KR20140006097U - 자전거용 발전기 - Google Patents

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Abstract

본 고안의 목적은 회전자와 고정자로 이루어진 전기발전부에서 회전자를 직접 회전시킬 수 있게 회전자의 외부에 우레탄 재질로 몰딩된 롤러를 구비하여 그 롤러가 바퀴와 접촉되게 함에 의해 바퀴와의 접촉력을 높여 동력전달이 쉽게 함과 아울러 발생된 전기를 외부기기에서 사용할 수 있게 USB 단자 혹은 DC 단자로 출력할 수 있게 한 자전거용 발전기를 제공한다.
이러한 본 고안은 외주연에 영구자석들과 회전자극들이 회전반경을 따라 상호 교호적으로 설치된 회전자와 상기 회전자의 내주면으로 인접하게 동심원을 이루도록 설치되어 상기 영구자석들과 회전자극들과의 상호간에 전기적 흐름을 유도할 수 있게 회전반경을 따라 일정 간격으로 코일이 권선된 고정자로 이루어진 전기발전부; 상기 전기발전부의 회전자가 내장되게 회전자를 감싸게 몰딩되어 자전거타이어 림에 접촉되어 회전됨에 의해 상기 회전자가 회전되게 하여 상기 전기발전부에서 전기가 발생되게 하는 롤러; 및 상기 롤러가 몰딩된 전기발전부의 중심축이 회전 가능하게 설치되는 몸체와 상기 몸체를 자전거타이어 측으로 회동시켜 상기 롤러의 외주면이 자전거타이어 림에 접촉되어 작동시킬 수 있는 작동편과 상기 작동편에 스프링으로 지지된 힌지축에 결합되어 자전거타이어에 인접하는 자전거프레임에 고정되는 고정편으로 이루어진 브라켓을 포함한다.

