KR102577774B1 - 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치와 이를 이용하는 라이다 시스템 - Google Patents

무접점 전력공급 및 데이터통신 장치와 이를 이용하는 라이다 시스템 Download PDF

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Abstract

본 발명은 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치와 이를 이용하는 라이다 시스템을 개시한다. 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치는 회전자(rotor)로 동작하는 모터회전부와 고정자(stator)로 동작하는 모터고정부를 갖는 모터가 구비되고, 모터회전부와 결합되어 회전하면서 작동하는 회전유닛 및 모터고정부와 결합되어서 외부 전력을 공급받아 작동하는 고정유닛으로 이루어지며, 고정유닛에 공급되는 전력이 전자기유도 방식으로 유도되어 회전유닛으로 전력을 공급하도록 동작하면서, 회전유닛과 고정유닛에 구비되는 광통신 모듈을 통하여 신호 또는 데이터를 송수신한다. 이러한 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 이용하여 라이다 시스템을 구현할 수 있다.

Description

무접점 전력공급 및 데이터통신 장치와 이를 이용하는 라이다 시스템{NON-CONTACT POWER SUPPLY AND DATA COMMUNICATION DEVICE AND LIDAR SYSTEM USING THE SAME}
본 발명은 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치와 이를 이용하는 라이다 시스템에 관한 것으로서, 더욱 상세하게는 회전하는 회전부와 고정되어 있는 고정부를 구비한 기계장치에 결합하여, 무접점 방식으로 고정부 측의 전력을 회전부 측으로 공급하고, 회전부 측과 고정부 측 간에 데이터 송수신을 수행할 수 있는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치와 이를 이용하는 라이다 시스템에 관한 것이다.
일반적으로 모터나 전동기의 전력 공급 시스템 등에서 일반적으로 유접점 회로를 채용한 유접점 전력 전송 장치가 채용되고 있다. 유접점 전력 전송 장치는 비교적 단순하고 저렴한 장점을 가지고 있으나 유선으로 연결되므로 회전 구조나 회전 구동 유닛을 포함하는 기계장치에는 사용하기가 쉽지 않다.
이를 해결하기 위하여, 다른 종래 기술에서는 로터리 조인트, 로터리 커넥터 등으로도 불리는 전기/기계적 부품인 슬립링(Slipring)을 사용한다. 슬립링(Slipring)은 회전하는 물체에 전원 또는 전기 신호를 공급하기 위하여 사용되는 장치로서 전원을 인가받아 동작되는 장치가 회전되는 물체의 내부에 구비될 경우 이를 연결하는 전선에 꼬임이 발생되어 회전동작이 불가능해지는 것을 해소하여 전선의 꼬임 없이 전력을 전달할 수 있는 일종의 회전형 커넥터이다.
그러나 슬립링과 같은 무접점 전력 전송 장치는, 단순한 전원을 공급하는 목적으로 많이 사용되며, 흑연 타입의 저가형 슬립링이 주를 이루고 있다.
그런데, 흑연 타입의 슬립링은 불량 및 유지보수의 어려움과 미세 신호 종류의 증가가 발생하는 문제와, 복잡한 구조, 높은 비용 및 높은 기술 요구 사항을 요구하는 단점이 있다.
또 다른 종래 기술로, 국내 등록특허공보 제10-1671352호(2016.10.26.)에는 광신호 전달수단이 구비된 3축 슬립링이 공지되어 있다. 이 종래 기술은 압력과 전력 및 광신호가 하나의 슬립링으로 공급될 수 있도록 압력을 전달하는 압력전달부와 전력을 전달하는 전력전달부와 광신호를 전달하는 광신호전달부가 하나의 구성으로 형성된 3축 무접점 슬립링 모터를 개시한다.
하지만, 상기 종래 기술의 무접점 슬립링 모터는, 회전자부와, 회로기판부, 커넥터부 및 슬립링유닛을 포함하는 복잡한 구조를 가지며, 무선 광통신을 제공하는 것이 아닌 관통공 내의 광케이블을 통한 광신호를 전달하도록 구성된다.
따라서, 상기의 종래 기술은 광신호 전달을 위한 관통공을 구비해야 하므로 제조가 어렵고, 내구성, 신뢰성 및 재현성을 확보하기가 쉽지 않은 문제가 있다.
