永磁直驅球磨機、立磨機
1、技術背景（jǐng） 傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步（bù）電動機、聯軸器（qì）、減（jiǎn）速裝置以及（jí）齒輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械（xiè）傳動鏈冗長（zhǎng）、效率低、機構複雜、運（yùn）行維護工作量大等問（wèn）題。 沈陽工業大學電機與控製技術研究所與（yǔ）河南全（quán）新機電設備有（yǒu）限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機（jī）,通過將電動（dòng）機與機械結（jié）構進行機電一體化設（shè）計，取消動力（lì）傳輸的中間環節，做成直驅（qū）方案，能直接滿足荷載的需（xū）求，省去傳統磨機的（de）減速機，顯著提高了電機的效率與功率因數，具有節能（néng）、起動轉矩大、過載能力強（qiáng）、係統免維護、自動化程度高等優點。 在控製方（fāng）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，還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電（diàn）機（jī）。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，但是不增加電機的輸（shū）入電流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電（diàn）機采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設（shè）計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每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（jī）運行在輕載工況（kuàng）時，完全可以隻運行部分模塊（kuài）電機驅動（dòng）球磨（mó）機。 在結構方麵，本產品電機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定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或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從（cóng）而保持定子（zǐ）與轉子間隙（xì）恒定的結構。本（běn）產品通過機械結構設計保證定子與轉子間（jiān）的間隙恒定，電機不會發生掃膛現（xiàn）象（xiàng），因（yīn）此（cǐ）電機的氣隙可以設（shè）計的比普通永磁直驅電（diàn）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，節約稀土資（zī）源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電（diàn）機，更換新（xīn）的模塊電機即可正常運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機發生故障而影響到（dào）生產工期。 2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述 本產（chǎn）品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於（yú）汽車（chē）在公路（lù）行駛，公路的（de）起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心（xīn）浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震（zhèn）動（dòng）等原（yuán）因造成電機偏心（xīn）、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（tóng）時電（diàn）機定子與轉子間的間隙（xì）也可以做的更小，減少永磁體（tǐ）用量，並（bìng）且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。 本產（chǎn）品電機的定子為隨動式結構,基（jī）於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定（dìng）子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子（zǐ）與轉子間的間隙，定子塊徑（jìng）向外側（cè）設有與（yǔ）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（rú）果球磨機（jī）滾筒向（xiàng）上波（bō）動，轉筒會向上頂（dǐng）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（yā）縮;下方定子塊在受到永磁體對（duì）其向（xiàng）上的吸引力的同時（shí），定（dìng）子塊上的彈（dàn）性機構將其向上頂，保證下（xià）方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使（shǐ）定（dìng）子塊跟隨（suí）轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移（yí）動，從（cóng）而保證定子（zǐ）、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（bō）動，則上方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向（xiàng）下壓（yā）,下方定子塊被轉筒向下壓。 本產品（pǐn）彈性裝置的壓力大小可調，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。 本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數的隨動（dòng）式定子塊構成一台模塊電機，一（yī）台整圓電機（jī）由（yóu）多（duō）台模塊電（diàn）機構成,多台模塊（kuài）電機共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式（shì）安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間（jiān）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限位。球磨機滾筒的法（fǎ）蘭（lán）處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電（diàn）機轉（zhuǎn）子鐵心及磁鋼。 本產品的隨動式定子（zǐ）塊安裝拆卸十分便捷，隻需（xū）要沿球磨機的徑向依（yī）次拆卸密封外殼（ké）、彈性機構、彈性（xìng）機構與定子塊之間的連接（jiē）杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉（lā）出（chū），進（jìn）行檢修或更換新的定子塊。 3、采用本產（chǎn）品代替傳（chuán）統磨機的電機驅動係統的優點 現階段（duàn）大多（duō）數的（de）球（qiú）磨機（jī）仍采用三相感應電動機、聯軸（zhóu）器（qì）、減速裝置以及（jí）齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的效率（lǜ）和（hé）功率因數（shù），損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通（tōng）過變頻（pín）器進行調速，電（diàn）機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的（de）原因。 