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WO2018038493A1 - 드론용 모터 및 이를 포함하는 드론 - Google Patents

드론용 모터 및 이를 포함하는 드론 Download PDF

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WO2018038493A1
WO2018038493A1 PCT/KR2017/009116 KR2017009116W WO2018038493A1 WO 2018038493 A1 WO2018038493 A1 WO 2018038493A1 KR 2017009116 W KR2017009116 W KR 2017009116W WO 2018038493 A1 WO2018038493 A1 WO 2018038493A1
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WO
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stator
disposed
motor
drone
tooth
Prior art date
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Ceased
Application number
PCT/KR2017/009116
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English (en)
French (fr)
Inventor
박영대
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
LG Innotek Co Ltd
Original Assignee
LG Innotek Co Ltd
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
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Priority to US16/327,693 priority patent/US11527930B2/en
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    • H02K7/08—Structural association with bearings
    • H02K7/085—Structural association with bearings radially supporting the rotary shaft at only one end of the rotor

Definitions

  • Embodiments relate to a drone motor and a drone including the same.
  • Drones are unmanned aerial vehicles flying with a plurality of propellers mounted on the drone body.
  • the drone main body of the drone is provided with a motor for driving the propeller.
  • the motor rotates the rotor by the electrical interaction between the stator and the rotor to drive the propeller.
  • the rotor may be disposed outside the stator to increase the output of the motor.
  • the motor of such a configuration generates a large amount of heat generated inside. Therefore, a heat dissipation structure that communicates the inside and outside of the motor should be implemented. However, since the motor is exposed to the outside due to the heat dissipation structure, there is a risk that water or foreign matter may enter the motor depending on the flight environment.
  • an embodiment is to solve the above-described problems, and to provide a drone motor and a drone including the same that can prevent heat or foreign matter from entering the motor, and can increase the heat dissipation effect.
  • Embodiments to be solved by the embodiments are not limited to the above-mentioned problems, and other problems not mentioned herein will be clearly understood by those skilled in the art from the following description.
  • An embodiment for achieving the above object includes a stator including a rotating shaft, a hole in which the rotating shaft is disposed, a rotor disposed outside the stator, and a housing coupled to the stator, wherein the stator core is a stator core. And a coil wound around the stator core, the stator core including an annular yoke coupled to the housing, a tooth extending radially from the yoke and a shoe disposed at one end of the tooth, It is possible to provide a drone motor including a protrusion projecting from the side surface.
  • the protrusion may be disposed between the yoke and the shoe.
  • the coil may be disposed outside the protrusion.
  • the tooth includes a first tooth and a second tooth that are adjacent to each other, the first tooth comprising a first side, and the second tooth having a second side disposed towards the first side.
  • the protrusion may include a first protrusion protruding from the first side and a second protrusion protruding from the second side.
  • the first protrusion and the second protrusion may be disposed from an upper end to a lower end of the stator along a height direction of the stator.
  • the stator includes a flow path disposed inside the protrusion, and the flow path is disposed between the first side surface, the second side surface, and the first tooth and the second tooth. It may be surrounded by an outer circumferential surface of the yoke, an inner side surface of the first protrusion, and an inner side surface of the second protrusion.
  • the first protrusion and the second protrusion may be disposed apart.
  • the first protrusion and the second protrusion may be disposed symmetrically with respect to a reference line passing through the center of the stator and the midpoint of the first tooth and the tooth along the circumferential direction.
  • the rotor includes a cover portion coupled to the rotating shaft to cover the upper portion of the stator, a body portion covering the side of the stator, and a magnet coupled to an inner circumferential surface of the body portion, wherein the housing includes the yoke. It may include a pillar portion coupled to and a bottom portion extending from the pillar portion to cover the bottom of the stator.
  • the cover part includes a stepped part protruding from a lower surface, and the stepped part may be disposed between the protrusion and the pillar part in a radial direction of the stator.
  • the upper end of the pillar portion may be disposed higher than the upper end of the yoke.
  • the lower end of the stepped portion may be disposed between the upper end of the pillar portion and the upper end of the yoke.
  • the cover portion may include an upper surface having a plurality of first through holes.
  • the cover portion may include a plurality of blades protruding from the upper surface.
  • the bottom portion of the housing may include a plurality of second through holes.
  • Another embodiment for achieving the above object includes a drone body, a motor coupled to the drone body and a propeller coupled to the motor, the motor, the stator including a rotating shaft and a hole in which the rotating shaft is disposed And a rotor disposed outside the stator, and a housing coupled to the stator, wherein the stator includes a stator core and a coil wound around the stator core, and the stator core has an annular coupling to the housing.
  • a yoke, a tooth extending radially from the yoke, and a shoe disposed at one end of the tooth, the tooth may provide a drone including protrusions protruding from the side.
  • the protrusion may be disposed between the yoke and the shoe.
  • the coil may be disposed outside the protrusion.
  • the rotor includes a cover portion coupled to the rotating shaft to cover the top of the stator, a body portion covering the side of the stator and a magnet coupled to the inner peripheral surface of the body portion, wherein the housing is It may include a pillar portion coupled to the yoke and a bottom portion extending from the pillar portion to cover the bottom of the stator.
  • the cover part may include a stepped part protruding from a lower surface, and the stepped part may be disposed between the protrusion and the pillar part in a radial direction of the stator.
  • the lower end of the step portion may be disposed between the upper end of the pillar portion and the upper end of the yoke.
  • the embodiment through the configuration covering the top of the stator, while preventing water or foreign matter from entering the inside of the motor, while ensuring a flow path for air for heat radiation, it provides an advantageous effect of increasing the heat radiation effect.
  • a flow path through which air passes is formed, thereby providing an advantageous effect of further enhancing the heat radiation effect.
  • the stepped portion protruding from the cover portion covering the stator is disposed to surround the pillar portion, thereby providing an advantageous effect of preventing the water introduced into the motor from flowing into the bearing.
  • the water introduced into the motor may be discharged to the outside through the flow path, so that the water introduced into the motor flows into the bearing.
