KR102299466B1 - 자동차용 풍력발전기 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 자동차에 설치되어 자동차의 주행시 발생되는 풍력을 이용하여 발전을 할 수 있도록 된 새로운 구조의 자동차용 풍력발전기에 관한 것이다.
본 발명에 따른 차량용 풍력발전기는, 전기자동차가 주행할 때, 전기자동차의 전방에서 이동하는 공기가 상기 공기통로(11)를 통과하면서 상기 회전날개(21,22)를 회전시키고, 회전날개(21,22)의 회전력이 상기 변속기(30)를 통해 증폭된 후 상기 발전기(40)로 전달되어, 발전기(40)를 구동시킨다.
따라서, 차량이 주행할 때 발생되는 바람을 이용하여 효과적으로 발전을 함으로써, 주행중인 전기자동차의 배터리를 충전하여 전기자동차의 효율을 향상시킬 수 있으며, 전기자동차의 주행거리를 연장시킬 수 있는 장점이 있다.

Description

자동차용 풍력발전기{wind power generator for vehicle}
본 발명은 자동차에 설치되어 자동차의 주행시 발생되는 풍력을 이용하여 발전을 할 수 있도록 된 새로운 구조의 자동차용 풍력발전기에 관한 것이다.
최근 들어, 다양한 종류의 전기자동차가 개발되어 사용되고 있다.
이러한 전기자동차는 배터리에 저장된 전기를 이용하여 모터를 구동시킴으로써 주행을 할 수 있도록 구성된다.
그런데, 이러한 전기자동차는 단순히 배터리에 저장된 전기를 소비할 뿐, 주행중에 배터리를 충전할 수 있는 방법이 마련되지 않은 문제점이 있었다.
따라서, 이러한 문제점을 해결할 수 있는 새로운 방법이 필요하게 되었다.
한편, 이와 같이 전기자동차가 주행할 때는 전기자동차의 주변에 따른 공기의 흐름이 발생된다.
이러한 현상은 전술한 전기자동차 뿐 아니라, 일반적인 내연기관자동차에도 동일하게 발생된다.
등록실용신안 20-0361123호,
본 발명은 상기의 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 자동차에 설치되어 자동차의 주행시 발생되는 풍력을 이용하여 발전을 할 수 있도록 된 새로운 구조의 자동차용 풍력발전기를 제공함에 그 목적이 있다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은, 전기자동차의 지붕에 고정되며 안쪽 두개의 공기통로(11)(11)와 바깥쪽 두개의 공기통로(11)(11)가 각각 전후면을 관통하도록 형성된 지지케이스(10)와, 바깥쪽 두개의 공기통로(11)(11)의 내부에 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 구동날개(21)(21)와, 안쪽 두개의 공기통로(11)(11)의 내부에 회전가능하게 설치된 한 쌍의 보조날개(22)(22)와, 구동축(41)을 갖는 발전기(40)와, 상기 발전기(40)와 상기 지지케이스(10) 사이에 위치하는 변속케이스(31)를 포함하고, 상기 변속케이스(31)의 내부에는, 바깥쪽에서 안쪽을 향해 차례로, 상기 한 쌍의 구동날개(21)(21) 각각의 회전축(23)에 구비된 구동기어(34)와, 상기 구동기어(34)에 기어 연결된 증속기어(32)와, 상기 증속기어(32)에 기어 연결되며, 상기 구동축(41)에 결합되는 종동기어(33)를 포함하며, 상기 구동기어(34)의 회전속도를 증폭시켜 발전기(40)를 구동하는, 변속기(30)와, 상기 구동기어(34)와 함께 상기 한 쌍의 구동날개(21)(21) 각각의 회전축(23)에 구비된 한 쌍의 연동기어(27)(27)와, 한 쌍의 보조날개(22)(22) 각각의 회전축에 구비되고 역전기어(26)를 통해 한 쌍의 연동기어(27)(27) 각각과 기어 연결되어, 상기 한 쌍의 보조날개(22)(22)가 회전할 때 발생하는 힘을 상기 한 쌍의 구동날개(21)(21)의 회전축에 전달하는 한 쌍의 회전기어(25)(25)와, 상기 지지케이스(10)의 전단부 상하측에 상하방향으로 회동되도록 결합되어 회동에 따라 공기통로(11)의 전방을 개폐하는 한 쌍의 개폐덮개(61)와, 상기 한 쌍의 개폐덮개(61)에 연결되어 개폐덮개(61)를 회동시키는 회동구동수단(62)을 포함하며, 상기 한 쌍의 개폐덮개(61)는 전방을 향해 뾰족한 형상을 이루면서 기통로(11)를 닫는다.
