KR20220091326A - 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체 - Google Patents

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KR20220091326A
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Abstract

본 발명은 무인항공기의 자세 및 비행 동작을 제어하는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체에 관한 것으로서, 블레이드의 반대측에 무게추를 대신하여 회전체를 회전시키는 전자석 코일 또는 자석을 구비시킴으로써, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 경량화를 달성할 수 있는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체에 관한 것이다.

Description

무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체{Single propeller assembly for unmanned aerial vehicle}
본 발명은 무인항공기의 자세 및 비행 동작을 제어하는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체에 관한 것이다.
무인항공기는 인간의 탑승 없이 무선으로 조작되는 소형 항공기로서, 일반적으로 프로펠러에 의해 승하강 하여 비행을 하게 된다.
무인항공기에는 복수개의 프로펠러 조립체가 구비되는데, 프로펠러 조립체는, 2개 이상의 블레이드를 갖는 멀티 프로펠러 조립체와, 1개의 블레이드만을 갖는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체 등으로 구분될 수 있다.
무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체에 대한 특허로는 미국등록특허 제9,598,169호(이하,' 특허문헌 1'이라 한다.에 기재된 것이 공지되어 있다.
특허문헌 1의 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체는, 회전체가 샤프트에 의해 모터에 회전가능하게 연결되어 있으며, 회전체의 일단에는 블레이드가 구비되고, 회전체의 타단에는 무게추가 구비되어 있다.
무게추는 블레이드와의 무게의 균형을 맞춰줌으로써, 회전체의 회전을 용이하게 해주는 기능을 한다.
그러나, 특허문헌 1의 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체는, 모터 및 무게추가 모두 구비되어 있어, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 무게가 무겁다. 따라서, 특허문헌 1의 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체를 구비한 무인항공기는 많은 연료를 필요로하고, 나아가, 경량화를 요하는 초소형 무인항공기에 특허문헌 1의 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체를 사용할 수 없다는 문제점이 있다.
미국등록특허 제9,598,169호
본 발명은 전술한 문제를 해결하기 위해 안출된 것으로서, 블레이드의 반대측에 무게추를 대신하여 회전체를 회전시키는 전자석 코일 또는 자석을 구비시킴으로써, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 경량화를 달성할 수 있는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체를 제공하는 것을 목적으로 한다.
본 발명의 일 특징에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체는, 무인항공기의 자세 및 비행 동작을 제어하는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체에 있어서, 베이스; 샤프트에 의해 상기 베이스에 회전 가능하게 설치되는 블레이드와, 상기 블레이드의 타단에 구비된 전자석 코일을 포함하는 회전체; 및 상기 회전체에 회전력을 생성하기 위하여 상기 전자석 코일에 대응되게 설치되는 복수개의 자석;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 다른 특징에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체는, 무인항공기의 자세 및 비행 동작을 제어하는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체에 있어서, 베이스; 샤프트에 의해 상기 베이스에 회전 가능하게 설치되는 블레이드와, 상기 블레이드의 타단에 구비된 자석을 포함하는 회전체; 및 상기 회전체에 회전력을 생성하기 위하여 상기 자석에 대응되게 설치되는 전자석 코일;을 포함하는 것을 특징으로 한다.
이상에서 살펴본 바와 같은 본 발명의 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체에 따르면 다음과 같은 효과가 있다.
전자석 코일 또는 자석이 구비된 돌출부가 종래의 무게추의 기능과 동시에 회전체를 회전시키는 동력원이 됨으로써, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 경량화를 달성할 수 있다.
별도의 모터가 구비되지 않아도 되기 때문에, 종래의 모터가 설치되던 공간을 제외할 수 있으므로, 베이스의 두께를 현저하게 줄일 수 있으며, 이를 통해, 베이스 자체를 무인항공기의 날개로 용이하게 구성시킬 수 있다.
