KR102533532B1 - Temperature Performance Test Method for Motor - Google Patents

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KR102533532B1
KR102533532B1 KR1020200163541A KR20200163541A KR102533532B1 KR 102533532 B1 KR102533532 B1 KR 102533532B1 KR 1020200163541 A KR1020200163541 A KR 1020200163541A KR 20200163541 A KR20200163541 A KR 20200163541A KR 102533532 B1 KR102533532 B1 KR 102533532B1
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재단법인한국조선해양기자재연구원
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Abstract

본 발명은 장시간 온도성능 시험을 할 때 모터의 구조적 결합조건의 변화를 모터의 진동 및 토크의 특성 변화를 통하여 파악하고, 이를 고려하여 대용량 모터에 대해서도 온도성능 시험의 정확도를 현저히 제고할 수 있는 모터의 온도성능 시험방법에 관한 것이다.
이를 위하여 본 발명은 (a) 테스트 모터(200) 정격 운전하는 단계; (b) 테스트 모터(200)의 초기 온도 신호를 측정하는 단계; (c) 테스터 모터(200)의 진동 신호를 신호분석기(420)로 수신하여 모니터링하는 단계; (d1) 테스트 모터(200) 진동의 전체 레벨(Overall Level) 또는 고조파(harmonics)의 크기가 설정값 이하인 경우, 테스트 모터(200)의 온도 신호 및 토크 신호를 제어 및 디스플레이부(400)에 나타내는 단계; (e) 상기 (d1) 단계에서 측정된 온도와 30분 전에 측정된 온도의 차이가 2K 이하인지 여부를 확인하는 단계; 및 (f) 단계는 상기 (e) 단계에서의 온도 차이가 2K 이하이면, 테스트 모터 운전을 종료하는 단계를 포함하고 있다.The present invention is a motor that can significantly improve the accuracy of the temperature performance test even for a large-capacity motor by identifying changes in the structural coupling conditions of the motor through changes in the characteristics of vibration and torque of the motor when performing a long-term temperature performance test. It is about the temperature performance test method of.
To this end, the present invention includes the steps of (a) rated driving the test motor 200; (b) measuring an initial temperature signal of the test motor 200; (c) receiving and monitoring the vibration signal of the tester motor 200 through the signal analyzer 420; (d1) When the overall level of the vibration of the test motor 200 or the magnitude of harmonics is less than the set value, the temperature signal and the torque signal of the test motor 200 are displayed on the control and display unit 400 step; (e) checking whether the difference between the temperature measured in step (d1) and the temperature measured 30 minutes before is 2K or less; and step (f) includes terminating the operation of the test motor if the temperature difference in step (e) is 2K or less.

Description

모터의 온도성능 시험방법{Temperature Performance Test Method for Motor}Temperature Performance Test Method for Motor

본 발명은 모터의 온도성능 시험방법에 관한 것으로, 보다 상세하게는 무게가 장시간 온도성능 시험을 하면서 발생할 수 있는 모터의 구조적 결합조건의 변화를 모터의 진동 및 토크의 특성 변화를 통하여 파악하고, 이를 고려하여 무거운 대용량 모터에 대해서도 온도성능 시험의 정확도를 현저히 제고할 수 있는 모터의 온도성능 시험방법에 관한 것이다.The present invention relates to a method for testing the temperature performance of a motor, and more particularly, to identify changes in structural coupling conditions of a motor that may occur during a long-term temperature performance test of weight through changes in the characteristics of vibration and torque of the motor, and to determine this It relates to a method for testing the temperature performance of a motor that can significantly improve the accuracy of the temperature performance test even for heavy and large-capacity motors.

최근 화석 에너지 고갈 문제와 함께 지구 온난화 및 미세 먼지 등을 비롯한 환경오염 등 환경 문제에 대한 관심이 증가하고 있다. Recently, interest in environmental problems such as global warming and environmental pollution including fine dust has increased along with the depletion of fossil energy.

이러한 문제들을 해결하기 위하여 친환경 에너지에 대한 연구 및 이를 다양한 분야에 활용하는 연구가 활발히 이루어지고 있고, 선박에서도 친환경 선박으로 전기추진 선박에 관한 연구가 진행되고 있고, 중·대형 선박에 적용할 수 있는 연료전지 추진시스템을 개발하기 위한 연구도 계속되고 있다.In order to solve these problems, research on eco-friendly energy and its use in various fields are being actively conducted, and research on electric propulsion ships as eco-friendly ships is being conducted, and Research to develop a fuel cell propulsion system is also continuing.

중·대형 선박에 연료전지 추진시스템을 개발하기 위해서는 적합한 대용량의 모터 개발도 필수적인데, 선박 추진용 모터 개발은 전기 자동차의 모터 개발보다 많은 어려움이 있다.In order to develop a fuel cell propulsion system for medium and large ships, it is also essential to develop a suitable large-capacity motor.

자동차는 대량으로 생산되기 때문에 많은 차량에 동일한 모터를 사용할 수 있지만, 선박은 자동차 등과 달리 각 선박마다 운항하는 조건도 다르고, 고유한 특성을 가지고 있다. Since automobiles are mass-produced, the same motor can be used in many vehicles, but unlike automobiles, ships have different operating conditions and unique characteristics.

즉, 선박마다 선형, 무게, 운항 속도 및 이로 인한 해수 저항도 서로 다르다. 또한, 프로펠러를 포함하는 추진기의 형상, RPM도 선박마다 따라 차이가 있으며, 이로 인하여 발생되는 토크와 추력도 다르게 되어, 결과적으로 선박에 설치되는 추진 모터의 특성도 선박마다 다른 특성이 요구되는 경우가 많다.In other words, each ship has a different shape, weight, operating speed, and resulting sea water resistance. In addition, the shape and RPM of propellers including propellers are different for each ship, and the resulting torque and thrust are also different. many.

또한, 선박은 운항을 시작할 때와 운항 속도를 증가시킬 때와 같이 정상 상태가 아닐 때에는 추진 모터에 보다 큰 부하가 걸리게 되며, 선박이 대형화 될수록 부하의 변화 폭이 크게 된다. In addition, a larger load is applied to the propulsion motor when the ship is not in a steady state, such as when the ship starts sailing and when the sailing speed is increased, and the change in load increases as the ship becomes larger.

