永磁直驅球磨機、立磨機（jī）
1、技術背景 傳統的球磨機、立（lì）磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速（sù）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（jī）械傳動鏈冗長、效率（lǜ）低、機構複雜、運行維護工作量大等（děng）問題。 沈陽工業大學電機與控製技術研究所（suǒ）與河南小黄鸭视频官网機（jī）電設（shè）備有限公司聯合設計研發的球磨機、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體化設計（jì），取（qǔ）消動力傳輸的中（zhōng）間環節，做成直驅方案（àn），能直（zhí）接（jiē）滿（mǎn）足（zú）荷（hé）載的需求，省去傳統（tǒng）磨機的減速機，顯著提高了電（diàn）機的效率與功率（lǜ）因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化（huà）程度高等優點。 在控製（zhì）方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不（bú）僅降低了加工、製造、運（yùn）輸等（děng）難度，還相當於把（bǎ）一個（gè）大功（gōng）率電機做成（chéng）了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可（kě）以實現降低大功率（lǜ）電機的輸入電（diàn）壓，但是不增加電機的（de）輸入電（diàn）流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化（huà）電機采用多台小功率變（biàn）頻器聯合供電，這樣（yàng）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（lì）的控製係（xì）統，大大提升了電機控製的自（zì）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磨機。 在結（jié）構方麵，本產品電機的定子采用了一（yī）種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹（gàn）個相互存在間隙（xì）的（de）小扇形（xíng）塊，通過機械結構設計，確定（dìng）了一種無論球磨（mó）機轉筒是否震動或（huò）偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間（jiān）隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電（diàn）機（jī）不會（huì）發生掃膛現象，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（fú）降低電機永（yǒng）磁體用量（liàng），降低生產（chǎn）成本（běn），節約稀土資源，節能用電量。當模塊（kuài）發生故障時，直接拆卸故障電機（jī），更（gèng）換新的模塊電機即可正常運行。使用（yòng）本產品完全（quán）不會因電機發生故障而影響到生產工期。 2、球磨機專用（yòng）隨動式永磁直驅電（diàn）機概（gài）述 本（běn）產品的隨動式（shì）定（dìng）子（zǐ）結構構成一（yī）種“小車結構（gòu）”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相（xiàng）當於汽車在（zài）公路行（háng）駛，公路的（de）起（qǐ）伏（fú）不影響車輪與地麵貼（tiē）合（hé），即滾（gǔn）筒（tǒng）偏（piān）心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子（zǐ）、轉子間隙恒定（dìng），在（zài）球磨機因（yīn）裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震（zhèn）動等原因造成電（diàn）機偏心（xīn）、氣隙不均勻時（shí），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，並且（qiě）因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。 本產品電機的定子為（wéi）隨動式結構,基於模塊（kuài）化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定（dìng）子（zǐ）塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸（zhóu）向兩（liǎng）側安裝（zhuāng）滾輪且滾輪貼合滾筒來（lái）確定（dìng）定子與轉子間（jiān）的間隙，定子（zǐ）塊徑向外側設（shè）有與（yǔ）支撐框架相（xiàng）連的（de）彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒（tǒng）不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉（zhuǎn）筒會（huì）向上頂定子塊上安裝的滾輪，進（jìn）而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向（xiàng）上的吸引力的同時，定（dìng）子塊上的彈性機構將其向（xiàng）上頂，保證下（xià）方定子（zǐ）塊的滾輪依（yī）然貼合轉筒外表麵（miàn），使定子塊跟隨轉筒波（bō）動而進行徑向與圓（yuán）周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位（wèi）或繼續向下波動（dòng），則上方（fāng）定子塊在受到永磁體對其向（xiàng）下的吸引力的同時，彈性機構將上（shàng）方（fāng）其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。 本產（chǎn）品彈性裝置的壓力（lì）大小可調，對於不同位置的定子塊設（shè）置不同（tóng）的壓力,避免因彈性裝置（zhì）設置的壓力過大造成滾輪或（huò）轉（zhuǎn）筒磨損較快（kuài）。 本產品將（jiāng）永磁電（diàn）機采用模塊（kuài）化控製，根據不同（tóng）功率的電機設計采（cǎi）用不同個數的隨動式（shì）定子塊構成（chéng）一台模塊電機，一台（tái）整圓電（diàn）機由多台模塊電機（jī）構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式（shì）安（ān）裝在球磨（mó）機滾筒上（shàng）。相鄰（lín）隨動式定（dìng）子塊間設有固定（dìng）在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向（xiàng）的限位。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。 本產品的隨動式定子塊（kuài）安裝拆卸十分便捷（jié），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（dìng）子塊之間的連（lián）接杆（gǎn）、彈性機（jī）構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。 3、采用本（běn）產品代替傳統磨機的電機（jī）驅動係統的優點 現階（jiē）段大多數的球磨機仍采用（yòng）三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進（jìn）行驅動。永磁（cí）同步電機（jī）與感應電機相比優勢是它有較高的效（xiào）率和功率因數，損耗大大降低，節（jiē）約了能源。永磁電（diàn）機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感（gǎn）應電（diàn）機則起動相對困難。