高壓水（shuǐ）電阻啟動櫃

電機軟啟動櫃

電機軟啟動櫃

高壓固態（tài）軟啟動櫃

靜止式進相器

液（yè）阻櫃

　　永磁同步電動機轉子采用永（yǒng）磁材料勵磁，實現了低速大扭矩大（dà）動力傳送，采用變頻器控製電機，在磨機應用中，去掉減速機，直接（jiē）驅動小齒輪即可，具有結構緊湊、起動轉矩大、效率高、運行平穩、可靠性高、噪音低、安（ān）裝（zhuāng）方便等優點，基本實現免維護。

　　三相永磁同步電（diàn）動機起動性能好。機械特性硬（yìng），轉速嚴格與電網頻（pín）率成比例，節能、運行可靠、維護方便、安裝性能好、壽命長（zhǎng）。　　它（tā）的機座號安裝尺寸及功率等級的對應關係與Y係列三相異步電動機（jī）相同。它可與變頻器（qì）組成開環無級調速係統。　　已廣泛應用（yòng）於（yú）石化、化纖、紡織、機（jī）械、電子、玻璃（lí）、橡膠、包裝、印刷、造紙、印染、冶金等行業的調速傳動設備上（shàng）。

　　YR係列電（diàn）動機為繞線式轉子（zǐ）三相異（yì）步電動機本係列可（kě）驅（qū）動各種不同（tóng）的（de）機械，如球磨機、通風機（jī）、壓縮機、水泵、破碎機、切削機床、運輸機械及其它設（shè）備，可供煤礦、機械工（gōng）業、發電廠及各種工礦企業中作原動機用。YR電動機是以連續工資製（S1 )為基準（zhǔn）的定額。頻率50HZ,額定電壓380V、660V、1140V、3000V、6000V、10000V,可根據用戶的需求設計成3300V/1000OV。

　　1、技（jì）術背景　　傳（chuán）統的球磨機、立磨機大都采用（yòng）三相異步電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進行驅動，導（dǎo）致球磨機的傳（chuán）動（dòng）係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。　　沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南91视频网機電設備有限公司聯合設計研（yán）發的球磨機、立磨機采用永磁（cí）直驅電機,通過將電（diàn）動機與機械結構進行機電一體化設計，取消（xiāo）動力傳輸的中（zhōng）間環節，做成直（zhí）驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著（zhe）提高（gāo）了電機的效（xiào）率（lǜ）與（yǔ）功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維（wéi）護、自動化程度高（gāo）等優點（diǎn）。　　在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了（le）加工、製造、運輸等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電（diàn）機做成了多個（gè）小功率電機。模塊化電機的控製技（jì）術可以實現降低大功率電機的（de）輸入電壓（yā），但是不增加電機的輸入（rù）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合供電，這樣設計降（jiàng）低了電（diàn）機的供電電壓和使用的（de）變頻（pín）器容量，從而降（jiàng）低成本。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，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機（jī）。　　在結構方麵（miàn），本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（jiāng）整圓的定子分成若幹個相互存在（zài）間隙的小扇形塊，通過（guò）機械結構設計，確定了（le）一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定（dìng）子塊始終跟隨轉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）隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節（jiē）能用電量。當模塊（kuài）發生故（gù）障時，直接拆卸故障電機（jī），更換新的模塊電機即可（kě）正（zhèng）常（cháng）運（yùn）行。使（shǐ）用本產品完全不會因（yīn）電機發生故障而影響到生（shēng）產工期。　　2、球磨（mó）機專用隨動式永（yǒng）磁直（zhí）驅電（diàn）機概述　　本產品的隨動式定子（zǐ）結構構成一種“小車結構（gòu）”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路（lù）的起伏（fú）不影響車輪與地麵貼（tiē）合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣（qì）隙不均勻時（shí），仍能正常運轉，保證（zhèng）磨機始終（zhōng）運行在性（xìng）能狀（zhuàng）態，不必停（tíng）機檢修。同時電機定子與轉（zhuǎn）子間的間隙也可以做的更（gèng）小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。　　本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永（yǒng）磁直（zhí）驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其（qí）隨動原理是在定子塊的軸向兩（liǎng）側（cè）安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來（lái）確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與（yǔ）支撐框架（jià）相連的（de）彈性機構。彈性機構在（zài）球磨機（jī）滾筒不偏心時處（chù）於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上（shàng）波動，轉（zhuǎn）筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構（gòu）繼續壓縮;下方定子塊在受（shòu）到永磁體對其向上的吸引力（lì）的同時，定子塊上的彈性機構（gòu）將其（qí）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（gēn）隨（suí）轉筒波動而進行（háng）徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之（zhī）間的間隙不（bú）變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上（shàng）方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上（shàng）方其向下壓,下方定子塊被轉筒（tǒng）向下（xià）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設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置（zhì）的壓力過大（dà）造成滾輪或轉筒磨損較快。　　