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摘要
申请专利号:

CN201180003361.6

申请日:

2011.03.25

公开号:

CN102484441A

公开日:

2012.05.30

当前法律状态:

撤回

有效性:

无权

法律详情:

发明专利申请公布后的视为撤回IPC(主分类):H02P 6/18申请公布日:20120530|||实质审查的生效IPC(主分类):H02P 6/18申请日:20110325|||公开

IPC分类号:

H02P6/18; E02F9/20

主分类号:

H02P6/18

申请人:

日立建机株式会社

发明人:

渡边聪彦; 石田俊彦; 枝村学

地址:

日本东京都

优先权:

2010.03.29 JP 2010-075217

专利代理机构:

北京市金杜律师事务所 11256

代理人:

陈伟

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内容摘要

本发明提供一种工程机械。工程机械由以下部件构成:原动机(22);通过原动机(22)而被驱动的液压泵(41);通过来自液压泵(41)的压力油而被驱动的液压马达(27);电动马达(25);在与电动马达(25)之间进行电力的供给及接受的蓄电装置(24);进行电动马达(25)的驱动控制的电动马达控制器(60);将电动马达(25)和液压马达(27)的动力传递至旋转体(2)的减速机构(26),其中,电动马达控制器(60)具有:感应电压波形检测机构,其检测电动马达(25)的感应电压波形;磁极位置算出机构,在仅通过液压马达(27)的转矩而驱动旋转体(2)的状态下,该磁极位置算出机构取入感应电压波形,根据得到的感应电压波形不经由旋转位置传感器而算出电动马达(25)的转子的磁极位置。

权利要求书

1: 一种工程机械, 由以下部件构成 : 原动机 (22) ; 通过所述原动机 (22) 而被驱动的液 压泵 (41) ; 通过来自所述液压泵 (41) 的压力油而被驱动的液压马达 (27) ; 电动马达 (25) ; 在与所述电动马达 (25) 之间进行电力的供给及接受的蓄电装置 (24) ; 进行所述电动马达 (25) 的驱动控制的电动马达控制器 (60) ; 将所述电动马达 (25) 和所述液压马达 (27) 的动 力传递至旋转体 (2) 的减速机构 (26), 其特征在于 : 所述电动马达控制器 (60) 具有 : 感应电压波形检测机构, 其检测所述电动马达 (25) 的 感应电压波形 ; 磁极位置算出机构, 在仅通过所述液压马达 (27) 的转矩而驱动所述旋转体 (2) 的状态下, 该磁极位置算出机构将来自所述感应电压波形检测机构的感应电压波形取 入, 根据得到的感应电压波形不经由旋转位置传感器而算出所述电动马达 (25) 的转子的 磁极位置。
2: 如权利要求 1 所述的工程机械, 其特征在于 : 在所述旋转体 (2) 的旋转速度低、 且所述电动马达 (25) 的转子相对于定子的磁极位置 不明时, 通过对旋转操作所述旋转体 (2) 的旋转操作杆 (81) 的操作, 对控制阀 (42) 输出旋 转驱动指令, 所述控制阀 (42) 将来自所述液压泵 (41) 的压力油供给至所述液压马达 (27) 并驱动所述旋转体 (2)。
3: 如权利要求 2 所述的工程机械, 其特征在于 : 所述电动马达控制器 (60) 还具有无传感器驱动控制机构, 在所述电动马达 (25) 达到 能够算出转子的磁极位置的转速后, 该无传感器驱动控制机构通过感应电压波形算出所述 转子的磁极位置, 并对所述电动马达 (25) 进行驱动控制。
4: 如权利要求 3 所述的工程机械, 其特征在于 : 所述无传感器驱动控制机构, 在所述电动马达 (25) 的速度增速并达到设定值后, 开始 向所述电动马达 (25) 的转矩施加。
5: 如权利要求 3 所述的工程机械, 其特征在于 : 所述无传感器驱动控制机构, 在所述电 动马达 (25) 的速度减速并达到设定值后, 停止向所述电动马达 (25) 的转矩施加。