바깥쪽 두개의 공기통로(11)(11) 각각과 안쪽 두개의 공기통로(11)(11) 각각은 후방으로 갈수록 내경이 좁아지도록 구성된다.
자동차용 풍력발전기는 바깥쪽 두개의 공기통로(11)(11) 각각 또는 안쪽 두개의 공기통로(11)(11) 각각에 상기 구동날개(21) 또는 상기 보조날개(22)의 전방에 위치되면서 방사방향으로 연장되도록 구비되어 바깥쪽 두개의 공기통로(11)(11) 또는 안쪽 두개의 공기통로(11)(11)로 유입된 공기의 방향을 전환하는 복수개의 가이드판(13)을 더 포함한다.
자동차용 풍력발전기는 상기 발전기(40)에 연결되어 발전기(40)를 구동시키는 구동모터(50)를 더 포함한다.
상기 회동구동수단(62)은 자동차에 구비되어 운전자가 가속페달을 밟는 정도를 감지하는 자동차의 ECU(63)에 연결되며, 상기 ECU(63)는 운전자가 가속페달을 밟는 정도를 측정하여 운전자가 가속페달을 미리 설정된 정도 이상으로 밟을 경우 상기 개폐덮개(61)를 닫히는 방향으로 회동시켜 공기통로(11)를 막도록 되어 있다.
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본 발명에 따른 차량용 풍력발전기는, 전기자동차가 주행할 때, 전기자동차의 전방에서 이동하는 공기가 상기 공기통로(11)를 통과하면서 상기 회전날개(21,22)를 회전시키고, 회전날개(21,22)의 회전력이 상기 변속기(30)를 통해 증폭된 후 상기 발전기(40)로 전달되어, 발전기(40)를 구동시킨다.
따라서, 차량이 주행할 때 발생되는 바람을 이용하여 효과적으로 발전을 함으로써, 주행중인 전기자동차의 배터리를 충전하여 전기자동차의 효율을 향상시킬 수 있으며, 전기자동차의 주행거리를 연장시킬 수 있는 장점이 있다.
도 1은 본 발명에 따른 차량용 풍력발전기를 도시한 측단면도,
도 2는 본 발명에 따른 차량용 풍력발전기를 도시한 평단면도,
도 3은 본 발명에 따른 차량용 풍력발전기를 도시한 정면도,
도 4는 본 발명에 따른 차량용 풍력발전기의 제2 실시예를 도시한 측단면도,
도 5는 본 발명에 따른 차량용 풍력발전기의 제2 실시예를 도시한 정면도,
도 6은 본 발명에 따른 차량용 풍력발전기의 제3 실시예를 도시한 평단면도,
도 7은 본 발명에 따른 차량용 풍력발전기의 제4 실시예를 도시한 측단면도,
도 8은 본 발명에 따른 차량용 풍력발전기의 제4 실시예의 회로구성도이다.
이하, 본 발명을 첨부된 예시도면에 의거하여 상세히 설명한다.
도 1 내지 도 3은 본 발명에 따른 자동차용 풍력발전기를 도시한 것으로, 전기자동차의 지붕(1)에 구비된 것을 예시한 것이다.
이를 자세히 설명하면, 본 발명에 따른 자동차용 풍력발전기는 전기자동차의 지붕(1)에 고정되며 공기통로(11)가 전후면을 관통하도록 형성된 지지케이스(10)와, 상기 공기통로(11)의 내부에 회전가능하게 결합된 회전날개(21,22)와, 상기 회전날개(21,22)에 연결된 변속기(30)와, 상기 변속기(30)의 출력축에 연결된 발전기(40)로 구성된다.