복수개의 전자석 코일이 베이스에 고정 구비되고, 회전체에 자석이 구비됨으로써, 별도의 브러쉬 없이 복수개의 전자석 코일에 쉽게 전력을 공급시킬 수 있다. 따라서, 브러쉬 및 샤프트의 마찰에 의해 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 수명이 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 평면도.
도 2는 도 1의 측면 단면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 베이스가 무인항공기의 날개로 이루어진 것을 도시한 도.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 평면도.
도 5는 도 4의 측면 단면도.
이하, 첨부한 도면들을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명하기로 한다. 본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부한 도면들과 함께 상세히 후술된 실시 예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 여기서 설명하는 실시 예에 한정된 것이 아니라 서로 다른 형태로 구체화될 수도 있다. 오히려, 여기서 소개되는 실시 예는 개시된 내용이 철저하고 완전해질 수 있도록, 그리고 당업자에게 본 발명의 사상이 충분히 전달될 수 있도록 하기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시 예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 소자의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
또한, 바람직한 실시 예에 따른 것이기 때문에, 설명의 순서에 따라 제시되는 참조 부호는 그 순서에 반드시 한정되지는 않는다.
또한, 본 명세서에서 기술하는 실시 예들은 본 발명의 이상적인 예시 도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 제조 기술 및/또는 허용 오차 등에 의해 예시 도의 형태가 변형될 수 있다. 따라서, 본 발명의 실시 예들은 도시된 특정 형태로 제한되는 것이 아니라 제조 공정에 따라 생성되는 형태의 변화도 포함하는 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다.
다양한 실시 예들을 설명함에 있어서, 동일한 기능을 수행하는 구성요소에 대해서는 실시 예가 다르더라도 편의상 동일한 명칭 및 동일한 참조번호를 부여하기로 한다. 또한, 이미 다른 실시 예에서 설명된 구성 및 작동에 대해서는 편의상 생략하기로 한다.
본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)
이하, 도 1 내지 도 3b를 참조하여, 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)에 대해 설명한다.
도 1은 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 평면도이고, 도 2는 도 1의 측면 단면도이고, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 베이스가 무인항공기의 날개로 이루어진 것을 도시한 도이다.
도 1 내지 도 3b에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)는, 무인항공기(20)의 자세 및 비행 동작을 제어하는 것으로서, 베이스(100)와, 샤프트(110)에 의해 베이스(100)에 회전 가능하게 설치되는 회전체(200)와, 베이스(100)와 회전체(200) 사이에 배치되는 복수개의 자석(700)을 포함하여 구성될 수 있다.
회전체(200)가 샤프트(110)에 의해 베이스(100)에 회전 가능하게 설치된다.
샤프트(110)와 베이스(100)는 서로 수직을 이루고, 샤프트(110)와 회전체(200) 또한 서로 수직을 이룬다. 따라서, 베이스(100)와 회전체(200)는 평행을 이룬다.
회전체(200)는 샤프트(110)에 의해 베이스(100)에 회전 가능하게 설치된다.
회전체(200)는, 샤프트(110)가 연결되는 연결부(210)와, 연결부의 일단에 구비되는 블레이드(220)와, 연결부(210)의 타단에 구비되는 돌출부(230)와, 돌출부(230)에 구비되는 전자석 코일(600)을 포함하여 구성될 수 있다.
블레이드(220)의 길이는 돌출부(230)의 길이보다 길게 형성된다. 따라서, 회전체(200)는 하나의 블레이드(220)가 구비되는 싱글 프로펠러이다.
회전체(200)는 샤프트(110)를 중심으로 회전하므로, 샤프트(110)는 회전체(200)의 회전축이다.
회전체(200)는, 샤프트(110)를 기준으로 블레이드(220)가 구비된 연결부(210)의 일단의 무게와, 돌출부(230) 및 전자석 코일(600)이 구비된 연결부(210)의 타단의 무게는 서로 평형을 이룬다. 따라서, 싱글 프로펠러인 회전체(200)가 흔들림 없이 회전될 수 있다.
