永磁（cí）直驅球磨機、立磨機（jī）
1、技（jì）術背景 傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動（dòng）機（jī）、聯軸器（qì）、減速裝置（zhì）以及齒輪結構進行驅（qū）動，導（dǎo）致球磨機（jī）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（gōng）作量（liàng）大等問題。 沈陽（yáng）工業大學電機（jī）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的球磨機、立（lì）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（diàn）一體化設計，取消動力（lì）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（de）效率（lǜ）與功率因數，具有節能、起（qǐ）動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。 在控製方麵（miàn）,本產品（pǐn）電機定子采用了模塊（kuài）化設計（jì），不僅降（jiàng）低了加工、製造、運輸等難度，還相（xiàng）當於把（bǎ）一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電（diàn）機的控製技術可（kě）以實現降低大功率電（diàn）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（děng）級絕緣。模塊化電機（jī）采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低（dī）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（gè）模塊電機都（dōu）具有一套獨立的控（kòng）製係統，大大（dà）提升了電機控製的自由度，球磨機（jī）運行（háng）在輕（qīng）載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球（qiú）磨機。 在結構方麵，本產品電機的定子采用了一種（zhǒng）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，通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始（shǐ）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（tōng）過機械結構設計保證定子（zǐ）與（yǔ）轉子間的間隙恒定，電機（jī）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）機的小很多，從而大幅降低電機（jī）永磁體用（yòng）量，降（jiàng）低生產成（chéng）本，節約稀土資源（yuán），節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故（gù）障電機，更換新的模塊電機即可（kě）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、球磨機專用隨（suí）動式永磁（cí）直驅電機概（gài）述 本產品（pǐn）的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於（yú）汽車在公（gōng）路行駛，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滾（gǔn）筒，保證（zhèng）定子、轉子間隙恒定（dìng），在球磨機因裝（zhuāng）配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載（zǎi）震動等原因造成電機偏心、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，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以（yǐ）做的更小，減少永磁體用量（liàng），並且因為隨動式結（jié）構，電機不會發生掃膛現象。 本產品（pǐn）電機（jī）的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確（què）定定子與（yǔ）轉子間的間（jiān）隙，定子（zǐ）塊徑向外側（cè）設（shè）有與支撐框架相（xiàng）連的彈性機構。彈性機（jī）構在球磨機滾筒不偏心時處（chù）於半壓縮狀態（tài）,如（rú）果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向（xiàng）上頂定子塊上安裝（zhuāng）的滾輪，進而帶動（dòng）定子塊向上移動，上方彈性機構繼（jì）續壓縮;下方定（dìng）子塊在（zài）受到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子（zǐ）塊上的（de）彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪（lún）依然貼合轉筒外表麵，使定子（zǐ）塊跟隨（suí）轉筒波動而進行徑向與圓周方向（xiàng）的（de）移（yí）動，從而保證定（dìng）子、轉子之間的間隙不變（biàn）。球磨機滾筒（tǒng）向（xiàng）下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到（dào）永磁體對其向下的（de）吸引力的同時，彈（dàn）性機構將上方其向下壓,下方定子（zǐ）塊被轉筒向下壓。 本產品彈（dàn）性（xìng）裝置的壓力大小（xiǎo）可（kě）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（shè）置（zhì）的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。 本產品將永磁電機采（cǎi）用模（mó）塊（kuài）化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數（shù）的隨動式定子塊構（gòu）成一（yī）台（tái）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（tóng）一個轉子，模塊（kuài）電機包繞（rào）式安裝在球（qiú）磨機滾筒上。相鄰隨（suí）動式定子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（gāng）。 本產品的隨（suí）動式定子塊安裝拆（chāi）卸十分便（biàn）捷（jié），隻需要沿球磨機的徑向（xiàng）依次（cì）拆卸密封外殼、彈（dàn）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（kuài）沿徑（jìng）向拉出，進行（háng）檢修或更換新的定子塊。 3、采（cǎi）用本產（chǎn）品代替傳統磨機的（de）電機驅動（dòng）係統的優點 現階段大（dà）多數的球（qiú）磨機仍采用三（sān）相感應電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝置以及（jí）齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應（yīng）電（diàn）機相比優勢是它（tā）有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源（yuán）。永磁電機通過變頻器進（jìn）行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感（gǎn）應電機則起動相對困難。這些也（yě）是近年來永磁電機應（yīng）用越來越（yuè）廣泛的原因。 