说明书


工程机械

    技术领域 本发明涉及液压挖掘机等的具有旋转体的工程机械, 更详细地说, 涉及具有由并 用液压马达和电动马达的旋转体驱动装置进行驱动的旋转体的工程机械。
     背景技术 一般地, 如液压挖掘机那样的工程机械, 将使用汽油、 轻油等的燃料的发动机作为 动力源, 驱动液压泵而产生压力油, 通过该压力油来驱动被称为液压马达、 液压缸的液压执 行机构。液压执行机构小型轻量且能够实现大输出, 作为工程机械的执行机构而被广泛应 用。
     另一方面, 近年, 提出了一种工程机械, 使用由电动马达及蓄电设备 ( 电池、 双电 层电容器等 ) 等构成的电动执行机构, 由此, 与仅使用液压执行机构的现有的工程机械相 比提高了能效, 能够谋求节能化 ( 例如, 参照专利文献 1)。 电动执行机构与液压执行机构相 比能效更好, 具有能够将制动时的动能作为电能再生这一在能量方面优良的特性。
     例如, 在专利文献 1 所公开的现有技术中, 示出了作为旋转体的驱动执行机构搭 载了电动马达的液压挖掘机。 使液压挖掘机的旋转体相对于行驶体进行旋转驱动的执行机 构, 其使用频率高, 在作业中频繁地反复进行起动停止、 加速减速。
     此时, 减速时 ( 制动时 ) 的旋转体的动能, 在采用液压执行机构的情况下在液压 回路上作为热量而被废弃, 但在采用电动执行机构的情况下, 由于有望作为电能而再生, 所 以, 从节能的观点出发, 使用电动马达是有效的。
     另外, 公开了一种搭载有液压马达和电动马达双方、 且通过合计转矩驱动旋转体 的工程机械 ( 例如, 参照专利文献 2 及 3)。专利文献 2 及 3 的现有技术中, 作为旋转驱动用 执行机构, 都是通过并用电动马达和液压马达而使适应了现有的液压执行机构驱动的工程 机械的操作者无不适感地进行操作, 并且通过简单且实用化容易的结构来谋求节能化。
     专利文献 1 : 日本特开 2001-016704 号公报
     专利文献 2 : 日本特开 2004-124381 号公报
     专利文献 3 : 日本特开 2009-052339 号公报
     专利文献 4 : 日本特开平 09-056193 号公报
     如专利文献 1 至 3 公开的现有技术这样, 在使用电动马达作为工程机械的旋转体 的驱动装置的情况下, 电动马达在作业中反复进行停止、 起动。 一般地, 在这样的用途中, 使 用带磁极位置传感器的永久磁铁同步马达, 即所谓伺服马达。在从停止状态开始的伺服马 达启动过程中, 需要对转子相对于定子的磁极位置进行检测, 需要如专利文献 3 的现有技 术所公开的那样, 设置分解器、 编码器那样的磁极位置传感器。
     在工程机械中, 振动、 冲击、 热等条件尤其苛刻, 能够列举出在旋转驱动装置的电 动马达中使用磁极位置传感器时的可靠性降低的问题。 另外, 这些磁极位置传感器造价高, 还存在制造费用的成本提高的问题。
     因此, 考虑导入无传感器马达驱动控制技术, 这种无传感器马达驱动控制技术, 已
     在使空调等的持续旋转用途的马达中被普遍使用, 是在没有磁极位置传感器的情况下驱动 永久磁铁同步马达, 但是, 为了适用于工程机械的旋转体的驱动装置, 在从停止状态开始的 起动方面存在问题。
     在无传感器马达驱动控制下的马达起动过程中, 例如, 需要进行对三相线圈中的 两相进行通电、 且检测出剩余的一相的定子绕组中产生的感应电压、 并根据该感应电压检 测出旋转子的磁极位置从而依次切换所述两相通电的所谓序列 (sequence)( 例如, 参照专 利文献 4)。 因此, 对要求反复进行停止、 起动以及微速下的旋转动作的工程机械的旋转体驱 动装置适用该无传感器马达驱动控制技术比较困难。 发明内容
     本发明是为了解决这样的问题而作出的发明, 其目的在于提供一种工程机械, 其 具有能够从停止状态进行旋转驱动的旋转体的驱动装置, 该工程机械上搭载液压马达和电 动马达两者, 并通过合计转矩来驱动旋转体, 能够抑制成本并同时提高可靠性。
     为了实现上述目的, 第一技术方案的工程机械, 由以下部件构成 : 原动机 ; 通过所 述原动机而被驱动的液压泵 ; 通过来自所述液压泵的压力油而被驱动的液压马达 ; 电动马 达; 在与所述电动马达之间进行电力的供给及接受的蓄电装置 ; 进行所述电动马达的驱动 控制的电动马达控制器 ; 将所述电动马达和所述液压马达的动力传递至旋转体的减速机 构, 其中, 所述电动马达控制器具有 : 感应电压波形检测机构, 其检测所述电动马达的感应 电压波形 ; 磁极位置算出机构, 在仅通过所述液压马达的转矩而驱动所述旋转体的状态下, 该磁极位置算出机构将来自所述感应电压波形检测机构的感应电压波形取入, 根据得到的 感应电压波形不经由旋转位置传感器而算出所述电动马达的转子的磁极位置。
     另外, 第二技术方案在第一技术方案中, 其特征在于 : 在所述旋转体的旋转速度 低、 且所述电动马达的转子相对于定子的磁极位置不明时, 通过对旋转操作所述旋转体的 旋转操作杆的操作, 对控制阀输出旋转驱动指令, 所述控制阀将来自所述液压泵的压力油 供给至所述液压马达并驱动所述旋转体。
     而且, 第三技术方案在第二技术方案中, 其特征在于 : 所述电动马达控制器还具有 无传感器驱动控制机构, 在所述电动马达达到能够算出转子的磁极位置的转速后, 该无传 感器驱动控制机构通过感应电压波形算出所述转子的磁极位置, 并对所述电动马达进行驱 动控制。
     另外, 第四技术方案在第三技术方案中, 其特征在于 : 所述无传感器驱动控制机 构, 在所述电动马达的速度增速并达到设定值后, 开始向所述电动马达的转矩施加。
     而且, 第五技术方案在第三技术方案中, 其特征在于 : 所述无传感器驱动控制机 构, 在所述电动马达的速度减速并达到设定值后, 停止向所述电动马达的转矩施加。
     发明的效果
     根据本发明, 提供一种工程机械, 在搭载了液压马达和电动马达两者、 且通过合计 转矩来驱动旋转体的工程机械中, 具有旋转体驱动装置, 其不具有用于检测电动马达的转 子的磁极位置的旋转位置传感器, 在仅通过液压马达的转矩来驱动旋转体的状态下, 电动 马达控制器将产生于电动马达的感应电压取入, 根据得到的感应电压波形算出转子的磁极 位置, 对电动马达进行无传感器驱动, 由此, 能够使具有并用液压马达和电动马达的旋转体驱动装置的工程机械具有高可靠性, 且能够廉价地实现。 由此, 能够使适应了现有的液压执 行机构驱动的工程机械的操作者无不适感地进行操作, 并且, 通过基于电动马达的能效提 高效果及能量再生效果, 能够实现节能化。 附图说明
     图 1 是表示本发明的工程机械的一个实施方式的侧视图。
     图 2 是构成本发明的工程机械的一个实施方式的主要电动· 液压机器的系统构成 图。
     图 3 是通过局部剖面表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋 转体驱动装置的一例的侧视图。
     图 4 是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置 的加速时的无传感器驱动控制的流程图。
     图 5 是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置 的减速时的无传感器驱动控制的流程图。
     图 6 是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置 的无传感器驱动控制中的马达速度与马达转矩的关系的一例的特性图。 图 7 是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置 的其他的例子的侧视图。
     图 8 是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置 的另一其他的例子的侧视图。
     图 9 是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置 的另一其他的例子的配置状态的俯视概要图。
     具体实施方式
     以下, 使用附图说明本发明的工程机械的一个实施方式。
     图 1 及图 2 是表示本发明的工程机械的一个实施方式的图, 图 1 是表示本发明的 工程机械的一个实施方式的侧视图, 图 2 是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的 主要电动液压机器的系统构成图。
     图 1 表示作为工程机械的液压挖掘机。该液压挖掘机大致由以下部分构成 : 自走 式行驶体 1 ; 能够旋转地搭载在该行驶体 1 上且与行驶体 1 一同构成车身的旋转体 2 ; 能够 在上下方向上转动 ( 能够俯仰运动 ) 地安装在该旋转体 2 上的前方部上的前部装置 3。
