KR20230145881A - Motor power generation energy harvesting device using One-way clutch - Google Patents
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Abstract
본 발명은 양방향 회전을 하는 근력운동기구에 적용되어 운동을 하면서 전기 에너지를 생산하고, 이와 같이 생산된 전기 에너지를 활용할 수 있도록 하는 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치에 관한 것이다.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은; 케이블 머신(10)에 설치되는 지지본체(100)와; 상기 케이블 머신(10)의 운동에너지를 일방향 클러치(210)를 이용해 단방향 회전 운동으로 변환하여 제공하는 도르래(200)와; 상기 도르래(200)의 회전 운동을 통해 특정 기어비로 회전하면서 회전력을 제공하는 기어박스(300)와; 상기 기어박스(300)를 통해 제공되는 회전력으로 전기 에너지를 생산하는 발전부(400);를 포함하여 구성된다.The present invention relates to a motor-generated energy harvesting device using a one-way clutch that is applied to a strength training device that rotates in both directions, produces electrical energy while exercising, and utilizes the electrical energy thus produced.
To solve this purpose, the present invention; A support body 100 installed on the cable machine 10; a pulley 200 that converts the kinetic energy of the cable machine 10 into unidirectional rotational movement using a one-way clutch 210; a gearbox 300 that rotates at a specific gear ratio through the rotational movement of the pulley 200 and provides rotational force; It is configured to include a power generation unit 400 that produces electrical energy with rotational force provided through the gearbox 300.
Description
본 발명은 양방향 회전을 하는 근력운동기구에 적용되어 운동을 하면서 전기 에너지를 생산하고, 이와 같이 생산된 전기 에너지를 활용할 수 있도록 하는 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a motor-generated energy harvesting device using a one-way clutch that is applied to a strength training device that rotates in both directions, produces electrical energy while exercising, and utilizes the electrical energy thus produced.
일반적으로, 에너지 하베스팅은 일상생활에서 버려지거나 소모되는 에너지를 모아 전력으로 재활용하는 기술로서, 자연 에너지를 전기 에너지로 변환하는 것뿐만 아니라 사람의 활동을 통해 주변에서 버려지는 에너지를 전기 에너지로 변환하여 사용할 수 있도록 한다.In general, energy harvesting is a technology that collects energy discarded or consumed in daily life and recycles it into electric power. It not only converts natural energy into electrical energy, but also converts energy discarded around people through human activities into electrical energy. So that it can be used.
이러한 에너지 하베스팅 중에 대표적인 실시 예로 피트니스 센터의 운동기구에 발전 시스템을 적용시켜 사람의 운동활동으로 버려지는 에너지를 전기 에너지로 변환하여 활용할 수 있다.As a representative example of such energy harvesting, a power generation system can be applied to exercise equipment in a fitness center to convert energy wasted from human exercise activities into electrical energy and utilize it.
예를 들어, 한국등록특허공보 제10-0584234호를 살펴보면, 수직으로 장착되는 한 쌍의 가이드를 따라 와이어에 의해 상,하로 동작하게 되는 중량부재의 앞쪽 중앙에 중량부재의 수만큼의 솔레노이드 버튼과 중량부재의 홈에 삽입되는 버튼을 갖는 고정장치몸체가 설치되고, 와이어가 본체에 설치되는 도르래에 의해 안내되는 웨이트트레이닝 기구를 구성함에 있어서, 상기 도르래에 제너레이터가 더 설치되는 자가 발전기능을 갖는 웨이트트레이닝 기구가 제시되어 있다.For example, looking at Korean Patent Publication No. 10-0584234, there are as many solenoid buttons as the number of weight members at the front center of the weight member that moves up and down by a wire along a pair of vertically mounted guides. In constructing a weight training device in which a fixture body having a button inserted into the groove of the weight member is installed and a wire is guided by a pulley installed in the main body, a weight having a self-generating function in which a generator is further installed on the pulley A training apparatus is presented.
그러나 종래에는 케이블 머신과 같이 도르래 및 케이블을 이용해 중량체를 들어올려 근력운동을 수행하는 운동기구의 경우 양방향으로 도르래가 회전함으로 회전 방향에 따라 발전기의 전력을 변환시키기 위한 인버터 등의 부가 구성이 필요하여 구조가 복잡하고 전체 크기가 커지는 문제점이 있었다.However, in the past, in the case of exercise equipment such as cable machines that lift weights and perform muscle strength exercises using pulleys and cables, the pulleys rotate in both directions, so additional components such as an inverter are needed to convert the power of the generator according to the direction of rotation. Therefore, there was a problem that the structure was complicated and the overall size was large.
