KR102457200B1 - 무인 비행체용 무선충전 장치 - Google Patents

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Abstract

본 실시예는 무인 비행체에 장착되어 무인 비행체를 지지하는 지지수단을 활용하여 무인 비행체의 무선 충전을 위한 무선 충전장치를 구현함으로써 무인 비행체의 운용에 적합한 간결하고 단순한 구조의 무선 충전장치를 제공하며, 이를 통해 일정 영역 내 무인 비행체가 위치하는 경우 무선 전력 전송방식을 이용하여 무인 비행체의 배터리가 자동으로 충전될 수 있도록 하는 무인 비행체용 무선충전 장치를 제공한다.

Description

무인 비행체용 무선충전 장치{Wireless Charging Apparatus for Unmaned Aerial Vehicle}
본 실시예는 무인 비행체용 무선충전 장치에 관한 것이다.
이 부분에 기술된 내용은 단순히 본 실시예에 대한 배경 정보를 제공할 뿐 종래기술을 구성하는 것은 아니다.
무인 비행체는 조종사를 탑승하지 않고 지정된 임무를 수행할 수 있도록 제작된 비행체로서 최근, 기상, 과학 관측, 자원탐사, 재난 감시, 레저, 물류 운송 등 다양한 분야에서 그 활용도가 점차 증가하고 있다.
무인 비행체는 출발지에서 연료 및 배터리 등의 에너지원을 급유 및 충전하고, 여러 응용에 따라 임무를 수행하고 다시 출발지로 돌아오는 형태로 운용된다. 한편, 기존의 무인 비행체의 운용 방법의 경우 무인 비행체가 스스로 연료 및 배터리를 급유 및 충전할 수 없어 이를 위한 별도의 운용인력을 필요로 하며, 결과적으로 무인 비행체의 운용을 위한 추가 비용이 발생한다는 문제점이 존재한다. 이를 위해, 무인 비행체에 무선 충전장치를 장착하는 방안이 제시되었으나 종래의 무선 충전장치의 형태를 그대로 무인 비행체에 적용하기에는 어려움이 존재한다.
본 실시예는, 무인 비행체에 장착되어 무인 비행체를 지지하는 지지수단을 활용하여 무인 비행체의 무선 충전을 위한 무선 충전장치를 구현함으로써 무인 비행체의 운용에 적합한 간결하고 단순한 구조의 무선 충전장치를 제공하며, 이를 통해 일정 영역 내 무인 비행체가 위치하는 경우 무선 전력 전송방식을 이용하여 무인 비행체의 배터리가 자동으로 충전될 수 있도록 하는 무인 비행체용 무선충전 장치를 제공하는 데 주된 목적이 있다.
본 실시예는, 무인 비행체용 무선충전 장치에 있어서, 적어도 하나의 집전 코일용 홀을 포함하는 통형 관; 및 제1 연결부, 권취부 및 제2 연결부를 구비하며, 상기 권취부의 일단에 상기 제1 연결부가 연결되고, 상기 권취부의 타단에 상기 제2 연결부가 연결되되, 상기 제1 연결부는 상기 통형 관의 내부로부터 상기 집전 코일용 홀을 경유하여 상기 통형 관의 외부로 인출되고, 상기 권취부는 상기 통형 관의 외측면에 권취되고, 상기 제2 연결부는 상기 집전 코일용 홀을 경유하여 상기 통형 관의 내부로 인입되는 집전 코일을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체용 무선충전 장치를 제공한다.
본 실시예에 의하면, 무인 비행체에 장착되어 무인 비행체를 지지하는 지지수단을 활용하여 무인 비행체의 무선 충전을 위한 무선 충전장치를 구현함으로써 무인 비행체의 운용에 적합한 간결하고 단순한 구조의 무선 충전장치를 제공하며, 이를 통해 일정 영역 내 무인 비행체가 위치하는 경우 무선 전력 전송방식을 이용하여 무인 비행체의 배터리가 자동으로 충전될 수 있도록 하는 효과가 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2는 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3은 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치의 제2 보빈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4는 제3 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 5 및 도 6은 본 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 7은 본 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치에 구비되는 코어의 다른 형태를 예시한 예시도이다.
도 8은 제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 9는 제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치의 코어 및 제1 보빈이 하나의 장치로 구현된 경우를 예시한 예시도이다.
도 10은 본 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치에 구비되는 제1 보빈의 다른 형태를 예시한 예시도이다.
이하, 본 발명의 일부 실시예들을 예시적인 도면을 통해 상세하게 설명한다. 각 도면의 구성요소들에 참조부호를 부가함에 있어서, 동일한 구성요소들에 대해서는 비록 다른 도면상에 표시되더라도 가능한 한 동일한 부호를 가지도록 하고 있음에 유의해야 한다. 또한, 본 발명을 설명함에 있어, 관련된 공지 구성 또는 기능에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 흐릴 수 있다고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명은 생략한다.
