KR20110135436A - 자기에너지 순환형 변속기 구동장치 - Google Patents

자기에너지 순환형 변속기 구동장치 Download PDF

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Abstract

본 발명은 기어비를 분배하여 양측의 차동 사이드기어에 전단하는 차동기어의 특징을 이용하여 일측의 차동 사이드기어와 발전 회전자코일 프레임과 타측의 다른 차동 사이드기어 및 바퀴축과 연결된 모터 회전자코일 프레임을 구비함으로써, 구동부의 높은 회전속도를 회전력으로 변환하여 바퀴에 전달하고 잉여 운동에너지를 회수하여 배터리에 충전하여 구동하는 자기에너지 순환 방식의 변속기 구동장치가 제공된다.

Description

자기에너지 순환형 변속기 구동장치{MAGNETIC ENERGY CYCLIC TRANSMISSION MOTOR}
본 발명은 차동기어 및 발전장치 그리고 플로팅{FLOATING}된 모터의 결합으로 이루어진 에너지재생형 변속기 구동장치에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 일측의 차동 사이드기어에 연결된 발전프레임과 반대측의 차동사이드기어에 연결된 모터프레임 그리고 차동기어 하우징으로 구성되어 구동부의 회전력과 바퀴에 걸리는 토크의 크기 차이에 의해 전기를 발생시키며, 상기의 발생한 전력을 이용한 모터회전에 의한 변속 그리고 잉여 운동에너지를 전기에너지로 충전하여 구동력을 높이고 에너지회수를 달성하는 자기에너지 순환형 무단변속기 구동장치에 관한 것이다.
종래의 변속기는 기어의 치수 차를 이용하여 기어변속을 달성하는 기계식 변속과 드럼이나 롤러의 마찰저항을 이용한 무단변속방식으로, 기어변속시 체인의 인접한 기어 단으로 이동하는 중에는 동력의 끊김이 발생하고 이에 따른 체인 걸림이나 부드러운 기어 변속을 달성할 수가 없다. 또한 베어링을 이용한 무단변속기 방식은 동력전달이 베어링에 맞물린 원형 축의 회전에 의한 방식으로 동력전달에 있어 마찰에 이한 손실이 발생하게 되며 큰 동력전달비를 달성하기 위해 큰 베어링을 사용할 경우 변속기의 무게가 증가하는 단점을 갖는다.
특히 내연기관 및 전기모터를 겸용으로 사용하는 하이브리드형 차량의 경우 내연기관에서 발생하는 동력을 바퀴에 전달하기 위한 변속기와 전기모터가 별도로 존재하며, 변속에서 발생하는 동력손실이 크다.
따라서, 본 발명은 상기 종래의 문제점을 해소하기 위해 안출된 것으로, 본 발명의 목적은 종래의 차량이나 자전거의 변속시에 발생하는 기어 변속시 동력전달의 끊김이나 손실을 최소화하고, 구동부의 잉여 동력의 회수를 통한 에너지재생형 변속기 구동장치를 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 구동부의 회전수와 바퀴의 회전수 그리고 차동기어 프레임의 회전수 차에 의해 발생하는 전력을 회수하여 충전함과 동시에 충전된 에너지로 모터를 회전시킴으로써, 차동 사이드기어와 연결된 바퀴축에 높은 회전력을 제공하는 하이브리드형 에너지재생형 구동장치를 제공하는 데 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제를 달성하기 위하여,
본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치는,
차동기어 프레임(101a) 일측에 설비되되,
차동기어 프레임(101a)과 결합된 발전장치 하우징(104a) 및,
상기의 차동기어 프레임(101a) 내측에 설비되어 바퀴축과 결합된 제1 차동 사이드기어(103a)와,
발전 회전자코일 프레임(105a) 및 내측 고정자석(105b) 내측에 플로팅{FLOATING}되어 제2 차동 사이드기어(103a)와 결합된 모터 회전자코일 프레임(106a) 및,
차동기어 프레임(101a) 내부 타측에 설비된 제2 차동 사이드기어(103b)와,
상기의 제2 차동 사이드기어(103b)와 결합된 발전 회전자코일 프레임(105a)과;
상기의 발전 회전자코일 프레임(105a)의 회전에 의해 생성된 전력의 회수 및 제어를 담당하는 제어회로 및 배터리모듈(113)을 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
상기한 구성을 포함하는 본 발명에 의하면, 다음과 같은 효과들을 얻을 수 있다.
자기에너지 순환형 변속기 구동장치는 종래의 기계식 변속기가 변속시 동력 끊김이나 불연속성이 있는 반면 원칙적으로 구동기어와 바퀴가 분리되어 동력이 모터와 직접 연결된 차동 사이드기어에 의해 전달되기 때문에 변속시 끊김이 발생하지 않으며, 구동부의 회전수를 회전력으로 변환해주는 모터를 사용하여 제어하기 때문에 안정적인 변속을 제공한다.
