高（gāo）壓水電阻啟動櫃

電機軟啟動櫃（guì）

電機軟啟動櫃

高壓（yā）固態軟啟動（dòng）櫃

靜止式進相器

液（yè）阻櫃

　　永磁同步（bù）電動機轉子（zǐ）采用永磁材料勵磁，實現了低速大扭矩大動力傳送，采用變頻（pín）器控製電機，在磨機應用中，去（qù）掉減速機，直接驅動小齒輪即可，具有結構緊湊（còu）、起（qǐ）動轉矩大、效率高、運行平穩、可靠性高、噪音低、安裝方便等（děng）優點，基本實（shí）現免維護。

　　三相永磁同步電動（dòng）機起動（dòng）性能好。機（jī）械特性硬，轉速嚴（yán）格與電網頻率成比例，節能、運行（háng）可靠（kào）、維護方便、安裝性能好、壽命（mìng）長。　　它的機座（zuò）號安裝尺寸及功率等級（jí）的對應關係與Y係列三相異步（bù）電動機相同。它可與變頻器組成開環無級調速係統。　　已廣泛應用於石化、化纖、紡（fǎng）織（zhī）、機（jī）械、電子、玻璃、橡膠（jiāo）、包（bāo）裝、印刷、造紙（zhǐ）、印染、冶金等行業的調速傳動設備上。

　　YR係列電動機為繞線式轉（zhuǎn）子三相異步電動機本係列可驅動各種不同的機（jī）械，如球磨機、通風機、壓縮（suō）機、水泵、破（pò）碎（suì）機、切削機床、運輸機械及其它設備，可供煤礦、機械工業、發電廠及（jí）各種工礦企業中作原動機用。YR電動機是以連續工資製（S1 )為基準的定額。頻率50HZ,額定電壓380V、660V、1140V、3000V、6000V、10000V,可根據用戶的需求設計成3300V/1000OV。