무인 비행체(Unmanned Aerial Vehicle: UAV)는 조종사가 탑승하지 않은 비행체를 의미한다. 무인 비행체는 위성 및 관성 항법 장치를 이용하여 지상의 조종자가 설정한 경로, 고도 및 속도로 이동하거나, 무인 비행체 내에 탑재된 제어시스템에 의하여 위치나 자세, 방향 등을 제어하여 비행하는 것이 가능하다.
본 실시예에 따른 무인 비행체는 무인 비행체에 장착되어 무인 비행체를 지지하는 지지수단(=다리)을 활용하여 무인 비행체의 무선 충전을 위한 무선 충전장치를 탑재하며, 이를 통해, 무선 충전 영역 내 무인 비행체가 위치하는 경우 무선 전력 전송방식을 이용하여 무인 비행체의 배터리가 자동으로 충전될 수 있도록 한다. 이러한, 무인 비행체는 무선 충전장치의 형태가 간결하고 단순한 구조를 지님으로써 공기저항을 적게 받고, 비행 도중 무선 충전장치가 무인 비행체 내 단단하게 고정될 수 있다.
도 1은 제1 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 1을 참조하면, 제1 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치(100)는 통형 관(110) 및 집전 코일(120)을 포함한다.
통형 관(110)은 무인 비행체에 장착되며, 무인 비행체가 지면을 이착륙 시 무인 비행체의 본체를 지지하는 지지수단을 의미한다. 이러한, 통형 관(110)은 무인 비행체의 다리 부분을 의미하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
통형 관(110)은 소정의 폭과 길이를 가지며, 폭보다 길이를 길게 한 둥글고 긴 통 형상으로 구현된다. 통형 관(110)은 내부에 중공이 형성되며, 양 끝단에 개구부를 갖는다. 본 실시예에서는 통형 관(110)의 형상에 대해서 특정 구조로 한정하지 않는다.
한편, 도 1에서는 통형 관(110)이 지면에 수직하는 방향으로 배치된 것으로 예시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 무인 비행체의 형상에 따라 지면에 수평 또는 수직하는 방향으로 배치될 수 있다.
통형 관(110)은 적어도 하나의 집전 코일용 홀(112)을 구비한다. 집전 코일용 홀(112)은 통형 관(110)의 길이 방향을 따라 내측 지점에 적어도 하나 이상 구비될 수 있으며, 복수 개가 구비되는 경우 서로 소정 간격을 두고 위치한다. 이하, 도 1에서는 통형 관(110)이 2개의 집전 코일용 홀(112)을 구비한 경우를 예시하여 설명하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
집전 코일용 홀(112)은 통형 관(110)의 내측을 관통하며, 통형 관(110)의 외부에 권취되는 집전 코일(120)을 통형 관(110)의 내부로부터 통형 관(110)의 외부로 인출하거나, 통형 관(110)의 외부로 인출된 집전 코일(120)을 다시 통형 관(110)의 내부로 인입시키기 위한 역할을 수행한다.
통형 관(110)은 실시예에 따라 복수 개의 나사 삽입 홀(114)을 추가로 구비하는 형태로 구현될 수 있다. 나사 삽입 홀(114)은 본 실시예에 따른 무선 충전장치가 복수 개의 보빈(210)을 추가로 구비하는 형상으로 구현되는 경우 복수 개의 보빈(210) 중 양끝단에 위치하는 보빈(212)의 위치에 대응되는 지점에 위치한다. 이러한, 나사 삽입 홀(114)은 복수 개의 보빈(210) 중 양끝단에 위치하는 보빈(212)과 통형 관(110) 사이의 체결을 보조하기 위한 지지볼트(220)가 삽입되며, 바람직하게는 집전 코일용 홀(112)에 인접하여 구비된다. 이에 대한 자세한 설명은 도 2에서 보다 자세하게 설명하도록 한다.
집전 코일(120)은 무선으로 전송된 전력을 수신하는 장치로서, 기 설정된 무선 충전 영역 내 존재하는 급전장치가 무선으로 전력을 전송하기 위해 방사한 자기장을 수신하여 이로부터 전류를 유도하는 장치를 의미한다.
본 실시예에 따른 집전 코일(120)은 집전 코일용 홀(112)을 경유하여 통형 관(110)의 내부로부터 외부로 인출되어 통형 관(110)의 외측면 상에 권취되며, 다시 집전 코일용 홀(112)을 경유하여 통형 관(110)의 내부로 인입되는 형상으로 구현된다.
