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归类:开关磁阻电机直驱矿井水泥球磨机 ——
稀土永磁直驱水泥球磨机、立磨机
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  1、技术背景  传统的球磨机、立磨机大都采用三相异步电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动,导致球磨机的传动系统存在机械传动链冗长、效率低、机构复杂、运行维护工作量大等问题。  沈阳工业大学电机与控制技术研究所与河南全新机电设备有限公司联合设计研发的球磨机、立磨机采用永磁直驱电机,通过将电动机与机械结构进行机电一体化设计,取消动力传输的中间环节,做成直驱方案,能直接满足荷载的需求,省去传统磨机的减速机,显著提高了电机的效率与功率因数,具有节能、起动转矩大、过载能力强、系统免维护、自动化程度高等优点。  在控制方面,本产品电机定子采用了模块化设计,不仅降低了加工、制造、运输等难度,还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压,但是不增加电机的输入电流,电机不必采用高等级绝缘。模块化电机采用多台小功率变频器联合供电,这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量,从而降低成本。每个模块电机都具有一套独立的控制系统,大大提升了电机控制的自由度,球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。  在结构方面,本产品电机的定子采用了一种自主设计研发的随动式结构,将整圆的定子分成若干个相互存在间隙的小扇形块,通过机械结构设计,确定了一种无论球磨机转筒是否震动或偏心,定子块始终跟随转筒运动从而保持定子与转子间隙恒定的结构。本产品通过机械结构设计保证定子与转子间的间隙恒定,电机不会发生扫膛现象,因此电机的气隙可以设计的比普通永磁直驱电机的小很多,从而大幅降低电机永磁体用量,降低生产成本,节约稀土资源,节能用电量。当模块发生故障时,直接拆卸故障电机,更换新的模块电机即可正常运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。  2、球磨机专用随动式永磁直驱电机概述  本产品的随动式定子结构构成一种“小车结构”,滚筒就像公路,定子块就像汽车。滚轮贴合滚筒旋转相当于汽车在公路行驶,公路的起伏不影响车轮与地面贴合,即滚筒偏心浮动不影响滚轮贴合滚筒,保证定子、转子间隙恒定,在球磨机因装配误差、轴承磨损、滚筒形变、重载震动等原因造成电机偏心、气隙不均匀时,仍能正常运转,保证磨机始终运行在性能状态,不必停机检修。同时电机定子与转子间的间隙也可以做的更小,减少永磁体用量,并且因为随动式结构,电机不会发生扫膛现象。  本产品电机的定子为随动式结构,基于模块化永磁直驱电机,采用独立的扇形定子块结构,其随动原理是在定子块的轴向两侧安装滚轮且滚轮贴合滚筒来确定定子与转子间的间隙,定子块径向外侧设有与支撑框架相连的弹性机构。弹性机构在球磨机滚筒不偏心时处于半压缩状态,如果球磨机滚筒向上波动,转筒会向上顶定子块上安装的滚轮,进而带动定子块向上移动,上方弹性机构继续压缩;下方定子块在受到永磁体对其向上的吸引力的同时,定子块上的弹性机构将其向上顶,保证下方定子块的滚轮依然贴合转筒外表面,使定子块跟随转筒波动而进行径向与圆周方向的移动,从而保证定子、转子之间的间隙不变。球磨机滚筒向下复位或继续向下波动,则上方定子块在受到永磁体对其向下的吸引力的同时,弹性机构将上方其向下压,下方定子块被转筒向下压。  本产品弹性装置的压力大小可调,对于不同位置的定子块设置不同的压力,避免因弹性装置设置的压力过大造成滚轮或转筒磨损较快。  本产品将永磁电机采用模块化控制,根据不同功率的电机设计采用不同个数的随动式定子块构成一台模块电机,一台整圆电机由多台模块电机构成,多台模块电机共用同一个转子,模块电机包绕式安装在球磨机滚筒上。相邻随动式定子块间设有固定在支撑框架上的挡板来对定子块进行圆周方向的限位。球磨机滚筒的法兰处衔接T型支撑板,用于支撑安装电机转子铁心及磁钢。  