또한 바퀴와 구동부의 회전수 차이에 의한 발전구조를 채택해 자율주행중 및 내리막 길이나 급정거시 발생하는 잉여 운동에너지를 회수하여 배터리에 저장함으로써 높은 에너지재생형 변속기 구동장치를 제공한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 구조를를 도시한 상측 사시도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 발전 빛 모터구동부를 도시한 측면 사시도.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 결합구조를 도시한 분해사시도.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 발전 빛 모터구동부의 결합구조를 도시한 사시도.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 발전 빛 모터구동부의 결합구조를 도시한 분해사시도.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 외측 발전모듈 빛 내측 모터구동부의 결합구조를 도시한 분해사시도.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 차동기어부의 구조를 도시한 사시도.
도 8은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 외측 발전모듈의 구조를 도시한 측면 사시도.
도 9는 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 외측 발전모듈 및 제2 차동 사이드기어와의 결합구조를 구조를 도시한 사시도.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 외측 전력제어부와 제1 차동 사이드기어 및 바퀴축과의 결합구조를 도시한 사시도.
도 11은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 제1 차동 사이드기어 및 바퀴축 그리고 내측 모터 회전자코일 프레임과의 결합구조를 도시한 사시도.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 외측 전력제어부와 제1 차동 사이드기어 및 바퀴축 그리고 내측 모터 회전자코일 프레임과의 결합구조를 도시한 분해 사시도.
상기 과제를 달성하기 위한 본 발명인 자기에너지 순환형 변속기 구동장치는,
차동기어 프레임(101a) 일측에 설비되되,
차동기어 프레임(101a)과 결합된 발전장치 하우징(104a)와,
상기의 차동기어 프레임(101a)과 결합된 평기어(101b)와,
상기의 차동기어 프레임(101a) 내측에 설비되어 바퀴축과 결합된 제1 차동 사이드기어(103a)와,
발전장치 하우징(104a) 내측에는 발전 회전자코일 프레임(105a) 및 내측 고정자석(105b) 내측에 플로팅{FLOATING}되어 제2 차동 사이드기어(103a)와 결합된 모터 회전자코일 프레임(106a)과,
상기의 모터 회전자코일 프레임(106a) 일측에 설비된 회전자코일(106b) 및,
차동기어 프레임(101a) 내부 타측에 설비된 제2 차동 사이드기어(103b)와,
상기의 제2 차동 사이드기어(103b)와 결합된 발전 회전자코일 프레임(105a)과;
상기의 발전 회전자코일 프레임(105a) 일측에 설비된 발전 회전자코일(105b) 및,
발전 회전자코일 프레임(105a) 내측에 설비된 전도성 전극(105d)과,
상기의 발전 회전자코일 프레임의 회전에 의해 생성된 전류를 제어하기 위한 외측 제어회로 및 배터리모듈(113) 및,
상기의 제어회로와 내측 모터 회전자코일을 연결하기 위한 전도성 전극(111b) 및 전력회수장치덥개(111a)와,
전력선(112)을 포함하여 구성되어 본 발명의 과제를 해결하게 된다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명인 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 구조를를 도시한 상측 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 발전 빛 모터구동부를 도시한 측면 사시도이다.
도 3은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 결합구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 1내지 도 3을 참조하면, 상기의 자기에너지 순환형 변속기 구동장치는 차동기어를 기본을 차동기어 프레임과 결합된 외측 발전장치 하우징(104a)와,
상기의 발전장치 하우징(104a)와 결합된 고정자석(104b) 및 제1 차동 사이드기어(103a)와 결합된 모터 회전자코일 프레임(105a)과,
