KR101988104B1 - 전동 휠체어 충전장치 - Google Patents

Abstract

본 발명은 전동 휠체어 충전장치에 있어서, 특히 축전장치를 2개조 구비하고, 동시에 구동장치로서 모터 발전기를 구비하여, 상기 2개의 축전장치중에서 어느 한개의 축전장치가 방전되면 다른 축전장치로 전환하여 그 축전장치를 사용함과 동시에 모터 발전기로부터 운행중 발전을 하여 방전 축전장치를 충전시키도록함으로서 필요시에 방전된 축전장치를 충전하여 사용토록함으로서 휠체어를 이용한 장시간 이동이 가능토록하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어 충전장치에 관한 것으로,
모터 회전자와 모터 고정자를 포함하여 구성되어 전기 에너지를 회전 에너지로 변환시키는 모터(10)와, 상기 모터회전자를 이루는 모터 축에 연결되어 상기 모터의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 동력발전기(100)를 포함하여 이루어지며; 상기 동력발전기(100)는, 상기 모터와 동력발전기 사이에 설치되어 상기 모터의 자기장에 의한 악영향을 방지하는 링 형상의 차단판 본체와 상기 차단판 본체를 상기 모터에 고정하기 위한 다수 개의 고정편을 포함하는 차단판(110)과; 상기 차단판을 관통하는 상기 모터 축에 연결되어 상기 모터 축과 함께 회전하며 자기장을 형성하는 다수 개의 자석을 포함하는 발전기 회전자(120)와; 상기 차단판의 외 측에 일정 간격을 두고 고정되고 상기 발전기 회전자의 사이에 일정 간격의 에어 갭을 두고 마주보게 설치된 발전기 고정자(130)와; 상기 발전기 고정자를 구성하는 다수의 권선 코일과 연결되어 전기 에너지를 저장하는 제 1 축전장치(200a)와; 상기 발전기 고정자를 구성하는 다수의 권선 코일과 연결되어 전기 에너지를 저장하는 제 2 축전장치(200b)와; 상기 제 1 축전장치와 제 2 축전장치로부터 전기를 측정하여 방전된 축전장치가 발전기로부터 충전중인 중인지를 확인하는 제어부(300)와; 상기 축전장치가 충전되지 않고 있는 것으로 판단되면 제어부의 제어에 따라 경보신호를 출력하는 경보신호 자동 출력부(1000)를 포함하여 구성함이 특징이다.

Description

전동 휠체어 충전장치{Charger for Electric wheelchairs}

본 발명은 전동 휠체어 충전장치에 관한 것으로, 특히 축전장치를 2개조 구비하고, 동시에 구동장치로서 모터 발전기를 구비하여, 상기 2개의 축전장치중에서 어느 한개의 축전장치가 방전되면 다른 축전장치로 전환하여 그 축전장치를 사용함과 동시에 모터 발전기로부터 운행중 발전을 하여 방전 축전장치를 충전시키도록함으로서 필요시에 방전된 축전장치를 충전하여 사용토록함으로서 휠체어를 이용한 장시간 이동이 가능토록하는 것을 특징으로 하는 전동 휠체어 충전장치에 관한 것이다.

일반적으로 현재 이용되고 있는 휠체어는 신체 장애자나 환자 혹은 거동이 불편한 노약자가 보다 용이하게 이동할 수 있도록 하기 위한 기구로서, 통상 시트의 양측에 장착된 휠을 이용자가 직접 손으로 회전시키는 수동방식의 휠체어가 많이 사용되고 있으나, 팔에 장애가 있거나 노약자는 다른 사람의 도움없이는 거의 이용이 불가능 하다는 문제점이 있다.

따라서 최근에는 차체 내에 설치된 구동장치에 의해 바퀴를 구동시켜 줌으로써, 이용자의 직접적인 힘을 필요로 하지 않고 조작 레버를 조작하여 손쉽게 사용할 수 있도록 한 전동방식의 휠체어(전동 휠체어)가 많이 개발되고 있다.

근래에는 대체에너지 개발 및 환경오염 방지의 목적으로 전기자동차의 개발이 활발히 이루어지고 있다. 이러한 추세와 함께 장애인용 특수 자동차 역시 전기자동차로서의 변환이 이루어지고 있는 실정이다.

도 1은 일반적인 전동 휠체어 구성도이다.

종래의 전동휠체어(10)는, 도 1에 도시된 바와 같이, 하부를 이루는 구동 파트(11)와 상부를 이루는 탑승 파트(12)가 고정적으로 마련된다.

그리고, 장애인용 특수 차량은 대개의 경우 일반 자동변속기 차량에 장애인용 보조장치를 장착하여 장애인이 손수 운전하는 장애인 자가 운전용 차량과, 휠체어를 탄 장애인이 손쉽게 탑승할 수 있도록 하는 휠체어 리프트(lift), 이동 보조기(hoist) 등이 장착된 장애인 탑승용 특장 차량의 두 가지로 구분되는데 또한, 장애인 자가 운전용 차량은 장애 부위에 따라 특수 장치를 설치하여 일반인처럼 운전할 수 있도록 제작된다. 양발이 부자유스러운 사람은 엑셀과 브레이크를 손으로만 조작할 수 있도록 레버 형식으로 만드는 식으로, 장애가 있는 부분을 이용하여 작동하여야 하는 차량 시스템을 장애가 없는 부위로 옮겨 작동할 수 있도록 필요한 보조 장치를 설치함으로써 장애인의 차량 운전을 가능케 한다.