　　1、技術背景　　傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器（qì）、減速裝置以及（jí）齒輪（lún）結構進行驅動，導致球磨（mó）機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。　　沈陽工（gōng）業大學電機與控製技術（shù）研究所與河南红桃影视機電設備有限公司聯合設計（jì）研發的球磨機、立磨機采（cǎi）用永磁直驅（qū）電（diàn）機,通過將電動機與機械結（jié）構進行機電一體化設計（jì），取消動力傳輸的中間環節，做（zuò）成直驅（qū）方案（àn），能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功（gōng）率因數，具有節能、起動轉矩大、過（guò）載能力強、係（xì）統免維（wéi）護、自動化程度高等優點。　　在控製方（fāng）麵,本產（chǎn）品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了（le）加工、製造（zào）、運輸等難度（dù），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（jī）的控製技術（shù）可以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（diàn）流，電機不必采用高等級絕緣。模塊（kuài）化電機采（cǎi）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（gòng）電電（diàn）壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機（jī）都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由（yóu）度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運（yùn）行部分模塊電機驅動球磨機。　　在結構方麵，本產（chǎn）品（pǐn）電機的定（dìng）子采用了一種自主設計（jì）研發的（de）隨動式結構，將整圓的定子分成若幹（gàn）個相互存在間隙的（de）小扇形（xíng）塊，通過機械結構設（shè）計（jì），確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或（huò）偏心，定子塊始終跟隨轉筒（tǒng）運動從而保（bǎo）持定（dìng）子與（yǔ）轉子（zǐ）間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與（yǔ）轉子間的間（jiān）隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因（yīn）此電機的氣隙可以（yǐ）設計的比普通（tōng）永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當（dāng）模塊（kuài）發生故障（zhàng）時，直接拆卸故障（zhàng）電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。　　2、球（qiú）磨機專用隨動（dòng）式永磁直驅電機概（gài）述　　本產品的隨動式定（dìng）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（lún）貼合滾筒旋轉相當於汽車在（zài）公路行駛，公路的起伏不影響車輪（lún）與地麵（miàn）貼合，即滾筒偏心浮動不影響（xiǎng）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、滾筒形變、重載震動（dòng）等原因造成電（diàn）機偏心、氣隙不均勻時（shí），仍能正常運（yùn）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（kě）以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構（gòu），電機不（bú）會發生掃膛現象（xiàng）。　　本產品電機的定子為隨動式結（jié）構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動（dòng）原理是在（zài）定子塊的軸向（xiàng）兩側安裝（zhuāng）滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性（xìng）機構。彈性機構（gòu）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（shàng）波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動（dòng）定子塊向上移動，上方彈（dàn）性機構繼續壓縮;下（xià）方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向上的（de）吸引力的同時，定子塊上的彈性機（jī）構將其向上頂（dǐng），保證（zhèng）下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表（biǎo）麵，使定子塊跟隨轉筒波動（dòng）而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉（zhuǎn）子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊（kuài）在受到永磁體對其向下的吸引力的同（tóng）時，彈性機構將上方其向下（xià）壓,下方（fāng）定子塊（kuài）被轉（zhuǎn）筒向下（xià）壓。　　本產品彈性裝置的壓力大（dà）小可調，對於不（bú）同位置的定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（mó）損較快。　　本產品將永磁電（diàn）機采用模（mó）塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個（gè）數的隨動（dòng）式（shì）定子塊構成一（yī）台（tái）模塊電機，一台整圓電機由多台模（mó）塊電機構成,多台模（mó）塊電機共用同一個轉子，模塊電機（jī）包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式（shì）定子塊間設有固定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（fǎ）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（de）隨動式定子塊安裝（zhuāng）拆卸（xiè）十分便捷，隻需要沿球磨機（jī）的徑向依次拆卸密封外殼、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，即可將定子塊沿徑向拉（lā）出，進行檢修或更換新的定子塊。　　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（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢（shì）是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源（yuán）。