다시 말해, 돌출부(230)에 구비된 전자석 코일(600)이 회전체(200)의 무게추 기능을 하는 것이다.
복수개의 자석(700)은 베이스(100)와 회전체(200) 사이에 배치된다.
복수개의 자석(700)은 베이스(100)의 상부에 직접 설치되어 베이스(100)와 회전체(200) 사이에 배치될 수 있다.
이 경우, 복수개의 자석(700)은 베이스(100)의 상면에서 회전체(200)의 회전시 생성되는 전자석 코일(600)의 회전 반경을 따라, 회전체(200)의 하부에 서로 다른 극성으로 교번적으로 등간격으로 배치될 수 있다. 복수개의 자석(700)의 배치는 전체적으로 링 형상을 갖을 수 있다.
회전체(200)가 회전될 때, 복수개의 자석(700)의 상부에 전자석 코일(600)이 위치하도록 복수개의 자석(700)의 배치에 의해 형성된 링 형상은 전자석 코일(600)의 회전 반경 형상과 동일한 것이 바람직하다.
회전체(200)가 회전될 때, 복수개의 자석(700)의 상부에는 전자석 코일(600)이 위치하도록 전자석 코일(600)의 면적은 복수개의 자석(700) 각각의 면적보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 전자석 코일(600)의 회전 반경 형상의 반지름, 즉, 샤프트(110)부터 전자석 코일(600)까지의 길이는 복수개의 자석(700)이 형성된 링 형상의 반지름, 즉, 샤프트(110)부터 복수개의 자석(700) 각각까지의 길이보다 짧은 것이 바람직하다.
위와 같이, 복수개의 자석(700)의 배치 및 전자석 코일(600)의 배치가 이루어짐에 따라, 회전체(200)가 회전할 때, 전자석 코일(600)의 하부에 복수개의 자석(700)이 위치할 수 있다. 이로 인해, 자석(700)과 전자석 코일(600)의 전자기력에 의해, 회전체(200)가 샤프트(110)를 중심으로 용이하게 회전될 수 있다.
하나의 예로써, 도 1 및 도 2에 도시된 바와 같이, 복수개의 자석(700)은 베이스(100)의 상부에 설치되는 별도의 부재에 설치되어 베이스(100)에 간접적으로 설치됨으로써, 베이스(100)와 회전체(200) 사이에 배치될 수 있다.
이 경우, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)는, 베이스(100)와 회전체(200) 사이에 배치되도록 베이스(100)의 상부에 설치되며, 복수개의 자석(700)이 링 형상으로 배치되는 링형 부재(300)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
링형 부재(300)는 링 형상을 갖으며, 베이스(100)의 상부에 고정되게 설치된다.
복수개의 자석(700)은 링형 부재(300)에서 회전체(200)의 회전시 생성되는 전자석 코일(600)의 회전 반경을 따라, 회전체(200)의 하부에 서로 다른 극성으로 교번적으로 등간격으로 배치될 수 있다. 링형 부재(300)에 배치되는 복수개의 자석(700)의 배치는 링형 부재(300)의 형상을 따라 배치되므로, 전체적으로 링 형상을 갖을 수 있다.
링형 부재(300)에 복수개의 자석(700)이 구비되는 경우에도, 회전체(200)가 회전될 때, 복수개의 자석(700)의 상부에 전자석 코일(600)이 위치하도록 전자석 코일(600)의 면적은 복수개의 자석(700) 각각의 면적보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 링형 부재(300)의 링 형상은 전자석 코일(600)의 회전 반경 형상과 동일한 것이 바람직하다.
또한, 도 2에 도시된 바와 같이, 전자석 코일(600)의 회전 반경 형상의 반지름, 즉, 샤프트(110)부터 전자석 코일(600)까지의 길이(d1)는 복수개의 자석(700)이 형성된 링 형상의 반지름, 즉, 샤프트(110)부터 복수개의 자석(700) 각각까지의 길이(d2)보다 짧은 것이 바람직하다.
