JP6501978B2

JP6501978B2 - 単軸飛行体

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Publication number: JP6501978B2
Application number: JP2018534570A
Authority: JP
Inventors: ツァイ，ゾンユー
Original assignee: ゴーアテックテクノロジーカンパニーリミテッド
Priority date: 2015-12-31
Filing date: 2016-12-20
Publication date: 2019-04-17
Anticipated expiration: 2036-12-20
Also published as: US10336434B2; KR101964027B1; WO2017114244A1; JP2019500273A; CN105480406A; KR20180077299A; US20190009885A1; CN105480406B

Description

本発明は、飛行体設計技術分野に関し、特に、単軸飛行体に関する。

垂直に離着陸できる従来の消費者向けの飛行体は、主に、多軸多プロペラ飛行体と単軸多プロペラ飛行体との2種類に分類可能であり、そのうち、単軸多プロペラ飛行体は、次の2つの方法で飛行体の飛行姿勢の制御を実現している。
（1）複数組のプロペラを配置し、各組のプロペラの角度が異なるようにプロペラの角度を変えるようにし、飛行体の飛行姿勢は、各組のプロペラによって生成された下向きの風の方向を変えることによって制御される。このような構造の単軸多プロペラ飛行体は、構造が複雑であり、プロペラの角度の制御が困難であるため、消費者向けのものでは稀である。
（2）尾翼上のプロペラを駆動することによって飛行姿勢を変えるように尾翼構造を配置する。このような構造の単軸多プロペラ飛行体は、構造が簡単であり、市場で広く利用されているが、その外観形状が単調である。

上記問題に鑑みて、本発明は、構造が複雑であり、プロペラの角度の制御が困難であり、外観形状が単調であるという従来の単軸多プロペラ飛行体に存在する問題を解決するための単軸飛行体を提供する。

上記目的に達するように、本発明の技術案は、下記のように実現される。
本発明の実施例には、単軸飛行体が提供されており、前記単軸飛行体が、プロペラ（1）と、飛行体本体（2）とを含み、飛行体本体（2）が流線型であり、その内部に駆動モータが設けられており、駆動モータが前記プロペラ（1）を回転駆動して、飛行体本体（2）に上昇の動力を提供するものであり、単軸飛行体が、飛行体本体（2）の一部を構成する翼駆動装置（3）をさらに含み、
翼駆動装置（3）の中間位置に翼駆動装置（3）から張り出した環状翼（4）が設けられており、環状翼（4）が、翼駆動装置（3）による駆動によって水平方向で移動可能であり、
環状翼（4）の翼駆動装置（3）の外周から張り出した全方向での風抵抗面積が同じである場合は、飛行体本体が現在の飛行姿勢を維持し、
環状翼（4）がある方向に移動して、翼駆動装置（3）から張り出した当該方向での風抵抗面積を増加させる一方、反対方向で翼駆動装置（3）内に収縮して、当該反対方向での風抵抗面積を減少させた場合は、飛行体本体が現在の飛行姿勢を変える。

好ましくは、翼駆動装置（3）が、柱状磁性リング（31）と、電磁モータ（32）と、上カバー（33）と、下カバー（34）とを含み、環状翼（4）が柱状磁性リング（31）の外壁と一体成形されており、
柱状磁性リング（31）が前記電磁モータ（32）の外周に配設されており、前記柱状磁性リングと前記電磁モータとは、高さが同じであり、且つ前記柱状磁性リングと前記電磁モータとの間には、一定の間隔を空けており、
電磁モータ（32）が上カバー（33）と下カバー（34）との間に固定されており、上カバー（33）と下カバー（34）との間に、環状翼（4）を張り出させるための隙間が確保されており、環状翼（4）の一部が、上カバー（33）と下カバー（34）との間に形成された隙間を通って飛行体本体（2）の外部に張り出しており、
現在の飛行姿勢を維持するとき、電磁モータ（32）の磁界が均一に分布して柱状磁性リング（31）の極性に反発し、柱状磁性リング（31）の軸心が前記電磁モータ（32）の軸心と重なり、
現在の飛行姿勢を変えるとき、電磁モータ（32）のある方向の作動電流により、電磁モータ（32）の磁界分布が変えられ、柱状磁性リング（31）は、電磁モータ（32）の磁界の作用により、その軸心が偏移し、環状翼（4）が水平方向に移動するように駆動される。

