KR101044159B1 - 펌프내에서 유량을 결정하기 위한 방법 및 장치 - Google Patents

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Abstract

본 발명은 동기식 전기모터(synchronous electric motor, 12)에 의해 구동된 펌프 내에서 유량(hydraulic flow rate)을 결정하기 위한 방법 및 적절한 전자장치(10)에 관한 것으로서, 상기 모터는 적절한 권선(windings)을 갖는 폴 피스(pole pieces, 18)가 설치된 고정자(stator, 16)에 의해 발생되는 전자기장에 의해 회전하도록 구동되는, 영구자석이 설치된 회전자(rotor, 14)를 포함하는 유형이다. 상기 방법은 하나 이상의 펌프 동작변수를 얻고, 상기 변수 값을 미리 결정된 상관표에 의해 유량 값과 비교하고, 상응하는 유량 값을 결정하는 단계들을 통해 유량을 간접적으로 결정하는 것을 포함한다.

Description

펌프내에서 유량을 결정하기 위한 방법 및 장치{METHOD AND DEVICE FOR DETERMINING THE HYDRAULIC FLOW RATE IN A PUMP}
본 발명은 일반적으로 영구자석이 설치된 회전자(rotor)가 적당한 권선을 갖는 폴 피스(pole pieces)가 설치된 회전자(stator)에 의해 발생되는 전자기장(electromagnetic field)에 의해 회전되도록 구동되는 유형의 동기식 전기모터(synchronous electric motor)에 의해 구동되는 펌프에 관한 것이다.
특히, 본 발명은 동기식 전기모터에 의해 구동되는 펌프 내에서 유량(hydraulic flow rate)을 결정하기 위한 방법 및 장치에 관한 것이다.
당업자에게 잘 알려진 것처럼, 유체 회전펌프(fluid circulation pumps)는 예를 들면 가열(heating) 및/또는 조절(conditioning) 시스템뿐만 아니라, 가정 및 산업 세탁기에 설치된다.
현재의 생산은 거의 비동식기 모터(asynchronous motors)에 의해 수행된다. 동기식 모터를 갖는 모델들은 아주 최근에 도입되었다.
상기와 같은 모든 이용에서, 펌프 유량(pump flow rate), 즉, 전기모터에 의해 지지되는 로드(load)는 시간에 따라, 때때로 갑자기 불시에 변하게 된다. 따라서 상기 모터의 동작조건은 변한다.
예를 들면, 세탁기에 이용하는 경우에, 상기 펌프는 물 및 공기의 비율이 약간의 변동을 갖는 혼합유체(fluid mixture)가 회전하거나 또는 배출되도록 해야 한다. 그러나 상기 모터가 항상 최상의 효율을 갖는 속도에 근접하여 동작하는 것이 권장되며, 그것은 결국 사용자를 위해 에너지를 절약한다.
게다가, 지나치게 가파른 변동은 일시적인 모터 정지(temporary motor shutdown)를 일으킬 수 있으며, 그것은 새로운 시동을 위해 수동 또는 자동 개입을 요구한다.
일정한 속도(steady speed)를 얻기 위해, 로드, 즉, 유량을 차례로 측정하는 것이 매우 유용하다.
종래 기술에서 연속적인 검사를 갖는 유량을 측정하는 장치가 알려져 있다.
이와 같은 유량 계량기(flow rate meters)는 일반적으로 몇몇 원리를 이용함으로써 펌프 전달장치(pump deliveries)와 조화를 이루도록 위치되어지는 장치이며, 그들은 미리 결정된 시간에 주어진 부분을 통해 흐르는 유체의 부피를 결정한다.
펌프를 통한 유량 및 압력손실을 결정하는 방법은 Sulzer Electronics AG et al..의 이름으로 유럽 특허출원 No. 0 971 212 에 기술되어진다.
모든 상기와 같은 계량기는, 비록 유량을 측정하려는 목적은 달성하지만, 몇몇 단점을 갖는다. 무엇보다도, 그들을 수용하기 위해 상기 전달장치 상에 어떤 영역을 제공하는 것이 필요하다. 게다가 상기 발명의 목적은 양호한 동작을 체크하기 위해, 상기 장치가 주기적인 예방용 유지활동을 수행해야하는 것을 나타내는 것이다.
다른 해결방법들은 고정자 권선(stator windings)에 의해 더 높은 또는 더 낮은 전류 흡수를 감지함으로써 펌프 유량을 간접적으로 결정하는 전류 센서의 사용을 제공할 수 있다.
