KR200234321Y1 - 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치 - Google Patents

Abstract

본 고안에 따른 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치는, 발전부는 허브에 고정되도록 중앙부에는 홀이 형성되고 일측에는 결합돌기가 형성된 보빈과 보빈에 권취되는 코일과 보빈을 양측에서 감싸며 코일 주위에 다극형성을 돕기 위한 복수의 치형돌기가 형성된 한쌍의 요크와 코일과 전기적으로 연결되어 보빈의 타측으로 돌출되는 컨넥터핀을 포함하여 이루어지는 회전자, 및 코일의 일측에 위치하여 고정축에 고정되는 마그넷프레임과 코일 주위에 자장을 형성시키기 위해 치형돌기의 외주연 둘레에 위치하여 마그넷프레임에 고정되는 마그넷을 포함하여 이루어지는 고정자를 포함하여 이루어지고, 발광부는 컨넥터핀과 전기적으로 연결되도록 일단부에는 핀삽입홈이 형성되고 타단부에는 발광체삽입홈이 형성된 전도터미널, 전도터미널과 전기적으로 연결되어 발광하도록 발광체삽입홈에 삽입되는 발광체, 및 결합돌기가 삽입되어 고정되는 돌기삽입홈이 형성되어 전도터미널과 발광체를 외측에서 감싸며 회전자에 고정되는 휠커버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

따라서, 발전부와 발광부의 컴팩트한 구성으로 회전체의 허브 장착용에 적합하고 사용자의 시각적인 기호도 충족시켜줄 수 있는 효과가 있다.

Description

회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치{Lighting apparatus of generating type for mounting to the hub of a body of revolution}

본 고안은 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 자전거의 바퀴, 오토바이의 바퀴, 수레의 바퀴, 유모차의 바퀴 등 회전 운동하는 물체의 중심부에 해당되는 허브의 구조에 적합하도록 자가발전장치의 구조를 개선하여 발전량을 극대화하고, 그로부터 얻어진 유도전류로 탁월한 발광효과를 얻도록 한 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치에 관한 것이다.

일반적으로, 자가발전기는 회전하는 물체의 소정부에 장착되어 유도전류를 발생시키는 장치로서, 자장을 형성시키는 마그넷과 자장의 영향으로 유도전류가 발생되는 코일의 조합으로 이루어져 있다.

자가발전기는 용도에 따라 그 구조가 다양하게 변모되고 있는데, 그 중 하나로 회전하는 회전체, 즉 자전거, 오토바이, 손수레 등과 같은 운송수단에 공통적으로 갖추어져 있는 바퀴의 소정부에 장착시켜 소정의 발전량을 얻도록 구조가 적절히 개선된 자가발전기가 있다.

상술한 바와 같은 운송수단은 사람의 인력 또는 모터와 같은 동력장치에 의해 구동하게 되고 이때 바퀴는 이러한 외력에 의해 회전 운동을 하게 되므로, 그 바퀴의 회전 운동에 의한 운동에너지를 자가발전기를 통해 전기적인 에너지로 변환하여 소정 발전량을 확보하게 되면, 전지와 같은 별도의 전원공급수단을 구비하는 번거로움 없이도 소정의 전기적인 효과를 얻는 등 나름의 목적을 달성할 수 있는 것이다.

물론, 자가발전기를 통해 얻어낸 전기적인 에너지는 운송수단에 별도로 구비된 경광등, 조명등과 같은 발광장치와 전기적으로 연결되어, 야간의 시야확보 또는 시각적인 기호 만족 등을 위한 발광효과를 나타내기도 하고, 기타의 전지적인 장치와 연결되어 여러 가지 전기적인 효과를 나타내기도 한다.

