KR101658382B1 - 모터 손실 측정 장치 - Google Patents

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김병국
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Abstract

다양한 규격의 모터에 대해 효율적인 성능 측정이 가능하되 측정의 정확성이 개선되도록, 본 발명은 상면부에 전후방향으로 연장된 가이더부가 구비되는 베이스프레임; 로터가 착탈되는 시험회전축; 상기 시험회전축을 기설정된 출력으로 회전 구동하는 로드모터부; 상기 가이더부에 선택적으로 고정되되 상기 시험회전축의 후단부가 회전 가능하게 결합되는 축결합부; 상기 축결합부 및 상기 로드모터부 사이에 배치되도록 상기 가이더부에 선택적으로 고정되되, 스테이터가 착탈되도록 상기 스테이터의 외면을 감싸 고정하는 고정수단이 구비된 지그부; 및 상기 시험회전축의 회전력과 회전속도를 측정하는 센서부를 포함하되, 상기 지그부가 상기 시험회전축의 축선방향을 따라 전후 이동되어 상기 스테이터가 상기 로터를 감싸도록 배치된 상태와 상기 로터가 상기 스테이터로부터 분리된 상태에서의 출력이 각각 산출되어 비교되도록 상기 지그부에는 상기 가이더부에 슬라이드 이동되도록 결합되는 가이더결합부가 구비됨을 특징으로 하는 모터 손실 측정 장치를 제공한다.

Description

모터 손실 측정 장치{loss measuring apparatus for motor}
본 발명은 모터 손실 측정 장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 다양한 규격의 모터에 대해 효율적인 성능 측정이 가능하되 측정의 정확성이 개선되는 모터 손실 측정 장치에 관한 것이다.
일반적으로, 모터는 전자유도작용을 통해 형성된 자기장으로 회전력을 발생시키는 장치를 의미하며, 직류모터, 2상 교류모터, 3상 교류모터, 펄스로 구동되는 스테핑 모터 등 다양한 형태의 것이 이용되고 있다.
여기서, 교류 모터는 영구자석으로 구비된 회전자를 고정자 내부에 배치하고, 고정자에 교류를 인가함으로써 고정자에 인가되는 교류의 극성 변화를 통해 회전자가 회전되도록 하고 있다.
이때, 모터는 전기에너지를 회전에너지로 전환하며, 구동시 물리적인 마찰력에 의해 발생되는 기계손, 자기회로에서 발생되는 와류손과 히스테리시스 손실 등의 철손, 회전자의 권선 등에서 발생되는 동손 등의 손실이 발생된다. 그리고, 이러한 손실이 최소화되도록 고정자나 회전자를 설계하되, 모터의 효율은 철손과 기계손을 제외한 값으로 산출될 수 있다.
한편, 종래에는 모터의 출력 등을 산출하기 위해 모터의 회전자에 일정한 출력으로 구동되는 로드모터를 연결하고, 로드모터의 출력과 회전자의 회전속도, 회전력 등을 상호 비교하여 모터의 손실을 측정하였다.
그러나, 종래에는 회전자와 고정자의 설계 후 그에 맞는 케이스과 커버를 제작하여 조립함으로써 완성된 모터를 이용하여 손실을 측정하였으므로 고정자 및 회전자의 설계에 많은 시간 소요되고, 케이스과 커버 제작에 따른 추가적인 비용이 소모되는 문제점이 있었다.
더욱이, 케이스과 커버의 재질, 형상 등에 따라 측정된 모터의 성능이 변화하게 되므로 손실 측정에 대한 정확성이 저하되는 문제점이 있었다.
한국 등록특허 제10-1357503호
상기와 같은 문제점을 해결하기 위하여, 본 발명은 다양한 규격의 모터에 대해 효율적인 성능 측정이 가능하되 측정의 정확성이 개선되는 모터 손실 측정 장치를 제공하는 것을 해결과제로 한다.
상기의 과제를 해결하기 위하여, 본 발명은 상면부에 전후방향으로 연장된 가이더부가 구비되는 베이스프레임; 로터가 착탈되는 시험회전축; 상기 시험회전축을 기설정된 출력으로 회전 구동하는 로드모터부; 상기 가이더부에 선택적으로 고정되되 상기 시험회전축의 후단부가 회전 가능하게 결합되는 축결합부; 상기 축결합부 및 상기 로드모터부 사이에 배치되도록 상기 가이더부에 선택적으로 고정되되, 스테이터가 착탈되도록 상기 스테이터의 외면을 감싸 고정하는 고정수단이 구비된 지그부; 및 상기 시험회전축의 회전력과 회전속도를 측정하는 센서부를 포함하되, 상기 지그부가 상기 시험회전축의 축선방향을 따라 전후 이동되어 상기 스테이터가 상기 로터를 감싸도록 배치된 상태와 상기 로터가 상기 스테이터로부터 분리된 상태에서의 출력이 각각 산출되어 비교되도록 상기 지그부에는 상기 가이더부에 슬라이드 이동되도록 결합되는 가이더결합부가 구비됨을 특징으로 하는 모터 손실 측정 장치를 제공한다.