그러나 상기 해결방법은 정확하고 믿을 수 있는 측정을 제공하지 않는다.
추가적인 종래기술 해결방법은 가열 시스템의 제어된 온도에서 유체가 순환하도록 하는 팬(fan) 또는 원심 펌프(centrifugal pump)에 관한 유럽 특허출원 No. 0 403 806 에서 개시되어진다. 유량을 결정하기 위한 센서 및 유체온도를 결정하기 위한 온도센서가 또한 제공된다. 전기모터에 결합된 제어장치는 거의 일정한 유체온도를 얻기 위해 모터를 구동하는 센서의 의해 받아들여지는 값을 처리한다.
또한 상기 해결방법은 적당한 전기모터의 구동장치와 펌프의 구조를 복잡하게 하는 값비싼 센서의 존재 및 취급을 요구한다.
본 발명에 내재하는 문제는 종래기술을 참조하여 언급된 모든 결점을 극복할 수 있도록 각각의 특징들을 갖는, 동기식 전기모터에 의해 구동되는 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한 방법 및 적당한 장치를 제공하는 것이다.
본 발명에 내재하는 해결방법은 실험적으로 얻어지는 미리 결정된 비-선형 상관비(non-linear correlation ratio)에 따라 유량에 관련된 펌프 동작변수를 감지함으로써 유량의 간접적인 측정을 수행하는 것이다.
이와 같은 해결방법 아이디어를 기초로 하여, 기술적 문제점이 본 발명에 따라서 이전에 지시된 방법에 의해 해결될 수 있으며, 그것은 다음과 같은 단계를 갖는 것을 특징으로 한다.
- 하나 이상의 펌프 동작변수를 얻는 단계;
- 미리 결정된 상관표(correlation table)에 의해 상기 변수의 값을 유량에 비교하고, 상응하는 유량 값을 결정하는 단계.
더욱 상세하게는, 본 발명의 특정한 실시예 따라, 상기 방법은,
- 로드 각(load angle) 또는 지연(delay, 9), 즉 모터 말단(motor terminals)에 적용되는 네트워크 전압(network voltage) 및 회전자 영구자석의 회전에 의해 유도되는 자속과 고정자 자속의 효과를 가함으로써 발생되는 역기전력(counter-electromotive force) 사이의 위상 편이각(phase shift angle)에 대한 현재 값(current value)을 얻는 단계;
- 미리 결정된 상관표에 의해 로드 각(9)의 현재 값을 유량 값과 비교하고, 상응하는 현재 유량 값(current flow rate value)을 결정하는 단계.
동기식 전기모터에 의해 구동되는 펌프의 유량을 결정하기 위한 방법 및 장치에 대한 다른 특징 및 장점들은 지시적이고, 비-제한적인 실시예로서 주어지는 첨부된 도면을 참조하여 주어진 실시예에 대한 기술로부터 더욱 명확하게 될 것이다.
도 1 은 동기식 전기모터의 전압 및 역기전력 다이어그램에 대한 도식적인 그림.
도 2 는 동기식 전기모터의 서로 다른 동작 단계에서 전압 및 역기전력 다이어그램에 대한 도식적인 그림.
도 3 은 상기 모터에 의해 구동된 펌프의 유량을 결정하기 위한, 본 발명에 따른 장치가 설치된 동기식 전기모터에 대한 도식적인 그림.
도 4 는 동기식 전기모터에 의해 구동된 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한, 본 발명에 따른 장치의 블록 다이어그램.
도 5, 6 및 7 은 동기식 전기모터에 의해 구동된 펌프의 유량을 결정하기 위한, 본 발명에 따른 방법의 플로 차트.
도 4 의 예를 먼저 참조하면, 동기식 전기모터(synchronous electric motor, 12)에 의해 구동된 펌프 내의 유량(flow rate)을 결정하기 위한, 본 발명에 따라 제조되고 전체적으로 도면부호 (10)으로 지시되는 장치가 도시된다. 도 3에서 볼 수 있는 상기 모터(12)는 영구자석(permanent magnet)이 설치된 회전자(rotor, 14)를 포함하는 유형이며, 상기 자석은 적당한 권선(windings)을 갖는 폴 피스(pole piece)가 설치된 고정자(stator, 16)에 의해 발생되는 자기장(electromagnetic field)에 의해 회전이 구동된다.
