WO2023096001A1 - 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법 - Google Patents

모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법 Download PDF

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WO2023096001A1
WO2023096001A1 PCT/KR2021/018710 KR2021018710W WO2023096001A1 WO 2023096001 A1 WO2023096001 A1 WO 2023096001A1 KR 2021018710 W KR2021018710 W KR 2021018710W WO 2023096001 A1 WO2023096001 A1 WO 2023096001A1
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axis
motor
unit
harmonics
dynamometer
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PCT/KR2021/018710
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안호진
백두산
이민욱
김경식
추진훈
나경원
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이레산업㈜
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    • G01R31/343—Testing dynamo-electric machines in operation

Definitions

  • the present invention relates to an apparatus and method for aligning a shaft of a motor dynamometer, and more particularly, to an apparatus and method for aligning a shaft of a motor dynamometer to align an axis of a motor dynamometer with an axis of a sample motor.
  • a motor is a device that converts electrical energy into mechanical energy.
  • High-efficiency motors are required to reduce energy costs and carbon emissions, and the lowest efficiency system is implemented for three-phase induction motors. Since this minimum efficiency system is being implemented not only in Korea but also around the world, if the motor does not meet the standard efficiency, it is not possible to sell motors not only in Korea but also in many countries such as the United States, Canada, Australia, EU, China, and Japan.
  • the efficiency of the motor is calculated by measuring operating data such as voltage, current, active power, temperature, torque, and rotational speed during operation of the motor, and a motor dynamometer is used as such a motor test device.
  • a motor dynamometer is a test device that measures power performance such as output, torque, rotational speed, and efficiency of rotating devices such as electric motors, generators, engines, etc. It is also widely used in the field.
  • 1 is a view showing a conventional motor dynamometer.
  • the motor dynamometer 100 includes a seating jig 110 on which a sample motor is seated, a torque sensor 120 having a rotating shaft and a load motor 130, and an X-axis that transports the seating jig 110 in the forward and backward directions (X-axis). It includes a transfer unit 140, a Y-axis transfer unit (not shown) that transfers the seating jig 110 in the left-right direction (Y-axis), and a Z-axis transfer unit 150 that transfers the seating jig in the vertical direction (Z-axis).
  • the operator places the sample motor on the V block 160 of the seating jig 110, aligns the axes in the vertical direction (Z-axis), and then transfers the seating jig 110 in the front-back direction (X-axis) to connect the sample motor and the motor. Attach the dynamometer and start testing the sample motor.
  • the X-axis transfer unit 140 transfers the seating jig 110 in the forward and backward directions so that the rotation axis of the sample motor and the rotation axis of the motor dynamometer are coupled to each other, and the Z-axis transfer unit 150 moves the seating jig 110 By feeding in the vertical direction, the rotation axis of the sample motor and the rotation axis of the motor dynamometer are aligned in the vertical direction (Z-axis).
  • the X-axis feeder 140, the Y-axis feeder, and the Z-axis feeder 150 are all manually operated depending on the operator's senses.
  • the X-axis transfer unit 140, the Y-axis transfer unit, and the Z-axis transfer unit 150 each convert rotational force into linear motion (eg, when a handle is rotated, a ball screw or a belt is used to move the seating jig in a straight line). device) can be implemented.
  • X-axis alignment since the sample motor and motor dynamometer are transported until they are coupled, there is no great difficulty in manual work, and during the test of the sample motor, the sample motor and motor dynamometer are fastened by separate fastening means.
  • the sample motor is seated on the seating jig.
  • a V block is formed on the seating jig, and when the sample motor is seated on the V block, the motor dynamometer and sample motor can be aligned in the left and right direction (Y axis), , there is little risk of twisting in the left and right directions during the test process.
  • An object of the present invention is to provide an apparatus and method for aligning a shaft of a motor dynamometer for diagnosing a shaft alignment state based on data collected from a torque sensor or a vibration sensor during load operation of the motor dynamometer.
  • Another object of the present invention is to provide an apparatus and method for aligning a shaft of a motor dynamometer that automatically aligns a shaft when misalignment of the shaft alignment is detected in a load operation state of the motor dynamometer.
  • the technical problem to be achieved by the present embodiment is not limited to the technical problem described above, and other technical problems may exist.
  • An apparatus for aligning the axis of a motor dynamometer according to the present invention for achieving the above object is a sample motor seating jig on which a sample motor is seated, a Z-axis driving unit providing vertical driving force to the sample motor seating jig, a sample motor and a load motor
  • a torque sensor mounted between a torque sensor for detecting torque, a vibration sensor for detecting vibration of the sample motor, and a signal from at least one of the torque sensor and the vibration sensor are collected, and the collected signal is Fourier-transformed into the frequency domain to detect the shaft alignment state
  • An axis alignment adjustment unit for controlling the Z-axis driving unit according to the detected axis alignment state is included.
  • the shaft alignment adjustment unit may include a signal collection unit that collects at least one of a torque signal and a vibration signal in the time domain from at least one of a torque sensor and a vibration sensor, and at least one of a torque signal and a vibration signal.
  • a Fourier transform unit that Fourier transforms the signal into the frequency domain
  • an analysis unit that extracts the fundamental wave and harmonics from the Fourier transformed data and analyzes the axis alignment state based on the size of the fundamental wave, the frequency of the harmonics, and the size of the harmonics
  • the axis alignment and a driving control unit controlling the Z-axis driving unit to reduce the size of harmonics according to the state analysis result.
  • the analysis unit determines that the shaft alignment is defective when the frequency of the harmonic is an integer multiple of the frequency of the fundamental and the magnitude of the harmonic is equal to or greater than a threshold % of the magnitude of the fundamental.
  • the analysis unit if the frequency of the harmonic is a fractional multiple rather than an integer multiple of the frequency of the fundamental wave, and the size of the harmonic exceeds a preset limit value, it is determined that the coupling state is defective.
  • the Z-axis drive unit is driven by the control of the drive control unit to generate rotational force, the Z-axis servo motor, the Z-axis reducer for reducing the rotational force of the Z-axis servomotor, and the reduced rotational force to the Z-axis. It includes a Z-axis torque converter that converts linear motion and transmits it to the sample motor mounting jig.
  • a Y-axis drive unit for providing left and right driving force to the sample motor seating jig is further included, and the drive control unit controls the Y-axis drive unit to reduce the size of harmonics according to the axis alignment state analysis result.