본 발명은 전술한 종래기술의 문제점을 해결하기 위해 도출된 것으로, 본 발명의 목적은, 회전유닛과 고정유닛 간에 무접점 동력 전달 방식(Non Contact Power Supply)으로 전원을 안정되게 공급하기 위한 전자기유도 수단 및 회전유닛과 고정유닛 간의 데이터 통신 환경을 제공하는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 제공하고자 하는 것이다.
또한, 본 발명에 의하면, 모터의 외주면으로 무접점 전력공급을 위한 송신부코어와 수신부코어를 형성시킴으로서, 송신부코어와 수신부코어 내측으로 코일 직경 및 턴수를 자유롭게 조정할 수 있어 회전유닛으로 공급하는 전송전력을 증대할 수 있는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 회전하는 모터의 중앙부에 형성되는 모터중공축을 통하여 회전체와 고정체간에 장애물 없이 무선 광통신이 가능하도록 하는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 제공하는 데 있다.
또한, 본 발명의 다른 목적은 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 이용하여 회전유닛에 장착되는 레이저 송수신모듈에 무접점 동력 전달 방식(Non Contact Power Supply)으로 전력을 공급하여 동작시키며, 광통신 모듈을 통하여 신호 또는 데이터를 송수신하도록 하는 라이다 시스템을 제공하고자 하는 것이다.
상기 기술적 과제를 해결하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치는 회전자(rotor)로 동작하는 모터회전부와 고정자(stator)로 동작하는 모터고정부를 갖는 모터가 구비되고, 상기 모터회전부와 결합되어 회전하면서 작동하는 회전유닛 및 상기 모터고정부와 결합되어서 외부 전력을 공급받아 작동하는 고정유닛으로 이루어지며, 상기 고정유닛에 공급되는 전력이 전자기유도 방식으로 유도되어 상기 회전유닛으로 전력을 공급하도록 동작하면서, 상기 회전유닛과 고정유닛에 구비되는 광통신 모듈을 통하여 신호 또는 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 할 수 있다.
또한, 본 발명의 상기 모터는 중앙부를 관통하는 모터중공축이 형성되어지고, 상측 외주면이 회전자(rotor)로 동작하는 아우터로터(Outer Rotor)형 BLDC(Brushless Direct Current) 모터인 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 회전유닛은 모터회전부의 상측에서 결합되어 회전하는 회전기판을 구비하는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 회전유닛은 상기 회전기판의 하부로 결합되면서 상기 모터의 외주면을 감싸는 형태로 이루어진 수신부코어 및 상기 수신부코어의 외면으로 형성되는 수신부권선(Coil)을 포함하는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 고정유닛은 모터고정부를 장착하여 지지하면서 외부전력을 공급받아 모터를 동작시키고 상기 회전유닛을 제어하는 고정기판을 구비하는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 고정유닛은 상기 고정기판의 상부에 결합되면서 상기 수신부코어와 일정거리 이격되게 김싸는 형태로 이루어진 송신부코어 및 상기 송신부코어의 내측에서 형성되는 송신부권선(Coil)을 포함하는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 송신부권선(Coil)의 양단부는 상기 고정기판의 전원 출력 단자에 연결되고, 상기 수신부권선(Coil)의 양단부는 상기 회전기판의 전원 입력 단자에 연결되는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 송신부코어 및 수신부코어는 상기 송신부권선 및 수신부권선을 지지하기 위한 수단을 구비하는 페라이트 코어(Ferrite Core)인 특징이 있다.
또한, 본 발명은 상기 송신부코어 및 수신부코어의 이격 거리의 조절에 따라 상기 송신부권선 및 수신부권선에 감겨지는 코일 직경 및 턴수를 조정할 수 있는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 광통신 모듈은 상기 회전기판의 하부 중앙으로 구비된 제1 통신모듈과 상기 고정기판 상의 중앙부에 고정된 제2 통신모듈로 이루어지고, 제1 통신모듈과 제2 통신모듈이 상기 모터의 중앙부를 관통하는 모터중공축을 통해 신호 또는 데이터를 송수신하는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 제1 통신모듈 및 상기 제2 통신모듈은 광신호를 송수신하는 적외선(IR) 센서 방식의 통신 모듈인 특징이 있다.
