CN107906063B - 升降作业设备及其动力系统 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种升降作业设备及其动力系统。动力系统包括永磁同步电机、液压泵、液压执行元件、控制手柄、控制器和蓄电池，永磁同步电机与液压泵传动连接；液压泵通过油路为液压执行元件提供执行动作所需的压力油，油路中设置有电磁换向阀；控制手柄用于输出操作信号给控制器；控制器与永磁同步电机、电磁换向阀的控制端连接，控制器用于根据操作信号输出电机控制信号至永磁同步电机以调节其转速和/或转矩，控制器根据操作信号输出阀控制信号至电磁换向阀以控制液压执行元件的动作；蓄电池用于为永磁同步电机、控制手柄、控制器、电磁换向阀供电。本发明可以减少升降作业设备的重量，提高作业效率，在同样的电池容量下提高工作时长。

Description

升降作业设备及其动力系统
技术领域
本发明属于升降作业机械的技术领域。
背景技术
目前，现有的升降作业设备如登高平台作业车、高空作业车、叉车等，其一般通过液压系统进行升降作业，而液压系统的原动机一般为电动机或内燃机。由于日益严格的环保要求，电动化逐渐成为了发展趋势。现有的升降作业设备所用的电动机通常为异步励磁电动机，其存在体积大、重量重、损耗小、功率因数低、效率低等缺点。特别是在移动式升降作业设备上，由于蓄电池的电容量有限，如电动机重量过大或效率较低的话，会影响设备的工作时长，降低作业效率。此外，如果要实现液压系统的能量回收，还需要另外配备发电机，这样不但增加了整机重量，还增加了整机成本。
发明内容
本发明的目的在于避免现有技术中的不足而提供一种升降作业设备及其动力系统，以解决现有升降作业设备存在的问题至少其中之一。
本发明的目的通过以下技术方案实现：
一方面，本发明提供一种升降作业设备动力系统，包括永磁同步电机、液压泵、液压执行元件、控制手柄、控制器和蓄电池，其中：所述永磁同步电机的电机轴与液压泵的泵轴传动连接；所述液压泵通过油路为液压执行元件提供执行动作所需的压力油，所述油路中设置有电磁换向阀；所述控制手柄与控制器连接，所述控制手柄用于输出操作信号给控制器；所述控制器与永磁同步电机、电磁换向阀的控制端连接，所述控制器用于根据所述操作信号输出电机控制信号至所述永磁同步电机以调节其转速和/或转矩，所述控制器根据所述操作信号输出阀控制信号至电磁换向阀以控制液压执行元件的动作；所述蓄电池用于为永磁同步电机、控制手柄、控制器、电磁换向阀供电。
本发明提供的升降作业设备动力系统，包括永磁同步电机、液压泵、液压执行元件、控制手柄、控制器和蓄电池，其中永磁同步电机的电机轴与液压泵的泵轴传动连接，用于带动液压泵转动产生压力油；所述液压泵通过油路为液压执行元件提供执行动作所需的压力油，所述油路中设置有电磁换向阀，电磁换向阀用于控制液压执行元件的动作；所述控制手柄与控制器连接，所述控制手柄用于输出操作信号给控制器；所述控制器与永磁同步电机、电磁换向阀的控制端连接，所述控制器用于根据所述操作信号输出电机控制信号至所述永磁同步电机以调节其转速和/或转矩，同时，所述控制器根据所述操作信号输出阀控制信号至电磁换向阀以控制液压执行元件的动作；所述蓄电池用于为永磁同步电机、控制手柄、控制器、电磁换向阀供电。由于永磁同步电机具有结构简单，体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点，可以减少升降作业设备的重量，提高作业效率，在同样的电池容量下提高工作时长。
作为进一步的改进，还包括充电电路，所述永磁同步电机通过充电电路与蓄电池连接。当升降作业设备的作业平台下放时，作业平台在重力的作用下自动下放，下放过程中驱动液压执行元件，液压执行元件可驱动液压泵转动，液压泵带动永磁同步电机转动。由于永磁同步电机既可作为电动机，也可作为发电机，此时永磁同步电机作为发电机，并通过充电电路为蓄电池充电，这样可以通过简单且成本低的结构实现能量回收，降低使用成本，也更加环保。
作为进一步的改进，所述控制器集成设置于永磁同步电机上。由于控制器集成设置于永磁同步电机上，可减少控制线路的长度，降低成本。此外，整车只需要一个控制器，集成度高，可进一步降低成本。
作为进一步的改进，所述控制器包括整车控制器、电机控制器，所述控制手柄输出操作信号给整车控制器，所述整车控制器根据操作信号输出阀控制信号至电磁换向阀以控制液压执行元件的动作，并且，所述整车控制器根据所述操作信号输出控制信号给电机控制器，所述电机控制器根据该控制信号输出电机控制信号至所述永磁同步电机以调节其转速和/或转矩。由于控制器采用整车控制器、电机控制器的分散控制方式，可减少控制干涉，改善控制可靠性。
作为进一步的改进，所述电机控制器集成设置于永磁同步电机上。由于电机控制器集成设置于永磁同步电机上，可减少永磁同步电机的控制线路的长度，降低成本。
