KR101916165B1 - 배터리 유닛 및 무인 비행체의 에어포일용 스파 - Google Patents

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Abstract

배터리 유닛 및 이를 포함하는 무인 비행체의 에어포일용 스파가 개시되어 있다.
이 중, 무인 비행체의 에어포일은, 앞전과 뒷전 사이에 다수의 천공리브가 일정간격으로 배치되고, 다수의 천공리브는 이에 형성되어 있는 구멍을 관통하는 중공파이프 형상의 스파에 의해 연결된 구성의 무인 비행체용 에어포일에 있어서,스파에 내장되되, 스파의 내주면에 그 외주면이 밀착되도록 내장되며, 축방향으로 배터리 셀 고정홀이 다수개 형성된 한 쌍의 배터리 셀 홀더; 한 쌍의 배터리 셀 홀더 사이에 배치된 채 그 양단이 각 배터리 셀 홀더의 배터리 고정홀에 끼움 결합되어 지지되는 다수의 배터리 셀; 및 배터리 셀 홀더의 중앙을 관통하게 설치되며, 배터리 셀의 양극과 음극에 연결되는 전선이 내장되도록 중공형으로 된 축부재;를 더 포함하며, 통전 커넥터는, 제1 커넥터 및 제2 커넥터로 구성되되, 제1 커넥터는, 배터리 홀더 중 어느 한 배터리 셀 홀더의 외측면에 결합되며 도전성 축부재와 비접촉되는 링형의 양극 연결핀; 양극 연결핀에 방사상으로 연결된 채 상기 각 배터리 셀의 양극과 접촉되는 다수의 배터리 셀측 양극 접속핀; 양극 연결핀에 연결된 채 도전성 축부재의 양극과 접속되는 축부재측 양극 접속핀;으로 이루어지고, 제2 커넥터는, 배터리 셀 홀더 중 다른 한 배터리 셀 홀더의 외측면에 결합되며, 도전성 축부재의 음극과 접촉되는 C형의 음극 연결핀; 음극 연결핀에 방사상으로 연결된 채, 각 배터리 셀의 음극과 접촉되는 다수의 배터리셀측 음극 접속핀;으로 이루어진 것을 더 포함하고, 배터리 셀 홀더는 PCB 기판과 같이 배터리 셀을 전기적으로 연결해 주는 회로와, 축부재 및 배터리 셀을 기계적으로 지지하기 위해 다층의 보강레이어로 구성되되, 보강레이어는 섬유강화 복합재, 금속재, 고분자 플라스틱 중 선택된 어느 하나로 된 이루어진 섬유 보강 복합체인 것을 더 포함하는 것이다.

Description

배터리 유닛 및 무인 비행체의 에어포일용 스파{The battery unit and unmanned aircraft airfoil for spa}
본 발명은 배터리 유닛 및 무인 비행체의 에어포일용 스파에 관한 것으로, 더 상세하게는 무인 비행체의 배터리를 에어포일 내에 수납함으로써 무인 비행체의 경량화 및 구조적 단순화를 이룰 수 있는 배터리 유닛 및 무인 비행체의 에어포일용 스파에 관한 것이다.
일반적으로 무인 비행체의 에어포일은 그 구성을 간소화하면서도 적정의 강도도 유지할 수 있는 구조를 취하고 있다.
그 일예로, 도 1에 도시된 에어포일(10)은 앞전(11)과 뒷전(12) 사이에 다수의 천공리브(20)가 일정간격으로 배치되고, 상기 다수의 천공리브(20)는 이를 가로지르는 판형의 스파(30)에 의해 연결된 구성을 이루고 있다.
한편, 무인 비행체는 배터리 전력에 의해 운행되기 때문에 배터리를 설치할 수 있는 공간이 필연적으로 확보되어야 하고, 또한 이를 설치하기 위한 부가적인 장착 구조물도 필요하다. 이에 따라, 기체의 중량이 증가하게 되고, 운항효율도 감소하게 되는 문제점이 있는 바, 배터리를 효과적으로 수납할 수 있는 기술 제안이 필요하다.
