KR101210437B1 - Indirect measuring method of the temperature of the permanent magnet in rotor comprised in permanent magnet synchronous motor - Google Patents
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Abstract
본 발명은 본 발명은 영구자석 동기전동기에 구조적인 변경을 가하지 않고도 회전자 내부의 영구자석 온도를 효율적이고 정밀하게 측정할 수 있는 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법에 관한 것이다.
본 발명은 시험 전동기를 챔버 내부에서 무부하 상태 및 기 설정된 회전속도로 회전시키면서 상기 챔버 내부의 온도를 온도 목표치까지 상승시키고, 상기 챔버 내부의 온도와 상기 시험 전동기 내부의 코일에 삽입된 온도센서에서 계측된 온도 간의 편차가 설정치 이하가 되는 경우 상기 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하여 온도별 역기전압 데이터를 획득하는 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계, 상기 챔버 내부의 온도를 상기 온도 목표치까지 상승시킨 후 상기 시험 전동기를 기 설정된 부하 상태 및 상기 회전속도로 기 설정된 정격 운전시간 동안 구동한 후에 상기 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하는 부하 상태 역기전압 측정단계 및 상기 부하 상태 역기전압 측정단계에서 측정된 역기전압을 상기 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계에서 획득한 온도별 역기전압 데이터에 적용하여 상기 영구자석의 온도를 연산하는 부하 상태 영구자석 온도 연산단계를 포함하여 구성된다.The present invention is an indirect measurement method of the permanent magnet temperature in the rotor included in the permanent magnet synchronous motor capable of measuring the permanent magnet temperature inside the rotor efficiently and precisely without making structural changes to the permanent magnet synchronous motor. It is about.
The present invention increases the temperature inside the chamber to a temperature target value while rotating the test motor at a no-load state and a predetermined rotation speed in the chamber, and is measured by the temperature inside the chamber and a temperature sensor inserted into a coil inside the test motor. Acquiring the counter electromotive voltage data by temperature by measuring the counter electromotive voltage outputted by the test motor when the deviation between the measured temperatures is less than or equal to a predetermined value, and obtaining the counter electromotive voltage data for each temperature, and raising the temperature inside the chamber to the target temperature value. In the load state counter electromotive voltage measuring step and the load state counter electromotive voltage measuring step of measuring the counter electromotive voltage output by the test motor after driving the test motor for a preset load state and the preset rated operating time at the rotational speed. The measured counter voltage to the no-load temperature Applying a temperature-specific reverse voltage data obtained from the reverse voltage to the data acquisition stage is configured to include a load state the permanent magnet temperature calculating step for calculating the temperature of the permanent magnet.
Description
본 발명은 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법에 관한 것이다. 보다 구체적으로, 본 발명은 영구자석 동기전동기에 구조적인 변경을 가하지 않고도 회전자 내부의 영구자석 온도를 효율적이고 정밀하게 측정할 수 있는 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법에 관한 것이다.The present invention relates to a permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor. More specifically, the present invention indirectly measures the permanent magnet temperature inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor capable of accurately and accurately measuring the permanent magnet temperature inside the rotor without making structural changes to the permanent magnet synchronous motor. It is about a method.
영구자석 동기전동기의 가변속 성능 및 에너지 변환 효율을 증대시키기 위하여 다양한 제어 방법이 연구되어 왔는데, 정밀하고 신뢰성 높은 제어기법을 적용하기 위해서는 영구자석 동기전동기의 내부 성능 지표의 엄밀한 추출 및 시험이 필수적이다. 특히, 영구자석 동기전동기의 경우 자기 포화 현상과 온도에 따른 영구자석의 특성 변화를 어떻게 제어기법에 반영하는 가가 핵심적인 과제라 할 수 있다. Various control methods have been studied to increase the variable speed performance and energy conversion efficiency of permanent magnet synchronous motors. However, in order to apply precise and reliable control method, it is necessary to extract and test internal performance indicators of permanent magnet synchronous motors. In particular, in the case of permanent magnet synchronous motors, how to reflect the magnetic saturation phenomenon and the characteristic change of permanent magnets with temperature in the control method is a key task.
종래 적용되고 있는 영구자석 동기전동기의 회전자 자석 온도를 직접 측정하는 방법은 크게 두 가지로 나뉜다.The method of directly measuring the rotor magnet temperature of the conventional permanent magnet synchronous motor is largely divided into two methods.
첫째는, 회전자 내부에 온도센서를 부착하여 그 신호를 회전하는 축에 장착된 슬립링을 통해 외부에서 계측하는 방법이다. 그러나 이 방법은 회전자 일부에 구조 변경을 가하여야 하고 슬립링의 회전 시 발생하는 노이즈 성분이 계측되는 온도신호에 유입될 가능성이 있다.The first method is to attach a temperature sensor to the inside of the rotor and measure the signal from the outside through a slip ring mounted on the rotating shaft. However, this method requires structural changes to some of the rotors, and there is a possibility that noise components generated when the slip ring rotates are introduced into the measured temperature signal.