따라서, 대형 선박에 안정적으로 탑재할 수 있는 연료전지 추진시스템의 개발을 앞당기기 위해서는 개발하는 연료전지 추진시스템에 대한 성능 시험을 수행할 수 있는 성능시험장치 및 방법이 필요하다. Therefore, in order to advance the development of a fuel cell propulsion system that can be stably mounted on a large ship, a performance test apparatus and method capable of performing a performance test on the fuel cell propulsion system to be developed are required.

그 중에서 모터의 성능시험을 수행하는 것은 필수적인데, 공개특허 제10-2010-0130325호에 제시된 모터 부하시험장치(이하, 종래기술이라 함)와 같이 모터의 부하성능을 시험하기 위한 장치는 예전부터 다양한 형태로 사용되고 있다.Among them, it is essential to perform the performance test of the motor, and devices for testing the load performance of the motor, such as the motor load test device (hereinafter referred to as the prior art) presented in Patent Publication No. 10-2010-0130325, have been around for a long time. It is used in various forms.

종래기술의 모터 부하시험장치는 도 1에 도시된 바와 같이 구동 모터(10)에 부하장치(20)가 구비되어 있고, 그 사이에 토크메터(50)와 타코메터(60) 등이 설치되어 있고, 구동 모터(10)에 온도 센서(40)가 설치되어 있다. 즉, 구동 모터(10)와 부하장치(20)가 토크메터(50)를 매개로 연결되어 있다.As shown in FIG. 1, the prior art motor load test device includes a load device 20 in the driving motor 10, and a torque meter 50 and a tachometer 60 are installed therebetween. , the temperature sensor 40 is installed in the driving motor 10. That is, the driving motor 10 and the load device 20 are connected via the torque meter 50.

하지만, 상기 종래기술의 부하시험장치는 소형 또는 소용량의 모터 성능시험에는 적합하지만, 중·선박에 탑재되는 대용량 모터는 그 무게가 무겁고, 크기도 크므로, 직접 적용하기 어렵고 성능시험 수행을 할 때, 모터를 시험장치에 정확하게 정렬시키는 것이 어려운 문제점이 있다. 또한, 성능시험 전에 모터의 축을 정렬한다고 하더라도 모터의 온도성능 시험 등과 같이 장시간 시험을 수행할 때에는 상기 모터의 열변형에 따른 모터축의 오정렬을 비롯한 다양한 구조적 결합 조건이 시험 초기의 조건과 달라질 수 있고, 이로 인하여 온도성능 시험 등의 결과에 있어 정확도가 떨어질 수 있는 문제점이 있다.However, the load test apparatus of the prior art is suitable for performance testing of small or small capacity motors, but large capacity motors mounted on medium and large ships are heavy and large in size, making it difficult to apply directly and perform performance tests. However, there is a problem in that it is difficult to accurately align the motor to the test device. In addition, even if the axis of the motor is aligned before the performance test, when performing a long-term test such as a temperature performance test of the motor, various structural coupling conditions including misalignment of the motor shaft due to thermal deformation of the motor may differ from the initial conditions of the test, As a result, there is a problem in that accuracy may be lowered in the results of the temperature performance test and the like.

공개특허공보 제10-2010-0130325호(2010.12.13. 공개)Publication No. 10-2010-0130325 (published on December 13, 2010)

본 발명에서 해결하고자 하는 기술적 과제는 장시간 온도성능 시험을 할 때 모터의 구조적 결합조건의 변화를 모터의 진동 및 토크의 특성 변화를 통하여 파악하고, 이를 고려하여 대용량 모터에 대해서도 온도성능 시험의 정확도를 현저히 제고할 수 있는 모터의 온도성능 시험방법을 제공하는 것이다.The technical problem to be solved by the present invention is to grasp the change in the structural coupling condition of the motor through the change in the characteristics of vibration and torque of the motor when performing a long-term temperature performance test, and considering this, to improve the accuracy of the temperature performance test even for a large-capacity motor. It is to provide a method for testing the temperature performance of a motor that can be remarkably improved.

본 발명이 이루고자 하는 기술적 과제는 이상에서 언급한 기술적 과제로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 또 다른 기술적 과제들은 아래의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.The technical problem to be achieved by the present invention is not limited to the above-mentioned technical problem, and other technical problems not mentioned can be clearly understood by those skilled in the art from the description below. There will be.

상기 기술적 과제를 달성하기 위하여, 본 발명의 모터의 온도성능 시험방법은, (a) 테스트 모터(200) 정격 운전하는 단계; (b) 테스트 모터(200)의 초기 온도 신호를 측정하는 단계; (c) 테스터 모터(200)의 진동 신호를 신호분석기(420)로 수신하여 모니터링하는 단계; (d1) 테스트 모터(200) 진동의 전체 레벨(Overall Level) 또는 고조파(harmonics)의 크기가 설정값 이하인 경우, 테스트 모터(200)의 온도 신호 및 토크 신호를 DAQ(410)로 수신하여 제어 및 디스플레이부(400)에서 나타내는 단계; (e) 상기 (d1) 단계에서 측정된 온도와 30분 전에 측정된 온도의 차이가 2K 이하인지 여부를 확인하는 단계; 및 (f) 단계는 상기 (e) 단계에서의 온도 차이가 2K 이하이면, 테스트 모터 운전을 종료하는 단계를 포함하고 있다. In order to achieve the above technical problem, the temperature performance test method of the motor of the present invention comprises the steps of (a) rated operation of the test motor 200; (b) measuring an initial temperature signal of the test motor 200; (c) receiving and monitoring the vibration signal of the tester motor 200 through the signal analyzer 420; (d1) When the overall level of the vibration of the test motor 200 or the magnitude of harmonics is less than the set value, the temperature signal and the torque signal of the test motor 200 are received by the DAQ 410 to control and displaying on the display unit 400; (e) checking whether the difference between the temperature measured in step (d1) and the temperature measured 30 minutes before is 2K or less; and step (f) includes terminating the operation of the test motor if the temperature difference in step (e) is 2K or less.

