礦用防爆型超級電容儲能式牽引機車的製作方法

2023-05-28 13:42:36 1

專利名稱：礦用防爆型超級電容儲能式牽引機車的製作方法
技術領域：
本實用新型涉及礦山井下作業機械，具體涉及一種礦用防爆型超級電容儲 能式牽引機車。
技術背景地下礦山運輸牽引機車，是礦山採掘運輸的主體設備。由於礦山井下作業 環境中含有瓦斯(甲垸)、沼氣、煤塵等易爆、易燃混合物，長期以來我國礦 山大多採用"防爆型蓄電池電機車"和"架線式防爆電機車"作為井下運輸的 牽引車輛。但是"防爆型蓄電池電機車"所使用的鉛酸蓄電池存在著體積與重 量大、耗能與成本高、壽命短等缺陷；而"架線式防爆電機車"又存在著須建 設變電站(所)，其架設線路複雜、工程難度大、人力物力投入多等不足之處， 況且，在礦井下複雜的易燃、易爆環境中，該兩種電機車的安全係數仍然較低。 發明內容本實用新型針對上述存在的問題，提出了一種礦用防爆型超級電容儲能式 牽引機車，目的在於達到國家涉及礦山的安全、防爆、節能減排等有關要求， 有效地解決礦山、特別是煤礦的井下採掘運輸條件，降低成本，提高整體經濟 效益。本實用新型的技術解決方案本實用新型主要包括現有技術牽引車的機械傳動裝置、兩臺電力牽引電動 機以及其它如操縱系統、制動裝置、撒砂裝置、懸架行走系統等部件，不同之 處是電力牽引電動機的電力源是選置電子編程控制系統、超級電容儲能組件及 其智能管理器、快速充電器、功率轉換器、斬波控制器等組件的接插口裝配組 合而構成，其中超級電容儲能組件為雙套。斬波控制器選用正、反向斬波控制器。上述各組件均設有隔爆外殼。 本實用新型的有益效果(一) 本實用新型符合國家規定的礦山井下作業的安全環保、節能、減 排要求，有效地解決了鉛酸蓄電池電機車的體積與重量大、耗能與成本高、壽 命短等缺陷和架線式防爆電機車因須建設變電站(所)線路複雜、安全隱患多、 工程難度大等難題。以及產生汙染而帶來的環境衛生問題(二) 本實用新型採用主要由超大容量的電容器組構成的高比功率動力源為牽引機車提供動力，充分發揮了超大容量電容器組的功能，放電比高達95% 以上，為牽引機車在礦山井下啟動、制動、爬坡時提供了足夠的衝擊負荷電力。(三) 本實用新型採用斬波控制器作為控制開關，電路簡單、操作平穩， 是傳統凸輪控制器的升級換代裝置。(四) 本實用新型所使用的超級電容儲能組件的重量僅相當於其它同容 量電池重量的一半，而比功率卻是鉛酸電池的20倍，是鋰鎳電池的13倍。(五) 本實用新型所使用的超級電容儲能組件，其充放電次數可高達數萬次(而目前最好的其它電池的充放電次數不過千次)，因而相應降低了礦山 井下牽引車的運營成本。(六) 本實用新型所使用的超級電容儲能組件，只須在礦山井下設立固 定線路充電站或採用原充電站(用於井口、井下裝卸礦石、煤炭及其它貨物時 瞬間快速充電)方便快捷，其行駛和操作性能自如，可安全地完成礦山井下裝 載運輸任務。(七) 本實用新型的電力源組件均增加了隔爆外殼，安全性能更好。