永磁電機（jī）通過變頻（pín）器進行調速，電機運行平穩，係統（tǒng）響應速度（dù）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原因。　　采用永磁直驅，取消了中（zhōng）間的減速機、聯軸器、及（jí）齒（chǐ）輪的（de）傳動環節，縮短（duǎn）係統的（de）傳（chuán）動鏈，直驅（qū）係統的傳動效率將（jiāng）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（jiǎn）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（le）模塊化設計，不（bú）僅降低了加工，製造（zào），運輸（shū）等難度，還相當（dāng）於（yú）把一個（gè）大功率電機做成了多個小功（gōng）率電機。模塊化（huà）電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入（rù）電流，電機（jī）不必采用高（gāo）等級絕緣，模塊化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電（diàn）。這樣設計降低了電（diàn）機的供電電壓和使用的變頻器容量（liàng），從而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部（bù）分模塊電機驅動球磨機。　　傳統電機故（gù）障時（shí），會導致電機合成磁動勢發生（shēng）畸變，諧波含量增加（jiā），平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加（jiā），無法（fǎ）繼續正常運行。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，大大提升了電機控（kòng）製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在（zài）發生故障時（shí）。可以直接（jiē）拆卸故障電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，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會（huì）因電（diàn）機發生故障而影（yǐng）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（zǎi）產生震動等因素會（huì）發生（shēng）轉子偏心現象，偏心嚴重時（shí）還會造成電機掃膛損壞電機（jī），實際生產中常常通過增（zēng）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（jiā），提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保（bǎo）證定子（zǐ）與轉子之間（jiān）的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作（zuò），檢修次數更少，工作時間更長（zhǎng），大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是（shì）提高生產效率。　　4、隨動式球磨機（jī）裝（zhuāng）配示意圖　　二、永磁直驅立磨技術（shù）　　1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣（yàng）性　　傳統立磨速度單（dān）一，工況適應能力差（chà）。遇到突發事件，調整磨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，適應工況能力強（qiáng）。遇到突（tū）發事件，除調整磨（mó）輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作環境，係（xì）統反應速度更（gèng）快。　　(2）係統簡單,可靠性高　　傳統係統因三相（xiàng）感應電機無法在低速實現大（dà）轉（zhuǎn）矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需（xū）增加（jiā）軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減（jiǎn）速器滿足（zú）係統轉矩（jǔ）需要，整（zhěng）個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅（qū）係（xì）統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係（xì）統（tǒng）和減速（sù）器，輔助（zhù）係統少，結構簡單。　　(3）變（biàn）頻器軟起動，起動（dòng）過程隨意設定　　傳統係統先由低速盤車係統起動，待三（sān）相感應電（diàn）機達到起動條件後，軟起動裝置起動（dòng）三相感應（yīng）電機，係統運行。係統控（kòng）製複雜，低速（sù）無法實（shí）現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高到三相感應電機起動條件。直驅（qū）係統直（zhí）接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程（chéng）可根（gēn）據實際工況進行調整，以滿足各種工況（kuàng）的需求。低（dī）速可過載輸（shū）出，滿足起動需要，取代盤車（chē）係統。　　(4）無減速器，維護成（chéng）本更低,維護次數少　　係統各構成單元均需要時常檢查和定（dìng）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護，維護成本（běn）費（fèi）用高。同時係統無法實現（xiàn）在（zài）低速運行的情況下進行係統（tǒng）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驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維（wéi）護，係統維護（hù）成本低。同時（shí），係統可實現在（zài）電機低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（lì）式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同（tóng），這裏不再一—贅（zhuì）述。　　2、永磁直（zhí）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（shàn）形（xíng）模塊機構替（tì）代大直（zhí）徑軸承（chéng），方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並（bìng）降（jiàng）低成本,在工（gōng）程實際中具有很強的實用（yòng）型。　　針對大（dà）、中、小型不同尺寸的立磨，分（fèn）別設計了三種立（lì）磨（mó）專用永磁電機，代替傳統（tǒng）的減速機與三相異步電動機，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的作用，並且方便製造、裝配維護（hù），節省成本。均已申請（qǐng）專 利。