這些也是近年來永（yǒng）磁電機（jī）應用越來越廣泛的原因。 采用永（yǒng）磁直（zhí）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，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率（lǜ）不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油（yóu）造成環境汙染。 由於本產品電機定子采（cǎi）用（yòng）了模（mó）塊化設計，不僅降低了加（jiā）工，製造，運輸等（děng）難度，還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的（de）控製技術可以實現（xiàn）降低大功率（lǜ）電機（jī）的輸（shū）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（jī）采用多台小（xiǎo）功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電（diàn）壓和使（shǐ）用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運（yùn）行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運（yùn）行部分模（mó）塊電機驅動（dòng）球磨機。 傳統電機故障時，會導（dǎo）致電機合成磁動（dòng）勢（shì）發（fā）生畸（jī）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（xù）正常運行。而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控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直（zhí）接拆卸故障電機更換新（xīn）的模塊電機即可正（zhèng）常運行。模塊化（huà）電機具有（yǒu）冗（rǒng）餘的模塊數（shù），也（yě）可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額（é）運行。使用本（běn）產品完全（quán）不會因電機發（fā）生故障而影響到（dào）生產工期（qī）。 球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉（zhuǎn）子偏心現象，偏心嚴重時還（hái）會造成電機掃膛（táng）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，而氣隙增大會導致（zhì）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，能在轉筒偏心（xīn）時保證定子與轉子之間的（de）間隙恒定，可將（jiāng）氣隙做（zuò）的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時（shí）因為該隨動式（shì）定子結（jié）構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更（gèng）少，工作（zuò）時間更（gèng）長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率。 4、隨動式（shì）球磨機裝配（pèi）示意圖 二（èr）、永磁直驅立磨技術 1、立磨直驅對比於（yú）傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性 傳統立（lì）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（gǎi）變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變（biàn）頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除（chú）調整磨輾（niǎn）高度外，還增加了速度調節以快（kuài）速適應係統（tǒng）工作（zuò）環境，係統反（fǎn）應速度更快。 (2）係（xì）統簡單,可靠性（xìng）高 傳統係統因（yīn）三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需（xū）要額外的盤車（chē）係統滿足立磨的低速起動。為保證在電（diàn）機起動過程不對電網造成過大（dà）的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感（gǎn）應電機起動後，通過減速（sù）器（qì）滿（mǎn）足係（xì）統轉矩（jǔ）需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統控（kòng）製永（yǒng）磁同步電（diàn）機起動，轉矩特性滿足需要，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（guò）程隨意設定 傳統（tǒng）係統先由低速盤車係統起動，待三相感（gǎn）應電機（jī）達到起動（dòng）條件後，軟起（qǐ）動裝置起動三相感應電機，係統運（yùn）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（chē）係統，將（jiāng）轉速提高到（dào）三相感應電機起（qǐ）動條件。直驅係（xì）統直接變（biàn）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（guò）程可根據實際工況進行調整，以（yǐ）滿足各種（zhǒng）工況的需求。低速可過載輸（shū）出，滿足起（qǐ）動需要，取代盤車係統。 (4）無（wú）減（jiǎn）速器（qì），維護成本更低,維護次數少 係（xì）統各構（gòu）成單（dān）元均需要時常檢查和定（dìng）期維護，傳統係統構成（chéng）單元多。同時（shí）立（lì）磨減速器結（jié）構複（fù）雜需要經常維護，維護成（chéng）本費用（yòng）高。同時係統無（wú）法實現在（zài）低速（sù）運行的情況下進行係統維（wéi）護。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（biàn）。係統內無減速器，無需額（é）外（wài）進行維護（hù），係統維護成本低。同時，係統可實現在電機（jī）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統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式（shì）鯤磨機直驅係統的優（yōu）勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。 2、永磁直驅立磨結構示意圖 本新型立磨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，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產（chǎn）、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實（shí）際中具有很強的實用型。 針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分（fèn）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電動機，永磁直驅電（diàn）機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承（chéng）壓（yā）的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨（mó）機 