  • the Y-axis drive unit is driven by the control of the drive control unit to generate rotational force, the Y-axis servo motor, the Y-axis reducer for reducing the rotational force of the Y-axis servomotor, and the Y-axis rotational force reduced. It includes a Y-axis torque converter that converts linear motion and transmits it to the sample motor mounting jig.
  • a method for aligning a shaft of a motor dynamometer includes a signal collection step of collecting at least one of a torque signal and a vibration signal in the time domain from at least one of a torque sensor and a vibration sensor, and at least one signal of a torque signal and a vibration signal. to the frequency domain, a Fourier transformation step, an analysis step of extracting the fundamental wave and harmonics from the Fourier transformed data and analyzing the axis alignment state based on the magnitude of the fundamental wave, the frequency of the harmonic wave, and the magnitude of the harmonic wave, and the axis alignment state and a driving control step of controlling the Z-axis driving unit to reduce the size of harmonics according to the analysis result.
  • the analyzing step if the frequency of the harmonic is an integer multiple of the frequency of the fundamental and the magnitude of the harmonic is equal to or greater than a threshold % of the magnitude of the fundamental, it is determined that the shaft alignment is defective.
  • the frequency of the harmonic is a fractional multiple rather than an integer multiple of the frequency of the fundamental wave, and the magnitude of the harmonic exceeds a predetermined limit, it is determined that the coupling state is defective.
  • the driving control step includes controlling the Y-axis driving unit to reduce the magnitude of harmonics according to the axis alignment state analysis result.
  • accurate diagnosis can be made by diagnosing shaft alignment by analyzing data collected from a torque sensor or a vibration sensor among load operating conditions of a motor dynamometer.
  • the shaft alignment can be automatically corrected in the load driving state of the motor dynamometer, there is an effect that can quickly take action against shaft alignment misalignment.
  • 1 is a view showing a conventional motor dynamometer.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an apparatus for aligning a shaft of a motor dynamometer according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 3 is a view showing an example of an axis alignment adjustment unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 4 is a diagram showing examples of Fourier transform signals of vibration signals in a shaft alignment good state (A), shaft alignment misalignment state (B), and shaft fastening failure state (C) according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of a Z-axis driving unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 6 is a diagram illustrating an example of a Y-axis driving unit according to an embodiment of the present invention.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a method for aligning a shaft of a motor dynamometer according to an embodiment of the present invention.
  • the terms 'comprise', 'comprising' and the like may indicate that features, steps, operations, elements and/or components are present, but may indicate that such terms include one or more other functions, It is not excluded that steps, actions, elements, components, and/or combinations thereof may be added.
  • a specific element when a specific element is referred to as 'binding', 'combining', 'connecting', 'associating', or 'reacting' to any other element, the specific element is directly coupled to the other element. , can be combined, linked and/or associated, reacted, but not limited thereto.
  • one or more intermediate components may exist between certain components and other components.
  • “and/or” may include each of one or more items listed or a combination of at least a part of one or more items.
  • 'first' and 'second' are used to distinguish a specific component from other components, and the above-described components are not limited by these terms.
  • a 'first' element may be used to refer to an element having the same or similar shape as a 'second' element.
  • 'load operation means operation of the motor dynamometer and load motor in a state in which the sample motor is mounted on the motor dynamometer
  • 'no-load operation' means the sample motor is mounted on the motor dynamometer. It means the operation of the motor dynamometer and load motor in the released state.
  • FIG. 2 is a diagram showing an example of an apparatus 200 for aligning a shaft of a motor dynamometer according to an embodiment of the present invention.
  • the apparatus 200 for aligning the shaft of a motor dynamometer provides driving force in the left and right directions to the sample motor seating jig 220 and the sample motor seating jig 220 on which the sample motor 210 is seated.
  • the Y-axis drive unit 230, the Z-axis drive unit 240 providing up-and-down driving force to the sample motor seating jig 220, and a torque sensor installed between the sample motor 210 and the load motor 250 to detect torque ( 260), a vibration sensor 270 for sensing vibration of the sample motor 210, and an axis alignment adjusting unit 280.
  • the shaft alignment adjusting unit 280 collects at least one of the torque signal and the vibration signal from at least one of the torque sensor 260 and the vibration sensor 270, and Fourier transforms the collected signal into a frequency domain to determine the shaft alignment state. and at least one of the Y-axis driving unit and the Z-axis driving unit may be controlled according to the detected axis alignment state.
  • the shaft alignment between the sample motor 210 and the motor dynamometer is misaligned or the coupling is poor, severe vibration may occur in the sample motor 210 .
  • Vibration generated by the sample motor 210 is transmitted to the torque sensor 260 and may affect a torque signal. Therefore, by detecting and analyzing the vibration signal generated from the sample motor 210 or by detecting and analyzing the torque signal of the torque sensor 260, the shaft alignment state between the sample motor 210 and the motor dynamometer can be detected. there is.
  • the axis alignment adjustment unit 280 of the present invention may be implemented in any computing system.
  • the axis alignment adjusting unit 280 may be implemented in a stand alone computing system or may be implemented in distributed computing systems capable of communicating with each other through a network or the like.
  • the axis alignment adjustment unit 280 may include a part implemented by a processor executing a program including a series of instructions, or may include a part implemented by logic hardware designed by logic synthesis.
  • a processor is a hardware-implemented, including physically structured circuitry to execute predefined operations including operations expressed in instructions and/or codes included in programs. It may refer to any data processing device.
  • the data processing apparatus includes a microprocessor, a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a neural processing unit (NPU), a processor core, a multi-core processor, a multi-processor, an application-specific integrated integrated circuit (ASIC), circuit), an application-specific instruction-set processor (ASIP), and a field programmable gate array (FPGA).
  • a microprocessor a central processing unit (CPU), a graphics processing unit (GPU), a neural processing unit (NPU), a processor core, a multi-core processor, a multi-processor, an application-specific integrated integrated circuit (ASIC), circuit), an application-specific instruction-set processor (ASIP), and a field programmable gate array (FPGA).
  • CPU central processing unit
  • GPU graphics processing unit
  • NPU neural processing unit
  • ASIC application-specific integrated integrated circuit
  • ASIP application-specific instruction-set processor
  • FPGA field programmable gate array
  • FIG. 3 is a diagram showing an example of an axis alignment adjusting unit 280 according to an embodiment of the present invention.
