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KR102557869B1 - Motor-integrated multi-phase inverter for unmanned aerial vehicles with improved heat dissipation performance - Google Patents

Motor-integrated multi-phase inverter for unmanned aerial vehicles with improved heat dissipation performance Download PDF

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KR102557869B1
KR102557869B1 KR1020210161508A KR20210161508A KR102557869B1 KR 102557869 B1 KR102557869 B1 KR 102557869B1 KR 1020210161508 A KR1020210161508 A KR 1020210161508A KR 20210161508 A KR20210161508 A KR 20210161508A KR 102557869 B1 KR102557869 B1 KR 102557869B1
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heat dissipation
motor
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unmanned aerial
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주식회사 효원파워텍
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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. The present invention relates to a motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance, which can reduce the weight of a drone by reducing the number of wires by being integrally installed in a motor, and has a heat dissipation case installed on the outside to exhibit a heat dissipation function through contact with a downward airflow according to the rotation of a propeller.
The present invention controls the electric energy supplied from the battery to the polyphase motor connected to the propeller so that the propeller of the unmanned aerial vehicle equipped with the battery can be rotated to fly; a control circuit board connected to the battery through a pair of wires; a gate driver circuit board electrically directly connected to the upper side of the control circuit board; A multi-phase inverter circuit board on which a motor connector electrically connected to the gate driver circuit board and the control circuit board is directly connected to each other on the upper side of the gate driver circuit board, a motor connector electrically connected to the poly-phase motor is mounted on the upper surface, and a plurality of switching elements are mounted in a circular arrangement along an edge of the lower surface; and a heat dissipation case installed outside the control circuit board, the gate driver circuit board, and the multi-phase inverter circuit board, the inner circumferential surface of which is in contact with the outer surface of the switching element to cool the switching element through contact with the downward airflow according to the rotation of the propeller.

Description

방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터{Motor-integrated multi-phase inverter for unmanned aerial vehicles with improved heat dissipation performance}Motor-integrated multi-phase inverter for unmanned aerial vehicles with improved heat dissipation performance}

본 발명은 전동기에 일체로 설치되어 드론의 무게를 경량화시킬 수 있는 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터에 관한 것이다. The present invention relates to a motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance that can lighten the weight of a drone by being integrally installed with a motor.

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. In general, an unmanned aerial vehicle such as a drone refers to a device that flies unmanned in the air by a thrust generated by a propeller rotating at a high speed by supplying electrical energy from a battery to an electric motor according to a user's remote control and rotating power generated by driving the electric motor.

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. An electric drive device including an electric motor driven by electric energy of a battery is a very important part of such an unmanned air vehicle.

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. The inverter for an unmanned aerial vehicle performing the above function has a heat sink additionally installed to dissipate heat into the air as heat is generated during operation. However, as a heat sink is additionally installed in the inverter, the weight of the unmanned aerial vehicle increases, and thus, a battery having a limited capacity cannot be efficiently used because light weight cannot be achieved.

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. On the other hand, an unmanned aerial vehicle is composed of a main body, a battery installed in the main body, a multi-phase motor that generates rotational power by receiving electric energy from the battery, an inverter that drives the motor by controlling the electric energy supplied from the battery to the motor, and a propeller that is physically connected to the motor and generates thrust while rotating at high speed by the rotational power of the motor.

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. In addition, the inverter may be divided into a separate structure installed separately between the main body and the motor, a main body integrated structure integrally installed in the main body, and a motor integrated structure integrally installed in the motor according to the installation location.

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. At this time, the separable structure requires a pair of relatively short DC wires connecting the battery and the inverter and a plurality of relatively long AC power supplies connecting the inverter and the motor, so the overall weight is medium and the heat dissipation characteristic is relatively excellent.

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. In addition, the body-integrated structure requires a plurality of relatively long AC wires connecting the inverter and the motor as the battery and the inverter are directly connected, so the total weight is the heaviest and the heat dissipation characteristic is relatively poor.