또한, (d2) 테스트 모터(200)의 진동의 전체 레벨(Overall Level) 또는 고조파(harmonics)의 크기가 설정값보다 큰 경우, DAQ(410)로 수신한 상기 토크 신호의 분해능을 상기 진동 신호의 분해능과 동일하게 하여 상기 신호 분석기(420)로 분석하는 단계; g) 상기 테스트 모터(200)의 온도 신호는 DAQ(410)에서 수신한 신호를 상기 토크 신호의 분해능보다 낮은 분해능에서 도출한 데이터로 상기 제어 및 디스플레이부(400)에 나타내고 토크 신호는 상기 신호 분석기(420)에서 상기 온도 신호의 분해능보다 높은 분해능으로 분석한 데이터로 상기 제어 및 디스플레이부(400)에 나타내는 단계; 및 (h) 상기 테스트 모터(200)를 정지시키는 단계를 추가로 포함하고 있을 수 있다.In addition, (d2) when the overall level or the magnitude of harmonics of the vibration of the test motor 200 is greater than the set value, the resolution of the torque signal received by the DAQ 410 of the vibration signal Analyzing with the signal analyzer 420 with the same resolution; g) The temperature signal of the test motor 200 is data derived from the signal received by the DAQ 410 at a resolution lower than the resolution of the torque signal, and is displayed on the control and display unit 400, and the torque signal is displayed on the signal analyzer In step (420), the control and display unit 400 displays data analyzed at a higher resolution than the resolution of the temperature signal; and (h) stopping the test motor 200.

또한, (i) 상기 테스트 모터(200)의 진동 신호 및 토크 신호 분석을 통한 테스트 모터(200)의 조건 변화를 확인하는 단계; 및 상기 (a) 단계를 재수행하는 단계를 추가로 포함하고 있을 수 있다.In addition, (i) checking the condition change of the test motor 200 through the analysis of the vibration signal and the torque signal of the test motor 200; And it may further include the step of performing step (a) again.

본 발명에 나타난 모터의 온도성능 시험방법은, 테스트 모터의 진동 특성을 모니터링하면서 테스트 모터의 진동의 크기가 설정값을 넘어서면 모터의 운전을 중지하고 모터의 구조적 결합조건 변화를 재정렬한 후, 이어서 시험을 수행하도록 구성하여 대용량 모터에 대해서도 장시간 온도성능 시험을 할 때 온도성능 시험의 정확도를 현저히 제고할 수 있는 장점이 있다.The temperature performance test method of the motor according to the present invention monitors the vibration characteristics of the test motor, stops the operation of the motor when the magnitude of the vibration of the test motor exceeds the set value, rearranges the structural coupling condition change of the motor, and then It has the advantage of significantly improving the accuracy of the temperature performance test when performing the temperature performance test for a long time even for a large-capacity motor by configuring it to perform the test.

본 발명에 나타난 모터의 온도성능 시험방법은, 진동 특성에 이상이 발생하였을 때, 토크 특성을 진동 특성과 동일한 수준의 고 분해능으로 분석하여 모터의 구조적 결합조건 변화에 대하여 보다 정확하게 파악하여 신속하게 정확한 온도성능 시험을 수행할 수 있는 장점이 있다.The temperature performance test method of a motor according to the present invention, when an abnormality occurs in the vibration characteristics, analyzes the torque characteristics at the same level of high resolution as the vibration characteristics to more accurately identify changes in the structural coupling conditions of the motor, quickly and accurately It has the advantage of being able to perform temperature performance tests.

도 1. 종래기술에 따른 모터 부하시험장치의 블록도.
도 2. 본 발명에 따른 대용량 모터 부하시험장치의 구성도.
도 3. 본 발명에 따른 대용량 모터의 온도성능 시험방법의 흐름도.1. A block diagram of a motor load test apparatus according to the prior art.
Figure 2. Configuration diagram of a large-capacity motor load test apparatus according to the present invention.
3. A flow chart of a method for testing the temperature performance of a large-capacity motor according to the present invention.

이하에서는 첨부한 도면을 참조하여 본 발명을 설명하기로 한다. 그러나 본 발명은 여러 가지 상이한 형태로 구현될 수 있으며, 따라서 여기에서 설명하는 실시예로 한정되는 것은 아니다. Hereinafter, the present invention will be described with reference to the accompanying drawings. However, the present invention may be embodied in many different forms and, therefore, is not limited to the embodiments described herein.

명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 "연결(접속, 접촉, 결합)"되어 있다고 할 때, 이는 "직접적으로 연결"되어 있는 경우뿐 아니라, 그 중간에 다른 부재를 사이에 두고 "간접적으로 연결"되어 있는 경우도 포함한다. 또한 어떤 부분이 어떤 구성요소를 "포함"한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 구비할 수 있다는 것을 의미한다. Throughout the specification, when a part is said to be "connected (connected, contacted, combined)" with another part, this is not only "directly connected", but also "indirectly connected" with another member in between. "Including cases where In addition, when a part "includes" a certain component, it means that it may further include other components without excluding other components unless otherwise stated.

본 명세서에서 사용한 용어는 단지 특정한 실시예를 설명하기 위해 사용된 것으로, 본 발명을 한정하려는 의도가 아니다. Terms used in this specification are only used to describe specific embodiments, and are not intended to limit the present invention.

도 2는 본 발명에 따른 모터의 성능시험장치의 구성을 개념적으로 도시한 블록도이다.2 is a block diagram conceptually showing the configuration of a performance test apparatus for a motor according to the present invention.

도 2를 참조하여 살펴보면, 모터의 성능시험장치는, 부하 모터(100); 제1 기어박스(120); 베어링 블록(300); 제2 기어박스(220); 테스트 모터(200); 제어 및 디스플레이부(400); DAQ(410); 신호분석기(420); 토크 센서(510); 온도 센서(520); 및 가속도 센서(530);를 포함하고 있다. Referring to FIG. 2 , the motor performance test apparatus includes a load motor 100; A first gearbox 120; bearing block 300; a second gearbox 220; test motor 200; a control and display unit 400; DAQ (410); signal analyzer 420; torque sensor 510; temperature sensor 520; and an acceleration sensor 530.