  • the axis alignment adjusting unit 280 includes a signal collecting unit 310 that collects at least one of a torque signal and a vibration signal in the time domain from at least one of a torque sensor and a vibration sensor, and a torque signal and a vibration signal.
  • a Fourier transform unit 320 that Fourier transforms at least one signal into a frequency domain, extracts the fundamental wave and harmonics from the Fourier transformed data, and analyzes the axis alignment state based on the magnitude of the fundamental wave, the frequency of the harmonics, and the magnitude of the harmonics.
  • It may include an analysis unit 330 and a driving control unit 340 that controls at least one of the Y-axis driving unit 230 and the Z-axis driving unit 240 so that the size of harmonics is reduced according to the result of analyzing the axis alignment state.
  • the analyzer 330 may determine that the axis alignment is defective when the frequency of the harmonic is an integer multiple (eg, 2 times) of the frequency of the fundamental and the magnitude of the harmonic is greater than or equal to a threshold % (eg, 50%) of the magnitude of the fundamental. there is.
  • the analysis unit 330 if the frequency of the harmonic is a decimal multiple (eg, 1.5 times, 2.5 times, etc.) rather than an integer multiple of the frequency of the fundamental wave, and the magnitude of the harmonic exceeds a predetermined limit, the shaft coupling state is defective. can decide
  • FIG. 4 is a diagram showing examples of Fourier transform signals of vibration signals in a shaft alignment good state (A), shaft alignment misalignment state (B), and shaft fastening failure state (C) according to an embodiment of the present invention.
  • the vibration signal collected in the time domain from the vibration sensor 270 mounted on the sample motor 210 (or the torque signal collected from the torque sensor) ) is Fourier transformed, the magnitude of the double harmonic of the fundamental wave is 30% or less of the magnitude of the fundamental wave.
  • the analyzer 330 may determine that the shaft alignment is defective when the frequency of the harmonic is twice the frequency of the fundamental and the magnitude of the harmonic is 50% or more of the magnitude of the fundamental.
  • the vibration signal (or the torque signal collected from the torque sensor) collected in the time domain from the vibration sensor 270 mounted on the sample motor 210 is Fourier When converted, 1.5 times harmonics and 2.5 times harmonics of the fundamental wave are generated, and the magnitudes of 1.5 times harmonics and 2.5 times harmonics of the fundamental wave exceed the limit value. Therefore, the analysis unit 330 may determine that the shaft coupling condition is defective when the frequency of the harmonic is 1.5 times or 2.5 times the frequency of the fundamental wave and the magnitude of the harmonic exceeds a predetermined limit.
  • the driving control unit 340 may control at least one of the Y-axis driving unit and the Z-axis driving unit to reduce the size of the harmonics when the analysis unit 330 determines that the axis is misaligned.
  • the drive control unit 340 drives and controls the Z-axis drive unit 240 when the analysis unit 330 analyzes the axis misalignment to check whether harmonics are reduced. And, even if the Z-axis driving unit 240 is driven and controlled, if the harmonics do not decrease, the Y-axis driving unit 230 is driven and controlled.
  • the drive control unit 340 may alert the operator so that the operator can accurately connect the sample motor and the motor dynamometer.
  • FIG. 5 is a diagram showing an example of the Z-axis driving unit 240 according to an embodiment of the present invention.
  • the Z-axis drive unit 240 is driven by the control of the driving control unit 340 to generate rotational force, the Z-axis servo motor 510, and the Z-axis reducer to reduce the rotational force of the Z-axis servomotor 510.
  • 520 and a Z-axis rotational force converter 530 that converts the reduced rotational force into Z-axis linear motion and transmits it to the sample motor mounting jig 220 .
  • the rotational force generated by the Z-axis server motor 510 is reduced by the Z-axis reducer 520 and then converted into Z-axis linear motion by the Z-axis rotational force converter 530, and the sample motor seating jig 220 and the sample motor seating jig ( 220) is transmitted to the sample motor 210.
  • the sample motor 210 is transferred in the Z-axis direction so that it can be axially aligned with the motor dynamometer in the vertical direction.
  • FIG. 6 is a diagram showing an example of the Y-axis driving unit 230 according to an embodiment of the present invention.
  • the Y-axis drive unit 230 is driven by the control of the driving control unit 340 to generate a rotational force Y-axis servo motor 610, a Y-axis reducer to reduce the rotational force of the Y-axis servo motor 610 620 and a Y-axis rotational force converter 630 that converts the reduced rotational force into Y-axis linear motion and transmits it to the sample motor mounting jig 220 .
  • the rotational force generated by the Y-axis server motor 610 is reduced by the Y-axis reducer 620 and then converted into Y-axis linear motion by the Y-axis rotational force converter 630, and the sample motor seating jig 220 and the sample motor seating jig ( 220) is transmitted to the sample motor 210.
  • the sample motor 210 is transferred in the Y-axis direction so that it can be axially aligned with the motor dynamometer in the left-right direction.
  • FIG. 7 is a diagram showing an example of a method (S700) for aligning a shaft of a motor dynamometer according to an embodiment of the present invention.
  • the axis alignment method ( S700 ) may be performed by the axis alignment adjustment unit 280 .
  • the shaft alignment method (S700) may be initiated by the shaft alignment adjustment unit 280 collecting at least one of a torque signal and a vibration signal in the time domain from at least one of a torque sensor and a vibration sensor (S710). .
  • the shaft alignment controller 280 Fourier transforms at least one of the collected torque signals and vibration signals into a frequency domain (S720).
  • the axis alignment adjustment unit 280 extracts the fundamental wave and harmonics from the Fourier transformed data (S730), and analyzes the axis alignment state based on the size of the fundamental wave, the frequency of the harmonics, and the size of the harmonics (S740).
  • the axis alignment adjustment unit 280 drives and controls at least one of the Y-axis drive unit and the Z-axis drive unit to reduce the size of harmonics according to the axis alignment state analysis result (S750).
  • the axis alignment adjusting unit 280 aligns the axis when the frequency of the harmonic is an integer multiple (eg, 2 times) of the frequency of the fundamental and the magnitude of the harmonic is equal to or greater than a threshold % (eg, 50%) of the magnitude of the fundamental. It can be determined as a bad condition.
  • the axis alignment adjusting unit 280 may determine that the shaft coupling state is defective when the frequency of the harmonic is a decimal multiple (eg, 1.5 times) rather than an integer multiple of the frequency of the fundamental wave, and the magnitude of the harmonic exceeds a preset limit.
