WO2017014338A1 - 일방향 회전 장치가 장착된 발전기 - Google Patents

일방향 회전 장치가 장착된 발전기 Download PDF

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WO2017014338A1
WO2017014338A1 PCT/KR2015/007633 KR2015007633W WO2017014338A1 WO 2017014338 A1 WO2017014338 A1 WO 2017014338A1 KR 2015007633 W KR2015007633 W KR 2015007633W WO 2017014338 A1 WO2017014338 A1 WO 2017014338A1
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rotation
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rotating
reverse
gear member
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PCT/KR2015/007633
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Inventor
정영곤
Original Assignee
정영곤
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    • H—ELECTRICITY
    • H02—GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02K—DYNAMO-ELECTRIC MACHINES
    • H02K7/00—Arrangements for handling mechanical energy structurally associated with dynamo-electric machines, e.g. structural association with mechanical driving motors or auxiliary dynamo-electric machines
    • H02K7/18—Structural association of electric generators with mechanical driving motors, e.g. with turbines

Definitions

  • the present invention relates to a generator equipped with a one-way rotating device, and more particularly, to a generator equipped with a one-way rotating device capable of generating electric energy even when rotating in the forward direction as well as in the reverse direction.
  • Fitness equipment such as fitness bikes are equipped with electronic devices that display the speed of movement, heart rate, etc.As current oil resources are depleted, it is difficult to operate power generating devices that generate electric power.
  • Korean Patent No. 10-0488000 discloses a power generation apparatus using a health bicycle.
  • the power generation device that can be obtained by using the pedal rotational force of the health bike consisting of a saddle and hand and the wheel supported by the frame, the pedal for rotating the wheel, friction fixed to one end of the shaft of the wheel A wheel, a disk rotated in contact with the friction wheel, a rotation speed increase unit to increase the number of rotation by engaging the small and gears, and connected between the disk and the rotation speed increase the rotational force to smooth the respective gears of the rotation speed increase
  • Korean Utility Model Registration No. 20-0245361 discloses a health cycle equipped with a generator.
  • the saddle, the handle, the saddle and a plurality of frames that are the means for supporting the handle and the rotating gear configured in the lower portion of the saddle and the pedal is to obtain the effect of the movement as the rotating gear
  • the drive means having a small interlocking gear connected to the rotary gear and the chain belt on the front end side of the rotating gear, and a large interlocking gear fitted to the rotating shaft of the small interlocking gear
  • a small generator having a gear connected to the outer periphery of the large interlocking gear, a support for supporting the small generator, and a blocking plate configured between the large interlocking gear and the small interlocking gear as the driving means are further included.
  • the generator provided in the conventional fitness bike has a problem in that energy efficiency is lowered because electric energy is generated only when rotating in the forward direction and electric energy is not generated when rotating in the reverse direction.
  • the generator and the pedal driving unit are formed respectively, it takes up a lot of volume, there is a problem that can not create a variety of space efficiency and design.
  • the technical problem to be achieved by the present invention is to solve the problems as described above, the one-way rotary device is installed so that the rotational force is transmitted only in one direction so as to generate electrical energy when rotating in the forward as well as the reverse direction To the generator.
  • the pedal device portion formed on both sides or one side of the rotary shaft to rotate in the forward or reverse direction by the external force;
  • One-way rotating unit for receiving the rotation in the forward or reverse direction of the pedal unit to rotate only in one direction; And it is coupled to the one-way rotating device portion, and provides a generator equipped with a one-way rotating device including a power generation unit for generating electrical energy by the rotation of the one-way rotating device.
  • the one-way rotating device portion is connected to the rotating shaft, the forward rotation member for rotating in the forward direction in accordance with the rotation of the rotary shaft;
  • a reverse rotation member connected to the rotation shaft to rotate in a reverse direction according to the rotation of the rotation shaft;
  • a connection rotation member connected to the forward rotation member and the reverse rotation member to transmit rotation of the forward rotation member and the reverse rotation member;
  • a one-way rotating member connected to the connection rotating member and configured to rotate in only one direction by receiving the rotation of the connection rotating member.
  • the forward rotation member, the forward rotation bearing member is formed to be connected to the rotation shaft to rotate in the forward direction when the rotation axis rotates in the forward direction; And a forward rotation gear member formed to be coupled to the forward rotation bearing member to rotate in the forward direction by the forward rotation bearing member.
  • the reverse rotation member, the reverse rotation bearing member is formed to be connected to the rotating shaft to rotate in the reverse direction when the rotating shaft rotates in the reverse direction; And a reverse rotation gear member formed to be coupled to the reverse rotation bearing member to rotate in the reverse direction by the reverse rotation bearing member.
  • connection rotating member the first connecting gear member for rotating in reverse rotation by engaging the forward rotation gear member;
  • a second connecting gear member engaged with the first connecting gear member and the reverse rotation gear member to rotate forward;
  • the one-way rotation member the first one-way gear member for engaging in the third connecting gear member to rotate only in the forward direction;
  • a second one-way gear member which is connected to one side of the first one-way gear member and rotates only in the forward direction according to the forward rotation of the first one-way gear member;
  • a one-way rotating body which is formed on an outer side of the second one-way gear member and rotates forward according to the forward rotation of the second one-way gear member; And it is formed on one side and the inside of the one-way rotating body, it may be characterized in that it comprises a one-way rotating bearing member for supporting the rotation of the one-way rotating body.
  • the power generation unit portion the coil member which is formed while rotating combined with the one-way rotation unit; And a magnet member formed around the coil member to form a magnetic field in the coil member.
  • the slip ring is connected to both ends of the coil member; And it may be characterized in that it further comprises a brush for supplying a DC power in contact with the slip ring.
