KR102135889B1

KR102135889B1 - Electromagnetic propulsion appratus

Info

Publication number: KR102135889B1
Application number: KR1020200034059A
Authority: KR
Inventors: 이창열
Original assignee: 이창열
Priority date: 2020-03-19
Filing date: 2020-03-19
Publication date: 2020-07-20
Also published as: WO2021187686A1

Abstract

Embodiments of the present invention relate to an electromagnetic propulsion apparatus used in outer space. According to an embodiment of the present invention, the electromagnetic propulsion apparatus used in outer space comprises: a main body of a polyhedral shape in which an alternating current power supply device is arranged; a plurality of guides wherein one end thereof is connected to the main body, and a lead extended from the alternating current power supply device is arranged therein; and propulsion modules arranged in a number equal to the number of the plurality of guides, and connected to the other end of the guides. The propulsion module includes: a housing of a cuboid shape having an internal space, wherein one side thereof is connected to the other end of the guides; a first propulsion unit connected to the alternating current power supply device, through which a current I=I_1cosωt flows; and a second propulsion unit connected to the alternating current power supply device to have the same phase as the first propulsion unit, through which a current I=I_2cosωt flows. The first propulsion unit includes: a first reel of a cylindrical shape supported on the inner surface of the housing; and a first lead wound on the outer circumferential surface of the first reel. The second propulsion unit includes: a second reel of a cylindrical shape separated from the first reel to be arranged in a propulsion direction of the propulsion module, and supported on the inner surface of the housing; a first lead wound on the outer circumferential surface of the second reel; and a storage battery arranged to be directed towards the first reel.

Description

Electromagnetic propulsion device {ELECTROMAGNETIC PROPULSION APPRATUS}

본 발명의 실시예들은 전자기 추진 장치에 관한 것이다.Embodiments of the present invention relate to an electromagnetic propulsion device.

우주 공간에서 사용되는 종래의 추진 장치는 연료와 산화제로 구성되는 추진제(propellant)를 포함한다. 따라서 종래의 추진 장치는 부피가 크고 무게가 무거울 뿐만 아니라, 연로 또는 산화제가 고갈될 경우 자체적으로는 더 이상 추진을 할 수 없는 단점이 있다.Conventional propulsion devices used in outer space include propellants composed of fuel and oxidant. Therefore, the conventional propulsion device is not only bulky and heavy in weight, but also has a disadvantage in that it can no longer propel itself when the furnace or oxidant is depleted.

이러한 단점을 해결하기 위한 방안으로서 이온 엔진이 연구되고 있다. 이온 엔진은 아르곤(Ar) 또는 제논(Xe) 등을 이온화시킨 다음, 이온화된 입자를 전기장 안에서 가속시켜 그 반동으로 추진력을 얻는 엔진이다. 이온 엔진은 종래의 추진제를 이용하는 추진 장치에 비해 효율이 월등하게 높은 장점이 있다. 다만, 현재 이온 엔진이 생성할 수 있는 추진력은 매우 미미하다는 단점이 있다.Ion engines are being studied as a solution to these disadvantages. The ion engine is an engine that ionizes argon (Ar) or xenon (Xe), and then accelerates the ionized particles in an electric field to obtain propulsion through its reaction. Ion engines have the advantage of significantly higher efficiency than propulsion devices using conventional propellants. However, there is a disadvantage that the propulsive force that the ion engine can generate is very small.

전술한 배경 기술은 발명자가 본 발명의 도출을 위해 보유하고 있었거나, 본 발명의 도출 과정에서 습득한 기술 정보로서, 반드시 본 발명의 출원 전에 일반 공중에게 공개된 공지 기술이라 할 수는 없다.The above-described background technology is the technical information possessed by the inventor for derivation of the present invention or acquired in the derivation process of the present invention, and is not necessarily a known technology disclosed to the general public before filing the present invention.

본 발명의 실시예들은 전술한 문제점을 해결하기 위한 것으로서, 우주 공간에서 사용되는 전자기 추진 장치를 제공하는 것을 목적으로 한다.Embodiments of the present invention is to solve the above-described problems, it is an object to provide an electromagnetic propulsion device used in outer space.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치는 우주 공간에서 사용되는 전자기 추진 장치로서, 내부에 교류 전원 공급기가 배치되는 다면체 형상의 본체, 일단이 상기 본체와 연결되며, 내부에 상기 교류 전원 공급기에서 연장되는 도선이 배치되는 복수 개의 가이드, 상기 복수 개의 가이드와 동일한 개수로 배치되며, 상기 가이드의 타단과 연결되는 추진 모듈을 포함하고, 상기 추진 모듈은 일측이 상기 가이드의 타단과 연결되며, 내부 공간을 구비하는 직육면체 형상의 하우징, 상기 교류 전원 공급기와 연결되며, 전류 I=I₁cosωt가 흐르는 제1 추진 유닛 및 상기 제1 추진 유닛과 동일한 위상을 갖도록 상기 교류 전원 공급기와 연결되며, 전류 I=I₂cosωt가 흐르는 제2 추진 유닛을 포함하고, 상기 제1 추진 유닛은 상기 하우징의 내측면에 지지되는 원기둥 형상의 제1 릴 및 상기 제1 릴의 외주면에 감겨진 제1 도선을 포함하고, 상기 제2 추진 유닛은 상기 추진 모듈의 추진 방향으로 상기 제1 릴과 이격하여 배치되며, 상기 하우징의 내측면에 지지되는 원기둥 형상의 제2 릴, 상기 제2 릴의 외주면에 감겨진 제1 도선 및 상기 제1 릴을 지향하도록 배치되는 축전기를 포함한다.An electromagnetic propulsion device according to an embodiment of the present invention is an electromagnetic propulsion device used in outer space, a polyhedron-shaped main body in which an AC power supply is disposed, one end connected to the main body, and the AC power supply therein A plurality of guides in which extended conductors are disposed, the same number as the plurality of guides, and a propulsion module connected to the other end of the guide, wherein the propulsion module has one side connected to the other end of the guide, and an internal space A rectangular parallelepiped housing, which is connected to the AC power supply, is connected to the AC power supply so as to have the same phase as the first propulsion unit and the first propulsion unit through which the current I=I ₁ cosωt flows, and the current I= A second propulsion unit through which I ₂ cosωt flows, the first propulsion unit including a first reel having a cylindrical shape supported on an inner surface of the housing and a first conductor wound around an outer circumferential surface of the first reel, The second propulsion unit is spaced apart from the first reel in the propulsion direction of the propulsion module, and has a cylindrical second reel supported on the inner surface of the housing, and a first conductor wound around the outer circumferential surface of the second reel. And a capacitor arranged to face the first reel.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치에 있어서, 상기 제1 추진 유닛은 도체인 상기 제1 릴의 외주면에 상기 도선이 복수 회 감겨진 솔레노이드를 포함할 수 있다.In the electromagnetic propulsion device according to an embodiment of the present invention, the first propulsion unit may include a solenoid in which the conductor is wound a plurality of times on the outer circumferential surface of the first reel as a conductor.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치에 있어서, 상기 제1 추진 유닛에 흐르는 전류의 크기는 상기 제2 추진 유닛에 흐르는 전류의 크기보다 작을 수 있다.In the electromagnetic propulsion device according to an embodiment of the present invention, the magnitude of the current flowing in the first propulsion unit may be smaller than the magnitude of the current flowing in the second propulsion unit.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치에 있어서, 상기 전자기 추진 장치는 4개의 상기 추진 모듈이 상기 본체를 중심으로 대칭을 이루도록 배치되는 쿼드콥터 형태일 수 있다.In the electromagnetic propulsion device according to an embodiment of the present invention, the electromagnetic propulsion device may be in the form of a quadcopter in which four propulsion modules are arranged to be symmetrical about the body.

