永（yǒng）磁直驅球磨機（jī）、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（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以及（jí）齒輪結（jié）構進行驅動，導致球磨（mó）機的傳動係統存在機（jī）械傳動鏈冗長、效率低、機構（gòu）複（fù）雜、運行維護工作量大等問題。 沈（shěn）陽工業（yè）大（dà）學電機與控（kòng）製技術研究所與河南（nán）全新機電設備有限公司聯合設計研（yán）發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通（tōng）過將電動機與機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，能直接滿足荷載的需求，省去傳（chuán）統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因（yīn）數（shù），具（jù）有節能、起動轉矩大（dà）、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。 在控製方麵,本產品電機（jī）定子（zǐ）采用了模塊化（huà）設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個（gè）大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術（shù）可（kě）以實現降（jiàng）低大功率電（diàn）機的（de）輸入（rù）電壓，但（dàn）是不增加（jiā）電機的輸入電流，電機不必（bì）采用高等級絕緣。模塊（kuài）化電機采（cǎi）用多台小（xiǎo）功率變（biàn）頻器聯合供電，這樣設（shè）計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而（ér）降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大（dà）大提升了電機控（kòng）製的自由度（dù），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，本產品電機的定子采用了一種自主設計（jì）研發的隨（suí）動式結構，將整圓的定子分成若幹個（gè）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轉筒（tǒng）是否（fǒu）震動或偏（piān）心，定子塊始終跟（gēn）隨轉筒（tǒng）運動從而保持定子與轉子（zǐ）間隙恒定的結構。本產品通過機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，因此電（diàn）機的（de）氣隙可以設計的（de）比普通永磁直驅（qū）電機的小（xiǎo）很多，從而大幅降低電機永磁體用量（liàng），降低生產成本，節約稀（xī）土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全（quán）不會（huì）因電機發生故障而（ér）影響（xiǎng）到生產工期。 2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概（gài）述 本產品的隨動式定子結構構成（chéng）一種“小車結構”，滾筒（tǒng）就像公（gōng）路（lù），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，公路的起伏不影響車輪與地（dì）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）、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重（chóng）載震動等原因（yīn）造（zào）成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能（néng）正常運轉，保證磨機始終運（yùn）行在（zài）性能（néng）狀態，不必（bì）停機檢修。同時電（diàn）機定子與轉子間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為（wéi）隨（suí）動式結構，電機不會發（fā）生掃膛現象。 本產品電機（jī）的定子為隨動（dòng）式結構,基於（yú）模塊化永磁直（zhí）驅電機，采用獨（dú）立的扇形定子塊結構（gòu），其隨動原理是在定子塊的軸向兩（liǎng）側安裝滾輪且滾輪貼合滾（gǔn）筒來確定定（dìng）子（zǐ）與轉子間的間（jiān）隙，定子塊徑向外側設有與支撐（chēng）框（kuàng）架（jià）相（xiàng）連的彈性機構。彈性機（jī）構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪（lún），進而帶動定子塊向上移（yí）動，上方彈性（xìng）機構繼續壓縮;下（xià）方定子塊在（zài）受到永磁體對其（qí）向上的吸引力的同時，定子塊上的彈（dàn）性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行（háng）徑向與（yǔ）圓周方向的移動，從而保證定子、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（dòng），則上方定子塊在（zài）受到永磁體對其向下的吸引（yǐn）力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方（fāng）定子塊被轉筒（tǒng）向下壓（yā）。 本產（chǎn）品彈性裝置的（de）壓力大小可調，對於不同位置的定（dìng）子塊設置不同的壓力,避免因彈（dàn）性裝置設置（zhì）的壓力過大造成（chéng）滾輪或轉筒磨（mó）損較快。 本產品將永磁（cí）電機采用（yòng）模塊化控製，根據（jù）不同功（gōng）率的電機（jī）設計采用不（bú）同個數的隨（suí）動式定子塊構成一（yī）台模塊（kuài）電機，一台整圓電機由多台（tái）模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式安裝（zhuāng）在球磨機滾筒上（shàng）。相鄰隨動式定子塊間設有（yǒu）固定在支撐框架上的擋板來對定（dìng）子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜（xián）接T型支撐板（bǎn）,用於支撐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（shí）分便捷，隻（zhī）需要沿球磨（mó）機（jī）的徑向依次拆卸密封（fēng）外（wài）殼、彈性機構、彈（dàn）性機（jī）構與定子塊之間的連接杆、彈（dàn）性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。 3、采用（yòng）本產品代替（tì）傳（chuán）統磨機的（de）電機驅動係（xì）統的優點 現階段大多數的球（qiú）磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構（gòu）進行驅動。永磁（cí）同步電機與感應電機（jī）相比優勢是它有（yǒu）較高（gāo）的效率和功率因數，損耗大大降低（dī），節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響（xiǎng）應速度快，感應（yīng）電機則起動相對困難（nán）。這些也是近年來永磁電機應用（yòng）越來越廣泛的原因。 