하지만, 이러한 장애인용 전기자동차는 효율적인 배터리 관리 등을 위해, 전기자동차의 메인 배터리에서 해당전기자동차에 안착된 전동휠체어의 배터리로 충전하여 전동휠체어에 주기적인 전류 공급이 가능케 하는 방식이나, 이러한 방식은 이동거리가 제한되어 장거리 이동을 저해하고, 아울러 배터리 용량을 수시로 확인하여야하며, 이로 인하여 방전을 항상ㅎ 염려하는 마음을 갖게되어 불안정한 심리로 이동해야하는 불편함이 있었다.

본 발명과 관련된 선행기술문헌은 다음과 같다.

한국특허공개 제10-2009-0092041호(발명의 명칭: 플러그인 하이브리드 전기자동차의 배터리 시스템), 한국특허공개 제10-2001-0059122호(발명의 명칭: 전기 자동차의 배터리 충전 상태 검출 방법), 한국특허공개 제10-2000-0025249호(발명의 명칭: 전기자동차의 전원 제어장치 및 방법)

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결코자 하는 것으로, 축전장치를 2개조 구비하고, 동시에 구동장치로서 모터 발전기를 구비하여, 상기 2개의 축전장치 중에서 어느 한개의 축전장치를 이용하여 장치를 구동하고 그 한개의 축전장치가 방전되면 다른 축전장치로 전환하여 그 축전장치를 사용함과 동시에 모터 발전기로부터 운행중 발전을 하여 방전된 축전장치를 충전시키도록함으로서 휠체어를 이용한 장시간 이동이 가능토록하는데 그 목적이 있다.

상기 목적을 달성하기 위한 수단으로,

본 발명은 모터 회전자와 모터 고정자를 포함하여 구성되어 전기 에너지를 회전 에너지로 변환시키는 모터와, 상기 모터회전자를 이루는 모터 축에 연결되어 상기 모터의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 동력발전기를 포함하여 이루어지며; 상기 동력발전기는, 상기 모터와 동력발전기 사이에 설치되어 상기 모터의 자기장에 의한 악영향을 방지하는 링 형상의 차단판 본체와 상기 차단판 본체를 상기 모터에 고정하기 위한 다수 개의 고정편을 포함하는 차단판과; 상기 차단판을 관통하는 상기 모터 축에 연결되어 상기 모터 축과 함께 회전하며 자기장을 형성하는 다수 개의 자석을 포함하는 발전기 회전자와; 상기 차단판의 외 측에 일정 간격을 두고 고정되고 상기 발전기 회전자의 사이에 일정 간격의 에어 갭을 두고 마주보게 설치된 발전기 고정자와; 상기 발전기 고정자를 구성하는 다수의 권선 코일과 연결되어 전기 에너지를 저장하는 제 1 축전장치와; 상기 발전기 고정자를 구성하는 다수의 권선 코일과 연결되어 전기 에너지를 저장하는 제 2 축전장치와; 상기 제 1 축전장치와 제 2 축전장치로부터 전기를 측정하여 방전된 축전장치가 발전기로부터 충전중인 중인지를 확인하는 제어부와; 상기 축전장치가 충전되지 않고 있는 것으로 판단되면 제어부의 제어에 따라 경보신호를 출력하는 경보신호 자동 출력부를 포함하여 구성함이 특징이다.

또한, 상기 발전기 회전자는, 상기 차단판과 상기 발전기 회전자 사이에 설치되는 내측 회전판과, 상기 발전기 회전자의 외 측에 설치되는 외측 회전판으로 이루어지고, 상기 내측 회전판 및 외측 회전판에 대응하도록 설치된 다수개의 영구자석을 포함하여 구성된 것이 특징이다.

