KR20220142573A - 프로펠러 구동장치 및 이를 이용한 드론 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 이용하여 부하의 회전 구동과 발전을 동시에 실시할 수 있는 프로펠러 구동장치 및 이를 이용한 드론에 관한 것이다.
본 발명에 따른 프로펠러 구동장치는 원형 컵형태로 이루어져 있으며 내부 중앙에 원통 형태로 하부로부터 상부로 뻗어 있으며 내부에 상부 및 하부 베어링이 설치된 베어링 하우징을 일체로 구비하는 모터 케이싱; 상기 베어링 하우징의 외주에 지지된 인너 스테이터; 상기 모터 케이싱 내부에 지지된 아우터 스테이터; 상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 사이에 배치된 로터; 및 상기 상부 및 하부 베어링에 회전 가능하게 지지되고 상기 로터의 일단부가 연결되며 선단부에 프로펠러가 연결된 회전축;을 포함하며, 상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 중 어느 하나는 발전기로 설정되고, 나머지 하나는 구동용 모터로 설정되는 것을 특징으로 한다.

Description

프로펠러 구동장치 및 이를 이용한 드론{Apparatus for Driving Propeller and Drone Using the Same}
본 발명은 프로펠러 구동장치 및 이를 이용한 드론에 관한 것이며, 보다 구체적으로는 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 이용하여 부하의 회전 구동과 발전을 동시에 실시할 수 있는 프로펠러 구동장치 및 이를 이용한 드론에 관한 것이다.
일반적인 드론은 양력을 출력하는 다수의 팬과, 상기 팬에 전력을 공급하는 배터리를 기본적으로 구비한다. 상기 팬은, 본체에 고정된 상태로 배터리로부터 인가된 전력에 의해 회전력을 발생하는 모터와, 상기 모터의 구동축에 고정되는 프로펠러로 구성된다.
그런데 드론이 갖는 공통적인 문제 중 하나는, 모터의 전력소모가 심해 비행시간이 짧다. 가령, 배터리를 완전 충전시켰다 하더라도 전력이 바닥나 그만큼 비행거리에 제약이 많다. 따라서, 종래에는 드론이 귀환하는 중에 방전되어 지상이나 강물로 추락하여 드론을 분실할 수 있다.
드론 모터일 경우 싱글 스테이터-싱글 로터로 구성된 모터를 이용하므로, 발전을 하여 배터리에 충전을 하려면 2개의 모터를 사용하면서, 1개는 구동용 모터로 사용하고 나머지 1개는 발전용 모터(즉, 발전기)를 사용하여 드론이 공중에 떠있는 체류 시간을 증대하고 있다.
이와 같이 구동용 모터와 발전용 모터가 분리된 구조를 가지는 경우 구동용 모터와 발전용 모터의 연결을 위해 벨트나 다른 구조가 필요하며, 일반적인 소형 드론인 경우 구동용 모터와 발전용 모터를 사용하기에는 공간적인 제약이 많다.
자동차의 경우에도 발전용 모터(시동 모터)와 다른 구동용 모터가 별도가 구성되어 공간적인 제약 및 다양한 연결 장치가 필요하다.
한국 등록특허공보 제10-2172335호(특허문헌 1)에는 드론의 팬 하부에 설치되어, 비행 중 프로펠러 하부로 내려오는 공기의 유동압력을 받아 작동하며 전력을 발생하고 이를 충전기로 보내어 비행시간을 연장시킬 수 있게 하는 발전부를 갖는 팬장치가 구비된 드론이 개시되어 있다.
