KR102019328B1 - Propeller apparatus having ring shape for underwater robot - Google Patents

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Abstract

본 발명은 회전 구동력을 발생하여 추진할 수 있는 수중 로봇용 링형 추진기에 관한 것이다. 본 발명에 따른 수중 로봇용 링형 추진기는 링 형상으로 마련된 디스크와 디스크의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 원형으로 배치되는 복수 개의 영구자석을 갖는 로터(rotor) 및 복수 개의 영구자석이 배치된 원형 형상에 대응하여 같은 중심 및 반지름을 가지고 적층 배치되며 전기적 신호의 인가에 따라 디스크를 회전시키는 복수 개의 코일 바(coil bar)를 갖는 스테이터(stator)를 포함하는 것을 특징으로 한다. 이에 의하여, 로터와 스테이터를 상하 방향으로 적층하여 전체적인 크기를 축소할 수 있으므로, 소형화 되는 수중 로봇에 구동력을 생성하기 위해 사용될 수 있다.The present invention relates to a ring-type propeller for underwater robots capable of generating and driving a rotational driving force. Ring-type propeller for underwater robot according to the present invention is a rotor having a plurality of permanent magnets and a plurality of permanent magnets are arranged in a circular shape at a predetermined interval along the circumferential direction of the disk and the disk is provided in a ring shape circular shape It is characterized in that it comprises a stator having a plurality of coil bars (coil bar) for rotating the disk in accordance with the application of an electrical signal is arranged stacked with the same center and radius. As a result, the overall size can be reduced by stacking the rotor and the stator in the vertical direction, so that the rotor and the stator can be used to generate a driving force in a miniaturized underwater robot.

Figure 112017072668371-pat00004
Figure 112017072668371-pat00004

Description

수중 로봇용 링형 추진기{PROPELLER APPARATUS HAVING RING SHAPE FOR UNDERWATER ROBOT}Ring type propeller for underwater robot {PROPELLER APPARATUS HAVING RING SHAPE FOR UNDERWATER ROBOT}

본 발명은 수중 로봇용 링형 추진기에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 회전 구동력을 발생하며 유체를 추진력으로 변환하는 수중 로봇용 링형 추진기에 관한 것이다.The present invention relates to a ring-type propeller for underwater robots, and more particularly, to a ring-type propeller for underwater robots that generate rotational driving force and convert fluid into propulsive force.

모터는 대표적으로 DC 모터, AC 모터 및 BLDC(brushless DC) 모터 등으로 구분된다. BLDC 모터는 DC 모터의 구성 중 브러시(brush)를 제거하고 영구자석을 갖는 로터(rotor)와 코일로 구성된 스테이터(stator)를 포함한다.Motors are typically classified into DC motors, AC motors, and brushless DC (BLDC) motors. The BLDC motor includes a stator composed of a rotor and a coil having a permanent magnet and removing a brush during construction of the DC motor.

여기서, BLDC 모터는 기본적으로 영구자석을 갖는 로터 및 로터의 외곽 측에 배치되는 코일을 갖는 스테이터로 구성되거나, 스테이터를 둘러싸도록 로터를 배치하는 구성을 가진다. 로터는 코일에 선택적으로 인가되는 전기적 신호에 따라 코일과 로터 사이에 발생되는 자기장에 의해 회전 운동된다.Here, the BLDC motor is basically composed of a rotor having a permanent magnet and a stator having a coil disposed on the outer side of the rotor, or has a configuration in which the rotor is disposed to surround the stator. The rotor is rotated by a magnetic field generated between the coil and the rotor in response to an electrical signal selectively applied to the coil.

한편, BLDC 모터를 적용한 제품은 냉장고와 같은 가전제품 등 뿐만 아니라 RC(Radio Control) 자동차와 비행기 등에서 사용될 수도 있고, 또한 수중 로봇 등 추진기로 사용될 수 있다.Meanwhile, the product to which the BLDC motor is applied may be used not only in home appliances such as refrigerators, but also in RC (Radio Control) cars and airplanes, and may be used as propellers such as underwater robots.