전술한 것 외의 다른 측면, 특징, 이점은 이하의 발명을 실시하기 위한 구체적인 내용, 청구범위 및 도면으로부터 명확해질 것이다.Other aspects, features, and advantages other than those described above will become apparent from the following detailed description, claims and drawings for carrying out the invention.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치는 추진 장치의 부피와 무게를 줄여, 장시간 동안 비행할 수 있는 전자기 추진 장치를 제공할 수 있다.The electromagnetic propulsion device according to an embodiment of the present invention can provide an electromagnetic propulsion device capable of flying for a long time by reducing the volume and weight of the propulsion device.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치의 평면도이다.
도 2는 도 1의 전자기 추진 장치의 블록도이다.
도 3은 도 1의 전자기 추진 장치의 추진 모듈을 나타내는 도면이다.
도 4는 도 1의 추진 모듈의 회로도이다.
도 5는 도 1의 추진 모듈의 개략도이다.1 is a plan view of an electromagnetic propulsion device according to an embodiment of the present invention.
FIG. 2 is a block diagram of the electromagnetic propulsion device of FIG. 1.
FIG. 3 is a view showing a propulsion module of the electromagnetic propulsion device of FIG. 1.
4 is a circuit diagram of the propulsion module of FIG. 1.
5 is a schematic diagram of the propulsion module of FIG. 1.

본 발명은 다양한 변환을 가할 수 있고 여러 가지 실시예를 가질 수 있는 바, 특정 실시예들을 도면에 예시하고 발명의 설명에 상세하게 설명하고자 한다. 그러나, 이는 본 발명을 특정한 실시예로 한정하려는 것이 아니며, 본 발명의 사상 및 기술 범위에 포함되는 모든 변환, 균등물 내지 대체물을 포함하는 것으로 이해되어야 한다. 본 발명을 설명함에 있어서 다른 실시예에 도시되어 있다 하더라도, 동일한 구성요소에 대하여서는 동일한 식별부호를 사용한다.The present invention can be applied to various transformations and can have various embodiments, and specific embodiments will be illustrated in the drawings and described in detail in the description of the invention. However, this is not intended to limit the present invention to a specific embodiment, it should be understood to include all conversions, equivalents, or substitutes included in the spirit and scope of the present invention. In describing the present invention, even though it is illustrated in other embodiments, the same reference numerals are used for the same components.

제1, 제2 등의 용어는 다양한 구성요소들을 설명하는데 사용될 수 있지만, 구성요소들은 용어들에 의해 한정되어서는 안 된다. 용어들은 하나의 구성요소를 다른 구성요소로부터 구별하는 목적으로만 사용된다.Terms such as first and second may be used to describe various components, but components should not be limited by terms. The terms are only used to distinguish one component from other components.

본 출원에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. 본 출원에서, "포함하다" 또는 "가지다" 등의 용어는 명세서상에 기재된 특징, 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것이 존재함을 지정하려는 것이지, 하나 또는 그 이상의 다른 특징들이나 숫자, 단계, 동작, 구성요소, 부품 또는 이들을 조합한 것들의 존재 또는 부가 가능성을 미리 배제하지 않는 것으로 이해되어야 한다.The terms used in this application are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention. In this application, terms such as “include” or “have” are intended to indicate that a feature, number, step, operation, component, part, or combination thereof described in the specification exists, and that one or more other features are present. It should be understood that the existence or addition possibilities of fields or numbers, steps, operations, components, parts or combinations thereof are not excluded in advance.