둘째는, 배터리가 탑재된 무선 계측기를 회전자 내부에 장착하여 외부와의 무선통신을 통하여 회전자 내부의 자석 온도를 계측하는 방법이다. 이 방법의 경우, 슬립링 적용에 따른 노이즈 유입 가능성은 없으나 무선 계측기의 크기로 인하여 별도의 장착공간이 필요하고 그에 따른 일부 구조 변경이 필요하므로 소형 영구자석 동기전동기 및 박형 전동기에는 적용이 어렵다는 문제점이 있다.Second, a method of measuring a magnet temperature inside the rotor through wireless communication with the outside by mounting a battery-mounted wireless measuring instrument inside the rotor. In this method, there is no possibility of noise inflow due to slip ring application, but it is difficult to apply to small permanent magnet synchronous motors and thin motors because a separate mounting space is required due to the size of the wireless measuring instrument and some structural changes are required. have.
그리고 이들 두 가지 방법 모두 5,000RPM 이상의 회전수로 회전하는 영구자석 동기전동기에 적용할 경우 회전자 편심 및 밸런싱(balancing) 문제로 인하여 적용이 어렵다.Both of these methods are difficult to apply due to rotor eccentricity and balancing problems when applied to permanent magnet synchronous motors rotating at more than 5,000 RPM.
본 발명은 영구자석 동기전동기에 구조적인 변경을 가하지 않고도 회전자 내부의 영구자석 온도를 효율적이고 정밀하게 측정하는 것을 기술적 과제로 한다.The present invention is to efficiently and precisely measure the permanent magnet temperature inside the rotor without making structural changes to the permanent magnet synchronous motor.
또한, 본 발명은 소형 영구자석 동기전동기 및 박형 전동기에도 적용이 가능한 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, the present invention is to provide a permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor applicable to small permanent magnet synchronous motor and thin motor.
또한, 본 발명은 회전자 편심 및 밸런싱(balancing) 문제로 인한 측정 정밀도 저하를 방지할 수 있는 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법을 제공하는 것을 기술적 과제로 한다.In addition, the present invention is to provide a method for indirect measurement of the permanent magnet temperature inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor that can prevent the measurement accuracy degradation due to rotor eccentricity and balancing (balancing) problem.
이러한 과제를 해결하기 위한 본 발명에 따른 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법은 시험 전동기를 챔버 내부에서 무부하 상태 및 기 설정된 회전속도로 회전시키면서 상기 챔버 내부의 온도를 온도 목표치까지 상승시키고, 상기 챔버 내부의 온도와 상기 시험 전동기 내부의 코일에 삽입된 온도센서에서 계측된 온도 간의 편차가 설정치 이하가 되는 경우 상기 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하여 온도별 역기전압 데이터를 획득하는 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계, 상기 챔버 내부의 온도를 상기 온도 목표치까지 상승시킨 후 상기 시험 전동기를 기 설정된 부하 상태 및 상기 회전속도로 기 설정된 정격 운전시간 동안 구동한 후에 상기 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하는 부하 상태 역기전압 측정단계 및 상기 부하 상태 역기전압 측정단계에서 측정된 역기전압을 상기 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계에서 획득한 온도별 역기전압 데이터에 적용하여 상기 영구자석의 온도를 연산하는 부하 상태 영구자석 온도 연산단계를 포함하여 구성된다.The permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor according to the present invention for solving this problem is to rotate the test motor at the no-load state and the predetermined rotational speed inside the chamber to increase the temperature inside the chamber. When the temperature rises to the target value and the deviation between the temperature inside the chamber and the temperature measured by the temperature sensor inserted into the coil inside the test motor becomes less than the set value, the counter-electromotive voltage for each temperature is measured by measuring the counter-electromotive voltage output by the test motor. Acquiring a counter-voltage data for each no-load state temperature for acquiring data, and after raising the temperature inside the chamber to the temperature target value, the test motor is driven at a predetermined load state and the rotational speed at a preset rated operating time. A unit for measuring the counter electromotive voltage output by the test motor Load state that calculates the temperature of the permanent magnet by applying the counter voltage measured in the state counter voltage measurement step and the load state counter voltage measurement step to the counter voltage data for each temperature obtained in the step of acquiring the counter voltage data for each no-load state temperature. It consists of a permanent magnet temperature calculation step.
상기 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계는 다이나모 시험장비에 장착된 상기 시험 전동기를 상기 챔버 내부에 배치하는 시험 전동기 배치단계, 상기 온도 목표치를 설정하는 온도 목표치 설정단계, 상기 시험 전동기를 상기 무부하 상태에서 상기 회전속도로 회전시키면서 상기 챔버를 가열하는 회전/가열단계, 상기 챔버 내부의 온도와 상기 온도 목표치를 비교하는 1차 비교단계, 상기 챔버 내부의 온도가 상기 온도 목표치가 같아지는 경우 상기 챔버 내부의 온도와 상기 시험 전동기 내부의 코일에 삽입된 온도센서에서 계측된 온도 간의 편차와 최소 설정치를 비교하는 2차 비교단계 및 상기 편차가 상기 최소 설정치 이하가 되는 경우 상기 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하는 무부하 역기전압 측정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The step of acquiring counter-voltage data for each no-load state temperature may include: arranging a test motor mounted in a dynamo test equipment in the chamber; setting a temperature target value for setting the temperature target value; Rotation / heating step of heating the chamber while rotating at the rotational speed in the first step of comparing the temperature and the temperature target value inside the chamber, when the temperature inside the chamber is equal to the temperature target value inside the chamber And a second comparison step for comparing the deviation between the temperature measured by the temperature sensor inserted into the coil inside the test motor and the minimum set value and the counter electromotive voltage output by the test motor when the deviation is less than the minimum set value. Characterized in that it comprises a no-load counter voltage measurement step of measuring .
