,32)에 납땜되게 접속된다.

한편, 제1 및 제2전류인가체(31,32)의 외주연부에는 각각 발광다이오드(50)를 접속시키기 위한 다수의 전류편(34)이 돌출되게 형성된다.

따라서, 조립시에는 전기자코일(40)이 권선된 비도전체(41) 양측에서 제1 및 제2전류인가체(31,32)의 편부재(30a)가 비도전체(41)의 내부면으로 긴밀하게 억지 끼움되도록 밀어서 조립한다.

그러므로 제1 및 제2전류인가체(31,32)는 편부재(30a)가 비도전체(41)에 억지 끼움되어 있기 때문에 강제적으로 분리시키지 않는 한 저절로 분리되지 않게 조립된다.

한편, 상기와 같이 조립할 때 제1 및 제2전류인가체(31,32)의 전류편(34)들은 도 4에 도시된 바와 같이 상호 근접되는 상태로 조립하게 된다.

다음, 전기자코일(40)에서 인출된 코일선(33)을 제1 및 제2전류인가체(31,32)에 납땜하여 접속시킨 후에 전류편(34)에는 발광다이오드(50)의 단자(51)를 납땜하여 접속되게 한다.

이때, 발광다이오드(50)의 단자는 2개인데 그 하나는 제1전류인가체(31)의 전류편(34)에 접속시키고 다른 하나는 제2전류인가체(32)의 전류편(34)에 접속되도록 함으로써 전류발생 및 발광부(60)의 조립이 완료되는 것이다.

도 5는 상기와 같이 구성된 전류발생 및 발광부(60)의 전기적인 배선도를 나타낸 것이다. 이 배선도에 따르면, 이후에 다시 설명되겠지만 전기자코일(40)을 포함하여 코일케이스부재(30) 전체가 회전하면 원주방향으로 N,S극이 교대로 형성되어 있는 영구자석부재(21)에 의해 자속의 변화가 일어나게 되고, 이러한 자속의 변화에 의하여 전기자코일(40)에 유도기전류가 발생된다. 이러한 전류 발생 원리는 앞서 언급된 선행기술에서 알려진 것이므로 여기서의 상세한 설명은 생략한다.

따라서, 전기자코일(40)에는 교류전류가 흐르게 되고, 이 교류전류는 코일선(33)에 의해서 제1 및 제2전류인가체(31,32)에 인가된다.

이와같이 인가된 전류는 제1 및 제2전류인가체(31,32) 전체에 흐르게 되고, 아울러서 제1 및 제2전류인가체(31,32)로부터 돌출된 전류편(34)에 의해서 발광다이오드(50)에 공급되면서 플러스(+)극과 마이너스(-)극이 수시로 바뀌게 됨에 따라 발광다이오드(50)는 점등 및 소등을 반복하게 되는 것이다.

이러한 본 고안은 제1 및 제2전류인가체(31,32)에 의해서 발광다이오드(50)가 병렬로 접속된 것을 알 수 있으며, 그로 인해 종전과 같은 별도의 회로부를 구비하지 않아도 되는 것이다. 물론, 본 고안은 밝은 빛을 발광다이오드(50)가 내도록 하기 위해 고휘도의 발광다이오드(50)를 사용하게 된다.

도 6은 상기와 같이 구성된 전류발생 및 발광부(60)가 일체로 구성된 상태의 사시도를 보인 것으로서, 이러한 상태로 1세트의 구성부품으로 제조된다.

다시 도1를 참조하면, 영구자석부재(21)는 플라스틱재질로 성형되는 부싱(20)이 플라스틱재질로 성형될 때 영구자석부재(21)가 사출금형에 끼워져서 함께 제조(사출성형 분야에서는 인서트 사출성형이라고 함)되어 1세트의 구성부품이 된다.

또한, 제1 및 제2전류인가체(31,32)를 포함하여 비도전체(410에 권선된 전기자코일(40) 및 발광다이오드(50)가 접속된 상태의 전류발생 및 발광부(60)가 1세트의 구성부품으로 제조된다.

그리고 휘일부재(70)는 제1 및 제2휘일조립체(71,72)가 되도록 각각 사출 성형되도록 형성된다. 따라서, 상기 제1 및 제2휘일조립체(71,72)는 플라스틱재질로 성형되는 것으로서, 더욱 상세하게는 강도 및 열성에 강한 폴리카보네이트 재질을 사용하는 것이 바람직하다.

도 7a 및 도 7b는 상기와 같이 각각의 구성부품을 갖는 상태의 분리단면도 및 조립단면도를 보여 준다.

