KR100331532B1 - Test method for high speed disk type motor and device thereof - Google Patents
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Abstract
본 발명은 손실분리법과 발전부하법을 병용하여 모터의 특성을 산정하도록 한 초고속 디스크형 모터의 특성시험 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a method and an apparatus for testing characteristics of an ultra-high speed disk-type motor in which the loss separation method and the generation load method are used together to calculate the motor characteristics.
개시된 본 발명의 일측면에 따른 초고속 디스크형 모터의 특성시험 장치는, A상과 B상 및 C상 권선이 배열된 고정자와 영구자석이 배열된 회전자를 구비한 모터의 B상 권선에 연결 또는 분리되는 가변 저항과, 이 가변 저항이 B상 권선에 연결된 상태에서 A상의 권선을 통전시켜 모터를 운전하는 구동부와, B상 권선 및 A상 권선에 흐르는 전류를 측정하는 전류계 및 전압을 측정하는 전압계와, 구동부를 제어하며 전류계 및 전압계의 측정값을 입력받아 기 설정된 산정식에 따라 모터의 효율을 산정하는 제어부를 포함하며,An apparatus for testing characteristics of an ultra-high speed disk-type motor according to an aspect of the present invention may be connected to a B-phase winding of a motor having a stator in which A-phase, B-phase and C-phase windings are arranged, and a rotor in which permanent magnets are arranged. The variable resistor being separated, the drive unit for driving the motor by energizing the winding of phase A while the variable resistor is connected to the phase B winding, the ammeter for measuring the current flowing in the phase B winding and the winding A and the voltmeter for measuring the voltage And a control unit which controls the driving unit and calculates the efficiency of the motor according to a preset calculation formula by receiving the measured values of the ammeter and the voltmeter.
이에 따라, 시험하고자 하는 초고속 디스크형 모터의 속도 영역과는 무관하게 신뢰성이 높은 시험 데이터가 산정되며, 코스트가 저감되는 이점이 있다.As a result, reliable test data can be calculated regardless of the speed range of the ultra-high speed disk type motor to be tested, and the cost is reduced.
Description
본 발명은 초고속 디스크형 모터의 특성시험에 관한 것으로, 더욱 상세하게는 손실분리법과 발전부하법을 병용하여 모터의 특성을 산정하도록 한 초고속 디스크형 모터의 특성시험 방법 및 장치에 관한 것이다.The present invention relates to a characteristic test of an ultra-high speed disk-type motor, and more particularly, to a method and apparatus for testing a characteristic of an ultra-high speed disk-type motor in which a loss separation method and a generation load method are used to calculate a motor characteristic.
일반적으로, 모터의 특성시험 방법은 시험용 모터에 직접 부하를 가하여 특성시험을 행하는 직접부하법과 간접적으로 등가의 부하조건을 적용하여 특성시험을 행하는 간접부하법으로 크게 분류된다.In general, the characteristic test method of the motor is largely classified into a direct load method in which a characteristic test is performed by directly applying a load to a test motor and an indirect load method in which a characteristic test is applied by indirectly applying an equivalent load condition.
이러한 두 가지의 시험 방법 중에서 직접부하법을 적용한 시험 장치로서, 가장 널리 이용되고 있는 다이나모미터(dynamometer)의 구성도를 도 1에 도시하였다.Among these two test methods, the configuration diagram of the most widely used dynamometer as a test apparatus using the direct load method is shown in FIG. 1.
상기 다이나모미터는 시험용 부하에 직접 부하를 걸어서 모터의 특성, 즉 효율 등을 산정하는 실부하 장치로서, 부하를 가하는 부하용 모터(1), 토오크 미터(2), 커플링(3), 베드(4), 전압과 전류 및 출력 등의 값을 측정하는 계측부(도시 생략됨), 부하용 모터(1)를 제어하는 제어부(도시 생략됨)로 구성되며, 시험용 모터(5)는 토오크 미터(2)를 매개로 하여 동일한 베드(4)상에서 부하용 모터(1)에 직접 연결된다.The dynamometer is a real load device that directly loads the test load to calculate the characteristics of the motor, that is, the efficiency, etc., and includes a load motor (1), a torque meter (2), a coupling (3), and a bed ( 4), a measuring unit (not shown) for measuring values such as voltage, current, and output, and a control unit (not shown) for controlling the load motor 1, and the test motor 5 includes a torque meter (2). Is directly connected to the load motor 1 on the same bed (4).
