永磁直驅球磨機、立（lì）磨機
1、技術背（bèi）景 傳統的球磨機、立磨機大都（dōu）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，導致球磨（mó）機的傳動係統（tǒng）存在機械傳動（dòng）鏈（liàn）冗長、效率低、機構複雜、運行維（wéi）護工作量大等問題。 沈陽工業大學（xué）電機與控製技術研究所（suǒ）與（yǔ）河南草莓视频ios機電設備有限公司聯合設計研發（fā）的球磨機、立磨機采用永磁（cí）直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一體化設計，取消動力傳（chuán）輸的（de）中間（jiān）環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省（shěng）去傳統磨機的減速機，顯著（zhe）提高了電機的效率與功（gōng）率（lǜ）因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免（miǎn）維護、自動化程（chéng）度高等優點。 在控製方麵,本產品電機定子采用了（le）模塊化設計，不僅降低了加（jiā）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（lǜ）電機。模（mó）塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸（shū）入電壓，但是不增加電機的（de）輸入電（diàn）流（liú），電機不必采用（yòng）高等（děng）級絕緣（yuán）。模塊化（huà）電機采（cǎi）用多台小功率變頻（pín）器聯合（hé）供電，這樣設計降低了電機的供（gòng）電電壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低（dī）成本。每個模塊（kuài）電機都具有一套獨立的控製係（xì）統，大大提升（shēng）了電機控製的自（zì）由（yóu）度，球（qiú）磨（mó）機運行在輕載工況時（shí），完（wán）全（quán）可以隻運行部分模塊（kuài）電機驅動球磨（mó）機。 在結構方（fāng）麵，本（běn）產品電機的定子（zǐ）采用了一種自主設計研發的隨動式結（jié）構，將整圓（yuán）的定（dìng）子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構（gòu）設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子（zǐ）塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結（jié）構（gòu）。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，因此電機的氣隙可以設計的比普（pǔ）通永磁直驅電機的（de）小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約（yuē）稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品（pǐn）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）隨動式永磁直驅電機概述 本（běn）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，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉（zhuǎn）相當於（yú）汽車在公路行駛，公（gōng）路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏（piān）心浮動不影（yǐng）響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙（xì）恒定，在球磨機因裝配誤差、軸（zhóu）承磨（mó）損、滾筒形變、重載震動等（děng）原因造成電機偏心（xīn）、氣（qì）隙不均勻時，仍能正常（cháng）運（yùn）轉，保（bǎo）證磨機始終運（yùn）行在性能狀（zhuàng）態，不必停機檢修。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，並且因為隨動式結構，電機不會（huì）發生掃膛（táng）現象。 本產品電機的定子為隨動式結構（gòu）,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形（xíng）定子塊結（jié）構，其隨動原理是在定（dìng）子塊的軸（zhóu）向兩側安裝滾輪且滾輪（lún）貼合滾筒來確定定子與轉子間（jiān）的間隙，定子塊徑（jìng）向（xiàng）外側（cè）設有與支（zhī）撐框架相連的彈性機構。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（tǒng）會向（xiàng）上頂定子塊上安（ān）裝的滾輪，進（jìn）而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體（tǐ）對其向（xiàng）上的吸引力的同時，定子塊上（shàng）的彈性機（jī）構將其向上頂，保證（zhèng）下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒（tǒng）外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而（ér）進行（háng）徑向與圓周方（fāng）向的移動（dòng），從而（ér）保（bǎo）證（zhèng）定子、轉（zhuǎn）子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼（jì）續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下（xià）方定子塊被轉筒向下（xià）壓。 本產品彈性裝置的壓（yā）力大小可調，對於不（bú）同位置（zhì）的定子塊設置不同的壓（yā）力,避（bì）免因彈性（xìng）裝置設置的（de）壓力過（guò）大造成（chéng）滾（gǔn）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（de）電機設計采用不同個數的隨動式（shì）定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電機由多台模（mó）塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞（rào）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撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周（zhōu）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（jī）轉子鐵心及磁鋼。 本產品的隨動式定子（zǐ）塊安裝拆卸（xiè）十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼（ké）、彈性機構、彈性機構（gòu）與定子塊之間的連接杆、彈性（xìng）機構（gòu）支撐架，即可將定子塊沿（yán）徑向拉出，進行檢修或更換新的定（dìng）子塊。 3、采用本產品（pǐn）代替傳統磨機的電機驅動係統的優點 現階段大多數的（de）球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器（qì）、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機（jī）與感應電機相比（bǐ）優勢是它有（yǒu）較高的效率（lǜ）和功率因（yīn）數，損（sǔn）耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過（guò）變頻器進行（háng）調速，電機運行平穩，係統響（xiǎng）應速（sù）度（dù）快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁（cí）電機應（yīng）用越來越廣泛的原因。 