  • FIG. 1 is a view showing a drone according to an embodiment
  • FIG. 5 is a view showing the stator core shown in FIG. 4;
  • FIG. 11 is an enlarged view of a portion A of FIG. 9 and illustrates a stepped portion of a cover part.
  • FIG. 12 is a diagram comparing the performance of the motor having no protrusion and the performance of the motor in the embodiment having the protrusion.
  • Figure 1 is a view showing a drone according to an embodiment
  • Figure 2 is a view showing a motor and a propeller.
  • the drone according to the embodiment may include a motor 10, a drone main body 20, a propeller 30, and a controller 40.
  • the drone main body 20 may include a main body 21, a landing means 22, and a propeller support 23.
  • the drone body 20 forms the appearance of the drone.
  • the drone body 20 includes a plurality of propeller supports 23.
  • the plurality of propeller supports 23 are formed radially in the body 21.
  • Each propeller support 23 may be equipped with a motor 10.
  • Each motor 10 is equipped with a propeller 30.
  • a wireless control unit 40 for controlling the driving of the motor 10 may be included.
  • the motor 10 may include a rotation shaft 100, a stator 200, a rotor 300, and a housing 400.
  • the rotating shaft 100 is disposed to penetrate the center of the stator 200.
  • the rotating shaft 100 may be rotatably coupled to the hole 200a of the stator core 201.
  • the rotary shaft 100 is connected to the propeller 30 and the cover portion 310 to transfer the driving force of the motor 10 to the propeller 30.
  • the stator 200 induces electrical interaction with the rotor 300 to induce rotation of the rotor 300.
  • the rotor 300 is disposed outside the stator 200.
  • the rotor 300 may include a cover 310, a body 320, and a magnet 330.
  • the cover part 310 covers the upper part of the stator 200.
  • the body 320 covers the side of the stator 200.
  • the cover part 310 and the body part 320 may be formed to surround the stator 200 as a whole. This is a configuration for preventing the inflow of water or foreign matter into the motor (10).
  • a hole 311 through which the rotation shaft 100 penetrates may be formed at the center of the cover 310.
  • Body 320 surrounds the side of the stator 100.
  • Body portion 320 is formed in a tubular hollow inside.
  • the body 320 has an inner circumferential surface facing the teeth of the stator core 201.
  • the magnet 330 may be attached to the inner circumferential surface of the body 320.
  • the body 320 corresponds to a yoke that forms a path of the magnet 330.
  • An upper end of the body part 320 may be coupled to the upper surface part 312 of the cover part 310.
  • the body part 320 and the cover part 310 may be manufactured as a single piece by double injection molding as a separate product.
  • the lower end of the body 320 may be combined with the housing 400.
  • the magnet 330 is coupled to the inner circumferential surface of the body portion 320.
  • the magnet 330 causes electrical interaction with the coil wound on the stator core 201.
  • stator 100 is located in the inner space formed by the cover 310, the body 320 and the housing 400 described above.
  • FIG. 4 is a diagram illustrating a stator.
  • the stator 200 may include a stator core 201 and a coil 202.
  • the stator core 201 may be formed by stacking a plurality of plates in the form of thin steel plates. Alternatively, the stator core 201 may be composed of one single piece formed of a cylinder. In addition, the stator core 201 may be formed by coupling or connecting a plurality of split cores. Each split core may also consist of a single piece in which a plurality of plates in the form of thin steel sheets are stacked on each other or formed into a barrel.
  • the stator core 201 may include a yoke 210, a tooth 220, and a shoe 230.
  • Yoke 210 is annular.
  • the hole 200a is disposed at the center of the yoke 210.
  • the pillar portion 410 of the housing 400 is fitted into the hole 200a.
  • the tooth 220 protrudes in the radial direction from the outer circumferential surface of the yoke 210.
  • a plurality of teeth 220 are disposed.
  • the plurality of teeth 220 are disposed along the circumference of the yoke 210.
  • the coil 202 is wound around this tooth 220.
  • the shoe 230 is disposed at the end of the tooth 220.
  • the shoe 230 extends in the circumferential direction on both sides of the tooth 220.
  • a winding space of the coil 202 is formed inside the shoe 230.
  • FIG. 5 is a view showing the stator core shown in FIG. 4, and FIG. 6 is a view showing protrusions forming a flow path.
  • the stator core 201 includes a protrusion 221. Specifically, the protrusions 221 are disposed on both sides of the tooth 220. This protrusion 221 forms a flow path (E).
  • the flow path E may be disposed to penetrate from the bottom to the top of the stator core 201. Air introduced from the outside of the motor passes through the flow path (E). The air passing through the flow path E absorbs heat generated by the coil 202 or the stator core 210 and is discharged to the outside. Since the flow path E is located in the center of the stator core 201 with a large heat generation, the heat radiation effect is very high.
  • Teeth adjacent to each other among the plurality of teeth 220 are referred to as a first tooth 220-1 and a second tooth 220-2, respectively.
  • the first tooth 220-1 includes a first side 222-1.
  • the second tooth 220-2 includes a second side 222-2.
  • the first tooth 220-1 and the second tooth 220-2 are disposed symmetrically with respect to the reference line CL.
  • the reference line CL refers to an imaginary straight line passing through the middle point of the first tooth 220-1 and the second tooth 220-2 and the center C of the stator core 201 along the circumferential direction. .
  • the first side 222-1 and the second side 222-2 are disposed to face each other.
  • the protrusion 221 protrudes from the first side 222-1 and the second side 222-2, respectively.
  • the protrusion protruding from the first side surface 222-1 is called the first protrusion 221-1.
  • the protrusion protruding from the second side surface 222-2 is called a second protrusion 221-2.
  • the first protrusion 221-1 and the second protrusion 221-2 may be spaced apart from each other.
  • the first protrusion 221-1 and the second protrusion 221-2 may be symmetrically disposed with respect to the reference line CL.
  • the protrusion 221 may be disposed between the shoe 230 and the yoke 210 based on the radial direction.
  • the coil 202 may be disposed outside the protrusion 221.
  • the protrusion 221 may be disposed closer to the yoke 210 than the shoe 230. This is to secure the winding space in consideration of the fact that the coil 202 is disposed outside the protrusion 221.