　　1、技術（shù）背景　　傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步（bù）電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結（jié）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、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。　　沈陽工業大學電機（jī）與控製技術研究所與河（hé）南红桃影视機電設備有限公司聯（lián）合（hé）設計研發的球（qiú）磨機、立（lì）磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一體（tǐ）化設計，取消動力傳輸的中間環（huán）節，做成（chéng）直驅方案，能直（zhí）接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率（lǜ）因數，具（jù）有節能、起動轉矩大（dà）、過載能力強、係統免維（wéi）護、自動化程度高等優點。　　在控製方麵,本產品電機定子采用（yòng）了模塊化設（shè）計（jì），不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功率（lǜ）電機做成了多個（gè）小功率電機。模塊化電機的控製（zhì）技術可以實現降低大功率電（diàn）機（jī）的輸入電壓（yā），但是不增（zēng）加電（diàn）機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機（jī）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（jī）都具有一套獨（dú）立的控製係統（tǒng），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（wán）全可以隻運行部分（fèn）模塊電機驅動球磨機。　　在（zài）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（shì）結構，將整圓的定子分（fèn）成若幹（gàn）個相互（hù）存在間隙的小扇形（xíng）塊，通過機（jī）械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震（zhèn）動或偏（piān）心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持（chí）定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通（tōng）過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不（bú）會發生掃膛現象，因（yīn）此電機的氣隙可以設計的比普（pǔ）通（tōng）永磁直驅電機的小很多，從而大（dà）幅降低電機（jī）永磁體用（yòng）量，降低生（shēng）產成（chéng）本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊（kuài）發（fā）生故障時，直接（jiē）拆卸（xiè）故障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全（quán）不（bú）會因電機發生故障而影響到生產工期。　　2、球磨機專用隨動式永磁直驅（qū）電機概述（shù）　　本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾（gǔn）筒就像公路，定子塊就（jiù）像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮（fú）動不影響滾（gǔn）輪貼（tiē）合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配（pèi）誤差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變、重載震動等原因造（zào）成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉（zhuǎn），保證磨機始（shǐ）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（xiǎo），減少（shǎo）永磁體用量，並且因（yīn）為隨動（dòng）式結（jié）構，電機不會發生（shēng）掃膛現象。　　本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機（jī），采用獨立的扇形定子塊結（jié）構，其隨動原理是在定子（zǐ）塊的軸向（xiàng）兩側安裝滾輪且（qiě）滾輪貼合滾（gǔn）筒來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構（gòu）在球磨機滾筒不偏（piān）心時處於半壓（yā）縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒（tǒng）會向上頂定子塊上安裝的滾輪（lún），進而帶動定子塊向上移動，上方彈性（xìng）機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其（qí）向（xiàng）上頂，保證下方定子塊的滾輪（lún）依（yī）然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從（cóng）而保證定（dìng）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，則（zé）上方定子塊（kuài）在受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,下方定子（zǐ）塊被轉筒向下壓。　　本產品彈性裝置（zhì）的壓力大小可調，對於不同位置的定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（chéng）滾（gǔn）輪或轉（zhuǎn）筒磨損較快。　　本產品將永磁電機采（cǎi）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式定子塊構成（chéng）一台模塊電機，一台（tái）整圓（yuán）電機由（yóu）多台模塊電機（jī）構（gòu）成（chéng）,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電（diàn）機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來（lái）對定子塊（kuài）進行圓周方向的限位。球（qiú）磨機滾筒的法蘭處（chù）銜接T型支撐板,用於（yú）支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分（fèn）便捷，隻需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連接（jiē）杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊（kuài）沿徑向拉（lā）出，進行檢修或更換新的定子塊。　　3、采用（yòng）本產品代替傳統磨機的電機驅動係（xì）統的優點　　現階段大多數的球磨機仍采用三（sān）相感應電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結（jié）構進行（háng）驅動。永磁同步電機與感應電機相比優（yōu）勢是它有較高的效率和（hé）功率因數，損耗大大降低，節約（yuē）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（yīng）電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電（diàn）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、聯軸器、及齒輪的（de）傳動環節，縮短係統的（de）傳動（dòng）鏈，直驅係統的傳動效率將提（tí）升至（zhì）少（shǎo）20%。球磨機直驅係統的傳（chuán）動效率不僅得到大幅提升（shēng），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（bèi）因漏油造成（chéng）環境汙染。　　由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降（jiàng）低了加工，製造，運輸等難度，還相（xiàng）當於把一個（gè）大功率電機做成了多個小功率（lǜ）電機。模塊化（huà）電機的控製技術可以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，電機不必采用（yòng）高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電。這樣設計降低（dī）了電機的供電電壓和使用的（de）變頻器容量，從而降低成本（běn）。球磨機運行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運行部分模（mó）塊電機驅動（dòng）球磨機。　　傳統電機故障時，會導（dǎo）致電機合成磁動勢發生（shēng）畸變，諧波含量增加，平均轉（zhuǎn）矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而（ér）本產品進行（háng）了模塊化設計，每個模塊電機（jī）都（dōu）具有一（yī）套獨立（lì）的控製係統（tǒng），大大提升了電機控製的自由度,可以利用其多電機結構和（hé）控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸（xiè）故障電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）製其餘正常子模塊降（jiàng）額運行。使用本產品完全（quán）不會（huì）因電機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（jì）生產中常常通過增加（jiā）氣隙大小來（lái）預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加（jiā），提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子（zǐ）與（yǔ）轉子（zǐ）之間的間隙恒定，可將氣隙做的（de）更小，減少永磁體用量，電機不（bú）會發生掃膛現象（xiàng），同時因為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）作時（shí）間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修（xiū）次數（shù）就是提高生產（chǎn）效率。　　4、隨動式球磨機裝配示（shì）意圖（tú）　　二、永磁直驅立磨（mó）技術　　1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優（yōu）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），工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨（mó）鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度（dù）慢。永磁同步電機采用變頻調速，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（yīng）係統工作環（huán）境，係統反應速度（dù）更快。　　(2）係（xì）統簡單,可靠（kào）性高　　傳統（tǒng）係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係（xì）統滿足立磨的低速（sù）起動。為保證在電機（jī）起動過程不對電（diàn）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（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磁同步電機（jī）起動，轉（zhuǎn）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，起動過程隨意設定　　傳統係統先由低速盤車係（xì）統起動，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（dī）速無法實現過載輸出。在低速過程（chéng）需要（yào）盤車係統，將轉速提高到三相感應電機起（qǐ）動條件。直驅係統直接變頻低速（sù）起動，係統直接運行（háng），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。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。　　(4）無減速器，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（chá）和（hé）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（jīng）常維護，維護成本費用高。同時係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（zhì）永磁同步電機直接驅動，控製方便。係（xì）統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時（shí），係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維護。　　(5）傳動效率高,節能效果明顯　　綜上采（cǎi）用直驅永磁（cí）電機取代傳（chuán）統驅動係統年（nián）節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立（lì）式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係（xì）統相同，這裏不再一（yī）—贅述（shù）。　　2、永（yǒng）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（gāo）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（shè）計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承，方便（biàn）加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在（zài）工程實際中具有很強的實用型。　　針（zhēn）對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減速（sù）機與（yǔ）三相異步電動（dòng）機，永磁直驅電機具有雙向載（zǎi）荷機構與不同的放（fàng）置位（wèi）置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節（jiē）省（shěng）成本。均已申請專 利。

