KR20190035584A - 무선 모니터링 장치 및 이를 갖는 전동장치 - Google Patents

무선 모니터링 장치 및 이를 갖는 전동장치 Download PDF

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KR20190035584A
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이종인
이준엽
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현대일렉트릭앤에너지시스템(주)
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Abstract

본 발명은 검출된 상태 정보를 무선으로 전송하는 무선 모니터링 장치 및 이를 갖는 전동장치에 관한 것으로, 본 발명은 검출된 상태 정보를 무선으로 전송하는 무선 모니터링 장치 및 이를 갖는 전동장치에 관한 것으로, 전동기의 상태 정보를 검출하는 센서부와, 상기 센서부로부터 검출된 상태 정보에 기초하여 상기 전동기의 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과를 무선으로 외부에 전송하는 모니터링 제어부를 포함하는 무선 모니터링 장치를 제안하며, 전력을 공급받아 회전 운동하는 전동기와, 상기 전동기의 외부에 부착되어 상기 전동기의 상태 정보를 모니터링하고, 모니터링 결과를 외부에 무선으로 전송하는 무선 모니터링 장치를 포함하는 전동 장치를 제안한다.

Description

무선 모니터링 장치 및 이를 갖는 전동장치{WIRELESS MONITORING APPARATUS AND MOTOR APPARATUS HAVING THEREOF}
본 발명은 무선 모니터링 장치 및 이를 갖는 전동장치에 관한 것이다.
일반적으로, 전동기는 전력을 이용하여 회전운동의 힘을 얻는 기계이다. 전동기의 축에 기계적 부하를 연결하여 운전하는데, 전동기의 고장, 소손 등을 방지하기 위해 모니터링 장치가 필요하다.
상술한 모니터링 장치는 전동기의 상태 정보를 검출하여 전동기의 이상 여부를 모니터링하는데, 모니터링된 정보를 전송하기 위한 케이블, 전송된 모니터링 정보에 따른 제어 신호를 받는 케이블 등이 부가적으로 필요하여, 설치 및 운용이 불편한 문제점이 있다.
대한민국 공개특허번호 제10-2017-0105221호
본 발명의 과제는 상기한 문제점을 해결하기 위한 것으로, 본 발명은 검출된 상태 정보를 무선으로 전송하는 무선 모니터링 장치 및 이를 갖는 전동장치를 제안한다.
상술한 본 발명의 과제를 해결하기 위해, 본 발명의 하나의 기술적인 측면으로, 전동기의 상태 정보를 검출하는 센서부와, 상기 센서부로부터 검출된 상태 정보에 기초하여 상기 전동기의 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과를 무선으로 외부에 전송하는 모니터링 제어부를 포함하는 무선 모니터링 장치를 제안한다.
본 발명의 다른 하나의 기술적인 측면으로, 전력을 공급받아 회전 운동하는 전동기와, 상기 전동기의 외부에 부착되어 상기 전동기의 상태 정보를 모니터링하고, 모니터링 결과를 외부에 무선으로 전송하는 무선 모니터링 장치를 포함하는 전동 장치를 제안한다.
본 발명에 따르면, 전동기의 상태 정보를 무선으로 전송하여 부가적인 케이블이 필요없어 설치 및 운용이 용이한 효과가 있다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 장치의 개략적인 외형도이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 장치의 활용예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치의 기준 주파수 그래프이다.
이하, 첨부된 도면을 참조하여 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자가 본 발명을 용이하게 실시할 수 있도록 바람직한 실시예를 상세히 설명한다.