그런데, 종래의 BLDC 모터는 로터와 스테이터의 위치가 바뀔 수는 있으나 기본적으로 로터와 스테이터가 동일 평면상에 위치, 즉 로터와 스테이터가 동심원을 이루고 상대적으로 반지름 차이가 나도록 배치됨에 따라 전체적으로 반지름이 증가하여 크기가 커지기 때문에 수중 로봇과 같은 소형 제품에는 장착하기 어려운 문제점이 있다.By the way, in the conventional BLDC motor, the position of the rotor and the stator may be changed, but basically the rotor and the stator are located on the same plane, that is, as the rotor and the stator are arranged to form a concentric circle and have a relatively different radial radius, the overall radius increases. As the size increases, there is a problem in that it is difficult to install in a small product such as an underwater robot.

대한민국 등록특허공보 제10-1490185호; 센서리스 BLDC 모터의 기동 장치 및 방법Republic of Korea Patent Publication No. 10-1490185; Sensorless BLDC motor starting device and method

본 발명의 목적은 로터와 스테이터의 배치 위치 및 구조가 개선된 수중 로봇용 링형 추진기를 제공하는 것이다.It is an object of the present invention to provide a ring propeller for underwater robots with improved arrangement and structure of the rotor and stator.

상기 과제의 해결 수단은, 본 발명에 따라 프로펠러 및 BLDC 모터 조립체를 갖는 수중 로봇용 링형 추진기에 있어서, 상기 BLDC 모터 조립체는 링 형상으로 마련된 디스크와, 상기 디스크의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 원형으로 배치되는 복수 개의 영구자석을 갖는 로터(rotor)와; 복수 개의 상기 영구자석이 배치된 원형 형상에 대응하여 같은 중심 및 반지름을 가지고 적층 배치되며 전기적 신호의 인가에 따라 상기 디스크를 회전시키는 복수 개의 코일 바(coil bar)를 갖는 스테이터(stator)와; 상기 로터와 상기 스테이터를 수용하는 하우징과; 상기 디스크의 외곽 둘레를 따라 접촉 배치되어, 상기 로터의 회전 운동 시 회전축선의 가로 방향으로의 이탈을 제한하는 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇용 링형 추진기에 의해 이루어진다.According to the present invention, there is provided a ring propeller for an underwater robot having a propeller and a BLDC motor assembly according to the present invention, wherein the BLDC motor assembly has a disk provided in a ring shape and a circular shape at a predetermined interval along the circumferential direction of the disk. A rotor having a plurality of permanent magnets disposed in the rotor; A stator having a plurality of coil bars configured to be stacked with the same center and radius to correspond to a circular shape in which a plurality of permanent magnets are disposed, and having a plurality of coil bars rotating the disk according to the application of an electrical signal; A housing accommodating the rotor and the stator; Is arranged by contact along the outer periphery of the disk, it is made by a ring-shaped propeller for underwater robots, characterized in that it comprises a guide for limiting the deviation of the rotation axis in the horizontal direction during the rotational movement of the rotor.

상기 로터와 상기 스테이터를 수용하는 하우징과, 상기 디스크의 외곽 둘레를 따라 접촉 배치되어 상기 로터의 회전 운동 시 회전축선의 가로 방향으로의 이탈을 제한하는 가이드를 더 포함할 수 있다.A housing accommodating the rotor and the stator and contacting along the outer periphery of the disk may further include a guide for limiting the deviation of the rotation axis in the horizontal direction during the rotational movement of the rotor.

또한, 상기 수중 로봇용 링형 추진기는 상기 로터와 상기 스테이터 사이에 배치되며 상기 로터와 상기 스테이터를 상호 일정 간격으로 이격시켜 상기 로터와 상기 스테이터 사이의 마찰 저항을 감소시키는 회전 가이드를 더 포함할 수 있다.The ring propeller for the underwater robot may further include a rotation guide disposed between the rotor and the stator and spaced apart from each other at regular intervals to reduce frictional resistance between the rotor and the stator. .

그리고, 상기 회전 가이드는 상기 로터와 상기 스테이터 사이의 상대 회전 운동을 가이드 하는 세라믹 볼을 포함할 수 있다.The rotation guide may include a ceramic ball for guiding a relative rotational movement between the rotor and the stator.