采用永磁直驅，取消了中間的減速（sù）機、聯軸器、及（jí）齒輪的（de）傳動環節，縮（suō）短係統（tǒng）的（de）傳動鏈，直驅係統的傳動效率將（jiāng）提升至少20%。球磨機直（zhí）驅係統的傳（chuán）動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維（wéi）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塊（kuài）化設計，不僅降低了加工（gōng），製造，運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成（chéng）了多個小功（gōng）率電機。模塊化電機（jī）的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但（dàn）是（shì）不增加電機的輸入電流，電機不必采用（yòng）高等級（jí）絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電（diàn）。這樣設計降低了（le）電機的（de）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,完全可以隻運（yùn）行（háng）部（bù）分模（mó）塊電機驅動球磨機。 傳統電機故障時，會導致電機合（hé）成（chéng）磁動勢發生（shēng）畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正（zhèng）常運行。而本產品進（jìn）行了模塊化設計，每（měi）個模塊（kuài）電機（jī）都（dōu）具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度（dù）,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（zhí）接拆卸故障電（diàn）機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障（zhàng）子模塊而控（kòng）製（zhì）其餘正常子模塊降額運行。使用本產（chǎn）品完全不會（huì）因電機發生故障而影響到生產工期（qī）。 球磨機因加工誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變或重（chóng）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（chéng）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，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本（běn）。隨動式定（dìng）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，減少永磁體用量，電機不會發（fā）生掃膛現象（xiàng），同時因為（wéi）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（gōng）作（zuò）時間（jiān）更長，大體積球磨機檢修複雜（zá），降低檢修次數就是提高生產效率。 4、隨動式球磨機（jī）裝配（pèi）示意圖 二、永磁直驅立磨技術 1、立磨直驅對比（bǐ）於傳統感應電機的優點( 1）變頻（pín）調速控製，實現負（fù）載工況多樣性 傳統立磨速（sù）度（dù）單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調（diào）整磨鞮高度來改變係統工作環境，係（xì）統反應速度慢。永（yǒng）磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發（fā）事件，除調整磨輾高度外，還（hái）增加了速度調節（jiē）以快速適應（yīng）係統工作環境，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無法在低速實現大（dà）轉矩輸出，需要額外（wài）的盤（pán）車係統滿（mǎn）足（zú）立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起（qǐ）動裝置。三相感（gǎn）應電（diàn）機起動後，通過減速器滿足係（xì）統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係（xì）統由變頻控製係統控製永（yǒng）磁同（tóng）步電機起（qǐ）動，轉矩（jǔ）特性滿足需（xū）要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，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（dī）速盤車係統起（qǐ）動，待三相感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。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統（tǒng），將轉速提高到三（sān）相感應電機起動（dòng）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。變頻控製起動（dòng）過程可根據實際工況進（jìn）行調整，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（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）檢查和定期維護（hù），傳統係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維（wéi）護成本費用高。同時係（xì）統無法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接（jiē）驅動，控製方便。係統內無減速器，無需（xū）額外進行維護，係統維護成（chéng）本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進（jìn）行係統維護。 (5）傳動效率高,節能效果明顯 綜（zōng）上采用（yòng）直驅永磁電（diàn）機（jī）取代（dài）傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元（yuán）/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機（jī）直驅係統相同，這裏不再一（yī）—贅述。 2、永磁直（zhí）驅立磨（mó）結構示意圖（tú） 本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高（gāo）了立磨效率。在立磨扶（fú）正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模（mó）塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修（xiū），並降低成本,在工程實際中具有很強的（de）實用型。 針對大、中、小型不同尺寸的立（lì）磨，分別（bié）設計了三種立磨專用（yòng）永磁電機，代替傳統的減速機與（yǔ）三相異步電動機，永磁直驅電（diàn）機具有雙向載荷機構與不同的（de）放置（zhì）位置，均（jun1）能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已（yǐ）申請專 利。
永磁直驅礦用球（qiú）磨機（jī） 