1. 공개특허공보 제10-2013-59022호(2013년 6월 5일 공개)
본 발명은 상기한 문제점을 해소하기 위해 안출한 것으로, 본 발명의 주 목적은 무인 비행체의 배터리를 에어포일 내부에 설치함으로써 별도의 설치공간을 확보하거나 설치를 위한 별도의 구조물이 필요없는 배터리 유닛 및 무인 비행체의 에어포일용 스파를 제공함에 있다.
본 발명이 해결하고자 하는 과제는 이상에 언급한 과제들에 제한되지 않으며, 언급되지 않는 또 다른 과제들은 아래의 기재로부터 당업자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
상기한 목적을 달성하기 위한 본 발명은 앞전과 뒷전 사이에 다수의 천공리브가 일정간격으로 배치되고, 다수의 천공리브는 이에 형성되어 있는 구멍을 관통하는 중공파이프 형상의 스파에 의해 연결된 구성의 무인 비행체용 에어포일에 있어서, 스파에 내장되되, 스파의 내주면에 그 외주면이 밀착되도록 내장되며, 축방향으로 배터리 셀 고정홀이 다수개 형성된 한 쌍의 배터리 셀 홀더; 한 쌍의 배터리 셀 홀더 사이에 배치된 채 그 양단이 각 배터리 셀 홀더의 배터리 고정홀에 끼움 결합되어 지지되는 다수의 배터리 셀; 및 배터리 셀 홀더의 중앙을 관통하게 설치되며, 배터리 셀의 양극과 음극에 연결되는 전선이 내장되도록 중공형으로 된 축부재;를 더 포함하며, 통전 커넥터는, 제1 커넥터 및 제2 커넥터로 구성되되, 제1 커넥터는, 배터리 홀더 중 어느 한 배터리 셀 홀더의 외측면에 결합되며 도전성 축부재와 비접촉되는 링형의 양극 연결핀; 양극 연결핀에 방사상으로 연결된 채 상기 각 배터리 셀의 양극과 접촉되는 다수의 배터리 셀측 양극 접속핀; 양극 연결핀에 연결된 채 도전성 축부재의 양극과 접속되는 축부재측 양극 접속핀;으로 이루어지고, 제2 커넥터는, 배터리 셀 홀더 중 다른 한 배터리 셀 홀더의 외측면에 결합되며, 도전성 축부재의 음극과 접촉되는 C형의 음극 연결핀; 음극 연결핀에 방사상으로 연결된 채, 각 배터리 셀의 음극과 접촉되는 다수의 배터리셀측 음극 접속핀;으로 이루어진 것을 더 포함하고, 배터리 셀 홀더는 PCB 기판과 같이 배터리 셀을 전기적으로 연결해 주는 회로와, 축부재 및 배터리 셀을 기계적으로 지지하기 위해 다층의 보강레이어로 구성되되, 보강레이어는 섬유강화 복합재, 금속재, 고분자 플라스틱 중 선택된 어느 하나로 된 이루어진 섬유 보강 복합체인 것을 더 포함하는 것이다.
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이상의 본 발명은 무인 비행체의 에어포일에 설치되는 스파의 내부에 배터리를 내장함으로써, 이를 설치하기 위한 별도의 공간을 확보해야 하는 문제, 이를 설치하기 위한 부가적인 장착 구조물이 필요한 점 등의 기존 문제점을 해소할 수 있고, 나아가 기체의 중량을 감소시킬 수 있고, 기체 구조의 단순화를 이를 수 있게 된다.
도 1은 종래 무인 비행체용 에어포일의 부분 단면 사시도
도 2는 본 발명에 따른 무인 비행체용 에어포일의 부분 단면 사시도
도 3은 본 발명에 따른 무인 비행체용 에어포일에 적용되는 스파 및 배터리 유닛의 결합사시도
도 4는 도 3의 배터리 유닛에 대한 분해 사시도(제1 실시예)
도 5는 도 4의 배터리 접속도
도 6은 도 3의 배터리 유닛에 대한 분해 사시도(제2 실시예)
도 7은 도 6의 배터리 접속도
본 발명의 구성 및 효과를 충분히 이해하기 위하여, 첨부한 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예들을 설명한다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라, 여러가지 형태로 구현될 수 있고 다양한 변경을 가할 수 있다. 단지, 본 실시예들의 설명을 통해 본 발명의 개시가 완전하도록 하며, 본 발명이 속하는 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위하여 제공되는 것이다.