  • the first protrusion 221-1 and the second protrusion 221-2 may be disposed from the upper end to the lower end of the stator 200 in the height direction of the stator 200.
  • the first protrusion 221-1 ) And the second protrusion 221-2 are illustrated as having a rectangular cross-sectional shape, but the present invention is not limited thereto and may be modified in various forms including a polygon or a curved surface.
  • the flow path E has an inner side surface 221-1a of the first protrusion 221-1, an inner side surface 221-2a of the second protrusion 221-2, and a first side surface 222-1. And a space surrounded by the second side surface 222-2 and the outer circumferential surface of the yoke 210.
  • the flow path E is located adjacent to the yoke 210 inward and is located adjacent to the coil 202 outward. Therefore, the motor according to the embodiment has a structure capable of cooling heat at the center of the stator core 201 having the greatest heat generation. Air introduced from the top of the stator 200 or air introduced from the bottom of the stator 200 takes heat generated at the center of the stator core 201 and discharges it to the outside of the motor.
  • FIG. 7 is a view illustrating a cover part.
  • the cover part 310 may include a propeller coupling part 311, an upper surface part 312, a connection part 313, and a blade 314.
  • the upper surface portion 312 is connected to the body portion (320 of FIG. 3).
  • the connecting portion 313 connects the upper surface portion 312 and the propeller coupling portion 311.
  • the connection part 313 may be provided in plurality, and a first through hole 313a may be disposed between the connection part 313 and the connection part 313.
  • the blade 314 may be disposed on the first through hole 313a.
  • the upper surface 311c of the propeller coupling portion 311 may be formed higher than the upper surface portion 312.
  • Figure 8 is a view showing the housing
  • Figure 9 is a cross-sectional view of the motor for the drone.
  • the housing 400 may include a pillar portion 410 and a bottom portion 420.
  • the pillar portion 410 forms a central hole therein. And the stator core 110 may be coupled to the outside of the pillar portion 410.
  • the pocket part 411 may be provided inside the pillar part 410.
  • the pocket portion 411 may be provided at the upper and lower portions of the pillar portion 410, respectively.
  • the pocket part 411 may include a first pocket 411 and a second pocket 412. Ribs 413 may protrude from the inner circumferential surface of the pillar part 410, and the first pocket 411 is provided above the ribs 413 based on the protruding ribs 413, and the lower side of the ribs 413. As a result, a second pocket 412 may be provided.
  • Bearings 500 may be mounted in the first pocket 411 and the second pocket 412, respectively.
  • the rotating shaft 100 may be fitted to the bearing 500.
  • the holder 600 may be fitted between the bearing 500 and the rotation shaft 100.
  • the holder 600 located above may be connected to the cover part 311.
  • the bottom part 420 extends in the radial direction at the lower end of the pillar part 410 to cover the lower part of the stator 200.
  • the bottom part 420 may include a lower part 421, a side wall part 422, and a connection part 423.
  • the lower part 421, the side wall part 422, and the connection part 423 may be divided and described according to their shape and functional characteristics, and are a means connected to each other vertically.
  • the lower portion 421 extends from the lower end of the pillar portion 410.
  • the side wall portion 422 is disposed away from the lower portion 421.
  • the connection part 423 connects the lower part 421 and the side wall part 422.
  • the connection part 423 may be formed to be inclined.
  • the connection part 423 may include a second through hole 423a.
  • a plurality of second through holes 423a may be provided.
  • the second through hole 423a of each housing 400 may be aligned with the first through hole 313a of the cover part 310 along the circumferential direction.
  • FIG. 10 is a diagram illustrating the flow of air through the flow path.
  • FIG. 11 is an enlarged view of a portion A of FIG. 9 and illustrates a stepped portion of a cover part.
  • the cover part 310 may include a stepped part 315.
  • the stepped part 315 protrudes from the bottom surface of the cover part 310.
  • the stepped portion 315 may be disposed to surround the pillar portion 410 of the housing 400.
  • the stepped portion 315 may be disposed between the protrusion 221 and the pillar portion 410 based on the radial direction of the stator 200.
  • the stepped portion 315 may be disposed apart from the outside of the pillar portion 410.
  • the upper end of the pillar portion 410 may be disposed higher than the upper end of the yoke 210. As a result, as shown in L of FIG.
  • a stepped space may occur based on the height direction (the Z-axis direction of FIG. 11) of the stator 200.
  • the stepped portion 315 may be disposed such that the lower end 312a is located in the stepped space L.
  • the lower end 312a of the step 315 may be disposed between the upper end of the pillar part 410 and the upper end of the yoke 210.
  • the stepped portion 315 prevents water introduced into the motor from flowing into the bearing 500. Moisture blocked inflow into the bearing 500 through the stepped portion 315 may be discharged to the outside of the motor through the flow path (E).
  • FIG. 12 is a diagram comparing the performance of the motor having no protrusion and the performance of the motor in the embodiment having the protrusion.

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Abstract

본 발명은 회전축; 상기 회전축이 배치되는 홀을 포함하는 스테이터; 상기 스테이터의 외측에 배치되는 로터; 상기 스테이터에 결합하는 하우징을 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 감기는 코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 상기 하우징에 결합하는 환형의 요크, 상기 요크에서 반경방향으로 연장된 티스 및 상기 티스의 일단에 배치된 슈를 포함하고, 상기 티스는 측면에서 돌출되는 돌기를 포함하는 드론용 모터를 제공하여, 물이나 이물질이 모터 내부로 유입되는 것을 방지하면서도, 방열을 위한 공기를 유로를 확보하여, 방열 효과를 높이는 유리한 효과를 제공한다.

Description

드론용 모터 및 이를 포함하는 드론
실시 예는 드론용 모터 및 이를 포함하는 드론에 관한 것이다.
드론은 드론 본체에 복수 개의 프로펠러가 장착되어 비행하는 무인 비행체이다. 드론의 드론 본체에는 프로펠러를 구동시키는 모터가 구비된다. 모터는 스테이터와 로터의 전기적 상호 작용으로 로터가 회전하여 프로펠러를 구동시킨다.