또한, 종래에는 케이블 머신의 도르래로부터 전달되는 회전력을 통해 전기 에너지를 생산하기 때문에 케이블 머신의 운동 과정에 따른 도르래의 특성상 회전력이 약해 발전기의 발전효율이 현저히 떨어지는 문제점이 있었다.In addition, in the past, since electric energy was produced through rotational force transmitted from the pulley of the cable machine, there was a problem in that the rotational force was weak due to the characteristics of the pulley according to the movement process of the cable machine, and the power generation efficiency of the generator was significantly reduced.
본 발명은 종래의 문제점들을 해결하기 위한 것으로서, 에너지 하베스팅 장치에서 운동에너지를 전달하는 도르래에 일방향 클러치를 적용시켜 양방향 회전운동을 단방향 회전운동으로 변환하여 발전기를 구동되게 구성함으로써, 에너지 하베스팅 장치를 케이블 머신에 적용할 수 있게 하고, 회전 방향에 따라 발전기의 전력을 변환하기 위한 인버터 등의 부가 구성이 필요없도록 하여 구조를 단순화시키고 전체 크기를 줄이도록 하는데 그 목적이 있다.The present invention is intended to solve the problems of the prior art, by applying a one-way clutch to a pulley that transmits kinetic energy in an energy harvesting device to convert bidirectional rotational movement into unidirectional rotational movement to drive a generator, thereby creating an energy harvesting device. The purpose is to enable application to cable machines and to simplify the structure and reduce the overall size by eliminating the need for additional components such as an inverter to convert the power of the generator depending on the direction of rotation.
또한, 본 발명은 에너지 하베스팅 장치의 도르래와 발전기 사이로 기어박스를 설치 구성함으로써, 기어박스의 기어비를 통해 도르래의 회전력을 향상되게 하여 발전기의 발전효율을 높이도록 하는데 그 목적이 있다.In addition, the purpose of the present invention is to increase the power generation efficiency of the generator by installing a gearbox between the pulley of the energy harvesting device and the generator, thereby improving the rotational force of the pulley through the gear ratio of the gearbox.
이와 같은 목적을 해결하기 위해 본 발명은;To solve this purpose, the present invention;
케이블 머신에 설치되는 지지본체와;A support body installed on the cable machine;
상기 케이블 머신의 운동에너지를 일방향 클러치를 이용해 단방향 회전 운동으로 변환하여 제공하는 도르래와;a pulley that converts the kinetic energy of the cable machine into unidirectional rotational movement using a one-way clutch;
상기 도르래의 회전 운동을 통해 특정 기어비로 회전하면서 회전력을 제공하는 기어박스와;a gearbox that rotates at a specific gear ratio through rotational movement of the pulley and provides rotational force;
상기 기어박스를 통해 제공되는 회전력으로 전기 에너지를 생산하는 발전부;를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치를 제공한다.A motor power generation type energy harvesting device using a one-way clutch is provided, comprising a power generation unit that produces electrical energy using rotational force provided through the gearbox.
이러한 본 발명에 따르면, 에너지 하베스팅 장치를 도르래를 통해 케이블 머신에 적용 가능하고, 회전 방향에 따라 발전기의 전력을 변환시키는 인버터가 필요없어 구조가 단순화되고 전체 크기가 줄어드는 효과가 있으며, 기어박스의 기어비를 통해 도르래를 통해 전달되는 회전력이 향상되어 발전효율이 높아지는 효과가 있다.According to this invention, the energy harvesting device can be applied to a cable machine through a pulley, and an inverter that converts the power of the generator according to the rotation direction is not needed, which has the effect of simplifying the structure and reducing the overall size, and reducing the overall size of the gearbox. The gear ratio improves the rotational force transmitted through the pulley, which has the effect of increasing power generation efficiency.
도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치의 전체 구성도.
도 2 내지 도 3은 도 1의 요부 구성도.
도 4는 도 1의 기어비에 대한 구성도.
도 5는 도 1의 제어 블럭도이다.1 is an overall configuration diagram of a motor-generated energy harvesting device using a one-way clutch according to an embodiment of the present invention.
Figures 2 and 3 are schematic diagrams of main parts of Figure 1.
Figure 4 is a configuration diagram of the gear ratio of Figure 1.
Figure 5 is a control block diagram of Figure 1.
본 발명에 따른 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치를 첨부된 도면을 참고로 하여 이하 상세히 기술되는 실시 예들에 의해 그 특징들을 이해할 수 있을 것이다.The features of the motor-generated energy harvesting device using a one-way clutch according to the present invention will be understood through the embodiments described in detail below with reference to the attached drawings.