본 명세서에서, 어떤 구성요소가 다른 구성요소 상에 있다고 언급되는 경우에 그것은 다른 구성요소 상에 직접 형성될 수 있거나 또는 그들 사이에 제 3의 구성요소가 개재될 수도 있다는 것을 의미한다. 또한, 도면들에 있어서, 구성요소들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 명세서 전체에 걸쳐서 동일한 참조번호로 표시된 부분은 동일한 구성요소들을 나타낸다.
본 명세서에서 기술하는 실시예들은 본 발명의 이상적인 예시도인 단면도 및/또는 평면도들을 참고하여 설명될 것이다. 도면들에 있어서, 막 및 영역들의 두께는 기술적 내용의 효과적인 설명을 위해 과장된 것이다. 따라서, 도면에서 예시된 영역들은 개략적인 속성을 가지며, 도면에서 예시된 영역들의 모양은 소자의 영역의 특정 형태를 예시하기 위한 것이며 발명의 범주를 제한하기 위한 것이 아니다. 본 명세서의 다양한 실시예들에서 제1, 제2, 제3 등의 용어가 다양한 구성요소들을 기술하기 위해서 사용되었지만, 이들 구성요소들이 이 같은 용어들에 의해서 한정되어서는 안 된다. 이들 용어들은 단지 어느 구성요소를 다른 구성요소와 구별시키기 위해서 사용되었을 뿐이다. 여기에 설명되고 예시되는 실시예들은 그것의 상보적인 실시예들도 포함한다.
본 명세서에서 사용된 용어는 실시예들을 설명하기 위한 것이며 본 발명을 제한하고자 하는 것은 아니다. 본 명세서에서, 단수형은 문구에서 특별히 언급하지 않는 한 복수형도 포함한다. 명세서에서 사용되는 '포함한다(comprises)' 및/또는 '포함하는(comprising)'은 언급된 구성요소는 하나 이상의 다른 구성요소의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.
도 2는 본 발명에 따른 무인 비행체용 에어포일의 부분 단면 사시도이다.
도 2를 참조하면, 에어포일(100)은 앞전(101)과 뒷전(102) 사이에 다수의 천공리브(110)가 일정간격으로 배치되고, 천공리브(110)는 이에 형성되어 있는 구멍(111)을 관통하는 중공파이프 형상의 스파(120)에 의해 연결된 구성을 갖는다.
본 발명의 특징은, 중공파이프 형상의 스파(120) 내부에 무인 비행체의 동력원인 배터리를 내장되게 구성한 것이다.
한편, 본원의 청구범위에서는 배터리 유닛(200)을 청구함에 있어, 하우징이 표현되어 있는데, 이는 에어포일(100)의 스파(120)와 동일한 부품임을 전제한다.
도 3은 본 발명에 따른 무인 비행체용 에어포일에 적용되는 스파 및 배터리 유닛의 결합사시도이다.
도 3을 참조하면, 배터리 유닛(200)은 단수 또는 다수개가 스파(120)의 내부에 길이방향으로 배열되게 설치될 수 있고, 배터리 셀(220)과 스파(120) 내주면 사이에는 단열성을 위해 고분자 발포 폼과 같은 단열재(250)가 개재될 수 있다.
그리고, 각 배터리 유닛은 그 중앙을 관통하는 축부재(230)에 의해 정렬되어 있다. 여기서 축부재(230)는 내부가 빈 중공형으로 될 수 있다. 이 경우 축부재(230)의 내부에는 배터리 셀(220)의 양극과 음극에 연결되는 전선이 내장될 수 있어서, 후술되는 커넥터의 구성은 필요없고 전선이 그 역할을 대신하게 된다.
도 4는 도 3의 배터리 유닛에 대한 분해 사시도(제1 실시예)이다.
도 4를 참조하면, 배터리 유닛(200)은 배터리 셀 홀더(210), 배터리 셀(220) 및 축부재(230) 및 통전 커넥터(240)를 포함할 수 있다.