모터의 출력을 높이기 위하여 로터가 스테이터의 외측에 배치될 수 있다. 이러한 구성의 모터는 내부에서 발생하는 발열이 크다. 때문에 모터 내부와 외부를 연통시키는 방열 구조가 구현되어야 한다. 그러나, 방열 구조로 인하여 모터가 외부에 노출되기 때문에 비행 환경에 따라 물이나 이물질이 모터 내부로 침입할 수 있는 위험이 있다.
또한, 코일이 감기는 스테이터에서 발열이 크다. 때문에, 방열 구조가 스테이터에서 떨어져 있는 경우, 방열 효과가 크지 않은 문제점이 있다.
이에, 실시 예는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 물이나 이물질이 모터 내부로 침입하는 것을 방지하면서도, 방열 효과를 높일 수 있는 드론용 모터 및 이를 포함하는 드론을 제공하는 그 목적으로 한다.
실시 예가 해결하고자 하는 과제는 이상에서 언급된 과제에 국한되지 않으며 여기서 언급되지 않은 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기 목적을 달성하기 위한 실시 예는, 회전축과, 상기 회전축이 배치되는 홀을 포함하는 스테이터와, 상기 스테이터의 외측에 배치되는 로터와, 상기 스테이터에 결합하는 하우징을 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 감기는 코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 상기 하우징에 결합하는 환형의 요크, 상기 요크에서 반경방향으로 연장된 티스 및 상기 티스의 일단에 배치된 슈를 포함하고, 상기 티스는 측면에서 돌출되는 돌기를 포함하는 드론용 모터를 제공할 수 있다.
바람직하게는, 상기 돌기는, 상기 요크와 상기 슈 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터의 반경 방향으로, 상기 코일은 상기 돌기의 외측에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 티스는 서로 이웃하는 제1 티스와 제2 티스를 포함하고, 상기 제1 티스는 제1 측면을 포함하고, 상기 제2 티스는 상기 제1 측면을 향하여 배치되는 제2 측면을 포함하고, 상기 돌기는 상기 제1 측면에서 돌출되는 제1 돌기와, 상기 제2 측면에서 돌출되는 제2 돌기를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 돌기 및 상기 제2 돌기는, 상기 스테이터의 높이 방향을 따라, 상기 스테이터의 상단에서 하단까지 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터는 상기 돌기의 내측에 배치된 유로를 포함하고, 상기 유로는, 상기 제1 측면과, 상기 제2 측면과, 상기 제1 티스와 상기 제2 티스의 사이에 배치되는 상기 요크의 외주면과, 상기 제1 돌기의 내측면과, 상기 제2 돌기의 내측면으로 둘러 싸일 수 있다.
바람직하게는, 상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기는 떨어져 배치될 수 있다.
바람직하게는, 원주 방향을 따라 상기 제1 티스와 상기 티스의 중간 지점과 상기 스테이터의 중심을 지나는 기준선을 기준으로, 상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기는 대칭되게 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 로터는, 상기 회전축과 결합하여 상기 스테이터의 상부를 덮는 커버부와, 상기 스테이터의 측부를 덮는 몸체부 및 상기 몸체부의 내주면에 결합하는 마그넷을 포함하고, 상기 하우징은, 상기 요크와 결합하는 기둥부와 상기 기둥부에서 연장되어 상기 스테이터 하부를 덮는 바닥부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 커버부는 하면에서 돌출되는 단턱부를 포함하고, 상기 단턱부는, 상기 스테이터의 반경 방향으로, 상기 돌기와 상기 기둥부 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터의 높이 방향으로, 상기 기둥부의 상단은 상기 요크의 상단보다 높게 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 스테이터의 높이 방향으로, 상기 단턱부의 하단은 상기 기둥부의 상단과 상기 요크의 상단 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 상기 커버부는 복수 개의 제1 관통홀을 갖는 상부면을 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 커버부는 상기 상부면 상에 돌출되어 형성되는 복수 개의 블레이드를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 상기 하우징의 바닥부는, 복수 개의 제2 관통홀을 포함할 수 있다.
상기 목적을 달성하기 위한 다른 실시예는, 드론 본체와, 상기 드론 본체에 결합되는 모터 및 상기 모터에 결합하는 프로펠러를 포함하며, 상기 모터는, 회전축과, 상기 회전축이 배치되는 홀을 포함하는 스테이터와, 상기 스테이터의 외측에 배치되는 로터와, 상기 스테이터에 결합하는 하우징을 포함하고, 상기 스테이터는 스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 감기는 코일을 포함하고, 상기 스테이터 코어는 상기 하우징에 결합하는 환형의 요크, 상기 요크에서 반경방향으로 연장된 티스 및 상기 티스의 일단에 배치된 슈를 포함하고, 상기 티스는 측면에서 돌출되는 돌기를 포함하는 드론을 제공할 수 있다.
바람직하게는, 드론으로서, 상기 돌기는, 상기 요크와 상기 슈 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 드론으로서, 상기 스테이터의 반경 방향으로, 상기 코일은 상기 돌기의 외측에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 드론으로서, 상기 로터는, 상기 회전축과 결합하여 상기 스테이터의 상부를 덮는 커버부와, 상기 스테이터의 측부를 덮는 몸체부 및 상기 몸체부의 내주면에 결합하는 마그넷을 포함하고, 상기 하우징은, 상기 요크와 결합하는 기둥부와 상기 기둥부에서 연장되어 상기 스테이터 하부를 덮는 바닥부를 포함할 수 있다.
바람직하게는, 드론으로서, 상기 커버부는 하면에서 돌출되는 단턱부를 포함하고, 상기 단턱부는, 상기 스테이터의 반경 방향으로, 상기 돌기와 상기 기둥부 사이에 배치될 수 있다.
바람직하게는, 드론으로서, 상기 스테이터의 높이 방향으로, 상기 단턱부의 하단은 상기 기둥부의 상단과 상기 요크의 상단 사이에 배치될 수 있다.
실시 예에 따르면, 스테이터 상부를 덮는 구성을 통해, 물이나 이물질이 모터 내부로 유입되는 것을 방지하면서도, 방열을 위한 공기를 유로를 확보하여, 방열 효과를 높이는 유리한 효과를 제공한다.