より好ましくは、上カバー（33）と下カバー（34）とが同じ構造を有し、前記上カバー及び前記下カバーともに、中心位置に位置するネジ受部（35）と、ネジ受部（35）の周囲に位置する支持板（36）とを含み、
電磁モータ（32）は、その両端に、ネジ受部（35）と螺合するネジ頭部（321）を有し、上カバー（33）と下カバー（34）とが、電磁モータ（32）の両端におけるネジ頭部（321）とネジ受部（35）との螺合によって締結固定される。

好ましくは、飛行体本体（2）が、機首（21）と、胴体（22）と、機尾（23）とを含み、
翼駆動装置（3）が、機首（21）と胴体（22）との間に設けられているか、又は、胴体（22）と機尾（23）との間に設けられている。

より好ましくは、胴体（22）内に、前記飛行体本体の飛行を制御するための制御回路基板と、制御回路基板、駆動モータ及び翼駆動装置（3）に給電するためのバッテリとが設けられている。

好ましくは、機尾（23）内に測距モジュールが設けられており、
測距モジュールが、フレキシブル回路基板を介して制御回路基板に接続されており、飛行体本体のリアルタイム飛行高度を測定して、測定された飛行高度情報を制御回路基板に送信することに用いられ、
制御回路基板が、受信した飛行高度情報に基づいて駆動モータの回転速度を制御することに用いられる。

好ましくは、単軸飛行体が、プロペラ（1）の回転軸前端に位置し、飛行体本体が空中にホバリングしている時の安定さを維持するためのバランスバー（5）をさらに含む。

好ましくは、単軸飛行体が、機尾（23）の外部に設けられ、キャリア（7）を搭載するための支持フレーム（6）をさらに含む。

本発明の実施例の有益な効果は、下記の通りになる。
（1）単軸飛行体の飛行体本体に翼駆動装置を導入して、環状翼による風抵抗の変化という原理に基づいて、単軸飛行体が現在の飛行姿勢を維持する必要がある場合、環状翼の飛行体本体から張り出した部分の全方向での風抵抗面積が同じになるように翼駆動装置によって駆動し、単軸飛行体の下向きの推進力が均一であるのを保証することにより、現在の飛行姿勢を維持し、また、単軸飛行体が飛行姿勢を変える必要がある場合、環状翼を、ある方向へ移動するように翼駆動装置によって駆動して、ある方向で単軸飛行体の飛行体本体から張り出した風抵抗面積を相対的に増加させて、単軸飛行体の下向きの推進力を不均一にして、さらに、胴体の角度を変えることにより、現在の飛行姿勢を変え、即ち、本発明による単軸飛行体は、飛行姿勢の制御原理が簡単であり、実現しやすく、
（2）単軸飛行体の現在の飛行姿勢を変える必要がある場合、翼駆動装置における電磁モータのある方向の作動電流を変えるだけで飛行姿勢を変えることができ、即ち、本発明は、操作方式が簡単且つ便利であり、
（3）本発明による単軸飛行体は、全体として、プロペラと流線型の飛行体本体との2つの部分のみから構成されているため、構造が簡単であり、外観が美しいという特徴を有する。

本実施例による単軸飛行体が飛行姿勢を変える原理模式図である。本実施例による単軸飛行体の外観模式図である。本実施例による翼駆動装置の分解図である。図３における翼駆動装置の上カバーの構造模式図である。図３における翼駆動装置の断面模式図である。図３における翼駆動装置の柱状磁性リングの軸心が電磁モータの軸心と重なった場合の電磁モータの磁界分布の模式図である。図３における翼駆動装置の柱状磁性リングの軸心が電磁モータに対して左に偏移した場合の電磁モータの磁界分布の模式図である。本実施例による翼駆動装置の柱状磁性リングの軸心が電磁モータの軸心と重なった場合の環状翼の風抵抗面積の状態を示す模式図である。本実施例による翼駆動装置の柱状磁性リングの軸心が電磁モータに対して左に偏移した場合の環状翼の風抵抗面積の状態を示す模式図である。本実施例による翼駆動装置の柱状磁性リングの軸心が電磁モータに対して右に偏移した場合の環状翼の風抵抗面積の状態を示す模式図である。

本発明の目的、技術案及び利点が更に明確になるように、以下、図面を参照して、本発明の実施形態について更に詳しく説明する。

本発明の全体的な発明構想としては、図１を参照して、翼による風抵抗の変化の原理を利用して、単軸飛行体の飛行体本体に翼駆動装置が導入され、図１の左図に示すように、通常の状況では、翼の飛行体本体から張り出した部分は、全方向での風抵抗面積が同じであり、このとき、翼が風抵抗をもたらすが、風抵抗面積が小さくて等しいため、単軸飛行体の下向きの推進力が均一であり、図１の右図に示すように、翼がある方向に移動すると、反対方向で翼が飛行体本体内に収縮して、当該移動した方向で飛行体本体から張り出した風抵抗面積が相対的に増加し、単軸飛行体の下向きの推進力が不均一になり、さらに、胴体の角度が変化し、単軸飛行体の飛行姿勢の制御が実現される。

