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公開番号2025115659
公報種別公開特許公報(A)
公開日2025-08-07
出願番号2024010226
出願日2024-01-26
発明の名称ドローン用駆動システム
出願人株式会社ドローン技術研究所,個人,個人
代理人個人,個人
主分類B64U 50/19 20230101AFI20250731BHJP(航空機;飛行;宇宙工学)
要約【課題】騒音を低下させつつ、大きな揚力を得られるドローン用駆動システムを提供すること。
【解決手段】プロペラ100とモータ1で構成されるドローン用駆動システムであって、プロペラ100は、中心部と少なくとも4枚のブレードが一体に形成されており、モータ1は、ステータ21の外側にロータ10が配置されるアウターロータ式のモータであり、
ステータコア本体22aの内周面側には、ヒートシンク30が配置されており、ヒートシンク30は、円柱状のヒートシンク本体30aと、ヒートシンク本体30aの内周面から突出して形成された突出部30bを含んで構成され、ヒートシンク本体30aの外周面はステータコア本体22aの内周面と直接的または間接的に接しており、ロータ10の内周面には、コイル24の数よりも多く、かつ、ブレード102の数の2倍以上の数の永久磁石16が周方向に等間隔で固定されている。
【選択図】図1
特許請求の範囲【請求項１】
プロペラとモータで構成されるドローン用駆動システムであって、
前記プロペラは、中心部と少なくとも４枚のブレードが一体に形成されており、
前記モータは、ステータの外側にロータが配置されるアウターロータ式のモータであり、
前記プロペラの前記中心部は前記ロータの上面部に固定されており、
前記ステータは、ステータコアと複数のコイルを含み、
前記ステータコアは、円柱状のステータコア本体と、前記ステータコア本体の外周面から周方向に等間隔で突出して形成された複数のティースを含んで構成され、
前記ティースにはコイルが固定されており、
前記ステータコア本体の内周面側には、ヒートシンクが配置されており、
前記ヒートシンクは、円柱状のヒートシンク本体と、前記ヒートシンク本体の内周面から突出して形成された突出部を含んで構成され、
前記ヒートシンク本体の外周面は前記ステータコア本体の内周面と直接的または間接的に接しており、
前記ロータの内周面には、前記コイルの数よりも多く、かつ、前記ブレードの数の２倍以上の数の永久磁石が周方向に等間隔で固定されている、
ドローン用駆動システム。
続きを表示（約 820 文字）【請求項２】
前記プロペラの内部はハニカム構造に形成されており、前記ハニカム構造を炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で被覆して形成されている、
請求項１に記載のドローン用駆動システム。
【請求項３】
前記プロペラの前記ブレードには、帯電防止剤が塗布されている、
請求項１に記載のドローン用駆動システム。
【請求項４】
前記コイルを構成するワイヤは、断面が矩形に形成されている、
請求項１に記載のドローン用駆動システム。
【請求項５】
前記ヒートシンクの突出部は、突出の長さが相対的に大きい第一突出部と、突出の長さが相対的に短い第二突出部で構成されており、
前記第一突出部と前記第二突出部は交互に配置されている、
請求項１に記載のドローン用駆動システム。
【請求項６】
前記ステータは、ベース部材に固定されており、
前記ベース部材は外環部を有し、
前記外環部の外周面に前記ステータコア本体の内周面が接して固定されており、
前記外環部の内周面に前記ヒートシンク本体の外周面が接して固定されており、
前記ベース部材の熱伝導率は前記ステータコア本体の熱伝導率以上であり、
前記ヒートシンクの熱伝導率は前記ベース部材の熱伝導率以上である、
請求項１に記載のドローン用駆動システム。
【請求項７】
前記ロータは、前記プロペラが接続される上部ロータと、前記永久磁石が固定されている下部ロータから構成され、
前記上部ロータの外周壁から下方に突出する複数の足部が形成されており、
前記足部によって、前記上部ロータと前記下部ロータの接続を強化し、かつ、複数の前記永久磁石の保持を強化するように構成されている、
請求項１に記載のドローン用駆動システム。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、プロペラとモータで構成されるドローン用駆動システムに関する。
続きを表示（約 2,400 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、プロペラの回転によって揚力を得て飛行するドローン（無人飛行体、あるいは、無人機とも呼ばれる）の騒音が問題となっている。これに対して、例えば、騒音を別の音（キャンセル音）で低下させる技術が提案されている（例えば、特許文献１）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
特開２０１７－７１２９２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