한편, 실시 예를 설명함에 있어 본 발명이 속하거나 속하지 아니한 기술분야에서 광범위하게 널리 알려져 사용되고 있는 구성요소에 대해서는 이에 대한 상세한 설명은 생략하도록 하며, 이는 불필요한 설명을 생략함과 더불어 이에 따른 본 발명의 요지를 더욱 명확하게 전달하기 위함이다.Meanwhile, in describing the embodiments, detailed descriptions of components that are widely known and used in the technical field to which the present invention belongs or not are omitted. This not only omits unnecessary descriptions, but also omits the contents of the present invention accordingly. This is to convey the point more clearly.
이하, 도 1 내지 도 5는 본 발명의 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치의 각 구성을 설명하기 위한 도면이다.Hereinafter, Figures 1 to 5 are diagrams for explaining each configuration of a motor-generated energy harvesting device utilizing a one-way clutch of the present invention.
이에 따른 에너지 하베스팅 장치(1)를 개략적으로 살펴보면, 케이블 머신(10)에 설치되는 지지본체(100); 케이블 머신(10)의 운동에너지를 단방향 회전운동으로 변환하여 제공하는 도르래(200); 도르래(200)의 회전 운동을 특정 기어비로 회전시켜 제공하는 기어박스(300); 기어박스(300)를 통해 제공되는 회전력으로 전기 에너지를 생산하는 발전부(400);로 구성된다.Schematically looking at the energy harvesting device 1 according to this, it includes a support body 100 installed on the cable machine 10; A pulley (200) that converts the kinetic energy of the cable machine (10) into unidirectional rotational movement and provides it; A gearbox 300 that provides rotational movement of the pulley 200 by rotating it at a specific gear ratio; It consists of a power generation unit 400 that produces electrical energy with rotational force provided through the gearbox 300.
먼저, 상기 지지본체(100)는 케이블 머신(10)에 설치되는 것으로, 에너지 하베스팅 장치(1)의 하중을 지지하기 위한 것이다.First, the support body 100 is installed on the cable machine 10 and is intended to support the load of the energy harvesting device 1.
상기 지지본체(100)는 도르래(200)가 축 결합되는 공간을 제공하고, 기어박스(300), 발전부(400)가 결합되어 고정된다.The support body 100 provides a space in which the pulley 200 is axially coupled, and the gearbox 300 and the power generation unit 400 are coupled and fixed.
이때, 상기 지지본체(100)는 피트니스 센터에서 사용되는 케이블 머신(10)에 설치되며, 케이블 머신(10)은 케이블 크로스 오버 머신, 시티드 체스트 프레스, 레그 익스텐션 머신, 암컬 머신, 스쿼드 머신, 랫풀다운 머신 등 중량체를 도르레 및 케이블 등을 이용해 들어올리는 운동기구이다.At this time, the support body 100 is installed on a cable machine 10 used in a fitness center, and the cable machine 10 is a cable crossover machine, seated chest press, leg extension machine, arm curl machine, squad machine, and rat machine. It is an exercise equipment, such as a pull-down machine, that lifts heavy objects using pulleys and cables.
그리고, 상기 도르래(200)는 상기 케이블 머신(10)의 운동에너지를 일방향 클러치(210)를 이용해 단방향 회전운동으로 변환하여 제공하기 위한 것이다.In addition, the pulley 200 is used to convert the kinetic energy of the cable machine 10 into unidirectional rotational movement using the one-way clutch 210 and provide it.
상기 도르래(200)는 케이블 머신(10)에 에너지 하베스팅 장치(1)를 적용시키기 위해 구비되며, 도르래(200)는 케이블 머신(10)를 사용하는 중에 근력운동을 통한 케이블의 병진 왕복운동을 회전운동으로 전환시킨다. The pulley 200 is provided to apply the energy harvesting device 1 to the cable machine 10, and the pulley 200 performs translational reciprocating movement of the cable through muscle strength exercise while using the cable machine 10. Converts it to rotational movement.
한편, 상기 도르래(200)는 도 2에 도시한 바와 같이 지지본체(100)의 내측에서 제자리 회전하면서 기어박스(300)에 축 결합되기 위해 중앙에 축 결합 구멍이 형성되고, 도르래(200)의 축 결합 측에 일방향 클러치(210)가 구비된다.Meanwhile, as shown in FIG. 2, the pulley 200 rotates in place on the inside of the support body 100 and has a shaft coupling hole formed in the center to be axially coupled to the gearbox 300, and the pulley 200 A one-way clutch 210 is provided on the shaft coupling side.
