KR20140025024A - Self-powered quadcopter - Google Patents

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KR20140025024A
KR20140025024A KR1020120091020A KR20120091020A KR20140025024A KR 20140025024 A KR20140025024 A KR 20140025024A KR 1020120091020 A KR1020120091020 A KR 1020120091020A KR 20120091020 A KR20120091020 A KR 20120091020A KR 20140025024 A KR20140025024 A KR 20140025024A
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김윤수
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Abstract

The present invention relates to a self power generation type quadcopter and, more in detail, to a self power generation type quadcopter converting rotational kinetic energy of a propeller, generated during flight, into electric energy by an energy conversion device using an electromagnetic induction phenomenon, changing a battery by using the converted electric energy, accordingly maintaining power of the battery at a regular level and more increasing flying time, thereby may fly long time and may drastically enhance task performance capability in reconnaissance, etc. The present invention comprises: a main body; driving motors installed at the left, the right, the front and the rear of the main body; the propeller installed at a driving shaft of the driving motor; the battery installed in the main body for supplying a driving power source for the driving motor; and the energy conversion device installed in the main body and the driving shaft of the driving motor for converting the rotational kinetic energy of the propeller into the electric energy and providing the charging power source to the battery.

Description

자가발전형 쿼드콥터{Self-powered quadcopter}{Self-powered quadcopter}

본 발명은 자가발전형 쿼드콥터에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 비행시 발생하는 프로펠러의 회전운동에너지를 전자기유도 현상을 이용하는 에너지변환장치를 통해 전기에너지로 변환하여 배터리를 충전함에 따라 배터리의 전력을 일정한 수준으로 유지시켜 비행 가능 시간을 더욱 증대시킴으로써 장시간 비행이 가능하여 정찰 등의 업무 수행 능력을 크게 향상시킬 수 있도록 한 자가발전형 쿼드콥터에 관한 것이다.
More particularly, the present invention relates to a self-generating type quad-copter, and more particularly, to a self-generating quad-copter that converts the rotational kinetic energy of a propeller generated during flight into electric energy through an energy conversion device using electromagnetic induction, The present invention relates to a self-generating quad-copter capable of significantly improving the ability to perform tasks such as reconnaissance by allowing a long flight time by further increasing the flight time by maintaining a predetermined level.

[문헌 1] 한국 공개특허 제10-2012-0065546호, 2012.06.12.자 공개.[Patent Document 1] Published Korean Patent Application No. 10-2012-0065546, Jun. 12, 2012.

[문헌 2] 한국 특허등록 제10-0812756호, 2008.03.05.자 등록.
[Patent Literature 2] Korean Patent Registration No. 10-0812756, March 3,

일반적으로 쿼드콥터(Quadcopter)는 2개의 프로펠러를 가진 헬리콥터의 구조를 응용하여 개발한 비행체로서, 일반 헬리콥터의 프로펠러 수보다 많은 총 4개의 프로펠러의 회전 운동에 의해 발생하는 양력을 이용하여 동체를 비행하는 비행체이다. In general, Quadcopter is a flying object developed by applying the structure of a helicopter with two propellers. It uses a lift generated by the rotation motion of a total of four propellers larger than the number of propellers of a general helicopter, It is a flight.

즉, 쿼드콥터는 본체의 전후 좌우에 각각 전동모터의 구동으로 회전 운동하는 프로펠러가 설치되고 상기 본체에는 전동모터의 구동 전원을 제공하는 배터리가 설치된 구조이다. That is, the quad-copter has a structure in which a propeller is installed on the front, rear, right and left sides of the main body, respectively, for rotating by driving the electric motor, and a battery for providing driving power for the electric motor is installed in the main body.

이러한 쿼드콥터는 배터리로 구동되고 무선 조종이 가능한 소형 비행체이면서 호버링을 비롯하여 다양한 형태로 기동함은 물론이고 안정적인 비행이 가능한 장점을 가진다. 따라서 쿼드콥터는 최근 군용 정찰기, 민간 정찰기뿐만 아니라 취미생활용 완구로도 크게 각광받고 있다. This quad-copter is a battery-powered and radio-controlled small aircraft, but it has the advantage of stable flight as well as maneuvering in various forms including hovering. Therefore, the Quad Copter has recently become a major attraction not only for military reconnaissance, civilian reconnaissance, but also for hobby life.

상기와 같이 쿼드콥터의 사용 범위가 널리 확대됨에 따라 자연스럽게 이에 대한 관심도 증대됨으로써 쿼드콥터의 성능 향상 등을 위한 연구개발이 활발하게 진행되고 있는데, 이는 문헌 1, 2를 통해 알 수 있다. As described above, since the use range of the quadrupole coil is widely expanded, interest is naturally increased, and research and development for improving the performance of the quadrupole coil is progressing actively, which can be known from the documents 1 and 2.