실시 예에 따르면, 발열이 큰 티스에 인접하여, 공기가 통과하는 유로를 형성하여, 방열 효과를 더욱 높이는 유리한 효과를 제공한다.
실시 예에 따르면, 스테이터의 티스에 돌기를 배치하는 간단한 구성만으로, 별도의 추가 부품을 설치할 필요 없이, 모터의 하부에서 상부로 공기가 통과하는 유로를 형성하여, 제조 공정을 간소화하고, 제조 비용을 줄이는 유리한 효과를 제공한다.
실시 예에 따르면, 스테이터를 덮는 커버부에서 돌출된 단턱부가 기둥부를 둘러싸도록 배치되어, 모터 내부로 유입된 수분이 베어링으로 유입되는 것을 방지하는 유리한 효과를 제공한다.
실시 예에 따르면, 베어링으로 유입되는 수분을 막기 위에 별도의 부품을 추가적으로 설치할 필요가 없기 때문에, 제조 공정을 간소화하고, 제조 비용을 줄이는 유리한 효과를 제공한다.
실시 예에 따르면, 티스의 돌기와 요크 사이에 형성된 유로를 통해, 공기가 통과할 뿐만 아니라, 모터 내부로 유입된 수분도 유로를 통해 외부로 배출될 수 있기 때문에 모터 내부로 유입된 수분이 베어링으로 유입되는 것을 방지하는 유리한 효과를 제공한다.
도 1은 실시 예에 따른 드론을 도시한 도면,
도 2는 모터와 프로펠러를 도시한 도면,
도 3은 모터의 분해도,
도 4는 스테이터를 도시한 도면,
도 5는 도 4에서 도시한 스테이터 코어를 도시한 도면,
도 6은 유로를 형성하는 돌기를 도시한 도면,
도 7은 커버부를 도시한 도면,
도 8은 하우징을 도시한 도면,
도 9는 드론용 모터의 단면도,
도 10은 유로를 지나는 공기의 흐름을 도시한 도면,
도 11은 도 9의 A를 확대하여 도시한 것으로, 커버부의 단턱부를 도시한 도면,
도 12는 돌기가 형성되지 않은 모터의 성능과, 돌기가 형성된 실시예에 모터의 성능을 비교한 도면이다.
이하, 본 발명의 바람직한 실시 예를 첨부된 도면들을 참조하여 상세히 설명한다. 본 발명의 목적, 특정한 장점들 및 신규한 특징들은 첨부된 도면들과 연관되는 이하의 상세한 설명과 바람직한 실시 예들로부터 더욱 명백해질 것이다. 그리고 본 발명을 설명함에 있어서, 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있는 관련된 공지기술에 대한 상세한 설명은 생략한다.
도 1은 실시 예에 따른 드론을 도시한 도면이고, 도 2는 모터와 프로펠러를 도시한 도면이다.
도 1 및 도 2를 참조하면, 실시 예에 따른 드론은 모터(10)와, 드론 본체(20)와, 프로펠러(30)와, 제어부(40)를 포함할 수 있다. 여기서 드론 본체(20)는 본체(21)와, 랜딩수단(22)과, 프로펠러 지지부(23)를 포함할 수 있다.
드론 본체(20)는 드론의 외형을 형성한다. 드론 본체(20)는 복수 개의 프로펠러 지지부(23)를 포함한다. 복수 개의 프로펠러 지지부(23)는 본체(21)에서 방사상으로 형성된다. 각각의 프로펠러 지지부(23)에는 모터(10)가 장착될 수 있다. 각각의 모터(10)에는 프로펠러(30)가 장착된다. 그리고 모터(10)의 구동을 제어하는 무선형 제어부(40)가 포함될 수 있다.
도 3은 모터의 분해도이다.
도 3을 참조하면, 모터(10)는 회전축(100)과, 스테이터(200)와, 로터(300)와, 하우징(400)을 포함할 수 있다.
회전축(100)은 스테이터(200)의 중심을 관통하도록 배치된다. 회전축(100)은 스테이터 코어(201)의 홀(200a)에 회전 가능하게 결합될 수 있다. 회전축(100)은 프로펠러(30) 및 커버부(310)에 연결되어 모터(10)의 구동력을 프로펠러(30)에 전달한다.
스테이터(200)는 로터(300)와의 전기적 상호 작용을 유발하여 로터(300)의 회전을 유도한다.
로터(300)는 스테이터(200)의 외측에 배치된다. 로터(300)는 커버부(310)와, 몸체부(320)와, 마그넷(330)을 포함할 수 있다.
커버부(310)는 스테이터(200)의 상부를 덮는다. 몸체부(320)는 스테이터(200)의 측부를 덮는다. 이러한 커버부(310)와 몸체부(320)는 전체적으로 스테이터(200)를 둘러싸도록 형성될 수 있다. 이는 모터(10) 내부로 물이나 이물질이 유입되는 것을 방지하기 위한 구성이다. 커버부(310)의 중심에는 회전축(100)이 관통하는 홀(311)이 형성될 수 있다.
몸체부(320)는 스테이터(100)의 측부를 둘러싼다. 몸체부(320)는 내부가 비어있는 관형으로 형성된다. 몸체부(320)는 내주면이 스테이터 코어(201)의 티스를 마주보게 배치된다. 몸체부(320)의 내주면에는 마그넷(330)이 부착될 수 있다. 몸체부(320)는 마그넷(330)의 자로를 형성하는 요크(yoke)에 해당한다.
몸체부(320)의 상단은 커버부(310)의 상면부(312)에 결합될 수 있다. 몸체부(320)와 커버부(310)는 별 물로서 이중 사출 성형되어 일체형으로 제작되거나 단일품으로 제조될 수 있다. 몸체부(320)의 하단은 하우징(400)과 결합될 수 있다.
마그넷(330)은 몸체부(320)의 내주면에 결합된다. 마그넷(330)은 스테이터 코어(201)에 감긴 코일과 전기적 상호 작용을 유발한다.
한편, 스테이터(100)는 상술한 커버부(310)와 몸체부(320)와 하우징(400)에 의해 형성된 내부 공간에 위치한다.