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. In addition, the motor-integrated structure requires only a plurality of relatively long DC wires connecting the battery and the inverter because the inverter and the motor are directly connected, so the total weight is the lightest and the heat dissipation characteristic is medium.

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. In other words, unlike the other two structures, the motor-integrated structure has the advantage of having the lightest overall weight as it uses only DC wires that are lighter than AC wires.

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. Therefore, in order to increase battery efficiency so that an unmanned aerial vehicle can fly more effectively, it is necessary to research and develop a motor-integrated polyphase inverter structure that can improve heat dissipation performance without increasing the overall weight.

대한민국 등록특허공보 제10-2325134호, 2021.11.11.자 공고.Republic of Korea Patent Registration No. 10-2325134, 2021.11.11. 대한민국 공개특허공보 제10-2017-0005992호, 2017.01.17.자 공개.Republic of Korea Patent Publication No. 10-2017-0005992, published on January 17, 2017.

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. The present invention was invented to solve the above problems, and an object of the present invention is to provide a motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance to which a structure for lightening weight and improving heat dissipation performance is applied at the same time in order to increase battery efficiency so that the unmanned aerial vehicle can fly more effectively and stably.

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. The object of the present invention is not limited to the purpose mentioned above, and other objects not mentioned above can be clearly understood from the description below and can be fully included in the object of the present invention.

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. In order to achieve the above object, the motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance according to the present invention rotates a propeller of an unmanned aerial vehicle equipped with a battery in the main body to enable flight. Electrical energy supplied to the multi-phase motor connected to the propeller is controlled; a control circuit board connected to the battery through a pair of wires; a gate driver circuit board electrically directly connected to the upper side of the control circuit board; A multi-phase inverter circuit board on which a motor connector electrically connected to the gate driver circuit board and the control circuit board is directly connected to each other on the upper side of the gate driver circuit board, a motor connector electrically connected to the poly-phase motor is mounted on the upper surface, and a plurality of switching elements are mounted in a circular arrangement along an edge of the lower surface; and a heat dissipation case installed outside the control circuit board, the gate driver circuit board, and the multi-phase inverter circuit board, the inner circumferential surface of which is in contact with the outer surface of the switching element to cool the switching element through contact with the downward airflow according to the rotation of the propeller.

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. The control circuit board and the gate driver circuit board are directly connected to the multi-phase inverter circuit board in the form of being inserted into an inner space surrounded by the switching element in a circle at the lower side of the multi-phase inverter circuit board, and the heat dissipation case may have a hollow that accommodates the multi-phase inverter circuit board so as to surround the multi-phase inverter circuit board on the outside.

상기 방열 케이스는 상기 기류와의 원활한 접촉을 위해 상기 다상 전동기보다 외측으로 돌출되도록 상기 다상 전동기보다 상대적으로 더 큰 직경을 가질 수 있다. The heat dissipation case may have a relatively larger diameter than the polyphase motor so as to protrude outward from the polyphase motor for smooth contact with the airflow.

상기 방열 케이스의 외주면에는 반구 형태를 가지는 복수 개의 면적확대홈이 서로 간격을 두고 함몰 형성될 수 있다. A plurality of area enlargement grooves having a hemispherical shape may be recessed at intervals from each other on an outer circumferential surface of the heat dissipation case.

상기 방열 케이스의 외주면에는 복수 개의 방열날개가 서로 간격을 두고 방사상 형태로 돌출 형성될 수 있다. A plurality of heat-dissipating wings may protrude in a radial form on an outer circumferential surface of the heat-dissipating case at intervals from each other.

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. The heat dissipation case is fixed by a fixing member on an inner circumferential surface in a state of being in contact with the inner surface of the switching element, respectively, and a plurality of heat absorbing pieces absorbing heat of the switching element and transferring it to the heat dissipation case are spaced apart from each other to protrude toward the switching element.

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. The multi-phase inverter circuit board may be designed as a structure of a plurality of inverters each including a plurality of the switching elements so that the multi-phase motor can be controlled by a plurality of inverters or the driving of the multi-phase motor can be controlled by any one of the plurality of inverters.