상기 문헌 1은 분해 조립이 용이한 구조를 가진 쿼드콥터에 관한 기술로서, 이는 제어유닛과 배터리가 설치된 본체와, 상기 본체의 전후 좌우에 구동모터의 구동으로 회전 운동하는 4개의 프로펠러가 설치된 레그부재로 구성되되, 상기 본체는 상하로 탈착 가능하게 결합되는 상부케이스와 하부케이스로 구성되고, 상기 레그부재는 본체의 전후 좌우에 결합되어 상부케이스와 하부케이스의 결합 상태로 고정시키는 구성이다. The above-mentioned document 1 is related to a quad-copter having a structure that is easy to disassemble and assemble, and is equipped with a control unit, a main body in which a battery is installed, leg members provided with four propellers rotating on the front, rear, The main body is composed of an upper case and a lower case which are detachably coupled to each other. The leg members are coupled to the front, back, left and right sides of the body so as to fix the upper case and the lower case in a coupled state.

상기 문헌 2는 요잉제어가 용이한 쿼드콥터에 관한 기술로서, 이는 본체의 전후 좌우에 각각 회전 운동하는 총 4개의 메인 프로펠러가 설치되고, 상기 본체의 상부에 반대로 회전 운동하는 1개의 요잉제어 프로펠러가 설치된 구성이다. The above-mentioned document 2 is related to a quadruple copter which is easy to control yawing. In this case, a total of four main propellers are provided, each of which rotates on the front, rear, left and right sides of the main body, and one yaw control propeller It is an installed configuration.

상기와 같이 쿼드콥터의 성능 향상을 위한 연구개발이 활발하게 진행되고는 있지만, 쿼드콥터의 비행 가능 시간을 증대시키기 위한 연구개발은 현재 미진한 생태를 보이고 있다. Although the research and development for improving the performance of the quad-copter is actively conducted as described above, the research and development for increasing the flying time of the quad-copter is currently showing a bare ecology.

즉, 쿼드콥터는 배터리의 전원을 통해 구동모터가 구동되면서 4개의 프로펠러가 회전 운동하여 발생하는 양력으로 비행하는 구조임에 따라, 상기 배터리의 용량에 따라 그 비행 가능 시간이 결정되는데, 보통 10~20분의 비행 가능 시간을 갖는다. That is, since the quad-copter is a structure in which the propeller is rotated by the rotational motion of the propeller while the driving motor is driven through the battery, the flying time is determined according to the capacity of the battery. It has 20 minutes flying time.

그렇다고 배터리의 용량을 높이면 그 무게와 부피도 같이 증가하기 때문에 비행 성능과 비행 효율도 저하되므로 배터리의 용량을 무한정으로 높일 수도 없는 상황이다. However, if the capacity of the battery is increased, the weight and the volume of the battery increase, so the flight performance and the flight efficiency decrease, so the capacity of the battery can not be increased indefinitely.

따라서 종래의 쿼드콥터는 비행 가능 시간이 짧으므로 그 활용범위가 극히 제한될 수밖에 없다. 이에 따라 배터리의 용량을 높이지 않고도 쿼드콥터의 비행 가능 시간을 극대화시킬 수 있는 기술에 대한 연구개발이 절실히 요구되고 있다.
Therefore, the conventional quadcopter has a short flying time and therefore its application range is extremely limited. Therefore, it is urgently required to research and develop a technology capable of maximizing the flying time of the quad-copter without increasing the capacity of the battery.

본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 프로펠러와 함께 회전 운동하는 막대자석과 그 회전 반경 외측에 설치된 유도코일 간에 발생하는 전자기유도 현상을 통해 발생시킨 전기에너지로 배터리를 충전하여 비행 시간을 증대시킨 구조를 가진 자가발전형 쿼드콥터를 제공하는데 그 목적이 있다. SUMMARY OF THE INVENTION The present invention has been made to solve the above-described problems, and it is an object of the present invention to provide a method of charging a battery with electric energy generated by electromagnetic induction generated between a rod magnet rotating together with a propeller and an induction coil installed outside the radius, The present invention provides a self-generating quad-copter having a structure that increases the number of power sources.

그리고, 본 발명은 유도코일이 프로펠러의 외측에 설치된 보호링에 권선되고 막대자석이 구동모터의 구동축에 프로펠러와 함께 설치되는 간단한 구조를 가진 자가발전형 쿼드콥터를 제공하는데도 그 목적이 있다. It is also an object of the present invention to provide a self-powered quad-copter having a simple structure in which an induction coil is wound around a protective ring provided outside a propeller, and a bar magnet is installed together with a propeller on a drive shaft of a drive motor.

또한, 본 발명은 막대자석의 동작 반경을 적절히 가변하여 전자기유도 현상에 따른 전기에너지의 세기가 용이하게 제어되는 구조를 가진 자가발전형 쿼드콥터를 제공하는데도 그 목적이 있다.
It is also an object of the present invention to provide a self-generating quad-copter having a structure in which the operating radius of the bar magnet is appropriately varied to easily control the intensity of electric energy according to the electromagnetic induction phenomenon.

