KR102307859B1 - Spherical wheel motor and control system thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 구형 휠 모터 및 그 제어 시스템에 대한 것이고, 더욱 상세하게는 구형의 회전자; 및 상기 회전자의 상면을 둘러싸는 고정자를 포함한다. 상기 회전자는 구형의 외각부, 상기 외각부 안에서 수평 방향으로 연장하는 제1 축자석, 상기 외각부 안에서 상기 수평 방향으로 상기 제1 축자석과 마주보며 연장하는 제2 축자석 및 상기 외각부 안에서 상기 제1 축자석 및 상기 제2 축자석을 중심축으로 하여 벨트형으로 제공되는 회전자석벨트를 포함한다. 상기 회전자석벨트는 서로 교대로 배치되는 복수개의 제1 회전자석들 및 복수개의 제2 회전자석들을 포함한다. 상기 고정자는 상기 회전자의 상면을 둘러싸는 베이스; 및 상기 베이스 상에 복수개로 제공되어 상기 베이스의 최상부 상에서 서로 교차하는 코일벨트들을 포함한다. 각각의 상기 코일벨트들은 복수개의 코일들을 포함한다.The present invention relates to a spherical wheel motor and a control system thereof, and more particularly, to a spherical rotor; and a stator surrounding the upper surface of the rotor. The rotor has a spherical outer shell, a first axial magnet extending in a horizontal direction within the outer shell, a second axial magnet extending opposite the first axial magnet in the horizontal direction within the outer shell, and the axial magnet in the outer shell and a rotating magnet belt provided in the form of a belt with the first axial magnet and the second axial magnet as a central axis. The rotating magnet belt includes a plurality of first rotating magnets and a plurality of second rotating magnets alternately arranged with each other. The stator may include a base surrounding an upper surface of the rotor; and a plurality of coil belts provided on the base to cross each other on the top of the base. Each of the coil belts includes a plurality of coils.
Description
본 발명은 구형 휠 모터 및 그 제어 시스템에 대한 것이다. 더욱 상세하게는, 회전자석 및 축자석을 포함하는 구형 휠 모터 및 그 제어 시스템에 대한 것이다. The present invention relates to a spherical wheel motor and its control system. More particularly, it relates to a spherical wheel motor including a rotating magnet and an axial magnet and a control system thereof.
자유로운 회전 능력을 가진 3차원 모터에 대한 기술이 활발히 연구되고 있다. 첫째로, 기존의 축이 있는 모터를 다수 사용하여 구를 구동하는 방식이 있다. 구 외부에 여러 개의 모터를 장착하여 구를 구동시키는 볼봇(Ball-Bot) 또는 볼핀타이어(Ball-Pin Tire)가 개발되었고, 구 내부에 기존 축이 있는 모터를 탑재하여 구동하는 스페로(Sphero)가 개발된 바 있다. 둘째로, 영구자석을 이용한 다자유도 모터를 사용하는 방식이 있다. 자유도 운동이 가능한 관절용 로봇 및 로봇용 자세제어가 가능한 영구자석형 다 자유도 모터가 개발된 바 있다. 셋째로, 인덕션 방식을 이용한 구형 휠 모터가 있다. 구 표면을 금속 전도층으로 하고 코일 및 인버터를 구조체로 구성한 구형 인덕션 모터 (Spherical Induction Motor)가 개발되었다.A technology for a three-dimensional motor with free rotation capability is being actively studied. First, there is a method of driving a sphere using a large number of motors with existing shafts. The Ball-Bot or Ball-Pin Tire, which drives the sphere by mounting several motors on the outside of the sphere, has been developed, and the Sphero, which drives by mounting a motor with an existing shaft inside the sphere, has been developed. has been developed. Second, there is a method of using a multiple degree of freedom motor using a permanent magnet. A joint robot capable of movement in degrees of freedom and a permanent magnet type multi-degree-of-freedom motor capable of position control for robots have been developed. Third, there is a spherical wheel motor using an induction method. A spherical induction motor with a spherical surface as a metal conductive layer and a coil and inverter as a structure was developed.
본 발명은 회전 운동력 및 회전 제어력이 우수한 구형 휠 모터를 제공하는 것을 목적으로 한다.An object of the present invention is to provide a spherical wheel motor having excellent rotational motion and rotational control.
본 발명은 구형의 회전자; 및 상기 회전자의 상면을 둘러싸는 고정자를 포함하고, 상기 회전자는 구형의 외각부, 상기 외각부 안에서 수평 방향으로 연장하는 제1 축자석, 상기 외각부 안에서 상기 수평 방향으로 상기 제1 축자석과 마주보며 연장하는 제2 축자석 및 상기 외각부 안에서 상기 제1 축자석 및 상기 제2 축자석을 중심축으로 하여 벨트형으로 제공되는 회전자석벨트를 포함하고, 상기 회전자석벨트는 서로 교대로 배치되는 복수개의 제1 회전자석들 및 복수개의 제2 회전자석들을 포함하고, 상기 고정자는: 상기 회전자의 상면을 둘러싸는 베이스; 및 상기 베이스 상에 복수개로 제공되어 상기 베이스의 최상부 상에서 서로 교차하는 코일벨트들을 포함하고, 각각의 상기 코일벨트들은 복수개의 코일들을 포함하는 구형 휠 모터를 제공한다.The present invention is a spherical rotor; and a stator surrounding an upper surface of the rotor, wherein the rotor has a spherical outer shell, a first axial magnet extending in a horizontal direction within the outer shell, and the first axial magnet in the horizontal direction within the outer shell; a second axial magnet extending to face each other and a rotating magnet belt provided in a belt form with the first axial magnet and the second axial magnet as a central axis in the outer shell, wherein the rotating magnet belts are alternately arranged with each other and a plurality of first rotating magnets and a plurality of second rotating magnets, wherein the stator includes: a base surrounding an upper surface of the rotor; and a plurality of coil belts provided on the base to cross each other on the top of the base, each of the coil belts providing a spherical wheel motor including a plurality of coils.
상기 회전자는 상기 외각부 안의 개재부를 더 포함하고, 상기 개재부는 상기 외각부와 동일한 물질을 포함할 수 있다.The rotor may further include an interposition in the outer shell, and the interposition may include the same material as the outer shell.
상기 회전자는 상기 외각부 안의 개재부를 더 포함하고, 상기 개재부는 실질적으로 빈 공간일 수 있다.The rotor may further include an interposition in the outer shell, and the interposition may be substantially empty.
상기 제1 축자석 및 상기 제2 축자석은 서로 접촉할 수 있다.The first axis magnet and the second axis magnet may contact each other.
각각의 상기 제1 회전자석들 및 각각의 상기 제2 회전자석들은 서로 접촉할 수 있다.Each of the first rotating magnets and each of the second rotating magnets may contact each other.
각각의 상기 코일벨트들은 양 단부에 위치하는 제1 코일 및 제2 코일을 포함하고, 상기 제1 코일의 최상부 및 상기 제2 코일의 최상부는 상기 제1 축자석의 최상부 및 상기 제2 축자석의 최상부 보다 높은 레벨에 위치하고, 상기 제1 코일의 최하부 및 상기 제2 코일의 최하부는 상기 제1 축자석의 최하부 및 상기 제2 축자석의 최하부 보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다.Each of the coil belts includes a first coil and a second coil positioned at both ends, and the uppermost part of the first coil and the uppermost part of the second coil are the uppermost part of the first axial magnet and the second axial magnet. It may be positioned at a higher level than the uppermost part, and the lowermost part of the first coil and the lowermost part of the second coil may be positioned at a lower level than the lowermost part of the first axial magnet and the lowermost part of the second axial magnet.
