KR20230075173A - 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터 - Google Patents
방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터 Download PDFInfo
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Abstract
본 발명은 전동기에 일체로 설치되어 전선의 개수를 줄여 드론의 무게를 경량화시킬 수 있고 방열 케이스가 외측에 설치되어 프로펠러의 회전에 따른 하향식 기류와 접촉을 통해 방열 기능을 발휘할 수 있는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터에 관한 것이다.
이러한 본 발명은, 본체에 배터리가 탑재된 무인 비행체의 프로펠러를 회전시켜 비행 가능하도록 상기 배터리로부터 상기 프로펠러에 연결된 다상 전동기로 공급되는 전기에너지를 제어하는 것으로서; 상기 배터리와는 한 쌍의 전선으로 연결되는 제어 회로 보드; 상기 제어 회로 보드의 상측에서 전기적으로 직결되는 게이트 드라이버 회로 보드; 상기 게이트 드라이버 회로 보드의 상측에서 상기 게이트 드라이버 회로 보드와 상기 제어 회로 보드와 각각 전기적으로 직결되고 상부면에 상기 다상 전동기와 전기적으로 연결되는 모터 커넥터가 실장되고 하부면 가장자리를 따라 복수 개의 스위칭소자가 원형으로 배열되게 실장되는 다상 인버터 회로 보드; 및 상기 제어회로 보드와 상기 게이트 드라이버 회로 보드와 상기 다상 인버터 회로 보드의 외측에 설치되고 내주면이 상기 스위칭소자의 외면과 접촉되어 상기 프로펠러의 회전에 따른 하향식 기류와의 접촉을 통해 상기 스위칭소자를 냉각시키는 방열 케이스;로 구성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터를 기술적 요지로 한다.
이러한 본 발명은, 본체에 배터리가 탑재된 무인 비행체의 프로펠러를 회전시켜 비행 가능하도록 상기 배터리로부터 상기 프로펠러에 연결된 다상 전동기로 공급되는 전기에너지를 제어하는 것으로서; 상기 배터리와는 한 쌍의 전선으로 연결되는 제어 회로 보드; 상기 제어 회로 보드의 상측에서 전기적으로 직결되는 게이트 드라이버 회로 보드; 상기 게이트 드라이버 회로 보드의 상측에서 상기 게이트 드라이버 회로 보드와 상기 제어 회로 보드와 각각 전기적으로 직결되고 상부면에 상기 다상 전동기와 전기적으로 연결되는 모터 커넥터가 실장되고 하부면 가장자리를 따라 복수 개의 스위칭소자가 원형으로 배열되게 실장되는 다상 인버터 회로 보드; 및 상기 제어회로 보드와 상기 게이트 드라이버 회로 보드와 상기 다상 인버터 회로 보드의 외측에 설치되고 내주면이 상기 스위칭소자의 외면과 접촉되어 상기 프로펠러의 회전에 따른 하향식 기류와의 접촉을 통해 상기 스위칭소자를 냉각시키는 방열 케이스;로 구성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터를 기술적 요지로 한다.
Description
본 발명은 전동기에 일체로 설치되어 드론의 무게를 경량화시킬 수 있는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터에 관한 것이다.
일반적으로 드론 등과 같은 무인 비행체는 사용자에 의한 원격 조정에 따라 배터리의 전기에너지가 전동기로 공급되고 전동기의 구동에 따라 발생하는 회전동력에 의해 프로펠러가 고속 회전하여 발생하는 추력에 의해 공중에서 무인 비행하는 장치를 말한다.
이러한 무인 비행체는 배터리의 전기에너지에 의해 구동하는 전동기를 포함하는 전기구동장치가 매우 중요한 부품인데, 그 중에서도 가장 핵심되는 부품이 배터리에서 전기에너지를 직류에서 교류로 변환하여 전동기로 공급하는 ESC(Electric Speed Controller)인 인버터이다.
상기와 같은 기능을 수행하는 무인 비행체용 인버터는 작동시 열이 발생함에 따라 열을 공기 중으로 방출하기 위해 방열판이 추가적으로 설치되어 있다. 그러나 인버터에 방열판이 추가 설치됨에 따라 무인 비행체의 무게가 증가하게 되면서 경량화를 달성하지 못하여 제한된 용량의 배터리를 효율적으로 사용할 수 없게 된다.