상기 로터는 복수 개의 상기 영구자석에 접촉 배치되어 자속(magnet flux)을 증가시키는 로터 요크를 더 포함할 수 있다.The rotor may further include a rotor yoke disposed in contact with a plurality of the permanent magnets to increase magnetic flux.

상기 스테이터는 복수 개의 상기 코일 바에 연결되어 전기적 신호를 선택적으로 복수 개의 상기 코일 바에 인가하는 구동 드라이버와, 복수 개의 상기 코일 바에 접촉 배치되어 자속을 증가시키는 스테이터 요크를 더 포함할 수 있다.The stator may further include a driving driver connected to the plurality of coil bars to selectively apply an electrical signal to the plurality of coil bars, and a stator yoke disposed in contact with the plurality of coil bars to increase magnetic flux.

한편, 상기 프로펠러는 상기 BLDC 모터 조립체의 중공 영역에 복수 개의 블레이드를 가지고 배치되어, 상기 중공 영역으로 통과하는 유체를 추진력으로 변환할 수 있다.Meanwhile, the propeller may be disposed with a plurality of blades in the hollow region of the BLDC motor assembly to convert the fluid passing through the hollow region into propulsion force.

여기서, 복수 개의 상기 블레이드는 상기 로터의 상기 디스크 내부의 상기 중공 영역의 원주를 따라 일정 간격을 두고 배치되고 상기 디스크의 중심을 향해 연장될 수 있다.Here, the plurality of blades may be arranged at regular intervals along the circumference of the hollow region inside the disk of the rotor and extend toward the center of the disk.

기타 실시 예들의 구체적인 사항들은 상세한 설명 및 도면들에 포함되어 있다.Specific details of other embodiments are included in the detailed description and drawings.

본 발명에 따른 수중 로봇용 링형 추진기의 효과는 로터와 스테이터를 상하 방향으로 적층하여 전체적인 크기를 축소할 수 있으므로, 다양한 소형 제품에 구동력을 생성하기 위해 사용될 수 있다.The effect of the ring-type propeller for underwater robots according to the present invention can be reduced in the overall size by stacking the rotor and the stator in the vertical direction, it can be used to generate a driving force in a variety of small products.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기의 분해 사시도,
도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기의 결합 사시도,
도 3은 도 2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선의 단면도,
도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기의 BLDC 모터 조립체의 제 1분해 사시도,
도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기의 BLDC 모터 조립체의 제 2분해 사시도이다.1 is an exploded perspective view of a ring-type propeller for underwater robots according to an embodiment of the present invention;
Figure 2 is a perspective view of the coupling of the ring-shaped propeller for underwater robots according to an embodiment of the present invention,
3 is a cross-sectional view of the III-III line shown in FIG.
4 is a first exploded perspective view of a BLDC motor assembly of the ring-type propeller for underwater robots according to an embodiment of the present invention;
5 is a second exploded perspective view of a BLDC motor assembly of the ring-type propeller for underwater robots according to an embodiment of the present invention.

이하, 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기에 대해 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다.Hereinafter, with reference to the accompanying drawings for the ring-shaped propeller for underwater robots according to an embodiment of the present invention will be described in detail.

설명하기에 앞서, 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기는 수중 로봇과 같이 수중에서 구동되는 제품에 사용되는 것으로 기재되나, 이에 한정되지 않고 다양한 제품에 적용될 수 있음을 미리 밝혀둔다.Prior to the description, the ring-type propeller for underwater robots according to an embodiment of the present invention is described as being used in a product that is driven underwater, such as an underwater robot, but is not limited thereto.

도 1은 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기의 분해 사시도, 도 2는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기의 결합 사시도, 그리고 도 3은 도 2에 도시된 Ⅲ-Ⅲ 선의 단면도이다.1 is an exploded perspective view of a ring-type propeller for underwater robots according to an embodiment of the present invention, FIG. 2 is a perspective view of a ring-type propeller for underwater robots according to an embodiment of the present invention, and FIG. 3 is III-III shown in FIG. 2. It is a cross section of the line.