이때, 일방향 클러치(210)는 케이블 머신(10)의 특성상 도르래(200)가 양방향으로 번갈아가며 회전하는데, 이러한 일방향 클러치(210)는 도르래(200)의 특성을 변환시키기 위해 구비된 것으로 도르래(200)가 양방향으로 회전 하는 중에 일방향 클러치(210)가 기어박스(300)에 단방향의 회전력만 전달되게 한다.At this time, the one-way clutch 210 rotates the pulley 200 alternately in both directions due to the characteristics of the cable machine 10. The one-way clutch 210 is provided to change the characteristics of the pulley 200. ) rotates in both directions, the one-way clutch 210 transmits only one-way rotational force to the gearbox 300.
이 경우 일방향 클러치(210)를 통해 기어박스(300)에 단방향의 회전력이 일정 간격으로 연속 전달됨으로 회전력이 점진적으로 증가하면서 발전 효율이 향상되게 된다.In this case, unidirectional rotational force is continuously transmitted to the gearbox 300 through the one-way clutch 210 at regular intervals, thereby gradually increasing the rotational force and improving power generation efficiency.
그리고, 상기 기어박스(300)는 회전 운동을 통해 특정 기어비로 회전하면서 회전력을 제공하기 위한 것이다.Additionally, the gearbox 300 is intended to provide rotational force while rotating at a specific gear ratio through rotational movement.
상기 기어박스(300)는 도르래(200)을 통해 제공되는 회전력이 작아 발전부(400)의 발전 효율이 떨어짐에 따라 도르래(200)를 통해 제공되는 회전력을 기어비를 통해 가속시켜 높이면서 발전부(400)에 제공되게 한다.The gearbox 300 increases the rotational force provided through the pulley 200 by accelerating it through the gear ratio as the rotational force provided through the pulley 200 is small and the power generation efficiency of the power generation unit 400 decreases. 400).
한편, 상기 기어박스(300)는 도르래(200)의 회전 운동력을 전달시키는 기어박스축(310); 상기 기어박스축(310)에 연결되며, 내접기어로 마련된 플렉스스플라인(320); 상기 플렉스스플라인(320)에 동심원으로 내접기어로 마련된 서큘러스플라인(330); 및 상기 플렉스스플라인(320) 및 서큘러스플라인(330)의 안쪽에 기어 연결되어 특정 기어비로 회전하면서 발전부(400)에 회전력을 제공하는 유성기어열(340);을 더 포함한다.Meanwhile, the gearbox 300 includes a gearbox shaft 310 that transmits the rotational force of the pulley 200; A flex spline 320 connected to the gearbox shaft 310 and provided as an internal gear; A circular spline (330) provided as an internal gear concentrically to the flex spline (320); And a planetary gear train 340 that is gear-connected to the inside of the flex spline 320 and the circular spline 330 and rotates at a specific gear ratio to provide rotational force to the power generation unit 400.
도 3에 따르면, 상기 기어박스축(310)은 도르래(200)의 중앙 구멍에 축 결합되는 축 부분을 갖으며, 기어박스축(310)의 축 부분 후단으로 플렉스스플라인(320)에 연결되는 제1끼움부(311)가 형성된다.According to FIG. 3, the gearbox shaft 310 has a shaft portion axially coupled to the central hole of the pulley 200, and a second shaft connected to the flex spline 320 at the rear end of the shaft portion of the gearbox shaft 310. One fitting portion 311 is formed.
이때, 기어박스축(310)은 축부에 연직방향으로 작용하는 정하중에 의해 발생하는 굽힘 응력보다 도르래(200)에 의해 발생하는 비틀림 응력이 클 수 있어 기어박스축(310)의 설계에 있어 굽힘과 비틈림 중 비틀림 응력을 축 재료의 선정기준으로 하는 것이 바람직하고, 이에 따라 기어박스축(310)의 재질은 비틀림 강성이 큰 재질로 한다.At this time, the torsional stress generated by the pulley 200 in the gearbox shaft 310 may be greater than the bending stress generated by the static load acting in the vertical direction on the shaft portion, so bending and It is desirable to use torsional stress during torsion as a criterion for selecting a shaft material, and accordingly, the material of the gearbox shaft 310 is made of a material with high torsional rigidity.
상기 플렉스스플라인(320)은 기어박스축(310)의 회전력을 유성기어열(340)에 전달되게 한다.The flex spline 320 transmits the rotational force of the gearbox shaft 310 to the planetary gear train 340.
여기서, 상기 플렉스스플라인(320)은 기어박스축(310)에 연결되는 외통부(321); 상기 외통부(321)의 안쪽에 마련된 기어부(322); 및 상기 외통부(321)와 기어부(322) 사이에 탄성 지지되는 지지대(323);로 구성된다.Here, the flex spline 320 includes an external cylinder portion 321 connected to the gearbox shaft 310; A gear portion 322 provided inside the outer cylinder portion 321; and a support 323 elastically supported between the outer cylinder 321 and the gear 322.