상기 장치(10)는 상기 회전자(14)에 인접한 고정자(16) 상에 위치된, 홀 센서(Hall sensor)와 같은 회전자(14)의 자속 센서(magnetic flux sensor, 20)를 포함한다. 상기 센서(20)는 펌프 유량(pump flow rate) 값을 출력하는 처리유닛(processing unit, 22)에 연결된다.
본 발명에 따르면, 상기 동기식 전기모터(12)에 의해 구동된 펌프 내의 유량을 결정하기 위해, 상기 장치(10)의 처리 유닛(22)이 사용되며, 그것은 로드 각(load angle)과 같은 펌프 모터(pump motor)의 동작 변수에 대한 상응하는 값 및 유량 사이의 실험적인 상관 데이터(correlation data)를 저장하는 메모리 부분에 결합된다.
실제적으로, 본 발명의 방법은 정상상태(steady state) 동안 상기 동기식 모터(12)에 의해 구동된 펌프 내에서 순환하는 유체의 유량이 펌프 동작변수(pump operation variable)의 측정을 이용함으로써, 특히 로드 각 또는 지연(delay, 9)의 측정을 이용함으로써 결정될 수 있도록 한다.
잘 알려진 것처럼, 상기 로드 각(9)은 상기 모터(12)의 말단에 적용된 전압 및 회전자(14)인 영구자석의 회전에 의해 유도된 자속과 고정자(16) 자속의 효과를 가함으로써 발생되는 역기전력(counter-electromotive force) 사이의 위상편이(phase shift)를 나타낸다.
모터(12)에 연결된 펌프의 축에 가해진 로드가 변할 때, 상기 모터(12)의 회전자(14)에 가해진 토크가 또한 변하며, 따라서 상기 역기전력 및 네트워크 전압(network voltage), 즉 정확하게는 로드 각(9) 사이의 위상 편이각(phase shift angle)을 수정한다.
상기 로드 각의 증가는 구간에서 선형인 상호관계를 가지며, 펌프 내의 유량의 증가에 비례하여 상호 연관되어진다. 예를 들면, 유량의 증가는 그에 비례하는 로드 각의 증가와 관련되고, 반대로 로드 각의 감소는 적당한 유량의 감소에 상응한다.
본 발명에 따르면, 유량 값 및 상응하는 로드 값 사이의 상호관계가 사전에 결정된다. 상기 상호관계는 펌프 생산부지에서 선호적으로 형성되는 교정단계(calibration step) 동안 실험적인 테스트를 통해, 또는 이론적인 시뮬레이션 또는 컴퓨터 시뮬레이션을 통해서 결정될 수 있다.
더욱 상세하게는, 도 4에서 잘 도시되는 것처럼, 상기 처리 유닛(22)은 센서(20)에 연결될 뿐만 아니라, 입력에서 네트워크 동기 신호(network synchronism signal, 24) 및 네트워크 전압(26)의 유효값(effective value)에 비례하는 신호를 받아들인다.
디지털 홀 센서(digital Hall sensor, 20)는 회전자(13)의 자속 피크(magnetic flux peak)가 통과하는 것을 측정한다. 상기 자속 피크가 역기전력에 대하여 90도 지연된다는 것을 알고 있으므로, 상기 로드 각(9)은 네트워크 동기 신호(24) 덕택에 알려진 회전자(12)의 말단에 적용된 전압, 및 회전자(14)인 영구자석의 회전에 의해 유도된 자속과 고정자(16) 자속의 효과를 가함으로써 발생되는 역기전력 사이의 위상 편이로서 정확하게 결정된다.
따라서 상기 위상 편이(9)는 기준으로서 네트워크 전압(network voltage)의 제로지점(zero) 통과와 동시에 일어나는 상승 및 하강 변부(rising and falling edges)를 갖는 구형파 신호(square wave signal)에 해당하는 네트워크 동기 신호(24)를 취함으로써 상기 처리 유닛(22)에 의해 결정된다.
상기 디지털 홀 센서(20)가 회전하는 동안 상기 운전자(14) 영구자석의 극성 반전(polarity reversal)과 동시에 일어나는 상승 및 하강 변부를 가지는, 구형파 신호를 출력한다는 사실에 주목하여야 한다.
동기 신호(24)의 변부 및 회전자(14)의 위치를 지시하는 센서 신호(20)의 변부 사이의 경과시간(time elapsing)은 로드 각(9)에 비례한다.
그럼에도 불구하고, 상기 시간은 유량, 모터(12)의 공급전압 및 회전자(14) 자석의 운전 온도에 따라 변한다.
