KR20190085762A - Erectric bicycle by independent generator - Google Patents

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Abstract

The present invention relates to an electric bicycle driven by electricity self-generated by a generator integrated with bicycle wheels. The electric bicycle includes: a front wheel and a rear wheel attached to front and back parts of a frame (a top tube, a down tube, and a sub tube) constituting a bicycle; a handlebar to which a brake lever capable of controlling the rotational force of the front and rear wheels is attached; and a chain drive unit composed of a shifting gear and a chain, and transmitting drive to the wheels. The electric bicycle further includes a wheel-integrated generator in one of the front and rear wheels and a BLDC motor in the center of the other wheel driven by electricity. The wheel-integrated generator is composed of a permanent magnet and a coil and generates electricity with the permanent magnet rotating the coil that becomes static while the wheels rotate. The electricity generated by the generator is stored in a battery and the wheels are rotated by the electrical energy stored in the battery.

Description

자가발전 전기 자전거{ERECTRIC BICYCLE BY INDEPENDENT GENERATOR} {ERECTRIC BICYCLE BY INDEPENDENT GENERATOR}

본 발명은 앞바퀴와 뒷바퀴 중 한 개의 바퀴 중에 영구 자석과 코일로 구성되어 바퀴의 회전시 정지 된 코일 부분과 코일 주변을 회전하는 영구자석에 의해 전기를 발생시키는 바퀴 일체형 발전기와 다른 한쪽 바퀴의 중앙에는 전기에 의해 구동되는 BLDC 모터가 부착되어 있어 발전기에서 발생된 전기는 배터리에 저장되고 이 저장된 배터리의 전기 에너지에 의해 바퀴가 회전하도록 되어 있는 자가발전된 전기에너지 에 의해 구동되는 전기자전거에 관한 것이다The present invention relates to a wheel-integrated generator which is constituted by a permanent magnet and a coil in a wheel of a front wheel and a rear wheel and which generates electricity by a coil portion stopped when the wheel rotates and a permanent magnet rotating around the coil, To an electric bicycle in which a BLDC motor driven by electricity is attached so that electricity generated by the generator is stored in the battery and driven by self-generated electric energy in which the wheels are rotated by the electric energy of the stored battery

일반적으로 자전거는 19세기 초 유럽에서 발명된 후 200년 동안 다이아몬드 프레임, 체인 구동이라는 기본 구조를 유지하면서 인간의 힘에 의해 움직이는 이륜차로 20세기 이후 자동차와 오토바이의 등장으로 잠시 주춤하였으나 도시의 교통난, 에너지난, 환경오염 문제, 개인의 건강과 레저 등의 큰 문제 등을 동시에 해결할 수 있는 대안으로 다시금 각광받고 있다. Generally, the bicycle was invented in Europe in the early 19th century, and for 200 years, the basic structure of the diamond frame and the chain drive was maintained. However, the motorcycle moved by the power of the human being abruptly stopped by the appearance of cars and motorcycles after the 20th century, It is being watched again as an alternative to solve energy problems, environmental pollution problems, personal health and leisure problems.

무엇보다도 자전거는 두 바퀴만으로 중심을 잡아 빠른 속도로 달릴 수 있는 스릴의 재미, 장거리도 갈 수 있는 여행의 재미도 누릴 수 있는 운송수단이며 건강한 삶을 유지할 수 있는 운동기구이다. Above all, bicycles are a means of transportation that can enjoy the fun of thrills and long-distance trips that can be centered with just two wheels and run at a fast pace, and it is a fitness device that can maintain a healthy life.

그러나 자전거는 인간의 힘의 의해 페달을 밟아 바퀴를 회전시켜 사용하므로 장시간 운전을 하거나 가파른 오르막길을 오를 때 많은 에너지가 소요되므로 노약자나 하체의 힘이 부족한 사람은 자전거 이용에 어려움이 있다. However, since bicycle uses pedal by human power and uses wheel to rotate, it takes a lot of energy when driving for a long time or climbing up a steep uphill road, so people who are lacking power of elderly person or lower body have difficulty in using bicycle.

