永磁直驅球磨機（jī）、立磨機
1、技術背景 傳（chuán）統的球磨機、立（lì）磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減（jiǎn）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（xiào）率低、機構複雜、運（yùn）行維護工作量大等問題。 沈陽工業（yè）大學（xué）電機與控製技術研究所與河南香蕉视频app在线下载機電設（shè）備有限公司聯合設計研發的球磨（mó）機、立磨機（jī）采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一（yī）體化（huà）設計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅（qū）方案，能直接（jiē）滿（mǎn）足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率（lǜ）與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。 在控製方麵（miàn）,本產（chǎn）品電機定子采用了模塊化設計（jì），不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度，還相當於（yú）把一個大（dà）功率電機做成了（le）多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可（kě）以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是（shì）不增加電機的（de）輸入電流，電機不必采（cǎi）用高等級絕緣。模塊化電機采（cǎi）用多（duō）台小（xiǎo）功率變頻器聯合供電，這樣設計降低（dī）了（le）電機的供（gòng）電電（diàn）壓和使用的變頻器容量（liàng），從而降低成本。每（měi）個（gè）模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控（kòng）製的自由度，球磨機運行在輕載（zǎi）工況時，完全（quán）可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 在（zài）結構方（fāng）麵，本產品電機的定子（zǐ）采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定（dìng）子分成若幹個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是否震動（dòng）或偏心，定子（zǐ）塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結（jié）構設計（jì）保證定子與（yǔ）轉子（zǐ）間（jiān）的間隙恒定，電機不會發生掃膛現（xiàn）象，因此電機的（de）氣隙可以設（shè）計的比普通永磁直（zhí）驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降（jiàng）低（dī）生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生（shēng）故（gù）障時，直接（jiē）拆卸（xiè）故障電機，更換新的模塊電機即可正（zhèng）常運行。使用本產品完（wán）全不會因電機發生（shēng）故障而影響到生產工期（qī）。 2、球磨機（jī）專用隨動式永磁直驅電機（jī）概述 本產品（pǐn）的隨動式定子結構構成（chéng）一種“小車（chē）結構”，滾筒就像公路，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（qǐ）伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮（fú）動不影（yǐng）響滾輪貼（tiē）合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定（dìng），在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動（dòng）等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時（shí）電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（bìng）且因為隨動式結構，電機不會（huì）發生掃膛現象。 本產品電機的定子為（wéi）隨動式結構,基於模塊化永磁直驅（qū）電（diàn）機，采用獨立的扇形定子（zǐ）塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸（zhóu）向兩側安裝滾輪且滾（gǔn）輪貼（tiē）合滾筒來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有（yǒu）與支撐框（kuàng）架相連（lián）的彈性機構。彈性機構（gòu）在球磨機滾筒不偏心時處（chù）於半壓縮狀態,如果球磨（mó）機滾筒向上波動，轉筒（tǒng）會向（xiàng）上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定（dìng）子塊向上移動（dòng），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（xī）引力的同時，定子塊（kuài）上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵（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（dìng）子、轉子之（zhī）間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上（shàng）方定子塊在受到永磁體對（duì）其向（xiàng）下的吸引力的同時，彈性機構（gòu）將上方其向下（xià）壓,下（xià）方定子（zǐ）塊被轉筒向（xiàng）下壓。 本產品（pǐn）彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的（de）定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪（lún）或轉筒磨損較快。 本產品將永磁電機（jī）采用模塊化控（kòng）製，根據（jù）不同功率的電機設計（jì）采用不同個數的隨動式定（dìng）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。相鄰隨動式定子塊間（jiān）設有固定在（zài）支撐框架上的擋板（bǎn）來對（duì）定子塊進行圓周方向的限位。球（qiú）磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電（diàn）機轉子鐵心及（jí）磁鋼。 本產品的（de）隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼（ké）、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機（jī）構支撐架，即可（kě）將定（dìng）子（zǐ）塊沿徑向（xiàng）拉出，進行檢修或（huò）更換新的定子（zǐ）塊。 3、采（cǎi）用本（běn）產品代替傳統磨機的（de）電機驅動係統的優點（diǎn） 現階段大多（duō）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（lún）結構進行驅動（dòng）。永磁同步（bù）電機與感（gǎn）應電機相比優勢（shì）是它有較高的效率和功率（lǜ）因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁（cí）電機通過變頻器進行調速，電（diàn）機運行平穩，係統響應速度快，感應（yīng）電機則起動相對困難。