永磁直驅球磨機、立磨（mó）機
1、技術（shù）背景 傳統的（de）球磨機、立磨機大都采用三相異步（bù）電動機、聯軸器、減速裝置以及齒（chǐ）輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈（liàn）冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大（dà）等問題。 沈陽工業大學電機與（yǔ）控製技術研（yán）究所與河南蜜桃视频com.www機電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進（jìn）行機電（diàn）一體化設計，取消動力傳輸的（de）中間環節，做成直驅方（fāng）案，能直接滿足荷（hé）載的需求，省去（qù）傳統磨機的減速機，顯著提高了（le）電機的效率與功率因數，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（diǎn）。 在控製方麵（miàn）,本產品電機定子采用了模塊（kuài）化設計，不僅（jǐn）降低了加工（gōng）、製造、運輸等難度，還（hái）相當於把一個大功率電機做（zuò）成了多個小功率電機（jī）。模塊化（huà）電機的控製技術可以實現降低大（dà）功（gōng）率電機的輸入電壓，但是不增加（jiā）電機的輸（shū）入（rù）電流，電機不必采用高等級絕（jué）緣。模塊化電機（jī）采用多台小功率變頻器（qì）聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使（shǐ）用的變頻器容量（liàng），從而降低成本。每個模（mó）塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製（zhì）的自由度，球磨機運（yùn）行在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球（qiú）磨機。 在結構方麵，本產品電機（jī）的（de）定（dìng）子采用了一種自主設計研發（fā）的隨動式（shì）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（gòu）設計，確定（dìng）了一（yī）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而保持定子與轉（zhuǎn）子間隙恒定的結構。本產品通過機械（xiè）結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此（cǐ）電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的（de）小很多，從而大（dà）幅降低（dī）電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當（dāng）模塊發生故障時，直接拆卸（xiè）故障電機，更換（huàn）新的模塊電（diàn）機即可正常運行。使用本產品完全不（bú）會因電機發生故障而影響到（dào）生產工期。 2、球（qiú）磨（mó）機專用隨動式永磁直驅電機概述 本產品（pǐn）的（de）隨動（dòng）式定子結構構成一（yī）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（lù）行駛（shǐ），公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪（lún）貼合滾筒，保證定子、轉子間（jiān）隙恒定（dìng），在球磨機（jī）因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原（yuán）因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常（cháng）運轉，保證磨機始（shǐ）終運行在性能狀（zhuàng）態，不必停機檢修。同時電機定子與轉（zhuǎn）子間的（de）間隙也可以做的更小，減少永磁體用量（liàng），並且因（yīn）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式結構,基於（yú）模塊化永磁直驅（qū）電機，采用獨（dú）立的扇形（xíng）定子塊結構（gòu），其隨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定定（dìng）子與轉子間的（de）間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的（de）彈性機（jī）構（gòu）。彈性機構（gòu）在（zài）球磨機滾（gǔn）筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波（bō）動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾（gǔn）輪，進而（ér）帶（dài）動定子塊向（xiàng）上移動，上方彈性機（jī）構繼續壓縮;下（xià）方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子（zǐ）塊上的彈性機（jī）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，使定子塊跟隨轉筒波動（dòng）而進行徑向與圓（yuán）周方向的移動，從而保證定子、轉（zhuǎn）子之間的（de）間隙不變。球磨機滾筒向下複位（wèi）或繼續（xù）向下波動，則（zé）上方定子塊在受（shòu）到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓（yā）,下方定子塊（kuài）被轉筒向（xiàng）下壓。 本產品彈性（xìng）裝置的壓力（lì）大小可調，對於不同（tóng）位置的定子塊設置不同的壓力,避免（miǎn）因彈性裝置設（shè）置的壓力過大造成滾輪或轉筒（tǒng）磨（mó）損較快。 本產品將永磁電機采用模（mó）塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同（tóng）個（gè）數的隨動式定子塊（kuài）構成一台模（mó）塊電機，一台整圓電機由多（duō）台模塊電機構成（chéng）,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（mó）機滾筒（tǒng）上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋（dǎng）板來對（duì）定子塊進（jìn）行圓周方向的限位。球（qiú）磨機滾筒的（de）法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機（jī）轉子鐵心及磁鋼。 本產品的隨動（dòng）式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需（xū）要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈（dàn）性機構與定子塊之間的（de）連接杆、彈性機構支撐架，即（jí）可將（jiāng）定（dìng）子塊沿徑向拉出，進行檢修或更（gèng）換新的定（dìng）子塊。 3、采用本產品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應（yīng）電動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動。永磁同（tóng）步電機與（yǔ）感應電機相比優勢是它有較高的效率和（hé）功（gōng）率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行（háng）平（píng）穩，係統響應速度快（kuài），感應電機則起動相對困難。