本产品的随动式定子块安装拆卸十分便捷,只需要沿球磨机的径向依次拆卸密封外壳、弹性机构、弹性机构与定子块之间的连接杆、弹性机构支撑架,即可将定子块沿径向拉出,进行检修或更换新的定子块。  3、采用本产品代替传统磨机的电机驱动系统的优点  现阶段大多数的球磨机仍采用三相感应电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动。永磁同步电机与感应电机相比优势是它有较高的效率和功率因数,损耗大大降低,节约了能源。永磁电机通过变频器进行调速,电机运行平稳,系统响应速度快,感应电机则起动相对困难。这些也是近年来永磁电机应用越来越广泛的原因。  采用永磁直驱,取消了中间的减速机、联轴器、及齿轮的传动环节,缩短系统的传动链,直驱系统的传动效率将提升至少20%。球磨机直驱系统的传动效率不仅得到大幅提升,而且直驱系统的故障率低,维护检修方便,还避免了传统设备因漏油造成环境污染。  由于本产品电机定子采用了模块化设计,不仅降低了加工,制造,运输等难度,还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压,但是不增加电机的输入电流,电机不必采用高等级绝缘,模块化电机采用多台小功率变频器联合供电。这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量,从而降低成本。球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。  传统电机故障时,会导致电机合成磁动势发生畸变,谐波含量增加,平均转矩下降,转矩波动显著增加,无法继续正常运行。而本产品进行了模块化设计,每个模块电机都具有一套独立的控制系统,大大提升了电机控制的自由度,可以利用其多电机结构和控制灵活的优势,在发生故障时。可以直接拆卸故障电机更换新的模块电机即可正常运行。模块化电机具有冗余的模块数,也可切除故障子模块而控制其余正常子模块降额运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。  球磨机因加工误差、轴承磨损、滚筒形变或重载产生震动等因素会发生转子偏心现象,偏心严重时还会造成电机扫膛损坏电机,实际生产中常常通过增加气隙大小来预防扫膛,而气隙增大会导致永磁体用量增加,提高电机制造成本。随动式定子结构的模块电机,能在转筒偏心时保证定子与转子之间的间隙恒定,可将气隙做的更小,减少永磁体用量,电机不会发生扫膛现象,同时因为该随动式定子结构在偏心时能继续正常工作,检修次数更少,工作时间更长,大体积球磨机检修复杂,降低检修次数就是提高生产效率。  4、随动式球磨机装配示意图  二、永磁直驱立磨技术  1、立磨直驱对比于传统感应电机的优点( 1)变频调速控制,实现负载工况多样性  传统立磨速度单一,工况适应能力差。遇到突发事件,调整磨鞮高度来改变系统工作环境,系统反应速度慢。永磁同步电机采用变频调速,适应工况能力强。遇到突发事件,除调整磨辗高度外,还增加了速度调节以快速适应系统工作环境,系统反应速度更快。  (2)系统简单,可靠性高  传统系统因三相感应电机无法在低速实现大转矩输出,需要额外的盘车系统满足立磨的低速起动。为保证在电机起动过程不对电网造成过大的冲击,需增加软起动装置。三相感应电机起动后,通过减速器满足系统转矩需要,整个系统构成复杂,系统运行的辅助设备很多。直驱系统由变频控制系统控制永磁同步电机起动,转矩特性满足需要,无需盘车系统和减速器,辅助系统少,结构简单。  (3)变频器软起动,起动过程随意设定  传统系统先由低速盘车系统起动,待三相感应电机达到起动条件后,软起动装置起动三相感应电机,系统运行。系统控制复杂,低速无法实现过载输出。在低速过程需要盘车系统,将转速提高到三相感应电机起动条件。直驱系统直接变频低速起动,系统直接运行,系统控制简单。变频控制起动过程可根据实际工况进行调整,以满足各种工况的需求。低速可过载输出,满足起动需要,取代盘车系统。  (4)无减速器,维护成本更低,维护次数少  系统各构成单元均需要时常检查和定期维护,传统系统构成单元多。同时立磨减速器结构复杂需要经常维护,维护成本费用高。同时系统无法实现在低速运行的情况下进行系统维护。