또한, 상기 경보신호 자동 출력부(1000)는, 자체 전원에 의해서 전원을 인가시키는 전원부(1110)와; 상기 전원부의 출력단 일측에 설치되어 전원부로부터 출력되는 전원을 스위칭시키는 제 1 릴레이 스위치(RY1)와; 상기 전원부의 출력단 타측에 설치되어 전원부로부터 출력되는 전원부를 스위칭 시키는 제 2 릴레이 스위치(RY2)와; 상기 제 2 릴레이 스위치의 출력단에 결합되며 제 2 릴레이 스위치가 스위칭되면 자기력을 발생시키는 제 3 릴레이 스위치(RY3)와; 상기 제 3 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행하는 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와; 상기 제 3 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 경보신호 출력 제어부(1140)에 전원이 공급되어 경보신호가 경보신호 디스플레이부(1150)를 통해 디스플레이 되도록 유도하는 역할을 하는 제 2 경보 신호 출력용 전원 스위치(sw2)와; 상기 제 2 릴레이 스위치를 스위칭시켜 제 3 릴레이 스위치가 스위칭되도록 유도하며, 이에 따라 제 1 회로 연결 스위치와 제 2 경보신호 출력용 전원 스위치가 스위칭 되도록하고, 이후 제 2 릴레이 스위치를 오프시킴과 동시에 제 1 릴레이 스위치를 스위칭시켜, 제 3 릴레이 스위치는 오프시키고 동시에 제 1 릴레이 스위치에 연동되도록 구성된 제 1 회로 연결 스위치와 제 2 경보신호 출력용 전원 스위치의 스위칭 상태를 지속시켜 경보상태를 지속시키는 역할을 하는 경보 제어부(1120)와; 상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)에 접점되어 제 1 릴레이 스위치로부터 전달되는 전원을 중계시켜 전원의 흐름을 지속시키는 회로 작동용 철편(1131)과; 상기 회로 작동용 철편(1131)에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편(1131)이 온 되면 경보신호 출력 제어부(1140)에 전원을 연결하여 경보장치가 작동되도록 유도하는 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편(1132)과; 상기 회로 작동용 철판(1131)의 하단에 설치되며 하부말단이 S극인 막대자석 형태로 이루어져 S극의 영향으로 제 3 릴레이 스위치 미작동시 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와 회로 작동용 철편(1131)이 항상 오프상태를 유지하도록 유도하는 제 1 자기유지수단(1133)과; 상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)의 상부에 설치하되 상부 말단이 S극인 막대자석 형태로 이루어지며 제 3 릴레이 스위치 미작동시 하부 말단이 S극인 제 1 자기유지수단(1133)을 상호 밀쳐내어 회로 작동용 철편(1131)을 밀어 올림으로서 전기적으로 오프 상태를 유지시키며, 제 3 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편(1131)이 끌어당겨져 몸체의 상부를 구성하는 S극과 제 1 자기유지수단(1133)의 몸체의 상부를 구성하는 N극이 근접하게 위치되고 동시에 몸체의 하부를 구성하는 N극과 제 1 자기유지수단(1133)의 몸체의 하부를 구성하는 S극이 근접하게 위치되면서 제 1 자기유지수단(1133)과 자기적으로 결합되고 동시에 제 1 회로 연결 스위치(sw1)가 스위칭되면 제 3 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 회로 작동용 철편(1131)의 부착 상태가 계속되어 제 1 릴레이 스위치를 통한 전원공급상태를 유지시키며, 이때 상기 제 3 릴레이 스위치의 작동으로 회로작동용 철편이 동작하면 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편이 자동으로 작동하여 경보신호가 외부로 출력되도록 동작하는 제 2 자기유지수단(1134)과; 상기 제 1 자기유지수단(1133)에 일정간격 이격된 상태로 회로 작동용 철판(1131)의 하단에 설치되며 하부 말단이 S극인 막대자석 형태로 이루어져 상부 말단이 S극인 제 2 자기유지수단에 밀쳐지면서 제 3 릴레이 스위치 미작동시 회로 작동용 철편(1131)을 제 1 회로 연결 스위치(sw1)로부터 들어올려 회로의 차단상태를 유지시키고, 제 3 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편(1131)을 하강시켜 제 1 회로 연결 스위치(sw1)의 온 상태를 유지시키는 보조 자기유지수단(1133a)과; 상기 제 2 자기유지수단(1134)의 N극 주변을 감싼 형태로 설치되며 제 2 자기유지수단과 제 1 자기유지수단이 자기적으로 결합시에 상호 직접 결합되지 않고 일정간극을 유지한체 결합되도록 유도하며, 제 1 자기유지수단과 제 2 자기유지수단을 해체시에 자연스럽게 상호 분리가 가능토록 유도하는 간격제(1134a)와; 상기 회로작동용 철편과 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편에 결합되며, 경보신호 작동을 중단시키기 위해 사용자가 조작하면 회로 작동용 철편과 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편을 오프시켜 경보신호 디스플레이부의 동작을 중단시킴으로서 더이상 경보신호가 출력되지 않토록 유도하는 수동 작동 스위치(1135)를 더 포함하여 구성함이 특징이다.

상술한 바와 같이 본 발명은 축전장치를 2개조 구비하고, 동시에 구동장치로서 모터 발전기를 구비하여, 상기 2개의 축전장치 중에서 어느 한개의 축전장치를 이용하여 장치를 구동하고 그 한개의 축전장치가 방전되면 다른 축전장치로 전환하여 그 축전장치를 사용함과 동시에 모터 발전기로부터 운행중 발전을 하여 방전된 축전장치를 충전시키도록함으로서 휠체어를 이용한 장시간 이동이 가능토록하는 효과가 있다.

도 1은 일반적인 전동 휠체어 구성도.
도 2 내지 도 4는 본 발명의 충전장치 구성도.
도 5는 본 발명의 충전 및 경보신호 자동 출력을 위한 블록 구성도.
도 6은 본 발명의 경보신호 자동 출력부 회로도.
도 7은 도 6의 요부 확대도.
도 8은 본 발명의 경보신호 자동 회로부 동작 예시도.

이하 첨부된 도면과 설명을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 대한 동작 원리를 상세히 설명한다. 다만, 하기에 도시되는 도면과 후술되는 설명은 본 발명의 특징을 효과적으로 설명하기 위한 여러 가지 방법 중에서 바람직한 실시 방법에 대한 것이며, 본 발명이 하기의 도면과 설명만으로 한정되는 것은 아니다.

또한, 하기에서 본 발명을 설명함에 있어 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략할 것이다. 그리고 후술되는 용어들은 본 발명에서의 기능을 고려하여 정의된 용어들로서, 이는 사용자, 운용자의 의도 또는 관례 등에 따라 달라질 수 있다. 그러므로 그 정의는 본 발명에서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 할 것이다.

또한, 이하 실시되는 본 발명의 바람직한 실시예는 본 발명을 이루는 기술적 구성요소를 효율적으로 설명하기 위해 각각의 시스템 기능구성에 이미 구비되어 있거나, 또는 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상적으로 구비되는 시스템 기능구성은 가능한 생략하고, 본 발명을 위해 추가적으로 구비되어야 하는 기능구성을 위주로 설명한다.

만약 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자라면, 하기에 도시하지 않고 생략된 기능구성 중에서 종래에 이미 사용되고 있는 구성요소의 기능을 용이하게 이해할 수 있을 것이며, 또한 상기와 같이 생략된 구성요소와 본 발명을 위해 추가된 구성요소 사이의 관계도 명백하게 이해할 수 있을 것이다.