상기 외통부(321)는 기어박스축(310)에 연결되기 위한 부분으로 전단부 둘레에 제2끼움부(321a)가 형성되고, 상기 제2끼움부(321a)는 기어박스축(310)의 제1끼움부(311)에 끼움 구조로 연결되어 회전력을 전달되게 한다.The outer cylinder 321 is a part for connecting to the gearbox shaft 310, and a second fitting part 321a is formed around the front end, and the second fitting part 321a is the second fitting part 321a of the gearbox shaft 310. It is connected to the first fitting portion 311 in a fitting structure to transmit rotational force.
상기 기어부(322)는 외통부(321)의 안쪽에 동일 중심의 내접기어로 마련되며, 기어부(322)의 내측에는 유성기어열(340)이 연결된다.The gear unit 322 is provided as an internal gear with the same center inside the outer cylinder 321, and a planetary gear train 340 is connected to the inside of the gear unit 322.
상기 지지대(323)는 외통부(321)와 기어부(322) 사이로 하나 이상 등간격으로 마련되어 기어부(322)를 외통부(321)에 탄성 지지되게 하며, 지지대(323)를 통한 탄성 지지 기능으로 플렉스스플라인(320)이 유성기어열(340)과 연결되어 회전하면 하모닉 드라이브의 웨이브 제너레이터와 유사한 효과를 갖도록 한다.The support 323 is provided at equal intervals between the outer cylinder 321 and the gear portion 322 to elastically support the gear portion 322 to the outer cylinder 321, and has an elastic support function through the support 323 to flex. When the spline 320 is connected to the planetary gear train 340 and rotates, it has an effect similar to that of a harmonic drive wave generator.
상기 서큘러스플라인(330)은 플렉스스플라인(320)과 동심원으로 발전부(400)의 선단에 마련되며, 서큘러스플라인(330) 측으로 유성기어열(340)이 연결된 플렉스스플라인(320)이 삽입되면서 유성기어열(340)의 일부가 서큘러스플라인(330)에 연결되게 된다.The circular spline 330 is provided at the tip of the power generation unit 400 in a concentric circle with the flex spline 320, and the flex spline 320 to which the planetary gear train 340 is connected is inserted to the circular spline 330, thereby forming a planetary gear. A portion of the column 340 is connected to the circular spline 330.
상기 유성기어열(340)은 하모닉 드라이브에서 웨이브 제너레이터와 유사한 역할을 하는 것으로, 유성기어열(340)은 플렉스스플라인(320)의 내측에 연결되어 플렉스스플라인(320)을 통해 전달되는 회전력으로 회전 작동하고, 발전부(400)에 특정 기어비로 회전하면서 가속된 회전력을 제공하도록 한다.The planetary gear train 340 plays a role similar to a wave generator in a harmonic drive. The planetary gear train 340 is connected to the inside of the flex spline 320 and rotates with rotational force transmitted through the flex spline 320. And, the power generation unit 400 is rotated at a specific gear ratio to provide accelerated rotational force.
여기서, 상기 유성기어열(340)은 발전부(400)의 구동축에 연결된 태양기어(341); 상기 태양기어(341)의 둘레에 연결된 다수의 유성기어(342);로 구성된다.Here, the planetary gear train 340 includes a sun gear 341 connected to the drive shaft of the power generation unit 400; It consists of a plurality of planetary gears 342 connected around the sun gear 341.
상기 태양기어(341)는 발전부(400)의 발전기(410)에 연결되는 부분으로 기어박스(300)의 기어비를 통해 가속된 회전력이 최종적으로 발전기(410)에 전달되게 한다.The sun gear 341 is a part connected to the generator 410 of the power generation unit 400 and ultimately transmits the rotational force accelerated through the gear ratio of the gearbox 300 to the generator 410.
상기 다수의 유성기어(342)는 태양기어(341)의 둘레에 등간격으로 연결되는데, 다수의 유성기어(342)는 별도 프레임을 통해 서로 연결되어 있고, 다수의 유성기어(342) 외측은 플렉스스플라인(320)의 안쪽 기어부(322)에 연결되어 플렉스스플라인(320)을 통해 전달되는 회전력을 통해 태양기어(341)를 중심으로 회전 작동한다.The plurality of planetary gears 342 are connected at equal intervals around the sun gear 341. The plurality of planetary gears 342 are connected to each other through a separate frame, and the outside of the plurality of planetary gears 342 is flex. It is connected to the inner gear portion 322 of the spline 320 and rotates around the sun gear 341 through rotational force transmitted through the flex spline 320.