図２は、本実施例による単軸飛行体の外観模式図であり、図２に示すように、該単軸飛行体が、プロペラ1と、飛行体本体2とを含み、飛行体本体2が流線型であり、その内部に駆動モータが設けられており、駆動モータが、プロペラ1を回転駆動して、飛行体本体2に上昇の動力を提供するようになっている。

前記単軸飛行体が、飛行体本体2の一部を構成する翼駆動装置3をさらに含み、翼駆動装置3の中間位置に、翼駆動装置3から張り出した環状翼4が設けられており、環状翼4が、翼駆動装置3による駆動によって水平方向で移動可能であり、環状翼4の翼駆動装置3の外周から張り出した全方向での風抵抗面積が同じである場合は、単軸飛行体の飛行体本体が現在の飛行姿勢を維持し、環状翼4がある方向に移動して、翼駆動装置3から張り出した当該方向での風抵抗面積を増加させる一方、反対方向で翼駆動装置3内に収縮して、当該反対方向での風抵抗面積を減少させた場合は、単軸飛行体の飛行体本体が現在の飛行姿勢を変える。

本実施例は、単軸飛行体の飛行体本体に翼駆動装置を導入し、翼による風抵抗の変化という原理に基づいて、単軸飛行体が現在の飛行姿勢を維持する必要がある場合、環状翼の飛行体本体から張り出した部分の全方向での風抵抗面積が同じになるように翼駆動装置によって駆動し、単軸飛行体の下向きの推進力が均一であるのを保証することにより、現在の飛行姿勢を維持し、また、単軸飛行体が飛行姿勢を変える必要がある場合、環状翼をある方向へ移動するように翼駆動装置によって駆動して、ある方向で単軸飛行体の飛行体本体から張り出した風抵抗面積を相対的に増加させて、単軸飛行体の下向きの推進力を不均一にして、さらに、胴体の角度を変えて、これにより、現在の飛行姿勢を変える。

本実施例の一実施形態において、図3から図5に示すように、翼駆動装置3が、柱状磁性リング31と、電磁モータ32と、上カバー33と、下カバー34とを含み、環状翼4が柱状磁性リング31の外壁と一体成形されている。

柱状磁性リング31が、電磁モータ32の外周に配設されており、柱状磁性リング31と電磁モータ32とは、高さが同じであり、且つ、柱状磁性リング31が小さな範囲内で移動しやすいように、一定の間隔を空けており、電磁モータ32が上カバー33と下カバー34との間に固定されており、上カバー33と下カバー34との間に、環状翼4を張り出させるための隙間が確保されており、環状翼4の一部が、上カバー33と下カバー34との間に形成された隙間を通って飛行体本体2の外部に張り出しており、現在の飛行姿勢を維持するとき、電磁モータ32の磁界が均一に分布して柱状磁性リング31の極性に反発し、柱状磁性リング31の軸心が電磁モータ32の軸心と重なり、図６aに示すように、電磁モータ32の通常作動時に、電磁モータ32の外面の磁性が柱状磁性リング31の内面の磁性と同じであり、柱状磁性リング31と電磁モータ32の磁界分布が均一であるため、柱状磁性リング31の受けた各方向での反発力が同じであることにより、その軸心が電磁モータ32の軸心と重なるようになる。図７aに示すように、柱状磁性リング31の軸心が電磁モータ32の軸心と重なった時、環状翼4の飛行体本体2から張り出した部分は、全方向での風抵抗面積が同じであり、単軸飛行体の下向きの推進力が均一であることにより、単軸飛行体は、現在の飛行姿勢を維持することができる。

現在の飛行姿勢を変えるとき、電磁モータ32のある方向の作動電流により、電磁モータ32の磁界分布が変えられ、柱状磁性リング31は、電磁モータ32の磁界の作用により、その軸心が偏移し、環状翼4が水平方向に移動するように駆動される。図６bに示すように、環状翼4が左に移動するように駆動しようとする場合は、電磁モータ32の右側の作動電流の方向を変えて、電磁モータ32の右側の磁極を変化させ、柱状磁性リング31の軸心を左に引き寄せるとよい。図７bに示すように、柱状磁性リング31の軸心が電磁モータ32の軸心に対して左に偏移した場合、環状翼4の飛行体本体2の左側から張り出した風抵抗面積が相対的に増加し、単軸飛行体に左向きの風抵抗が発生し、単軸飛行体の飛行体本体が左に偏移し、これにより、単軸飛行体は、現在の飛行姿勢を変えることができる。

