永磁直（zhí）驅球磨機、立磨（mó）機
1、技術背景 傳（chuán）統的球磨機、立磨機大都采用（yòng）三（sān）相（xiàng）異步電動機、聯軸器（qì）、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。 沈陽工業大學（xué）電機與控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（yán）發的球磨機、立磨機采用（yòng）永磁直驅（qū）電機,通過將電動機與機械結構進行機電（diàn）一體化設計，取消動力傳（chuán）輸的中間環節，做成直驅（qū）方案，能直接滿（mǎn）足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯（xiǎn）著提（tí）高了電機的效率與功率因數，具有節（jiē）能、起動轉矩大、過（guò）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（pǐn）電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製（zhì）造、運輸等難度，還相當於（yú）把一個大功率電機（jī）做成了多個小（xiǎo）功率（lǜ）電機。模塊化電機的控製技術（shù）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（shū）入（rù）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（gòng）電，這樣設（shè）計降低了電（diàn）機的供電電（diàn）壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每（měi）個模塊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，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅（qū）動球磨機。 在結構方麵，本產品電機的定子采用（yòng）了一種自主設計研發的隨動式結構，將整（zhěng）圓的定子分成（chéng）若幹個相互存在（zài）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是（shì）否震動（dòng）或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保（bǎo）持定子與轉（zhuǎn）子間隙（xì）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（xì）恒定，電機不（bú）會發（fā）生（shēng）掃膛（táng）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用量，降低生產（chǎn）成本，節（jiē）約稀（xī）土資源（yuán），節（jiē）能用電量。當模（mó）塊發生故障時，直（zhí）接拆卸故障電機，更換新的模（mó）塊電（diàn）機即可正常運（yùn）行。使用本產品完全不會因（yīn）電機發生故障而影（yǐng）響到生產工期。 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成一種“小車結（jié）構”，滾筒就（jiù）像公路，定子塊就像汽車（chē）。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不（bú）影響車輪與地麵貼合，即（jí）滾筒（tǒng）偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤（wù）差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉（zhuǎn），保證磨（mó）機始終運行在性能狀態，不必停機（jī）檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也（yě）可（kě）以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構（gòu），電機不會發生掃膛現象。 本產品電機的定子（zǐ）為隨動式結構,基於模塊（kuài）化永磁直驅電機，采（cǎi）用獨立的扇形定子塊結構，其（qí）隨動原理是在（zài）定子塊的（de）軸向（xiàng）兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子（zǐ）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（gòu）。彈性機構在球磨機滾筒不偏心（xīn）時處於半壓縮（suō）狀態,如果球磨機滾筒向（xiàng）上波動（dòng），轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪（lún），進（jìn）而帶動（dòng）定子塊向上移（yí）動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到（dào）永磁體對（duì）其向上的吸引力（lì）的同時，定（dìng）子塊上的（de）彈性機構將其向（xiàng）上頂（dǐng），保證下（xià）方定子塊的滾輪（lún）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移動，從而保證定子、轉子之間的間（jiān）隙不變。球磨機（jī）滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向下的吸引力的（de）同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定（dìng）子塊被轉筒向下（xià）壓。 本（běn）產品彈性裝置的壓力大小（xiǎo）可調（diào），對於不同位置的定子塊設置不同的（de）壓力,避免因彈性裝置設置的（de）壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。 本產品將永磁電機采用模塊化控製（zhì），根據不同功率的電機設計采用不同個（gè）數的隨動式定子塊構成一台模塊電機，一台整（zhěng）圓電機由多台模塊電機構成,多台（tái）模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式（shì）定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向的（de）限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。 本產品的（de）隨動式定子塊安裝（zhuāng）拆卸（xiè）十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈（dàn）性機構與定子（zǐ）塊（kuài）之間的（de）連接杆、彈性機構支（zhī）撐架（jià），即可將定子（zǐ）塊沿徑向拉出，進行檢修或更（gèng）換新的定子塊。 3、采用本產（chǎn）品代替傳統磨機的電（diàn）機驅動係（xì）統的優點 現階段大多數的球磨機仍（réng）采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同（tóng）步電機與感應電機相比優勢是它有（yǒu）較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能（néng）源。永磁（cí）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，感應電機則起動相對困（kùn）難（nán）。