KR20230059377A - 비행용 전기추진장치 - Google Patents

Abstract

전기 동력장치의 회전축 직경을 확대, 원통형으로 하고 그 내부에 날개를 설치한 비행용 추진장치

Description

비행용 전기추진장치{Electric propulsion system for flight}

본 발명은 비행장치용 추진장치 및 이를 포함하는 비행체에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 전기에너지를 회전날개에 전달하여 추진력 및 양력을 발생시키는 비행장치용 추진장치 및 이를 포함하는 비행체에 관한 것이다

비행체에서 추진장치는 운항을 위해 추진력 및 양력을 발생시키는 장치이다. 일반적인 것으로는 프로펠러를 회전시켜 추진력을 얻는 것이다. 프로펠러 추진장치는 날개의 전면과 배면에 흐르는 기류의 압력차를 양력과 추진력으로 이용하는데 필연적으로 원심력에 의한 에너지 손실과 프로펠러의 회전과정에서 진동과 소음이 발생하게 된다. 이와 같은 에너지 손실과 부작용을 줄이기 위한 기술이 본 고안의 배경이 되는 기술이다. 또한, 전통적으로 기름을 그 동력원으로 하고 있다. 현재 환경오염이 적은 전기 모터를 이용하는 추세이지만 여전히 기존의 프로펠러 추진장치는 특별한 변형 없이 그대로 사용되고 있다. 따라서 본 고안은 전기동력장치의 특이성을 적절하게 활용하는 것이 배경기술이다.

등록번호: 10-2234581(2021.3.24.), 출원번호: 10-2021-0142220(2121.10.22.)

전동기 원리와 구조

본 발명의 실시 예는 기존 프로펠러장치가 가지고 있는 여러 가지 단점을 해결 과제로 한다. 즉, 친환경에너지를 활용하여 기존 추진장치의 에너지 손실요인을 제거하고 진동과 소음을 최소화하며 내구성의 장해를 해결, 조종성능을 향상시키는 추진장치 및 이를 포함하는 효율적인 비행장치를 제공하고자 한다.

또한, 프로펠러장치의 단점을 보완하고 제트추진장치의 장점을 적용한 신개념 추진장치를 제공하는 과제이다.

본 발명의 일 측면에 따르면, 일반적인 추진장치는 화석에너지의 동력을 봉형 회전축에 구비된 날개를 회전시켜 양력과 추진력을 발생시키고 그 작용으로 기체를 이동시켰다면, 본 고안은 전기동력장치와 추진장치를 결합하는 방법이다. 즉 기존 동력장치의 회전축의 지름을 확대하여 기류가 통과할 수 있도록 관형으로 하고 관의 외경에 동력장치를 구성하는 회전자와 회전자를 돌려줄 수 있는 고정자를 구비한다. 관 내부에는 날개를 부착하여 고정자에 전력을 공급하여 구비된 관과 날개를 회전시켜 양력을 생성하고, 관 내부로 흐르는 기류의 총량을 확대하여 압축하고 토출구로 나오는 기체의 에너지를 손실 없이 뿜어내고 그 반작용으로 기체를 이동시키는 것이다. 또한, 에너지 효율을 증대시키기 위하여 날개 없는 선풍기의 원리를 적용, 날개 중심부위 유입 부에서 토출구까지 관통하는 공간을 형성하여 기존 프로펠러의 중심부에서 필연적으로 발생하는 저항을 원천적으로 제거, 그 공간을 구심력의 전달통로로 활용하게 된다. 이와 같은 해결수단을 포함하는 비행용 추진장치와 본 추진장치가 적용된 비행체에 관한 기술이 해결 수단으로 제공될 수 있다.

본 발명의 실시 예에 따른 비행체용 추진장치 및 이를 포함하는 비행체는 동력장치와 추진장치 간에 발생하는 에너지 소모를 최소화할 수 있다. 또한, 원심력으로 추진방향과 일치하지 않는 곳에 에너지를 소모하지 않고 구심력장치로 전환하여 에너지의 대부분을 추진방향에 전달하게 된다. 또한, 동력전달 과정과 프로펠러에서 발생하는 소음과 진동이 최소화되고 원하는 방향으로 예민하게 반응하며 친환경 에너지 사용에 적합한 효율적인 비행장치를 구현하게 된다.

대표도: 본 고안의 일 실시 예에 의한 투영 외관
도 1은 본 고안의 일 실시 예에 의한 분해 사시도
도 2는 본 고안의 일 실시 예에 의한 측면 전개도
도 3은 본 고안의 일 실시 예에 의한 후방 투영 전개도
도 4는 본 고안의 일 실시 예에 의한 후방 투영도
도 5는 본 고안의 일 실시 예에 의한 측면 투영도
도 6은 본 고안의 일 실시 예에 의한 효율적 날개 배치
도 7은 본 고안의 수직이착륙 비행체 적용 일 실시 예
도 8은 본 고안의 배경기술을 설명하는 날개 없는 선풍기의 원리도
도 9는 본 고안의 적용 요소기술을 설명하는 제트 추진장치의 단면
도 10은 본 고안의 요소기술인 일반 전동기 사시도
도 11은 본 고안의 전동장치 속도제어 회로도 일례

이하에서는 본 발명의 실시 예들을 아래 도면을 참조하여 상세히 설명한다.

도 1과 도 2에 도시한 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 추진장치는

본체(A1): 기류를 흡입할 수 있는 유선형 흡입구가 형성되고 고정자(A2) 및 회전자(B1)를 설치할 수 있는 공간이 구비된다. 상기 본체(A1) 내측, 회전 공간에는 1개 이상의 베어링(A3)이 삽입되어 상기 본체 내부에서 원활한 회전이 가능하도록 작용한다. 상기 흡입구는 필요에 따라 상기 본체와 일정 크기와 형태로 분리하여 별도로 제작될 수 있다.