  • the axis alignment adjusting unit 280 checks whether harmonics are reduced while driving and controlling the Z-axis driving unit in step S750, and controls driving of the Y-axis driving unit when harmonics do not decrease.
  • step S750 the axis alignment adjusting unit 280 checks whether harmonics are reduced by fine-tuning the Z-axis driving unit and the Y-axis driving unit so that the sample motor moves in one direction (eg, upward direction or left direction), and if the harmonics decrease, the corresponding Further fine-tuning in one direction and, if the harmonics do not decrease, fine-tuning in the opposite direction (eg, falling or right-handing), tracking the point at which the harmonics are minimized.
  • one direction eg, upward direction or left direction
  • the harmonics decrease, the corresponding Further fine-tuning in one direction and, if the harmonics do not decrease, fine-tuning in the opposite direction (eg, falling or right-handing), tracking the point at which the harmonics are minimized.
  • the shaft alignment adjusting unit 280 may alert the operator to allow the operator to accurately couple the sample motor and the motor dynamometer.

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Abstract

본 발명에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치는, 시료 모터가 안착되는 시료 모터 안착 지그, 시료 모터 안착 지그에 상하 방향 구동력을 제공하는 Z축 구동부, 시료 모터와 부하 모터 사이에 장착되어 토크를 감지하는 토크 센서, 시료 모터의 진동을 감지하는 진동 센서 및 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 신호를 수집하고 수집된 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하여 축 정렬 상태를 감지하고 감지된 축 정렬 상태에 따라 Z축 구동부를 제어하는 축 정렬 조정부를 포함한다.

Description

모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법
본 발명은 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법에 관한 것으로서, 보다 상세하게는 모터 다이나모미터의 축과 시료 모터의 축이 정렬되도록 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법에 관한 것이다.
모터는 전기에너지를 역학적 에너지로 변환시키는 장치이다. 에너지 비용과 탄소 방출량을 줄이기 위하여 고효율 모터가 요구되고 있으며, 삼상유도 전동기에 대하여 최저 효율제가 시행되고 있다. 이러한 최저 효율제는 우리나라뿐만 아니라 전세계적으로 시행 중이므로 모터에 대하여 기준 효율을 만족하지 못하면 한국뿐만 아니라 미국, 캐나다, 호주, EU, 중국, 일본 등 여러 나라에서 모터를 판매하지 못한다.
따라서, 모터가 생산되면 해당 모터의 효율이 필수적으로 측정된다. 모터의 효율은 모터의 운전 중 전압, 전류, 유효전력, 온도, 토크, 회전속도 등의 운전 데이터를 측정하여 계산되며, 이러한 모터 시험 장치로서, 모터 다이나모미터가 사용된다.
모터 다이나모미터는 회전기기 예컨대, 전기모터, 발전기, 엔진 등의 출력, 토크, 회전 속도, 효율 등의 동력 성능을 측정하는 시험장치로서, 자동차 분야, 항공 분야, 조선 분야, 로봇 분야뿐만 아니라 일반 산업분야에서도 널리 사용되고 있다.
도 1은 종래의 모터 다이나모미터를 도시한 도면이다.
모터 다이나모미터(100)는 시료 모터가 안착되는 안착 지그(110), 회전축을 가지는 토크 센서(120) 및 부하 모터(130), 안착 지그(110)를 전후 방향(X축)으로 이송하는 X축 이송부(140), 안착 지그(110)를 좌우 방향(Y축)으로 이송하는 Y축 이송부(미도시) 및 안착 지그를 상하 방향(Z축)으로 이송하는 Z축 이송부(150)를 포함한다. 작업자는 시료 모터를 안착 지그(110)의 V블록(160)에 안착시키고, 상하 방향(Z축)으로 축 정렬한 후 안착 지그(110)를 전후 방향(X축)으로 이송하여 시료 모터와 모터 다이나모미터를 결합시키고, 시료 모터에 대한 테스트를 시작한다. 즉, X축 이송부(140)는 안착 지그(110)를 전후 방향으로 이송하여 시료 모터의 회전축과 모터 다이나모미터의 회전축이 커플링 결합되도록 하고, Z축 이송부(150)는 안착 지그(110)를 상하 방향으로 이송하여 시료 모터의 회전축과 모터 다이나모미터의 회전축이 상하 방향(Z축)으로 축 정렬되도록 한다.
X축 이송부(140), Y축 이송부 및 Z축 이송부(150)는 모두 작업자의 감각에 의존하여 수작업으로 조작되어 진다. X축 이송부(140), Y축 이송부 및 Z축 이송부(150)는 각각 회전력을 직선 운동으로 변환하는 장치(예컨대, 핸들을 회전시키면 볼스크류 또는 벨트 등을 이용하여 안착 지그가 직선으로 움직이도록 하는 장치)로 구현될 수 있다. X축 정렬의 경우, 시료 모터와 모터 다이나모미터를 커플링 결합하기까지 이송을 하는 것이기 때문에 수작업에 큰 어려움은 없고, 시료 모터의 테스트 중에는 시료 모터와 모터 다이나모미터가 별도의 체결 수단에 의해 체결 상태를 유지하기 때문에 테스트 중 X축 방향으로의 축 정렬이 틀어질 위험이 적다. Y축 정렬의 경우, 시료 모터는 안착 지그에 안착되는데, 안착 지그에는 V블록이 형성되어 시료 모터가 이 V블록에 안착되면 모터 다이나모미터와 시료 모터가 좌우 방향(Y축)으로 정렬될 수 있고, 테스트 과정에서 좌우 방향으로는 틀어질 위험이 적다.
그러나, Z축 정렬의 경우, 장시간의 테스트시 온도 상승에 의한 하우징과 결합부의 팽창 등의 원인에 의해 Z축 방향으로 축 정렬이 틀어질 위험이 있으며, 이렇게 Z축 방향으로 축 정렬이 틀어질 경우, 작업자가 수작업으로 Z축 이송부를 조작하여 Z축 방향 정렬을 유지하기는 매우 어렵다. 또한, 이와 같이 시료 모터의 테스트 중 축 정렬이 틀어지면, 회전 시에 진동이 발생하고, 이 진동에 의해 테스트 측정값 등의 정확도가 저하되며, 부하 모터나 시료 모터의 베이링 파손 등 장비 및 인명 피해가 발생할 위험이 있다.
