永磁直驅球磨機、立磨（mó）機
1、技術背景 傳統的球磨（mó）機、立（lì）磨機大都采用三相異步電動機（jī）、聯軸器、減速裝置以及齒輪結（jié）構進行驅（qū）動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護（hù）工作（zuò）量大等問題。 沈陽工業大學電機與控製技術研究所與（yǔ）河南草莓视频ios機電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁（cí）直驅電機,通過將電動機與（yǔ）機械結構進行機電（diàn）一體化（huà）設（shè）計，取消動力傳（chuán）輸的中間（jiān）環節，做成直驅方（fāng）案，能直接滿足荷載的需求，省去（qù）傳統磨機的減速機，顯著（zhe）提（tí）高了（le）電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免（miǎn）維護、自動化程度高等優點。 在控製方（fāng）麵,本（běn）產品電機定（dìng）子采用了（le）模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度（dù），還相當於把一個大功（gōng）率電機做成了多個小（xiǎo）功（gōng）率電機。模塊化電機的控製技（jì）術可以（yǐ）實現降低大功率電機（jī）的輸入電壓，但是不（bú）增（zēng）加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模（mó）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（gòng）電電壓和使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本。每（měi）個（gè）模塊電機都具（jù）有一套獨立的控製係統，大大提升了（le）電（diàn）機控製的自（zì）由度，球磨機運（yùn）行在輕載工況時，完全可（kě）以隻運（yùn）行部分模塊電機驅（qū）動球磨機。 在結構方麵，本產品電機的定子采（cǎi）用了一種自（zì）主（zhǔ）設計研發的隨動式結構（gòu），將（jiāng）整圓的定子（zǐ）分成若幹個相互存在間隙的小（xiǎo）扇形塊，通過機械結（jié）構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心（xīn），定（dìng）子塊始終（zhōng）跟隨轉筒運動從而保持定子與轉（zhuǎn）子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保（bǎo）證定子與轉子間的間隙恒（héng）定，電機不會發生（shēng）掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比（bǐ）普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低（dī）電機（jī）永磁（cí）體用量，降低生（shēng）產成（chéng）本，節約稀（xī）土資源，節能用電量。當模塊發生故（gù）障（zhàng）時，直接拆卸（xiè）故（gù）障電機，更換（huàn）新的模塊電機即可正常運行。使（shǐ）用本產（chǎn）品完全（quán）不（bú）會因電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電（diàn）機概述 本產品的（de）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汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪（lún）與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影（yǐng）響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨（mó）機因裝配（pèi）誤差、軸承磨損（sǔn）、滾（gǔn）筒形變、重載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（zhōng）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（de）更（gèng）小，減少永（yǒng）磁體用（yòng）量，並且因為隨動式結（jié）構（gòu），電機不會發生掃膛現象。 本產品電機的定子為隨動式（shì）結構,基（jī）於模塊化（huà）永磁直驅電機，采用獨立的扇形定（dìng）子塊結構，其隨（suí）動原理（lǐ）是在（zài）定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼（tiē）合滾筒來確定定（dìng）子與轉子間（jiān）的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性（xìng）機構。彈性機構在球磨（mó）機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態（tài）,如果球磨機滾筒向上（shàng）波動，轉筒會向上頂定子塊（kuài）上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下（xià）方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時（shí），定子塊（kuài）上的彈性機構將其（qí）向上頂，保證下方定子塊的滾（gǔn）輪依然貼合轉筒外（wài）表麵，使定子塊跟隨轉筒波動（dòng）而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙（xì）不變。球磨機滾筒向下複位或繼續（xù）向下波動，則上方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向下（xià）的吸引力的同時，彈性機構將上方其（qí）向下壓,下方定子塊被轉筒向（xiàng）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設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過（guò）大造成滾輪或轉筒磨損（sǔn）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（diàn）機設計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電機由多台模塊（kuài）電機（jī）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（lín）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方向的限位。球磨機滾（gǔn）筒的法蘭處銜（xián）接T型支撐板,用於支（zhī）撐安裝（zhuāng）電機（jī）轉子鐵心（xīn）及磁鋼。 本產品的隨動式定子塊安裝（zhuāng）拆卸十（shí）分（fèn）便捷，隻需要沿球磨機的徑向依（yī）次拆卸密封（fēng）外殼、彈性機構（gòu）、彈性機（jī）構與定子塊之間（jiān）的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進（jìn）行檢修（xiū）或更換新的定子塊。 3、采用（yòng）本產品代（dài）替傳統磨機的（de）電機驅動係統的優點 現階段大（dà）多數的球磨機仍采（cǎi）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（bù）電（diàn）機與感應電機相比優勢是它有（yǒu）較高的效率（lǜ）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（sù），電（diàn）機運行平穩，係統響應速度快，感應電（diàn）機則起動相（xiàng）對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的（de）原因。 