이러한 문제를 해결하기 위해 전기에너지를 이용한 전기 발전 자전거가 많이 개발되고 있으나 필요한 전기에너지를 배터리의 완전 충전에 문제점과 구동모터에 필요한 전기 에너지를 공급하는 공간적 제약 때문에 완전한 자가발전 기술이 요구되고 있다.To solve these problems, electric power generation bicycles using electric energy have been developed. However, a complete self-power generation technology is required because of the problem of the full charge of the electric energy required for the battery and the spatial restriction of supplying the electric energy required for the driving motor.

자가발전 자전거에 대한 선행기술로는 공개 특허 제10-2011-0113929 (자가발전 전기 자전거)에는 앞 뒷바퀴의 회전에 따라 연결 작동하는 이동부와, 상기 이동부와 결합되어 연동 작동하면서 전기 에너지를 발생하는 자가발전기들과 상기 뒷바퀴에 장착되는 회전축 발전기로 구성되는 전력 생산부로 전력 생산부를 통해 발생된 전기 에너지를 충전하는 배터리가 상기 배터리를 통해 전원을 공급 받아 자전거 바퀴를 회전시키는 구동모터로 이루어져 있다.As a prior art for the self-powered bicycle, Patent Document 10-2011-0113929 (self-generated electric bicycle) includes a moving portion that is connected and operated in accordance with the rotation of the front rear wheel, And a rotary shaft generator mounted on the rear wheel. The battery is charged with electric energy generated through the electric power generating unit, and is driven by the battery to rotate the bicycle wheel.

그러나 상기 선행기술은이동시 부가 스프링에 의해 상하 운동을 통해 발전하는 방식인데 각 프레임 등이 스프링에 의해 받혀져 있는 상태이기 때문에 지면이 고르지 못한 길에서는 상하좌우로 심하게 움직일수록 사용자가 불편을 느낄 수 있고 스프링이 녹이 생길 경우 소음이 발생하는 문제점과 3군데의 프레임에 장착되기 때문에 부분마다 사용자가 유지 보수하는데 어려움이 있고, 주행하는데 충분한 전력을 발생하기에는 어려움이 있다. However, the above-described prior art is a method in which the additional spring is generated by the vertical spring during the movement, and since each frame is supported by the spring, the user may feel inconveniences as he or she moves vertically and horizontally Noise is generated when the spring rusts, and it is difficult to maintain sufficient power for the user because it is mounted on the three frames, which makes it difficult for the user to maintain.

또 다른 선행기술로는 등록 특허제1095886호(3륜 전기 스쿠터)에는 조향 손잡이에 의하여 각각의 회전축을 중심으로 회전하며 각각의 환충 장치가 설치된 한 쌍의 전륜 조향 바퀴와 상기 충전용 배터리의 전원으로 구동하는 BLDC 모터와 상기 BLDC 모터에 의하여 구동하는 변속기어 박스와, 상기 변속기어 박스로부터 전달되는 동력으로 구동하는 후륜 구동 바퀴와, 상기 후륜 구동 바퀴의 회전력으로 전기를 발전시키고 발전된 전기로 상기 충전 등 배터리를 충전시키는 발전기를 포함하는 구성이 제시되어 있다. Another prior art is disclosed in Japanese Patent Registration No. 1095886 (3-wheel electric scooter), which includes a pair of front wheel steering wheels rotated about respective rotation shafts by steering knobs and provided with respective antiparallel devices, A rear wheel drive wheel driven by the power transmitted from the transmission gear box; and a rear wheel drive wheel that generates electric power by the rotational force of the rear wheel drive wheel, And a generator for charging the battery.

그러나 상기 선행기술은 전륜 조향 바퀴를 움직이는 조향장치가 다수의 링크로 구성되기 때문에 본체의 무게 증가로 인한 전기 소모가 커질 뿐만 아니라, 페달 없이 단순히 배터리의 전력으로만 주행하기 때문에 주행 중에 배터리가 방전되었을 경우 수동 주행이 어려울 뿐만 아니라 발전기를 통해 필요한 동력의 일부를 생산 가능하지만 사용자가 수동적으로 부족한 부분의 필요 전력을 보충할 수 없는 문제점이 있다. However, in the prior art, since the steering device for moving the front wheel steering wheel is constituted by a plurality of links, not only the electricity consumption due to the increase in the weight of the main body is increased but also the battery is driven only by the power of the battery without the pedal, There is a problem in that the user can not manually supplement the required power of the deficient portion although the manual driving is difficult and the generator can produce a part of the necessary power.