한편 무인 비행체는 본체와, 본체에 탑재된 배터리와, 배터리로부터 전기에너지를 공급받아 구동하여 회전 동력을 발생시키는 다상 전동기와, 배터리에서 전동기로 공급되는 전기에너지를 제어하여 전동기를 구동시키는 인버터와, 전동기와 물리적으로 연결되어 전동기의 회전 동력에 의해 고속 회전 운동하면서 추력을 발생시키는 프로펠러로 구성되어 있다.
그리고 인버터는 설치 위치에 따라 본체와 전동기의 사이에 별도로 설치된 분리형 구조와, 본체에 일체로 설치된 본체 일체형 구조와, 전동기에 일체로 설치된 전동기 일체형 구조로 구분될 수 있다.
이때 분리형 구조는 배터리와 인버터를 연결하는 상대적으로 길이 짧은 한 쌍의 직류전선과 인버터와 전동기를 연결하는 상대적으로 길이 긴 복수 개의 교류전원이 필요하여 전체 무게가 중간 정도이고 방열 특성이 상대적으로 우수한 것이 특징이다.
그리고 본체 일체형 구조는 배터리와 인버터가 직결되어 인버터와 전동기를 연결하는 상대적으로 길이가 긴 복수 개의 교류전선이 필요하여 전체 무게가 가장 무겁고 방열 특성이 상대적으로 떨어지는 것이 특징이다.
또한 전동기 일체형 구조는 인버터와 전동기가 직결되어 배터리와 인버터를 연결하는 상대적으로 길이가 긴 복수 개의 직류전선만이 필요하여 전체 무게가 가장 가볍고 방열 특성이 중간 정도인 것이 특징이다.
즉, 전동기 일체형 구조는 다른 2개의 구조와 달리 교류전선보다 가벼운 직류전선만을 사용함에 따라 전체 무게가 가장 가벼운 이점이 있으므로 전체 무게를 증가시키지 않고 방열 특성을 향상시키는 구조를 추가 적용할 경우 배터리를 더욱 더 효율적으로 사용 가능할 것으로 예상될 수밖에 없다.
따라서 배터리 효율을 높여 무인 비행체를 더욱 효과적으로 비행할 수 있도록 하기 위해서는 전체 무게 증가 없이 방열 성능을 향상시킬 수 있는 전동기 일체형 다상 인버터 구조에 대한 연구개발이 필요하다.
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 발명된 것으로서, 배터리 효율을 높여 무인 비행체를 더욱 효과적이고 안정적으로 비행할 수 있도록 하기 위하여 무게의 경량화와 방열 성능의 향상을 위한 구조가 동시에 적용되는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터를 제공하는데 그 목적이 있다.
본 발명의 목적은 이상에서 언급한 목적으로 제한되지 않고, 언급되지 않은 다른 목적들은 아래의 기재들로부터 명확하게 이해될 수 있으면서 본 발명의 목적에 충분히 포함될 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터는 본체에 배터리가 탑재된 무인 비행체의 프로펠러를 회전시켜 비행 가능하도록 상기 배터리로부터 상기 프로펠러에 연결된 다상 전동기로 공급되는 전기에너지를 제어하는 것으로서; 상기 배터리와는 한 쌍의 전선으로 연결되는 제어 회로 보드; 상기 제어 회로 보드의 상측에서 전기적으로 직결되는 게이트 드라이버 회로 보드; 상기 게이트 드라이버 회로 보드의 상측에서 상기 게이트 드라이버 회로 보드와 상기 제어 회로 보드와 각각 전기적으로 직결되고 상부면에 상기 다상 전동기와 전기적으로 연결되는 모터 커넥터가 실장되고 하부면 가장자리를 따라 복수 개의 스위칭소자가 원형으로 배열되게 실장되는 다상 인버터 회로 보드; 및 상기 제어회로 보드와 상기 게이트 드라이버 회로 보드와 상기 다상 인버터 회로 보드의 외측에 설치되고 내주면이 상기 스위칭소자의 외면과 접촉되어 상기 프로펠러의 회전에 따른 하향식 기류와의 접촉을 통해 상기 스위칭소자를 냉각시키는 방열 케이스;로 구성될 수 있다.
