永磁直（zhí）驅球磨機、立磨機
1、技術（shù）背（bèi）景 傳統（tǒng）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，導致球磨機的傳動係統存在機械（xiè）傳動鏈冗長、效率低、機構複雜（zá）、運行維護工作量大（dà）等問題。 沈（shěn）陽工業大學電機與控製技術研究（jiū）所與河南全新機電設備有限公司聯合設計研發的球磨（mó）機、立磨機采用永磁（cí）直驅電機,通（tōng）過將電動機與（yǔ）機械結構進行機電一體化設計，取消動力傳（chuán）輸的中間環節，做（zuò）成直（zhí）驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率（lǜ）因數，具有節能、起動轉矩大、過載（zǎi）能力強、係統免維護、自動化程度高等優（yōu）點。 在控製方麵（miàn）,本（běn）產品電機定子（zǐ）采用了（le）模塊化（huà）設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功率（lǜ）電機做成了多個小（xiǎo）功率電（diàn）機。模塊化電機的控製（zhì）技術可以（yǐ）實現降低大功率電機的輸入電壓（yā），但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模（mó）塊化電（diàn）機采用多台小（xiǎo）功率（lǜ）變頻器（qì）聯合供（gòng）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（kuài）電機都具有（yǒu）一套獨立的控製係統，大大提升了（le）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（yùn）行部分模塊電（diàn）機驅動球磨（mó）機。 在結構方麵，本產（chǎn）品電機（jī）的定（dìng）子采用了一（yī）種自主設計研（yán）發的隨動式結構，將整圓的定子分（fèn）成（chéng）若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過（guò）機械結構設計，確定了一種（zhǒng）無（wú）論球磨機轉筒是否震動或（huò）偏心（xīn），定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子（zǐ）與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設（shè）計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發（fā）生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體（tǐ）用量，降低生產（chǎn）成本，節約稀土資源，節能用電量。當（dāng）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（zhèng）常運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機發生故障而影（yǐng）響到生產工期。 2、球磨機專用隨動式永磁（cí）直驅（qū）電機概述 本（běn）產品（pǐn）的（de）隨動式定子結構構成一種（zhǒng）“小（xiǎo）車結構”，滾筒就（jiù）像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉（zhuǎn）相（xiàng）當於汽車在公路行駛，公路的起伏（fú）不影（yǐng）響車輪（lún）與地麵貼合，即滾筒（tǒng）偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子（zǐ）、轉子間隙恒（héng）定，在球磨機因裝（zhuāng）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（yùn）轉，保證磨機始（shǐ）終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子（zǐ）與轉子間的間（jiān）隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發（fā）生掃膛現象。 本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形（xíng）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筒來確定（dìng）定子與轉子間的（de）間隙，定（dìng）子塊徑（jìng）向外側設有（yǒu）與支撐框架相連的（de）彈性機（jī）構。彈性機構在球磨機滾（gǔn）筒不偏心（xīn）時處於半（bàn）壓縮狀態,如果（guǒ）球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上（shàng）頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向（xiàng）上移動，上方（fāng）彈性機（jī）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（tóng）時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保（bǎo）證（zhèng）下方定（dìng）子塊（kuài）的滾輪依然貼合轉筒外表（biǎo）麵，使定子塊跟隨轉筒（tǒng）波動而（ér）進行徑向與圓周方（fāng）向的移動，從而保證定子、轉子（zǐ）之間的間隙不變。球磨機滾筒向（xiàng）下複位或繼（jì）續向下（xià）波動，則上方定子塊在受到（dào）永磁體（tǐ）對其向（xiàng）下的吸引力的（de）同（tóng）時（shí），彈（dàn）性機（jī）構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下（xià）壓。 本產品彈性裝置的壓力大（dà）小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓（yā）力,避免因彈性裝置設置的壓力過大（dà）造成滾輪或轉筒磨損較快。 本（běn）產品（pǐn）將永（yǒng）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式定子塊構（gòu）成一台模塊電機，一台（tái）整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊（kuài）電機（jī）共用同一個轉子，模塊電機包繞（rào）式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子（zǐ）塊間設有（yǒu）固定在支撐框架上的擋板來對定子（zǐ）塊進行圓周方向（xiàng）的限位。球磨機滾（gǔn）筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子（zǐ）鐵心（xīn）及磁鋼。 本產品（pǐn）的隨動式定子塊安（ān）裝拆卸十分便捷，隻（zhī）需要沿球磨機的徑向依次拆卸（xiè）密封（fēng）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（kě）將定子塊沿徑向拉出，進行（háng）檢修或更換新的定子塊（kuài）。 3、采用（yòng）本產品（pǐn）代替（tì）傳統磨機的電機驅動（dòng）係統的優點 現階段大多數的（de）球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器（qì）、減速裝置以及齒輪結（jié）構進行驅動。永磁同步電機與感應（yīng）電機相比優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗（hào）大大降（jiàng）低，節約了（le）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（yīng）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越來越廣泛的原因。 