(57)【要約】【課題】無人ヘリコプタの駆動源として装備される電動モータを、液類や塵埃の付着から保護するとともに、駆動による発熱を効果的に放出して、電動モータの出力が維持されるようにする。【解決手段】メインマスト６１にギアを介して接続した電動モータ６６の筐体６６ｃをモータカバー６７で囲い、モータカバー６７の左右側面にそれぞれ形成された孔部６７ａを、内部に送風機が設置されていて下端部に排気口６８ｂを有する通風ダクト６８で覆って、送風機により吸引されたモータカバー６７内の空気が通風ダクト６８の開口６８ｂからモータカバー６７の外部に排出されるようにする。【選択図】図６
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインマストを回転させる駆動源として電動モータを備えた電動ヘリコプタにおいて、
メインマストにギアを介して接続した電動モータの筐体の周囲をモータカバーで囲うとともに、このモータカバーの側面に形成された孔部を、内部に送風機が設置されており、排気口を有する通風ダクトで覆い、
送風機により吸引されたモータカバー内の空気が通風ダクトから外部に排気されるようにした構成を有することを特徴とする電動ヘリコプタ。
【請求項２】
電動モータの出力軸に対する端面部に開口部を設けた構成を有することを特徴とする請求項１に記載の電動ヘリコプタ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、遠隔制御或いは自律制御により無人で飛行するヘリコプタであって、メインマストを回転させる駆動源として電動モータを備えた電動ヘリコプタに関する。
【背景技術】
【０００２】
農薬の散布などに利用される産業用の無人ヘリコプタにおいて、機体の内部機器を冷却する手段として、メインロータの下方に吹き下ろされるダウンウォッシュを胴体の上部に設けた開口から胴体内部に導いて内部機器を冷却する構成のものや、エンジン用のラジエータを搭載して駆動源である水冷式エンジンを冷却する構成のものが知られている（例えば特許文献１，２参照）。
【０００３】
また、近時の小型電動モータとバッテリーの高性能化に伴い、屋外で飛行操縦を楽しむ、いわゆるスポーツヘリとしての遠隔操縦ヘリコプタ（以下、Ｒ／Ｃヘリという）では、電動モータを装備した構成のものが商品化され、広く利用されている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００２−３４５６０２号公報
【特許文献２】特開２００２−１９３１９３号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
産業用の無人ヘリコプタにおいても、ガソリンエンジンに代わる駆動源として電動モータの採用が検討されているが、前記スポーツヘリと異なり産業用の無人ヘリコプタでは、機体内部に装備される電装機器類に農薬などの液類や塵埃が付着して故障を来たすことを防ぐため、電装機器類はその周囲をカバーで覆ったり筐体内部に収納したりする必要がある。
【０００６】
この場合に、無人ヘリコプタに装備した電動モータをカバーで覆えば、液類や塵埃から電動モータを保護することができるが、電動モータの駆動に伴う発熱が放出され難くなり、加熱によって電動モータの出力が低下するという問題がある。カバーに通気孔を設けたのでは、放熱特性は改善されるが、通気孔から液類や塵埃がカバー内に進入して電動モータの故障を引き起こす虞がある。
産業用の無人ヘリコプタの駆動源として電動モータを装備する場合に、カバーで覆われた電動モータの出力を維持する有効な手段は具現化されていないのが実状である。
【０００７】
本発明は従来技術の有するこのような問題点に鑑み、無人ヘリコプタの駆動源として装備される電動モータを、液類や塵埃の付着から保護するとともに、駆動による発熱を効果的に放出して電動モータの出力が維持されるようにすることを課題とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