상기 지지케이스(10)는 후방으로 갈수록 내경이 좁아지는 4개의 사각박스를 상호 측방향으로 연결한 형태로 구성되어, 후방으로 갈수록 내경이 좁아지는 4개의 공기통로(11)가 형성되도록 구성된다.
이때, 상기 지지케이스(10)는 하측면이 전기자동차의 지붕(1)에 고정된다.
그리고, 상기 공기통로(11)는 전단부의 면적에 비해 후단부의 면적이 2/3 정도로 좁게 구성되어, 공기통로(11)의 전단부로 유입된 공기가 공기통로(11)의 후단부로 배출될 때 공기의 유속이 증가되도록 구성된다.
상기 회전날개(21,22)는 상기 공기통로(11)의 내부에 공기통로(11)의 길이방향으로 연장되도록 구비된 회전축(23)과, 상기 회전축(23)의 둘레부에 나선방향으로 연장되도록 구비된 3개의 블레이드(24)로 구성된다.
상기 회전축(23)은 상기 공기통로(11)의 중앙부에 위치된다.
상기 블레이드(24)는 상기 회전축(23)에 상호 120도 각도로 이격되도록 결합된다.
따라서, 회전날개(21,22)의 전방에서 바람이 불어오면, 상기 회전날개(21,22)가 일측으로 회전된다.
이때, 상기 회전날개(21,22)는 구동날개(21)와 보조날개(22)로 구성되며, 상기 구동날개(21)는 상기 회전축(23)이 상기 변속기(30)에 연결되고, 상기 보조날개(22)는 회전축(23)에 구비된 회전기어(25)가, 역전기어(26)를 통해 상기 구동날개(21)의 회전축(23)에 구비된 연동기어(27)에 연결되어, 상기 구동날개(21)와 보조날개(22)가 연동되어 회전되도록 구성된다.
상기 변속기(30)는 상기 지지케이스(10)의 후방에 위치되는 것으로, 변속케이스(31)와, 상기 변속케이스(31)의 내부에 구비되며 상기 회전날개(21,22)의 회전축(23)이 결합되는 구동기어(34)와, 상기 구동기어(34)에 연결된 증속기어(32)와, 상기 증속기어(32)에 결합되며 상기 발전기(40)의 구동축(41)이 결합되는 종동기어(33)로 구성되어, 상기 구동기어(34)의 회전속도를 증폭시켜 발전기(40)를 구동할 수 있도록 구성된다.
상기 발전기(40)는 발전용량이 6~7KW인 것을 이용한다.
이와 같이 구성된 차량용 풍력발전기는, 전기자동차가 주행할 때, 전기자동차의 전방에서 이동하는 공기가 상기 공기통로(11)를 통과하면서 상기 회전날개(21,22)를 회전시키고, 회전날개(21,22)의 회전력이 상기 변속기(30)를 통해 증폭된 후 상기 발전기(40)로 전달되어, 발전기(40)를 구동시킨다.
따라서, 차량이 주행할 때 발생되는 바람을 이용하여 효과적으로 발전을 함으로써, 주행중인 전기자동차의 배터리를 충전하여 전기자동차의 효율을 향상시킬 수 있으며, 전기자동차의 주행거리를 연장시킬 수 있는 장점이 있다.
본 실시예의 경우, 본 발명에 따른 자동차용 풍력발전기는 전기자동차의 지붕(1)에 구비된 것을 예시하였으나, 이러한 자동차용 풍력발전기는 일반적인 내연기관 자동차에 적용될 수 있으며, 지붕(1)이 아닌 자동차의 본네트 등에 설치될 수 있다.
도 4 및 도 5는 본 발명에 따른 다른 실시예를 도시한 것으로, 상기 공기통로(11)에는 복수개의 가이드판(13)이 방사방향으로 연장되도록 구비된다.