또 다른 선행 기술로는 등록 특허 제10-1010201호(태양전지를 구비한 자전거)에는 태양전기에 의해 발전된 전기를 충전하여 뒷바퀴에 연결된 구동 모터를 회전시킴에 따라 자동으로 주행할 수 있는 구성이 제시되어 있다.Another prior art is disclosed in Japanese Patent Application No. 10-1010201 (bicycle having a solar battery) in which electricity generated by solar electricity is charged and the driving motor connected to the rear wheel is rotated to automatically travel .

그러나 상기 선행기술 역시 태양전지로만 발전하기 때문에 전기 발생량이 적고 사용자가 수동적으로 부족한 부분의 전력량을 보충할 수 없을 뿐만 아니라 자전거 전방에 넓게 펼쳐진 형태로 구비된 태양전기로 인해 주행 중에 공기 저항이 발생하여 운행에 방해되는 문제점이 있다. However, since the above-described prior art also develops only with a solar cell, the amount of electricity generated is low and the user can not supplement the amount of power that is insufficiently passable, and air resistance is generated during traveling due to the solar electricity spread out in the front of the bicycle There is a problem that the operation is interrupted.

이하 본 발명인 자기 발전 전기자전거의 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.본 발명인 자가발전 전기자전거(1) 다수의 튜브로 연결된 프레임으로 형성되어 있고 상기 프레임(2)의 하부 전. 후에 각각 장착된 앞, 뒤 바퀴(410,420)의 회전 작용을 제어할 수 있는 브레이크 레버와 손잡이로 구성된 핸들(430)이 상기 프레임(2)의 상부에 장착되고 사용자의 엉덩이가 안착되는 안장(440)으로 이루어진 자전거에 적용된다. A self-powered electric bicycle (1) according to the present invention is formed as a frame connected by a plurality of tubes, and a lower portion of the frame (2). A handle 430 composed of a brake lever and a handle capable of controlling the rotational action of the front and rear wheels 410 and 420 respectively mounted thereon is mounted on the upper part of the frame 2 and the saddle 440, .

그리고 본 발명인 자가발전 전기 자전거(1)는 상기 자전거에 전기에너지를 발생하는 발전기(100)와 발전기(100)에서 생산된 전기 에너지를 축전하는 리듐 이온 배터리(300), 상기 배터리(300)로부터 전원을 공급받아 상기 자전거 바퀴를 회전하여 전진 시키는 BLDC 구동모터(200) 등으로 구성되어 있다. The self-generated electric bicycle 1 according to the present invention includes a generator 100 for generating electric energy to the bicycle, a lithium ion battery 300 for accumulating electric energy produced by the generator 100, And a BLDC drive motor 200 that rotates and advances the bicycle wheel.

전기 에너지를 발생한 전력 생산부인 발전기(100)를 도 2의 발전기의 정면도이고 도 3 는 발전기의 구성이다. 2 is a front view of the generator shown in Fig. 2, and Fig. 3 is a configuration of the generator.

도 3에서 나타나는 자가발전기의 구성은 여러 개 의 코일(121)로 감겨진 원판(110)이 발전기의 중앙에 위치하고 이 원판은 자전거의 바퀴 중앙에 위치 한 허브에 의해(424) 고정되고 이 원판(110)의 좌우에는 여러 개의 영구자석(130 A/B, 140 A/B)으로 구성된 원판(150 A/B)로 구성되어 있으며 각각의 원판을 발전기의 몸체인 (160)에 의해 밀폐되어 있다. The structure of the self-generator shown in FIG. 3 is such that a disc 110 wound with a plurality of coils 121 is positioned at the center of the generator, the disc is fixed to a hub 424 located at the center of the wheel of the bicycle, And a circular plate 150 A / B composed of a plurality of permanent magnets 130 A / B and 140 A / B on the left and right sides of the main body 110. Each of the circular plates is sealed by a body insert 160 of the generator.

