永磁直驅球磨機、立磨機
1、技術背景 傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置（zhì）以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機（jī）的傳動係統存在機械（xiè）傳（chuán）動鏈冗長、效率低、機構複雜、運（yùn）行維護工作（zuò）量大等問題。 沈陽工業大學電機與控製技術（shù）研究所與河南（nán）全新（xīn）機（jī）電設備有限公司聯合（hé）設計（jì）研發的球磨（mó）機、立磨機采用（yòng）永磁直驅電機,通過將（jiāng）電動機與機（jī）械結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（mǎn）足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著（zhe）提高了電機的效率與（yǔ）功率因數，具有節能、起動轉矩大、過（guò）載（zǎi）能力強、係統免維護、自動化程度高等優點（diǎn）。 在控製方麵,本產品電（diàn）機定子采用了模塊化（huà）設計，不僅降低（dī）了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個（gè）大功（gōng）率電機（jī）做成了多個小功率電機。模塊化電機的（de）控製技術可（kě）以實現降低（dī）大功率電機的輸入電壓，但是不增加電（diàn）機的輸入（rù）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電，這樣設計降低了電機的供電電壓和（hé）使用的變頻器容量（liàng），從而降低（dī）成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況（kuàng）時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 在結構方麵，本產品電（diàn）機的定（dìng）子采（cǎi）用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹（gàn）個相（xiàng）互存在間（jiān）隙的（de）小扇形塊（kuài），通過機械結構設（shè）計，確定（dìng）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（ér）保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過（guò）機械結構設計保證定子與轉（zhuǎn）子間的（de）間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此（cǐ）電機的氣隙可以設計（jì）的比普通永磁直驅電機的（de）小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本（běn），節約稀土（tǔ）資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直（zhí）接拆卸故障電機，更換新的模（mó）塊電機即可正常運行。使用本產品完全不（bú）會因電機發生故障而影響到（dào）生產工期。 2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述 本產品的隨動式定子結構構成一種“小（xiǎo）車（chē）結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪（lún）貼合滾（gǔn）筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路（lù）的起伏不影響車輪與（yǔ）地麵貼合，即滾筒偏心（xīn）浮動不影響滾輪貼合滾筒（tǒng），保證（zhèng）定子、轉（zhuǎn）子間隙恒定，在球（qiú）磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等（děng）原（yuán）因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運（yùn）行在性能狀態，不必停機檢（jiǎn）修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更小，減少永（yǒng）磁體用量，並（bìng）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（jī）於模塊化永磁（cí）直驅電機，采用獨立（lì）的扇形定子塊結構，其隨動原理是在（zài）定子塊的軸向兩側安裝（zhuāng）滾輪且（qiě）滾輪貼合滾筒來確定定子與轉（zhuǎn）子間的間隙，定（dìng）子塊徑向外側設有與支撐（chēng）框（kuàng）架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒（tǒng）不偏心時處於半壓縮狀態,如果球（qiú）磨機滾筒向上波（bō）動，轉筒會向上頂定子塊上安裝（zhuāng）的滾輪，進而帶動定子塊（kuài）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，定子塊上的彈性機構將其向（xiàng）上頂，保證下方定子塊的滾輪依（yī）然貼合轉筒外表（biǎo）麵，使（shǐ）定子塊（kuài）跟隨轉（zhuǎn）筒波動而進行徑向與圓周方向的（de）移動，從而保證定子、轉子之間的（de）間隙（xì）不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，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（jiāng）上方其向（xiàng）下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。 本產品（pǐn）彈性裝置的壓力大小（xiǎo）可調，對於不同位（wèi）置的定子塊設置不同的壓力,避免因（yīn）彈性裝置設置的（de）壓力過（guò）大造成滾輪或轉筒磨損較快。 本產品將（jiāng）永磁電機采用模塊化控製，根據不（bú）同功率的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（jī）由多台模塊電機構成,多台模塊（kuài）電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在（zài）球（qiú）磨機滾筒上。相鄰隨（suí）動式（shì）定子塊間設有固定在支（zhī）撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的（de）法蘭處銜接T型支撐板,用於支（zhī）撐（chēng）安裝電機轉子鐵心及磁鋼。 本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分（fèn）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（xìng）機構與定（dìng）子塊之間的（de）連接杆、彈性機構支撐架，即可（kě）將定子塊沿徑向拉（lā）出，進行檢修或更換新的定子塊。 3、采用本產品代替傳統磨機的電機（jī）驅動係統的優點 現階段大（dà）多數的球（qiú）磨（mó）機仍采用三相感應（yīng）電（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感（gǎn）應電機相比優勢是它（tā）有較高的效率（lǜ）和功率因數，損耗大（dà）大降低，節（jiē）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（gǎn）應電機則起動相對困難（nán）。這些也是近年來永磁電機應（yīng）用越來越廣泛的原因。 