다시 말해, '샤프트(110)부터 전자석 코일(600)까지의 길이(d1) < 샤프트(110)부터 복수개의 자석(700) 각각까지의 길이(d2)' 관계를 만족한다.
위와 같이, 링형 부재(300)에 구비되는 복수개의 자석(700)의 배치 및 전자석 코일(600)의 배치가 이루어짐에 따라, 회전체(200)가 회전할 때, 전자석 코일(600)의 하부에는 복수개의 자석(700)이 위치할 수 있다. 이로 인해, 자석(700)과 전자석 코일(600)의 전자기력에 의해, 회전체(200)가 샤프트(110)를 중심으로 용이하게 회전될 수 있다.
전술한 바와 같이, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)는, 전자석 코일(600)이 구비된 회전체(200)가 샤프트(110)를 회전축으로 하여 회전하게 된다. 따라서, 일반적인 전기선 등을 전자석 코일(600)에 연결할 경우, 전자석 코일(600)에 전력을 공급하는 전기선 등이 꼬일 수 있다.
이를 방지하기 위해, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)는, 샤프트(110)에 접촉되어 상기 전자석 코일(600)에 전력을 공급하며, 회전체(200)의 회전에도 회전되지 않도록 베이스(100)에 고정되는 브러쉬(400)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
브러쉬(400)는 베이스(100)에 고정되고, 그 내면이 샤프트(110)에 접촉된다.
샤프트(110)와 전자석 코일(600)은 전기적으로 연결되어 있다.
브러쉬(400)는 전원공급부와 전기적으로 연결되어 있다.
따라서, 전원공급부를 통해 브러쉬(400)로 전력이 공급되면, 전력은 브러쉬(400) 및 샤프트(110)를 거쳐 전자석 코일(600)로 공급된다.
회전체(200)는 샤프트(110)와 서로 고정된다. 따라서, 회전체(200)의 회전시 샤프트(110)는 회전체(200)와 같이 회전된다.
브러쉬(400)는 베이스(100)에 고정되어 있으므로, 회전체(200)가 회전되면, 브러쉬(400)는 고정되어 있는 반면, 샤프트(110)는 회전한다. 다시 말해, 브러쉬(400)는 고정된 고정체이며, 샤프트(110) 및 회전체(200)는 회전하는 회전체이다.
위와 같이, 브러쉬(400)가 구비됨에 따라, 전자석 코일(600)이 회전되더라도 전기선 등이 꼬일 염려 없이, 용이하게 전자석 코일(600)에 전력을 공급시킬 수 있다.
이하, 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)의 구동에 대해 설명한다.
전원공급부를 통해 브러쉬(400)로 전력이 공급되면, 전력은 브러쉬(400) 및 샤프트(110)를 거쳐 전자석 코일(600)로 공급된다.
전자석 코일(600)은 교류 전원으로 전력을 공급받을 수 있다.
전자석 코일(600)에 전력이 공급되면, 복수개의 자석(700)과 전자석 코일(600) 상호간에 전자기력이 발생한다.
복수개의 자석(700)은 서로 다른 극성이 교번적으로 복수개가 배치되므로, 전자기력에 의해 전자석 코일(600)이 구비된 돌출부(230)가 일 방향으로 회전하게 되며, 이를 통해, 회전체(200)가 샤프트(110)를 회전축으로 하여 일 방향으로 회전한다.
제어부(미도시)는 전자석 코일(600)에 공급되는 전력의 주기를 제어함으로써, 회전체(200)의 회전 속도를 제어할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)는 다음과 같은 효과를 갖는다.