배터리 셀 홀더(210)는 한 쌍으로 구성되어 배터리 셀(220)의 양쪽을 지지하기 위한 것으로, 원판형으로 되어 원통형인 스파(120)의 내부에 내장되되, 스파(120)의 내주면에 그 외주면이 밀착되도록 내장된다.
또한, 배터리 셀(220)의 지지를 위해 배터리 셀 홀더(210)에는 단수 또는 다수의 배터리 셀(220)의 양 단이 끼움 결합되는 배터리 셀 고정홀(211)이 단수 또는 다수개 형성될 수 있다.
여기서, 배터리 셀 홀더(210)는 PCB기판과 같이 배터리 셀(220)을 전기적으로 연결해 주는 회로와, 축부재(230) 및 배터리 셀(220)을 기계적으로 지지하기 위한 보강레이어가 다층으로 구성될 수 있는데, 보강레이어의 경우 섬유 보강 복합체로 제조될 수 있다.
축부재(230)는 배터리 셀 홀더(210)의 중앙을 관통하게 설치되어, 여러 개의 배터리 셀 홀더(210)가 일렬로 정렬되도록 하는 역할 하나와, 양극(231)과 음극(232)이 구성되어 있어서 통전 커넥터(240)를 매개로 배터리 셀(220)과 접속되도록 하는 도전체의 역할을 병행한다.
통전 커넥터(240)는 축부재(230)와 배터리 셀(220)을 전기적으로 연결하는 역할을 하는 것이다.
여기서, 제1 실시예의 통전 커넥터(240)는, 도 4 및 도 5에서와 같이, 배터리 셀(220)을 병렬로 연결할 때의 구성으로서, 제1 커넥터(241)와 제2 커넥터(242)로 구성될 수 있다.
제1 커넥터(241)는 배터리 셀 홀더(210) 중 어느 한 배터리 셀 홀더의 외측면에 적층 결합될 수 있다. 이 제1 커넥터(241)는 도전성 축부재(230)와 비접촉되는 링형의 양극 연결핀(241a)과, 양극 연결핀(241a)에 방사상으로 연결된 채, 각 배터리 셀(220)의 양극(+)과 접촉되는 다수의 배터리 셀측 양극 접속핀(241b)과, 양극 연결핀(241a)에 연결된 채 도전성 축부재(230)의 양극(+)과 접속되는 축부재측 양극 접속핀(241c)으로 구성될 수 있다.
제2 커넥터(242)는 배터리 셀 홀더(210) 중 다른 한 배터리 셀 홀더의 외측면에 적층 결합될 수 있다. 이 제2 커넥터(242)는 도전성 축부재(230)의 음극(232)과 접촉되는 C형의 음극 연결핀(242a)과, 음극 연결핀(242a)에 방사상으로 연결된 채 각 배터리 셀(220)의 음극과 접촉되는 다수의 배터리셀측 음극 접속핀(242b)으로 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따라, 다수의 배터리 셀(220)을 제1 실시예의 통전 커넥터(240)에 의해 직렬로 축부재(230)와 전기적으로 연결할 수 있게 된다.
한편, 제2 실시예의 통전 커넥터(240)는, 도 6 및 7에서와 같이, 배터리 셀(220)을 직렬로 연결할 때의 구성으로서, 각 배터리 셀(220)의 양극(+)과 음극(-)을 연결하는 다수의 극 연결핀(243)과, 극 연결핀(243) 중 특정 극 연결핀에 연결된 채 축부재(230)의 양극(231)과 접촉되는 양극 접속핀(244)과, 극 연결핀(243) 중 다른 특정 극 연결핀에 연결된 채 축부재(230)의 음극(-)과 접촉되는 음극 접속핀(245)으로 구성될 수 있다.
이러한 구성에 따라, 다수의 배터리 셀(220)을 제2 실시예의 통전 커넥터(240)에 의해 병렬로 축부재(230)와 전기적으로 연결할 수 있게 된다.
