JP6429236B2

JP6429236B2 - プロペラ特性測定装置

Info

Publication number: JP6429236B2
Application number: JP2015067955A
Authority: JP
Inventors: 広泰下地
Original assignee: Oita Prefectural Government
Current assignee: Oita Prefectural Government
Priority date: 2015-03-30
Filing date: 2015-03-30
Publication date: 2018-11-28
Anticipated expiration: 2035-03-30
Also published as: JP2016188770A

Description

本発明は、プロペラをモータに装着した状態における駆動電力と浮上力との関係を計測することができるプロペラ特性測定装置に関するものである。

近年、モータに装着したプロペラを用いて飛行するヘリコプター等の飛行体が農薬散布や航空撮影や遊技等を目的として多用されている（たとえば、特許文献１参照。）。

プロペラを用いた飛行体は、モータでプロペラを回転駆動させて飛行するために、モータで回転するプロペラの特性によって性能が左右される。

そのため、従来においては、飛行体の性能を評価するために、プロペラ単体で設計値を満足するものか否かといったプロペラ特性を測定し評価していた。

特開２００９−２７９３６８号公報

ところが、従来においてはプロペラ単体での測定に留まっていたために、モータに装着した状態でのプロペラの特性を正確には評価することができていなかった。

そのため、プロペラ単体での設計値は満足するものであっても、実際にプロペラをモータに装着して飛行させた際に、プロペラをモータに装着した状態での特性が低く、飛行体が落下し破損するおそれがあった。

そこで、請求項１に係る本発明では、プロペラ特性測定装置において、基台に、プロペラを装着したモータを設置するための設置台を、基台に対して設置台が昇降可能かつ回動不能にガイドするためのガイド機構を介して設けるとともに、プロペラの回転方向の移動量を検出するための移動量センサと、モータに供給される駆動電力を検出するための駆動電力センサと、モータによる浮上力を検出するための浮上力センサとをコントローラに接続し、コントローラでプロペラをモータに装着した状態における特性を計測可能とすることにした。

また、請求項２に係る本発明では、前記請求項１に係る本発明において、前記ガイド機構は、基台に上下方向へ向けて伸延させた左右一対のロッドを設けるとともに、設置台に左右方向へ向けて伸延させたアームを設け、アームの左右端部にロッドを昇降可能に挿通させることにした。

また、請求項３に係る本発明では、前記請求項１又は請求項２に係る本発明において、前記設置台の上方に、前記プロペラと対向する他のプロペラをモータに装着した状態で設置するための他の設置台を上下位置変更可能に設けることにした。

そして、本発明では、以下に記載する効果を奏する。

すなわち、本発明では、プロペラ特性測定装置において、基台に、プロペラを装着したモータを設置するための設置台を、基台に対して設置台が昇降可能かつ回動不能にガイドするためのガイド機構を介して設けるとともに、プロペラの回転方向の移動量を検出するための移動量センサと、モータに供給される駆動電力を検出するための駆動電力センサと、モータによる浮上力を検出するための浮上力センサとをコントローラに接続しているために、コントローラでプロペラをモータに装着した状態における回転数と浮上力との関係や回転数と駆動効率との関係などの特性を計測することができ、プロペラの特性を実際の飛行体に近い状態で正確に計測することができる。

特に、前記ガイド機構の構成を、基台に上下方向へ向けて伸延させた左右一対のロッドを設けるとともに、設置台に左右方向へ向けて伸延させたアームを設け、アームの左右端部にロッドを昇降可能に挿通させた構成とした場合には、プロペラの回動によって生じる回転力を強固に抑制し、昇降可能かつ回動不能の状態を保持することができ、プロペラの特性を正確に計測することができる。

また、前記設置台の上方に、前記プロペラと対向する他のプロペラをモータに装着した状態で設置するための他の設置台を上下位置変更可能に設けた場合には、２個のプロペラを上下に対向させて配置した２重反転プロペラ構造におけるプロペラの特性や上下のプロペラの間の最適な距離等をも計測することができる。