  • the magnet member may be formed in the form of a cover covering the circumference of the coil member.
  • the magnet member may be formed of one of a permanent magnet or an electromagnet.
  • the rotational force is transmitted only in one direction when the user drives a pedal such as a bicycle, electric energy can be generated regardless of the forward or reverse rotation of the pedal, thereby improving energy efficiency.
  • the present invention it is possible to significantly reduce the volume by combining the power-driven pedal and the generator to generate electrical energy, it is possible to create a variety of designs, such as bicycles, there is an effect that can use the space efficiently. .
  • FIG. 1 is a view illustrating a generator equipped with a one-way rotating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 2 is a view for explaining a one-way rotating device in FIG. 1.
  • FIG. 3 is a view for explaining a power generation unit in FIG. 1.
  • FIG. 4 is a view illustrating an example of a state of use of a generator equipped with a one-way rotating device according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 and 6 are views for explaining another example of the power generation unit in FIG.
  • FIG. 1 is a view illustrating a generator equipped with a one-way rotating device according to an embodiment of the present invention.
  • the generator 10 equipped with a one-way rotating device includes a pedal device part 100, a one-way rotating device part 200, and a power generating device part 300.
  • the pedal unit 100 is formed on both sides or one side of the rotation shaft A that rotates in a forward or reverse direction by an external force, and rotates by a user's driving.
  • the one-way rotary unit 200 receives the rotation of the pedal unit 100 in the forward or reverse direction and rotates only in one direction.
  • the one-way rotating device 200 may be mounted inside the case to protect from the outside.
  • the generator 300 is coupled to the one-way rotary unit 200 to generate electrical energy by the rotation of the one-way rotary unit 200.
  • the generator 10 equipped with the one-way rotating device having the configuration as described above may be mounted on a bicycle or the like, by the one-way rotating device 200 when the user drives the pedal device unit 100 of the bicycle. Since the rotational force is transmitted only in one direction, electric energy may be generated regardless of the forward or reverse rotation of the pedal device 100, thereby increasing energy efficiency.
  • FIG. 2 is a view for explaining a one-way rotating device in FIG. 1.
  • the one-way rotating device 200 includes a forward rotating member 210, a reverse rotating member 220, a connecting rotating member 230, and a one-way rotating member 240.
  • the forward rotation member 210 is connected to the rotation shaft (A), and rotates in the forward direction according to the rotation of the rotation shaft (A).
  • the forward rotation member 210 may include a forward rotation bearing member 211, a forward rotation gear member 212.
  • the forward rotation bearing member 211 is connected to the rotation shaft A, and rotates the forward rotation gear member 212 in the forward direction when the rotation shaft A rotates in the forward direction.
  • the forward rotation bearing member 211 when the rotating shaft (A) rotates in the reverse direction can rotate the forward rotation gear member 212 in the forward direction at idle.
  • the forward rotation bearing member 211 may be formed as a one-way bearing that rotates only in one direction so that the rotational force is not transmitted in idle rotation when rotated in the reverse direction.
  • the forward rotation gear member 212 is formed in combination with the forward rotation bearing member 211, and rotates in a forward direction by the forward rotation bearing member 211.
  • the reverse rotation member 220 is connected to the rotation shaft A, and rotates in the reverse direction according to the rotation of the rotation shaft A.
  • the reverse rotation member 220 may include a reverse rotation bearing member 221 and a reverse rotation gear member 222.
  • the reverse rotation bearing member 221 is connected to the rotation shaft A, and rotates the reverse rotation gear member 222 in the reverse direction when the rotation shaft A rotates in the reverse direction.
  • the reverse rotation bearing member 221, when the rotating shaft (A) rotates in the forward direction can be reversely rotated in reverse rotation gear member 222 at idle.
  • the reverse rotation bearing member 221 may be formed as a one-way bearing that rotates only in one direction so that the rotational force is not transmitted in idle rotation when rotated in the forward direction.
  • the reverse rotation gear member 222 is formed in combination with the reverse rotation bearing member 221, and rotates in the reverse direction by the reverse rotation bearing member 221.
  • connection rotating member 230 is formed to be connected to the forward rotation member 210 and the reverse rotation member 220, and transmits the rotation of the forward rotation member 210 and the reverse rotation member 220 to the one-way rotation member 240. do.
  • connection rotating member 230 may include a first connecting gear member 231, a second connecting gear member 232, and a third connecting gear member 233.
  • the first connecting gear member 231 rotates in the reverse direction by engaging the forward rotating gear member 212.
  • the second connecting gear member 232 rotates in the forward direction by engaging the first connecting gear member 231 and the reverse rotation gear member 222.
  • the second connection gear member 232 rotates in the forward direction while being engaged with the reverse rotation gear member 222 rotating in the reverse direction, thereby rotating the first connection gear member 231 in the reverse direction, and thus the forward direction.
  • the rotary gear member 212 may rotate in the forward direction.
  • the first connection gear member 231 rotates in the opposite direction while being engaged with the forward rotation gear member 212 rotating in the forward direction, thereby rotating the second connection gear member 232 in the forward direction, and thus the reverse rotation gear member. 222 may rotate in the reverse direction.
  • the third connecting gear member 233 is integrally formed on one side of the first connecting gear member 231 and connected to the one-way rotating member 240 (the first one-way gear member 241) to form the first connecting gear. As the member 231 rotates in the reverse direction, the one-way rotating member 240 (the first one-way gear member 231) is rotated only in one direction.
  • the first connecting gear member 231 rotates in the reverse direction to rotate the second connecting gear member 232 in the forward direction and at the same time the third connecting gear member. It is to rotate 233 in the reverse direction.