유량에 대한 상기 로드 각(9)의 의존이 상기 펌프의 전기-물리적 특징에 연결된다는 것을 이곳에서 구체적으로 말할 필요가 있다. 강화 제품(consolidated product)에서, 작고 일정한 값을 가지면서 주로 생산 공차(production tolerance) 때문에 상기 로드 각(9)에 영향을 주는 구조적인 측면(유체(hydraulics), 고정자 권선 및 기계적 부분과 같은)을 생략할 때, 상기 로드 각 변화에 직접적으로 영향을 주는 다른 임계 파라미터들(critical parameters)은 엄밀하게는 네트워크 전압 및 회전자(14)의 자석온도이다. 동기식 모터(12) 및 작동유체(working fluid) 내에 잠긴 회전자(14)를 가지는 펌프의 경우에, 상기 자석온도는 상기 작동유체의 온도에 상응한다.
만약 상기 네트워크 전압이 감소한다면, 모터(12)의 차후 부족 여자(under excitation)에 의해, 고정자(16)에 의해 생산되는 자속의 강도(intensity) 또한 감소된다.
상기 부족 여자는 모터(12) 내에서의 동기 조건을 유지하는 것을 어렵게 하고, 그것은 작업 로드(work load)의 증가로 해석되며, 결국 직접적으로 로드 각의 증가를 가져온다.
반대로, 네트워크 전압의 증가는 상기 모터(12)의 과 여자(over excitation) 및 그에 따른 로드 각의 감소와 관련된다.
작동 유체온도에 대한 의존은 회전자(14)를 구성하는 강자성체 물질(ferromagnetic material)이 온도에 따라 변하는 잔류자속유도(residual magnetic induction, BR)를 갖는다는 사실 때문이다.
회전자(14) 자석의 동작온도 증가는 상기 BR을 감소시키며, 차례로 연결된 플럭스(concatenated flux)의 강도에 영향을 주고, 그것을 감소시키며, 모터(12)를 공급전압 감소의 경우와 유사한 조건으로 되돌린다.
그 다음에, 로드 각에 관해서, 온도증가는 상기 로드 각의 증가를 일으킬 것이고, 그 반대의 경우도 마찬가지일 것이다.
상기 로드 각(9) 변동이 공급전압에 의한 것인지 또는 상기 변동이 펌프 유량의 변화에 의한 것인지를 구별하기 위하여, 네트워크 전압(26)의 유효값에 비례하는 신호가 사용된다.
상기 신호(26)는 예를 들면 네트워크 전압신호(network voltage signal, 30)로부터 전압 조절기 하드웨어 회로(voltage regulator hardware circuit)와 같은 조절블록(conditioning block)에 의해 달성된다. 상기 방식에서, 처리 유닛(22)은 유량에 비례하며 공급전압에 완전히 독립적인 신호를 제공할 수 있다.
그와는 반대로, 상기 로드 각(9) 변동이 열 편류(thermal drift)에 의한 것인지 또는 상기 변동이 펌프 유량의 변화에 의한 것인지를 구별하기 위하여, 아날로그 홀 센서(analogue Hall sensor, 20A)가 사용되어야 한다.
상기 아날로그 홀 센서(20A)는, 회전자(14) 자석의 극성 반전이 판독될 수 있을 뿐만 아니라, 진폭이 회전자(14)를 구성하는 강자성체 물질의 잔류자속유도(residual induction, BR)에 비례하는 정현파 신호를 배출할 수 있다.
이미 상술된 것처럼, 자석의 잔류자속유도(BR)는 동작온도에 엄격하게 의존하며, 따라서 상기 신호에 의해 처리 유닛(22)은 유량변동에 의한 로드 각 변동과 온도 변화에 의한 로드 각 변동을 추가로 구별할 수 있다.
실질적으로, 상기 장치(10)의 처리 유닛(22)에 의해 구현되는 본 발명의 방법은 다음의 단계들을 포함한다.
- 로드 각(9)의 현재 값(current value)을 획득하는 단계;
- 미리 결정된 상관표(correlation table)에 의해 로드 각의 현재 값과 유량 값을 비교하고, 상응하는 현재 유량 값을 결정하는 단계.
상기 획득은 연속적으로 또는 분리된 샘플링을 통해 수행될 수 있다.
더 정확하고 안정적인 유량 결정을 위해, 상기 방법은 다음과 같은 단계들을 포함한다.