또한, 이하 실시예는 본 발명의 핵심적인 기술적 특징을 효율적으로 설명하기 위해 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 명백하게 이해할 수 있도록 용어를 적절하게 변형하여 사용할 것이나, 이에 의해 본 발명이 한정되는 것은 결코 아니다.

결과적으로, 본 발명의 기술적 사상은 청구범위에 의해 결정되며, 이하 실시예는 진보적인 본 발명의 기술적 사상을 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 효율적으로 설명하기 위한 하나의 수단일 뿐이다.

도 2 내지 도 4는 본 발명의 충전장치 구성도.

도 5는 본 발명의 충전 및 경보신호 자동 출력을 위한 블록 구성도.

도 6은 본 발명의 경보신호 자동 출력부 회로도.

도 7은 도 6의 요부 확대도.

도 8은 본 발명의 경보신호 자동 회로부 동작 예시도로서,

먼저, 도 2 내지 도 4에서 보는 바와 같이, 본 발명에 따른 모터 축 동력발전기(1)는, 크게 전기 에너지를 회전 에너지로 변환하는 모터(10)와, 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 동력발전기(100)로 구성된다.

먼저, 상기 모터(10)는 도 4에 도시된 바와 같이, 크게 모터 하우징(11)과, 모터 고정자(12) 및 모터 회전자(13)를 포함하여 구성된다.

상기 모터 하우징(11)은 모터(10)의 외관을 이루는 것으로, 상기 모터 고정자(12)를 감싸 보호하고, 상기 모터회전자(13)가 정중앙에 오도록 하여 에어 갭(AIR GAP)이 편심되지 않도록 한다.

상기 모터 고정자(MOTOR STATOR)(12)는 전기장을 형성하기 위한 것으로, 자속이 통하기 쉬운 철심(12a)과 전자석을 만들기 위하여 권선 코일(COIL WINDING)(12b)로 이루어진다. 그리고 상기 모터 회전자(MOTOR ROTOR)(13)는 상기 모터 고정자(12)의 내 경에 회전가능하게 설치되고, 상기 모터 고정자(12)에서 받은 전기에너지를 회전 에너지로 바꾸기 위한 영구자석(19)과 모터 축(SHAFT)(15)으로 이루어진다.

도시된 바와 같이, 상기 모터 축(15)은 상기 모터 하우징(11)에 구비된 베어링(14)에 의해 항상 똑바른 위치를 유지하고 고속으로 안전하게 회전하도록 구성된다. 따라서 상기 모터 축(15)은 상기 모터 고정자(12)의 전기력과 상기 모터 회전자(13)의 영구자석(19)에 의한 자기장의 상호 작용에 의해 생기는 회전력을 외부로 전달하는 역할을 한다.

따라서 상기 모터 고정자(12)의 권선 코일(12)과 연결되는 리드 선(16)에 전원을 연결하면, 상기 권선 코일(12)에서 발생하는 전기력과 상기 모터 회전자(13)의 영구자석에서 발생하는 자기력과 상호 작용하여 상기 모터축(15)이 회전하게 된다. 그리고 모터 회전자(13)의 회전력은 모터 축(15)을 통해 도시되지 않은 외부 회전기기로 전달되어 본연의 기능을 수행하도록 한다.

한편, 상기 모터(10)의 모터 축(15)에 연결된 동력발전기(100)는, 상기 모터 축(15)의 회전력을 전기 에너지로 변환시킨다.

상기 동력발전기(100)는, 크게 차단판(110), 발전기 회전자(120), 발전기 고정자(130)로 이루어진다.

상기 차단판(110)은 상기 모터(10)의 외주 면에 고정되어 상기 동력발전기(100)를 모터(10)의 일 측에 고정하는 동시에 상기 모터(10)와 동력발전기(100) 사이에 설치되어 자기장의 흐름을 차단하여 자기장에 의한 악영향을 방지한다.

상기 차단판(110)은 상기 모터(10)의 측면보다 큰 크기의 원형 차단 본체(111)로 이루어진다. 그리고 상기 차단본체(111)의 가운데에는 상기 모터 축(15)이 관통하도록 개구부(112)가 형성된다. 그리고 상기 차단 본체(111)에는 상기 차단판(110)을 모터(10)의 외주 면에 고정하기 위한 다수 개의 고정편(113)이 일체로 형성된다. 따라서 상기 차단판(110)은 상기 고정편(113)에 볼트와 같은 체결수단을 관통시켜 상기 모터(10)의 외주 면에 고정할 수 있다.

이어, 상기 발전기 회전자(120)는, 상기 차단판(110)을 관통하는 모터 축(15)에 연결되어 함께 회전하는 것으로, 상기 모터 축(15)이 관통하는 원판 형상의 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122)으로 이루어진다. 상기 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122)은 상기 내측 회전판(121)에 형성된 스페이서(123)에 의해서 일정 간격 이격되게 설치되고, 마주보는 면에는 다수 개의 영구자석(125)이 대응되게 설치되어 있다. 예를 들어, 상기 영구자석(125)은 사다리꼴을 갖고 방사방향으로 설치된다.

그리고 상기 일정 간격으로 이격된 상기 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122) 사이에는 원판 형상의 발전기 고정자(130)가 설치된다. 상기 발전기 고정자(130)는, 상기 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122) 사이에 일정 간격의 에어 갭이 형성되도록 이격되게 설치된 링 형상의 고정 봉체(131)와, 상기 고정 봉체(131)의 중앙 개구부(132)에 설치된 다수의 권선 코일(135)을 포함한다. 이때 상기 다수의 권선 코일(135)은 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122)에 부착된 다수 개의 영구자석(125)과 대응하도록 설치된다.