상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 자가발전형 쿼드콥터는, 본체; 상기 본체의 전후 좌우에 각각 설치된 구동모터; 상기 구동모터의 구동축에 설치된 프로펠러; 상기 본체에 설치되어 구동모터의 구동 전원을 공급하는 배터리; 상기 본체와 상기 구동모터의 구동축에 설치되어 상기 프로펠러의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리의 충전 전원을 공급하는 에너지변환장치;로 구성됨을 특징으로 한다. According to an aspect of the present invention, there is provided a self-generating quad- A drive motor provided on the front, rear, right, and left sides of the main body; A propeller provided on a drive shaft of the drive motor; A battery installed in the main body and supplying driving power to the driving motor; And an energy conversion device installed in the driving shaft of the main body and the driving motor to convert rotational kinetic energy of the propeller into electric energy to supply the charging power of the battery.

상기 에너지변환장치는 상기 본체의 전후 좌우에 각각 상기 프로펠러를 내포하도록 원형으로 둘러 설치된 보호링; 상기 보호링에 권선된 유도코일; 상기 구동모터의 구동축에 고정 설치되어 상기 구동모터의 작동에 따라 프로펠러와 함께 회전 운동하면서 상기 유도코일의 주변 자기장을 변화시켜 상기 유도코일로 교류전류를 유도하는 회전자성체; 및 상기 유도코일과 배터리의 사이에 연결 설치되어 상기 유도코일에서 유도되는 교류전류를 직류전류로 정류하여 배터리의 충전 전원을 공급하는 정류기;를 포함하여 구성됨을 특징으로 한다. Wherein the energy conversion device comprises: a protective ring circumferentially surrounding the propeller in front, rear, left, and right of the main body; An induction coil wound around the protection ring; A rotating magnetic body fixed to a driving shaft of the driving motor and rotating with the propeller in accordance with the operation of the driving motor to change an ambient magnetic field of the induction coil to induce an alternating current to the induction coil; And a rectifier connected between the induction coil and the battery, rectifying an alternating current induced in the induction coil to a direct current to supply a charging power of the battery.

상기 회전자성체는 양단이 서로 다른 극성을 띠며 상기 유도코일에서 유도되는 교류전류의 세기가 배터리의 충전 전원으로 사용 가능케 하는 회전 반경과 자력을 가진 막대자석으로 구성됨을 특징으로 한다. Wherein the rotating magnetic body is composed of a bar magnet having a polarity opposite to that of the opposite ends of the rotating magnetic body and having a rotating radius and a magnetic force to enable the intensity of the alternating current induced in the induction coil to be used as a charging power source for the battery.

상기 회전자성체는 상기 프로펠러와는 평면상에서 90°각도를 이루도록 설치됨을 특징으로 한다.
And the rotating magnetic body is installed at an angle of 90 ° with respect to the propeller.

상기 과제의 해결 수단에 의해 본 발명에 따른 자가발전형 쿼드콥터는, 비행시 에너지변환장치를 통해 프로펠러의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환한 후 배터리를 계속 충전함에 따라 배터리의 전력이 일정한 수준으로 유지됨으로써 비행 시간이 더욱 증대되어 정찰 등의 업무 수행 능력을 크게 향상시킬 수 있고, 배터리로부터의 전원 공급이 원활함으로써 다양한 정찰장비 등의 장착이 가능하여 활용도를 크게 높일 수 있는 효과가 있다.
According to the solution of the above-mentioned problem, the self-generating quad-copter according to the present invention converts the rotational kinetic energy of the propeller into electric energy through the energy conversion device during flight and then charges the battery continuously, The flight time is further increased to greatly improve the performance of work such as reconnaissance, and the supply of power from the battery is smooth, so that it is possible to mount various reconnaissance equipment and the like, and the utilization can be greatly increased.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면도.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배면도.
도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배선도.1 is a plan view according to a preferred embodiment of the present invention;
2 is a rear view of a preferred embodiment of the present invention;
3 is a wiring diagram according to a preferred embodiment of the present invention;

본 발명에 따른 자가발전형 쿼드콥터는 본체의 전후 좌우에 각각 설치되어 본체에 구비된 배터리의 전원으로 작동되는 구동모터의 구동축에 설치된 총 4개의 프로펠러가 구동모터의 작동에 의해 고속으로 회전 운동하면서 하방으로 작용하는 양력에 의해 비행하는 소형 비행체이다. The self-generating type quad-copter according to the present invention is installed on the front, rear, left and right sides of the main body, and four propellers provided on the driving shaft of the driving motor driven by the power of the battery provided in the main body are rotated at high speed It is a small flying body flying by downward force.

