JP2017194665A - メッセージの表示を可能にする推進ユニット - Google Patents

Abstract

【課題】新たな機能としてユーザに対して情報を伝えることが出来る推進ユニットを提供する。【解決手段】ハブ２４と複数のブレード２６とを備えるプロペラ２０と、モータが、モータ支持体に接続されるステータ３２を備える固定部と、プロペラを駆動させるために回転中心軸の周りで移動できるロータ３４を備える可動部と、を備える電気モータ２８と、モータ制御装置３８とを有する推進ユニットに関する。プロペラの少なくとも１つのブレードが複数のエレクトロルミネセントダイオード４２を備える。プロペラはダイオード制御装置４４を備える。モータが中空中心シャフト３６を備える。モータ支持体は、プロペラに組み込まれる通信装置５６と通信するようになっている通信装置５４を備え、通信装置が中空シャフトの両側に位置され、また、モータ制御装置３８はモータ通信装置と通信するようになっている。【選択図】図２

Description

本発明は、特にドローンのための推進ユニット、及び、そのような推進ユニットを備えるドローンに関する。

これらのドローンは、特に、１つ又は幾つかの推進ユニットを備えるクアドリコプタータイプの回転翼ドローン又はセイルウイングタイプのドローンであり、それぞれの推進ユニットは、適切なモータにより駆動されるプロペラを有する。

フランスのパリにあるＰａｒｒｏｔ ＳＡのＡＲ．Ｄｒｏｎｅ ２．０又はＢｅｂｏｐ Ｄｒｏｎｅは、アドリコプタータイプの回転翼ドローンであり、また、スイスにあるＳｅｎｓｅＦｌｙ ＳＡのｅＢｅｅ又はＰａｒｒｏｔのＤｉｓｃｏはセイルウイングタイプのドローンである。それらのドローンは、一連のセンサ（加速度計、３軸ジャイロメータ、高度計）を備え、また、少なくとも１つのカメラを備えてもよい。

回転翼ドローンには、該ドローンを所定の姿勢及び速度で操縦するために差別化された態様で制御されるようになっているそれぞれのモータにより駆動される幾つかの推進ユニットが設けられる。

国際公開第２０１１／０５８２５７号パンフレットは、回転翼ドローンの推進ユニットの構造について正確に記載し、それぞれの推進ユニットは、電気モータによってこのモータの一般に非常に高い回転速度を減少させるためのシステムを介して駆動されるプロペラを含む。

また、推進ユニットがダイレクトドライブ型であるとともに、モータロータがプロペラハブと一体に回転するドローン推進ユニットが欧州特許第２８７３６１４号明細書の文献から知られている。

これらの形態は、良好な性能を示すが、推進ユニットの能力の進展を可能にせず、特に、これらの形態は、新たな機能性の統合を可能にしない。

中国特許出願公開第２０３００１９６８号明細書、米国特許出願公開第２００７／０４９１５９号明細書、国際公開第２０１１／０９１６０６号パンフレット、及び、国際公開第２０１０／０４５６４１号パンフレットは、場合により遠隔制御される簡単な照明手段を支持するプロペラの様々な形態について記載する。

国際公開第２０１１／０５８２５７号パンフレット 欧州特許第２８７３６１４号明細書 中国特許出願公開第２０３００１９６８号明細書 米国特許出願公開第２００７／０４９１５９号明細書 国際公開第２０１１／０９１６０６号パンフレット 国際公開第２０１０／０４５６４１号パンフレット

本発明の目的は、特に、ユーザ、例えばドローンパイロットに対して情報を伝えるために、推進ユニットに対して新たな機能性を与えることである。

前述の目的を達成するために、本発明は、前述の欧州特許第２８７３６１４号明細書により開示される一般的なタイプのプロペラ、すなわち、ハブと複数のブレードとを備え、中空中心シャフトを有するロータリーケージブラシレス同期モータタイプの電気モータに組み付けられるようになっているプロペラを提案する。