다만, 본 발명의 바람직한 실시예를 상세하게 설명함에 있어, 관련된 공지 기능 또는 구성에 대한 구체적인 설명이 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 수 있다라고 판단되는 경우에는 그 상세한 설명을 생략한다.
또한, 유사한 기능 및 작용을 하는 부분에 대해서는 도면 전체에 걸쳐 동일한 또는 유사한 부호를 사용한다.
덧붙여, 명세서 전체에서, 어떤 부분이 다른 부분과 '연결'되어 있다고 할 때는 이는 '직접적으로 연결'되어 있는 경우뿐만 아니라, 그 중간에 다른 소자를 사이에 두고 '간접적으로 연결'되어 있는 경우도 포함한다.
또한, 어떤 구성요소를 포함한다는 것은, 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있다는 것을 의미한다.
이하, 도면을 참조하여 본 발명을 상세히 설명하도록 한다.
도 1은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 장치의 개략적인 외형도이다.
도 1을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 장치는 전동기(110) 및 무선 모니터링 장치(120)를 포함할 수 있다.
전동기(110)는 전력을 공급받아 축을 회전시킬 수 있다. 전력을 공급받아 축을 회전시키는 기계 에너지로 변환시키는 방식은 다양할 수 있다.
무선 모니터링 장치(120)는 전동기(110)에 부착되어 전동기(110)의 상태 정보를 검출하고, 검출된 상태 정보에 따른 전동기의 이상 여부를 모니터링 하여 무선으로 전송할 수 있다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치의 개략적인 블럭도이다.
도 2를 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치(120)는 센서부(121), 모니터링 제어부(122)를 포함할 수 있다.
센서부(121)는 전동기(110)의 상태를 검출할 수 있다.
센서부(121)는 멤스(미세전자기계시스템)(Micro electro mechanical systems;MEMS) 센서(121a) 및 온도 센서(121b)를 포함할 수 있다.
MEMS 센서(121a)는 전동기(110)의 진동을 검출할 수 있으며, 이를 위해 MEMS 센서(121a)는 적어도 X축, Y축 및 Z축의 3축 진동을 검출하는 3축 진동 센서, 3축 자속 센서 및 자이로(gyro) 센서 등을 포함할 수 있다.
온도 센서(121b)는 전동기(110)의 온도를 검출할 수 있다.
센서부(121)에 의해 검출된 전동기(110)의 상태 정보를 모니터링 제어부(122)에 전달될 수 있다.
모니터링 제어부(122)는 센서부(121)에 의해 검출된 전동기(110)의 상태 정보에 기초하여 전동기(110)의 이상 여부를 모니터링하여 외부에 무선 통신 방식으로 전송할 수 있다.
이를 위해, 모니터링 제어부(122)는 인터페이스부(122a), 제어부(122b), 프로토콜부(122c) 및 무선 통신 모듈(122d)를 포함할 수 있다.
인터페이스부(122a)는 센서부(121)로부터의 상태 정보를 사전에 설정된 방식으로 변환하여 제어부(122b)에 전달할 수 있다. 인터페이스부(122a)의 정보 변환 방식은 다양할 수 있으며, 예를 들어, MEMS 센서(121a)로부터의 진동 정보는 I2C(Inter-Integrated Circuit) 방식으로 변환하여 제어부(122b)에 전달할 수 있고, 온도 센서(121b)로부터의 온도 정보를 인풋/아웃풋 포트(IO Port) 방식으로 변환하여 제어부(122b)에 전달할 수 있다.
제어부(122b)는 인터페이스부(122a)를 통해 전달받은 센서부(121)에 의해 검출된 전동기(110)의 상태 정보에 기초하여 전동기(110)의 이상 여부를 모니터링할 수 있다.
프로토콜부(122c)는 제어부(122b)로부터의 모니터링 결과를 사전에 설정된 무선 통신 방식으로 변환하여 무선 통신 모듈(122d)에 전달할 수 있다.
