永磁直驅球（qiú）磨機、立磨機
1、技術背（bèi）景 傳統的球（qiú）磨機、立磨（mó）機大都采用三相異步電動機（jī）、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、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。 沈陽工（gōng）業大學電機與控（kòng）製技術研究所與河南91视频网機電設備有限公司聯合設計研發的球（qiú）磨機、立磨機采用永磁直（zhí）驅電機,通（tōng）過將電動機與機械結構進行機（jī）電一體化設計，取（qǔ）消動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿（mǎn）足荷載的需（xū）求，省去傳統磨機的減速機，顯著提（tí）高了電機的效率與功（gōng）率因數，具有節能、起動（dòng）轉矩大、過載能（néng）力強、係統免維護、自動化程度高等（děng）優點。 在（zài）控製方麵,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（dù），還相當於把一個大功率電機（jī）做（zuò）成了多個小（xiǎo）功（gōng）率電（diàn）機（jī）。模塊化電機的控製技術可以實現降低大（dà）功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電（diàn）流，電（diàn）機不必采用（yòng）高等級絕緣。模塊化（huà）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（diàn）壓和使用的（de）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（kòng）製係統，大大提升（shēng）了電機控製的自由度，球磨機運行（háng）在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球（qiú）磨機。 在結構方麵，本產品電機的定（dìng）子（zǐ）采用了一種自主設（shè）計研發（fā）的隨動式結構，將（jiāng）整圓的定子分成若幹個相互（hù）存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種（zhǒng）無論球磨機轉筒是否震動或偏心（xīn），定子塊始終跟隨轉（zhuǎn）筒運動從而保持定（dìng）子（zǐ）與轉子間隙恒定（dìng）的結構。本產品通過機（jī）械結構設（shè）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（yīn）此電機的（de）氣隙可以設計的（de）比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永（yǒng）磁體用量，降低（dī）生產成本，節約稀（xī）土資（zī）源，節能用電量（liàng）。當（dāng）模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊（kuài）電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生（shēng）故障而影響到生產工期。 2、球磨機專用隨動式（shì）永磁（cí）直驅電機概述 本產品的隨動式定子結構構成一種“小（xiǎo）車結（jié）構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋（xuán）轉相當於（yú）汽車在公路行駛（shǐ），公（gōng）路的起伏（fú）不影響車輪與地（dì）麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒（tǒng），保（bǎo）證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差（chà）、軸承（chéng）磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心（xīn）、氣隙不均勻時，仍能正常運（yùn）轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機（jī）定子與轉子間的間（jiān）隙也可以做的更小（xiǎo），減少永磁體用量，並且因（yīn）為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。 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（dú）立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定（dìng）子塊的軸向兩（liǎng）側安裝滾輪（lún）且滾輪貼合滾筒來（lái）確定定子與轉子間的（de）間（jiān）隙，定子塊徑向外（wài）側設有與支（zhī）撐框架相連的（de）彈性機構。彈性機構在球磨機（jī）滾筒不偏心時（shí）處（chù）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，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對（duì）其（qí）向（xiàng）上的吸引力的（de）同時，定子塊（kuài）上的彈性機構將其向上頂，保證（zhèng）下方定子塊的滾（gǔn）輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進（jìn）行徑向與圓周方向的（de）移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向（xiàng）下（xià）複位或繼續向下波（bō）動，則上（shàng）方定子塊（kuài）在受（shòu）到永磁（cí）體對其向（xiàng）下的吸引力的同時，彈（dàn）性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下（xià）壓。 本產品（pǐn）彈性裝置的壓力大小可調（diào），對於不（bú）同位置（zhì）的定子塊設置不同的壓力,避免（miǎn）因彈性裝置設置的（de）壓力過大造成滾輪或轉筒（tǒng）磨損較快。 本（běn）產品（pǐn）將永磁電機采用（yòng）模塊化控（kòng）製，根據不（bú）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，一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同（tóng）一個（gè）轉（zhuǎn）子，模塊電機包繞式安裝在球（qiú）磨機滾筒上。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（duì）定子塊進（jìn）行圓周方向的限位。球磨機滾（gǔn）筒的法蘭處銜（xián）接T型支撐板,用於支撐安裝電（diàn）機轉子鐵心及磁鋼。 本產品的隨（suí）動式定子塊安裝拆卸十（shí）分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子（zǐ）塊之間的連接（jiē）杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或（huò）更換新的定子塊。 3、采用（yòng）本產品代替（tì）傳統磨機的電機驅動係統的優點 現階段（duàn）大多（duō）數的球磨機仍采用三相（xiàng）感（gǎn）應電動（dòng）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相比優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降（jiàng）低，節約了能（néng）源（yuán）。