특허문헌 1은 충전식 배터리를 구비한 드론본체와; 상기 드론본체에 장착된 상태로 상기 배터리로부터 전력을 공급받아 작동하여 양력을 출력하는 것으로서, 드론본체에 고정되는 모터 및 상기 모터의 구동축에 고정되는 프로펠러를 포함하는 팬과; 상기 프로펠러의 하부에 위치된 상태로 프로펠러의 회전시 발생하는 공기의 유동압력을 받아 종동하는 로터와, 상기 로터로부터 회전토오크를 전달받아 구동하여 전력을 생산하는 발전기를 갖는 발전부와; 상기 발전부에서 생산된 전력을 상기 배터리로 전달하여 배터리를 충전하는 충전수단을 포함하고, 상기 프로펠러와 로터는 상호 단절된 상태로 대응 배치되며, 상기 프로펠러와 로터를 그 내부에 수용하며 프로펠러에 의해 발생한 공기의 유동압력을 로터로 가이드하는 윈드터널이 구비되는 발전부를 갖는 팬장치가 구비된 드론을 개시하고 있다.
특허문헌 1은 프로렐러 구동용 모터를 구비하는 팬과 발전기를 구비하는 발전부가 별도로 분리된 구조로서, 프로펠러에 의해 발생한 공기의 유동압력을 로터로 가이드하는 윈드터널이 필요하고 프로렐러 구동용 모터와 발전기를 별도로 설치하는 데 따른 공간적인 제약이 있다.
: 한국 등록특허공보 제10-2172335호
따라서, 본 발명은 상기한 종래기술의 문제점을 해결하고자 제안된 것으로, 그 목적은 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 이용하여 부하의 회전 구동과 발전을 동시에 실시할 수 있는 프로펠러 구동장치 및 이를 이용한 드론을 제공하는 데 있다.
본 발명의 다른 목적은 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 이용하여 부하의 회전 구동과 발전을 동시에 실시할 수 있어 콤팩트한 사이즈로도 비행시간을 증대시킬 수 있는 프로펠러 구동장치 및 이를 이용한 드론을 제공하는 데 있다.
본 발명의 또 다른 목적은 인너 스테이터와 아우터 스테이터 사이에 싱글 로터가 배치된 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 사용하며, 싱글 로터에는 양면을 동시 착자한 등방성 마그넷을 사용하여 별도의 백요크 없이 마그넷의 내측면은 인너 스테이터와 구동용 모터를 구성하고 마그넷의 외측면은 아우터 스테이터와 함께 발전기로 사용할 수 있는 프로펠러 구동장치 및 이를 이용한 드론을 제공하는 데 있다.
상기한 목적을 달성하기 위하여, 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러 구동장치는 원형 컵형태로 이루어져 있으며 내부 중앙에 원통 형태로 하부로부터 상부로 뻗어 있으며 내부에 상부 및 하부 베어링이 설치된 베어링 하우징을 일체로 구비하는 모터 케이싱; 상기 베어링 하우징의 외주에 지지된 인너 스테이터; 상기 모터 케이싱 내부에 지지된 아우터 스테이터; 상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 사이에 배치된 로터; 및 상기 상부 및 하부 베어링에 회전 가능하게 지지되고 상기 로터의 일단부가 연결되며 선단부에 프로펠러가 연결된 회전축;을 포함하며, 상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 중 어느 하나는 발전기로 설정되고, 나머지 하나는 구동용 모터로 설정되는 것을 특징으로 한다.
상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 사이에 배치된 로터는 레이디얼 갭 타입(Radial gap type)의 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 형성할 수 있다.
또한, 상기 로터는 백요크 없이 양면을 동시 착자한 등방성 마그넷을 사용하여 구성되고, 상기 등방성 마그넷의 내측면은 인너 스테이터와 구동용 모터 또는 발전기를 형성하고, 마그넷의 외측면은 아우터 스테이터와 함께 발전기 또는 구동용 모터를 형성할 수 있다.
본 발명의 다른 실시예에 따른 프로펠러 구동장치는 등방성 마그넷의 양면을 동시 착자하여 각각 내측 및 외측에 복수의 N극 및 S극이 교대로 배치된 로터; 상기 로터의 일측에 연결된 회전축; 및 각각 상기 로터의 내측과 외측에 에어갭을 두고 배치된 인너 스테이터와 아우터 스테이터;를 포함하며, 상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 중 어느 하나는 발전기로 설정되고, 나머지 하나는 구동용 모터로 설정되는 것을 특징으로 한다.
