KR101047261B1 - Tester apparatus of axial flux permanent magnet generator for vertical wind turbine and method thereof - Google Patents

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Abstract

PURPOSE: A test apparatus of an axial flux permanent magnet generator for a vertical wind turbine and power and a method thereof are provided to output electromotive force generated from a rotor and a stator by using a vertical shaft. CONSTITUTION: A stator(162) is rotated by driving force of a motor(11) transmitted through a belt(14) and a pulley(15). An inverter(12) is connected to an electric wire for transmitting an electric signal to a control unit(13) and the motor. A measurement bar(165) is fixed to a fixing unit(164). An output torque sensor(17) calculates force generated from a vertical shaft(163) as output torque. A power measurement sensor(19) is connected to the vertical shaft. The control unit controls the inverter and calculates a property curve. A display unit(22) outputs the property curve.

Description

수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비 및 방법{Tester apparatus of axial flux permanent magnet generator for vertical wind turbine and method thereof}Test apparatus and method of axial flux permanent magnet generator for vertical wind turbine and method

본 발명은 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비 및 방법에 관한 것으로서, 상세하게는 수직축을 갖는 발전기의 토크 및 전력량을 측정에 적합한 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비 및 방법에 관한 것이다. The present invention relates to a test equipment and method of the axial flux permanent magnet generator for a vertical axis wind turbine, and more particularly, to the test equipment of the axial flux permanent magnet generator for a vertical axis wind turbine suitable for measuring the torque and power of the generator having a vertical axis And to a method.

풍력 및 태양광 발전시스템은 청정에너지로서 에너지 위기 이후 세계 각국에서 지속적으로 기술개발을 하고 있으며, 전 세계적으로 풍력 발전시스템의 상용화가 활발하게 진행되고 있다.Wind power and photovoltaic power generation systems are clean energy, and after the energy crisis, technologies have been continuously developed in various countries, and commercialization of wind power generation systems is actively underway worldwide.

태양광을 이용하는 발전시스템의 경우에는 날씨의 변화에 따라 적지 않은 영향을 받고 있기 때문에 효율성이 떨어지나, 풍력을 이용하여 전력을 생산하는 풍력발전시스템은 흐린 날씨와 같이 태양광이 없는 상황 같은 조건에서도 전력을 생산하여 공급할 수 있다. 특히, 우리나라와 같이 산악지형이 많은 곳에서는 태양열발전시스템보다 더 효율적으로 전력을 생산할 수 있는 장점이 있다.In the case of solar power generation system, the efficiency is inferior because it is affected by the change of weather, but the wind power generation system using wind power generates power even under the condition of no solar light such as cloudy weather. Can be produced and supplied. In particular, where there are many mountainous terrain such as Korea, there is an advantage that can produce electricity more efficiently than solar thermal power generation system.

이러한 풍력발전시스템은 보다 효율적으로 이용하기 위해서 발전시스템을 구성하는 로터의 회전력을 최대한 이용하여야 하는데, 일반적으로 로터의 회전력을 기어에 의해 회전수(RPM)를 증가시켜 발전기에 의해 전력을 생산하게 된다. 따라서 근래에는 풍력발전에 관하여 여러 가지의 기술이 제시되고 있으며, 앞으로도 새로운 기술이 계속될 것이다. The wind power generation system needs to make full use of the rotational force of the rotor constituting the power generation system in order to use it more efficiently. In general, the rotational force of the rotor is increased by the gear to generate the power by the generator. . Therefore, in recent years, various technologies have been proposed regarding wind power generation, and new technologies will continue in the future.

이와 같은 풍력발전기는 종래에는 수평축을 갖는 영구자석 발전기가 많이 사용되었으나, 근래에 들어 수직축을 갖는 영구자석 발전기가 구비되는 기술이 제안되고 있다. Such a wind power generator has conventionally used a permanent magnet generator having a horizontal axis, but in recent years, a technology has been proposed that is provided with a permanent magnet generator having a vertical axis.

그러나 종래에는 수평축을 갖는 풍력발전기의 토크나 전력량을 측정하는 시험장비가 많이 제안되어 있으나, 상기와 같은 수직축을 갖는 영구자석발전기가 적용된 풍력발전기를 시험하기 위한 시험용 장비가 제안되지 않고 있다. 따라서 종래에는 수직축 영구자석 발전기의 무부하 또는 부하상태에서의 토크 및 전력량을 측정하기 위해서는 수평축 발전기용 시험장비를 지면에 눕힌 상태에서 측정해야 되기 때문에 실제 사용될 때와의 조건이 다르므로 시험측정치의 중력방향 및 회전자의 편심으로 인한 오차를 내포하고 있는 문제점이 있었다. However, conventionally, a lot of test equipment for measuring torque or power of a wind turbine having a horizontal axis has been proposed, but a test apparatus for testing a wind generator to which a permanent magnet generator having a vertical axis as described above has not been proposed. Therefore, conventionally, in order to measure torque and power in a no-load or load state of a vertical permanent magnet generator, it is necessary to measure the horizontal generator test equipment while lying on the ground, so the conditions of actual test are different. And there was a problem containing an error due to the eccentricity of the rotor.

따라서 본 발명은 상기와 같은 종래의 문제점을 해결하고자 안출된 것으로서, 본 발명의 목적은 수직축을 갖는 발전기에 적합하고, 부하 또는 무부하 상태의 전기적 특성을 측정할 수 있어 실제와 동일한 조건을 제공할 수 있는 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비 및 방법을 제공함에 있다. Therefore, the present invention has been made to solve the above-mentioned conventional problems, the object of the present invention is suitable for a generator having a vertical axis, can measure the electrical characteristics of the load or no load state can provide the same conditions as the actual The present invention provides a test equipment and a method of an axial flux permanent magnet generator for a vertical axis wind turbine.

또한 본 발명의 다른 목적은 회전자의 회전에 의해 발생되는 압력을 토크로 환산하여 정확한 전력량과 회전수를 측정할 수 있는 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비 및 방법을 제공함에 있다. In addition, another object of the present invention is to provide a test equipment and method of the axial magnetic flux permanent magnet generator for vertical axis wind power generator that can measure the exact amount of power and the number of revolutions by converting the pressure generated by the rotation of the rotor into torque. .

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여 하기와 같은 실시예를 포함한다. The present invention includes the following embodiments in order to achieve the above object.

본 발명의 제1실시예는, 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비에 있어서, 모터의 구동에 의해 전달되는 운동에너지에 의해 회전되는 회전자와 상기 회전자의 회전에 따라서 기전력을 발생하는 고정자와, 직립되도록 설치되어 상기 고정자에서 발생된 기전력에 의한 힘을 전달하는 수직축을 갖는 영구자석발전기; 출력주파수를 가변시켜 상기 모터의 회전수를 조절하는 인버터; 상기 영구자석발전기의 입력측 토크를 출력하는 입력토크센서; 상기 수직축에 횡 방향으로 고정되어 상기 수직축으로부터 전달되는 힘을 출력하는 측정바; 상기 측정바로부터 전달되는 힘을 연산하여 출력측 토크를 감지하는 출력토크센서; 상기 영구자석발전기로부터 출력되는 전력변수를 측정하는 전력측정센서; 상기 인버터를 제어하여 상기 모터의 회전수를 제어하고, 상기 입력토크센서와 출력토크센서로부터 감지된 입력 및 출력 토크와 상기 전력측정센서를 통하여 감지된 전력변수를 통하여 상기 영구자석발전기의 특성곡선을 연산하는 제어부; 상기 제어부에서 연산된 특성곡선을 출력하는 디스플레이를 포함하는 것을 특징으로 한다. The first embodiment of the present invention, in the test equipment of the axial flux permanent magnet generator for a vertical axis wind power generator according to the present invention, the rotor and the rotation of the rotor rotated by the kinetic energy transmitted by the drive of the motor According to the stator for generating an electromotive force, the permanent magnet generator having a vertical axis which is installed to be upright and transmits the force by the electromotive force generated in the stator; An inverter for adjusting the rotation speed of the motor by varying an output frequency; An input torque sensor for outputting an input side torque of the permanent magnet generator; A measurement bar fixed to the vertical axis in a lateral direction and outputting a force transmitted from the vertical axis; An output torque sensor that senses an output side torque by calculating a force transmitted from the measurement bar; A power measurement sensor for measuring a power variable output from the permanent magnet generator; The rotation speed of the motor is controlled by controlling the inverter, and the characteristic curve of the permanent magnet generator is controlled based on the input and output torques sensed by the input torque sensor and the output torque sensor and the power variable sensed by the power measurement sensor. A control unit for calculating; And a display for outputting a characteristic curve calculated by the controller.