고정자(A2): 도 10과 같은 기존 모터의 고정자와 같이 상기 본체(A1)의 내경 일측에 삽입되어 생성한다. 상기 자속을 생성하기 위해 일정 전류와 회전속도의 제어정보를 전달하는 연결선(A2-1)이 결합된다. 단, 회전자(B1)가 권선형인 경우, 상기 연결선(A2-1)은 회전자(B1)의 권선과 일정 형식으로 연결 또는 접속된다.

회전자(B1): 상기 고정자(A2)의 자속이 미치는 환형공간 안에서 상기 회전관(B2)의 외경 일단에 결합되어, 상기 고정자(A2)와의 상호 작용으로 일정방향의 회전자속을 생성하여 회전관(B2)에 회전력을 전달한다. 또한 모터의 형식(일예: 회전자권선형)에 따라 상기 일정 방법으로 연결선(A2-1)을 연결할 수 있다.

연결선(A2-1): 상기 연결선은 본 장치에 전원을 공급하는 전원선이나 회전속도를 조절하는 조절기와 연결되며 필요에 따라 한개 이상 구비될 수 있다.

회전관(B2): 상기 회전관의 외경 일측, 고정자(A2)와 대응하는 내경 위치에 상기 회전자(B1)가 동일 축으로 결합되어 도 10의 예시와 같이 상기 고정자(A2)에 형성되는 자속의 변화에 대응하도록 구비된다. 관 내측 일단에 도 6과 같은 일정 형상의 날개가 한개 이상 부착 되어. 상기 회전자(B1)와 일체로 회전하며, 도 10의 예시 모터의 회전축과, 기존 비행장치의 프로펠라 역할을 동시에 구현한다.

상기 회전관(B2)은 상기 고정자(A2) 및 회전자(B1)와 함께 필요에 따라 도 1과 같이 하나의 장치에 2개조 이상 적용될 수 있다. 이때 회전관(B2) 내부 날개의 형상과 개수는 서로 다르게 할 수도 있다. 일예로 전면 회전관은 흡입과 양력 발생에 적합한 날개로, 후면 회전관은 양력과 압축에 적합한 날개로 그 역할을 달리 구성할 수 있다. 또한 상기 회전관(B2)의 직경은 흡입구와 배출구의 크기를 예시와 같이 서로 다르게 할 수 있다.

토출구(C1): 상기 본체(A1)의 일측과 결합되어 상기 회전관(B2)의 회전공간을 형성하며 회전관 후미로 배출되는 기류에 와류가 발생되지 않도록 일정 단면으로 제공된다.

지지대(D1): 상기 본체(A1)를 비행체의 일정 위치에 고정시키며 상기 연결선(A2-1)의 통로로 활용될 수 있다.

상기 지지대(D1)는 대표도의 예시와 같이 본 고안의 추진장치를 비행체에 고정하는 장치로 구비되기도 하지만. 추진장치나 기체의 방향을 변화시키는 장치로도 활용될 수 있다. 또한 결합 방법에 따라 본체와 일체로 제작될 수 있고, 지지대없이 본체를 비행체에 바로 고정시킬 수도 있다.

작동: 도 10의 기존 모터 고정자는 상기 고정자(A2)와 같은 기능으로 대응하고, 회전자는 상기 회전자(B1)와 동일한 기능으로 대응한다. 회전축은 그 직경을 일정 크기로 확대시켜 상기 회전관(B2)과 기능이 대응되며 기존 모터와 동일한 원리로 작동한다. 및 회전관(B2) 내부의 날개는 기존 추진장치의 날개와 대응하여 작동한다. 상기 회전관(B2)의 회전속도는 도 11 예시 회로로 구성된 속도조절기에 의해 조절될 수 있다.

A1: 본체, A2: 고정자, A2-1: 연결선, A3: 베어링,
B1: 회전자, B2: 회전관, B2-1: 날개, C1: 토출구, D1: 지지대,

Claims (1)

1. 비행체용 추진장치에 있어서,
   중앙에 환형공간을 구비한 본체(A1): 일측에 유입되는 기류를 흡입할 수 있는 일정 형상의 환형 공간이 형성되고, 타측 내경에는 고정자(A2)가 자리할 수 있는 공간이 구비되며,
   고정자(A2): 상기 본체(A1)의 일정부위에 고정 장착되어 회전자(B1)와 대응하는 회전자속을 생성한다.
   회전관(B2): 내측에 일정량의 기류를 통과시킬 수 있는 원통형 공간이 구비되고 공간 일단에 기류를 이동시킬 수 있는 일정 형상의 날개(B2-1)가 한개 이상 구비된다, 관 외측 일단, 상기 고정자(A2)의 내측 환형공간에서 자제회전하도록 회전자(B1)가 결합된다.
   회전자(B1): 상기 회전관(B2)의 외측 상기 고정자(A2)의 자속이 미치는 일정 위치에 결합되어 회전력을 생성한다.
   작동: 상기 장치에 전류를 공급하면 회전자(B1)가 회전하고, 회전자와 결합된 회전관(B2)과 회전관 내측에 구비된 날개의 작용으로 양력을 생성하거나 및 관 내부를 통과하는 기류에 에너지를 전달하여 토출되는 기류의 압력으로 추진력을 얻을 수 있는 것을 특징으로 하는 비행체용 추진장치와 이를 구비한 비행체.

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