상기 부하 모터(100)는 테스트 모터(200)의 성능 및 신뢰성 시험을 수행할 수 있도록 테스트 모터(200)에 부하를 가하는 모터이다. The load motor 100 is a motor that applies a load to the test motor 200 to perform a performance and reliability test of the test motor 200 .

상기 부하 모터(100)에는 회전수와 토크를 제어하기 위한 부하 모터 컨버터(110)가 구비되어 있고, 상기 부하 모터(100)에서 발생하는 회생 전력을 저장하려면, 상기 부하 모터 컨버터(110)를 양방향 컨버터로 형성하는 것도 가능할 것이다.The load motor 100 includes a load motor converter 110 for controlling rotation speed and torque, and to store regenerative power generated by the load motor 100, the load motor converter 110 is bi-directionally It will also be possible to form it as a converter.

제1 기어 박스(120)는 상기 부하 모터(100)와 제1 커플링(130)을 매개로 연결되어 있다. The first gear box 120 is connected to the load motor 100 through a first coupling 130 .

상기 제1 기어 박스(120)는 상기 부하 모터(100)의 감속을 위한 구성요소이다. 통상적으로 대용량 모터는 실제 사용될 때 감속기가 설치되어 있으므로, 대용량 모터에 대한 부하시험에서는 상기 제1 기어 박스(120)와 같은 감속을 위한 구성요소가 필요하다.The first gear box 120 is a component for deceleration of the load motor 100 . Since a large-capacity motor usually has a speed reducer installed when it is actually used, a component for reduction such as the first gear box 120 is required in a load test for the large-capacity motor.

테스트 모터(200)는 개발되는 모터로 성능시험을 받고자 하는 모터를 나타낸다. The test motor 200 is a motor to be developed and represents a motor to be subjected to a performance test.

상기 테스트 모터(200)에도 회전수와 토크를 제어하기 위한 테스트 모터 컨버터(210)가 구비되어 있고, 상기 테스트 모터(200)에서 발생하는 회생 전력을 저장하려면, 상기 테스트 모터 컨버터(110)도 양방향 컨버터로 형성하는 것도 가능할 것이다.The test motor 200 is also provided with a test motor converter 210 for controlling rotation speed and torque, and to store regenerative power generated by the test motor 200, the test motor converter 110 is also bi-directional. It will also be possible to form it as a converter.

제2 기어 박스(220)는 상기 테스트 모터(200)와 제2 커플링(230)을 매개로 연결되어 있다. The second gear box 220 is connected to the test motor 200 through a second coupling 230 .

상기 제2 기어 박스(220)는 상기 테스트 모터(200)의 감속을 위한 구성요소이다. The second gear box 220 is a component for decelerating the test motor 200 .

베어링 블록(300)은 상기 제1, 2 기어 박스(120, 220)에 연결된 각 축을 서로 동일한 축으로 연결되도록 하는 구성요소이다.The bearing block 300 is a component that connects the respective axes connected to the first and second gearboxes 120 and 220 to the same axis.

본 발명에서 토크 센서(510)는 도 2에 도시된 바와 같이 상기 제1 기어박스(120)와 상기 베어링 블록(300) 사이에 형성되어 있을 수 있다. In the present invention, the torque sensor 510 may be formed between the first gearbox 120 and the bearing block 300 as shown in FIG. 2 .

온도 센서(520)와 가속도 센서(530)는 각각 상기 테스트 모터(200)의 온도 및 진동을 측정할 수 있도록 접촉식 또는 비접촉식 센서로 형성되어 있을 수 있다.The temperature sensor 520 and the acceleration sensor 530 may be formed as contact or non-contact sensors to measure the temperature and vibration of the test motor 200, respectively.

제어 및 디스플레이부(400)는 상기 각 구성요소들의 작동을 제어하고, 그 결과를 나타내는 구성요소이다. The control and display unit 400 is a component that controls the operation of each of the components and displays the result.

DAQ(410)는 데이터 수집 시스템을 나타내는데, 상기 토크 센서(510)와 온도 센서(520)에서 측정한 신호를 수신하고, 상기 제어 및 디스플레이부(400) 또는 후술하는 신호분석기(420)로 데이터를 송신하는 기능을 수행한다.The DAQ 410 represents a data collection system, receives signals measured by the torque sensor 510 and temperature sensor 520, and sends data to the control and display unit 400 or a signal analyzer 420 to be described later. It performs the function of transmitting.

신호분석기(420)는 수신한 데이터의 신호를 시간영역 및 주파수 영역에서 분석하는 구성요소이고, 분석 결과는 상기 제어 및 디스플레이부(400)에 송신할 수 있도록 구성되어 있다. The signal analyzer 420 is a component that analyzes the signal of the received data in the time domain and frequency domain, and is configured to transmit the analysis result to the control and display unit 400 .

상기 신호분석기(420)는 상기 DAQ(410)로부터 상기 토크 신호 및/또는 온도 신호를 수신하여 이를 분석할 수 있다. The signal analyzer 420 may receive the torque signal and/or the temperature signal from the DAQ 410 and analyze them.

이 때, 다양한 분해능(resolution)으로 간 신호를 분석하는 것도 가능할 것이다. 예를 들면, 온도 신호의 경우 그 변화가 크지 않으므로, 진동 신호와 토크 신호의 분해능보다 낮은 분해능으로 신호를 분석하는 것이 가능하므로, 온도 신호는 낮은 분해능에서 보다 신속한 신호처리가 가능할 것이다. 토크 신호의 경우, 축의 정렬이 되어 있고 구조적으로 결합이 정확하게 되어 있는 초기 상태에서는 축의 회전속도에 대비하여 제 3 또는 4 고조파까지 분석할 수 있는 정도의 분해능으로 분석할 수 있을 것이다. 하지만, 온도성능 등과 같이 장시간 시험을 수행하는 경우, 테스트 모터(200)는 열변형으로 인한 모터축의 오정렬 또는 베어링이나 그 외 구성의 구조적 결합이 초기의 상태와 차이가 발생할 수 있고, 이러한 구조적 결합조건의 변화가 발생하는 경우에는 모터의 진동이 크게 발생할 수 있고, 토크의 변화가 발생할 수 있다.At this time, it will be possible to analyze liver signals with various resolutions. For example, in the case of a temperature signal, since the change is not large, it is possible to analyze the signal with a resolution lower than that of the vibration signal and the torque signal, and thus the temperature signal can be processed more quickly at a lower resolution. In the case of a torque signal, in an initial state where the shaft is aligned and structurally coupled correctly, it can be analyzed with a resolution sufficient to analyze up to the 3rd or 4th harmonic in preparation for the rotational speed of the shaft. However, when performing long-term tests such as temperature performance, etc., the test motor 200 may have a misalignment of the motor shaft due to thermal deformation or structural coupling of bearings or other components may differ from the initial state, and such structural coupling conditions When a change in is generated, vibration of the motor may be greatly generated, and a change in torque may occur.