這些也是近（jìn）年來永磁電機應用越來（lái）越廣泛的原因。 采用永磁直驅，取（qǔ）消了中間的減速機、聯軸器、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將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳（chuán）動效（xiào）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，還避免了傳統設備因漏油（yóu）造（zào）成環境汙染。 由於（yú）本產品電機定子采用了（le）模塊化設（shè）計，不僅（jǐn）降低了（le）加工（gōng），製造，運輸等難度，還相（xiàng）當於把一（yī）個大功率電機（jī）做成了多個小功率電機（jī）。模塊化電（diàn）機的控製技術可以（yǐ）實現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（jī）不必采用高等級絕緣，模塊化電機采（cǎi）用多台（tái）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變頻器容量，從而降低（dī）成本。球磨（mó）機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。 傳統電（diàn）機故障時，會導致電機合（hé）成磁動勢發生畸（jī）變，諧波（bō）含量增加，平均轉矩下降，轉矩波（bō）動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設（shè）計，每（měi）個模塊電機都（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,可以利用其多電機結構（gòu）和控製靈活（huó）的優（yōu）勢，在（zài）發生故障時。可以直接（jiē）拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運（yùn）行（háng）。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切（qiē）除故障子模塊而控（kòng）製其餘正常（cháng）子模塊降額運行。使用本產品完全不會因（yīn）電（diàn）機發生故障而影響到生產工（gōng）期。 球磨機因加（jiā）工（gōng）誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生（shēng）震動（dòng）等因素（sù）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，實際生產中常常通（tōng）過增加氣隙（xì）大小來預防掃膛（táng），而（ér）氣（qì）隙增大會導致永磁體用量增加（jiā），提高電機製造成（chéng）本。隨動式定子（zǐ）結構的模塊電機，能在（zài）轉筒偏心（xīn）時保證定子與轉子之間的（de）間隙恒定，可（kě）將氣隙做的更小（xiǎo），減少永磁（cí）體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為（wéi）該隨（suí）動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次（cì）數更（gèng）少，工作時間更長，大（dà）體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率。 4、隨動式球磨機裝配示意（yì）圖 二、永磁直驅立磨技（jì）術（shù） 1、立磨直驅對比於傳統感應電機（jī）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，工況適應能力差。遇到突發事件，調（diào）整磨鞮高（gāo）度來改變係統工作環境，係（xì）統反應速度慢（màn）。永磁同步電機采用變頻調速（sù），適應工況能力強。遇到突發事件（jiàn），除調（diào）整磨輾高度外，還增加（jiā）了速度調節以快速適應（yīng）係統工作環境，係統（tǒng）反應速度（dù）更快。 (2）係統簡單,可靠性高 傳統係統（tǒng）因三（sān）相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤（pán）車係統滿足立磨（mó）的低速（sù）起動。為保證在（zài）電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係（xì）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（jī）起動，轉矩特性（xìng）滿足需要（yào），無需盤車係統和減速器，輔助係（xì）統少，結構簡單。 (3）變頻器（qì）軟起動，起動過程隨意設定 傳（chuán）統係（xì）統先由低速盤車係統（tǒng）起動，待三相感應電機達到起動條件（jiàn）後，軟起動（dòng）裝（zhuāng）置起（qǐ）動三相感應電機，係統運行。係統控製複雜（zá），低速無（wú）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（dào）三相感應電機（jī）起動條件。直驅（qū）係統（tǒng）直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻（pín）控製起動過（guò）程可根據實際工況進行調整，以滿（mǎn）足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿（mǎn）足起動需要，取代盤車係統。 (4）無減速器，維護成（chéng）本更低（dī）,維護次數少 係統（tǒng）各構成單元均需要時（shí）常檢查和定期維護，傳統係統構成單元多。同時（shí）立磨減速器結構複雜需要經（jīng）常維護，維護成（chéng）本費用高。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係（xì）統（tǒng）維護（hù）。直驅係（xì）統構成單元簡（jiǎn）單，變（biàn）頻器控製永磁同步電（diàn）機直接驅動（dòng），控（kòng）製方便。係統內無減速器，無需（xū）額外進（jìn）行（háng）維護，係統維護成（chéng）本低。同時，係（xì）統（tǒng）可（kě）實現在電機低速運行（háng）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（dài）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（yǔ）球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。 2、永磁直驅立（lì）磨結構示意圖 本新型立（lì）磨結構（gòu）采用永磁直驅電機（jī）驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承（chéng）上進行突破，通（tōng）過設計一（yī）種雙向載荷扇形模塊機構替代大直（zhí）徑（jìng）軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修（xiū），並（bìng）降低（dī）成本,在工程實（shí）際中具有很強的實用型。 針對大、中、小（xiǎo）型不同尺寸的立（lì）磨（mó），分別設計了三種立磨專用永磁電（diàn）機，代替傳統的減速機與三（sān）相異（yì）步電動機，永磁直驅電機具有雙（shuāng）向載荷機構與不同（tóng）的放置位（wèi）置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