각각의 상기 코일벨트들은 상기 베이스의 상기 최상부 상에 제3 코일을 포함할 수 있다.Each of the coil belts may include a third coil on the top of the base.
상기 회전자와 상기 고정자는 서로 이격될 수 있다.The rotor and the stator may be spaced apart from each other.
상기 회전자와 상기 고정자 사이에 제공되는 베어링을 더 포함할 수 있다.It may further include a bearing provided between the rotor and the stator.
상기 제1 코일 또는 상기 제2 코일과 연결되는 위치검출기를 더 포함할 수 있다.It may further include a position detector connected to the first coil or the second coil.
상기 제1 축자석은 N극 자석이고, 상기 제2 축자석은 S극 자석일 수 있다.The first axial magnet may be an N-pole magnet, and the second axial magnet may be an S-pole magnet.
각각의 상기 제1 회전자석들은 N극 자석이고, 각각의 상기 제2 회전자석들은 S극 자석일 수 있다.Each of the first rotating magnets may be an N-pole magnet, and each of the second rotating magnets may be an S-pole magnet.
본 발명은 구형의 회전자; 및 상기 회전자의 상면을 둘러싸는 고정자를 포함하고, 상기 회전자는 구형의 외각부, 상기 외각부 안에서 수평 방향으로 연장하는 제1 축자석, 상기 외각부 안에서 상기 수평 방향으로 상기 제1 축자석과 마주보며 연장하는 제2 축자석 및 상기 외각부 안에서 상기 제1 축자석 및 상기 제2 축자석을 중심축으로 하여 벨트형으로 제공되는 회전자석벨트를 포함하고, 상기 회전자석벨트는 서로 교대로 배치되는 복수개의 제1 회전자석들 및 복수개의 제2 회전자석들을 포함하고, 상기 고정자는: 상기 회전자의 상면을 둘러싸는 베이스; 및 상기 베이스 상에 복수개로 제공되는 코일벨트들을 포함하고, 각각의 상기 코일벨트들은 복수개의 코일들을 포함하는 구형 휠 모터를 제공한다.The present invention is a spherical rotor; and a stator surrounding an upper surface of the rotor, wherein the rotor has a spherical outer shell, a first axial magnet extending in a horizontal direction within the outer shell, and the first axial magnet in the horizontal direction within the outer shell; a second axial magnet extending to face each other and a rotating magnet belt provided in a belt form with the first axial magnet and the second axial magnet as a central axis in the outer shell, wherein the rotating magnet belts are alternately arranged with each other and a plurality of first rotating magnets and a plurality of second rotating magnets, wherein the stator includes: a base surrounding an upper surface of the rotor; and a plurality of coil belts provided on the base, wherein each of the coil belts provides a spherical wheel motor including a plurality of coils.
상기 베이스는 상기 베이스의 최상부에 제공되는 베이스 개구를 포함할 수 있다.The base may include a base opening provided at the top of the base.
상기 베이스 개구에 의해 노출되는 상기 베이스의 측벽 상에 제공되는 위치검출기들을 더 포함할 수 있다.It may further include position detectors provided on a sidewall of the base exposed by the base opening.
상기 위치검출기들은 상기 베이스 개구에 인접하는 상기 코일들이 배치된 방향에 대응되도록 배치될 수 있다.The position detectors may be arranged to correspond to a direction in which the coils adjacent to the base opening are arranged.
상기 베이스 개구를 통해 상기 외각부와 접촉하는 디스크를 포함하는 회전검출기를 더 포함할 수 있다.It may further include a rotation detector including a disk in contact with the outer shell through the base opening.
상기 디스크는 상기 디스크의 원주면과 평행하는 축을 중심축으로 하여 제1 방향으로 회전 가능하고, 상기 회전검출기는 상기 디스크의 옆에 제공되는 제1 인코더를 더 포함하고, 상기 제1 인코더는 상기 디스크의 상기 제1 방향으로의 회전을 감지하여 회전 정보를 획득할 수 있다.The disk is rotatable in a first direction about an axis parallel to a circumferential surface of the disk as a central axis, and the rotation detector further includes a first encoder provided next to the disk, wherein the first encoder is Rotation information may be obtained by detecting the rotation of the s in the first direction.
상기 디스크는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 회전 가능하고, 상기 회전검출기는 상기 디스크의 위에 제공되는 제2 인코더를 더 포함하고, 상기 제2 인코더는 상기 디스크의 상기 제2 방향으로의 회전을 감지하여 회전 정보를 획득할 수 있다.The disk is rotatable in a second direction intersecting the first direction, and the rotation detector further comprises a second encoder provided above the disk, wherein the second encoder is configured to rotate the disk in the second direction. Rotation information can be obtained by detecting the rotation.
상기 회전검출기는 상기 디스크와 상기 제2 인코더를 연결하는 연결부를 더 포함하고, 상기 연결부의 일 부분들 사이에 상기 디스크가 제공될 수 있다.The rotation detector may further include a connection part connecting the disk and the second encoder, and the disk may be provided between some parts of the connection part.
본 발명에 따른 구형 휠 모터는 축자석들 및 회전자석벨트를 포함함으로써, 회전 운동력 및 회전 제어력이 우수하다.The spherical wheel motor according to the present invention includes shaft magnets and a rotating magnet belt, and thus has excellent rotational motion and rotational control.
도 1a는 본 발명에 따른 구형 휠 모터의 정면도이다.
도 1b는 도 1a의 A-A'에 따른 단면도이다.
도 1c는 도 1a의 B-B'에 따른 단면도이다.
도 2는 회전자석벨트 및 축자석들을 설명하기 위한 도면이다.
도 3은 본 발명에 따른 구형 휠 모터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.
도 4a 내지 도 4h는 회전자석벨트의 회전에 따라 코일들에 발생하는 역기전력을 설명하기 위한 도면들이다.
도 5a는 본 발명에 따른 제어시스템의 제1 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 5b는 도 5a의 A영역의 상세도이다.
도 6a는 본 발명에 따른 제어시스템의 제2 실시예를 설명하기 위한 블록도이다.
도 6b는 도 6a의 B영역의 상세도이다.
도 6c는 도 6a의 C영역의 상세도이다.
도 7a는 본 발명에 따른 구형 휠 모터의 평면도이다.
도 7b는 도 7a의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 8a는 본 발명에 따른 구형 휠 모터의 평면도이다.
도 8b는 도 8a의 A-A'선에 따른 단면도이다.
도 8c는 도 8a에 따른 위치검출기를 설명하기 위한 도면이다.1A is a front view of a spherical wheel motor according to the present invention;
Fig. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A' of Fig. 1A.
1C is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 1A.
2 is a view for explaining a rotating magnet belt and shaft magnets.
3 is a view for explaining the operation of the spherical wheel motor according to the present invention.
4A to 4H are views for explaining the counter electromotive force generated in the coils according to the rotation of the rotating magnetic belt.
5A is a block diagram for explaining a first embodiment of a control system according to the present invention.
FIG. 5B is a detailed view of area A of FIG. 5A .
6A is a block diagram for explaining a second embodiment of a control system according to the present invention.
FIG. 6B is a detailed view of area B of FIG. 6A .
FIG. 6C is a detailed view of region C of FIG. 6A .
7A is a plan view of a spherical wheel motor according to the present invention.
7B is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 7A.
8A is a plan view of a spherical wheel motor according to the present invention.
8B is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 8A.
8C is a view for explaining the position detector according to FIG. 8A.