이상에서 개시한 바와 같이, 본원은 무인 비행체의 에어포일에 구성되는 중공형 스파(120)에 배터리를 내장 설치함으로써 배터리를 설치하기 위한 별도의 공간을 마련할 필요가 없을 뿐만 아니라 별도의 설치구조물도 필요없으므로 무인 비행체의 경량화 및 구조적 단순화를 이룰 수 있게 된다.
또한, 배터리 셀 홀더(210)가 중공형 스파(120)의 내주면을 받치고 있으므로 스파의 보강재 역할도 병행할 수 있게 된다.
이상 본 발명을 구체적인 실시예를 통하여 상세히 설명하였으나, 이는 본 발명을 구체적으로 설명하기 위한 것으로, 본 발명은 이에 한정되지 않으며, 본 발명의 기술적 사상 내에서 당 분야의 통상을 지식을 가진 자에 의해 그 변형이나 개량이 가능함이 명백하다.
본 발명의 단순한 변형 내지 변경은 모두 본 발명의 범주에 속하는 것으로 본 발명의 구체적인 보호 범위는 첨부된 특허청구범위에 의해 명확해질 것이다.
100 : 에어포일 120 : 스파
200 : 배터리 유닛 210 : 배터리 셀 홀더
220 : 배터리 셀 230 : 축부재
240 : 통전 커넥터 241 : 제1 커넥터
242 : 제2 커넥터 243 : 극 연결핀
244 : 양극 접속핀 245 : 음극 접속핀

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  6. 삭제
  7. 삭제
  8. 앞전과 뒷전 사이에 다수의 천공리브가 일정간격으로 배치되고, 다수의 천공리브는 이에 형성되어 있는 구멍을 관통하는 중공파이프 형상의 스파에 의해 연결된 구성의 무인 비행체용 에어포일에 있어서,
    스파에 내장되되, 스파의 내주면에 그 외주면이 밀착되도록 내장되며, 축방향으로 배터리 셀 고정홀이 다수개 형성된 한 쌍의 배터리 셀 홀더;
    한 쌍의 배터리 셀 홀더 사이에 배치된 채 그 양단이 각 배터리 셀 홀더의 배터리 고정홀에 끼움 결합되어 지지되는 다수의 배터리 셀; 및
    배터리 셀 홀더의 중앙을 관통하게 설치되며, 배터리 셀의 양극과 음극에 연결되는 전선이 내장되도록 중공형으로 된 축부재;를 더 포함하며,
    통전 커넥터는, 제1 커넥터 및 제2 커넥터로 구성되되,
    제1 커넥터는, 배터리 홀더 중 어느 한 배터리 셀 홀더의 외측면에 결합되며 도전성 축부재와 비접촉되는 링형의 양극 연결핀; 양극 연결핀에 방사상으로 연결된 채 상기 각 배터리 셀의 양극과 접촉되는 다수의 배터리 셀측 양극 접속핀; 양극 연결핀에 연결된 채 도전성 축부재의 양극과 접속되는 축부재측 양극 접속핀;으로 이루어지고,
    제2 커넥터는, 배터리 셀 홀더 중 다른 한 배터리 셀 홀더의 외측면에 결합되며, 도전성 축부재의 음극과 접촉되는 C형의 음극 연결핀; 음극 연결핀에 방사상으로 연결된 채, 각 배터리 셀의 음극과 접촉되는 다수의 배터리셀측 음극 접속핀;으로 이루어진 것을 더 포함하고,
    배터리 셀 홀더는 PCB 기판과 같이 배터리 셀을 전기적으로 연결해 주는 회로와, 축부재 및 배터리 셀을 기계적으로 지지하기 위해 다층의 보강레이어로 구성되되, 보강레이어는 섬유강화 복합재, 금속재, 고분자 플라스틱 중 선택된 어느 하나로 된 이루어진 섬유 보강 복합체인 것을 더 포함하는 무인 비행체용 에어포일.
  9. 삭제
  10. 삭제
  11. 삭제
  12. 삭제
  13. 청구항 8에 있어서,
    상기 배터리 셀과 파이프형 하우징 사이에 개재되는 단열재를 더 포함하는, 무인 비행체용 에어포일.









  14. 삭제
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