이처럼 모터 시험 중 구조적 결합조건에 변화가 발생하는 경우에는 정확한 토크를 분석하기 위해서는 충격을 분석할 수 있을 정도로 분해능을 온도 신호의 분해능보다 현저히 높이는 것이 필요할 것이다.In this way, when structural coupling conditions change during the motor test, in order to accurately analyze the torque, it will be necessary to significantly increase the resolution than the resolution of the temperature signal to the extent that the impact can be analyzed.

한편, 상기 가속도 센서(530)로부터 측정되는 진동 신호는 온도 신호의 분해능보다 높은 분해능으로 분석하는 것이 보다 적합하므로, 가속도 센서(530)의 신호는 도 2에 도시된 바와 같이 신호분석기(420)에서 수신하는 것이 보다 바람직할 것이다.Meanwhile, since it is more appropriate to analyze the vibration signal measured by the acceleration sensor 530 with a resolution higher than that of the temperature signal, the signal of the acceleration sensor 530 is analyzed by the signal analyzer 420 as shown in FIG. It would be better to receive.

이러한 구성을 가진 모터 부하시험장치에서 모터 성능 시험을 수행하기 위해서는 상기 테스트 모터(200)를 테스트 베드(1)에 정렬을 한 후 고정시키는 것이 필요하다.In order to perform a motor performance test in the motor load tester having such a configuration, it is necessary to align the test motor 200 on the test bed 1 and then fix it.

하지만, 테스트 모터(200)가 수 ton 이상의 대용량 모터인 경우에는 테스트 베드(1)에 상기 테스트 모터(200)를 부하 모터(100)와 정렬시키는 것이 용이하지 않다.However, when the test motor 200 is a large-capacity motor of several tons or more, it is not easy to align the test motor 200 with the load motor 100 on the test bed 1 .

또한, 장시간 시험을 수행하는 모터의 온도성능 시험에서는 테스트 모터(200)의 초기 정렬 상태를 비롯한 초기 조건이 유지된 상태에서 시험을 수행해야만 정확한 결과를 도출해 낼 수 있는데, 장시간 시험을 하는 중에 위에서 살펴본 바와 같은 시험장치와 모터의 구조적 결합조건의 변화가 발생하면 모터의 온도성능 시험 결과의 정확도가 현저히 떨어지는 문제가 발생할 수 있다.In addition, in the temperature performance test of a motor that performs a long-term test, accurate results can be obtained only when the test is performed in a state in which the initial conditions including the initial alignment state of the test motor 200 are maintained. If there is a change in the structural coupling conditions of the test device and the motor, the accuracy of the temperature performance test result of the motor may be significantly lowered.

모터의 온도성능 시험 중의 하나인 포화온도 시험은 최대 운전속도인 정격에서 운전을 하면서 테스트 모터(200)의 상태를 확인하고, 권선의 온도 상승이 설계 조건을 충족하는지 여부를 확인하는 시험이다.The saturation temperature test, which is one of the temperature performance tests of the motor, checks the state of the test motor 200 while driving at the rated maximum operating speed, and checks whether the temperature rise of the winding meets the design condition.

부하 모터(100)와 연결한 테스트 모터(200)를 연속정격 전압, 주파수, 전류로 약 4시간 전후의 운전을 하여 고정자 권선의 온도가 일정하게 될 때가지 운전을 한다. 이 때, 일정한 온도란 시험의 마지막 30분 동안 온도 상승이 2K 미만을 의미한다. The test motor 200 connected to the load motor 100 is operated at continuous rated voltage, frequency, and current for about 4 hours, until the temperature of the stator winding becomes constant. At this time, constant temperature means that the temperature rise during the last 30 minutes of the test is less than 2K.

이처럼, 모터의 온도성능을 검사하는 포화온도 시험의 경우, 정격 전압, 주파수 및 전류로 장시간 시험을 수행하므로, 테스트 모터(200)가 시험 중에 초기의 구조적 결합조건과 변화가 발생하면, 시험 결과에 있어 정확도가 현저히 떨어질 수 있다. In this way, in the case of the saturation temperature test for inspecting the temperature performance of the motor, since the test is performed for a long time at the rated voltage, frequency, and current, if the test motor 200 undergoes a change in the initial structural coupling condition during the test, the test result accuracy may be significantly reduced.

본 발명에서는 이러한 문제점을 해결할 수 있는 모터 온도성능 시험방법을 제공하고자 한다.The present invention is intended to provide a motor temperature performance test method that can solve these problems.

이를 위하여 본 발명은 먼저, (a) 테스트 모터(200) 정격 운전하는 단계;를 포함하고 있다. To this end, the present invention includes, first, (a) driving the rated test motor 200;

테스트 모터(200)의 포화온도 시험 등과 같이 온도성능 시험을 수행하기 위한 조건으로 테스트 모터(200)를 정격 운전하는 단계이다. This is a step of operating the test motor 200 under conditions for performing a temperature performance test, such as a saturation temperature test of the test motor 200 .

다음으로, (b) 테스트 모터(200)의 초기 온도 신호를 측정하는 단계를 포함하고 있다. Next, (b) measuring the initial temperature signal of the test motor 200 is included.

모터의 포화온도 시험에서 포화온도란 30분 전의 온도와의 차이가 2K이하일 때의 온도이므로, 테스트 모터(200)의 초기 온도는 최초 30분에서의 온도와 비교할 때 사용할 수 있다.In the saturation temperature test of the motor, since the saturation temperature is the temperature when the difference from the temperature 30 minutes before is 2K or less, the initial temperature of the test motor 200 can be used for comparison with the temperature in the first 30 minutes.