前記課題を解決するため本発明の電動ヘリコプタは、メインマストを回転させる駆動源として電動モータを備えた電動ヘリコプタにおいて、メインマストにギアを介して接続した電動モータの筐体の周囲をモータカバーで囲うとともに、このモータカバーの側面に形成された孔部を、内部に送風機が設置されており、排気口を有する通風ダクトで覆い、送風機により吸引されたモータカバー内の空気が通風ダクトから外部に排気されるようにした構成を有することを特徴とする。
【０００９】
前記構成の電動ヘリコプタは、電動モータの内部を冷却する機能を高めるため、電動モータの出力軸に対する端面部に開口部を設け、この開口部からモータ内部に外気が取り入れられるように構成することが好ましい。
【発明の効果】
【００１０】
本発明の電動ヘリコプタによれば、機体に装備される電動モータの周囲がモータカバーで囲われているので、飛行中に飛散する液類や塵埃が電動モータの内部に進入してモータを故障に至らしめる虞はない。
また、電動モータの駆動により熱せられた空気が、モータカバーの側面に形成された孔部を通して送風機により吸引され、通風ダクトを通してモータカバーの外部へと連続的に排気されるので、モータの発熱はモータカバー外部へと効率的に放出され、電動モータ内部の励磁コイルや磁石を効果的に冷却することができる。モータカバー内の熱せられた空気を通風ダクトから排気することでモータカバー内の加熱を抑えて、電動モータの出力が加熱により低下することを効果的に防止し、所定の出力に維持することができる。
この場合、電動モータの出力軸に対する端面部に開口部を設け、この開口部からモータ内部に外気が取り入れられるように設けてあれば、送風機の吸引により前記開口部から取り入れられた外気が電動モータの内部を通り、モータカバーを経由して通風ダクトから排気されることで、電動モータが発する熱を効果的に放熱してモータの冷却機能を高めることができる。電動モータ内部に外気を取り入れる開口部は、その表面が電動ヘリコプタのカウルで覆われる位置に設けることが好ましい。
【図面の簡単な説明】
【００１１】
【図１】本発明の一実施形態の電動ヘリコプタの正面図と側面図である。
【図２】電動ヘリコプタのカウルを取り外した状態の機体の前側斜視図と後側斜視図である。
【図３】図２の機体の拡大外観斜視図である。
【図４】図２の機体の構成部材を展開して示した外観図である。
【図５】図２の機体の電動カバーとメインマストの連結部分を拡大して示した要部横断面図である（見やすくするため破断線は省略してある）。
【図６】通風ダクトの側面部を破断して示して電動モータとモータカバーの外観図である（送風機の図示は省略してある）。
【図７】電動モータの筐体に外気取り入れ口を設けた形態を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１２】
本発明の好適な一実施形態を、図面を参照して説明する。
図１は本発明の電動ヘリコプタの一実施形態の外観を示しており、図示されるように、この電動ヘリコプタ１は同軸上で互いに逆回転する上下のメインロータを有する同軸反転式のＲ／Ｃヘリに本発明を適用したものである。同図において、符番２はカウル、３は後述するモータを駆動するバッテリーユニットである。
【００１３】
図２はカウル２を取り外した状態の電動ヘリコプタ１の機体の前後の斜視図、図３は機体の拡大外観斜視図、図４は機体を構成する部材を展開した外観図であり、各図に示されるように、機体４は、機体４の左右両側にそれぞれ配置した管材を一体に連結して構成された機体フレーム５に、機体４を構成するギアボックスモータユニット６、モータコントロールボックス７、サーボコントロールボックス８、スキッド９などのユニット化された各部材を一体に取り付けて構成してある。
【００１４】