도 1 내지 도 3에 도시된 바와 같이, 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기(10)는 프로펠러(100) 및 BLDC 모터 조립체(300)를 포함한다.As shown in FIGS. 1 to 3, the ring propeller 10 for an underwater robot according to an embodiment of the present invention includes a propeller 100 and a BLDC motor assembly 300.

프로펠러(propeller)(100)는 BLDC 모터 조립체(300)의 후술할 중공 영역(332b)에 배치되어 중공 영역(332b)으로 통과하는 유체를 추진력으로 변환시킨다. 예를 들어, 프로펠러(100)는 추진 장치(10)가 수중 로봇(미도시)에 장착되었을 때 중공 영역(332b)으로 통과되는 물을 추진력으로 변환시킨다.The propeller 100 is disposed in the hollow region 332b to be described later of the BLDC motor assembly 300 to convert the fluid passing through the hollow region 332b into thrust force. For example, the propeller 100 converts the water passing through the hollow region 332b into propulsion force when the propulsion device 10 is mounted on an underwater robot (not shown).

본 발명의 일 실시 예로서, 프로펠러(100)는 지지부(110) 및 블레이드(130)를 포함한다. 지지부(110)는 후술할 로터(330) 중공 영역(332b)의 원주 방향, 즉 디스크(332)의 내부 원주를 따라 배치된다. 블레이드(130)는 지지부(110)를 따라 일정 간격을 두고 복수 개로 배치된다. 복수 개의 블레이드(130)는 디스크(332)의 중심을 향해 연장된다.In one embodiment of the present invention, the propeller 100 includes a support 110 and a blade 130. The support 110 is disposed along the circumferential direction of the rotor 330 hollow region 332b which will be described later, that is, the inner circumference of the disk 332. The blade 130 is disposed in plurality along the support 110 at regular intervals. The plurality of blades 130 extend toward the center of the disk 332.

다음으로 도 4는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기의 BLDC 모터 조립체의 제 1분해 사시도이고, 도 5는 본 발명의 실시 예에 따른 수중 로봇용 링형 추진기의 BLDC 모터 조립체의 제 2분해 사시도이다.Next, FIG. 4 is a first exploded perspective view of a BLDC motor assembly of a ring robot propeller for underwater robots according to an embodiment of the present invention, and FIG. 5 is a second exploded view of a BLDC motor assembly of a ring robot propeller according to an embodiment of the present invention. Exploded perspective view.

도 4 및 도 5에 도시된 바와 같이, BLDC 모터 조립체(300)는 로터(330) 및 스테이터(350)를 포함한다. 또한, BLDC 모터 조립체(300)는 하우징(310), 가이드(370) 및 회전 가이드(390)를 더 포함한다.As shown in FIGS. 4 and 5, the BLDC motor assembly 300 includes a rotor 330 and a stator 350. In addition, the BLDC motor assembly 300 further includes a housing 310, a guide 370, and a rotation guide 390.

하우징(310)은 로터(330)와 스테이터(350)를 수용한다. 하우징(310)은 본 발명의 일 실시 예로서, 로터(330)를 수용하는 제 1하우징(312)과 스테이터(350)를 수용하는 제 2하우징(314)을 포함한다. 물론, 이러한 제 1하우징(312)과 제 2하우징(314)을 갖는 하우징(310)의 구성은 일 실시 예일 뿐 하나의 하우징(310) 내부에 로터(330)와 스테이터(350)가 배치 될 수 있다.The housing 310 receives the rotor 330 and the stator 350. The housing 310 includes, as an embodiment of the present invention, a first housing 312 that accommodates the rotor 330 and a second housing 314 that accommodates the stator 350. Of course, the configuration of the housing 310 having the first housing 312 and the second housing 314 is only an embodiment, and the rotor 330 and the stator 350 may be disposed in one housing 310. have.

로터(330)는 스테이터(350)와의 사이에서 발생된 자기장에 의해 회전 운동된다. 로터(330)는 본 발명의 일 실시 예로서, 디스크(332) 및 영구자석(334)을 포함한다. 또한, 로터(330)는 로터 요크(336)를 더 포함한다.The rotor 330 is rotated by a magnetic field generated between the stator 350 and the stator 350. The rotor 330 may include a disk 332 and a permanent magnet 334 as an embodiment of the present invention. In addition, the rotor 330 further includes a rotor yoke 336.