상기한 구성에 의한 본 발명에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터는 하기와 같은 효과를 기대할 수 있다. The motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance according to the present invention according to the above configuration can expect the following effects.

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. First, a control circuit board, a gate driver circuit board, and a multi-phase inverter circuit board are integrally formed under a poly-phase motor, so that the number of wires is reduced, thereby reducing the weight of the unmanned aerial vehicle.

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. In addition, a plurality of switching elements are mounted in a circular arrangement along the edge of the lower surface of the multi-phase inverter circuit board, and the control circuit board and the gate driver circuit board are directly connected to the inside of the circular space, and a heat dissipation case having a relatively larger diameter than the multi-phase motor is installed on the outside of the multi-phase inverter circuit board, so that the surface of the heat dissipation case contacts the downward airflow according to the rotation of the propeller, and the heat generated during driving of the switching element can be effectively dissipated.

또한 방열 케이스의 내주면에는 스위칭소자와 접촉하여 스위칭소자에서 발생하는 열을 흡수하여 방열 케이스의 전체로 전달하는 열흡수편이 돌출 형성됨에 따라 방열 성능을 향상시킬 수 있다. In addition, as heat absorbing pieces protruding from the inner circumferential surface of the heat dissipation case to absorb heat generated from the switching element in contact with the switching element and transfer the heat to the entire heat dissipation case, heat dissipation performance can be improved.

게다가 방열 케이스의 외주면에 하향식 기류에 따른 공기와의 접촉면적을 확대하기 위한 면적확대홈 또는 방열날개가 형성됨에 따라 방열 성능을 더욱 향상시킬 수 있다. In addition, heat dissipation performance can be further improved as area expansion grooves or heat dissipation wings are formed on the outer circumferential surface of the heat dissipation case to increase the contact area with air according to the downward air flow.

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. In addition, the multi-phase inverter circuit board is designed with a plurality of inverters in consideration of the redundancy of the inverters, so that the multi-phase motor can be controlled by the plurality of inverters, and the multi-phase motor can be controlled with only the remaining inverters in a situation where one of the plurality of inverters has failed.

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. 1 is a perspective view showing a motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance according to a first preferred embodiment of the present invention.
2 is a perspective view including a partial cross-section of a motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle having improved heat dissipation performance according to a first preferred embodiment of the present invention.
3 is an exploded perspective view illustrating a motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle having improved heat dissipation performance according to a first preferred embodiment of the present invention.
4 is a front view illustrating a heat dissipation case of a motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle having improved heat dissipation performance according to a first preferred embodiment of the present invention.
5 is a plan view illustrating a heat dissipation case of a motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle having improved heat dissipation performance according to a first preferred embodiment of the present invention.
6 is a block diagram showing an electrical connection structure of a motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle having improved heat dissipation performance according to a first preferred embodiment of the present invention.
7 is a perspective view illustrating a motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance according to a second preferred embodiment of the present invention.
8 is a perspective view including a partial cross-section of a motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle having improved heat dissipation performance according to a second preferred embodiment of the present invention.
9 is a perspective view illustrating a heat dissipation case of a motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle having improved heat dissipation performance according to a second preferred embodiment of the present invention.
10 is a plan view illustrating a heat dissipation case of a motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle having improved heat dissipation performance according to a second preferred embodiment of the present invention.
11 is a simulation result table for heat dissipation efficiency of a motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle having improved heat dissipation performance according to the first and second preferred embodiments of the present invention.

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. The present invention relates to a motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance, which is installed in an unmanned aerial vehicle and allows the unmanned aerial vehicle to fly by controlling electric energy supplied from a battery to a motor.

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. In particular, the motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance according to the present invention has a structure for lightening weight and improving heat dissipation performance at the same time, thereby increasing battery efficiency so that the unmanned aerial vehicle can fly more effectively and stably.