또한, 본 발명의 다른 측면에 따른 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 이용하는 라이다 시스템은 전술되어진 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치가 구비되고, 상기 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치의 회전하는 회전기판 상에 적어도 하나 이상의 레이저 송수신모듈이 결합되어, 상기 레이저 송수신모듈이 외부 전력을 공급받아 작동하는 고정기판으로부터 전자기유도 방식으로 전력을 공급받아 동작하면서, 상기 회전기판과 고정기판 간에는 구비되는 광통신 모듈을 통하여 신호 또는 데이터를 송수신하는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 라이다 시스템은 회전하는 레이저 송수신모듈의 보호덮개로서 원통형의 상부케이스와 고정기판을 지지하는 하부케이스가 서로 결합되어 이루어지는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 상부케이스는 상기 레이저 송수신모듈의 동작에 따른 레이저 광이 외부로 송출되고 외부 물체 등에서 반사되어 돌아오는 레이저 광을 수신하도록 광투과성 소재로 이루어진 레이저 투과창을 형성하는 특징이 있다.
또한, 본 발명의 상기 레이저 송수신모듈은 하나가 상기 회전기판의 상부 일측에 배치되거나, 상기 레이저 송수신모듈 2개가 상기 회전기판의 소정 방향에서 서로 반대 방향을 향하도록 배치되거나, 또는 상기 레이저 송수신모듈 3개가 상기 회전기판 상에서 방사상 방향을 향하도록 균등 배열될 수 있는 특징이 있다.
전술한 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치에 따른 본 발명에 의하면, 모터의 외주면으로 확장이 용이한 구조로 수신부코어와 송신부코어를 형성시킴으로서, 코일 직경 및 턴수를 자유롭게 조정할 수 있어 무접점 전력공급에 따른 전송전력(electric power)을 증대할 수 있는 효과가 있다.
또한, 본 발명에 의하면, 광통신 모듈이 모터의 중앙부 관통홀을 통하여 데이터통신을 하도록 제공함으로서, 회전유닛과 고정유닛 간에 장애물 없이 무선 광통신이 가능한 장점이 있다.
또한, 전술한 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 사용하는 경우에는, 보다 단순한 구성으로 라이다 시스템의 회전하는 레이저 송수신모듈에 전력을 공급하여 동작시키며, 광통신 모듈을 통하여 신호 또는 데이터를 송수신하도록 하는 라이다 시스템을 제공하는 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치에 대한 정면도이다.
도 2는 도 1의 장치의 횡단면을 보여주는 사시도이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 장치를 이용하는 라이다 시스템의 외관을 보여주는 예시도이다.
도 4는 본 발명의 실시예에 따른 도 3의 무접점 전력공급 및 데이터통신을 이용하는 라이다 시스템의 결합 구조를 보여주는 예시도이다.
본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.
따라서 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.
이하 본 발명의 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치에 대한 바람직한 실시예를 도면을 참조하여 상세히 설명하면 아래와 같다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치에 대한 개략적인 정면도이고, 도 2는 도 1의 장치의 횡단면을 보여주는 사시도이다.
도시에서와 같이 본 실시예에 따른 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치(1)는 회전부 및 고정부로 이루어진 전자장치 및 기계기구부를 구비한다. 이때 상기 회전부는 회전체 또는 회전유닛과 대응하고, 상기 고정부는 고정체 또는 고정유닛과 대응할 수 있다.
이에 따른 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치(1)는 상기 회전유닛을 회전시키는 회전자(rotor)로 동작하는 모터회전부(11)와 고정자(stator)로 동작하는 모터고정부(12)로 이루어진 하나의 모터(10)가 구비된다.
그리고 상기 모터(10)의 모터회전부(11)에 의해서 회전하면서 작동하는 상부의 회전유닛과 외부 전력을 공급받고 상기 회전유닛에 전력을 공급하기 위해 고정되어 작동하는 하부의 고정유닛으로 이루어질 수 있다.
상기 모터(10)는 중앙부를 관통하는 모터중공축(13)이 형성되어지고, 상측 외주면이 회전하는 아우터로터(Outer Rotor)형 브러쉬리스디씨(Brushless Direct Current, BLDC) 모터이다.
상기 모터(10)는 회전력을 내는 부분으로의 회전자(Rotor)인 영구자석으로서의 마그네트가 모터의 외측으로 형성되는 모터회전부(11)와 통전용 권선에 의해 여기되는 코일을 감은 전자석으로 이루어지는 고정자, 즉 스테이터(Stator)가 모터의 내측으로 형성되는 모터고정부(12)로 이루어진다.