제2 차동 사이드기어(103b)와 결합된 발전 회전자코일 프레임(106a)로 이루어진다.
도 4는 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 발전 빛 모터구동부의 결합구조를 도시한 사시도이다.
도 5는 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 발전 빛 모터구동부의 결합구조를 도시한 분해사시도이다.
도 6은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 외측 발전모듈 빛 내측 모터구동부의 결합구조를 도시한 분해사시도이다.
도 7은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 차동기어부의 구조를 도시한 사시도이다.
도 4 내지 도7을 참조하면, 차동기어 프레임(101a)이 회전하면, 차동기어 프레임(101a)의 회전에 의해 내측의 차동피니언기어축이 회전하고, 상기의 한 쌍의 차동 피니언기어(102a, 102b)의 회전에 의해 양측의 차동 사이드기어에 회전력을 전달한다.
바퀴축에 걸리는 역 회전력이 클 경우, 바퀴축(100a) 및 플로팅{FLOATING}된 모터 회전자코일 프레임(106a)과 결합된 제1 차동 사이드기어(103a) 및 발전 회전자코일 프레임(105a)와 결합된 제2 차동 사이드기어(103b) 그리고 발전장치 하우징(104a)와 결합된 차동기어 프레임(101a)의 회전속도 차이가 발생하고,
상기의 회전속도 차이에 의해 외측 발전 회전자코일에 전기가 발생하며,
발생된 전력은 다시 내측의 플로팅{FLOATING}된 모터의 회전자코일에 전달되어 모터를 순회전시킨다.
구체적으로는 차동기어 프레임(101a)와 제2 차동 사이드기어(103b)의 회전속도 변화에 의해 발전 회전자코일(105b)에 전류가 유도되며,
발전 회전자코일(105a)와 결합된 내측 영구자석(105c)의 회전에 의해 플로팅{FLOATING} 되어 제1 차동 사이드기어(103a)와 결합된 모터 회전자코일 프레임(106a)가 회전하게 된다.
이때 바퀴축과 결합된 제1 차동 사이드기어에 걸리는 역 회전력이 크면 타측에 연결된 제2 차동 사이드기어가 반대로 회전하게 되고, 상기의 제2 차동 사이드기어에 연결된 발전 회전자코일 프레임(105a)은 차동기어 프레임과 연결된 발전장치 하우징(104a)에 설비된 고정자에 의해 전류를 역순환 시키며 바퀴축(100a)과 차동기어 프레임(101a)의 회전속도와 회전력이 균형을 이루어 연속적으로 변속 및 발전과 모터회전을 수행하게 된다.
도 10은 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 외측 전력제어부와 제1 차동 사이드기어 및 바퀴축과의 결합구조를 도시한 사시도이다.
도 12는 본 발명의 일실시예에 따른 자기에너지 순환형 변속기 구동장치의 외측 전력제어부와 제1 차동 사이드기어 및 바퀴축 그리고 내측 모터 회전자코일 프레임과의 결합구조를 도시한 분해 사시도이다.
도 10 과 도12를 참조하면, 발전 회전자코일(105b)에서 생성된 전류는 외부의 전류 제어 모듈(113)에 의해 제어되어 플로팅{FLOATING}된 모터 회전자코일(106b)에 전달되고,
모터 회전자코일 프레임(106a)과 결합된 제1 차동 사이드기어(103a) 및 바퀴축(100a)에 회전력을 전달하게 된다.
이상에서와 같은 내용의 본 발명이 속하는 기술분야의 당업자는 본 발명의 기술적 사상이나 필수적 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시된 것이며 한정적인 것이 아닌 것으로서 이해해야만 한다.
본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구 범위의 의미 및 범위 그리고 그 등가 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.
100a : 바퀴축
100b : 바퀴축 결합체
101a : 차동기어 하우징
101b : 차동기어 하우징 구동 기어
101c : 차동기어 하우징 기어
102a : 차동 피니언기어
102b : 차동 피니언기어
103a : 제1 차동사이드기어
103b : 제2 차동사이드기어
104a : 발전장치 하우징
104b : 외측 고정자석
105a : 발전 회전자코일 프레임
105b : 발전 회전자코일
105c : 내측 고정자석
105d : 브러시 접촉전극
106a : 모터 회전자코일 프레임
106b : 모터 회전자코일
111a : 전력회수장치덥개
111b : 전력회수 브러시 접촉전극
112 : 전력회수 전력선
113 : 전력제어모듈