이 경우 기어박스(300)는 도르래(200)를 통해 전달되는 회전력이 플렉스스플라인(320)과 서큘러스플라인(330)에 의해 1차로 가속되고, 유성기어열(340)을 통해 2차로 가속되어 유성기어열(340)의 태양기어(341)에 연결된 발전기(410)에 높은 회전력을 제공하게 된다.In this case, in the gearbox 300, the rotational force transmitted through the pulley 200 is accelerated firstly by the flex spline 320 and circular spline 330, and secondarily accelerated through the planetary gear train 340 to form a planetary gear. High rotational force is provided to the generator 410 connected to the sun gear 341 of the row 340.
또한, 상기 기어박스(300)는 상기 플렉스스플라인(320) 및 서큘러스플라인(330)의 기어 이의 수는 각각 20 및 19로 하며, 상기 태양기어(341) 및 유성기어(342)의 기어 이의 수는 각각 6 및 7로 설정하고, 상기 각각 설정된 기어 이의 수를 통해 86.7의 기어비를 갖도록 한다.In addition, in the gearbox 300, the number of gear teeth of the flex spline 320 and circular spline 330 is 20 and 19, respectively, and the number of gear teeth of the sun gear 341 and planet gear 342 is Set to 6 and 7, respectively, and have a gear ratio of 86.7 through the number of gear teeth set above.
도 4에 의하면, 상기와 같은 기어비는 플렉스스플라인(320)의 피치원 지름을 30mm로 하였을때, 플렉스스플라인의 모듈은 1.5로 설정하였고, P = M × Z에 따라 플렉스스플라인(320)의 기어 이의 수를 20으로, 서큘러스플라인(330)의 기어 이의 수를 19로 결정하였다.According to FIG. 4, when the pitch circle diameter of the flex spline 320 is set to 30 mm, the gear ratio of the flex spline 320 is set to 1.5, and the gear ratio of the flex spline 320 is set to 1.5 according to P = M × Z. The number was determined to be 20, and the number of gear teeth of the circular spline 330 was determined to be 19.
이때, 유성기어열(340)의 태양기어(341)와 유성기어(342)의 기어 이의 수도 각각 6 및 7로 결정하여 이를 통해 결정된 최종 기어비가 86.7이 되게 하였다.At this time, the number of gear teeth of the sun gear 341 and planet gear 342 of the planetary gear train 340 was also determined to be 6 and 7, respectively, so that the final gear ratio determined through this was 86.7.
예컨대 본 발명은 도르래(200)를 통해 케이블 머신(10)에 적용이 가능하고, 기어박스(300)를 통해 전체적인 크기를 줄이면서 무게를 감소시켜 케이블 머신(10)에 대한 설치를 용이하게 하며, 기어박스(300)를 통해 토크 밀도와 출력 밀도를 높게 유지시킬 수 있어 발전 효율이 향상되고, 백래시를 최소화하여 뛰어난 반복성을 제공하며, 소음을 줄일 수 있게 된다.For example, the present invention can be applied to the cable machine 10 through the pulley 200, and facilitates installation on the cable machine 10 by reducing the overall size and weight through the gearbox 300, Through the gearbox 300, torque density and power density can be maintained high, thereby improving power generation efficiency, minimizing backlash to provide excellent repeatability, and reducing noise.
그리고, 상기 발전부(400)는 상기 기어박스(300)를 통해 제공되는 회전력으로 전기 에너지를 생산하기 위한 것이다.In addition, the power generation unit 400 is intended to produce electrical energy using rotational force provided through the gearbox 300.
상기 발전부(400)는 기어박스(300)의 후단부로 서큘러스플라인(330)이 구비된 측에 별도의 통체로 보호되면서 구비되고, 발전부(400)는 기어박스(300)의 태양기어(341)에 연결되면서 회전력이 전달되고, 전달되는 회전력으로 전기 에너지를 생산되게 한다.The power generation unit 400 is provided at the rear end of the gearbox 300, protected by a separate cylinder on the side where the circular spline 330 is provided, and the power generation unit 400 is provided with the sun gear 341 of the gearbox 300. ), the rotational force is transmitted, and the transmitted rotational force produces electrical energy.
또한, 상기 발전부(400)는 기어박스(300)에 연결되어 회전력이 전달되고, 전달되는 회전력을 이용해 전기 에너지를 생산하는 발전기(410);를 더 포함한다.In addition, the power generation unit 400 is connected to the gearbox 300 to transmit rotational force, and further includes a generator 410 that produces electrical energy using the transmitted rotational force.
상기 발전기(410)는 기어박스(300)의 유성기어열(340)에 마련된 태양기어(341)에 구동축이 연결되면서 기어박스(300)의 회전력이 전달되어 전기 에너지를 생산한다.The generator 410 produces electrical energy by transmitting the rotational force of the gearbox 300 as its drive shaft is connected to the sun gear 341 provided in the planetary gear train 340 of the gearbox 300.