상기 온도 목표치 설정단계, 상기 회전/가열단계, 상기 1차 비교단계, 상기 2차 비교단계 및 상기 무부하 역기전압 측정단계를 복수의 온도 목표치에 대하여 반복 수행하여 상기 온도별 역기전압 데이터를 획득하는 것을 특징으로 한다.Acquiring the counter voltage data for each temperature by repeatedly performing the temperature target value setting step, the rotation / heating step, the first comparison step, the second comparison step, and the no-load counter voltage measurement step with respect to a plurality of temperature target values. It features.
상기 부하 상태 역기전압 측정단계는 상기 온도 목표치를 설정하고 상기 챔버를 가열하는 온도 목표치 설정/가열단계, 상기 챔버 내부의 온도와 상기 온도 목표치를 비교하는 온도 비교단계, 상기 챔버 내부의 온도가 상기 온도 목표치와 같아지는 경우 상기 시험 전동기를 기 설정된 부하 및 상기 회전속도로 구동하는 부하 상태 구동단계, 상기 시험 전동기를 구동하는 구동시간과 기 설정된 정격 운전시간을 비교하는 시간 비교단계 및 상기 구동시간이 상기 정격 운전시간을 초과하는 경우 상기 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하는 부하 역기전압 측정단계를 포함하는 것을 특징으로 한다.The load state counter voltage measuring step may include setting a temperature target value and setting / heating a temperature target value for heating the chamber, a temperature comparison step for comparing the temperature inside the chamber with the temperature target value, and the temperature inside the chamber is the temperature. If the target value is equal to the load state driving step of driving the test motor at a predetermined load and the rotational speed, a time comparison step of comparing the drive time for driving the test motor with a predetermined rated operating time and the drive time is And a load counter electromotive voltage measuring step of measuring a counter electromotive voltage output by the test motor when the rated operating time is exceeded.
상기 부하 상태 영구자석 온도 연산단계에서, 상기 부하 상태 역기전압 측정단계에서 측정된 역기전압을 상기 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계에서 획득한 온도별 역기전압 데이터로부터 생성된 회귀방정식에 입력하여 상기 영구자석의 온도를 연산하는 것을 특징으로 한다.In the load state permanent magnet temperature calculation step, the counter voltage measured in the load state counter voltage measurement step is input to a regression equation generated from the temperature counter voltage data obtained in the step of obtaining the counter voltage data for each no-load state temperature. It is characterized by calculating the temperature of the permanent magnet.
상기 부하 상태 영구자석 온도 연산단계에서, 상기 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계에서 획득한 온도별 역기전압 데이터에 데이터 보간 알고리즘을 적용하여 상기 부하 상태 역기전압 측정단계에서 측정된 역기전압에 대응하는 상기 영구자석의 온도를 연산하는 것을 특징으로 한다.In the load state permanent magnet temperature calculating step, a data interpolation algorithm is applied to the temperature counter voltage data obtained in the non-load state temperature counter voltage data acquisition step to correspond to the counter voltage measured in the load state counter voltage measurement step. It is characterized by calculating the temperature of the permanent magnet.
본 발명에 따르면, 영구자석 동기전동기에 구조적인 변경을 가하지 않고도 회전자 내부의 영구자석 온도를 효율적이고 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.According to the present invention, there is an effect that the permanent magnet temperature inside the rotor can be measured efficiently and precisely without making structural changes to the permanent magnet synchronous motor.
또한, 소형 영구자석 동기전동기 및 박형 전동기에도 적용이 가능한 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법이 제공되는 효과가 있다.In addition, the permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor that can be applied to small permanent magnet synchronous motor and thin motor has an effect that is provided.
또한, 회전자 편심 및 밸런싱(valancing) 문제로 인한 측정 정밀도 저하를 방지할 수 있는 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법이 제공되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that a permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor that can prevent the measurement accuracy is reduced due to rotor eccentricity and balancing (valancing) problem is provided.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법이 적용되는 장치 구성의 예를 나타낸 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법을 나타낸 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시 예에 포함된 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계의 예를 나타낸 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시 예에 포함된 부하 상태 역기전압 측정단계의 예를 나타낸 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시 예에 포함된 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계에서 획득한 온도별 역기전압 데이터의 예를 나타낸 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시 예에 포함된 부하 상태 영구자석 온도 연산단계에서 부하 상태에서의 영구자석 온도를 연산하는 방법의 예를 나타낸 도면이다.1 is a view showing an example of the device configuration to which the permanent magnet temperature indirect measurement method is applied to the inside of the rotor included in the permanent magnet synchronous motor according to an embodiment of the present invention.
2 is a view showing a method for indirect measurement of the permanent magnet temperature inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor according to an embodiment of the present invention.
3 is a diagram illustrating an example of acquiring a counter voltage data for each no-load state temperature included in an embodiment of the present invention.
4 is a diagram illustrating an example of a load state counter voltage measurement step included in an embodiment of the present invention.
FIG. 5 is a diagram illustrating an example of temperature-specific counter-voltage data obtained in a step of acquiring counter-voltage data for each no-load state included in an embodiment of the present invention.
6 is a diagram illustrating an example of a method of calculating a permanent magnet temperature in a load state in a load state permanent magnet temperature calculation step included in an embodiment of the present invention.
이하에서는 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시 예를 상세히 설명한다.
Hereinafter, preferred embodiments of the present invention will be described in detail with reference to the accompanying drawings.