이하, 첨부된 도면들에 도시된 본 발명에 관한 실시예들을 참조하여 본 발명을 상세히 설명한다.Hereinafter, the present invention will be described in detail with reference to embodiments related to the present invention shown in the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치(10)의 평면도이고, 도 2는 도 1의 전자기 추진 장치(10)의 블록도이고, 도 3은 도 1의 전자기 추진 장치(10)의 추진 모듈(200)을 나타내는 도면이고, 도 4는 도 1의 추진 모듈(200)의 회로도이고, 도 5는 도 1의 추진 모듈(200)의 개략도이다.1 is a plan view of an electromagnetic propulsion device 10 according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a block diagram of the electromagnetic propulsion device 10 of FIG. 1, and FIG. 3 is an electromagnetic propulsion device 10 of FIG. 1 4 is a circuit diagram of the propulsion module 200 of FIG. 1, and FIG. 5 is a schematic diagram of the propulsion module 200 of FIG. 1.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치(10)는 지구 대기 상층부 또는 우주 공간과 같이 중력이 매우 약한 공간에서 사용되는 추진 장치이다. 또한, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치(10)는 무인기(Unmanned Aerial Vehicle; UAV)일 수 있다. 이하에서 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치(10)는 우주 공간에서 사용되는 무인기인 경우를 중심으로 설명한다.The electromagnetic propulsion device 10 according to an embodiment of the present invention is a propulsion device used in a space where gravity is very weak, such as the upper atmosphere of the Earth or the outer space. Also, the electromagnetic propulsion device 10 according to an embodiment of the present invention may be an unmanned aerial vehicle (UAV). Hereinafter, the electromagnetic propulsion device 10 according to an embodiment of the present invention will be mainly described in the case of an unmanned aerial vehicle used in outer space.

도 1 내지 도 5를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치(10)는 본체(100)와, 추진 모듈(200)과, 가이드(300)를 포함할 수 있다.1 to 5, the electromagnetic propulsion device 10 according to an embodiment of the present invention may include a main body 100, a propulsion module 200, and a guide 300.

본체(100)는 전자기 추진 장치(10)의 메인 바디이다. 본체(100)는 전자기 추진 장치(10)의 무게 중심에 위치하며, 후술하는 바와 같이 본체(100)에서 추진 모듈(200)과 가이드(300)가 연장되도록 배치될 수 있다. 본체(100)는 전자 장비 등이 배치되는 내부 공간을 구비할 수 있다.The main body 100 is the main body of the electromagnetic propulsion device 10. The main body 100 is located at the center of gravity of the electromagnetic propulsion device 10, and the propulsion module 200 and the guide 300 may be disposed in the main body 100 as described later. The main body 100 may have an internal space in which electronic equipment or the like is disposed.

본체(100)는 케이스(110)와, 틸팅 유닛(120)과, 컨트롤러(130)와, 교류 전원 공급기(140)와, 배터리(150)와, 센서 유닛(160)을 포함할 수 있다.The main body 100 may include a case 110, a tilting unit 120, a controller 130, an AC power supply 140, a battery 150, and a sensor unit 160.

케이스(110)는 본체(100)의 프레임을 형성하는 강체이다. 케이스(110)의 형상은 특별히 한정하지 않으나, 본 발명의 일 실시예에서 케이스(110)는 직육면체 형상을 가질 수 있다. 케이스(110)는 내부 공간을 구비하며, 내부 공간에는 틸팅 유닛(120)과, 컨트롤러(130)와, 교류 전원 공급기(140)와, 배터리(150)와, 센서 유닛(160) 등이 배치될 수 있다. 그 외에도 도면에 도시하지는 않았으나 전자기 추진 장치(10)의 추진 또는 조향을 위한 장비가 케이스(110)의 내부 공간에 추가로 배치될 수 있다.The case 110 is a rigid body forming a frame of the main body 100. The shape of the case 110 is not particularly limited, but in one embodiment of the present invention, the case 110 may have a rectangular parallelepiped shape. The case 110 has an internal space, in which the tilting unit 120, the controller 130, the AC power supply 140, the battery 150, the sensor unit 160, and the like are disposed. Can. In addition, although not shown in the drawings, equipment for propulsion or steering of the electromagnetic propulsion device 10 may be additionally disposed in the interior space of the case 110.

틸팅 유닛(120)은 케이스(110)의 모서리에 배치될 수 있다. 틸팅 유닛(120)은 가이드(300)와 물리적으로 연결된다. 틸팅 유닛(120)은 컨트롤러(130)에 의해 제어되어, 가이드(300)를 적어도 어느 한 방향으로 회전시킬 수 있다.The tilting unit 120 may be disposed at the corner of the case 110. The tilting unit 120 is physically connected to the guide 300. The tilting unit 120 is controlled by the controller 130 and can rotate the guide 300 in at least one direction.

도 1에 나타낸 바와 같이, 틸팅 유닛(120)은 가이드(300)를 가이드(300)의 길이 방향과 평행한 축을 중심으로 틸팅시키거나, 도 1의 평면에 수직인 축을 중심으로 틸팅시킬 수 있다. 즉, 틸팅 유닛(120)은 가이드(300) 또는 전자기 추진 장치(10)의 피치(pitch) 운동 및/또는 요(yaw) 운동을 제어할 수 있다.As shown in FIG. 1, the tilting unit 120 may tilt the guide 300 around an axis parallel to the longitudinal direction of the guide 300, or around an axis perpendicular to the plane of FIG. 1. That is, the tilting unit 120 may control the pitch motion and/or yaw motion of the guide 300 or the electromagnetic propulsion device 10.

다른 실시예로, 도면에 나타내지는 않았으나, 틸팅 유닛(120)은 가이드(300)를 도 1의 평면으로 들어가는 방향 또는 도 1의 평면에서 나오는 방향으로도 틸팅시킬 수 있다. 즉, 틸팅 유닛(120)은 가이드(300) 또는 전자기 추진 장치(10)의 롤(roll) 운동을 추가로 제어할 수 있다.In another embodiment, although not shown in the drawings, the tilting unit 120 may also tilt the guide 300 in a direction that enters the plane of FIG. 1 or a direction that exits the plane of FIG. 1. That is, the tilting unit 120 may further control the roll motion of the guide 300 or the electromagnetic propulsion device 10.

전술한 바와 같은 운동을 제어하기 위해, 틸팅 유닛(120)은 후술하는 컨트롤러(130)에 의해 제어될 수 있으며, 유니버셜 조인트(universal joint) 및 액추에이터(actuator)가 결합된 커플링을 포함할 수 있다. In order to control the movement as described above, the tilting unit 120 may be controlled by the controller 130 described below, and may include a coupling in which a universal joint and an actuator are coupled. .