집전 코일(120)은 제1 연결부(122), 권취부(124) 및 제2 연결부(126)를 구비한다. 이때, 권취부(124)의 일단에 제1 연결부(122)가 연결되고, 권취부(124)의 타단에 제2 연결부(126)가 연결된다.
제1 연결부(122)는 그 일단이 무인 비행체 내부에 구비된 정류기 및 부하 등의 무선 충전을 위한 회로에 연결되고, 타단이 통형 관(110)의 내부로부터 집전 코일용 홀(112)을 경유하여 통형 관(110)의 외부로 인출된다.
권취부(124)는 일단이 제1 연결부(122)의 타단에 연결되며, 통형 관(110)의 외측면에 권취된다.
제2 연결부(126)는 그 일단이 권취부(124)의 타단에 연결되며, 집전 코일용 홀(112)을 경유하여 통형 관(110)의 내부로 인입되고, 타단이 무인 비행체 내부에 구비된 정류기 및 부하 등의 무선 충전을 위한 회로에 연결된다.
도 2는 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 2를 참조하면, 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(200)는 통형 관(110), 집전 코일(120) 및 복수 개의 보빈(210)을 포함한다. 한편, 무인 비행체는 그 운용 특성상 공중을 부양하기 때문에 바람에 민감할 수밖에 없으며, 무인 비행체 권취된 집전 코일 또한 바람에 직접적으로 영향을 받게 된다. 이때, 무인 비행체에 권취된 집전 코일은 바람에 의해 흔들림이 발생할 수 있으며, 이러한, 흔들림이 지속적으로 반복되는 경우 무선 충전의 효율성이 떨어지는 문제점이 발생할 수 있다.
이러한, 문제점을 해결하기 위해, 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(200)는 제1 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(100)에서 복수 개의 보빈(210)을 추가로 구비하는 형태로 구현될 수 있다.
제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(200)의 통형 관(110) 및 집전 코일(120)은 제1 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(100)의 통형 관(110) 및 집전 코일(120)과 동일한 형상으로 구현되어 동일한 기능을 수행하며, 이에 자세한 설명은 생략하도록 한다. 이하, 도 2에서는 복수 개의 보빈(210)의 구조 및 무인 비행체용 무선 충전장치(200) 내 복수 개의 보빈(210)가 구비되는 형태에 대해서 중점적으로 설명하도록 한다.
복수 개의 보빈(210)은 통형 관(110)에 체결되어 통형 관(110)에 권취된 집전 코일(=권취부(124)로 명시하여 설명하도록 한다.)을 흔들림 없이 고정하는 역할을 수행한다. 복수 개의 보빈(210)은 그 역할 및 배치 위치에 따라 각각 제1 보빈(212) 및 제2 보빈(214)으로 구분된다.
제1 보빈(212)은 통형 관(110)에 적어도 한 쌍 이상 체결되어 통형 관(110)에 권취된 권취부(124)를 흔들림 없이 고정하는 역할을 수행한다. 즉, 제1 보빈(212)은 통형 관(110)에 권취된 권취부(124)의 양끝단에 대응되는 지점에 각각 구비되어 권취부(124)가 흔들림 없이 고정되도록 한다.
제1 보빈(212)은 제1 보빈(212)의 중앙부에 통형 관(110)이 삽입되는 공간인 삽입부를 구비하며, 구비된 삽입부에 통형 관(110)이 삽입되는 방식으로 통형 관(110)에 체결된다.
제1 보빈(212)은 실시예에 따라 길이 방향으로 중앙부분이 굵은 형상을 가지고 양 끝단으로 갈수록 가는 형상을 가지는 형태로 구현되어 중앙부에 돌출부를 구비할 수 있다. 이러한, 돌출부에는 제1 보빈(212) 및 통형 관(110) 사이의 체결을 보조하기 위한 지지볼트(220)가 삽입되는 나사 삽입 홀이 형성된다. 이 경우, 통형 관(110) 또한 통형 관(110) 내 제1 보빈(212)의 나사 삽입 홀에 대응되는 지점에 나사 삽입 홀(114)이 구비된다. 즉, 제1 보빈(212) 및 통형 관(110)은 각각에 구비된 나사 삽입 홀을 통해 삽입되는 지지볼트(220)에 의해 서로 간 이탈 없이 단단하게 체결될 수 있다. 한편, 통형 관(110)에 형성된 나사 삽입 홀(114)의 개수는 제1 보빈(212)의 개수에 따라 결정된다.