블레이드(220)의 반대측 돌출부(230)에 전자석 코일(600)을 구비하고, 전자석 코일(600)의 회전 반경에 따라 전자석 코일(600)의 하부에 복수개의 자석(700)을 구비함으로써, 별도의 모터 없이 회전체(200)를 회전시킬 수 있다.
전자석 코일(600)이 구비된 돌출부(230)가 종래의 무게추의 기능과 동시에 회전체(200)를 회전시키는 동력원이 됨으로써, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)의 경량화를 달성할 수 있다.
종래의 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 경우, 별도의 모터를 통해 샤프트를 회전시켜야 하므로, 베이스에 모터가 구비되어야 했다. 따라서, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 상하 방향 두께가 두껍게 설계되었다.
그러나, 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)의 경우, 별도의 모터가 구비되지 않아도 되므로, 베이스(100)의 두께를 현저하게 줄일 수 있다.
하나의 예로써, 전술한 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)의 베이스는 도 3a 및 도 3b에 도시된 바와 같이, 무인항공기(20)의 기체(21)의 양측에 구비되는 날개(22)일 수 있다.
즉, 모터가 베이스에 별도로 구비되지 않음으로써, 얇은 두께를 필요로 하는 날개(22)가 무인항공기(20)는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)의 베이스를 날개(22)로 가질 수 있는 것이다.
날개(22)에 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)가 구비된 경우, 도 3a에 도시된 바와 같이, 무인항공기(20)가 순항 시, 회전체(200)의 회전을 하지 않고, 블레이드(220)를 날개 길이 방향으로 고정시킴으로써, 무인항공기(20)의 비행 성능을 향상시킬 수 있다.
또한, 도 3b에 도시된 바와 같이, 블레이드(220)의 각도를 조절하여, 무인항공기(20)의 비행 시, 기체(21)의 방향 전환 등을 더욱 용이하게 할 수 있다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)
이하, 도 4 및 도 5를 참조하여, 본 발명의 제2실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10')에 대해 설명한다.
도 4는 본 발명의 제2실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체의 평면도이고, 도 5는 도 4의 측면 단면도이다.
도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10')는, 무인항공기(20)의 자세 및 비행 동작을 제어하는 것으로서, 베이스(100)와, 샤프트(110)에 의해 베이스(100)에 회전 가능하게 설치되며, 샤프트(110)가 연결되는 연결부(210)와, 연결부(210)의 일단에 구비되는 블레이드(220)와, 연결부(210)의 타단에 구비되는 돌출부(230) 및 돌출부(230)에 구비되는 자석(700')을 포함하는 회전체(200')와, 베이스(100)와 회전체(200') 사이에 배치되는 복수개의 전자석 코일(600')을 포함하여 구성될 수 있다.
본 발명의 제2실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10')는 전술한 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)와 비교하여, 전자석 코일(600') 및 자석(700')의 배치가 상이할 뿐 나머지 구성요소는 동일하다. 따라서, 동일한 구성요소에 대한 설명은 생략한다.
회전체(200')는, 샤프트(110)를 기준으로 블레이드(220)가 구비된 연결부(210)의 일단의 무게와, 돌출부(230) 및 자석(700')이 구비된 연결부(210)의 타단의 무게는 서로 평형을 이룬다. 따라서, 싱글 프로펠러인 회전체(200')가 흔들림 없이 회전될 수 있다.
다시 말해, 돌출부(230)에 구비된 자석(700')이 회전체(200')의 무게추 기능을 하는 것이다.
복수개의 전자석 코일(600')은 베이스(100)와 회전체(200') 사이에 배치된다.
복수개의 전자석 코일(600')은 베이스(100)의 상부에 직접 설치되어 베이스(100)와 회전체(200') 사이에 배치될 수 있다.
이 경우, 복수개의 전자석 코일(600')은 베이스(100)의 상면에서 회전체(200')의 회전시 생성되는 자석(700')의 회전 반경을 따라, 회전체(200')의 하부에 등간격으로 배치될 수 있다. 복수개의 전자석 코일(600')의 배치는 전체적으로 링 형상을 갖을 수 있다.