본 발명의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 상세하게 후술되어 있는 실시예를 참조하면 명확해질 것이다. 그러나 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예는 본 발명의 개시가 완전하도록 하고, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것이며, 본 발명은 청구항의 범주에 의해 정의될 뿐이다. 명세서 전문에 걸쳐 동일 참조 부호는 동일 구성 요소를 지칭한다.Advantages and features of the present invention, and methods for achieving them, will become apparent with reference to the embodiments described below in detail in conjunction with the accompanying drawings. However, the present invention is not limited to the embodiments disclosed below, but may be implemented in various different forms, only this embodiment allows the disclosure of the present invention to be complete, and common knowledge in the technical field to which the present invention belongs It is provided to fully inform the possessor of the scope of the invention, and the present invention is only defined by the scope of the claims. Like reference numerals refer to like elements throughout the specification.
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 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치는 하나 이상의 다른 구성요소, 단계, 동작 및/또는 장치의 존재 또는 추가를 배제하지 않는다.The terminology used herein is for the purpose of describing the embodiments and is not intended to limit the present invention. As used herein, the singular also includes the plural unless specifically stated otherwise in the phrase. As used herein, 'comprises' and/or 'comprising' refers to the presence of one or more other components, steps, operations and/or devices mentioned. or addition is not excluded.
이하에서 본 발명의 실시예를 상세하게 설명한다.Hereinafter, embodiments of the present invention will be described in detail.
도 1a는 본 발명에 따른 구형 휠 모터의 정면도이고, 도 1b는 도 1a의 A-A'에 따른 단면도이고, 도 1c는 도 1a의 B-B'에 따른 단면도이고, 도 2는 회전자석벨트 및 축자석들을 설명하기 위한 도면이다.1A is a front view of a spherical wheel motor according to the present invention, FIG. 1B is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 1A, FIG. 1C is a cross-sectional view taken along line B-B' of FIG. 1A, and FIG. 2 is a rotating magnet belt and axial magnets.
도 1a 내지 도 1c 및 도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 구형 휠 모터는 회전자(100)와 고정자(200)를 포함할 수 있다. 회전자(100)는 구(Sphere)의 형태일 수 있다. 회전자(100)의 중심을 기준으로 회전자(100)의 표면을 상면 및 하면으로 구분할 수 있다. 고정자(200)는 회전자(100)의 상면을 둘러싸도록 제공될 수 있다.1A to 1C and 2 , the spherical wheel motor according to the present invention may include a
회전자(100)는 외각부(110), 회전자석벨트(170), 제1 축자석(140), 제2 축자석(150), 개재부(160)를 포함할 수 있다. 외각부(110)는 안이 빈 구의 형태를 가질 수 있다. 다시 말하면, 외각부(110)는 회전자(100)의 표면을 형성하는 것일 수 있다. 외각부(110)의 안에 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)이 제공될 수 있다. 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)은 수평 방향으로 연장할 수 있다. 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)은 서로 마주보며 연장할 수 있다. 제1 축자석(140)의 일 단부는 외각부(110)와 접촉할 수 있고. 제2 축자석(150)의 일 단부는 외각부(110)와 접촉할 수 있다. 일 예로, 제1 및 제2 축자석들(140,150)의 상기 단부는 외각부(110)의 안쪽 표면에 대응하여 굴곡될 수 있다. 다른 예로, 제1 및 제2 축자석들(140,150)의 상기 단부는 평평할 수 있다. 이 경우, 외각부(110)의 안쪽 표면에는 상기 단부에 대응하여 평평한 리세스가 제공될 수 있고, 상기 단부는 상기 리세스와 접촉할 수 있다. 도시된 것과 같이, 제1 축자석(140)과 제2 축자석(150)은 서로 접촉될 수 있다. 도시된 것과 달리, 제1 축자석(140)과 제2 축자석(150)은 서로 이격될 수 있다. 제1 축자석(140)과 제2 축자석(150)이 서로 이격되는 경우, 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150) 사이에 연결요소(미도시)가 제공될 수 있다. 일 예로, 제1 축자석(140)은 N극 자석일 수 있고, 제2 축자석(150)은 S극 자석일 수 있다. 다른 예로, 제1 축자석(140)은 S극 자석일 수 있고, 제2 축자석(150)은 N극 자석일 수 있다. 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)은 원통의 형태를 가질 수 있다.The
외각부(110)의 안에 회전자석벨트(170)가 제공될 수 있다. 회전자석벨트(170)는 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)을 중심축으로 하여 벨트형으로 제공될 수 있다. 다시 말하면, 회전자석벨트(170)는 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)을 중심축으로 하여 벨트형으로 제공될 수 있다. 회전자석벨트(170)는 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)의 측면을 둘러쌀 수 있다. 회전자석벨트(170)는 복수개의 제1 회전자석들(120) 및 복수개의 제2 회전자석들(130)을 포함할 수 있다. 제1 회전자석들(120) 및 제2 회전자석들(130)은 각각 6개로 도시되었으나, 이에 한정되지 않을 수 있다. 제1 회전자석들(120) 및 제2 회전자석들(130)은 서로 교대로 배치될 수 있다. 다시 말하면, 제1 회전자석들(120) 및 제2 회전자석들(130)이 교대로 연결되면서 회전자석벨트(170)가 제공될 수 있다. 회전자석벨트(170)는 외각부(110)와 접촉할 수 있다. 회전자석벨트(170)는 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)과 이격될 수 있다. 일 예로, 제1 회전자석들(120)은 N극 자석일 수 있고, 제2 회전자석들(130)은 S극 자석일 수 있다. 다른 예로, 제1 회전자석들(120)은 S극 자석일 수 있고, 제2 회전자석들(130)은 N극 자석일 수 있다. 도시된 것과 같이, 각각의 제1 회전자석들(120)과 각각의 제2 회전자석들(130)은 서로 접촉할 수 있다. 도시된 것과 달리, 각각의 제1 회전자석들(120)과 각각의 제2 회전자석들(130)은 서로 이격될 수 있다. 각각의 제1 회전자석들(120)과 각각의 제2 회전자석들(130)은 서로 이격되는 경우, 각각의 제1 회전자석들(120)과 각각의 제2 회전자석들(130) 사이에 연결요소(미도시)가 제공될 수 있다.A
외각부(110)의 안에 개재부(160)가 제공될 수 있다. 일 예로, 개재부(160)는 외각부(110) 안의 실질적으로 빈 공간일 수 있다. 다른 예로, 개재부(160)는 외각부(110) 안의 공간을 채우는 고상 물질을 포함할 수 있다. 이 경우, 개재부(160)는 외각부(110)와 동일한 물질을 포함할 수 있다.An
고정자(200)는 베이스(280) 및 코일벨트들(201)을 포함할 수 있다. 베이스(280)는 회전자(100)의 상면을 둘러쌀 수 있다. 다시 말하면, 베이스(280)는 외각부(110)의 상면을 둘러쌀 수 있다. 베이스(280)의 상면은 외각부(110)의 상면과 유사한 형태일 수 있다.The
베이스(280) 상에 복수개의 코일벨트들(201)이 제공될 수 있다. 코일벨트들(201)은 원호의 형태일 수 있다. 각각의 코일벨트들(201)은 베이스(280)의 상면을 가로지를 수 있다. 코일벨트들(201)은 베이스(280)의 최상부 상에서 서로 중첩될 수 있다. 다시 말하면, 코일벨트들(201)은 베이스(280)의 최상부 상에서 서로 교차할 수 있다. 코일벨트들(201)은 4개로 도시되었으나, 이에 한정되지 않을 수 있다.A plurality of
각각의 코일벨트들(201)은 평면적으로 직선 상에 배치되는 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)을 포함할 수 있다. 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)은 베이스(280) 상에 순서대로 제공될 수 있다. 각각의 코일벨트들(201)의 양 단부에 제1 코일(210) 및 제7 코일(270)이 위치할 수 있다. 제1 코일(210)의 최상부 및 제7 코일(270)의 최상부는 제1 축자석(140)의 최상부 및 제2 축자석(150)의 최상부 보다 높은 레벨에 위치할 수 있고, 제1 코일(210)의 최하부 및 제7 코일(270)의 최하부는 제1 축자석(140)의 최하부 및 제2 축자석(150)의 최하부 보다 낮은 레벨에 위치할 수 있다. 제4 코일(240)은 고정자(200)의 최상부에 제공될 수 있다. 다시 말하면, 제4 코일(240)은 베이스(280)의 최상부 상에 제공될 수 있다. 코일벨트들(201)은 제4 코일(240)을 중심으로 서로 중첩될 수 있다. 다시 말하면, 하나의 제4 코일(240)이 복수개의 코일벨트들(201)에 포함될 수 있다. 제2 코일(220) 및 제3 코일(230)은 제1 코일(210) 및 제4 코일(240) 사이에 제공될 수 있다. 제5 코일(250) 및 제6 코일(260)은 제4 코일(240) 및 제7 코일(270) 사이에 제공될 수 있다. 도시된 것과 같이, 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)은 서로 이격될 수 있다. 도시된 것과 달리, 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)은 서로 접촉될 수 있다. 하나의 코일벨트(201)가 7개의 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)을 포함하는 것으로 도시되었지만, 코일들의 개수는 이에 한정되지 않을 수 있다. 각각의 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)은 페라이트 코어를 포함할 수 있다.Each of the
각각의 제1 코일들(210) 또는 각각의 제7 코일들(270)과 연결되는 위치검출기들(290)이 제공될 수 있다. 위치검출기들(290)은 회전자(100)의 위치를 검출하는 것일 수 있다. 위치검출기들(290)은 홀 센서(Hall sensor) 또는 마우스 센서(Mouse sensor)일 수 있다.