자전거가 페달을 밟아 바퀴가 회전하게 되면 발전기의 코일이 장착된 원판(110)에 의해 중앙의 허브에 의해 고정되어 바퀴가 회전 시 바퀴의 림과 타이어(421)에 고정된 마그넷이 장착된 또 다른 원판인 (150 A/B)와 보디(160)가 함께 회전하여 전기를 발생하게 된다.When the bicycle is rotated by the pedal and the wheel is rotated, the wheel is fixed by the hub at the center by the disc 110 mounted with the coil of the generator, so that the rim of the wheel and the magnet fixed to the tire 421 are mounted The disk 150A / B and the body 160 rotate together to generate electricity.

본 발명은 이전선행기슬의 문제점을 해결하기 위해 안출한 것으로 전륜에는 BLDC 구동 모터가 바퀴 일체형으로 장착되어 있고 후륜에는 바퀴가 회전할 때 전기를 발생하는 바퀴 일체형 발전기가 장착되어 있으며 프레임에는 발전기에서 발생된 전기를 저장하는 배터리가 장착되어 있다. The present invention has been devised to solve the problems of the prior art, and a BLDC driving motor is mounted on a front wheel in a wheel-integrated manner, And a battery for storing electricity.

수동 주행 시 페달을 회전시키며 후륜에 장착된 발전기에서 전기를 발생시키고 이 전기를 프레임에 장착된 배터리에 저장해 전륜에 장착된 BLDC 모터를 구동하여 전진하게 된다.In the case of manual driving, the pedal is rotated and electricity is generated from the generator mounted on the rear wheel. The electricity is stored in a battery mounted on the frame, and the BLDC motor mounted on the front wheel is driven to advance.

전기를 발생하는 후륜(또는 전륜)에 부착된 발전기는 정지되어 있는 코일 부분과 바퀴의 회전과 함께 회전하는 코일을 둘러싼 앞뒤 마그네트가 장착된 회전판에 회전하여 전기를 발생 시키게 된다. The generator attached to the rear wheel (or the front wheel) generating electricity generates electricity by rotating the stationary coil part and the rotating plate equipped with the front and rear magnets surrounding the coil rotating together with the rotation of the wheel.

본 발명은 수동 주행 시 페달을 회전시켜 바퀴에 일체형으로 부착된 발전기에서 발생된 전기 에너지를 프레임에 장착된 배터리에 저장하여 다른 한 바퀴에 바퀴 일체형으로 부착된 BLDC 구동 모터를 회전시켜 전진시키는 전기 자전거이다. The present invention relates to an electric bicycle which rotates a pedal in manual driving and stores electric energy generated from a generator integrally attached to a wheel in a battery mounted on a frame and rotates a BLDC driving motor attached to another wheel in a wheel- to be.

본 발명품은 바퀴 일체형 발전기를 부착한 전기자전거는 지형적인 위치 에너지와 페달의 회전에의한 운동에너지에 의해 발생된 전기 에너지로 운행하는 자가발전형 전기자전거이다.The electric bicycle equipped with the wheel-integrated generator is an electric power generating type electric bicycle which travels with electric energy generated by geographical position energy and kinetic energy by the rotation of the pedal.

도1은 본 발명에 의한 자가 발전 전기 자전거 단면도
도2는 본 발명에 의한 발전기가 부착된 발전기단면도
도3는 본 발명에 의한 자가발전 발전기의 결합사시도1 is a cross-sectional view of a self-
2 is a cross-sectional view of a generator with a generator according to the present invention
FIG. 3 is a perspective view of a self-

[발명의 구성]SUMMARY OF THE INVENTION [

이하 본 발명인 자기 발전 전기자전거의 구성을 구체적으로 살펴보면 다음과 같다.본 발명인 자가발전 전기자전거(1) 다수의 튜브로 연결된 프레임으로 형성되어 있고 상기 프레임(2)의 하부 전. 후에 각각 장착된 앞, 뒤 바퀴(410,420)의 회전 작용을 제어할 수 있는 브레이크 레버와 손잡이로 구성된 핸들(430)이 상기 프레임(2)의 상부에 장착되고 사용자의 엉덩이가 안착되는 아내랑(440)으로 이루어진 자전거에 적용된다. A self-powered electric bicycle (1) according to the present invention is formed as a frame connected by a plurality of tubes, and a lower portion of the frame (2). A handle 430 composed of a brake lever and a handle capable of controlling the rotational action of the front and rear wheels 410 and 420 respectively mounted thereon is mounted on the upper portion of the frame 2 and the wrist 440 ). ≪ / RTI >