采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯（lián）軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係（xì）統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係（xì）統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係（xì）統的故障率低，維護檢修方便（biàn），還（hái）避免了傳統設備因漏油造成環境（jìng）汙染。 由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不（bú）僅降低了加工，製造，運（yùn）輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多（duō）個小功率電機（jī）。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絕（jué）緣，模（mó）塊（kuài）化電機采用多台小（xiǎo）功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電（diàn）電壓和（hé）使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完（wán）全（quán）可以隻運行部分模塊（kuài）電機驅動（dòng）球磨（mó）機（jī）。 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（jun1）轉矩下降（jiàng），轉矩（jǔ）波動顯（xiǎn）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（yī）套（tào）獨立的控製（zhì）係統，大大提升（shēng）了（le）電機控製的自由度,可（kě）以利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障（zhàng）時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電（diàn）機即可正常運行。模塊（kuài）化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障（zhàng）子模塊而控製其餘（yú）正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因（yīn）電機發生故障而（ér）影（yǐng）響到生產工期。 球磨機因加工（gōng）誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變或重載產生震動（dòng）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（jī），實際生產中常常通過增加氣（qì）隙（xì）大小來預防掃膛，而氣（qì）隙增大會導致永（yǒng）磁體用量增加（jiā），提（tí）高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子（zǐ）與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為（wéi）該隨動式定子結構在偏心時（shí）能繼續正常工（gōng）作，檢修次數更少（shǎo），工作時間更長（zhǎng），大體積球磨機檢修複（fù）雜，降低檢修次數（shù）就是提高生產效（xiào）率。 4、隨動式球磨機裝配示意圖（tú） 二、永磁直驅立磨（mó）技術（shù） 1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點（diǎn）( 1）變頻調速控（kòng）製（zhì），實現負載工況多（duō）樣性 傳統立磨速度單一，工（gōng）況適應能力差。遇到突發事件（jiàn），調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係（xì）統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應（yīng）工況能力強。遇到突發事件，除調整（zhěng）磨輾高度外，還增加了速（sù）度調節以快速適應係統工作環境，係（xì）統（tǒng）反應速度更快。 (2）係統簡單,可靠性高（gāo） 傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大（dà）轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足（zú）立（lì）磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電（diàn）網造成過大的（de）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要，整（zhěng）個係統構成複雜，係（xì）統運行的輔助設備很多。直驅係統由變（biàn）頻控（kòng）製係統控製永磁同步電機起動，轉矩（jǔ）特性滿足需（xū）要（yào），無（wú）需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。 (3）變頻器軟起（qǐ）動，起動過程隨意設定 傳統（tǒng）係（xì）統先由低速盤車係（xì）統起動，待三相感應電機（jī）達到起（qǐ）動條件（jiàn）後，軟起動裝（zhuāng）置起動三相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無（wú）法實（shí）現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將（jiāng）轉速提高到（dào）三相感應電機起（qǐ）動條件。直驅係統直接變頻低速起動，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（mǎn）足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起（qǐ）動（dòng）需要，取代盤車係統。 (4）無減速器，維（wéi）護成本更（gèng）低,維護次（cì）數少（shǎo） 係統各構成（chéng）單（dān）元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單元多。同時（shí）立磨減速器結構複雜需（xū）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。直驅係統構成單元簡（jiǎn）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，係統可（kě）實現在電機低速運行（háng）情（qíng）況下進行係統維護。 (5）傳動效率高（gāo）,節能效果明顯 綜上采用直驅（qū）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）立式鯤磨機直驅係統的優勢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（xīn）型立磨結構（gòu）采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效（xiào）率（lǜ）。在立磨扶正軸承與壓力軸（zhóu）承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承（chéng），方便（biàn）加工、生（shēng）產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具（jù）有很強的實用型。 針（zhēn）對大、中、小型不（bú）同尺寸的立磨，分別設計（jì）了三種立磨專用永磁電機（jī），代替傳統的減速（sù）機與三相異步電動機，永磁直驅電（diàn）機具有雙向（xiàng）載荷（hé）機構與不（bú）同的放置位置，均能達到扶（fú）正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均（jun1）已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