컨트롤러(130)는 케이스(110)의 내부 일측에 배치될 수 있으며, 전술한 바와 같이 틸팅 유닛(120)을 제어할 수 있다. 또한, 도 2에 나타낸 바와 같이, 컨트롤러(130)는 후술하는 교류 전원 공급기(140) 및 센서 유닛(160)을 제어하도록 연결될 수 있다. 컨트롤러(130)는 메모리 및 프로세서를 포함할 수 있으며, 그 외에 전자 장치를 제어하기 위한 통상의 구성을 포함할 수 있다.The controller 130 may be disposed on one inner side of the case 110 and may control the tilting unit 120 as described above. In addition, as shown in FIG. 2, the controller 130 may be connected to control the AC power supply 140 and the sensor unit 160 described later. The controller 130 may include a memory and a processor, and may also include a conventional configuration for controlling an electronic device.

교류 전원 공급기(140)는 후술하는 추진 모듈(200)에 전원을 공급한다. 일 실시예로, 교류 전원 공급기(140)는 배터리(150)로부터 전력을 공급받고, 이를 추진 모듈(200)로 공급할 수 있다. The AC power supply 140 supplies power to the propulsion module 200 described later. In one embodiment, the AC power supply 140 may receive power from the battery 150 and supply it to the propulsion module 200.

보다 구체적으로, 교류 전원 공급기(140)는 배터리(150)로부터 직류 전기를 공급받고, 이를 교류 전기로 변환하는 컨버터(converter)일 수 있다. 교류 전원 공급기(140)는 변환된 교류 전기를 각각의 추진 모듈(200)로 공급하여, 추진력을 발생시킨다. 이때, 교류 전원 공급기(140)에서 공급되는 교류 전기의 전압 위상은 V=V₀sinωt일 수 있다.More specifically, the AC power supply 140 may be a converter that receives DC electricity from the battery 150 and converts it into AC electricity. The AC power supply 140 supplies the converted AC electricity to each propulsion module 200 to generate propulsive force. At this time, the voltage phase of the AC electricity supplied from the AC power supply 140 may be V=V ₀ sinωt.

배터리(150)는 인공위성에 일반적으로 사용되는 리튬 이온 배터리일 수 있다.The battery 150 may be a lithium ion battery generally used for satellites.

다른 실시예로, 배터리(150)는 태양전지(미도시)로 대체될 수 있다. 즉, 케이스(110)의 내부에 배터리(150)를 구비하는 대신 케이스(110) 외부에 태양전지판을 부착하여, 전력을 생산하고 이를 교류 전원 공급기(140)로 공급할 수 있다.In another embodiment, the battery 150 may be replaced with a solar cell (not shown). That is, instead of having the battery 150 inside the case 110, the solar panel can be attached to the outside of the case 110 to produce power and supply it to the AC power supply 140.

센서 유닛(160)은 케이스(110)의 내부 또는 외부에 배치되어, 전자기 추진 장치(10)의 현재 상태에 대한 정보를 획득할 수 있다. 보다 구체적으로, 센서 유닛(160)은 속도 센서, 가속도 센서 또는 중력 센서뿐만 아니라 카메라를 포함할 수 있다. 또는 센서 유닛(160)은 인공위성용 별추적기(star tracker)를 포함할 수 있다.The sensor unit 160 may be disposed inside or outside the case 110 to obtain information about the current state of the electromagnetic propulsion device 10. More specifically, the sensor unit 160 may include a speed sensor, an acceleration sensor, or a gravity sensor, as well as a camera. Alternatively, the sensor unit 160 may include a star tracker for satellites.

센서 유닛(160)이 획득한 전자기 추진 장치(10)의 현재 상태에 대한 정보는 컨트롤러(130)로 전달되며, 컨트롤러(130)는 미리 설정된 기준과 전달받은 정보에 기초하여 교류 전원 공급기(140)를 제어함으로써 추진 모듈(200)을 제어할 수 있다.Information about the current state of the electromagnetic propulsion device 10 obtained by the sensor unit 160 is transmitted to the controller 130, and the controller 130 is based on a preset criterion and the received information, an AC power supply 140 By controlling the control module 200 can be controlled.

추진 모듈(200)은 가이드(300)를 통해 본체(100)와 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 가이드(300)의 일단은 본체(100)와 연결되며, 가이드(300)의 타단은 추진 모듈(200)과 연결될 수 있다. 추진 모듈(200)은 전자기 추진 장치(10)의 추진력을 생성한다.The propulsion module 200 may be connected to the main body 100 through the guide 300. More specifically, one end of the guide 300 is connected to the main body 100, and the other end of the guide 300 can be connected to the propulsion module 200. The propulsion module 200 generates propulsive force of the electromagnetic propulsion device 10.

추진 모듈(200)은 하우징(210)과, 제1 추진 유닛(220)과, 제2 추진 유닛(230)과, 전송 선로(240)를 포함할 수 있다.The propulsion module 200 may include a housing 210, a first propulsion unit 220, a second propulsion unit 230, and a transmission line 240.

하우징(210)은 추진 모듈(200)의 프레임으로서, 제1 추진 유닛(220)과, 제2 추진 유닛(230)과, 전송 선로(240)가 배치되는 내부 공간을 구비한다. 하우징(210)의 형상은 특별히 한정하지 않으며, 본 발명의 일 실시예에 따른 하우징(210)은 직육면체 형상을 가질 수 있다. 도 3에 나타낸 바와 같이, 하우징(210)의 일면은 가이드(300)와 연결될 수 있다.The housing 210 is a frame of the propulsion module 200 and includes an internal space in which the first propulsion unit 220, the second propulsion unit 230, and the transmission line 240 are disposed. The shape of the housing 210 is not particularly limited, and the housing 210 according to an embodiment of the present invention may have a rectangular parallelepiped shape. As shown in FIG. 3, one surface of the housing 210 may be connected to the guide 300.