     行驶体 1 由一对履带 11 及履带框架 12( 图中仅示出单侧 )、 独立地驱动控制各履 带 11 的行驶用液压马达 13、 14( 图中仅示出单侧的 13) 及其减速机构等构成。
     旋转体 2 包括 : 旋转框架 21 ; 设在旋转框架 21 上、 作为原动机的发动机 22 ; 由发 动机 22 驱动的辅助发电马达 23 ; 旋转用电动马达 25 ; 由连接在辅助发电马达 23 及旋转用 电动马达 25 上的存储电能的电容器、 电池等构成的蓄电装置 24 ; 包括使旋转用电动马达 25 的旋转减速的减速机构 26、 且通过旋转用电动马达 25 和旋转用液压马达 27 的驱动力而使 旋转体 2( 旋转框架 21) 相对于行驶体 1 旋转驱动的旋转机构等。
     前部装置 3 由动臂 31、 用于驱动动臂 31 的动臂液压缸 32、 旋转自由地轴支承在动臂 31 的前端部附近的斗杆 33、 用于驱动斗杆 33 的斗杆液压缸 34、 能够旋转地轴支承在斗 杆 33 的前端的铲斗 35、 用于驱动铲斗 35 的铲斗液压缸 36 等构成, 该前部装置 3 搭载在旋 转体 2 上。
     另外, 在旋转体 2 的旋转框架 21 上搭载有液压系统 40, 该液压系统 40 包括 : 产生 用于驱动所述旋转用液压马达 27、 动臂液压缸 32、 斗杆液压缸 34、 铲斗液压缸 36 等的液压 执行机构的液压的液压泵 41 ; 以及用于驱动控制各执行机构的、 图 1 中未示出的控制阀 42。 作为液压源的液压泵 41 被发动机 22 驱动。
     下面, 使用图 2 说明本实施方式的主要电动·液压系统。图 2 中, 发动机 22 的驱 动力传递至液压泵 41。从液压泵 41 排出的动作油经由液压配管 43 供给至控制阀 42。控 制阀 42 根据来自未图示的各操作杆的指令, 控制向动臂液压缸 32、 斗杆液压缸 34、 铲斗液 压缸 36 及行驶用液压马达 13、 14 的动作油的排出量及排出方向。另外, 控制阀 42 根据来 自操作杆的指令, 控制向旋转用液压马达 27 的动作油的排出量及排出方向。
     电动马达控制单元 55 大致由以下部分构成 : 由储蓄电能的电容器、 电池等构成的 蓄电装置 24 ; 将来自该蓄电装置 24 的直流电升压至规定的母线电压的斩波器 51 ; 在与旋 转用电动马达 25 之间进行电力转换的转换器 52 ; 在与辅助发电马达 23 之间进行电力转换 的转换器 53 ; 用于使母线电压稳定的平滑电容器 54 ; 控制转换器 52、 53 等的电动马达控制 器 60。
     蓄电装置 24, 在辅助发电马达 23 及 / 或旋转用电动马达 25 发挥电动机作用时, 经 由转换器 52 及 / 或转换器 53 供给所需要的电力, 另外, 在辅助发电马达 23 及 / 或旋转用 电动马达 25 发挥发电机作用时, 经由转换器 52 及 / 或转换器 53 接收产生的电力。
     转换器 52、 53 由使用多个例如 IGBT 等的开关元件的三相桥式转换器和用于开闭 该开关元件的门极驱动回路构成。例如, 在旋转用电动马达 25 驱动时, 根据来自后述的 旋转控制用的控制器 80 的指令信号, 电动马达控制器 60 对转换器 52 输出脉冲宽度调制 (PWM) 信号, 由此将从蓄电装置 24 供给的直流电转换成三相交流电, 使向三相的旋转用电 动马达 25 的定子绕组的通电依次换流, 由此, 将与指令信号相应的各相的电流向旋转用电 动马达 25 输出。旋转用电动马达 25 是对转子采用永久磁铁的永久磁铁同步马达。
     在将旋转用电动马达 25 和转换器 52 之间连接的三相电缆 59 上, 设有作为感应电 压波形检测机构的电压传感器 59A, 伴随旋转用电动马达 25 的旋转而产生的感应电压波形 被输入至电动马达控制器 60。
     在电动马达控制器 60 上, 安装有作为磁极位置算出机构的软件, 该磁极位置算出 机构根据输入的所述感应电压波形算出旋转用电动马达 25 的转速以及转子的磁极位置。 例如, 在旋转用电动马达 25 从停止状态到达规定的转速, 且感应电压成为充分的值时, 通 过电压传感器 59A 检测感应电压波形, 电动马达控制器 60 对感应电压波形进行处理, 由此, 算出旋转用电动马达 25 的转子磁极位置 ( 定子与转子的旋转位置关系 ), 开始旋转用电动 马达 25 的无传感器驱动控制。
     旋转用电动马达 25 的旋转轴和旋转用液压马达 27 的旋转轴被结合, 经由减速机 构 26 驱动旋转体 2。
     旋转控制用的控制器 80 使用压力信号、 旋转速度信号等的图 2 中未示出的信号和 来自旋转操作杆 81 的操作指令信号, 对控制阀 42、 电动马达控制单元 55 输出指令信号, 进行液压单独旋转模式、 液压电动复合旋转模式的切换、 以及各模式的旋转控制、 电动系统的 异常监视、 能量管理等的控制。标记 75 是将来自旋转控制用的控制器 80 的电信号向液压 先导信号转换的设备, 例如相当于电磁比例阀。
     下面, 使用图 3 说明本实施方式中的旋转体驱动装置。图 3 是通过局部剖面表示 构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的一例的侧视图。图 3 中, 与图 1 及图 2 中所示标记相同标记的部分为同一部分, 所以, 省略其详细的说明。
     图 3 所示的本发明的实施方式即液压挖掘机的旋转体驱动装置是下述结构 : 在旋 转用液压马达 27 和内置了行星齿轮的减速机构 26 的齿轮罩 90 之间夹持有旋转用电动马 达 25。旋转用电动马达 25 由轴 100、 转子 101、 定子线圈 102、 冷却水路 103、 上部轴承 104、 下部轴承 105 等构成。在轴 100 的上部, 插入并结合有液压马达轴端 106, 轴 100 的下部的 电动马达轴端 107 结合在齿轮罩 90 内的行星齿轮减速机构上。
     而且, 齿轮罩 90 螺栓固定在轴罩 91 上, 它们整体固定在旋转体 2 的下部的旋转框 架 21 上。此外, 图 3 中, 圆筒 92 是设在行驶体 1 的上部的环状的部件, 环状的内轮 93 通过 多个螺栓固定在圆筒 92 的上表面上。在该内轮 93 的内侧设有与驱动小齿轮 95 啮合的内 齿齿轮。环状的外轮 94 通过多个螺栓而固定在旋转体 2 侧的部件即旋转框架 21 的下表面 上, 并以包围内轮 93 的外侧的方式配置。小齿轮轴 96 将驱动小齿轮 95 和旋转用液压马达 的旋转轴连结。 根据本发明的实施方式, 旋转用电动马达 25 不具有用于检测磁极位置的旋转位 置传感器, 所以, 成为图 3 所示的极简单的构造。
     下面, 通过上述的本发明的工程机械的一个实施方式, 使用图 3 至图 6 说明根据旋 转操作杆 81 的输入、 旋转体 2 被驱动时的旋转用液压马达 27 和旋转用电动马达 25 的动 作。图 4 是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的加速 时的无传感器驱动控制的流程图, 图 5 是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液 压电动旋转体驱动装置的减速时的无传感器驱动控制的流程图, 图 6 是表示构成本发明的 工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的无传感器驱动控制中的马达速度 与马达转矩的关系的一例的特性图。图 4 至图 6 中, 与图 1 至图 3 中所示标记相同标记的 部分是同一部分, 所以, 省略其详细的说明。
     首先, 在加速时的步骤 (S100) 中, 输入旋转加速指令。 具体而言, 例如, 在旋转体 2 停止的状态下, 通过操作者输入旋转操作杆 81 的加速操作指令信号。图 6 中, 以从时刻 T0 到时刻 T3 按比例增大的方式输入有旋转指令信号。
     接下来, 在步骤 (S102) 中, 检测旋转用电动马达 25 的感应电压。具体而言, 具有 永久磁铁的旋转用电动马达的转子 101 相对于定子线圈 102 旋转, 由此, 在定子线圈中产生 感应电压, 在旋转用电动马达 25 和转换器 52 之间的三相电缆 59 中产生伴随旋转用电动马 达 25 的旋转的感应电压波形。
     接着, 在步骤 (S104) 中, 测定之前的步骤 (S102) 中检测到的感应电压波形的电压 值, 并判断能否算出旋转用电动马达 25 的磁极位置。在该步骤 (S104) 中判断为 NO 的情况 下, 进入步骤 (S106), 继续基于旋转用液压马达 27 单独的加速, 在步骤 (S104) 中, 反复进行 直到判断为 YES。