도 4는 스테이터를 도시한 도면이다.
도 4를 참조하면, 스테이터(200)는 스테이터 코어(201)와 코일(202)을 포함할 수 있다.
스테이터 코어(201)는 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어질 수 있다. 또는 스테이터 코어(201)는 통으로 형성된 하나의 단일품으로 구성될 수 있다. 또한, 스테이터 코어(201)는 복수 개의 분할 코어가 상호 결합되거나 연결되어 이루어질 수 있다. 각각의 분할 코어 또한, 얇은 강판 형태의 복수 개의 플레이트가 상호 적층되어 이루어지거나 통으로 형성된 하나의 단일품으로 구성될 수 있다.
이러한, 스테이터 코어(201)는 요크(210)와, 티스(220)와, 슈(230)를 포함할 수 있다. 요크(210)는 환형이다. 요크(210)의 중심에는 홀(200a)이 배치된다. 홀(200a)에는 하우징(400)의 기둥부(410)가 끼워진다. 티스(220)는 요크(210)의 외주면에서 방사 방향으로 돌출된다. 티스(220)는 복수 개가 배치된다. 복수 개의 티스(220)는 요크(210)의 둘레를 따라 배치된다. 이러한 티스(220)에 코일(202)이 감긴다. 슈(230)는 티스(220)의 끝단에 배치된다. 슈(230)는 티스(220)의 양 측면에서 원주 방향으로 연장되는 형태이다. 슈(230)의 내측으로 코일(202)의 권선 공간이 형성된다.
도 5는 도 4에서 도시한 스테이터 코어를 도시한 도면이고, 도 6은 유로를 형성하는 돌기를 도시한 도면이다.
도 5 및 도 6을 참조하면, 스테이터 코어(201)는 돌기(221)를 포함한다. 구체적으로, 돌기(221)는 티스(220)의 양 측면에 배치된다. 이러한 돌기(221)는 유로(E)를 형성한다. 유로(E)는 스테이터 코어(201)의 하부에서 상부까지 관통하여 배치될 수 있다. 유로(E)를 통해 모터 외부에서 유입된 공기가 지나간다. 유로(E)를 통과하는 공기를 코일(202) 또는 스테이터 코어(210)에서 발생된 열을 흡수하여 외부로 방출한다. 유로(E)가 발열이 큰 스테이터 코어(201)의 중심에 위치하기 때문에, 방열 효과가 매우 높다.
돌기(221)의 구체적인 설명은 다음과 같다.
복수 개의 티스(220) 중 서로 이웃하는 티스를 각각 제1 티스(220-1)와 제2 티스(220-2)라 한다. 제1 티스(220-1)는 제1 측면(222-1)을 포함한다. 제2 티스(220-2)는 제2 측면(222-2)을 포함한다. 이때, 제1 티스(220-1)와 제2 티스(220-2)는 기준선(CL)을 기준으로 대칭되게 배치된다. 여기서, 기준선(CL)은 원주 방향을 따라 제1 티스(220-1)와 제2 티스(220-2)의 중간 지점과 스테이터 코어(201)의 중심(C)을 지나는 가상의 직선을 의미한다.
제1 측면(222-1)과 제2 측면(222-2)은 마주 보도록 배치된다. 돌기(221)는 이러한 제1 측면(222-1)과 제2 측면(222-2)에서 각각 돌출된다. 제1 측면(222-1)에서 돌출된 돌기를 제1 돌기(221-1)라 한다. 제2 측면(222-2)에서 돌출된 돌기를 제2 돌기(221-2)라 한다. 제1 돌기(221-1)와 제2 돌기(221-2)는 떨어져 배치될 수 있다. 그리고 제1 돌기(221-1)와 제2 돌기(221-2)는 기준선(CL)을 기준으로 대칭되게 배치될 수 있다.
돌기(221)는 반경 방향을 기준으로, 슈(230)와 요크(210) 사이에 배치될 수 있다. 그리고, 코일(202)은 돌기(221)의 외측에 배치될 수 있다. 이때, 돌기(221)는 슈(230) 보다는 요크(210)에 가깝게 배치될 수 있다. 이는 코일(202)이 돌기(221) 외측에 배치되는 점을 고려할 때, 권선 공간을 확보하기 위함이다. 제1 돌기(221-1) 및 제2 돌기(221-2)는 스테이터(200)의 높이 방향을 따라 스테이터(200의 상단에서 하단까지 배치될 수 있다. 도면에서, 제1 돌기(221-1)와 제2 돌기(221-2)는 단면 형상이 사각형인 것으로 도시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 다각형이나 곡면을 포함하는 다양한 형태로 변경 실시될 수 있다.
유로(E)는 이러한 제1 돌기(221-1)의 내측면(221-1a)과, 제2 돌기(221-2)의 내측면(221-2a)과, 제1 측면(222-1)과, 제2 측면(222-2)과, 요크(210)의 외주면으로 둘러싸인 공간이다. 이러한 유로(E)는 내측으로 요크(210)와 인접하여 위치하고, 외측으로 코일(202)과 인접하여 위치한다. 따라서, 실시예에 따른 모터는 발열이 가장 큰 스테이터 코어(201)의 중심에서 열을 냉각할 수 있는 구조를 갖는다. 스테이터(200)의 상부에서 유입된 공기나, 스테이터(200)의 하부에서 유입된 공기는 스테이터 코어(201)의 중심에서 발생한 열을 빼앗아 모터 외부로 방출한다.
도 7은 커버부를 도시한 도면이다.
커버부(310)는 프로펠러 결합부(311)와, 상면부(312)와, 연결부(313)와, 블레이드(314)를 포함할 수 있다. 상면부(312)는 몸체부(도 3의 320)와 연결된다. 그리고 연결부(313)는 상면부(312)와 프로펠러 결합부(311)를 연결한다. 이러한 연결부(313)는 복수 개가 마련될 수 있으며, 연결부(313)와 연결부(313) 사이에는 제1 관통홀(313a)이 배치될 수 있다. 블레이드(314)는 제1 관통홀(313a) 위에 배치될 수 있다. 프로펠러 결합부(311)의 상면(311c)은 상면부(312) 보다 높게 형성될 수 있다.