詳しくは、機体フレーム５は、機体４の左右両側で上下に適宜な間隔を開けて平行に配置される、外径３０ｍｍ，肉厚３ｍｍ程度のアルミニウム製のパイプからなる一対の上部管材５１，５１及び下部管材５２，５２と、上下左右の四隅部に前記管材が挿通する孔部を有するアルミ形材からなる一つの管材連結板５３，５３と、同じくアルミ形材からなる左右両端に前記管材が挿通する孔部を有する一対の管材連結板５４，５４と、一端に前記管材が挿通する孔部、他端にカウル固定部５５ａを有するカウル固定板５５，５５との各部材を組み合わせて形成してある。管材連結板５３，５３の上部面内には、ギアボックスモータユニット６を固定するための固定ネジが挿通する孔部５３ａが複数形成してある。
【００１５】
機体フレーム５は、機体４の前後方向に沿って適宜な間隔を開けて管材連結板５４，５４を並置した状態で、その左右下側の孔部に左右の下部管材５２，５２、左右上側の孔部に左右の上部管材５１，５１を各々挿通して両管材連結板５４，５４に架け渡し、且つ各管材５１，５１，５２，５２の外周面を、固定ネジなどで各孔部に嵌着固定するとともに、両管材連結板５４，５４の外側で、管材連結板５４，５４の前記孔部に左右の下部管材５２，５２を通して左右の下部管材５２，５２間に管材連結板５４，５４を架け渡し、両下部管材５２，５２の外周面を固定ネジなどで各孔部に嵌着固定して構成してある。カウル固定板５５，５５は、両管材連結板５４，５４の内側で、左右の上部管材５１，５１に前記孔部を通し、カウル固定部５５ａを鉛直上方に向けた状態で、固定ネジなどで前記両孔部を上部管材５１，５１の外周面に嵌着固定して取り付けてある。
【００１６】
ギアボックスモータユニット６は、互いに逆方向に回転する軸部６１ａ，６１ｂを同軸上に設けたメインマスト６１の前記両軸部６１ａ，６１ｂに、上下のロータヘッド６２，６２をそれぞれ取り付け、両ロータヘッド６２，６２のメインロータ６２ａ，６２ａの迎え角を変化させる上下のスワッシュプレート６３，６３を、それぞれスワッシュリンケージ６４を介して接続して構成されているとともに、両スワッシュプレート６３，６３を作動させるエレベータやエルロンなどのサーボ６５や前記メインマスト６１の両回転軸部と連結した、上下のロータヘッド６２，６２を回転させる駆動源である電動モータ６６及び電動モータ６６を覆うモータカバー６７と一体に設けられていて内部に送風機（図示せず）が取り付けられた通風ダクト６８などの駆動装置類を当該ユニットの底板６９上に一体に取り付けて構成してある。
【００１７】
詳しくは、電動モータ６６はブラシレスのアウターロータモータであり、図５に示されるように、そのモータ外周側の回転子に連結された出力軸６６ａをメインマスト６１の回転軸方向と直交する向きに向けてメインマスト６１の下部側方に設置されており、前記出力軸６６ａの端部に固着されたベベルギア６６ｂを及び前記メインマスト６１の両軸部６１ａ，６１ｂの下端部外周面に固着されたギアを介して、出力軸６６ａが両軸部６１ａ，６１ｂと連結し、電動モータ６１を駆動することにより、両軸部６１ａ，６１ｂを互いに逆方向に回転させるように設けてある。
【００１８】
また、電動モータ６６には、そのモータ外周側の回転子を覆う筐体６６ｃに連ねて当該筐体６６ｃを覆い、且つ前記出力軸６６ａ側に突出したモータカバー６７を一体に取り付けてあり、筐体６６ｃを介してモータ外周側の回転子とともに出力軸６６ａの上下左右の空間をモータカバー６７で囲って外部と区画してある。
このモータカバー６７の左右側面には、図６に示されるように、円形の孔部６７ａ，６７aが形成されており、両孔部６７ａ，６７ａが面するモータカバー６７の左右側面には、一側の開口６８aを孔部６７aに面して配置し、他側の開口である排気口６８ｂを下端部に設けた通風ダクト６８，６８を、それぞれ孔部６７ａを覆うように配置して一体に取り付けてある。
両通風ダクト６８，６８内には、図示されないシロッコファン型の送風機がそれぞれ取り付けられており、それぞれの送風機を作動することにより、モータカバー６７内の空気を孔部６７ａ，６７ａを通して吸引し、吸引した空気をモータカバー６７の左右の通風ダクト６８，６８内に送出し、その下端部の排気口６８ｂ、６８ｂからモータカバー６７の外側へと排気することができるように設けてある。
【００１９】
