KR20150016427A - 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조 - Google Patents

Abstract

본 발명은 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조에 관한 것으로서, 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터에 전류가 인가되어 발열함에 따라 발생하는 문제들을 해결하기 위하여, 상기 건설 기계의 엔진 회전수 제어 시와 상기 건설 기계의 엔진 회전수 비제어시 상기 전기 모터를 제어하는 제어기가 상기 전기 모터에 서로 다른 전류를 인가하도록 제어함으로써, 엔진 회전수의 비제어시 상기 전기 모터에서 발생하는 발열을 저감하는 구조에 관한 것이다.

Description

건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조 {Structure For Controlling Engine RPM of Construction Equipment}

본 발명은 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조에 관한 것으로서, 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터에 전류가 인가되어 발열함에 따라 발생하는 문제들을 해결하기 위하여, 상기 건설 기계의 엔진 회전수 제어 시와 상기 건설 기계의 엔진 회전수 비제어시 상기 전기 모터를 제어하는 제어기가 상기 전기 모터에 서로 다른 전류를 인가하도록 제어함으로써, 엔진 회전수의 비제어시 상기 전기 모터에서 발생하는 발열을 저감하는 구조에 관한 것이다.

일반적으로, 건설 현장에 사용되는 건설기계는 구동 동력으로 디젤 엔진을 사용한다. 이러한 종래의 건설기계는 엔진 회전수의 조절을 위하여 운전석에 배치되는 조작수단과 디젤 엔진의 구동부를 기계식 케이블을 이용하여 연결하고, 상기 운전석에 배치되는 조작수단을 조작함으로써, 즉, 운전자의 힘으로 당기거나 또는 미는 동작을 함으로써, 엔진 회전수를 조절하도록 이루어진다.

이러한 종래의 건설기계는 단지 운전자의 힘에 의하여 조작수단을 조작하여 동작하기 때문에 운전자의 피로를 쉽게 유발하는 단점이 있었다. 따라서, 최근에는 상기와 같은 종래의 건설기계의 기계식 엔진 회전수 제어구조의 단점, 즉, 사람의 힘에 의하여 조작수단을 조작하여 엔진 회전수를 조절하는 구성의 불편함을 해결하기 위하여 전기식 모터를 적용한 엔진 회전수 제어 구조가 공지되어 사용되고 있다.

상기와 같이 전기식 모터가 적용된 종래의 엔진 회전수 제어 구조는 전류를 인가받아 회전력을 출력하는 공지의 전기식 모터를 사용하여 정회전과 역회전을 직선 운동으로 바꾸어 엔진 구동부에 공급함으로써, 상기 엔진의 회전수를 조절 하도록 이루어진다. 따라서, 상기와 같은 전기식 모터가 적용된 종래의 엔진 회전수 조절 구조는 기계적 케이블을 사용하는 종래의 엔진 회전수 조절 구조에 비해 정확한 엔진 회전수 제어를 할 수 있는 장점이 있으며, 전류의 인가에 의하여 작동되기 때문에 운전자의 힘이 사용되지 않아 피로감을 유발하지 않는다는 장점이 있다.

상기 종래의 전기식 엔진 회전수 제어 구조에 사용되는 전기 모터는 인가되는 전류를 제어함으로써, 상기 전기 모터의 작동을 제어하는 제어기와 연동하여 작동된다. 상기 제어기는 전류를 인가하여 상기 전기 모터를 구동시키고 원하는 엔진 회전수를 획득하기 위하여, 상기 전기 모터의 회전 위치 또는 각도를 알 수 있는 검출 기능이 구비된다.

상기 제어기는 전기 모터의 구동 위치를 검출하는 위치 검출센서의 신호를 분석하고 제어하는 제어부, 외부로부터 전원을 공급받아 제어기가 구동 하는데 필요한 기본 전원인 DC+5V, DC+12V를 생성시켜 필요한 부분으로 공급하는 전기변환/공급장치 및 상기 전기 모터와 연결되는 모터 구동부를 포함한다.