도 8은 하우징을 도시한 도면이고, 도 9는 드론용 모터의 단면도이다.
도 8 및 도 9를 참조하면, 하우징(400)은 기둥부(410)와 바닥부(420)를 포함할 수 있다.
기둥부(410)는 내측에 중심홀을 형성한다. 그리고 기둥부(410)의 외측에는 스테이터 코어(110)가 결합될 수 있다. 기둥부(410) 내측에는 포켓부(411)가 마련될 수 있다. 포켓부(411)는 기둥부(410)의 상부와 하부에 각각 마련될 수 있다. 포켓부(411)는 제1 포켓(411)과 제2 포켓(412)을 포함할 수 있다. 기둥부(410)의 내주면에 리브(413)가 돌출될 수 있으며, 돌출된 리브(413)를 기준으로, 리브(413) 위쪽으로 제1 포켓(411)이 마련되며, 리브(413)의 아래쪽으로 제2 포켓(412)이 마련될 수 있다. 제1 포켓(411)과 제2 포켓(412)에는 각각 베어링(500)이 장착될 수 있다. 베어링(500)에는 회전축(100)이 끼워질 수 있다. 이때, 베어링(500)과 회전축(100) 사이에는 홀더(600)가 끼워질 수 있다. 위쪽에 위치한 홀더(600)는 커버부(311)와 연결될 수 있다.
바닥부(420)는 기둥부(410)의 하단에 반경방향으로 연장 형성되어 스테이터(200)의 하부를 덮는다. 바닥부(420)는 하부(421)와, 측벽부(422)와, 연결부(423)를 포함할 수 있다. 하부(421)와, 측벽부(422)와, 연결부(423)는 그 형상 및 기능적 특성에 따라 구분되어 설명될 수 있을 뿐, 서로 상하로 연결된 하나의 수단이다.
하부(421)는 기둥부(410)의 하단에서 연장된다. 측벽부(422)는 하부(421)와 떨어져 배치된다. 연결부(423)는 하부(421)와 측벽부(422)를 연결한다. 이때, 연결부(423)는 경사지게 형성될 수 있다. 그리고 연결부(423)는 제2 관통홀(423a)을 포함할 수 있다. 제2 관통홀(423a)은 복수 개가 마련될 수 있다. 각각의 하우징(400)의 제2 관통홀(423a)은 원주 방향을 따라 커버부(310)의 제1 관통홀(313a)과 정렬될 수 있다. 드론용 모터(10)가 회전하면, 제2 관통홀(423a)을 통해 외부 공기가 드론용 모터(10)의 내부로 흡입될 수 있다. 또는 반대로, 블레이드(314)의 방향 및 드론용 모터(10)의 회전 방향에 따라, 드론용 모터(10)의 내부 공기가 제2 관통홀(423a)을 통해 외부로 배출될 수 있다.
도 10은 유로를 지나는 공기의 흐름을 도시한 도면이다.
도 10을 참조하면, 모터가 회전하면, 제1 관통홀(313a)을 통해, 외부 공기(M)가 모터 내부로 유입된다. 제1 관통홀(313a)을 통해 유입된 공기(M)는 유로(E)를 지나게 된다. 공기(M)가 유로(E)를 지나는 과정에서, 도 10의 C1과 같이, 코일(202)에서 발생하는 열 또는, 도 10의 C2와 같이, 기둥부(410)의 안쪽에서 발생하는 열을 공기(M)가 흡수하여, 스테이터 코어(201)의 중심을 냉각하게 된다. 유로(E)를 통과한 공기(M)는 제2 관통홀(423a)을 통해 모터의 외부로 배출된다.
도 10에서 모터가 회전하면, 제1 관통홀(313a)을 통해, 외부 공기(M)가 모터 내부로 유입되는 것으로 예시하였으나, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 모터가 회전하면, 제2 관통홀(423a)을 통해, 외부 공기(M)가 모터 내부로 유입되어, 스테이터 코어(201)의 중심을 냉각한 이후, 제1 관통홀(313)을 통해 배출되는 것으로 변경 실시될 수 있다.
도 11은 도 9의 A를 확대하여 도시한 것으로, 커버부의 단턱부를 도시한 도면이다.
도 9 및 도 11을 참조하면, 커버부(310)는 단턱부(315)를 포함할 수 있다. 단턱부(315)는 커버부(310)의 하면에서 돌출된다. 그리고, 단턱부(315)는 하우징(400)의 기둥부(410)를 둘러 싸도록 배치될 수 있다. 그리고, 단턱부(315)는 스테이터(200)의 반경 방향을 기준으로, 돌기(221)와 기둥부(410) 사이에 배치될 수 있다. 단턱부(315)는 기둥부(410)의 외측에 떨어져 배치될 수 있다. 한편, 기둥부(410)의 상단은 요크(210)의 상단보다 높게 배치될 수 있다. 그 결과, 스테이터(200)의 높이 방향(도 11의 Z축 방향)을 기준으로, 도 11의 L과 같이, 단차 공간이 발생할 수 있다. 단턱부(315)는 그 하단(312a)이 이러한 단차 공간(L)에 위치하도록 배치될 수 있다. 다시 말해서, 단턱부(315)의 하단(312a)은 기둥부(410)의 상단과 요크(210)의 상단 사이에 배치될 수 있다.
이러한 단턱부(315)는 모터 내부로 유입된 수분이 베어링(500)으로 유입되는 것을 방지한다. 단턱부(315)를 통해 베어링(500)으로 유입이 차단된 수분은 유로(E)를 통해 모터의 외부로 배출될 수 있다.
도 12는 돌기가 형성되지 않은 모터의 성능과, 돌기가 형성된 실시예에 모터의 성능을 비교한 도면이다.
도 12를 참조하면, 도 12의 (a)에서 확인할 수 있듯이, 돌기가 형성되지 않은 모터의 경우, 모터의 상부에서 대부분 유동이 형성되어, 공기의 흐름에 따른 모터 내부의 방열 효과가 크지 않다. 실험 결과, 모터의 상부에서 하부를 관통한 공기의 유량은 0.0001kg/s로 매우 적었다.