제2 보빈(214)은 통형 관(110)에 적어도 하나 이상 체결되며, 한 쌍의 제1 보빈(212) 사이에 구비된다. 마찬가지로, 제2 보빈(214)은 통형 관(110)에 권취된 권취부(124)를 흔들림 없이 고정하는 동시에, 통형 관(110) 상에 권취부(124)가 소정 간격을 두고 분리 배치되도록 하는 역할을 수행한다. 한편, 일부 실시예에서 급전 장치에 구비된 급전 코일은 단위 모듈에 따라 복수 개가 구비될 수 있다. 이에, 본 실시예의 경우 제2 보빈(214)을 이용하여 통형 관(110)에 권취된 권취부(124)를 단위 모듈로 분리 구현함으로써 무선 충전과정에서 그 효율성이 극대화될 수 있도록 하였다.
제2 보빈(214)은 제2 보빈(214)의 중앙부에 통형 관(110)이 삽입되는 공간인 삽입부를 구비하며, 구비된 삽입부에 통형 관(110)이 삽입되는 방식으로 통형 관(110)에 체결된다. 이러한, 제2 보빈(214)의 형상에 대해서는 도 3에서 보다 자세하게 설명하도록 한다.
제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(200)는 제1 보빈(212) 만을 추가 구비하는 제1 형상으로 구현될 수 있으며, 제1 보빈(214)과 더불어 제2 보빈(214)을 추가 구비하는 제2 형상으로 구현될 수 있다.
이하, 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(200)의 제1 형상 및 제2 형상의 구현 방법에 대해 설명하도록 한다.
먼저, 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(200)의 제1 형상의 구현 방법에 대해 설명하자면 다음과 같다.
한 쌍의 제1 보빈(212) 중 어느 하나의 보빈(이하, 상부 보빈으로 명시하여 설명하도록 한다.)을 통형 관(110)에 끼워 통형 관(110)의 상부에 나사 삽입 홀(114)이 위치하는 지점에 고정하고, 지지볼트(220)를 이용하여 서로 간 이탈 없이 단단하게 체결한다.
상부 보빈이 체결된 지점에 인접하여 위치하는 집전 코일용 홀 예컨대, 상부 보빈의 하부에 위치하는 집전 코일용 홀을 통해 집전 코일(120)을 외부로 인출하고, 인출된 집전 코일(120)을 통형 관(110)의 외측면에 권취한다.
집전 코일(120)의 권취가 완료되면, 권취가 완료된 집전 코일(120)을 집전 코일용 홀을 경유하여 통형 관(110)의 내부로 인입시킨다. 이때, 집전 코일(120)이 인입되는 집전 코일용 홀은 최초에 집전 코일(120)이 인출된 집전 코일용 홀일 수도 있으며, 집전 코일(120)의 권취가 완료된 지점에 인접하여 위치하는 집전 코일용 홀일 수도 있다.
한 쌍의 제1 보빈(212) 중 나머지 제1 보빈(이하, 하부 보빈으로 명시하여 설명하도록 한다.)을 통형 관(110)에 끼워 통형 관(110)의 하부에 나사 삽입 홀(=집전 코일(120)의 권취가 완료된 지점에 인접하여 위치하는 나사 삽입 홀)의 위치 지점에 고정하고, 지지볼트(220)를 이용하여 서로 간 이탈 없이 체결함으로써 집전 코일(120)이 흔들림 없이 통형 관(110) 상에 고정될 수 있도록 한다.
제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(200)의 제2 형상의 구현 방법에 대해 설명하자면 다음과 같다.
한 쌍의 제1 보빈(212) 중 상부 보빈을 통형 관(110)에 끼워 통형 관(110)의 상부에 나사 삽입 홀(114)이 위치하는 지점에 고정하고, 지지볼트(220)를 이용하여 서로 간 이탈 없이 단단하게 체결한다.
상부 보빈이 체결된 지점에 인접하여 위치하는 집전 코일용 홀 예컨대, 상부 보빈의 하부에 위치하는 집전 코일용 홀을 통해 집전 코일(120)을 외부로 인출하고, 인출된 집전 코일(120)을 통형 관(110)의 외측면에 권취한다.
코일 한층 즉, 집전 코일(120)의 권취부(124)의 제1 단위 모듈이 완성되면 그 하부에 제2 보빈(214)을 끼워 고정하고, 다음 층에 집전 코일(120)을 이어 감어 집전 코일(120)의 권취부(124)의 제2 단위 모듈을 완성한다. 이때, 단위 모듈을 구성하는 각 집전 코일(120)의 권취부(124)의 개수는 급전 장치에 구비된 급전 코일의 단위 모듈의 개수에 따라 결정된다.
상기와 같은 작업을 반복하여 수행하다가, 집전 코일(120)의 권취가 완료되면, 권취가 완료된 집전 코일(120)을 집전 코일용 홀을 경유하여 통형 관(110)의 내부로 인입시킨다. 마찬가지로, 집전 코일(120)이 인입되는 집전 코일용 홀은 최초에 집전 코일(120)이 인출된 집전 코일용 홀일 수도 있으며, 집전 코일(120)의 권취가 완료된 지점에 인접하여 위치하는 집전 코일용 홀일 수도 있다.
