永磁直驅球磨機、立磨機
1、技術背景 傳統的球（qiú）磨機、立磨（mó）機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置（zhì）以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動（dòng）係統存在機械傳動鏈冗長、效率（lǜ）低、機構複雜、運行維護工作（zuò）量大等（děng）問題。 沈陽工業大學電機（jī）與控製技術研究（jiū）所與（yǔ）河南春梦直播機電設備有限公（gōng）司聯合設計研發的球磨機（jī）、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一體化設計，取（qǔ）消動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能（néng）直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度（dù）高等優點。 在控製方（fāng）麵,本產品電機定子（zǐ）采用了模塊化設（shè）計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度（dù），還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的（de）控製技術可以（yǐ）實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用（yòng）多台小功率變頻器聯（lián）合供（gòng）電，這樣設計降低了電機的供電電（diàn）壓和使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本（běn）。每個模塊電機都（dōu）具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的（de）自（zì）由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運（yùn）行部分模塊電機驅動球磨機。 在結構方麵，本（běn）產品電機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定（dìng）子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通（tōng）過機（jī）械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動（dòng）或偏心，定子塊始終跟（gēn）隨轉（zhuǎn）筒運動（dòng）從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械（xiè）結（jié）構設（shè）計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣（qì）隙可以設計的比（bǐ）普通永磁直驅電機的小（xiǎo）很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約（yuē）稀土（tǔ）資源，節能用電量。當模塊（kuài）發生故障時，直接拆卸故（gù）障電（diàn）機，更換新（xīn）的模塊電機即可正常運行。使用（yòng）本產品完全不會因電（diàn）機發生故障而影響到生產工期。 2、球磨機（jī）專用隨動式永磁直驅電機概述 本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路（lù），定子（zǐ）塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公（gōng）路行駛，公路（lù）的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮（fú）動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨機（jī）因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變（biàn）、重載震動等原因（yīn）造成電（diàn）機偏心、氣隙（xì）不均勻時，仍能正常運轉，保證（zhèng）磨機始終（zhōng）運行在性能狀態，不必停（tíng）機檢修。同時電機（jī）定子與轉子間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且（qiě）因為隨動式結構，電機不會發生掃（sǎo）膛現象。 本產品電機的定子（zǐ）為隨動式結構（gòu）,基於模塊化永磁直驅（qū）電機，采用獨立的扇形（xíng）定子塊結構，其隨動原理是在定（dìng）子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合（hé）滾筒來（lái）確定定子與轉（zhuǎn）子間的間隙（xì），定子（zǐ）塊徑向外側設有（yǒu）與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不（bú）偏心時處於半壓（yā）縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會（huì）向上頂（dǐng）定（dìng）子塊上安裝的滾輪，進而帶動（dòng）定（dìng）子塊向上移動（dòng），上（shàng）方彈性機構繼續壓縮;下方（fāng）定子塊在受到（dào）永磁體對其向上的吸引（yǐn）力（lì）的（de）同時，定子塊上的彈性（xìng）機構（gòu）將其向上頂，保證下方定子（zǐ）塊的滾輪依然貼合轉筒外（wài）表麵，使定子塊跟隨轉筒（tǒng）波動而進行徑向與（yǔ）圓周方向的（de）移動，從而保證定子、轉子之間的（de）間隙不變。球（qiú）磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方（fāng）定子塊在受（shòu）到永磁體對其向下的吸引力的（de）同時，彈性機（jī）構將上方其向（xiàng）下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。 本產品彈性（xìng）裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊設（shè）置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造（zào）成滾輪或轉筒磨損較快。 本產品將永磁電（diàn）機采用模塊化（huà）控製，根據不同功率的電機（jī）設計采用不同個數（shù）的隨動式定子塊（kuài）構成一（yī）台模塊電機（jī），一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台（tái）模塊電機共用同一（yī）個轉子，模塊電機包繞式（shì）安裝在球（qiú）磨機（jī）滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上的（de）擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。球（qiú）磨（mó）機滾筒（tǒng）的法蘭處銜接T型支撐（chēng）板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼（gāng）。 本產品的隨動（dòng）式（shì）定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定（dìng）子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。 3、采用本產品代替（tì）傳統磨機的電機驅動係統的優點 現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪（lún）結構進行驅（qū）動。