본 발명의 제2실시예는, 제1실시예에 있어서, 상기 수직축 발전기용 시험장비는 부하저항과, 상기 제어부의 제어에 의해 온오프 되므로 부하저항과 상기 영구자석발전기의 출력측과 연결되는 전원라인을 스위칭하는 부하스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 한다. In the second embodiment of the present invention, in the first embodiment, the test equipment for the vertical axis generator is turned on and off by the load resistance and the control of the control unit, so that the power line is connected to the load resistance and the output side of the permanent magnet generator. It characterized in that it further comprises a load switch for switching.

본 발명의 제3실시예는, 수직축 발전기용 시험방법의 무부하 시험방법에 있어서, 영구자석발전기의 출력측과 부하저항이 차단된 무부하상태로 유지하고, 상기영구자석발전기를 구동시켜 회전수를 측정하는 회전수측정단계; 상기 회전수측정단계에서 측정회전수와 설정한 목표회전수를 비교하는 회전수비교단계; 상기 회전수비교단계에서 상기 목표회전수가 상기 측정회전수보다 많다면,상기 영구자석발전기의 토크를 증가시키는 토크증가단계; 상기 목표회전수비교단계는 상기 영구자석발전기의 출력토크로부터 측정된 목표회전수와 측정된 회전수를 비교하여 양자가 일치되는 지를 비교하는 목표회전수비교단계; 상기 회전수비교단계에서 상기 목표회전수와 측정회전수를 비교하여 상기 목표회전수가 측정회전수보다 크지 않고, 상기 목표회전수비교단계에서 목표회전수와 측정회전수가 일치되지 않는다면, 토크를 감소시키는 토크감소단계; 상기 목표회전수비교단계에서 측정되는 목표회전수가 상기 측정회전수와 일치되면 상기 영구자석발전기의 전압 및 회전수를 측정하는 전력변수측정단계; 상기 전력변수측정단계에서 측정된 영구자석발전기의 전압 및 회전수를 저장하고, 디스플레이에 무부하 특성곡선을 출력하는 저장단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. According to a third embodiment of the present invention, in the no-load test method of the vertical axis generator test method, the output side of the permanent magnet generator and the load resistance are kept in a no-load state, and the permanent magnet generator is driven to measure the rotation speed. Rotation speed measuring step; A rotation speed comparison step of comparing the measurement rotation speed with the target rotation speed set in the rotation speed measurement step; A torque increasing step of increasing torque of the permanent magnet generator if the target rotational speed is greater than the measured rotational speed in the rotational speed comparison step; The target rotation speed comparing step may include: comparing the target rotation speed measured from the output torque of the permanent magnet generator with the measured rotation speed and comparing the target rotation speed with each other; If the target rotation speed is not greater than the measured rotation speed by comparing the target rotation speed and the measurement rotation speed in the rotation speed comparison step, and the target rotation speed and the measurement rotation speed do not match in the target rotation speed comparison step, reducing the torque Torque reduction step; A power variable measuring step of measuring a voltage and a rotational speed of the permanent magnet generator when the target rotational speed measured in the target rotational speed comparing step matches the measured rotational speed; And storing the voltage and the number of revolutions of the permanent magnet generator measured in the power variable measurement step, and outputting a no-load characteristic curve to the display.

본 발명의 제4실시예는, 수직축 발전기의 부하시험방법에 있어서, 영구자석발전기의 출력측과 부하저항이 연결되는 전원라인을 스위칭온시킨 부하상태에서 상기 영구자석발전기의 출력전류를 측정하는 전류측정단계; 상기 전류측정단계에서 측정된 전류와 설정되는 목표전류를 비교하는 전류비교단계; 상기 전류비교단계에서 상기 목표전류가 상기 측정전류보다 많다면, 상기 영구자석발전기의 토크를 증가시키는 토크증가단계; 상기 토크증가단계이후 또는 상기 전류비교단계에서 상기 목표전류가 상기 측정전류보다 크지 않다면, 상기 영구자석발전기에서 출력되는 목표전류와 측정된 측정전류를 비교하여 양자가 일치되는 지를 비교하는 목표전류비교단계; 상기 목표전류비교단계에서 목표전류와 측정전류가 일치되지 않는다면 토크를 감소시키는 토크감소단계; 상기 목표전류비교단계에서 상기 목표전류가 상기 측정전류와 일치되면 상기 영구자석발전기를 통해 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 전력변수측정단계; 상기 저장단계는 상기 전력변수측정단계에서 측정된 전압 및 회전수를 저장하고, 상기 디스플레이에 부하 특성곡선을 출력하는 저장단계를 포함하는 것을 특징으로 한다. In a fourth embodiment of the present invention, in the load test method of a vertical axis generator, a current measurement is performed to measure the output current of the permanent magnet generator in a load state in which a power line connected to the output side of the permanent magnet generator and the load resistance is switched on. step; A current comparing step of comparing the current measured in the current measuring step with a target current set; A torque increasing step of increasing torque of the permanent magnet generator if the target current is larger than the measured current in the current comparing step; After the torque increase step or in the current comparison step, if the target current is not greater than the measured current, a target current comparison step of comparing whether the target current output from the permanent magnet generator and the measured measurement current are matched with each other. ; A torque reduction step of reducing torque if a target current and a measurement current do not match in the target current comparison step; A power variable measuring step of measuring a voltage and a current outputted through the permanent magnet generator when the target current matches the measured current in the target current comparing step; The storing step may include a storing step of storing the voltage and the rotation speed measured in the power variable measuring step and outputting a load characteristic curve to the display.

따라서 본 발명은 회전자와 고정자가 횡방향을 갖고 상기 회전자와 고정자에서 발생되는 기전력을 출력하는 수직축을 갖기 때문에 수직축을 갖는 발전시스템이 필요로 하는 조건과 동일한 상태에서 특성의 시험이 가능하기 때문에 수직축을 갖는 풍력발전기 또는 지면에 수직인 축을 갖는 발전장비의 시험장비에 매우 적합하한 효과가 있다. Therefore, in the present invention, since the rotor and the stator have a transverse direction and have a vertical axis for outputting the electromotive force generated by the rotor and the stator, it is possible to test the characteristics under the same conditions as a power generation system having a vertical axis. It is very suitable for the testing equipment of wind power generators with vertical axis or power generation equipment with axis perpendicular to the ground.

또한 본 발명은 회전자의 회전에 의해 발생되는 압력을 통하여 입력토크와 출력토크를 연산하므로 부하 또는 무부하 상태의 전기적 특성의 정확한 측정이 가능한 효과가 있다. In addition, since the present invention calculates the input torque and the output torque through the pressure generated by the rotation of the rotor, it is possible to accurately measure the electrical characteristics of the load or no load state.

도 1은 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비를 도시한 블럭도,
도 2는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비에서 영구자석발전기를 도시한 단면도,
도 3은 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험방법의 제1실시예를 도시한 순서도,
도 4는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험방법의 제2실시예를 도시한 순서도이다. 1 is a block diagram showing the test equipment of the axial flux permanent magnet generator for a vertical axis wind power generator according to the present invention,
Figure 2 is a cross-sectional view showing a permanent magnet generator in the test equipment of the axial flux permanent magnet generator for the vertical axis wind turbine according to the present invention,
Figure 3 is a flow chart showing a first embodiment of the test method of the axial flux permanent magnet generator for a vertical axis wind turbine according to the present invention,
Figure 4 is a flow chart showing a second embodiment of the test method of the axial flux permanent magnet generator for the vertical axis wind power generator according to the present invention.