여기서, 상기 가이더결합부에는 상기 지그부의 전후 이동을 선택적으로 잠금하는 잠금수단이 구비됨이 바람직하다.
또한, 상기 고정수단은 한쌍으로 구비되어 상하 방향으로 대향 배치되되 상호 대향되는 각각의 대향면에 라운드지게 함몰된 삽입홈부가 구비되고 상기 삽입홈부의 내면에 상기 스테이터의 외면에 면접촉되는 복수의 지그돌기가 돌설된 승강가압부와, 상기 스테이터의 로터결합공에 상기 로터가 동심 정렬되어 고정되도록 상기 각 승강가압부를 승강 구동하는 승강수단을 포함함이 바람직하다.
그리고, 상기 지그부 및 상기 로드모터부 사이에는 상기 시험회전축이 관통되어 회전 지지되는 전방지지프레임이 구비되고, 상기 전방지지프레임 및 상기 축결합부에는 상기 시험회전축의 외주에 접하는 부분을 따라 압축공기의 부상력으로 윤활되는 에어베어링부가 구비됨이 바람직하다.
한편, 상기 축결합부에는 상기 가이더부를 따라 안내되어 상기 시험회전축의 축선방향으로 슬라이드 이동되는 보조가이더결합부가 구비되되, 상기 시험회전축의 전단면 및 상기 로드모터부의 구동축 후단면에는 상기 축결합부의 전후 이동에 대응하여 상호 형합되어 커플링 체결되는 커플링부가 구비됨이 바람직하다.
상기의 해결 수단을 통해서, 본 발명은 다음과 같은 효과를 제공한다.
첫째, 상기 로드모터부에 연결되어 회전되는 시험회전축에 로터가 결합되되 상기 시험회전축의 일측에 스테이터의 결합을 위한 지그부가 구비되어 부품 간의 조립을 위한 케이스나 커버의 설계 없이도 각 부품의 성능 분석이 이루어질 수 있으며 케이스나 커버의 재질/형상에 따른 성능 편차 없이 정확한 성능 분석이 가능하다.
둘째, 상기 지그부가 시험회전축의 축선방향을 따라 이동되며 로터 및 스테이터의 결합 상태와 분리 상태 각각에 대한 성능 측정이 이루어질 수 있으므로 로터 자체 성능뿐만 아니라 로터 및 스테이터 간의 상호 작용에 따른 성능 변화가 분석될 수 있어 장치의 측정 정밀성이 향상될 수 있다.
셋째, 상기 지그부에 구비된 한쌍의 승강가압부를 통해 다양한 규격의 스테이터가 안정적으로 고정되되 승강가압부의 승강에 따라 로터가 로터결합공의 정중앙에 정확하게 배치될 수 있으므로 하나의 장치로 다양한 규격의 로터 및 스테이터에 대한 정밀한 성능 분석이 가능하여 장치 호환성이 향상될 수 있다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 손실 측정 장치를 나타낸 측면도.
도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 손실 측정 장치의 지그부를 나타낸 정면도.
도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 손실 측정 장치에서 지그부의 이동 과정을 나타낸 예시도.
도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 손실 측정 장치의 지그부를 나타낸 정면도.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 모터 손실 측정 장치를 상세히 설명한다.
도 1은 본 발명의 일실시예에 따른 모터 손실 측정 장치를 나타낸 측면도이며, 도 2는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 손실 측정 장치의 지그부를 나타낸 정면도이며, 도 3a 및 도 3b는 본 발명의 일실시예에 따른 모터 손실 측정 장치에서 지그부의 이동 과정을 나타낸 예시도이다.
도 1 내지 도 3b에서 보는 바와 같이, 본 발명의 모터 손실 측정 장치(100)는 베이스프레임(10), 시험회전축(20), 로드모터부(30), 축결합부(40), 지그부(50), 그리고 센서부(60)를 포함한다.
여기서, 상기 모터 손실 측정 장치(100)는 모터를 직접 구동하는 대신 로드모터부(30)의 구동력을 이용하여 로터를 회전시키되, 로터 및 스테이터의 결합 상태, 로터 및 스테이터의 분리 상태를 비교함으로써 모터의 효율 산출에 필요한 기계손, 동손, 철손 등의 손실을 측정하는 장치이다.
한편, 상기 베이스프레임(10)은 상면부에 전후방향으로 연장된 가이더부(11)가 구비된다. 여기서, 상기 베이스프레임(10)은 지면에 지지되어 시험회전축(20), 로드모터부(30), 축결합부(40), 지그부(50) 등의 구성부품이 설치되는 구조물을 의미한다.
이때, 전방이라는 말은 로드모터부(30)가 설치된 방향(도 1의 우측)을 의미하며, 후방이라는 말은 로드모터부(30)의 구동축을 기준으로한 축선 방향을 따라 상기 로드모터부(30)로부터 멀어지는 방향(도 1의 좌측)을 의미하는 것으로 이해함이 바람직하다.