另一方面，本发明提供一种升降作业设备，包括移动底盘、升降臂、作业平台，所述作业平台通过升降臂安装在移动底盘上，包括上述的升降作业设备动力系统，所述升降作业设备动力系统的液压执行元件用于驱动升降臂升降。
作为进一步的改进，所述升降臂为剪叉臂;所述液压执行元件为驱动剪叉臂折叠或伸展的油缸。
作为进一步的改进，所述升降作业设备为登高平台作业车。
本发明提供的升降作业设备由于采用上述动力系统，其应当具有与上述动力系统相同的有益效果，因此不再进行详细描述。
附图说明
利用附图对本发明作进一步说明，但附图中的实施例不构成对本发明的任何限制，对于本领域的普通技术人员，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据以下附图获得其它的附图。
图1是升降作业设备动力系统实施例一的示意图。
图2是升降作业设备动力系统实施例二的示意图。
图3是升降作业设备的结构示意图。
具体实施方式
为了使本领域的技术人员更好地理解本发明的技术方案，下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细的描述，需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请的实施例及实施例中的特征可以相互组合。
如图1所示，本发明实施例一提供的升降作业设备动力系统，包括永磁同步电机1、液压泵2、液压执行元件3、控制手柄4、控制器5和蓄电池6、油箱9。其中永磁同步电机1的电机轴与液压泵2的泵轴传动连接，用于带动液压泵2转动，以抽取油箱9中油液产生供液压执行元件3工作的压力油；所述液压泵2通过油路为液压执行元件3提供执行动作所需的压力油，所述油路中设置有电磁换向阀7，电磁换向阀7用于控制液压执行元件3的动作；所述控制手柄4与控制器5连接，所述控制手柄4用于输出操作信号给控制器5；所述控制器5与永磁同步电机1、电磁换向阀7的控制端连接，所述控制器5用于根据所述操作信号输出电机控制信号至所述永磁同步电机1以调节其转速和/或转矩，电机控制信号主要是调节电机的输入电流，同时，所述控制器5用于根据所述操作信号输出阀控制信号至电磁换向阀7以控制电磁换向阀7换向，以控制液压执行元件3的动作；所述蓄电池6用于为永磁同步电机1、控制手柄4、控制器5、电磁换向阀7供电，其中，蓄电池6可通过逆变器将直流电进行逆变成交流电为永磁同步电机1供电。永磁同步电机是由永磁体励磁产生同步旋转磁场的同步电机，当定子侧通入三相对称电流，由于三相定子在空间位置上相差，所以三相定子电流在空间中产生旋转磁场，永磁体转子旋转磁场中受到电磁力作用运动，此时电能转化为动能，永磁同步电机作电动机用。此外，永磁体作为转子产生旋转磁场，三相定子绕组在旋转磁场作用下通过电枢反应，感应三相对称电流，此时转子动能转化为电能，永磁同步电机作发电机用。 由于永磁同步电机具有结构简单，体积小、重量轻、损耗小、效率高、功率因数高等优点，相对于异步电机，可以减少升降作业设备的重量，提高效率，在同样的电池容量下提高工作时长。
作为进一步优选的实施方式，还包括充电电路8，所述永磁同步电机1通过充电电路8与蓄电池6连接，充电电路8包括整流、滤波、调压电路，从而将永磁同步电机1发电产生的交流电转变为设定电压的直流电对蓄电池6进行充电。当升降作业设备的作业平台下放时，作业平台在重力的作用下自动下放，下放过程中驱动液压执行元件3，液压执行元件3可驱动液压泵2转动，液压泵2带动永磁同步电机1转动，由于永磁同步电机1既可作为电动机，也可作为发电机，此时永磁同步电机1作为发电机，并通过充电电路8为蓄电池6充电。这样可以通过简单的结构实现能量回收，降低使用成本，也更加环保。永磁同步电机1发电时，可通过电磁换向阀7的换向，使液压执行元件3的回油通过液压泵2带动永磁同步电机1正转或反转进行发电。
作为进一步优选的实施方式，所述控制器5集成设置于永磁同步电机1上。由于控制器5集成设置于永磁同步电机1上，可减少控制线路的长度，降低成本。此外，整车只需要一个控制器，集成度高，可进一步降低成本。
如图2所示，本发明实施例二提供的升降作业设备动力系统，包括永磁同步电机1、液压泵2、液压执行元件3、控制手柄4、控制器5和蓄电池6、油箱9。其中永磁同步电机1的电机轴与液压泵2的泵轴传动连接，用于带动液压泵2转动，以抽取油箱9中油液产生供液压执行元件3工作的压力油；所述液压泵2通过油路为液压执行元件3提供执行动作所需的压力油，所述油路中设置有电磁换向阀7，电磁换向阀7用于控制液压执行元件3的动作；所述控制手柄4与控制器5连接；所述控制器5包括整车控制器51、电机控制器52，所述控制手柄4输出操作信号给整车控制器51，所述整车控制器51用于根据所述操作信号输出阀控制信号至电磁换向阀7以控制电磁换向阀7换向，进而控制液压执行元件3的动作；并且，所述整车控制器51用于根据所述操作信号输出控制信号给电机控制器52，所述电机控制器52用于根据该控制信号输出电机控制信号至所述永磁同步电机1以调节其转速和/或转矩。所述蓄电池6用于为永磁同步电机1、控制手柄4、控制器5、电磁换向阀7供电，蓄电池6可通过逆变器将直流进行逆变成交流为永磁同步电机1供电。实施例二与实施例一的区别在于，控制器采用整车控制器、电机控制器的分散控制方式，这样可减少控制干涉，改善控制的可靠性。