直驱系统构成单元简单,变频器控制永磁同步电机直接驱动,控制方便。系统内无减速器,无需额外进行维护,系统维护成本低。同时,系统可实现在电机低速运行情况下进行系统维护。  (5)传动效率高,节能效果明显  综上采用直驱永磁电机取代传统驱动系统年节电量达181万元。(按照5000h,0.6元/kWh)立式鲲磨机直驱系统的优势与球磨机直驱系统相同,这里不再一—赘述。  2、永磁直驱立磨结构示意图  本新型立磨结构采用永磁直驱电机驱动,提高了立磨效率。在立磨扶正轴承与压力轴承上进行突破,通过设计一种双向载荷扇形模块机构替代大直径轴承,方便加工、生产、运输、装配、维修,并降低成本,在工程实际中具有很强的实用型。  针对大、中、小型不同尺寸的立磨,分别设计了三种立磨专用永磁电机,代替传统的减速机与三相异步电动机,永磁直驱电机具有双向载荷机构与不同的放置位置,均能达到扶正与承压的作用,并且方便制造、装配维护,节省成本。均已申请专 利。
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  1、方法游戏背景  过去的的破碎机、立磨机多数来进行三相四线制异步电动伸缩机、轴套、减速时保护装置或是自动化转动齿轮的结构来进行驱动包,以至于破碎机的自动化转动整体出现自动化自动化转动链繁琐、效应低、医院繁琐、进行保养工作中量大等现象。  成都制造业学校发无刷电机的与调整技巧学习所与陕西新款电气设备限制新公司合作方法研发部门的水泥球磨机、立磨机主要包括开关磁阻发无刷电机直驱发无刷电机的,按照将电动式机与机械设备制造结构的来电气内置式化方法,全部取消驱动力发送的中环节,搞成直驱方法,能会满足了载荷的需求量,节约老式磨机的低速机,特殊升高了发无刷电机的的学习效率与耗油率质因数,极具低碳、开启起动转矩大、过载保护层度强、系统免养护、全自动控制层度高效优缺点。  在调控各方面,本车辆马达定子运用了调节板块化来结构设计,不调低了工艺、生产、运输管理等難度,还特别于把一两个大工作电阻马达搞成了另一个小工作电阻马达。调节板块化马达的调控枝术能否变现调低大工作电阻马达的录入电阻,其实不上升马达的录入工作电流,马达不用说运用高教级电绝缘。调节板块化马达运用两台小工作电阻变頻器联合技术供水,那么来结构设计调低了马达的供水电阻和采用的变頻器存储容量,因此调低总成本。每隔调节组件马达都兼有这套独自的调控系统化,有很大程度的发展了马达调控的自主度,水泥破碎机开机加载在轻载生产时,充分能否只开机加载一部分调节组件马达控制水泥破碎机。

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  在构造个方面,本软件发伺服电动机的定子采取了种数字化的设计构思方案研发培训的随动式构造,将整圆的定子划分成一些个相互之间存在的时候的小扇形块,经由自动化设备构造的设计构思方案,判定了种究竟水泥球磨机转筒要不要共振或弯矩,定子块仍旧拖动转筒运功为了要保持定子与伺服电动机定叶片时候平稳的构造。本软件经由自动化设备构造的设计构思方案担保定子与伺服电动机定叶片间的时候平稳,发伺服电动机不易发现扫膛物理现象,之所以发伺服电动机的气隙是可以的设计构思方案的比寻常爪极直驱发伺服电动机的小好多,为了下跌变低发伺服电动机爪极体含量,变低产量的成本,节约自然资源稀土矿自然资源,节约电池寿命量。当板块发现机械电脑故章时,可以直接取下机械电脑故章发伺服电动机,更改新的板块发伺服电动机才可以一般正常运作。使用的本软件是不易因发伺服电动机发现机械电脑故章而干扰到产量总工期。  2、破碎机专属随动式爪极直驱同步电机详述  本产品的的随动式定子设计组合的“小车设计”,滚桶像是机耕路,定子块像是车辆。滚轴封胶滚桶翻转很多于车辆在机耕路开车,机耕路的大起大落不关系前后轮与水泥地面封胶,即滚桶轴力滑动不关系滚轴封胶滚桶,保护定子、旋转叶厚度稳定平衡,在破碎机因配置精度、轴承型号破损、滚桶变形、载重车静音等主要原因引发同步高压伺服电机轴力、气隙不更加均匀时,仍能通常工作,保护磨机一直以来都启动在机械性能的情况,不需要停止设备运转维修。与此同时同步高压伺服电机定子与旋转叶间的厚度也可做的更小,减小稀土永磁体需水量,然而是因为随动式设计,同步高压伺服电机并不会会出现扫膛现像。

