KR20100130326A

KR20100130326A - 전자식 모터 부하시험장치

Info

Publication number: KR20100130326A
Application number: KR1020090048945A
Authority: KR
Inventors: 임병주; 박창대; 송찬호; 박성제
Original assignee: 한국기계연구원
Priority date: 2009-06-03
Filing date: 2009-06-03
Publication date: 2010-12-13

Abstract

본 발명은 전자식 모터 부하시험장치에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 시험대상체인 구동모터와, 상기 구동모터의 회전축에 부하를 가하는 부하장치와, 상기 구동모터의 모터권선에 인입되는 전류량을 측정하는 멀티메터와, 상기 회전축의 회전토크와 회전속도를 측정하는 토크메터와 타코메터, 상기에서 측정된 측정값들을 수집하는 DAQ, 상기 DAQ의 신호를 모니터링하고 기록하는 디스플레이부로 구성되도록 하여, 모터와 같은 구동수단의 회전축에 부하를 가하되, 상기 부하는 자기장의 힘이 이용되어 상기 회전축의 회전을 방해하도록 하며, 상기 자기장을 발생시키는 부하장치의 전류 인가량을 제어함으로써 회전축에 인가되는 부하량을 제어할 수 있도록 함으로써, 구동모터의 노화 및 성능저하 여부를 판단할 수 있도록 한 전자식 모터 부하시험장치에 관한 것이다.

부하시험장치, 전자식, 구동모터, 성능시험, 자기장, 파우더 브레이크, 부하시험

Description

전자식 모터 부하시험장치{Electronic Motor Load Test Apparatus}

본 발명은 시험대상체인 구동모터의 회전축에 자기장의 힘을 이용하여 부하를 가함으로써 시험대상체의 성능을 평가할 수 있도록 한 전자식 모터 부하시험장치이다.

일반적으로 모터의 부하시험은 교류 또는 직류모터의 필수적인 시험으로서 모터를 재권선한 후 실제용량의 출력이 나오는지의 여부를 장시간 실부하를 걸어서 시험함으로서 모터의 성능을 완벽하게 판정하기 위한 것이다.

이러한 시험을 행하기 위한 종래의 시험장치는 피시험체인 모터에 발전기를 연결하고, 이 발전기에 걸리는 부하를 모터의 용량에 맞춰 조절하는 한편, 모터 및 발전기의 출력단자에 측정용 전류계와 전압계를 설치하여 부하에 따른 모터의 출력을 확인하는 구조로 되어 있다.

그런데 종래의 시험장치는 모터의 용량에 맞추어서 부하를 선정하고 저항을 맞추는 작업이 어렵다는 문제점이 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위해 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 구동모터의 회전축에 회전을 방해하는 부하를 가하되, 상기 부하를 파우더 브레이크와 같은 자기장을 이용하여 발생시키는 부하장치를 이용함과 동시에, 상기 회전축에 인가되는 부하량을 상기 파우더 브레이크에 인가되는 전류량의 조절을 통해 제어가 가능토록 하여, 상기 시험대상체인 구동모터의 노화 및 성능저하 정도를 평가할 수 있도록 한 전자식 모터 부하시험장치를 제공하는데 있다.

본 발명의 다른 목적 및 장점들은 하기에 설명될 것이며, 본 발명의 실시예에 의해 알게 될 것이다. 또한, 본 발명의 목적 및 장점들은 특허청구범위에 나타낸 수단 및 조합에 의해 실현될 수 있다.

본 발명은 상기와 같은 문제점을 해결하기 위한 수단으로서, 구동모터의 회전축에 부하를 인가하는 부하장치와; 상기 구동모터에 인입되는 전류량을 측정하는 멀티메터와; 상기 구동모터에 인입되는 전류량에 따른 구동모터 내 모터권선의 온도 변화를 측정하는 온도센서와; 상기 회전축의 회전토크를 측정하는 토크메터와; 상기 회전축의 회전속도를 측정하는 타코메터와; 상기 전류량, 온도, 회전토크, 회전속도의 측정신호를 전달받아 수집하는 DAQ와; 상기 DAQ와 연결되어 측정된 신호를 모니터링 및 기록하는 디스플레이부; 를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부하장치는 자기장의 힘을 이용하여 회전축의 회전을 방해함으로써 회전축에 부하가 인가되도록 하는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부하장치는 파우더 브레이크(Powder Brake)가 사용되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 파우더 브레이크는 전류를 인가받아 자기장을 발생시키며, 발생된 자기장은 파우더 브레이크 내 합금 파우더의 물리적 특성을 변화시켜, 상기 회전축의 회전을 방해하는 힘을 발생시키는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 부하장치는 공급되는 전류량이 조절되어, 상기 회전축에 인가되는 부하량을 제어하는 것을 특징으로 한다.