本発明に係るプロペラ特性測定装置を示す正面図。同左側面図。同ブロック図。測定結果の説明図。

以下に、本発明に係るプロペラ特性測定装置の具体的な構成について図面を参照しながら説明する。

図１及び図２に示すように、プロペラ特性測定装置１は、基台２に設置台３をガイド機構４を介して取付けた構成となっている。

基台２は、床５に矩形箱枠状のフレーム６を固定し、フレーム６に支持体７を取付けている。フレーム６には、開閉扉や安全柵や窓などを取付けてもよい。支持体７は、床５に対して固定されればよく、矩形状の板体で形成してもよく、また、複数の枠体で形成してもよい。

設置台３は、プロペラ８を装着したモータ９を設置するものであり、基台２の支持体７の上方に配置されている。設置台３と基台２の支持体７との間には、モータ９によって回転駆動させたプロペラ８による浮上力を検出するための浮上力センサ10としての圧力センサが介設されている。

設置台３は、上部にモータ９のステータ11を着脱可能に取付ける。モータ９は、ステータ11の上方外周部にロータ12が設けられ、ロータ12の上部中央に回転軸13が設けられ、回転軸13にプロペラ８が装着される。設置台３には、モータ９のロータ12の回転方向への移動量を検出するための移動量センサ14としての近接センサが設けられている。この移動量センサ14でロータ12に貼付した金属等を検出することでモータ９のロータ12とともに回転するプロペラ８の回転方向への移動量（回転量）を検出するようにしている。

ガイド機構４は、基台２の支持体７に対して設置台３を昇降可能かつ回動不能な状態を保持しながらガイドするための機構であり、基台２の支持体７の左右端部に上下方向へ向けて伸延させた左右一対のロッド16,17を設け、一方、設置台３を左右方向へ向けて伸延させた形状とすることで設置台３の左右側部に左右方向へ向けて伸延するアーム18,19を形成し、そして、アーム18,19の左右端部をロッド16,17に昇降可能に挿通させている。

プロペラ８をモータ９で回転駆動させると、プロペラ８の回転に伴って設置台３に上下方向の浮上力と円周方向の回転力とが作用するが、基台２と設置台３との間にガイド機構４を介設することで、設置台３をロッド16,17に沿って上下方向には移動できるが回転できないようにすることができる。これにより、浮上力センサ10や移動量センサ14で浮上力や移動量を正確に計測することができる。

なお、ガイド機構４は、基台２に対して設置台３を昇降可能かつ回動不能にガイドできればよく、上記構成に限られず、基台２に円柱部を形成するとともに、設置台３に円筒部を形成し、設置台３の円筒部を基台２の円柱部にキーを介して挿通させる構成などにすることもできる。上記構成のように、左右に伸延させたアーム18,19の端部をロッド16,17に挿通させることで回動を阻止する構成とした場合には、回動を阻止するために作用する回転モーメントを大きくすることができ、設置台３の回動をより確実に阻止することができ、より正確に計測を行うことができる。

プロペラ特性測定装置１は、図３に示すように、汎用コンピュータ等から構成されるコントローラ20が設けられている。コントローラ20には、浮上力センサ10や移動量センサ14が接続されている。また、コントローラ20には、モータ９を駆動するドライバー回路21と、ドライバー回路21からモータ９に供給される駆動電力を検出する駆動電力センサ22とが接続されている。なお、ドライバー回路21をコントローラ20に接続して、コントローラ20からの指示でドライバー回路21を駆動するように構成しているが、これに限られず、ドライバー回路21に専用のモータコントローラを接続してもよい。

コントローラ20は、ドライバー回路21から駆動電力をモータ９に供給してプロペラ８を回転駆動させた状態で、浮上力センサ10や移動量センサ14や駆動電力センサ22からプロペラ８の回転によって生じる浮上力や回転方向の移動量や駆動電力を計測する。これにより、たとえば、図４に示すように、プロペラ８の回転数と浮上力との関係や、プロペラ８の回転数と駆動効率（浮上力／駆動電力）との関係などといったプロペラ８の特性を計測することができる。これらプロペラ８の特性は、コントローラ20に設けられたモニターに表示したりプリンターで印刷することもできる。

