永磁直驅球磨機、立磨機（jī）
1、技術背景 傳統的球磨機、立磨機大都（dōu）采用三相異步電動機、聯軸器（qì）、減速裝置以及齒輪結構進行（háng）驅動，導致球磨機的傳動係統存（cún）在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大（dà）等問題。 沈陽工業大學電機與（yǔ）控製技術研究所與河南草莓视频黄色機電（diàn）設備有限公司聯合設計研發的（de）球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將（jiāng）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，省去傳統磨機的減速機（jī），顯著提高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載（zǎi）能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。 在（zài）控製方麵（miàn）,本產品電機定子采（cǎi）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（yī）個大功率電機做成了多個小功率電機。模（mó）塊化電機（jī）的控製技（jì）術可以實（shí）現降低大功率（lǜ）電（diàn）機的輸入電壓（yā），但是（shì）不增加電（diàn）機的輸入電流，電機不（bú）必（bì）采用高等級絕緣。模塊化（huà）電機采用多台小功率變頻（pín）器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使（shǐ）用的變頻（pín）器容量，從而降（jiàng）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（tí）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（zhī）運行部分模塊電機驅動球（qiú）磨機。 在結構方麵，本產品電機的定子采用了一種自（zì）主設計研發的隨動（dòng）式結構，將整圓的定子分成若（ruò）幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構（gòu）設計，確定了一種無（wú）論球磨機轉筒是否震（zhèn）動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒（tǒng）運動從（cóng）而保持定（dìng）子與轉子間隙恒（héng）定的（de）結構。本產品通過機械結構設計保（bǎo）證定子與轉（zhuǎn）子間（jiān）的間隙（xì）恒定，電機（jī）不（bú）會（huì）發生掃膛現（xiàn）象，因（yīn）此（cǐ）電機的氣隙可以設計的比普通（tōng）永磁直驅電機的小（xiǎo）很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直（zhí）接拆卸故障電機，更換新的模塊電機（jī）即可正常運行。使用本產品完全不（bú）會因電機發生故障而影響到生產工期。 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（xiǎo）車結（jié）構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽（qì）車。滾輪貼合滾筒（tǒng）旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車（chē）輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動（dòng）不影響滾輪貼合滾筒，保證（zhèng）定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配（pèi）誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因（yīn）造（zào）成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常（cháng）運轉，保證磨機始終運行在性（xìng）能（néng）狀態，不必停機（jī）檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可（kě）以做的更小，減少永磁體用量，並且因（yīn）為隨動式結構，電（diàn）機不會（huì）發生掃膛現象。 本產（chǎn）品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直（zhí）驅電機，采（cǎi）用獨立（lì）的扇形定子塊結構，其隨動原理是（shì）在定子塊的軸向（xiàng）兩側（cè）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（xiàng）外側（cè）設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機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，進（jìn）而帶動定子（zǐ）塊向上移動，上方彈（dàn）性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂，保證下方（fāng）定子塊的滾輪依然貼合轉筒（tǒng）外（wài）表麵（miàn），使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球（qiú）磨機滾筒向下複位或繼續（xù）向下波動，則上方定子塊在（zài）受到永磁體對其（qí）向下的吸引力的同（tóng）時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓（yā）。 本產品彈（dàn）性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子（zǐ）塊設置（zhì）不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。 本產品將永（yǒng）磁電機采用（yòng）模塊化（huà）控製，根據不同功率（lǜ）的電機設計采用不同個數的隨動式定子（zǐ）塊構成一台模塊電機（jī），一台整圓電機由多台模塊電機構成,多（duō）台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（tǒng）上。相鄰隨動式定子塊間設有固（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（wèi）。球磨機滾筒的法蘭處銜接（jiē）T型支撐板（bǎn）,用於支撐安裝電機轉（zhuǎn）子鐵心及磁鋼。 本產品的（de）隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的（de）徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢（jiǎn）修（xiū）或更換新的定（dìng）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（mó）機仍采用三（sān）相感應（yīng）電動（dòng）機、聯（lián）軸器、減速裝置以及齒輪結（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效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通（tōng）過變頻器進行調速，電機運行平穩，係（xì）統響應速度快，感應電（diàn）機則起動相對困難（nán）。這些（xiē）也是近（jìn）年來永磁電機應用越來越廣泛的原因。 