永磁直驅球磨機、立磨機
1、技術背景 傳統的球磨機（jī）、立（lì）磨機大都采（cǎi）用三相異步電動機（jī）、聯軸器、減速裝置以及齒輪（lún）結構（gòu）進行（háng）驅動，導（dǎo）致（zhì）球磨（mó）機的傳動係統存在機械傳動（dòng）鏈冗（rǒng）長、效率低、機構複雜、運行維護工（gōng）作量大等問題。 沈陽工業大學電機與控（kòng）製技術研究所與河南春梦直播機電設備有限（xiàn）公司聯合設（shè）計研發（fā）的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與（yǔ）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（zhí）接滿足荷載（zǎi）的需求，省去傳統磨機的（de）減速機，顯著提高了（le）電機的效率與功率（lǜ）因數，具有節能、起動轉矩（jǔ）大、過載（zǎi）能力強（qiáng）、係統免（miǎn）維護（hù）、自（zì）動化程度（dù）高等（děng）優點。 在控製（zhì）方麵,本產品（pǐn）電機（jī）定（dìng）子采用了模（mó）塊化設計（jì），不僅降低了加工（gōng）、製造、運輸等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電機做（zuò）成（chéng）了多個小功率電機。模塊化電機的控製（zhì）技術可以實（shí）現降低大功率電機的輸入電壓，但是（shì）不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕（jué）緣（yuán）。模塊化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供（gòng）電（diàn），這樣（yàng）設計降低了（le）電機的供電電壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製（zhì）係（xì）統，大大提升了電機控製的自由度，球（qiú）磨機運行在（zài）輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機（jī）。 在結構方麵，本產品電（diàn）機的定子采用了一種自主設計研發的隨（suí）動式結構，將整圓的定子分成（chéng）若幹個相互存（cún）在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了（le）一（yī）種無論球磨機轉筒是（shì）否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉（zhuǎn）筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙（xì）恒（héng）定，電機不會發（fā）生掃膛（táng）現象，因此電機的氣隙（xì）可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機（jī）永磁體用量，降（jiàng）低生產成（chéng）本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換（huàn）新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完（wán）全不會因電機發生故障而影響到生（shēng）產工期。 2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述 本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路（lù），定子塊就（jiù）像汽車。滾輪（lún）貼合滾（gǔn）筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的（de）起伏（fú）不影響車輪與地（dì）麵貼合，即滾筒偏心浮動不影（yǐng）響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能（néng）正常運轉，保證磨（mó）機始終運行在性能狀態，不必停機檢（jiǎn）修。同時電機定子（zǐ）與轉子（zǐ）間的間隙也可以做的更小，減（jiǎn）少永磁體用量，並且因為（wéi）隨動式結構（gòu），電機不會發生（shēng）掃膛（táng）現象。 本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊（kuài）化永磁直驅電機，采用獨立（lì）的（de）扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸向（xiàng）兩側安裝（zhuāng）滾輪（lún）且滾（gǔn）輪貼合滾筒（tǒng）來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐（chēng）框架相連的彈性機構。彈性機構在球（qiú）磨機滾筒不偏（piān）心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向（xiàng）上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移（yí）動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到（dào）永磁體對其向上的吸引力（lì）的同時，定子塊上的彈性機（jī）構將其向上頂，保證下方（fāng）定子塊的滾輪依然貼合轉筒外（wài）表麵，使定（dìng）子塊跟隨（suí）轉筒波動而進行徑向（xiàng）與圓周方向的移動，從（cóng）而保證（zhèng）定子、轉（zhuǎn）子（zǐ）之間的間（jiān）隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，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，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒（tǒng）向下壓。 本產品彈性裝置的壓力大小（xiǎo）可調，對於（yú）不同位置（zhì）的定子塊（kuài）設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置（zhì）的壓力過大造成滾輪或轉筒磨（mó）損較快。 本產品將永磁電機采用模塊化（huà）控製，根據不（bú）同功率的電機設計采用（yòng）不同個（gè）數的（de）隨動式定子塊構（gòu）成一台模塊（kuài）電機，一台整圓電機由多（duō）台模（mó）塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊（kuài）電機包繞式安裝在球磨機滾（gǔn）筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對（duì）定子塊進行圓周方向的（de）限位。球磨機滾筒的法蘭處銜（xián）接T型支（zhī）撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。 本產品的隨（suí）動式定子塊安裝拆卸（xiè）十（shí）分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封（fēng）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（zǐ）塊沿徑向拉出，進行檢修（xiū）或更換新的定（dìng）子（zǐ）塊。 3、采用本產（chǎn）品代替傳統磨機的電機驅動係（xì）統的優點 現階段（duàn）大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、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（yǒu）較高的效率和功率因數，損耗大（dà）大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器（qì）進行調速，電機運行（háng）平穩，係統響應速度快，感應電機則起（qǐ）動（dòng）相對困難。