상기 제어 회로 보드와 상기 게이트 드라이버 회로 보드는 상기 다상 인버터 회로 보드의 하측에서 상기 스위칭소자가 원형으로 둘러싸는 내부공간에 삽입된 형태로 상기 다상 인버터 회로 보드와 직결되고, 상기 방열 케이스는 상기 다상 인버터 회로 보드를 외측에 감싸도록 상기 다상 인버터 회로 보드를 수용하는 중공이 상하로 관통 형성될 수 있다.
상기 방열 케이스는 상기 기류와의 원활한 접촉을 위해 상기 다상 전동기보다 외측으로 돌출되도록 상기 다상 전동기보다 상대적으로 더 큰 직경을 가질 수 있다.
상기 방열 케이스의 외주면에는 반구 형태를 가지는 복수 개의 면적확대홈이 서로 간격을 두고 함몰 형성될 수 있다.
상기 방열 케이스의 외주면에는 복수 개의 방열날개가 서로 간격을 두고 방사상 형태로 돌출 형성될 수 있다.
상기 방열 케이스는 내주면에 상기 스위칭소자의 내면과 각각 접촉된 상태로 고정부재에 의해 고정되어 상기 스위칭소자의 열을 흡수하여 상기 방열 케이스로 전달하는 복수 개의 열흡수편이 서로 간격을 두고 상기 스위칭소자 측으로 돌출 형성될 수 있다.
상기 다상 인버터 회로 보드에는 상기 스위칭소자를 각각 복수 개씩 포함하는 복수 개의 인버터 구조로 설계되어 복수 개의 인버터로 상기 다상 전동기를 제어 가능하거나 복수 개 중의 어느 하나의 인버터로 상기 다상 전동기의 구동을 제어 가능하게 될 수 있다.
상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터는 하기와 같은 효과를 기대할 수 있다.
먼저, 제어 회로 보드와 게이트 드라이버 회로 보드 및 다상 인버터 회로 보드가 다상 전동기의 하부에 일체로 구성되어 전선의 개수가 줄어들어 무인 비행체의 무게를 경량화할 수 있다.
그리고 다상 인버터 회로 보드의 하부면 가장자리를 따라 복수 개의 스위칭소자가 원형으로 배열되게 실장되고 그 원형 공간의 내부에 제어 회로 보드와 게이트 드라이버 회로 보드가 삽입된 형태로 직결되며 다상 인버터 회로 보드의 외측에 다상 전동기보다 상대적으로 더 큰 직경을 가진 방열 케이스가 설치되어 방열 케이스의 표면이 프로펠러의 회전에 따른 하향식 기류와 접촉되면서 스위칭소자의 구동시 발생하는 열을 효과적으로 방출할 수 있다.
또한 방열 케이스의 내주면에는 스위칭소자와 접촉하여 스위칭소자에서 발생하는 열을 흡수하여 방열 케이스의 전체로 전달하는 열흡수편이 돌출 형성됨에 따라 방열 성능을 향상시킬 수 있다.
게다가 방열 케이스의 외주면에 하향식 기류에 따른 공기와의 접촉면적을 확대하기 위한 면적확대홈 또는 방열날개가 형성됨에 따라 방열 성능을 더욱 향상시킬 수 있다.
뿐만 아니라 다상 인버터 회로 보드가 인버터의 리던던시를 고려하여 복수 개의 인버터 구조로 설계되어 복수 개의 인버터로 다상 전동기를 제어할 수도 있고 복수 개 중의 어느 하나가 고장난 상황에서 다른 나머지의 인버터만으로도 다상 전동기를 제어할 수 있다.
도 1은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터를 도시한 사시도이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 부분 단면을 포함하여 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 방열 케이스를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 방열 케이스를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 전기적 연결 구조를 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 부분 단면을 포함하여 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 방열 케이스를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 방열 케이스를 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 제1, 2실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 방열 효율에 대한 시뮬레이션 결과표이다.
도 2는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 부분 단면을 포함하여 도시한 사시도이다.
도 3은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터를 도시한 분해 사시도이다.
도 4는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 방열 케이스를 도시한 정면도이다.