이하에서는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비 및 방법의 바람직한 실시예를 첨부된 도면을 참조하여 상세히 설명한다. Hereinafter, with reference to the accompanying drawings a preferred embodiment of the test equipment and method of the axial magnetic flux permanent magnet generator for a vertical axis wind power generator according to the present invention will be described in detail.

도 1은 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비의 바람직한 실시예를 도시한 블럭도이다. 1 is a block diagram showing a preferred embodiment of the test equipment of the axial flux permanent magnet generator for a vertical axis wind turbine according to the present invention.

도 1을 참조하면, 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비는 운동에너지를 발생시키는 모터(11)와, 제어신호를 상기 모터(11)에 출력하는 인버터(12)와, 모터(11)의 운동에너지를 전달하는 벨트(14)와, 상기 벨트(14)에서 전달되는 운동에너지를 전달하는 풀리(15)와, 상기 풀리(15)에서 전달되는 운동에너지에 의해 전력 및 토크를 발생시키는 영구자석발전기(16)와, 상기 영구자석발전기(16)에 입력되는 입력토크를 측정하는 입력토크센서(18)와, 상기 영구자석발전기(16)에서 출력되는 출력토크를 측정하는 출력토크센서(17)와, 상기 영구자석발전기(16)에서 출력되는 전력을 측정하는 전력측정센서(19)와, 상기 영구자석발전기(16)의 출력신호를 무부하 또는 부하상태의 선택적신호를 출력하는 부하스위치(20)와, 상기 부하스위치(20)가 온되면 상기 영구자석발전기(16)의 출력전력의 부하를 증가시키는 부하저항(21)과, 상기 영구자석발전기(16)의 부하 또는 무부하상태의 전기적 특성곡선을 출력하는 디스플레이(22)를 포함한다. Referring to Figure 1, the test equipment of the axial flux permanent magnet generator for the vertical axis wind power generator according to the present invention is a motor 11 for generating kinetic energy, and an inverter 12 for outputting a control signal to the motor 11 And electric power by the belt 14 for transmitting the kinetic energy of the motor 11, the pulley 15 for transmitting the kinetic energy transmitted from the belt 14, and the kinetic energy transmitted from the pulley 15. And a permanent magnet generator 16 generating torque, an input torque sensor 18 measuring an input torque input to the permanent magnet generator 16, and an output torque output from the permanent magnet generator 16. The output torque sensor 17, the power measurement sensor 19 for measuring the power output from the permanent magnet generator 16, and the output signal of the permanent magnet generator 16 to the selective signal of no load or load state An output load switch 20 and the load switch The display 22 outputs a load resistance 21 for increasing the load of the output power of the permanent magnet generator 16 when the 20 is turned on, and an electrical characteristic curve of a load or no load state of the permanent magnet generator 16. ).

상기 인버터(12)는 상기 제어부(13)의 제어신호가 인가되면 상기 모터(11)의 구동신호로 변환시켜 상기 모터(11)에 출력한다. When the control signal of the control unit 13 is applied, the inverter 12 converts the driving signal of the motor 11 and outputs the driving signal to the motor 11.

상기 모터(11)는 상기 인버터(12)를 통해 인가되는 구동신호에 해당되는 회전수를 갖고 상기 모터(11)의 회전축을 구동시켜 회전운동에너지를 발생시킨다. 이때 상기 모터(11)의 회전운동에너지는 상기 벨트(14)를 통해 상기 풀리(15)에 전달된다. The motor 11 has a rotational speed corresponding to a driving signal applied through the inverter 12 and drives a rotation shaft of the motor 11 to generate rotational kinetic energy. In this case, the rotational kinetic energy of the motor 11 is transmitted to the pulley 15 through the belt 14.

상기 영구자석발전기(16)는 상기 회전자(161)와 고정자(162)의 작용에 의해 회전되는 회전축(이하 수직축)이 수직방향으로 설치되는 것을 특징으로 한다. 이에 대한 구성은 하기의 도 2를 통해 상세히 설명한다. The permanent magnet generator 16 is characterized in that the rotation axis (hereinafter vertical axis) is rotated by the action of the rotor 161 and the stator 162 is installed in the vertical direction. The configuration thereof will be described in detail with reference to FIG. 2.

상기 입력토크센서(18)는 상기 풀리(15)를 통해 출력되어 상기 영구자석발전기(16)에 입력되는 입력토크를 측정하여 상기 제어부(13)에 인가한다. 상세히 설명하자면, 상기 입력토크센서(18)는 상기 영구자석발전기(16)에서 하기의 회전자(161)에 걸리는 토크를 측정한다. The input torque sensor 18 is output through the pulley 15 to measure the input torque input to the permanent magnet generator 16 and applies it to the control unit 13. In detail, the input torque sensor 18 measures the torque applied to the rotor 161 in the permanent magnet generator 16.

상기 출력토크센서(17)는 상기 영구자석발전기(16)에서 출력된 토크를 측정하여 상기 제어부(13)에 인가한다. 여기서 상기 출력토크센서(17)는 상기 영구자석발전기(16)의 고정자(162)에 걸리는 토크를 측정하며, 이를 위해 회전축의 회전수가 아닌 회전되는 운동에너지를 측정하여 이를 토크로 변환시켜 상기 제어부(13)에 출력한다. 이에 대한 운동에너지를 이용하여 토크를 측정하는 방법은 동업종의 종사자들에게 널리 알려진 공지의 기술을 적용하므로 그 상세한 설명을 생략한다. The output torque sensor 17 measures the torque output from the permanent magnet generator 16 and applies it to the controller 13. Here, the output torque sensor 17 measures the torque applied to the stator 162 of the permanent magnet generator 16, and for this purpose, by measuring the rotating kinetic energy rather than the rotational speed of the rotating shaft and converting it into torque, the control unit ( 13). The method of measuring torque using the kinetic energy for this applies a well-known technique well known to those in the industry, so a detailed description thereof will be omitted.

상기 전력측정센서(19)는 상기 영구자석발전기(16)에서 출력된 전력을 측정하여 상기 제어부(13)에 인가한다. 여기서 상기 전력측정센서(19)는 상기 영구자석발전기(16)에서 출력되는 수직축의 운동에너지를 측정하여 전력(전류 또는 전압)으로 연산하여 상기 제어부(13)에 인가한다. The power measurement sensor 19 measures the power output from the permanent magnet generator 16 and applies it to the control unit 13. In this case, the power measurement sensor 19 measures the kinetic energy of the vertical axis output from the permanent magnet generator 16, calculates it as electric power (current or voltage) and applies it to the control unit 13.

상기 부하스위치(20)는 상기 제어부(13)의 제어에 의해 가변되므로 상기 영구자석발전기(16)의 출력신호를 부하 또는 무부하 상태로 전환시킨다. 예를 들면, 상기 부하스위치(20)가 상기 제어부(13)의 제어에 의해 온되면 상기 영구자석발전기(16)에서 출력된 신호는 상기 부하저항(21)에 의해 저항값이 상승되는 부하상태가 되며, 상기 부하스위치(20)가 오프상태라면 상기 영구자석발전기(16)에서 출력된 신호는 무부하상태가 된다. Since the load switch 20 is variable by the control of the controller 13, the load switch 20 converts the output signal of the permanent magnet generator 16 into a load or no load state. For example, when the load switch 20 is turned on by the control of the controller 13, the signal output from the permanent magnet generator 16 may have a load state in which a resistance value is increased by the load resistor 21. If the load switch 20 is in an off state, the signal output from the permanent magnet generator 16 is in a no-load state.

즉, 본 발명은 영구자석발전기(16)에서 출력된 전력이나 토크를 부하 또는 무부하상태로서 측정이 가능하다. That is, the present invention can measure the power or torque output from the permanent magnet generator 16 as a load or no load state.