本產品將永磁電機采用模塊化控製（zhì），根據不同功（gōng）率的電（diàn）機設計采用不同個數的隨動式（shì）定子（zǐ）塊構成一台模塊（kuài）電機，一台（tái）整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模（mó）塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨（suí）動式定子塊（kuài）間設有（yǒu）固定在支撐（chēng）框架上的擋板來（lái）對定子（zǐ）塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒（tǒng）的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十（shí）分便捷，隻需要沿球（qiú）磨機的徑向依次拆（chāi）卸密封（fēng）外殼、彈性（xìng）機構（gòu）、彈性機構與（yǔ）定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出（chū），進行檢修或更換新的定（dìng）子塊。　　3、采用本產品代替傳統（tǒng）磨機的電機驅（qū）動係統的（de）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、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感（gǎn）應電機相比優勢是它（tā）有（yǒu）較（jiào）高的效率和功率（lǜ）因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器（qì）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。這些也是近年來永磁電機應（yīng）用（yòng）越來越（yuè）廣泛的原因。　　采用永磁直驅，取（qǔ）消了中間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的（de）傳動（dòng）鏈，直驅係統（tǒng）的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅（jǐn）得（dé）到大幅（fú）提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。　　由於本產品電機定子采用了模塊（kuài）化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，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（jī）的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不（bú）增加電機的（de）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合供電（diàn）。這樣設計降低了電機的供電電壓和（hé）使用的變（biàn）頻器容量，從而降低成本。球磨機（jī）運行在輕（qīng）載工況時,完全可以隻運（yùn）行部分模塊電機（jī）驅動球磨機。　　傳統電機故障時（shí），會導致電機（jī）合成磁動（dòng）勢發生（shēng）畸變，諧（xié）波含量增加（jiā），平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加（jiā），無法繼續正常運行。而本產品進行了（le）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（tí）升了電機控製的自由度,可以利用其多電（diàn）機結構（gòu）和控製（zhì）靈活的優勢，在發生（shēng）故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電（diàn）機即可正常運行。模塊化電機具有（yǒu）冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常（cháng）子模塊（kuài）降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工（gōng）期。　　球磨機因加工誤差、軸承（chéng）磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會（huì）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（chǎn）中常常通過增加氣隙大小來預（yù）防掃膛，而氣（qì）隙增大會導致永磁體用量增加（jiā），提高電機製造（zào）成本。隨動式定子結構（gòu）的模塊電機，能在轉筒偏（piān）心時保證定（dìng）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，同時因為該隨動式定（dìng）子結構在偏心時能繼續正常工（gōng）作，檢修次數更少，工作時（shí）間更長，大體積球磨機檢修（xiū）複（fù）雜，降（jiàng）低檢修次數就是提高生產效率。　　4、隨動式球磨機裝配示（shì）意圖　　二、永磁直驅立磨技術　　1、立磨直驅對比於（yú）傳統感應（yīng）電機的優點( 1）變（biàn）頻調速控製，實（shí）現負載工況多樣性　　傳統立磨速度單一，工況適應能力差（chà）。遇到（dào）突發事（shì）件，調（diào）整磨鞮高度來改變係統工作環（huán）境，係統（tǒng）反應速度（dù）慢。永磁同步電機采用變頻（pín）調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度（dù）外，還增加了速度調節以快（kuài）速適應係（xì）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（xì）統因三相感應電機無法在低速實現（xiàn）大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨（mó）的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造（zào）成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機（jī）起動（dòng）後（hòu），通過減速器滿足係統轉矩需要，整個（gè）係（xì）統構成複雜，係統運行（háng）的輔助設備很多（duō）。