発明の特徴として、プロペラの少なくとも１つのブレードが複数のエレクトロルミネセントダイオードを備え、プロペラは、エレクトロルミネセントダイオードを制御するための装置と、電気モータの通信装置と前記モータの中空シャフトを介して通信するためにプロペラハブに位置される通信装置と、コマンドを発する及び／又は受けるためにプロペラ通信装置と通信するようになっているダイオード制御装置とを更に備える。

様々な有利な付随的特徴によれば、
通信装置がエミッタ及び受信装置である；
通信装置が赤外線エミッタ／受信装置である；
プロペラが磁場センサを備える；
複数のエレクトロルミネセントダイオードがプロペラの長さにわたって位置される。

また、本発明は、ロータリーケージブラシレス同期モータタイプの電気モータであって、モータ支持体と、モータ支持体に接続されるステータを備える固定部と、モータの回転中心軸の周りで移動できるロータを備える可動部と、モータ制御装置とを有する電気モータも提案する。

発明の特徴として、モータが中空中心シャフトを備え、モータ支持体は、モータに組み付けられるプロペラに組み込まれる通信装置と通信するようになっている通信装置を備え、通信装置がモータの中空シャフトの一方側に位置され、また、モータ制御装置は、コマンドを発する及び／又は受けるためにモータ通信装置と通信するようになっている。

様々な有利な付随的特徴によれば、
電気モータは、モータの固定部に配置される少なくとも１つのインダクタと、電力を受けるためにモータの可動部に配置される少なくとも１つのインダクタとを備える；
通信装置がエミッタ及び受信装置である；
通信装置が赤外線エミッタ／受信装置である；
電気モータは、該モータの固定部に配置される磁石を備える。

また、本発明は、ハブと複数のブレードとを備えるプロペラと、モータ支持体を有する、ロータリーケージブラシレス同期モータタイプの電気モータであって、モータが、モータ支持体に接続されるステータを備える固定部と、プロペラを駆動させるためにモータの回転中心軸の周りで移動できるロータを備える可動部と、モータ制御装置とを有する、電気モータと、を備える特にドローンのための推進ユニットも提案する。

発明の特徴として、プロペラの少なくとも１つのブレードが複数のエレクトロルミネセントダイオードを備え、プロペラは、エレクトロルミネセントダイオードを制御するための装置を更に備え、モータが中空中心シャフトを備え、モータ支持体は、前記モータの中空シャフトを介してモータに組み付けられるプロペラに組み込まれる通信装置と通信するためにモータの中空シャフトの一方側に位置される通信装置を備え、また、モータ制御装置は、ダイオード制御装置へコマンドを発する及び／又はダイオード制御装置からコマンドを受けるためにモータ通信装置と通信するようになっている。

様々な有利な付随的特徴によれば、
電気モータは、モータの固定部に配置される少なくとも１つのインダクタと、ダイオード制御装置に給電するようになっている電力を受けるためにモータの可動部に配置される少なくとも１つのインダクタとを備える；
通信装置がエミッタ及び受信装置である；
通信装置が赤外線エミッタ／受信装置である；
電気モータは、該モータの固定部に配置される磁石を備え、また、プロペラは、モータの固定部に対するプロペラの位置を検出するために磁場センサを備える。

また、本発明は、ドローン本体と、本発明に係る少なくとも１つの推進ユニットとを備えるドローンも提案する。

ここで、図の全体にわたって同じ参照符号が同一の要素を示す添付図面を参照して、本発明の典型的な実施形態について説明する。

４つの推進ユニットを有する本発明の一実施形態に係るドローンの斜視図である。 プロペラがモータに締結された状態の軸方向平面を貫く推進ユニットの断面図であり、この図は特にロータリーケージモータの内部構造を示す。 本発明に係る推進ユニットを用いて形成される表示結果の図である。 本発明の一実施形態に係る推進ユニットの詳細な機能図である。