     在步骤 (S104) 中判断为 YES 的情况下, 移动到步骤 (S108)。在步骤 (S108) 中, 根
     据伴随旋转用电动马达 25 的旋转的感应电压算出转子磁极位置。具体而言, 在图 6 所示的 时刻 T1, 旋转用电动马达速度达到 N0, 在感应电压成为充分的值时, 通过电压传感器 59A 检 测感应电压波形, 通过电动马达控制器 60, 算出旋转用电动马达 25 的转子磁极位置 ( 定子 与转子的旋转位置关系 )。 这里, 直到电动马达控制器 60 算出磁极位置为止, 无法获知马达 的速度 ( 转速 ), 因此, N0 只是用于说明动作的值。
     接下来, 在步骤 (S110) 中, 开始对旋转用电动马达 25 的无传感器驱动控制。 此时, 作为向旋转用电动马达 25 的转矩指令输入有 0 信号。
     接下来, 在步骤 (S112) 中, 检测旋转用电动马达 25 的速度, 并判断该速度是否为 规定速度 N1 以上。在该步骤 (S112) 中判断为 NO 的情况下, 进入步骤 (S114), 继续基于旋 转用液压马达 27 单独的加速, 在步骤 (S112) 中, 反复进行直到判断为 YES。
     在步骤 (S112) 中判断为 YES 的情况下, 移动到步骤 (S116)。在步骤 (S116) 中, 开 始向旋转用电动马达 25 的转矩的施加。具体而言, 在图 6 所示的时刻 T2, 在旋转用电动马 达 25 的速度达到旋转用电动马达驱动开始基准速度即 N1 后, 开始向旋转用电动马达 25 的 转矩施加, 而且, 在下一个步骤 (S118) 中通过旋转用液压马达 27 和旋转用电动马达 25 的 合计转矩, 旋转体 2 被驱动。此外, 在图 6 中, 虚线表示旋转用电动马达 25 的转矩, 实线表 示旋转用液压马达 27 和旋转用电动马达 25 的合计转矩。另外, 如图 7 所示, 为了产生能够 算出旋转用电动马达 25 的转子磁极位置的马达感应电压, 基准速度 N1 需要比所需的马达 速度 N0 大。加速时, 在基准速度 N1 以上, 通过旋转用液压马达 27 和旋转用电动马达 25 的 合计转矩进行旋转体的驱动。由于是在磁极位置算出之后, 所以, 该基准速度 N1 与 N0 不同, 是电动马达控制器 60 能够获知的值。
     接下来, 在减速时的步骤 (S200) 中, 输入旋转减速指令。具体而言, 例如, 在旋转 体 2 的旋转状态下, 通过操作者输入旋转操作杆 81 的减速操作指令信号。
     然后, 在步骤 (S202) 中, 检测旋转用电动马达 25 的速度, 判断该速度是否为规定 速度 N1 以下。在该步骤 (S202) 中判断为 NO 的情况下, 进入步骤 (S204), 继续基于旋转用 液压马达 27 和旋转用电动马达 25 的合计转矩的减速, 在步骤 (S204) 中, 反复进行直到判 断为 YES。此时, 旋转用电动马达 25 进行发电动作, 旋转体 2 的动能作为电能被再生。
     在步骤 (S202) 中判断为 YES 的情况下, 移动到步骤 (S206)。在步骤 (S206) 中, 作 为向旋转用电动马达 25 的转矩指令, 输入 0 信号, 开始旋转用液压马达 27 单独的减速。
     接下来, 在步骤 (S208) 中, 旋转用电动马达 25 的无传感器驱动控制结束, 继续步 骤 (S210) 的基于旋转用液压马达 27 单独的减速, 最后, 通过步骤 (S212) 停止旋转体 2 的 旋转。具体而言, 在图 6 所示的时刻 T5, 减速到基准速度 N1 后, 向旋转用电动马达 25 的转 矩指令成为零, 在旋转用电动马达 25 的转矩成为零后, 仅通过旋转用液压马达 27 的转矩使 旋转体 2 停止。若旋转用电动马达 25 近乎停止则速度成为 N0 以下 ( 时刻 T6), 成为不清楚 磁极位置、 不受控制的状态。
     根据上述的本发明的一个实施方式, 在搭载旋转用液压马达 27 和旋转用电动马 达 25 双方、 且通过合计转矩来驱动旋转体 2 的工程机械中, 没有装备用于检测旋转用电动 马达 25 的转子的磁极位置的旋转位置传感器, 在仅通过旋转用液压马达 27 的转矩来驱动 旋转体 2 的状态下, 电动马达控制器 60 将产生于旋转用电动马达 25 的感应电压取入, 根据 得到的感应电压波形算出转子的磁极位置, 并对旋转用电动马达 25 进行无传感器驱动, 由此, 能够以较高的可靠性且廉价地实现具有并用旋转用液压马达 27 和旋转用电动马达 25 的旋转体驱动装置的工程机械。由此, 对于习惯了现有的液压执行机构驱动的工程机械的 操作者来说, 能够无不适感地进行操作, 并且, 通过基于旋转用电动马达 25 的能效提高效 果及能量再生效果, 能够实现节能化。
     下面, 使用图 7 对构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动 装置的其他的例子进行说明。此外, 在图 7 中, 与图 1 至图 6 中所示标记相同标记的部分为 同一部分或相当的部分, 所以, 省略这部分的说明。
     本实施方式中, 旋转用电动马达 25 和旋转用液压马达 27 的轴在齿轮箱 130 内结 合, 其旋转导入小齿轮轴。 该情况下, 能够通过齿轮箱内的未图示齿轮的齿轮比来改变旋转 用电动马达 25 的转速和旋转用液压马达 27 的转速。即使使用这样的旋转体驱动装置, 只 要旋转用液压马达 27 进行旋转, 旋转用电动马达 25 就也进行旋转, 在仅通过旋转用液压马 达 27 的转矩来驱动旋转体 2 的状态下, 能够通过旋转用电动马达 25 产生的感应电压算出 磁极位置。
     根据本实施方式, 能够得到与上述一实施方式同样的效果。
     另外, 本实施方式中, 通过旋转体驱动装置的齿轮比的设定, 能够将旋转用电动马 达 25 的转速设定得比旋转用液压马达 27 的转速高。通过这样设定, 即使在旋转体 2 的转 速较低的情况下, 旋转用电动马达 25 的检测转速变高, 能够根据旋转体 2 的低速旋转域算 出旋转用电动马达 25 的磁极位置。其结果为, 能够扩大旋转用电动马达 25 的无传感器驱 动可能区域, 提高工程机械的可靠性。 下面, 使用图 8 及图 9 说明构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋 转体驱动装置的另一其他的例子。图 8 是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液 压电动旋转体驱动装置的另一其他的例子的侧视图, 图 9 是表示构成本发明的工程机械的 一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的另一其他的例子的配置状态的俯视概要图。 此 外, 在图 8 及图 9 中, 与图 1 至图 7 中所示标记相同标记的部分为同一部分或相当的部分, 所以, 省略该部分的说明。
     本实施方式中, 液压旋转体驱动装置 134 和电动旋转体驱动装置 144 独立地设置 在旋转框架 21 上, 但由于旋转用电动马达 25 的小齿轮 133 和旋转用液压马达 27 的小齿轮 143 通过内轮 93 的齿轮结合, 所以, 仍然能够通过旋转用液压马达 27 的转矩和旋转用电动 马达 25 的转矩的合计转矩来驱动旋转体 2, 在仅通过旋转用液压马达 27 的转矩来驱动旋转 体 2 的状态下, 通过产生于旋转用电动马达 25 的感应电压, 能够算出旋转用电动马达 25 的 磁极位置。
     根据本实施方式, 能够得到与上述的一个实施方式相同的效果。
     此外, 在本发明的实施方式中, 说明了将来自旋转操作杆 81 的操作指令信号输入 至旋转控制用的控制器 80、 并从旋转控制用的控制器 80 对控制阀 42 输出旋转驱动指令的 例子, 但本发明不限于此, 例如, 还可以从旋转操作杆 81 不经由旋转控制用的控制器 80 而 直接对控制阀 42 输出旋转驱动指令, 从而驱动旋转用液压马达 27。
     另外, 在本发明的实施方式中, 作为工程机械以液压挖掘机为例进行了说明, 但本 发明不限于此, 能够适用于全部液压挖掘机以外的具有旋转体的工程·作业机械。
     附图标记的说明
     1 行驶体 2 旋转体 21 旋转框架 22 发动机 23 辅助发电马达 24 蓄电装置 25 旋转用电动马达 26 减速机构 27 旋转用液压马达 3 前部装置 31 动臂 33 斗杆 35 铲斗 41 液压泵 42 控制阀 55 电动马达控制单元 60 电动马达控制器 80 旋转控制用的控制器 81 旋转操作杆 90 齿轮罩 91 轴罩 92 圆筒 93 内轮 94 外轮 95 驱动小齿轮 96 小齿轮轴