直驅係統由變頻控製係統（tǒng）控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤（pán）車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。　　(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定　　傳統係統先由低速盤車（chē）係統起動，待三（sān）相感應電（diàn）機達到起動條件後，軟起動裝置起（qǐ）動三相感應電（diàn）機，係統運（yùn）行。係統控（kòng）製複雜，低（dī）速無法實現過載輸出。在低（dī）速過程需要盤車係（xì）統，將轉速提高到三相感應（yīng）電機起動條件。直（zhí）驅係統（tǒng）直接變頻低（dī）速（sù）起動，係統直接運行，係統控製簡（jiǎn）單（dān）。變頻控製起動過（guò）程可根據實際工況進行調整，以（yǐ）滿足各種工況的（de）需求。低速可過載輸出，滿足起動需（xū）要，取代（dài）盤車係統。　　(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少　　係（xì）統各構成單元（yuán）均需要時（shí）常檢查和（hé）定期維護，傳（chuán）統係統（tǒng）構成單元多。同時（shí）立磨減速器結構複雜（zá）需（xū）要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現（xiàn）在（zài）低速（sù）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（qì）控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維（wéi）護成本低。同時，係（xì）統可實現（xiàn）在電機低速（sù）運行情況下進（jìn）行係統維護。　　(5）傳動（dòng）效率高,節能效果明顯　　綜上（shàng）采用直驅永磁電機取代傳統驅動（dòng）係統年節電量達181萬元。（按照（zhào）5000h,0.6元/kWh）立式鯤（kūn）磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係（xì）統相同（tóng），這裏不再一—贅述。　　2、永磁直驅立磨結構示（shì）意圖　　本新型立（lì）磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨（mó）效率。在立磨扶正軸（zhóu）承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代（dài）大直徑（jìng）軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維（wéi）修，並降低成本,在工程實際中具（jù）有很強的實用型。　　針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計（jì）了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減速機（jī）與三相異步（bù）電動機，永磁直驅電（diàn）機具有雙向（xiàng）載荷機構與不同的放置（zhì）位（wèi）置（zhì），均能達到扶正與承（chéng）壓的作用，並且方便製造、裝配（pèi）維（wéi）護，節省成本。均已申（shēn）請專 利。

　　1、技術背景　　傳（chuán）統的球磨機、立磨機大都（dōu）采用三（sān）相異步電動機、聯軸器（qì）、減速裝置以（yǐ）及齒輪結構（gòu）進行驅（qū）動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率（lǜ）低、機構複雜、運行維護工作量大等問（wèn）題。　　沈（shěn）陽（yáng）工業大學電機與控製技術研究所（suǒ）與河（hé）南91视频网機電（diàn）設備有限公（gōng）司聯合設計研發的（de）球（qiú）磨機、立磨（mó）機采用永磁直驅（qū）電機,通過將電動機與機械結（jié）構進行（háng）機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節（jiē），做成（chéng）直驅方（fāng）案，能（néng）直接滿足（zú）荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電（diàn）機的效率與功率因數（shù），具有節能、起動轉矩大、過載能力強（qiáng）、係統免維護、自動（dòng）化程（chéng）度高等優點。　　在控製方麵,本產品電機定子采（cǎi）用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功率（lǜ）電機做成（chéng）了多個小功率（lǜ）電機。模塊化電機的控製技（jì）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（de）輸入（rù）電流，電機不必采用高等級絕緣。模（mó）塊化電機采用多台小功率（lǜ）變（biàn）頻（pín）器聯合供電，這（zhè）樣設計（jì）降（jiàng）低了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的（de）控製係統，大大提升（shēng）了電機控製的自由度，球磨（mó）機運行在（zài）輕載工況時，完全可以隻運行部（bù）分模塊電機驅動球磨機。　　在結（jié）構方麵，本產品電機的定子（zǐ）采（cǎi）用了一（yī）種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過（guò）機械結（jié）構設（shè）計，確定了一種無論球磨機轉（zhuǎn）筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉（zhuǎn）筒運動從（cóng）而保持定子與轉子間隙恒（héng）定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現（xiàn）象，因此電機的氣（qì）隙可以設計的比普通永磁直驅電機（jī）的小很（hěn）多，從而大幅降低電機永（yǒng）磁（cí）體用量，降低生產成本，節（jiē）約稀土資源，節能用電量。當模塊（kuài）發生故障（zhàng）時，直接拆（chāi）卸故障（zhàng）電（diàn）機（jī），更（gèng）換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全（quán）不會因電機發生故障而影響到生產工期。　　