본 발명의 실시예에 따른 프로펠러 구동장치는 원형 컵형태로 이루어져 있으며 내부 중앙에 원통 형태로 하부로부터 상부로 뻗어 있는 베어링 하우징을 일체로 구비하는 모터 케이싱; 상기 베어링 하우징 내부에 간격을 두고 배치된 상부 및 하부 베어링; 및 상기 상부 및 하부 베어링에 회전 가능하게 지지되고 상기 로터의 일단부가 연결된 회전축;을 더 포함하며, 상기 회전축의 선단부에 프로펠러가 연결될 수 있다.
본 발명의 일 실시예에 따른 드론은 케이싱 내부에 적어도 배터리, 무선통신부, 제어장치를 구비하는 드론본체; 및 상기 드론본체나 드론본체의 외주로부터 뻗어 있는 복수개의 아암에 설치되어 프로펠러를 구동하는 적어도 하나의 프로펠러 구동장치;를 포함하는 것을 특징으로 한다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 이용하여 부하의 회전 구동과 발전을 동시에 실시할 수 있다.
그 결과, 본 발명에서는 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 이용하여 부하의 회전 구동과 발전을 동시에 실시할 수 있어 콤팩트한 사이즈로도 비행시간을 증대시킬 수 있다. 본 발명에서는 구동용 모터와 발전용 모터(즉, 발전기)가 일체형 구조이므로 구동용 모터와 발전용 모터의 연결을 위해 벨트나 다른 구조가 필요하지 않다.
또한, 본 발명에서는 인너 스테이터와 아우터 스테이터 사이에 싱글 로터가 배치된 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 사용하며, 싱글 로터에는 양면을 동시 착자한 등방성 마그넷을 사용하여 별도의 백요크 없이 마그넷의 내측면은 인너 스테이터와 구동용 모터를 구성하고 마그넷의 외측면은 아우터 스테이터와 함께 발전기로 사용할 수 있다.
본 발명에서는 일반적으로 사용면의 반대면은 백요크가 있어야 마그넷 표면의 가우스(Gauss) 값이 상승하여 효율을 극대화할 수 있는 이방성 마그넷 대신에 양면을 동시 착자한 등방성 마그넷을 사용하여 별도의 백요크 없이 마그넷의 양면을 활용한다.
본 발명에서는 인너 스테이터보다 상대적으로 직경이 더 큰 아우터 스테이터를 발전기용으로 할당하면 전기자 코일의 극수(P)를 늘릴 수 있어 로터 1회전당 생성되는 전력의 주파수를 늘릴 수 있다. 동일 rpm인 경우 아우터 스테이터를 발전기용으로 할당하는 것이 인너 스테이터를 발전기용으로 할당하는 것보다 생성되는 전력의 주파수를 높일 수 있다. 일반적으로 발전기의 극수를 늘리면 회전자의 회전속도를 줄일 수 있다. 따라서, 낮은 회전속도에서도 발전기의 극수를 늘리면 전력의 주파수를 높일 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 마그넷의 내측면은 인너 스테이터와 발전기를 구성하고 마그넷의 외측면은 아우터 스테이터와 함께 구동용 모터로 사용할 수 있다.
더욱이, 발전기용으로 이용되는 로터와 아우터 스테이터는 발전을 하다가, 발전 용량이 기준치를 상회하면 구동용 모터로 전환하여 전체적으로 모터의 효율 증대 및 토크 증대를 꾀할수 있다. 이를 위해 아우터 스테이터에 연결된 발전용 회로를 모터구동회로로 전환시키는 스위칭 회로를 제어부에 구비할 수 있다.
도 1은 본 발명에 따른 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터가 적용되는 멀티콥터형 드론을 나타내는 사시도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러 구동장치를 나타내는 축방향 단면도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 프로펠러 구동장치에 채용된 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터에서 직경방향 단면도이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명에 따른 바람직한 실시예를 설명한다.
이 과정에서 도면에 도시된 구성요소의 크기나 형상 등은 설명의 명료성과 편의상 과장되게 도시될 수 있다. 또한, 본 발명의 구성 및 작용을 고려하여 특별히 정의된 용어들은 사용자, 운용자의 의도 또는 관례에 따라 달라질 수 있다. 이러한 용어들에 대한 정의는 본 명세서 전반에 걸친 내용을 토대로 내려져야 한다.