도 5는 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 방열 케이스를 도시한 평면도이다.
도 6은 본 발명의 바람직한 제1실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 전기적 연결 구조를 도시한 구성도이다.
도 7은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터를 도시한 사시도이다.
도 8은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 부분 단면을 포함하여 도시한 사시도이다.
도 9는 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 방열 케이스를 도시한 사시도이다.
도 10은 본 발명의 바람직한 제2실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 방열 케이스를 도시한 평면도이다.
도 11은 본 발명의 바람직한 제1, 2실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터의 방열 효율에 대한 시뮬레이션 결과표이다.
본 발명은 무인 비행체에 설치되어 배터리로부터 전동기로 공급되는 전기에너지를 제어하여 무인 비행체를 비행할 수 있도록 하는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터에 관한 것이다.
특히, 본 발명에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터는 무게의 경량화와 방열 성능의 향상을 위한 구조가 동시에 적용됨에 따라 배터리 효율을 높여 무인 비행체를 더욱 효과적이고 안정적으로 비행할 수 있도록 한 것이 특징이다.
이러한 특징은 인버터를 전동기와 일체로 설치하고 인버터를 이루는 케이스의 외면을 방열 향상을 위한 형태로 변형한 구성에 의해 달성될 수 있다.
이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다.
본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터(100)는 본체에 배터리가 탑재된 무인 비행체의 프로펠러(300)를 회전시켜 비행 가능하도록 배터리로부터 프로펠러(300)에 일체로 연결된 다상 전동기(200)로 공급되는 전기에너지를 제어하는 것으로서, 도 1 내지 3과 7 및 8에 도시된 바와 같이 제어 회로 보드(10), 게이트 드라이버 회로 보드(20), 다상 인버터 회로 보드(30) 및 방열 케이스(40)로 구성될 수 있다.
먼저, 상기 제어 회로 보드(10)는 2개가 한 쌍을 이루는 직류전선을 통해 배터리와 전기적으로 연결될 수 있다.
여기서 제어 회로 보드(10)에는 전류센서와 엔코더 등의 센서를 포함하는 제어 회로(11)가 설계되어 센서로부터 출력되는 센서 출력 신호를 처리하여 다상 전동기(200)의 구동을 위한 구동 신호로 변환한 후 다상 전동기 제어 알고리즘에 따라 다상 전동기(200)를 구동시키는 역할을 수행할 수 있다.
즉, 제어 회로 보드(10)는 제어 회로(11)를 통해 다상 전동기(200)의 구동을 위한 구동 신호인 PWM 신호와 함께 구동 전원을 게이트 드라이버 회로 보드(20)로 전달할 수 있고 다상 인버터 회로 보드(30)로부터 전류측정 신호를 전달받을 수 있다.
다음으로, 상기 게이트 드라이버 회로 보드(20)는 제어 회로 보드(10)의 상측에 설치되어 제어 회로 보드(10)와 전기적으로 직결될 수 있다.
즉, 게이트 드라이버 회로 보드(20)는 제어 회로 보드(10)의 상부면에 구비된 복수 개의 제1신호핀(12)을 매개로 하여 제어 회로 보드(10)와 전기적으로 직결될 수 있다.
이때 게이트 드라이버 회로 보드(20)에는 게이트 드라이버 회로(21)가 설계되어 제어 회로 보드(10)로부터 전달받은 PWM 신호를 통해 다상 전동기(200)의 입력 전기에너지를 제어하기 위한 스위칭용 온/오프 신호를 생성하여 다상 인버터 회로 보드(30)로 전달할 수 있다.
다음으로, 상기 다상 인버터 회로 보드(30)는 게이트 드라이버 회로 보드(20)의 상측에 설치되어 게이트 드라이버 회로 보드(20)와 제어 회로 보드(10)와 다상 전동기(200)에 각각 전기적으로 직결될 수 있다.
즉, 다상 인버터 회로 보드(30)는 제어 회로 보드(10)의 상부면에 구비된 복수 개의 제2신호핀(13)을 매개로 제어 회로 보드(10)와 전기적으로 직결되고, 게이트 드라이브 회로 보드(20)의 상부면에 구비된 복수 개의 신호핀(21)을 매개로 게이트 드라이브 회로 보드(20)와 전기적으로 직결될 수 있다.