한편, 상기 발전기 고정자(130)는 상기한 차단판(110)에 고정된다. 이를 위해서 상기 차단판(110)에는 상기 고정 봉체(131)를 일정 간격으로 이격시켜 고정하기 위한 다수 개의 고정 봉(114)이 일체로 형성된다. 그리고 상기 고정 봉체(131)에는 상기 고정 봉(114)에 대응하도록 체결 공(134)이 형성되어 있다. 따라서 나사나 볼트와 같은 체결수단을 상기 체결 공(134)을 관통시켜 상기 고정 봉(114)에 형성된 나사산에 체결하여 상기 발전기 고정자(130)를 고정할 수 있다.

따라서 상기 모터(10)에 전원을 공급하여 상기 모터 축(15)이 회전하면, 상기 모터 축(15)과 연결되어 있는 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122)이 상기 모터 축(15)과 함께 회전한다. 이때, 상기 내측 회전판(121)과 외측 회전판(122)에 사이에는 상기 발전기 고정자(130)가 일정한 에어 갭을 사이에 두고 설치되어 있으므로 상기 내측 및 외측 회전판(121)(122)에 부착된 다수 개의 영구자석(125)에 의해 형성된 자기장이 상기 고정 봉체(131)에 설치된 다수의 권선 코일(135)에 기전력을 유도하게 된다.

그리고 상기 권선 코일(135)에서 유도된 전기는 권선 코일(135)과 연결되어 있는 축전장치(200a, 200b)에 저장된다. 이때 상기 축전장치(200a, 200b)의 전단에는 상기 동력발전기(100)에서 발생하는 교류 전기를 직류 전기로 변환하기 위한 AC-DC변환기가 설치되고, 상기 축전장치(200)의 후단에는 직류 전기를 교류 전기로 변환하기 위한 DC-AC변환기가 설치될 수 있다.

즉, 본 발명은 상기 축전장치(200a, 200b)를 2개로 구비하여 이루어지는바, 하나의 축전장치(200a)가 11.7V 이하가 되어 방전으로 판단되면 다른 제 2 축전장치(200b)를 연결하며, 이때 방전된 제 1 축전장치(200a)는 발전기(100)에 의해서 자동으로 충전된다.

그리고, 제 1 축전장치(200a)에 14.9V 에서 15.1V까지 충전되면 발전기에 의한 충전은 멈추게 되며 제 2 축전장치(200b)가 방전되면 제 1 축전장치(200a)를 연결하여 휠체어를 구동하면서 동시에 구동되는 모터에 의해서 발전을 하여 제 2 축전장치(200b)를 충전시킨다.

상기와 같은 동작을 연속적으로 반복하기 때문에 휠체어 이용시에 장거리를 운행하게 되더라도 축전장치가 완전히 방전되는 경우가 없으므로 안심하여 여행할 수 있게 되는 것이다.

한편, 두개의 축전장치중에서 하나의 축전장치가 방전되어 다른 축전장치로 교체하여 모터를 구동시키는 경우에 방전 축전장치의 충전여부를 제어부가 감지하여 충전이 이루어지고 있지 않으면 경보음을 통해 에러상황을 빨리 치유토록 유도한다.

즉, 하나의 충전장치가 방전된 상태에서 다른 충전장치의 전원으로 모터를 가동하는 동중에 동시에 방전된 충전장치를 충전시켜야 하나 충전이 제대로 이루어지지 못하면 장거리 운행을 할 수 없기 때문이다.

이에 따라 본 발명에서는 방전된 축전장치의 충전이 제대로 이루어지지 못하면 제어부(300)의 제어에 따라 경보신호 자동출력부(1000)를 통해 연속적으로 경보음을 출력하여 빠른 시간내에 에러상황을 치유하도록 유도한다.

한편, 에러상황이 발생하면 경보신호 자동출력부(1000)를 통해 에러상황을 경보하여 빠른 시간내에 해결토록 유도하는바, 상기 경보신호 자동 출력부(1000)는, 전원부(1110)와, 제 1 릴레이 스위치(RY1)와, 제 2 릴레이 스위치(RY2)와, 제 3 릴레이 스위치(RY3)와, 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와, 제 2 회로 연결 스위치(sw2)와, 경보 제어부(1120)를 포함하여 이루어진다.

상기 전원부(1110)는 자체 전원에 의해서 전원을 인가시킨다.

상기 제 1 릴레이 스위치(RY1)는 전원부의 출력단 일측에 설치되어 전원부로부터 출력되는 전원을 스위칭시킨다.

상기 제 2 릴레이 스위치(RY2)는 전원부의 출력단 타측에 설치되어 전원부로부터 출력되는 전원부를 스위칭 시킨다.

상기 제 3 릴레이 스위치(RY3)는 제 2 릴레이 스위치의 출력단에 결합되며 제 2 릴레이 스위치가 스위칭되면 자기력을 발생시킨다.

상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)는 제 3 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행한다.

상기 제 2 경보 신호 출력용 전원 스위치(sw2)는 제 3 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 경보신호 출력 제어부(1140)에 전원이 공급되어 경보신호가 경보신호 디스플레이부(1150)를 통해 디스플레이 되도록 유도하는 역할을 한다.

상기 경보 제어부(1120)는 제 2 릴레이 스위치를 스위칭시켜 제 3 릴레이 스위치가 스위칭되도록 유도하며, 이에 따라 제 1 회로 연결 스위치와 제 2 경보신호 출력용 전원 스위치가 스위칭 되도록하고, 이후 제 2 릴레이 스위치를 오프시킴과 동시에 제 1 릴레이 스위치를 스위칭시켜, 제 3 릴레이 스위치는 오프시키고 동시에 제 1 릴레이 스위치에 연동되도록 구성된 제 1 회로 연결 스위치와 제 2 경보신호 출력용 전원 스위치의 스위칭 상태를 지속시켜 경보상태를 지속시키는 역할을 한다.