다시 설명하면 모터고정부(12)로서의 내측의 고정자(Stator)가 전자석으로 여기되고, 이에 모터회전부(11)로서의 로터(Rotor)인 마그네트가 전기가 흐르는 코일에 가까워지면 끌리는 힘을 받아 외측에서 회전 동력을 얻는 구조라 할 수 있다.
즉 본 발명은 아우터로터(Outer Rotor)형 BLDC 모터의 구조를 적용함으로서 회전하는 회전체를 구현하도록 형성되는 것임을 알 수 있다.
상기 회전유닛은 상기 모터회전부(11)의 상측으로 볼트와 너트등의 체결수단으로 결합되는 회전기판(110)이 구비되고, 상기 회전기판(110)의 하부측에서 상기 모터(10)의 외주면을 감싸는 형태로서의 수신부코어(120)가 결합되어 형성된다.
이때 상기 수신부코어(120)는 정면에서 보았을 때, 회전기판(110)과의 결합부와 모터 외주면을 따라 이루어진 형상이 기역자로 보일 수 있다.
또한, 상기 수신부코어(120)는 외면으로 일정량의 코일이 감겨진 권선 형태로 형성되는 수신부권선(Coil)(121)을 포함하여 이루어진다.
이에 수신부권선(121)은 회전기판(110)으로의 전력 전달을 위한 전원 입력 단자와 연결되어지고 회전하면서 송신부권선(221)의 전자기장에 의한 전자기 유도를 통하여 생성되는 유도 전력을 상기 회전기판(110)으로 전력을 공급하게 된다.
이에 따라 상기 회전기판(110)은 상기 수신부권선(121)에 의해 전자기 유도에 의한 무접점으로 공급되는 전력을 공급받으면서 동작할 수 있다.
이에 상기 회전기판(110)에 레이저를 송출하고 수신하는 레이저 송수신모듈과 같은 특정 구동유닛을 연결하게 되면, 무접점으로 공급되는 전력으로 이를 동작시킬 수 있게 되는 것이다.
또한, 상기 고정유닛은 외부 전력을 공급받고 고정되어 작동하는 인쇄회로기판(printed circuit board, PCB)으로서의 고정기판(210)을 포함하며, 상기 고정기판(210)의 상측에서 체결 수단에 의해 결합되면서 상기 수신부코어(120)와 일정거리 이격되게 감싸는 형태로 이루어진 송신부코어(220)를 구비한다.
그리고 상기 송신부코어(220)는 내주면으로 일정량의 코일이 감겨진 권선 형태로 형성되는 송신부권선(Coil)(221)을 포함하여 이루어진다.
상기 송신부코어(220)는 고정기판(210)과의 결합부와 상기 수신부코어(120)와의 대칭구조로서 모터 외주면을 따라 이루어진 형상이 정면에서 보았을 때, 니은자로 보일 수 있다.
상기 송신부권선(221)은 고정기판(210)에서의 전력 전달을 위한 전원 출력 단자와 연결되어, 고정된 채로 고정기판(210)에서 전달되는 전력을 공급받아 전자기장을 형성하는 기능을 하게 된다.
또한, 상기 고정기판(210)은 상기 회전기판(110)과 연동하며, 모터(10)의 회전 속도를 제어하거나, 회전기판(110)에서 수신되는 데이터를 처리하는 기능 및 외부의 장치에 전달하는 제어부를 포함할 수 있다.
상기 제어부는 논리회로, 프로그래밍 로직 컨트롤러, 마이컴, 마이크로프로세서 등에서 선택되는 적어도 어느 하나의 장치로 구현될 수 있고, 통신모듈을 구비하거나 통신모듈에 결합할 수 있다. 통신모듈은 인트라넷, 인터넷, 차량 네트워크 등으로 통해 외부 장치와 통신하여 회전기판(110)에서 전송되는 신호 혹은 데이터를 외부 장치에 전송할 수 있다.
또한, 상기 고정기판(210)에는 외부 전력이 인가되는 전원 커넥터와 외부 네트워크와의 연결을 위한 통신 커넥터를 구비할 수 있고, 구현에 따라서 전원과 통신 겸용의 통합 커넥터를 선택적으로 혹은 추가적으로 구비할 수 있다. 상기 전원 커넥터, 통합 커넥터 및 통신 커넥터가 실장될 수 있다. 이에 상기 고정기판(210)은 외부 전력을 공급받아 상기 송신부권선(221) 및 모터(10)로의 전력을 공급할 수 있다.