ここで、本発明の典型的な実施形態について説明する。
図１において、参照符号１０はドローンを全体的に示し、このドローンは、例えば、ＰａｒｒｏｔのＢｅｂｏｐ Ｄｒｏｎｅモデルなどのクアドリコプターである。

本発明によれば、ドローンは、セイルウイングタイプのドローンであってもよい。

図１に示されるドローンは４つの推進ユニット１２を含み、これらの推進ユニットのモータは、一体型ナビゲーション・姿勢制御システムによって独立して操作される。

また、本発明は、ＳｅｎｓｅＦｌｙのｅＢｅｅ又はＰａｒｒｏｔのＤｉｓｃｏなどのセイルウイングタイプのドローンにも適用される。

図１では、ドローン１０がドローン本体１６を伴って示されており、ドローン本体１６は、該ドローン本体から放射状に延在する４つの連結アーム１８と一体を成す。各アームには、その先端に、プロペラ２０を回転駆動するモータを備える推進ユニット１２が設けられる。

特定の実施形態によれば、下側部分において、推進ユニット１２は、脚を形成するドローン本体支持体２２によって延在され、この脚でドローンが停止時に地面上に載置できる。

本発明によれば、推進ユニット１２は、ハブ２４と複数のブレード２６、特に少なくとも２つのブレードとを有するプロペラ２０と、モータ支持体３０を有するロータリーケージブラシレス同期モータタイプの電気モータ２８とを備える。

モータは、モータ支持体に接続されるステータ３２と、プロペラを駆動するためにモータの回転中心軸周りで移動できるロータ３４と、モータ制御装置３８とを備える。モータ制御装置３８は、モータの速度を制御して監視できるようにする。モータは中心シャフト３６を備え、中心シャフトは例えば回転動作可能なシャフトである。

各推進ユニットのモータ２８は、アーム１８よりも上側の略水平な平面内で延在するそれぞれのプロペラ２０を回転駆動する。

図２に示されるように、このプロペラ２０は特にハブ２４を含み、図１に示される例の場合のように、ハブ２４からは１つ又は幾つか、例えば数が２〜３個のブレード２６が径方向に延在する。ハブ２４及びブレード２６は、好適には、例えば一体品として成形されるプラスチック材料から一体部品として形成される。

特徴として、ハブ２４は平坦なディスク形状の上壁を備え、該上壁は、その外周がブレード２６を支持する円筒外壁２９によって延在される。

図２に示されるように、プロペラの少なくとも１つのブレード２６は複数のエレクトロルミネセントダイオード４２を備え、また、プロペラは、エレクトロルミネセントダイオードのそれぞれの点灯又は消灯とエレクトロルミネセントダイオードのそれぞれの色とを制御するためにエレクトロルミネセントダイオードを制御するための装置４４を備える。その目的のため、エレクトロルミネセントダイオードは例えば多色又は単色のエレクトロルミネセントダイオードである。

そのような組は、回転駆動されるそのようなプロペラから、図３に示されるような表示を形成できるようにする。

そのような表示を行なうために、複数のエレクトロルミネセントダイオードがブレードの径方向における、ブレードの長さにわたって位置される。

好ましくは、ちらつきを伴わずに網膜残留感覚を得るために、完全な画像が３０Ｈｚを上回って表示される必要がある。そのようにすると、特にプロペラの回転速度が約１８００回転／分に達するときに、表示される画像が適正である。

モータ２８は、ドローン本体の連結アーム１８に締結され得る支持体を形成する固定部３０と、可動部とを備える。

モータの固定部３０は、それぞれのマンドレル上に巻回される複数の固定巻線を支持し、これらの巻線は、モータの回転軸に対して径方向に向けられる軸の周りに巻回されるとともに、異なる巻線間での回転磁場の形成を可能にする同期モータのステータ３２の異なる要素を構成する。