Description

자전거용 발전기{generator for bicycle}
본 고안은 바퀴의 회전에 의해 전기를 발생하는 자전거용 발전기에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 바퀴와의 접촉력을 높일 수 있게 구성됨과 아울러 발생된 전기를 외부기기에서 사용할 수 있게 USB 단자 혹은 DC 단자로 출력할 수 있게 한 자전거용 발전기에 관한 것이다.
일반적으로 발전기는 전자석의 원리를 이용하여 회전동력을 전기에너지로 변환하는 장치이다.
특히, 자전거의 경우 자전거바퀴의 회전력을 이용하여 전기를 발생할 수 있는 자전거용 발전기가 하기 문헌들과 같이 개시되어 있다.
종래의 자전거용 발전기는, 자전거 바퀴의 고무타이어 측면에 접촉되어 바퀴의 회전에 의해 함께 회전되면서 전기를 발생하므로 타이어의 마모가 심하였다.
그러나 종래의 자전거용 발전기는 교류 상태의 전원이 발생됨에 따라 전압의 변화가 크게 나타나 자전거에 부착되는 헤드라이트용 필라멘트 램프에만 사용되고 있고, 최근 개발된 각종 개인용 전자기기에는 사용할 수 없는 문제점이 있다.
국내 실용신안 공개번호 제2011-0009035호, 자전거용 자가 발전 및 충전 장치. 국내 특허 공개번호 제2005-0102218호, 자전거의 발전기.
본 고안의 목적은 회전자와 고정자로 이루어진 전기발전부에서 회전자를 직접 회전시킬 수 있게 회전자의 외부에 우레탄 재질로 몰딩된 롤러를 구비하여 그 롤러가 바퀴와 접촉되게 함에 의해 바퀴와의 접촉력을 높여 동력전달이 쉽게 함과 아울러 발생된 전기를 외부기기에서 사용할 수 있게 USB 단자 혹은 DC 단자로 출력할 수 있게 한 자전거용 발전기를 제공하는데 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 고안은 중심축을 갖는 회전원판의 외주연에 영구자석들과 회전자극들이 회전반경을 따라 상호 교호적으로 설치된 회전자와 상기 회전자의 내주면으로 인접하게 동심원을 이루도록 설치됨과 아울러 외주연에는 상기 영구자석들과 회전자극들과의 상호간에 전기적 흐름을 유도할 수 있게 회전반경을 따라 일정 간격으로 코일이 권선된 고정자로 이루어진 전기발전부; 상기 전기발전부의 회전자가 내장되게 회전자를 감싸게 몰딩됨과 아울러 자전거타이어 림에 접촉되어 회전됨에 의해 상기 회전자가 회전되게 하여 상기 전기발전부에서 전기가 발생되게 하는 롤러; 및 상기 롤러가 몰딩된 전기발전부의 중심축이 회전 가능하게 설치되는 몸체와 상기 몸체를 자전거타이어 측으로 회동시켜 상기 롤러의 외주면이 자전거타이어 림에 접촉되어 작동시킬 수 있는 작동편과 상기 작동편에 스프링으로 지지된 힌지축에 결합되어 자전거타이어에 인접하는 자전거프레임에 고정되는 고정편으로 이루어진 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 롤러는 우레탄, 고무 혹은 플라스틱 중 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 한다.
상기 롤러의 내부에는 전기발전부에서 발생된 전기로 점등되는 발광램프들이 회전반경을 따라 일정 간격으로 설치된 것을 특징으로 한다.
상기 전기발전부와 전기적으로 연결되어 상기 몸체에 설치되고, 상기 전기발전부에 발생된 전기를 외부로 출력할 수 있게 외부기기와 접속하기 위한 USB 단자 혹은 DC 단자로 이루어진 출력단자를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기 몸체에는 전기발전부에서 발생된 전기를 저장하기 위한 충전용 전지가 설치된 것을 특징으로 한다.
본 고안은 회전자와 고정자로 이루어진 전기발전부에서 회전자를 직접 회전시킬 수 있게 회전자의 외부에 우레탄 재질로 몰딩된 롤러가 바퀴와 접촉되게 하여 바퀴와의 접촉저항을 높여 동력전달이 쉽게 할 수 있는 효과가 있고, 또 발생된 전기를 외부기기에서 사용할 수 있게 USB 단자 혹은 DC 단자로 출력할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 고안에 따른 자전거용 발전기의 구조를 나타낸 도면이고,
도 2는 본 고안에 따른 자전거용 발전기에 구비되는 전기발전부(110)의 회전자(112)를 나타낸 도면이고,
도 3은 도 2표시의 회전자(112)에 대한 구조를 나타낸 도면이고,
도 4는 본 고안에 따른 자전거용 발전기에 구비되는 전기발전부(110)의 고정자(114)를 나타낸 도면이고,
도 5는 본 고안에 따른 자전거용 발전기가 자전거프레임에 고정된 상태를 나타낸 도면이고,
도 6은 도 5표시를 일측에서 보아 도시한 도면이고,
도 7은 도 6표시에서 본 고안의 자전거용 발전기를 확대하여 나타낸 도면이고,
도 8은 도 6표시에서 전기발전부(110)의 회전자(112)에 몰딩된 롤러(120)가 자전거타이어 림(12)에 접촉되게 작동시키는 상태를 나타낸 도면이고,
도 9는 도 8표시에서 본 고안의 자전거용 발전기를 확대하여 나타낸 도면이고,
도 10은 도 9표시를 일측에서 보아 도시한 도면이고,
도 11은 본 고안에 따른 자전거용 발전기의 전기발전부(110)에 발생된 전기를 외부로 출력할 수 있게 외부기기와 접속하기 위한 USB 단자(152) 혹은 DC 단자(154)로 이루어진 출력단자(150)가 설치된 상태를 나타낸 도면이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 고안의 바람직한 실시예를 더욱 상세하게 설명한다.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 자전거용 발전기는 전기발전부(110)가 구비되어 있다. 이 전기발전부(110)는 중심축을 설치할 수 있는 축공(112a)을 갖는 회전원판(112b)의 외주연에 영구자석(113a)들과 회전자극(113b)들이 회전반경을 따라 상호 교호적으로 설치된 회전자(112)와, 상기 회전자(112)의 내주면으로 인접하게 동심원을 이루도록 설치됨과 아울러 외주연에는 상기 영구자석(113a)들과 회전자극(113b)들과의 상호간에 전기적 흐름을 유도할 수 있게 회전반경을 따라 일정 간격으로 코일(115a)이 권선된 고정자(114)로 이루어진다.