이 때, 초기 온도 신호는 테스트 모터(200)가 완전히 냉각된 상태에서 처음 정격 운전할 때의 온도일 수도 있지만, 본 발명에서는 모터의 온도성능 시험을 하면서 모터를 정지하였다 시험을 이어서 수행하기 위하여 모터를 재운전할 때 측정한 모터의 초기 온도를 나타내기도 한다.At this time, the initial temperature signal may be the temperature when the test motor 200 is first rated for operation in a completely cooled state, but in the present invention, the motor is stopped while the temperature performance test of the motor is performed, and then the motor is It also indicates the initial temperature of the motor measured when restarting.

다음으로, (c) 테스터 모터(200)의 진동 신호를 신호분석기(420)로 수신하여 모니터링하는 단계를 포함하고 있다.Next, (c) receiving and monitoring the vibration signal of the tester motor 200 through the signal analyzer 420 is included.

테스트 모터(200)의 진동 신호는 신호분석기(420)에서 온도 신호의 분해능보다 높은 분해능으로 분석하는 것이 바람직하다. 이 때, 신호 분석기(420)에서는 테스트 모터(200)의 진동 신호를 시간 영역 해석과 함께 주파수 영역 해석을 수행할 수 있다. It is preferable to analyze the vibration signal of the test motor 200 with a higher resolution than the resolution of the temperature signal in the signal analyzer 420 . At this time, the signal analyzer 420 may perform frequency domain analysis along with time domain analysis on the vibration signal of the test motor 200 .

주파수 영역 해석에서는 FFT를 한 후, 진동의 전체 레벨(Overall Level) 및/또는 고조파(harmonics)를 분석하는 것을 포함한다. Frequency domain analysis involves analyzing the overall level and/or harmonics of vibration after FFT.

다음으로, (d1) 테스트 모터(200) 진동의 전체 레벨(Overall Level) 또는 고조파(harmonics)의 크기가 설정값 이하인 경우, 테스트 모터(200)의 온도 신호 및 토크 신호를 DAQ(410)로 수신하여 제어 및 디스플레이부(400)에서 나타내는 단계;를 포함하고 있다. Next, (d1) When the overall level of the vibration of the test motor 200 or the magnitude of harmonics is less than the set value, the temperature signal and the torque signal of the test motor 200 are received through the DAQ 410 and displaying in the control and display unit 400;

상기 (d1) 단계는 테스트 모터(200)의 진동 레벨이 설정값 범위 내에 있는 경우에서의 단계이다.The step (d1) is a step when the vibration level of the test motor 200 is within a set value range.

이 때, 상기 테스트 모터(200) 진동의 전체 레벨(Overall Level) 또는 고조파(harmonics)의 설정값은 테스트 모터에 대하여 미리 설정되어 있을 수도 있고, 테스트 모터(200)를 정격 운전하면서 안정화 상태에서 측정된 진동 신호로부터 도출해 내는 것도 가능할 것이다. 이 때 상기 설정값은 테스트 모터(200)의 정격 운전 중에 발생하는 진동값보다 10~20% 범위 내에서 크게 설정하여 시험의 잦은 중단을 방지하는 것이 바람직할 것이다.At this time, the set value of the overall level or harmonics of the vibration of the test motor 200 may be preset for the test motor, and is measured in a stable state while the test motor 200 is operated at rated speed. It will also be possible to derive from the vibration signal obtained. At this time, it is preferable to set the set value within a range of 10 to 20% greater than the vibration value generated during the rated operation of the test motor 200 to prevent frequent interruption of the test.

즉, (d1) 단계에서는 테스트 모터(200)의 진동이 증가하지 않은 상태, 즉, 안정적인 초기 조건을 유지하고 있는 상태인 것을 나타내고 있는 것이므로, 테스트 모터(200)의 온도 신호는 점차 증가되는 신호이고, 토크 신호도 정격 운전을 하고 있어, 그 값의 변화가 거의 없는 상태이다. That is, in step (d1), since it indicates that the vibration of the test motor 200 is not increased, that is, a state in which a stable initial condition is maintained, the temperature signal of the test motor 200 is a signal that gradually increases. , the torque signal is also in rated operation, and there is almost no change in its value.

따라서, 상기 온도 신호와 토크 신호는 DAQ(410)에서 수신하여, 낮은 분해능으로 시간 영역에서의 데이터를 제어 및 디스플레이부(400)로 바로 전송하여 나타내는 것도 가능하고, 낮은 분해능으로 주파수 영역에서 분석하여 이를 제어 및 디스플레이부(400)로 전송하는 것도 가능할 것이다. Therefore, the temperature signal and the torque signal can be received by the DAQ 410 and directly transmitted and displayed in the time domain at low resolution to the control and display unit 400, and analyzed in the frequency domain at low resolution. It may also be possible to transmit this to the control and display unit 400 .

이와 같은 (d1) 단계를 거친 후에는 (e) 상기 (d1) 단계에서 측정된 온도와 30분 전에 측정된 온도의 차이가 2K 이하인지 여부를 확인하는 단계;를 포함하고 있다.After such step (d1), (e) checking whether the difference between the temperature measured in step (d1) and the temperature measured 30 minutes ago is 2K or less; includes.

상기 (e) 단계는 테스트 모터(200)의 포화온도 시험에서 측정된 온도가 30분 전에 측정된 온도와의 차이가 2K 이하인지 여부를 확인하여 상기 테스트 모터(200)가 포화온도에 도달하였는지 여부를 확인하는 단계이다. The step (e) checks whether the difference between the temperature measured in the saturation temperature test of the test motor 200 and the temperature measured 30 minutes ago is 2K or less, and whether the test motor 200 has reached the saturation temperature. This is the step to check.

다음으로 (f) 단계는 상기 (e) 단계에서의 온도 차이가 2K 이하이면, 테스트 모터 운전을 종료하는 단계;가 있다. Next, in step (f), if the temperature difference in step (e) is 2K or less, terminating the operation of the test motor.