도 1은 본 발명의 일 실시 예에 따른 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법이 적용되는 장치 구성의 예를 나타낸 도면이고, 도 2는 본 발명의 일 실시 예에 따른 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법을 나타낸 도면이다.1 is a view showing an example of a device configuration to which the permanent magnet temperature indirect measurement method is applied in the rotor included in the permanent magnet synchronous motor according to an embodiment of the present invention, Figure 2 is an embodiment of the present invention The permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor according to the drawing.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시 예는 영구자석 동기전동기의 성능시험을 위한 다이나모 장비와 온도가변이 가능한 챔버 및 전동기의 무부하 역기전력을 측정하기 위한 별도의 계측 장비인 전압 계측기, 다채널 온도측정이 가능한 온도 계측기, 전동기를 제어하기 위한 전동기 제어기로 이루어진 장치 구성 하에서 실시될 수 있다.Referring to FIG. 1, an embodiment of the present invention is a voltage measuring instrument and a multi-channel temperature measuring instrument for measuring a no-load counter electromotive force of a dynamo equipment and a temperature-variable chamber and a motor for performance test of a permanent magnet synchronous motor. It can be carried out under a device configuration consisting of a temperature measuring instrument capable of measuring, an electric motor controller for controlling the electric motor.
영구자석이 적용된 동기전동기의 회전자 내부의 자석온도를 간접적으로 측정하는 본 실시 예는 기본적으로 영구자석이 가진 온도에 따른 잔류자속밀도(Br)의 온도특성계수와 전동기를 일정 회전수로 회전 시 단자에서 측정되는 역기전압과의 상관관계를 이용한 것이다.In this embodiment, indirectly measuring the magnet temperature inside the rotor of the synchronous motor to which the permanent magnet is applied, the temperature characteristic coefficient of the residual magnetic flux density (Br) according to the temperature of the permanent magnet and the rotation of the motor at a predetermined speed It uses the correlation with the counter voltage measured at the terminal.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시 예에 따른 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법은 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10), 부하 상태 역기전압 측정단계(S20) 및 부하 상태 영구자석 온도 연산단계(S30)를 포함하여 구성된다.Referring to Figure 2, the permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor according to an embodiment of the present invention step of acquiring the counter-voltage data for each load-free temperature (S10), load state counter voltage measurement It comprises a step (S20) and the load state permanent magnet temperature calculation step (S30).
<무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)><Reverse voltage data acquisition step for each no-load state temperature (S10)>
무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)에서는, 시험 전동기를 챔버 내부에서 무부하 상태 및 시험자에 의해 설정된 회전속도로 회전시키면서 챔버 내부의 온도(TCH)를 온도 목표치(TSP)까지 상승시키고, 챔버 내부의 온도(TCH)와 시험 전동기 내부의 코일에 삽입된 온도센서에서 계측된 온도(TCOIL) 간의 편차가 시험자에 의해 설정된 온도편차 설정치(TDEV) 이하가 되는 경우 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하여 온도별 역기전압 데이터를 획득하는 과정이 수행된다.In the no-load state temperature-specific counter-voltage data acquisition step (S10), while increasing the temperature (T CH ) in the chamber to the temperature target value (T SP ) while rotating the test motor at the no-load state and the rotation speed set by the tester. When the deviation between the temperature inside the chamber (T CH ) and the temperature measured by the temperature sensor inserted into the coil inside the test motor (T COIL ) falls below the temperature deviation set point (T DEV ) set by the tester, the test motor is output. The process of obtaining the counter voltage data for each temperature by measuring the counter voltage is performed.
이러한 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)의 구체적인 예를 도 3을 참조하여 설명한다.A detailed example of the counter voltage data acquisition step S10 for each no-load state temperature will be described with reference to FIG. 3.
도 3을 참조하면, 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)는 시험 전동기 배치단계(S110), 온도 목표치 설정단계(S120), 회전/가열단계(S130), 1차 비교단계(S140), 2차 비교단계(S150) 및 무부하 역기전압 측정단계(S160)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to FIG. 3, in step S10 of acquiring the counter-voltage data for each no-load state temperature, a test motor arrangement step S110, a temperature target value setting step S120, a rotation / heating step S130, and a primary comparison step S140 are provided. It may be configured to include a second comparison step (S150) and no load counter voltage measurement step (S160).
시험 전동기 배치단계(S110)에서는, 다이나모 시험장비에 장착된 시험 전동기를 챔버 내부에 배치하는 과정이 수행된다. 챔버에는 챔버 내부의 온도를 가변적으로 조절하기 위한 수단이 구비되어 있다.In the test motor arrangement step (S110), a process of disposing the test motor mounted on the dynamo test equipment in the chamber is performed. The chamber is provided with means for varying the temperature inside the chamber.
온도 목표치 설정단계(S120)에서는, 챔버 내부의 목표 온도인 온도 목표치(TSP)를 설정하는 과정이 수행된다.In the temperature target value setting step S120, a process of setting a temperature target value T SP , which is a target temperature inside the chamber, is performed.
회전/가열단계(S130)에서는, 시험 전동기를 부하를 인가하지 않은 무부하 상태에서 시험자에 의해 설정된 회전속도로 회전시키면서 챔버를 가열하여, 챔버 내부의 온도(TCH)를 온도 목표치(TSP)까치 충분히 포화시키는 과정이 수행된다.In the rotation / heating step (S130), the chamber is heated while rotating the test motor at the rotational speed set by the tester under no load, and the temperature T CH inside the chamber is increased to a temperature target value T SP . Full saturation is carried out.