永磁電（diàn）機通過變（biàn）頻器進行（háng）調速，電機運行平穩，係統響（xiǎng）應速度快（kuài），感應電機則起動（dòng）相對困難（nán）。這些也是近年來永磁電機應用越（yuè）來越（yuè）廣泛的原因。 采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升（shēng）至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統（tǒng）的故障率低，維護（hù）檢修方便，還避免（miǎn）了（le）傳統設備因漏油造成環境汙染。 由於（yú）本產品電機定子采（cǎi）用了模塊化設計（jì），不僅降低（dī）了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化（huà）電機的控製技術可以實現（xiàn）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緣，模塊化（huà）電（diàn）機（jī）采用多台小功率變頻器聯合供（gòng）電。這樣設計降低了電（diàn）機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完全（quán）可以隻運行部分模塊電機驅動球（qiú）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（bō）動顯著增加，無法繼續正常運行。而（ér）本產品進行了模塊（kuài）化設計，每（měi）個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大（dà）大提升了電機控製的自由度,可以利用其多電機結構和（hé）控製靈活的優勢，在發生故（gù）障時（shí）。可（kě）以直接拆卸故障電機更換（huàn）新的模塊電機即可正常（cháng）運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也（yě）可切除故障子模塊而控（kòng）製其餘正常子模塊（kuài）降額運行（háng）。使用本產品完全不會因電機發生故障而（ér）影（yǐng）響（xiǎng）到生產工期。 球（qiú）磨機（jī）因加工誤差（chà）、軸承磨損、滾筒形變或重載產（chǎn）生（shēng）震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重（chóng）時還會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（qì）隙增大會導致（zhì）永磁體用量增加，提高電機製造成（chéng）本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定（dìng）子與轉子之間的間隙（xì）恒定，可將氣隙做的更小，減（jiǎn）少永磁體用量，電機不會發（fā）生掃膛現象，同時因為該（gāi）隨動式定子結（jié）構在偏心時能繼續正（zhèng）常工作，檢修次數更少，工作時間更（gèng）長，大體積（jī）球磨機（jī）檢修複雜，降低檢修次數就是提高（gāo）生產效率。 4、隨（suí）動式球磨機（jī）裝配示意圖 二、永磁直驅立磨技（jì）術 1、立（lì）磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻（pín）調速控製（zhì），實現負載工況多樣性 傳統（tǒng）立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整（zhěng）磨（mó）鞮高度來改變係（xì）統工作環境（jìng），係統反應速（sù）度慢。永磁同步電（diàn）機采用變頻調速，適應工況能力（lì）強。遇到（dào）突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作環（huán）境，係統反（fǎn）應速度更快。 (2）係統（tǒng）簡單,可靠（kào）性高 傳統係統（tǒng）因三相感應電機無（wú）法在低速實現大轉矩輸出，需要額（é）外的盤車係統滿足（zú）立磨的低速起動。為保證在電（diàn）機起動過程不對電網造成（chéng）過大的衝擊，需增（zēng）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（xì）統構（gòu）成（chéng）複雜，係統運行（háng）的輔（fǔ）助（zhù）設（shè）備很多。直驅係統（tǒng）由（yóu）變頻控製係（xì）統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需（xū）盤車係統（tǒng）和減速器，輔助係統少，結構簡單。 (3）變（biàn）頻器軟起動，起（qǐ）動過程隨意（yì）設定 傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達（dá）到起動（dòng）條件後，軟（ruǎn）起動裝置起動三相感應電機，係統（tǒng）運行。係統控製複雜，低（dī）速無法實現過（guò）載輸出（chū）。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高到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（zhí）接運行，係統控製（zhì）簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整（zhěng），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，維護成本更低,維護次數少 係統各構成單元均需（xū）要時常檢查（chá）和定期維護，傳統係（xì）統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經（jīng）常（cháng）維護，維護成（chéng）本費用（yòng）高。同時係統無法實現（xiàn）在低速運行（háng）的情況下進（jìn）行係統維護（hù）。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統（tǒng）內無減速器，無需額外進（jìn）行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低（dī）速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（mó）機直（zhí）驅係（xì）統的（de）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（gòu）示意圖（tú） 本新型（xíng）立磨結構采用永磁直驅（qū）電機驅動,提高（gāo）了立（lì）磨效率。在立磨扶正軸承（chéng）與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向（xiàng）載（zǎi）荷扇形模塊機構替代大直徑軸承，方（fāng）便加工、生產、運輸、裝配（pèi）、維修，並（bìng）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（bú）同（tóng）尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電（diàn）機，代替傳統的減速機與三相異步電（diàn）動機，永磁直驅電（diàn）機具有雙向載荷機（jī）構與不同的放置位置，均能達（dá）到（dào）扶正與承壓的作用，並且方（fāng）便製造（zào）、裝配維護，節省成本。均已申請專 利（lì）。
永磁直驅礦用（yòng）球磨機 