상술한 바와 같은 구성을 갖는 본 발명의 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치(1)는 상기 고정기판(210)에 공급되는 전력이 전자기유도의 무선 전력 전송 방식으로 상기 회전기판(110)으로 공급될 수 있도록 모터(10)의 외주면으로 자기유도 코일을 구비하는 구조를 형성시키는 것이다.
즉, 상기 송신부권선(221) 및 수신부권선(121)은 일정 코일 직경 및 일정 턴수로 감겨진 송신 코일 및 수신 코일로 지칭될 수 있고, 전자기 유도에 의해 송신 코일에서 수신 코일로 전력을 무선 전송 시킬 수 있도록 서로 일정 거리 이격되어 배치된다.
또한, 상기 송신부코어(220) 및 수신부코어(120)는 상기 송신부권선(221) 및 수신부권선(121)을 지지하는 수단으로서 권선틀(Coil Former)의 기능도 함께하는 일종의 페라이트 코어(Ferrite Core)라 할 수 있다.
상기 페라이트 코어란 페라이트로 만들어진 자력이 강한 자기 철심으로서, 상기 모터의 외주면을 따라 결합시키기 용이한 구조의 원통모양으로 이루어진다. 또한, 상기 페라이트 코어는 송신 코일 및 수신 코일에 흐르는 유효한 전력 신호는 잘 통과시키고 고주파 성분 등의 무효한 전력 신호는 차단하는 기능을 한다.
일반적으로 송신부권선 및 수신부권선에 감겨지는 권선량의 확장과 송신부코어 및 수신부코어의 이격 거리에 따라 전자기 유도량 및 무선 전송 에너지량이 결정될 수 있기 때문에, 권선량을 많이 하거나, 이격 거리를 가깝게 하면 전력 전송율이 높아지고 수율이 향상될 수 있다.
이는 상기 모터(10) 내측의 관통홀을 통하여 송신 코일과 수신 코일을 구비하여 자기유도 방식의 무선 전력 전송을 하는 것에 비해, 외측으로 확장될 수 있는 모터(10)의 외주면으로 송신 코일 및 수신 코일을 구비하게 함으로서, 공간의 제약과 코일 권선 양의 제약에 따른 문제점을 해결할 수 있고, 이에 따른 전력 전송의 전력량(electric power)을 증가시킬 수 있는 장점이 있기 때문이다.
이에 따라 본 발명에서는 모터(10)의 외주면으로 확장이 용이한 전자기 유도 구조를 형성시킬 수 있음으로 인하여 무선 전력 전송량을 수 와트(W) 내지 10와트(W) 이상까지 생성시킬 수 있다.
또한, 상기 모터(10)는 중심부를 일정 반경을 가지고 상하로 관통하는 모터중공축(13)을 형성한다. 이는 상기 모터고정부(12)로서의 고정자와 상기 모터회전부(11)로서의 회전자의 중심부가 관통되어 이루어짐을 의미하는 것으로, 상기 모터중공축(13)은 모터 내부의 관통홀에 대응할 수 있다.
이에 본 발명의 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치(1)에서는 회전기판(110)의 하부에 위치하여 모터중공축(13)의 하부 방향으로 통신하는 제1 통신모듈(130)과 고정기판(210)의 상부에 위치하여 상기 모터중공축(13)의 상부 방향으로 통신하는 제2 통신모듈(230)을 구비한다.
상기 제1 통신모듈(130)과 제2 통신모듈(230)은 모터(10) 내측의 중앙부에서 관통되는 모터중공축(13)에 의하여 장애물 없이 광 신호를 쌍방향으로 송수신할 수 있는 적외선(IR) 센서로 이루어질 수 있다.
즉, 상기 제1 통신모듈(130)은 회전유닛의 회전기판(110)에 포함하는 구성으로서 회전기판(110)에 의한 제어를 통해 신호 및 데이터가 장애물 없이 고정기판(210)에 구비되는 제2 통신모듈(230)에 전달될 수 있으며, 상기 제2 통신모듈(230)로 수신되어진 신호 및 데이터는 고정기판(210)에서의 제어부에 의한 신호처리가 수행될 수 있게 되는 것이다.
