永磁直驅球磨（mó）機、立（lì）磨機（jī）
1、技術背景 傳統（tǒng）的球磨（mó）機、立磨機大（dà）都采用三相異步電動（dòng）機、聯軸器、減速（sù）裝置以及（jí）齒輪結構進行驅（qū）動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動（dòng）鏈冗長（zhǎng）、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。 沈（shěn）陽工業大學電機與控製技術研究所與（yǔ）河南全新機電（diàn）設備有限公司聯（lián）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（jī）與機械結構進（jìn）行機電一體化設計（jì），取消動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能（néng）直接（jiē）滿足荷（hé）載的需求（qiú），省去傳統磨機的減速機，顯著提高（gāo）了電機（jī）的效率與功率因數，具有節（jiē）能（néng）、起動轉矩大、過載能力強、係統免（miǎn）維護、自動化程（chéng）度高（gāo）等優點。 在控（kòng）製方麵,本產品電機（jī）定（dìng）子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運（yùn）輸等難度，還相當於把一個大功率（lǜ）電機做成了多個小功率電機。模（mó）塊化電機的控製技術可以實現降低大（dà）功率電機（jī）的輸入電壓，但是不增加電機的輸入（rù）電流（liú），電（diàn）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（dī）了電機的供電電壓（yā）和使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製（zhì）係統，大大提升了電機控製的自由度，球（qiú）磨機（jī）運行（háng）在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊（kuài）電機驅動球磨機。 在（zài）結構方麵（miàn），本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（jiāng）整圓的定子分（fèn）成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構（gòu）設（shè）計，確定了（le）一種無論球磨機轉筒是否震（zhèn）動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保（bǎo）持定子與轉子（zǐ）間隙恒定的結構。本產（chǎn）品通過機械結構（gòu）設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發（fā）生（shēng）掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計（jì）的比普通永磁直（zhí）驅電機（jī）的小很多，從而大幅降低（dī）電機永磁體用（yòng）量，降低生產成本，節約稀土（tǔ）資源，節能用電量。當模（mó）塊發生故障時（shí），直（zhí）接拆卸故障電機，更換新的模（mó）塊電機即可正常運行（háng）。使用（yòng）本產品完全不會因電機發生故障而（ér）影響到生產工期。 2、球磨機專用隨動式永（yǒng）磁直驅電機概述 本產品的隨動式定子結構（gòu）構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊（kuài）就像汽車。滾輪貼（tiē）合（hé）滾筒旋轉相當於汽車（chē）在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒（tǒng），保證定子、轉子間隙恒定，在（zài）球（qiú）磨機因裝配（pèi）誤差、軸承磨損、滾筒形變、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的間隙也可以（yǐ）做（zuò）的更（gèng）小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結（jié）構，電（diàn）機不會發生掃膛現（xiàn）象。 本產（chǎn）品電機的定子（zǐ）為（wéi）隨動式結構,基於模塊（kuài）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（zài）定子塊的軸向（xiàng）兩側安（ān）裝滾輪且滾（gǔn）輪貼合（hé）滾筒來確（què）定定子與（yǔ）轉子間的間隙，定（dìng）子塊徑向外側設有與支撐（chēng）框架相連的彈性機構。彈（dàn）性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態（tài）,如果球磨機滾（gǔn）筒向上波動，轉筒會（huì）向上頂定子塊上（shàng）安裝的滾輪，進而帶動定（dìng）子（zǐ）塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向（xiàng）上的吸引（yǐn）力的（de）同（tóng）時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定（dìng）子塊的滾輪依然貼（tiē）合（hé）轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而（ér）進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子（zǐ）、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下（xià）複位或（huò）繼續向下波動，則上方定子（zǐ）塊在受到永磁體對（duì）其向下的吸（xī）引力的同（tóng）時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向（xiàng）下壓。 本產品彈（dàn）性裝置的壓力大小可調，對於不同（tóng）位置的定子（zǐ）塊設置不同的壓力,避免（miǎn）因彈性裝（zhuāng）置設置（zhì）的壓力過大（dà）造成滾輪（lún）或轉筒磨損較快。 本產品將永磁電機采用模塊化控製（zhì），根（gēn）據不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（jī），一台（tái）整圓電機由多台模塊電機構（gòu）成,多台模塊電機共用同一個轉子（zǐ），模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設（shè）有固（gù）定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法（fǎ）蘭處銜接T型（xíng）支撐板,用於支撐安裝（zhuāng）電機轉（zhuǎn）子鐵（tiě）心（xīn）及磁鋼。 本（běn）產品（pǐn）的隨動式定子塊安（ān）裝（zhuāng）拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆（chāi）卸密封外殼（ké）、彈性機（jī）構（gòu）、彈（dàn）性機構與定子塊（kuài）之間的連接杆、彈性機構支撐架（jià），即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更（gèng）換新的定子塊（kuài）。 