永磁直驅球磨機、立磨機
1、技術背（bèi）景 傳（chuán）統（tǒng）的球磨機、立（lì）磨機大都采（cǎi）用三相異步電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝置以及齒（chǐ）輪結構（gòu）進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量（liàng）大等（děng）問題。 沈陽工業大學（xué）電機（jī）與控製技術研究所與河南小黄鸭视频官网機電設備有限公（gōng）司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永（yǒng）磁直驅（qū）電機,通過將電動機與（yǔ）機械結（jié）構進行（háng）機電一體化設計，取消（xiāo）動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機（jī）的減速機，顯著提高了電機的效（xiào）率與功（gōng）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（chéng）度高等優（yōu）點。 在控製方麵,本（běn）產品電（diàn）機定子采用了模塊（kuài）化（huà）設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還（hái）相當於把一個大功率電機做成了多個小（xiǎo）功率電機。模塊化電機的控製技術可以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（gāo）等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具（jù）有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在輕（qīng）載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 在結構方麵（miàn），本產品電機的定子采用了一種自主設計研（yán）發的隨動式結構（gòu），將整圓的（de）定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機（jī）械結構設計，確定了（le）一種（zhǒng）無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉（zhuǎn）筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與（yǔ）轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電（diàn）機的（de）小（xiǎo）很多，從而大幅降（jiàng）低電機永磁體用量，降（jiàng）低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模（mó）塊發生故障時，直接拆（chāi）卸故障電機（jī），更換新的模塊電機即（jí）可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。 2、球磨機專用（yòng）隨動（dòng）式永磁（cí）直驅電機（jī）概述 本產品的隨動式定子結構構成一種（zhǒng）“小車結構”，滾筒（tǒng）就像（xiàng）公路（lù），定（dìng）子塊就像汽車（chē）。滾輪（lún）貼合滾筒（tǒng）旋轉相當於汽（qì）車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪（lún）與地麵貼合，即（jí）滾筒偏心浮動不影響滾輪貼（tiē）合滾筒，保證定（dìng）子、轉子間隙恒定，在球磨機（jī）因裝配（pèi）誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動（dòng）等原因造成電機偏心、氣（qì）隙不均勻時，仍能（néng）正常運轉，保證磨機始終運（yùn）行在性能狀態，不必停機（jī）檢修。同時電機定子與轉子間的間隙（xì）也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機（jī）不會發生掃膛現（xiàn）象。 本產品電機的定子為隨動（dòng）式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其（qí）隨動原理是在（zài）定子塊的軸向兩側（cè）安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間的間隙（xì），定子塊（kuài）徑向外（wài）側設有與支撐框架（jià）相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會（huì）向（xiàng）上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定（dìng）子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到（dào）永磁體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而（ér）進行徑向與圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉子之間的間（jiān）隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向（xiàng）下波動，則上方定子塊（kuài）在受到永（yǒng）磁體對其（qí）向下的吸引力的同時，彈性（xìng）機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉（zhuǎn）筒向下壓。 本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊（kuài）設置不同的（de）壓力,避免因彈性裝置設置的壓（yā）力過大（dà）造成滾輪或轉筒（tǒng）磨（mó）損較快。 本產品將永磁電機采（cǎi）用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數的隨（suí）動式（shì）定子塊構（gòu）成一台模塊電（diàn）機，一台整圓電機由（yóu）多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊（kuài）間設有固定在支撐框架上的擋板來（lái）對定子塊進行圓周方向的限位（wèi）。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安（ān）裝（zhuāng）電機（jī）轉子鐵心（xīn）及磁鋼。 本產品的（de）隨動式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，即可將定子塊沿徑向拉出（chū），進（jìn）行檢修或更換新的定子塊。 3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的（de）優點（diǎn） 現階段大多數（shù）的球磨機仍采用（yòng）三相感應電動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢（shì）是它（tā）有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過（guò）變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些（xiē）也是近年來永磁電機應用越來越（yuè）廣泛的原（yuán）因。 