이와 같은 전기발전부(110)는 회전자(112)가 외부에 있고 고정자(114)가 내부에 있는 회전형 영구자석 발전기이다.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 자전거용 발전기는 롤러(120)가 구비되어 있다. 이 롤러(120)는 상기 전기발전부(110)의 회전자(112)가 내장되도록 상기 회전자(112)를 감싸게 몰딩되어, 자전거타이어 림(12)에 접촉되어 회전됨에 의해 상기 회전자(112)를 회전시켜 상기 전기발전부(110)에서 전기가 발생되게 한다.
이와 같이 자전거타이어 림(12)에 접촉되어 회전되는 상기 롤러(120)는, 우레탄이나 고무 혹은 플라스틱 중 어느 하나의 재질로 이루어짐이 좋고, 상기 롤러(120)는 내부가 투시되어 보이도록 투명하게 구성됨이 바람직하다.
또한, 상기 롤러(120)의 내부에는 전기발전부(110)에서 발생된 전기로 점등되는 발광램프(LED)(140)들이 회전반경을 따라 일정 간격으로 설치될 수 있다.
이러한 발광램프(140)는 롤러(120)의 내부에 고정자(114) 코일(115a)의 자력으로 자화되는 코일을 두어 여기에 유도된 전기로 상기 발광램프(140)를 점등하여 자전거가 달릴 때 상기 발광램프(140)가 점등되게 하여 자전거의 후미등으로 사용할 수 있다.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 자전거용 발전기는 브라켓(130)이 구비되어 있다. 이 브라켓(130)은 상기 롤러(120)가 몰딩된 전기발전부(110)가 회전 가능하게 설치되는 몸체(131)와 상기 몸체(131)를 자전거타이어 측으로 회동시켜 상기 롤러(120)의 외주면이 자전거타이어 림(12)에 접촉되어 작동시킬 수 있는 작동편(132)과 상기 작동편(132)에 스프링(136a)으로 지지된 힌지축(136)에 결합되어 자전거타이어에 인접하는 자전거프레임(14)에 고정되는 고정편(134)으로 이루어진다.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 자전거용 발전기는 상기 전기발전부(110)와 전기적으로 연결되고, 상기 전기발전부(110)에 발생된 전기를 외부로 출력할 수 있게 외부기기와 접속하기 위한 USB 단자(152) 혹은 DC 단자(154)로 이루어진 출력단자(150)가 설치될 수 있다.
이러한 출력단자(150)는 상기 전기발전부(110)에서 발전된 교류를 직류로 변환하고, 그 직류를 PWM방식의 레귤레이터(Regulator)로 정전압을 만들어 직류로 출력하며, 그 출력은 필요기기에 맞게 USB 단자(152) 혹은 DC 단자(154)로 출력함이 좋다.
또한, 상기 전기발전부(110)에서 발생된 전기를 저장하기 위한 충전용 전지(160)가 설치될 수 있으며, 이러한 충전용 전지(160)에 의해 신호대기와 같이 본 고안의 자전거용 발전기에서 발전을 할 수 없는 경우 야간의 주조명이나 자전거 후미등에 전원을 공급할 수 있게 한다. 상기 충전용 전지(160)는 리튬전지 등을 이용함이 좋다.
본 고안에 따르면, 상기 전기발전부(110)를 구성하는 회전자(112) 롤러(120)로 몰딩되어 있음으로서, 금속이나 타이어 같은 자전거 바퀴의 어느 부분에도 쉽게 접촉하게 하여 접촉 저항이 많아서 동력전달이 쉽도록 하며, 바퀴의 마모를 줄일 수 있다. 즉, 우레탄 재질의 롤러(120)를 회전체로 하여 자전거 바퀴의 타이어 또는 림에 접촉되게 함으로, 접촉력을 좋게 하고 타이어의 마모를 줄일 수 있다.
또한, 본 고안은 브라켓(130)에 의해 자전거 바퀴의 회전축의 방향과 상기 전기발전부(110)의 중심축 방향을 같은 방향으로 설치할 수 있음으로, 종래 직각을 이루며 접촉되는 발전기 보다 얇게 구성할 수 있고, 또 쉽게 장착할 수 있다.
도면 중 미설명 부호(170)은 인쇄회로기판을 나타낸 것이다.
도시된 바와 같이, 본 고안에 따른 자전거용 발전기는 상기 전기발전부(110)에서 발전된 전기를 출력하기 위한 전기회로부(미도시)가 구비되는데, 이 전기회전부에 대하여 설명한다.
먼저, 자전거타이어 림(12)에 접촉된 우레탄이나 고무 혹은 플라스틱 재질로 이루어진 롤러(120)가 회전되면, 전기발전부(110)의 회전자(112)가 같이 회전된다. 이때, 상기 회전자(112)의 영구자석(113a)들에서 나온 자속이 고정자(114)의 코일(115a)에 흘러서 교류전기가 발생된다.
이와 같이 발생된 전기를 정류하고 필터링(Filtering)하여 어느 속도 이상이 되면 충전용 전지(160)에 충전이 된다. 이때, 자전거가 고속회전시 발생하는 고전압에도 안전하게 충전을 할 수 있도록 하면서 충전용 전지(160)에 충전되며, 충전된 전기는 출력단자(150)를 통하여 외부기기에서 사용할 수 있다.
이때, 상기 출력단자(150)에는 전조등이나 후미등 혹은 전멸등을 연결할 수 있고, 또 상기 출력단자(150)를 USB 단자(152)로 출력할 수 있게 하고자 승압하고 정전압으로 전기를 안정화하는 회로가 구비되며, 상기 USB 단자(152)에 외부기기를 연결하여 상기 외부기기들을 충전하거나 사용할 수 있다.
이와 같이 상기 USB 단자(152)를 이용하여 사용할 수 있는 기기는 [5volt DC]와 리듐이온전지 [3.7volt dc]를 이용한 전자 및 전기기기를 사용할 수 있고, 전류는 평균전류 1[Amp dc] 최대전류 2[Amp sc]이다.
또한, 본 고안은 자전거를 우기중에서 사용할 수 있도록 회로함에 우수방지패킹을 설치함이 좋고, 자전거를 사용중에는 충전용 전지(160)에 충전이 계속되나 자전거를 사용하지 않을 때에는 충전용 전지(160)에 충전된 전기가 소모되지 않도록 방전기 측에는 역전류방지를 장치가 구비됨이 좋고, USB 출력 측에는 USB 삽입으로 승압회로를 차단하는 기계적인 스위치를 구비하던지 자체적인 감지로 승압회로를 차단하는 회로를 구비할 수 있다.
이와 같은 본 고안의 자전거용 발전기는, 회전자(112)와 고정자(114)로 이루어진 전기발전부(110)에서 회전자(112)를 직접 회전시킬 수 있게 회전자(112)의 외부에 우레탄 재질로 몰딩되게 롤러(120)를 설리하여, 그 롤러(120)가 자전거타이어 림(12)에 접촉되게 하여 접촉저항을 높여 동력전달이 쉽게 할 수 있고, 또 본 고안은 발생된 전기를 외부기기에서 사용할 수 있게 USB 단자 혹은 DC 단자로 출력할 수 있다.
110 - 전기발전부 112 - 회전자
114 - 고정자 120 - 롤러
130 - 브라켓 140 - 발광램프
150 - 출력단자 160 - 충전용 전지