　　1、技術背景　　傳統的球磨機（jī）、立磨機大都采用（yòng）三相異步電（diàn）動機、聯軸器、減速（sù）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（xiè）傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護（hù）工作量大等問題。　　沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南全（quán）新機電設備有限公司聯合（hé）設計（jì）研發（fā）的球磨機（jī）、立磨機采用（yòng）永磁直驅電機,通過將電動機（jī）與機械結構進行機電一體化設計，取消動力傳（chuán）輸的中間環節，做成直驅方案，能（néng）直接滿足荷（hé）載的需求（qiú），省去傳統磨機的減速機，顯著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、係統（tǒng）免維護、自動化（huà）程度高等優點。　　在控製方麵,本產品電機定子（zǐ）采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製（zhì）造、運輸等難度（dù），還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控（kòng）製（zhì）技術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電（diàn）流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功（gōng）率變（biàn）頻器聯合供電，這樣設計降低（dī）了（le）電機的供電電壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降（jiàng）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（le）電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可（kě）以隻運行部分模（mó）塊電（diàn）機驅動球磨機。　　在結構方麵，本產品（pǐn）電機的（de）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（gè）相互存在間隙的（de）小扇形塊（kuài），通過機械結構設計，確定（dìng）了一（yī）種（zhǒng）無論（lùn）球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始（shǐ）終跟隨轉筒運動從而保持定子（zǐ）與轉子間隙恒定的結構。本產品通（tōng）過機械結構設計保證定子與轉子（zǐ）間的間隙恒定，電機不會發生掃膛（táng）現（xiàn）象，因（yīn）此電機的氣隙可（kě）以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降（jiàng）低電機永磁體用量，降低生產成本，節（jiē）約稀土資源，節能用電量。當（dāng）模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機（jī）即可正常運行。使用本產品完全不會因（yīn）電機發生故障而影響到生產工（gōng）期。　　2、球磨機專用隨動式永（yǒng）磁直驅電機概述　　本產（chǎn）品的隨（suí）動式定子結構構成一種“小車結（jié）構”，滾筒就像公路，定子塊就（jiù）像汽車（chē）。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽（qì）車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與（yǔ）地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉（zhuǎn）子間隙恒定，在球磨（mó）機因裝配誤差、軸（zhóu）承磨損、滾筒形（xíng）變、重載震（zhèn）動等原因造（zào）成電機偏心、氣隙不均勻時，仍（réng）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，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。　　本產品電機的（de）定子（zǐ）為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定（dìng）子塊結構，其隨動原理是（shì）在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且（qiě）滾輪（lún）貼合滾筒來確定定子與轉子間的間隙，定子（zǐ）塊徑向外側設有與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,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定（dìng）子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上（shàng）方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其（qí）向上的（de）吸引力的同時，定子塊（kuài）上的彈性機構將其向上頂，保（bǎo）證（zhèng）下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨（suí）轉筒（tǒng）波動而進行徑向與圓周方向的移動，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的同時，彈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（zhì）的（de）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（zhì）設置的壓力過大造成滾輪或轉筒（tǒng）磨損較快。　　本產品將永（yǒng）磁電機采用模塊化控製（zhì），根據不同功率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（mó）塊電（diàn）機，一台整圓電機（jī）由多台模（mó）塊電（diàn）機（jī）構成,多台模（mó）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筒上。相鄰隨動式定（dìng）子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子（zǐ）塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機（jī）轉子鐵心及磁鋼。　　本（běn）產品（pǐn）的隨動式定子塊安（ān）裝（zhuāng）拆（chāi）卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子（zǐ）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（qiú）磨機仍采用（yòng）三相感應電動機、聯軸器（qì）、減速裝置以及齒輪結構進（jìn）行驅動。永磁同步電（diàn）機與感應電機相比優勢是它有較（jiào）高的效率和功率因數（shù），損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行（háng）調速（sù），電機運行平穩，係統（tǒng）響應速度快，感應（yīng）電機則起動相對困（kùn）難。