永磁同步電機與感應電機相比優勢（shì）是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約（yuē）了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩（wěn），係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛（fàn）的原因。 采用永磁直驅（qū），取消了中間（jiān）的減速機、聯軸器、及（jí）齒輪的（de）傳（chuán）動環（huán）節，縮短係統（tǒng）的傳（chuán）動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至（zhì）少20%。球磨機直驅（qū）係統的傳動效率（lǜ）不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護（hù）檢修方便（biàn），還避免了傳統設備因漏（lòu）油造成環境汙染。 由於本產品電機（jī）定子采（cǎi）用了模塊（kuài）化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難（nán）度，還相當於把一個大功率（lǜ）電機做成（chéng）了多個小功率電機。模塊化電機（jī）的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓（yā），但是（shì）不增加電機的輸（shū）入電流，電機（jī）不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電。這樣設計降低（dī）了（le）電機的供電電壓和使（shǐ）用的變頻器（qì）容量（liàng），從（cóng）而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完（wán）全可以（yǐ）隻運行部分模塊電機驅（qū）動球磨機（jī）。 傳統電機故（gù）障時，會導致電機合成磁動勢發生畸（jī）變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法（fǎ）繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套（tào）獨（dú）立的控製係統，大大提升了電機控製的自（zì）由度,可以利用其（qí）多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時（shí）。可以（yǐ）直接拆卸故（gù）障電機更（gèng）換新的模塊（kuài）電（diàn）機即可正常運行。模塊化電（diàn）機具有冗餘的模塊數（shù），也可切除故障子模塊而控製其餘正常子（zǐ）模塊降額運行。使用本產品完全不會因電（diàn）機發生故障而影響到生產工期。 球磨機因（yīn）加（jiā）工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重（chóng）載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小（xiǎo）來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造（zào）成本。隨動式定子結構的模塊電（diàn）機，能在轉筒偏心時保（bǎo）證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同（tóng）時因為該隨動式（shì）定子結構在偏心時能繼續正常工作（zuò），檢修次數更（gèng）少（shǎo），工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次（cì）數就是提高生產效率。 4、隨動式球磨機裝（zhuāng）配示意圖 二、永磁直驅立磨技術 1、立磨直驅對比於傳（chuán）統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣（yàng）性 傳統立（lì）磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁（cí）同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發（fā）事件，除調（diào）整磨輾（niǎn）高（gāo）度外，還增加了速度調（diào）節以快（kuài）速適應係統工作環境，係統反應速度更快。 (2）係統簡單,可靠性高 傳統係統因三相感應電機無法在低速（sù）實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨（mó）的低速起動。為保證（zhèng）在電（diàn）機起動過程不對（duì）電網造成過大（dà）的衝擊，需增加軟起動裝置（zhì）。三相感應（yīng）電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由（yóu）變頻控製係統控製永磁（cí）同步（bù）電（diàn）機起動，轉矩特性滿足需（xū）要，無需盤（pán）車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。 (3）變頻（pín）器軟起動，起動過程隨意設定 傳統係（xì）統先由低速盤車（chē）係統起動，待三相感應（yīng）電（diàn）機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係統（tǒng）運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉（zhuǎn）速提（tí）高到三相感應電（diàn）機起動條件。直驅係統（tǒng）直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況（kuàng）進行調（diào）整，以（yǐ）滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。 (4）無減速器，維護成本更低,維（wéi）護次數少 係統各構成單元（yuán）均需要時常檢查（chá）和定期維護，傳統係統（tǒng）構成單元多。同時（shí）立磨減速器結構複（fù）雜需要經常維護（hù），維護成本費用高。同時係統無（wú）法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單（dān），變頻器控製永磁同步電機直接（jiē）驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同（tóng）時，係（xì）統可實現在電機低速運行情況下進行係（xì）統維護。 (5）傳動效率高（gāo）,節能效果明顯 綜上采用（yòng）直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨（mó）機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。 2、永磁直驅立磨結構示意圖 本新型立磨結構采用永（yǒng）磁直驅（qū）電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸（zhóu）承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機（jī）構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成（chéng）本（běn）,在工程實際中具有很強的實用（yòng）型。 針（zhēn）對大、中（zhōng）、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨（mó）專用永磁電（diàn）機，代（dài）替傳統的減速機（jī）與三（sān）相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載（zǎi）荷機（jī）構與不（bú）同的放置（zhì）位置，均能達（dá）到扶（fú）正與承壓的作用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁（cí）直驅（qū）礦用球磨機 