상기 제어부(13)는 상기 모터(11)와 부하스위치(20)를 온오프 제어하며, 상기 입력토크센서(18)와 상기 출력토크센서(17) 및 전력측정센서(19)에서 감지된 신호를 수신하여 디스플레이(22)를 제어하여 결과치를 출력한다. The control unit 13 controls the motor 11 and the load switch 20 on and off, and outputs a signal detected by the input torque sensor 18, the output torque sensor 17, and the power measurement sensor 19. It receives and controls the display 22 and outputs a result value.

상기 인버터(12)는 상기 제어부(13)에서 출력된 제어신호를 변환시켜 상기 모터(11)에 인가하며, 상기 모터(11)는 상기 벨트(14)와 연결되며, 상기 벨트(14)는 풀리(15)에 연결된다.
상기 영구자석발전기(16)는 입력측에서 상기 입력토크센서(18), 출력측에 출력토크센서(17)와 전력측정센서(19)와 부하스위치(20)에 각각 연결된다. 또한 상기 제어부(13)는 전기적인 신호를 전달하는 전선으로 상기 부하스위치(20)와 출력토크센서(17)와 전력측정센서(19)와 인버터(12)에 각각 연결된다. 여기서 상기 모터(11)와 벨트(14)와 풀리(15) 및 영구자석발전기(16)는 기계적인 구성을 통해 결합된 것으로 이는 하기의 도 2를 통해 후술한다. The inverter 12 converts a control signal output from the control unit 13 to the motor 11, the motor 11 is connected to the belt 14, and the belt 14 is pulley. Connected to (15).
The permanent magnet generator 16 is connected to the input torque sensor 18 at the input side, the output torque sensor 17 at the output side, the power measurement sensor 19 and the load switch 20, respectively. In addition, the control unit 13 is connected to the load switch 20, the output torque sensor 17, the power measurement sensor 19 and the inverter 12 as a wire for transmitting an electrical signal. Here, the motor 11, the belt 14, the pulley 15, and the permanent magnet generator 16 are coupled through a mechanical configuration, which will be described later with reference to FIG. 2.

본 발명은 상기와 같은 구성을 포함하고 있으며, 주요 특징은 상기 영구자석발전기(16)가 종래와 수평방향의 축을 통해 출력되는 토크값을 이용한 특성을 시험하는 것이 아니라 직립된 자세로 설치되는 수직축(163)을 구비하고 있어서 수직축(163)을 갖는 발전기의 시험장비에 적합한 것이다. 이에 대한 상세한 설명은 하기의 도 2를 통하여 영구자석발전기(16)의 상세한 구성과 함께 설명한다. The present invention includes the configuration as described above, the main feature is that the permanent magnet generator 16 is installed in an upright posture rather than testing the characteristics using the torque value output through the conventional and horizontal axis ( 163) is suitable for testing equipment of a generator having a vertical axis (163). Detailed description thereof will be given with the detailed configuration of the permanent magnet generator 16 through FIG. 2.

도 2는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비에서 영구자석발전기를 도시한 단면도이다. Figure 2 is a cross-sectional view showing a permanent magnet generator in the test equipment of the axial flux permanent magnet generator for the vertical axis wind power generator according to the present invention.

도 2를 참조하면, 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비에서 상기 영구자석발전기(16)는 횡방향으로 설치되는 회전자(161)와 고정자(162), 상기 회전자(161)와 고정자(162)와 수직방향에서 직립된 수직축(163)과, 상기 수직축(163)의 하단에 연결되어 상기 수직축(163)을 통해 전달되는 상기 고정자(162)의 토크를 상기 출력토크센서(17)에 전달하는 측정바(165)와, 상기 수직축(163)과 측정바(165)를 고정시키는 고정수단(164)을 포함한다. Referring to Figure 2, in the test equipment of the axial magnetic flux permanent magnet generator for the vertical axis wind power generator according to the present invention, the permanent magnet generator 16 is a rotor 161 and stator 162 installed in the transverse direction, the rotor The output of the torque of the stator 162 connected to the lower end of the vertical axis 163 and the vertical axis 163 upright in the vertical direction with the electron 161 and the stator 162 and transmitted through the vertical axis 163 Measurement bar 165 to be transmitted to the torque sensor 17, and the fixing means 164 for fixing the vertical axis 163 and the measurement bar 165.

여기서 수직축(163)은 상측이 고정축의 하부에 고정되고 하측이 상기 고정수단(164)에 의해 상기 측정바(165)의 한쪽끝단에 연결된다. 아울러 상기 수직축(163)은 상기 회전자(161)가 회전되고 고정자(162)에서 상기 회전자(161)의 회전에 의해 기전력이 발생되면 상기 고정자(162)로부터 발생된 기전력이 전달되므로 일방향으로 회전되려는 힘이 발생된다. Here, the vertical axis 163 is fixed to the lower side of the fixed shaft and the lower side is connected to one end of the measurement bar 165 by the fixing means 164. In addition, the vertical axis 163 is rotated in one direction because the rotor 161 is rotated and the electromotive force generated from the stator 162 is transmitted when the electromotive force is generated by the rotation of the rotor 161 in the stator 162 The power to become is generated.

상기 측정바(165)는 상기 수직축(163)의 회전력을 전달받아서 상기 출력토크센서(17)에 전달하게 된다. 이를 상세히 설명하자면, 상기 수직축(163)은 전혀 회전되지 못하도록 고정되는 것이 아닌 상기 측정바(165)에 의하여 고정된다. 따라서 수직축(163)은 상기 고정자(162)의 기전력에 의하여 회전운동을 갖게 되므로 상기 측정바(165)에서 이를 전달받는다. The measurement bar 165 receives the rotational force of the vertical axis 163 and transmits it to the output torque sensor 17. In detail, the vertical axis 163 is fixed by the measurement bar 165, not fixed to not rotate at all. Therefore, since the vertical axis 163 has a rotational movement by the electromotive force of the stator 162, it is received from the measuring bar 165.

상기 출력토크센서(17)는 상기 측정바(165)를 통해서 상기 수직축(163)의 회전운동, 즉 상기 수직축(163)의 회전운동력에 의하여 상기 측정바(165)에서 전달되는 상기 수직축(163)의 회전운동에 의해 발생되는 힘을 토크로 연산하여 출력토크를 연산하게 된다. 바람직하게로는 상기 출력토크센서(17)는 압력센서를 적용함이 바람직하다. 즉, 상기 출력토크센서(17)는 상기 측정바(165)로부터 전달되는 미는 힘에 의해 가해지는 압력을 감지하여 토크를 연산하는 것이다.The output torque sensor 17 is the vertical axis 163 transmitted from the measurement bar 165 by the rotational movement of the vertical axis 163, that is, the rotational movement force of the vertical axis 163 through the measurement bar 165. The output torque is calculated by calculating the force generated by the rotational movement of the torque. Preferably, the output torque sensor 17 preferably applies a pressure sensor. That is, the output torque sensor 17 detects the pressure applied by the pushing force transmitted from the measurement bar 165 to calculate torque.

본 발명은 상기와 같은 구성을 통하여 하기와 같은 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험방법을 실시할 수 있으며 이를 통해 본 발명의 작용설명을 상세히 개시한다. The present invention can perform the test method of the axial flux permanent magnet generator for the vertical axis wind power generator as described above through the above configuration and through the operation of the present invention will be described in detail.

도 3은 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험방법으로 무부하 상태의 시험방법을 도시한 순서도이다. 3 is a flowchart illustrating a test method in a no-load state as a test method of an axial flux permanent magnet generator for a vertical axis wind power generator according to the present invention.

