永磁直驅（qū）球磨機、立磨機
1、技術（shù）背（bèi）景 傳（chuán）統的球磨機（jī）、立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（qū）動，導致球磨機的傳動係（xì）統存在機械傳動鏈冗（rǒng）長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。 沈陽工業大學電機（jī）與控製技術研究所與河南全（quán）新機（jī）電設（shè）備有（yǒu）限公司聯合設（shè）計研發的球磨（mó）機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機（jī）與機械結構進（jìn）行機電一體化設計，取消（xiāo）動力傳輸的中間（jiān）環節，做成直驅方案，能直（zhí）接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速（sù）機，顯著提高了電機的效（xiào）率與功率（lǜ）因數（shù），具（jù）有節（jiē）能、起動轉矩大（dà）、過（guò）載能力強、係統免維護（hù）、自動（dòng）化程度高等優點。 在控製方麵（miàn）,本產品電機定子采用了模塊化設（shè）計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把（bǎ）一個大功率電機做（zuò）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（diàn）壓，但是不增加電機的輸入電（diàn）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供（gòng）電，這樣設計（jì）降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的（de）控製係統（tǒng），大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行（háng）在（zài）輕載工況時，完全可（kě）以隻運行部分（fèn）模塊電機驅動球磨（mó）機。 在結構方麵，本（běn）產品電機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的（de）定子分成若幹個相互（hù）存（cún）在間隙的小（xiǎo）扇形（xíng）塊，通過機械結構設計，確定了一種無（wú）論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構（gòu）。本產品（pǐn）通（tōng）過機械結構設計保證定子（zǐ）與轉子間的間隙恒定，電機不會（huì）發（fā）生掃膛現（xiàn）象（xiàng），因此電機的氣隙可以設計的比（bǐ）普通永磁（cí）直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資（zī）源，節能用電量（liàng）。當模塊發生（shēng）故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常（cháng）運（yùn）行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到（dào）生產工期。 2、球磨機專用（yòng）隨動式（shì）永磁直驅電機概述 本產品的隨動式（shì）定子（zǐ）結構構成一種“小車結構”，滾筒就像（xiàng）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（lù）的起伏不影響車輪（lún）與地（dì）麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼（tiē）合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣（qì）隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始（shǐ）終運（yùn）行在性能狀（zhuàng）態，不必停機（jī）檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做（zuò）的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不（bú）會發生掃膛現象。 本產品電機的定子（zǐ）為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電（diàn）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（gǔn）筒來確定定子與轉子間的間隙，定子（zǐ）塊徑向外側設有與支撐框架（jià）相連（lián）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（rú）果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向（xiàng）上移動，上方彈性機構繼續壓（yā）縮;下方定子塊在（zài）受到永磁（cí）體（tǐ）對其向上的吸引力的同時，定（dìng）子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子（zǐ）塊的滾（gǔn）輪依然貼（tiē）合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與（yǔ）圓周方向的移動，從而保（bǎo）證定子、轉子之間（jiān）的（de）間隙不變。球（qiú）磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方（fāng）定子塊（kuài）在受到永磁體對其向下的吸引（yǐn）力的同時，彈性機構將上方其向下壓（yā）,下方定子塊被轉筒向下壓。 本產品彈性裝置的壓（yā）力大小可調，對於不同位置（zhì）的定子塊設置不同的壓力,避（bì）免因彈性裝（zhuāng）置設（shè）置的壓力過大造成滾（gǔn）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（shè）計采用不同個數的隨（suí）動式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，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒（tǒng）上。相鄰隨動式定子（zǐ）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（fāng）向的限位。球磨機（jī）滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝（zhuāng）電機轉子鐵心及磁（cí）鋼（gāng）。 本產品的隨動式定子塊（kuài）安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向（xiàng）依次拆卸密封外（wài）殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的（de）連接杆、彈性機（jī）構支撐（chēng）架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定（dìng）子塊。 3、采用本產品代替傳統磨機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動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁（cí）同步電機與感應電機相比優勢是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，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用（yòng）越來越（yuè）廣泛的原因。 