モータコントロールボックス７は、アルミ製の扁平な筐体内に前記電動モータ６６の制御回路を収納し、筐体の左右側面に機体フレーム５の下部管材５２が挿通する孔部７１ａを有する接続片７１，７１をそれぞれ一体に設けて構成してある。
サーボコントロールボックス８は、アルミ製の筐体内に前記各サーボ６５の制御回路を収納し、筐体底部の左右縁部に機体フレーム５の下部管材５２が挿通する孔部８１ａを有する接続片８１をそれぞれ一体に設けて構成してある。なお、送信器を操作して送信出力される、制御信号の受信装置もサーボコントロールボックス８に収納される。
また、スキッド９は、その上部に、機体フレーム５の管材連結板５４，５４との取り付け部９１，９１を設けて構成してある。
【００２０】
機体４の組み立ては、先ずギアボックスモータユニット６を、機体フレーム５の上方からその左右の上部管材５１，５１の間に懸架して収容するとともに、管材連結板５３，５３それぞれ複数形成された孔部５３ａに図示されない固定ネジを通し、各固定ネジをギアボックスモータユニット６の下部に設けられたネジ穴（図示せず）に螺合して、両管材連結板５３，５３に固定ネジで留め付けて一体に固定する。
【００２１】
次いで、モータコントロールボックス７を、その左右側面に突設した接続片７１，７１の孔部７１ａに機体フレーム５後方の左右の下部管材５２，５２を通し、各接続片７１を下部管材５２の外周面に固定ネジで留め付けて左右の下部管材５２，５２間に固定する。同様に、サーボコントロールボックス８を、その底部の左右縁部に突設した接続片８１，８１の孔部８１ａに機体フレーム５前方の左右の下部管材５２，５２を通し、両接続片８１を下部管材５２の外周面に固定ネジで留め付けて左右の下部管材５２，５２間に固定する。両コントロールボックス７，８を取り付けた後、それぞれに収納された制御回路と前記駆動装置類との電気配線の接続が行われる。
そして、スキッド９を機体フレーム５の下側にあてがい、その上部に設けた取り付け部９１，９１を管材連結板５４，５４に固定ネジなどで固定し、さらにバッテリーユニット３を機体フレーム５に取り付けて電気配線の接続を行った後、カウル２を装着して、これをカウル固定板５５，５５のカウル固定部５５ａに固定ネジなどで固定して機体４の組み立てが完了する。なお、機体フレーム５に各ユニットを取り付ける順番は、上記機体４の組み立て手順に限定されない。
【００２２】
このように構成される本形態の電動ヘリコプタ１は、送信機の操作信号を受信装置で受信し、操作信号に基づいて駆動源である電動モータ６６を駆動するとともに各サーボ６５を作動させることで、遠隔操縦により飛行させることができる。
本形態では、電動モータ６６にその筐体６６ｃを覆うモータカバー６７を一体に取り付け、電動モータ６６の出力軸６６ａを含むモータ外周側の回転子の周囲をモータカバー６７で囲ってあるので、例えば農薬を散布するための電動ヘリコプタ１を飛行させた場合でも飛行中に飛散する薬液や塵埃の付着から電動モータ６６が保護され、これらが電動モータ６６の内部に進入してモータを故障に至らしめる虞はない。
また、電動モータ６６は駆動により発熱するが、その熱せられたモータカバー６７内の空気は、モータカバー６７の左右両側に配置された送風機により吸引されて、通風ダクト６８，６８を通して排気口６８ｂ、６８ｂからモータカバー６７の外部へと排気されるので、モータの発熱が連続的にモータカバー６７の外部に放出されて、電動モータ６６内部の励磁コイルや磁石を効果的に冷却することができる。モータカバー６７内の加熱が、内部空気の外部への放出によって抑えられるので、電動モータ６６の出力が加熱により低下することはなく、所定の出力に維持することが可能である。
【００２３】
また、前記構成において、図７に示されるように、電動モータ６６の出力軸６６ａに対する筐体６６ｃの端面部に開口部６６ｄを設け、この開口部６６ｄからモータ内部に外気が取り入れられるようにすれば、送風機による吸引により開口部６６ｄから取り入れられた外気が電動モータ６６の内部を通り、モータカバー６７を経由して通風ダクト６８から排気され、これによりコイルが列設されたモータ内周側の固定子を効率的に冷却して、電動モータ６６の加熱を抑え、モータの出力を維持することが可能である。
