永磁直驅球磨機、立磨機
1、技術背景（jǐng） 傳統的球磨機（jī）、立（lì）磨機大都采用三相異步電（diàn）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傳動鏈冗長（zhǎng）、效率低、機構（gòu）複雜、運（yùn）行維護工作量（liàng）大等問題。 沈陽工業（yè）大學電機（jī）與控製技術研究所與河南蜜桃视频com.www機電設備有（yǒu）限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械（xiè）結構進行機電一體化設計，取消動力傳（chuán）輸的中間（jiān）環節，做（zuò）成直驅（qū）方（fāng）案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨（mó）機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因數，具有節（jiē）能、起動轉矩大、過載（zǎi）能力強、係統免（miǎn）維護（hù）、自動（dòng）化程度高等（děng）優（yōu）點。 在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了（le）加（jiā）工、製造（zào）、運輸等難度，還相當於把（bǎ）一個大功（gōng）率（lǜ）電機做成了（le）多個小功率電機。模塊（kuài）化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓（yā），但是不（bú）增加電機的輸入電流，電機不必采（cǎi）用高等級絕緣。模（mó）塊化電機采用多（duō）台小功率變頻器聯合供電，這樣設（shè）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（chéng）本。每個模（mó）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，球磨機運行在輕載工況時，完全可以（yǐ）隻運（yùn）行部分模塊電機驅動球磨機。 在結構方麵，本產品電機（jī）的定子采用了一種自主（zhǔ）設計研發的隨動式結構，將整圓（yuán）的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通（tōng）過機械結構設計，確（què）定了一種無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。本產（chǎn）品通過機（jī）械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象（xiàng），因此電機的氣隙可以設計的（de）比普通（tōng）永磁直驅電機的小（xiǎo）很多，從而大幅降（jiàng）低電機永磁體用量，降低（dī）生產成（chéng）本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障（zhàng）時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即（jí）可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產（chǎn）工期。 2、球磨機專用隨動（dòng）式永磁直驅電機概述 本產品的隨動式定子結構構（gòu）成（chéng）一種“小車結（jié）構”，滾（gǔn）筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋（xuán）轉相當於汽車在公路行駛，公（gōng）路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心（xīn）浮動不影響滾（gǔn）輪貼合滾（gǔn）筒，保證定子、轉子間隙（xì）恒定（dìng），在球磨機因裝配誤差（chà）、軸承（chéng）磨損、滾筒形變、重載震（zhèn）動等原（yuán）因造成電機偏心（xīn）、氣隙不均（jun1）勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行（háng）在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間（jiān）的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨（suí）動式結構，電機（jī）不會發生掃（sǎo）膛現象。 本產品電（diàn）機的定（dìng）子為隨（suí）動式（shì）結構,基於模塊化永磁（cí）直驅電機，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筒來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性（xìng）機（jī）構在球磨（mó）機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如（rú）果球（qiú）磨機滾筒向上波動，轉筒會向上（shàng）頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方（fāng）彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的（de）吸引力的同時，定子塊上的彈性（xìng）機構將其（qí）向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進（jìn）行徑向與圓周方向（xiàng）的移動，從（cóng）而保證定子、轉子之間的間隙不變。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（yǒng）磁體對其向（xiàng）下的吸引力的（de）同時，彈性機（jī）構（gòu）將上（shàng）方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。 本產品彈性裝置的壓力（lì）大小可調，對於不同（tóng）位置的定子（zǐ）塊設置不同的（de）壓力,避免因彈性裝置設置（zhì）的壓力過（guò）大造成滾輪或轉筒磨（mó）損較快。 本產品將永（yǒng）磁電機采用（yòng）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（shì）定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電機（jī）由多（duō）台模塊電機構成（chéng）,多台模塊電機共用同一個（gè）轉子，模塊（kuài）電機包繞式（shì）安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動（dòng）式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板（bǎn）來對定子（zǐ）塊（kuài）進行（háng）圓（yuán）周方向的限（xiàn）位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於（yú）支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。 本產品（pǐn）的隨動式定子（zǐ）塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的（de）徑向依次（cì）拆卸密封外（wài）殼、彈性機構、彈性機構與定（dìng）子塊（kuài）之間的連接杆、彈性（xìng）機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新（xīn）的（de）定子塊。 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（qì）、減速裝置以及齒輪結構進行（háng）驅（qū）動（dòng）。永磁同步電（diàn）機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和功率因數，損（sǔn）耗大大降低（dī），節約了能源。