永磁直驅球磨機、立磨機
1、技術背（bèi）景 傳（chuán）統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速（sù）裝（zhuāng）置以及齒輪結（jié）構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存（cún）在機（jī）械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜（zá）、運行維護工作（zuò）量大等問題。 沈陽工業（yè）大學電機與控製技術研究所（suǒ）與河南草莓视频ios機電設備有限公司聯合設計研（yán）發的球磨機（jī）、立磨機采用永磁直驅電機,通過將（jiāng）電動機與機械結（jié）構進行機電一體化設計，取消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（qù）傳統磨機的（de）減速機，顯著提高（gāo）了電機的效率與功率因數，具有節能（néng）、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自（zì）動化程度高等優點。 在控製方麵,本產品電機定子采用（yòng）了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等（děng）難度，還相當（dāng）於把一個大功率電機（jī）做（zuò）成了多個小功率電機。模（mó）塊化電機的控製技（jì）術（shù）可以實（shí）現降低大功率電機的輸入電壓（yā），但（dàn）是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多（duō）台小功（gōng）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（gè）模塊電機都具（jù）有（yǒu）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（yùn）行在輕載工（gōng）況時，完全可以隻運行部分模塊電機（jī）驅動球磨機。 在結構方麵，本產品（pǐn）電機的定子采用了一種自主設計研發（fā）的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹個相（xiàng）互存在間隙的小扇（shàn）形塊，通過機械結構設（shè）計，確定了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（chí）定子與轉子間隙恒定的（de）結構。本產（chǎn）品通過機械結（jié）構設計（jì）保證定子與轉子間（jiān）的間隙恒定，電機不會發生掃（sǎo）膛現象，因此電機的氣隙可（kě）以設計（jì）的比普通（tōng）永磁直（zhí）驅電機的小很多，從而（ér）大幅降低電（diàn）機永磁體用量（liàng），降低生產成本（běn），節約稀土資源，節能用（yòng）電量。當模塊（kuài）發生故（gù）障時（shí），直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會（huì）因電機發生故障而影響到生產工期（qī）。 2、球磨機專用隨（suí）動式永磁直驅電機概述（shù） 本產品的隨動（dòng）式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒（tǒng）就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽（qì）車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒（tǒng）偏心浮動不影（yǐng）響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間（jiān）隙恒（héng）定，在球磨機（jī）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（piān）心（xīn）、氣隙不（bú）均勻時，仍能正常運轉，保證磨機（jī）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做的更小，減少永磁體用量，並（bìng）且因為隨動式結構，電（diàn）機不會發（fā）生掃膛現（xiàn）象。 本（běn）產品電（diàn）機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（dòng）原理是在定子塊（kuài）的軸向兩側安裝（zhuāng）滾輪且滾輪貼合滾筒來確（què）定（dìng）定子與轉子間的間隙，定子（zǐ）塊徑向外側設（shè）有與支撐框架（jià）相連的（de）彈（dàn）性機構。彈性機構在球磨機滾（gǔn）筒不偏心（xīn）時處於半壓縮（suō）狀態,如（rú）果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向（xiàng）上頂（dǐng）定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移（yí）動，上方彈性（xìng）機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁（cí）體對（duì）其向上的吸引（yǐn）力的同時，定子塊上的彈（dàn）性機構將其向上頂（dǐng），保證下（xià）方定子塊的滾輪依然貼合轉（zhuǎn）筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波（bō）動而進（jìn）行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不（bú）變。球磨機滾筒向下複位或繼續向（xiàng）下（xià）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,下方定子塊被轉筒向下壓。 本產品彈性裝置的壓力大小（xiǎo）可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避（bì）免因彈（dàn）性裝置設置的壓力過大造成（chéng）滾輪或轉筒磨損較快。 本產（chǎn）品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同（tóng）個數的隨動式定子塊構成一台模塊（kuài）電機，一台整（zhěng）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（háng）圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜（xián）接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及（jí）磁鋼。 本產品的隨動式定子塊安（ān）裝拆（chāi）卸十（shí）分便捷，隻需（xū）要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構（gòu）與定子塊之間的連接杆、彈性機（jī）構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進（jìn）行（háng）檢修（xiū）或更換新的定子塊。 3、采用本產品代替傳統磨機（jī）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（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以（yǐ）及齒輪結（jié）構進行驅動（dòng）。永磁同步電機（jī）與感應電機（jī）相比優勢（shì）是（shì）它有較高的效率和（hé）功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機（jī）通過變頻器進（jìn）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難。這（zhè）些也是近年來永磁電機應用（yòng）越來（lái）越廣泛的原因。 