1차 비교단계(S140)에서는, 챔버 내부의 온도(TCH)와 온도 목표치(TSP)를 비교하는 과정이 수행된다. 1차 비교단계(S140)에서의 비교결과, 챔버 내부의 온도(TCH)가 온도 목표치(TSP)와 같아지는 경우에는 2차 비교단계(S150)로 전환된다.In the first comparison step S140, a process of comparing the temperature T CH in the chamber with the temperature target value T SP is performed. As a result of the comparison in the first comparison step S140, when the temperature T CH inside the chamber is equal to the temperature target value T SP , the process is switched to the second comparison step S150.
2차 비교단계(S150)에서는, 챔버 내부의 온도(TCH)가 온도 목표치(TSP)가 같아지는 경우, 챔버 내부의 온도(TCH)와 시험 전동기 내부의 코일에 삽입된 온도센서에서 계측된 온도(TCOIL) 간의 편차와 시험자에 의해 설정된 온도편차 설정치(TDEV)를 비교하는 과정이 수행된다.In the second comparison step (S150), the temperature of the inner chamber (T CH) is a temperature target value (T SP) is a case that the same, the temperature of the inner chamber (T CH) and test measured by the temperature sensor inserted in the coil inside the motor The process of comparing the deviation between the temperature T COIL and the temperature deviation set point T DEV set by the tester is performed.
무부하 역기전압 측정단계(S160)에서는, 챔버 내부의 온도(TCH)와 시험 전동기 내부의 코일에 삽입된 온도센서에서 계측된 온도(TCOIL) 간의 편차가 시험자에 의해 설정된 온도편차 설정치(TDEV) 이하가 되는 경우, 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하는 과정이 수행된다. 이 경우, 전동기의 출력단자에 연결된 U, V, W 상의 3상 배선 중 2상 배선에 선간의 형태로 역기전압을 측정하며, 이때 도 1의 릴레이 또는 스위치를 오프 상태로 전환시켜 전동기 제어기에 의한 동작은 이루어지지 않도록 한다.In the no-load comparator voltage measuring step (S160), the temperature inside the chamber (T CH) and test temperature (T COIL) deviation temperature difference set point set by the investigator between the measurement at the temperature sensor inserted in the coil inside the motor (T DEV In the following case, the process of measuring the counter electromotive voltage output by the test motor is performed. In this case, the counter voltage is measured in the form of a line between two-phase wires among the three-phase wires of U, V, and W connected to the output terminal of the motor. In this case, the relay or switch of FIG. Do not operate.
이상의 과정을 거쳐 하나의 온도 목표치에 대한 무부하 상태에서 시험 전동기가 출력하는 역기전압이 측정된다.Through the above procedure, the counter electromotive voltage output by the test motor is measured under no load for one temperature target.
하나의 온도 목표치에 대한 무부하 상태에서 시험 전동기가 출력하는 역기전압이 측정되면, 다시 온도 목표치 설정단계(S120)로 전환되어 새로운 온도 목표치를 설정하고 이 새로운 온도 목표치에 대한 역기전압을 측정한다. 즉, 온도 목표치 설정단계(S120), 상기 회전/가열단계(S130), 1차 비교단계(S140), 2차 비교단계(S150) 및 무부하 상태 역기전압 측정단계를 복수의 온도 목표치에 대하여 반복 수행하여 온도별 역기전압 데이터를 획득하는 것이다. 이 온도별 역기전압 데이터의 예가 도 5에 개시되어 있다.
When the counter electromotive voltage output by the test motor is measured under no load for one temperature target value, the process returns to the temperature target setting step S120 to set a new temperature target value and measure the counter electromotive voltage for the new temperature target value. That is, the temperature target value setting step (S120), the rotation / heating step (S130), the first comparison step (S140), the second comparison step (S150) and the no load state counter voltage measurement step is repeatedly performed for a plurality of temperature target values To obtain the counter voltage data for each temperature. An example of this temperature-specific counter voltage data is shown in FIG. 5.
<부하 상태 역기전압 측정단계(S20)><Load state counter voltage measurement step (S20)>
부하 상태 역기전압 측정단계(S20)에서는, 챔버 내부의 온도(TCH)를 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)에서 설정했던 온도 목표치(TSP)까지 상승시킨 후, 시험 전동기를 시험자에 의해 설정된 부하 상태 및 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)에서 설정했던 회전속도로 시험자에 의해 설정된 정격 운전시간 동안 구동한 후에 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하는 과정이 수행된다.In the load state counter voltage measurement step S20, the temperature T CH in the chamber is raised to a temperature target value T SP set in the counter load data acquisition step S10 for each no load state temperature, and then the test motor is tested. The process of measuring the counter-electromotive voltage output by the test motor after driving for the rated operating time set by the tester at the rotational speed set in the load state and the no-load state temperature-based counter-voltage data acquisition step S 10 set by the tester is performed.
이러한 부하 상태 역기전압 측정단계(S20)의 구체적인 예를 도 4를 참조하여 설명한다.A detailed example of such a load state counter voltage measurement step S20 will be described with reference to FIG. 4.