디스크(332)는 링 형상으로 마련된다. 디스크(332)는 링 형상을 갖는 몸체(332a)와 몸체(332a) 내부에 형성된 중공 영역(332b)을 갖는다. 몸체(332a)에는 복수 개의 영구자석(334)이 배치되고, 중공 영역(332b)에는 상술한 프로펠러(100)가 배치된다. 디스크(332)는 스테이터(350)에 인가되는 전기적 신호에 따라 회전 운동된다. 즉, 디스크(332)는 스테이터(350)에 선택적으로 인가되는 전기적 신호에 따라 시계 방향 또는 반시계 방향으로 회전 운동된다.The disk 332 is provided in a ring shape. The disc 332 has a body 332a having a ring shape and a hollow region 332b formed inside the body 332a. A plurality of permanent magnets 334 are disposed in the body 332a, and the propeller 100 is disposed in the hollow region 332b. The disk 332 is rotated in response to an electrical signal applied to the stator 350. That is, the disk 332 is rotated in the clockwise or counterclockwise direction according to the electrical signal selectively applied to the stator 350.

영구자석(334)은 디스크(332)의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 원형으로 복수 개가 배치된다. 영구자석(334)은 N극과 S극이 교호적으로 디스크(332)의 몸체(332a)에 배치된다. 본 발명의 일 실시 예로서, 영구자석(334)은 12개의 N극과 12개의 S극으로 총 24개 배치된다.A plurality of permanent magnets 334 are arranged in a circle at regular intervals along the circumferential direction of the disk 332. In the permanent magnet 334, the north pole and the south pole are alternately disposed on the body 332a of the disk 332. As one embodiment of the present invention, 24 permanent magnets 334 are arranged in total of 12 N poles and 12 S poles.

로터 요크(336)는 복수 개의 영구자석(334)에 접촉 배치되어 자속(magnet flux)을 증가시킨다. 로터 요크(336)는 디스크(332)의 형상에 대응하여 링 형상을 가지고 복수 개의 영구자석(334)에 접촉 배치된다. 로터 요크(336)는 로터(330)의 회전 구동력을 향상시키기 위해 자속을 증가시킨다.The rotor yoke 336 is disposed in contact with the plurality of permanent magnets 334 to increase the magnetic flux (magnet flux). The rotor yoke 336 has a ring shape corresponding to the shape of the disk 332 and is disposed in contact with the plurality of permanent magnets 334. The rotor yoke 336 increases the magnetic flux to improve the rotational driving force of the rotor 330.

스테이터(350)는 전기적 신호의 선택적인 인가에 따라 로터(330)를 시계 방향 또는 회전 방향으로 회전 운동시킨다. 스테이터(350)는 전기적 신호의 인가에 따라 로터(330)와의 사이에서 자기장을 생성하여 로터(330)를 회전 운동시킨다. 본 발명의 일 실시 예로서, 스테이터(350)는 코일 바(coil bar)(352), 구동 드라이버(354) 및 스테이터 요크(356)를 포함한다.The stator 350 rotates the rotor 330 in a clockwise or rotational direction according to the selective application of an electrical signal. The stator 350 rotates the rotor 330 by generating a magnetic field between the rotor 330 according to the application of an electrical signal. In one embodiment of the present invention, the stator 350 includes a coil bar 352, a drive driver 354, and a stator yoke 356.

코일 바(352)는 복수 개의 영구자석(334)이 배치된 원형 형상에 대응하여 같은 중심 및 반지름을 가지고 적층 배치된다. 코일 바(352)는 전기적 신호에 따라 영구자석(334)과의 사이에서 자기장을 형성시킨다. 코일 바(352)에 선택적으로 인가되는 전기적 신호에 따라 복수 개의 영구자석(334)과 복수 개의 코일 바(352) 사이에서 자기장이 생성되어 로터(330)는 회전 운동된다. 코일 바(352)는 본 발명의 일 실시 예로서, 18개가 원형으로 배치된다.The coil bars 352 are stacked to have the same center and radius to correspond to the circular shape in which the plurality of permanent magnets 334 are disposed. The coil bar 352 forms a magnetic field with the permanent magnet 334 according to the electrical signal. According to an electrical signal selectively applied to the coil bar 352, a magnetic field is generated between the plurality of permanent magnets 334 and the plurality of coil bars 352 so that the rotor 330 is rotated. In one embodiment of the present invention, the coil bars 352 are arranged in a circle 18.