제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)은 서로 상호 작용하며 추진력을 생성하는 부재로서, 하우징(210)의 내부에 각각 배치된다. 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)은 하우징(210)의 내측면에 의해 지지되도록 배치되며, 서로 소정의 거리만큼 이격된다.The first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230 are members that interact with each other and generate propulsion, and are respectively disposed inside the housing 210. The first pushing unit 220 and the second pushing unit 230 are disposed to be supported by the inner surface of the housing 210 and are spaced apart from each other by a predetermined distance.

제1 추진 유닛(220)은 제1 릴(221)과, 제1 도선(222)을 포함할 수 있다.The first pushing unit 220 may include a first reel 221 and a first conducting wire 222.

제1 릴(221)은 원기둥 형상의 부재로서, 양 단면은 각각 하우징(210)의 내측면에 고정된다. 제1 릴(221)의 형상은 반드시 원기둥 형상에 한정하지는 않으며, 직육면체를 포함하는 다면체일 수 있다.The first reel 221 is a cylindrical member, and both cross sections are fixed to the inner surface of the housing 210, respectively. The shape of the first reel 221 is not necessarily limited to a cylindrical shape, and may be a polyhedron including a rectangular parallelepiped.

제1 도선(222)은 제1 릴(221)의 외주면에 적어도 1회 이상 감겨질 수 있다. 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제1 도선(222)의 양단은 각각 전송 선로(240)와 연결되며, 이들 전송 선로(240)는 가이드(300)의 내부를 통과해 교류 전원 공급기(140)와 연결된다. 이에 따라, 제1 추진 유닛(220)에는 교류 전류가 흐를 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 추진 유닛(220)에는 I=I₁cosωt의 전류가 흐를 수 있다.The first conductor 222 may be wound at least once on the outer circumferential surface of the first reel 221. 3 and 4, both ends of the first conductor 222 are respectively connected to the transmission line 240, and these transmission lines 240 pass through the inside of the guide 300 to supply the AC power supply 140 ). Accordingly, an alternating current may flow through the first propulsion unit 220. More specifically, a current of I=I ₁ cosωt may flow through the first propulsion unit 220.

제2 추진 유닛(230)은 제2 릴(231)과, 제2 도선(232)과, 축전기(233)를 포함할 수 있다.The second pushing unit 230 may include a second reel 231, a second conductor 232, and a capacitor 233.

제2 릴(231)은 원기둥 형상의 부재로서, 양 단면은 각각 하우징(210)의 내측면에 고정된다. 제2 릴(231)의 형상은 반드시 원기둥 형상에 한정하지는 않으며, 직육면체를 포함하는 다면체일 수 있다.The second reel 231 is a cylindrical member, and both cross sections are fixed to the inner surface of the housing 210, respectively. The shape of the second reel 231 is not necessarily limited to a cylindrical shape, and may be a polyhedron including a rectangular parallelepiped.

제2 릴(231)은 제1 릴(221)과 이격하여 배치된다. 보다 구체적으로, 도 에 나타낸 바와 같이, 제2 릴(231)은 제1 릴(221)으로부터 높이 방향으로 소정의 간격만큼 이격하여 배치될 수 있다.The second reel 231 is spaced apart from the first reel 221. More specifically, as shown in FIG. 2, the second reels 231 may be disposed spaced apart from the first reels 221 by a predetermined distance in the height direction.

제2 도선(232)은 제2 릴(231)의 외주면에 적어도 1회 이상 감겨질 수 있다. 도 3 및 도 4에 나타낸 바와 같이, 제2 도선(232)의 양단은 각각 전송 선로(240)와 연결되며, 이들 전송 선로(240)는 가이드(300)의 내부를 통과해 교류 전원 공급기(140)와 연결된다. 이에 따라, 제2 추진 유닛(230)에는 교류 전류가 흐를 수 있다. 보다 구체적으로, 제2 추진 유닛(230)에는 I=I₂cosωt의 전류가 흐를 수 있다.The second lead wire 232 may be wound at least once on the outer circumferential surface of the second reel 231. 3 and 4, both ends of the second conductor 232 are respectively connected to the transmission line 240, and these transmission lines 240 pass through the inside of the guide 300 to supply the AC power supply 140 ). Accordingly, an alternating current may flow through the second pushing unit 230. More specifically, a current of I=I ₂ cosωt may flow through the second propulsion unit 230.

축전기(233)는 제2 도선(232)의 일부 구간을 대체하도록 배치된다. 보다 구체적으로, 도 3에 나타낸 바와 같이, 축전기(233)는 제2 릴(231)의 외주면 상에, 그리고 제1 추진 유닛(220)을 지향하도록 배치된다.The capacitor 233 is arranged to replace a portion of the second conductor 232. More specifically, as shown in FIG. 3, the capacitor 233 is disposed on the outer circumferential surface of the second reel 231 and directed to the first propulsion unit 220.

일 실시예로, 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)이 높이 방향으로 기 설정된 거리만큼 이격되고, 그에 수직인 일방향으로 나란히 배치된 상태에서, 축전기(233)는 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)의 사이에 배치될 수 있다. 또한, 축전기(233)는 높이 방향으로 제1 추진 유닛(220)을 지향하도록 제2 릴(231)의 외주면에 배치될 수 있다.In one embodiment, the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230 are spaced apart by a predetermined distance in the height direction, and in a state arranged side by side in the vertical direction, the capacitor 233 is the first propulsion It may be disposed between the unit 220 and the second pushing unit 230. In addition, the capacitor 233 may be disposed on the outer circumferential surface of the second reel 231 to direct the first pushing unit 220 in the height direction.

이와 같은 구성을 통해, 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)이 서로에게 가하는 로렌츠 힘(Lorentz force)이 발생하고, 추진 모듈(200)이 추진력을 생성할 수 있다. Through such a configuration, the Lorentz force exerted by the first pushing unit 220 and the second pushing unit 230 on each other is generated, and the pushing module 200 can generate the pushing force.

