一种全永磁电机驱动掘进机

技术领域

本发明属于矿山开采设备技术领域，具体涉及一种全永磁电机驱动掘进机。

背景技术

掘进机是矿山和煤矿井下巷道掘进的核心设备，目前国内外使用的掘进机的行走部、运输部和装载部均采用液压马达进行驱动，因为掘进机各个部件对结构尺寸有严格的限制，留给驱动部件的空间小，同时要求有较高的扭矩输出，液压马达在外形尺寸上和扭矩输出两个主要方面满足现有掘进机的使用和安装需求。

但是液压传动系统也存在一定的缺点，第一、液压传动系统的组成较为复杂，系统综合传动效率较低，一般综合传动效率为60％～70％，掘进机液压传动系统是由防爆异步电动机、液压泵、液压马达、电液控阀组和管路附件等组成，通过防爆异步电动机带动液压泵，通过电液控阀组控制各个驱动单元的液压马达，实现各个部件的驱动，第二、系统受液压油温度影响大，随着温度升高会导致液体粘度降低，会出现液压泵噪音变大、系统橡胶件老化加快、系统泄露增加和泵的压力下降等问题，第三、系统受环境污染影响大，维护和维修难度大，液压元器件对油液污染敏感，污染的液压油会导致元器件的过度磨损、憋卡和损坏，影响液压传动系统的使用寿命，同时，维护维修过程中，容易污染油液，造成系统故障，第四、液压传动系统控制响应较慢，由于液压传动系统是通过液压阀组控制高压油，驱动液压马达，液压驱动系统的动态响应时间一般为2～5秒，根据管路通径和长度，略有不同。

因此，结合现有技术以及上述研究存在的问题，发明一种全永磁电机驱动掘进机。

发明内容

本发明的目的在于提供一种全永磁电机驱动掘进机，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种全永磁电机驱动掘进机，包括：

主机体；

装载部机构，所述装载部机构设置在主机体的外部；

运输部机构，所述运输部机构安装在主机体的外部；

行走部机构，所述行走部机构固定安装在主机体的底端；

截割部机构，所述截割部机构转动连接在主机体的顶端；

支撑部，所述支撑部固定安装在主机体的外部；

驾驶舱，所述驾驶舱设置在行走部机构的上方。

优选的，所述装载部机构包括装载永磁电机、装载减速机和装载部本体，所述装载永磁电机设置在装载部机构的底端，所述主机体的底端设置有装载部本体，所述装载部本体的内部设置有装载永磁电机，所述装载永磁电机的一侧外部连接有装载减速机。

优选的，所述运输部机构包括运输永磁电机、运输减速机和运输部本体，所述运输永磁电机设置在主机体的外部，所述运输永磁电机的一端连接有运输减速机，所述运输减速机的外侧壁上安装有运输部本体。

优选的，所述行走部机构包括双液压马达、两个减速机和行走永磁电机，所述双液压马达设置在主机体的内部，所述双液压马达的底端固定安装有两个减速机，所述双液压马达的一侧设置有行走永磁电机，所述行走永磁电机的外部固定连接有电磁制动器，所述行走永磁电机的一侧外部设置有行走支架，所述行走支架的外部连接有履带。

优选的，所述截割部机构包括低速截割永磁电机、单级行星减速机和截割头，所述低速截割永磁电机的一侧外部安装有单级行星减速机，所述单级行星减速机的活动端连接有低速截割永磁电机，所述单级行星减速机的一端连接有截割头，所述单级行星减速机的外部设置有截割部本体。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

(1)本发明设置的装载部机构、运输部机构和行走部机构使得通过采用全永磁驱动，使得装载部、运输部和行走部采用永磁电机集成减速机的传动效率，由原方案中液压传动效率的60-70％，提高到95％，截割部采用永磁电机集成一级行星减速机的传动效率，能够将原方案防爆异步电动机和双行星减速机效率的90％，提高到96％。

(2)本发明设置的截割部机构、支撑部和驾驶舱使得较现用液压驱动掘进机，去掉了油泵电机、多联液压泵、多路阀组、液压马达和管路附件等元器件，解决了复杂液压系统故障点多、维护工作量大等难题，所有驱动均采用永磁电机集成减速机直接驱动执行元件，性能稳定可靠，维护周期可延长至6个月。

(3)本发明设置的装载部本体和运输永磁电机使得具备更快的动态向相应，由于液压传动系统是通过液压阀组控制高压油，驱动液压马达，所有动作先经过电控阀组，系统建立高压驱动执行元件，液压系统的动态响应时间一般为2～5秒，本发明采用永磁变频电机技术，永磁驱动电机与驱动部刚性连接，系统相应动态响应时间为电控接触器的响应时间，一般为100～200ms，更快的响应时间，能够满足掘进机智能化控制的需求。