采用永磁直驅，取消了中間的減速（sù）機、聯軸器、及齒（chǐ）輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動（dòng）效率將提升至少20%。球磨（mó）機直驅係統的傳動效率不（bú）僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因（yīn）漏油（yóu）造成環境汙（wū）染。 由於本產品電機定子采（cǎi）用了模塊（kuài）化（huà）設計，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（diàn）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，電機不必采用高等級（jí）絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電（diàn）機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機（jī）運行在輕載工況時,完全可以隻（zhī）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，諧波含量增加，平均轉矩下（xià）降，轉矩波動顯著增（zēng）加，無（wú）法（fǎ）繼續正常運行（háng）。而本（běn）產品進行了模（mó）塊化設（shè）計，每個模塊電機都具有一套獨立的（de）控製係統，大大提升（shēng）了電機控製的自由度,可以利用其多電機結（jié）構和控（kòng）製靈（líng）活的優勢，在發生故障時。可以直（zhí）接（jiē）拆卸（xiè）故（gù）障電機更換新（xīn）的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗（rǒng）餘的模（mó）塊數（shù），也可切除故障子模塊而控製其餘正常子（zǐ）模塊降（jiàng）額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而（ér）影（yǐng）響到生產工期（qī）。 球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因（yīn）素會發（fā）生轉子（zǐ）偏（piān）心現象，偏心嚴（yán）重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過（guò）增加氣隙大小來預防掃膛（táng），而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒（tǒng）偏心時保證定子與轉（zhuǎn）子之（zhī）間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不（bú）會發生（shēng）掃膛現（xiàn）象，同時因為該隨動式定子結構（gòu）在偏（piān）心時能繼續正常（cháng）工作，檢修次數更少，工（gōng）作（zuò）時間更長，大體積球磨機檢修（xiū）複雜（zá），降低檢修次數就是提高生產效率（lǜ）。 4、隨動式球磨機裝配示意圖 二、永磁直驅（qū）立磨技術 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（zǎi）工況多樣性 傳統立磨（mó）速度（dù）單一，工況適（shì）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。永磁同步電（diàn）機采用變頻調（diào）速，適應工況（kuàng）能力強。遇到突發事（shì）件（jiàn），除調整磨輾高度外，還增加（jiā）了速度調節（jiē）以快速適（shì）應係統工作環境，係統反應速（sù）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在低（dī）速實現大轉矩輸（shū）出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保（bǎo）證在電機起（qǐ）動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三（sān）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，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統（tǒng）控製（zhì）永（yǒng）磁同（tóng）步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減速（sù）器，輔助係統少，結構簡單（dān）。 (3）變頻（pín）器軟起動，起動過程隨（suí）意設定 傳（chuán）統係統先（xiān）由（yóu）低速盤車係統起（qǐ）動，待三（sān）相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係統運行。係（xì）統控製複雜，低速無法實（shí）現過載輸出。在（zài）低速過程需要盤（pán）車係統（tǒng），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起動，係統直接運行，係（xì）統控製簡單（dān）。變頻控製起動過程可根（gēn）據實際工況進行調整（zhěng），以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足（zú）起動需要，取代盤車係統。 (4）無減（jiǎn）速器，維（wéi）護成本更低,維護次（cì）數少 係統（tǒng）各構成單元均需要時常（cháng）檢查和定期維護，傳統係統構成（chéng）單（dān）元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維（wéi）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（zhí）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（kòng）製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護（hù）成本低。同時，係（xì）統（tǒng）可實現在電機低速運行情況下進行（háng）係統維護。 (5）傳動效率高,節（jiē）能效果明顯 綜上采用直驅永磁電機取代傳（chuán）統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統（tǒng）的優勢（shì）與球磨機直驅係統相同，這（zhè）裏不再一（yī）—贅述。 2、永磁直驅立磨結構示意圖 本新型立（lì）磨結構（gòu）采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓（yā）力軸承上（shàng）進行突破，通（tōng）過設計一種雙向載荷扇（shàn）形模塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運（yùn）輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實用型。 針對大、中（zhōng）、小型不同尺寸的立磨（mó），分別（bié）設計了三種立磨（mó）專用（yòng）永磁電機，代替傳統（tǒng）的減速機與三相異步（bù）電動機，永磁直驅電機（jī）具有雙向載荷機構與（yǔ）不同的（de）放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便（biàn）製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