도 3은 본 발명의 실시예에 따른 도 1의 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 이용하는 라이다 시스템의 외관을 보여주는 예시도이고, 도 4는 도 3의 무접점 전력공급 및 데이터통신을 이용하는 라이다 시스템의 결합 구조를 보여주는 예시도이다.
그러므로 본 실시예에 따른 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 이용하는 라이다 시스템(2)은, 회전구동유닛을 구비하는 시스템의 일종이라 할 수 있으며, 회전구동유닛에 전원을 공급하기 위하여 전술한 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 적용하고자 하는 것이다.
도 3에서와 같이 본 실시예에 따른 라이다 시스템(2)은 상부케이스(102)와 하부케이스(103)가 상하로 결합되어 이루어지는 형상을 갖는다.
상기 상부케이스(102)는 내측에 구비되는 회전하는 회전유닛을 보호하기 위한 기능으로서의 재질을 갖는 외측 케이스로서, 360˚ 형성되는 원통 형상의 모양을 갖는다.
이때 상기 상부케이스(102)의 일정 면에는 레이저 광이 외부로 송출되고 외부 물체 등에서 반사되어 돌아오는 레이저광의 수신이 용이하도록 광투과성 소재로 이루어진 레이저투과창이 구성된다.
그리고 상기 하부케이스(103)는 내측에 구비되는 고정유닛의 부분을 보호하기 위한 기능으로서의 케이스라 할 수 있다.
이에 상기 회전유닛을 보호하는 상부케이스(102)와 고정유닛을 보호하는 하부케이스(103)와 결합되어지고, 상부케이스(102)의 위로 상부케이스(102)를 덮는 뚜껑으로서의 커버(101)가 씌워진다.
본 실시예에 따른 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 이용하는 라이다 시스템(2)은 모터(10)를 중심으로 상측의 회전유닛과 하측의 고정유닛으로 구분되어 이루어질 수 있는데, 상기 모터(10)는 고정기판(210)의 중앙부로 장착되고, 모터(10)의 상부에 결합되는 회전기판(110)이 위치되며, 회전기판(110) 위로는 레이저 광의 송수신을 위한 레이저 송수신모듈(140)이 결합되어진다.
이에 상기 고정유닛은 하부케이스(103)의 내에서 볼트 및 너트 등의 체결수단에 의해 고정되어지고, 상기 회전유닛은 모터(10)의 상측으로 또 다른 체결수단에 의해 고정될 수 있다.
또한, 라이다 시스템(2)에는 상기 회전기판(110)의 하부로 결합되면서 상기 모터(10)의 외주면을 감싸는 형태로 이루어진 수신부코어(120) 및 상기 수신부코어(120)의 외면으로 형성되는 수신부권선(Coil)(121)을 포함하고, 상기 고정기판(210)의 상부에 결합되면서 상기 수신부코어(120)와 일정거리 이격되게 감싸는 형태로 이루어진 송신부코어(220) 및 상기 송신부코어(220)의 내측에서 형성되는 송신부권선(Coil)(221)을 포함함을 알 수 있다.
이에 따른 라이다 시스템(2)은 상기 모터(10)의 외주면으로 송신부권선(221)을 구비한 송신부코어(220)와 수신부권선(121)을 구비한 수신부코어(120)가 일정거리 이격되게 서로 마주보고 형성되어, 상기 송신부코어(220)로 공급되는 전력을 전자기 유도하여 회전기판(110)으로 공급할 수 있다.
이에 상기 레이저 송수신모듈(140)은 회전기판(110)과 회로적으로 연결되어 회전기판(110)으로 유도된 전류에 의해 발신 및 수신 동작을 가능하게 할 수 있으며, 모터(10)의 회전 속도의 제어에 따라 그 회전 속도가 제어되면서 동작하게 된다.
또한, 본 실시예에 따른 레이저 송수신모듈(240)은 적어도 하나 이상의 레이저 송신유닛들과 이에 상응하는 레이저 수신유닛들로 이루어질 수 있다.
이때, 상기 레이저 송수신모듈(140)은 레이저 송신모듈과 레이저 수신모듈이 결합되어 하나의 쌍을 이루면서 상기 회전기판(110)의 상부 일측으로 배치되거나, 상기 레이저 송수신모듈(140)이 2개의 쌍으로 이루어져 상기 회전기판(110)의 소정 방향에서 서로 반대 방향을 향하도록 배치되거나, 상기 레이저 송수신모듈(140)이 3개의 쌍으로 이루어져 상기 회전기판(110) 상에서 방사상 방향을 향하도록 균등 배열됨으로서 레이저 광의 다채널 구성이 가능하게 구현할 수 있다.