モータの可動部は、特にロータリーケージ４６に固定されるロータ３４を備え、ロータリーケージ４６には、プロペラの直接駆動のためにプロペラ２０が例えば締結される。

より正確には、ロータリーケージ４６は円筒状の側部スカート４８を備え、側部スカート４８の外径はプロペラハブ２４の円筒壁５０の内径に等しく、それにより、プロペラをモータに対するこのプロペラの取り付け／取り外し時にケージの周りで回転させることができるように非常に僅かな隙間を伴って、このハブをロータリーケージ４６に嵌め付けることができる。

側部スカート４８は、内側で、互いに対向して配置される巻線３２により形成される回転磁場によって駆動されるようになっているロータ３４を構成する磁気要素（永久磁石）を支持する。
ロータリーケージ４６は、モータの回転の可動中心シャフト３６に取り付けられる。

本発明によれば、中心シャフト３６が中空シャフトである。
モータ支持体を形成する固定部３０は通信装置５４を備え、また、プロペラも該プロペラに組み込まれる通信装置５６を備える。

本発明によれば、通信装置５４，５６は、モータの回転の中空中心シャフト３６の両側に位置され、それにより、モータの中心シャフトの中空部分を使用して特に光学的に通信するようになっている。

一実施形態によれば、プロペラのハブ２４は、通信装置５６を組み込む壁を備え、それにより、ハブがモータ２８に固定されるときに、通信装置５６がモータの中心シャフトの中空部分よりも上側に位置される。

同様に、モータ支持体３０は、例えば支持体厚さ内へ挿入される通信装置５４を備え、該通信装置５４は、モータ中心シャフト３６の組み付け時に通信装置５４がモータ中心シャフト３６の中空部分の高さに位置されるように位置決めされる。

本発明によれば、推進ユニットによるメッセージの表示を操作して制御するべく、モータ制御装置３８は、通信装置５６を介してダイオード制御装置４４へコマンドを発するために及び／又はダイオード制御装置４４から通信装置５６，５４を介してコマンドを受けるためにモータの通信装置５４と通信するようになっている。

実際には、特定の実施形態によれば、モータ制御装置３８は、特に所望のメッセージを表示させるためにコマンドをプロペラダイオード制御装置へ送ることによってプロペラでなされるメッセージの表示を操作する。

特定の実施形態によれば、通信装置５４，５６は、放射装置及び受信装置、例えば赤外線放射装置／受信装置である。

通信装置の双方向通信は、
一方では、モータ制御装置によるプロペラダイオード制御装置へのコマンドの送信及びプロペラダイオード制御装置のソフトウェアの更新を可能にし、及び、
他方では、情報、例えばプロペラダイオード制御装置の動作状態に関する情報のモータ制御装置による受信を可能にする。

一実施形態によれば、ダイオード制御装置４４及びプロペラの通信装置５６は、衝撃及び湿気から保護されるとともに良好な空気力学的性能を可能にするようにオーバーモールドされてもよい。

プロペラエレクトロルミネセントダイオードによる表示は、テキストメッセージ、特にカラーの画像、ビデオ、又は、図３に示されるようなロゴを表示できるようにする。

プロペラに組み込まれるエレクトロルミネセントダイオードのそれぞれに対して制御装置４４により発せられるコマンドは、ダイオードのそれぞれの点灯又は消灯、及び、所望のカラーを可能にする。眼の網膜残留感覚は、プロペラが動作しているときにプロペラにより発せられるメッセージを見る又は読むことができるようにする。

エレクトロルミネセントダイオード制御装置４４が動作するために必要とされる電力を送信するために、この必要な電力をモータからプロペラへ送信するための機構が挿入されなければならない。