這些也（yě）是近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（jiān）的（de）減速機、聯軸器（qì）、及齒輪的傳動環（huán）節（jiē），縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動（dòng）效率（lǜ）將（jiāng）提（tí）升至少20%。球磨機直驅（qū）係統的傳動（dòng）效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的（de）故障率低，維護檢修方便，還避免了傳（chuán）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（zào），運（yùn）輸等難度，還相當於把一（yī）個大功（gōng）率電機做成了多個（gè）小（xiǎo）功率電（diàn）機。模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（shì）不增加電機（jī）的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采（cǎi）用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的（de）變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行（háng）在輕載工況時,完全（quán）可以隻（zhī）運行部分（fèn）模塊電機驅動球磨（mó）機。 傳統電機故障時，會導致電機（jī）合成磁動勢發生畸變，諧波含量（liàng）增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯（xiǎn）著增加，無法繼續正常（cháng）運行。而本（běn）產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一（yī）套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度,可（kě）以利用其多電機結構和控製（zhì）靈活的優勢，在（zài）發生故障（zhàng）時。可以直接拆卸（xiè）故障電機更換新的模塊電機即可正常運行（háng）。模塊化電機（jī）具有冗（rǒng）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額運（yùn）行。使用本（běn）產品（pǐn）完全不會因電機發生故障而（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（zhèn）動等因素會發（fā）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（guò）增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒（tǒng）偏心（xīn）時（shí）保證（zhèng）定子與轉子之（zhī）間的間隙恒定，可將氣隙做的更（gèng）小，減（jiǎn）少永磁體用量，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（xiū）複雜，降低檢修次數就是提（tí）高生產效率。 4、隨動式球磨機裝配示意圖 二、永（yǒng）磁直驅立（lì）磨技術 1、立磨直驅對比於傳統（tǒng）感應電機的（de）優（yōu）點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性 傳統立磨速（sù）度單一，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（gōng）作環境，係統反（fǎn）應速度（dù）慢。永磁（cí）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，還增加了速度調節以（yǐ）快速適應係統工作環境（jìng），係統反應速度更快。 (2）係統簡（jiǎn）單,可靠性高 傳統（tǒng）係統因三相感（gǎn）應電機無法在低速實現大轉（zhuǎn）矩輸出（chū），需要額外的盤車係統滿足立磨（mó）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（de）衝擊，需增加軟起（qǐ）動裝置。三（sān）相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉（zhuǎn）矩需要，整個係統構成複雜，係統運行（háng）的輔助設備很多（duō）。直驅係統由變頻控製係統控製永磁（cí）同步電機起動（dòng），轉矩特（tè）性滿足需要，無需盤（pán）車係統和減速器，輔助係（xì）統少，結構簡單（dān）。 (3）變頻器軟起動，起動過程隨意（yì）設定 傳統係統先由低速盤車係統起（qǐ）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感應電機，係統運行。係統控製（zhì）複雜，低速（sù）無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係（xì）統，將轉速提高到三相感應電（diàn）機（jī）起動條件。直驅（qū）係統直接變頻低速起動，係（xì）統直接運行，係統控製簡（jiǎn）單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以（yǐ）滿足各種工況的需求。低速可（kě）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（běn）更低,維護次數少 係統各構成單元均需要時常檢查和定（dìng）期維護，傳統係統構成單元多（duō）。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費（fèi）用高。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統維護（hù）。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直（zhí）接驅（qū）動，控製方便。係統內無（wú）減速器，無需額外進行維（wéi）護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進行（háng）係統維護。 (5）傳動效率（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（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的（de）優勢與球磨（mó）機直驅係（xì）統相同，這裏不再（zài）一—贅述。 2、永磁直驅（qū）立磨結構示意圖 本新型（xíng）立磨（mó）結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一（yī）種雙向載荷扇形模塊（kuài）機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並（bìng）降低（dī）成本,在工程實際中（zhōng）具有很強的實用型。 針對大、中、小型不（bú）同尺（chǐ）寸的立磨，分（fèn）別設計了（le）三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步電動機，永（yǒng）磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同（tóng）的放置（zhì）位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成（chéng）本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球（qiú）磨機 