2、球磨（mó）機專用隨動（dòng）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（xiǎo）車結構”，滾筒就像公路，定子（zǐ）塊就像（xiàng）汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛（shǐ），公路的起伏不影響車輪與地麵貼（tiē）合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合（hé）滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配（pèi）誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變、重載震動等原因造（zào）成電（diàn）機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態（tài），不必停機檢（jiǎn）修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更小，減少永磁（cí）體用量，並且（qiě）因為隨動式結（jié）構，電機不會發生掃膛現象。　　本產品電機的（de）定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構（gòu），其隨（suí）動原理是在定子塊的軸向（xiàng）兩側安裝滾（gǔn）輪且滾輪貼合滾筒（tǒng）來確定定（dìng）子與轉子間的間（jiān）隙，定（dìng）子塊徑（jìng）向外側設有與支撐（chēng）框架（jià）相連的彈性機構。彈性機構在球磨（mó）機滾筒不偏心（xīn）時處於半壓縮狀（zhuàng）態,如果球（qiú）磨機（jī）滾筒向上（shàng）波動，轉筒會向上頂定（dìng）子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上（shàng）方彈性（xìng）機構繼續壓（yā）縮;下（xià）方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的（de）彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的（de）滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定（dìng）子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下（xià）波動，則（zé）上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸（xī）引力的同時，彈性（xìng）機構將上方其向下壓,下方（fāng）定子塊被轉筒向下壓。　　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（shè）置（zhì）不同（tóng）的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪（lún）或轉筒磨損較快。　　本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設（shè）計采用不同（tóng）個數（shù）的隨動式定子塊構（gòu）成一台模塊電機，一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一（yī）個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支（zhī）撐框架上的擋板來對定子塊進行（háng）圓周方向的限位。球磨機滾筒的法（fǎ）蘭處銜接T型支撐板,用於支撐（chēng）安裝電機轉子鐵心及磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊安（ān）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（xìng）機構支撐架，即可（kě）將（jiāng）定子塊沿徑向拉出（chū），進行檢（jiǎn）修或（huò）更換新的定子（zǐ）塊。　　3、采（cǎi）用本（běn）產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點　　現階段大多數的球（qiú）磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝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是它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（diàn）機通過變頻器進行（háng）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（kùn）難。這些（xiē）也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原（yuán）因。　　采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪（lún）的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈（liàn），直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球（qiú）磨機直驅係統的傳動效率不（bú）僅得到大（dà）幅（fú）提升，而且直驅係統的故障（zhàng）率低，維（wéi）護檢修方便，還避免了傳（chuán）統設備因漏油造成環境汙染（rǎn）。　　由於本產品電機定子（zǐ）采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個大（dà）功率電機做成了多個小功（gōng）率電機。模塊化電機的控（kòng）製技術可（kě）以實（shí）現（xiàn）降低大（dà）功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸（shū）入電流，電機不必采用（yòng）高等級絕緣（yuán），模塊化電機采用（yòng）多台（tái）小功（gōng）率變頻器聯合（hé）供電。這（zhè）樣設計（jì）降低了電機的供電電壓和（hé）使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在（zài）輕載工況（kuàng）時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。　　傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平（píng）均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，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（yī）套獨立的控（kòng）製係統，大大提升了電機控製的自由度,可以（yǐ）利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機（jī）更（gèng）換新（xīn）的模塊電機即（jí）可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模（mó）塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。　　