永（yǒng）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（yīng）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（fàn）的原（yuán）因。 采用永磁直驅，取消了中間的減（jiǎn）速機、聯軸（zhóu）器、及齒輪（lún）的傳（chuán）動環節，縮短係統的（de）傳動鏈（liàn），直驅係統的傳動效率將（jiāng）提升至少20%。球磨（mó）機（jī）直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升（shēng），而且直驅（qū）係統的故障率低，維（wéi）護（hù）檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。 由於本產品電機定子采（cǎi）用了模塊化設計，不僅降低了（le）加工，製造，運（yùn）輸等難度，還相（xiàng）當於把一個（gè）大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化（huà）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（jī）的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊（kuài）化電機（jī）采（cǎi）用多台小功率變頻器聯（lián）合供電。這樣設計降低了（le）電機（jī）的供電電壓和使用的變頻（pín）器（qì）容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工（gōng）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，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運（yùn）行。而本產品（pǐn）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,可以利用其多（duō）電機結構和控製靈活的優勢（shì），在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模（mó）塊電機即可正常（cháng）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控製其餘（yú）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響到生產工期。 球磨機因加工誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象（xiàng），偏心嚴重時還會（huì）造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常（cháng）常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增（zēng）大會導致永磁體用量增加，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（xīn）時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少（shǎo）永磁體用量，電機不會發生掃膛（táng）現象，同時因為該隨動式定子結構（gòu）在（zài）偏心時能（néng）繼續正常工作，檢修次數（shù）更少，工作（zuò）時間更長，大體積球磨機檢修複雜（zá），降低檢修次數就是提高生（shēng）產效率。 4、隨動式球磨機裝配示意（yì）圖 二、永磁直驅立磨技術 1、立磨直驅對比於傳統（tǒng）感應（yīng）電機的優點( 1）變頻調速控製（zhì），實現負載工況多樣性 傳統立磨速度單一，工況適應（yīng）能力（lì）差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變（biàn）係統工作環境（jìng），係統反應速度慢（màn）。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高（gāo）度外，還增加（jiā）了（le）速度調節以快速適應係統工作環境，係（xì）統反應速度更快（kuài）。 (2）係（xì）統簡單,可靠性高 傳統係統（tǒng）因三相感應電機無（wú）法在低速實現大（dà）轉矩輸出（chū），需要額外的盤車係統滿足立磨的低（dī）速起動。為（wéi）保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速器（qì）滿足係統轉矩需要，整個係（xì）統構成複雜，係統運行的輔助（zhù）設備很（hěn）多。直驅係（xì）統由（yóu）變頻控製（zhì）係統控製永磁同步電機起動，轉矩（jǔ）特性滿足需要，無需（xū）盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。 (3）變頻器軟起動，起動過程隨意設（shè）定 傳統係統先由低速盤車係統起動，待三（sān）相感應（yīng）電機達到起動條件後，軟起動裝（zhuāng）置起動三（sān）相感應（yīng）電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實（shí）現過載輸出。在低速過程需要盤（pán）車係統，將轉速提高到三相感應電（diàn）機起（qǐ）動條件。直驅係（xì）統直接變頻低速（sù）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（dòng）需要，取代盤車係（xì）統。 (4）無減速器，維護成本更（gèng）低,維護次數少 係統各構成單元均需要（yào）時常檢查和定期維（wéi）護，傳統係統（tǒng）構成單（dān）元多。同時立磨減速（sù）器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時（shí）係統（tǒng）無（wú）法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅（qū）係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便（biàn）。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本（běn）低。同時，係統可（kě）實現在電機低速運行情況下（xià）進行係統維護。 (5）傳動效率高,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（zhào）5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直（zhí）驅係統相（xiàng）同，這裏不再（zài）一—贅（zhuì）述。 2、永磁直驅立磨（mó）結構示意圖 本新型立磨結（jié）構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸（zhóu）承（chéng）與壓力軸承上進行突破，通過（guò）設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑（jìng）軸承，方便加工、生產、運輸（shū）、裝（zhuāng）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、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅（qū）電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均（jun1）能達到扶（fú）正與承壓的（de）作用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均（jun1）已申請專 利（lì）。
永磁（cí）直驅礦用球磨（mó）機 