  • the reverse rotation gear member 222 rotates in the reverse direction
  • the second connection gear member 232 rotates in the reverse direction by the forward rotation to rotate the forward rotation gear member 212 in the forward direction and at the same time the third connection gear.
  • the member 233 is rotated in the reverse direction.
  • the one-way rotating member 240 is connected to the connection rotating member 230 and is rotated only in one direction by receiving the rotation of the connection rotating member 230.
  • the one-way rotating member 240 the first one-way gear member 241, the second one-way gear member (not shown in the drawings for convenience of description), one-way rotating body 243, one-way rotating bearing member ( 244, 245).
  • the first one-way gear member 241 rotates only in the forward direction by engaging the third connecting gear member 233.
  • the second one-way gear member is connected to one side of the first one-way gear member 241 and rotates only in the forward direction according to the forward rotation of the first one-way gear member 241.
  • the one-way rotating body 243 is formed on the outside of the second one-way gear member and rotates in the forward direction according to the forward rotation of the second one-way gear member.
  • the one-way rotating bearing members 244 and 245 are formed at one side and the inside of the one-way rotating body 243, respectively, and support the rotation of the one-way rotating body 243.
  • FIG. 3 is a view for explaining a power generation unit in FIG. 1.
  • the generator 300 includes a coil member 301 and a magnet member 302.
  • Coil member 301 is combined with the one-way rotating device 200 to generate power while rotating.
  • the coil member 301 may be formed on the exterior of the case for protecting the one-way rotating device 200 from the outside.
  • the coil member 301 may be integrally formed on one side of the one-way rotating body 243. At this time, it may be formed in a cylindrical shape bent by the letter 'b' to be coupled to one side of the one-way rotating body (243).
  • the magnet member 302 is fixedly installed around the coil member 301 and forms a magnetic field in the coil member 301.
  • the magnet member 302 may be formed like a cover to cover the coil member 301.
  • the generator 300 having the above-described configuration may further include a slip ring (not shown in the drawings for convenience of description) and a brush (not shown in the drawings for convenience of description).
  • the slip ring is connected to both ends of the coil member 301 and rotates at the same speed as the coil member 301.
  • the slip ring may receive a current through a brush and transfer the current to the coil member 301.
  • the brush contacts the slip ring and supplies DC power through the slip ring.
  • FIG. 4 is a view illustrating an example of a state of use of a generator equipped with a one-way rotating device according to an embodiment of the present invention.
  • the generator 10 equipped with a one-way rotating device may be installed at a lower part of a body such as a bicycle.
  • the pedal device unit 100 for driving the power and the power generator unit 300 for generating electric energy are not formed, respectively, but the pedal device unit 100 and the power generator unit 300 are combined to form a volume. It can be reduced, so that various designs such as bicycles can be created, and space can be used efficiently.
  • FIG. 5 and 6 are views for explaining another example of the power generation unit in FIG.
  • the power generator 300 includes a rotor member 310 and a stator member 320.
  • the rotor member 310 is formed around the one-way rotor 243 and rotates.
  • the rotor member 310 may be integrally formed with the one-way rotor 243 and may rotate together with the one-way rotor 243.
  • the rotor member 310 may be combined with the one-way rotor 243 to rotate.
  • the rotor member 310 may include a magnet member of one of a permanent magnet or an electromagnet.
  • the rotor member 310 is a portion for generating a magnetic flux, and can be wound around the excitation coil by winding the excitation coil in a ring shape and then engaging the tong-like pole pieces at both ends.
  • the magnetic pole piece is magnetized to an N pole on one side and an S pole on the opposite side when a current flows through the excitation coil.
  • magnetic poles are formed by the number of forceps of the magnetic pole pieces, and when the rotor member 310 rotates, the magnetic flux of the stator winding and the magnetic pole pieces are interlinked to induce voltage to the stator coils.
  • the rotor member 310 is a permanent magnet, it is possible to fix the N pole on one side and the magnet of the S pole on the opposite side.
  • the stator member 320 is formed around the rotor member 310 and is developed as the rotor member 310 rotates.
  • stator member 320 is installed outside the circumference of the rotor member 310, it may be fixed to the case of the one-way rotating device 200.
  • stator member 320 three stator coils are wound around a plurality of thin iron plates in order to induce a magnetic field, and three phase alternating currents may be induced in each of the three coils. .
  • the generator 300 having the above-described configuration includes a rectifier (not shown in the drawings for convenience of description), a capacitor (not shown in the drawings for convenience of description), and a cooling fan (not shown in the drawings for convenience of description). ) May be further included.
  • the rectifier converts a current generated in the generator 300 into a DC current having a constant voltage magnitude and stores the current in the capacitor.
  • the capacitor is connected to the power generation unit 300 to store current generated through the power generation unit 300.
  • the cooling fan is formed between the stator member 320 and the pedal unit 100 to circulate air to cool the heat generated while the electric energy is generated by the generator 300.
  • the cooling fan may rotate in conjunction with the rotor member 310, or rotate in conjunction with the pedal unit 100.

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Abstract

본 발명은 정방향 뿐만 아니라 역방향으로 회전할 시에도 전기에너지를 발전시킬 수 있도록 한 일방향 회전 장치가 장착된 발전기에 관한 것으로, 외부의 힘을 받아 정방향 또는 역방향으로 회전하는 회전축의 양측 또는 일측에 형성되는 페달장치부; 상기 페달장치부의 정방향 또는 역방향의 회전을 전달받아 일방향으로만 회전하기 위한 일방향 회전장치부; 및 상기 일방향 회전장치부와 결합 형성되어, 상기 일방향 회전장치부의 회전에 의해 전기에너지를 발생시키는 발전장치부를 포함한다.