고정자(200)와 회전자(100)는 서로 이격될 수 있다. 다시 말하면, 고정자(200)와 회전자(100) 사이에 이격공간(310)이 제공될 수 있다. 일 예로, 회전자(100)는 자기부상(Magnetic levitation)에 의해 고정자(200)와 이격될 수 있다. 다른 예로, 상기 이격공간(310)에 베어링이 제공될 수 있다.The
본 발명에 따른 구동 휠 모터의 회전자(100)는 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)을 중심축으로 하여 제1 방향(D1)으로 회전할 수 있다. 또한, 회전자(100)의 수직축(C-C')을 중심축으로 하여 제2 방향(D2)으로 회전할 수 있다.The
본 발명에 따른 구동 휠 모터는 종래의 기술에 비해 회전 운동력 및 회전 제어력이 향상된 것일 수 있다. 구동 휠 모터는 회전자석벨트(170)가 복수개의 제1 회전자석(120) 및 복수개의 제2 회전자석(130)을 포함함으로써, 회전 운동력이 우수할 수 있다. 구동 휠 모터는 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)을 포함함으로써, 회전 제어력이 우수할 수 있다.The driving wheel motor according to the present invention may have improved rotational movement force and rotational control force compared to the prior art. In the driving wheel motor, since the
도 3은 본 발명에 따른 구형 휠 모터의 동작을 설명하기 위한 도면이다.3 is a view for explaining the operation of the spherical wheel motor according to the present invention.
도 3을 참조하면, 각각의 코일벨트들(201)에 전류를 인가하여 자기장을 발생시킬 수 있다. 다시 말하면, 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)에 전류를 인가하여 자기장을 발생시킬 수 있다. 각각의 코일벨트들(201)에서 발생한 자기장은 제1 축자석(140), 제2 축자석(150) 및 회전자석벨트(170)를 회전시킬 수 있다. 따라서, 회전자(100)가 회전할 수 있다. Referring to FIG. 3 , a magnetic field may be generated by applying a current to each of the
하나의 코일벨트(201)는 회전자석벨트(170)에 대하여 하나의 방향으로 토크를 발생시킬 수 있다. 도시된 것과 같이, 4개의 코일벨트들(201)이 회전자석벨트(170)에 대하여 제1 토크(T_1), 제2 토크(T_2), 제3 토크(T_3) 및 제4 토크(T_4)를 발생시킬 수 있다. 제1 내지 제4 토크(T_1,T_2,T_3,T_4)의 크기에 따라 아래 수학식 1과 같이 X 방향 토크(T_X) 및 Y 방향 토크(T_Y)의 크기가 도출될 수 있다. One
[수학식 1] [Equation 1]
T_X = T_1 + T_2*Cos45°+ T_4*Cos135°T_X = T_1 + T_2*Cos45°+ T_4*Cos135°
T_Y = T_2*Sin45°+ T_3 + T_4*Sin135°T_Y = T_2*Sin45°+ T_3 + T_4*Sin135°
제1 내지 제4 토크(T_1,T_2,T_3,T_4)의 크기는 아래의 수학식 2에 따라 도출될 수 있다.The magnitudes of the first to fourth torques T_1, T_2, T_3, and T_4 may be derived according to Equation 2 below.
[수학식 2][Equation 2]
T_(1~4) = ((I_1*E_1) + (I_2*E_2) + (I_3*E_3) + (I_4*E_4) + (I_5*E_5) + (I_6*E_6) + (I_7*E_7))/W_mT_(1~4) = ((I_1*E_1) + (I_2*E_2) + (I_3*E_3) + (I_4*E_4) + (I_5*E_5) + (I_6*E_6) + (I_7*E_7)) /w_m
위의 수학식 2에서, I_(1~7)은 각각의 코일벨트들(201)에 포함된 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270) 각각에 흐르는 전류이고, E_(1~7)은 각각의 코일벨트들(201)에 포함된 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270) 각각에 작용하는 역기전력이고, W_m은 회전자석벨트(170)의 회전 각속도이다. 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270) 각각에 작용하는 역기전력은 회전자석벨트(170)의 회전에 따라 발생하는 것일 수 있다.In Equation 2 above, I_(1-7) is a current flowing in each of the first to seventh coils 210,220,230,240,250,260,270 included in each of the
제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)에 작용하는 역기전력은 아래의 수학식 3에 따라 도출될 수 있다.The back electromotive force acting on the first to
[수학식 3][Equation 3]
E_(1~7) = F_(1~7)*S_(1~7)E_(1~7) = F_(1~7)*S_(1~7)
위의 수학식 3에서, F_(1~7)은 각각의 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)이 회전자석벨트(170)와 이루는 각도 및 회전자석벨트(170)의 각속도에 따른 계수이고, S_(1~7)은 각각의 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)의 형태에 따른 계수이다. In Equation 3 above, F_(1-7) is a coefficient according to the angle and the angular velocity of the rotating
위와 같이 회전자석벨트(170)에 작용하는 제1 내지 제4 토크(T_1,T_2,T_3,T_4)에 따라, 회전자석벨트(170)가 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)을 중심축으로 하여 제1 방향(D1)으로 회전할 수 있다.According to the first to fourth torques (T_1, T_2, T_3, T_4) acting on the
제1 내지 제4 토크(T_1,T_2,T_3,T_4)와 별개로, 제1 코일들(210) 및 제7 코일들(270)에서 발생하는 자기장에 따라 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)에 제2 방향(D2)으로 토크가 발생할 수 있다. 이에 따라, 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)이 회전자(100)의 수직축(C-C', 도 1c 및 도 2 참조)을 중심축으로 하여 제2 방향(D2)으로 회전할 수 있다.Separately from the first to fourth torques T_1 , T_2 , T_3 , and T_4 , the
제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)이 제2 방향(D2)으로 회전하므로, 회전자석벨트(170)가 회전자(100)의 수직축(C-C', 도 1c 및 도 2 참조)을 중심축으로 하여 제2 방향(D2)으로 회전할 수 있다. 따라서, 회전자석벨트(170)가 회전하는 제1 방향(D1)은 제1 내지 제4 토크(T_1,T_2,T_3,T_4)와 평면적으로 이루는 각도가 변할 수 있다. 제1 내지 제4 토크(T_1,T_2,T_3,T_4) 각각은 회전자석벨트(170)가 회전하는 제1 방향(D1)과 이루는 각도가 작을수록 회전자석벨트(170)에 더 큰 회전력을 가할 수 있다.Since the first
결론적으로, 회전자(100)는 제1 축자석(140) 및 제2 축자석(150)을 중심축으로 하여 제1 방향(D1)으로 회전할 수 있고, 회전자(100)의 수직축(C-C', 도 1c 및 도 2 참조)을 중심축으로 하여 제2 방향(D2)으로 회전할 수 있다.Consequently, the
도 4a 내지 도 4h는 회전자석벨트의 회전에 따라 발생하는 제1 내지 제7 코일의 역기전력을 설명하기 위한 도면들이다.4A to 4H are views for explaining the counter electromotive force of the first to seventh coils generated according to the rotation of the rotating magnetic belt.