회전체(200')가 회전될 때, 복수개의 전자석 코일(600')의 상부에 자석(700')이 위치하도록 복수개의 전자석 코일(600')의 배치에 의해 형성된 링 형상은 자석(700')의 회전 반경 형상과 동일한 것이 바람직하다.
회전체(200')가 회전될 때, 복수개의 전자석 코일(600')의 상부에 자석(700')이 위치하도록 자석(700')의 면적은 복수개의 전자석 코일(600') 각각의 면적보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 자석(700')의 회전 반경 형상의 반지름, 즉, 샤프트(110)부터 자석(700')까지의 길이는 복수개의 전자석 코일(600')이 형성된 링 형상의 반지름, 즉, 샤프트(110)부터 복수개의 전자석 코일(600') 각각까지의 길이보다 짧은 것이 바람직하다.
위와 같이, 복수개의 전자석 코일(600')의 배치 및 자석(700')의 배치가 이루어짐에 따라, 회전체(200')가 회전할 때, 자석(700')의 하부에는 복수개의 전자석 코일(600')이 위치할 수 있다. 이로 인해, 자석(700')과 전자석 코일(600')의 전자기력에 의해, 회전체(200')가 샤프트(110)를 중심으로 용이하게 회전될 수 있다.
하나의 예로써, 도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, 복수개의 전자석 코일(600')은 베이스(100)의 상부에 설치되는 별도의 부재에 설치되어 베이스(100)에 간접적으로 설치됨으로써, 베이스(100)와 회전체(200') 사이에 배치될 수 있다.
이 경우, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10')는, 베이스(100)와 회전체(200') 사이에 배치되도록 베이스(100)의 상부에 설치되며, 복수개의 전자석 코일(600')이 링 형상으로 배치되는 링형 부재(300)를 더 포함하여 구성될 수 있다.
링형 부재(300)는 링 형상을 갖으며, 베이스(100)의 상부에 고정되게 설치된다.
복수개의 전자석 코일(600')은 링형 부재(300)에서 회전체(200')의 회전시 생성되는 전자석 코일(600')의 회전 반경을 따라, 회전체(200')의 하부에 등간격으로 배치될 수 있다. 링형 부재(300)에 배치되는 복수개의 전자석 코일(600')의 배치는 링형 부재(300)의 형상을 따라 배치되므로, 전체적으로 링 형상을 갖을 수 있다.
링형 부재(300)에 복수개의 전자석 코일(600')이 구비되는 경우에도, 회전체(200')가 회전될 때, 복수개의 전자석 코일(600')의 상부에 자석(700')이 위치하도록 자석(700')의 면적은 복수개의 전자석 코일(600') 각각의 면적보다 큰 것이 바람직하다.
또한, 링형 부재(300)의 링 형상은 자석(700')의 회전 반경 형상과 동일한 것이 바람직하다.
또한, 도 5에 도시된 바와 같이, 자석(700')의 회전 반경 형상의 반지름, 즉, 샤프트(110)부터 자석(700')까지의 길이(d3)는 복수개의 전자석 코일(600')이 형성된 반지름, 즉, 샤프트(110)부터 복수개의 전자석 코일(600') 각각까지의 길이(d4)보다 짧은 것이 바람직하다.
다시 말해, '샤프트(110)부터 자석(700')까지의 길이(d3) < 샤프트(110)부터 복수개의 전자석 코일(600') 각각까지의 길이(d4)' 관계를 만족한다.
위와 같이, 링형 부재(300)에 구비되는 복수개의 전자석 코일(600')의 배치 및 자석(700')의 배치가 이루어짐에 따라, 회전체(200')가 회전할 때, 자석(700')의 하부에는 복수개의 전자석 코일(600')이 위치할 수 있다. 이로 인해, 자석(700')과 전자석 코일(600')의 전자기력에 의해, 회전체(200')가 샤프트(110)를 중심으로 용이하게 회전될 수 있다.