Description

일방향 회전 장치가 장착된 발전기
본 발명은 일방향 회전 장치가 장착된 발전기에 관한 것으로, 특히 정방향 뿐만 아니라 역방향으로 회전할 시에도 전기에너지를 발전시킬 수 있도록 한 일방향 회전 장치가 장착된 발전기에 관한 것이다.
최근 건강에 대한 관심이 높아지면서 각종 스포츠 및 운동기구를 이용한 실내외 운동에 대한 관심이 증가하고 있다.
헬스 자전거와 같은 운동기구에는 운동속도, 심박수 등을 표시하는 전자장치들이 장착되어 있는데, 현재 석유 자원이 고갈되고 있어 전력을 만드는 발전장치의 가동에 어려움이 예측되고 있으므로 이를 예방하기 위하여 수력, 화력, 조력, 태양열 및 원자력 등을 이용한 발전장치를 개발하고 있다.
다양한 자원을 이용하는 종래의 발전장치들은 그 설비가 고가이고, 특히 원자력 및 화력 등은 폐기물이 발생되어 환경을 오염시키는 문제점이 있으므로 현재 자가 발전이 가능한 발전장치들이 개발되고 있다.
한국등록특허 제10-0488000호(2005.04.28 등록)는 헬스 자전거를 이용한 발전장치에 관하여 개시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 틀에 지지되는 안장과 핸드 그리고 바퀴, 상기 바퀴를 회전시키는 페달로 이루어진 헬스 자전거의 페달 회전력을 이용하여 전력을 얻을 수 있는 발전장치에 있어서, 상기 바퀴의 축 일단에 고정되는 마찰바퀴와, 상기 마찰바퀴에 접하여 회전되는 원판과, 크고 작은 기어들이 맞물려 회전수를 증대하는 회전증속부와, 상기 원판과 회전증속부 사이에 연결되어 회전력을 증대시켜 상기 회전증속부의 각 기어들을 원활하게 회전시키는 관성발생부와, 상기 회전증속부의 기어와 연결되어 회전되는 발전기 및 축전기를 포함하여 이루어지는 것을 특징으로 한다.
한국등록실용신안 제20-0245361호(2001.08.24 등록)는 발전기가 구비된 헬스 싸이클에 관하여 개시되어 있다. 개시된 기술에 따르면, 안장과, 손잡이, 상기 안장 및 손잡이를 지탱하는 수단인 다수개의 프레임과 상기 안장의 하부에 구성되는 회동기어와 상기 회동기어를 회전함에 따라 운동의 효과를 얻을 수 있는 페달로 이루어진 헬스 싸이클에 있어서, 상기 회동기어의 전단측에, 이 회동기어와 체인벨트에 의해 연결된 소형연동기어와, 이 소형연동기어의 회동축에 끼움 구성된 대형연동기어를 갖는 구동수단과, 상기 구동수단의 대형연동기어 외주연에 연접된 기어를 갖는 소형발전기와, 상기 소형발전기를 지지하는 지지구와, 그리고, 상기 구동수단인 대형연동기어와 소형연동기어 사이에 구성된 막음판이 더 포함되어 이루어진 것을 특징으로 한다.
상술한 바와 같이 종래의 헬스 자전거에 구비된 발전기는, 정방향으로 회전할 시에만 전기에너지가 발생시키고 역방향으로 회전할 시에는 전기에너지를 발생시키지 못하기 때문에 에너지 효율이 떨어지는 문제점이 있었다. 또한, 발전기와 페달구동부가 각각 형성되어 있기 때문에 부피를 많이 차지하기 때문에 공간의 효율성과 디자인을 다양하게 창출하지 못하는 문제점이 있었다.
본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는, 전술한 바와 같은 문제점을 해결하기 위한 것으로, 일방향으로만 회전력이 전달되도록 하여 정방향 뿐만 아니라 역방향으로 회전할 시에도 전기에너지를 발생시킬 수 있도록 한 일방향 회전 장치가 장착된 발전기를 제공한다.
이러한 과제를 해결하기 위해서는, 본 발명의 한 특징에 따르면, 외부의 힘을 받아 정방향 또는 역방향으로 회전하는 회전축의 양측 또는 일측에 형성되는 페달장치부; 상기 페달장치부의 정방향 또는 역방향의 회전을 전달받아 일방향으로만 회전하기 위한 일방향 회전장치부; 및 상기 일방향 회전장치부와 결합 형성되어, 상기 일방향 회전장치부의 회전에 의해 전기에너지를 발생시키는 발전장치부를 포함하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기를 제공한다.