[선행특허문헌]
일본 공개특허 제2021-015598호
대한민국 등록특허 제0366254호
본 발명의 목적은 모터 다이나모미터의 부하 운전 중 토크 센서 또는 진동 센서로부터 수집되는 데이터에 기반하여 축 정렬 상태를 진단하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 발명의 다른 목적은 모터 다이나모미터의 부하 운전 상태에서 축 정렬이 틀어진 것이 감지되면 자동으로 축 정렬하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치 및 방법을 제공하는데 있다.
본 실시예가 이루고자 하는 기술적 과제는 상기된 바와 같은 기술적 과제로 한정되지 않으며, 또 다른 기술적 과제들이 존재할 수 있다.
상술한 목적을 달성하기 위한 본 발명에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치는, 시료 모터가 안착되는 시료 모터 안착 지그, 시료 모터 안착 지그에 상하 방향 구동력을 제공하는 Z축 구동부, 시료 모터와 부하 모터 사이에 장착되어 토크를 감지하는 토크 센서, 시료 모터의 진동을 감지하는 진동 센서 및 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 신호를 수집하고 수집된 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하여 축 정렬 상태를 감지하고 감지된 축 정렬 상태에 따라 Z축 구동부를 제어하는 축 정렬 조정부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 축 정렬 조정부는, 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나를 수집하는 신호 수집부, 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환부, 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고 기본파의 크기, 고조파의 주파수 및 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태를 분석하는 분석부 및 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Z축 구동부를 제어하는 구동 제어부를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분석부는, 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배이고, 고조파의 크기가 기본파의 크기의 임계치 % 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분석부는, 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배이고, 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Z축 구동부는, 구동 제어부의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Z축 서보 모터, Z축 서보 모터의 회전력을 감속하는 Z축 감속기 및 감속된 회전력을 Z축 직선 운동으로 변환하여 시료 모터 안착 지그에 전달하는 Z축 회전력 변환기를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 시료 모터 안착 지그에 좌우 방향 구동력을 제공하는 Y축 구동부를 더 포함하고, 구동 제어부는 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Y축 구동부를 제어한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, Y축 구동부는, 구동 제어부의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Y축 서보 모터, Y축 서보 모터의 회전력을 감속하는 Y축 감속기 및 감속된 회전력을 Y축 직선 운동으로 변환하여 시료 모터 안착 지그에 전달하는 Y축 회전력 변환기를 포함한다.
본 발명에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법은, 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나를 수집하는 신호 수집 단계, 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환 단계, 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고 기본파의 크기, 고조파의 주파수 및 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태를 분석하는 분석 단계 및 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Z축 구동부를 제어하는 구동 제어 단계를 포함한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분석 단계는, 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배이고, 고조파의 크기가 기본파의 크기의 임계치 % 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 분석 단계는, 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배이고, 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정한다.
본 발명의 일 실시예에 따르면, 구동 제어 단계는 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Y축 구동부를 제어하는 단계를 포함한다.
본 발명에 따르면 모터 다이나모미터의 부하 운전 상태 중 토크 센서 똔느 진동 센서에서 수집된 데이터를 분석하여 축 정렬 상태를 진단하여 정확한 진단이 가능한 효과가 있다.
본 발명에 따르면 모터 다이나모미터의 부하 운전 상태에서 자동으로 축 정렬 보정을 할 수 있기 때문에 축 정렬 틀어짐에 대한 신속한 조치가 가능한 효과가 있다.
또한, 본 발명에 따르면 모터 다이나모미터의 부하 운전 상태에서 축 정렬 상태를 자동으로 진단하고 자동으로 축 정렬을 보정하여 축 정렬이 틀어짐으로 인한 장비 및 인명 피해를 방지할 수 있는 효과가 있다.
본 발명의 효과는 이상에서 언급한 효과로 제한되지 않으며, 언급되지 않은 다른 효과들은 청구범위의 기재로부터 본 발명이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자("통상의 기술자"라 함)에게 명확하게 이해될 수 있을 것이다.
본 발명의 실시예들은, 이하 설명하는 첨부 도면들을 참조하여 설명될 것이며, 여기서 유사한 참조 번호는 유사한 요소들을 나타내지만, 이에 한정되지는 않는다.
도 1은 종래의 모터 다이나모미터를 도시한 도면이다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치의 예시를 나타내는 도면이다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 정렬 조정부의 예시를 나타내는 도면이다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축 정렬 양호 상태(A), 축 정렬 불량 상태(B) 및 축 체결 불량 상태(C)에서의 진동 신호의 퓨리에 변환 신호의 예시를 나타내는 도면이다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 Z축 구동부의 예시를 나타내는 도면이다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Y축 구동부의 예시를 나타내는 도면이다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법의 예시를 나타내는 도면이다.
이하, 본 발명의 실시를 위한 구체적인 내용을 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. 다만, 이하의 설명에서는 본 발명의 요지를 불필요하게 흐릴 우려가 있는 경우, 널리 알려진 기능이나 구성에 관한 구체적 설명은 생략하기로 한다.
첨부된 도면에서, 동일하거나 대응하는 구성요소에는 동일한 참조부호가 부여되어 있다. 또한, 이하의 실시예들의 설명에 있어서, 동일하거나 대응되는 구성요소를 중복하여 기술하는 것이 생략될 수 있다. 그러나, 구성요소에 관한 기술이 생략되어도, 그러한 구성요소가 어떤 실시예에 포함되지 않는 것으로 의도되지는 않는다.
본 명세서에 개시된 실시예의 이점 및 특징, 그리고 그것들을 달성하는 방법은 첨부되는 도면과 함께 후술되어 있는 실시예들을 참조하면 명확해질 것이다. 그러나, 본 발명은 이하에서 개시되는 실시예들에 한정되는 것이 아니라 서로 다른 다양한 형태로 구현될 수 있으며, 단지 본 실시예들은 본 발명과 연관된 통상의 기술자에게 발명의 범주를 완전하게 알려주기 위해 제공되는 것일 뿐이다.
본 명세서에서 사용되는 용어에 대해 간략히 설명하고, 개시된 실시예에 대해 구체적으로 설명하기로 한다. 본 명세서에서 사용되는 용어는 본 발명에서의 기능을 고려하면서 가능한 현재 널리 사용되는 일반적인 용어들을 선택하였으나, 이는 관련 분야에 종사하는 기술자의 의도, 판례, 또는 새로운 기술의 출현 등에 따라 달라질 수 있다. 또한, 특정한 경우는 출원인이 임의로 선정한 용어도 있으며, 이 경우 해당되는 발명의 설명 부분에서 상세히 그 의미를 기재할 것이다. 따라서, 본 발명에서 사용되는 용어는 단순한 용어의 명칭이 아닌, 그 용어가 가지는 의미와 본 발명의 전반에 걸친 내용을 토대로 정의되어야 한다.