상세히, 상기 베이스프레임(10)의 상면 후방 및 중앙부에는 후방지지프레임(13) 및 전방지지프레임(12)이 구비됨이 바람직하다. 그리고, 상기 후방지지프레임(13) 및 상기 전방지지프레임(12) 사이에 가이더부(11) 및 레일부(14)가 구비될 수 있다.
여기서, 상기 가이더부(11)는 직선형의 바(Bar) 부재로 다각단면이나 원형단면을 갖도록 구비되며, 상기 베이스프레임(10)의 상면으로부터 상측으로 이격되도록 배치되어 길이 방향을 따라 상기 시험회전축(20)과 평행하게 설치됨이 바람직하다.
이때, 상기 가이더부(11)는 적어도 하나 이상으로 구비되며, 상기 후방지지프레임(13)의 전면 및 상기 전방지지프레임(12)의 후면 양측부 사이를 연결하도록 한쌍으로 구비됨이 바람직하다.
그리고, 상기 후방지지프레임(13) 및 상기 전방지지프레임(12) 사이에는 후방으로부터 전방을 향해 축결합부(40) 및 지그부(50)가 순차 배치될 수 있다.
여기서, 상기 축결합부(40) 및 상기 지그부(50)의 하부에는 상기 레일부(14)에 레일 결합되는 롤러부가 구비되며, 상기 축결합부(40) 및 상기 지그부(50)가 상기 베이스프레임(10)의 상면부를 따라 부드럽게 전후 이동될 수 있다.
또한, 상기 베이스프레임(10)의 상면부 전단에는 로드모터부(30)가 구비되며, 상기 로드모터부(30)를 통해 상기 시험회전축(20)이 회전될 수 있다.
한편, 상기 시험회전축(20)에는 로터(R)가 착탈된다. 여기서, 상기 시험회전축(20)은 전단부가 상기 전방지지프레임(12)을 관통하도록 배치되되, 전단부 외주가 상기 전방지지프레임(12)에 형성된 관통공(12a)에 회전 지지되고, 후단부가 상기 축결합부(40)에 회전되도록 결합되어 상기 베이스프레임(10)의 상부에 배치될 수 있다.
이때, 상기 시험회전축(20)에는 상기 로터(R)의 착탈을 위한 가압체결수단이 구비됨이 바람직하다.
상세히, 상기 로터(R)는 외주에 영구자석이 구비되며, 스테이터(s)의 중앙부에 형성된 로터결합공(S1)에 배치된 상태에서 스테이터(s)에 권선된 도선에 전류가 인가되면, 스테이터(s)에 형성된 회전자계를 통해 회전될 수 있다.
그리고, 상기 로터(R)의 중앙부에는 축결합공이 형성되며, 상기 축결합공에는 전원의 인가시 발생된 회전력을 외부로 전달하기 위한 구동축이 결합되되 상기 구동축은 모터의 조립시 상기 축결합공에 용접 등으로 결합된다.
이때, 상기 시험회전축(20)은 상기 축결합공에 대응되는 직경으로 구비되며, 상기 가압체결수단은 한쌍의 너트부재(22,23)와 상기 시험회전축(20)의 후단부에 구비된 너트체결부(21)로 구비될 수 있다.
여기서, 상기 너트체결부(21)의 외주에는 나사산이 형성되되, 상기 나사산을 따라 상기 너트부재(22,23)가 체결될 수 있다.
즉, 상기 시험회전축(20)에 하나의 너트부재(23)가 체결된 상태에서 너트부재(23)의 후방을 따라 로터(R)가 장착되면, 다른 하나의 너트부재(22)를 상기 로터(R)측으로 조임으로써 상기 로터(R)가 너트부재(22,23) 사이에서 가압 고정되어 시험회전축(20)과 함께 회전될 수 있다.
그리고, 상기 시험회전축(20)으로부터 후방측 너트부재(22)를 풀어 분리하면, 상기 고정된 로터(R)가 상기 시험회전축(20)으로부터 분리될 수 있으며 다른 로터가 상기 시험회전축(20)에 장착될 수 있다.
이처럼, 상기 가압체결수단을 통해 구동축이 용접 결합되기 전 상태의 로터 단품이 상기 시험회전축(20)에 손쉽게 고정될 수 있으며, 하나의 시험회전축(20)에 다양한 규격의 로터가 교체되어 장착될 수 있다.
이에 따라, 하나의 장치로 다양한 규격의 로터에 대한 성능 분석이 이루어질 수 있으므로 장치의 호환성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 로드모터부(30)는 상기 시험회전축(20)을 기설정된 출력으로 회전 구동한다. 여기서, 상기 로드모터부(30)는 상기 베이스프레임(10)의 상면부 전단에 구비되며, 일정한 회전력과 회전속도로 구동될 수 있다.
그리고, 상기 센서부(60)는 상기 시험회전축(20)의 회전력과 회전속도를 측정한다. 이때, 상기 센서부(60)는 상기 로드모터부(30)의 구동축(31)에 구비됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 센서부(60)는 상기 구동축(31)에 시험회전축(20)이 결합된 상태에서는 상기 시험회전축(20)의 회전력 및 회전속도를 측정할 수 있으며, 상기 구동축(31)에서 상기 시험회전축(20)이 분리된 상태에서는 상기 로드모터부(30)의 구동축(31)에 대한 회전력 및 회전속도를 측정할 수 있다.