특히, 본 발명에 따른 자가발전형 쿼드콥터는 배터리의 전체적인 용량을 높이지 않고 간단하게 결합되어 프로펠러의 회전 운동에 의해 발생하는 전자기유도 현상을 이용한 에너지변환장치를 통해 발생하는 전기에너지를 간단한 구조와 배터리의 1회 완충한 이후의 비행 가능 시간을 극대화시킨 것을 특징으로 한다. In particular, the self-generating type quad-copter according to the present invention can easily convert the electric energy generated through the energy conversion device using the electromagnetic induction phenomenon generated by the rotating motion of the propeller without increasing the overall capacity of the battery, Thereby maximizing the flight time after the battery is fully charged.

그리고, 본 발명에 따른 자가발전형 쿼드콥터는 상기 에너지변환장치의 간단한 설치 구조를 통해 비행 가능 시간을 극대화시킨 것도 특징으로 한다. The self-generating quadrupole according to the present invention is also characterized in that the time available for flight is maximized through a simple installation structure of the energy conversion device.

또한, 본 발명에 따른 자가발전형 쿼드콥터는 상기 에너지변환장치를 통해 발생하는 전기에너지의 세기를 자유롭게 조절하여 배터리의 충전을 안정적이게 한 것도 특징으로 한다.
Also, the self-generating quadrupole according to the present invention is characterized in that the charging of the battery is stabilized by freely adjusting the intensity of the electric energy generated through the energy conversion device.

이러한 특징들은 쿼드콥터의 비행시 고속으로 회전 운동하는 프로펠러의 운동에너지를 전자기유도현상을 통해 전기에너지로 변환하여 배터리의 충전 전원으로 공급하는 에너지변환장치가 구비된 구조에 의해 달성된다. These characteristics are achieved by a structure having an energy conversion device that converts the kinetic energy of the propeller rotating at high speed during flight of the quad-copter into electric energy through electromagnetic induction and supplies the electric energy to the charging power of the battery.

즉, 각 프로펠러의 회전반경을 따라 그 외측에 둥글게 설치된 보호링, 상기 보호링에 권선된 유도코일, 상기 프로펠러와 함께 구동모터의 구동축에 일체로 설치된 회전자성체, 상기 유도코일의 양단과 배터리의 입력단자 혹은 충전단자의 사이에 설치된 정류기를 포함하여 구성된 에너지변환장치에 의한 것이다. That is, a protective ring, which is rounded to the outside along the rotation radius of each propeller, an induction coil wound around the protection ring, a rotating magnetic body integrally provided to the drive shaft of the drive motor together with the propeller, And a rectifier provided between the terminal and the charging terminal.

따라서 쿼드콥터의 비행을 위해 각각의 구동모터의 작동에 의해 프로펠러가 고속으로 회전 운동할 때, 회전자성체가 프로펠러와 함께 회전하면서 유도코일의 주변 자기장을 변화시켜 교류전류를 발생시키고 상기 교류전류는 정류기에 의해 직류전류로 정류되면서 배터리의 충전 전원으로 공급되게 된다. Therefore, when the propeller rotates at a high speed by the operation of each drive motor for flight of the quad-copter, the rotating magnetic body rotates together with the propeller to change an ambient magnetic field of the induction coil to generate an alternating current, And is supplied to the charging power supply of the battery.

이에 따라 쿼드콥터의 비행시 구동모터의 작동에 따른 배터리의 방전과 에너지변환장치에 따른 배터리의 충전이 동시에 이루어지면서 배터리의 전력이 일정한 수준으로 유지됨에 따라 배터리의 전력에 의해 좌우되는 비행 가능 시간을 크게 증대시킬 수 있다. Therefore, during the flight of the quadcopter, the discharge of the battery due to the operation of the driving motor and the charging of the battery according to the energy conversion device are simultaneously performed, so that the battery power is maintained at a constant level, It can be greatly increased.

그리고 회전자성체가 프로펠러와 구동모터의 사이에서 프로펠러와 함께 구동축에 설치되는 구조이므로 간단하게 구성할 수 있다. 또한, 회전자성체의 고속으로 회전 운동함은 물론이고 그 동작 반경을 보호링의 내경보다 작은 범위 내에서 적절히 가변 가능함에 따라 전자기유도 현상에 따른 전기에너지의 세기를 용이하게 제어할 수 있다.
And the rotating magnetic body is installed on the drive shaft together with the propeller between the propeller and the drive motor. In addition, since the rotational radius of the rotating magnetic body can be appropriately varied within a range smaller than the inner diameter of the protective ring, the intensity of the electric energy due to the electromagnetic induction phenomenon can be easily controlled.

이하 본 발명의 바람직한 실시예를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 평면도이고, 도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배면도이며, 도 3은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 배선도이다. FIG. 1 is a plan view according to a preferred embodiment of the present invention, FIG. 2 is a rear view according to a preferred embodiment of the present invention, and FIG. 3 is a wiring diagram according to a preferred embodiment of the present invention.