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1、10申请公布号CN102484441A43申请公布日20120530CN102484441ACN102484441A21申请号201180003361622申请日20110325201007521720100329JPH02P6/18200601E02F9/2020060171申请人日立建机株式会社地址日本东京都72发明人渡边聪彦石田俊彦枝村学74专利代理机构北京市金杜律师事务所11256代理人陈伟54发明名称工程机械57摘要本发明提供一种工程机械。工程机械由以下部件构成原动机22;通过原动机22而被驱动的液压泵41;通过来自液压泵41的压力油而被驱动的液压马达27;电动马达25;在与电动马达。

2、25之间进行电力的供给及接受的蓄电装置24;进行电动马达25的驱动控制的电动马达控制器60;将电动马达25和液压马达27的动力传递至旋转体2的减速机构26,其中,电动马达控制器60具有感应电压波形检测机构,其检测电动马达25的感应电压波形;磁极位置算出机构,在仅通过液压马达27的转矩而驱动旋转体2的状态下,该磁极位置算出机构取入感应电压波形,根据得到的感应电压波形不经由旋转位置传感器而算出电动马达25的转子的磁极位置。30优先权数据85PCT申请进入国家阶段日2012021686PCT申请的申请数据PCT/JP2011/0574312011032587PCT申请的公布数据WO2011/1224。

3、89JA2011100651INTCL权利要求书1页说明书8页附图8页19中华人民共和国国家知识产权局12发明专利申请权利要求书1页说明书8页附图8页1/1页21一种工程机械,由以下部件构成原动机22;通过所述原动机22而被驱动的液压泵41;通过来自所述液压泵41的压力油而被驱动的液压马达27;电动马达25;在与所述电动马达25之间进行电力的供给及接受的蓄电装置24;进行所述电动马达25的驱动控制的电动马达控制器60;将所述电动马达25和所述液压马达27的动力传递至旋转体2的减速机构26,其特征在于所述电动马达控制器60具有感应电压波形检测机构,其检测所述电动马达25的感应电压波形;磁极位置算。

4、出机构,在仅通过所述液压马达27的转矩而驱动所述旋转体2的状态下,该磁极位置算出机构将来自所述感应电压波形检测机构的感应电压波形取入,根据得到的感应电压波形不经由旋转位置传感器而算出所述电动马达25的转子的磁极位置。2如权利要求1所述的工程机械,其特征在于在所述旋转体2的旋转速度低、且所述电动马达25的转子相对于定子的磁极位置不明时,通过对旋转操作所述旋转体2的旋转操作杆81的操作,对控制阀42输出旋转驱动指令,所述控制阀42将来自所述液压泵41的压力油供给至所述液压马达27并驱动所述旋转体2。3如权利要求2所述的工程机械,其特征在于所述电动马达控制器60还具有无传感器驱动控制机构,在所述电动。

5、马达25达到能够算出转子的磁极位置的转速后,该无传感器驱动控制机构通过感应电压波形算出所述转子的磁极位置,并对所述电动马达25进行驱动控制。4如权利要求3所述的工程机械,其特征在于所述无传感器驱动控制机构,在所述电动马达25的速度增速并达到设定值后,开始向所述电动马达25的转矩施加。5如权利要求3所述的工程机械,其特征在于所述无传感器驱动控制机构,在所述电动马达25的速度减速并达到设定值后,停止向所述电动马达25的转矩施加。权利要求书CN102484441A1/8页3工程机械技术领域0001本发明涉及液压挖掘机等的具有旋转体的工程机械,更详细地说,涉及具有由并用液压马达和电动马达的旋转体驱动装。

6、置进行驱动的旋转体的工程机械。背景技术0002一般地,如液压挖掘机那样的工程机械,将使用汽油、轻油等的燃料的发动机作为动力源,驱动液压泵而产生压力油,通过该压力油来驱动被称为液压马达、液压缸的液压执行机构。液压执行机构小型轻量且能够实现大输出,作为工程机械的执行机构而被广泛应用。0003另一方面,近年,提出了一种工程机械,使用由电动马达及蓄电设备电池、双电层电容器等等构成的电动执行机构,由此,与仅使用液压执行机构的现有的工程机械相比提高了能效,能够谋求节能化例如,参照专利文献1。电动执行机构与液压执行机构相比能效更好,具有能够将制动时的动能作为电能再生这一在能量方面优良的特性。0004例如,在。

7、专利文献1所公开的现有技术中,示出了作为旋转体的驱动执行机构搭载了电动马达的液压挖掘机。使液压挖掘机的旋转体相对于行驶体进行旋转驱动的执行机构,其使用频率高,在作业中频繁地反复进行起动停止、加速减速。0005此时,减速时制动时的旋转体的动能,在采用液压执行机构的情况下在液压回路上作为热量而被废弃,但在采用电动执行机构的情况下,由于有望作为电能而再生,所以,从节能的观点出发,使用电动马达是有效的。0006另外,公开了一种搭载有液压马达和电动马达双方、且通过合计转矩驱动旋转体的工程机械例如,参照专利文献2及3。专利文献2及3的现有技术中,作为旋转驱动用执行机构,都是通过并用电动马达和液压马达而使适。

