[發明專利]電動建筑機械

有效

• 申請號: 201310699704.8
• 申請日: 2013-12-18
• 公開（公告）號: CN103866813B
• 公開（公告）日: 2017-09-22
• 發明（設計）人: 土井哲弘;濱野秀之;藤田健升
• 申請（專利權）人: 日立建機株式會社
• 主分類號: E02F9/20
• 分類號: E02F9/20
• 代理公司: 北京銀龍知識產權代理有限公司11243
• 代理人: 許靜,郭鳳麟

技術領域

本發明涉及一種將電力作為驅動源的電動液壓挖掘機等電動建筑機械。

背景技術

近年來，在建筑機械的施工現場，對節能和提高環境耐性的要求持續增高。為了與其呼應，建筑機械廠商提供了一種搭載電動馬達來代替引擎，驅動液壓系統的電動建筑機械。

作為電動建筑機械的現有技術具有專利文獻1所示的技術。該專利文獻1公開了作為電動建筑機械一個例子的電動液壓挖掘機。電動液壓挖掘機將來自設置在車體外部的配電盤等的商用電源經由電纜提供給電動馬達來進行驅動。因此，不會從車體排出廢氣，并且低噪音環境耐性強。

電動液壓挖掘機的用途由于電纜的長度有限，移動范圍有限制，因此雖然主要是以廢料產業和工業廢物處理業等固定狀態下進行操作的現場，但有時也會以較少的頻率在操作現場內進行移動。作為表示電動液壓挖掘機的移動的現有技術，有專利文獻2所示的技術。該專利文獻2公開了作為電動液壓挖掘機的外部電源的一個例子的技術，即電源車具備電池，能夠移動電動液壓挖掘機。

一般情況下，在電動液壓挖掘機中搭載通過交流電力進行驅動的電動馬達。因此在該電源車搭載有將電池的直流電力轉換為交流電力的交流變換器，即逆變器。

電動馬達的轉速和交流電力的頻率大致為比例關系。逆變器對電動馬達的轉速控制一直采用V/F控制的方式。該V/F是Voltage/frequency的簡稱，是使電壓和交流電力的頻率比恒定的控制。這樣，能夠抑制對電動馬達的弱勵磁和過勵磁，防止扭矩不足和效率等下降。

將通過該逆變器交換后的交流電力提供給電動馬達，電動馬達對通過耦合器等與其旋轉軸結合的液壓泵賦予驅動力，液壓泵將液壓油提供給車體的行駛裝置，從而能夠行駛。另外搭載了電池的電源車經由牽引裝置由液壓挖掘機進行牽引，從而電動液壓挖掘機和電池能夠一起移動。

電動液壓挖掘機具備控制電動馬達的啟動的控制裝置。作為表示該控制裝置的現有技術，有專利文獻3所示的技術。該專利文獻3中公開了作為控制裝置的一個例子的星三角啟動裝置。星三角啟動裝置由多個電磁開關和定時器構成，啟動時通過電磁開關將電動馬達的線圈做成星型聯結，用定時器設定旋轉速度增加到某個程度的時間，到達設定時間后，定時器使電磁開關動作，切換為三角聯結。

三角聯結與星型聯結相比阻抗低，旋轉時流過的電流大，因此具有能夠得到大扭矩的優點。阻抗的值隨著電動馬達的轉速的增加而增加，因此電動馬達的啟動初期的阻抗低。由此，如果施加商用電源200V左右的電壓則瞬間會流動1000A左右的大電流。星型聯結的阻抗與三角聯結的阻抗相比為3倍，因此通過啟動時進行星型聯結來抑制大電流的流動。

另外，如前所述，逆變器使用V/F控制進行電動馬達的轉速控制，啟動時從0轉速附近向目標的轉速增加時增加交流電力的頻率，但是為了維持上述電壓和交流電力的頻率的比例關系而進行控制，因此在0轉速附近的電壓比商用電源低，抑制大電流的流動。

上述的專利文獻3所示的現有技術中，從星型聯結切換到三角聯結時，通過電磁開關的開關動作產生沖擊電壓，瞬間流過電動馬達的滿負荷電流的20倍以上的過電流。

上述的專利文獻2所示的現有技術中，當通過來自電源車所搭載的逆變器的交流電力來啟動電動馬達時，由于從星型聯結切換到三角聯結時產生的沖擊電壓，在逆變器中流動過電流。當逆變器具備過電流保護裝置時，逆變器停止，電動馬達也停止。另外當重復進行電動馬達的啟動時，擔心逆變器自身損壞。

作為抑制上述沖擊電壓的現有技術有專利文獻4所示的技術。該專利文獻4公開了作為抑制技術的一個例子的電抗器。該電抗器具有以下功能，即根據感應特性抑制急劇的電流變化、即過電流。該電抗器保護逆變器不受過電流的影響，因此還考慮用于專利文獻2所示的電源車。

上述的專利文獻2所示的電源車使用了上述的專利文獻4所示的電抗器時，能夠搭載在電動建筑機械或者電源車的任意一個上，但是適合電動建筑機械的電力規格的容量會使體積變大，產生設置空間上的制約。另外該電抗器價格高，搭載到電動建筑機械或者電源車上時的設備費用變得昂貴。

專利文獻1：日本特開2011-89364號公報

專利文獻2：日本特開2008-69516號公報

專利文獻3：日本特開2012-102524號公報

專利文獻4：日本特開2011-193714號公報

發明內容