特定の実施形態によれば、電気モータ２８は、該モータの固定部に配置される少なくとも１つのインダクタ６０と、特に電気ケーブルを介して後にプロペラへ送られる、ダイオード制御装置４４及びダイオードが動作できるようにする電力を受けるために、モータの可動部に配置される少なくとも１つのインダクタ６２とを備える。

図４に示されるように、モータの固定部に位置されるインダクタ６０及びモータの可動部に位置されるインダクタ６２は、プロペラに存在する装置へ供給される電力を受けるように結合される。

更に、プロペラとモータの固定部とを同期させるために、磁石６４が電気モータに該モータの固定部で挿入され、また、モータの固定部に対するプロペラの位置を検出するために磁場センサ６６、例えばホール効果センサがプロペラに挿入される。

特定の態様によれば、プロペラは、ダイオード制御装置、通信装置、エレクトロルミネセントダイオード、及び、磁場センサを接続する接続手段を備える。これらの接続手段は、例えば、オーバーモールドされた可撓性導体又はプリント回路基板（ＰＣＢ）、例えば硬質プリント回路によって形成される。

図４は、本発明に係る推進ユニットの電子的構造を概略的に示す。

推進ユニット１２の固定部１０２及び可動部１０４が示される。

推進ユニットの固定部は給電接続手段１０６を備え、この接続手段は、インダクタ６２に給電するために、特にモータ２８の固定部に配置されるインダクタ６０に接続される。また、推進ユニットの固定部は、例えばマイクロコントローラを備えるモータ制御装置３８も備え、モータ制御装置３８は少なくともモータ通信装置５６に接続される。

最後に、本発明によれば、推進ユニットの固定部は磁石６４を備える。

プロペラが組み付けられるモータのロータ部から構成される推進ユニットの可動部は、プロペラ装置に給電するようになっているインダクタ６２を備える。

特に、インダクタ６２は、整流器と、エネルギーアキュムレータ１０８、例えばコンデンサとに対して電気的に接続されるようになっており、整流器及びエネルギーアキュムレータは例えばプロペラに取り付けられる。

プロペラは、例えばマイクロコントローラを備えるダイオード制御装置４４に接続される通信装置５６を備え、ダイオード制御装置は、プロペラの少なくとも１つのブレードに位置されるエレクトロルミネセントダイオード４２を操作する。また、エネルギーアキュムレータ１０８はプロペラダイオード制御装置４４にも給電する。

最後に、推進ユニットの可動部は、プロペラに位置されてプロペラダイオード制御装置４４と通信する磁場センサ６６、例えばホール効果センサを備える。

推進ユニットの固定部及び可動部の通信装置５４，５６はそれぞれ、特に光リンクによって、例えば赤外線によって通信する。

最後に、モータユニットの固定部に位置される磁石６４は、モータユニットの可動部に位置される磁場センサ６６により検出される磁場を発する。

したがって、送電、異なる通信装置間の通信、及び、これらの２つの部分の同期化に関して物理的なリンクを何ら伴うことなく推進ユニットの固定部及び可動部が結合されることがこの図から明確に分かる。

Claims (16)