본 발명의 일 실시 예의 영구자석(334)과 코일 바(352)의 개수는 각각 24개와 18개, 즉 4:3의 비율로 배치된다. 이러한 영구자석(334)과 코일 바(352)의 개수는 각각 N극 2개 및 S극 2개가 1set, 그리고 3개가 1set로 이루어지는 구조를 갖는다. 그러나, 이러한 영구자석(334)과 코일 바(352)의 개수는 일 실시 예일 뿐 영구자석(334)과 코일 바(352)의 개수는 한정되지 않고 설계 변경 가능하다.The number of permanent magnets 334 and coil bars 352 of one embodiment of the present invention are arranged in a ratio of 24 and 18, that is, 4: 3. The number of the permanent magnet 334 and the coil bar 352 has a structure consisting of two sets of two N poles and two S poles, respectively, and one set of three. However, the number of the permanent magnet 334 and the coil bar 352 is only one embodiment, and the number of the permanent magnet 334 and the coil bar 352 is not limited and may be changed in design.

구동 드라이버(354)는 전기적 신호를 복수 개의 코일 바(352)에 선택적으로 인가하도록 마련된다. 구동 드라이버(354)는 기판 및 전자소자로 구성된다.The drive driver 354 is provided to selectively apply an electrical signal to the plurality of coil bars 352. The drive driver 354 is composed of a substrate and an electronic device.

스테이터 요크(356)는 복수 개의 코일 바(352)에 접촉 배치되어 자속을 증가시킨다. 스테이터 요크(356)는 상술한 로터 요크(336)와 동일한 역할을 수행한다.The stator yoke 356 is disposed in contact with the plurality of coil bars 352 to increase the magnetic flux. The stator yoke 356 performs the same role as the rotor yoke 336 described above.

가이드(370)는 디스크(332)의 외곽 둘레를 따라 접촉 배치된다. 가이드(370)는 본 발명의 일 실시 예로서, 3개가 배치된다. 가이드(370)는 디스크(332)가 회전 운동될 때 회전축선의 가로 방향의 이탈을 제한한다. 그리고, 가이드(370)는 디스크(332)와 접촉되어 베어링 역할을 수행한다.Guide 370 is disposed in contact along the perimeter of disk 332. In one embodiment of the present invention, three guides 370 are disposed. Guide 370 limits the deviation of the horizontal axis of the rotation axis when the disk 332 is rotated. In addition, the guide 370 is in contact with the disk 332 serves as a bearing.

회전 가이드(390)는 로터(330)와 스테이터(350) 사이에 배치되어 로터(330)와 스테이터(350)를 상호 일정 간격으로 이격시켜 로터(330)와 스테이터(350) 사이의 마찰 저항을 감소시킨다. 상세하게 설명하면 복수 개의 코일 바(352)에 선택적으로 전기적 신호가 인가되면 로터(330)가 회전 운동되며, 이때 복수 개의 코일 바(352)와 복수 개의 영구자석(334) 사이에는 자기장이 형성된다.The rotation guide 390 is disposed between the rotor 330 and the stator 350 to reduce the frictional resistance between the rotor 330 and the stator 350 by separating the rotor 330 and the stator 350 at regular intervals from each other. Let's do it. In detail, when an electrical signal is selectively applied to the plurality of coil bars 352, the rotor 330 rotates, and a magnetic field is formed between the plurality of coil bars 352 and the plurality of permanent magnets 334. .