이러한 특징은 인버터를 전동기와 일체로 설치하고 인버터를 이루는 케이스의 외면을 방열 향상을 위한 형태로 변형한 구성에 의해 달성될 수 있다. This characteristic can be achieved by a configuration in which the inverter is integrally installed with the motor and the outer surface of the case constituting the inverter is transformed into a form for improving heat dissipation.

이하 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 방열 성능이 향상된 무인 비행체용 전동기 일체형 다상 인버터를 첨부한 도면을 참조하여 상세하게 설명하면 다음과 같다. Hereinafter, a motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance according to a preferred embodiment of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.

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. A motor-integrated polyphase inverter 100 for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance according to a preferred embodiment of the present invention controls electric energy supplied from a battery to a polyphase motor 200 integrally connected to the propeller 300 so that the propeller 300 of the unmanned aerial vehicle equipped with a battery can be rotated to fly, and as shown in FIGS. 1 to 3, 7 and 8, the control circuit board 10 and the gate driver circuit board 20, It may be composed of a multi-phase inverter circuit board 30 and a heat dissipation case 40.

먼저, 상기 제어 회로 보드(10)는 2개가 한 쌍을 이루는 직류전선을 통해 배터리와 전기적으로 연결될 수 있다. First, the control circuit board 10 may be electrically connected to a battery through a pair of DC wires.

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.Here, a control circuit 11 including sensors such as a current sensor and an encoder is designed on the control circuit board 10, processes the sensor output signal output from the sensor, converts it into a driving signal for driving the polyphase motor 200, and then drives the polyphase motor 200 according to a polyphase motor control algorithm.

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. That is, the control circuit board 10 can transmit driving power along with a PWM signal, which is a driving signal for driving the polyphase motor 200, to the gate driver circuit board 20 through the control circuit 11, and can receive a current measurement signal from the polyphase inverter circuit board 30.

다음으로, 상기 게이트 드라이버 회로 보드(20)는 제어 회로 보드(10)의 상측에 설치되어 제어 회로 보드(10)와 전기적으로 직결될 수 있다. Next, the gate driver circuit board 20 may be installed above the control circuit board 10 and electrically connected to the control circuit board 10 .

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. That is, the gate driver circuit board 20 may be directly electrically connected to the control circuit board 10 through the plurality of first signal pins 12 provided on the upper surface of the control circuit board 10 .

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. At this time, a gate driver circuit 21 is designed on the gate driver circuit board 20, and a switching on/off signal for controlling the input electrical energy of the polyphase motor 200 is generated through the PWM signal transmitted from the control circuit board 10. It can be transmitted to the multiphase inverter circuit board 30.

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. Next, the polyphase inverter circuit board 30 is installed on the upper side of the gate driver circuit board 20 and is electrically directly connected to the gate driver circuit board 20, the control circuit board 10, and the polyphase motor 200, respectively.

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. That is, the multi-phase inverter circuit board 30 may be electrically directly connected to the control circuit board 10 through the plurality of second signal pins 13 provided on the upper surface of the control circuit board 10, and electrically directly connected to the gate drive circuit board 20 through the plurality of signal pins 21 provided on the upper surface of the gate drive circuit board 20.

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. In addition, the multi-phase inverter circuit board 30 is designed with a multi-phase inverter circuit 31 including a plurality of switching elements 312 based on SiC-MOSFETs and a motor connector 311 for direct electrical connection with the poly-phase motor 200. The electrical energy (DC) of the battery is converted into electrical energy (AC) for driving the multi-phase motor 200 and supplied to the multi-phase motor 200.

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. However, in the multi-phase inverter circuit board 30, as shown in FIG. 6, the multi-phase inverter circuit 31 is designed with two inverters and six phases in consideration of the redundancy of the inverters, so that one inverter among the two inverters is out of order. The operation of the multi-phase motor 200 can be controlled in three phases only through the other inverter.

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.On the other hand, as shown in FIGS. 3 and 8, the polyphase inverter circuit board 30 has a motor connector 311 electrically connected to the polyphase motor 200 so as to be located on the lower side of the polyphase motor 200. It can be mounted on the upper surface.