采（cǎi）用永磁直驅，取消了中間的（de）減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係（xì）統的傳動鏈，直驅（qū）係統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得到大幅提升，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（diàn）機定子采用了模塊化設（shè）計，不僅降低（dī）了（le）加工，製造，運輸等難度（dù），還相當於（yú）把一個大功率電機做成了多個小功率電機。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（liú），電機不必采用高等級絕緣，模塊化電（diàn）機采用多台小功率變頻器聯（lián）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。球磨機運行在輕載工況時,完全（quán）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（cí）動勢發生畸變（biàn），諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波（bō）動顯著增（zēng）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（mó）塊電機都具有一套獨（dú）立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度,可（kě）以利用其多電機結構（gòu）和控製靈活的優勢，在發生故障（zhàng）時。可以直接拆卸故障（zhàng）電機更換新的模塊電機即（jí）可正（zhèng）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（kòng）製其餘正常子模塊降額運（yùn）行。使用本產品完（wán）全不會因電機發生故障而影響到生（shēng）產工期。 球（qiú）磨機因（yīn）加工誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變或重載產生震動（dòng）等（děng）因（yīn）素會發生轉子（zǐ）偏心現（xiàn）象，偏心嚴重（chóng）時（shí）還會造成電機掃膛損壞（huài）電機，實際（jì）生產（chǎn）中常常通過增加氣隙大（dà）小來預防（fáng）掃膛，而氣（qì）隙增大（dà）會導致永磁體用量（liàng）增加，提高電機製造（zào）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（zǐ）之間的間隙恒定，可將（jiāng）氣隙（xì）做（zuò）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子結構（gòu）在偏心時能繼（jì）續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢（jiǎn）修（xiū）複雜，降低檢修次數就是提（tí）高生產效率（lǜ）。 4、隨動式球磨機裝配示意圖 二、永磁直驅立磨技術 1、立磨直驅對（duì）比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實（shí）現負載工況多樣性 傳統（tǒng）立磨速度單一，工況（kuàng）適應能力差。遇到（dào）突發事（shì）件，調整磨鞮（dī）高度（dù）來改變（biàn）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（néng）力強。遇到突發事（shì）件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調（diào）節以快速適應係統工作環境，係統反應（yīng）速度更快。 (2）係統簡單,可靠性高 傳統係統因三相感應電機無法（fǎ）在低速實（shí）現大轉矩輸出，需要（yào）額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保（bǎo）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。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需（xū）要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係（xì）統由變頻控製係統控製永磁（cí）同（tóng）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（dòng）過（guò）程隨意設定（dìng） 傳統係統先由低速（sù）盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後（hòu），軟起（qǐ）動裝（zhuāng）置起動三相感（gǎn）應電機，係統運行（háng）。係（xì）統控製複（fù）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（tí）高（gāo）到（dào）三相感應（yīng）電機起動條件。直驅係統直接變（biàn）頻（pín）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實際工況進行調整，以滿足各（gè）種工況的需求。低速（sù）可過載輸出，滿足起（qǐ）動需要，取代盤車（chē）係統。 (4）無（wú）減速器（qì），維護成（chéng）本更低,維護（hù）次數（shù）少（shǎo） 係統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統（tǒng）係統構成單元多。同時立磨減速（sù）器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。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（qū）係（xì）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，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係（xì）統可實現在電機低速運行情（qíng）況下進行係（xì）統維（wéi）護。 (5）傳動效率高,節能效（xiào）果明顯 綜上采用直（zhí）驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直（zhí）驅係統的優勢（shì）與球磨機直驅（qū）係統相同，這裏不再（zài）一—贅（zhuì）述。 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（diàn）機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進（jìn）行突破（pò），通過設（shè）計一種雙向載荷扇形（xíng）模塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產（chǎn）、運輸、裝配、維（wéi）修，並降低成本,在（zài）工（gōng）程實際中具（jù）有很強（qiáng）的（de）實用型（xíng）。 針對大、中、小型不同尺（chǐ）寸的立磨，分別設（shè）計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減速機與（yǔ）三相（xiàng）異步電動機，永（yǒng）磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放（fàng）置位置，均能達到扶（fú）正（zhèng）與承壓的作用（yòng），並且方（fāng）便製（zhì）造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅（qū）礦用球磨機 