球磨機因加工誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變或（huò）重載產生（shēng）震動（dòng）等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造（zào）成電機掃膛損壞電機，實際生產（chǎn）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（cí）體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定（dìng）子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保（bǎo）證（zhèng）定子與（yǔ）轉子之（zhī）間的間隙（xì）恒定（dìng），可將氣隙做的（de）更小，減少（shǎo）永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數（shù）就是提高生產效（xiào）率。　　4、隨動式球磨機裝配示意圖　　二、永磁直驅立磨技術　　1、立磨（mó）直驅對比於傳統（tǒng）感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性　　傳統立磨（mó）速度單一，工況（kuàng）適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮（dī）高度來（lái）改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強（qiáng）。遇到突發事件，除調整（zhěng）磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應（yīng）係統工作環境，係統反應速度（dù）更快。　　(2）係統（tǒng）簡單,可靠性高（gāo）　　傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起（qǐ）動。為保（bǎo）證在電機起動過（guò）程（chéng）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（zhuǎn）矩需（xū）要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統（tǒng）控製永（yǒng）磁（cí）同步電機起（qǐ）動，轉矩特性滿（mǎn）足需要，無（wú）需盤車係統和減速器，輔助（zhù）係統少，結構簡單（dān）。　　(3）變頻（pín）器軟起動（dòng），起動過程隨意設定　　傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動（dòng）三相感應（yīng）電機，係統運行。係統控製（zhì）複雜，低速無（wú）法實現（xiàn）過載輸出。在（zài）低速過程需要盤車係（xì）統，將轉速提高到三相感應電機起（qǐ）動條件（jiàn）。直驅（qū）係（xì）統直接變頻（pín）低速起（qǐ）動，係統（tǒng）直接（jiē）運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低（dī）速可過（guò）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,維護次數少　　係（xì）統各構成單元均（jun1）需要時常檢查和定期維護，傳統（tǒng）係統構成單元多。同時（shí）立磨減速器結構複雜需要（yào）經（jīng）常維護，維護成本費（fèi）用高（gāo）。同時係統無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（yǒng）磁同（tóng）步電（diàn）機直接驅動，控製（zhì）方便（biàn）。係統內無減速（sù）器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維護。　　(5）傳動效率高,節能效果明顯　　綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係（xì）統年節（jiē）電量達（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機（jī）直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。　　2、永磁直驅立磨結（jié）構示（shì）意圖　　本新型立磨結構采用（yòng）永磁直驅電機驅動,提高了立（lì）磨效率。在（zài）立磨扶正軸承與壓力軸承上（shàng）進（jìn）行突破，通過設（shè）計一種雙向載荷扇形模塊機構替（tì）代大直徑軸承，方便加工、生產、運（yùn）輸、裝配、維（wéi）修，並（bìng）降低成本,在工程實際中具有很強的實用型。　　針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步電（diàn）動機，永磁直（zhí）驅電機具有雙向載荷機構（gòu）與不（bú）同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方（fāng）便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。

　　1、技術背景（jǐng）　　傳統的球磨機（jī）、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪（lún）結構進行驅動，導致（zhì）球磨機的（de）傳動係統存在機（jī）械傳動鏈冗長、效率低（dī）、機構複雜、運行維護工作量大等問題（tí）。　　沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南91视频网機電設備有限公司聯合設計研發（fā）的球磨機、立磨機采（cǎi）用永磁直驅電機,通過將電（diàn）動機與機械結構（gòu）進行機電一體化設計，取（qǔ）消動力傳輸的（de）中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去（qù）傳統磨機的減速機，顯（xiǎn）著提高了電機的（de）效率（lǜ）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（chéng）度（dù）高等優點（diǎn）。　　在控製方麵,本產品電機定子采用了模（mó）塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成（chéng）了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入電壓，但是（shì）不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級（jí）絕緣。模塊化（huà）電機采用多（duō）台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電（diàn）壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本。