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. In addition, the plurality of switching elements 312 may be mounted in a circular arrangement along the edge of the lower surface to effectively dissipate heat generated when the plurality of switching elements 312 are driven.

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. In addition, the control circuit board 10 and the gate driver circuit board 20 are inserted into the inner space surrounded by the plurality of switching elements 312 so that the plurality of switching elements 312 are located on the outermost side, and may be electrically connected to the multi-phase inverter circuit board 30, respectively.

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. Here, the multi-phase inverter circuit board 30 and the control circuit board 10 may be firmly fixed by a plurality of first fastening bolts 50 with a spaced space above and below, and the gate driver circuit board 20 may be firmly fixed to the multi-phase inverter circuit board 30 by a plurality of second fastening bolts 60 in a state of being located in a spaced space between the multi-phase inverter circuit board 30 and the control circuit board 10.

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. Next, the heat dissipation case 40 is installed on the outside of the multi-phase inverter circuit board 30 including the control circuit board 10 and the gate driver circuit board 20, and the inner circumferential surface is in close contact with the outer surface of the switching element 312. As the propeller 300 rotates, the switching element 312 can be cooled through contact with downward airflow.

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. That is, the heat dissipation case 40 serves to protect the control circuit board 10, the gate driver circuit board 20, and the multi-phase inverter circuit board 30, as well as to cool the heat generated from the switching element 312 mounted on the multi-phase inverter circuit board 30.

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. To this end, as shown in FIGS. 2 and 8 , the heat dissipation case 40 may be formed in the form of a cylindrical tube in which a hollow 41 for inserting and accommodating the multi-phase inverter circuit board 30 surrounds the control circuit board 10, the gate driver circuit board 20, and the multi-phase inverter circuit board 30 vertically.

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. In addition, the heat dissipation case 40 may have a relatively larger diameter than the polyphase motor 200 so as to protrude more outward than the polyphase motor 200 located thereon for smooth contact with air according to the downward airflow.

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. In addition, on the inner circumferential surface of the heat dissipation case 40, as shown in FIGS. 5 and 10, a plurality of heat absorbing pieces 42 integrally fixed to the switching element 312 via fixing bolts 43 are formed to protrude toward the switching element 312, respectively, in a state of being in contact with the outer surface of the switching element 312, respectively. Heat of the switching element 312 can be effectively absorbed and transferred to the entire heat dissipation case 40.

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. Also, as shown in FIGS. 2 and 5 , a support protrusion 421 supporting the switching element 312 from a lower portion may protrude toward the switching element 312 at a lower end of the heat absorbing piece 42 .

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. Here, a contact area enlargement unit may be provided on the outer circumferential surface of the heat dissipation case 40 to maximize the contact area with the air flow according to the downward air flow to improve the heat dissipation performance of the switching element 312 .

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. At this time, as shown in FIGS. 4 and 5 according to the first embodiment, the contact area enlargement means is formed with a plurality of area expansion grooves 44 formed on the outer circumferential surface of the heat dissipation case 40 by a predetermined depth at intervals vertically and horizontally from each other.

단, 면적확대홈(44)은 접촉면적을 최대한 넓게 확보하기 위해 중심으로 갈수록 깊이가 증가하도록 반구형 형태로 함몰 형성될 수 있다. However, the area enlargement groove 44 may be recessed in a hemispherical shape so that the depth increases toward the center in order to secure the contact area as wide as possible.

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. In addition, the contact area enlargement means may include a plurality of heat dissipation wings 45 protruding by a predetermined length in a radial form at regular intervals on the outer circumferential surface of the heat dissipation case, as shown in FIGS. 9 and 10 according to the second embodiment.

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. However, the heat dissipation wings 45 may be grouped in a certain number of units to ensure a smooth flow of airflow, while the intervals between the groups may be relatively larger than the intervals between the number of units.

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. In addition, according to the simulation results of the heat dissipation efficiency of the heat dissipation case 40, Comparative Example without contact area expansion means, the first embodiment with area expansion grooves 44 as contact area expansion means, and the contact area expansion means When comparing the second embodiment with heat dissipation wings 45 as shown in FIG.