도 4a 내지 도 4h를 참조하면, 도 4h와 같이 하나의 코일벨트(201)에 대하여 회전자석벨트(170)가 평행하게 일정한 방향으로 회전하는 경우, 상기 코일벨트(201)에 포함된 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)의 역기전력이 순서대로 도 4a 내지 도 4g로 설명될 수 있다. 도 4a 내지 도 4g에서, 세로축은 역기전력의 크기비율 및 방향을 나타낸 것이고, 가로축은 회전자석벨트(170)의 회전 각도를 나타낸 것이다. 회전자석벨트(170)의 회전 각도에 따라, 코일에서 발생하는 자기장을 통과하는 자석의 극성을 가로축에 나타내었다. 예시적으로, 도 4c에 대하여 설명하면, 회전자석벨트(170)의 회전에 따라 제3 코일(230)이 발생시키는 자기장을 N극 자석이 통과할 때 역기전력의 크기는 점진적으로 증가한다. 제3 코일(230)이 발생시키는 자기장을 S극 자석이 통과할 때 역기전력의 크기는 점진적으로 증가하고, 역기전력의 방향은 N극 자석이 통과할 때의 반대이다.4A to 4H, when the rotating
도 5a는 본 발명에 따른 제어시스템의 제1 실시예를 설명하기 위한 블록도이고, 도 5b는 도 5a의 A영역의 상세도이다.5A is a block diagram for explaining a first embodiment of the control system according to the present invention, and FIG. 5B is a detailed view of area A of FIG. 5A.
도 5a 및 도 5b를 참조하면, 제어시스템은 제어부(400)를 포함할 수 있다. 제어부(400)는 복수개의 다상 인버터들(410) 및 제어기(430)를 포함할 수 있다. 제어기(430)는 각각의 다상 인버터들(410)에 제어 신호를 출력할 수 있다. 다상 인버터들(410) 각각은 하나의 코일벨트(201)에 포함된 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)에 전류 신호를 출력할 수 있다. 이 경우, 복수개의 다상 인버터들(410)이 하나의 제4 코일(240)에 전류 신호를 출력할 수 있다. 5A and 5B , the control system may include a
제어기(430)는 위치검출기(290)로부터 제공되는 위치 신호(PS)를 기준으로 다상 인버터들(410)에 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어기(430)는 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)에 출력될 전류의 크기를 연산할 수 있다. 제어기(430)는 상기 연산을 위한 MCU등을 포함할 수 있다. 제어기(430)는 사용자의 명령에 따라 회전자(100)를 회전시키기 위해 전류 크기 연산을 수행하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 일 예로, 상기 제어 신호는 펄스 폭 변조(PWM) 신호일 수 있다.The
다상 인버터들(410)은 제어 신호에 기초하여 직류 전압원에 의한 직류 신호를 교류 신호로 변환하여 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)에 출력할 수 있다. 이를 위하여, 다상 인버터들(410)은 트랜지스터들(411)을 포함할 수 있다. 일 예로, 서로 직렬로 연결되는 2개의 트랜지스터들(411)이 트랜지스터 쌍(Pair)으로 정의될 수 있고, 다상 인버터들(410) 각각은 병렬로 연결되는 복수개의 트랜지스터 쌍을 포함할 수 있다. 트랜지스터 쌍의 개수는 코일의 개수와 동일할 수 있다. 복수개의 트랜지스터들(411) 각각은 MOSFET, BJT 등 다양한 소자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 예로, 다상 인버터들(410)은 복수개의 트랜지스터들(411) 각각에 병렬로 연결되는 복수개의 환류 다이오드들(Freewheeling diode)을 포함할 수 있다. 복수개의 환류 다이오드들은 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)에 충전된 전류에 의한 트랜지스터들(411)의 손상을 방지하도록 구성될 수 있다.The
복수개의 트랜지스터들(411)은 제어 신호에 기초하여 턴 온 또는 턴 오프 될 수 있다. 트랜지스터 쌍에 포함되는 2개의 트랜지스터들(411) 각각은 서로 반전되는 제어 신호를 수신할 수 있다. 일 예로, 하나의 트랜지스터(411)가 하이 레벨의 제어 신호를 수신하여 턴 온 되고, 직렬로 연결된 다른 하나의 트랜지스터(411)가 로우 레벨의 제어 신호를 수신하여 턴 오프 될 수 있다. 이 경우, 트랜지스터 쌍에 대응되는 코일에 로우 레벨의 전류가 제공될 수 있다. 이와 같이, 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)은 다상 인버터들(410)의 제어 하에 교류 전류를 제공받을 수 있다.The plurality of
도 6a는 본 발명에 따른 제어시스템의 제2 실시예를 설명하기 위한 블록도이고, 도 6b는 도 6a의 B영역의 상세도이고, 도 6c는 도 6a의 C영역의 상세도이다.6A is a block diagram for explaining a second embodiment of a control system according to the present invention, FIG. 6B is a detailed view of area B of FIG. 6A, and FIG. 6C is a detailed view of area C of FIG. 6A.