采用永磁直驅（qū），取消了中間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節（jiē），縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提（tí）升至少20%。球（qiú）磨機直驅係統的傳（chuán）動效率不僅得（dé）到大幅提（tí）升，而且直驅係（xì）統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。 由於本（běn）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（yùn）輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了（le）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（dà）功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的（de）輸入電流，電機不必采用高（gāo）等級絕緣，模塊化（huà）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（diàn）壓和使用（yòng）的變頻器容量，從（cóng）而降低成（chéng）本。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。 傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變（biàn），諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯（xiǎn）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（mó）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,可以利用其多電機結構和控製靈活的（de）優（yōu）勢（shì），在（zài）發生故障時。可以直接拆卸故障（zhàng）電機更換新的模塊（kuài）電機（jī）即可正常（cháng）運行。模塊化（huà）電（diàn）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（cháng）子模（mó）塊降額運行。使用本產品（pǐn）完全不會因電機發生故障而（ér）影響到生產工期。 球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重（chóng）載產（chǎn）生震動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（jī），實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大（dà）會導致永磁體（tǐ）用量增加，提高（gāo）電機（jī）製造成本。隨動式定子（zǐ）結構的模塊電機，能在轉筒偏（piān）心時（shí）保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做（zuò）的更（gèng）小，減（jiǎn）少（shǎo）永磁體用量，電機不會發生（shēng）掃膛（táng）現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心（xīn）時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大（dà）體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提（tí）高生產效率。 4、隨動式球磨（mó）機裝配示意圖 二、永磁直驅立磨技術 1、立磨直驅對比於傳（chuán）統感應（yīng）電機的優點( 1）變頻調速（sù）控製，實現負載工況多樣性 傳統立磨速度單（dān）一，工況適應能力（lì）差。遇到突發（fā）事件，調整磨鞮高度來改變係（xì）統工作環境，係統反應速（sù）度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適（shì）應工況能力強。遇到突發事件，除調（diào）整磨輾高度外，還增加了速度調節（jiē）以快速適（shì）應係統工作環境，係統反應速度更快。 (2）係統（tǒng）簡單,可靠性高 傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩（jǔ）輸出，需要額外的盤車係（xì）統滿足立磨的低速起（qǐ）動。為（wéi）保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起（qǐ）動裝（zhuāng）置（zhì）。三相（xiàng）感應電（diàn）機起動後，通過減速器滿足係統轉矩（jǔ）需要，整個係統構成複（fù）雜，係統運行的輔助設備很（hěn）多。直驅係統由變頻控製係統控製永（yǒng）磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，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（xiān）由（yóu）低（dī）速盤車係（xì）統起（qǐ）動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動（dòng）裝置起動三相感應電機，係統（tǒng）運行。係（xì）統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程（chéng）需要盤車係統，將轉速提高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速（sù）起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻（pín）控製起動過程可根據實際工況（kuàng）進行調整，以滿足各（gè）種工況的需求。低速可（kě）過載輸出，滿足起動（dòng）需要，取（qǔ）代盤車係統（tǒng）。 (4）無減速器，維護（hù）成本更低,維護次數少（shǎo） 係（xì）統各構成單元（yuán）均需要時（shí）常檢查和（hé）定期維護，傳統係統構成單元多。同（tóng）時立磨減速（sù）器結構複雜需要經常維護，維（wéi）護成本（běn）費用高。同時係統無法實（shí）現在低速運（yùn）行的情況下進行（háng）係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永（yǒng）磁同步電機直（zhí）接驅動（dòng），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（dī）。同時，係統可實現在電機低速（sù）運行（háng）情（qíng）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統年（nián）節電量達（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的（de）優（yōu）勢與球（qiú）磨機（jī）直驅係統相同，這裏不再一—贅述。 2、永磁直驅立（lì）磨結構示意圖 本新型（xíng）立磨結構采用永磁直驅電機驅動（dòng）,提高了立磨效率。在立磨扶正（zhèng）軸（zhóu）承與壓（yā）力軸承上進行突破（pò），通過設計一種雙向載荷扇形（xíng）模（mó）塊機（jī）構替代大直徑軸承，方（fāng）便加工、生產、運（yùn）輸、裝配、維（wéi）修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實用型。 針對（duì）大、中、小型不（bú）同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用（yòng）永磁電機，代（dài）替傳統的減速機與三相異步電（diàn）動機，永（yǒng）磁直驅電機（jī）具有（yǒu）雙向載（zǎi）荷機構與不同的放置位置，均（jun1）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。均已申請專（zhuān） 利。
永磁直驅礦用球磨機 