전송 선로(240)는 교류 전원 공급기(140)와 추진 모듈(200), 보다 구체적으로는 제1 추진 유닛(220)의 제1 도선(222)과, 제2 추진 유닛(230)의 제2 도선(232)을 연결한다. 전송 선로(240)는 본체(100)의 내부에 배치되는 교류 전원 공급기(140)에서 연장되어, 가이드(300)의 내부 공간을 지나 제1 추진 유닛(220) 및 제2 추진 유닛(230)과 연결된다.The transmission line 240 includes an AC power supply 140 and a propulsion module 200, more specifically, a first conductor 222 of the first propulsion unit 220 and a second conductor of the second propulsion unit 230. Connect (232). The transmission line 240 extends from the AC power supply 140 disposed inside the main body 100, passes through the interior space of the guide 300, and the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230. Connected.

가이드(300)는 본체(100)와 추진 모듈(200)을 연결한다. 가이드(300)의 일단은 본체(100), 보다 구체적으로는 틸팅 유닛(120)과 연결된다. 가이드(300)의 타단은 추진 모듈(200)의 측면과 연결된다. 이에 따라, 컨트롤러(130)의 제어에 의해 틸팅 유닛(120)이 틸팅되면서 가이드(300)가 적어도 어느 한 방향으로 회전하게 되고, 이에 따라 추진 모듈(200)의 위치가 변경될 수 있다.The guide 300 connects the main body 100 and the propulsion module 200. One end of the guide 300 is connected to the main body 100, more specifically, the tilting unit 120. The other end of the guide 300 is connected to the side of the propulsion module 200. Accordingly, as the tilting unit 120 is tilted by the control of the controller 130, the guide 300 rotates in at least one direction, and accordingly, the position of the propulsion module 200 may be changed.

가이드(300)의 형상은 특별히 한정하지 않으며, 내부 공간을 구비하는 다면체일 수 있다. 일 실시예로, 도 1 및 도 2에 나타낸 바와 같이 가이드(300)는 중공의 직육면체 막대일 수 있다.The shape of the guide 300 is not particularly limited, and may be a polyhedron having an interior space. In one embodiment, as shown in Figures 1 and 2, the guide 300 may be a hollow cuboid rod.

도 3 내지 도 5를 참조하며, 추진 모듈(200)에 대해 보다 상세히 설명한다. 도 5에 나타낸 바와 같이, 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)을 각각 원형 폐회로로 간략히 나타낼 수 있다(제2 추진 유닛(230)은 축전기(233)를 포함하지만, 축전기(233)의 양 극판 사이를 흐르는 가상의 변위 전류를 고려했을 때, 제2 추진 유닛(230) 또한 원형 폐회로로 나타낼 수 있다).3 to 5, the propulsion module 200 will be described in more detail. As shown in FIG. 5, the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230 may be briefly represented as circular closed circuits (the second propulsion unit 230 includes a capacitor 233, but the capacitor ( Considering the imaginary displacement current flowing between both pole plates of 233), the second propulsion unit 230 may also be represented as a circular closed loop).

전술한 바와 같이, 제1 추진 유닛(220)에는 I=I₁cosωt의 전류가 흐르고, 제2 추진 유닛(230)에는 I=I₂cosωt의 전류가 흐른다. 또한, 제2 추진 유닛(230)의 축전기(233)에는 각각 Q=Q₀sinωt, -Q의 전하가 저장된 상태이다.As described above, a current of I=I ₁ cosωt flows through the first propulsion unit 220, and a current of I=I ₂ cosωt flows through the second propulsion unit 230. In addition, charges of Q=Q ₀ sinωt and -Q are stored in the capacitor 233 of the second propulsion unit 230, respectively.

이 상태에서, 제1 추진 유닛(220)에 교류 전류가 흐르면서 생성되는 전기장에 의해, 축전기(233)의 각 극판이 로렌츠 힘을 받게 된다. 보다 구체적으로, 축전기(233)의 양 극판과 제2 도선(232)의 연결점을 지나는 원형 전기장이 생성되고, 전기장의 방향을 고려했을 때, 전하 Q가 저장된 극판은 원형 전기장의 접선 방향인 우측 상단으로 힘을 받고, 전하 -Q가 저장된 극판도 원형 전기장의 접선 방향이면서 전하 Q가 저장된 극판이 받는 힘과 반대 방향인 좌측 상단으로 힘을 받게 된다. 즉, 힘의 합력의 방향은 윗쪽을 향하게 된다.In this state, each pole plate of the capacitor 233 is subjected to a Lorentz force by an electric field generated while an alternating current flows through the first propulsion unit 220. More specifically, a circular electric field passing through a connection point between the positive electrode plate of the capacitor 233 and the second conductor 232 is generated, and considering the direction of the electric field, the polar plate storing the electric charge Q is the upper right of the tangential direction of the circular electric field As a result, the pole plate in which the charge -Q is stored is also tangential to the circular electric field and receives a force in the upper left side opposite to the force received by the pole plate in which the charge Q is stored. That is, the direction of the sum of the forces is directed upward.

또한, 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)이 생성하는 자기장에 다른 자기 쌍극자 모멘트의 방향을 고려하면 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)은 서로를 밀어내는 척력을 받는다.In addition, when considering the directions of different magnetic dipole moments in the magnetic field generated by the first pushing unit 220 and the second pushing unit 230, the first pushing unit 220 and the second pushing unit 230 push each other I receive repulsion.

따라서 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)이 만들어내는 알짜힘의 방향은 윗쪽을 나타내며, 이와 같은 구성을 통해 추진 모듈(200)은 일방향으로 추진력을 발생할 수 있다.Therefore, the direction of the net force generated by the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230 represents the upper side, and through this configuration, the propulsion module 200 may generate propulsion in one direction.