도 4를 참조하면, 부하 상태 역기전압 측정단계(S20)는 온도 목표치 설정/가열단계(S210), 온도 비교단계(S220), 부하 상태 구동단계(S230), 시간 비교단계(S240) 및 부하 역기전압 측정단계(S270)를 포함하여 구성될 수 있다.Referring to Figure 4, the load state counter voltage measurement step (S20) is a temperature target value setting / heating step (S210), temperature comparison step (S220), load state driving step (S230), time comparison step (S240) and load counterweight It may be configured to include a voltage measuring step (S270).
온도 목표치 설정/가열단계(S210)에서는, 온도 목표치(TSP)를 설정하고 챔버를 가열하는 과정이 수행된다. 이 온도 목표치(TSP)는 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)에서 설정했던 온도 목표치(TSP)와 동일하다.In the temperature target value setting / heating step S210, a process of setting the temperature target value T SP and heating the chamber is performed. The target temperature (T SP) is equal to the target temperature (T SP) that was set in the acquired data by a negative base voltage no load temperature step (S10).
온도 비교단계(S220)에서는, 챔버 내부의 온도(TCH)와 온도 목표치(TSP)를 비교하는 과정이 수행된다. 온도 비교단계(S220)에서의 비교결과, 챔버 내부의 온도(TCH)가 온도 목표치(TSP)와 같아지는 경우에는 후술하는 부하 상태 구동단계(S230)로 전환된다.In the temperature comparison step S220, a process of comparing the temperature T CH and the temperature target value T SP in the chamber is performed. As a result of the comparison in the temperature comparison step S220, when the temperature T CH in the chamber becomes equal to the temperature target value T SP , the load state driving step S230 is described.
부하 상태 구동단계(S230)에서는, 챔버 내부의 온도(TCH)가 온도 목표치(TSP)와 같아지는 경우, 시험 전동기를 시험자에 의해 설정된 부하 및 회전속도로 구동하는 과정이 수행된다. 이 부하는 시험자가 결정하여 입력하는 값이고, 회전 속도는 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)에서 설정했던 회전속도와 동일하다.In the load state driving step S230, when the temperature T CH inside the chamber is equal to the temperature target value T SP , a process of driving the test motor at a load and a rotation speed set by the tester is performed. This load is a value determined and input by the tester, and the rotational speed is the same as the rotational speed set in the no-load state temperature-specific counter voltage data acquisition step S10.
시간 비교단계(S240)에서는, 시험 전동기를 구동하는 구동시간과 시험자에 의해 설정된 정격 운전시간을 비교하는 과정이 수행된다. 정격 운전시간은 전동기 설계 시 결정된 운전시간이며, 시험 과정에서 시험자에 의해 입력되어 설정된다.In the time comparison step (S240), a process of comparing the driving time for driving the test motor with the rated operating time set by the tester is performed. The rated operating time is the operating time determined at the time of motor design and is input and set by the tester during the test.
시간 비교단계(S240)에서의 비교결과 구동시간이 정격 운전시간을 초과하는 경우, 단계 S230으로 전환되어 전동기 제어기를 오프시키고, 단계 S240으로 전환되어 스위치 또는 릴레이를 차단한다.When the driving time exceeds the rated driving time as a result of the comparison in the time comparison step S240, the process is switched to step S230 to turn off the motor controller, and the switch to step S240 is cut off to switch or relay.
부하 역기전압 측정단계(S270)에서는, 구동시간이 정격 운전시간을 초과하는 경우에 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하는 과정이 수행된다.
In the load counter electromotive voltage measuring step (S270), a process of measuring the counter electromotive voltage output by the test motor is performed when the driving time exceeds the rated operating time.
<부하 상태 영구자석 온도 연산단계(S30)><Load state permanent magnet temperature calculation step (S30)>
부하 상태 영구자석 온도 연산단계(S30)에서는, 부하 상태 역기전압 측정단계(S20)에서 측정된 역기전압을 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)에서 획득한 온도별 역기전압 데이터에 적용하여 부하 상태에서의 영구자석의 온도를 연산하는 과정이 수행된다.In the load state permanent magnet temperature calculation step (S30), by applying the counter voltage measured in the load state counter voltage measurement step (S20) to the counter temperature voltage data for each temperature obtained in the non-load state temperature counter voltage data acquisition step (S10) The process of calculating the temperature of the permanent magnet under load is performed.
하나의 예로 도 5에 개시된 바와 같이, 부하 상태 역기전압 측정단계(S20)에서 측정된 역기전압을 회귀방정식에 입력하여 영구자석의 온도를 연산할 수 있다. 이 회귀방정식은 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)에서 획득한 온도별 역기전압 데이터로부터 생성된 무부하 상태에서의 온도와 역기전압 간의 관계식이다.As one example, as shown in FIG. 5, the temperature of the permanent magnet may be calculated by inputting the counter voltage measured in the load state counter voltage measurement step (S20) into a regression equation. This regression equation is a relationship between the temperature in the no-load state and the counter-electromotive voltage generated from the temperature-based counter-voltage data obtained in the no-load state temperature-specific counter-voltage data acquisition step S10.
다른 예로, 데이터 보간 알고리즘을 이용하여 온도별 역기전압 데이터로부터 부하 상태에서의 영구자석 온도를 연산할 수 있다. 즉, 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계(S10)에서 획득한 온도별 역기전압 데이터에 데이터 보간 알고리즘을 적용함으로써, 부하 상태 역기전압 측정단계(S20)에서 측정된 역기전압에 대응하는 영구자석의 온도를 연산하는 것이다.