- 로드 각(9), 네트워크 전압 및 회전자(14) 자석온도의 현재 값을 획득하는 단계;
- 미리 결정된 상관표에 의해 상기 로드 각의 현재 값을 유량 값과 비교하는 단계;
- 네트워크 전압 및/또는 회전자 자석온도의 값에 따라 유량 값을 수정하고, 현재 유량 값을 결정하는 단계.
더욱 일반적으로, 본 발명은 동기식 전기모터에 의해 구동된 펌프 내에서 유량을 결정하고, 다음의 단계를 통해 상기 유량의 간접적인 측정을 포함하는 방법에 관한 것이다.
- 하나 이상의 펌프 동작변수를 획득하는 단계;
- 미리 결정된 상관표에 의해 상기 변수의 현재 값을 유량 값과 비교하고, 상응하는 유량 값을 결정하는 단계.
바람직하게는, 하나 이상의 상기 동작변수는 종래기술 펌프의 제어유닛 내에서 보통 획득되는 값이거나, 또는 그것은 낮은 비용으로 쉽게 결정될 수 있는 값이다. 예를 들면, 홀 센서(20) 신호로부터 획득된 로드 각(9)의 값은 본 발명의 방법을 구현하는데 매우 적당하다.
도 5, 6 및 7 의 플로 차트를 참조하면, 처리 유닛(22)의 알고리즘 흐름이 상세하게 기술되며, 그것은 동작 변수가 로드 각(9)에 해당하는 경우에 본 발명의 방법이 구현되는 것을 가능하게 한다.
실질적으로, 유량 출력신호(flow rate output signal, 50)는 유닛(22)에 합체된 로드 각(9) 카운터(counter, 52)의 값에 비례하여 발생되고, 따라서 실험적으로 획득된 값으로 형성된 표에 대한 처리에 기초하여, 유량에 비례하여 발생된다.
인터럽트 루틴(interrupt routine)을 수행하기 위해 유닛(22)에 의해 소모된 시간, 즉 도 5에 도식적으로 도시된 프로그램의 실행시간(execution time)을 알고, 그것에 지연(9) 카운터(52)의 값을 곱함으로써, 네트워크 동기 신호(24)의 단부 및 홀 센서(20) 출력 신호의 단부 사이의 경과시간이 획득되며, 그것을 로드 각(9)으로 가져간다.
도 5의 상기 인터럽트 루틴은 초기조건인 블록 (54)로부터 시작되고, 여기서 유량 출력신호(50)의 초기 값이 지시된다.
제 1 테스트 단계가 블록 (56)에서 일어나고, 여기서 네트워크 동기신호(24)의 상승 변부에 도달되었는지가 판단된다.
만약 도달되었다면, 상기 각(9)에 대한 카운터(52)의 증가가 블록 (58)에서 일어난다. 그 다음에 제 2 테스트 단계가 블록 (60)에서 수행되며, 여기서 홀 센서(20) 출력신호의 상승 변부에 도달되었는지가 판단된다.
만약 도달되었다면, 계산 블록(calculation block, 62)이 켜지고, 그것을 통해 상기 카운터(52)가 닫히며, 지연(9) 변수가 업데이트 된다.
완벽한 기술을 위해, 도 6 및 7 에 각각 도시되는, 모두 선택적인 2개 절차, 즉 첫째로 전압 보상 절차(64) 및 둘째로 온도 보상 절차(66)가 또한 나타난다. 적당한 신호처리 흐름은 도 6 및 7에서 상세하기 나타나나, 그것은 이후에 주요한 인터럽트 루틴의 기술을 방해하지 않도록 나타날 것이다.
상기 지점에서, 상기 흐름은 지연(9) 변수를 기초로 하여 유량에 비례하는 출력신호의 발생 블록(68)에 도달한다.
상기 발생 블록(68)은, 유지 블록(keeping block, 70)을 통과한 이후에, 제 1 테스트 블록(56) 또는 제 2 테스트 블록(60)에서의 부정적인 대답의 경우에 도달되며, 여기서 지연(9) 변수는 가장 최근 값으로 유지된다.
전달 블록(transmission block, 72)은 발생 블록(68)에서 발생되는 출력신호의 처리유닛(22)으로부터 전달을 가능하게 한다.
따라서 상기 인터럽트 루틴의 닫힘 블록(shutdown block, 74)에 도달된다.
도 6은 도 5의 전압 보상블록(voltage compensation block, 64) 내부에서의 처리를 상세하기 기술하는 플로 차트를 도시한다.