그리고 제1실시예는 방열날개(45)로 인해 면적확대홈(44)이 적용된 제2실시예에 비교하여 상대적으로 무게가 더 나가지만 방열 효율이 상대적으로 더 우수함을 확인할 수 있다. In addition, the first embodiment is relatively heavier than the second embodiment to which the area expansion groove 44 is applied due to the heat dissipation wings 45, but it can be confirmed that the heat dissipation efficiency is relatively better.

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. On the other hand, as shown in FIG. 3, the heat dissipation case 40 has a plurality of first connection mounts 46 having first through holes 461 through which the first fastening bolts 50 pass through the inner circumferential surface of the heat dissipation case 40. The plurality of first connection mounts 46 protrude at intervals from each other, and may be integrally connected and fixed to the control circuit board 10 and the multi-phase inverter circuit board 30 via the first fastening bolts 50.

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. Further, in the heat dissipation case 40, a plurality of second connection mounts 47 having second through holes 471 through which the second fastening bolts 60 pass through are protruded between the first connection mounts 46, respectively, and may be integrally connected and fixed to the gate driver circuit board 20 and the multi-phase inverter circuit board 30 via the second fastening bolts 60.

상기한 실시예는 예시적인 것에 불과한 것으로, 당해 기술분야에 대한 통상의 지식을 가진 자라면 이로부터 다양하게 변형된 다른 실시예가 가능하다. The above embodiment is merely an example, and other embodiments variously modified therefrom are possible to those skilled in the art.

따라서 본 발명의 진정한 기술적 보호범위에는 하기의 특허청구범위에 기재된 발명의 기술적 사상에 의해 상기의 실시예뿐만 아니라 다양하게 변형된 다른 실시예가 포함되어야 한다. Therefore, the true technical protection scope of the present invention should include not only the above embodiments but also variously modified other embodiments according to the technical spirit of the invention described in the claims below.

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: 프로펠러10: control circuit board
11: control circuit
111: first signal pin
112: second signal pin
20: gate driver circuit board
21: gate driver circuit
211: signal pin
30: multi-phase inverter circuit board
31: multi-phase inverter circuit
311: motor connector
312: switching element
40: heat dissipation case
41: hollow
42: heat absorption
421: support stone
43: fixing bolt
44: area expansion home
45: heat dissipation wing
46: first connection mount
461: first through hole
47: second connection mount
471: second through hole
50: first fastening bolt
60: second fastening bolt
100: motor-integrated multi-phase inverter
200: multi-phase motor
300: propeller