한편, 바퀴와 같은 회전체의 회전력을 이용하여 전기적인 에너지를 얻는데 사용되는 기존의 자가발전기 구조는, 마그넷과 코일의 상대적인 회전운동을 유발하기 위하여 회전하는 바퀴와 직접 접촉하여 회전력을 얻는 접찰방식의 발전구조를 갖추고 있거나, 회전체의 중심부에 해당되는 허브에 자가발전장치를 장착하여 허브와 허브의 중심을 관통하는 고정축과의 상대적인 회전운동을 이용하는 허브 장착방식의 발전구조를 갖추고 있다.

그러나, 기존 접찰방식의 발전구조는 회전체와의 직접 마찰에 의한 마모, 마찰간격조정의 어려움, 회전체의 회전운동 방해로 인한 발전량의 부족 등으로 원하는 효과를 얻어내기가 매우 어려운 문제점이 있었다.

그리고, 상기 접찰방식의 발전구조를 다소 개선한 기존 허브 장착방식의 발전구조는, 접찰방식에 따른 문제점을 다소 해결하기는 하였으나 그 장착방식에 적절하도록 코일과 마그넷의 상대적인 위치설정이 제대로 이루어져 있지 않아 발전량을 극대화시키지 못하는 문제점이 있었다.

게다가, 상술한 자가발전기들은 제반 발광장치와의 유기적인 결합구조를 갖추고 있지 않아 이들을 각각 회전체의 허브에 장착하기가 번거롭고, 컴팩트한 구조를 이루고 있지 않아 사용자의 시각적인 기호를 충족시켜줄 수 없을 뿐만 아니라, 자가발전기와 발광장치를 전기적으로 연결시키기 위해 사용되는 전선이 다수 외부로 노출되어 있어 국소 부위의 부분적인 파손이 유발되므로 잦은 교체를 요하게 되는 등의 문제점이 있었다.

본 고안의 목적은, 회전체의 회전 운동에 장애가 없도록 회전체 허브에 장착되어 발전된 전류로 발광효과를 얻을 수 있는 자가발전식 발광장치의 구조를 이루되, 컴팩트한 구성으로 회전체 허브의 다양한 구조에도 장착하기에 적합하고 제반 전기장치와의 전기적 결합도 용이하며, 특히 마그넷과 코일의 구조 및 상호간의 상대적인 위치설정을 최적화하여 발전량을 극대화할 수 있고 그로부터 탁월한 발광효과를 얻을 수 있는 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치를 제공함에 있다.

도 1은 본 고안에 따른 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치를 나타낸 분해 사시도이다.

도 2는 도 1에 도시된 발전부와 발광부의 결합구조를 설명하기 위한 도면이다.

도 3은 도 1에 도시된 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치가 나사산이 형성된 허브에 결합되기 전 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 4는 도 1에 도시된 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치가 나사산이 형성된 허브에 결합된 상태를 나타낸 도면이다.

도 5는 도 1에 도시된 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치가 나사산이 형성되지 않은 허브에 결합되기 전 상태를 설명하기 위한 도면이다.

도 6은 도 1에 도시된 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치가 나사산이 형성되지 않은 허브에 결합된 상태를 나타낸 도면이다.

도 7은 도 6에 도시된 클립을 나타낸 도면이다.

※도면의 주요부분에 대한 부호의 설명

1: 고정축 2: 허브(hub)