이상에서 살펴본 바와 같이, 본 발명은 자기장의 힘을 이용하는 부하장치를 통해 시험대상체인 구동모터의 회전축에 부하를 가함으로써 시험대상체의 노화 및 성능저하 정도를 평가할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 부하장치에 공급되는 전류량을 조절함으로써, 시험대상체에 인가되는 부하량을 손쉽게 제어할 수 있는 효과가 있다.

또한, 상기 시험대상체의 측정값을 기록 및 데이터베이스화하여 추후에 사용될 수 있도록 하는 효과가 있다.

본 발명의 여러 실시예들을 상세히 설명하기 전에, 다음의 상세한 설명에 기재되거나 도면에 도시된 구성요소들의 구성 및 배열들의 상세로 그 응용이 제한되 는 것이 아니라는 것을 알 수 있을 것이다. 본 발명은 다른 실시예들로 구현되고 실시될 수 있고 다양한 방법으로 수행될 수 있다. 또, 장치 또는 요소 방향(예를 들어 "전(front)", "후(back)", "위(up)", "아래(down)", "상(top)", "하(bottom)", "좌(left)", "우(right)", "횡(lateral)")등과 같은 용어들에 관하여 본원에 사용된 표현 및 술어는 단지 본 발명의 설명을 단순화하기 위해 사용되고, 관련된 장치 또는 요소가 단순히 특정 방향을 가져야 함을 나타내거나 의미하지 않는다는 것을 알 수 있을 것이다.

본 발명은 상기의 목적을 달성하기 위해 아래의 특징을 갖는다.

이하 첨부된 도면을 참조로 본 발명의 바람직한 실시예를 상세히 설명하도록 한다. 이에 앞서, 본 명세서 및 청구범위에 사용된 용어나 단어는 통상적이거나 사전적인 의미로 한정해서 해석되어서는 아니 되며, 발명자는 그 자신의 발명을 가장 최선의 방법으로 설명하기 위해 용어의 개념을 적절하게 정의할 수 있다는 원칙에 입각하여 본 발명의 기술적 사상에 부합하는 의미와 개념으로 해석되어야만 한다.

따라서, 본 명세서에 기재된 실시예와 도면에 도시된 구성은 본 발명의 가장 바람직한 일 실시예에 불과할 뿐이고 본 발명의 기술적 사상을 모두 대변하는 것은 아니므로, 본 출원시점에 있어서 이들을 대체할 수 있는 다양한 균등물과 변형 예들이 있을 수 있음을 이해하여야 한다.

이하, 도 1과 도 2를 참조하여 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 전자식 모 터 부하시험장치를 상세히 설명하도록 한다.

도시한 바와 같이, 본 발명에 따른 전자식 모터 부하시험장치는 구동모터(Motor, 10), 부하장치(Load System, 20), 멀티메터(Multimeter, 30), 온도센서(Temperature Sensor, 40), 토크메터(Torque Meter, 50), 타코메터(Tacho Meter, 60), DAQ(Data Acquisition, 70), 디스플레이부(Display Unit, 80)를 포함한다.

상기 구동모터(10)는 시험대상체가 되는 대상물로서, 본 발명에서는 구동모터(10)가 사용되어 있으며, 상기 구동모터(10)는 일단에 회전축(11)이 결합되어, 상기 구동모터(10)에 인가되는 전원에 의해 상기 회전축(11)이 회전되도록 한다.

또한, 상기 구동모터(10)는 내부에 모터권선(Winding)이 형성되어, 상기 모터권선에 인입되는 전류가 최대일 경우, 상기 모터권선의 온도 또한 최대값으로 상승된다.

상기 부하장치(20)는 회전축(11)의 일단에 결합되어 상기 회전축(11)에 부하를 인가함으로써 회전축(11)의 회전을 방해하는 장치이다.

본 발명에서는 회전축(11)에 부하를 인가하기 위해, 부하장치(20)로 자기장의 힘을 이용하는 파우더 브레이크(Powder Brake)가 사용되었다. 상기 파우더 브레이크는 내부에 Fe, Al, Cr 등의 합금이 파우더 형태로 존재하는데 평상시에는 아무런 영향이 없지만, 파우더 브레이크의 코일에 전류를 인가하면 자기장이 생성되고, 그 자기장은 합금 파우더의 물리적 특성을 변화시켜, 상기 회전축(11)의 회전에 방 해하는 힘을 발생시킨다.

따라서, 상기 파우더 브레이크에 인가되는 전류량을 조절하면, 상기 회전축(11)에 인가되는 부하량도 제어가 가능한 것이다.

상기 멀티메터(30)는 구동모터(10) 내부에 권취되어 있는 모터권선에 인입되는 전류량을 측정하기 위한 것이다.