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 구성되고,
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.Controlling electric energy supplied from the battery to the polyphase motor connected to the propeller so that the propeller of the unmanned aerial vehicle equipped with the battery can be rotated and flown;
a control circuit board connected to the battery through a pair of wires;
a gate driver circuit board electrically directly connected to the upper side of the control circuit board;
A multi-phase inverter circuit board on which a motor connector electrically connected to the gate driver circuit board and the control circuit board is directly connected to each other on the upper side of the gate driver circuit board, a motor connector electrically connected to the poly-phase motor is mounted on the upper surface, and a plurality of switching elements are mounted in a circular arrangement along an edge of the lower surface; and
A heat dissipation case installed outside the control circuit board, the gate driver circuit board, and the polyphase inverter circuit board and having an inner circumferential surface in contact with the outer surface of the switching element to cool the switching element through contact with the downward airflow according to the rotation of the propeller,
The control circuit board and the gate driver circuit board
The switching element is directly connected to the multi-phase inverter circuit board in a form inserted into an inner space surrounded by a circle at the lower side of the multi-phase inverter circuit board,
The heat dissipation case
A motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance, characterized in that the hollow accommodating the multi-phase inverter circuit board is formed through the upper and lower sides so as to surround the multi-phase inverter circuit board on the outside. 삭제delete 제1항에 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. According to claim 1,
The heat dissipation case
A motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance, characterized in that it has a relatively larger diameter than the polyphase motor so as to protrude outward than the polyphase motor for smooth contact with the airflow. 제1항에 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. According to claim 1
On the outer circumferential surface of the heat dissipation case
A motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance, characterized in that a plurality of area expansion grooves having a hemispherical shape are formed recessed at intervals from each other. 제1항에 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. According to claim 1,
On the outer circumferential surface of the heat dissipation case
A motor-integrated multi-phase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance, characterized in that a plurality of heat dissipation wings are protruded in a radial form at intervals from each other. 제1항에 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. According to claim 1
The heat dissipation case
A motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance, characterized in that a plurality of heat absorbing pieces protruding toward the switching element at intervals from each other on an inner circumferential surface fixed by a fixing member in contact with the inner surface of the switching element to absorb heat of the switching element and transfer it to the heat dissipation case. 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. According to claim 1,
The multi-phase inverter circuit board has
It is designed in a plurality of inverter structures each including a plurality of switching elements, so that the polyphase motor can be controlled by a plurality of inverters or the driving of the polyphase motor can be controlled by any one of the plurality of inverters. A motor-integrated polyphase inverter for an unmanned aerial vehicle with improved heat dissipation performance.
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Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5930115B2 (en) * 2013-02-20 2016-06-08 日産自動車株式会社 Motor with inverter
KR101825467B1 (en) 2016-10-10 2018-02-07 계양전기 주식회사 motor for power tool having motor holder with heat sink function and joining Structure of motor for power tool and power tool housing
KR101890871B1 (en) 2015-09-04 2018-08-23 웬-산 초우 Cooling Structure For A Motor
KR101929029B1 (en) 2018-10-10 2018-12-13 최종필 Transmission heat radiator of unmanned airplane
JP6677917B2 (en) 2017-03-31 2020-04-08 工機ホールディングス株式会社 Electric tool
JP2020168978A (en) 2019-04-04 2020-10-15 株式会社石井鐵工所 Explosion-proof unmanned aerial vehicle
CN113285567A (en) 2021-06-04 2021-08-20 安徽云翼航空技术有限公司 Coaxial double-motor power system assembly for unmanned aerial vehicle
JP2021172335A (en) * 2020-04-29 2021-11-01 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company Fault-tolerant power system architecture for electric propulsion of aircraft

Family Cites Families (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPS5930115B2 (en) * 1980-03-24 1984-07-25 篤重 近藤 automatic pattern sewing machine
KR100901751B1 (en) * 2007-05-29 2009-06-10 국방과학연구소 Housing of the multifunctional integrated motor
KR102411616B1 (en) 2015-07-07 2022-06-21 주식회사 만도 Integrated moter-inverter assembly
KR102368143B1 (en) * 2017-07-17 2022-03-02 한온시스템 주식회사 Inverter built-in brushless direct current motor
KR102325134B1 (en) 2017-06-30 2021-11-11 한온시스템 주식회사 Inverter built-in brushless direct current motor

Patent Citations (8)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5930115B2 (en) * 2013-02-20 2016-06-08 日産自動車株式会社 Motor with inverter
KR101890871B1 (en) 2015-09-04 2018-08-23 웬-산 초우 Cooling Structure For A Motor
KR101825467B1 (en) 2016-10-10 2018-02-07 계양전기 주식회사 motor for power tool having motor holder with heat sink function and joining Structure of motor for power tool and power tool housing
JP6677917B2 (en) 2017-03-31 2020-04-08 工機ホールディングス株式会社 Electric tool
KR101929029B1 (en) 2018-10-10 2018-12-13 최종필 Transmission heat radiator of unmanned airplane
JP2020168978A (en) 2019-04-04 2020-10-15 株式会社石井鐵工所 Explosion-proof unmanned aerial vehicle
JP2021172335A (en) * 2020-04-29 2021-11-01 ザ・ボーイング・カンパニーThe Boeing Company Fault-tolerant power system architecture for electric propulsion of aircraft
CN113285567A (en) 2021-06-04 2021-08-20 安徽云翼航空技术有限公司 Coaxial double-motor power system assembly for unmanned aerial vehicle

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