일반적으로 더블 스테이터-더블 로터 방식의 모터는 로터 출력의 형태에 따라 다양한 분야에 적용되고 있다. 더블 로터가 하나의 모터구동회로에 의해 구동되고 하나의 회전축에 연결되어 하나의 부하를 구동하거나, 동심원상에 배열된 2개의 회전축에 각각 연결되고 개별적인 모터구동회로에 의해 개별적으로 제어되어 2개의 부하를 구동할 수도 있다.
또한, 더블 스테이터-더블 로터에서 더블 스테이터가 일체형 스테이터 코어를 이용하여 구현되고 더블 로터는 동심상으로 서로 분리된 상태로 배치되거나, 더블 스테이터가 분리형 스테이터 코어를 이용하여 구현되고 더블 로터는 동일한 백요크의 내측과 외측에 구현될 수 있다.
본 발명에서는 인너 스테이터와 아우터 스테이터 사이에 싱글 로터가 배치된 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 사용하며, 싱글 로터에는 양면을 동시 착자한 등방성 마그넷을 사용하여 별도의 백요크 없이 마그넷의 내측면은 인너 스테이터와 구동용 모터 또는 발전기를 구성하고 마그넷의 외측면은 아우터 스테이터와 함께 발전기 또는 구동용 모터로 사용할 수 있다.
본 발명에서는 더블 로터가 하나의 회전축에 연결되어 하나의 프로펠러 부하를 구동하며, 하나의 스테이터는 하나의 모터구동회로에 의해 구동되고, 나머지 하나의 스테이터는 발전과 구동 중 하나를 선택적으로 역할을 하도록 스위칭 제어가 이루어질 수 있다. 그 결과 본 발명에서는 더블 스테이터-더블 로터 방식의 모터를 이용하여 부하의 회전 구동과 발전을 동시에 실시할 수 있다.
첨부한 도 1은 본 발명에 따른 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터가 적용되는 멀티콥터형 드론을 나타내는 사시도이고, 도 2는 본 발명에 따른 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터에서 축방향 단면도이며, 도 3은 본 발명에 따른 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터에서 직경방향 단면도이다.
도 1 내지 도 3을 참고하면, 본 발명에 따른 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터는 도 1과 같이 택배 물품을 배송하기 위한 물류박스를 탈부착할 수 있는 멀티콥터형 드론에 적용될 수 있다.
본 발명에 따른 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터는 복수의 프로펠러를 각각 구동하는 멀티콥터형 드론 뿐 아니라 단일의 프로펠러를 구동하는 드론에도 적용될 수 있다.
도 1에 도시된 멀티콥터형 드론은 중앙부에 배치되며 케이싱 내부에 배터리, 모터구동회로, 정류회로, 무선통신부, 제어장치 등을 구비하는 드론본체(20), 상기 드론본체(20)의 외주로부터 뻗어 있는 4개의 아암(22a-22d), 4개의 아암(22a-22d)의 선단부에 설치되어 4개의 프로펠러(70a-70d)를 구동하기 위한 4개의 프로펠러 구동장치(10a-10d), 상기 드론본체(20)의 하부에 설치되어 드론(200)을 지상에 안착시키기 위한 한쌍의 드론다리(24a,24b) 및 상기 드론본체(20)의 하부에 착탈 가능하게 결합되는 택배 물품을 배송하기 위한 물류박스(26)를 포함하고 있다.
본 발명에 따른 프로펠러 구동장치(10)는 도 2 및 도 3에 도시된 바와 같이, 원형 컵형태로 이루어져 있는 모터 케이싱(12) 내부에 인너 스테이터(210)와 아우터 스테이터(310) 사이에 싱글 로터(40)가 배치된 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 사용하여 구성될 수 있다.
상기 모터 케이싱(12)에는 내부 중앙에 상부로 뻗어 있으며 내부에 상부 및 하부 베어링(52,54)이 설치된 베어링 하우징(14)을 포함하고 있다.