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  本产品设备直流无刷交流电动机的定子为随动式空间空间结构,来源于版块化开关磁阻交流电动机直驱直流无刷交流电动机,分为自己的扇形定子块空间空间结构,其随动原则是在定子块的轴上右上角的的安装中键且中键封胶机辊子式来确立定子与叶轮间的缝隙,定子块径向弯处设在与支撑力框架结构相连接的可塑性公司。可塑性公司在破碎机辊子式不偏心距时处在半缩短方式,这样破碎机辊子式积极朝上变化,转筒会积极朝上顶定子块上的的安装的中键,接着提升定子块积极朝上中转动,顶端可塑性公司从未缩短;右上角定子块在遭遇开关磁阻交流电动机体对其积极朝上的诱惑力的而且,定子块上的可塑性公司将其积极朝上顶,有保障右上角定子块的中键从未封胶机转筒内心面,使定子块伴随转筒变化而对其进行径向与圆上定位的中转动,进而有保障定子、叶轮之間的缝隙不会改变。破碎机辊子式往下回位或从未往下变化,则顶端定子块在遭遇开关磁阻交流电动机体对其往下的诱惑力的而且,可塑性公司将顶端其往下压,右上角定子块被转筒往下压。

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  本货品优质的配置装备的经济压强差大大小小可以调节,就多种所在位置的定子块设施多种的经济压强差,不要因优质的配置装备设施的经济压强差过大引起压轮或转筒受到磨损最快。  本产品的将开关磁阻三相异步主轴减速机三相异步主轴减速机应用功能化调控,基于各种不一效率的三相异步主轴减速机构思应用各种不一数个的随动式定子块涉及几台功能三相异步主轴减速机,几台整圆三相异步主轴减速机由几台功能三相异步主轴减速机涉及,几台功能三相异步主轴减速机重复使用一名个旋转叶,功能三相异步主轴减速机包绕式装有在水泥水泥球磨机滚筒机设备上。交界随动式定子块间不设加固在支持力整体布局完成后上的侧板来对定子块通过圆上方法的行程开关。水泥水泥球磨机滚筒机设备的法兰盘处统筹安排T型支持力板,使用于支持力装有三相异步主轴减速机旋转叶铁心及磁钢。  本好产品的随动式定子块组装拆装工作相当快速,只需要沿破碎机的径向逐一拆装工作封闭塑料外壳、的黏性构造、的黏性构造与定子块中的接杆、的黏性构造承载架,需先将定子块沿径向拖出,确定检修保养或改换新的定子块。

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  3、分为本设备充当传统化磨机的发电机驱程体系的优势:  现环节基本上都数的湿式球磨机仍用于相电压感器电动三轮机、轴套、降速安全装置还有齿轮轴架构做出带动。磁悬浮轴承此次变速主轴三相发主轴直流电机与感器变速主轴三相发主轴直流电机比较的优势是它有较高的使用率和工作功率质因数,损失大大大大减小,厉行节约了能源操作系统。磁悬浮轴承变速主轴三相发主轴直流电机利用调频器做出变速,变速主轴三相发主轴直流电机正常运行能保持稳定,操作系统回复访问方便,感器变速主轴三相发主轴直流电机则点火对不便。某些也是近些以来磁悬浮轴承变速主轴三相发主轴直流电机软件应用越发越比较广泛的根本原因。  采用了开关磁阻电机直驱,全部取消了中部的滑行机、轴承、及小齿轮的转动齿轮环节,变短软件的转动齿轮链,直驱软件的转动齿轮使用率将大面积的上升一次20%。破碎机直驱软件的转动齿轮使用率不单单拥有大面积的大面积的上升,但是直驱软件的出现故障发生率低,运营维护检查维修便利,还规避了傳統产品因漏油出现生态污染环境源。  会因为本物料三相异步交流接触器定子适用了组件化设计构思方案,不但变低了加工制作,制造高技术,搬家等困难,还等于于把一款大电工作效率三相异步交流接触器建成了许多小电工作效率三相异步交流接触器。组件化三相异步交流接触器的保持高技术就能够体现变低大电工作效率三相异步交流接触器的插入直流端电压,只是不增高三相异步交流接触器的插入工作电流,三相异步交流接触器并非适用高级绝缘带,组件化三相异步交流接触器适用另一台小电工作效率交流变频式器共同变电。这设计构思方案变低了三相异步交流接触器的变电直流端电压和安全使用的交流变频式器存储空间,以此变低料工费。水泥湿式球磨机作业在轻载操作时,彻底就能够只作业这部分组件三相异步交流接触器能够水泥湿式球磨机。  传统艺术变频电动机错误代码时,会引起变频电动机自动合成磁动势的情况突变,谐波占比加剧,均值传动比下调,传动比波动性同质性加剧,不可能马上通常运转。而本货品实行了模快化设计方案,每一家模快变频电动机都兼具几套独立性的操纵体统,有效的的提升了变频电动机操纵的自卫权度,也是可以借助其多变频电动机的结构和操纵灵活机动的竞争优势,在的情况错误代码时。也是可以随时拆除错误代码变频电动机调换新的模快变频电动机才可以通常运转。模快化变频电动机兼具冗余系统的模快数,也可切掉错误代码子模快而操纵任意通常子模快降额运转。实用本货品充分不会受到变频电动机的情况错误代码而影向到研发完工。