単軸飛行体の飛行体本体が右に偏移する必要がある場合、電磁モータ32の左側の作動電流の方向を変えて、電磁モータ32の左側の磁極を変化させ、柱状磁性リング31の軸心を右に引き寄せるとよい。図７cに示すように、柱状磁性リング31の軸心が電磁モータ32の軸心に対して右に偏移した場合、環状翼4の飛行体本体2の右側から張り出した風抵抗面積が相対的に増加し、単軸飛行体に右向きの風抵抗が発生し、単軸飛行体の飛行体本体が右に偏移する。

そのうち、上カバー33と下カバー34とが同じ構造を有し、図４に示すように、上カバー33と下カバー34が共に、中心位置に位置するネジ受部35と、ネジ受部35の周囲に位置する支持板36とを含み、図５に示すように、電磁モータ32は、その両端に、ネジ受部35と螺合するネジ頭部321を有し、上カバー33と下カバー34とが、電磁モータ32の両端におけるネジ頭部321とネジ受部35との螺合によって締結固定が実現され、柱状磁性リング31を垂直方向で規制して、柱状磁性リング31が上下に移動することを回避する。

本実施例のその他の実施形態において、飛行体本体2が、機首21と、胴体22と、機尾23とを含む。本実施例における翼駆動装置3が、機首21と胴体22との間に設けられてもよく、又は、胴体22と機尾23との間に設けられてもよい。

胴体22内に、単軸飛行体の飛行を制御するための制御回路基板と、制御回路基板、駆動モータ及び翼駆動装置に給電するためのバッテリとが設けられている。

機尾23内に測距モジュールが設けられており、測距モジュールが、フレキシブル回路基板を介して制御回路基板に接続されており、単軸飛行体のリアルタイム飛行高度を測定して、測定された飛行高度情報を制御回路基板に送信することに用いられ、制御回路基板が、受信した飛行高度情報に基づいて、駆動モータの回転速度を制御する。

図２に示すように、本実施例による単軸飛行体は、プロペラ1の回転軸前端に位置し、単軸飛行体が空中にホバリングしている時の安定さを維持するためのバランスバー5と、機尾23の外部に設けられ、キャリア7を搭載するための支持フレーム6とをさらに含み、キャリア7が、携帯電話、PAD等の機器であってもよい。

要約すると、本発明は、単軸飛行体を提供しており、該単軸飛行体が、下記の有益な効果を有する。
（1）単軸飛行体の飛行体本体に翼駆動装置を導入し、環状翼による風抵抗の変化という原理に基づいて、単軸飛行体が現在の飛行姿勢を維持する必要がある場合、環状翼の飛行体本体から張り出した部分の全方向での風抵抗面積が同じになるように翼駆動装置によって駆動し、単軸飛行体の下向きの推進力が均一であるのを保証することにより、現在の飛行姿勢を維持し、また、単軸飛行体が飛行姿勢を変える必要がある場合、環状翼を、ある方向に移動するように翼駆動装置によって駆動して、ある方向で単軸飛行体の飛行体本体から張り出した風抵抗面積を相対的に増加させて、単軸飛行体の下向きの推進力を不均一にして、さらに、胴体の角度を変えることにより、現在の飛行姿勢を変え、即ち、本発明による単軸飛行体は、飛行姿勢の制御原理が簡単であり、実現しやすく、
（2）単軸飛行体の現在の飛行姿勢を変える必要がある場合、翼駆動装置における電磁モータのある方向の作動電流を変えるだけで飛行姿勢を変えることができ、即ち、本発明は、操作方式が簡単且つ便利であり、
（3）本発明の単軸飛行体は、全体として、プロペラと流線型の飛行体本体との2つの部分のみから構成されているため、構造が簡単であり、外観が美しいという特徴を有する。

上記したのは、あくまでも本発明の好ましい実施例であり、本発明の保護範囲を限定するものではない。本発明の精神及び原則内になされたいかなる補正、均等的置換、改良等、いずれも本発明の保護範囲内に含まれるものとする。

1…プロペラ、2…飛行体本体、21…機首、22…胴体、23…機尾、3…翼駆動装置、31…柱状磁性リング、32…電磁モータ、321…ネジ頭部、33…上カバー、34…下カバー、35…ネジ受部、36…支持板、4…環状翼、5…バランスバー、6…支持フレーム、7…キャリア。