プロペラ特性測定装置１では、さらに、図１及び図２に示すように、測定対象となるプロペラ８及びモータ９の上方に他のプロペラ23及びモータ24を配置して、２重反転プロペラ構造における特性の測定もできるようにしている。具体的には、設置台３の左右のアーム18,19の上部に上下方向へ向けて伸延させた左右一対のロッド25,26を取付け、左右のロッド25,26に設置台27を上下位置を変更可能に取付けている。この上方に配置した設置台27の下部にプロペラ23を装着したモータ24を取付ける。モータ24は、モータ９と同様にドライバー回路を介してコントローラ20に接続して駆動するようにしてもよく、また、専用のモータコントローラに接続して駆動するようにしてもよい。上方の設置台27の取付位置を上下に変更することで、下方のプロペラ８と上方のプロペラ23との間の距離を変更することができる。これにより、コントローラ20は、上下のプロペラ8,23を回転駆動させた状態で、浮上力センサ10や移動量センサ14や駆動電力センサ22からプロペラ８の回転によって生じる浮上力や回転方向の移動量や駆動電力を計測することができ、２個のプロペラ8,23を上下に対向させて配置した２重反転プロペラ構造におけるプロペラ８の特性や上下のプロペラ8,23の間の最適な距離等をも計測することができる。

以上に説明したように、上記プロペラ特性測定装置１は、基台２に、プロペラ８を装着したモータ９を設置するための設置台３を、基台２に対して設置台３が昇降可能かつ回動不能にガイドするためのガイド機構４を介して設けるとともに、プロペラ８の回転方向の移動量を検出するための移動量センサ14と、モータ９に供給される駆動電力を検出するための駆動電力センサ22と、モータ９による浮上力を検出するための浮上力センサ10とをコントローラ20に接続した構成となっている。

そのため、上記構成のプロペラ特性測定装置１では、コントローラ20でプロペラ８をモータ９に装着した状態における回転数と浮上力との関係や回転数と駆動効率との関係などの特性を計測することができ、飛行体を実際に飛行させなくても、プロペラ８の特性を実際の飛行体に近い状態で安全かつ正確に計測することができる。

また、上記プロペラ特性測定装置１は、ガイド機構４の構成を、基台２に上下方向へ向けて伸延させた左右一対のロッド16,17を設けるとともに、設置台３に左右方向へ向けて伸延させたアーム18,19を設け、アーム18,19の左右端部にロッド16,17を昇降可能に挿通させた構成としている。

そのため、上記構成のプロペラ特性測定装置１では、プロペラ８の回動によって生じる回転力を強固に抑制し、昇降可能かつ回動不能の状態を保持することができ、プロペラ８の特性を正確に計測することができる。

また、上記プロペラ特性測定装置１は、設置台３の上方に、測定対象と成るプロペラ８と対向する他のプロペラ23をモータ24に装着した状態で設置するための他の設置台27を上下位置変更可能に設けた構成としている。

そのため、上記構成のプロペラ特性測定装置１では、２個のプロペラ8,23を上下に対向させて配置した２重反転プロペラ構造におけるプロペラ８の特性や上下のプロペラ8,23の間の最適な距離等をも計測することができる。

１プロペラ特性測定装置２基台
３設置台４ガイド機構
５床６フレーム
７支持体８プロペラ
９モータ 10 浮上力センサ
11 ステータ 12 ロータ
13 回転軸 14 移動量センサ
16,17 ロッド 18,19 アーム
20 コントローラ 21 ドライバー回路
22 駆動電力センサ 23 プロペラ
24 モータ 25,26 ロッド
27 設置台

Claims

基台に、プロペラを装着したモータを設置するための設置台を、基台に対して設置台が昇降可能かつ回動不能にガイドするためのガイド機構を介して設けるとともに、プロペラの回転方向の移動量を検出するための移動量センサと、モータに供給される駆動電力を検出するための駆動電力センサと、モータによる浮上力を検出するための浮上力センサとをコントローラに接続し、コントローラでプロペラをモータに装着した状態における特性を計測可能としたことを特徴とするプロペラ特性測定装置。
前記ガイド機構は、基台に上下方向へ向けて伸延させた左右一対のロッドを設けるとともに、設置台に左右方向へ向けて伸延させたアームを設け、アームの左右端部にロッドを昇降可能に挿通させたことを特徴とする請求項１に記載のプロペラ特性測定装置。
前記設置台の上方に、前記プロペラと対向する他のプロペラをモータに装着した状態で設置するための他の設置台を上下位置変更可能に設けたことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のプロペラ特性測定装置。