Claims (5)

  1. 중심축을 갖는 회전원판의 외주연에 영구자석들과 회전자극들이 회전반경을 따라 상호 교호적으로 설치된 회전자와 상기 회전자의 내주면으로 인접하게 동심원을 이루도록 설치됨과 아울러 외주연에는 상기 영구자석들과 회전자극들과의 상호간에 전기적 흐름을 유도할 수 있게 회전반경을 따라 일정 간격으로 코일이 권선된 고정자로 이루어진 전기발전부;
    상기 전기발전부의 회전자가 내장되게 회전자를 감싸게 몰딩됨과 아울러 자전거타이어 림에 접촉되어 회전됨에 의해 상기 회전자가 회전되게 하여 상기 전기발전부에서 전기가 발생되게 하는 롤러; 및
    상기 롤러가 몰딩된 전기발전부의 중심축이 회전 가능하게 설치되는 몸체와 상기 몸체를 자전거타이어 측으로 회동시켜 상기 롤러의 외주면이 자전거타이어 림에 접촉되어 작동시킬 수 있는 작동편과 상기 작동편에 스프링으로 지지된 힌지축에 결합되어 자전거타이어에 인접하는 자전거프레임에 고정되는 고정편으로 이루어진 브라켓을 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 발전기
  2. 제1항에 있어서, 상기 롤러는 우레탄, 고무 혹은 플라스틱 중 어느 하나의 재질로 이루어진 것을 특징으로 하는 자전거용 발전기.
  3. 제1항에 있어서, 상기 롤러의 내부에는 전기발전부에서 발생된 전기로 점등되는 발광램프들이 회전반경을 따라 일정 간격으로 설치된 것을 특징으로 하는 자전거용 발전기.
  4. 제1항에 있어서, 상기 전기발전부와 전기적으로 연결되어 상기 몸체에 설치되고, 상기 전기발전부에 발생된 전기를 외부로 출력할 수 있게 외부기기와 접속하기 위한 USB 단자 혹은 DC 단자로 이루어진 출력단자를 포함하는 것을 특징으로 하는 자전거용 발전기.
  5. 제1항에 있어서, 상기 몸체에는 전기발전부에서 발생된 전기를 저장하기 위한 충전용 전지가 설치된 것을 특징으로 하는 자전거용 발전기.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN109398581A (zh) * 2018-10-19 2019-03-01 童国建 一种电动车用自充电供电系统
RU197978U1 (ru) * 2019-07-09 2020-06-10 Надир Харунович Нутфуллин Генератор для велосипеда
RU201774U1 (ru) * 2020-03-25 2021-01-12 Надир Харунович Нутфуллин Генератор для велосипеда
KR20220124934A (ko) * 2021-03-04 2022-09-14 전주대학교 산학협력단 자전거 발전장치

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