采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸（zhóu）器、及（jí）齒（chǐ）輪的傳動環（huán）節，縮短係統的傳動鏈，直驅（qū）係統的傳動（dòng）效（xiào）率（lǜ）將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大（dà）幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免（miǎn）了傳統設備因漏油造成環境汙染。 由於（yú）本產（chǎn）品電（diàn）機定子（zǐ）采用了模塊化設計（jì），不僅降低了加工，製造，運（yùn）輸等難度（dù），還相當於把一個大功率電機做成了多個小功（gōng）率（lǜ）電機。模塊化電（diàn）機的控製技術可（kě）以實現（xiàn）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（yòng）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,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 傳統電機故障（zhàng）時，會導致電機合成磁動勢發（fā）生畸變，諧波含量增加，平均轉矩（jǔ）下（xià）降，轉矩波（bō）動顯（xiǎn）著增加，無法繼（jì）續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機（jī）都具有一套獨立的控製係統，大大提（tí）升了電（diàn）機（jī）控製的自由度,可以（yǐ）利用其多電機結構（gòu）和控製靈活（huó）的（de）優勢（shì），在發生故障時（shí）。可（kě）以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正（zhèng）常運行。模塊化電（diàn）機具有冗餘的模（mó）塊數，也可切除故障子（zǐ）模塊而控製（zhì）其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完（wán）全不會因電機發生故障而影響到生產工期。 球（qiú）磨（mó）機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變或重載產生震（zhèn）動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際（jì）生（shēng）產中常常通過增加氣隙大小來（lái）預防掃膛，而（ér）氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電（diàn）機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏（piān）心時保證定子（zǐ）與（yǔ）轉子（zǐ）之間（jiān）的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會（huì）發生掃膛現象，同時因為該隨（suí）動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機（jī）檢修複雜，降低（dī）檢修次數就是提高生產效（xiào）率。 4、隨動式球磨機（jī）裝配示意圖 二（èr）、永磁直驅（qū）立磨技術 1、立磨直驅對（duì）比於（yú）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 傳統立磨速度單一，工況適應能力（lì）差。遇到突發（fā）事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統（tǒng）反應速度慢。永（yǒng）磁同步電機（jī）采用變頻調速，適應（yīng）工況能力強。遇到突發事（shì）件（jiàn），除調整磨輾高度外，還（hái）增加了（le）速度調節以快速適應係（xì）統工作環境，係統反應速度更快。 (2）係統簡單,可靠性高 傳統係統因（yīn）三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸（shū）出，需要額外的（de）盤車係（xì）統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝（chōng）擊，需（xū）增加軟起動裝置。三相感應電（diàn）機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複（fù）雜，係統（tǒng）運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係（xì）統控製永磁（cí）同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和（hé）減速器，輔助係統少，結構簡單（dān）。 (3）變頻器軟起動，起動（dòng）過程隨意設定 傳統係統先由低速盤車係統起（qǐ）動，待三相感（gǎn）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（tǒng）運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出（chū）。在低速過程需要盤車係（xì）統，將轉速提高到三（sān）相感應（yīng）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際工（gōng）況進行調（diào）整，以滿足各種工（gōng）況的（de）需求。低（dī）速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。 (4）無減速器（qì），維護成本（běn）更低,維護次數少 係統各構（gòu）成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單（dān）元多。同時（shí）立磨（mó）減速器結構複雜需要經常維護，維護（hù）成本費用高。同時係統無法實（shí）現（xiàn）在低速運行的情況下進行係統維護（hù）。直驅係統構成單元簡單，變（biàn）頻（pín）器控（kòng）製永磁同步電機直（zhí）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，係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維護。 (5）傳（chuán）動效率高,節能效果明顯 綜上采（cǎi）用直驅永（yǒng）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）立式鯤磨機直驅係統（tǒng）的優勢與（yǔ）球磨（mó）機直驅係統相同，這裏不再一（yī）—贅（zhuì）述。 2、永磁直驅立磨結（jié）構示意圖 本（běn）新型立磨（mó）結構采（cǎi）用永磁直（zhí）驅電機（jī）驅動（dòng）,提（tí）高了（le）立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代（dài）大直徑（jìng）軸承，方便加工、生產、運輸（shū）、裝配、維修（xiū），並降低成本,在工程實際（jì）中具有（yǒu）很強的實用型（xíng）。 針對（duì）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（jī），代替傳統（tǒng）的減速機（jī）與三相異步電動機，永（yǒng）磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的（de）放置位（wèi）置，均能（néng）達到扶（fú）正與承壓的作用（yòng），並（bìng）且方便製造、裝配維護，節省成本（běn）。均已申（shēn）請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