이와 같이 구성된 다이나모미터에서 시험용 모터(5)의 특성을 산정하는 과정은, 먼저 부하용 모터(1)를 구동시킨 상태에서 시험용 모터(5)를 운전시키면 토오크 미터(2)에는 모터의 토오크 값이 나타난다.In the process of calculating the characteristics of the test motor 5 in the dynamometer configured as described above, when the test motor 5 is operated while the load motor 1 is driven, the torque meter 2 has a torque value of the motor. appear.
이때, 회전속도를 측정하여 토오크와 회전속도를 곱하면 시험용 모터(5)의 출력이 구해지며, 동시에 시험용 모터(5)의 입력을 측정하면 시험용 모터(5)의 효율을 구할 수 있게 된다.At this time, by measuring the rotational speed and multiplying the torque and the rotational speed, the output of the test motor 5 is obtained. At the same time, the efficiency of the test motor 5 can be obtained by measuring the input of the test motor 5.
전술한 종래 기술에 따른 직접부하법을 적용한 다이나모미터에서, 시험용 모터는 토오크 미터를 매개로 하여 부하용 모터에 직접 연결됨을 알 수 있다.In the dynamometer applying the direct load method according to the prior art described above, it can be seen that the test motor is directly connected to the load motor via a torque meter.
그런데, 일반적인 다이나모미터에 적용되는 상기 토오크 미터는 10,000 rpm 이하의 속도 영역에서 운전되는 것이다.However, the torque meter applied to a general dynamometer is operated in a speed range of 10,000 rpm or less.
따라서, 이러한 다이나모미터를 이용하여 초고속 디스크형 모터의 특성을 산정하려면, 고가의 초고속용 토오크 미터를 필요로 하며, 더불어 초고속 디스크형 모터에 부하를 가하는 초고속의 부하용 모터를 필요로 하므로, 시험 장치의 코스트가 증대되는 문제점이 있었다.Therefore, in order to calculate the characteristics of the ultra-high speed disk type motor using such a dynamometer, an expensive ultra high speed torque meter is required, and an ultra high speed load motor that loads the ultra high speed disk type motor is required. There was a problem that the cost of the increased.
또한, 고속 운전 시에는 토오크 미터의 응답성이 떨어져 시험 데이터를 신뢰하기 어려운 문제점이 있었다.In addition, there is a problem in that it is difficult to trust the test data at the high speed operation because the torque meter is not responsive.
따라서, 본 발명은 전술한 종래 기술의 문제점을 해결하기 위하여 제안한 것으로, 본 발명의 한 견지로서, 모터의 특성시험 방법 중의 하나인 손실분리법과 간접부하법의 일종인 발전부하법을 병용하여 모터의 특성을 산정하도록 한 초고속 디스크형 모터의 특성시험 방법을 제공하여, 시험용 모터의 속도 영역과는 무관하게 신뢰성이 높은 시험 데이터가 산정되도록 하는데 그 목적이 있다.Accordingly, the present invention has been proposed to solve the above-mentioned problems of the prior art, and in one aspect of the present invention, the motor is performed by using a loss load method, which is one of the characteristic test methods of the motor, and a generation load method, which is a kind of indirect load method. The purpose of the present invention is to provide a characteristic test method for an ultra-high speed disk-type motor which allows the evaluation of characteristics, so that highly reliable test data can be calculated regardless of the speed range of the test motor.
또한, 본 발명의 다른 견지로서 다른 목적은, 초고속 디스크형 모터의 특성을 손실분리법과 발전부하법을 병용하여 산정함에 있어서 고가의 장비가 필요하지않는 간단한 특성시험 장치를 제공하여, 코스트가 저감되도록 하는데 있다.Another object of another aspect of the present invention is to provide a simple characteristic test apparatus which does not require expensive equipment in calculating the characteristics of an ultra-high speed disk type motor using a loss separation method and a generation load method, so that the cost is reduced. It is.