8、应了现有的液压执行机构驱动的工程机械的操作者无不适感地进行操作,并且通过简单且实用化容易的结构来谋求节能化。0007专利文献1日本特开2001016704号公报0008专利文献2日本特开2004124381号公报0009专利文献3日本特开2009052339号公报0010专利文献4日本特开平09056193号公报0011如专利文献1至3公开的现有技术这样,在使用电动马达作为工程机械的旋转体的驱动装置的情况下,电动马达在作业中反复进行停止、起动。一般地,在这样的用途中,使用带磁极位置传感器的永久磁铁同步马达,即所谓伺服马达。在从停止状态开始的伺服马达启动过程中,需要对转子相对于定子的磁极位置进行。

9、检测,需要如专利文献3的现有技术所公开的那样,设置分解器、编码器那样的磁极位置传感器。0012在工程机械中,振动、冲击、热等条件尤其苛刻,能够列举出在旋转驱动装置的电动马达中使用磁极位置传感器时的可靠性降低的问题。另外,这些磁极位置传感器造价高,还存在制造费用的成本提高的问题。0013因此,考虑导入无传感器马达驱动控制技术,这种无传感器马达驱动控制技术,已说明书CN102484441A2/8页4在使空调等的持续旋转用途的马达中被普遍使用,是在没有磁极位置传感器的情况下驱动永久磁铁同步马达,但是,为了适用于工程机械的旋转体的驱动装置,在从停止状态开始的起动方面存在问题。0014在无传感器马达驱动。

10、控制下的马达起动过程中,例如,需要进行对三相线圈中的两相进行通电、且检测出剩余的一相的定子绕组中产生的感应电压、并根据该感应电压检测出旋转子的磁极位置从而依次切换所述两相通电的所谓序列SEQUENCE例如,参照专利文献4。因此,对要求反复进行停止、起动以及微速下的旋转动作的工程机械的旋转体驱动装置适用该无传感器马达驱动控制技术比较困难。发明内容0015本发明是为了解决这样的问题而作出的发明,其目的在于提供一种工程机械,其具有能够从停止状态进行旋转驱动的旋转体的驱动装置,该工程机械上搭载液压马达和电动马达两者,并通过合计转矩来驱动旋转体,能够抑制成本并同时提高可靠性。0016为了实现上述目的,第。

11、一技术方案的工程机械,由以下部件构成原动机;通过所述原动机而被驱动的液压泵;通过来自所述液压泵的压力油而被驱动的液压马达;电动马达;在与所述电动马达之间进行电力的供给及接受的蓄电装置;进行所述电动马达的驱动控制的电动马达控制器;将所述电动马达和所述液压马达的动力传递至旋转体的减速机构,其中,所述电动马达控制器具有感应电压波形检测机构,其检测所述电动马达的感应电压波形;磁极位置算出机构,在仅通过所述液压马达的转矩而驱动所述旋转体的状态下,该磁极位置算出机构将来自所述感应电压波形检测机构的感应电压波形取入,根据得到的感应电压波形不经由旋转位置传感器而算出所述电动马达的转子的磁极位置。0017另外,。

12、第二技术方案在第一技术方案中,其特征在于在所述旋转体的旋转速度低、且所述电动马达的转子相对于定子的磁极位置不明时,通过对旋转操作所述旋转体的旋转操作杆的操作,对控制阀输出旋转驱动指令,所述控制阀将来自所述液压泵的压力油供给至所述液压马达并驱动所述旋转体。0018而且,第三技术方案在第二技术方案中,其特征在于所述电动马达控制器还具有无传感器驱动控制机构,在所述电动马达达到能够算出转子的磁极位置的转速后,该无传感器驱动控制机构通过感应电压波形算出所述转子的磁极位置,并对所述电动马达进行驱动控制。0019另外,第四技术方案在第三技术方案中,其特征在于所述无传感器驱动控制机构,在所述电动马达的速度增速。

13、并达到设定值后,开始向所述电动马达的转矩施加。0020而且,第五技术方案在第三技术方案中,其特征在于所述无传感器驱动控制机构,在所述电动马达的速度减速并达到设定值后,停止向所述电动马达的转矩施加。0021发明的效果0022根据本发明,提供一种工程机械,在搭载了液压马达和电动马达两者、且通过合计转矩来驱动旋转体的工程机械中,具有旋转体驱动装置,其不具有用于检测电动马达的转子的磁极位置的旋转位置传感器,在仅通过液压马达的转矩来驱动旋转体的状态下,电动马达控制器将产生于电动马达的感应电压取入,根据得到的感应电压波形算出转子的磁极位置,对电动马达进行无传感器驱动,由此,能够使具有并用液压马达和电动马达。

14、的旋转体说明书CN102484441A3/8页5驱动装置的工程机械具有高可靠性,且能够廉价地实现。由此,能够使适应了现有的液压执行机构驱动的工程机械的操作者无不适感地进行操作,并且,通过基于电动马达的能效提高效果及能量再生效果,能够实现节能化。附图说明0023图1是表示本发明的工程机械的一个实施方式的侧视图。0024图2是构成本发明的工程机械的一个实施方式的主要电动液压机器的系统构成图。0025图3是通过局部剖面表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的一例的侧视图。0026图4是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的加速时的无传感器驱动控制的流。

15、程图。0027图5是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的减速时的无传感器驱动控制的流程图。0028图6是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的无传感器驱动控制中的马达速度与马达转矩的关系的一例的特性图。0029图7是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的其他的例子的侧视图。0030图8是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的另一其他的例子的侧视图。0031图9是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的另一其他的例子的配置状态的俯视概要图。具体实施方式0032以下,使。

16、用附图说明本发明的工程机械的一个实施方式。0033图1及图2是表示本发明的工程机械的一个实施方式的图,图1是表示本发明的工程机械的一个实施方式的侧视图,图2是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的主要电动液压机器的系统构成图。0034图1表示作为工程机械的液压挖掘机。该液压挖掘机大致由以下部分构成自走式行驶体1;能够旋转地搭载在该行驶体1上且与行驶体1一同构成车身的旋转体2;能够在上下方向上转动能够俯仰运动地安装在该旋转体2上的前方部上的前部装置3。0035行驶体1由一对履带11及履带框架12图中仅示出单侧、独立地驱动控制各履带11的行驶用液压马达13、14图中仅示出单侧的13及其减速机构等。

17、构成。0036旋转体2包括旋转框架21;设在旋转框架21上、作为原动机的发动机22;由发动机22驱动的辅助发电马达23;旋转用电动马达25;由连接在辅助发电马达23及旋转用电动马达25上的存储电能的电容器、电池等构成的蓄电装置24;包括使旋转用电动马达25的旋转减速的减速机构26、且通过旋转用电动马达25和旋转用液压马达27的驱动力而使旋转体2旋转框架21相对于行驶体1旋转驱动的旋转机构等。0037前部装置3由动臂31、用于驱动动臂31的动臂液压缸32、旋转自由地轴支承在动说明书CN102484441A4/8页6臂31的前端部附近的斗杆33、用于驱动斗杆33的斗杆液压缸34、能够旋转地轴支承在。

18、斗杆33的前端的铲斗35、用于驱动铲斗35的铲斗液压缸36等构成,该前部装置3搭载在旋转体2上。0038另外,在旋转体2的旋转框架21上搭载有液压系统40,该液压系统40包括产生用于驱动所述旋转用液压马达27、动臂液压缸32、斗杆液压缸34、铲斗液压缸36等的液压执行机构的液压的液压泵41;以及用于驱动控制各执行机构的、图1中未示出的控制阀42。作为液压源的液压泵41被发动机22驱动。0039下面,使用图2说明本实施方式的主要电动液压系统。图2中,发动机22的驱动力传递至液压泵41。从液压泵41排出的动作油经由液压配管43供给至控制阀42。控制阀42根据来自未图示的各操作杆的指令,控制向动臂液。