這些也是近年來永（yǒng）磁電機應用越來越廣泛的原因。　　采用永磁直（zhí）驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的（de）傳動鏈，直驅係統的傳動效（xiào）率（lǜ）將提升至少20%。球磨機直（zhí）驅係統的傳動效率不僅（jǐn）得到大（dà）幅提升，而（ér）且直驅（qū）係統的（de）故障率低，維護檢修方便，還避免了（le）傳統設（shè）備因漏油造成環境汙染。　　由於（yú）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（yī）個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊（kuài）化電機的控製技術可以實現降低大功率（lǜ）電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台（tái）小功率（lǜ）變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供（gòng）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（kě）以隻運行部分模塊電（diàn）機驅動球磨機。　　傳統電機故（gù）障（zhàng）時（shí），會導致電機合成磁動勢發生畸變，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（yùn）行。而（ér）本產品進行了（le）模塊化設（shè）計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大（dà）提升了電機控製的（de）自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優（yōu）勢，在發生故障時。可（kě）以（yǐ）直（zhí）接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗（rǒng）餘的模塊數，也可切除故（gù）障子模塊而控製其餘正（zhèng）常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障（zhàng）而影（yǐng）響到生產工期。　　球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變（biàn）或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象（xiàng），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（zào）成本。隨動式定子結構的（de）模塊電機，能（néng）在轉筒偏心時保證（zhèng）定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減（jiǎn）少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼（jì）續正常工作，檢修次（cì）數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢（jiǎn）修複雜，降（jiàng）低（dī）檢修次數（shù）就是提高生產效率。　　4、隨動（dòng）式球磨機裝配示意圖　　二（èr）、永磁直（zhí）驅立磨技術　　1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性（xìng）　　傳統立磨速度單一，工況（kuàng）適應能力（lì）差（chà）。遇到突發事件，調整磨鞮（dī）高（gāo）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，適應工（gōng）況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了（le）速度調節（jiē）以快（kuài）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（tǒng）係統因（yīn）三相感應（yīng）電機（jī）無法在低速實現（xiàn）大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足（zú）立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成（chéng）過大（dà）的衝擊，需（xū）增加軟起動裝置。三相感應電機（jī）起動後，通過減速器滿足（zú）係（xì）統轉矩需要，整個係統構成（chéng）複雜，係統運行的輔（fǔ）助設備（bèi）很多。直驅係統由變頻控製係統控（kòng）製永磁（cí）同步電機起動，轉矩特性滿足（zú）需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少（shǎo），結構簡單。　　(3）變頻器軟（ruǎn）起動，起動過程隨意設定　　傳統係統先（xiān）由低速盤車（chē）係統起動，待三相感應電（diàn）機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感應電（diàn）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，將轉速提高到三相感應電機起（qǐ）動條件。直驅係統直接變頻低（dī）速起（qǐ）動，係統直（zhí）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（gè）種工況（kuàng）的需求。低速可過載輸（shū）出，滿（mǎn）足（zú）起動需要，取（qǔ）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（dān）元均需要時常檢（jiǎn）查和定（dìng）期維護，傳統係統構（gòu）成單元多。同時立（lì）磨減速器結構複雜需要經常維護，維（wéi）護成本（běn）費用高。同時係統無法實現在低速（sù）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（jī）直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維（wéi）護，係統維護成（chéng）本低。同時（shí），係統可（kě）實現在電機低速運行（háng）情況下進行係統維（wéi）護。　　(5）傳動（dòng）效率高,節能效果明顯　　綜上（shàng）采（cǎi）用直驅永磁電機取代（dài）傳統驅動係統年節電量達（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優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（gòu）采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨（mó）扶正軸承（chéng）與壓力軸承上進行（háng）突（tū）破，通過設計（jì）一種雙向（xiàng）載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產（chǎn）、運輸（shū）、裝配、維修，並降低成本,在工（gōng）程（chéng）實（shí）際中具有很強的實用型。　　針對大、中、小（xiǎo）型不同尺寸的立磨，分別設計了（le）三種立磨（mó）專用永磁電機，代替（tì）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，均能達到扶正與承壓的（de）作用，並且方便製造（zào）、裝配維護，節（jiē）省成本。均已申請（qǐng）專 利。