무선 통신 모듈(122d)은 상기 무선 통신 방식으로 외부에 모니터링 결과를 전송할 수 있다. 상기 무선 통신 방식은 지그비(Zigbee), 블루투스(bluetooth), 근거리 통신(Near Field Communication; NFC), 와이-파이(Wi-Fi), 무선 랜(Lan) 등 다양할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 장치의 활용예를 개략적으로 나타내는 도면이다.
도 3을 참조하면, 본 발명의 일 실시예에 따른 전동 장치 혹은 무선 모니터링 장치로부터의 모니터링 결과는 인터넷을 통해 서버 시스템에 전송될 수 있다.
상기 서버 시스템은 사물 인터넷(Internet of Things; IoT) 백엔드(backend) 서버, 사물 인터넷 서비스 서버 및 시스템 데이터 베이스 등을 포함하여 구성될 수 있다.
상기 서버 시스템은 모니터링 결과를 분석 및 분석 결과에 대한 알람을 사용자, 관리자 또는 직원 등 원하는 사람에게 전송할 수 있다.
예를 들어, 서버 시스템으로부터 모니터링 결과의 분석 및 분석 결과에 대한 알람을 받고 싶은 사람은 스마트폰에 모니터링 어플리케이션을 설치하여 전송받을 수 있다.
이에 따라, 전동기의 실시간 모니터링이 가능할 수 있다.
도 4a 내지 도 4f는 본 발명의 일 실시예에 따른 무선 모니터링 장치의 기준 주파수 그래프이다.
도 4a는 전동기(110)의 축이 파손될 경우(bar broken)의 주파수 그래프이고, 도 4b는 전동기(110)의 베어링이 이상 상태인 경우의 주파수 그래프이다. 베이링의 개수에 따라 유의미한 주파수 레벨이 보이는 주파수 대역의 간격이 달라질 수 있다. 예를 들어 베어링의 개수가 증가하면 유의미한 주파수 레벨이 보이는 주파수 대역의 간격이 좁아질 수 있다. 도 4c 및 도 4d는 각각 전동기(110)의 회전체가 기울어지는 정적 편심 또는 동적 편심의 주파수 그래프이다. 도 4e 및 도 4f는 정동기(110)의 부하에 따른 주파수 그래프이고, 도 4e는 pully 부하인 경우의 주파수 그래프이며, 도 4f는 belt 부하인 경우의 주파수 그래프이다.
도 2와 함께 도 4a 내지 도 4f를 참조하면, 제어부(122b)는 인터페이스부(122a)를 통해 전달받은 센서부(121)에 의해 검출된 전동기(110)의 상태 정보에 기초하여 전동기(110)의 이상 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(122b)는 센서부(121)에 의해 검출된 전동기(110)의 진동 정보를 푸리에 변환환 주파수 정보에 기초하여 전동기(110)의 이상 여부를 판단할 수 있다.
제어부(122b)는 상기 주파수 정보에 포함된 주파수 대역, 주파수 피크값, 주파수가 분포된 형상, 일정 기준값 이상인 주파수 레벨 등 다양한 정보에 기초하여 전동기(110)의 이상 여부를 판단할 수 있다.
예를 들어, 제어부(122b)가 주파수가 분포된 형상에 기초하여 전동기(110)의 이상 여부를 판단하는 경우, 제어부(122b)는 사전에 도 4a 내지 도 4f와 같이 기준 주파수 그래프를 저장하고, 검출된 주파수가 분포된 형상이 저장된 기준 주파수 그래프에 해당하면, 해당하는 기준 주파수 그래프의 이상 상황에 부합되는 것으로 판단하여, 전동기(110)가 이상 상태임을 무선 통신 모듈(122d)을 통해 외부에 알릴 수 있다.
상술한 바와 같이, 본 발명에 따르면, 전동기의 상태 정보를 무선으로 전송하여 부가적인 케이블이 필요없어 설치 및 운용이 용이할 수 있다.
이상에서 설명한 본 발명은 전술한 실시예 및 첨부된 도면에 의해 한정되는 것이 아니고 후술하는 특허청구범위에 의해 한정되며, 본 발명의 구성은 본 발명의 기술적 사상을 벗어나지 않는 범위 내에서 그 구성을 다양하게 변경 및 개조할 수 있다는 것을 본 발명이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자는 쉽게 알 수 있다.
100: 전동 장치
110: 전동기
120: 무선 모니터링 장치
121: 센서부
121a: MEMS 센서
121b: 온도 센서
122: 모니터링 제어부
122a: 인터페이스
122b: 제어부
122c: 프로토콜부
122d: 무선 통신 모듈