采用永（yǒng）磁直驅（qū），取消了中間的減（jiǎn）速機、聯（lián）軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係統的（de）傳動效率將提升至（zhì）少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大（dà）幅提升，而（ér）且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了（le）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化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把（bǎ）一個（gè）大功率電機做成了（le）多個小功率電機。模塊化電機的控（kòng）製技術可（kě）以實（shí）現降低大功率（lǜ）電（diàn）機的輸入電壓（yā），但是不增加電機的輸入電流，電機（jī）不（bú）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供電。這樣設計（jì）降低了電機的供電電（diàn）壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成本。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（mó）機。 傳統電機故障時，會導致電（diàn）機合成磁動勢發生（shēng）畸變，諧波含量增加，平均轉（zhuǎn）矩下降（jiàng），轉矩波動（dòng）顯著增加，無（wú）法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設（shè）計，每個模塊電機都（dōu）具有一（yī）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（kòng）製靈活（huó）的（de）優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機（jī）更換新的（de）模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可（kě）切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本（běn）產品完全（quán）不會因電機發生故障（zhàng）而影響到生產工期。 球磨機因加（jiā）工誤差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時（shí）還會造成電機掃膛損（sǔn）壞電機，實際生產中常常通過增（zēng）加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致（zhì）永磁（cí）體用量增（zēng）加（jiā），提高電（diàn）機（jī）製造成本。隨動式定子（zǐ）結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永（yǒng）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（jié）構（gòu）在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長（zhǎng），大體積球磨機檢修（xiū）複雜，降低檢修次數就是提高生產（chǎn）效（xiào）率。 4、隨（suí）動式球（qiú）磨機裝配示意圖 二、永磁直驅立（lì）磨技術 1、立磨（mó）直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性 傳統立（lì）磨速度單一（yī），工況適應能力差（chà）。遇到突（tū）發（fā）事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反（fǎn）應速度慢。永磁同步電機采用變頻（pín）調（diào）速，適應工況（kuàng）能（néng）力強（qiáng）。遇到突發事（shì）件，除調整磨輾高度外，還增（zēng）加了速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。 (2）係統簡單,可靠（kào）性（xìng）高 傳統係（xì）統（tǒng）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動。為（wéi）保證在電機起動過程（chéng）不對電網造成（chéng）過大（dà）的衝擊，需增（zēng）加軟起動裝置。三相感應電（diàn）機起動後，通過減（jiǎn）速器滿足係統轉矩需要（yào），整個係統構成複雜，係（xì）統（tǒng）運行的輔助設備很多。直（zhí）驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無（wú）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 傳統係統先由低速盤車係統（tǒng）起動，待（dài）三相感（gǎn）應電機達（dá）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（fǎ）實現過載輸出。在低速過程需（xū）要盤車係（xì）統，將（jiāng）轉速提高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低（dī）速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實（shí）際工況進行調整，以滿足各種工（gōng）況的需求。低速可過載輸出（chū），滿足起動（dòng）需要，取代盤車係統。 (4）無減速器，維護成本更低,維護次（cì）數少（shǎo） 係（xì）統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統（tǒng）係統（tǒng）構成單元多。同時（shí）立磨減速器結構（gòu）複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法（fǎ）實現在低（dī）速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器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（é）外進行維護，係（xì）統維護成本低。同時，係（xì）統可實現（xiàn）在電機低速運行情況下進行係統維護。 (5）傳動（dòng）效率高,節（jiē）能效果明（míng）顯 綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係（xì）統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元（yuán）/kWh）立式鯤磨機直驅係統的（de）優勢（shì）與球磨機直驅係（xì）統相同，這裏不再一—贅述。 2、永磁（cí）直驅立磨（mó）結構示意圖 本新型立磨（mó）結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立（lì）磨效率（lǜ）。在立（lì）磨扶正軸承與壓力（lì）軸承上進行突破，通過設計一（yī）種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸（zhóu）承，方便加工、生產、運輸、裝配、維（wéi）修，並（bìng）降低成本,在（zài）工程實際中（zhōng）具有很（hěn）強的實用（yòng）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動機，永磁直驅電機具有（yǒu）雙向載（zǎi）荷機構與（yǔ）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（zào）、裝配維護，節省成（chéng）本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