도 1은 종래 기술에 따른 모터의 특성시험 장치인 다이나모미터의 구성도이고,1 is a configuration diagram of a dynamometer which is a characteristic test apparatus for a motor according to the prior art,
도 2는 본 발명에 따른 초고속 디스크형 모터의 특성시험 장치의 구성도이며,2 is a configuration diagram of a characteristic test apparatus for an ultra-high speed disk type motor according to the present invention,
도 3은 본 발명에 따른 초고속 디스크형 모터의 특성시험 방법을 설명하기 위한 순서도이다.Figure 3 is a flow chart for explaining the characteristic test method of the ultra-high speed disk-type motor according to the present invention.
<도면의 주요 부분에 대한 부호의 설명><Explanation of symbols for main parts of the drawings>
M : 모터VR : 가변 저항M: Motor VR: Variable resistor
101 : 구동부102 : 제어부101 drive unit 102 control unit
상기와 같은 목적들을 달성하기 위한 본 발명의 일 측면에 따른 초고속 디스크형 모터의 특성 시험 방법은, 복수 상의 권선이 배열된 고정자와, 영구자석이 배열된 회전자를 구비한 초고속 디스크형 모터의 특성시험 방법에 있어서:According to an aspect of the present invention, there is provided a characteristic test method of an ultra-high speed disk-type motor, including a stator having a plurality of windings arranged therein, and a rotor having a rotor with permanent magnets arranged therein. In the test method:
상기 모터의 저항 및 미리 준비된 부하 저항을 측정하는 파라미터 측정단계;A parameter measuring step of measuring a resistance of the motor and a load resistance prepared in advance;
상기 모터를 무부하 운전하여 입력을 측정한 후 측정된 상기 모터의 입력에서 상기 모터의 저항손을 감하여 기계손을 산정하는 무부하 시험단계;A no-load test step of calculating a mechanical loss by subtracting the resistance loss of the motor from the measured input of the motor after measuring the input by driving the motor at no load;
상기 복수 상 중에서 임의 상(B상)의 권선에 상기 부하 저항을 연결한 후 다른 상의 권선을 통전시켜 상기 모터를 부하 운전하면서 상기 부하 저항에서의 상기 모터의 출력을 산정하는 부하 시험단계;A load test step of connecting the load resistance to a winding of an arbitrary phase (phase B) of the plurality of phases, and then energizing a winding of another phase to drive the motor while calculating the output of the motor at the load resistance;
상기 단계들에서 측정된 값과 산정된 값을 기초로 하여 상기 모터의 효율을 산정하는 효율 산정단계를 포함한다.And an efficiency estimating step of estimating the efficiency of the motor based on the measured value and the calculated value in the above steps.
바람직하기로, 상기 효율 산정단계는,Preferably, the efficiency calculation step,
과 같은 산정식에 따라 상기 모터의 효율을 산정하는 것을 특징으로 하며, Characterizing the efficiency of the motor according to the equation, such as,
상기 부하 시험단계는, 상기 부하 저항의 소비 전력을 측정하여 상기 모터의 출력을 산정하는 것을 특징으로 한다.In the load test step, the output of the motor is calculated by measuring the power consumption of the load resistance.
한편, 상기와 같은 초고속 디스크형 모터의 특성시험 방법은 본 발명의 다른 측면에 따라 하기와 같이 제공되는 초고속 디스크형 모터의 특성시험 장치를 통해 수행된다.On the other hand, the characteristic test method of the ultra-high speed disk-type motor as described above is performed through the characteristic test apparatus of the ultra-high speed disk-type motor provided in accordance with another aspect of the present invention.