Claims

プロペラ（1）と、飛行体本体（2）とを含み、前記飛行体本体（2）が流線型であり、その内部に駆動モータが設けられており、前記駆動モータが前記プロペラ（1）を回転駆動して、前記飛行体本体（2）に上昇の動力を提供する単軸飛行体であって、
前記飛行体本体（2）の一部を構成する翼駆動装置（3）をさらに含み、
前記翼駆動装置（3）の中間位置に前記翼駆動装置（3）から張り出した環状翼（4）が設けられており、前記環状翼（4）が、前記翼駆動装置（3）による駆動によって水平方向で移動可能であり、
前記環状翼（4）の前記翼駆動装置（3）の外周から張り出した全方向での風抵抗面積が同じである場合は、前記飛行体本体が現在の飛行姿勢を維持し、
前記環状翼（4）がある方向に移動して、当該方向で前記翼駆動装置（3）から張り出した風抵抗面積を増加させる一方、反対方向で前記翼駆動装置（3）内に収縮して、当該反対方向での風抵抗面積を減少させた場合は、前記飛行体本体が現在の飛行姿勢を変える、
ことを特徴とする単軸飛行体。
前記翼駆動装置（3）が、柱状磁性リング（31）と、電磁モータ（32）と、上カバー（33）と、下カバー（34）とを含み、前記環状翼（4）が前記柱状磁性リング（31）の外壁と一体成形されており、
前記柱状磁性リング（31）が前記電磁モータ（32）の外周に配設されており、前記柱状磁性リングと前記電磁モータとは、高さが同じであり、且つ前記柱状磁性リングと前記電磁モータとの間には、一定の間隔を空けており、
前記電磁モータ（32）が上カバー（33）と下カバー（34）との間に固定されており、上カバー（33）と下カバー（34）との間に、環状翼（4）を張り出させるための隙間が確保されており、環状翼（4）の一部が、上カバー（33）と下カバー（34）との間に形成された隙間を通して前記飛行体本体（2）の外部に張り出しており、
現在の飛行姿勢を維持するとき、前記電磁モータ（32）の磁界が均一に分布して前記柱状磁性リング（31）の極性に反発し、前記柱状磁性リング（31）の軸心が前記電磁モータ（32）の軸心と重なり、
現在の飛行姿勢を変えるとき、前記電磁モータ（32）のある方向の作動電流を変化させることで、電磁モータ（32）の磁界分布が変えられ、前記柱状磁性リング（31）は、前記電磁モータ（32）の磁界の作用により、その軸心が偏移し、前記環状翼（4）が水平方向に移動するように駆動される、
ことを特徴とする請求項１に記載の単軸飛行体。
前記上カバー（33）と前記下カバー（34）とが同じ構造を有し、前記上カバー及び前記下カバーともに、中心位置に位置するネジ受部（35）と、ネジ受部（35）の周囲に位置する支持板（36）とを含み、
前記電磁モータ（32）は、その両端に、ネジ受部（35）と螺合するネジ頭部（321）を有し、前記上カバー（33）と前記下カバー（34）とが、電磁モータ（32）の両端におけるネジ頭部（321）とネジ受部（35）との螺合によって締結固定される、
ことを特徴とする請求項２に記載の単軸飛行体。
前記飛行体本体（2）が、機首（21）と、胴体（22）と、機尾（23）とを順次に含み、
前記翼駆動装置（3）が、前記機首（21）と前記胴体（22）との間に設けられているか、又は、前記胴体（22）と前記機尾（23）との間に設けられている、
ことを特徴とする請求項２又は３に記載の単軸飛行体。
前記胴体（22）内に、前記飛行体本体の飛行を制御するための制御回路基板と、前記制御回路基板、前記駆動モータ及び前記翼駆動装置（3）に給電するためのバッテリとが設けられている、
ことを特徴とする請求項４に記載の単軸飛行体。
前記機尾（23）内に測距モジュールが設けられており、
前記測距モジュールが、フレキシブル回路基板を介して前記制御回路基板に接続されており、前記飛行体本体のリアルタイム飛行高度を測定して、測定された飛行高度情報を前記制御回路基板に送信することに用いられ、
前記制御回路基板が、受信した飛行高度情報に基づいて前記駆動モータの回転速度を制御することに用いられる、
ことを特徴とする請求項５に記載の単軸飛行体。
前記プロペラ（1）の回転軸前端に位置し、前記飛行体本体が空中にホバリングしている時の安定さを維持するためのバランスバー（5）をさらに含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の単軸飛行体。
前記機尾（23）の外部に設けられ、キャリア（7）を搭載するための支持フレーム（6）をさらに含む、
ことを特徴とする請求項４に記載の単軸飛行体。