이 도면을 참조하면, 조립을 할 때에는 제1 및 제2휘일조립체(71,72) 사이에 전류발생 및 발광부(60)가 내장되는 상태로 배치되며, 이 상태에서 제1 및 제2휘일조립체(61,62)가 수개의 나사(73)로 체결된다.(도 7c 참조)

다음, 도 8에 보인 바와 같이 휘일부재(70) 외부로 투명 또는 반투명 우레탄 재질의 바퀴부재(90)가 성형되도록 구성된다.

그리고 도 9에 나타낸 바와 같이 영구자석부재(21)를 가진 부싱(20)과 베어링(80) 및 바퀴축(10)이 이탈방지나사(11)에 의해서 바퀴브라케트(1)에 조립되는 것으로서, 종래 보다는 조립이 수월한 간소화된 구조로 되어 있다.

이와 같이 구성된 본 고안은 지면에 접촉되어서 바퀴부재(90)가 구름운동을 하게 되면 휘일부재(70) 및 그 휘일부재(70)에 고정되게 조립된 전류 발생 및 발광부(60)가 회전운동을 하게 된다.

반면에, 바퀴축(10)에 고정되어 있는 부싱(20)의 영구자석부재(21)는 회전하지 않고 고정된 상태에 있게 되고 그 외부에서 전기자코일(40)이 회전되는 상태가 된다.

그러므로 원주방향으로 N,S극이 교대로 형성되어 있는 영구자석부재(21)에 의해 자속의 변화가 일어나게 되고, 이러한 자속의 변화에 의하여 전기자코일(40)에 유도기전류가 발생된다.

따라서, 전기자코일(40)에는 교류전류가 흐르게 되고, 이 교류전류는 코일선(33)에 의해서 제1 및 제2전류인가체(31,32)에 인가된다.

이와 같이 인가된 전류는 제1 및 제2전류인가체(31,32) 전체에 흐르게 되고, 그에 따라 제1 및 제2전류인가체(31,32)로부터 돌출된 전류편(34)에 의해서 발광다이오드(50)에 공급되면서 플러스(+)극과 마이너스(-)극이 수시로 바뀌게 됨에 따라 발광다이오드(50)는 점등 및 소등을 반복하게 되는 발광작용을 하게 되는 것이다.

따라서, 도 10 및 도 11에 보인 바와 같이 투명 또는 반투명으로 된 바퀴부재(90)를 통해서 발광다이오드(50)의 불빛이 보이게 되고, 이러한 발광작용은 바퀴가 회전되는 동안 반복적으로 작용하게 되는 것으로서, 종전과 같은 별도의 회로부가 없이도 발광 바퀴의 기능과 역할을 충분히 수행할 수 있게 되는 것이다.

이상의 설명에 따르면, 본 고안의 발광 바퀴는 종전의 회로부가 없이도 그 기능과 역할을 충실히 수행할 수 있을 뿐만 아니라 조립이 매우 용이하고 간소화된 구조를 가짐으로써 생산성 향상과 제조원가 절감을 도모하고 보다 저렴하게 보급할 수 있게 하는 효과를 제공한다.

Claims (1)

1. 바퀴브라케트(1)에 고정되는 바퀴축(10)과, 상기 바퀴축(10) 상에 고정되는 부싱(20)에 설치된 영구자석부재(21)와, 상기 영구자석부재(21)와 밀접한 간극을 유지하는 다수의 편부재(30)를 가진 코일케이스부재(30)와, 상기 코일케이스부재(30) 내부에 고정되는 비도전체(41)에 권취되고 전류가 발생되는 전기자코일(40)과, 상기 전기자코일(40)에서 전기에너지를 공급받아 점 소등되는 발광다이오드(50)와, 상기 코일케이스부재(30)가 고정되는 휘일부재(70)와, 상기 휘일부재(70) 양측에 설치되는 베어링(80)과, 상기 휘일부재(70) 외부에 성형되는 바퀴부재(90)를 갖는 발광바퀴에 있어서;

   상기 코일케이스부재(30)는 제1 및 제2전류인가체(31,32)로 분할되게 형성하여 전기자코일(40)에서 발생된 교류전류가 인가될 수 있도록 코일선(33)으로 접속되게 하고, 상기 제1,2전류인가체(31,32)의 외주연에는 다수의 전류편(34)이 돌출되게 형성하여 그 길이방향으로 발광다이오드(50)가 각각 병렬 접속되게 형성되는 전류발생 및 발광부(60)를 구성하고;

   상기 발광다이오드(50)를 포함한 전기자코일(40)을 갖는 코일케이스부재(30)는 사출 성형된 제1 및 제2휘일조립체(71,72) 사이에 내장되도록 휘일부재(70)가 조립된 후 그 외부에 공지의 바퀴부재(80)가 성형되게 구성됨을 특징으로 하는 회로부가 없는 발광 바퀴.