每個（gè）模塊（kuài）電機都具有一套獨立的控製係統，大（dà）大提升了（le）電機控製的自由度，球磨機運（yùn）行在輕（qīng）載工況時，完全可（kě）以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。　　在結（jié）構方麵，本（běn）產品電機（jī）的定子采用了一種（zhǒng）自主設計研發的隨動式結（jié）構，將整圓（yuán）的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一（yī）種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本（běn）產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒（héng）定，電機不會發生掃膛（táng）現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電（diàn）機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量（liàng），降低生產成本，節約稀（xī）土資源，節能用電量（liàng）。當模塊發生故障（zhàng）時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電（diàn）機即（jí）可正常運行。使用本產品完（wán）全不會因電（diàn）機發生故障而影響到生產工期。　　2、球磨機專用隨動式永磁直驅（qū）電機概述　　本產品的隨動式定子結構構成一種（zhǒng）“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽（qì）車。滾輪貼合（hé）滾（gǔn）筒旋轉相當於汽車在公路行駛（shǐ），公（gōng）路的起伏不影響車輪與地麵（miàn）貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間（jiān）隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重（chóng）載震動等（děng）原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨（mó）機始終運行在性能狀態，不必（bì）停機檢修。同（tóng）時電（diàn）機（jī）定子與轉子間的間隙也（yě）可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為（wéi）隨（suí）動式（shì）結構，電機（jī）不會發生（shēng）掃膛現象。　　本產品電機的（de）定子為隨動式結構,基於模（mó）塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇（shàn）形定子塊結構，其隨動原理是（shì）在定子（zǐ）塊的軸向兩（liǎng）側安裝滾（gǔn）輪且滾輪貼合滾筒來確定定子（zǐ）與轉子間的間隙，定（dìng）子塊徑向（xiàng）外側設有與支撐框架相連（lián）的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓（yā）縮狀態,如果球磨機滾筒（tǒng）向上波動，轉筒會向上頂定子塊（kuài）上安裝的滾輪，進而帶動定（dìng）子塊向上移動，上方彈（dàn）性機構繼續壓縮;下方定子塊在（zài）受到永磁體對（duì）其（qí）向上（shàng）的吸引（yǐn）力的同時，定子塊上的（de）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（zǐ）塊跟（gēn）隨（suí）轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉子之間的間隙不變。球（qiú）磨機滾筒向下複位或繼續向下波（bō）動，則上方定子塊在受到（dào）永磁體對其向下（xià）的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。　　本產品彈性裝置（zhì）的壓力大小可調，對於不（bú）同位置的定子塊設置不同（tóng）的壓力,避免因彈性裝置設置的壓（yā）力過大造成滾輪或（huò）轉（zhuǎn）筒磨損較快。　　本產品將永磁電機采用模塊化（huà）控製，根據不同功（gōng）率的電（diàn）機（jī）設計采用不同個數的隨（suí）動式定子塊（kuài）構成一台模（mó）塊電機，一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉（zhuǎn）子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子（zǐ）塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊安裝（zhuāng）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（xìng）機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆（gǎn）、彈性機（jī）構支撐架，即可將定子塊（kuài）沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。　　3、采用（yòng）本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點　　現階段大多數的球（qiú）磨機仍采用三（sān）相感應電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進（jìn）行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和功率（lǜ）因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統（tǒng）響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近（jìn）年來永磁電機（jī）應用越來越廣泛的原因。　　采用永磁直驅，取消了（le）中間的減速機、聯軸器、及齒輪的（de）傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直（zhí）驅係統的傳動效率將（jiāng）提升至少20%。球（qiú）磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護（hù）檢修方便，還避免了傳統設備（bèi）因漏油造成（chéng）環境汙染。　　由於本產品電機（jī）定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製（zhì）造，運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多個小功（gōng）率電（diàn）機。