여기서, 모터와 같은 회전 전동기의 출력(P)은
Figure 112016029280462-pat00001
로 산출될 수 있으며, n은 회전속도(rpm), T는 회전력(torque)을 의미한다.
즉, 상기 로드모터부(30)가 상기 시험회전축(20)으로부터 분리된 상태에서 상기 로드모터부(30)를 기설정된 출력으로 구동시키면, 센서부(60)를 통해 회전력과 회전속도를 측정하여, 로드모터부(30)의 실질적인 출력이 산출될 수 있다.
한편, 상기 축결합부(40)는 상기 가이더부(11)에 선택적으로 고정되되 상기 시험회전축(20)의 후단부가 회전 가능하게 결합된다.
여기서, 상기 축결합부(40)가 상기 가이더부(11)에 선택적으로 고정된다는 말은 상기 축결합부(40)가 상기 가이더부(11)를 따라 전후 이동되되, 상기 가이더부(11)를 따라 이동되는 궤적 내의 일측에 고정될 수 있다는 의미로 이해함이 바람직하다.
그리고, 상기 축결합부(40)에는 상기 시험회전축(20)의 후단부가 삽입되는 회전지지홈(42)이 형성됨이 바람직하다.
여기서, 상기 시험회전축(20)은 상기 지그부(50) 및 상기 로드모터부(30) 사이에 구비된 전방지지프레임(11)을 관통하여 회전 지지될 수 있다. 즉, 시험회전축(20)의 후단부가 상기 회전지지홈(42)에 삽입되어 지지된 상태에서 상기 시험회전축(20)의 전단부가 상기 지그부(50) 및 상기 전방지지프레임(11)를 관통하여 상기 로드모터부(30)에 결합될 수 있다.
이때, 상기 축결합부(40)는 상기 가이더부(11)를 따라 전후 이동될 수 있으며, 전진시 상기 회전지지홈(42)에 결합된 시험회전축(20)의 후단부를 전방측으로 밀어 시험회전축(20)의 전단부가 상기 로드모터부(30)의 구동축(31)에 결합될 수 있다.
상세히, 도 1을 참조하면, 상기 축결합부(40)의 후진시 상기 시험회전축(20)은 상기 로드모터부(30)의 구동축(31)과 이격되도록 배치될 수 있다.
이때, 상기 시험회전축(20)을 전방으로 당기면, 상기 시험회전축(20)의 후단부가 상기 회전지지홈(42)으로부터 분리되어 상기 로터(R)를 시험회전축(20)에 고정하거나 시험회전축(20)에 고정된 로터(R)를 분리할 수 있다.
그리고, 상기 시험회전축(20)에서 로터(R)가 분리된 상태에서 상기 시험회전축(20)의 후단부를 상기 축결합부(40)의 회전지지홈(42)에 삽입한 후 상기 축결합부(40)를 전진시키면 상기 시험회전축(20)과 상기 로드모터부(30)의 구동축(31)이 결합될 수 있다.
이때, 상기 로드모터부(30)를 구동시키면, 상기 센서부(60)를 통해 상기 시험회전축(20)과 로드모터부(30)의 결합시 회전력과 회전속도가 산출될 수 있다.
즉, 상기 로드모터부(30) 및 시험회전축(20)이 결합된 상태에서 산출된 출력과, 상기 시험회전축(20)이 분리된 상태에서 산출된 상기 로드모터부(30)의 실제 출력을 비교함으로써 시험회전축(20)의 중량, 시험회전축(20)의 회전시 지지된 부분과의 물리적인 마찰력 등에 의한 기계손이 산출될 수 있다.
그리고, 상기 축결합부(40)를 후진시켜 시험회전축(20)을 회전지지홈(42)에서 분리한 후 상기 시험회전축(20)에 로터(R)를 결합할 수 있으며, 상기 축결합부(40)를 전전시켜 시험회전축(20) 및 로드모터부(30)의 구동축(31)이 결합된 상태에서 로터(R), 스테이터(s)에 의한 손실이 산출될 수 있다.
이때, 상기 전방지지프레임(12) 및 상기 축결합부(40)에는 상기 시험회전축(20)의 외주에 접하는 부분을 따라 압축공기의 부상력으로 윤활되는 에어베어링부(12b,42a)가 구비됨이 바람직하다.
상세히, 상기 전방지지프레임(12)에는 상기 구동축(31) 및 상기 구동축(31)에 결합된 시험회전축(20)의 높이 범위에 대응되는 부분을 따라 관통공(12a)이 형성되며, 상기 관통공(12a)의 내주를 따라 에어베어링부(12b)가 구비될 수 있다.
그리고, 상기 축결합부(40)에는 상기 회전지지홈(42)의 내주를 따라 에어베어링부(42a)가 구비될 수 있다. 이때, 상기 에어베어링부(12b,42a)는 내주에 압축공기의 분사를 위한 복수의 분사공이 형성되며, 상기 분사공을 통해 분사된 압축공기가 에어베어링부(12b,42a)의 내주에 얇은 공기막을 형성한다.