또한, 본 실시예에 따른 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 이용하는 라이다 시스템(2)은 회전기판(110)의 하부에 위치하는 제1 통신모듈(130)과 고정기판(210)의 상부에 위치하는 제2 통신모듈(230)이 모터(10) 내측의 중앙부에서 관통되는 모터중공축(13)에 의하여 장애물 없이 광 신호를 쌍방향으로 송수신할 수 있다.
상기 제2 통신모듈(230)로 수신되어진 레이저 송수신모듈(140)의 신호 및 데이터를 고정기판(210)의 제어부를 통하여 신호처리를 수행할 수 있다.
상술한 바와 같이 본 발명은 모터의 외주면으로 형성되는 전자기 유도 수단을 통하여 상기 고정유닛에서 회전유닛으로 무접점 동력 전달 방식으로 전력을 공급할 수 있을 뿐만 아니라, 모터의 중공 관통홀을 통하여 회전기판의 중앙부에 위치하는 제1 통신모듈과 고정기판의 중앙부에 위치하는 제2 통신모듈이 적외선(IR) 방식으로 장애물 없이 회전하면서도 상호 신호가 송수신될 수 있도록 할 수 있는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 제공하는 것이다.
또한, 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치를 이용하면, 회전부에 결합되는 회전구동유닛을 작동하게 하는 다양한 시스템에 적용시킬 수 있으며, 레이저 거리 측정기 또는 라이다(LiDAR) 장치에 적용할 수 있음은 상술된 라이다 시스템의 실시예를 통하여 확인할 수가 있다. 이에 본 발명은 전술한 실시예 외에 다양한 변형이 가능함은 당연하다.
전술한 바와 같이 본 발명의 상세한 설명에서는 바람직한 실시예들에 관하여 설명하였지만, 본 발명의 기술분야에서 통상의 지식을 가진 사람이라면 하기의 청구범위에 기재된 본 발명의 사상 및 영역으로부터 벗어나지 않는 범위 내에서 본 발명을 다양하게 수정 및 변경시킬 수 있음은 이해할 수 있을 것이다.
1: 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치
2: 라이다 시스템
10: 모터 11: 모터회전부
12: 모터고정부 13: 모터중공축
101: 커버 102: 상부케이스
103: 하부케이스 110: 회전기판
120: 수신부코어 121: 수신부권선
130: 제1 통신모듈 140: 레이저 송수신모듈
210: 고정기판 220: 송신부코어
221: 송신부권선 230: 제2 통신모듈

Claims (15)

  1. 회전자(rotor)로 동작하는 모터회전부와 고정자(stator)로 동작하는 모터고정부를 갖는 모터가 구비되고,
    상기 모터회전부와 결합되어 회전하면서 작동하는 회전유닛 및 상기 모터고정부와 결합되어서 외부 전력을 공급받아 작동하는 고정유닛으로 이루어지며,
    상기 고정유닛에 공급되는 전력이 전자기유도 방식으로 유도되어 상기 회전유닛으로 전력을 공급하도록 동작하면서, 상기 회전유닛과 고정유닛에 구비되는 광통신 모듈을 통하여 신호 또는 데이터를 송수신하고,
    상기 모터는 중앙부를 관통하는 모터중공축이 형성되어지고, 상측 외주면이 회전자(rotor)로 동작하는 아우터로터(Outer Rotor)형 BLDC(Brushless Direct Current) 모터이고,
    상기 회전유닛은 모터회전부의 상측에서 결합되어 회전하는 회전기판을 구비하고, 상기 회전기판의 하부로 결합되면서 상기 모터의 외주면을 감싸는 형태로 이루어진 수신부코어 및 상기 수신부코어의 외면으로 감겨서 형성되는 수신부권선(Coil)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치.
  2. 삭제
  3. 삭제
  4. 삭제
  5. 청구항 1에 있어서,
    상기 고정유닛은 모터고정부를 장착하여 지지하면서 외부전력을 공급받아 모터를 동작시키고 상기 회전유닛을 제어하는 고정기판을 구비하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치.