또한, 상기 발전부(400)는 생산된 전기 에너지를 사용할 수 있는 전류와 전압으로 변환시켜 제공하는 ESS(420);를 더 포함한다.In addition, the power generation unit 400 further includes an ESS 420 that converts the produced electrical energy into usable current and voltage.
ESS(420)는 Energy Storage System으로 생산된 전기 에너지를 적절한 전류와 전압으로 변환시켜 통상의 전자제품에서 전기 에너지를 간편하게 사용할 수 있도록 한다.ESS (420) is an Energy Storage System that converts the produced electrical energy into appropriate current and voltage so that electrical energy can be easily used in ordinary electronic products.
여기서, 상기 ESS(420)는 생산된 전기 에너지를 변환하는 컨버터(430); 상기 컨버터(430)로부터 변환된 전기 에너지를 저장하는 배터리(440); 및 상기 배터리(440)에 저장된 전기 에너지를 사용하는 전자제품에서 요구하는 정격 전압 및 전류로 제공하는 가변저항(450);으로 구성된다.Here, the ESS 420 includes a converter 430 that converts the produced electrical energy; a battery 440 that stores the electrical energy converted from the converter 430; and a variable resistor 450 that provides the rated voltage and current required by electronic products that use the electric energy stored in the battery 440.
상기 컨버터(430)는 발전기(410)를 통해 생산된 전기 에너지가 전압이 일정하지 않음으로 불규칙한 전압을 안정적인 전압 상태로 변환해 배터리(440)에 저장될 수 있게 한다.The converter 430 converts the irregular voltage produced by the generator 410 into a stable voltage state so that it can be stored in the battery 440.
상기 배터리(440)는 컨버터(430)를 통해 안정적으로 변환된 전기 에너지가 저장되며, 저장된 전기 에너지를 출력하여 사용하도록 한다.The battery 440 stores electrical energy stably converted through the converter 430, and outputs the stored electrical energy for use.
이때, 배터리(440)는 저장된 전기 에너지의 출력을 제어하기 위한 PCS(441)가 필요하며, PCS(441)는 Power Conversion System으로 생산된 전기 에너지를 저장할 경우에 출력을 제어하기 위한 통합 시스템이다.At this time, the battery 440 requires the PCS 441 to control the output of the stored electrical energy, and the PCS 441 is an integrated system for controlling the output when storing the electrical energy produced by the Power Conversion System.
상기 가변저항(450)은 배터리(440)에 저장된 전기 에너지를 다양한 전자제품에서 사용하기 위해 각각의 전자제품 마다 요구하는 정격 전원에 맞춰 변환하여 제공하게 하며, 배터리(440)에 저장된 전기 에너지를 다양한 전자제품에서 사용할 수 있도록 가변저항기가 포함된 가변저항(450)을 이용하여 승압 또는 강압을 통해 다양하게 활용할 수 있도록 하였다.The variable resistor 450 converts the electrical energy stored in the battery 440 according to the rated power required for each electronic product for use in various electronic products, and converts the electrical energy stored in the battery 440 into various electronic products. For use in electronic products, a variable resistor (450) containing a variable resistor is used to enable various uses through step-up or step-down.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 특정의 바람직한 실시 예를 예시한 설명과 도면으로 표현 하였으나, 여기서 사용하는 용어들은 본 발명을 용이하게 설명하기 위함으로 이 용어들에 대한 의미 한정이나, 특허청구범위에 기재된 범위를 제한하기 위함이 아니며,As described above, the present invention has been expressed through descriptions and drawings illustrating specific preferred embodiments, but the terms used herein are intended to easily describe the present invention, and the meaning of these terms is limited or included in the scope of the patent claims. It is not intended to limit the scope described,
본 발명은 상기한 실시 예에 따른 특허청구범위에 의해 나타난 발명의 사상 및 영역을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자의 수준에서 발명을 용이하게 실시하기 위해 다양하게 변경 및 개조, 수정 등이 가능할 수 있음을 누구나 쉽게 알 수 있을 것이다.The present invention is made in various ways in order to easily implement the invention at the level of those skilled in the art in the technical field to which the invention pertains, without departing from the spirit and scope of the invention as indicated by the claims according to the above-described embodiments. Anyone can easily see that changes, modifications, modifications, etc. may be possible.