附圖1為本實用新型車體的外形結構示意圖；附圖2為本實用新型的超級電容儲能組件與其它各主要組件系統連接結構的示意框圖。
具體實施方式
如圖1所示，本實用新型在保留了現有牽引車的機械和電氣組件的基礎上， 將選置的兩臺超級電容儲能器組件(以下簡稱電容器組件)設置在駕駛室1的後方，車輪2、電動機3、撒砂裝置4等組件的上方。如圖2所示，本實用新型選置的超級電容儲能組件，與選置的電子編程控 制系統、及其智能管理器、快速充電器、功率轉換器、斬波控制器(型號為SOR 斬波控制器、IGBT斬波控制器)的接插口裝配組合安裝，確保了本牽引機車以 強大的牽引動力，在礦井下易燃、易爆的複雜環境中安全地完成運輸作業任務。 所述的功率轉換器設置於電子編程控制系統與電動機之間；兩臺電容器組件連 接有對其電容量控制的智能管理器、快速充電器、功率轉換器、斬波控制器， 並通過智能管理器、功率轉換器與電子編程控制系統相連。本實用新型的電容 器組件通過整流橋和電源輸入端相連，直流電源輸出端通過斬波控制器連接制 動裝置並與電力牽引電動機電樞相連；快速充電器的直流電源輸出端與電容器 組件的陽極相連，並連接整流橋輸出的直流電正極，且通過正向斬波器為電力 牽引電動機提供動力；電力牽引電動機又通過制動裝置、反向斬波器與電容器 組件的陽極相連；電子編程控制系統與正向斬波器、反向斬波器、整流橋、快 速充電器相連，主要控制整流橋、快速充電器內的元器件的導通與阻斷，以及 控制正向斬波器、反向斬波器的工作狀態。當正向斬波器工作時，電力牽引電 動機處於行駛工作狀態；電力牽引電動機在制動狀態時，便切換至反向斬波器。 並根據運輸工況要求引導牽引機車反向運行。綜上，本實用新型的工作時，牽引機車所採用的電容器組件，經過快速充電，為電力牽引電動機提供動力；當牽引機車正常運行時，只要還有富餘的能量便會向電容器組件返電；當牽引車需要加速行駛或爬坡時，電容器組件就能 釋放電能(智能管理器可顯示電容器組件充電容量、剩餘電量、充電次數、低 電容量及行駛裡程等)，補充牽引機車需要的衝擊能量；電子編程控制系統將 操作指令及路況信息通過傳感控制電力牽引電動機行駛或制動的運行狀態；當 牽引機車在裝卸貨物停車時，可通過電樞向電容器組件瞬間補充電能，以滿足 牽引機車始終處於可隨時工作的狀態。
權利要求1、礦用隔爆型超級電容儲能式牽引機車，包括機械傳動裝置、兩臺電力牽引電動機以及其它操縱系統、制動裝置、撒砂裝置、懸架行走系統等部件，其特徵在於電力牽引電動機的電力驅動源是選置電子編程控制系統、超級電容儲能組件及其智能管理器、快速充電器、功率轉換器、斬波控制器等組件的接插口裝配組合構成。
2、 根據權利要求1所述的礦用隔爆型超級電容儲能式牽引機車，其特徵在 於所述的超級電容儲能組件為兩臺。
3、 根據權利要求1所述的礦用隔爆型超級電容儲能式牽引機車，其特徵在 於所述功率轉換器設置在電子編程控制系統與電力牽引電動機之間。
4、 根據權利要求1或2所述的礦用隔爆型超級電容儲能式牽引機車，其特 徵在於所述的超級容量電容器組件連接有其智能管理器、快速充電器、功率 轉換器、斬波控制器，並通過智能管理器、功率轉換器與隔爆電子編程控制系 統相連。
5、 根據權利要求1所述的礦用隔爆型超級電容儲能式牽引機車，其特徵在 於所述的斬波控制器為正、反斬波控制器。
6、 根據權利要求1所述的礦用隔爆型超級電容儲能式牽引機車，其特徵在 於所各組件均設有隔爆外殼。
專利摘要本實用新型涉及礦用防爆型超級電容儲能式牽引機車。主要包括現有技術牽引車的機械傳動裝置、兩臺電力牽引電動機以及其它如操縱系統、制動裝置、撒砂裝置、懸架行走系統等部件，不同之處是電力牽引電動機的電力驅動源是選置電子編程控制系統、兩套超級電容儲能組件及其智能管理器、快速充電器、功率轉換器、正、反向斬波控制器等組件的接插口裝配組合而構成，是一種採用快速充電的超級電容儲能裝置為動力的、各組件均設置有隔爆外殼電力牽引機車。本實用新型符合國家相關規定的安全、防爆、節能減排、方便快捷、環保的要求，且電力驅動源件整體重量輕、功率大；其所使用的超大容量電容器組件儲能效果明顯、放電比高達95％以上，為牽引機車在礦山井下啟動、制動、爬坡時提供了足夠的衝擊負荷電力。
文檔編號B60L11/18GK201165202SQ200820031949
公開日2008年12月17日 申請日期2008年3月4日 優先權日2008年3月4日
發明者光 金, 顧榮邦 申請人:江蘇金馳車輛有限公司