본 명세서에서의 단수의 표현은 문맥상 명백하게 단수인 것으로 특정하지 않는 한, 복수의 표현을 포함한다. 또한, 복수의 표현은 문맥상 명백하게 복수인 것으로 특정하지 않는 한, 단수의 표현을 포함한다. 명세서 전체에서 어떤 부분이 어떤 구성요소를 포함한다고 할 때, 이는 특별히 반대되는 기재가 없는 한 다른 구성요소를 제외하는 것이 아니라 다른 구성요소를 더 포함할 수 있음을 의미한다.
본 발명에서, '포함하다', '포함하는' 등의 용어는 특징들, 단계들, 동작들, 요소들 및/또는 구성요소들이 존재하는 것을 나타낼 수 있으나, 이러한 용어가 하나 이상의 다른 기능들, 단계들, 동작들, 요소들, 구성요소들 및/또는 이들의 조합이 추가되는 것을 배제하지는 않는다.
본 발명에서, 특정 구성요소가 임의의 다른 구성요소에 '결합', '조합', '연결', '연관' 되거나, '반응' 하는 것으로 언급된 경우, 특정 구성요소는 다른 구성요소에 직접 결합, 조합, 연결 및/또는 연관되거나, 반응할 수 있으나, 이에 한정되지 않는다. 예를 들어, 특정 구성요소와 다른 구성요소 사이에 하나 이상의 중간 구성요소가 존재할 수 있다. 또한, 본 발명에서 "및/또는"은 열거된 하나 이상의 항목의 각각 또는 하나 이상의 항목의 적어도 일부의 조합을 포함할 수 있다.
본 발명에서, '제1', '제2' 등의 용어는 특정 구성요소를 다른 구성요소와 구별하기 위해 사용되는 것으로, 이러한 용어에 의해 상술한 구성요소가 제한되진 않는다. 예를 들어, '제1' 구성 요소는 '제2' 구성 요소와 동일하거나 유사한 형태의 요소를 지칭하기 위해 사용될 수 있다.
본 발명에서, '부하 운전'이라 함은 모터 다이나모미터에 시료 모터를 장착한 상태에서의 모터 다이나모미터 및 부하 모터의 운전을 의미하며, '무부하 운전'이라 함은 모터 다이나모미터에 시료 모터를 장착 해제한 상태에서의 모터 다이나모미터 및 부하 모터의 운전을 의미한다.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치(200)의 예시를 나타내는 도면이다.
본 발명에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치(200)는, 도시된 바와 같이 시료 모터(210)가 안착되는 시료 모터 안착 지그(220), 시료 모터 안착 지그(220)에 좌우 방향 구동력을 제공하는 Y축 구동부(230), 시료 모터 안착 지그(220)에 상하 방향 구동력을 제공하는 Z축 구동부(240), 시료 모터(210)와 부하 모터(250) 사이에 장착되어 토크를 감지하는 토크 센서(260), 시료 모터(210)의 진동을 감지하는 진동 센서(270) 및 축 정렬 조정부(280)를 포함할 수 있다.
축 정렬 조정부(280)는 토크 센서(260) 및 진동 센서(270) 중 적어도 하나로부터 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 수집하고, 수집된 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하여 축 정렬 상태를 감지하고, 감지된 축 정렬 상태에 따라 Y축 구동부 및 Z축 구동부 중 적어도 하나를 제어할 수 있다.
시료 모터(210)와 모터 다이나모미터 사이의 축 정렬이 틀어지거나 체결이 불량인 경우, 시료 모터(210)에는 심한 진동이 발생할 수 있다. 시료 모터(210)에서 발생된 진동은 토크 센서(260)로 전달되어 토크 신호에도 영향을 줄 수 있다. 따라서, 시료 모터(210)로부터 발생된 진동 신호를 감지하여 분석하거나 또는 토크 센서(260)의 토크 신호를 감지하여 분석하면, 시료 모터(210)와 모터 다이나모미터 사이의 축 정렬 상태를 감지할 수 있다.
본 발명의 축 정렬 조정부(280)는 임의의 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수 있다. 예를 들면, 축 정렬 조정부(280)는 독립형의(stand alone) 컴퓨팅 시스템에서 구현될 수도 있고, 네트워크 등을 통해 상호 통신가능한 분산된(distributed) 컴퓨팅 시스템들에서 구현될 수도 있다. 또한, 축 정렬 조정부(280)는 일련의 명령어들을 포함하는 프로그램을 실행하는 프로세서에 의해서 구현된 부분을 포함할 수도 있고, 논리합성(logic synthesis)에 의해서 설계된 로직 하드웨어에 의해서 구현된 부분을 포함할 수도 있다. 본 명세서에서, 프로세서는 프로그램에 포함된 명령어들 및/또는 코드로 표현되는 동작들을 포함하는 미리 정의된 동작들을 실행하기 위하여 물리적으로 구조화된 회로를 포함하는, 하드웨어적으로 구현된(hardware-implemented) 임의의 데이터 처리 장치를 지칭할 수 있다. 예를 들면, 데이터 처리 장치는, 마이크로프로세서, CPU(central processing unit), GPU(graphics processing unit), NPU(neural processing unit), 프로세서 코어, 멀티-코어프로세서, 멀티 프로세서, ASIC(application-specific integrated circuit), ASIP(application-specific instruction-set processor) 및 FPGA(field programmable gate array)를 포함할 수 있다.
도 3은 본 발명의 일 실시예에 따른 축 정렬 조정부(280)의 예시를 나타내는 도면이다.
축 정렬 조정부(280)는, 도시된 바와 같이 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 수집하는 신호 수집부(310), 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환부(320), 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고 기본파의 크기, 고조파의 주파수 및 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태를 분석하는 분석부(330) 및 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Y축 구동부(230) 및 Z축 구동부(240) 중 적어도 하나를 제어하는 구동 제어부(340)를 포함할 수 있다.
분석부(330)는 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배(예컨대, 2배)이고, 고조파의 크기가 기본파의 크기의 임계치 %(예컨대, 50%) 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정할 수 있다. 또한, 분석부(330)는, 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배(예컨대, 1.5배, 2.5배 등)이고, 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정할 수 있다.