본 발명에 의한 초고속 디스크형 모터의 특성시험 장치는, 복수 상의 권선이 배열된 고정자와, 영구자석이 배열된 회전자를 구비한 초고속 디스크형 모터의 특성시험 장치에 있어서:In the characteristic test apparatus of the ultra-high speed disk-type motor according to the present invention, in the characteristic test apparatus of the ultra-high speed disk-type motor having a stator with a plurality of windings arranged and a rotor with a permanent magnet arranged:
상기 복수 상 중에서 임의 상(B상)의 권선에 연결 또는 분리되는 부하 저항;A load resistor connected to or separated from a winding of any phase (B phase) of the plurality of phases;
상기 부하 저항이 권선에 연결된 상태에서 다른 상의 권선을 통전시켜 상기 모터를 운전하는 구동부;A driving unit for driving the motor by energizing the winding of another phase while the load resistance is connected to the winding;
상기 임의 상의 권선 및 상기 다른 상의 권선에 흐르는 전류와 전압을 측정하는 계측기;A meter for measuring current and voltage flowing in the winding of the arbitrary phase and the winding of the other phase;
상기 구동부를 제어하며 상기 계측기의 측정값을 입력받아 기 설정된 산정식에 따라 상기 모터의 효율을 산정하는 제어부를 포함한다.And a controller configured to control the driving unit and calculate the efficiency of the motor according to a preset calculation formula by receiving the measured value of the measuring instrument.
바람직하기로, 상기 부하 저항은, 가변저항인 것을 특징으로 하며,Preferably, the load resistance is characterized in that the variable resistor,
상기 산정식은,The calculation formula is
인 것을 특징으로 한다. It is characterized by that.
이와 같이 하면, 초고속 디스크형 모터의 특성을 시험함에 있어서, 종래 기술의 다이나모미터와 같이 초고속용 토오크 미터 및 초고속의 부하용 모터를 사용하지 않고서도 손실분리법과 발전부하법을 병용하여 모터의 특성을 산정할 수 있다.In this way, in testing the characteristics of the ultra-high speed disk-type motor, the loss characteristics and the load generation method are used in combination with the loss-separation method and the generation load method without using the ultra-high torque meter and the ultra-high speed load motor like the conventional dynamometer. Can be calculated
그 결과, 시험용 모터의 속도 영역과는 무관하게 신뢰성이 높은 시험 데이터가 산정되며, 코스트가 저감되는 이점이 있다.As a result, highly reliable test data is calculated regardless of the speed range of the test motor, and there is an advantage that the cost is reduced.
본 발명의 실시 예로는 다수개가 존재할 수 있으며, 이하에서는 가장 바람직한 실시 예에 따른 본 발명의 초고속 디스크형 모터의 특성시험 방법 및 장치를 첨부한 도면을 참조하여 설명하기로 한다.There may be a plurality of embodiments of the present invention, hereinafter will be described with reference to the accompanying drawings, the characteristic test method and apparatus of the ultra-high speed disk-type motor of the present invention according to the most preferred embodiment.
이 바람직한 실시 예를 통해 본 발명의 목적, 특징 및 이점들을 보다 잘 이해할 수 있게 된다.This preferred embodiment allows for a better understanding of the objects, features and advantages of the present invention.
도 2는 본 발명에 따른 초고속 디스크형 모터의 특성시험 장치의 구성도이고, 도 3은 본 발명에 따른 초고속 디스크형 모터의 특성시험 방법을 설명하기 위한 순서도이다.2 is a configuration diagram of a characteristic test apparatus for an ultra-high speed disk-type motor according to the present invention, and FIG. 3 is a flow chart for explaining a characteristic test method for an ultra-high speed disk-type motor according to the present invention.