這些也是近年來永磁電（diàn）機應用越來越廣泛的（de）原因。 采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及（jí）齒（chǐ）輪的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係統的傳動效率（lǜ）將提（tí）升至少20%。球（qiú）磨機（jī）直驅係統的（de）傳動效率不僅得到（dào）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（shè）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，運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做（zuò）成了多個小功（gōng）率電（diàn）機。模塊化電（diàn）機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電（diàn）壓，但是不增（zēng）加電（diàn）機的輸入電（diàn）流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機（jī）采用多台小功率變頻器聯合供電。這（zhè）樣設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。球磨機（jī）運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 傳統電機故（gù）障時（shí），會（huì）導致電機合成磁動勢發生畸變（biàn），諧波含量增加（jiā），平（píng）均轉矩（jǔ）下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常（cháng）運行。而本產品（pǐn）進行了（le）模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的（de）控製係統，大大提升了電機控製的自由度,可以（yǐ）利用其多電機結構和控製靈活的優勢（shì），在發生故障時。可以直接拆（chāi）卸故障電機更換新的模塊（kuài）電（diàn）機即可正（zhèng）常運行。模（mó）塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障（zhàng）子模塊而控製其餘（yú）正常子模塊降額（é）運行。使用（yòng）本產品完全不（bú）會因電機（jī）發生故障而影響到生產工期。 球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動（dòng）等因素會（huì）發生（shēng）轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃（sǎo）膛損壞電機，實（shí）際生產中常常通過增加（jiā）氣（qì）隙大小來（lái）預防掃膛，而氣隙增大會導致（zhì）永磁體用量增加（jiā），提高電機（jī）製造成本。隨動式定子結構的（de）模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子（zǐ）與轉子之間的間隙恒定，可將（jiāng）氣隙做的更小（xiǎo），減少永磁體（tǐ）用量，電機不會（huì）發生掃膛（táng）現象，同（tóng）時（shí）因為該隨動式（shì）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（tǐ）積球磨機檢修（xiū）複雜（zá），降低檢修次數就是提高生產效率。 4、隨動式球磨機裝配示意圖 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）變頻調速控（kòng）製，實現負載工況多（duō）樣（yàng）性 傳統立磨速度（dù）單一，工況適（shì）應能力差。遇到突（tū）發事件，調整磨（mó）鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適（shì）應工（gōng）況能力強。遇到突發事件，除調（diào）整磨輾高度（dù）外（wài），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（dù）更快。 (2）係統簡單（dān）,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，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起（qǐ）動。為保證在電（diàn）機起動過程不對電網造（zào）成過大的衝擊，需增加軟起（qǐ）動裝置。三相（xiàng）感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩（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製永磁同步電機起動（dòng），轉矩特性（xìng）滿足（zú）需要，無需盤車係統和減速（sù）器，輔助係統少（shǎo），結構簡單。 (3）變頻器軟起動，起動過（guò）程隨意設定（dìng） 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（qǐ）動條件後，軟起（qǐ）動裝（zhuāng）置起動三相感應電機，係統運行。係統控製複雜（zá），低速無法實現過載輸出。在低速過（guò）程需要盤車係統，將轉速提高（gāo）到三相感應電機起動條件。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（zhì）起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種（zhǒng）工況（kuàng）的需求。低速可過載（zǎi）輸出，滿（mǎn）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（shù）少 係統各構成單元均需要時常檢查和定（dìng）期維護，傳統（tǒng）係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法（fǎ）實現在低（dī）速運行的情（qíng）況下進行係統維護。直驅（qū）係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電（diàn）機直接驅（qū）動，控製方便。係統內無（wú）減速器，無需（xū）額外進行維護，係（xì）統維護成本低。同時（shí），係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維（wéi）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（yuán）。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球（qiú）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（cǎi）用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效（xiào）率。在立磨扶正軸承與壓力軸（zhóu）承上（shàng）進行突破，通過設計（jì）一種雙向載荷扇（shàn）形模塊機構替代大直徑軸承，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型。 針對大、中（zhōng）、小型（xíng）不（bú）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，永磁直驅電機具（jù）有雙向載荷（hé）機構（gòu）與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用（yòng），並且方（fāng）便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球（qiú）磨機 