模塊化電機的控（kòng）製技術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入電壓，但是（shì）不增加電機的輸入電（diàn）流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合（hé）供電。這樣設計（jì）降低了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本。球磨機運行在（zài）輕載工況時,完全可以（yǐ）隻運行部分模塊電機驅動球磨機（jī）。　　傳統電機故（gù）障時（shí），會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而（ér）本（běn）產品進行了模塊（kuài）化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係（xì）統，大大提升了電機（jī）控製的自由度,可以利用其（qí）多（duō）電機結（jié）構和控製靈活的優勢，在（zài）發生故障時（shí）。可以直接拆卸故障電機更換（huàn）新的模塊電機即可正常運（yùn）行。模（mó）塊化電機具（jù）有冗餘的模塊數，也（yě）可切除故（gù）障（zhàng）子模塊（kuài）而控製其餘正常子模塊降額運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。　　球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變或重載產生震動等（děng）因素會發生轉子偏心現象（xiàng），偏心嚴重時還（hái）會造成電機掃膛損壞電機，實（shí）際生產中常常（cháng）通過增（zēng）加氣（qì）隙大小來預防掃膛，而氣隙增（zēng）大會導致永磁體用量增加，提高電（diàn）機製造成本。隨動式定子結構的模塊（kuài）電（diàn）機，能在（zài）轉筒偏心時保證定子（zǐ）與轉子之間的間隙（xì）恒（héng）定，可將氣隙做（zuò）的更小，減（jiǎn）少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象（xiàng），同時因（yīn）為該隨動式定子結構（gòu）在（zài）偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提（tí）高生產（chǎn）效率。　　4、隨動（dòng）式球磨機裝配示意圖　　二（èr）、永（yǒng）磁直驅（qū）立磨（mó）技術　　1、立磨（mó）直（zhí）驅（qū）對比（bǐ）於傳統（tǒng）感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性　　傳統（tǒng）立磨速度單一，工況適（shì）應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高（gāo）度來改變係統工作環境，係統（tǒng）反應速度慢。永磁同（tóng）步電（diàn）機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高（gāo）度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作環（huán）境，係統反應速度（dù）更快。　　(2）係統簡單,可靠性高　　傳統係統因三相感應（yīng）電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機（jī）起動過程（chéng）不對電網造成過（guò）大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應（yīng）電機起動後，通過減速器滿足（zú）係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很（hěn）多。直驅係統（tǒng）由變頻控（kòng）製係統控製永磁同步電機（jī）起動，轉矩特性滿足需（xū）要，無需盤車係統和（hé）減速器，輔助係統少，結構簡單。　　(3）變頻器軟起動，起（qǐ）動過程隨意設定　　傳統係（xì）統先由（yóu）低（dī）速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件（jiàn）後，軟起動（dòng）裝置起（qǐ）動三相感應電機，係統運行。係（xì）統控製複雜，低（dī）速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提（tí）高到三相感應電機起動條件。直驅係（xì）統直接變頻低（dī）速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動（dòng）過程可根據實（shí）際工況進行調整，以（yǐ）滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿（mǎn）足起動需要，取代盤車係統。　　(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少　　係統各構成單元均需要時常檢查和（hé）定（dìng）期維護，傳統係統構成單元多（duō）。同時立磨減速器結構複（fù）雜需要（yào）經常維護，維護（hù）成本費用高。同時係統無法實現在（zài）低（dī）速運行（háng）的情況下（xià）進（jìn）行（háng）係統維護。直驅係統構成單（dān）元簡（jiǎn）單，變頻器控製永磁（cí）同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行（háng）維護，係統（tǒng）維護成本低。同時，係（xì）統可實現在電機低速運（yùn）行情況下進行係統維護。　　(5）傳（chuán）動效率高（gāo）,節能效果明顯　　綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量（liàng）達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤（kūn）磨機直驅係統的（de）優勢與球磨（mó）機直驅係統相同，這裏不（bú）再一—贅述。　　2、永磁直驅立磨結構示意（yì）圖　　本新型立磨（mó）結（jié）構采用永磁（cí）直驅電機驅動,提高了立磨（mó）效率。在立磨扶正軸承與壓力（lì）軸承上進行突破，通過設計（jì）一種雙向載荷扇形模塊機構替代（dài）大直徑軸承，方（fāng）便加工、生產、運輸、裝（zhuāng）配、維修，並（bìng）降低成本,在工程實際中具（jù）有很強的實用型。　　針對大（dà）、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了（le）三種（zhǒng）立（lì）磨專用永磁電（diàn）機，代替傳統（tǒng）的減速機與三相（xiàng）異步電動機，永磁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（biàn）製造、裝配維護，節省成本。均（jun1）已申請專 利。