복수개의 전자석 코일(600')은 전원공급부와 전기적으로 연결된다.
이하, 본 발명의 제2실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10')의 구동에 대해 설명한다.
전력은 전원공급부를 통해 복수개의 전자석 코일(600')로 공급된다.
복수개의 전자석 코일(600')은 교류 전원으로 전력을 공급받을 수 있다.
또한, 교류 전원은 복수개의 전자석 코일(600')의 각각에 서로 다른 위상차를 갖는 전압을 공급할 수 있다.
따라서, 복수개의 전자석 코일(600')에 교번적으로 전력이 공급됨으로써, 자석(700')과 복수개의 전자석 코일(600') 상호간의 전자기력에 의해 회전체(200')가 샤프트(110)를 회전축으로 하여 일 방향으로 회전하게 된다.
제어부(미도시)는 복수개의 전자석 코일(600')에 공급되는 전력의 주기를 제어함으로써, 회전체(200')의 회전 속도를 제어할 수 있다.
전술한 구성을 갖는 본 발명의 제2실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10')는 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)와 달리, 복수개의 전자석 코일(600')이 베이스(100)에 고정된다. 따라서, 회전체(200')의 회전에도 전자석 코일(600')이 회전되지 않아, 별도의 브러쉬 없이, 전원공급부와 전자석 코일(600')을 전기적으로 연결시킬 수 있다.
이처럼, 본 발명의 제2실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10')는 별도의 브러쉬가 구비되지 않아도 되므로, 브러쉬와 샤프트의 접촉에 의해 발생되는 마찰력에 의해 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10')의 수명이 줄어드는 것을 방지할 수 있다.
전술한 본 발명의 제1실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10)와 같이, 본 발명의 제2실시 예에 따른 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10')의 경우에도, 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체(10')의 베이스(100)는, 도 3a 및 도 3b에 도시된 무인항공기(20)의 기체(21)의 양측에 구비되는 날개(22)일 수 있다.
본 발명은 도면에 도시된 실시 예들을 참고로 설명되었으나 이는 예시적인 것에 불과하며, 본 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양한 변형 및 균등한 타 실시 예가 가능하다는 점을 이해할 것이다. 따라서, 본 발명의 진정한 기술적 보호 범위는 첨부된 등록청구범위의 기술적 사상에 의해 정해져야 할 것이다.
10, 10': 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체
20: 무인항공기 21: 기체
22: 날개
100: 베이스 110: 샤프트
200, 200': 회전체 210: 연결부
220: 블레이드 230: 돌출부
300: 링형 부재 400: 브러쉬
600, 600': 전자석 코일 700, 700': 자석

Claims (2)

  1. 무인항공기의 자세 및 비행 동작을 제어하는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체에 있어서,
    베이스;
    샤프트에 의해 상기 베이스에 회전 가능하게 설치되는 블레이드와, 상기 블레이드의 타단에 구비된 전자석 코일을 포함하는 회전체; 및
    상기 회전체에 회전력을 생성하기 위하여 상기 전자석 코일에 대응되게 설치되는 복수개의 자석;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체.
  2. 무인항공기의 자세 및 비행 동작을 제어하는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체에 있어서,
    베이스;
    샤프트에 의해 상기 베이스에 회전 가능하게 설치되는 블레이드와, 상기 블레이드의 타단에 구비된 자석을 포함하는 회전체; 및
    상기 회전체에 회전력을 생성하기 위하여 상기 자석에 대응되게 설치되는 전자석 코일;을 포함하는 것을 특징으로 하는 무인항공기용 싱글 프로펠러 조립체.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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US20170104385A1 (en) * 2015-10-08 2017-04-13 Adam C. Salamon Reduced Complexity Ring Motor Design for Propeller Driven Vehicles
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