한편, 상기 전기 모터는 회전력의 제어를 위한 감속기를 더 포함하여 구성된다. 상기 감속기는 공지의 기어를 포함하여 이루어지며, 상기 전기 모터가 회전운동을 하면 상기 감속기는 그 내부에 있는 기어의 구조에 따라 회전운동을 감속하여 모터축에 전달하거나 상기 감속기의 내부의 기어비에 따라 회전력을 증가시켜 모터축에 전달한다. 이 모터축에는 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 줄 수 있는 레버가 도시된 바와 같이 부착되어 있고 상기 레버는 엔진 회전수를 조절할 수 있는 엔진 가버너에 직선으로 연결되어 상기 레버가 움직이는 각도에 연동하여 상기 가버너의 열림량이 조절되어 엔진회전수가 조절되도록 이루어진다.

그러나, 상기와 같이 이루어지는 종래의 건설 기계의 엔진 회전수 제어 구조는, 엔진이 구동하게 되면 상기 가버너에서 외부로 미는 힘이 작용하여 이 힘이 상기 레버를 통하여 상기 감속기로 전달되는데, 이때 상기 감속기의 힘의해 전기식 모터 구동부에 역으로 힘이 가해져 전기식 모터 구동부가 정해진 힘을 출력 못하게 되거나 정지하게 되고, 경우에 따라서는 역으로 회전하게 되어 정상적인 엔진 회전수 제어가 되지 않을 가능성이 있는 문제가 있었다.

본 발명은 상기와 같은 문제를 해결하기 위해 창안된 것으로서, 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조에 있어서, 상기 건설 기계의 엔진 회전수 제어 시와 상기 건설 기계의 엔진 회전수 비제어시 상기 전기 모터를 제어하는 제어기가 상기 전기 모터에 서로 다른 전류를 인가하도록 제어함으로써, 엔진 회전수의 비제어시 상기 전기 모터에서 발생하는 발열을 저감하는 구조를 제공하는데 그 목적이 있다.

본 발명은 상기와 같은 목적을 달성하기 위하여,

건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조에 있어서, 건설기계의 엔진에 회전력을 공급하는 전기 모터; 및 상기 전기 모터와 연결되어 전류를 인가하는 모터 구동부와, 상기 모터 구동부를 제어하여 상기 전기 모터로 인가되는 전류량을 조절하는 제어부를 포함하는 제어기를 포함하고, 상기 제어기는, 엔진 회전수의 제어시 상기 모터 구동부가 상기 전기 모터에 제1전류를 인가하도록 제어하고, 엔진 회전수의 제어중지시 상기 모터 구동부가 상기 전기 모터에 상기 제1전류와 다른 전류량을 갖는 제2전류를 인가함으로써, 엔진 회전수의 제어시와 엔진 회전수의 제어 중지시에 상기 전기 모터로부터 서로 다른 회전력이 출력되는 제어되는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2전류는 상기 제1전류 보다 적은 전류량을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2전류는 상기 제1전류 보다 30%적은 전류량을 갖는 것을 특징으로 한다.

또한, 상기 제2전류는 전류량이 0인 것을 특징으로 한다.

상기와 같은 구성을 갖는 본 발명은, 건설 기계의 엔진 회전수를 제어하는 전기 모터의 제어에 있어서, 상기 건설 기계의 엔진 회전수 제어 시와 건설 기계의 엔진 회전수 비제어시 상기 전기 모터를 제어하는 제어기가 상기 전기 모터에 서로 다른 전류량을 갖는 전류를 인가하도록 제어함으로써, 엔진 회전수의 비제어시 상기 전기 모터에서 발생하는 발열을 저감하는 효과를 제공한다.

또한, 상기와 같은 구조에 의하여 상기 전기 모터에서 발열량이 저감됨에 따라, 상기 전기 모터의 수명이 증가하는 효과를 제공한다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조를 나타낸다.
도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조의 전기 모터를 상세히 나타낸다.
도 3은 감속기와 가버너의 연결 구조를 나타낸다.
도 4a 내지 4d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감속기 내의 다양한 종류의 기어들을 나타낸다.

도 1은 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조를 나타낸다.