3、采用本產品（pǐn）代替傳統磨機的電機驅動係統的優點 現階（jiē）段大（dà）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（jí）齒輪結（jié）構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的（de）效率和功率因數，損耗大大降（jiàng）低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電（diàn）機運行（háng）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的（de）原因（yīn）。 采用永（yǒng）磁直驅，取消（xiāo）了中間的減速（sù）機、聯（lián）軸器、及齒輪（lún）的傳動環節，縮短係統的傳動鏈（liàn），直驅係（xì）統的傳動效率將提升至（zhì）少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升（shēng），而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。 由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個（gè）大功率電（diàn）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（rù）電壓，但是不增加電機（jī）的（de）輸入電流（liú），電（diàn）機不必（bì）采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機（jī）的供電（diàn）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（zǎi）工況時,完全可以隻運行部（bù）分模塊（kuài）電機驅動球磨機。 傳統（tǒng）電機故障時，會導致電（diàn）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（zhe）增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了（le）模塊化設計，每個（gè）模塊電機都（dōu）具有一套獨立的（de）控製係統，大大提升了電機控製的（de）自由（yóu）度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可（kě）正常運行。模塊化電（diàn）機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降（jiàng）額運行。使用（yòng）本產品完全不會（huì）因電（diàn）機發生故障而（ér）影響到生產（chǎn）工期。 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素會發生轉（zhuǎn）子偏心（xīn）現象，偏心嚴重時（shí）還會（huì）造成電機（jī）掃膛損壞電機，實際生產中常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（liàng）增（zēng）加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電（diàn）機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間（jiān）的（de）間隙恒定，可（kě）將氣隙做的更（gèng）小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時（shí）因為該隨動式（shì）定子結構在偏心（xīn）時能繼續正（zhèng）常工作，檢修（xiū）次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次（cì）數就是提高生產效率。 4、隨動式球磨（mó）機裝（zhuāng）配（pèi）示意圖 二、永磁直驅立磨技術 1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速（sù）控製，實現負載工況多樣性 傳統立磨速度單一，工況適（shì）應（yīng）能力差（chà）。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步（bù）電機（jī）采（cǎi）用（yòng）變頻調速，適應工況能（néng）力強。遇到突發事件，除調整（zhěng）磨輾（niǎn）高度外，還增加了速度調節以（yǐ）快速適應係統工作環境，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（diàn）機無法在低（dī）速實現大轉（zhuǎn）矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在（zài）電機起動過程不對電網造（zào）成過（guò）大的衝擊，需增加軟起動裝置（zhì）。三相感應電機起（qǐ）動後，通過（guò）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（qū）係統由變頻控製係統控製永磁（cí）同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係（xì）統和減速器，輔助係統少，結構簡單。 (3）變頻器軟起動，起動過（guò）程隨（suí）意（yì）設定 傳統係統先由（yóu）低速盤車係統起動，待三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（jī），係統運行。係統控製複雜，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（gāo）到三相感應電機起動條件。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（chéng）可根（gēn）據實際（jì）工況進行調整，以滿足各種工（gōng）況的需求。低速（sù）可過載輸出，滿足起動需要，取代盤（pán）車係統。 (4）無減速器（qì），維護成本更低,維護次數少 係統各構成單元均需要（yào）時常檢（jiǎn）查（chá）和定期維護，傳統係統構成單元多。同時（shí）立磨減速器結構（gòu）複雜需要經常維（wéi）護，維護成本費用高。同時係統無（wú）法實（shí）現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構（gòu）成單元簡單，變頻器控製（zhì）永磁同（tóng）步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需（xū）額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在（zài）電機低速（sù）運行情況下進行係統維護。 (5）傳動效率高,節能效果明顯 綜上采用直驅永磁電機（jī）取代傳統驅動係統年節電（diàn）量（liàng）達（dá）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（zhè）裏不再一—贅述。 2、永磁直驅立磨（mó）結構示意圖 本新型（xíng）立磨結構采用永（yǒng）磁直驅電機驅（qū）動,提高了立（lì）磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進（jìn）行突破，通過設計一種雙向載荷（hé）扇形模塊機構替代（dài）大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際（jì）中具有很（hěn）強的實用型。 針對（duì）大（dà）、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（yǔ）三相異步電動機，永磁直（zhí）驅電機具有雙向載荷機（jī）構與不（bú）同的（de）放置位置（zhì），均能達到扶正（zhèng）與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節（jiē）省成（chéng）本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