또한, 본 발명은 회로 작동용 철편(1131)과, 경보신호 작동 제어부 전원 연결용 철편(1132)과, 제 1 자기유지수단(1133)과, 제 2 자기유지수단(1134)과, 보조 자기유지수단(1133a)과, 간극제(1134a)와, 수동 작동 스위치(1135)를 더 포함하여 구성한다.

상기 회로 작동용 철편(1131)은 제 1 회로 연결 스위치(sw1)에 접점되어 제 1 릴레이 스위치로부터 전달되는 전원을 중계시켜 전원의 흐름을 지속시킨다.

상기 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편(1132)은 상기 회로 작동용 철편(1131)에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편(1131)이 온 되면 경보신호 출력 제어부(1140)에 전원을 연결하여 경보장치가 작동되도록 유도한다.

상기 제 1 자기유지수단(1133)은 회로 작동용 철판(1131)의 하단에 설치되며 하부말단이 S극인 막대자석 형태로 이루어져 S극의 영향으로 제 3 릴레이 스위치 미작동시 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와 회로 작동용 철편(1131)이 항상 오프상태를 유지하도록 유도한다.

상기 제 2 자기유지수단(1134)은 제 1 회로 연결 스위치(sw1)의 상부에 설치하되 상부 말단이 S극인 막대자석 형태로 이루어지며 제 3 릴레이 스위치 미작동시 하부 말단이 S극인 제 1 자기유지수단(1133)을 상호 밀쳐내어 회로 작동용 철편(1131)을 밀어 올림으로서 전기적으로 오프 상태를 유지시키며, 제 3 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편(1131)이 끌어당겨져 몸체의 상부를 구성하는 S극과 제 1 자기유지수단(1133)의 몸체의 상부를 구성하는 N극이 근접하게 위치되고 동시에 몸체의 하부를 구성하는 N극과 제 1 자기유지수단(1133)의 몸체의 하부를 구성하는 S극이 근접하게 위치되면서 제 1 자기유지수단(1133)과 자기적으로 결합되고 동시에 제 1 회로 연결 스위치(sw1)가 스위칭되면 제 3 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 회로 작동용 철편(1131)의 부착 상태가 계속되어 제 1 릴레이 스위치를 통한 전원공급상태를 유지시킨다. 이때 상기 제 3 릴레이 스위치의 작동으로 회로작동용 철편이 동작하면 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편이 자동으로 작동하여 경보신호가 외부로 출력되도록 동작한다.

상기 보조 자기유지수단(1133a)는 제 1 자기유지수단(1133)에 일정간격 이격된 상태로 회로 작동용 철판(1131)의 하단에 설치되며 하부 말단이 S극인 막대자석 형태로 이루어져 상부 말단이 S극인 제 2 자기유지수단에 밀쳐지면서 제 3 릴레이 스위치 미작동시 회로 작동용 철편(1131)을 제 1 회로 연결 스위치(sw1)로부터 들어올려 회로의 차단상태를 유지시키고, 제 3 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편(1131)을 하강시켜 제 1 회로 연결 스위치(sw1)의 온 상태를 유지시킨다.

특히, 보조 자기유지수단(1133a)은 제 1 자기유지수단(1133)이 망실되더라도 제 2 자기유지수단(1134)에 영향을 미치어서 제 3 릴레이 스위치 미작동시 제 1 회로 연결 스위치의 오프 상태를 유지시키고, 제 3 릴레이 스위치 작동시 제 2 자기유지수단과 자기적으로 결합되어 제 1 회로 연결 스위치(sw1)의 온 상태를 유지시킨다.

상기 간격제(1134a)는 제 2 자기유지수단(1134)의 N극 주변을 감싼 형태로 설치되며 제 2 자기유지수단과 제 1 자기유지수단이 자기적으로 결합시에 상호 직접 결합되지 않고 일정간극을 유지한체 결합되도록 유도하며, 제 1 자기유지수단과 제 2 자기유지수단을 해체시에 상기 간격제의 작용으로 보다 자연스럽게 상호 분리가 가능토록 유도한다. 만약에 간격제가 존재하지 않으면 제 1 자기유지수단의 몸체와 제 2 자기유지수단의 몸체가 직접 붙게 되므로 나중에 상호 분리가 어렵게 된다. 이에 따라 본 발명에서는 간격제를 더 부가 설치하여 제 1 자기유지수단과 제 2 자기유지수단이 용이하게 분리될 수 있도록 하였다.

그리고, 상기 간격제를 제 2 자기유지수단의 N극 주변에만 설치하는 이유는 릴레이 스위치 미작동시 제 1 자기유지수단과 제 2 자기유지수단이 분리되어 있어야 하며, 이때 제 1 자기유지수단의 S극과 제 2 자기유지수단의 S극이 상호 마주보게 되어 분리상태를 용이하게 유지할 수 있다. 만약에 간격제를 제 2 자기유지수단의 S극까지 감싸게 되면 제 3 릴레이 스위치 미작동시 제 1 자기유지수단과 제 2 자기유지수단의 S극이 간격제의 방해에 의해서 밀치는 강도가 약해지므로 이격상태 유지가 불안정해질 수 있다.