도 4는 본 발명의 일 실시예에 따른 축 정렬 양호 상태(A), 축 정렬 불량 상태(B) 및 축 체결 불량 상태(C)에서의 진동 신호의 퓨리에 변환 신호의 예시를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이 축 정렬 상태가 양호한 경우(도 4의 (A) 참조), 시료 모터(210)에 장착된 진동 센서(270)로부터 시간 영역에서 수집된 진동 신호(또는 토크 센서에서 수집된 토크 신호)를 퓨리에 변환하면, 기본파의 2배 고조파의 크기는 기본파의 크기의 30% 이하이다.
Y축 정렬 또는 Z 축 정렬 상태가 불량인 경우(도 4의 (B) 참조), 시료 모터(210)에 장착된 진동 센서(270)로부터 시간 영역에서 수집된 진동 신호(또는 토크 센서에서 수집된 토크 신호)를 퓨리에 변환하면, 기본파의 2배 고조파의 크기는 기본파의 크기의 50%를 이상이 된다. 따라서, 분석부(330)는 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 2배이고, 고조파의 크기가 기본파의 크기의 50% 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정할 수 있다.
축 체결 상태가 불량인 경우(도 4의 (C) 참조), 시료 모터(210)에 장착된 진동 센서(270)로부터 시간 영역에서 수집된 진동 신호(또는 토크 센서에서 수집된 토크 신호)를 퓨리에 변환하면, 기본파의 1.5배 고조파, 2.5배 고조파가 발생하고, 이 기본파의 1.5배 고조파 및 2.5배 고조파의 크기는 한계치를 초과하게 된다. 따라서, 분석부(330)는 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 1.5배 또는 2.5배이고, 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정할 수 있다.
구동 제어부(340)는 분석부(330)가 축 정렬 불량으로 결정한 경우, 고조파의 크기가 감소하도록 Y축 구동부 및 Z축 구동부 중 적어도 하나를 제어할 수 있다. 통상적으로 Y축 정렬 불량 대비 Z축 정렬 불량의 발생 빈도가 높으므로 구동 제어부(340)는 분석부(330)에서 축 정렬 불량이 분석되면 Z축 구동부(240)를 구동 제어하여 고조파가 감소하는지 체크하고, Z축 구동부(240)를 구동 제어하더라도 고조파가 감소하지 않으면 Y축 구동부(230)를 구동 제어한다. 아울러, 구동 제어부(340)는 분석부(330)가 축 체결 불량으로 결정한 경우, 작업자에게 알람하여 작업자로 하여금 시료 모터와 모터 다이나모미터를 정확하게 체결하도록 할 수 있다.
도 5는 본 발명의 일 실시예에 따른 Z축 구동부(240)의 예시를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, Z축 구동부(240)는 구동 제어부(340)의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Z축 서보 모터(510), Z축 서보 모터(510)의 회전력을 감속하는 Z축 감속기(520) 및 감속된 회전력을 Z축 직선 운동으로 변환하여 시료 모터 안착 지그(220)에 전달하는 Z축 회전력 변환기(530)를 포함할 수 있다. Z축 서버 모터(510)에서 생성된 회전력은 Z축 감속기(520)에서 감속된 후 Z축 회전력 변환기(530)에서 Z축 직선 운동으로 변환되어 시료 모터 안착 지그(220) 및 시료 모터 안착 지그(220)에 장착된 시료 모터(210)에 전달된다. 이로써, 시료 모터(210)는 Z축 방향으로 이송되어 모터 다이나모미터와 상하 방향으로 축 정렬을 할 수 있게 된다.
도 6은 본 발명의 일 실시예에 따른 Y축 구동부(230)의 예시를 나타내는 도면이다.
도시된 바와 같이, Y축 구동부(230)는 구동 제어부(340)의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Y축 서보 모터(610), Y축 서보 모터(610)의 회전력을 감속하는 Y축 감속기(620) 및 감속된 회전력을 Y축 직선 운동으로 변환하여 시료 모터 안착 지그(220)에 전달하는 Y축 회전력 변환기(630)를 포함할 수 있다. Y축 서버 모터(610)에서 생성된 회전력은 Y축 감속기(620)에서 감속된 후 Y축 회전력 변환기(630)에서 Y축 직선 운동으로 변환되어 시료 모터 안착 지그(220) 및 시료 모터 안착 지그(220)에 장착된 시료 모터(210)에 전달된다. 이로써, 시료 모터(210)는 Y축 방향으로 이송되어 모터 다이나모미터와 좌우 방향으로 축 정렬을 할 수 있게 된다.
도 7은 본 발명의 일 실시예에 따른 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법(S700)의 예시를 나타내는 도면이다.
축 정렬 방법(S700)은 축 정렬 조정부(280)에 의해 수행될 수 있다. 도시된 바와 같이, 축 정렬 방법은(S700)은 축 정렬 조정부(280)가 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나를 수집함으로써 개시될 수 있다(S710).
축 정렬 조정부(280)는 수집된 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환한다(S720).
축 정렬 조정부(280)는 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고(S730), 기본파의 크기, 고조파의 주파수 및 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태를 분석한다(S740).
축 정렬 조정부(280)는 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 고조파의 크기가 감소되도록 Y축 구동부 및 Z축 구동부 중 적어도 하나를 구동 제어한다(S750).
단계 S740에서, 축 정렬 조정부(280)는 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배(예컨대, 2배)이고, 고조파의 크기가 기본파의 크기의 임계치 %(예컨대, 50%) 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정할 수 있다. 또한, 축 정렬 조정부(280)는 고조파의 주파수가 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배(예컨대, 1.5배)이고, 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정할 수 있다.
축 정렬 조정부(280)는 단계 S740에서 축 정렬 상태 불량으로 결정된 경우, 단계 S750에서 Z축 구동부를 구동 제어하면서 고조파가 감소하는지 체크하고, 고조파가 감소하지 않으면 Y축 구동부를 구동 제어할 수 있다.
단계 S750에서 축 정렬 조정부(280)는 시료 모터가 일 방향(예컨대, 상승 방향 또는 좌측 방향)으로 이동하도록 Z축 구동부 및 Y축 구동부를 미세 조정하여 고조파가 감소하는지 체크하고, 고조파가 감소하면 해당 일 방향으로 추가로 미세 조정하고, 고조파가 감소하지 않으면 반대 방향(예컨대, 하강 방향 또는 우측 방향)으로 미세 조정하면서, 고조파가 최소화되는 지점을 추적할 수 있다.