도 3을 참조하면, 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 무부하 시험방법은 영구자석발전기(16)의 회전수를 측정하는 측정회전수측정단계(S11)와, 목표회전수와 측정된 측정회전수를 비교하는 회전수비교단계(S12)와, 상기 회전수비교단계(S12)의 비교판단결과에서 목표회전수가 크다면 토크를 증가시키는 토크증가단계(S13)와, 설정된 목표회전수와 영구자석발전기(16)의 목표회전수가 일치되는 지를 비교판단하는 목표회전수비교단계(S15), 목표회전수와 측정회전수가 일치된다면 전력변수를 측정하는 전력변수측정단계(S15)와, 측정회전수와 전압을 저장하는 단계(S16)와, 목표회전수를 변화시키는 목표회전수변화단계(S17)와, 상기 회전수비교단계(S12)에서 목표회전수가 측정회전수에 비하여 크지 않다면 목표회전수와 측정회전수가 일치되는 지를 비교하는 목표회전수비교단계(S18)와, 상기 목표회전수비교단계(S18)에서 목표회전수와 측정회전수가 일치되지 않는다면 토크를 감소시키는 토크감소단계(S19)를 포함한다. 3, the no-load test method of the axial flux permanent magnet generator for the vertical axis wind power generator according to the present invention is a measurement speed measurement step (S11) for measuring the rotation speed of the permanent magnet generator 16, and the target rotation speed And a rotation speed comparison step (S12) for comparing the measured rotation speed with the measured speed, and a torque increase step (S13) for increasing torque if the target rotation speed is large in the comparison result of the rotation speed comparison step (S12), and the set target. A target speed comparison step (S15) for comparing and determining whether the rotation speed and the target rotational speed of the permanent magnet generator 16 are identical, and a power variable measurement step (S15) for measuring a power variable if the target rotational speed and the measurement rotational speed are matched with each other; In the step S16 of storing the measured rotation speed and the voltage, the target rotation speed changing step S17 of changing the target rotation speed, and the target rotation speed comparing step S12, if the target rotation speed is not larger than the measured rotation speed. Target rotation speed and measurement meeting A target speed comparison step (S18) for comparing whether the total number is matched, and a torque reduction step (S19) for reducing torque if the target speed and the measurement speed do not match in the target speed comparison step (S18). .

상기 측정회전수측정단계(S11)는 상기 제어부(13)에서 상기 부하스위치(20)를 오프시켜 상기 영구자석발전기(16)의 출력측과 부하저항(21)이 차단된 무부하상태로 유지하고, 상기 영구자석발전기(16)의 회전수를 측정하는 단계이다. 여기서 상기 영구자석발전기(16)는 상기 인버터(12)의 출력주파수에 따른 회전수로서 상기 구동된다. 그리고 상기 입력토크센서(18)는 상기 벨트(14)와 풀리(15)를 통해 전달되는 모터(11)의 운동에너지에 의해 회전되는 상기 영구자석발전기(16)의 회전자(161)의 회전토크를 감지하여 상기 제어부(13)에 인가한다. 따라서 상기 제어부(13)는 상기 입력토크센서(18)로부터 감지된 입력토크를 연산하여 상기 영구자석발전기(16)의 회전수를 측정한다. In the measuring rotation speed measuring step S11, the load switch 20 is turned off in the control unit 13 to maintain a no-load state in which the output side of the permanent magnet generator 16 and the load resistor 21 are blocked. It is a step of measuring the rotation speed of the permanent magnet generator 16. In this case, the permanent magnet generator 16 is driven as the rotation speed according to the output frequency of the inverter 12. In addition, the input torque sensor 18 rotates the torque of the rotor 161 of the permanent magnet generator 16 rotated by the kinetic energy of the motor 11 transmitted through the belt 14 and the pulley 15. Is detected and applied to the control unit 13. Accordingly, the control unit 13 calculates the input torque detected by the input torque sensor 18 to measure the number of revolutions of the permanent magnet generator 16.

상기 회전수비교단계(S12)는 상기 측정회전수측정단계(S11)에서 측정된 영구자석발전기(16)의 회전수와 상기 제어부(13)에서 입력되는 목표회전수를 비교하는 단계이다. 여기서 상기 목표회전수는 작업자가 입력장치(도면에 도시되지 않음)를 통해 상기 영구자석발전기(16)의 회전수를 설정한 것이다. The rotational speed comparison step (S12) is a step of comparing the rotational speed of the permanent magnet generator 16 measured in the measurement rotational speed measurement step (S11) with a target rotational speed input from the controller 13. Here, the target rotational speed is the operator sets the rotational speed of the permanent magnet generator 16 through an input device (not shown).

상기 토크증가단계(S13)는 상기 회전수비교단계(S12)에서 상기 목표회전수가 상기 측정회전수보다 많다면, 상기 제어부(13)에서 상기 인버터(12)의 출력주파수를 변동시켜 상기 영구자석발전기(16)의 토크를 증가시키는 단계이다. 아울러 작업자는 상기 풀리(15)의 크기를 조절(예를 들면, 좀 더 작은 직경의 풀리(15)를 적용)하여 상기 영구자석발전기(16)의 토크를 증가시킨다. In the torque increasing step S13, if the target rotational speed is greater than the measured rotational speed in the rotational speed comparison step S12, the control unit 13 changes the output frequency of the inverter 12 to the permanent magnet generator. Step 16 is to increase the torque. In addition, the operator adjusts the size of the pulley 15 (for example, by applying a smaller diameter pulley 15) to increase the torque of the permanent magnet generator 16.

상기 목표회전수비교단계(S14)는 상기 제어부(13)에서 목표회전수와 측정된 측정전류를 비교하여 양자가 일치되는 지를 비교하는 단계이다. 여기서 상기 목표회전수는 영구자석발전기의 토크를 변화시키므로 시험의 목적인 특성을 얻기위하여 설정한 회전수이다. 상기 출력토크센서(17)는 상기 영구자석발전기(16)에서 상기 회전자(161)의 회전에 의해 발생되는 기전력에 의해 수직축(163)에 전달되는 힘과 측정바(165)의 길이에 비례하여 토크로 연산하여 상기 제어부(13)에 인가한다. The target rotational speed comparison step (S14) is a step of comparing the target rotational speed and the measured current measured by the controller 13 to compare whether the two match. Here, the target rotational speed is a rotational speed set to obtain a characteristic that is the purpose of the test because it changes the torque of the permanent magnet generator. The output torque sensor 17 is proportional to the force transmitted to the vertical axis 163 by the electromotive force generated by the rotation of the rotor 161 in the permanent magnet generator 16 and the length of the measurement bar 165. The torque is calculated and applied to the control unit 13.

상기 제어부(13)는 상기 목표회전수비교단계(S12)에서 상기 목표회전수가 상기 측정회전수보다 크지 않거나 또는 상기 목표회전수가 상기 측정회전수보다 크기 때문에 상기 토크증가단계(S13)를 진행한 이후에 목표회전수와 측정회전수를 비교한다. The controller 13 proceeds to the torque increase step S13 because the target rotation speed is not greater than the measured rotation speed or the target rotation speed is larger than the measurement rotation speed in the target rotation speed comparison step S12. Compare the target speed with the measured speed.

상기 토크감소단계(S19)는 상기 목표회전수비교단계(S18)에서 목표회전수와 측정회전수가 일치되지 않는다면 토크를 감소시켜서 상술한 목표회전수와 측정회전수를 비교하는 단계로 되돌아 가는 단계이다. The torque reduction step S19 is a step of returning to comparing the target rotation speed and the measurement rotation speed by reducing the torque if the target rotation speed and the measurement rotation speed do not coincide in the target rotational speed comparison step S18. .

상기 전력변수측정단계(S15)는 상기 제어부(13)에서 상기 출력토크센서(17)를 통하여 설정된 목표회전수와 상기 측정회전수가 일치되면 상기 전력측정센서(19)를 통해 감지되는 상기 영구자석발전기(16)의 출력전압을 측정하는 단계이다. The power variable measuring step S15 is the permanent magnet generator detected by the power measuring sensor 19 when the target rotational speed set by the output torque sensor 17 in the control unit 13 matches the measured rotational speed. In step 16, the output voltage is measured.

상기 저장단계(S16)는 상기 제어부(13)에서 상기 전력변수측정단계(S15)의 측정된 전압 및 회전수를 저장하고, 상기 디스플레이(22)에 무부하 특성곡선을 출력하는 단계이다. In the storing step S16, the controller 13 stores the measured voltage and the rotation speed of the power variable measuring step S15, and outputs a no-load characteristic curve to the display 22.

상기 목표회전수변화단계(S17)는 상기 제어부(13)에서 입력장치를 통해 목표회전수를 변화시켜 설정된 목표회전수에 따른 무부하특성을 시험하는 단계이다. The target rotation speed change step (S17) is a step in which the controller 13 changes the target rotation speed through an input device and tests the no-load characteristic according to the set target rotation speed.