采用永磁直驅，取消了中間的（de）減速機、聯軸器、及齒輪的傳（chuán）動（dòng）環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少（shǎo）20%。球磨機直驅係統的傳動（dòng）效率不僅得到大幅（fú）提升，而且直（zhí）驅係（xì）統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油（yóu）造成（chéng）環境（jìng）汙染。 由於本產品（pǐn）電機定子采用了模塊化設計，不僅降（jiàng）低了加（jiā）工，製造（zào），運輸等難度（dù），還相當於把一個大（dà）功率（lǜ）電機做（zuò）成了（le）多個小（xiǎo）功率電機。模（mó）塊化電機（jī）的控製技術可（kě）以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加（jiā）電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣（yuán），模塊化電機采（cǎi）用（yòng）多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使（shǐ）用的變（biàn）頻器容量，從而降低成本。球磨機運行（háng）在輕載工況時,完全可（kě）以隻（zhī）運行部分模塊電機驅動球磨機。 傳統電機故障時，會導致電機（jī）合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下（xià）降，轉（zhuǎn）矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度,可以利用其多電機結構和控製（zhì）靈活的優勢（shì），在發生（shēng）故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具（jù）有冗餘的模塊數（shù），也（yě）可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用（yòng）本（běn）產品（pǐn）完全不會因電（diàn）機發生故障而影響到生產工期。 球磨機因加工誤差（chà）、軸（zhóu）承磨損、滾筒形變或重載（zǎi）產生震動等因素會發（fā）生轉子偏（piān）心現象，偏心嚴重（chóng）時還會造成電機掃（sǎo）膛損壞電機，實際生產（chǎn）中常常通（tōng）過增加氣隙大小（xiǎo）來預防掃膛，而氣隙（xì）增大（dà）會導致永磁體用量增加，提高（gāo）電機製造成本。隨動式定子（zǐ）結構的模塊電機，能在轉筒偏心（xīn）時保證定子與轉子（zǐ）之間的間隙恒定，可（kě）將氣隙做的更小，減少永（yǒng）磁體用（yòng）量，電機不會（huì）發生掃膛（táng）現象，同時因為該（gāi）隨動式定子結構在偏心（xīn）時能繼續正常工作，檢修次（cì）數更少，工作時間更（gèng）長，大體積球磨機（jī）檢修複雜，降低檢修次數就是提高生（shēng）產效率。 4、隨動式球磨機裝配示意圖 二、永（yǒng）磁直驅立磨技術（shù） 1、立磨（mó）直驅對比於傳統感（gǎn）應電機的優點( 1）變頻調速（sù）控製，實現負（fù）載工況多樣性 傳統立磨速度單（dān）一，工（gōng）況適應能力（lì）差。遇到突發事件，調（diào）整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電（diàn）機采用變頻調速，適（shì）應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度（dù）外（wài），還增（zēng）加了（le）速度調節以快速適應係統工（gōng）作環境，係（xì）統反應速度（dù）更快。 (2）係統（tǒng）簡單,可靠性高 傳統（tǒng）係統因三相感應電機（jī）無法在（zài）低速實現（xiàn）大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在（zài）電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整（zhěng）個係統構成複（fù）雜，係統（tǒng）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同步電機起動，轉矩特性（xìng）滿足需（xū）要，無需盤車係統和減速器，輔（fǔ）助係統少，結構簡單。 (3）變（biàn）頻器軟（ruǎn）起動，起動過程（chéng）隨意設定 傳統係統先由低速（sù）盤（pán）車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現（xiàn）過（guò）載輸出。在低速過程需要盤（pán）車係統，將轉速（sù）提高到三相感應電（diàn）機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡（jiǎn）單。變頻控製起動過程可根據（jù）實際工況進行調整，以滿足各（gè）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 係統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳（chuán）統係統構成單元多。同時立磨減（jiǎn）速器（qì）結構複雜（zá）需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現（xiàn）在低速運行（háng）的情況下進行（háng）係統（tǒng）維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器（qì）控製永磁同步電機直（zhí）接驅動，控製方（fāng）便。係統內無減速器，無需（xū）額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可（kě）實（shí）現在電機低速（sù）運行情況下進行係統維護。 (5）傳動效率高,節能效果明顯 綜上采（cǎi）用直驅永磁電機取（qǔ）代傳統驅動係統年（nián）節（jiē）電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立（lì）式鯤磨機直驅係（xì）統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。 2、永磁（cí）直驅立（lì）磨結構示意圖 本新型立磨結構采用（yòng）永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立（lì）磨（mó）扶（fú）正軸承與壓力軸（zhóu）承上（shàng）進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機（jī）構替（tì）代（dài）大直徑軸承，方便加工、生產（chǎn）、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實用型。 針對大、中（zhōng）、小（xiǎo）型不同尺寸的立（lì）磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳（chuán）統的減速機與三相異步電動機（jī），永磁（cí）直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請（qǐng）專 利。
永磁直驅（qū）礦用球磨機 