采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係統（tǒng）的傳動效率將（jiāng）提升至少20%。球磨（mó）機直驅係統的傳動（dòng）效率不（bú）僅得到大（dà）幅提升，而且直驅（qū）係統的故障率低，維護檢（jiǎn）修方便，還避免（miǎn）了傳統（tǒng）設備因漏油（yóu）造成環境汙染。 由於本產品電機定子采（cǎi）用（yòng）了模塊化設計，不（bú）僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當（dāng）於把一個大（dà）功率電機做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（cǎi）用多台（tái）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（shǐ）用的變頻器容量，從（cóng）而降（jiàng）低成本。球磨機運行在輕（qīng）載工況時,完（wán）全可以（yǐ）隻運行部（bù）分模塊（kuài）電（diàn）機驅（qū）動球磨機。 傳統（tǒng）電機故障（zhàng）時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含（hán）量增（zēng）加（jiā），平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而（ér）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製係（xì）統，大大（dà）提升了電機控製的自由度,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（xiè）故（gù）障電機更換新的（de）模塊電機（jī）即（jí）可正常運行。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（qí）餘正常子模塊降額運行。使（shǐ）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（gōng）誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載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掃膛，而氣隙（xì）增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造（zào）成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時（shí）保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用（yòng）量，電（diàn）機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心（xīn）時能繼續正常工作，檢修次數更少，工（gōng）作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢（jiǎn）修次數就是提高生產效率。 4、隨動式（shì）球磨機裝配示意圖 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（gōng）況（kuàng）多樣（yàng）性 傳統立磨速度單一（yī），工況（kuàng）適應能力（lì）差。遇到突發事件（jiàn），調整磨鞮高度來改變係統（tǒng）工作環（huán）境，係統反應速度慢。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，除調整磨輾高度外，還（hái）增加了速度調節（jiē）以快速適（shì）應係統工作環（huán）境，係統反應速度更快。 (2）係統簡單,可靠性高 傳統係統因三相（xiàng）感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外（wài）的盤（pán）車（chē）係統滿足立磨的低速起（qǐ）動。為保（bǎo）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（hòu），通過減速器滿（mǎn）足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係（xì）統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻（pín）控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特（tè）性滿（mǎn）足需要，無需（xū）盤車係統和減速器（qì），輔助係（xì）統少，結構簡單。 (3）變頻器軟起動，起（qǐ）動（dòng）過程隨意設定 傳統係統先由低速盤車係統起動（dòng），待三相感應（yīng）電機達到（dào）起動（dòng）條件（jiàn）後，軟起動裝置起動（dòng）三相感應電機，係統（tǒng）運行。係（xì）統控製複雜，低速無（wú）法實現過載輸出。在低（dī）速過程需要盤（pán）車係統（tǒng），將轉速提高到三相（xiàng）感應電機起動條（tiáo）件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運（yùn）行（háng），係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實（shí）際（jì）工況進行調整，以滿足各種工況的需（xū）求。低速可過載（zǎi）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（wéi）護次數少 係統各構成單元均需要（yào）時常檢查和定期維護，傳統係統構（gòu）成單元（yuán）多。同時立磨減速（sù）器結構複雜需要經常維護，維（wéi）護成本費用（yòng）高。同時（shí）係（xì）統無法實現在低（dī）速運行的情況下（xià）進行係（xì）統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製（zhì）永磁同步電（diàn）機直接（jiē）驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在（zài）電機低速運行（háng）情況下進行係統維護。 (5）傳動效率高,節能效果（guǒ）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（lì）磨結構示意（yì）圖（tú） 本新型立磨結構采用永（yǒng）磁直驅電機（jī）驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力（lì）軸承上（shàng）進行突（tū）破，通過設計一種（zhǒng）雙向載荷扇形模塊（kuài）機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸（shū）、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實（shí）用型。 針對大（dà）、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專（zhuān）用永磁電機，代（dài）替傳統的減速機與三相（xiàng）異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均（jun1）能達到（dào）扶正與承（chéng）壓的作用，並且方便製造、裝配維（wéi）護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