이와 같이 본 발명은 입력토크센서(18)와 출력토크센서(17)를 통하여 상기 영구자석발전기(16)의 입출력토크를 측정하고 상기 제어부(13)에서 상기 영구자석발전기(16)의 회전수를 조절하므로 얻어지는 전력특성을 측정하므로 상기 디스플레이(22)를 통해 무부하 특성곡선의 출력이 가능하다. As described above, the present invention measures the input / output torque of the permanent magnet generator 16 through the input torque sensor 18 and the output torque sensor 17, and the rotation speed of the permanent magnet generator 16 in the controller 13 is measured. By measuring the power characteristics obtained by adjusting the output of the no-load characteristic curve through the display 22 is possible.

도 4는 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험방법에서 부하시험방법을 도시한 순서도이다. Figure 4 is a flow chart illustrating a load test method in the test method of the axial flux permanent magnet generator for the vertical axis wind power generator according to the present invention.

도 4를 참조하면, 본 발명에 따른 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 부하 시험방법은 영구자석발전기(16)의 전류를 측정하는 측정전류측정단계(S21)와, 목표전류와 측정된 측정전류를 비교하는 전류비교단계(S22)와, 상기 전류비교단계(S22)의 비교판단결과에서 목표전류가 크다면 토크를 증가하는 토크증가단계(S23)와, 상기 토크증가단계(S23) 이후, 목표전류와 측정전류가 일치되는 지를 비교하는 목표전류비교단계(S24)와, 설정된 목표전류와 영구자석발전기(16)의 전류가 일치된다면 전력변수를 측정하는 전력변수측정단계(S25)와, 측정된 전력변수를 저장하는 저장 단계(S26)와, 목표전류를 변화시키는 목표전류변화단계(S27)와, 상기 전류비교단계에서 목표전류가 측정전류에 비하여 크지 않다면 목표전류와 측정전류가 일치되는 지를 비교하는 목표전류비교단계(S27)와, 상기 목표전류비교단계(S27)에서 목표전류와 측정전류가 일치되지 않는다면 토크를 감소시키는 토크감소단계(S28)를 포함한다. Referring to Figure 4, the load test method of the axial flux permanent magnet generator for the vertical axis wind power generator according to the present invention is a measurement current measuring step (S21) for measuring the current of the permanent magnet generator 16, and measured with the target current Current comparison step (S22) for comparing the measured current, torque increase step (S23) to increase the torque if the target current is large in the comparison result of the current comparison step (S22) and after the torque increase step (S23) A target current comparison step (S24) for comparing whether the target current and the measured current match, a power variable measurement step (S25) for measuring a power variable if the set target current matches the current of the permanent magnet generator 16, A storage step (S26) for storing the measured power variable, a target current change step (S27) for changing the target current, and if the target current is not larger than the measured current in the current comparison step, the target current and the measured current are matched. Rain And a target current comparison step (S27) of, and a torque reduction step (S28) in which the target current comparison step (S27) reduces the torque does not match the target current and the measured current.

상기 측정전류측정단계(S21)는 상기 제어부(13)에서 상기 부하스위치(20)를 온(ON)시켜 상기 영구자석발전기(16)의 출력측과 부하저항(21)이 연결된 전원라인이 연결된 부하상태로 유지하고 상기 영구자석발전기(16)의 전류를 측정하는 단계이다. 그리고 상기 입력토크센서(18)는 상기 벨트(14)와 풀리(15)를 통해 전달되는 모터(11)의 운동에너지에 의해 회전되는 상기 영구자석발전기(16) 회전자(161)의 회전토크를 감지하여 상기 제어부(13)에 인가한다. 따라서 상기 제어부(13)는 상기 입력토크센서(18)로부터 감지된 입력토크를 연산하여 상기 영구자석발전기(11)의 출력 전류를 측정한다. In the measuring current measuring step S21, the load switch 20 is turned on in the control unit 13 so that an output side of the permanent magnet generator 16 and a power line to which the load resistor 21 is connected are connected. Maintaining and measuring the current of the permanent magnet generator 16. In addition, the input torque sensor 18 rotates the torque of the rotor 161 of the permanent magnet generator 16 rotated by the kinetic energy of the motor 11 transmitted through the belt 14 and the pulley 15. Is sensed and applied to the controller 13. Therefore, the control unit 13 calculates the input torque sensed by the input torque sensor 18 to measure the output current of the permanent magnet generator 11.

상기 전류비교단계(S22)는 상기 측정전류측정단계(S21)에서 측정된 영구자석발전기(16)의 전류와 상기 제어부(13)에서 입력되는 목표전류를 비교하는 단계이다. 여기서 상기 목표전류는 작업자가 입력장치(도면에 도시되지 않음)를 통해 상기 영구자석발전기(16)의 특성을 얻기 위한 목표 전류를 설정한 것이다. The current comparing step S22 is a step of comparing the current of the permanent magnet generator 16 measured in the measuring current measuring step S21 with the target current input from the controller 13. Here, the target current is set by the operator to obtain a target current for obtaining the characteristics of the permanent magnet generator 16 through an input device (not shown).

상기 토크증가단계(S23)는 상기 전류비교단계(S22)에서 상기 목표전류가 상기 측정전류보다 많다면, 상기 제어부(13)에서 상기 인버터(12)의 출력주파수를 변동시켜 상기 토크를 증가시키는 단계이다. 아울러 작업자는 상기 풀리(15)의 크기를 조절(예를 들면, 좀 더 작은 직경의 풀리(15)를 적용)하여 영구자석발전기(16)의 토크를 증가시킨다. In the torque increasing step S23, if the target current is greater than the measured current in the current comparing step S22, the controller 13 increases the torque by changing the output frequency of the inverter 12. to be. In addition, the operator adjusts the size of the pulley 15 (for example, by applying a smaller diameter pulley 15) to increase the torque of the permanent magnet generator 16.

상기 목표전류비교단계(S24)(S27)는 상기 영구자석발전기(16)의 출력측에서 출력되는 목표전류와 측정된 측정전류를 비교하여 양자가 일치되는 지를 비교하는 단계이다. 상기 제어부(13)는 상기의 전류비교단계(S22)에서 상기 목표전류가 상기 측정전류보다 크지 않거나 또는 상기 목표전류가 상기 측정전류보다 크기 때문에 상기 토크증가단계를 진행한 이후에 목표전류와 측정전류를 비교한다. The target current comparison step (S24) (S27) is a step of comparing the target current and the measured measurement current output from the output side of the permanent magnet generator 16 to compare whether they match. The control unit 13 is the target current and the measured current after the torque increasing step because the target current is not greater than the measured current or the target current is greater than the measured current in the current comparison step (S22) Compare

상기 출력토크센서(17)는 상기 영구자석발전기(16)에서 상기 회전자(161)의 회전에 의해 발생되는 기전력에 의해 수직축(163)에 전달되는 힘과 측정바(165)의 길이에 비례하여 토크로 연산하여 상기 제어부(13)에 인가한다.The output torque sensor 17 is proportional to the force transmitted to the vertical axis 163 by the electromotive force generated by the rotation of the rotor 161 in the permanent magnet generator 16 and the length of the measurement bar 165. The torque is calculated and applied to the control unit 13.

상기 토크감소단계(S28)는 상기 목표전류비교단계(S27)에서 목표전류와 측정전류가 일치되지 않는다면 토크를 감소시켜서 상술한 목표전류와 측정전류를 비교하는 전류비교단계로 되돌아 가는 단계이다. The torque reduction step S28 is a step of returning to the current comparison step of comparing the target current and the measurement current by reducing the torque if the target current and the measurement current do not match in the target current comparison step S27.

상기 전력변수측정단계(S25)는 상기 제어부(13)에서 상기 출력토크센서(17)를 통하여 측정되는 목표전류가 상기 측정전류와 일치되면 상기 전력측정센서(19)를 통해 상기 영구자석발전기(16)를 통해 출력되는 전압 및 전류를 측정하는 단계이다. The power variable measuring step (S25) is the permanent magnet generator 16 through the power measurement sensor 19 when the target current measured by the output torque sensor 17 in the control unit 13 matches the measurement current. ) Is the step of measuring the voltage and current output.