이에 따라 본 발명에서는 제 2 자기유지수단의 N극에만 간격제를 설치하여 제 1 자기유지수단과 제 2 자기유지수단의 분리가 용이하게 이루어지도록하고, 자기적으로 결합시에는 인접한 서로다른 극의 배치로 인하여 상호 용이하게 자기적 결합상태를 유지시키도록 하였다. 실제로 제 1 자기유지수단과 제 2 자기유지수단이 상호 결합되게 되면 제 1 자기유지수단의 N극과 제 2 자기유지수단의 S극이 바로 근접하게 위치하게 되며, 이로 인하여 자기적으로 강하게 결합되어 릴레이 스위치가 오프되도라도 회로 작동용 철편(1131)의 하강상태가 지속됨으로서 제 1 회로 연결 스위치(sw1)의 온 상태를 지속시킬 수 있다.

상기 수동 작동 스위치(1135)는 회로작동용 철편과 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편에 결합되며, 경보신호 출력부가 오프된 상태에서 경보신호 작동을 중단시키기 위해 사용자가 조작하면 회로 작동용 철편과 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편을 오프되어 경보신호 디스플레이부의 동작을 중단시킴으로서 더이상 경보신호가 출력되지 않토록 한다.

이하에서 경보신호 자동 출력부(1000)의 동작을 살펴보면 다음과 같다.

먼저, 경보신호 출력을 위한 제어관계를 살펴보면, 제어부에서 제 2 릴레이 스위치에 전원을 인가하여 제 3 릴레이 스위치를 작동시킨다. 이에 따라 제 3 릴레이 스위치의 작동으로 제 1 회로 연결 스위치(sw1) 및 경보신호 출력용 전원 스위치(sw2)가 온 되면서 경보신호 출력 제어부(1140)에 전원이 인가되어 경보신호가 디스플레이 된다.

상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)가 작동하면 제어부는 제 2 릴레이 스위치의 작동을 차단하여 제 3 릴레이 스위치의 작동을 차단시키고, 동시에 제 1 릴레이 스위치를 작동시킨다.

한편, 만약 작업자가 경보신호가 출력되는 도중에 제 1 회로 연결 스위치 및 경보신호 출력용 전원 스위치를 오프시키게 되면 제어부에서 이를 파악하게 되고, 그러면 제 2 릴레이 스위치를 작동시켜 제 3 릴레이 스위치가 작동되도록하여 철편을 이동시키면서 폐회로를 유지시키고 동시에 경보신호 제어부(1140)로 출력되는 전원을 복귀시켜 계속적으로 경보신호 디스플레이부(1150)를 작동시킬 수 있게 된다.

즉, 본 발명은 경보요인을 해결하지 않으면 계속적으로 경고음을 출력시키도록하여 반드시 경보요인을 해결하도록 유도한다.

즉, 제어부에서 제 2 릴레이 스위치 및 제 1 릴레이 스위치에 스위칭 신호를 인가하면 다시 전원을 복귀시켜 경보신호가 자동으로 출력되며, 이에 따라 경보상황이 완전히 제거되는 것을 인지하지 못하여 경보신호를 차단하더라도 다시 재작동되므로 작업자로 하여금 경보신호의 발생원인을 확실하게 해결토록 유도할 수 있다.

만약에 제어부에서 더이상 경보신호의 출력이 필요없다고 인정되면 제 1 릴레이 스위치 및 제 2 릴레이 스위치에 더이상 전원신호를 인가하지 않게 되므로 이때에는 수동 스위치(1135)를 사용자가 조작하여 경보신호를 수동으로 차단시킬 수 있게 된다.

10: 모터
11: 모터 하우징
12: 모터 고정자
13: 회전자
100: 동력발전기
110: 차단판
120: 발전기 회전자
130: 발전기 고정자
200a, 200b: 충전장치
1000: 경보신호 자동 출력부

Claims (3)

1. 모터 회전자와 모터 고정자를 포함하여 구성되어 전기 에너지를 회전 에너지로 변환시키는 모터(10)와, 상기 모터회전자를 이루는 모터 축에 연결되어 상기 모터의 회전 에너지를 전기 에너지로 변환시키는 동력발전기(100)를 포함하여 이루어지며;
   상기 동력발전기(100)는,
   상기 모터와 동력발전기 사이에 설치되어 상기 모터의 자기장에 의한 악영향을 방지하는 링 형상의 차단판 본체와 상기 차단판 본체를 상기 모터에 고정하기 위한 다수 개의 고정편을 포함하는 차단판(110)과;
   상기 차단판을 관통하는 상기 모터 축에 연결되어 상기 모터 축과 함께 회전하며 자기장을 형성하는 다수 개의 자석을 포함하는 발전기 회전자(120)와;
   상기 차단판의 외 측에 일정 간격을 두고 고정되고 상기 발전기 회전자의 사이에 일정 간격의 에어 갭을 두고 마주보게 설치된 발전기 고정자(130)와;
   상기 발전기 고정자를 구성하는 다수의 권선 코일과 연결되어 전기 에너지를 저장하는 제 1 축전장치(200a)와;
   상기 발전기 고정자를 구성하는 다수의 권선 코일과 연결되어 전기 에너지를 저장하는 제 2 축전장치(200b)와;
   상기 제 1 축전장치와 제 2 축전장치로부터 전기를 측정하여 방전된 축전장치가 발전기로부터 충전중인 중인지를 확인하는 제어부(300)와;
   상기 축전장치가 충전되지 않고 있는 것으로 판단되면 제어부의 제어에 따라 경보신호를 출력하는 경보신호 자동 출력부(1000)를 포함하여 구성하고;
   
   상기 발전기 회전자는, 상기 차단판과 상기 발전기 회전자 사이에 설치되는 내측 회전판과, 상기 발전기 회전자의 외 측에 설치되는 외측 회전판으로 이루어지고, 상기 내측 회전판 및 외측 회전판에 대응하도록 설치된 다수개의 영구자석을 포함하여 구성하며;
   
