永（yǒng）磁（cí）直驅球磨機（jī）、立磨機
1、技術背景 傳（chuán）統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動，導致球（qiú）磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率（lǜ）低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。 沈陽（yáng）工業大學電機（jī）與控製技術研（yán）究所與河南全（quán）新機電（diàn）設備有限（xiàn）公司聯合設計研發的球磨機、立磨（mó）機采用永（yǒng）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），取消動力傳輸的中間環節，做成直驅方案（àn），能直接滿足荷載的（de）需求，省去傳統磨機的減速機，顯著（zhe）提高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強（qiáng）、係統免維護、自動化程度（dù）高等優點。 在控製方麵,本產品電機定（dìng）子采用了模塊化設計（jì），不僅降低了加工、製造（zào）、運（yùn）輸等難（nán）度，還相當（dāng）於（yú）把一個大功率（lǜ）電機做成了多（duō）個（gè）小功率電機。模塊化（huà）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（bú）必采用高等級絕（jué）緣。模塊（kuài）化電機采用多（duō）台小（xiǎo）功率變頻器聯合供（gòng）電，這樣設計降低了電機的供電電壓（yā）和使用的變頻器容量，從而（ér）降低（dī）成本。每個模塊電機都具有一套（tào）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（miàn），本產品電機（jī）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（jì），確（què）定（dìng）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）而保持定子與轉子間隙恒定的結（jié）構。本產品通過機械結構設計（jì）保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會（huì）發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁（cí）直驅電機的小很（hěn）多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生（shēng）產成本，節約稀土資源，節能用電量（liàng）。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常運行（háng）。使用本（běn）產品完全不會因電機發生故障而（ér）影響到生產工期。 2、球磨機專用隨動式（shì）永磁直驅電機概述 本產品的隨動（dòng）式定子結構構（gòu）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汽車在公路行駛，公（gōng）路的起伏不影響車輪與地麵貼合（hé），即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒（tǒng），保證（zhèng）定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變（biàn）、重載（zǎi）震動等原因（yīn）造成電機偏（piān）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（tài），不必停（tíng）機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更（gèng）小，減少永磁體用量（liàng），並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。 本產品電機的定子為隨動（dòng）式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨（suí）動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確（què）定定子與（yǔ）轉子間的間（jiān）隙，定子塊徑向外側設（shè）有與（yǔ）支撐框（kuàng）架相連的彈性（xìng）機構。彈性機（jī）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（shàng）頂定子塊（kuài）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縮;下（xià）方定子塊在受到永磁（cí）體對其向上的吸引力的同時（shí），定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下（xià）方定子塊的滾輪依然貼合轉（zhuǎn）筒外表麵（miàn），使定子塊跟隨（suí）轉筒波動而進行徑向與圓周方向的（de）移動，從（cóng）而保證定子、轉子之（zhī）間的間隙不變。球磨機（jī）滾筒向（xiàng）下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力（lì）的同時，彈（dàn）性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。 本產品彈性裝置的壓力大小可調，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（zhì）的壓（yā）力過大（dà）造成滾（gǔn）輪或轉筒磨損較快。 本產品將（jiāng）永磁（cí）電機采用（yòng）模塊化控製，根據不同功率（lǜ）的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊（kuài）構（gòu）成一台模塊電機，一台（tái）整圓電機由多台（tái）模塊電機構成,多台模塊電機（jī）共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰（lín）隨動式定子塊間設有固定在支（zhī）撐框架上的擋板來（lái）對定子塊進行圓周方向的限位（wèi）。球磨機滾筒（tǒng）的法蘭處銜接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塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次（cì）拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子（zǐ）塊之間的連接杆、彈性（xìng）機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢（jiǎn）修或更（gèng）換新的定子塊。 3、采用本產品（pǐn）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機仍采用三相感（gǎn）應電動機、聯（lián）軸器、減速裝置以（yǐ）及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和功率（lǜ）因（yīn）數，損（sǔn）耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動（dòng）相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原因。 采用永磁直驅，取消了中間的減速機（jī）、聯軸（zhóu）器、及齒輪的傳動環節，縮（suō）短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率（lǜ）將提升（shēng）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（qiě）直驅係統的（de）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（jìng）汙染。 