作为进一步优选的实施方式，所述电机控制器52集成设置于永磁同步电机1上。由于电机控制器52集成设置于永磁同步电机1上，可减少控制线路的长度，降低成本。
如图3所示，本发明实施例还提供一种升降作业设备，所述升降作业设备为登高平台作业车，其包括移动底盘10、升降臂11、作业平台12，所述作业平台12通过升降臂11安装在移动底盘10上，所述升降臂11为剪叉臂，作业平台12通过剪叉臂的折叠或伸展实现升降。本实施例还包括如上所述的升降作业设备动力系统13，所述动力系统13的液压执行元件3用于驱动升降臂11折叠或伸展，从而带动作业平台12升降，所述液压执行元件3具体为驱动剪叉臂折叠或伸展的油缸。
本发明实施例提供的升降作业设备由于采用上述动力系统，其动力系统与实施例一、实施例二中的动力系统的工作原理相同，并应当具有与上述动力系统相同的有益效果，因此不再进行详细描述。
上面的描述中阐述了很多具体细节以便于充分理解本发明，但是，本发明还可以采用其他不同于在此描述的其他方式来实施，因此，不能理解为对本发明保护范围的限制。
总之，本发明虽然列举了上述优选实施方式，但是应该说明，虽然本领域的技术人员可以进行各种变化和改型，除非这样的变化和改型偏离了本发明的范围，否则都应该包括在本发明的保护范围内。

Claims (5)

1.一种升降作业设备动力系统，其特征在于：包括永磁同步电机（1）、液压泵（2）、液压执行元件（3）、控制手柄（4）、控制器（5）和蓄电池（6），其中：
所述永磁同步电机（1）的电机轴与液压泵（2）的泵轴传动连接；
所述液压泵（2）通过油路为液压执行元件（3）提供执行动作所需的压力油，所述油路中设置有电磁换向阀（7）；
所述控制手柄（4）与控制器（5）连接，所述控制手柄（4）用于输出操作信号给控制器（5）；
所述控制器（5）与永磁同步电机（1）、电磁换向阀（7）的控制端连接，所述控制器（5）用于根据所述操作信号输出电机控制信号至所述永磁同步电机（1）以调节其转速和/或转矩，所述控制器（5）用于根据所述操作信号输出阀控制信号至电磁换向阀（7）以控制液压执行元件（3）的动作；
所述蓄电池（6）用于为永磁同步电机（1）、控制手柄（4）、控制器（5）、电磁换向阀（7）供电；
还包括充电电路（8），所述永磁同步电机（1）通过充电电路（8）与蓄电池（6）连接；
所述控制器（5）集成设置于永磁同步电机（1）上；
所述控制器（5）包括整车控制器（51）、电机控制器（52），所述控制手柄（4）输出操作信号给整车控制器（51），所述整车控制器（51）用于根据所述操作信号输出阀控制信号至电磁换向阀（7）以控制液压执行元件（3）的动作，并且，所述整车控制器（51）用于根据所述操作信号输出控制信号给电机控制器（52），所述电机控制器（52）用于根据该控制信号输出电机控制信号至所述永磁同步电机（1）以调节其转速和/或转矩；
所述电机控制器（52）集成设置于永磁同步电机（1）上；
当升降作业设备的作业平台下放时，作业平台在重力的作用下自动下放，下放过程中驱动液压执行元件（3），液压执行元件（3）驱动液压泵（2）转动，液压泵（2）带动永磁同步电机（1）转动；此时，永磁同步电机（1）作为发电机，并通过充电电路（8）为蓄电池（6）充电；永磁同步电机（1）发电时，通过电磁换向阀（7）的换向，使液压执行元件（3）的回油通过液压泵（2）带动永磁同步电机（1）正转或反转进行发电。
2.一种升降作业设备，包括移动底盘（10）、升降臂（11）、作业平台（12），所述作业平台（12）通过升降臂（11）安装在移动底盘（10）上，其特征在于：包括根据权利要求1所述的升降作业设备动力系统（13），所述升降作业设备动力系统（13）的液压执行元件（3）用于驱动升降臂（11）升降。
3.根据权利要求2所述的升降作业设备，其特征在于：所述升降臂（11）为剪叉臂。
4.根据权利要求3所述的升降作业设备，其特征在于：所述液压执行元件（3）为驱动剪叉臂折叠或伸展的油缸。
5.根据权利要求2或3或4所述的升降作业设备，其特征在于：所述升降作业设备为登高平台作业车。
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