Claims (10)

  1. 전동기의 상태 정보를 검출하는 센서부;
    상기 센서부로부터 검출된 상태 정보에 기초하여 상기 전동기의 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과를 무선으로 외부에 전송하는 모니터링 제어부
    를 포함하는 무선 모니터링 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 센서부는
    상기 전동기 외부에 부착되어 상기 전동기의 진동을 검출하는 멤스(미세전자기계시스템)(Micro electro mechanical systems;MEMS) 센서; 및
    상기 전동기 외부에 부착되어 상기 전동기의 온도를 검출하는 온도 센서
    를 포함하는 무선 모니터링 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 모니터링 제어부는 상기 센서부에 의해 검출된 상기 전동기의 진동 주파수에 기초하여 상기 전동기의 이상 상태를 모니터링하는 무선 모니터링 장치.
  4. 제3항에 있어서,
    상기 모니터링 제어부는
    상기 센서부에 의해 검출된 상태 정보를 사전에 설정된 방식으로 변환하는 인터페이스부;
    상기 인터페이스부로부터 전달받은 상태 정보에 기초하여 상기 전동기의 이상 여부를 모니터링하는 제어부;
    상기 제어부로부터의 모니터링 결과를 사전에 설정된 무선 통신 방식으로 변환하는 프로토콜부; 및
    상기 무선 통신 방식으로 외부에 모니터링 결과를 전송하는 무선 통신 모듈
    을 포함하는 무선 모니터링 장치.
  5. 제4항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인터페이스부로부터 전달받은 상태 정보 중 진동 주파수 대역의 간격, 주파수 피크값, 주파수의 분포 형상, 일정 기준값 이상의 주파수 레벨 중 적어도 하나에 따라 상기 전동기의 이상 여부를 모니터링하는 무선 모니터링 장치.
  6. 전력을 공급받아 회전 운동하는 전동기; 및
    상기 전동기의 외부에 부착되어 상기 전동기의 상태 정보를 모니터링하고, 모니터링 결과를 외부에 무선으로 전송하는 무선 모니터링 장치
    를 포함하는 전동 장치.
  7. 제6항에 있어서,
    상기 무선 모니터링 장치는
    전동기의 상태 정보를 검출하는 센서부;
    상기 센서부로부터 검출된 상태 정보에 기초하여 상기 전동기의 상태를 모니터링하고, 모니터링 결과를 무선으로 외부에 전송하는 모니터링 제어부
    를 포함하는 전동 장치.
  8. 제7항에 있어서,
    상기 모니터링 제어부는 상기 센서부에 의해 검출된 상기 전동기의 진동 주파수에 기초하여 상기 전동기의 이상 상태를 모니터링하는 전동 장치.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 모니터링 제어부는
    상기 센서부에 의해 검출된 상태 정보를 사전에 설정된 방식으로 변환하는 인터페이스부;
    상기 인터페이스부로부터 전달받은 상태 정보에 기초하여 상기 전동기의 이상 여부를 모니터링하는 제어부;
    상기 제어부로부터의 모니터링 결과를 사전에 설정된 무선 통신 방식으로 변환하는 프로토콜부; 및
    상기 무선 통신 방식으로 외부에 모니터링 결과를 전송하는 무선 통신 모듈
    을 포함하는 전동 장치.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 제어부는 상기 인터페이스부로부터 전달받은 상태 정보 중 진동 주파수 대역의 간격, 주파수 피크값, 주파수의 분포 형상, 일정 기준값 이상의 주파수 레벨 중 적어도 하나에 따라 상기 전동기의 이상 여부를 모니터링하는 전동 장치.

KR1020180114294A 2017-09-26 2018-09-21 무선 모니터링 장치 및 이를 갖는 전동장치 KR20190035584A (ko)

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KR20170105221A (ko) 2016-03-09 2017-09-19 삼화디에스피주식회사 전동기의 이상 경보 장치 및 방법

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