일 실시 예에서, 상기 일방향 회전장치부는, 상기 회전축에 연결 형성되어, 상기 회전축의 회전에 따라 정방향으로 회전하기 위한 정방향 회전부재; 상기 회전축에 연결 형성되어, 상기 회전축의 회전에 따라 역방향으로 회전하기 위한 역방향 회전부재; 상기 정방향 회전부재 및 상기 역방향 회전부재에 연결 형성되어, 상기 정방향 회전부재 및 상기 역방향 회전부재의 회전을 전달하기 위한 연결 회전부재; 및 상기 연결 회전부재에 연결 형성되어, 상기 연결 회전부재의 회전을 전달받아 일방향으로만 회전하기 위한 일방향 회전부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 정방향 회전부재는, 상기 회전축에 연결 형성되어 상기 회전축이 정방향으로 회전할 시에 정방향으로 회전시켜 주기 위한 정방향 회전베어링부재; 및 상기 정방향 회전베어링부재와 결합 형성되어 상기 정방향 회전베어링부재에 의해 정방향으로 회전하기 위한 정방향 회전기어부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 역방향 회전부재는, 상기 회전축에 연결 형성되어 상기 회전축이 역방향으로 회전할 시에 역방향으로 회전시켜 주기 위한 역방향 회전베어링부재; 및 상기 역방향 회전베어링부재와 결합 형성되어 상기 역방향 회전베어링부재에 의해 역방향으로 회전하기 위한 역방향 회전기어부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 연결 회전부재는, 상기 정방향 회전기어부재에 맞물려서 역방향 회전하기 위한 제1 연결기어부재; 상기 제1 연결기어부재 및 상기 역방향 회전기어부재에 맞물려서 정방향 회전하기 위한 제2 연결기어부재; 및 상기 제1 연결기어부재의 일측에 일체로 형성되고 상기 일방향 회전부재에 연결 형성되어, 상기 제1 연결기어부재의 역방향 회전에 따라 역방향 회전하여 상기 일방향 회전부재를 일방향으로만 회전시켜 주기 위한 제3 연결기어부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 일방향 회전부재는, 상기 제3 연결기어부재에 맞물려서 정방향으로만 회전하기 위한 제1 일방향기어부재; 상기 제1 일방향기어부재의 일측에 연결 형성되어 상기 제1 일방향기어부재의 정방향 회전에 따라 정방향으로만 회전하기 위한 제2 일방향기어부재; 상기 제2 일방향기어부재의 외측에 취합 형성되어 상기 제2 일방향기어부재의 정방향 회전에 따라 정방향 회전하는 일방향 회전체; 및 상기 일방향 회전체의 일측과 내측에 각각 형성되어, 상기 일방향 회전체의 회전을 지지해주는 일방향 회전베어링부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 발전장치부는, 상기 일방향 회전장치부와 결합 형성되어 회전하면서 발전되는 코일부재; 및 상기 코일부재의 둘레에 형성되어 상기 코일부재에 자기장을 형성시켜주기 위한 자석부재를 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 코일부재의 양끝에 연결 형성되는 슬립링; 및 상기 슬립링에 접촉되어 직류전원을 공급하기 위한 브러쉬를 더 포함하는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 자석부재는, 상기 코일부재의 둘레를 덮어씌우는 덮개 형태로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
일 실시 예에서, 상기 자석부재는, 영구자석 또는 전자석 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 할 수 있다.
본 발명에 의하면, 사용자가 자전거 등의 페달을 구동할 시에 일방향으로만 회전력이 전달되기 때문에 페달의 정방향 또는 역방향 회전에 상관없이 전기에너지를 발생시킬 수 있으므로 에너지 효율을 높일 수 있는 효과가 있다.
본 발명에 의하면, 동력을 구동시키는 페달과 전기에너지를 발생시키는 발전기를 결합 형성하여 부피를 확연하게 줄일 수 있으므로, 자전거 등의 디자인을 다양하게 창출할 수 있으며 공간을 효율적으로 사용할 수 있는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일방향 회전 장치가 장착된 발전기를 설명하는 도면이다.
도 2는 도 1에 있는 일방향 회전장치부를 설명하는 도면이다.
도 3은 도 1에 있는 발전장치부를 설명하는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일방향 회전 장치가 장착된 발전기의 사용상태를 일 예로 설명하는 도면이다.
도 5 및 도 6은 도 1에 있는 발전장치부를 다른 예로 설명하는 도면이다.
아래에서는 첨부한 도면을 참고로 하여 본 발명의 실시 예에 대하여 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자가 용이하게 실시할 수 있도록 상세히 설명한다. 그러나 본 발명에 관한 설명은 구조적 내지 기능적 설명을 위한 실시 예에 불과하므로, 본 발명의 권리범위는 본문에 설명된 실시 예에 의하여 제한되는 것으로 해석되어서는 아니 된다. 즉, 실시 예는 다양한 변경이 가능하고 여러 가지 형태를 가질 수 있으므로 본 발명의 권리범위는 기술적 사상을 실현할 수 있는 균등물들을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 또한, 본 발명에서 제시된 목적 또는 효과는 특정 실시예가 이를 전부 포함하여야 한다거나 그러한 효과만을 포함하여야 한다는 의미는 아니므로, 본 발명의 권리범위는 이에 의하여 제한되는 것으로 이해되어서는 아니 될 것이다.
본 발명에서 서술되는 용어의 의미는 다음과 같이 이해되어야 할 것이다.
어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "연결되어" 있다고 언급된 때에는, 그 다른 구성요소에 직접적으로 연결될 수도 있지만, 중간에 다른 구성요소가 존재할 수도 있다고 이해되어야 할 것이다. 반면에, 어떤 구성요소가 다른 구성요소에 "직접 연결되어" 있다고 언급된 때에는 중간에 다른 구성요소가 존재하지 않는 것으로 이해되어야 할 것이다. 한편, 구성요소들 간의 관계를 설명하는 다른 표현들, 즉 "~사이에"와 "바로 ~사이에" 또는 "~에 이웃하는"과 "~에 직접 이웃하는" 등도 마찬가지로 해석되어야 한다.
단수의 표현은 문맥상 명백하게 다르게 뜻하지 않는 한 복수의 표현을 포함하는 것으로 이해되어야 하고, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 설시된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이며, 하나 또는 그 이상의 다른 특징이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부분품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.
여기서 사용되는 모든 용어들은 다르게 정의되지 않는 한, 본 발명이 속하는 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 가진다. 일반적으로 사용되는 사전에 정의되어 있는 용어들은 관련 기술의 문맥상 가지는 의미와 일치하는 것으로 해석되어야 하며, 본 발명에서 명백하게 정의하지 않는 한 이상적이거나 과도하게 형식적인 의미를 지니는 것으로 해석될 수 없다.
이제 본 발명의 실시 예에 따른 일방향 회전 장치가 장착된 발전기에 대하여 도면을 참고로 하여 상세하게 설명한다.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 일방향 회전 장치가 장착된 발전기를 설명하는 도면이다.