본 실시 예에 따른 상기 특성시험 장치는, 복수 상(A상, B상, C상)의 권선이 배열된 고정자와 영구자석이 배열된 회전자를 구비한 모터(M)의 B상 권선에 연결 또는 분리되는 가변 저항(VR)과, 이 가변 저항(VR)이 B상 권선에 연결된 상태에서 A상의 권선을 통전시켜 모터(M)를 운전하는 구동부(101)와, B상 권선 및 A상 권선에 흐르는 전류를 측정하는 전류계(A) 및 전압을 측정하는 전압계(V)와, 구동부(101)를 제어하며 전류계(A) 및 전압계(V)의 측정값을 입력받아 기 설정된산정식에 따라 모터(M)의 효율을 산정하는 제어부(102)로 구성된다.The characteristic test apparatus according to the present embodiment is connected to the B-phase winding of the motor (M) having a stator with a plurality of phases (A phase, B phase, C phase) and a rotor with permanent magnets arranged. Alternatively, the variable resistor VR to be separated, the driving unit 101 for driving the motor M by energizing the winding of the A phase while the variable resistor VR is connected to the B-phase winding, the B-phase winding and the A-phase winding. The ammeter (A) for measuring the current flowing through the voltmeter (V) for measuring the voltage and the drive unit 101, and the measured value of the ammeter (A) and the voltmeter (V) to control the motor according to a predetermined equation It is comprised by the control part 102 which calculates the efficiency of (M).
이와 같이 구성된 본 발명의 특성시험 장치에 의해 초고속 디스크형 모터의 효율이 산정되는 과정을 설명하면 다음과 같다.Referring to the process of calculating the efficiency of the ultra-high speed disk-type motor by the characteristic test apparatus of the present invention configured as described above are as follows.
먼저, 파라미터(parameter), 즉 특성을 시험하고자 하는 모터(M)의 저항과 부하 저항으로 사용할 가변 저항(VR)의 저항을 측정하여 제어부(102)에 입력한다.First, a parameter, that is, the resistance of the variable resistor VR to be used as the resistance of the motor M to be tested and the load resistance is measured and input to the controller 102.
이후, 모터(M)를 무부하 운전하며, 전류계(A) 및 전압계(V)와 같은 계측기에서 모터(M)의 입력이 측정되어 제어부(102)로 입력된다.Thereafter, the motor M is operated under no load, and the input of the motor M is measured by a meter such as an ammeter A and a voltmeter V and is input to the controller 102.
그러면, 제어부(102)는 측정된 모터(M)의 입력에서 모터(M)의 저항손을 감하여 모터(M)의 기계손을 산정한다.Then, the control unit 102 calculates the mechanical loss of the motor M by subtracting the resistance loss of the motor M from the measured input of the motor M.
이후, 모터(M)의 B상 권선에 가변 저항(VR)을 연결한다.Thereafter, the variable resistor VR is connected to the B-phase winding of the motor M.
이와 같이 가변 저항(VR)이 권선에 연결된 상태에서 제어부(102)는 구동부(101)로 부하 시험 신호를 출력하며, 이 부하 시험 신호에 따라 구동부(101)는 모터(M)의 A상 권선을 통전시켜 모터(M)를 부하 운전한다.As described above, the control unit 102 outputs a load test signal to the driving unit 101 while the variable resistor VR is connected to the winding, and the driving unit 101 performs the A phase winding of the motor M according to the load test signal. The power is supplied to drive the motor M.
그러면, 초고속 디스크형 모터의 발전 특성에 의해 B상 권선에는 전압이 유기된다.Then, the voltage is induced in the B-phase winding due to the power generation characteristics of the ultra-high speed disk type motor.
여기서, 설명의 이해를 돕기 위해 초고속 디스크형 모터의 구조 및 구동 특성을 약술하면 다음과 같다.Here, the structure and driving characteristics of the ultra-high speed disk-type motor in order to help the understanding of the description is as follows.