Claims (6)

  1. 차동기어 프레임(101a) 일측에 설비되되,
    차동기어 프레임(101a)과 결합된 발전장치 하우징(104a)과;
    상기의 차동기어 프레임(101a)과 결합된 평기어(101b)와,
    상기의 차동기어 프레임(101a) 내측에 설비되어 바퀴축과 결합된 제1 차동 사이드기어(103a)와,
    발전장치 하우징(104a) 내측에 발전 회전자코일 프레임(105a) 및 내측 고정자석(105b) 내측에 플로팅{FLOATING}되어 제2 차동 사이드기어(103a)와 결합된 모터 회전자코일 프레임(106a)과,
    상기의 모터 회전자코일 프레임(106a) 일측에 설비된 회전자코일(106b) 및;
    차동기어 프레임(101a) 내부 타측에 설비된 제2 차동 사이드기어(103b)와,
    상기의 제2 차동 사이드기어(103b)와 결합된 발전 회전자코일 프레임(105a)과,
    상기의 발전 회전자코일 프레임(105a) 일측에 설비된 회전자코일(105b) 및;
    발전 회전자코일 프레임(105a) 내측 회전축 일측에 설비된 전도성 전극(105d)과,
    상기의 발전 회전자코일 프레임(105a)의 회전에 의해 생성된 전류를 제어하기 위한 외측 제어회로 및 배터리모듈(113) 및;
    상기의 제어회로모듈과 내측 모터 회전자코일을 연결하기 위한 전도성 전극(111b)과;
    전력회수장치덥개(111a) 및;
    전력선(112)을 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기에너지 순환형 변속기 구동장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    바퀴축에 전달되는 회전력을 조절하기 위해 발전 회전자코일 프레임(105a)과 결합된 제2 차동 사이드기어(103b)의 회전을 조절하는 변속강도 조절 레버 장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기에너지 순환형 변속기 구동장치.
  3. 제 1항에 있어서,
    바퀴축에 전달되는 회전력을 조절하기 위해 발전 회전자코일 프레임(105a)과 결합된 제2 차동 사이드기어(103b)의 회전을 전기적으로 조절하는 제어회로를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기에너지 순환형 변속기 구동장치.
  4. 제 1항에 있어서,
    발전장치 하우징(104a)과 외측 고정자석(104b) 사이에 자기력선의 손실을 막기위한 금속 및 비금속이 연속적으로 결합된 자기력선 차폐제를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기에너지 순환형 변속기 구동장치.
  5. 제 1항 내지 4항 중 한항에 있어서,
    바퀴의 급정거 및 과속회전시 동력 회수를 위한 차동기어 프레임(101a) 제동장치를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기에너지 순환형 변속기 구동장치.
  6. 제 1항 내지 4항 중 한항에 있어서,
    바퀴의 급정거 및 과속회전시 차동기어 프레임(101a)에 제동에 의해 제2 차동 사이드기어(103b)와 결합된 발전 회전자코일 프레임(105a)과 차동기어 프레임(101a)과 결합된 발전장치 하우징(104a)의 회전속도 차이에 의해 발생하는 전기를 배터리에 충전하는 제어회로를 더 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 자기에너지 순환형 변속기 구동장치.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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KR20210052982A (ko) * 2019-11-01 2021-05-11 현대트랜시스 주식회사 회생제동 액슬
WO2021233248A1 (zh) * 2019-11-19 2021-11-25 汪宪泽 一种发电机

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