3: 스포크(spoke) 4a, 4b: 축지지체

5: 부시 6: 볼트

7: 클립 8: 너트

10: 회전자 11: 결합돌기

13: 코일 14: 컨넥터핀

16: 보빈 17: 치형돌기

18: 요크 19: 홀

20: 고정자 21: 마그넷

22: 마그넷프레임 30: 전도터미널

31: 핀삽입홈 32: 발광체삽입홈

40: 발광체 50a, 50b: 휠커버

51: 돌기삽입홈 52a, 52b: 클립홈

상기 목적을 달성하기 위한 본 고안에 따른 회전체의 허브 장착용 자가발전장치는, 고정축에 힌지되어 회전하는 허브와 스포크가 형성된 회전체에 장착되어 발전하는 발전부와 상기 발전부와 전기적으로 연결되어 발광하는 발광부로 이루어지는 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치에 있어서, 상기 발전부는 상기 허브에 고정되도록 중앙부에는 홀이 형성되고 일측에는 결합돌기가 형성된 보빈과 상기 보빈에 권취되는 코일과 상기 보빈을 양측에서 감싸며 상기 코일 주위에 다극형성을 돕기 위한 복수의 치형돌기가 형성된 한쌍의 요크와 상기 코일과 전기적으로 연결되어 상기 보빈의 타측으로 돌출되는 컨넥터핀을 포함하여 이루어지는 회전자, 및 상기 코일의 일측에 위치하여 상기 고정축에 고정되는 마그넷프레임과 상기 코일 주위에 자장을 형성시키기 위해 상기 치형돌기의 외주연 둘레에 위치하여 상기 마그넷프레임에 고정되는 상기 마그넷을 포함하여 이루어지는 고정자를 포함하여 이루어지고, 상기 발광부는 상기 컨넥터핀과 전기적으로 연결되도록 일단부에는 핀삽입홈이 형성되고 타단부에는 발광체삽입홈이 형성된 전도터미널, 상기 전도터미널과 전기적으로 연결되어 발광하도록 상기 발광체삽입홈에 삽입되는 발광체, 및 상기 결합돌기가 삽입되어 고정되는 돌기삽입홈이 형성되어 상기 전도터미널과 상기 발광체를 외측에서 감싸며 상기 회전자에 고정되는 휠커버를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.

상기 회전자는, 상기 보빈의 홀에 내주연이 암나사 가공된 부시가 결합되어 상기부시를 통해 상기 나사산이 형성된 허브에 고정될 수 있다.

한편, 상기 회전자는 상기 보빈의 홀에 부시가 결합되어 상기 부시를 통해 상기 허브에 억지가압 방식으로 고정될 수도 있다.

그리고, 상기 회전자와 상기 휠커버는 상기 결합돌기와 상기 돌기삽입홈을 관통하며 서로 체결시키는 볼트에 의해 상호 결합될 수 있다.

또한, 상기 휠커버에는 상기 스포크에 클립으로 장착되도록 하는 클립홈이 더 형성될 수 있다.

여기서, 상기 발광체는 발광다이오드인 것이 바람직하다.

이하, 본 고안의 구체적인 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1은 본 고안에 따른 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치를 나타낸 분해 사시도이고, 도 2는 도 1에 도시된 발전부와 발광부의 결합구조를 설명하기 위한 도면이다.

본 고안에 따른 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치는 크게 발전부와 발광부로 나뉘어 설명될 수 있다.

발전부는, 고정축(1)과 허브(2)의 상대적인 회전운동을 이용하여 유도전류를 발생시키는 구성으로서, 허브(2)에 장착되는 회전자(10) 및 고정축(1)에 결합되는 고정자(20)로 이루어진다.

발광부는, 발전부로부터 유도된 유도전류를 인계받아 발광효과를 나타내는 구성으로서, 빛을 발하는 발광체(40), 발전부와 발광체(40)를 전기적으로 연결시키는 전도터미널(30), 발광체(40)와 전도터미널(30)을 외부의 충격 등으로부터 보호하는휠커버(50a, 50b)로 이루어진다.

우선, 발전부의 구체적인 구성을 설명하면 회전자(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이 코일(13)이 권취되는 보빈(16), 유도전류가 발생되는 코일(13), 코일(13)의 주위에 다극형성을 돕기 위한 요크(18), 코일(13)과 연결되어 코일(13)과 발광부(40)와의 전기적인 연결이 용이하도록 하는 컨넥터핀(14)으로 이루어진다.

물론, 컨넥터핀(14)은 보빈(16)의 일측을 관통하며 고정될 수도 있고, 혹은 별도의 기판이 구비되어 코일(13) 양단부는 기판에 전기적으로 연결되고 컨넥터핀(14)은 그 기판과 전기적으로 연결된 상태로 보빈(16)의 일측에 고정될 수도 있다.