1; 에너지 하베스팅 시스템 100; 지지본체
200; 도르래 210; 일방향 클러치
300; 기어박스 310; 기어박스축
320; 플렉스스플라인 330; 서큘러스플라인
340; 유성기어열 400; 발전부
410; 발전기 420; ESS
430; 컨버터 440; 배터리
450; 가변저항One; Energy Harvesting System 100; Support body
200; pulley 210; one way clutch
300; gearbox 310; gearbox shaft
320; Flex Spline 330; circular spline
340; planetary gear train 400; power generation department
410; generator 420; ESS
430; converter 440; battery
450; variable resistance
Claims (5)
상기 케이블 머신(10)의 운동에너지를 일방향 클러치(210)를 이용해 단방향 회전 운동으로 변환하여 제공하는 도르래(200)와;
상기 도르래(200)의 회전 운동을 통해 특정 기어비로 회전하면서 회전력을 제공하는 기어박스(300)와;
상기 기어박스(300)를 통해 제공되는 회전력으로 전기 에너지를 생산하는 발전부(400);를 포함하여 구성된 것을 특징으로 하는 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치.A support body 100 installed on the cable machine 10;
a pulley 200 that converts the kinetic energy of the cable machine 10 into unidirectional rotational movement using a one-way clutch 210;
a gearbox 300 that rotates at a specific gear ratio through the rotational movement of the pulley 200 and provides rotational force;
A motor power generation type energy harvesting device utilizing a one-way clutch, characterized in that it includes a power generation unit (400) that produces electrical energy using the rotational force provided through the gearbox (300).
상기 기어박스(300)는 도르래(200)의 회전 운동력을 전달시키는 기어박스축(310);
상기 기어박스축(310)에 연결되며, 내접기어로 마련된 플렉스스플라인(320);
상기 플렉스스플라인(320)에 동심원으로 내접기어로 마련된 서큘러스플라인(330); 및
상기 플렉스스플라인(320) 및 서큘러스플라인(330)의 안쪽에 기어 연결되어 특정 기어비로 회전하면서 발전부(400)에 회전력을 제공하는 유성기어열(340);을 더 포함한 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치.According to paragraph 1,
The gearbox 300 includes a gearbox shaft 310 that transmits the rotational force of the pulley 200;
A flex spline 320 connected to the gearbox shaft 310 and provided as an internal gear;
A circular spline (330) provided as an internal gear concentrically to the flex spline (320); and
A planetary gear train (340) connected to the inside of the flex spline (320) and the circular spline (330) and rotating at a specific gear ratio to provide rotational force to the power generation unit (400). Motor power generation using a one-way clutch, including further. type energy harvesting device.
상기 유성기어열(340)은 발전부(400)의 구동축에 연결된 태양기어(341);
상기 태양기어(341)의 둘레에 연결된 다수의 유성기어(342);를 더 포함한 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치.According to paragraph 2,
The planetary gear train 340 includes a sun gear 341 connected to the drive shaft of the power generation unit 400;
A motor power generation type energy harvesting device using a one-way clutch further including a plurality of planetary gears (342) connected to the circumference of the sun gear (341).
상기 플렉스스플라인(320)은 기어박스축(310)에 연결되는 외통부(321);
상기 외통부(321)의 안쪽에 마련된 기어부(322); 및
상기 외통부(321)와 기어부 사이에 탄성 지지되는 지지대(323);를 더 포함한 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치.According to paragraph 2,
The flex spline 320 includes an external cylinder portion 321 connected to the gearbox shaft 310;
A gear portion 322 provided inside the outer cylinder portion 321; and
A motor-generated energy harvesting device utilizing a one-way clutch further including a support 323 elastically supported between the outer cylinder 321 and the gear portion.
상기 발전부(400)는 생산된 전기 에너지를 사용할 수 있는 전류와 전압으로 변환시켜 제공하는 ESS(420)를 더 포함한 일방향 클러치를 활용한 모터 발전형 에너지 하베스팅 장치.According to paragraph 1,
The power generation unit 400 is a motor power generation type energy harvesting device using a one-way clutch further including an ESS 420 that converts the produced electrical energy into usable current and voltage.
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220044830A KR20230145881A (en) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | Motor power generation energy harvesting device using One-way clutch |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020220044830A KR20230145881A (en) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | Motor power generation energy harvesting device using One-way clutch |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| KR20230145881A true KR20230145881A (en) | 2023-10-18 |
Family
ID=88508233
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
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| KR1020220044830A KR20230145881A (en) | 2022-04-11 | 2022-04-11 | Motor power generation energy harvesting device using One-way clutch |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| KR (1) | KR20230145881A (en) |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100584234B1 (en) | 2004-01-20 | 2006-05-29 | 이병돈 | Weight training machine having self-generation function |
-
2022
- 2022-04-11 KR KR1020220044830A patent/KR20230145881A/en not_active Application Discontinuation
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| KR100584234B1 (en) | 2004-01-20 | 2006-05-29 | 이병돈 | Weight training machine having self-generation function |
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