한 쌍의 제1 보빈(212) 중 하부 보빈을 통형 관(110)에 끼워 통형 관(110)의 하부에 나사 삽입 홀(=집전 코일(120)의 권취가 완료된 지점에 인접하여 위치하는 나사 삽입 홀)의 위치 지점에 고정하고, 지지볼트(220)를 이용하여 서로 간 이탈 없이 체결함으로써 집전 코일(120)이 흔들림 없이 통형 관(110) 상에 고정될 수 있도록 한다.
도 3은 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치의 제2 보빈을 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 3에 도시하듯이, 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치의 제2 보빈(214)은 통형 관(110)을 둘러싸는 고리형상 예컨대, 디스크형으로 이루어진다. 제2 보빈(214)은 제2 보빈(214)의 중앙부에 통형 관(110)이 삽입되는 공간인 삽입부(300)를 구비하며, 구비된 삽입부(300)에 통형 관(110)이 삽입되는 방식으로 통형 관(110)에 체결된다.
제2 보빈(214)은 제2 보빈(214)의 중앙부에 형성된 삽입부(300)의 외주면으로부터 제2 보빈(214)의 외주면 사이에 적어도 하나의 중공(310)을 구비한다. 이러한, 중공(310)은 제2 보빈(214)의 경량화를 위해 구비되며, 결과적으로, 무인 비행체용 무선충전 장치(200)의 전체 무게를 감소시킴으로써 무인 비행체의 운용이 보다 효과적으로 이루어질 수 있도록 한다.
제2 보빈(214)은 제2 보빈(214)의 외주면 상에 적어도 하나의 집전 코일용 리드홀(320)을 구비할 수 있다. 본 실시예에 따른 제2 보빈(214)는 제2 보빈(214)의 외주면 상에 적어도 하나의 집전 코일용 리드홀(320)을 구비하고, 제2 보빈(214)의 상부에 권취된 집전 코일(120)이 집전 코일용 리드홀(320)을 경유하여 제2 보빈(214)의 하부로 리드되도록 함으로써 무인 비행체용 무선충전 장치(200)의 부피 상승을 감소시킬 수 있는 효과가 있다.
도 4는 제3 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다.
도 4를 참조하면, 제3 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치(400)는 제1 및 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(100, 200)에서 코어(430) 및 이를 결합시키기 위한 결합 수단(410, 420)을 추가 구비하는 형태로 구현될 수 있다. 한편, 도 4에서는 제3 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치(400)가 제1 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전장치(100)에서 코어(430) 및 결합 수단(410, 420)을 추가 구비한 형상으로 구현된 경우를 예시하였다.
무인 비행체용 무선 충전장치(400) 내 코어(430)를 결합시키기 위한 결합 수단은 제1 결합부(410) 및 제2 결합부(420)를 포함한다.
제1 결합부(410)는 통형 관(110)의 하부에 결합된다. 제1 결합부(410)는 플라스틱의 재질로 이루어지며, 경량화를 위해 내부가 비어있는 형상으로 이루어진다. 한편, 제1 결합부(410)는 제1 결합부(410)를 통형 관(110)에 결합 시 제1 결합부(410)의 몸체 중 통형 관(110)의 내부에 위치되는 부분에 나사산이 형성되며, 형성된 나사산을 이용하여 통형 관(110)에 돌려 끼우는 방식으로 체결된다. 마찬가지로, 통형 관(110) 또한, 통형 관(110)의 내부에 제1 결합부(410)가 위치되는 부분에 나사산이 구비된다.
제2 결합부(420)는 일단이 개구부를 갖고 타단이 제1 결합부(410)에 연결되어 일단 방향으로 코어(430)가 삽입되는 공간인 중공부를 형성한다. 제2 결합부(420)는 중공부를 이용하여 코어(430)를 수용하며, 결합 수단이 통형 관(110)의 하부에 결합되는 경우 통형 관(110)의 내부에 위치된다.
제2 결합부(420)의 폭 길이는 통형 관(110)의 폭 보다 작고 코어(430)의 폭 보다 큰 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
코어(430)는 자속 전달을 증가시키기 위해 사용되는 자기물질로서, 제2 결합부(420)의 중공부에 삽입되어 통형 관(110)의 내부에 위치되는 형태로 무인 비행체 상에 구비된다.
코어(430)는 그 결합 방식에 따라 폭이나 두께보다 길이를 길게 한 막대 모양의 형상으로 구현되는 것이 바람직하나 반드시 이에 한정되는 것은 아니다.