이에 따라, 상기 에어베어링부(12b,42a) 및 상기 시험회전축(20) 사이의 마찰력이 최소화될 수 있으며, 시험회전축(20)의 기계적인 마찰력에 의한 손실이 감소됨에 따라 로터(R) 자체, 내지 로터(R) 및 스테이터(s)의 상호 작용에 의한 손실이 정확하게 측정될 수 있다.
그리고, 상기 회전지지홈(42)의 내면에는 상기 시험회전축(20)의 후단면에 대한 마찰 감소를 위해 스러스트(thrust) 베어링(42b)이 구비됨이 바람직하다.
한편, 상기 축결합부(40)에는 상기 가이더부(11)를 따라 안내되어 상기 시험회전축(20)의 축선방향으로 슬라이드 이동되는 보조가이더결합부(41)가 구비된다.
여기서, 상기 보조가이더결합부(41)는 내부에 홈이 형성되어 상기 가이더부(11)를 감싸는 'C'자형 부재로 구비될 수 있다.
이때, 상기 보조가이더결합부(41)가 상기 가이더부(11)에 결합되어 상기 축결합부(40)의 전후 방향 이동을 안내하며, 상기 보조가이더결합부(41)에 결합된 상기 축결합부(40)가 상기 시험회전축(20)의 축선방향을 따라 정확하게 이동될 수 있다. 이에 따라, 상기 시험회전축(20)이 상기 로드모터부(30)의 구동축과 정확하게 정렬되어 결합될 수 있다.
그리고, 상기 보조가이더결합부(41)에는 상기 축결합부(40)의 전후 이동을 선택적으로 잠금하는 보조잠금수단(43)이 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 보조잠금수단(43)은 상기 보조가이더결합부(41)의 상면에 설치되는 레버, 상기 레버의 조작에 따라 승강되는 가압부로 구비될 수 있으며, 상기 레버를 조작하여 가압부가 상기 가이더부(11)의 외주를 가압함에 따라 상기 보조가이더결합부(41)의 위치가 고정되고, 상기 축결합부(40)의 위치가 고정될 수 있다.
이에 따라, 상기 시험회전축(20)의 후단부가 회전지지홈(42)에 지지된 상태에서 상기 축결합부(40)가 전진되어 상기 시험회전축(20)의 전단부가 상기 로드모터부(30)와 결합되면, 상기 시험회전축(20)이 상기 회전지지홈(42) 및 상기 구동축(31) 사이에서 안정적으로 회전될 수 있다.
한편, 상기 시험회전축(20)의 전단면 및 상기 로드모터부(30)의 구동축(31) 후단면에는 상기 축결합부(40)의 전후 이동에 대응하여 상호 형합되어 커플링 체결되는 커플링부(24a,32a)가 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 커플링부(24a,32a)는 홈/돌기 등의 요철구조, 형합 기어 구조 등 다양한 형태로 구비될 수 있다.
상세히, 상기 시험회전축(20)의 전단부 및 상기 구동축(31)의 후단부에는 반경방향 외측으로 돌설된 플랜지부(24,32)가 구비됨이 바람직하다. 이때, 상기 각 플랜지부 중 하나에는 커플링돌기(24a)가 돌설되고, 다른 하나에는 커플링홀(32a) 내지 홈이 형성됨이 바람직하다.
이때, 상기 축결합부(40)가 전진되면 상기 커플링돌기(24a)가 상기 커플링홀(32a)에 삽입됨에 따라, 상기 구동축(31) 및 상기 시험회전축(20)이 일체로 회전될 수 있으며, 상기 축결합부(40)가 후진되면 상기 커플링돌기(24a)가 상기 커플링(32a)로부터 분리될 수 있다.
이에 따라, 시험회전축(20) 및 구동축(31)의 회전력 전달을 위한 결합이 용이하게 이루어질 수 있으며, 로터(R), 스테이터(s)의 분리/교체 편의성이 향상될 수 있다.
한편, 상기 지그부(50)는 상기 축결합부(40) 및 상기 로드모터부(30) 사이에 배치되도록 상기 가이더부(11)에 선택적으로 고정된다. 이때, 상기 지그부(50)는 축결합부(40)의 전방에 배치되되, 상기 전방지지프레임(12)의 후방에 배치됨이 바람직하다.
여기서, 상기 지그부(50)가 상기 가이더부(11)에 선택적으로 고정된다는 말은 상기 지그부(50)가 상기 가이더부(11)를 따라 전후 이동되되, 상기 가이더부(11)를 따라 이동되는 궤적 내의 일측에 고정될 수 있다는 의미로 이해함이 바람직하다.
즉, 상기 지그부(50)는 상기 시험회전축(20)의 축선방향을 따라 전후 이동될 수 있으며, 지그부(50)에 고정된 스테이터(s)가 상기 로터(R)를 감싸도록 배치된 상태와, 상기 로터(R)가 스테이터(s)로부터 분리된 상태에서의 출력을 각각 산출하여 비교할 수 있다.