본 발명은 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조에 관한 것으로, 도시된 바와 같이, 전기 모터(20)와 상기 전기 모터(20)를 제어하는 제어기(10)를 포함하여 이루어진다. 상기 전기 모터(20)는 전원이 인가되어 회전력을 발생시키는 구성요소이고, 상기 전기 모터(20)로부터 출력되는 회전력은 인가되는 전류에 따라 일정한 회전력이 출력된다. 따라서, 상기 전기 모터(20)를 통하여 발생하는 회전력을 제어하기 위하여 감속기(30)가 구비되는데, 상기 감속기(30)는 그 내부에 공지의 기어가 구비되어 회전력을 제어하도록 이루어진다.

도 2는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조의 전기 모터(20)를 상세히 나타낸다.

도시된 바와 같이, 상기 전기 모터(20)는 감속기(30)를 포함하여 구성된다. 상기 감속기(30)는 상기 전기식 모터 구동부(12)가 회전운동을 하여 회전력을 발생시키면, 내부에 있는 기어의 구조에 따라 회전운동을 감속하여 모터축에 전달하거나 상기 감속기(30)의 내부의 기어비에 따라 회전력을 증가시켜 모터축에 전달한다. 이 모터축에는 회전운동을 직선운동으로 바꾸어 줄 수 있는 레버가 도시된 바와 같이 부착되어 있고 상기 레버는 엔진 회전수를 조절할 수 있는 엔진 가버너에 직선으로 연결되어 상기 레버가 움직이는 각도에 연동하여 상기 가버너의 열림량이 조절되어 엔진회전수가 조절되도록 이루어진다. 이러한 구조는 도 3에 도시되너 있다.

도 4a 내지 4d는 본 발명의 바람직한 실시예에 따른 감속기(30) 내의 다양한 종류의 기어들을 나타내는 것으로서, 상기 감속기(30)는 기어 종류에 따라 다른 특성을 나타내며, 자세한 사항은 후술한다.

본 발명은 상기와 같이 이루어지는 공지의 감속기(30) 구성에 대응하여 상기 전기 모터(20)에 인가하는 전류를 엔진 회전수 제어시와 엔진 회전수 제어 중지 시에 서로 다른 전류가 인가되도록 제어함으로써, 엔진 회전수 제어 중지시에도 전류가 불필요하게 인가되어 상기 전기 모터(20)가 가열되거나, 또는 높은 전류를 가지는 전류가 지속적으로 공급됨에 따라 발생하는 모터발열로 인한 수명 단축 문제를 해결하도록 이루어진다.

상기 전기 모터(20)는 제어기(10)에 의하여 제어되되, 상기 제어기(10)의 제어부(11)는 상기 전기 모터(20)와 연결되어 상기 전기 모터(20)로 전류를 인가하여 상기 전기 모터(20)의 구동을 제어하는 모터 구동부(12)를 제어하여 상기 전기 모터(20)로 인가되는 전류를 제어한다.

이때, 상기 제어부(11)는 엔진 회전수의 제어시 상기 모터 구동부(12)가 상기 전기 모터(20)에 제1전류를 인가하도록 제어하고, 엔진 회전수의 제어중지시 상기 모터 구동부(12)가 상기 전기 모터(20)에 상기 제1전류와 다른 전류량을 갖는 제2전류를 인가함으로써, 엔진 회전수의 제어시와 엔진 회전수의 제어 중지시에 상기 전기 모터(20)로부터 서로 다른 회전력이 출력되도록 제어한다.

특히, 상기 감속기(30)의 구조가 베벨기어 또는 평기어 중 어느 하나의 기어를 포함하여 이루어지면, 상기 감속기(30)와 연결된 가버너에서 외부로 미는 외력이 작용하여 레버를 통하여 상기 감속기(30)로 전달되는데, 상기 외력에 의해 전기식 모터 구동부(12)에 역으로 힘이 가해져 전기식 모터 구동부(12)가 정해진 힘을 출력 못하게 되거나 정지하게 되고, 경우에 따라서는 역으로 회전하게 되어 정상적인 엔진 회전수 제어가 되지 않을 수 있는 문제가 있었으며, 따라서, 상기 전기 모터(20)에 항상 전원이 인가되어 상기 전기 모터(20)가 출력하는 회전력의 힘이 상기 가버너를 통하여 가해지는 외력보다 크게 유지되고 있어야 하는 문제가 있었다.