상기 프로펠러 구동장치(10)는 인너 스테이터(210)와 아우터 스테이터(310) 사이에 싱글 로터(40)가 배치된 레이디얼 갭 타입(Radial gap type)의 전동기로 구성되어 있다.
상기 로터(40)는 양면을 동시 착자한 등방성 마그넷(42)을 사용하여 별도의 백요크 없이 마그넷(42)의 내측면은 인너 스테이터와 구동용 모터 또는 발전기를 구성하고 마그넷(42)의 외측면은 아우터 스테이터와 함께 발전기 또는 구동용 모터로 사용할 수 있다.
본 발명에서 로터(40)는, 일반적으로 사용면의 반대면은 백요크가 있어야 마그넷 표면의 가우스(Gauss) 값이 상승하여 효율을 극대화할 수 있는 이방성 마그넷 대신에 양면을 동시 착자한 등방성 마그넷(42)을 사용하여 별도의 백요크 없이 마그넷(42)의 양면을 활용한다.
상기 로터(40)에 사용되는 등방성 마그넷(42)은 양면을 동시 착자할 때 복수의 N극 및 S극 자극이 교대로 분할착자된 원통형 마그넷으로 구성될 수 있다.
이 경우, 상기 로터(40)의 등방성 마그넷(42)은 일측 단부가 로터 지지체(44)에 연결되어 있으며, 로터 지지체(44)의 중앙부에는 상기 상부 및 하부 베어링(52,54)에 회전 가능하게 지지된 회전축(50)이 연결되어 있다.
그 결과, 상기 로터(40)의 회전 출력은 단일의 회전축(50)을 통하여 외부로 출력되며, 회전축(50)에 결합된 프로펠러(70)를 회전시킨다.
상기 인너 스테이터(210)는 각각 "T" 형상으로 이루어진 복수의 인너 티스(212b)가 환형 백요크(212a)로부터 방사상으로 뻗어 있는 인너 스테이터 코어(212)와 상기 인너 스테이터 코어(212)의 인너 티스(212b)에 권선된 인너 스테이터 코일(214)를 포함한다.
또한, 아우터 스테이터(310)는 각각 "T" 형상으로 이루어진 복수의 아우터 티스(312b)가 환형 백요크(312a)로부터 내측으로 방사상으로 뻗어 있는 아우터 스테이터 코어(312)와 상기 아우터 스테이터 코어(312)의 아우터 티스(312b)에 권선된 아우터 스테이터 코일(314)를 포함한다.
상기 인너 스테이터 코어(212)의 인너 티스(212b)와 아우터 스테이터 코어(312)의 아우터 티스(312b)에는 각각의 코일이 권선될 외주면을 감싸도록 일체로 형성되는 절연성 재질의 인슐레이터(또는 보빈)가 형성될 수 있다.
상기 인너 스테이터 코어(212)의 인너 티스(212b)와 아우터 스테이터 코어(312)의 아우터 티스(312b)는 각각 "T" 형상으로 이루어지며 등방성 마그넷(42)과 대향하는 슈(shoe) 부분과 환형의 백요크(212a,312a) 사이에 코일(214,314)이 권선되는 권선영역을 갖는다.
도 3에 도시된 실시예에서는 상기 인너 스테이터 코어(212)의 인너 티스(212b)와 아우터 스테이터 코어(312)의 아우터 티스(312b)는 동일한 티스(슬롯)를 가지는 것을 예시하고 있으나, 이에 한정되지 않고 서로 다르게 변경될 수 있다.
본 발명에서는 인너 스테이터(210)보다 상대적으로 직경이 더 큰 아우터 스테이터(310)를 발전기용으로 할당하고 아우터 스테이터(310)의 티스(슬롯) 수를 인너 스테이터(210)보다 더 많게 형성할 수 있다. 또한, 이에 대응하여 등방성 마그넷(42)의 내측면과 외측면은 착자할 때 외측면의 자극 수도 내측면의 자극 수 보다 더 크게 설정될 수 있다.