그리고 본 발명인 자가발전 전기 자전거(1)는 상기 자전거에 전기에너지를 발생하는 발전기(100)와 발전기(100)에서 생산된 전기 에너지를 축전하는 리듐 이온 배터리(300), 상기 배터리(300)로부터 전원을 공급받아 상기 자전거 바퀴를 회전하여 전진 시키는 BLDC 구동모터(200) 등으로 구성되어 있다. The self-generated electric bicycle 1 according to the present invention includes a generator 100 for generating electric energy to the bicycle, a lithium ion battery 300 for accumulating electric energy produced by the generator 100, And a BLDC drive motor 200 that rotates and advances the bicycle wheel.

전기 에너지를 발생한 전력 생산부인 발전기(100)를 도 2의 바퀴에 부착된 외형으로 도 3의 발전기의 정면도이고 옆면도 도 4는 발전기의 구성이다. 2 is a front view of the generator of Fig. 3, and Fig. 4 is a side view of the generator.

도 4에서 나타나는 자가발전기의 구성은 여러 개 의 코일(121)로 감겨진 원판(110)이 발전기의 중앙에 위치하고 이 원판은 자전거의 바퀴 중앙에 위치 한 허브에 의해(424) 고정되고 이 원판(110)의 좌우에는 여러 개의 영구자석(130 A/B, 140 A/B)으로 구성된 원판(150 A/B)로 구성되어 있으며 각각의 원판을 발전기의 몸체인 (160)에 의해 밀폐되어 있다. The structure of the self-generator shown in FIG. 4 is such that a disk 110 wound with a plurality of coils 121 is located at the center of the generator, the disk is fixed to a hub 424 located at the center of the wheel of the bicycle, And a circular plate 150 A / B composed of a plurality of permanent magnets 130 A / B and 140 A / B on the left and right sides of the main body 110. Each of the circular plates is sealed by the body 160 of the generator.

자전거가 페달을 밟아 바퀴가 회전하게 되면 발전기의 코일이 장착된 원판(110)에 의해 중앙의 허브에 의해 고정되어 바퀴가 회전 시 바퀴의 림(423)과 타이어(421)에 고정된 마그넷이 장착된 또 다른 원판인 (150 A/B)와 보디(160)가 함께 회전하여 전기를 발생하게 된다. When the bicycle is rotated by the pedal and the wheel is rotated, the magnet is fixed to the rim 423 of the wheel and the tire 421 when the wheel is rotated by the central hub by the disc 110 mounted with the coil of the generator. And the main body 150A / B and the body 160 rotate together to generate electricity.

100-발전기 200-구동모터
300-배터리 400-자전거 프레임
410-앞바퀴 420-뒷바퀴
424- 축 110-코일 디스크(coil disk)
121-코일(coil) 130-마그네트(magnet)
140-마그네트(magnet) 150/160-body100-generator 200-drive motor
300-battery 400-bicycle frame
410 - Front wheel 420 - Rear wheel
424-axis 110-coil disk
121-coil 130-magnet,
140-Magnet 150/160-body

Claims (2)

전기 자전거의 자가발전기 에서 자전거 바퀴 중앙에 위치한 허브에(424) 에고정된 여러개의 코일 (121)로 감겨진 원판(110) 과 좌우에는 여러 개의 영구자석(130 A/B, 140 A/B)으로 구성된 원판(150 A/B) 로 구성된 발전기의 몸체(160)의구성A plurality of permanent magnets 130 A / B and 140 A / B are provided on the left and right sides of the disc 110 wound by a plurality of coils 121 fixed to a hub located at the center of the bicycle wheel in the motor generator of the electric bicycle, (150A / B) composed of a main body [ 바퀴 가회전시 발전기의 코일이 장착된 원판(110) 은 중앙의 허브에 의
고정되게 되며 바퀴가 회전시 바퀴의 림과타이어에 고정된 마그넷이 장착된또
다른 원판인(150A/B)와 바디 (160)가함께 회전하여 전기를 발생하는 구성도 [The disk 110 equipped with the coils of the wheel assy generator is attached to a central hub
And the wheel is rotated, the rim of the wheel and the magnet mounted on the tire
The configuration in which the other discs 150A / B and the body 160 rotate together to generate electricity
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