이는 제2 추진 유닛(230)이 제1 추진 유닛(220)에 가하는 힘은 축전기(233)를 포함하지 않는 경우와 동일하지만(동일한 크기의 전류가 흐르므로 그에 따른 자기 쌍극자 모멘트의 크기도 동일), 제2 추진 유닛(230)의 제2 도선(232)의 일부가 축전기(233)로 대체되었기 때문에 제1 추진 유닛(220)이 제2 추진 유닛(230)에 가하는 힘(로렌츠 힘)은 대체된 도선의 길이만큼 감소되기 때문이다.This is the same as the case in which the force exerted by the second propulsion unit 230 on the first propulsion unit 220 does not include the capacitor 233 (the current of the same size flows, so the size of the magnetic dipole moment accordingly) is also the same. , Since a part of the second conductor 232 of the second propulsion unit 230 is replaced by the capacitor 233, the force (Lorentz force) exerted by the first propulsion unit 220 on the second propulsion unit 230 is replaced This is because the length of the conductor is reduced by the length.

일 실시예로, 본 발명의 일 실시예에 따른 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)은 동일한 위상의 전압이 인가될 수 있다. 즉, 전술한 바와 같이, 교류 전원 공급기(140)의 전압의 위상이 V=V₀sinωt이고, 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)은 모두 교류 전원 공급기(140)에 연결되어 회로를 형성하므로, 동일한 위상의 전류가 흐르게 된다(I=I₁cosωt, I=I₂cosωt).In one embodiment, the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230 according to an embodiment of the present invention may be applied with the same phase voltage. That is, as described above, the phase of the voltage of the AC power supply 140 is V=V ₀ sinωt, and both the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230 are connected to the AC power supply 140 To form a circuit, current of the same phase flows (I=I ₁ cosωt, I=I ₂ cosωt).

이에 따라, 전하가 축전기(233)에 저장 및 소비되는 것을 반복하게 되고, 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)의 상호 작용에 따른 알짜힘은 동일한 방향(도 5의 아랫쪽)을 향하게 된다. 이때, 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)은 전술한 바와 같이 하우징(210)의 내측면에 고정된 상태이고, 따라서 전자기 추진 장치(10)는 일방향으로 추진할 수 있다.Accordingly, the charge is repeatedly stored and consumed in the capacitor 233, and the net force due to the interaction between the first pushing unit 220 and the second pushing unit 230 is the same direction (bottom of FIG. 5). Will be facing. At this time, the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230 are fixed to the inner surface of the housing 210 as described above, and thus the electromagnetic propulsion device 10 can propel in one direction.

다른 실시예로, 제1 추진 유닛(220)은 도체인 제1 릴(221)과, 제1 릴(221)의 외주면에 복수 회 감겨진 코일인 제1 도선(222)으로 이루어지는 솔레노이드일 수 있다.In another embodiment, the first propulsion unit 220 may be a solenoid composed of a first reel 221 that is a conductor and a first conductor 222 which is a coil wound on the outer circumferential surface of the first reel 221 multiple times. .

다른 실시예로, 교류 전원 공급기(140)는 각각의 추진 모듈(200)에 대해 개별적으로 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 교류 전원 공급기(140)는 총 4개의 교류 전원 공급기(140a, 140b, 140c, 140d)로 구성되고, 추진 모듈(200) 또한 4개의 추진 모듈(200a, 200b, 200c, 200d)로 구성될 수 있다. 그리고 각각의 교류 전원 공급기(140a, 140b, 140c, 140d)는 각각의 추진 모듈(200a, 200b, 200c, 200d)과 연결될 수 있다.In another embodiment, the AC power supply 140 may be individually connected to each propulsion module 200. More specifically, the AC power supply 140 is composed of a total of four AC power supply (140a, 140b, 140c, 140d), the propulsion module 200 is also four propulsion modules (200a, 200b, 200c, 200d) Can be configured. And each of the AC power supply (140a, 140b, 140c, 140d) may be connected to each of the propulsion module (200a, 200b, 200c, 200d).

이와 같은 구성을 통해, 컨트롤러(130)가 각각의 교류 전원 공급기(140a, 140b, 140c, 140d)를 제어(예를 들어, 각각의 추진 모듈(200a, 200b, 200c, 200d)에 인가되는 전압을 제어)하면서, 동시에 틸팅 유닛(120)의 요 각도(yaw angle), 피치 각도(pitch angle) 및/또는 롤 각도(roll angle)을 제어함으로써, 전자기 추진 장치(10)의 추진 또는 조향을 보다 용이하고 세밀하게 제어할 수 있다.Through this configuration, the controller 130 controls each AC power supply 140a, 140b, 140c, 140d (for example, the voltage applied to each propulsion module 200a, 200b, 200c, 200d) Control), and at the same time, by controlling the yaw angle, pitch angle, and/or roll angle of the tilting unit 120, it is easier to propel or steer the electromagnetic propulsion device 10 And fine-grained control.

다른 실시예로, 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)은 서로 다른 교류 전원 공급기(140)와 연결될 수 있다. 보다 구체적으로, 제1 추진 유닛(220)은 제1 교류 전원 공급기(140-1), 제2 추진 유닛(230)은 제2 교류 전원 공급기(140-2)와 연결될 수 있다. 이에 따라, 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)을 개별적으로 제어하여, 추진 모듈(200)의 추진력을 보다 정확하고 세밀하게 제어할 수 있다. 특히, 제1 추진 유닛(220)에 인가되는 전압의 크기를 높여, 추진 모듈(200)에서 발생되는 추진력의 크기를 높일 수 있다.In another embodiment, the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230 may be connected to different AC power supplies 140. More specifically, the first propulsion unit 220 may be connected to the first AC power supply 140-1 and the second propulsion unit 230 to the second AC power supply 140-2. Accordingly, the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230 are individually controlled to more accurately and precisely control the propulsion force of the propulsion module 200. In particular, the magnitude of the voltage applied to the first propulsion unit 220 may be increased to increase the magnitude of the propulsion force generated by the propulsion module 200.

