永磁直驅（qū）球磨機、立磨機
1、技（jì）術背景 傳統的球磨機、立（lì）磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致（zhì）球（qiú）磨機的傳動（dòng）係統存（cún）在機械（xiè）傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問（wèn）題（tí）。 沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南全新機電設備（bèi）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,通過將電動機與機械結構進行機（jī）電一體（tǐ）化設計，取消動力傳輸的中間環（huán）節，做成直驅方案，能直（zhí）接滿足（zú）荷載（zǎi）的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高（gāo）了電機的效（xiào）率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優（yōu）點。 在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低（dī）了加工、製造、運輸等（děng）難度，還相當於（yú）把一（yī）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（diàn）機的輸（shū）入電壓，但是不增（zēng）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（cǎi）用多台小功率變頻（pín）器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電（diàn）壓和使用的變頻器容量（liàng），從而降低成本。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（jī）控製的自由度，球磨機運行在輕載（zǎi）工況（kuàng）時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 在（zài）結構（gòu）方麵，本產品（pǐn）電機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整（zhěng）圓的定子分成若幹個（gè）相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確（què）定（dìng）了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終（zhōng）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（yǔ）轉子間的間隙恒定，電機不會發生（shēng）掃膛現象，因此電（diàn）機的氣隙可以（yǐ）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（yòng）量，降低生產成本，節約稀（xī）土資源，節能用電（diàn）量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機（jī），更換新的模塊電機即可正常運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電（diàn）機發生故障而影響（xiǎng）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“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像（xiàng）汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽（qì）車在公路行駛，公路（lù）的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒（tǒng），保證定子、轉子間隙恒定，在（zài）球磨機因裝配誤差、軸（zhóu）承磨損、滾筒形（xíng）變、重載（zǎi）震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻（yún）時，仍能正常運轉（zhuǎn），保（bǎo）證磨機始終運行在性（xìng）能（néng）狀態，不必（bì）停機檢修。同（tóng）時（shí）電機定子與轉子間的間隙也可以做的（de）更小，減少永磁體用量，並（bìng）且因為（wéi）隨動式結構（gòu），電機不會發生掃膛（táng）現象（xiàng）。 本產品電（diàn）機的定子為隨動式結構,基於模塊（kuài）化永磁直驅電機，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（xiàng）兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉（zhuǎn）子間的間隙，定子塊（kuài）徑（jìng）向外側設有與支撐框架相連的彈性機（jī）構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮（suō）狀態,如果球磨機滾筒向上（shàng）波動（dòng），轉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，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時（shí），定子塊上的彈性（xìng）機（jī）構將其（qí）向上頂，保證下（xià）方定（dìng）子塊（kuài）的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使（shǐ）定子塊跟隨（suí）轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間（jiān）的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續（xù）向下波動，則上方（fāng）定子塊在受到永磁（cí）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（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（miǎn）因彈性裝置設置的壓力過大造（zào）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，根據不同功率的（de）電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電機構成,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（gǔn）筒上。相鄰（lín）隨動式定子塊間（jiān）設有固定在（zài）支（zhī）撐框架上的擋板來對定子塊進行（háng）圓周方向（xiàng）的限位（wèi）。球磨機滾筒的法蘭處（chù）銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁（cí）鋼。 本（běn）產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，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、彈性機構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或（huò）更換新的定子塊。 3、采用本產品代替傳統磨機的電（diàn）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（qū）動。