附图说明

图1为本发明的结构整体示意图；

图2为本发明图1中装载部机构的结构整体示意图；

图3为本发明图1中运输部机构的结构整体示意图；

图4为本发明图1中行走部机构的结构侧视示意图；

图5为本发明图1中行走部机构的结构俯视示意图；

图6为本发明图1中截割部机构的结构整体示意图；

图中：1、主机体；2、装载部机构；3、运输部机构；4、行走部机构；5、截割部机构；6、支撑部；7、驾驶舱；8、装载永磁电机；9、装载减速机；10、装载部本体；11、运输永磁电机；12、运输减速机；13、运输部本体；14、双液压马达；15、两个减速机；16、行走永磁电机；17、电磁制动器；18、行走支架；19、履带；20、低速截割永磁电机；21、单级行星减速机；22、截割头；23、截割部本体。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

实施例一：

请参阅图1-图6所示，一种全永磁电机驱动掘进机，包括：

主机体1；

装载部机构2，所述装载部机构2设置在主机体1的外部；

运输部机构3，所述运输部机构3安装在主机体1的外部；

行走部机构4，所述行走部机构4固定安装在主机体1的底端；

截割部机构5，所述截割部机构5转动连接在主机体1的顶端；

支撑部6，所述支撑部6固定安装在主机体1的外部；

驾驶舱7，所述驾驶舱7设置在行走部机构4的上方。

所述装载部机构2包括装载永磁电机8、装载减速机9和装载部本体10，所述装载永磁电机8设置在装载部机构2的底端，所述主机体1的底端设置有装载部本体10，所述装载部本体10的内部设置有装载永磁电机8，所述装载永磁电机8的一侧外部连接有装载减速机9，所述运输部机构3包括运输永磁电机11、运输减速机12和运输部本体13，所述运输永磁电机11设置在主机体1的外部，所述运输永磁电机11的一端连接有运输减速机12，所述运输减速机12的外侧壁上安装有运输部本体13。

具体的，掘进机液压传动系统是由防爆异步电动机、液压泵、液压马达、电液控阀组和管路附件等组成，通过防爆异步电动机带动液压泵，通过电液控阀组控制各个驱动单元的液压马达，实现各个部件的驱动，液压传动系统的组成复杂，能量经过多次转换，系统综合传动效率较低，采用永磁电机集成减速机，直接驱动执行机构，可大幅提升系统综合效率，采用永磁电机集成减速机进行驱动，动力依靠齿轮传递，可增加传动效率。

由上可知，首先装载部机构2采用双永磁电机集成减速机驱动，由装载永磁电机8、装载减速机9和装载部本体10组成，其中装载永磁电机8和装载减速机9采用一体集成设计，通过装载永磁电机8直接驱动装载减速机9，装载减速机9直接驱动星轮，运输部机构3采用单永磁电机集成减速机驱动，由运输永磁电机11、运输减速机12和运输部本体13组成，其中运输永磁电机11和运输减速机12采用一体集成设计，通过装载永磁电机8直接驱动运输减速机12，运输减速机12带动链轮，实现物料的运输工作，掘进机行走部机构4驱动采用双液压马达14，分别驱动两个减速机15，两个减速机15连接链轮，安装在行走支架18上，通过两个电控比例阀独立控制两个液压马达驱动两个履带19运行，行走部机构4采用双永磁电机集成电磁制动器17和减速机驱动由行走永磁电机16、电磁制动器17和两个减速机15组成，其中行走永磁电机16、电磁制动器17和两个减速机15采用一体集成设计，通过行走永磁电机16直接驱动两个减速机15，两个减速机15带动链轮，实现掘进机的行走、转弯等，截割部机构5采用低速截割永磁电机20和单级行星减速机21驱动截割头22，截割头22安装在截割部本体23上，实现截割煤壁的工作。

参考图2和图6所示，所述行走部机构4包括双液压马达14、两个减速机15和行走永磁电机16，所述双液压马达14设置在主机体1的内部，所述双液压马达14的底端固定安装有两个减速机15，所述双液压马达14的一侧设置有行走永磁电机16，所述行走永磁电机16的外部固定连接有电磁制动器17，所述行走永磁电机16的一侧外部设置有行走支架18，所述行走支架18的外部连接有履带19，所述截割部机构5包括低速截割永磁电机20、单级行星减速机21和截割头22，所述低速截割永磁电机20的一侧外部安装有单级行星减速机21，所述单级行星减速机21的活动端连接有低速截割永磁电机20，所述单级行星减速机21的一端连接有截割头22，所述单级行星减速机21的外部设置有截割部本体23。

具体的，永磁驱动装置采用防尘设计，同时电机和减速机均可单独更换，更换过程中传动系统内部不会被污染，维护维修更加简单高效，装置采用永磁变频电机技术，永磁驱动电机与驱动部刚性连接，系统相应动态响应时间更快。

尽管已经示出和描述了本发明的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本发明的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本发明的范围由所附权利要求及其等同物限定。