이 경우, 전자기 추진 장치(10)는 위상 동기 회로(미도시)를 추가로 포함할 수 있다. 즉, 제1 교류 전원 공급기(140-1)와 제2 교류 전원 공급기(140-2)에서 인가되는 각각의 전압의 위상을 동기화시켜, 위상차에 의한 추진력의 손실을 줄이도록 상기 위상 동기 회로를 포함할 수 있다. 상기 위상 동기 회로는 특별히 한정하지 않으며, 종래 사용되는 공지의 위상 동기 회로가 사용될 수 있다.In this case, the electromagnetic propulsion device 10 may further include a phase synchronization circuit (not shown). That is, the phase synchronization circuit is included to synchronize the phases of the respective voltages applied from the first AC power supply 140-1 and the second AC power supply 140-2, thereby reducing the loss of propulsion due to the phase difference. can do. The phase-locking circuit is not particularly limited, and a known phase-locking circuit conventionally used may be used.

일 실시예로, 제1 추진 유닛(220)에 흐르는 전류의 크기는 제2 추진 유닛(230)에 흐르는 크기보다 클 수 있다. 이는 제1 추진 유닛(220)의 임피던스 성분을 낮추거나 제2 추진 유닛(230)의 저항 또는 임피던스 성분을 높임으로써 달성할 수 있다. 또는, 전술한 바와 같이 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)을 서로 다른 교류 전원 공급기(140-1, 140-2)에 연결시켜 달성할 수 있다. 이에 따라, 추진 모듈(200)이 발생하는 추진력의 크기를 높일 수 있다.In one embodiment, the magnitude of the current flowing through the first thrusting unit 220 may be larger than the magnitude flowing through the second thrusting unit 230. This can be achieved by lowering the impedance component of the first propulsion unit 220 or increasing the resistance or impedance component of the second propulsion unit 230. Alternatively, as described above, it may be achieved by connecting the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230 to different AC power supplies 140-1 and 140-2. Accordingly, the magnitude of the propulsive force generated by the propulsion module 200 can be increased.

일 실시예로, 본 발명에 따른 전자기 추진 장치(10)는 4개의 추진 모듈(200)이 본체(100)를 중심으로 대칭을 이루도록 배치되는 쿼드콥터(quarcopter) 형태일 수 있다.In one embodiment, the electromagnetic propulsion device 10 according to the present invention may be in the form of a quadcopter (quarcopter) in which four propulsion modules 200 are arranged to be symmetrical about the body 100.

본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치(10)는 제1 추진 유닛(220)과 제2 추진 유닛(230)이 주고 받는 전자기적 힘(로렌츠 힘)에 기초하여 추진력을 생성함으로써, 산소제 또는 연료 없이도 우주 공간에서 추진력을 생성할 수 있다. 이에 따라, 본 발명의 일 실시예에 따른 전자기 추진 장치(10)는 우주 공간에서 사용되는 추진 장치의 무게 또는 부피를 획기적으로 줄일 수 있으며, 우주 탐사에 소요되는 비용을 저감할 수 있다.The electromagnetic propulsion device 10 according to an embodiment of the present invention is an oxygen agent by generating propulsive force based on the electromagnetic force (Lorentz force) exchanged between the first propulsion unit 220 and the second propulsion unit 230. Or it can generate propulsion in outer space without fuel. Accordingly, the electromagnetic propulsion device 10 according to an embodiment of the present invention can significantly reduce the weight or volume of a propulsion device used in outer space, and reduce the cost of space exploration.

본 명세서에서는 본 발명을 한정된 실시예를 중심으로 설명하였으나, 본 발명의 범위 내에서 다양한 실시예가 가능하다. 또한 설명되지는 않았으나, 균등한 수단도 또한 본 발명에 그대로 결합되는 것이라 할 것이다. 따라서 본 발명의 진정한 보호범위는 아래의 청구범위에 의하여 정해져야 할 것이다.In the present specification, the present invention has been mainly described with limited embodiments, but various embodiments are possible within the scope of the present invention. Also, although not described, it will be said that equivalent means are also incorporated into the present invention. Therefore, the true protection scope of the present invention should be defined by the following claims.

10: 전자기 추진 장치
100: 본체
200: 추진 모듈
300: 가이드10: electromagnetic propulsion device
100: main body
200: propulsion module
300: guide

Claims

An electromagnetic propulsion device used in outer space,
A polyhedron-shaped main body in which an AC power supply is disposed;
A plurality of guides having one end connected to the main body and a conducting wire extending from the AC power supply disposed therein;
It is arranged in the same number as the plurality of guides, the propulsion module connected to the other end of the guide; includes,
The propulsion module
One side is connected to the other end of the guide, a rectangular parallelepiped housing having an interior space;
A first propulsion unit connected to the AC power supply and through which current I=I ₁ cosωt flows; And
The second propulsion unit is connected to the AC power supply so as to have the same phase as the first propulsion unit, the current I = I ₂ cosωt flow; includes,
The first propulsion unit
A first reel having a cylindrical shape supported on an inner surface of the housing; And
It includes; a first conductor wound on the outer peripheral surface of the first reel;
The second propulsion unit
A second reel having a cylindrical shape spaced apart from the first reel in a propulsion direction of the propulsion module and supported on an inner surface of the housing;
A first conductor wound around the outer circumferential surface of the second reel; And
And a capacitor disposed to face the first reel.
The capacitor
Electromagnetic propulsion device is arranged to replace a portion of the second reel.

According to claim 1,
The first propulsion unit
An electromagnetic propulsion device comprising a solenoid in which the conductor is wound a plurality of times on the outer circumferential surface of the first reel as a conductor.

According to claim 1,
The magnitude of the current flowing in the first propulsion unit is smaller than the magnitude of the current flowing in the second propulsion unit, electromagnetic propulsion device.

According to claim 1,
The electromagnetic propulsion device
An electromagnetic propulsion device in the form of a quadcopter in which four of the propulsion modules are arranged to be symmetric about the body.