도 6a 내지 도 6c를 참조하면, 제어시스템은 제어부(400)를 포함할 수 있다. 제어부(400)는 복수개의 다상 인버터들(410) 및 단상 인버터(420)를 포함할 수 있다. 제어기(430)는 각각의 다상 인버터들(410) 및 단상 인버터(420)에 제어 신호를 출력할 수 있다. 다상 인버터들(410) 각각은 하나의 코일벨트(201)에 포함된 제1 내지 제3 코일들(210,220,230) 및 제5 내지 제7 코일들(250,260,270)에 전류 신호를 출력할 수 있다. 단상 인버터(420)는 제4 코일(240)에 전류 신호를 출력할 수 있다.6A to 6C , the control system may include a
제어기(430)는 위치검출기(290)로부터 제공되는 위치 신호(PS)를 기준으로 다상 인버터들(410) 및 단상 인버터(420)에 제어 신호를 출력할 수 있다. 제어기(430)는 제1 내지 제7 코일들(210,220,230,240,250,260,270)에 출력될 전류의 크기를 연산할 수 있다. 제어기(430)는 상기 연산을 위한 MCU등을 포함할 수 있다. 제어기(430)는 사용자의 명령에 따라 회전자(100)를 회전시키기 위해 전류 크기 연산을 수행하여 제어 신호를 생성할 수 있다. 일 예로, 상기 제어 신호는 펄스 폭 변조(PWM) 신호일 수 있다.The
다상 인버터들(410)은 제어 신호에 기초하여 직류 전압원에 의한 직류 신호를 교류 신호로 변환하여 제1 내지 제3 코일들(210,220,230) 및 제5 내지 제7 코일들(250,260,270)에 출력할 수 있다. 이를 위하여, 다상 인버터들(410)은 트랜지스터들(411)을 포함할 수 있다. 다상 인버터들(410) 각각은 병렬로 연결되는 복수개의 트랜지스터 쌍을 포함할 수 있다. 트랜지스터 쌍의 개수는 코일의 개수와 동일할 수 있다. 복수개의 트랜지스터들(411) 각각은 MOSFET, BJT 등 다양한 소자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 예로, 다상 인버터들(410)은 복수개의 트랜지스터들(411) 각각에 병렬로 연결되는 복수개의 환류 다이오드들(Freewheeling diode)을 포함할 수 있다. 복수개의 환류 다이오드들은 제1 내지 제3 코일들(210,220,230) 및 제5 내지 제7 코일들(250,260,270)에 충전된 전류에 의한 트랜지스터들(411)의 손상을 방지하도록 구성될 수 있다.The
복수개의 트랜지스터들(411)은 제어 신호에 기초하여 턴 온 또는 턴 오프 될 수 있다. 트랜지스터 쌍에 포함되는 2개의 트랜지스터들(411) 각각은 서로 반전되는 제어 신호를 수신할 수 있다. 일 예로, 하나의 트랜지스터(411)가 하이 레벨의 제어 신호를 수신하여 턴 온 되고, 직렬로 연결된 다른 하나의 트랜지스터(411)가 로우 레벨의 제어 신호를 수신하여 턴 오프 될 수 있다. 이 경우, 트랜지스터 쌍에 대응되는 코일에 로우 레벨의 전류가 제공될 수 있다. 이와 같이, 제1 내지 제3 코일들(210,220,230) 및 제5 내지 제7 코일들(250,260,270)은 다상 인버터들(410)의 제어 하에 교류 전류를 제공받을 수 있다.The plurality of
단상 인버터(420)는 제어 신호에 기초하여 직류 전압원에 의한 직류 신호를 교류 신호로 변환하여 제4 코일(240)에 출력할 수 있다. 이를 위하여, 단상 인버터(420)는 트랜지스터들(421)을 포함할 수 있다. 단상 인버터(420)는 병렬로 연결되는 2개의 트랜지스터 쌍을 포함할 수 있다. 복수개의 트랜지스터들(421) 각각은 MOSFET, BJT 등 다양한 소자를 포함할 수 있으나, 이에 제한되지 않는다. 일 예로, 단상 인버터(420)는 복수개의 트랜지스터들(421) 각각에 병렬로 연결되는 복수개의 환류 다이오드들(Freewheeling diode)을 포함할 수 있다. 복수개의 환류 다이오드들은 제4 코일(240)에 충전된 전류에 의한 트랜지스터들(421)의 손상을 방지하도록 구성될 수 있다.The single-
복수개의 트랜지스터들(421)은 제어 신호에 기초하여 턴 온 또는 턴 오프 될 수 있다. 트랜지스터 쌍에 포함되는 2개의 트랜지스터들(421) 각각은 서로 반전되는 제어 신호를 수신할 수 있다. 일 예로, 하나의 트랜지스터(421)가 하이 레벨의 제어 신호를 수신하여 턴 온 되고, 직렬로 연결된 다른 하나의 트랜지스터(421)가 로우 레벨의 제어 신호를 수신하여 턴 오프 될 수 있다. 이 경우, 트랜지스터 쌍에 대응되는 코일에 로우 레벨의 전류가 제공될 수 있다. 이와 같이, 제4 코일(240)은 단상 인버터(420)의 제어 하에 교류 전류를 제공받을 수 있다.The plurality of
도 7a는 본 발명에 따른 구형 휠 모터의 평면도이고, 도 7b는 도 7a의 A-A'선에 따른 단면도이다. 설명의 간결함을 위해, 도 1a 내지 도 1c 및 도 2를 참조하여 설명된 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.7A is a plan view of a spherical wheel motor according to the present invention, and FIG. 7B is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 7A. For brevity of description, the same reference numerals are used for the same components described with reference to FIGS. 1A to 1C and 2 , and overlapping descriptions will be omitted.
도 7a 및 도 7b를 참조하면, 고정자(200)의 베이스(280)의 최상부에 베이스 개구(281)가 제공될 수 있다. 베이스 개구(281)는 베이스(280)를 관통할 수 있다. 베이스 개구(281)는 평면적으로 원형일 수 있다. 각각의 코일벨트들(201)은 평면적으로 직선 상에 배치되는 제1 내지 제3 코일들(210,220,230) 및 제5 내지 제7 코일들(250,260,270)을 포함할 수 있다.7A and 7B , a
베이스 개구(281) 내에 위치검출기들(290)이 제공될 수 있다. 상기 위치검출기들(290)은 상기 베이스 개구(281)에 의해 노출되는 베이스(280)의 측벽 상에 제공될 수 있다. 베이스(280)의 측벽 상에 8개의 위치검출기들(290)이 제공될 수 있다. 8개의 위치검출기들(280) 각각은 베이스 개구(281)에 인접하는 8개의 코일들(230,250)이 배치된 방향에 대응되도록 배치될 수 있다. 다시 말하면, 8개의 위치검출기들(290)이 방사형으로 배치될 수 있다. 위치검출기들(290)은 홀 센서, 카메라 및 마우스 센서 중 하나일 수 있다. 위치검출기들(290)은 회전자(100)의 위치를 검출하여, 제어기(430)로 위치 신호(PS)를 제공할 수 있다(도 5a 및 도 5b 참조). 8개의 위치검출기들(290)이 베이스 개구(281) 내에 제공됨에 따라, 제어기(430)에 전달되는 위치 신호(PS)가 상대적으로 정밀할 수 있고, 제어기(430)가 다상 인버터들(410)에 출력하는 제어 신호가 상대적으로 정밀할 수 있다.
도 8a는 본 발명에 따른 구형 휠 모터의 평면도이고, 도 8b는 도 8a의 A-A'선에 따른 단면도이고, 도 8c는 도 8a에 따른 위치검출기를 설명하기 위한 도면이다. 도 1a 내지 도 1c 및 도 2를 참조하여 설명된 동일한 구성요소에 대해서는 동일한 도면 부호를 사용하며, 중복되는 설명은 생략하기로 한다.8A is a plan view of a spherical wheel motor according to the present invention, FIG. 8B is a cross-sectional view taken along line A-A' of FIG. 8A, and FIG. 8C is a view for explaining the position detector according to FIG. 8A. The same reference numerals are used for the same components described with reference to FIGS. 1A to 1C and 2 , and overlapping descriptions will be omitted.