도 5 및 도 6은 본 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 5는 코어(430)를 구비하지 않은 경우의 무인 비행체용 무선충전 장치의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 5의 왼쪽 그림은 본 실시예에 따른 집전 코일(120)을 나타낸 도면이고, 오른쪽 그림은 통형 관(110) 및 통형 관(110)의 외측면에 집전 코일(120)이 권취된 형상을 나타낸 도면이다. 한편, 도 5에서는 본 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치가 통형 관(110)의 외측면에 권취된 집전 코일(120)을 고정하기 위한 복수 개의 보빈(210)을 구비하지 않은 경우에 대하여 예시하였지만, 실시예에 따라 제1 보빈(212) 및 제2 보빈(214)을 추가 구비하는 형태로 구현될 수도 있다.
도 6은 코어(430)가 구비된 경우의 무인 비행체용 무선충전 장치의 구조를 나타낸 예시도이다.
도 6의 왼쪽 그림은 본 실시예에 따른 집전 코일(120) 및 코어(430)를 나타낸 도면이고, 오른쪽 그림은 통형 관(110) 및 통형 관(110)의 외측면에 집전 코일(120)이 권취된 형상을 나타낸 도면이다. 이때, 코어(430)는 통형 관(110)의 내부에 위치된다. 한편, 도 6에서는 본 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치가 통형 관(110)의 외측면에 권취된 집전 코일(120)을 고정하기 위한 복수 개의 보빈(210)을 구비하지 않은 경우에 대하여 예시하였지만, 실시예에 따라 제1 보빈(212) 및 제2 보빈(214)을 추가 구비하는 형태로 구현될 수도 있다. 또한, 도 6에서는 코어(430)를 통형 관(110)에 체결시키기 위한 체결 수단(212, 214)을 도시하지 않았지만, 실질적으로는 통형 관(110)의 하부에 체결 수단이 장착되고, 이를 통해, 코어(430)가 통형 관(110)의 내부에 위치된다.
도 7은 본 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치에 구비되는 코어의 다른 형태를 예시한 예시도이다.
본 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치에 구비되는 코어는 그 결합 방식에 따라 폭이나 두께보다 길이를 길게 한 막대 모양의 형상으로 구현되어 통형 관(110)의 내부에 삽입되는 형태로 무인 비행체 상에 구비될 수도 있지만, 다른 형태로 구현되어 통형 관(110)의 외부에 체결되는 형태로 무인 비행체 상에 구비될 수도 있다.
도 7 (a)를 참조하면, 무인 비행체용 무선충전 장치에 구비되는 코어(700)의 다른 형태는 판형의 직사각 코어부재를 복수 개 겹쳐서 만들되, 코어(700)의 중앙 부분에 통형 관(110)이 삽입되는 공간인 삽입부를 구비하는 형상을 갖는다. 즉, 코어(700)는 구비된 삽입부에 통형 관(110)이 삽입되는 방식으로 통형 관(110)의 외부에 체결된다.
한편, 코어(700)가 구비된 무선충전 장치의 경우 코어가 구비되지 않은 무선충전장치 대비 집전 코일(120) 내부 공간의 자기저항은 감소하며, 동일한 외부 자속 환경 대비 더 많은 양의 자기장을 수신할 수 있다. 또한, 코어가 통형 관(110)의 외부에 구비되는 무선충전 장치의 경우 코어가 통형 관(110)의 내부에 구비되는 무선충전 장치 대비 턴 당 높은 유도 기전력을 얻을 수 있으며, 이는 곧, 무인 비행체용 무선충전 장치가 더욱 소형화 및 경량화될 수 있는 효과가 있다.
도 7의 (a)에서는 코어(700)가 판형의 직사각 코어부재를 복수 개 겹쳐서 만들어짐에 따라 사각형의 형상을 갖는 것으로 예시하였으나 반드시 이에 한정되지는 않는다. 예컨대, 코어(700)는 통형 관(110)의 외부에 체결 가능하다면, 어떠한 형상이라도 구현 가능하다. 한편, 코어(700)의 상면에는 도 7의 (b)에 도시된 상면 투시도에 보여지는 바와 같이 집전 코일(120)이 권취될 수 있다.
도 8은 제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치를 개략적으로 나타낸 도면이다. 한편, 도 8에서는 제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치(800)의 분해 사시도를 도시하였으며, 통형 관(110)의 내부가 아닌 외부에 코어(700)가 구비되는 경우에 대하여 예시하였다.
도 8에 도시하듯이, 제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치(800)는 통형 관(110), 집전 코일(120), 코어(700) 및 한 쌍의 제 1 보빈(212)을 포함한다.