본 발명의 바람직한 실시예에 따른 자가발전형 쿼드콥터(100)는, 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 크게 본체(10), 구동모터(20), 프로펠러(30), 배터리(40), 및 에너지변환장치(50)로 구성된다.
1 and 2, a self-powered quad-copter 100 according to a preferred embodiment of the present invention includes a main body 10, a drive motor 20, a propeller 30, a battery 40, And an energy conversion device 50.

먼저, 상기 본체(10)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 쿼드콥터(100)의 전체적인 골조를 이루는 것으로, 이는 중앙에 위치하는 메인프레임(11)과, 상기 메인프레임(11)의 전후 좌우에 각각 고정 설치된 지지프레임(12)으로 구성되는 것이 바람직하다. 1 and 2, the main body 10 constitutes the overall frame of the quadrupole robot 100, and includes a main frame 11 located at the center, a front and rear portions of the main frame 11, And a support frame 12 fixed to the right and left sides, respectively.

상기 지지프레임(12)의 단부에는 프로펠러(30)를 회전 운동시키는 구동모터(20)가 설치되고, 상기 메인프레임(11)에는 구동모터(20)로 구동 전원을 공급하는 배터리(40)가 설치된다. A drive motor 20 for rotating the propeller 30 is installed at an end of the support frame 12 and a battery 40 for supplying drive power to the main frame 11 is installed do.

도시하지 않았지만 메인프레임(11)의 하부에는 쿼드콥터(100)의 사용 목적에 따라 카메라 등과 같은 탐지장비가 설치되는 브래킷이 더 설치되는 것이 바람직하다. 그리고 메인프레임(11) 또는 지지프레임(12)의 하부에는 본체(10)의 이착륙시 본체(10)가 지면으로의 이착륙이 안정되도록 안착수단이 더 설치될 수도 있다.
Although not shown, it is preferable that a bracket, on which a detection device such as a camera is installed, is further installed in the lower portion of the main frame 11 according to the purpose of use of the quad-copter 100. A seating means may be further provided on the lower portion of the main frame 11 or the support frame 12 to stabilize the take-off and landing of the main body 10 on the ground during take-off and landing of the main body 10. [

다음으로, 상기 구동모터(20)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본체(10)의 전후 좌우에 각각 배치되게 설치되고 배터리(40)의 충전 전원에 의해 작동되어, 상기 프로펠러(30)를 회전 운동시키는 역할을 하는 것이다. 1 and 2, the drive motor 20 is installed on the front, rear, left, and right sides of the main body 10, and is operated by the charging power source of the battery 40 to drive the propeller 30, To rotate.

이때 구동모터(20)는 본체(10)의 각 지지프레임(12)의 단부에 수직 설치되고, 구동모터(20)의 구동축(21)에는 상기 프로펠러(30)가 설치되는 것이 바람직하다. At this time, the drive motor 20 is vertically installed on the end of each support frame 12 of the main body 10, and the propeller 30 is installed on the drive shaft 21 of the drive motor 20.

도시하지 않았지만 구동모터(20)의 작동 제어를 위해 본체(10)의 메인프레임(11)에는 구동모터컨트롤러가 각각 설치되고, 구동모터컨트롤러를 무선컨트롤러를 통해 원격에서 제어 가능하도록 구동모터컨트롤러와 무선컨트롤러를 무선으로 연결하는 무선모듈이 설치되는 것이 바람직하다.
Although not shown, a drive motor controller is installed in the main frame 11 of the main body 10 to control the operation of the drive motor 20, and a drive motor controller and a wireless controller It is desirable to have a wireless module that wirelessly connects the controller.

다음으로, 상기 프로펠러(30)는 도 1 내지 도 2에 도시된 바와 같이, 본체(10)의 전후 좌우에 각각 회전 가능하게 배치되어 본체(10)의 하방으로 양력을 발생시켜 본체(10)를 비행시키는 역할을 한다. 1 and 2, the propeller 30 is rotatably disposed on the front, rear, left, and right sides of the main body 10 to generate a lift force in a downward direction of the main body 10, It plays a role of flying.

즉, 프로펠러(30)는 총 4개로 구성되어 구동모터(20)의 구동축(21)에 설치되어 구동모터(20)의 작동에 의해 고속 회전 운동하면서 양력을 발생시켜 본체(10)의 비행을 가능하게 한다. In other words, the propeller 30 is constituted by four units, and is installed on the drive shaft 21 of the drive motor 20, and generates a lift force while rotating at high speed by the operation of the drive motor 20, .