상기 초고속 디스크형 모터는, 복수의 권선이 상호 절연된 체 다수의 돌극으로 성형되어 공간적인 일정한 각도로 유동 없이 배열된 고정자와, 자극을 갖도록 다수의 마그네트가 요크에 배열·부착되며 회전축을 중심으로 회전 가능하도록 고정자에서 일정한 간격을 두고 위치되는 회전자를 가지며, 고정자에 감겨진 권선이 여자되면, 고정자와 회전자와의 사이에서 자기저항이 최소가 되는 방향으로 회전력이 발생되며, 그 회전력이 연속적으로 발생하도록 고정자의 권선을 순차 여자시키면 모터의 구동이 이뤄진다.The ultra-high speed disk-type motor includes a stator arranged in a plurality of winding poles in which a plurality of windings are insulated from each other and arranged without flow at a spatially constant angle, and a plurality of magnets are arranged and attached to the yoke so as to have a magnetic pole, and the rotation axis is centered. Having a rotor positioned at regular intervals in the stator so as to be rotatable, and when the winding wound on the stator is excited, rotational force is generated in a direction in which magnetic resistance is minimized between the stator and the rotor, and the rotational force is continuously When the windings of the stator are sequentially excited to occur, the motor is driven.
따라서, 상기와 같이 구동부(101)에 의해 고정자의 A상 권선이 통전되어 회전자가 회전되면 고정자의 B상 권선에는 자속의 변화에 따라 전압이 유기되는 것이다.Therefore, when the A phase winding of the stator is energized by the driving unit 101 as described above, when the rotor rotates, voltage is induced in the B phase winding of the stator according to the change of the magnetic flux.
이때, B상 권선에 연결된 가변 저항(VR)에는 전류가 흐르게 되며, 제어부(102)는 전류계(A)와 전압계(V)에 의해 전류와 전압이 측정되어 입력되면 가변 저항(VR)의 소비 전력을 산출하여 모터(M)의 출력을 산정한다.At this time, a current flows through the variable resistor VR connected to the B-phase winding, and when the current and the voltage are measured and input by the ammeter A and the voltmeter V, the power consumption of the variable resistor VR is measured. Is calculated to calculate the output of the motor (M).
또한, 제어부(102)는 데이터 테이블에 기 설정·저장된 하기의 모터 효율 산정식,In addition, the control unit 102 is a formula for calculating the motor efficiency of the following preset and stored in the data table,
에 모터(M)의 출력과 상기한 과정들에서 입력된 파라미터 값 및 산정된 기계손을 대입하여 모터(M)의 효율을 산정한다. The efficiency of the motor M is calculated by substituting the output of the motor M, the parameter value input in the above processes, and the calculated mechanical loss.
상기에서 본 발명의 특정한 실시 예가 설명 및 도시되었지만 본 발명의 당업자에 의해 다양하게 변형되어 실시될 가능성이 있는 것은 자명한 일이다.While specific embodiments of the present invention have been described and illustrated above, it will be apparent that various modifications may be made by those skilled in the art.
이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 기술적 사상이나 전망으로부터 개별적으로 이해되어져서는 안되며, 이와 같은 변형된 실시 예들은 본 발명의 첨부된 특허청구범위 안에 속한다 해야 할 것이다.Such modified embodiments should not be individually understood from the technical spirit or the prospect of the present invention, and such modified embodiments should fall within the appended claims of the present invention.
상술한 바와 같이 본 발명은, 초고속 디스크형 모터의 특성을 시험함에 있어서, 종래 기술의 다이나모미터와 같이 초고속용 토오크 미터 및 초고속의 부하용 모터를 사용하지 않고서도 손실분리법과 발전부하법을 병용하여 모터의 특성을 산정할 수 있다.As described above, the present invention, in testing the characteristics of the ultra-high speed disk type motor, uses a loss separation method and a generation load method together without using a high speed torque meter and an ultra high speed load motor like the conventional dynamometer. The characteristics of the motor can be estimated.
따라서, 시험하고자 하는 초고속 디스크형 모터의 속도 영역과는 무관하게 신뢰성이 높은 시험 데이터가 산정되며, 코스트가 저감되는 효과가 있다.Therefore, reliable test data can be calculated regardless of the speed range of the ultra-high speed disk type motor to be tested, and the cost can be reduced.
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1999
- 1999-01-12 KR KR1019990000605A patent/KR100331532B1/en not_active IP Right Cessation
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| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
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| WO2022131455A1 (en) * | 2020-12-18 | 2022-06-23 | 이레산업(주) | Motor winding resistance measurement method |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
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| KR20000050609A (en) | 2000-08-05 |
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