네트워크 전압에 비례하는 값의 판독 단계, 즉 블록 (76) 이후에, 지연(9) 변수에 대한 제 1 스케일 팩터(scale factor)의 할당 블록(allocation block, 78)이 도달된다. 상기 할당은 실험적인 값으로 얻어지는 미리-확립된 표와 판독 블록(76)에서 얻어진 값을 기초로 하여 수행된다.
그 다음에 업데이트 블록(80)에 도달되고, 여기서 지연(9) 변수는 할당 블록 (78)의 제 1 스케일 팩터에 따라 수정된다.
도 7은 도 5의 온도 보상 블록(66) 내에서의 처리를 상세하기 기술하는 플로 차트를 나타낸다.
아날로그 홀 센서(20)로부터 나오는, 잔류 자속유도(BR)에 비례하는 값을 판독하는 블록 (77) 이후에, 지연(9) 변수에 대한 제 2 스케일 팩터의 할당 블록(79)에 도달된다. 상기 제 2 할당은 실험적인 값으로 얻어지는 미리-확립된 표와 판독 블록(77)에서 얻어진 값을 기초로 하여 수행된다.
그 다음에 업데이트 블록(81)에 도달되고, 여기서 지연(9) 변수가 할당 블록(79)의 제 2 스케일 팩터에 따라 수정된다.
처리 유닛(22)으로부터 얻어진 유량 값이 펌프에 의해 흡수되는 전력을 조절하기 위한 펌프 제어 유닛(상기와 같은 경우에 상기 처리 유닛(22)을 포함하는 전자제어장치)에 의해 어떻게 재사용될 수 있는지, 또는 그것이 추가적인 처리를 위해 또 다른 제어장치로 어떻게 전달될 수 있는지 또는 그것이 이전의 2개의 선택에 대해 어떻게 이용될 수 있는지를 나타내는 것이 본 발명의 목적이다.
본 발명의 동기식 전기모터 의해 구동된 펌프의 유량을 결정하기 위한 방법에 의해 달성되는 주요한 장점은 유량이 매우 빠르고 믿을 수 있는 방식으로 측정될 수 있다는 것이다.
동기식 전기모터에 의해 구동된 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한 상술된 방법 및 장치는 몇몇 수정을 수행할 수 있으며, 상기 수정들은 모두 다음의 청구항에서 규정되는 본 발명의 보호범위를 내에 해당된다.

Claims (14)

  1. 동기식 전기모터(synchronous electric motor, 12)에 의해 구동된 펌프 내에서 유량(hydraulic flow rate)을 결정하는 방법으로서, 상기 모터는 권선(windings)을 갖는 폴 피스(pole pieces, 18)가 설치된 고정자(stator, 16)에 의해 발생되는 전자기장에 의해 회전하도록 구동되는, 영구자석이 설치된 회전자(rotor, 14)를 포함하는 유형이며, 상기 방법은
    - 하나 이상의 펌프 동작변수(pump operation variable)를 얻어서 상기 유량을 간접적으로 측정하는 단계,
    - 미리 결정된 상관표(correlation table) 내에서 상기 변수 값을 비교하고, 상응하는 유량 값을 결정하는 단계, 및
    - 상응하는 유량 값을 결정하는 단계를 포함하는, 상기 펌프 내에서 유량을 측정하는 방법에 있어서,
    상기 하나 이상의 펌프 동작변수를 얻는 상기 단계는 로드 각(load angle) 또는 지연(delay, 9), 즉 모터(12) 말단에 적용된 네트워크 전압(network voltage) 및 회전자(14) 영구자석의 회전에 의해 유도되는 자속과 고정자(16) 자속의 효과를 가함으로써 발생되는 역기전력(counter-electromotive force) 사이의 위상 편이각(phase shift angle)을 얻으며, 상기 상관표는 유량 값 및 로드 각 값을 연결하는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유량을 결정하는 방법.
  2. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 교정단계(calibration step)를 추가로 포함하고, 여기서 상기 상관표는 실험적인 테스트, 이론적인 시뮬레이션 또는 컴퓨터 시뮬레이션에 의해 채워지는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유량을 결정하는 방법.
  3. 제 1 항에 있어서, 상기 로드 각 또는 지연(9)을 얻는 상기 단계는 연속적으로 일어나는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유압 유량을 결정하는 방법.
  4. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 모터(12)의 말단에 적용되는 네트워크 전압과 같은 추가적인 펌프 동작변수를 얻는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유압 유량을 결정하는 방법.