도 1을 참조하면, 일방향 회전 장치가 장착된 발전기(10)는, 페달장치부(100), 일방향 회전장치부(200), 발전장치부(300)를 포함한다.
페달장치부(100)는, 외부의 힘을 받아 정방향 또는 역방향으로 회전하는 회전축(A)의 양측 또는 일측에 형성되어, 사용자의 구동에 의해 회전한다.
일방향 회전장치부(200)는, 페달장치부(100)의 정방향 또는 역방향의 회전을 전달받아 일방향으로만 회전한다.
일 실시 예에서, 일방향 회전장치부(200)는, 외부로부터 보호하기 위해 케이스의 내부에 장착할 수 있다.
발전장치부(300)는, 일방향 회전장치부(200)와 결합 형성되어, 일방향 회전장치부(200)의 회전에 의해 전기에너지를 발생시킨다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 일방향 회전 장치가 장착된 발전기(10)는, 자전거 등에 장착될 수 있는데, 사용자가 자전거의 페달장치부(100)을 구동할 시에 일방향 회전장치부(200)에 의해 일방향으로만 회전력이 전달되기 때문에 페달장치부(100)의 정방향 또는 역방향 회전에 상관없이 전기에너지를 발생시킬 수 있으므로 에너지 효율을 높일 수 있다.
도 2는 도 1에 있는 일방향 회전장치부를 설명하는 도면이다.
도 2를 참조하면, 일방향 회전장치부(200)는, 정방향 회전부재(210), 역방향 회전부재(220), 연결 회전부재(230), 일방향 회전부재(240)를 포함한다.
정방향 회전부재(210)는, 회전축(A)에 연결 형성되며, 회전축(A)의 회전에 따라 정방향으로 회전한다.
일 실시 예에서, 정방향 회전부재(210)는, 정방향 회전베어링부재(211), 정방향 회전기어부재(212)를 포함할 수 있다.
정방향 회전베어링부재(211)는, 회전축(A)에 연결 형성되며, 회전축(A)이 정방향으로 회전할 시에 정방향 회전기어부재(212)를 정방향으로 회전시켜준다.
일 실시 예에서, 정방향 회전베어링부재(211)는, 회전축(A)이 역방향으로 회전할 시에 정방향 회전기어부재(212)를 공회전으로 정방향 회전시켜줄 수 있다.
일 실시 예에서, 정방향 회전베어링부재(211)는, 역방향으로 회전할 시에 공회전으로 회전력이 전달되지 않도록 일방향으로만 회전하는 일방향 베어링으로 형성할 수 있다.
정방향 회전기어부재(212)는, 정방향 회전베어링부재(211)와 결합 형성되며, 정방향 회전베어링부재(211)에 의해 정방향으로 회전한다.
역방향 회전부재(220)는, 회전축(A)에 연결 형성되며, 회전축(A)의 회전에 따라 역방향으로 회전한다.
일 실시 예에서, 역방향 회전부재(220)는, 역방향 회전베어링부재(221), 역방향 회전기어부재(222)를 포함할 수 있다.
역방향 회전베어링부재(221)는, 회전축(A)에 연결 형성되며, 회전축(A)이 역방향으로 회전할 시에 역방향 회전기어부재(222)를 역방향으로 회전시켜준다.
일 실시 예에서, 역방향 회전베어링부재(221)는, 회전축(A)이 정방향으로 회전할 시에 역방향 회전기어부재(222)를 공회전으로 역방향 회전시켜줄 수 있다.
일 실시 예에서, 역방향 회전베어링부재(221)는, 정방향으로 회전할 시에 공회전으로 회전력이 전달되지 않도록 일방향으로만 회전하는 일방향 베어링으로 형성할 수 있다.
역방향 회전기어부재(222)는, 역방향 회전베어링부재(221)와 결합 형성되며, 역방향 회전베어링부재(221)에 의해 역방향으로 회전한다.
연결 회전부재(230)는, 정방향 회전부재(210) 및 역방향 회전부재(220)에 연결 형성되며, 정방향 회전부재(210) 및 역방향 회전부재(220)의 회전을 일방향 회전부재(240)로 전달한다.
일 실시 예에서, 연결 회전부재(230)는, 제1 연결기어부재(231), 제2 연결기어부재(232), 제3 연결기어부재(233)를 포함할 수 있다.
제1 연결기어부재(231)는, 정방향 회전기어부재(212)에 맞물려서 역방향으로 회전한다.
제2 연결기어부재(232)는, 제1 연결기어부재(231) 및 역방향 회전기어부재(222)에 맞물려서 정방향으로 회전한다.
일 실시 예에서, 제2 연결기어부재(232)는, 역방향으로 회전하는 역방향 회전기어부재(222)와 맞물려 정방향으로 회전하게 되면서 제1 연결기어부재(231)를 역방향으로 회전시키며, 이에 따라 정방향 회전기어부재(212)가 정방향으로 회전할 수 있다.
이때, 제1 연결기어부재(231)는, 정방향으로 회전하는 정방향 회전기어부재(212)와 맞물려 역방향으로 회전하게 되면서 제2 연결기어부재(232)를 정방향으로 회전시키며, 이에 따라 역방향 회전기어부재(222)가 역방향으로 회전할 수 있다.
제3 연결기어부재(233)는, 제1 연결기어부재(231)의 일측에 일체로 형성되고 일방향 회전부재(240)(제1 일방향기어부재(241))에 연결 형성되어, 제1 연결기어부재(231)의 역방향 회전에 따라 역방향 회전하여 일방향 회전부재(240)(제1 일방향기어부재(231))를 일방향으로만 회전시켜준다.
