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（zhóu）器、減速裝置以及齒輪結構（gòu）進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機（jī）構複雜、運行維（wéi）護工作量大等問題。 沈陽工（gōng）業大學電機與控製技術研究所與河（hé）南草莓视频ios機電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過（guò）將電動機與機械結構進（jìn）行（háng）機電（diàn）一體化設計，取消動（dòng）力傳（chuán）輸的中間環節，做成直驅（qū）方案（àn），能（néng）直接滿足荷載的需求，省去傳（chuán）統磨機的減速機，顯著（zhe）提（tí）高了電機（jī）的效率與功率因數，具有節能、起動（dòng）轉矩大、過載能力強、係（xì）統免維護、自動化程度高等優點（diǎn）。 在控製方麵,本產（chǎn）品電機定子采（cǎi）用了模塊化設計（jì），不僅降（jiàng）低了加工、製造、運輸等難度，還相當於（yú）把一個大功率電機做成了多（duō）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流（liú），電機不（bú）必采用（yòng）高（gāo）等級絕緣。模塊化電（diàn）機（jī）采（cǎi）用（yòng）多台小功率變頻器（qì）聯合供電（diàn），這樣設計降（jiàng）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（mó）塊電機都具有一（yī）套獨立的控製係統，大大提升（shēng）了電機控製的自由度，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。 在結構方麵，本產品電機的定子采用了（le）一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成（chéng）若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機（jī）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（zǐ）間隙恒（héng）定的（de）結構。本產品通過機械結構設計保（bǎo）證定子與轉子（zǐ）間的間隙恒定，電機不會發（fā）生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設（shè）計的（de）比普（pǔ）通永磁直（zhí）驅電機的小很多，從而大幅降低電機（jī）永磁體用量，降低生（shēng）產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障（zhàng）電機，更換新的模塊電（diàn）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。 2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述 本產品的（de）隨動式定子結構構成（chéng）一種“小車結（jié）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（bú）影響（xiǎng）車輪與地麵貼合，即（jí）滾筒偏（piān）心浮動不影響滾輪貼（tiē）合滾筒，保證定子、轉子間（jiān）隙恒定，在球（qiú）磨（mó）機因裝配誤（wù）差、軸承磨損、滾筒（tǒng）形（xíng）變、重載震動等原因造成電機（jī）偏心、氣隙不均勻（yún）時，仍能正常運轉，保證磨機（jī）始終運行在性能狀態，不必（bì）停機檢修。同時（shí）電機定子與轉子間的（de）間（jiān）隙也可以做的更小，減少永（yǒng）磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃（sǎo）膛現象。 本產品電機的定子為隨動式結構,基（jī）於模塊（kuài）化永磁直驅電（diàn）機，采用（yòng）獨立的扇形定子塊結構（gòu），其隨動原（yuán）理是在定（dìng）子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定（dìng）子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框（kuàng）架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於（yú）半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上（shàng）波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子塊上安（ān）裝的滾輪，進而帶動定（dìng）子塊向上（shàng）移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊（kuài）在受（shòu）到（dào）永磁體（tǐ）對其向上的吸引（yǐn）力的同時，定子塊上的彈性機（jī）構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉（zhuǎn）筒波動而進行（háng）徑向與圓周（zhōu）方向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉子之間的（de）間隙不變。球（qiú）磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子（zǐ）塊在受到永磁（cí）體（tǐ）對其向（xiàng）下的吸引力的同時，彈（dàn）性機構將上方其向下壓,下方（fāng）定子塊被轉筒向下壓。 本產品彈（dàn）性裝置的壓力大小可調，對於不同（tóng）位（wèi）置的定子塊設置不同的壓（yā）力,避免因彈性裝（zhuāng）置設置的壓力（lì）過大造成滾（gǔn）輪或（huò）轉筒（tǒng）磨損較快。 本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數的隨動（dòng）式定子塊構成一台模塊電機（jī），一台（tái）整圓（yuán）電機由（yóu）多台模（mó）塊電機構成,多台模塊電（diàn）機共用（yòng）同（tóng）一個轉子，模塊電（diàn）機包繞式（shì）安（ān）裝在球磨機滾筒（tǒng）上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在（zài）支撐框架上的擋板來對定子（zǐ）塊進行圓周方向的限位。球（qiú）磨機滾筒的法蘭處銜接T型支（zhī）撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。 本產品（pǐn）的隨動（dòng）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（xiè）密封外殼、彈性機構、彈性機（jī）構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將（jiāng）定子塊沿（yán）徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。 3、采用本產品代替（tì）傳統磨機的電機驅動係（xì）統（tǒng）的優點 現階段大多數的（de）球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步（bù）電機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和（hé）功率因（yīn）數，損（sǔn）耗大大降低（dī），節約（yuē）了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係（xì）統響應速度快，感應電機則（zé）起動相對困難。