이때 프로펠러(30)의 크기는 작게 5㎝ 이하로 크게 20㎝ 이상으로 다양한 크기로 구성할 수 있고, 그 형태도 2개의 회전날개 또는 3개의 회전날개 또는 4개의 회전날개 또는 그 이상의 회전날개를 가진 형태로 구성할 수 있는데, 이러한 프로펠러(30)의 크기와 형태는 쿼드콥터(100)의 사용 목적에 맞도록 적절하게 선택하면 된다.
At this time, the size of the propeller 30 can be variously set to a size of less than 5 cm and a size of 20 cm or more, and the shape of the propeller 30 can be composed of two rotary blades or three rotary blades or four rotary blades or more The size and shape of the propeller 30 may be appropriately selected to suit the purpose of use of the quadcopter 100.

다음으로, 상기 배터리(40)는 도 2에 도시된 바와 같이 본체(10)에 설치되어 프로펠러(30)를 회전 운동시키는 각 구동모터(20)의 접속단자와 연결되는 것으로, 이는 구동모터(20)에 구동 전원을 공급하여 프로펠러(30)를 고속 회전 운동시키는 역할을 한다. 2, the battery 40 is connected to a connection terminal of each driving motor 20 installed in the main body 10 for rotating the propeller 30, which is connected to the driving motor 20 And the propeller 30 is rotated at a high speed.

여기서 배터리(40)는 구동모터(20)의 구동 전압에 대응되도록 일정 전압을 가진 복수 개의 배터리(40)로 구성되어 상호 직렬로 연결 설치되는 것이 바람직하지만, 구동모터(20)의 구동 전압과 동일한 한 개의 배터리(40)로 구성되어 단독 설치되는 것도 가능하다.
Here, it is preferable that the battery 40 is composed of a plurality of batteries 40 having a constant voltage corresponding to the driving voltage of the driving motor 20, and they are connected to each other in series. However, It is possible to constitute a single battery 40 and be installed alone.

다음으로, 상기 에너지변환장치(50)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본체(10)와 구동모터(20)의 구동축(21)에 설치되어 프로펠러(30)의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리(40)를 자가 충전하는 역할을 한다. 1 and 2, the energy conversion device 50 is installed on the drive shaft 21 of the main body 10 and the drive motor 20 to convert the rotational kinetic energy of the propeller 30 into electric energy So that the battery 40 is self-charged.

즉, 에너지변환장치(50)는 각 프로펠러(30)의 회전 운동에 의해 자성체와 코일 사이에서 작용하는 전자기유도 현상에 의해 발생하는 교류전류를 이용하여 배터리(40)를 충전하는 것이다. That is, the energy conversion device 50 charges the battery 40 by using alternating current generated by the electromagnetic induction phenomenon acting between the magnetic body and the coil by the rotational motion of each propeller 30.

여기서 에너지변환장치(50)는 도 2에 도시된 바와 같이 보호링(51), 유도코일(52), 회전자성체(53), 및 정류기(54)로 구성되는 것이 바람직한데, 이는 프로펠러(30)와 함께 회전 운동하는 회전자성체(53)의 고속 회전 운동을 통해 유도코일(52)의 주변 자기장을 변화시켜 교류전류를 유도 발생시키기 위한 것이다.
2, the energy conversion device 50 is preferably composed of a protection ring 51, an induction coil 52, a rotating magnetic body 53, and a rectifier 54, To induce an alternating current by changing the peripheral magnetic field of the induction coil (52) through a high-speed rotational motion of the rotating magnetic body (53) rotating together with the induction coil (52).

상기 보호링(51)은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 본체(10)의 지지프레임(12)에 설치되되 프로펠러(30)의 외측에 그 회전반경을 따라 원형으로 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 보호링(51)은 프로펠러(30)의 회전 운동시 다른 물체와의 충돌을 방지하면서 그 외주면에 권선되는 유도코일(52)이 프로펠러(30)의 회전 반경을 따라 원형으로 형성되도록 한다.
The protection ring 51 is preferably installed on the support frame 12 of the main body 10 as shown in FIGS. 1 and 2, and is installed on the outside of the propeller 30 in a circular shape along the rotation radius thereof. The protection ring 51 prevents the propeller 30 from colliding with other objects when the propeller 30 is rotated, and the induction coil 52 wound on the outer circumferential surface thereof is formed in a circular shape along the radius of rotation of the propeller 30.

상기 유도코일(52)은 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 상기 보호링(51)의 외주면을 따라 권선되고, 그 양단은 정류기(54)의 입력단자와 연결 설치되는 것이 바람직하다. 이러한 유도코일(52)에서는 회전자성체(53)의 회전 운동에 의해 그 주변 자기장에 변화가 발생하면서 교류전류가 유도된다.
The induction coil 52 is wound along the outer circumferential surface of the protection ring 51 as shown in FIGS. 1 and 2, and both ends of the induction coil 52 are connected to the input terminal of the rectifier 54. In the induction coil 52, a change in the peripheral magnetic field is caused by the rotational motion of the rotating magnetic body 53, and an alternating current is induced.