19、压缸32、斗杆液压缸34、铲斗液压缸36及行驶用液压马达13、14的动作油的排出量及排出方向。另外,控制阀42根据来自操作杆的指令,控制向旋转用液压马达27的动作油的排出量及排出方向。0040电动马达控制单元55大致由以下部分构成由储蓄电能的电容器、电池等构成的蓄电装置24;将来自该蓄电装置24的直流电升压至规定的母线电压的斩波器51;在与旋转用电动马达25之间进行电力转换的转换器52;在与辅助发电马达23之间进行电力转换的转换器53;用于使母线电压稳定的平滑电容器54;控制转换器52、53等的电动马达控制器60。0041蓄电装置24,在辅助发电马达23及/或旋转用电动马达25发挥电动机作用时。

20、,经由转换器52及/或转换器53供给所需要的电力,另外,在辅助发电马达23及/或旋转用电动马达25发挥发电机作用时,经由转换器52及/或转换器53接收产生的电力。0042转换器52、53由使用多个例如IGBT等的开关元件的三相桥式转换器和用于开闭该开关元件的门极驱动回路构成。例如,在旋转用电动马达25驱动时,根据来自后述的旋转控制用的控制器80的指令信号,电动马达控制器60对转换器52输出脉冲宽度调制PWM信号,由此将从蓄电装置24供给的直流电转换成三相交流电,使向三相的旋转用电动马达25的定子绕组的通电依次换流,由此,将与指令信号相应的各相的电流向旋转用电动马达25输出。旋转用电动马达25是。

21、对转子采用永久磁铁的永久磁铁同步马达。0043在将旋转用电动马达25和转换器52之间连接的三相电缆59上,设有作为感应电压波形检测机构的电压传感器59A,伴随旋转用电动马达25的旋转而产生的感应电压波形被输入至电动马达控制器60。0044在电动马达控制器60上,安装有作为磁极位置算出机构的软件,该磁极位置算出机构根据输入的所述感应电压波形算出旋转用电动马达25的转速以及转子的磁极位置。例如,在旋转用电动马达25从停止状态到达规定的转速,且感应电压成为充分的值时,通过电压传感器59A检测感应电压波形,电动马达控制器60对感应电压波形进行处理,由此,算出旋转用电动马达25的转子磁极位置定子与转子的。

22、旋转位置关系,开始旋转用电动马达25的无传感器驱动控制。0045旋转用电动马达25的旋转轴和旋转用液压马达27的旋转轴被结合,经由减速机构26驱动旋转体2。0046旋转控制用的控制器80使用压力信号、旋转速度信号等的图2中未示出的信号和来自旋转操作杆81的操作指令信号,对控制阀42、电动马达控制单元55输出指令信号,进说明书CN102484441A5/8页7行液压单独旋转模式、液压电动复合旋转模式的切换、以及各模式的旋转控制、电动系统的异常监视、能量管理等的控制。标记75是将来自旋转控制用的控制器80的电信号向液压先导信号转换的设备,例如相当于电磁比例阀。0047下面,使用图3说明本实施方式中。

23、的旋转体驱动装置。图3是通过局部剖面表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的一例的侧视图。图3中,与图1及图2中所示标记相同标记的部分为同一部分,所以,省略其详细的说明。0048图3所示的本发明的实施方式即液压挖掘机的旋转体驱动装置是下述结构在旋转用液压马达27和内置了行星齿轮的减速机构26的齿轮罩90之间夹持有旋转用电动马达25。旋转用电动马达25由轴100、转子101、定子线圈102、冷却水路103、上部轴承104、下部轴承105等构成。在轴100的上部,插入并结合有液压马达轴端106,轴100的下部的电动马达轴端107结合在齿轮罩90内的行星齿轮减速机构上。004。

24、9而且,齿轮罩90螺栓固定在轴罩91上,它们整体固定在旋转体2的下部的旋转框架21上。此外,图3中,圆筒92是设在行驶体1的上部的环状的部件,环状的内轮93通过多个螺栓固定在圆筒92的上表面上。在该内轮93的内侧设有与驱动小齿轮95啮合的内齿齿轮。环状的外轮94通过多个螺栓而固定在旋转体2侧的部件即旋转框架21的下表面上,并以包围内轮93的外侧的方式配置。小齿轮轴96将驱动小齿轮95和旋转用液压马达的旋转轴连结。0050根据本发明的实施方式,旋转用电动马达25不具有用于检测磁极位置的旋转位置传感器,所以,成为图3所示的极简单的构造。0051下面,通过上述的本发明的工程机械的一个实施方式,使用图。

25、3至图6说明根据旋转操作杆81的输入、旋转体2被驱动时的旋转用液压马达27和旋转用电动马达25的动作。图4是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的加速时的无传感器驱动控制的流程图,图5是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的减速时的无传感器驱动控制的流程图,图6是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的无传感器驱动控制中的马达速度与马达转矩的关系的一例的特性图。图4至图6中,与图1至图3中所示标记相同标记的部分是同一部分,所以,省略其详细的说明。0052首先,在加速时的步骤S100中,输入旋转加速指令。具体而言,例如,。

26、在旋转体2停止的状态下,通过操作者输入旋转操作杆81的加速操作指令信号。图6中,以从时刻T0到时刻T3按比例增大的方式输入有旋转指令信号。0053接下来,在步骤S102中,检测旋转用电动马达25的感应电压。具体而言,具有永久磁铁的旋转用电动马达的转子101相对于定子线圈102旋转,由此,在定子线圈中产生感应电压,在旋转用电动马达25和转换器52之间的三相电缆59中产生伴随旋转用电动马达25的旋转的感应电压波形。0054接着,在步骤S104中,测定之前的步骤S102中检测到的感应电压波形的电压值,并判断能否算出旋转用电动马达25的磁极位置。在该步骤S104中判断为NO的情况下,进入步骤S106,。

27、继续基于旋转用液压马达27单独的加速,在步骤S104中,反复进行直到判断为YES。0055在步骤S104中判断为YES的情况下,移动到步骤S108。在步骤S108中,根说明书CN102484441A6/8页8据伴随旋转用电动马达25的旋转的感应电压算出转子磁极位置。具体而言,在图6所示的时刻T1,旋转用电动马达速度达到N0,在感应电压成为充分的值时,通过电压传感器59A检测感应电压波形,通过电动马达控制器60,算出旋转用电动马达25的转子磁极位置定子与转子的旋转位置关系。这里,直到电动马达控制器60算出磁极位置为止,无法获知马达的速度转速,因此,N0只是用于说明动作的值。0056接下来,在步骤。