반면에, 도 12의 (b)에서 확인할 수 있듯이, 돌기(도 5의 221)가 형성된 모터의 경우, 모터의 상부에서 하부로 유동이 구현되어, 공기의 흐름에 따른 모터 내부의 방열 효과가 크다. 실험 결과, 모터의 상부에서 하부를 관통한 공기의 유량은 0.0016kg/s로, 도 12의 (a)의 경우보다 10배 이상 큰 것을 확인할 수 있다.
이상으로 본 발명의 바람직한 하나의 실시예에 따른 드론용 모터 및 이를 포함하는 드론에 관하여 첨부된 도면을 참조하여 구체적으로 살펴보았다.
이상의 설명은 본 발명의 기술 사상을 예시적으로 설명한 것에 불과한 것으로서, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자라면 본 발명의 본질적인 특성에서 벗어나지 않는 범위 내에서 다양한 수정, 변경 및 치환이 가능할 것이다. 따라서, 본 발명에 개시된 실시예 및 첨부된 도면들은 본 발명의 기술 사상을 한정하기 위한 것이 아니라 설명하기 위한 것이고, 이러한 실시예 및 첨부된 도면에 의하여 본 발명의 기술 사상의 범위가 한정되는 것은 아니다. 본 발명의 보호 범위는 아래의 청구범위에 의하여 해석되어야 하며, 그와 동등한 범위 내에 있는 모든 기술 사상은 본 발명의 권리범위에 포함되는 것으로 해석되어야 할 것이다.
<부호의 설명>
10: 모터, 20: 드론 본체, 30: 프로펠러, 40: 제어부, 100: 회전축, 200: 스테이터, 200a: 홀, 201: 스테이터 코어, 210: 요크, 220: 티스, 221: 돌기, 230: 슈, 202: 코일, 300: 로터, 310: 커버부, 311: 프로펠러 결합부, 312: 상면부, 313: 연결부, 313a: 제1 관통홀, 314: 블레이드, 315: 단턱부, 320: 몸체부, 330: 마그넷, 400: 하우징, 410: 기둥부, 420: 바닥부, 423a: 제2 관통홀

Claims (10)

  1. 회전축;
    상기 회전축이 배치되는 홀을 포함하는 스테이터;
    상기 스테이터의 외측에 배치되는 로터;
    상기 스테이터에 결합하는 하우징을 포함하고,
    상기 스테이터는 스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 감기는 코일을 포함하고,
    상기 스테이터 코어는 상기 하우징에 결합하는 환형의 요크, 상기 요크에서 반경방향으로 연장된 티스 및 상기 티스의 일단에 배치된 슈를 포함하고,
    상기 티스는 측면에서 돌출되는 돌기를 포함하는 드론용 모터.
  2. 제1 항에 있어서,
    상기 돌기는,
    상기 요크와 상기 슈 사이에 배치되는 드론용 모터.
  3. 제1 항에 있어서,
    상기 티스는 서로 이웃하는 제1 티스와 제2 티스를 포함하고,
    상기 제1 티스는 제1 측면을 포함하고,
    상기 제2 티스는 상기 제1 측면을 향하여 배치되는 제2 측면을 포함하고,
    상기 돌기는 상기 제1 측면에서 돌출되는 제1 돌기와, 상기 제2 측면에서 돌출되는 제2 돌기를 포함하는 드론용 모터.
  4. 제3 항에 있어서,
    상기 스테이터는 상기 돌기의 내측에 배치된 유로를 포함하고,
    상기 유로는, 상기 제1 측면과, 상기 제2 측면과, 상기 제1 티스와 상기 제2 티스의 사이에 배치되는 상기 요크의 외주면과, 상기 제1 돌기의 내측면과, 상기 제2 돌기의 내측면으로 둘러 싸인 드론용 모터.
  5. 제3 항에 있어서,
    원주 방향을 따라 상기 제1 티스와 상기 티스의 중간 지점과 상기 스테이터의 중심을 지나는 기준선을 기준으로,
    상기 제1 돌기와 상기 제2 돌기는 대칭되게 배치되는 드론용 모터.
  6. 제1 항에 있어서,
    상기 로터는,
    상기 회전축과 결합하여 상기 스테이터의 상부를 덮는 커버부;
    상기 스테이터의 측부를 덮는 몸체부 및
    상기 몸체부의 내주면에 결합하는 마그넷을 포함하고,
    상기 하우징은,
    상기 요크와 결합하는 기둥부와 상기 기둥부에서 연장되어 상기 스테이터 하부를 덮는 바닥부를 포함하는 드론용 모터.
  7. 제6 항에 있어서,
    상기 커버부는 하면에서 돌출되는 단턱부를 포함하고,
    상기 단턱부는, 상기 스테이터의 반경 방향으로, 상기 돌기와 상기 기둥부 사이에 배치되는 드론용 모터.
  8. 제7 항에 있어서,
    상기 스테이터의 높이 방향으로,
    상기 기둥부의 상단은 상기 요크의 상단보다 높게 배치되는 드론용 모터.
  9. 제7 항에 있어서,
    상기 스테이터의 높이 방향으로,
    상기 단턱부의 하단은 상기 기둥부의 상단과 상기 요크의 상단 사이에 배치되는 드론용 모터.
  10. 드론 본체;
    상기 드론 본체에 결합되는 모터; 및
    상기 모터에 결합하는 프로펠러를 포함하며,
    상기 모터는,
    회전축;
    상기 회전축이 배치되는 홀을 포함하는 스테이터;
    상기 스테이터의 외측에 배치되는 로터;
    상기 스테이터에 결합하는 하우징을 포함하고,
    상기 스테이터는 스테이터 코어와 상기 스테이터 코어에 감기는 코일을 포함하고,
    상기 스테이터 코어는 상기 하우징에 결합하는 환형의 요크, 상기 요크에서 반경방향으로 연장된 티스 및 상기 티스의 일단에 배치된 슈를 포함하고,
    상기 티스는 측면에서 돌출되는 돌기를 포함하는 드론.
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