제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(800)의 통형 관(110) 및 집전 코일(120)은 제1 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(100)의 통형 관(110) 및 집전 코일(120)과 동일한 형상으로 구현되어 동일한 기능을 수행하며, 이에 자세한 설명은 생략하도록 한다. 다만, 제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(800)의 경우 집전 코일(120)의 권취부(124)가 코어(700)의 상면에 권취된다.
제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치(800)에 구비되는 코어(700)는 바람직하게는 도 7에 도시된 코어(700)가 사용될 수 있다. 즉, 코어(700)는 판형의 직사각 코어부재를 복수 개 겹쳐서 만들되, 코어(700)의 중앙 부분에 통형 관(110)이 삽입되는 공간인 삽입부를 구비하는 형상을 갖는다. 코어(700)는 코어(700)에 구비된 삽입부에 통형 관(110)이 삽입되는 방식으로 통형 관(110)에 체결된다.
제1 보빈(212)은 제2 실시예에 따른 무인 비행체용 무선 충전장치(200)의 제1 보빈(212)과 동일한 형상으로 구현되되, 통형 관(110)에 적어도 한 쌍 이상 체결되어 통형 관(110)에 체결된 코어(700) 및 코어(700)에 권취된 권취부(124)가 흔들림 없이 고정되도록 하는 역할을 수행한다. 예컨대, 한 쌍의 제1 보빈(212) 중 어느 하나의 보빈(이하, 상부 보빈으로 명시하여 설명하도록 한다.)은 통형 관(110) 내 코어(700)가 위치하는 지점의 상부에 체결되고, 다른 하나의 보빈(이하, 하부 보빈으로 명시하여 설명하도록 한다.)은 통형 관(110) 내 코어(700)가 위치하는 지점의 하부에 체결되어 통형 관(110)에 체결된 코어(700) 및 코어(700)에 권취된 권취부(124)가 흔들림 없이 고정되도록 할 수 있다.
제1 보빈(212)은 제1 보빈(212)의 중앙부에 통형 관(110)이 삽입되는 공간인 삽입부를 구비하며, 구비된 삽입부에 통형 관(110)이 삽입되는 방식으로 통형 관(110)에 체결된다.
이하, 제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치(800)의 구현 방법에 대해 설명하자면 다음과 같다.
한 쌍의 제1 보빈(212) 중 상부 보빈을 통형 관(110)에 끼워 통형 관(110)의 상부에 나사 삽입 홀(114)이 위치하는 지점에 고정하고, 지지볼트(220)를 이용하여 서로 간 이탈 없이 단단하게 체결한다.
상부 보빈이 체결된 지점에 인접하여 위치하는 집전 코일용 홀 예컨대, 상부 보빈의 하부에 위치하는 집전 코일용 홀을 통해 집전 코일(120)을 외부로 인출한다.
상부 보빈이 체결된 지점의 하부에 코어(700)를 끼워 고정하고, 코어(700)의 상면에 외부로 인출된 집전 코일(120)을 권취한다.
집전 코일(120)의 권취가 완료되면, 권취가 완료된 집전 코일(120)을 집전 코일용 홀을 경유하여 통형 관(110)의 내부로 인입시킨다. 이때, 집전 코일(120)이 인입되는 집전 코일용 홀은 최초에 집전 코일(120)이 인출된 집전 코일용 홀일 수도 있으며, 통형 관(110)에 체결된 코어(700)와 인접하여 위치하는 집전 코일용 홀일 수도 있다.
한 쌍의 제1 보빈(212) 중 하부 보빈을 통형 관(110)에 끼워 통형 관(110)의 하부에 나사 삽입 홀(=통형 관(110)에 체결된 코어(700)와 인접하여 위치하는 나사 삽입 홀)의 위치 지점에 고정하고, 지지볼트(220)를 이용하여 서로 간 이탈 없이 체결함으로써 집전 코일(120)이 흔들림 없이 통형 관(110) 상에 고정될 수 있도록 한다.
도 9는 제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치의 코어 및 제1 보빈이 하나의 장치로 구현된 경우를 예시한 예시도이다.
도 9의 (a)에 도시하듯이, 제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치의 코어(700) 및 제1 보빈(212)은 별개의 장치로 구현되어 통형 관(110)에 각각 체결될 수도 있지만 서로 조립된 형상의 하나의 장치로 구현되어 통형 관(110)에 동시에 체결될 수도 있다. 이 경우, 무인 비행체용 무선충전 장치(800)의 구현을 위해 각각의 구성요소를 일일이 조립해야하는 불편함을 해소할 수 있는 장점이 있다.
도 9의 (b)에 도시하듯이, 하나의 장치로 구현된 코어(700) 및 제1 보빈(212)은 외부에 코어(700) 및 제1 보빈(212)을 감싸는 형태로 구비되어 코어(700) 및 제1 보빈(212) 간의 조립의 해체를 방지하는 패킹 수단(900)을 추가로 구비하는 형태로 구현될 수도 있다.