여기서, 요크(18)는 치형돌기(17)가 형성되어 있어 한쌍의 요크(18) 각각에 형성된 치형돌기(17)는 서로 접하지 않고 맞물리도록 되어 있다.

요크(18)의 치형돌기(17)는, 회전자(10)가 1회전시 요크(18)의 치형돌기(17) 수에 대응하는 주기의 유도전류를 발생시켜 발광체(40)를 점멸시키기 위한 구성이다. 즉, 회전자(10)로부터 발생된 유도전류를 받은 발광체(40)는 일정 주기의 깜박거림을 나타내게 된다.

후술하게 될 마그넷(21)에 의해 발생된 자장의 변화는 요크(18)의 치형돌기(17)에 영향을 주어 치형돌기(17) 하나 하나에 분할된 자극을 형성시킨다. 본 고안에 있어서 다극형성이란 이를 의미한다.

이어, 회전자(10)와 상호 작용하는 고정자(20)는 코일(13) 주위에 자장을 형성시키는 마그넷(21)과, 마그넷(21)을 고정축(1)에 고정시키는 마그넷프레임(22)으로 이루어진다.

마그넷(21)은, 요크(18)에 형성된 치형돌기(17)의 외주연 둘레에 위치한 상태로 마그넷프레임(22)에 고정된다.

이때, 마그넷(21)은 다극착자 즉, N극과 S극이 교대로 분할 형성된 영구자석이다. 마그넷의 다극착자식 자화방법은 공지된 기술이므로 이하 구체적인 설명은 생략한다.

다음으로, 발전부와 결합되는 발광부의 구체적인 구성을 설명하면, 발전부로부터 유도된 유도전류를 발광부에 전달하는 전도터미널(30)은 일단부에 핀삽입홈(31)이 형성되어 있어, 코일(13)과 전기적으로 연결된 컨넥터핀(14)이 간단히 삽입되는 방식으로 결합되도록 되어 있다.

또한, 전도터미널(30)에는 발광체(40)와의 결합 역시 용이하도록 발광체삽입홈(32)이 형성되어 있어, 발광체(40)의 양 단자가 발광체삽입홈(32)에 간단히 삽입되는 방식으로 결합되도록 되어 있다.

물론, 발광체삽입홈(32)은 발광체(40)가 삽입될 개수에 따라 복수개가 전도터미널

(30)에 형성될 수 있다 함은 당연하다.

발광체(40)는, 코일(13)에서 유도된 유도전류를 받아 발광효과를 나타내는 구성이다. 발광체(40)의 종류로는 여러 가지가 있을 수 있으나, 크기가 작고 다양한 색의 빛을 발할 수 있는 발광다이오드(LED)인 것이 바람직하다.

휠커버(50a, 50b)는, 도 2에 도시된 바와 같이 컨넥터핀(14)에 결합되는 전도터미널(30)을 보다 견고하게 회전자(10)와 결합시키고, 외부의 충격 등으로부터 보호하기 위한 구성이다.

휠커버(50a, 50b)는 회전자(10)의 일부인 보빈(16)의 일측에 형성된 결합돌기(11)와 맞물려 결합될 수 있도록 하는 돌기삽입홈(51)이 형성되어 있다.

이때, 결합돌기(11)와 돌기삽입홈(51)은 억지가압 방식으로 간단히 결합되어 회전자와 함께 허브(2)에 결합될 수 있으나, 보다 바람직하게는 결합돌기(11)와 돌기삽입홈(51)을 관통하며 서로 체결시키는 볼트(6)가 더 구비되어 이들을 서로 견고히 체결시키는 것이 바람직하다.

덧붙여, 보빈(16)에 형성된 결합돌기(11)는 도 2에 도시된 바와 같이 보빈(16)과 일체를 이룰 수도 있으나, 경우에 따라 별개의 구성이 서로 결합된 형태로 이루어질 수도 있음은 당연하다.