As another example, the permanent magnet temperature in the load state may be calculated from the counter voltage data for each temperature using a data interpolation algorithm. That is, by applying a data interpolation algorithm to the temperature-specific counter-voltage data obtained in the no-load state temperature-specific counter electromotive voltage data acquisition step (S10), the permanent magnet corresponding to the counter electromotive voltage measured in the load state counter electromotive voltage measurement step (S20). To calculate the temperature.
이상에서 상세히 설명한 바와 같이 본 발명에 따르면, 영구자석 동기전동기에 구조적인 변경을 가하지 않고도 회전자 내부의 영구자석 온도를 효율적이고 정밀하게 측정할 수 있는 효과가 있다.As described in detail above, according to the present invention, there is an effect that the permanent magnet temperature inside the rotor can be measured efficiently and precisely without making structural changes to the permanent magnet synchronous motor.
또한, 소형 영구자석 동기전동기 및 박형 전동기에도 적용이 가능한 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법이 제공되는 효과가 있다.In addition, the permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor that can be applied to small permanent magnet synchronous motor and thin motor has an effect that is provided.
또한, 회전자 편심 및 밸런싱(balancing) 문제로 인한 측정 정밀도 저하를 방지할 수 있는 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법이 제공되는 효과가 있다.In addition, there is an effect that a permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor that can prevent the measurement accuracy is reduced due to rotor eccentricity and balancing (balancing) problem is provided.
보다 구체적으로, 본 발명에서 제안한 방법을 이용할 경우, 기존에 적용되던 직접 계측 방식의 문제점인 회전자 구조변경, 밸런싱, 계측기 장착 공간 부족없이 출력시험에 사용하던 장비를 그대로 적용할 수 있어 별도의 비용이 발생하지 않으며 영구자석의 사양에 관계없이 범용으로 적용이 가능하다.More specifically, when the method proposed in the present invention is used, the equipment used for the output test can be applied as it is without the lack of space for the rotor structure change, balancing, and instrumentation, which is a problem of the conventional direct measurement method. This does not occur and can be applied universally regardless of the permanent magnet specification.
또한, 시험자에 의해 정해진 회전수로 무부하 상태에서의 온도별 역기전압 데이터를 획득하고 동일한 회전수의 운전점에서 부하 상태에서의 역기전압을 측정하여, 이들을 이용하여 최종적으로 부하 상태에서의 영구자석 온도를 간접적으로 도출하기 때문에, 시험 전동기 내부 형상에서 발생하는 공기 흐름에 의한 대류열 전달 효과를 동시에 고려할 수 있어 간접 측정에 의한 계측 오차를 줄일 수 있다.
In addition, by acquiring the counter-voltage data for each temperature in the no-load state at the rotational speed determined by the tester, and measuring the counter-voltage in the load state at the operating point of the same rotational speed, the permanent magnet temperature in the load state is finally used by using them. Indirectly, the convective heat transfer effect due to the air flow generated in the internal shape of the test motor can be considered at the same time, thereby reducing the measurement error caused by the indirect measurement.
이상에서 본 발명에 대한 기술 사상을 첨부 도면과 함께 서술하였지만, 이는 본 발명의 바람직한 실시예를 예시적으로 설명한 것이지 본 발명을 한정하는 것은 아니다. 또한, 이 기술 분야의 통상의 지식을 가진 자라면 누구나 본 발명의 기술 사상의 범주를 이탈하지 않는 범위 내에서 다양한 변형 및 모방이 가능함은 명백한 사실이다.Although the preferred embodiments of the present invention have been disclosed for illustrative purposes, those skilled in the art will appreciate that various modifications, additions and substitutions are possible, without departing from the scope and spirit of the invention as disclosed in the accompanying claims. In addition, it is obvious that any person skilled in the art may make various modifications and imitations without departing from the scope of the technical idea of the present invention.
S10: 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계
S20: 부하 상태 역기전압 측정단계
S30: 부하 상태 영구자석 온도 연산단계
S110: 시험 전동기 배치단계
S120: 온도 목표치 설정단계
S130: 회전/가열단계
S140: 1차 비교단계
S150: 2차 비교단계
S160: 무부하 역기전압 측정단계
S210: 온도 목표치 설정/가열단계
S220: 온도 비교단계
S230: 부하 상태 구동단계
S240: 시간 비교단계
S270: 부하 역기전압 측정단계S10: Acquiring the counter voltage data for each no-load temperature
S20: Load state counter voltage measurement step
S30: load state permanent magnet temperature calculation step
S110: Test Motor Placement Step
S120: temperature target setting step
S130: Rotation / Heating Step
S140: first comparison step
S150: second comparison step
S160: no load counter voltage measurement step
S210: Temperature target setting / heating step
S220: temperature comparison step
S230: load state driving step
S240: time comparison step
S270: load counter voltage measurement step
Claims (6)
시험 전동기를 챔버 내부에서 무부하 상태 및 시험자에 의해 설정된 회전속도로 회전시키면서 상기 챔버 내부의 온도를 온도 목표치까지 상승시키고, 상기 챔버 내부의 온도와 상기 시험 전동기 내부의 코일에 삽입된 온도센서에서 계측된 온도 간의 편차가 시험자에 의해 설정된 온도편차 설정치 이하가 되는 경우 상기 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하여 온도별 역기전압 데이터를 획득하는 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계;
상기 챔버 내부의 온도를 상기 온도 목표치까지 상승시킨 후 상기 시험 전동기를 시험자에 의해 설정된 부하 상태 및 상기 회전속도로 시험자에 의해 설정된 정격 운전시간 동안 구동한 후에 상기 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하는 부하 상태 역기전압 측정단계; 및
상기 부하 상태 역기전압 측정단계에서 측정된 역기전압을 상기 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계에서 획득한 온도별 역기전압 데이터에 적용하여 상기 영구자석의 온도를 연산하는 부하 상태 영구자석 온도 연산단계를 포함하는, 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법.In the permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor,
While rotating the test motor at a no-load state and the rotational speed set by the tester, the temperature inside the chamber is raised to a temperature target value, and the temperature inside the chamber and the temperature sensor inserted into the coil inside the test motor are measured. A step of acquiring the counter-voltage data for each no-load state temperature by measuring the counter-electromotive voltage output by the test motor when the deviation between the temperatures is equal to or less than a temperature deviation set value set by the tester and obtaining the counter-voltage data for each temperature;
After raising the temperature inside the chamber to the temperature target value, the test motor is operated during the load condition set by the tester and the rated operating time set by the tester at the rotational speed, and then the counter electromotive voltage output by the test motor is measured. A load state counter voltage measurement step; And
A load state permanent magnet temperature calculation step of calculating the temperature of the permanent magnet by applying the counter voltage measured in the load state counter voltage measurement step to the counter voltage data for each temperature obtained in the step of acquiring the counter voltage data for each no-load state temperature. Including, permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor.