상기 가이드판(13)은 상기 회전날개(21,22)의 전방에 위치되도록 외측단이 지지케이스(10)에 고정된 것으로, 후단부가 상기 회전날개(21,22)가 회전되는 방향으로 30도 경사지게 구성되어, 상기 공기통로(11)로 유입되는 바람의 방향을 전환시킴으로써, 공기가 회전날개(21,22)의 블레이드(24)에 효과적으로 충돌하여, 회전날개(21,22)가 더욱 효과적으로 회전되도록 할 수 있다.
도 6은 본 발명에 따른 제3 실시예를 도시한 것으로, 상기 발전기(40)의 구동축(41)에는 구동모터(50)가 연결된다.
상기 구동모터(50)는 벨트(53)와 풀리(54)를 통해 상기 발전기(40)의 구동축(41)에 연결되어, 구동모터(50)가 on되면, 상기 발전기(40)의 구동축(41)이 정해진 속도로 회전되도록 구성된다.
이때, 상기 구동모터(50)의 소비전력은 상기 발전기(40)의 발전용량의 10% 이하인 것이 바람직하다.
그리고, 상기 구동모터(50)의 구동축(51)에는 도시 안된 클러치가 구비되어, 상기 구동모터(50)를 구동할 때만 구동축(51)과 풀리(54)를 연결할 수 있도록 구성된다.
이와 같이 구성된 자동차용 풍력발전기는, 자동차가 정지되거나 낮은 속도로 전진을 하여, 상기 발전기(40)의 회전축(23)이 정지되거나, 발전기(40)가 발전을 하기 부족한 낮은 속도로 발전기(40)의 구동축(41)이 회전될 때, 구동모터(50)를 구동시켜 발전기(40)의 구동축(41)을 회전시킴으로써, 발전기(40)가 효과적으로 발전을 할 수 있도록 할 수 있는 장점이 있다.
도 7 및 도 8은 본 발명에 따른 제4 실시예를 도시한 것으로, 상기 지지케이스(10)의 전단부 상하측에 상하방향으로 회동되도록 결합되어 회동에 따라 상기 공기통로(11)의 전방을 개폐하는 개폐덮개(61)와, 상기 개폐덮개(61)에 연결되어 개폐덮개(61)를 회동시키는 회동구동수단(62)이 더 구비된다.
상기 회동구동수단(62)은 상기 개폐덮개(61)에 연결되어 작동에 따라 개폐덮개(61)를 상하방향으로 회동시키는 전기모터를 이용하는 것으로, 자동차에 구비된 ECU(63)에 연결되어, ECU(63)에 의해 작동제어된다.
상기 ECU(63)는 운전자가 가속페달을 밟는 정도를 감지하여 전기자동차에 구비된 모터나, 일반자동차에 구비된 엔진의 작동을 제어하는 것으로, 차량에 일반적으로 사용되는 것임으로, 이에 대한 더 이상 자세한 설명은 생략한다.
이때, 상기 ECU(63)는 운전자가 차량의 가속패널을 밟는 정도에 따라 상기 회동구동수단(62)의 작동을 제어하도록 구성된다.
이를 자세히 설명하면, 상기 ECU(63)는 평상시에는 도 7에 실선으로 도시한 바와 같이, 상기 개폐덮개(61)가 상하방향으로 회동되어 공기가 상기 공기통로(11)로 유입되어 발전기(40)가 발전을 하도록 한다.
그리고, 상기 ECU(63)는 운전자가 가속페달을 밟는 정도를 측정하여 운전자가 가속페달을 미리 설정된 정도 이상으로 밟을 경우, 도 7에 점선으로 도시한 바와 같이, 상기 개폐덮개(61)를 닫히는 방향으로 회동시켜 공기통로(11)를 막도록 구성된다.
즉, 운전자가 가속페달을 미리 설정된 정도 이상으로 밟는 다는 것은 운전자가 차량을 가속시킨다는 것인데, 이때, 상기 공기통로(11)가 개방되어 공기가 공기통로(11)로 유입될 경우, 공기저항이 증가되어 차량의 가속에 방해가 된다.
이러한 경우, 상기 제어수단은 상기 개폐덮개(61)를 닫히는 방향으로 회동시켜 공기통로(11)를 막음으로써, 차량의 가속에 방해가 발생되는 것을 방지할 수 있다.