그리고 다상 인버터 회로 보드(30)는 SiC-MOSFET 기반으로 하는 복수 개의 스위칭소자(312)와 함께 다상 전동기(200)와의 전기적 직결을 위한 모터 커넥터(311)를 포함하는 다상 인버터 회로(31)가 설계되어 배터리의 전기에너지(DC)를 다상 전동기(200)의 구동을 위한 전기에너지(AC)로 변환하여 다상 전동기(200)로 공급하는 역할을 수행할 수 있다.
단, 다상 인버터 회로 보드(30)에는 도 6에 도시된 바와 같이 다상 인버터 회로(31)가 인버터의 리던던시를 고려하여 2개의 인버터와 6상으로 설계되어 2개의 인버터 중에서 하나의 인버터가 고장난 상태에서 나머지 다른 하나의 인버터만을 통해 3상으로 다상 전동기(200)의 구동을 제어할 수 있다.
한편, 다상 인버터 회로 보드(30)는 도 3 및 8에 도시된 바와 같이 다상 전동기(200)의 하측에 위치하도록 다상 전동기(200)와 전기적으로 직결되는 모터 커넥터(311)가 상부면에 실장될 수 있다.
그리고 복수 개의 스위칭소자(312)의 구동시 발생하는 열을 효과적으로 방열할 수 있도록 복수 개의 스위칭소자(312)가 하부면 가장자리를 따라 원형으로 배치되게 실장될 수 있다.
또한 복수 개의 스위칭소자(312)가 가장 외측에 위치하도록 제어 회로 보드(10)와 게이트 드라이버 회로 보드(20)는 복수 개의 스위칭소자(312)로 둘러싸인 내부공간에 삽입된 형태로 다상 인버터 회로 보드(30)에 각각 전기적으로 직결될 수 있다.
여기서 다상 인버터 회로 보드(30)와 제어 회로 보드(10)는 상하로 이격공간을 두고 복수 개의 제1체결볼트(50)에 의해 견고하게 고정될 수 있고, 게이트 드라이버 회로 보드(20)는 다상 인버터 회로 보드(30)와 제어 회로 보드(10) 간의 이격공간에 위치된 상태에서 다상 인버터 회로 보드(30)에 복수 개의 제2체결볼트(60)에 의해 견고하게 고정될 수 있다.
다음으로, 상기 방열 케이스(40)는 제어 회로 보드(10)와 게이트 드라이버 회로 보드(20)를 내포하는 다상 인버터 회로 보드(30)의 외측에 설치되고 내주면이 스위칭소자(312)의 외면과 밀착되어 프로펠러(300)의 회전에 따라 하향식 기류와의 접촉을 통해 스위칭소자(312)를 냉각시킬 수 있다.
즉, 방열 케이스(40)는 제어 회로 보드(10)와 게이트 드라이버 회로 보드(20)와 다상 인버터 회로 보드(30)를 보호하는 케이스 역할과 함께 다상 인버터 회로 보드(30)에 실장된 스위칭소자(312)에서 발생하는 열을 냉각시키는 역할을 수행할 수 있다.
이를 위해 방열 케이스(40)는 도 2 및 8에 도시된 바와 같이 제어 회로 보드(10)와 게이트 드라이버 회로 보드(20)와 다상 인버터 회로 보드(30)를 외측에 감싸도록 다상 인버터 회로 보드(30)를 삽입 수용하는 중공(41)이 상하로 관통 형성된 원통관 형태로 이루어질 수 있다.
그리고 방열 케이스(40)는 하향식 기류에 따른 공기와의 원활한 접촉을 위해 그 상부에 위치한 다상 전동기(200)보다 외측으로 더 돌출되도록 다상 전동기(200)보다 상대적으로 더 큰 직경을 가질 수 있다.
또한 방열 케이스(40)의 내주면에는 도 5 및 10에 도시된 바와 같이 스위칭소자(312)의 외면과 각각 접촉된 상태로 고정볼트(43)로 매개로 스위칭소자(312)에 일체로 고정되는 복수 개의 열흡수편(42)이 스위칭소자(312) 측으로 각각 돌출 형성되어 스위칭소자(312)의 열을 효과적으로 흡수하여 방열 케이스(40)의 전체로 전달할 수 있다.