상기 무부하 상태 온도별 역기전압 데이터 획득단계는
다이나모 시험장비에 장착된 상기 시험 전동기를 상기 챔버 내부에 배치하는 시험 전동기 배치단계;
상기 온도 목표치를 설정하는 온도 목표치 설정단계;
상기 시험 전동기를 상기 무부하 상태에서 상기 회전속도로 회전시키면서 상기 챔버를 가열하는 회전/가열단계;
상기 챔버 내부의 온도와 상기 온도 목표치를 비교하는 1차 비교단계;
상기 챔버 내부의 온도가 상기 온도 목표치가 같아지는 경우 상기 챔버 내부의 온도와 상기 시험 전동기 내부의 코일에 삽입된 온도센서에서 계측된 온도 간의 편차와 상기 온도편차 설정치를 비교하는 2차 비교단계; 및
상기 편차가 상기 온도편차 설정치 이하가 되는 경우 상기 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하는 무부하 역기전압 측정단계를 포함하는 것을 특징으로 하는, 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법.The method according to claim 1,
The acquiring counter voltage data for each no-load state temperature is
A test motor disposing step of disposing the test motor mounted in a dynamo test equipment inside the chamber;
A temperature target value setting step of setting the temperature target value;
A rotation / heating step of heating the chamber while rotating the test motor at the rotational speed in the no-load state;
A first comparison step of comparing the temperature inside the chamber with the temperature target value;
A second comparison step of comparing the temperature deviation set value with a deviation between a temperature measured in the chamber and a temperature sensor inserted into a coil inside the test motor when the temperature inside the chamber is equal to the temperature target value; And
And a non-load counter electromotive voltage measuring step of measuring a counter electromotive voltage outputted by the test motor when the deviation is less than or equal to the temperature deviation set value. The permanent magnet temperature indirectly inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor How to measure.
상기 온도 목표치 설정단계, 상기 회전/가열단계, 상기 1차 비교단계, 상기 2차 비교단계 및 상기 역기전압 측정단계를 복수의 온도 목표치에 대하여 반복 수행하여 상기 온도별 역기전압 데이터를 획득하는 것을 특징으로 하는, 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법.The method of claim 2,
The temperature target value setting step, the rotation / heating step, the first comparison step, the second comparison step and the counter voltage measurement step are repeatedly performed on a plurality of temperature target values to obtain the counter voltage data for each temperature. Permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor.
상기 부하 상태 역기전압 측정단계는
상기 온도 목표치를 설정하고 상기 챔버를 가열하는 온도 목표치 설정/가열단계;
상기 챔버 내부의 온도와 상기 온도 목표치를 비교하는 온도 비교단계;
상기 챔버 내부의 온도가 상기 온도 목표치와 같아지는 경우 상기 시험 전동기를 시험자에 의해 설정된 부하 상태 및 상기 회전속도로 구동하는 부하 상태 구동단계;
상기 시험 전동기를 구동하는 구동시간과 시험자에 의해 설정된 정격 운전시간을 비교하는 시간 비교단계; 및
상기 구동시간이 상기 정격 운전시간을 초과하는 경우 상기 시험 전동기가 출력하는 역기전압을 측정하는 부하 역기전압 측정단계를 포함하는, 영구자석 동기전동기에 포함된 회전자 내부의 영구자석 온도 간접측정방법.
The method according to claim 1,
The load state counter voltage measurement step
Setting / heating a temperature target value for setting the temperature target value and heating the chamber;
A temperature comparison step of comparing the temperature inside the chamber with the temperature target value;
A load state driving step of driving the test motor at a load state set by the tester and the rotation speed when the temperature inside the chamber is equal to the temperature target value;
A time comparison step of comparing a driving time for driving the test motor with a rated operating time set by a tester; And
And a load counter electromotive voltage measuring step of measuring a counter electromotive voltage output by the test motor when the driving time exceeds the rated operating time. The permanent magnet temperature indirect measurement method inside the rotor included in the permanent magnet synchronous motor.
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