축 정렬 조정부(280)는 단계 S740에서 축 체결 상태 불량으로 결정된 경우, 작업자에게 알람하여 작업자로 하여금 시료 모터와 모터 다이나모미터를 정확하게 체결하도록 할 수 있다.
본 발명에서 특정 구조적 및 기능적 세부 사항을 포함하는 다양한 실시예들은 예시적인 것이다. 따라서, 본 발명의 실시예들은 상술된 것으로 한정되지 않으며, 여러 가지 다른 형태로 구현될 수 있다. 또한, 본 발명에서 사용된 용어는 일부 실시예를 설명하기 위한 것이며 실시예를 제한하는 것으로 해석되지 않는다. 예를 들어, 단수형 단어 및 상기는 문맥상 달리 명확하게 나타내지 않는 한 복수형도 포함하는 것으로 해석될 수 있다.
본 발명에서, 달리 정의되지 않는 한, 기술적이거나 과학적인 용어를 포함하여 본 명세서에서 사용되는 모든 용어는 이러한 개념이 속하는 기술 분야에서 통상의 지식을 가진 자에 의해 일반적으로 이해되는 것과 동일한 의미를 갖는다. 또한, 사전에 정의된 용어와 같이 일반적으로 사용되는 용어들은 관련 기술의 맥락에서의 의미와 일치하는 의미를 갖는 것으로 해석되어야 한다.
본 명세서에서는 본 발명이 일부 실시예들과 관련하여 설명되었지만, 본 발명의 발명이 속하는 기술분야의 통상의 기술자가 이해할 수 있는 본 발명의 범위를 벗어나지 않는 범위에서 다양한 변형 및 변경이 이루어질 수 있다. 또한, 그러한 변형 및 변경은 본 명세서에 첨부된 특허청구의 범위 내에 속하는 것으로 생각되어야 한다.

Claims (11)

  1. 시료 모터가 안착되는 시료 모터 안착 지그;
    상기 시료 모터 안착 지그에 상하 방향 구동력을 제공하는 Z축 구동부;
    시료 모터와 부하 모터 사이에 장착되어 토크를 감지하는 토크 센서;
    상기 시료 모터의 진동을 감지하는 진동 센서; 및
    상기 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 신호를 수집하고 수집된 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하여 축 정렬 상태를 감지하고 상기 감지된 축 정렬 상태에 따라 상기 Z축 구동부를 제어하는 축 정렬 조정부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 축 정렬 조정부는,
    상기 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나를 수집하는 신호 수집부;
    상기 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환부;
    상기 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고 상기 기본파의 크기, 상기 고조파의 주파수 및 상기 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태를 분석하는 분석부; 및
    상기 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 상기 고조파의 크기가 감소되도록 상기 Z축 구동부를 제어하는 구동 제어부;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 고조파의 주파수가 상기 기본파의 주파수의 정수배이고,
    상기 고조파의 크기가 상기 기본파의 크기의 임계치 % 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정하는 것
    을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
  4. 제2항에 있어서,
    상기 분석부는,
    상기 고조파의 주파수가 상기 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배이고,
    상기 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정하는 것
    을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
  5. 제2항에 있어서,
    상기 Z축 구동부는,
    상기 구동 제어부의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Z축 서보 모터;
    상기 Z축 서보 모터의 회전력을 감속하는 Z축 감속기; 및
    상기 감속된 회전력을 Z축 직선 운동으로 변환하여 상기 시료 모터 안착 지그에 전달하는 Z축 회전력 변환기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
  6. 제2항에 있어서,
    상기 시료 모터 안착 지그에 좌우 방향 구동력을 제공하는 Y축 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동 제어부는 상기 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 상기 고조파의 크기가 감소되도록 상기 Y축 구동부를 제어하는 것
    을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 Y축 구동부는,
    상기 구동 제어부의 제어에 의해 구동되어 회전력을 생성하는 Y축 서보 모터;
    상기 Y축 서보 모터의 회전력을 감속하는 Y축 감속기; 및
    상기 감속된 회전력을 Y축 직선 운동으로 변환하여 상기 시료 모터 안착 지그에 전달하는 Y축 회전력 변환기;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치.
  8. 시료 모터가 안착되는 시료 모터 안착 지그, 상기 시료 모터 안착 지그에 상하 방향 구동력을 제공하는 Z축 구동부, 시료 모터와 부하 모터 사이에 장착되어 토크를 감지하는 토크 센서, 상기 시료 모터의 진동을 감지하는 진동 센서 및 축 정렬 조정부를 포함하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치에서의 축 정렬 방법에 있어서,
    상기 토크 센서 및 진동 센서 중 적어도 하나로부터 시간 영역의 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나를 수집하는 신호 수집 단계;
    상기 토크 신호 및 진동 신호 중 적어도 하나의 신호를 주파수 영역으로 퓨리에 변환하는 퓨리에 변환 단계;
    상기 퓨리에 변환된 데이터에 대해 기본파와 고조파를 추출하고 상기 기본파의 크기, 상기 고조파의 주파수 및 상기 고조파의 크기를 기반으로 축 정렬 상태를 분석하는 분석 단계; 및
    상기 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 상기 고조파의 크기가 감소되도록 상기 Z축 구동부를 제어하는 구동 제어 단계;
    를 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법.
  9. 제8항에 있어서,
    상기 분석 단계는,
    상기 고조파의 주파수가 상기 기본파의 주파수의 정수배이고,
    상기 고조파의 크기가 상기 기본파의 크기의 임계치 % 이상이면 축 정렬 상태 불량으로 결정하는 것
    을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법.
  10. 제8항에 있어서,
    상기 분석 단계는,
    상기 고조파의 주파수가 상기 기본파의 주파수의 정수배가 아닌 소수배이고,
    상기 고조파의 크기가 기설정된 한계치를 초과하면 축 체결 상태 불량으로 결정하는 것
    을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법.
  11. 제8항에 있어서,
    상기 모터 다이나모미터의 축 정렬 장치는 상기 시료 모터 안착 지그에 좌우 방향 구동력을 제공하는 Y축 구동부를 더 포함하고,
    상기 구동 제어 단계는 상기 축 정렬 상태 분석 결과에 따라 상기 고조파의 크기가 감소되도록 상기 Y축 구동부를 제어하는 단계
    을 포함하는 것을 특징으로 하는 모터 다이나모미터의 축 정렬 방법.
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