【００２４】
なお、図示した形態は一例であり、本発明は他の適宜な形態の電動ヘリコプタに適用することが可能である。本発明は産業用の無人ヘリコプタに好適であるが、電動モータを装備するスポーツヘリに適用してもよい。実施例では同軸反転式のＲ／Ｃヘリに本発明を適用したが、シングルロータ式のＲ／Ｃヘリや、自律制御によって飛行するヘリコプタにも適用可能である。
【符号の説明】
【００２５】
１  電動ヘリコプタ、２  カウル、３  バッテリーユニット、４  機体、５  機体フレーム、５１  上部管材、５２  下部管材、５３，５４  管材連結板、５５  ユニット連結板、６  ギアボックスモータユニット、６１  メインマスト、６６  電動モータ、６７  モータカバー、６８  通風ダクト、７  モータコントロールボックス、８  サーボコントロールボックス、９  スキッド
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
2014076675.tif 000007
【図６】
2014076675.tif 000008
【図７】
2014076675.tif 000009
【手続補正書】
【提出日】平成25年1月15日(2013.1.15)
【手続補正１】
【補正対象書類名】特許請求の範囲
【補正対象項目名】全文
【補正方法】変更
【補正の内容】
【特許請求の範囲】
【請求項１】
メインマストを回転させる駆動源として電動モータを備えた電動ヘリコプタにおいて、
メインマストにギアを介して接続した電動モータの筐体であって当該モータの出力軸に対する端面部に開口部が設けられた筐体の周囲をモータカバーで囲うとともに、このモータカバーの側面に形成された孔部を、内部に送風機が設置されており、排気口を有する通風ダクトで覆い、
前記開口部からモータ内部に外気が取り入れられ、前記送風機により吸引されたモータカバー内の空気が通風ダクトから外部に排気されるようにした構成を有することを特徴とする電動ヘリコプタ。
【手続補正２】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００１５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００１５】
機体フレーム５は、機体４の前後方向に沿って適宜な間隔を開けて管材連結板５３，５３を並置した状態で、その左右下側の管材取り付け孔部５３ａ，５３ａに左右の下部管材５２，５２、左右上側の管材取り付け孔部５３ｂ，５３ｂに左右の上部管材５１，５１を各々挿通して両管材連結板５３，５３に架け渡し、且つ各管材５１，５１，５２，５２の外周面を、固定ネジなどで各管材取り付け孔部５３ａ，５３ａ，５３ｂ，５３ｂに嵌着固定するとともに、両管材連結板５３，５３の外側で、管材連結板５４，５４の管材取り付け孔部５４ａ，５４ａに左右の下部管材５２，５２を通して左右の下部管材５２，５２間に管材連結板５４，５４を架け渡し、両下部管材５２，５２の外周面を固定ネジなどで管材取り付け孔部５４ａ，５４ａに嵌着固定して構成してある。
カウル固定板５５，５５は、両管材連結板５３，５３の内側で、左右の上部管材５１，５１に管材取り付け孔部５５ａ，５５ａを通し、カウル固定部５５ｂを鉛直上方に向けた状態で、固定ネジなどで管材取り付け孔部５５ａを上部管材５１の外周面に嵌着固定して取り付けてある。
【手続補正３】
【補正対象書類名】明細書
【補正対象項目名】００２５
【補正方法】変更
【補正の内容】
【００２５】
１  電動ヘリコプタ、２  カウル、３  バッテリーユニット、４  機体、５  機体フレーム、５１  上部管材、５２  下部管材、５３，５４  管材連結板、５５  カウル固定板、６  ギアボックスモータユニット、６１  メインマスト、６６  電動モータ、６７  モータカバー、６８  通風ダクト、７  モータコントロールボックス、８  サーボコントロールボックス、９  スキッド