그리고 열흡수편(42)의 하단에는 도 2 및 5에 도시된 바와 같이 스위칭소자(312)를 하부에서 지지하는 지지돌편(421)이 스위칭소자(312) 측으로 돌출 형성될 수 있다.
여기서 방열 케이스(40)의 외주면에는 하향식 기류에 따른 공기와의 접촉 면적을 최대한 기류와의 접촉 면적을 확대시켜 스위칭소자(312)에 대한 방열 성능을 향상시키기 위한 접촉면적확대수단이 구비될 수 있다.
이때 접촉면적확대수단은 제1실시예에 따라 도 4 및 5에 도시된 바와 같이 방열 케이스(40)의 외주면에 복수 개가 서로 상하 및 좌우로 간격을 두고 소정깊이만큼 함몰 형성되는 면적확대홈(44)으로 구성될 수 있다.
단, 면적확대홈(44)은 접촉면적을 최대한 넓게 확보하기 위해 중심으로 갈수록 깊이가 증가하도록 반구형 형태로 함몰 형성될 수 있다.
그리고 접촉면적확대수단은 제2실시예에 따라 도 9 및 10에 도시된 바와 같이 방열 케이스의 외주면에 복수 개가 일정간격을 두고 방사상 형태로 소정길이만큼 돌출 형성되는 방열날개(45)로 구성될 수 있다.
단, 방열날개(45)는 기류의 원활한 흐름을 확보하기 위해 일정개수 단위로 그룹화를 이루면서 그룹 간의 간격은 단위 개수 간의 간격보다 상대적으로 더 크게 형성될 수 있다.
또한 방열 케이스(40)의 방열 효율에 대한 시뮬레이션 결과에 따라 접촉면적확대수단이 없는 비교예, 접촉면적확대수단으로 면적확대홈(44)이 있는 제1실시예, 접촉면적확대수단으로 방열날개(45)가 있는 제2실시예를 각각 비교하면 도 11에 도시된 바와 같이 비교예보다 제1실시예와 제2실시예에서 방열 효율이 더욱 우수함을 확인할 수 있다.
그리고 제1실시예는 방열날개(45)로 인해 면적확대홈(44)이 적용된 제2실시예에 비교하여 상대적으로 무게가 더 나가지만 방열 효율이 상대적으로 더 우수함을 확인할 수 있다.
한편, 도 3에 도시된 바와 같이 방열 케이스(40)는 내주면에 제1체결볼트(50)가 관통하는 제1관통홀(461)을 구비한 복수 개의 제1연결마운트(46)가 서로 간격을 두고 돌출 형성되어 제1체결볼트(50)를 매개로 하여 제어 회로 보드(10)와 다상 인버터 회로 보드(30)에 일체로 연결 고정될 수 있다.
그리고 방열 케이스(40)는 내주면에 제2체결볼트(60)가 관통하는 제2관통홀(471)을 구비한 복수 개의 제2연결마운트(47)가 제1연결마운트(46)의 사이사이에 각각 돌출 형성되어 제2체결볼트(60)를 매개로 하여 게이트 드라이버 회로 보드(20)와 다상 인버터 회로 보드(30)에 일체로 연결 고정될 수 있다.
상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다.
따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다.