這些也（yě）是近年（nián）來永磁電（diàn）機（jī）應用越來（lái）越廣泛的原因（yīn）。 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（dòng）鏈，直驅係（xì）統的傳動效率將（jiāng）提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動（dòng）效率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）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（mó）塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電（diàn）機。模塊化電機（jī）的控（kòng）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電（diàn）流，電機不必采用高等（děng）級絕緣，模塊化電機采用（yòng）多台（tái）小功率（lǜ）變頻器聯合供電（diàn）。這樣設計（jì）降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低（dī）成本。球磨機運行在輕（qīng）載工況（kuàng）時,完（wán）全可以隻運行（háng）部分模塊電機驅動球磨機。 傳（chuán）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（jǔ）波動顯（xiǎn）著增加，無法繼續（xù）正常運行。而本產品進（jìn）行了模塊化設計，每（měi）個模塊電機都具有（yǒu）一套獨立的控製係統，大大提升了電機（jī）控製的自由度,可以利用其多（duō）電機結構和控製靈（líng）活（huó）的優勢，在發生故障（zhàng）時（shí）。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電（diàn）機即可（kě）正常運行。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正常（cháng）子模塊降額（é）運行。使用（yòng）本產品完全不會因電機發生故障（zhàng）而影響（xiǎng）到生產工期。 球（qiú）磨機因加工誤差、軸（zhóu）承磨損、滾筒形變或重載（zǎi）產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（diàn）機掃膛損壞（huài）電機，實際生產中（zhōng）常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁（cí）體用量增加（jiā），提高電（diàn）機製造成（chéng）本（běn）。隨動式（shì）定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體（tǐ）用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次（cì）數就是提高生產效率。 4、隨動式球磨（mó）機裝配示意圖 二、永磁直驅立磨（mó）技術 1、立磨直驅對（duì）比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現（xiàn）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，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反（fǎn）應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適（shì）應工況能力強（qiáng）。遇到突發事件，除調整磨（mó）輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作（zuò）環境，係統反應速度更快。 (2）係統簡單,可（kě）靠性高 傳統係統因三相感應電機（jī）無法在低速實現大轉（zhuǎn）矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨（mó）的低速（sù）起動。為保（bǎo）證在電（diàn）機（jī）起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動（dòng）裝置。三相感應電機起動後，通過減速器滿（mǎn）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。直驅係統由變頻（pín）控製係（xì）統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤（pán）車係統和減速器（qì），輔助係統少（shǎo），結構簡單。 (3）變頻器軟起動，起動過程（chéng）隨意設定 傳統係統先由低（dī）速盤車係（xì）統起動，待三相感（gǎn）應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相（xiàng）感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法（fǎ）實現過（guò）載輸出。在低速過（guò）程需要盤車（chē）係統，將轉速提高到三相感應（yīng）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（tǒng）控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各（gè）種工況的需求（qiú）。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（gèng）低,維護次數少 係（xì）統各（gè）構成單元均（jun1）需要時常檢查和（hé）定期（qī）維護，傳統係統（tǒng）構（gòu）成單元多。同時立磨減速器結構複（fù）雜需要經常維護（hù），維護成本費用高。同時係統無法實（shí）現在低速（sù）運行的（de）情況下進行係統維護。直驅係統構（gòu）成單元簡單，變頻器控製永（yǒng）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（háng）維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行（háng）情況下進行係統維護。 (5）傳（chuán）動效率（lǜ）高,節能效果明顯 綜上采用直驅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（kūn）磨機直驅係統的優勢與球（qiú）磨機直驅係統相同，這裏不（bú）再一—贅述。 2、永磁（cí）直驅立磨（mó）結構示意圖 本新型立磨結構采用永磁直驅電機（jī）驅動,提高了立磨效（xiào）率。在立磨扶正軸承與（yǔ）壓力軸承上（shàng）進行突破，通過設計一種雙向載荷扇（shàn）形模塊機構（gòu）替代大直徑軸（zhóu）承，方便加工（gōng）、生產、運輸、裝配、維修，並（bìng）降低成本（běn）,在工程實際中具有很強的實用型。 針（zhēn）對大、中（zhōng）、小型不（bú）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（bù）電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機（jī）構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節省成（chéng）本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用（yòng）球磨機 