즉, 정방향 회전기어부재(212)가 정방향으로 회전할 시에, 제1 연결기어부재(231)가 역방향으로 회전하여 제2 연결기어부재(232)를 정방향으로 회전시켜줌과 동시에 제3 연결기어부재(233)를 역방향으로 회전시켜주는 것이다. 역방향 회전기어부재(222)가 역방향으로 회전할 시에는, 제2 연결기어부재(232)가 정방향 회전에 의해 역방향으로 회전하여 정방향 회전기어부재(212)를 정방향으로 회전시켜줌과 동시에 제3 연결기어부재(233)를 역방향으로 회전시켜준다.
일방향 회전부재(240)는, 연결 회전부재(230)에 연결 형성되며, 연결 회전부재(230)의 회전을 전달받아 일방향으로만 회전한다.
일 실시 예에서, 일방향 회전부재(240)는, 제1 일방향기어부재(241), 제2 일방향기어부재(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음), 일방향 회전체(243), 일방향 회전베어링부재(244, 245)를 포함할 수 있다.
제1 일방향기어부재(241)는, 제3 연결기어부재(233)에 맞물려서 정방향으로만 회전한다.
제2 일방향기어부재는, 제1 일방향기어부재(241)의 일측에 연결 형성되며, 제1 일방향기어부재(241)의 정방향 회전에 따라 정방향으로만 회전한다.
일방향 회전체(243)는, 제2 일방향기어부재의 외측에 취합 형성되며, 제2 일방향기어부재의 정방향 회전에 따라 정방향으로 회전한다.
일방향 회전베어링부재(244, 245)는, 일방향 회전체(243)의 일측과 내측에 각각 형성되며, 일방향 회전체(243)의 회전을 지지해준다.
도 3은 도 1에 있는 발전장치부를 설명하는 도면이다.
도 3을 참조하면, 발전장치부(300)는, 코일부재(301), 자석부재(302)를 포함한다.
*코일부재(301)는, 일방향 회전장치부(200)와 결합 형성되어 회전하면서 발전한다.
일 실시 예에서, 코일부재(301)는, 일방향 회전장치부(200)를 외부로부터 보호하기 위한 케이스의 외관에 형성할 수 있다.
일 실시 예에서, 코일부재(301)는, 일방향 회전체(243)의 일측에 일체형으로 형성할 수 있다. 이때, 일방향 회전체(243)의 일측에 결합할 수 있도록 'ㄴ'자로 꺾인 형태의 원통 형상으로 형성할 수 있다.
자석부재(302)는, 코일부재(301)의 둘레에 고정 설치되며, 코일부재(301)에 자기장을 형성시켜준다.
일 실시 예에서, 자석부재(302)는, 덮개처럼 형성되어, 코일부재(301)를 덮어씌울 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 발전장치부(300)는, 슬립링(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음), 브러쉬(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)를 더 포함할 수 있다.
슬립링은, 코일부재(301)의 양 끝에 연결 형성되며, 코일부재(301)와 같은 속도로 회전한다.
일 실시 예에서, 슬립링은, 브러쉬를 통해 전류를 공급받아 코일부재(301)에 전달할 수 있다.
브러쉬는, 슬립링에 접촉되며, 슬립링을 통해 직류전원을 공급한다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 따른 일방향 회전 장치가 장착된 발전기의 사용상태를 일 예로 설명하는 도면이다.
도 4를 참조하면, 일방향 회전 장치가 장착된 발전기(10)는, 자전거 등의 몸체의 하부에 설치할 수 있다.
이때, 동력을 구동시키는 페달장치부(100)와 전기에너지를 발생시키는 발전장치부(300)를 각각 형성하지 않고, 페달장치부(100)와 발전장치부(300)를 결합 형성하여 부피를 확연하게 줄일 수 있으므로 자전거 등의 디자인을 다양하게 창출할 수 있으며, 공간을 효율적으로 사용할 수 있다.
도 5 및 도 6은 도 1에 있는 발전장치부를 다른 예로 설명하는 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 발전장치부(300)는, 로터부재(310), 스테이터부재(320)를 포함한다.
로터부재(310)는, 일방향 회전체(243)의 둘레에 형성되어 회전한다.
일 실시 예에서, 로터부재(310)는, 일방향 회전체(243)과 일체형으로 형성되어, 일방향 회전체(243)과 함께 회전할 수 있다.
일 실시 예에서, 로터부재(310)는, 일방향 회전체(243)와 결합 형성되어 회전할 수 있다.
일 실시 예에서, 로터부재(310)는, 영구자석 또는 전자석 중 하나의 자석부재를 포함할 수 있다.
일 실시 예에서, 로터부재(310)는, 회전자속을 발생시키는 부분으로, 링 형상으로 여자코일을 감은 다음 양단에 집게모양의 자극편을 서로 맞물리게 하여 여자코일을 감쌀 수 있다. 로터부재(310)가 전자석인 경우에 자극편은 여자코일에 전류가 흐르면 한쪽은 N극, 반대쪽은 S극으로 자화된다. 이때 자극편의 집게 수 만큼 자극이 형성되며, 로터부재(310)가 회전하면 스테이터 권선과 자극편의 자속이 쇄교되어 스테이터 코일에 전압이 유도되는 것이다. 로터부재(310)가 영구자석인 경우에는 한쪽에 N극을 고정 설치하고 반대쪽에 S극의 자석을 고정 설치할 수 있다.
스테이터부재(320)는, 로터부재(310)의 둘레에 형성되어 로터부재(310)의 회전에 따라 발전된다.
일 실시 예에서, 스테이터부재(320)는, 로터부재(310)의 둘레 외부에 설치되며, 일방향 회전장치부(200)의 케이스에 고정 설치할 수 있다.