그리고, 도 1 내지 도 2를 참조하면, 상기 지그부(50)에는 스테이터(s)가 착탈되도록 상기 스테이터(s)의 외면을 감싸 고정하는 고정수단(52)이 구비된다.
상세히, 상기 축결합부(40)가 후진되어 시험회전축(20)이 로드모터부(30)로부터 분리된 상태에서, 상기 시험회전축(20)을 전방으로 당기면 상기 시험회전축(20)이 상기 축결합부(40)의 회전지지홈(42)으로부터 분리될 수 있다.
이때, 상기 스테이터(s)는 중앙부에 로터가 삽입되는 로터결합공(S1)이 형성된 중공형으로 구비되며, 상기 스테이터(s)를 상기 축결합부(40) 및 상기 시험회전축(20) 후단 사이의 이격된 공간으로 집어 넣고 로터결합공(S1)의 내부에 시험회전축(20)이 배치된 상태에서 스테이터(s)가 지그부(50)의 내부로 이동될 수 있다.
그리고, 상기 스테이터(s)가 지그부(50)의 내부로 이동되면 상기 고정수단(52)을 통해 스테이터(s)가 지그부(50)에 고정될 수 있다. 또한, 고정수단(52)을 해제하고 상술된 과정을 반대로 진행하면 지그부(50)에 고정된 스테이터(s)를 분리하고 다른 스테이터를 지그부(50)에 장착할 수 있다.
이처럼, 상기 로드모터부(30)에 연결되어 회전되는 시험회전축(20)에 로터(R)가 결합되되 상기 시험회전축(20)의 일측에 스테이터(s)의 결합을 위한 지그부(50)가 구비되어 부품 간의 조립을 위한 케이스나 커버의 설계 없이 각 부품의 성능 분석이 이루어질 수 있으며, 케이스나 커버의 재질/형상에 따른 성능 편차 없이 정확한 성능 분석이 가능하다.
이때, 상기 지그부(50)에는 상기 스테이터(s)의 로터결합공(S1)에 상기 로터(R)가 선택적으로 삽입 및 분리되도록 상기 가이더부(11)를 따라 안내되어 상기 시험회전축(20)의 축선방향을 따라 슬라이드 이동되는 가이더결합부(51)가 구비된다.
여기서, 상기 가이더결합부(51)는 내부에 상기 가이더부(11)의 단면에 대응되는 홈이 형성되어 상기 가이더부(11)의 외면을 감싸는 'C'자형 부재로 구비될 수 있다.
이때, 상기 가이더결합부(51)가 상기 가이더부(11)에 결합되어 상기 지그부(50)의 전후 방향 이동을 안내함으로써 상기 지그부(50)가 상기 시험회전축(20)의 축선방향을 따라 정확하게 이동될 수 있다.
이에 따라, 상기 로터(R)의 외주면를 감싸도록 상기 스테이터(s)가 배치된 실질적인 조립 상태와, 스테이터(s)로부터 분리된 로터(R)만 독립 회전되는 상태가 정확하게 구현될 수 있다.
이때, 상기 시험회전축(20)에 로터(R)가 결합된 상태에서 축결합부(40)가 전진되어 상기 시험회전축(20) 및 상기 로드모터부(30)가 결합되면, 상기 로드모터부(30)의 구동력에 의해 상기 로터(R)가 회전될 수 있다.
그리고, 도 3a와 같이, 상기 지그부(50)가 전진되면 상기 스테이터(s)의 로터결합공(S1)으로부터 상기 로터(R)가 분리된 상태에서 시험회전축(20)의 출력이 산출될 수 있다.
이때, 산출된 출력을 로터(R)가 결합되지 않은 상태에서의 상기 시험회전축(20)의 회전시 출력과 비교하면, 상기 로터(R)의 회전시 관성, 무게 중심 등에 따른 손실이 산출될 수 있다.
그리고, 도 3b와 같이, 상기 지그부(50)가 후진되면 상기 스테이터(s)의 로터결합공(S1)에 상기 로터(R)가 삽입된 상태에서 시험회전축(20)의 출력이 산출될 수 있다.
이때, 산출된 출력을 로터(R) 및 스테이터(s)가 분리된 상태에서 산출된 출력과 비교하면, 상기 로터(R) 및 상기 스테이터(s)의 자력 결합 등에 의한 손실이 산출될 수 있다.
이처럼, 상기 지그부(50)가 시험회전축(20)의 축선방향을 따라 이동되며 로터(R) 및 스테이터(s)의 결합 상태/분리 상태 각각에 대한 성능 측정이 이루어질 수 있으므로 로터(R) 자체 성능 뿐만 아니라 로터(R)/스테이터(s) 간의 상호 작용에 따른 성능 변화가 분석될 수 있어 장치의 측정 정밀성이 향상될 수 있다.
그리고, 상기 가이더결합부(51)에는 상기 지그부(50)의 전후 이동을 선택적으로 잠금하는 잠금수단(53)이 구비됨이 바람직하다.