28、S110中,开始对旋转用电动马达25的无传感器驱动控制。此时,作为向旋转用电动马达25的转矩指令输入有0信号。0057接下来,在步骤S112中,检测旋转用电动马达25的速度,并判断该速度是否为规定速度N1以上。在该步骤S112中判断为NO的情况下,进入步骤S114,继续基于旋转用液压马达27单独的加速,在步骤S112中,反复进行直到判断为YES。0058在步骤S112中判断为YES的情况下,移动到步骤S116。在步骤S116中,开始向旋转用电动马达25的转矩的施加。具体而言,在图6所示的时刻T2,在旋转用电动马达25的速度达到旋转用电动马达驱动开始基准速度即N1后,开始向旋转用电动马达25的转。

29、矩施加,而且,在下一个步骤S118中通过旋转用液压马达27和旋转用电动马达25的合计转矩,旋转体2被驱动。此外,在图6中,虚线表示旋转用电动马达25的转矩,实线表示旋转用液压马达27和旋转用电动马达25的合计转矩。另外,如图7所示,为了产生能够算出旋转用电动马达25的转子磁极位置的马达感应电压,基准速度N1需要比所需的马达速度N0大。加速时,在基准速度N1以上,通过旋转用液压马达27和旋转用电动马达25的合计转矩进行旋转体的驱动。由于是在磁极位置算出之后,所以,该基准速度N1与N0不同,是电动马达控制器60能够获知的值。0059接下来,在减速时的步骤S200中,输入旋转减速指令。具体而言,例如。

30、,在旋转体2的旋转状态下,通过操作者输入旋转操作杆81的减速操作指令信号。0060然后,在步骤S202中,检测旋转用电动马达25的速度,判断该速度是否为规定速度N1以下。在该步骤S202中判断为NO的情况下,进入步骤S204,继续基于旋转用液压马达27和旋转用电动马达25的合计转矩的减速,在步骤S204中,反复进行直到判断为YES。此时,旋转用电动马达25进行发电动作,旋转体2的动能作为电能被再生。0061在步骤S202中判断为YES的情况下,移动到步骤S206。在步骤S206中,作为向旋转用电动马达25的转矩指令,输入0信号,开始旋转用液压马达27单独的减速。0062接下来,在步骤S208中。

31、,旋转用电动马达25的无传感器驱动控制结束,继续步骤S210的基于旋转用液压马达27单独的减速,最后,通过步骤S212停止旋转体2的旋转。具体而言,在图6所示的时刻T5,减速到基准速度N1后,向旋转用电动马达25的转矩指令成为零,在旋转用电动马达25的转矩成为零后,仅通过旋转用液压马达27的转矩使旋转体2停止。若旋转用电动马达25近乎停止则速度成为N0以下时刻T6,成为不清楚磁极位置、不受控制的状态。0063根据上述的本发明的一个实施方式,在搭载旋转用液压马达27和旋转用电动马达25双方、且通过合计转矩来驱动旋转体2的工程机械中,没有装备用于检测旋转用电动马达25的转子的磁极位置的旋转位置传感。

32、器,在仅通过旋转用液压马达27的转矩来驱动旋转体2的状态下,电动马达控制器60将产生于旋转用电动马达25的感应电压取入,根据得到的感应电压波形算出转子的磁极位置,并对旋转用电动马达25进行无传感器驱动,由说明书CN102484441A7/8页9此,能够以较高的可靠性且廉价地实现具有并用旋转用液压马达27和旋转用电动马达25的旋转体驱动装置的工程机械。由此,对于习惯了现有的液压执行机构驱动的工程机械的操作者来说,能够无不适感地进行操作,并且,通过基于旋转用电动马达25的能效提高效果及能量再生效果,能够实现节能化。0064下面,使用图7对构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的。

33、其他的例子进行说明。此外,在图7中,与图1至图6中所示标记相同标记的部分为同一部分或相当的部分,所以,省略这部分的说明。0065本实施方式中,旋转用电动马达25和旋转用液压马达27的轴在齿轮箱130内结合,其旋转导入小齿轮轴。该情况下,能够通过齿轮箱内的未图示齿轮的齿轮比来改变旋转用电动马达25的转速和旋转用液压马达27的转速。即使使用这样的旋转体驱动装置,只要旋转用液压马达27进行旋转,旋转用电动马达25就也进行旋转,在仅通过旋转用液压马达27的转矩来驱动旋转体2的状态下,能够通过旋转用电动马达25产生的感应电压算出磁极位置。0066根据本实施方式,能够得到与上述一实施方式同样的效果。006。

34、7另外,本实施方式中,通过旋转体驱动装置的齿轮比的设定,能够将旋转用电动马达25的转速设定得比旋转用液压马达27的转速高。通过这样设定,即使在旋转体2的转速较低的情况下,旋转用电动马达25的检测转速变高,能够根据旋转体2的低速旋转域算出旋转用电动马达25的磁极位置。其结果为,能够扩大旋转用电动马达25的无传感器驱动可能区域,提高工程机械的可靠性。0068下面,使用图8及图9说明构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的另一其他的例子。图8是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压电动旋转体驱动装置的另一其他的例子的侧视图,图9是表示构成本发明的工程机械的一个实施方式的液压。

35、电动旋转体驱动装置的另一其他的例子的配置状态的俯视概要图。此外,在图8及图9中,与图1至图7中所示标记相同标记的部分为同一部分或相当的部分,所以,省略该部分的说明。0069本实施方式中,液压旋转体驱动装置134和电动旋转体驱动装置144独立地设置在旋转框架21上,但由于旋转用电动马达25的小齿轮133和旋转用液压马达27的小齿轮143通过内轮93的齿轮结合,所以,仍然能够通过旋转用液压马达27的转矩和旋转用电动马达25的转矩的合计转矩来驱动旋转体2,在仅通过旋转用液压马达27的转矩来驱动旋转体2的状态下,通过产生于旋转用电动马达25的感应电压,能够算出旋转用电动马达25的磁极位置。0070根据。

36、本实施方式,能够得到与上述的一个实施方式相同的效果。0071此外,在本发明的实施方式中,说明了将来自旋转操作杆81的操作指令信号输入至旋转控制用的控制器80、并从旋转控制用的控制器80对控制阀42输出旋转驱动指令的例子,但本发明不限于此,例如,还可以从旋转操作杆81不经由旋转控制用的控制器80而直接对控制阀42输出旋转驱动指令,从而驱动旋转用液压马达27。0072另外,在本发明的实施方式中,作为工程机械以液压挖掘机为例进行了说明,但本发明不限于此,能够适用于全部液压挖掘机以外的具有旋转体的工程作业机械。0073附图标记的说明说明书CN102484441A8/8页1000741行驶体00752旋。

37、转体007621旋转框架007722发动机007823辅助发电马达007924蓄电装置008025旋转用电动马达008126减速机构008227旋转用液压马达00833前部装置008431动臂008533斗杆008635铲斗008741液压泵008842控制阀008955电动马达控制单元009060电动马达控制器009180旋转控制用的控制器009281旋转操作杆009390齿轮罩009491轴罩009592圆筒009693内轮009794外轮009895驱动小齿轮009996小齿轮轴说明书CN102484441A101/8页11图1说明书附图CN102484441A112/8页12图2说明书附图CN102484441A123/8页13图3说明书附图CN102484441A134/8页14图4说明书附图CN102484441A145/8页15图5说明书附图CN102484441A156/8页16图6说明书附图CN102484441A167/8页17图7说明书附图CN102484441A178/8页18图8图9说明书附图CN102484441A18。

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