永磁同步（bù）電機與感應電機相（xiàng）比優勢是（shì）它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起（qǐ）動相對困難。這些也是近年（nián）來永磁電機應用越來越廣泛的原因。 采用永磁直驅，取消了中間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及齒輪的傳動（dòng）環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳（chuán）動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅（jǐn）得到大幅（fú）提升，而且直（zhí）驅係統（tǒng）的故（gù）障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因（yīn）漏油（yóu）造成環（huán）境汙染。 由於本產品電機（jī）定子采（cǎi）用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難（nán）度（dù），還相當於把一個大（dà）功率電機做成了多個（gè）小功率電機。模塊化電機的控製技術（shù）可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增（zēng）加電（diàn）機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合（hé）供電。這樣設計降低了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻器容量，從而（ér）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機。 傳統電機（jī）故障時，會導致電機合（hé）成磁動勢發生（shēng）畸（jī）變，諧波含量增（zēng）加，平均（jun1）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套獨立的控製係統，大大提升了電（diàn）機控製的自由度,可以利用其多電機結構和控製（zhì）靈活（huó）的優勢，在發生故障時。可以直接拆（chāi）卸故障電機更換新的（de）模塊電（diàn）機即可正（zhèng）常運行。模（mó）塊化電機（jī）具有冗餘的模（mó）塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降（jiàng）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（jiā）工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震（zhèn）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（sǎo）膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而（ér）氣隙增大會導（dǎo）致永磁體用（yòng）量增（zēng）加，提高電機（jī）製造成本。隨動式定子結構的模（mó）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（yòng）量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子（zǐ）結構（gòu）在偏（piān）心時能繼續正常工作，檢（jiǎn）修次數更少，工作時間更長，大體積（jī）球磨機（jī）檢修複雜，降（jiàng）低（dī）檢修次數（shù）就是提高生產效率。 4、隨動式球磨機裝配示意圖（tú） 二、永磁直驅立磨技（jì）術 1、立磨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（gōng）況多樣性 傳統立磨（mó）速度單一，工況適應能（néng）力差。遇到突（tū）發事件，調整磨鞮（dī）高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢（màn）。永磁同步（bù）電機采用變頻調速，適應工（gōng）況能力強。遇（yù）到突發事件（jiàn），除調整磨輾高度（dù）外（wài），還（hái）增加了速度調節以快速適應係統工作環（huán）境，係統反應速度更快。 (2）係統簡單,可靠（kào）性高 傳統係統因（yīn）三（sān）相感應電機無法（fǎ）在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的（de）低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成（chéng）過大的衝擊（jī），需增加軟起動裝置。三相感應電機起（qǐ）動後，通過減速器滿足（zú）係統轉矩需要，整個係統構成複雜（zá），係統運行的輔助設備很多。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（tè）性滿足需要，無需盤車係統（tǒng）和減速器，輔助係統少，結構簡單。 (3）變頻器（qì）軟起動（dòng），起動過（guò）程隨意設定 傳統係統先（xiān）由低速盤車係統起動，待三相（xiàng）感（gǎn）應電機達（dá）到起動條件後，軟起動裝（zhuāng）置起動三（sān）相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現（xiàn）過載輸出。在低速過程需要盤車（chē）係統，將轉速提高到三（sān）相感應電機起動條件（jiàn）。直驅係統直接變頻低速起動，係統（tǒng）直接運行，係統控製簡單。變頻控製起（qǐ）動過程可根據實際工況（kuàng）進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，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（shù）少 係統（tǒng）各構成單元均需要時常檢查和定（dìng）期維護，傳統係統構成單元多。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（háng）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（dòng），控（kòng）製方便。係統內無（wú）減速器，無需（xū）額外進行（háng）維護，係統維護成本低。同時（shí），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（shàng）采用直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（yuán）/kWh）立式鯤磨機直驅（qū）係統的優（yōu）勢與球磨機直驅係統相同，這裏不（bú）再一—贅（zhuì）述。 2、永磁直驅立磨結構示意圖 本新型立磨結構采用（yòng）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（lì）軸承上進行突破，通過設（shè）計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑（jìng）軸承，方便加（jiā）工、生產、運輸、裝配、維修，並降（jiàng）低（dī）成本,在工程實際中具（jù）有很強的實用型。 針對大（dà）、中、小（xiǎo）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（tì）傳統的（de）減速機（jī）與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同（tóng）的放置位置，均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（shěng）成（chéng）本。均已申請專 利。
永磁直驅（qū）礦用球磨機 