도 3은 도 1에 도시된 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치가 나사산이 형성된 허브에 결합되기 전 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 4는 도 1에 도시된 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치가 나사산이 형성된 허브에 결합된 상태를 나타낸 도면이다.

이어, 본 고안에 따른 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치가 회전체의 허브에 결합되는 구조를 설명한다.

첨부된 도 3 및 도 4에 도시된 회전체의 허브(2)는 나사산이 형성된 허브이다. 회전체의 허브는 일반적으로 나사산이 형성된 것도 있고, 나사산이 형성되지 않은 것도 있을 것이다.

발전부와 발광부로 이루어지는 본 고안에 따른 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치는 회전체에 장착되는 구조에 따라 고정자(20)와, 발광부와 결합된회전자(10)로 나뉘어 설명될 수 있다.

고정자(20)는, 축지지체(4a, 4b)에 고정되어 있으며 회전체가 허브(2)를 통해 힌지되는 부위인 고정축(1)에 양 너트(8)로 간단히 고정될 수 있다.

이때. 너트(8)에 고정되는 직접적인 구성은 도 1에서와 같은 마그넷프레임(22)이며, 마그넷프레임(22)은 그 중앙부가 관통되어 고정축(1)에 양 너트(8)로 고정될 수 있다.

발광부와 결합된 회전자(10)는, 회전자의 일부인 보빈(16) 중앙부에 형성된 홀(19)을 통해 허브(2)에 결합된다.

이때, 보빈(16) 중앙부의 홀(19)에는 내주연이 암나사 가공된 부시(5)가 견고히 결합되어 회전체의 허브(2)에 결합될 수 있다.

따라서, 사용자는 발광부가 결합된 회전자(10)를 나사 결합방식으로 간단히 허브

(2)에 장착시킬 수 있다.

물론, 부시(5)는 회전체 허브(2)의 다양한 직경에 대응되어 그 두께 등이 결정된다 함은 당연하다.

도 5는 도 1에 도시된 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치가 나사산이 형성되지 않은 허브에 결합되기 전 상태를 설명하기 위한 도면이고, 도 6은 도 1에 도시된 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치가 나사산이 형성되지 않은 허브에 결합된 상태를 나타낸 도면이며, 도 7은 도 6에 도시된 클립을 나타낸 도면이다.

첨부된 도 5 및 도 6에 도시된 회전체의 허브(2)는 나사산이 형성되지 않은 허브이다.

회전체 허브에 나사산이 형성되지 않은 경우 역시 고정자가 고정축(1)에 결합되는 방식은 동일하다.

다만, 발광부가 결합된 회전자(10)만이 결합방식이 다소 달라질 수 있는데, 이 경우에는 대개 회전체 허브(2)의 직경이 다소 차이가 나지 않는다면 보빈(16) 중앙부에 홀(19) 크기를 적절히 결정하여 형성시킴으로써, 회전자(10)를 그 홀(19)을 통해 허브(2)에 억지가압 방식으로 간단히 체결시킬 수 있다.

그러나, 일반적으로 보아 회전체 허브의 직경은 차이가 있기 마련이므로 회전자

(10)는 도 5 및 도 6에 도시되지는 않았으나 보빈(16) 중앙부의 홀(19)에 암나사 가공이 되지 않은 부시가 억지가압 방식으로 결합되어 상기 부시를 통해 허브에 장착되는 것이 바람직하다.

한편, 도 6에는 도 4에서와는 다른 구성 하나가 도시되어 있다.

이는, 발광부가 결합된 회전자(10)를 발광부의 외관을 이루는 휠커버(50a, 50b)를 통해 회전체에 보다 견고히 결합시키기 위한 구성으로서, 휠커버(50a, 50b)의 소정부에 클립홈(52a, 52b)을 형성시키고 그 클립홈(52a, 52b)에 도 7에 도시된 바와 같은 클립(7)을 삽입하여 회전체의 스포크(3)에 장착시킨다.