這些也是近年來永（yǒng）磁電機應用越來越廣泛的原因。 采用永磁（cí）直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳（chuán）動環節，縮短係（xì）統的傳動鏈，直驅係（xì）統的傳動效率將提升至少20%。球（qiú）磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，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漏油造（zào）成環境汙（wū）染。 由於本產品電機定子（zǐ）采用了模塊化設計，不僅（jǐn）降低了（le）加工，製造，運（yùn）輸（shū）等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模（mó）塊（kuài）化（huà）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（diàn）機的輸入電流（liú），電（diàn）機（jī）不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多（duō）台小功率變頻器聯（lián）合供電。這（zhè）樣設（shè）計降低了電機的（de）供電電（diàn）壓和使用的變頻器（qì）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（jī）故障時，會導致電機合成磁動（dòng）勢發生畸變，諧（xié）波含量增加，平均轉矩下降，轉矩（jǔ）波動（dòng）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（kuài）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,可以利用（yòng）其多電機結構和控（kòng）製靈活（huó）的優勢，在發生故障時。可以直（zhí）接（jiē）拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而（ér）控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影（yǐng）響到（dào）生產工期。 球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變（biàn）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，實際生產中常常通（tōng）過增加氣隙大小來預防掃（sǎo）膛，而（ér）氣隙增大會導致永磁體用量（liàng）增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模（mó）塊電機（jī），能在轉筒（tǒng）偏心時保（bǎo）證定子與轉子之（zhī）間的間隙（xì）恒定，可將氣隙（xì）做（zuò）的（de）更（gèng）小，減少永磁體用量（liàng），電機不會（huì）發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能（néng）繼續正常工作，檢修次數（shù）更少（shǎo），工作時間更（gèng）長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數（shù）就是提高生（shēng）產效率。 4、隨動（dòng）式球磨機裝配示意圖 二、永（yǒng）磁直（zhí）驅立磨技術 1、立（lì）磨直驅對比於傳統感應（yīng）電機的優點( 1）變（biàn）頻調速控製，實現負載工（gōng）況多樣（yàng）性 傳（chuán）統立磨速度單一，工況適應能力差（chà）。遇到突發事件，調整磨（mó）鞮（dī）高度來改（gǎi）變係（xì）統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機（jī）采（cǎi）用變頻調速，適應工況能（néng）力強。遇到突發事件（jiàn），除調整磨輾高度外，還增加了速度調節（jiē）以（yǐ）快速適應係統（tǒng）工作環境，係統反應速度更快。 (2）係統簡單,可靠性高 傳統係（xì）統（tǒng）因三相感應電機無法在（zài）低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足（zú）立磨的低速（sù）起動。為保證在電（diàn）機起（qǐ）動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動（dòng）裝置。三相（xiàng）感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整（zhěng）個係統構成複雜，係統運行的輔（fǔ）助（zhù）設備很多。直驅係統由變頻控製係統（tǒng）控（kòng）製永磁同步電機（jī）起動，轉（zhuǎn）矩特性滿足需要，無需盤（pán）車係統和減（jiǎn）速器，輔（fǔ）助係統少，結構簡單。 (3）變頻器軟起動，起動過程隨（suí）意設定 傳統係統先（xiān）由低速盤車係統起（qǐ）動，待三相感應電機達到起動條（tiáo）件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係統運行。係統控（kòng）製（zhì）複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高到三相感（gǎn）應電機起動條件。直驅係統直（zhí）接變頻（pín）低速起動，係統（tǒng）直接運行，係統控製簡單。變頻（pín）控（kòng）製起（qǐ）動過程可根（gēn）據（jù）實際工況進行（háng）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（běn）更低,維（wéi）護次數少（shǎo） 係（xì）統各構成單元均需要時常檢查和（hé）定期維護，傳統係統構成單元多。同（tóng）時立磨（mó）減速器結構複雜需要經常維護（hù），維護成本費用高。同時係統無法實（shí）現在低速運行的情況下（xià）進行係統維護（hù）。直（zhí）驅係統構成單元簡單，變頻器控（kòng）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（tóng）時（shí），係統可實現在電機（jī）低速運行情況下進行係統維（wéi）護（hù）。 (5）傳動效率高（gāo）,節能效果明顯 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的優勢（shì）與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。 2、永磁直驅立磨結構示意圖 本新型立磨結構采（cǎi）用永磁直驅電機（jī）驅動,提高（gāo）了立磨效率。在立磨扶正軸承與（yǔ）壓力軸承上（shàng）進行突破，通過（guò）設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直（zhí）徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維（wéi）修，並降低成（chéng）本,在工程實際中具有很強的實用型。 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（chuán）統的減（jiǎn）速機與（yǔ）三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載（zǎi）荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成（chéng）本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用（yòng）球磨機 