그런데, 복수 개의 영구자석(334)과 복수 개의 코일 바(352) 사이의 자기장에 의해 상호 부착될 수 있고 이에 따라 마찰 저항이 증가할 수 있으므로, 로터(330)와 스테이터(350) 사이는 일정 간격을 두고 이격되는 것이 바람직하다. 본 발명의 회전 가이드(390)는 로터(330)와 스테이터(350) 사이를 상호 일정 간격으로 이격 시켜 로터(330)와 스테이터(350) 사이의 상호 마찰 저항을 감소시킨다. 여기서, 본 발명의 회전 가이드(390)는 로터(330)와 스테이터(350) 사이에 복수 개의 세라믹 볼로 배치된다. 복수 개의 세라믹 볼로 구성된 회전 가이드(390)는 로터(330)의 회전 운동 시 볼 베어링과 같은 역할을 수행하여 로터(330)의 회전 운동을 가이드 한다.However, since the plurality of permanent magnets 334 and the plurality of coil bars 352 may be mutually attached to each other and the frictional resistance may increase accordingly, the rotor 330 and the stator 350 may have a predetermined interval. It is desirable to be spaced apart. The rotation guide 390 of the present invention reduces the mutual frictional resistance between the rotor 330 and the stator 350 by spaced apart from each other at regular intervals between the rotor 330 and the stator 350. Here, the rotation guide 390 of the present invention is disposed as a plurality of ceramic balls between the rotor 330 and the stator 350. The rotation guide 390 composed of a plurality of ceramic balls serves as a ball bearing during the rotational movement of the rotor 330 to guide the rotational movement of the rotor 330.

이에, 로터와 스테이터를 상하 방향으로 적층하여 전체적인 크기를 축소할 수 있으므로, 소형화 되는 수중 로봇에 구동력을 생성하기 위해 사용될 수 있다.Thus, since the overall size can be reduced by stacking the rotor and the stator in the vertical direction, the rotor and the stator may be used to generate a driving force in the miniaturized underwater robot.

이상 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시 예들을 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명의 그 기술적 사상이나 필수적인 특징들이 변경되지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것으로 이해할 수 있을 것이다. 그러므로, 이상에서 기술한 실시 예들은 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다. 본 발명의 범위는 상기 상세한 설명보다는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.Although the embodiments of the present invention have been described above with reference to the accompanying drawings, those skilled in the art to which the present invention pertains may be embodied in other specific forms without changing the technical spirit or essential features of the present invention. It will be understood that. Therefore, it should be understood that the embodiments described above are exemplary in all respects and not restrictive. The scope of the present invention is shown by the following claims rather than the detailed description, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and their equivalents should be construed as being included in the scope of the present invention. do.

10: 수중 로봇용 링형 추진기 100: 프로펠러
300: BLDC 모터 조립체 310: 하우징
330: 로터 332: 디스크
334: 영구자석 336: 로터 요크
350: 스테이터 352: 코일 바
354: 구동 드라이버 356: 스테이터 요크
370: 가이드 390: 회전 가이드
[이 발명을 지원한 국가연구개발사업]
과제고유번호, 부처명, 연구관리전문기관, 연구사업명, 연구과제명, 기여율, 주관기관, 연구기간
1525006084, 해양수산부, 한국해양과학기술진흥원, 미래해양기술개발사업, 유체 저항이 작은 생체모사 수중 이동로봇 개발, 1/1, 서울과학기술대 산학협력단, 2015.12.01. ~ 2018.07.31.10: ring propeller for underwater robot 100: propeller
300: BLDC motor assembly 310: housing
330: rotor 332: disk
334: permanent magnet 336: rotor yoke
350: stator 352: coil bar
354: drive driver 356: stator yoke
370: guide 390: rotation guide
[National R & D project supporting this invention]
Assignment unique number, department name, research management institution, research project name, research project name, contribution rate, host institution, research period
1525006084, Ministry of Oceans and Fisheries, Korea Ocean Research and Development Institute, Future Marine Technology Development Project, Development of a Biomimetic Underwater Mobile Robot with Low Fluid Resistance, 1/1, Seoul National University of Science and Technology Cooperation, 2015.12.01. ~ 2018.07.31.