또한, 상기 인너 스테이터 코어(212)와 아우터 스테이터 코어(312)는 자기회로를 형성하는 경로를 형성하도록 전기강판(실리콘 강판)으로 형성될 수 있다.
상기 인너 스테이터(210)는 베어링 하우징(14)의 외주부에 지지되고, 상기 아우터 스테이터(310)는 모터 케이싱(12)의 내주부에 지지되어 장착된다.
상기 로터(40)와 연결된 회전축(50)은 베어링 하우징(14) 내부에 상부 및 하부 베어링(52,54)에 회전 가능하게 설치된다.
등방성 마그넷(42)의 내측면은 인너 스테이터(210)와 구동용 모터 또는 발전기를 구성하고 등방성 마그넷(42)의 외측면은 아우터 스테이터(310)와 함께 발전기 또는 구동용 모터로 사용할 수 있다.
본 발명에 따른 프로펠러 구동장치(10)는 구동용 모터로 역할을 하는 인너 스테이터(210) 또는 아우터 스테이터(310)에 의해 발생되는 회전자계에 의해 등방성 마그넷(42)을 구비한 로터(40)를 회전시킴에 따라 회전축(50)에 결합된 프로펠러(70)를 회전시며, 발전기로 역할을 하는 아우터 스테이터(310) 또는 인너 스테이터(210)의 코일로부터 3상의 교류전압이 얻어질 수 있다.
따라서, 3상의 교류전압을 정류회로에 의해 직류(DC)로 정류하면 드론본체(20)에 내장된 배터리에 저장하여 사용할 수 있다.
상기한 바와 같이, 본 발명에서는 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 이용하여 부하의 회전 구동과 발전을 동시에 실시할 수 있어 비행시간을 증대시킬 수 있다.
또한, 본 발명의 모터(10)는 인너 스테이터(210)와 아우터 스테이터(310) 사이에 싱글 로터(40)가 배치된 레이디얼 갭 타입(Radial gap type)이므로 콤팩트한 사이즈로도 구현될 수 있으며, 드론 내장 배터리의 용량을 작은 것을 채택할 수 있다.
더욱이, 본 발명에서는 구동용 모터와 발전기가 일체형 구조이므로 구동용 모터와 발전기의 연결을 위해 벨트나 다른 구조가 필요하지 않다.
또한, 본 발명에서는 인너 스테이터의 회전 자계에 의해 하나의 프로펠러 부하를 구동하며, 아우터 스테이터는 발전과 구동 중 하나를 선택적으로 역할을 하도록 스위칭 제어가 이루어질 수 있다.
즉, 발전기용으로 이용되는 아우터 로터와 아우터 스테이터는 발전을 하다가, 미리 설정된 발전 용량이 기준치를 상회하면 구동용 모터로 전환하여 전체적으로 모터의 효율 증대 및 토크 증대를 꾀할수 있다. 이를 위해 아우터 스테이터에 연결된 발전용 회로를 모터구동회로로 전환시키는 스위칭 회로를 제어부에 구비할 수 있다.
더욱이, 상기 실시예 설명에서는 더블 스테이터-싱글 로터 구조의 모터의 회전축이 외부에 노출된 프로펠러를 회전 구동하는 것을 예시하였으나, 원통 케이싱 내부에 프로펠러 또는 블레이드가 내장된 팬 구조로 변경될 수 있다.
상기 실시예 설명에서는 복수개의 프로펠러 구동장치가 드론본체로부터 뻗어 있는 복수개의 아암에 설치된 멀티콥터형 드론에 적용된 것을 예시하였으나, 본 발명은 하나의 프로펠러 구동장치가 드론본체의 상측에 설치된 구조를 가질 수 있다.
또한, 본 발명은 택배 물품을 배송하기 위한 물류박스를 드론본체의 하부에 착탈 가능하게 구비한 물류 분야에 적용하는 것을 예시하고 있으나, 감시/정찰/수색, 방역/방제/살포, 방송/공연, 환경 측량, 구조 등의 다양한 용도로 다양하게 변경될 수 있다.