上述の技術は、所定条件を満たす場合（例えば、人間が近くに位置する場合）に限定してキャンセル音を発生させるものであるが、ドローンに所定条件を検知するためのセンサ及び、キャンセル音を発生させるための音声発生装置を搭載する必要がある。このため、所定条件を満たす場合に限ったとしても、ドローン自体の重量が重くなるから、飛行に要する消費電力が大きくなるという問題がある。また、音波の流れは大気の温度や湿度によって変化し、しかも、ドローンは飛行中に騒音を発生するから、音波の流れは飛行方向や風の影響を受けて複雑であり、キャンセル音で騒音を低下させることについての不確実は大きい。そこで、実際には、発生した騒音をキャンセルするのではなく、発生する騒音自体の大きさを低下させる技術が使用されている。例えば、発生する騒音が小さい低ノイズプロペラが販売されており、プロペラの迎え角（プロペラ回転面と羽根との間の角度）を大きくし、プロペラの回転数を低くすることによって、静音化を達成しようとしている。しかし、迎え角を大きくしてプロペラの回転数を低くすると、騒音は低下するが、荷物搬送などの用途に十分な推進力（揚力）を得ることは困難になる。
【０００５】
本発明はかかる問題の解決を試みたものであり、騒音を低下させつつ、大きな揚力を得られるドローン用駆動システムを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
第一の発明は、プロペラとモータで構成されるドローン用駆動システムであって、前記プロペラは、中心部と少なくとも４枚のブレードが一体に形成されており、前記モータは、ステータの外側にロータが配置されるアウターロータ式のモータであり、前記プロペラの前記中心部は前記ロータの上面部に固定されており、前記ステータは、ステータコアと複数のコイルを含み、前記ステータコアは、円柱状のステータコア本体と、前記ステータコア本体の外周面から周方向に等間隔で突出して形成された複数のティースを含んで構成され、前記ティースにはコイルが固定されており、前記ステータコア本体の内周面側には、ヒートシンクが配置されており、前記ヒートシンクは、円柱状のヒートシンク本体と、前記ヒートシンク本体の内周面から突出して形成された突出部を含んで構成され、前記ヒートシンク本体の外周面は前記ステータコア本体の内周面と直接的または間接的に接しており、前記ロータの内周面には、前記コイルの数よりも多く、かつ、前記ブレードの数の２倍以上の数の永久磁石が周方向に等間隔で固定されている、ドローン用駆動システムである。
【０００７】
本発明のドローン用駆動システムにおいて、プロペラは４枚以上のブレードを有する（例えば、６枚）から、それよりも少ない数のブレードのプロペラと比べて、低速回転でも大きな揚力を得ることができる。これは、騒音が相対的に小さいにもかかわらず、高揚力を得ることができることを意味する。このような多数枚プロペラの回転は、本発明のドローン用駆動システムのモータが、高いトルク（モータが回転軸を回転させようとする力）を発揮できるように構成されていることによって可能になっている。本発明のモータにおいて、ブレードの数の２倍以上の数（例えば、ブレードの数の７倍の数）の永久磁石がロータの内周面に固定されていることが、高いトルクを得ることに寄与する。さらに、永久磁石の数が相対的に多いから、スロット数と極数の最小公倍数は相対的に大きくなる。これにより、コギングトルクが減少し、モータ出力の効率化と騒音・振動の低減を図ることができる。さらに、モータには、ヒートシンクが配置されており、ステータコア本体の内周面と直接的または間接的に接しているから、コイルから発生する熱を効果的に放熱することができる。これにより、コイルの電気抵抗の上昇が抑制されるから、電力消費量の上昇を抑制しつつ、トルクと回転軸の回転数を維持することができる。さらに、一般的に、ブレードが４枚以上ある多数枚プロペラの場合には、各ブレードは中心部に配置されるハブによって接続されており、プロペラの回転中において、ハブとブレードの間において摩擦が生じ、騒音の一因になっている。この点、本発明においては、プロペラはハブを有さず、中心部とブレードは一体に形成されているから、ハブを有することによって生じる騒音が回避されている。上記により、第一の発明の構成に係るドローン用駆動システムは、騒音を低下させつつ、高い推進力を得られる。
【０００８】
第二の発明は、第一の発明の構成において、前記プロペラの内部はハニカム構造に形成されており、前記ハニカム構造を炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）で被覆して形成されている、ドローン用駆動システム。である。
【０００９】
第二の発明の構成によれば、プロペラは相対的に高い強度を有し、かつ、軽量であるから、回転中に変形することなく、迎え角も維持されるから、所定の揚力を維持することができる。
【００１０】
第三の発明は、第一の発明の構成において、前記プロペラの前記ブレードには、帯電防止剤が塗布されている、ドローン用駆動システム。である。
（【００１１】以降は省略されています）

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