상기 회전자성체(53)는 도 1과 도 2에 도시된 바와 같이 프로펠러(30)와 함께 구동모터(20)의 구동축(21)에 고정 설치되어, 구동모터(20)의 작동에 따라 프로펠러(30)와 함께 고속 회전 운동하면서 유도코일(52)의 주변 자기장을 변화시켜 유도코일(52)에 교류전류를 유도하는 것이다. 1 and 2, the rotating magnetic body 53 is fixed to the drive shaft 21 of the drive motor 20 together with the propeller 30, and the propeller 30 And induces an alternating current in the induction coil 52 by changing the peripheral magnetic field of the induction coil 52 while rotating at a high speed.

여기서 회전자성체(53)는 양단이 서로 다른 극성을 가지면서 유도코일(52)에서 유도되는 교류전류의 세기가 배터리(40)의 충전 전원으로 사용 가능하도록 충분한 회전 반경과 자력을 가진 막대자석으로 구성되는 것이 바람직하다. Here, the rotating magnetic body 53 is composed of a bar magnet having a sufficient radius of rotation and a magnetic force so that the intensity of the AC current induced in the induction coil 52 at both ends of the polarity is different from each other, .

그리고 회전자성체(53)는 프로펠러(30)의 회전 운동할 때 회전 밸런스가 유지되도록 프로펠러(30)의 하측에 위치하면서 평면상에서 프로펠러(30)와는 90°간격을 이루도록 설치되는 것이 바람직하다. The rotating magnetic body 53 is preferably disposed on the lower side of the propeller 30 so as to maintain a rotational balance when the propeller 30 is rotated and spaced by 90 ° from the propeller 30 on a plane.

또한, 회전자성체(53)는 그 동작 반경을 보호링(51)에 감긴 유도코일(52)과 접촉되지 않을 정도의 동작 반경 내에서 적절히 가변할 수 있는데, 이는 유도코일(52)로 유도되는 교류전류의 세기를 용이하게 제어하기 위함이다. The rotating magnetic body 53 can appropriately vary its operating radius within an operating radius that is not in contact with the induction coil 52 wrapped around the protective ring 51. This is because the alternating current So that the intensity of the current can be easily controlled.

상기 정류기(54)는 도 2에 도시된 바와 같이 본체(10)에 설치되어 각 유도코일(52)에서 유도된 교류전류를 직류전류로 정류하여 배터리(40)의 충전 전원을 제공하는 역할을 한다. 2, the rectifier 54 is installed in the main body 10 and rectifies the alternating current induced in each induction coil 52 to a direct current to provide a charging power source for the battery 40 .

이를 위해 도 3에 도시된 바와 같이 정류기(54)의 입력단자는 각 유도코일(52)의 양단에 연결되고 정류기(54)의 출력단자는 배터리(40)의 충전단자 혹은 입력단자에 연결되는 것이 바람직하다. 3, an input terminal of the rectifier 54 is connected to both ends of the induction coil 52 and an output terminal of the rectifier 54 is connected to a charging terminal or an input terminal of the battery 40 Do.

따라서 회전자성체(53)의 회전 선속도와 동작 반경, 그리고 보호링(51)에 감긴 유도코일(52)의 권선수가 큼에 따라 쿼드콥터(100)의 비행시 프로펠러(30)의 회전운동에너지에서 변환된 전기에너지가 배터리(40)의 충전 전원으로 충분히 사용 가능함으로써 배터리(40)의 충전 전압에 의해 좌우되는 쿼드콥터(100)의 비행 가능 시간을 크게 증대시킬 수 있다. The rotational radius of the rotating magnetic body 53 and the operating radius and the number of turns of the induction coil 52 wrapped around the protective ring 51 make it possible to increase the rotational kinetic energy of the propeller 30 during flight of the quad- The converted electric energy can be sufficiently used as the charging power source of the battery 40, so that the flying time of the quad-copter 100 depending on the charging voltage of the battery 40 can be greatly increased.

이상과 같이 본 발명에 따른 자가발전형 쿼드콥터(100)는 비행 중 구동모터(20)의 작동에 따라 배터리(40)가 방전되더라도 에너지변환장치(50)의 작용에 의해 프로펠러(30)의 회전운동에너지로부터 변환된 전기에너지로 배터리(40)를 계속해서 충전함에 따라 배터리(40)의 전력이 일정한 수준으로 유지되면서 비행 시간을 크게 증대시킬 수 있다. As described above, in the self-powered quad-copter 100 according to the present invention, even when the battery 40 is discharged according to the operation of the in-flight driving motor 20, the rotation of the propeller 30 As the battery 40 is continuously charged with the electric energy converted from the kinetic energy, the electric power of the battery 40 can be maintained at a constant level and the flight time can be greatly increased.