상기 저장단계(S26)는 상기 제어부(13)에서 상기 전력변수측정단계에서 측정된 전류 및 모터(11)의 전압을 저장하고, 상기 디스플레이(22)에 무부하 특성곡선을 출력하는 단계이다. In the storing step S26, the controller 13 stores the current measured in the power variable measuring step and the voltage of the motor 11, and outputs a no-load characteristic curve to the display 22.

상기 목표전류변화단계(S27)는 상기 제어부(13)에서 입력장치를 통해 목표전류를 변화시키므로서 설정된 목표전류에 따른 무부하특성을 시험하는 단계이다. The target current change step (S27) is a step in which the controller 13 tests the no-load characteristic according to the set target current by changing the target current through the input device.

이와 같이 본 발명은 상기 제어부(13)에서 상기 인버터(12)의 출력주파수를 조절하여 상기 영구자석발전기(16)의 출력전류 값을 조절하고, 변동되는 출력전류값에 따라서 입력토크센서(18)와 출력토크센서(17)를 통하여 측정된 상기 영구자석발전기(16)의 입출력토크에 의해 연산되는 부하특성곡선을 얻을 수 있다. As such, the present invention controls the output current value of the permanent magnet generator 16 by adjusting the output frequency of the inverter 12 in the control unit 13, and the input torque sensor 18 according to the output current value that is changed. And a load characteristic curve calculated by the input / output torque of the permanent magnet generator 16 measured through the output torque sensor 17 can be obtained.

11 : 모터 12 : 인버터
13 : 제어부 14 : 벨트
15 : 풀리 16 : 영구자석발전기
17 : 출력토크센서 18 : 입력토크센서
19 : 전력측정센서 20 : 부하스위치
21 : 부하저항 22 : 디스플레이
161 : 회전자 162 : 고정자
163 : 수직축 164 : 고정수단
165 : 측정바 11: motor 12: inverter
13: control unit 14: belt
15 pulley 16: permanent magnet generator
17: output torque sensor 18: input torque sensor
19: power measurement sensor 20: load switch
21: load resistance 22: display
161: rotor 162: stator
163: vertical axis 164: fixing means
165 measuring bar

Claims (4)