한편, 도 9에서는 제4 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치의 코어(700)와 제1 보빈(212)의 상부 보빈만이 하나의 장치로 구현된 경우를 예시하였으나, 반드시 이에 한정되는 것은 아니며 제1 보빈(212)의 하부 보빈 또한 코어(700) 및 제1 보빈(212)의 상부 보빈과 함께 하나의 장치로 구현될 수도 있다.
도 10은 본 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치에 구비되는 제1 보빈의 다른 형태를 예시한 예시도이다.
도 10에 도시하듯이, 본 실시예에 따른 무인 비행체용 무선충전 장치에 구비되는 제1 보빈(1000)은 통형 관(110)이 삽입되는 삽입 홀을 형성하는 적어도 하나의 체결구(1000a, 1000b)로 이루어진다.
체결구(1000a, 1000b)는 서로 간 결합하여 삽입 홀을 규정하며, 해당 삽입 홀에 통형 관(110)이 삽입되는 방식으로 통형 관(110)에 체결된다.
체결구(1000a, 1000b)는 대칭형으로 중앙의 오목부를 구비하고, 양단에는 결합 홀을 구비한다. 즉, 각각의 체결구(1000a, 1000b)는 결합 홀을 통해 나사 등의 체결부재로 서로 간 견고히 결합되며, 이때, 오목부가 서로 대항하여 삽입 홀을 규정하게 된다. 한편, 오목부의 반경은 통형 관(110)의 반경보다 약간 작게 만듦으로써 나사가 조여졌을 때 통형 관(110)에 단단히 고정될 수 있도록 한다.
이러한, 제1 보빈(1000)을 이용하는 경우 통형 관(110)에 나사를 박아 넣지 않아도 되는 효과가 있다.
도 10에서는 체결구(1000a, 1000b)가 대략 반원형의 디스크, 체결구(1000a, 1000b)에 구비된 오목부가 반원형, 오목부에 의해 형성되는 삽입 홀이 원형의 형상을 갖는 것으로 예시하였으나 반드시 이에 한정되는 것은 아니며, 서로 간 결합되어 통형 관(110)의 삽입을 위한 공간을 형성할 수 있다면 어떠한 형태라도 구현 가능하다.
이상의 설명은 본 실시예의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 실시예가 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 실시예의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위에서 다양한 수정 및 변형이 가능할 것이다. 따라서, 본 실시예들은 본 실시예의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예에 의하여 본 실시예의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 실시예의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 실시예의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
100, 200, 400, 800: 무인 비행체용 무선 충전장치
110: 통형 관 112: 집전 코일용 홀
114: 나사 삽입 홀 120: 집전 코일
122: 제1 연결부 124: 권취부
126: 제2 연결부 210: 보빈
212, 1000: 제1 보빈 214: 제2 보빈
220: 지지볼트 410: 제1 결합부
420: 제2 결합부 430, 700: 코어
900: 패킹수단

Claims (3)

  1. 무인 비행체용 무선충전 장치에 있어서,
    적어도 하나의 집전 코일용 홀을 포함하는 통형 관;
    제1 연결부, 권취부 및 제2 연결부를 구비하며, 상기 권취부의 일단에 상기 제1 연결부가 연결되고, 상기 권취부의 타단에 상기 제2 연결부가 연결되되, 상기 제1 연결부는 상기 통형 관의 내부로부터 상기 집전 코일용 홀을 경유하여 상기 통형 관의 외부로 인출되고, 상기 권취부는 상기 통형 관의 외측면에 권취되고, 상기 제2 연결부는 상기 집전 코일용 홀을 경유하여 상기 통형 관의 내부로 인입되는 집전 코일; 및
    상기 통형 관이 삽입되도록 형성되어 상기 권취부를 고정하기 위한 복수 개의 보빈
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체용 무선충전 장치.
  2. 제 1항에 있어서,
    상기 무인 비행체용 무선충전 장치는,
    상기 복수 개의 보빈 중 양끝단에 위치하는 보빈 및 상기 양끝단에 위치하는 보빈의 위치에 대응하여 상기 통형 관에 각각 서로 간의 체결을 보조하기 위한 지지볼트가 삽입되는 나사 삽입 홀이 형성된 것을 특징으로 하는 무인 비행체용 무선충전 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 무인 비행체용 무선충전 장치는,
    상기 통형 관에 결합되는 제1 결합부;
    일단이 개구부를 갖고 타단이 상기 제1 결합부에 연결되어 상기 일단 방향으로 중공부를 형성하는 제2 결합부; 및
    상기 중공부에 삽입되는 코어
    를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 무인 비행체용 무선충전 장치.
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