상기 온도센서(40)는 모터권선에 인입되는 전류량에 따른 모터권선의 온도를 측정하기 위한 것으로서, 구동모터(10)의 회전축(11)에 상기 부하장치(20)를 이용하여 부하를 인가하게 되면, 모터권선에 공급되는 전류가 상승하며 동시에 모터권선의 온도 역시 상승하게 된다. 상기 회전축(11)에 인가된 부하량을 부하장치(20)를 이용하여 서서히 증가시켜 사용자 및 모터 제작사에서 제시한 최대 허용 값까지 전류를 상승시킨다.

시험 중, 모터권선의 온도를 측정하면 대기 온도에서 시간에 따라 증가하다가 결국 포화상태에 이르게 되는데(모터의 RPM은 일정.), 상기 도 3에 도시된 바와 같이, 대기온도(Environmental Temp. EP)와 포화상태온도(Peak Temp. PT)간의 차이를 구동모터(10)의 온도상승(Temperature Rise, TR)이라고 정의하며, 상기의 온도상승(TR)은 모터의 손실(Loss)를 상징하는 값으로 사용된다.

즉, 구동모터(10)의 경우, 제작 직후 초기상태에서는 손실이 적기 때문에 온도상승값이 낮지만 장시간 사용할 경우 모터권선의 노화 및 기계적 노화 등의 이유 로 손실정도로 높아지며 이에 따라 온도상승값은 증가하게 된다.

상기 토크메터(50)와 타코메터(60)는 각각 상기 회전축(11)에 설치되어, 상기 회전축(11)의 회전토크와, 회전축(11)의 회전속도를 각각 측정한다.

상기 DAQ(70)는 선술된, 멀티메터(30), 온도센서(40), 토크메터(50), 타코메터(60)와 전기적으로 연결되어, 각각에서 측정된 값, 즉, 구동모터(10) 내 모터권선에 인입되는 전류량, 인입되는 전류량에 따른 모터권선의 온도, 회전축(11)의 회전토크, 회전축(11)의 회전속도의 전기적 신호를 수집하는 장치이다.

상기 디스플레이부(80)는 선술된 DAQ(70)와 전기적으로 연결되어, 상기 DAQ(70)에서 수집한 측정값들을 외부에서 확인 가능토록 모니터링을 하고, 기록 및 데이터베이스화하는 장치이다. 본 발명에서는 상기 디스플레이부(80)로 PC가 사용되었지만, 이는 사용자의 선택에 의해 동일한 기능의 다른 구성요소로도 대체가능함은 당연하다.

이상과 같이, 본 발명은 비록 한정된 실시예와 도면에 의해 설명되었으나, 본 발명은 이것에 의해 한정되지 않으며 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 본 발명의 기술 사상과 아래에 기재될 특허청구범위의 균등범위 내에서 다양한 수정 및 변경이 가능함은 물론이다.

도 1은 본 발명에 따른 전자식 모터 부하시험장치를 나타낸 일실시예의 개요도.

도 2는 본 발명에 따른 온도상승에 의한 구동모터의 손실을 나타내는 일실시예의 그래프.

<도면의 주요부분에 대한 부호의 표시>

10: 구동모터 11: 회전축

20: 부하장치 30: 멀티메터

40: 온도센서 50: 토크메터

60: 타코메터 70: DAQ

80: 디스플레이부

Claims

구동모터(10)의 회전축(11)에 부하를 인가하는 부하장치(20)와;

상기 구동모터(10)에 인입되는 전류량을 측정하는 멀티메터(30)와;

상기 구동모터(10)에 인입되는 전류량에 따른 구동모터(10) 내 모터권선의 온도 변화를 측정하는 온도센서(40)와;

상기 회전축(11)의 회전토크를 측정하는 토크메터(50)와;

상기 회전축(11)의 회전속도를 측정하는 타코메터(60)와;

상기 전류량, 온도, 회전토크, 회전속도의 측정신호를 전달받아 수집하는 DAQ(70)와;

상기 DAQ(70)와 연결되어 측정된 신호를 모니터링 및 기록하는 디스플레이부(80);

를 포함하여 구성되는 것을 특징으로 하는 전자식 모터 부하시험장치.
제1항에 있어서,

상기 부하장치(20)는

자기장의 힘을 이용하여 회전축(11)의 회전을 방해함으로써 회전축(11)에 부하가 인가되도록 하는 것을 특징으로 하는 전자식 모터 부하시험장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 부하장치(20)는 파우더 브레이크(Powder Brake)가 사용되는 것을 특징으로 하는 전자식 모터 부하시험장치.
제3항에 있어서,

상기 파우더 브레이크는 전류를 인가받아 자기장을 발생시키며, 발생된 자기장은 파우더 브레이크 내 합금 파우더의 물리적 특성을 변화시켜, 상기 회전축(11)의 회전을 방해하는 힘을 발생시키는 것을 특징으로 하는 전자식 모터 부하시험장치.
제1항 또는 제2항에 있어서,

상기 부하장치(20)는 공급되는 전류량이 조절되어, 상기 회전축(11)에 인가되는 부하량을 제어하는 것을 특징으로 하는 전자식 모터 부하시험장치.