  5. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 회전자(14)의 자석온도와 같은 추가적인 펌프 동작변수를 얻는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유압 유량을 결정하는 방법.
  6. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 모터 공급전압(motor electric supply voltage)이 변할 때 상기 유량 값을 보상하는 단계를 추가로 포함하고, 상기 보상은 추가적인 미리 결정된 상관표에 의해 달성되는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유압 유량을 결정하는 방법.
  7. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 추가적인 미리 결정된 상관표에 의해, 온도가 변할 때 상기 유량 값을 보상하기 위해 상기 회전자(14)의 온도를 측정하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유압 유량을 결정하는 방법.
  8. 제 1 항에 있어서, 상기 방법은 아날로그 홀 센서(analogue Hall sensor, 20A)에 의해 동작온도에 의존하고, 회전자(14)의 강자성체 물질(ferromagnetic material)의 잔류자속유도(residual induction, BR)에 비례하는 신호를 감지하는 단계를 추가로 포함하는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유압 유량을 결정하는 방법.
  9. 동기식 전기모터(12)에 의해 구동된 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한 전자장치(electronic device, 10)로서, 상기 모터(12)는 권선을 갖는 폴 피스(18)가 설치된 고정자(16)에 의해 발생되는 전자기장에 의해 회전되도록 구동되는, 영구자석이 설치된 회전자를 포함하는 유형이고, 회전자(14)의 자속 센서(magnetic flux sensor, 20,20A)로부터 나오는 제 1 신호를 입력으로서 받아들이고, 펌프 모터의 동작변수의 값 및 유량 값을 연결하는 상관표를 저장하는 메모리 부분에 결합되거나 또는 메모리 부분이 설치된 처리 유닛(processing unit, 22)을 포함하는 상기 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한 전자장치에 있어서,
    상기 펌프 동작변수는 로드 각 또는 지연(9), 즉 네트워크 동기신호(network synchronism signal, 24) 및 회전자(14) 영구자석의 회전에 의해 유도되는 자속과 고정자(16) 자속의 영향을 가함으로써 발생되는 역기전력 사이의 위상 편이각에 해당되고, 상기 처리유닛(22)은 상응하는 유량 값을 결정하기 위해 상기 상관표내에 저장된 상기 동작변수 값과 상기 로드 각을 비교하는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한 전자장치.
  10. 제 9 항에 있어서, 상기 센서(20)는 디지털 홀 센서(digital Hall sensor)인 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한 전자장치.
  11. 제 9 항에 있어서, 상기 센서(20A)는 아날로그 홀 센서인 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한 전자장치.
  12. 제 9 항에 있어서, 상기 전자장치는 공급전압에 관계없이 유량에 비례하는 신호(50)를 발생하기 위해 전압 조절기(voltage regulator, 28)에 의해 얻어지는 네트워크 전압의 유효값(effective value)에 비례하는 신호를 받아들이는 제 3 입력신호를 갖는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한 전자장치.
  13. 제 11 항에 있어서, 상기 전자장치는 네트워크 클럭 신호(network clock signal, 24) 각각의 상승 변부(edge)에서 로드 각(9)의 카운트를 증가시키기 위해 내부 카운터(inner counter, 52)를 포함하는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한 전자장치.
  14. 제 11 항에 있어서, 상기 아날로그 센서(20A)는 동작온도에 의존하고, 회전자(14)의 강자성체 물질의 잔류 자속유도(BR)에 비례하는 신호를 탐지하는 것을 특징으로 하는, 펌프 내에서 유량을 결정하기 위한 전자장치.
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Families Citing this family (10)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
ES2290659T3 (es) * 2004-05-12 2008-02-16 Askoll Holding S.R.L. Bomba de circulacion de fluido con motor sincronico, equipada con medios de calentamiento del fluido, en particular para lavadoras.