여기서, 상기 잠금수단(53)은 상기 가이더결합부(51)의 상면에 설치되는 레버, 상기 레버의 조작에 따라 승강되는 가압부로 구비될 수 있으며, 상기 레버를 조작하여 가압부가 상기 가이더부(11)의 외주를 가압함에 따라 상기 가이더결합부(51)의 위치가 고정되고, 상기 가이더결합부(51)에 결합된 상기 지그부(50)의 위치가 고정될 수 있다.
이에 따라, 로터(R) 및 스테이터(s)가 분리된 상태, 로터(R) 및 스테이터(s)가 결합된 상태 등 각 지그부(50)의 위치에서 시험회전축(20)의 회전에 따른 회전력 및 회전속도가 정확하게 측정될 수 있다.
한편, 도 2를 참조하면, 상기 고정수단(52)은 한쌍의 승강가압부(52a,52b)와 승강수단(52c)을 포함함이 바람직하다.
여기서, 상기 지그부(50)의 중앙부에는 전후 방향으로 관통된 장착공간이 형성되며, 상기 장착공간에 상기 승강가압부(52a,52b) 및 상기 승강수단(52c)이 설치될 수 있다.
이때, 상기 각 승강가압부(52a,52b)는 상기 장착공간에 상하 방향으로 대향 배치되며, 상기 지그부(50)에 승강수단(52c)을 통해 연결된다. 여기서, 상기 승강수단(52c)은 유/공압실린더, 렉-피니언, 볼-스크류 등 다양한 방식으로 구비될 수 있다.
그리고, 상기 각 승강가압부(52a,52b)에서 상호 대향되는 각각의 대향면 즉, 상부 승강가압부(52a)의 하면 및 하부 승강가압부(52b)의 상면에는 상기 스테이터(s)의 일측이 삽입되도록 라운드지게 함몰된 삽입홈부(52e)가 구비된다.
이때, 상기 하부 승강가압부(52b)의 상면에 상기 스테이터(s)가 안착된 상태에서 상기 상부 승강가압부(52a)가 하강하면, 상기 각 승강가압부(52a,52b) 사이에 스테이터(s)가 물림되어 고정될 수 있다.
여기서, 상기 삽입홈부(52e)의 내면에는 상기 스테이터(s)의 외면에 면접촉되는 복수의 지그돌기(52d)가 돌설됨이 바람직하다. 이때, 삽입홈부(52e)의 내면은 상기 스테이터(s)의 외면과 마주보는 면을 의미하며, 상기 지그돌기(52d)의 단부는 평탄하게 절삭됨이 바람직하다.
이에 따라, 상기 승강가압부(52a,52b)의 승강시 지그돌기(52d)의 단부가 상기 스테이터(s)의 외면에 면접촉되어 스테이터(s)의 안정적인 고정이 가능하다.
물론, 상기 승강가압부(52a,52b)는 상기 스테이터(s)의 외면 프로파일에 대응하여 교체되는 것도 가능하다.
이때, 상기 승강수단(52c)은 상기 스테이터(s)의 로터결합공(S1)에 상기 로터(R)가 동심 정렬되도록 각 승강가압부(52a,52b)를 승강 구동할 수 있다.
즉, 상기 승강가압부(52a,52b)가 상기 스테이터(s)의 외면에 밀착된 상태에서 하부측 승강수단 및 상부측 승강수단이 동일한 방향 및 거리로 승강 구동되며, 승강가압부(52a,52b) 사이에 고정된 스테이터(s)가 상하방향으로 승강될 수 있다.
이에 따라, 상기 스테이터(s)의 규격이 상이한 경우에도 로터결합부(S1)의 정중앙에 로터(R)가 배치될 수 있으며, 스테이터(s) 및 로터(R)가 완제품으로 조립된 상태에서와 동일한 환경으로 성능 측정이 이루어질 수 있다.
이처럼, 상기 축결합부(40)의 이동에 따라 분리되는 시험회전축(20)에 다양한 규격의 로터(R)가 장착되고 다양한 규격의 스테이터(s)가 승강가압부(52a,52b) 사이에 가압 고정되되 승강가압부의 승강에 따라 로터가 로터결합공의 정중앙에 정확하게 배치될 수 있으므로 하나의 장치로 다양한 규격의 로터 및 스테이터에 대한 정밀한 성능 분석이 가능하여 장치 호환성이 향상될 수 있다.
한편, 도 4는 본 발명의 다른 실시예에 따른 모터 손실 측정 장치의 지그부를 나타낸 정면도이다. 본 실시예에서는 지그부가 상기 가이더결합부로부터 측방향 이동 가능하게 구비되는 것을 제외한 기본적인 구성은 상술한 일실시예와 동일하므로 동일한 구성에 대한 구체적인 설명은 생략한다.
도 4에서 보는 바와 같이, 상기 지그부(150)는 상기 가이더부(11)에 선택적으로 고정되되, 양측부에 가이더결합부(151)가 구비된 제1지그부(150b)와 상기 제1지그부(150b)의 상부에 측방향 슬라이드되도록 결합되는 제2지그부(150a)를 포함함이 바람직하다.