10: 제어 회로 보드
11: 제어 회로
111: 제1신호핀
112: 제2신호핀
20: 게이트 드라이버 회로 보드
21: 게이트 드라이버 회로
211: 신호핀
30: 다상 인버터 회로 보드
31: 다상 인버터 회로
311: 모터 커넥터
312: 스위칭소자
40: 방열 케이스
41: 중공
42: 열흡수편
421: 지지돌편
43: 고정볼트
44: 면적확대홈
45: 방열날개
46: 제1연결마운트
461: 제1관통홀
47: 제2연결마운트
471: 제2관통홀
50: 제1체결볼트
60: 제2체결볼트
100: 전동기 일체형 다상 인버터
200: 다상 전동기
300: 프로펠러
11: 제어 회로
111: 제1신호핀
112: 제2신호핀
20: 게이트 드라이버 회로 보드
21: 게이트 드라이버 회로
211: 신호핀
30: 다상 인버터 회로 보드
31: 다상 인버터 회로
311: 모터 커넥터
312: 스위칭소자
40: 방열 케이스
41: 중공
42: 열흡수편
421: 지지돌편
43: 고정볼트
44: 면적확대홈
45: 방열날개
46: 제1연결마운트
461: 제1관통홀
47: 제2연결마운트
471: 제2관통홀
50: 제1체결볼트
60: 제2체결볼트
100: 전동기 일체형 다상 인버터
200: 다상 전동기
300: 프로펠러
Claims (7)
- 본체에 배터리가 탑재된 무인 비행체의 프로펠러를 회전시켜 비행 가능하도록 상기 배터리로부터 상기 프로펠러에 연결된 다상 전동기로 공급되는 전기에너지를 제어하는 것으로서;
상기 배터리와는 한 쌍의 전선으로 연결되는 제어 회로 보드;
상기 제어 회로 보드의 상측에서 전기적으로 직결되는 게이트 드라이버 회로 보드;
상기 게이트 드라이버 회로 보드의 상측에서 상기 게이트 드라이버 회로 보드와 상기 제어 회로 보드와 각각 전기적으로 직결되고 상부면에 상기 다상 전동기와 전기적으로 연결되는 모터 커넥터가 실장되고 하부면 가장자리를 따라 복수 개의 스위칭소자가 원형으로 배열되게 실장되는 다상 인버터 회로 보드; 및
상기 제어 회로 보드와 상기 게이트 드라이버 회로 보드와 상기 다상 인버터 회로 보드의 외측에 설치되고 내주면이 상기 스위칭소자의 외면과 접촉되어 상기 프로펠러의 회전에 따른 하향식 기류와의 접촉을 통해 상기 스위칭소자를 냉각시키는 방열 케이스;로 구성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터. - 제1항에 있어서,
상기 제어 회로 보드와 상기 게이트 드라이버 회로 보드는
상기 다상 인버터 회로 보드의 하측에서 상기 스위칭소자가 원형으로 둘러싸는 내부공간에 삽입된 형태로 상기 다상 인버터 회로 보드와 직결되고,
상기 방열 케이스는
상기 다상 인버터 회로 보드를 외측에 감싸도록 상기 다상 인버터 회로 보드를 수용하는 중공이 상하로 관통 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터. - 제2항에 있어서,
상기 방열 케이스는
상기 기류와의 원활한 접촉을 위해 상기 다상 전동기보다 외측으로 돌출되도록 상기 다상 전동기보다 상대적으로 더 큰 직경을 가지는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터. - 제2항에 있어서
상기 방열 케이스의 외주면에는
반구 형태를 가지는 복수 개의 면적확대홈이 서로 간격을 두고 함몰 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터. - 제2항에 있어서,
상기 방열 케이스의 외주면에는
복수 개의 방열날개가 서로 간격을 두고 방사상 형태로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터. - 제2항에 있어서
상기 방열 케이스는
내주면에 상기 스위칭소자의 내면과 각각 접촉된 상태로 고정부재에 의해 고정되어 상기 스위칭소자의 열을 흡수하여 상기 방열 케이스로 전달하는 복수 개의 열흡수편이 서로 간격을 두고 상기 스위칭소자 측으로 돌출 형성되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터. - 제1항에 있어서,
상기 다상 인버터 회로 보드에는
상기 스위칭소자를 각각 복수 개씩 포함하는 복수 개의 인버터 구조로 설계되어 복수 개의 인버터로 상기 다상 전동기를 제어 가능하거나 복수 개 중의 어느 하나의 인버터로 상기 다상 전동기의 구동을 제어 가능하게 되는 것을 특징으로 하는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터.
Priority Applications (1)
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|---|---|---|---|
| KR1020210161508A KR102557869B1 (ko) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| KR1020210161508A KR102557869B1 (ko) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터 |
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| Publication Number | Publication Date |
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| KR20230075173A true KR20230075173A (ko) | 2023-05-31 |
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| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| KR1020210161508A KR102557869B1 (ko) | 2021-11-22 | 2021-11-22 | 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터 |
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2021
- 2021-11-22 KR KR1020210161508A patent/KR102557869B1/ko active IP Right Grant
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