采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪（lún）的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係（xì）統（tǒng）的傳動效（xiào）率將提升（shēng）至少20%。球磨機直（zhí）驅係統的傳（chuán）動效率不僅（jǐn）得到大幅提升，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（jìng）汙染。 由於本產（chǎn）品電機定子采用了模（mó）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（dà）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（dà）功率電機的輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入電流，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（de）供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本（běn）。球（qiú）磨機運行（háng）在輕載工況時,完全可以（yǐ）隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 傳統電機故（gù）障時，會導致電機合成磁動勢發生畸（jī）變，諧波含量增加（jiā），平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼（jì）續正（zhèng）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套獨立的控（kòng）製係統，大大提升了（le）電機控製的自由度（dù）,可以利用其多電機結（jié）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（de）模塊電機即可正常運行。模（mó）塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切（qiē）除故障子模塊而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（fā）生故障而影（yǐng）響到（dào）生產工期。 球（qiú）磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產（chǎn）生震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，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防（fáng）掃膛，而氣隙增（zēng）大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結（jié）構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證（zhèng）定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體（tǐ）用量，電機不會發生掃膛現象（xiàng），同時因為該隨動式定子結（jié）構在偏心時能繼（jì）續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降（jiàng）低檢修次數就是提高生產效率。 4、隨（suí）動式球磨機裝（zhuāng）配示（shì）意圖 二、永磁直（zhí）驅立磨技術 1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實（shí）現負載工況多樣性 傳統立磨速度單一（yī），工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨（mó）鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢（màn）。永磁同步電機采用變（biàn）頻調速，適（shì）應工況能力強。遇到突（tū）發事（shì）件，除（chú）調（diào）整磨輾高度外，還（hái）增加了速度調節以快速（sù）適應係統工作（zuò）環境，係統反應速度更快。 (2）係統簡單,可靠性高 傳（chuán）統係統因三（sān）相感應電機無法在低（dī）速實現大轉矩（jǔ）輸出，需要額外的盤車係統滿足（zú）立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網（wǎng）造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助（zhù）設備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動（dòng），轉矩特（tè）性滿足需要，無需盤車係（xì）統和減速器，輔助（zhù）係統少，結構簡單。 (3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定 傳統係統先由低速盤車係統（tǒng）起動，待三相感應（yīng）電機達到起動條件後，軟（ruǎn）起動裝置起動三相感應（yīng）電機，係統運行。係統（tǒng）控製（zhì）複雜，低速（sù）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（dào）三相感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製（zhì）起動（dòng）過程可根（gēn）據實際工況（kuàng）進行調（diào）整，以滿足各種工況的需求。低速可過載（zǎi）輸出（chū），滿足起動（dòng）需要，取代盤車係統。 (4）無（wú）減速（sù）器，維護成本更低,維護次數少 係統各構成單元均需要時常（cháng）檢查（chá）和定期維護，傳統係統構成單元多。同時（shí）立磨減速器（qì）結構（gòu）複雜需要經常維護，維護成本費用高（gāo）。同（tóng）時係統無法實現在低速（sù）運（yùn）行的情況下（xià）進行係統維護。直驅係統構成單元（yuán）簡（jiǎn）單，變頻器控製永磁（cí）同步電機直接驅動，控製方便。係統內（nèi）無（wú）減速器，無需額外（wài）進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機（jī）低速運行情（qíng）況下進（jìn）行係統維護。 (5）傳動效率高,節能（néng）效果明顯 綜上采用直（zhí）驅永磁（cí）電機取代傳統驅動係統（tǒng）年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立（lì）式鯤磨機直驅係統的優勢與球（qiú）磨機直驅係統相同，這（zhè）裏不再一—贅述。 2、永磁直驅立磨結構示意圖 本新（xīn）型立磨結構采用永磁（cí）直（zhí）驅電機驅動（dòng）,提高了立磨效率。在立磨扶（fú）正軸（zhóu）承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種（zhǒng）雙向載荷扇形模塊機構替（tì）代大直（zhí）徑軸承，方便加工、生產、運（yùn）輸（shū）、裝配、維修，並降低成（chéng）本,在工程實際中具有很強的實（shí）用（yòng）型。 針對大、中、小型不同（tóng）尺（chǐ）寸的立磨，分別設計了（le）三種立磨（mó）專用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載（zǎi）荷（hé）機構與不同的放置位置，均能達到扶正與（yǔ）承壓的作用，並且方便製造、裝配維（wéi）護，節省成本（běn）。均已申請專 利。
永（yǒng）磁直驅（qū）礦用（yòng）球磨機 