상기 (f) 단계는 테스트 모터(200)의 온도가 포화온도에 도달하였으면, 포화온도 시험을 종료하는 단계이다. The step (f) is a step of terminating the saturation temperature test when the temperature of the test motor 200 reaches the saturation temperature.

이 때, 상기 테스트 모터(200)의 온도가 포화온도에 도달하지 않았으면 도 3에 도시된 바와 같이 상기 (c) 단계로 되돌아가서 상기 단계를 반복하게 된다. At this time, if the temperature of the test motor 200 does not reach the saturation temperature, as shown in FIG. 3, the step (c) is returned and the above steps are repeated.

한편, 본 발명은 (d2) 테스트 모터(200)의 진동의 전체 레벨(Overall Level) 또는 고조파(harmonics)의 크기가 설정값보다 큰 경우, DAQ(410)로 수신한 상기 토크 신호의 분해능을 상기 진동 신호의 분해능과 동일하게 하여 상기 신호 분석기(420)로 분석하는 단계를 포함하고 있다. Meanwhile, the present invention (d2) sets the resolution of the torque signal received through the DAQ 410 when the overall level or harmonics of the test motor 200 is greater than the set value. and analyzing with the signal analyzer 420 with the same resolution as the vibration signal.

본 단계는 시험이 장시간 반복되면서 반복되는 (c) 단계에서 상기 테스트 모터(200)의 진동 값이 설정값보다 크게 되는 경우가 발생할 수 있는데, 이에 대응하는 단계이다. This step may occur when the vibration value of the test motor 200 becomes greater than the set value in the repeated step (c) as the test is repeated for a long time, and this step corresponds to this.

즉, (d2) 단계는 테스트 모터(200)가 안정적인 초기 조건을 유지하고 있지 않은 상태가 된 것을 의미한다. That is, step (d2) means that the test motor 200 is not maintaining a stable initial condition.

이 상태에서 테스트 모터(200)의 온도성능 시험을 계속 수행하면 그 정확도가 떨어질 수 있고, 본 단계에서 토크의 변화는 안정적이지 않을 수 있다. If the temperature performance test of the test motor 200 is continuously performed in this state, the accuracy may decrease, and the change in torque may not be stable at this stage.

따라서, 본 단계에서는 DAQ(410)에 수신된 토크 신호를 온도 신호의 분해능보다 높은 분해능을 가진 데이터를 이용하여 상기 신호 분석기(420)에서 토크 특성을 분석한다. Accordingly, in this step, the signal analyzer 420 analyzes the torque characteristics of the torque signal received by the DAQ 410 using data having a resolution higher than that of the temperature signal.

다음으로, (g) 상기 테스트 모터(200)의 온도 신호는 DAQ(410)에서 수신한 신호를 토크 신호의 분해능보다 낮은 분해능에서 도출한 데이터로 상기 제어 및 디스플레이부(400)에 나타내고 토크 신호는 상기 신호 분석기(420)에서 온도 신호의 분해능보다 높은 분해능으로 분석한 데이터로 상기 제어 및 디스플레이부(400)에 나타내는 단계를 포함한다. Next, (g) the temperature signal of the test motor 200 is displayed on the control and display unit 400 as data derived from the signal received from the DAQ 410 at a resolution lower than the resolution of the torque signal, and the torque signal is The control and display unit 400 displays the data analyzed by the signal analyzer 420 at a higher resolution than the resolution of the temperature signal.

본 단계는 온도 신호는 여전히 큰 변화가 없는 신호이므로 토크 신호의 분해능보다 낮은 분해능으로 상기 제어 및 디스플레이부(400)에서 나타내고, 토크 신호는 큰 변화가 발생할 수도 있으므로, 온도 신호의 분해능보다 높은 분해능으로 상기 신호분석기(420)에서 분석한 데이터를 상기 제어 및 디스플레이부(400)에서 나타내는 단계이다.In this step, since the temperature signal is still a signal without a large change, it is displayed in the control and display unit 400 with a resolution lower than the resolution of the torque signal, and since a large change may occur in the torque signal, it is displayed with a resolution higher than that of the temperature signal. This step is to display the data analyzed by the signal analyzer 420 in the control and display unit 400 .

다음으로, (h) 상기 테스트 모터(200)를 정지시키는 단계를 포함한다. Next, (h) stopping the test motor 200 is included.

본 단계는 테스트 모터(200)가 초기 조건과 달라진 상태일 가능성이 높은 상태이므로, 테스트 모터(200)가 시험장치에 결합된 상태를 확인하기 위하여 온도성능 시험을 일시 중지하는 단계이다.Since this step is a state in which the test motor 200 is highly likely to be in a state different from the initial condition, the temperature performance test is temporarily stopped to check the state in which the test motor 200 is coupled to the test device.

다음으로, (i) 상기 테스트 모터(200)의 진동 신호 및 토크 신호 분석을 통한 테스트 모터(200)의 조건 변화를 확인하는 단계;를 포함하고 있다. Next, (i) confirming a condition change of the test motor 200 through analysis of the vibration signal and the torque signal of the test motor 200; includes.

본 단계에서는 테스트 모터(200)의 진동 신호 및 토크 신호를 분석하여 테스트 모터(200)가 초기 조건으로부터 어떤 변화가 발생하였는지를 확인하는 단계이다. In this step, a vibration signal and a torque signal of the test motor 200 are analyzed to determine what kind of change has occurred in the test motor 200 from an initial condition.

이를 통하여 상기 신호 분석을 통하여 상기 테스트 모터(200)의 열변형 등에 의한 상기 모터축의 오정렬이 발생했는지 여부, 체결 문제, 테스트 모터(200) 부품의 손상 여부를 확인하고, 문제점을 해결할 수 있다. Through this, through the signal analysis, it is possible to check whether misalignment of the motor shaft due to thermal deformation of the test motor 200 has occurred, a fastening problem, whether or not parts of the test motor 200 are damaged, and solve the problem.

다음으로 상기 테스트 모터(200)의 변화된 구조적 결합조건을 해결하고 초기 조건과 같이 되도록 복원한 후, 상기 (a) 단계를 재수행하는 단계를 포함한다.Next, after resolving the changed structural coupling condition of the test motor 200 and restoring it to be the same as the initial condition, the step (a) is performed again.