   상기 경보신호 자동 출력부(1000)는,
   자체 전원에 의해서 전원을 인가시키는 전원부(1110)와;
   상기 전원부의 출력단 일측에 설치되어 전원부로부터 출력되는 전원을 스위칭시키는 제 1 릴레이 스위치(RY1)와;
   상기 전원부의 출력단 타측에 설치되어 전원부로부터 출력되는 전원부를 스위칭 시키는 제 2 릴레이 스위치(RY2)와;
   상기 제 2 릴레이 스위치의 출력단에 결합되며 제 2 릴레이 스위치가 스위칭되면 자기력을 발생시키는 제 3 릴레이 스위치(RY3)와;
   상기 제 3 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 회로를 통전시키는 기능을 수행하는 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와;
   상기 제 3 릴레이 스위치에 의해서 철편이 당겨지면서 경보신호 출력 제어부(1140)에 전원이 공급되어 경보신호가 경보신호 디스플레이부(1150)를 통해 디스플레이 되도록 유도하는 역할을 하는 제 2 경보 신호 출력용 전원 스위치(sw2)와;
   상기 제 2 릴레이 스위치를 스위칭시켜 제 3 릴레이 스위치가 스위칭되도록 유도하며, 이에 따라 제 1 회로 연결 스위치와 제 2 경보신호 출력용 전원 스위치가 스위칭 되도록하고, 이후 제 2 릴레이 스위치를 오프시킴과 동시에 제 1 릴레이 스위치를 스위칭시켜, 제 3 릴레이 스위치는 오프시키고 동시에 제 1 릴레이 스위치에 연동되도록 구성된 제 1 회로 연결 스위치와 제 2 경보신호 출력용 전원 스위치의 스위칭 상태를 지속시켜 경보상태를 지속시키는 역할을 하는 경보 제어부(1120)와;
   상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)에 접점되어 제 1 릴레이 스위치로부터 전달되는 전원을 중계시켜 전원의 흐름을 지속시키는 회로 작동용 철편(1131)과;
   상기 회로 작동용 철편(1131)에 연동하여 동작하도록 설계되며 회로 작동용 철편(1131)이 온 되면 경보신호 출력 제어부(1140)에 전원을 연결하여 경보장치가 작동되도록 유도하는 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편(1132)과;
   상기 회로 작동용 철판(1131)의 하단에 설치되며 하부말단이 S극인 막대자석 형태로 이루어져 S극의 영향으로 제 3 릴레이 스위치 미작동시 제 1 회로 연결 스위치(sw1)와 회로 작동용 철편(1131)이 항상 오프상태를 유지하도록 유도하는 제 1 자기유지수단(1133)과;
   상기 제 1 회로 연결 스위치(sw1)의 상부에 설치하되 상부 말단이 S극인 막대자석 형태로 이루어지며 제 3 릴레이 스위치 미작동시 하부 말단이 S극인 제 1 자기유지수단(1133)을 상호 밀쳐내어 회로 작동용 철편(1131)을 밀어 올림으로서 전기적으로 오프 상태를 유지시키며, 제 3 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편(1131)이 끌어당겨져 몸체의 상부를 구성하는 S극과 제 1 자기유지수단(1133)의 몸체의 상부를 구성하는 N극이 근접하게 위치되고 동시에 몸체의 하부를 구성하는 N극과 제 1 자기유지수단(1133)의 몸체의 하부를 구성하는 S극이 근접하게 위치되면서 제 1 자기유지수단(1133)과 자기적으로 결합되고 동시에 제 1 회로 연결 스위치(sw1)가 스위칭되면 제 3 릴레이 스위치의 작동이 멈추어도 회로 작동용 철편(1131)의 부착 상태가 계속되어 제 1 릴레이 스위치를 통한 전원공급상태를 유지시키며, 이때 상기 제 3 릴레이 스위치의 작동으로 회로작동용 철편이 동작하면 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편이 자동으로 작동하여 경보신호가 외부로 출력되도록 동작하는 제 2 자기유지수단(1134)과;
   상기 제 1 자기유지수단(1133)에 일정간격 이격된 상태로 회로 작동용 철판(1131)의 하단에 설치되며 하부 말단이 S극인 막대자석 형태로 이루어져 상부 말단이 S극인 제 2 자기유지수단에 밀쳐지면서 제 3 릴레이 스위치 미작동시 회로 작동용 철편(1131)을 제 1 회로 연결 스위치(sw1)로부터 들어올려 회로의 차단상태를 유지시키고, 제 3 릴레이 스위치 작동시 회로 작동용 철편(1131)을 하강시켜 제 1 회로 연결 스위치(sw1)의 온 상태를 유지시키는 보조 자기유지수단(1133a)과;
   상기 제 2 자기유지수단(1134)의 N극 주변을 감싼 형태로 설치되며 제 2 자기유지수단과 제 1 자기유지수단이 자기적으로 결합시에 상호 직접 결합되지 않고 일정간극을 유지한체 결합되도록 유도하며, 제 1 자기유지수단과 제 2 자기유지수단을 해체시에 자연스럽게 상호 분리가 가능토록 유도하는 간격제(1134a)와;
   상기 회로작동용 철편과 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편에 결합되며, 경보신호 작동을 중단시키기 위해 사용자가 조작하면 회로 작동용 철편과 경보신호 출력 제어부 전원 연결용 철편을 오프시켜 경보신호 디스플레이부의 동작을 중단시킴으로서 더이상 경보신호가 출력되지 않토록 유도하는 수동 작동 스위치(1135)를 더 포함하여 구성함을 특징으로 하는 전동 휠체어 충전장치.
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