EP1615330B1 (en) 2004-06-30 2010-03-24 Askoll Holding S.r.l. Method for controlling the load angle of a synchronous electric motor, in particular for fans
DE102007017274A1 (de) * 2007-04-12 2008-10-30 BSH Bosch und Siemens Hausgeräte GmbH Verfahren zur Lageerkennung eines Verschlusselements in einer Wasserweiche
WO2012008383A1 (ja) * 2010-07-12 2012-01-19 国立大学法人東北大学 磁気ポンプ
KR101352369B1 (ko) * 2011-12-20 2014-01-17 한국기계연구원 유압모터 성능 시험 자동화 시스템
CN105492874B (zh) * 2012-11-30 2020-02-25 Ip2Ipo 创新有限公司 用于监测携流管道的网络的设备、方法和系统
US9897474B2 (en) * 2014-03-25 2018-02-20 Greg Haber Apparatus and method for monitoring fuel oil delivery
US9927306B2 (en) * 2014-03-25 2018-03-27 Greg Haber Apparatus and method for monitoring fuel oil delivery
DE102020106645A1 (de) 2020-03-11 2021-09-16 Rational Aktiengesellschaft Pumpeneinheit für ein Gargerät, Gargerät mit einer solchen Pumpeneinheit und Verfahren zum Betreiben der Pumpeneinheit eines solchen Gargeräts
CN112983845B (zh) * 2021-03-02 2023-01-24 中核核电运行管理有限公司 一种循环水泵正反转检测装置及方法

Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4418721A1 (de) 1994-05-28 1995-11-30 Licentia Gmbh Steuerungsverfahren für Laugenumwälz-Pumpen in Haushalt-Geschirrspülmaschinen
EP0971212A1 (de) * 1998-07-10 2000-01-12 Sulzer Electronics AG Verfahren zur Bestimmung des Druckverlustes und des Durchflusses durch eine Pumpe

Family Cites Families (16)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US3492555A (en) * 1966-02-07 1970-01-27 Fukuo Shibata Electric control arrangements for synchronous machines
US4740738A (en) * 1986-09-17 1988-04-26 Westinghouse Electric Corp. Reluctance motor control system and method
US4781525A (en) * 1987-07-17 1988-11-01 Minnesota Mining And Manufacturing Company Flow measurement system
WO1989005061A1 (en) * 1987-11-20 1989-06-01 Matsushita Electric Industrial Co., Ltd. Device for driving brushless motor
US5099697A (en) * 1990-04-02 1992-03-31 Agar Corporation Ltd. Two and three-phase flow measurement
RU2162207C2 (ru) * 1995-03-15 2001-01-20 Микро Моушн, Инк. Массовый расходомер на эффекте кориолиса (варианты) с использованием концентрических роторов и способ измерения массового расхода (варианты)
US5679906A (en) * 1995-03-15 1997-10-21 Micro Motion, Inc. Coriolis effect mass flowmeter using a single rotor having a flexible sensing element
JP4390856B2 (ja) * 1996-09-10 2009-12-24 レビトロニクス エルエルシー ロータリー・ポンプ及びその駆動方法
DE19701856A1 (de) * 1997-01-21 1998-07-23 Wunnibald Kunz Elektronische Anlauf und Betriebssteuerung für einen Einphasen-Synchronmotor
US6093986A (en) * 1999-03-08 2000-07-25 Emerson Electric Co. Method and apparatus for powering shaft-mounted sensors on motors and generators
US6356003B1 (en) * 1999-03-19 2002-03-12 John Fiorenza Direct current motor
IT1307378B1 (it) * 1999-08-06 2001-11-06 Askoll Holding Srl Dispositivo elettronico di alimentazione di un motore sincrono conrotore a magneti permanenti a due coppie di poli.
DE19952572A1 (de) * 1999-11-02 2001-06-07 Brose Fahrzeugteile Motorische Antriebseinheit mit einer elektronischen Steuerungseinrichtung für Verstelleinrichtungen in Kraftfahrzeugen sowie Verfahren zur Steuerung der Antriebseinheit
US6692535B2 (en) * 2002-02-07 2004-02-17 Paul D. Olivier Method and apparatus using turbine flow meter to measure fluid flow therethrough without reference to viscosity
ES2197822B1 (es) * 2002-06-18 2005-09-16 Fagor, S. Coop. Dispositivo electronico para el control de un motor sincrono con rotor de iman permanente.
CN2663936Y (zh) * 2003-12-19 2004-12-15 山西科达自控工程技术有限公司 自发电式智能水表

Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
DE4418721A1 (de) 1994-05-28 1995-11-30 Licentia Gmbh Steuerungsverfahren für Laugenumwälz-Pumpen in Haushalt-Geschirrspülmaschinen
EP0971212A1 (de) * 1998-07-10 2000-01-12 Sulzer Electronics AG Verfahren zur Bestimmung des Druckverlustes und des Durchflusses durch eine Pumpe

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Publication number Publication date
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ATE350649T1 (de) 2007-01-15
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US20060288772A1 (en) 2006-12-28

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