도 8a 내지 도 8c를 참조하면, 고정자(200)의 베이스(280)의 최상부에 베이스 개구(281)가 제공될 수 있다. 베이스 개구(281)는 베이스(280)를 관통할 수 있다. 베이스 개구(281)는 평면적으로 원형일 수 있다. 각각의 코일벨트들(201)은 평면적으로 직선 상에 배치되는 제1 내지 제3 코일들(210,220,230) 및 제5 내지 제7 코일들(250,260,270)을 포함할 수 있다. 코일벨트들(201)은 서로 중첩되지 않을 수 있다.8A to 8C , a
베이스 개구(281)에 의해 노출되는 베이스(280)의 측벽과 연결되는 지지벽(282)이 제공될 수 있다. 지지벽(282) 상에 플레이트(283)가 제공될 수 있다. 지지벽(282)은 플레이트(283)의 하면의 가장자리를 지지할 수 있다. 플레이트(283)는 원형 판의 형태를 가질 수 있고, 지지벽(282)은 원형 파이프의 형태를 가질 수 있다. 지지벽(282) 및 플레이트(283)에 의해 베이스 개구(281)가 외부와 차단될 수 있다.A
위치검출기(290)가 플레이트(283)에 의해 지지될 수 있다. 위치검출기(290)는 제1 인코더(291), 제1 베어링(292), 연결부(293), 디스크(294), 제2 인코더(295) 및 제2 베어링들(296)을 포함할 수 있다.
디스크(294)는 원형 판의 형태를 가질 수 있다. 디스크(294)의 원주면은 회전자(100)의 외각부(110)와 접촉할 수 있다. 디스크(294)는 베이스 개구(281)를 통해 회전자(100)의 외각부(110)와 접촉할 수 있다. 디스크(294)의 양 측에 제2 베어링들(296)이 제공될 수 있다. 제2 베어링들(296) 중 하나와 제2 인코더(295)가 연결될 수 있다. 디스크(294) 상에 연결부(293)가 제공될 수 있다. 연결부(293)는 상부(293a) 및 하부(293b)를 포함할 수 있다. 연결부(293)의 하부(293b)는 상부(293a)와 연결되는 제1 부분(293b1) 및 상기 제1 부분(293b1)에서 연장하는 제2 부분들(293b2)을 포함할 수 있다. 상기 제2 부분들(293b2) 사이에 디스크(294)가 제공될 수 있다. 상기 제2 부분들(293b2) 각각은 제2 베어링(296)과 연결될 수 있다. 연결부(293)의 상부(293a)는 플레이트(283)를 관통할 수 있다. 연결부(293)의 상부(293a) 상에 제1 베어링(292)이 제공될 수 있다. 제1 베어링(292)과 제1 인코더(291)가 연결될 수 있다.The
위치검출기(290)는 회전자(100)의 위치를 검출하는 것일 수 있다. 이하에서, 위치검출기(290)가 회전자(100)의 위치를 검출하는 방법을 설명한다. 회전자(100)가 회전하면, 외각부(110)와 디스크(294)의 마찰에 의해 디스크(294)가 회전할 수 있다. 디스크(294)는 디스크(294)의 원주면과 평행하는 제1 축(C1)을 중심축으로 하여 제3 방향(D3)으로 회전할 수 있고, 제1 축(C1)과 수직하는 제2 축(C2)을 중심축으로 하여 제4 방향(D4)으로 회전할 수 있다. 디스크(294)가 제3 방향(D3)으로 회전하면, 제2 인코더(295)가 디스크(294)의 회전을 감지하여 회전 정보를 획득할 수 있다. 디스크(294)가 제4 방향(D4)으로 회전하면, 연결부(293)가 제4 방향(D4)으로 회전할 수 있다. 연결부(293)가 제4 방향(D4)으로 회전하면, 제1 인코더(291)가 연결부(293)의 회전을 감지하여 회전 정보를 획득할 수 있다. 제1 및 제2 인코더(291,295)의 회전 정보를 바탕으로, 회전자(100)의 위치가 검출될 수 있다. 위치검출기(290)는 제어기(430)에 위치 신호(PS)를 제공할 수 있다(도 5a 및 도 5b 참조). 제1 및 제2 인코더(291,295)를 포함하는 위치검출기(290)가 제공됨에 따라, 제어기(430)에 전달되는 위치 신호(PS)가 상대적으로 정밀할 수 있고, 제어기(430)가 다상 인버터들(410)에 출력하는 제어 신호가 상대적으로 정밀할 수 있다.The
이상, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 실시예를 설명하였지만, 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자는 본 발명이 그 기술적 사상이나 필수적인 특징을 변경하지 않고서 다른 구체적인 형태로 실시될 수 있다는 것을 이해할 수 있을 것이다. 그러므로 이상에서 기술한 실시예에는 모든 면에서 예시적인 것이며 한정적이 아닌 것으로 이해해야만 한다.As mentioned above, although embodiments of the present invention have been described with reference to the accompanying drawings, those of ordinary skill in the art to which the present invention pertains can implement the present invention in other specific forms without changing its technical spirit or essential features. You will understand that there is Therefore, it should be understood that the embodiments described above are illustrative in all respects and not restrictive.
100: 회전자
140: 제1 축자석
150: 제2 축자석
170: 회전자석벨트
200: 고정자
201: 코일벨트
280: 베이스100: rotor
140: first axis magnet
150: second axis magnet
170: rotating magnet belt
200: stator
201: coil belt
280: base
Claims (20)
상기 회전자의 상면을 둘러싸는 고정자를 포함하고,
상기 회전자는 구형의 외각부, 상기 외각부 안에서 수평 방향으로 연장하는 제1 축자석, 상기 외각부 안에서 상기 수평 방향으로 상기 제1 축자석과 마주보며 연장하는 제2 축자석 및 상기 외각부 안에서 상기 제1 축자석 및 상기 제2 축자석을 중심축으로 하여 벨트형으로 제공되는 회전자석벨트를 포함하고,
상기 회전자석벨트는 서로 교대로 배치되는 복수개의 제1 회전자석들 및 복수개의 제2 회전자석들을 포함하고,
상기 고정자는:
상기 회전자의 상면을 둘러싸는 베이스; 및 상기 베이스 상에 복수개로 제공되어 상기 베이스의 최상부 상에서 서로 교차하는 코일벨트들을 포함하고,
각각의 상기 코일벨트들은 복수개의 코일들을 포함하되,
상기 코일벨트들 중 어느 하나의 상기 복수개의 코일들은 상기 베이스의 상면 상에서 상기 제1 축자석 및 상기 제2 축자석을 중심축으로 하는 원호 형태를 이루는 구형 휠 모터.
spherical rotor; and
and a stator surrounding the upper surface of the rotor;
The rotor has a spherical outer shell, a first axial magnet extending in a horizontal direction within the outer shell, a second axial magnet extending opposite the first axial magnet in the horizontal direction within the outer shell, and the axial magnet in the outer shell A rotating magnet belt provided in a belt form with the first axial magnet and the second axial magnet as a central axis,
The rotating magnet belt includes a plurality of first rotating magnets and a plurality of second rotating magnets arranged alternately with each other,
The stator is:
a base surrounding the upper surface of the rotor; and a plurality of coil belts provided on the base to cross each other on the top of the base,
Each of the coil belts includes a plurality of coils,
A spherical wheel motor in which the plurality of coils of any one of the coil belts form an arc shape with the first and second axis magnets as central axes on the upper surface of the base.
상기 회전자는 상기 외각부 안의 개재부를 더 포함하고,
상기 개재부는 상기 외각부와 동일한 물질을 포함하는 구형 휠 모터.
The method of claim 1,
The rotor further comprises an interposition in the outer shell,
The interposition portion comprises the same material as the outer shell portion of the spherical wheel motor.