采用永磁直驅，取消了中間（jiān）的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳（chuán）動（dòng）鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨（mó）機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，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（lòu）油造成環境汙染。 由於本產品（pǐn）電機定子采用了模塊化（huà）設（shè）計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相（xiàng）當於把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（jì）術可以實現降低（dī）大功率電（diàn）機的輸入電壓，但是不增加電機（jī）的輸（shū）入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台小（xiǎo）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（biàn）頻器容量，從而降（jiàng）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（chéng）磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下（xià）降，轉矩（jǔ）波動顯著增加，無法繼續正（zhèng）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（kòng）製係統，大大提（tí）升了電機（jī）控製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可（kě）以直接拆（chāi）卸故障（zhàng）電機更換新的模塊電機（jī）即（jí）可正（zhèng）常（cháng）運行。模塊（kuài）化電機具有（yǒu）冗餘的模塊數，也（yě）可切除故障子模（mó）塊而控（kòng）製其（qí）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（gù）障而影響到生產工期。 球磨機因加工誤差、軸（zhóu）承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏（piān）心嚴重時還（hái）會造成電機掃膛損壞電機，實際（jì）生產中常常通過增加氣隙大小來（lái）預防掃膛，而氣隙增（zēng）大會導致（zhì）永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式（shì）定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可（kě）將氣隙做的更小，減少永磁體用量（liàng），電機不會發生掃膛現象，同時因（yīn）為該隨（suí）動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少（shǎo），工（gōng）作時間更長，大體（tǐ）積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率（lǜ）。 4、隨動式球磨（mó）機裝配示意圖 二、永磁直驅（qū）立磨技（jì）術 1、立磨直驅對比於傳統（tǒng）感應（yīng）電機的優點( 1）變頻調（diào）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。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境（jìng），係（xì）統反應速度慢。永磁同步（bù）電機（jī）采用變頻調速，適應（yīng）工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外（wài），還增加了速度調節（jiē）以快（kuài）速（sù）適應（yīng）係統工作環（huán）境，係統反應速度更快。 (2）係統簡單,可（kě）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的低速起動。為保證在電（diàn）機（jī）起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起（qǐ）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，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設（shè）備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩（jǔ）特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡（jiǎn）單。 (3）變（biàn）頻（pín）器軟起動（dòng），起（qǐ）動（dòng）過程隨意設定 傳統係（xì）統先（xiān）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（ruǎn）起（qǐ）動裝置起動三相感應電機，係統運（yùn）行（háng）。係統（tǒng）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，將轉速提高到三（sān）相感（gǎn）應電機起動（dòng）條件（jiàn）。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運（yùn）行，係統控製簡單。變頻控製起動過（guò）程可根據實（shí）際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速（sù）可過載（zǎi）輸出，滿足起（qǐ）動需要，取代盤（pán）車係（xì）統。 (4）無減速器，維護成本更低（dī）,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。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維（wéi）護成本費用高。同（tóng）時係（xì）統無法（fǎ）實現在低速運行的情況下（xià）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（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（xiǎn） 綜上（shàng）采用直驅永磁電機（jī）取代傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立（lì）式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直（zhí）驅係統（tǒng）相同，這裏不再一—贅述（shù）。 2、永磁直驅立磨結構示意圖 本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶（fú）正軸承與壓力軸（zhóu）承上進（jìn）行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑（jìng）軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實（shí）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（jiǎn）速機與三相異步電動機，永磁直驅電（diàn）機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均（jun1）能達到扶正與承壓的（de）作用，並且方便（biàn）製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直（zhí）驅礦用球磨機 