1. ハブ（２４）と複数のブレード（２６）とを備え、中空中心シャフトを有するロータリーケージブラシレス同期モータタイプの電気モータに組み付けられるようになっているプロペラ（２０）において、
   前記プロペラの少なくとも１つの前記ブレードが複数のエレクトロルミネセントダイオード（４２）を備え、
   前記プロペラは、
   前記エレクトロルミネセントダイオードを制御するための装置（４４）と、
   電気モータの通信装置と前記モータの前記中空シャフトを介して通信するために前記プロペラハブに位置される通信装置（５６）と、
   コマンドを発する及び／又は受けるためにプロペラ通信装置（５６）と通信するようになっているダイオード制御装置（４４）と、
   を更に備えることを特徴とするプロペラ（２０）。
2. 前記通信装置がエミッタ及び受信装置である請求項１に記載のプロペラ。
3. 前記通信装置が赤外線エミッタ／受信装置である請求項１に記載のプロペラ。
4. 前記プロペラが磁場センサ（６６）を備える請求項１に記載のプロペラ。
5. 前記複数のエレクトロルミネセントダイオードが前記プロペラの長さにわたって位置される請求項１に記載のプロペラ。
6. ロータリーケージブラシレス同期モータタイプの電気モータ（２８）であって、
   モータ支持体と、
   前記モータ支持体に接続されるステータ（３２）を備える固定部と、
   前記モータの回転中心軸の周りで移動できるロータ（３４）を備える可動部と、
   モータ制御装置（３８）と、
   を備える電気モータ（２８）において、
   前記モータが中空中心シャフトを備え、
   前記モータ支持体は、前記モータの前記中空シャフトを介して前記モータに組み付けられるプロペラに組み込まれる通信装置（５６）と通信するために前記モータの前記中空シャフトの一方側に位置される通信装置（５４）を備え、
   前記モータ制御装置（３８）は、コマンドを発する及び／又は受けるために前記モータ通信装置と通信するようになっている、
   ことを特徴とする電気モータ（２８）。
7. 前記電気モータは、前記モータの前記固定部に配置される少なくとも１つのインダクタ（６０）と、電力を受けるために前記モータの前記可動部に配置される少なくとも１つのインダクタ（６２）とを備える請求項６に記載のモータ。
8. 前記通信装置がエミッタ及び受信装置である請求項６に記載のモータ。
9. 前記通信装置が赤外線エミッタ／受信装置である請求項６に記載のモータ。
10. 前記電気モータは、該モータの前記固定部に配置される磁石（６４）を備える請求項６に記載のモータ。
11. 特にドローンのための推進ユニット（１２）であって、
    ハブ（２４）と複数のブレード（２６）とを備えるプロペラ（２０）と、
    モータ支持体を有する、ロータリーケージブラシレス同期モータタイプの電気モータ（２８）であって、前記モータが、前記モータ支持体に接続されるステータ（３２）を備える固定部と、前記プロペラを駆動させるために前記モータの回転中心軸の周りで移動できるロータ（３４）を備える可動部と、モータ制御装置（３８）とを有する、電気モータ（２８）と、
    を備え、
    前記プロペラの少なくとも１つの前記ブレード（２６）が複数のエレクトロルミネセントダイオード（４２）を備え、
    前記プロペラは、前記エレクトロルミネセントダイオードを制御するための装置（４４）を更に備え、
    モータが中空中心シャフト（３６）を備え、
    前記モータ支持体は、前記プロペラに組み込まれる通信装置（５６）と通信するようになっている通信装置（５４）を備え、それらの通信装置が前記モータの前記中空シャフトの両側に位置され、
    前記モータ制御装置（３８）は、コマンドを発する及び／又は前記ダイオード制御装置（４４）からコマンドを受けるために前記モータ通信装置（５４）と通信するようになっている、
    ことを特徴とする推進ユニット（１２）。
12. 前記電気モータは、前記モータの前記固定部に配置される少なくとも１つのインダクタ（６０）と、前記ダイオード制御装置に給電するようになっている電力を受けるために前記モータの前記可動部に配置される少なくとも１つのインダクタ（６２）とを備える請求項１１に記載の推進ユニット。
13. 前記通信装置がエミッタ及び受信装置である請求項１１に記載の推進ユニット。
14. 前記通信装置が赤外線エミッタ／受信装置である請求項１１に記載の推進ユニット。
15. 前記電気モータは、該モータの前記固定部に配置される磁石（６４）を備え、前記プロペラは、前記モータの前記固定部に対する前記プロペラの位置を検出するために磁場センサ（６６）を備える請求項１１に記載の推進ユニット。
16. ドローン本体（１６）と、請求項１１から１５に記載の少なくとも１つの推進ユニット（１２）とを備えるドローン（１０）。