10. 지지케이스 21,22. 회전날개
30. 변속기 40. 발전기

Claims (6)

  1. 전기자동차의 지붕에 고정되며 안쪽 두개의 공기통로(11)(11)와 바깥쪽 두개의 공기통로(11)(11)가 각각 전후면을 관통하도록 형성된 지지케이스(10)와,
    바깥쪽 두개의 공기통로(11)(11)의 내부에 회전 가능하게 설치된 한 쌍의 구동날개(21)(21)와,
    안쪽 두개의 공기통로(11)(11)의 내부에 회전가능하게 설치된 한 쌍의 보조날개(22)(22)와,
    구동축(41)을 갖는 발전기(40))와,
    상기 발전기(40)와 상기 지지케이스(10) 사이에 위치하는 변속케이스(31)를 포함하고, 상기 변속케이스(31)의 내부에는, 바깥쪽에서 안쪽을 향해 차례로, 상기 한 쌍의 구동날개(21)(21) 각각의 회전축(23)에 구비된 구동기어(34)와, 상기 구동기어(34)에 기어 연결된 증속기어(32)와, 상기 증속기어(32)에 기어 연결되며, 상기 구동축(41)에 결합되는 종동기어(33)를 포함하며, 상기 구동기어(34)의 회전속도를 증폭시켜 발전기(40)를 구동하는, 변속기(30)와,
    상기 구동기어(34)와 함께 상기 한 쌍의 구동날개(21)(21) 각각의 회전축(23)에 구비된 한 쌍의 연동기어(27)(27)와,
    한 쌍의 보조날개(22)(22) 각각의 회전축에 구비되고 역전기어(26)를 통해 한 쌍의 연동기어(27)(27) 각각과 기어 연결되어, 상기 한 쌍의 보조날개(22)(22)가 회전할 때 발생하는 힘을 상기 한 쌍의 구동날개(21)(21)의 회전축에 전달하는 한 쌍의 회전기어(25)(25)와,
    상기 지지케이스(10)의 전단부 상하측에 상하방향으로 회동되도록 결합되어 회동에 따라 공기통로(11)의 전방을 개폐하는 한 쌍의 개폐덮개(61)와,
    상기 한 쌍의 개폐덮개(61)에 연결되어 개폐덮개(61)를 회동시키는 회동구동수단(62)을 포함하며,
    상기 한 쌍의 개폐덮개(61)는 전방을 향해 뾰족한 형상을 이루면서 공기통로(11)를 닫는 것을 특징으로 하는 자동차용 풍력발전기.
  2. 제 1항에 있어서,
    바깥쪽 두개의 공기통로(11)(11) 각각과 안쪽 두개의 공기통로(11)(11) 각각은 후방으로 갈수록 내경이 좁아지도록 구성된 것을 특징으로 하는 자동차용 풍력발전기.
  3. 삭제
  4. 제 1항에 있어서,
    바깥쪽 두개의 공기통로(11)(11) 각각 또는 안쪽 두개의 공기통로(11)(11) 각각에 상기 구동날개(21) 또는 상기 보조날개(22)의 전방에 위치되면서 방사방향으로 연장되도록 구비되어 바깥쪽 두개의 공기통로(11)(11) 또는 안쪽 두개의 공기통로(11)(11)로 유입된 공기의 방향을 전환하는 복수개의 가이드판(13)을 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 풍력발전기.
  5. 제 1항에 있어서,
    상기 발전기(40)에 연결되어 발전기(40)를 구동시키는 구동모터(50)를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 자동차용 풍력발전기.
  6. 제 1항에 있어서,
    상기 회동구동수단(62)은 자동차에 구비되어 운전자가 가속페달을 밟는 정도를 감지하는 자동차의 ECU(63)에 연결되며,
    상기 ECU(63)는 운전자가 가속페달을 밟는 정도를 측정하여 운전자가 가속페달을 미리 설정된 정도 이상으로 밟을 경우 상기 개폐덮개(61)를 닫히는 방향으로 회동시켜 공기통로(11)를 막도록 된 것을 특징으로 하는 자동차용 풍력발전기.
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