由於本產品電機定（dìng）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（xiàng）當於把一個（gè）大功率電機做（zuò）成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現（xiàn）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（bú）必采用高等（děng）級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計（jì）降低（dī）了電機的供電電壓和使用的（de）變（biàn）頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載（zǎi）工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 傳統電機（jī）故障時，會導致電（diàn）機（jī）合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉（zhuǎn）矩波動顯著增加，無法繼（jì）續正常運行。而（ér）本產品進行（háng）了（le）模塊化設計，每個模塊電機都具有一套（tào）獨立的控（kòng）製（zhì）係統，大大提升了（le）電機控製的自由（yóu）度,可以（yǐ）利用（yòng）其多電機結構和控製靈活的優勢（shì），在（zài）發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常（cháng）運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子（zǐ）模塊（kuài）而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電（diàn）機發生故障（zhàng）而影響到生產工期。 球磨機因加（jiā）工誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變或重載產生（shēng）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（shí）際（jì）生產中常常（cháng）通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增（zēng）大（dà）會導致永磁（cí）體用量增（zēng）加，提高電機製造成本。隨動式（shì）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（xì）恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體（tǐ）用量（liàng），電機不（bú）會（huì）發生（shēng）掃膛現（xiàn）象，同時因為該隨動式定（dìng）子結構在偏心時能繼續正常工（gōng）作，檢修（xiū）次（cì）數（shù）更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生（shēng）產效率。 4、隨動（dòng）式球磨機裝配示意圖 二、永磁直驅立（lì）磨技術 1、立（lì）磨直驅對比於傳（chuán）統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性 傳統立磨速度單一（yī），工況適應（yīng）能力差（chà）。遇到突發事件，調整磨鞮高度（dù）來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步（bù）電機采用變（biàn）頻（pín）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快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。 (2）係統簡單,可靠性高 傳統係（xì）統因三相感應電機無（wú）法（fǎ）在低速實現大轉（zhuǎn）矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起（qǐ）動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝（chōng）擊，需增加軟起動（dòng）裝置（zhì）。三相感應電機起（qǐ）動後，通過減速（sù）器滿足係統轉矩需要，整個係（xì）統構成複雜，係統（tǒng）運行的（de）輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電（diàn）機起動，轉矩特性（xìng）滿足需要，無需盤（pán）車係（xì）統和減速器，輔助（zhù）係統少，結構簡單。 (3）變頻器（qì）軟起動，起動過程隨意設（shè）定 傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電（diàn）機達到起動條件後，軟起動（dòng）裝置起動三相（xiàng）感應電機，係（xì）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（yào）盤車係統，將轉速提高到三相感應電機（jī）起動條件。直驅（qū）係統直接變頻低速起動（dòng），係統（tǒng）直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低（dī）速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係（xì）統。 (4）無減速器，維護成本更低,維護次數少（shǎo） 係統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，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（wéi）護，維（wéi）護成本費用高（gāo）。同時係統無法實現在低速運行（háng）的情況下進行係統維（wéi）護。直（zhí）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。係統內無減速器，無需（xū）額外進行維護，係（xì）統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運（yùn）行情況下進行係（xì）統維護。 (5）傳（chuán）動效率高,節（jiē）能效果明顯 綜上采用直驅（qū）永磁電機取代傳統驅（qū）動係統年（nián）節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨（mó）機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不（bú）再一—贅述。 2、永（yǒng）磁直驅立磨結構示意圖 本新（xīn）型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提（tí）高（gāo）了立磨效（xiào）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（dài）大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實用（yòng）型。 針對大、中、小型不同尺（chǐ）寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁（cí）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構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓（yā）的作用，並且方便製造（zào）、裝（zhuāng）配（pèi）維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