상기 회전자는 상기 외각부 안의 개재부를 더 포함하고,
상기 개재부는 실질적으로 빈 공간인 구형 휠 모터.
The method of claim 1,
The rotor further comprises an interposition in the outer shell,
wherein the intervening portion is a substantially empty spherical wheel motor.
상기 제1 축자석 및 상기 제2 축자석은 서로 접촉하는 구형 휠 모터.
The method of claim 1,
The first shaft magnet and the second shaft magnet are in contact with each other.
각각의 상기 제1 회전자석들 및 각각의 상기 제2 회전자석들은 서로 접촉하는 구형 휠 모터.
The method of claim 1,
each of the first rotating magnets and each of the second rotating magnets are in contact with each other.
각각의 상기 코일벨트들은 양 단부에 위치하는 제1 코일 및 제2 코일을 포함하고,
상기 제1 코일의 최상부 및 상기 제2 코일의 최상부는 상기 제1 축자석의 최상부 및 상기 제2 축자석의 최상부 보다 높은 레벨에 위치하고,
상기 제1 코일의 최하부 및 상기 제2 코일의 최하부는 상기 제1 축자석의 최하부 및 상기 제2 축자석의 최하부 보다 낮은 레벨에 위치하는 구형 휠 모터.
The method of claim 1,
Each of the coil belts includes a first coil and a second coil located at both ends,
The top of the first coil and the top of the second coil are located at a higher level than the top of the first shaft magnet and the top of the second shaft magnet;
A lowermost portion of the first coil and a lowermost portion of the second coil are positioned at a lower level than a lowermost portion of the first axial magnet and lowermost portions of the second axial magnet.
각각의 상기 코일벨트들은 상기 베이스의 상기 최상부 상에 제3 코일을 포함하는 구형 휠 모터.
The method of claim 1,
wherein each of the coil belts includes a third coil on the top of the base.
상기 회전자와 상기 고정자는 서로 이격되는 구형 휠 모터.
The method of claim 1,
The spherical wheel motor in which the rotor and the stator are spaced apart from each other.
상기 회전자와 상기 고정자 사이에 제공되는 베어링을 더 포함하는 구형 휠 모터.
9. The method of claim 8,
The spherical wheel motor further comprising a bearing provided between the rotor and the stator.
상기 제1 코일 또는 상기 제2 코일과 연결되는 위치검출기를 더 포함하는 구형 휠 모터.
7. The method of claim 6,
The spherical wheel motor further comprising a position detector connected to the first coil or the second coil.
상기 제1 축자석은 N극 자석이고, 상기 제2 축자석은 S극 자석인 구형 휠 모터.
The method of claim 1,
The first shaft magnet is an N-pole magnet, and the second shaft magnet is an S-pole magnet.
각각의 상기 제1 회전자석들은 N극 자석이고, 각각의 상기 제2 회전자석들은 S극 자석인 구형 휠 모터.
The method of claim 1,
each of the first rotating magnets is a N pole magnet and each of the second rotating magnets is an S pole magnet.
상기 회전자의 상면을 둘러싸는 고정자를 포함하고,
상기 회전자는 구형의 외각부, 상기 외각부 안에서 수평 방향으로 연장하는 제1 축자석, 상기 외각부 안에서 상기 수평 방향으로 상기 제1 축자석과 마주보며 연장하는 제2 축자석 및 상기 외각부 안에서 상기 제1 축자석 및 상기 제2 축자석을 중심축으로 하여 벨트형으로 제공되는 회전자석벨트를 포함하고,
상기 회전자석벨트는 서로 교대로 배치되는 복수개의 제1 회전자석들 및 복수개의 제2 회전자석들을 포함하고,
상기 고정자는:
상기 회전자의 상면을 둘러싸는 베이스; 및 상기 베이스 상에 복수개로 제공되는 코일벨트들을 포함하고,
각각의 상기 코일벨트들은 복수개의 코일들을 포함하되,
상기 코일벨트들 중 어느 하나의 상기 복수개의 코일들은 상기 베이스의 상면 상에서 상기 제1 축자석 및 상기 제2 축자석을 중심축으로 하는 원호 형태를 이루는 구형 휠 모터.
spherical rotor; and
and a stator surrounding the upper surface of the rotor;
The rotor has a spherical outer shell, a first axial magnet extending in a horizontal direction within the outer shell, a second axial magnet extending opposite the first axial magnet in the horizontal direction within the outer shell, and the axial magnet in the outer shell A rotating magnet belt provided in a belt form with the first axial magnet and the second axial magnet as a central axis,
The rotating magnet belt includes a plurality of first rotating magnets and a plurality of second rotating magnets arranged alternately with each other,
The stator is:
a base surrounding the upper surface of the rotor; and a plurality of coil belts provided on the base,
Each of the coil belts includes a plurality of coils,
A spherical wheel motor in which the plurality of coils of any one of the coil belts form an arc shape with the first and second axis magnets as central axes on the upper surface of the base.
상기 베이스는 상기 베이스의 최상부에 제공되는 베이스 개구를 포함하는 구형 휠 모터.
14. The method of claim 13,
wherein the base includes a base opening provided at the top of the base.
상기 베이스 개구에 의해 노출되는 상기 베이스의 측벽 상에 제공되는 위치검출기들을 더 포함하는 구형 휠 모터.
15. The method of claim 14,
and position detectors provided on a sidewall of the base exposed by the base opening.
상기 위치검출기들은 상기 베이스 개구에 인접하는 상기 코일들이 배치된 방향에 대응되도록 배치되는 구형 휠 모터.
16. The method of claim 15,
The position detectors are disposed so as to correspond to a direction in which the coils adjacent to the base opening are disposed.
상기 베이스 개구를 통해 상기 외각부와 접촉하는 디스크를 포함하는 회전검출기를 더 포함하는 구형 휠 모터.
15. The method of claim 14,
The spherical wheel motor further comprising a rotation detector including a disk in contact with the outer shell through the base opening.
상기 디스크는 상기 디스크의 원주면과 평행하는 축을 중심축으로 하여 제1 방향으로 회전 가능하고,
상기 회전검출기는 상기 디스크의 옆에 제공되는 제1 인코더를 더 포함하고,
상기 제1 인코더는 상기 디스크의 상기 제1 방향으로의 회전을 감지하여 회전 정보를 획득하는 구형 휠 모터.
18. The method of claim 17,
The disk is rotatable in a first direction with an axis parallel to the circumferential surface of the disk as a central axis,
The rotation detector further comprises a first encoder provided next to the disk,
The first encoder is a spherical wheel motor to obtain rotation information by detecting the rotation of the disk in the first direction.
상기 디스크는 상기 제1 방향과 교차하는 제2 방향으로 회전 가능하고,
상기 회전검출기는 상기 디스크의 위에 제공되는 제2 인코더를 더 포함하고,
상기 제2 인코더는 상기 디스크의 상기 제2 방향으로의 회전을 감지하여 회전 정보를 획득하는 구형 휠 모터.
19. The method of claim 18,
The disk is rotatable in a second direction intersecting the first direction,
The rotation detector further comprises a second encoder provided on the disk,
The second encoder is a spherical wheel motor to obtain rotation information by detecting the rotation of the disk in the second direction.
상기 회전검출기는 상기 디스크와 상기 제2 인코더를 연결하는 연결부를 더 포함하고,
상기 연결부의 일 부분들 사이에 상기 디스크가 제공되는 구형 휠 모터.20. The method of claim 19,
The rotation detector further includes a connection unit for connecting the disk and the second encoder,
A spherical wheel motor in which the disk is provided between some portions of the connecting portion.
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