  6. 청구항 5에 있어서,
    상기 고정유닛은 상기 고정기판의 상부에 결합되면서 상기 수신부코어와 일정거리 이격되게 감싸는 형태로 이루어진 송신부코어 및 상기 송신부코어의 내측에 감겨서 형성되는 송신부권선(Coil)을 포함하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치.
  7. 청구항 6에 있어서,
    상기 송신부권선(Coil)의 양단부는 상기 고정기판의 전원 출력 단자에 연결되고, 상기 수신부권선(Coil)의 양단부는 상기 회전기판의 전원 입력 단자에 연결되는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치.
  8. 청구항 7에 있어서,
    상기 송신부코어 및 수신부코어는 상기 송신부권선(Coil) 및 수신부권선(Coil)을 지지하기 위한 수단을 구비하는 페라이트 코어(Ferrite Core)인 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치.
  9. 청구항 8에 있어서,
    상기 송신부코어 및 수신부코어의 이격 거리의 조절에 따라 상기 송신부권선(Coil) 및 수신부권선(Coil)에 감겨지는 코일 직경 및 턴수를 조정할 수 있는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치.
  10. 청구항 9에 있어서,
    상기 광통신 모듈은 상기 회전기판의 하부 중앙으로 구비된 제1 통신모듈과 상기 고정기판 상의 중앙부에 고정된 제2 통신모듈로 이루어지고, 제1 통신모듈과 제2 통신모듈이 상기 모터의 중앙부를 관통하는 모터중공축을 통해 신호 또는 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치.
  11. 청구항 10에 있어서,
    상기 제1 통신모듈 및 상기 제2 통신모듈은 광신호를 송수신하는 적외선(IR) 센서 방식의 통신 모듈인 것을 특징으로 하는 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치.
  12. 레이저 광을 송수신하는 라이다 시스템에 있어서,
    제1 항의 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치가 구비되고,
    상기 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치의 회전하는 회전기판 상에 적어도 하나 이상의 레이저 송수신모듈이 결합되어,
    상기 레이저 송수신모듈이 외부 전력을 공급받아 작동하는 고정기판으로부터 전자기유도 방식으로 전력을 공급받아 동작하면서, 상기 회전기판과 고정기판 간에는 구비되는 광통신 모듈을 통하여 신호 또는 데이터를 송수신하는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템.
  13. 청구항 12에 있어서,
    상기 라이다 시스템은 회전하는 레이저 송수신모듈의 보호덮개로서 원통형의 상부케이스와 고정기판을 지지하는 하부케이스가 서로 결합되어 이루어지는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템.
  14. 청구항 13에 있어서,
    상기 상부케이스는 레이저 송수신모듈의 동작에 따른 레이저 광이 외부로 송출되고 외부 물체 등에서 반사되어 돌아오는 레이저 광을 수신하도록 광투과성 소재로 이루어진 레이저 투과창을 형성하는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템.
  15. 청구항 14에 있어서,
    상기 레이저 송수신모듈은 하나가 상기 회전기판의 상부 일측에 배치되거나, 상기 레이저 송수신모듈 2개가 상기 회전기판의 소정 방향에서 서로 반대 방향을 향하도록 배치되거나, 또는 상기 레이저 송수신모듈 3개가 상기 회전기판 상에서 방사상 방향을 향하도록 균등 배열될 수 있는 것을 특징으로 하는 라이다 시스템.
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US17/922,736 US20230221412A1 (en) 2020-05-11 2021-05-10 Contactless power supply and data communication apparatus and rotationally driven lidar system using same
PCT/KR2021/005793 WO2021230587A1 (ko) 2020-05-11 2021-05-10 무접점 전력공급 및 데이터통신 장치와 이를 이용하는 회전구동 라이다 시스템
EP21805166.2A EP4131726A4 (en) 2020-05-11 2021-05-10 CONTACTLESS POWER SUPPLY AND DATA COMMUNICATION DEVICE AND ROTATION-CONTROLLED LIDAR SYSTEM
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016139864A (ja) 2015-01-26 2016-08-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
US20190179028A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-13 Ouster, Inc. Rotating compact light ranging system

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
KR102353513B1 (ko) * 2017-03-16 2022-01-20 주식회사 히타치엘지 데이터 스토리지 코리아 회전 거리 측정 장치

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2016139864A (ja) 2015-01-26 2016-08-04 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 撮像装置
US20190179028A1 (en) * 2017-12-07 2019-06-13 Ouster, Inc. Rotating compact light ranging system

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