벨트(14)와 풀리(15)를 통해 전달되는 모터(11)의 구동에 따른 운동에너지에 의해 회전되는 회전자(161)와 상기 회전자(161)의 회전에 따라서 기전력을 발생하는 고정자(162)와, 상기 고정자(162)의 하부에서 직립된 형상으로 고정되어 상기 고정자에서 발생된 기전력에 의한 힘을 전달하는 수직축(163)을 구비한 영구자석발전기(16);
하기의 제어부(13)와 모터(11)에 전기적인 신호를 전달하는 전선으로 각각 연결되므로 하기 제어부(13)의 제어에 따른 출력주파수를 가변시켜 상기 모터(11)의 회전수를 조절하는 인버터(12);
상기 영구자석발전기(16)의 회전자(161)에 연결되어 입력측 토크를 출력하는 입력토크센서(18);
상기 수직축(163)의 하단에 연결되어 상기 수직축(163)에서 발생되는 힘을 전달하는 고정수단(164);
상기 고정수단(164)에서 일측 끝단이 고정되어 직립된 형상으로 고정되는 상기 수직축에 횡 방향으로 연결되므로 상기 고정수단(164)을 통하여 전달되는 상기 수직축에서 발생된 힘을 전달하는 측정바(165);
상기 수직축(163)의 회전운동에 의해 발생되는 힘을 상기 측정바(165)를 통해 전달받아 상기 수직축(163)의 회전운동에 의해 발생되는 힘을 출력토크로 연산하는 출력토크센서(17);
상기 영구자석발전기(16)의 수직축(163)에 연결되어 상기 영구자석발전기(16)에서 출력되는 전력변수를 측정하는 전력측정센서(19);
상기 인버터(12)를 제어하여 상기 모터(11)의 회전수를 제어하고, 상기 입력토크센서(18)와 출력토크센서(17)로부터 감지된 입력 및 출력 토크와 상기 전력측정센서를(19) 통하여 감지된 전력변수를 통하여 상기 영구자석발전기(16)의 특성곡선을 연산하는 제어부(13); 및
상기 제어부(13)에서 연산된 특성곡선을 출력하는 디스플레이(22)를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비.The rotor 161 rotated by the kinetic energy according to the driving of the motor 11 transmitted through the belt 14 and the pulley 15 and the stator 162 generating electromotive force in accordance with the rotation of the rotor 161. A permanent magnet generator 16 having a vertical axis 163 which is fixed in an upright shape at the bottom of the stator 162 and transmits a force by electromotive force generated by the stator;
Inverter for controlling the rotational speed of the motor 11 by varying the output frequency under the control of the control unit 13 because it is connected to each of the wires for transmitting an electrical signal to the control unit 13 and the motor 11 ( 12);
An input torque sensor 18 connected to the rotor 161 of the permanent magnet generator 16 and outputting an input side torque;
Fixing means (164) connected to a lower end of the vertical shaft (163) to transmit a force generated at the vertical shaft (163);
One side end of the fixing means 164 is fixed to the vertical axis is fixed in an upright shape so that the measurement bar 165 for transmitting the force generated in the vertical axis transmitted through the fixing means 164 ;
An output torque sensor 17 which receives the force generated by the rotational movement of the vertical axis 163 through the measurement bar 165 and calculates the force generated by the rotational movement of the vertical axis 163 as an output torque;
A power measurement sensor 19 connected to the vertical shaft 163 of the permanent magnet generator 16 for measuring a power variable output from the permanent magnet generator 16;
By controlling the inverter 12 to control the rotational speed of the motor 11, the input and output torque detected from the input torque sensor 18 and the output torque sensor 17 and the power measurement sensor (19) A control unit 13 for calculating a characteristic curve of the permanent magnet generator 16 based on the detected power variable; And
Test equipment for the axial flux permanent magnet generator for a vertical axis wind turbine, characterized in that it comprises a display 22 for outputting the characteristic curve calculated by the control unit (13). 제1항에 있어서, 상기 수직축 발전기용 시험장비는
부하저항과, 상기 제어부의 제어에 의해 온오프 되므로 부하저항과 상기 영구자석발전기의 출력측과 연결되는 전원라인을 스위칭하는 부하스위치를 더 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험장비.According to claim 1, wherein the vertical axis generator test equipment
Axial flux permanent magnet generator for vertical axis wind turbine, characterized in that it further comprises a load switch for switching the load resistance and the power line connected to the output side of the permanent magnet generator because it is turned on and off by the control of the control unit. Testing equipment. 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 출력측과 부하저항이 차단된 무부하상태의 시험단계와, 부하저항이 연결된 부하상태의 시험단계를 포함하는 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험방법에 있어서,
상기 무부하상태의 시험단계는, 영구자석발전기의 출력측과 부하저항이 차단된 무부하상태로 유지하고, 상기영구자석발전기를 구동시켜 입력토크센서로 부터 감지된 입력토크를 연산하여 상기 영구자석발전기의 회전수를 측정하는 회전수측정단계;
상기 회전수측정단계에서 측정된 상기 영구자석발전기의 회전수와 작업자가 입력장치를 통해 기 설정해놓은 목표회전수를 비교하는 회전수비교단계;
상기 회전수비교단계에서 상기 목표회전수가 상기 측정된 회전수보다 많으면 인버터의 출력주파수를 변동시켜 상기 영구자석발전기의 토크를 증가시키는 토크증가단계;
상기 토크증가단계를 통해 증가된 토크에 따라 상기 영구자석발전기를 구동시키고 입력토크센서로 부터 감지된 입력토크를 연산하여 상기 영구자석발전기의 회전수를 측정하고 측정된 회전수를 상기 목표회전수와 비교하여 측정된 회전수가 목표회전수와 일치하는 지를 판단하고 일치하지 않으면, 상기 영구자석발전기의 측정된 회전수가 목표회전수와 일치할 때까지 토크증가단계를 반복진행하여 목표회전수와 측정된 회전수를 비교하는 토크증가에 따른 목표회전수비교단계;
상기 회전수비교단계에서 상기 목표회전수가 측정주파수보다 적은 경우 토크를 감소시키는 토크감소단계;
상기 토크감소단계를 통해 감소된 토크에 따라 상기 영구자석발전기를 구동시키고 입력토크센서로 부터 감지된 입력토크를 연산하여 상기 영구자석발전기의 회전수를 측정하고 측정된 회전수를 상기 목표회전수와 비교하여 측정된 회전수가 목표회전수와 일치할 때까지 토크감속단계를 반복진행하여 목표회전수와 측정된 회전수를 비교하는 토크감속에 따른 목표회전수비교단계;
상기 토크증가에 따른 목표회전수비교단계 또는 토크감소에 따른 목표회전수비교단계에서의 측정된 회전수와 목표회전수의 비교결과 측정된 회전수와 목표회전수가 일치되면 전력측정센서를 통해 상기 영구자석발전기의 전압을 측정하는 전력변수측정단계;
상기 전력변수측정단계에서 측정된 영구자석발전기의 전압 및 측정된 상기 회전수를 저장하고, 디스플레이에 무부하 특성곡선을 출력하는 저장단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험방법.Test method for axial flux permanent magnet generator for vertical axis wind turbine, including test step for no load state with output resistance and load resistance cut off, and axial flux permanent magnet generator for vertical axis wind power generator To
In the test step of the no-load state, the output side of the permanent magnet generator and the load resistance is maintained in a no-load state, the permanent magnet generator is driven to calculate the input torque detected from the input torque sensor to rotate the permanent magnet generator A rotation speed measuring step of measuring the number;
A rotation speed comparison step of comparing the rotation speed of the permanent magnet generator measured in the rotation speed measurement step with a target rotation speed preset by an operator through an input device;
A torque increasing step of increasing the torque of the permanent magnet generator by varying an output frequency of the inverter when the target rotation speed is greater than the measured rotation speed in the rotation speed comparison step;
The permanent magnet generator is driven according to the increased torque through the torque increasing step, and the rotation speed of the permanent magnet generator is measured by calculating an input torque detected from an input torque sensor, and the measured rotation speed is determined by the target rotation speed. In comparison, it is determined whether the measured rotational speed is identical with the target rotational speed, and if it does not match, the torque increasing step is repeated until the measured rotational speed of the permanent magnet generator is matched with the target rotational speed. A target rotational speed comparison step according to an increase in torque comparing the numbers;
A torque reduction step of reducing torque when the target rotation speed is less than a measurement frequency in the rotation speed comparison step;
The permanent magnet generator is driven according to the reduced torque through the torque reduction step, and the rotation speed of the permanent magnet generator is measured by calculating the input torque detected from the input torque sensor, and the measured rotation speed is determined by the target rotation speed. Comparing the target rotational speed according to the torque reduction to repeat the torque reduction step until the measured rotational speed matches the target rotational speed and comparing the measured rotational speed with the target rotational speed;
When the measured rotational speed and the target rotational speed are the same as the result of comparing the measured rotational speed with the target rotational speed in the target rotational speed comparison step according to the torque increase or the target rotational speed comparison step according to the decrease in torque, the permanent power is measured through the power measurement sensor. A power variable measuring step of measuring a voltage of the magnet generator;
And a storage step of storing the voltage of the permanent magnet generator measured in the power variable measurement step and the measured number of revolutions, and outputting a no-load characteristic curve on a display. Test method of 제3항에 있어서, 상기 부하상태의 시험단계는
상기 영구자석발전기의 출력측과 부하저항이 연결되는 전원라인을 스위칭온시켜 영구자석발전기의 부하상태에서 입력토크센서로 부터 감지된 입력토크를 연산하여 상기 영구자석발전기의 출력전류를 측정하는 전류측정단계;
상기 전류측정단계에서 측정된 전류와 작업자가 미리 설정해놓은 목표전류를 비교하는 전류비교단계;
상기 전류비교단계에서의 측정된 전류와 목표전류의 비교결과 상기 목표전류가 측정된 전류보다 많으면 인버터의 출력주파수를 변동시켜 상기 영구자석발전기의 토크를 증가시키는 토크증가단계;
상기 토크증가단계를 통해 증가된 토크에 따라 상기 영구자석발전기를 구동시키고 입력토크센서로 부터 감지된 입력토크를 연산하여 상기 영구자석발전기의 전류를 측정하고 측정된 전류와 상기 목표전류와 비교하여 측정된 전류가 목표전류와 일치하는 지를 판단하고 일치하지 않으면, 상기 영구자석발전기의 측정된 전류가 목표전류와 일치할 때까지 토크증가단계를 반복진행하여 목표전류와 측정된 전류를 비교하는 토크증가에 따른 목표전류비교단계;
상기 전류비교단계에서의 측정된 전류와 목표전류의 비교결과 상기 목표전류가 측정된 전류보다 적으면 인버터의 출력주파수를 변동시켜 상기 영구자석발전기의 토크를 감소시키는 토크감소단계;
상기 토크감소단계를 통해 감소된 토크에 따라 상기 영구자석발전기를 구동시키고 입력토크센서로 부터 감지된 입력토크를 연산하여 상기 영구자석발전기의 전류를 측정하고 측정된 전류를 상기 목표전류와 비교하여 측정된 전류가 목표전류와 일치할 때까지 토크감속단계를 반복진행하여 목표전류와 측정된 전류를 비교하는 토크감속에 따른 목표전류비교단계;
상기 토크증가에 따른 목표전류비교단계 또는 토크감소에 따른 목표전류비교단계에서의 측정된 전류와 목표전류의 비교결과 측정된 전류와 목표전류가 일치되면 전력측정센서를 통해 상기 영구자석발전기의 전압 및 전류를 측정하는 전력변수측정단계;
상기 전력변수측정단계에서 측정된 영구자석발전기의 전압 및 전류를 저장하고, 디스플레이에 부하 특성곡선을 출력하는 저장단계를 포함하는 것을 특징으로 하는 수직축 풍력발전기용 축방향 자속 영구자석발전기의 시험방법.According to claim 3, wherein the test step of the load state
The current measuring step of measuring the output current of the permanent magnet generator by switching on the power line connected to the output side of the permanent magnet generator and the load resistance by calculating the input torque detected from the input torque sensor in the load state of the permanent magnet generator ;
A current comparison step of comparing the current measured in the current measurement step with a target current set by the operator in advance;
A torque increasing step of increasing the torque of the permanent magnet generator by varying the output frequency of the inverter when the target current is greater than the measured current as a result of comparing the measured current with the target current in the current comparing step;
The permanent magnet generator is driven according to the increased torque through the torque increasing step, and the input torque sensed by the input torque sensor is calculated to measure the current of the permanent magnet generator and compare the measured current with the target current. If it is determined that the measured current coincides with the target current and does not match, the torque increasing step is repeated until the measured current of the permanent magnet generator matches the target current to compare the target current with the measured current. Target current comparison step according to;
A torque reduction step of reducing the torque of the permanent magnet generator by varying the output frequency of the inverter when the target current is less than the measured current as a result of comparing the measured current with the target current in the current comparing step;
The permanent magnet generator is driven according to the reduced torque through the torque reduction step and the input torque sensed by the input torque sensor is calculated to measure the current of the permanent magnet generator and compare the measured current with the target current. A target current comparison step according to torque deceleration in which the torque deceleration step is repeated until the current corresponds to the target current to compare the measured current with the target current;
As a result of comparing the measured current with the target current in the target current comparing step according to the torque increase or the target current comparing step according to the torque decrease, if the measured current and the target current match, the voltage of the permanent magnet generator and the A power variable measuring step of measuring a current;
And storing the voltage and current of the permanent magnet generator measured in the power variable measurement step, and outputting a load characteristic curve on a display.
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