클립(7)은, 자체의 탄성에 의해 오므려졌다 펴질 수 있는 구성으로서 절곡된 부위를 스포크(3)에 먼저 걸어놓은 상태에서 클립홈(52a, 52b)에 삽입시켜 휠커버(50a, 50b)를 회전체에 고정시킬 수 있다.

따라서, 본 고안에 의하면 발전부와 발광부의 컴팩트한 구성으로 회전체 허브의 다양한 구조에도 장착하기에 적합하고 제반 전기장치와의 전기적 결합도 용이하며 사용자의 시각적인 기호도 충족시켜줄 수 있는 효과가 있다.

특히, 발전부는 회전체의 허브 장착용에 적합하도록 마그넷과 코일의 구조 및 상호간의 상대적인 위치설정이 최적화되어 있어 발전량이 극대화되므로, 그로부터 탁월한 발광효과를 얻을 수 있다.

이상에서 본 고안은 기재된 구체예에 대해서만 상세히 설명되었지만 본 고안의 기술사상 범위 내에서 다양한 변형 및 수정이 가능함은 당업자에게 있어서 명백한 것이며, 이러한 변형 및 수정이 첨부된 실용신안등록청구범위에 속함은 당연한 것이다.

Claims (6)

1. 고정축에 힌지되어 회전하는 허브와 스포크가 형성된 회전체에 장착되어 발전하는 발전부와, 상기 발전부와 전기적으로 연결되어 발광하는 발광부로 이루어지는 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치에 있어서,

   상기 발전부는,

   상기 허브에 고정되도록 중앙부에는 홀이 형성되고 일측에는 결합돌기가 형성된 보빈과, 상기 보빈에 권취되는 코일과, 상기 보빈을 양측에서 감싸며 상기 코일 주위에 다극형성을 돕기 위한 복수의 치형돌기가 형성된 한쌍의 요크와, 상기 코일과 전기적으로 연결되어 상기 보빈의 타측으로 돌출되는 컨넥터핀을 포함하여 이루어지는 회전자; 및

   상기 코일의 일측에 위치하여 상기 고정축에 고정되는 마그넷프레임과, 상기 코일 주위에 자장을 형성시키기 위해 상기 치형돌기의 외주연 둘레에 위치하여 상기 마그넷프레임에 고정되는 상기 마그넷을 포함하여 이루어지는 고정자;

   를 포함하여 이루어지고,

   상기 발광부는,

   상기 컨넥터핀과 전기적으로 연결되도록 일단부에는 핀삽입홈이 형성되고, 타단부에는 발광체삽입홈이 형성된 전도터미널;

   상기 전도터미널과 전기적으로 연결되어 발광하도록 상기 발광체삽입홈에 삽입되는 발광체; 및

   상기 결합돌기가 삽입되어 고정되는 돌기삽입홈이 형성되어, 상기 전도터미널과 상기 발광체를 외측에서 감싸며 상기 회전자에 고정되는 휠커버;

   를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 하는 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치.
2. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전자는,

   상기 보빈의 홀에 내주연이 암나사 가공된 부시가 결합되어, 상기 부시를 통해 상기 나사산이 형성된 허브에 고정되는 것을 특징으로 하는 상기 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치.
3. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전자는,

   상기 보빈의 홀에 부시가 결합되어, 상기 부시를 통해 상기 허브에 억지가압 방식으로 고정되는 것을 특징으로 하는 상기 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치.
4. 제 1 항에 있어서,

   상기 회전자와 상기 휠커버는,

   상기 결합돌기와 상기 돌기삽입홈을 관통하며 서로 체결시키는 볼트에 의해 상호결합되는 것을 특징으로 하는 상기 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치.
5. 제 1 항에 있어서,

   상기 휠커버에는,

   상기 스포크에 클립으로 장착되도록 하는 클립홈이 더 형성된 것을 특징으로 하는 상기 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치.
6. 제 1 항에 있어서,

   상기 발광체는 발광다이오드인 것을 특징으로 하는 상기 회전체의 허브 장착용 자가발전식 발광장치.