이에 따라 쿼드콥터(100)의 장시간 비행을 가능하게 하여 정찰 등의 업무 수행 능력을 더욱 향상시킬 수 있고 배터리(40)로부터의 전원 공급이 원활하게 되어 다양한 탐지장비을 장착하여 활용도를 크게 높일 수 있다. Accordingly, the quadcopter 100 can be operated for a long time, thereby improving the ability to perform tasks such as reconnaissance, and the power supply from the battery 40 is smooth.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다. The above-described embodiments are merely illustrative, and various modifications may be made by those skilled in the art without departing from the scope of the present invention.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예 뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.
Therefore, the true technical protection scope of the present invention should include not only the above embodiment but also various other embodiments modified by the technical spirit of the invention described in the claims below.

10: 본체 11: 메인프레임
12: 지지프레임
20: 구동모터 21: 구동축
30: 프로펠러
40: 배터리
50: 에너지변환장치 51: 보호링
52: 유도코일 53: 회전자성체
54: 정류기
100: 쿼드콥터10: main body 11: main frame
12: Support frame
20: drive motor 21: drive shaft
30: Propeller
40: Battery
50: energy conversion device 51: protection ring
52: induction coil 53: rotating magnetic body
54: rectifier
100: Quad Copter

Claims (4)

본체(10);
상기 본체(10)의 전후 좌우에 각각 설치된 구동모터(20);
상기 구동모터(20)의 구동축(21)에 설치된 프로펠러(30);
상기 본체(10)에 설치되어 구동모터(20)의 구동 전원을 공급하는 배터리(40);
상기 본체(10)와 상기 구동모터(20)의 구동축(21)에 설치되어 상기 프로펠러(30)의 회전운동에너지를 전기에너지로 변환하여 배터리(40)의 충전 전원을 공급하는 에너지변환장치(50);로 구성됨을 특징으로 하는 자가발전형 쿼드콥터.
A main body 10;
A drive motor 20 installed on the front, rear, left and right sides of the main body 10;
A propeller 30 installed on a drive shaft 21 of the drive motor 20;
A battery 40 installed in the main body 10 to supply driving power to the driving motor 20;
Energy conversion device 50 is installed on the drive shaft 21 of the main body 10 and the drive motor 20 to convert the rotational kinetic energy of the propeller 30 into electrical energy to supply the charging power of the battery 40 Self-powered quadcopter, characterized in that consisting of.
제1항에 있어서,
상기 에너지변환장치(50)는,
상기 본체(10)의 전후 좌우에 각각 상기 프로펠러(30)를 내포하도록 원형으로 둘러 설치된 보호링(51);
상기 보호링(51)에 권선된 유도코일(52);
상기 구동모터(20)의 구동축(21)에 고정 설치되어 상기 구동모터(20)의 작동에 따라 프로펠러(30)와 함께 회전 운동하면서 상기 유도코일(52)의 주변 자기장을 변화시켜 상기 유도코일(52)로 교류전류를 유도하는 회전자성체(53); 및
상기 유도코일(52)과 배터리(40)의 사이에 연결 설치되어 상기 유도코일(52)에서 유도되는 교류전류를 직류전류로 정류하여 배터리(40)의 충전 전원을 공급하는 정류기(54);를 포함하여 구성됨을 특징으로 하는 자가발전형 쿼드콥터.
The method of claim 1,
The energy conversion device (50)
A protection ring 51 circularly surrounded on the front, rear, left and right sides of the main body 10 to enclose the propeller 30;
An induction coil (52) wound on the protection ring (51);
The driving motor 20 is fixed to the driving shaft 21 of the driving motor 20 and rotates together with the propeller 30 according to the operation of the driving motor 20 to change the peripheral magnetic field of the induction coil 52, 52 for inducing an alternating current; And
A rectifier 54 connected between the induction coil 52 and the battery 40 to rectify the alternating current induced by the induction coil 52 to a DC current to supply charging power of the battery 40; Self-powered quadcopter, characterized in that configured to include.
제2항에 있어서,
상기 회전자성체(53)는,
양단이 서로 다른 극성을 띠고 상기 유도코일(52)에서 유도되는 교류전류의 세기가 배터리(40)의 충전 전원으로 사용 가능케 하는 회전 반경과 자력을 가진 막대자석으로 구성됨을 특징으로 하는 자가발전형 쿼드콥터.
3. The method of claim 2,
The rotating magnetic body (53)
And a bar magnet having a rotating radius and a magnetic force that both ends have different polarities and the intensity of the AC current induced in the induction coil (52) can be used as a charging power source for the battery (40) Copter.
제2항 또는 제3항에 있어서,
상기 회전자성체(53)는,
상기 프로펠러(30)와는 평면상에서 90°각도를 이루도록 설치됨을 특징으로 하는 자가발전형 쿼드콥터.
The method according to claim 2 or 3,
The rotating magnetic body (53)
Wherein the propeller (30) is installed at an angle of 90 ° with respect to the plane of the propeller (30).
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