일 실시 예에서, 스테이터부재(320)는, 자기장을 유도하기 위해 다수의 얇은 철판을 성층한 철심으로 3개의 스테이터 코일이 감겨 있으며, 이 3개의 코일에 각각 1상씩 3상 교류가 유도될 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 지닌 발전장치부(300)는, 정류기(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음), 축전기(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음), 냉각팬(설명의 편의상 도면에는 도시하지 않음)을 더 포함할 수 있다.
정류기는, 발전장치부(300)에서 발전되는 전류를 일정한 전압크기의 직류전류로 변환시켜 축전기에 저장한다.
축전기는, 발전장치부(300)와 연결 형성되어, 발전장치부(300)를 통해 생성된 전류를 축전시킨다.
냉각팬은, 스테이터부재(320)와 페달장치부(100) 사이에 형성되어 공기를 순환시켜, 발전장치부(300)에 의해 전기에너지가 발전되면서 발생하는 열을 냉각시킨다.
일 실시 예에서, 냉각팬은, 로터부재(310)에 연동하여 회전하거나, 페달장치부(100)와 연동하여 회전할 수 있다.
이상에서 본 발명의 실시 예에 대하여 상세하게 설명하였지만 본 발명의 권리범위는 이에 한정되는 것은 아니고 다음의 청구범위에서 정의하고 있는 본 발명의 기본 개념을 이용한 당업자의 여러 변형 및 개량 형태 또한 본 발명의 권리범위에 속하는 것이다.

Claims (10)

  1. 외부의 힘을 받아 정방향 또는 역방향으로 회전하는 회전축의 양측 또는 일측에 형성되는 페달장치부;
    상기 페달장치부의 정방향 또는 역방향의 회전을 전달받아 일방향으로만 회전하기 위한 일방향 회전장치부; 및
    상기 일방향 회전장치부와 결합 형성되어, 상기 일방향 회전장치부의 회전에 의해 전기에너지를 발생시키는 발전장치부를 포함하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기.
  2. 제1항에 있어서, 상기 일방향 회전장치부는,
    상기 회전축에 연결 형성되어, 상기 회전축의 회전에 따라 정방향으로 회전하기 위한 정방향 회전부재;
    상기 회전축에 연결 형성되어, 상기 회전축의 회전에 따라 역방향으로 회전하기 위한 역방향 회전부재;
    상기 정방향 회전부재 및 상기 역방향 회전부재에 연결 형성되어, 상기 정방향 회전부재 및 상기 역방향 회전부재의 회전을 전달하기 위한 연결 회전부재; 및
    상기 연결 회전부재에 연결 형성되어, 상기 연결 회전부재의 회전을 전달받아 일방향으로만 회전하기 위한 일방향 회전부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기.
  3. 제2항에 있어서, 상기 정방향 회전부재는,
    상기 회전축에 연결 형성되어 상기 회전축이 정방향으로 회전할 시에 정방향으로 회전시켜 주기 위한 정방향 회전베어링부재; 및
    상기 정방향 회전베어링부재와 결합 형성되어 상기 정방향 회전베어링부재에 의해 정방향으로 회전하기 위한 정방향 회전기어부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기.
  4. 제2항에 있어서, 상기 역방향 회전부재는,
    상기 회전축에 연결 형성되어 상기 회전축이 역방향으로 회전할 시에 역방향으로 회전시켜 주기 위한 역방향 회전베어링부재; 및
    상기 역방향 회전베어링부재와 결합 형성되어 상기 역방향 회전베어링부재에 의해 역방향으로 회전하기 위한 역방향 회전기어부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기.
  5. 제2항에 있어서, 상기 연결 회전부재는,
    상기 정방향 회전기어부재에 맞물려서 역방향 회전하기 위한 제1 연결기어부재;
    상기 제1 연결기어부재 및 상기 역방향 회전기어부재에 맞물려서 정방향 회전하기 위한 제2 연결기어부재; 및
    상기 제1 연결기어부재의 일측에 일체로 형성되고 상기 일방향 회전부재에 연결 형성되어, 상기 제1 연결기어부재의 역방향 회전에 따라 역방향 회전하여 상기 일방향 회전부재를 일방향으로만 회전시켜 주기 위한 제3 연결기어부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기.
  6. 제2항에 있어서, 상기 일방향 회전부재는,
    상기 제3 연결기어부재에 맞물려서 정방향으로만 회전하기 위한 제1 일방향기어부재;
    상기 제1 일방향기어부재의 일측에 연결 형성되어 상기 제1 일방향기어부재의 정방향 회전에 따라 정방향으로만 회전하기 위한 제2 일방향기어부재;
    상기 제2 일방향기어부재의 외측에 취합 형성되어 상기 제2 일방향기어부재의 정방향 회전에 따라 정방향 회전하는 일방향 회전체; 및
    상기 일방향 회전체의 일측과 내측에 각각 형성되어, 상기 일방향 회전체의 회전을 지지해주는 일방향 회전베어링부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기.
  7. 제1항에 있어서, 상기 발전장치부는,
    상기 일방향 회전장치부와 결합 형성되어 회전하면서 발전되는 코일부재; 및
    상기 코일부재의 둘레에 형성되어 상기 코일부재에 자기장을 형성시켜주기 위한 자석부재를 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 코일부재의 양끝에 연결 형성되는 슬립링; 및
    상기 슬립링에 접촉되어 직류전원을 공급하기 위한 브러쉬를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기.
  9. 제7항에 있어서, 상기 자석부재는,
    상기 코일부재의 둘레를 덮어씌우는 덮개 형태로 형성되는 것을 특징으로 하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기.
  10. 제7항에 있어서, 상기 자석부재는,
    영구자석 또는 전자석 중 하나로 형성되는 것을 특징으로 하는 일방향 회전 장치가 장착된 발전기.
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