이 때, 테스트 모터(200)를 완전히 냉각시키지 않아도 되고, (b) 단계에서 재수행 시의 테스트 모터(200) 온도를 측정하고 이를 기준으로 다음 단계를 수행하며 포화온도 시험을 완료할 수 있다. At this time, it is not necessary to cool the test motor 200 completely, and the temperature of the test motor 200 when re-executed in step (b) is measured, and the next step is performed based on the temperature of the test motor 200, and the saturation temperature test can be completed.

이처럼, 본 발명에서는 장시간 시험을 수행하는 대용량 모터의 온도성능 시험에서 모터의 진동 특성을 모니터링하면서, 이상 진동이 발생하였을 때, 시험을 중지하고 이상 진동의 원인을 해결한 후에 시험을 재수행하여 신속하고 보다 정확한 대용량 모터의 온도성능 시험을 수행할 수 있다. As such, in the present invention, while monitoring the vibration characteristics of the motor in the temperature performance test of a large-capacity motor that performs a long-term test, when abnormal vibration occurs, the test is stopped and the test is re-executed after solving the cause of the abnormal vibration to quickly and efficiently A more accurate temperature performance test of a large-capacity motor can be performed.

본 발명의 범위는 후술하는 특허청구범위에 의하여 나타내어지며, 특허청구범위의 의미 및 범위 그리고 그 균등 개념으로부터 도출되는 모든 변경 또는 변형된 형태가 본 발명의 범위에 포함되는 것으로 해석되어야 한다.The scope of the present invention is indicated by the following claims, and all changes or modifications derived from the meaning and scope of the claims and equivalent concepts should be interpreted as being included in the scope of the present invention.

1: 테스트 베드 100: 부하 모터
110: 부하 모터 컨버터 120: 제1 기어박스
130: 제1 커플링 200: 테스트 모터
110: 테스트 모터 컨버터 220: 제2 기어박스
230: 제2 커플링 300: 베어링 블록
400: 제어 및 디스플레이부 410: DAQ
420: 신호분석기 510: 토크 센서
520: 온도 센서 530: 가속도 센서1: test bed 100: load motor
110: load motor converter 120: first gearbox
130: first coupling 200: test motor
110: test motor converter 220: second gearbox
230: second coupling 300: bearing block
400: control and display unit 410: DAQ
420: signal analyzer 510: torque sensor
520: temperature sensor 530: acceleration sensor

Claims (3)

(a) 테스트 모터(200) 정격 운전하는 단계;
(b) 테스트 모터(200)의 초기 온도 신호를 측정하는 단계;
(c) 테스터 모터(200)의 진동 신호를 신호분석기(420)로 수신하여 모니터링하는 단계;
(d1) 테스트 모터(200) 진동의 전체 레벨(Overall Level) 또는 고조파(harmonics)의 크기가 설정값 이하인 경우, 테스트 모터(200)의 온도 신호 및 토크 신호를 DAQ(410)로 수신하여 제어 및 디스플레이부(400)에 나타내는 단계;
(e) 상기 (d1) 단계에서 측정된 온도와 30분 전에 측정된 온도의 차이가 2K 이하인지 여부를 확인하는 단계; 및
(f) 단계는 상기 (e) 단계에서의 온도 차이가 2K 이하이면, 테스트 모터 운전을 종료하는 단계;를 포함하되,
상기 (c) 단계 이후에,
(d2) 테스트 모터(200)의 진동의 전체 레벨(Overall Level) 또는 고조파(harmonics)의 크기가 설정값보다 큰 경우, DAQ(410)로 수신한 상기 토크 신호의 분해능을 상기 진동 신호의 분해능과 동일하게 하여 상기 신호 분석기(420)로 분석하는 단계;
g) 상기 테스트 모터(200)의 온도 신호는 DAQ(410)에서 수신한 신호를 상기 토크 신호의 분해능보다 낮은 분해능에서 도출한 데이터로 상기 제어 및 디스플레이부(400)에 나타내고 상기 토크 신호는 상기 신호 분석기(420)에서 상기 온도 신호의 분해능보다 높은 분해능으로 분석한 데이터로 상기 제어 및 디스플레이부(400)에 나타내는 단계; 및
(h) 상기 테스트 모터(200)를 정지시키는 단계를 추가로 포함하는 모터 온도성능 시험방법.
(a) rated operation of the test motor 200;
(b) measuring an initial temperature signal of the test motor 200;
(c) receiving and monitoring the vibration signal of the tester motor 200 through the signal analyzer 420;
(d1) When the overall level of the vibration of the test motor 200 or the magnitude of harmonics is less than the set value, the temperature signal and the torque signal of the test motor 200 are received by the DAQ 410 to control and displaying on the display unit 400;
(e) checking whether the difference between the temperature measured in step (d1) and the temperature measured 30 minutes before is 2K or less; and
Step (f) includes terminating the operation of the test motor if the temperature difference in step (e) is 2K or less,
After step (c),
(d2) When the overall level or the magnitude of harmonics of the vibration of the test motor 200 is greater than the set value, the resolution of the torque signal received by the DAQ 410 is compared with the resolution of the vibration signal Doing the same and analyzing with the signal analyzer 420;
g) The temperature signal of the test motor 200 is data derived from the signal received by the DAQ 410 at a resolution lower than the resolution of the torque signal, and is displayed on the control and display unit 400, and the torque signal is the signal displaying data analyzed by the analyzer 420 at a higher resolution than the resolution of the temperature signal to the control and display unit 400; and
(h) The motor temperature performance test method further comprising the step of stopping the test motor 200.
 삭제delete 제1항에 있어서,
상기 (h) 단계 이후에,
(i) 상기 테스트 모터(200)의 진동 신호 및 토크 신호 분석을 통한 테스트 모터(200)의 조건 변화를 확인하는 단계; 및
상기 (a) 단계를 재수행하는 단계를 추가로 포함하는 모터 온도성능 시험방법.
According to claim 1,
After step (h),
(i) confirming a condition change of the test motor 200 through analysis of the vibration signal and the torque signal of the test motor 200; and
Motor temperature performance test method further comprising the step of re-performing step (a).
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