상세히, 상기 제1지그부(150b)의 상면부에는 폭방향을 따라 슬라이드홈부(152)가 구비되며, 상기 제2지그부(150a)의 하면부에는 상기 슬라이드홈부(152)에 삽입되도록 돌설된 슬라이드결합돌기(155)가 구비된다.
한편, 상기 슬라이드홈부(152)에는 슬라이드수단(150c)이 구비됨이 바람직하다. 여기서, 상기 슬라이드수단(150c)은 상기 제1지그부(150b)를 측방향으로 관통하여 상기 슬라이드홈부(152)에 배치되는 스크류바와, 상기 스크류바의 회전을 위한 레버부로 구비될 수 있다.
이때, 상기 스크류바의 외주에는 나사산이 형성되며, 상기 슬라이드결합돌기(155)에는 상기 스크류바가 나사 체결되는 체결홀이 형성됨이 바람직하며, 상기 레버부의 회전시 나사산에 대한 체결홀의 결합 위치가 변화되며 상기 슬라이드결합돌기(155)가 상기 슬라이드홈부(152)의 양측으로 슬라이드 이동될 수 있다.
이에 따라, 상기 지그부(150)에 결합된 스테이터의 상하 방향 폭이나 좌우 방향 폭이 달라지는 경우에도 상기 제2지그부(150a)의 횡방향 슬라이드 이동을 통해 스테이터의 로터결합공 중심에 로터가 정확하게 정렬 배치될 수 있으므로 하나의 장치로 다양한 규격의 스테이터에 대해 정확한 손실 측정이 가능하다.
이상 설명한 바와 같이, 본 발명은 상술한 각 실시예에 한정되는 것은 아니며, 본 발명의 청구항에서 청구한 범위를 벗어남 없이 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 변형실시되는 것은 가능하며, 이러한 변형실시는 본 발명의 범위에 속한다.
100: 모터 손실 측정 장치 10: 베이스프레임
11: 가이더부 12: 전방지지프레임
13: 후방지지프레임 14: 레일부
20: 시험회전축 30: 로드모터부
40: 축결합부 50: 지그부
60: 센서부

Claims (5)

  1. 상면부에 전후방향으로 연장된 가이더부가 구비되는 베이스프레임;
    로터가 착탈되는 시험회전축;
    상기 시험회전축을 기설정된 출력으로 회전 구동하는 로드모터부;
    상기 가이더부에 선택적으로 고정되되 상기 시험회전축의 후단부가 회전 가능하게 결합되는 축결합부;
    상기 축결합부 및 상기 로드모터부 사이에 배치되도록 상기 가이더부에 선택적으로 고정되되, 스테이터가 착탈되도록 상기 스테이터의 외면을 감싸 고정하는 고정수단이 구비된 지그부; 및
    상기 시험회전축의 회전력과 회전속도를 측정하는 센서부를 포함하되,
    상기 지그부가 상기 시험회전축의 축선방향을 따라 전후 이동되어 상기 스테이터가 상기 로터를 감싸도록 배치된 상태와 상기 로터가 상기 스테이터로부터 분리된 상태에서의 출력이 각각 산출되어 비교되도록 상기 지그부에는 상기 가이더부에 슬라이드 이동되도록 결합되는 가이더결합부가 구비됨을 특징으로 하는 모터 손실 측정 장치.
  2. 제 1 항에 있어서,
    상기 가이더결합부에는 상기 지그부의 전후 이동을 선택적으로 잠금하는 잠금수단이 구비됨을 특징으로 하는 모터 손실 측정 장치.
  3. 제 1 항에 있어서,
    상기 고정수단은
    한쌍으로 구비되어 상하 방향으로 대향 배치되되 상호 대향되는 각각의 대향면에 라운드지게 함몰된 삽입홈부가 구비되고 상기 삽입홈부의 내면에 상기 스테이터의 외면에 면접촉되는 복수의 지그돌기가 돌설된 승강가압부와,
    상기 스테이터의 로터결합공에 상기 로터가 동심 정렬되어 고정되도록 상기 각 승강가압부를 승강 구동하는 승강수단을 포함함을 특징으로 하는 모터 손실 측정 장치.
  4. 제 1 항에 있어서,
    상기 지그부 및 상기 로드모터부 사이에는 상기 시험회전축이 관통되어 회전 지지되는 전방지지프레임이 구비되고,
    상기 전방지지프레임 및 상기 축결합부에는 상기 시험회전축의 외주에 접하는 부분을 따라 압축공기의 부상력으로 윤활되는 에어베어링부가 구비됨을 특징으로 하는 모터 손실 측정 장치.
  5. 제 1 항에 있어서,
    상기 축결합부에는 상기 가이더부를 따라 안내되어 상기 시험회전축의 축선방향으로 슬라이드 이동되는 보조가이더결합부가 구비되되,
    상기 시험회전축의 전단면 및 상기 로드모터부의 구동축 후단면에는 상기 축결합부의 전후 이동에 대응하여 상호 형합되어 커플링 체결되는 커플링부가 구비됨을 특징으로 하는 모터 손실 측정 장치.
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