본 발명은 이러한 문제를 상기 제어기(10)의 엔진 회전수의 제어시와 엔진 회전수의 제어 중지시 서로 다른 전류를 인가하여 상기 전기 모터(20)를 제어함으로써 해결하도록 이루어진다.

다시말해서, 본 발명은 발열에 의한 상기 전기 모터(20)의 수명단축 문제를 엔진회전수를 제어하는 경우와 제어하지 않는 경우의 전기 모터(20)에 인가되는 전기 모터(20)를 서로 다르게 설정하여 상기 전기 모터(20)의 발열량을 감소시키는 구조를 가진다.

공지의 엔진 회전수 제어 구조는 상술한 바와 같이, 가버너와 감속기(30)의 연결 구조에 의하여 엔진 회전수를 제어하는 경우와, 엔진 회전수를 제어하지 않고 일정 회전수에서 정지해 있는 경우의 외력은 그 비율이 0.5 : 99.5 정도로 매우 큰 차이가 있다. 따라서, 상기 전기 모터(20)를 이용하는 엔진 회전수의 제어가 필요하지 않는 경우에는 상기 가버너에서 가해지는 외력보다 약 30% 정도 큰 힘을 상기 전기 모터(20)가 출력할 수 있도록 하는 정도의 제어 전류를 상기 모터 구동부(12)를 통하여 인가하도록 제어하면 상기 전기 모터(20)에서 발생하는 발열량을 크게 줄일 수 있는 장점이 있다.

만일, 상기 감속기(30)의 구조가 감속기(30)의 기어가 피니언과레크 또는 웜기어 중 어느 하나의 기어를 포함하는 구조일 경우에는 기어의 구조가 90도 방향으로 회전하는 구조이므로 상기 가버너의 외력에 의한 문제점은 발생되지 않으며, 따라서, 상기 엔진의 회전수를 제어할 필요가 있는 경우에만 상기 전기 모터(20)에 전원을 항상 인가시켜 엔진 회전수 제어가 되도록 하고, 상기 엔진의 회전수 제어가 필요 없는 경우에는 상기 전기 모터(20)에 전원을 인가하지 않도록 제어할 수 있다.

따라서, 상기 전기 모터(20)에서 발생하는 발열문제 및 이에 따른 수명 단축문제를 해결할 수 있다.

이상으로 본 발명의 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조의 바람직한 실시예를 상세하게 설명하였으나, 이는 본 발명에 대한 이해를 돕기 위하여 특정한 예를 제시한 것에 지나지 않으며, 본 발명의 범위를 한정하고자 하는 것은 아니다. 여기에 개시된 실시예들 이외에도, 본 발명의 기술적 사상에 바탕을 둔 다른 변형예들이 실시 가능하다는 것은 본 고안이 속하는 기술분야에서 통상의 지식을 가진 자에게 자명한 것이다.

10: 제어기 11: 제어부
12: 모터 구동부 20: 전기 모터
30: 감속기

Claims (4)

1. 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조에 있어서,
   건설기계의 엔진에 회전력을 공급하는 전기 모터; 및
   상기 전기 모터와 연결되어 전류를 인가하는 모터 구동부와, 상기 모터 구동부를 제어하여 상기 전기 모터로 인가되는 전류량을 조절하는 제어부를 포함하는 제어기를 포함하고,
   상기 제어기는,
   엔진 회전수의 제어시 상기 모터 구동부가 상기 전기 모터에 제1전류를 인가하도록 제어하고, 엔진 회전수의 제어중지시 상기 모터 구동부가 상기 전기 모터에 상기 제1전류와 다른 전류량을 갖는 제2전류를 인가함으로써, 엔진 회전수의 제어시와 엔진 회전수의 제어 중지시에 상기 전기 모터로부터 서로 다른 회전력이 출력되는 제어되는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조.
   
2. 제 1항에 있어서,
   상기 제2전류는 상기 제1전류 보다 적은 전류량을 갖는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조.
   
3. 제 2항에 있어서,
   상기 제2전류는 상기 제1전류 보다 30%적은 전류량을 갖는 것을 특징으로 하는 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조.
   
4. 제 1항에 있어서,
   상기 제2전류는 전류량이 0인 것을 특징으로 하는 건설 기계의 엔진 회전수 제어를 위한 전기 모터의 제어 구조.
   
   

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