이상에서는 본 발명을 특정의 바람직한 실시예를 예를 들어 도시하고 설명하였으나, 본 발명은 상기한 실시예에 한정되지 아니하며 본 발명의 정신을 벗어나지 않는 범위 내에서 당해 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 다양한 변경과 수정이 가능할 것이다.
본 발명은 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 이용하여 부하의 회전 구동과 발전을 동시에 실시할 수 있어 콤팩트한 사이즈로도 비행시간을 증대시킬 수 있는 드론에 적용될 수 있다.
10-10d: 프로펠러 구동장치 12: 모터 케이싱
14: 베어링 하우징 20: 드론본체
22a-22d: 아암 24a,24b: 드론 다리
26: 물류박스 40: 로터
42: 마그넷 44: 로터 지지체
50: 회전축 52,54: 베어링
70-70d: 프로펠러 210: 인너 스테이터
212: 인너 코어 212a,312a: 백요크
212b: 인너 티스 214,314: 스테이터 코일
310: 아우터 스테이터 312b: 아우터 티스
200: 드론

Claims (6)

  1. 원형 컵형태로 이루어져 있으며 내부 중앙에 원통 형태로 하부로부터 상부로 뻗어 있으며 내부에 상부 및 하부 베어링이 설치된 베어링 하우징을 일체로 구비하는 모터 케이싱;
    상기 베어링 하우징의 외주에 지지된 인너 스테이터;
    상기 모터 케이싱 내부에 지지된 아우터 스테이터;
    상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 사이에 배치된 로터; 및
    상기 상부 및 하부 베어링에 회전 가능하게 지지되고 상기 로터의 일단부가 연결되며 선단부에 프로펠러가 연결된 회전축;을 포함하며,
    상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 중 어느 하나는 발전기로 설정되고, 나머지 하나는 구동용 모터로 설정되는 프로펠러 구동장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 사이에 배치된 로터는 레이디얼 갭 타입(Radial gap type)의 더블 스테이터-싱글 로터 방식의 모터를 형성하는 프로펠러 구동장치.
  3. 제1항에 있어서,
    상기 로터는 백요크 없이 양면을 동시 착자한 등방성 마그넷을 사용하여 구성되고,
    상기 등방성 마그넷의 내측면은 인너 스테이터와 구동용 모터 또는 발전기를 형성하고, 마그넷의 외측면은 아우터 스테이터와 함께 발전기 또는 구동용 모터를 형성하는 프로펠러 구동장치.
  4. 등방성 마그넷의 양면을 동시 착자하여 각각 내측 및 외측에 복수의 N극 및 S극이 교대로 배치된 로터;
    상기 로터의 일측에 연결된 회전축; 및
    각각 상기 로터의 내측과 외측에 에어갭을 두고 배치된 인너 스테이터와 아우터 스테이터;를 포함하며,
    상기 인너 스테이터와 아우터 스테이터 중 어느 하나는 발전기로 설정되고, 나머지 하나는 구동용 모터로 설정되는 프로펠러 구동장치.
  5. 제4항에 있어서,
    원형 컵형태로 이루어져 있으며 내부 중앙에 원통 형태로 하부로부터 상부로 뻗어 있는 베어링 하우징을 일체로 구비하는 모터 케이싱;
    상기 베어링 하우징 내부에 간격을 두고 배치된 상부 및 하부 베어링; 및
    상기 상부 및 하부 베어링에 회전 가능하게 지지되고 상기 로터의 일단부가 연결된 회전축;을 더 포함하며,
    상기 회전축의 선단부에 프로펠러가 연결되는 프로펠러 구동장치.
  6. 케이싱 내부에 적어도 배터리, 무선통신부, 제어장치를 구비하는 드론본체; 및
    상기 드론본체나 드론본체의 외주로부터 뻗어 있는 복수개의 아암에 설치되어 프로펠러를 구동하는 적어도 하나의 프로펠러 구동장치;를 포함하며,
    상기 프로펠러 구동장치는 제1항 또는 제4항에 기재된 프로펠러 구동장치인 드론.
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