Claims (8)

프로펠러 및 BLDC 모터 조립체를 갖는 수중 로봇용 링형 추진기에 있어서,
상기 BLDC 모터 조립체는,
링 형상으로 마련된 디스크와, 상기 디스크의 원주 방향을 따라 일정 간격을 두고 원형으로 배치되는 복수 개의 영구자석을 갖는 로터(rotor)와;
복수 개의 상기 영구자석이 배치된 원형 형상에 대응하여 같은 중심 및 반지름을 가지고 적층 배치되며, 전기적 신호의 인가에 따라 상기 디스크를 회전시키는 복수 개의 코일 바(coil bar)를 갖는 스테이터(stator)와;
상기 로터와 상기 스테이터를 수용하는 하우징과;
상기 디스크의 외곽 둘레를 따라 접촉 배치되어, 상기 로터의 회전 운동 시 회전축선의 가로 방향으로의 이탈을 제한하는 가이드를 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇용 링형 추진기.
In a ring propeller for an underwater robot having a propeller and a BLDC motor assembly,
The BLDC motor assembly,
A rotor having a disk provided in a ring shape, and a plurality of permanent magnets arranged in a circle at a predetermined interval along the circumferential direction of the disk;
A stator having a plurality of coil bars configured to be stacked with the same center and radius to correspond to a circular shape in which a plurality of permanent magnets are disposed, and having a plurality of coil bars rotating the disk according to the application of an electrical signal;
A housing accommodating the rotor and the stator;
And a guide disposed in contact with the outer periphery of the disk to limit the deviation of the rotation axis in the horizontal direction during the rotational movement of the rotor.
삭제delete 제 1항에 있어서,
상기 BLDC 모터 조립체는,
상기 로터와 상기 스테이터 사이에 배치되며, 상기 로터와 상기 스테이터를 상호 일정 간격으로 이격시켜 상기 로터와 상기 스테이터 사이의 마찰 저항을 감소시키는 회전 가이드를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇용 링형 추진기.
The method of claim 1,
The BLDC motor assembly,
And a rotation guide disposed between the rotor and the stator and spaced apart from the rotor and the stator at regular intervals to reduce frictional resistance between the rotor and the stator.
제 3항에 있어서,
상기 회전 가이드는 상기 로터와 상기 스테이터 사이의 상대 회전 운동을 가이드 하는 세라믹 볼을 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇용 링형 추진기.
The method of claim 3,
The rotary guide is a ring-shaped propeller for underwater robot, characterized in that it comprises a ceramic ball for guiding the relative rotational movement between the rotor and the stator.
제 1항에 있어서,
상기 로터는 복수 개의 상기 영구자석에 접촉 배치되어, 자속(magnet flux)을 증가시키는 로터 요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇용 링형 추진기.
The method of claim 1,
The rotor is disposed in contact with the plurality of permanent magnets, further comprising a rotor yoke for increasing the magnetic flux (magnet flux) ring-type propeller for underwater robots.
제 1항에 있어서,
상기 스테이터는,
복수 개의 상기 코일 바에 연결되어, 전기적 신호를 선택적으로 복수 개의 상기 코일 바에 인가하는 구동 드라이버와;
복수 개의 상기 코일 바에 접촉 배치되어, 자속을 증가시키는 스테이터 요크를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇용 링형 추진기.
The method of claim 1,
The stator is,
A drive driver connected to the plurality of coil bars to selectively apply an electrical signal to the plurality of coil bars;
And a stator yoke disposed in contact with the plurality of coil bars to increase magnetic flux.
제 1항에 있어서,
상기 프로펠러는 상기 BLDC 모터 조립체의 중공 영역에 복수 개의 블레이드를 가지고 배치되어, 상기 중공 영역으로 통과하는 유체를 추진력으로 변환하는 것을 특징으로 하는 수중 로봇용 링형 추진기.
The method of claim 1,
The propeller is disposed with a plurality of blades in the hollow region of the BLDC motor assembly, the ring-type propeller for underwater robots, characterized in that for converting the fluid passing through the hollow region to the driving force.
제 7항에 있어서,
복수 개의 상기 블레이드는 상기 로터의 상기 디스크 내부의 상기 중공 영역의 원주를 따라 일정 간격을 두고 배치되고, 상기 디스크의 중심을 향해 연장되는 것을 특징으로 하는 수중 로봇용 링형 추진기.The method of claim 7, wherein
And a plurality of the blades are arranged at regular intervals along the circumference of the hollow region inside the disk of the rotor and extend toward the center of the disk.
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