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  湿式水泥球磨机因工艺差值、轴套变形、滾筒变形或载重造成 声音等条件会有定子弯矩物理原因,弯矩重要时也会有变频电动机扫膛故障变频电动机,其实生产制造的中会常按照加大气隙各个来有效防范扫膛,而气隙增研讨会造成 稀土磁悬浮轴承体需水量加大,延长变频电动机制有本。随动式定子架构的方案变频电动机,能在转筒弯矩时担保定子与定子之間的时候稳定,可将气隙做的更小,减小稀土磁悬浮轴承体需水量,变频电动机不想有扫膛物理原因,并且正是因为该随动式定子架构在弯矩时能立即合适业务的,维检多次更短,业务的时刻更长,视诊积湿式水泥球磨机维检有难度,拉低维检多次还是延长生产制造的效果。  4、随动式水泥球磨机零件示图图

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  二、爪极直驱立磨技术设备  1、立磨直驱的对比于以往感应式发电机的缺点( 1)直流变频空调变频调速设定,满足阻抗操作产品性  传统的立磨访问高时间一种,运行状况应用技能差。会撞见事情报告事情,变动磨鞮髙度来改变了平台运行周围环境,平台响应访问高极慢。磁悬浮轴承发送到高压电机按照交流变频调试,应用运行状况技能强。会撞见事情报告事情,除变动磨辗髙度外,还加强了访问高时间调试以高速 应用平台运行周围环境,平台响应访问高时间快速。  (2)模式比较简单,正规性强  中国传统设计因相电压自感应式同样相电压异步定频电动机不能在底速进行大发动传动比输入输出,需求30%的盘车设计达到立磨的底速发动。为做到在同样相电压异步定频电动机发动的时候不合适电力部门导致过大的的冲击,需上升软发动器。相电压自感应式同样相电压异步定频电动机发动后,可以通过缓速器达到设计发动传动比需求,整块设计搭建更复杂,设计作业的氧化硅主设备较多。直驱设计由定频设定设计设定磁悬浮轴承同样同样相电压异步定频电动机发动,发动传动比性状达到需求,免盘车设计和缓速器,氧化硅设计少,组成简短。  (3)直流变频空调器软启动,启动阶段直接快速设置  中国传统平台先由减速盘车平台打火,待三相电电源直流调频空调电动机感受到直流调频空调电动机以达到打火要求后,软打火传动装置打火三相电电源直流调频空调电动机感受到直流调频空调电动机,平台运作。平台抑制冗杂,减速不可构建超负荷输送。在减速流程要盘车平台,将速比延长到三相电电源直流调频空调电动机感受到直流调频空调电动机打火要求。直驱平台可以直流调频空调减速打火,平台可以运作,平台抑制十分简单。直流调频空调抑制打火流程可随着真正工作通过调整,以充分考虑各项工作的要求。减速可超负荷输送,充分考虑打火要,转变盘车平台。  (4)无加速运动器,保护制造费更低,保护频率少  软件各涉及模快均必须有时查和定期存款维持,中国传统软件涉及模快多。时立磨加速运动器设备构造繁多必须总是维持,维持料工费预算高。时软件无非实现阶段低转速启用的时候下展开软件维持。直驱软件涉及模快比较简单,直流变频空调器把控磁悬浮轴承同歩同步电机的开展动力,把控便宜。软件内无加速运动器,不需格外展开维持,软件维持料工费低。时,软件可实现阶段同步电机的低转速启用时候下展开软件维持。  (5)传动系统学习高效,环保节能功效很明显

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  综合上面的进行直驱爪极三相异步电机充当经典驱动下载体系年节电池容量达18一万元。(依据5000h,0.6元/kWh)立试鲲磨机直驱体系的优势与水泥球磨机直驱体系同一,那里没有一—赘述。  2、稀土永磁直驱立磨框架构造图  本新款立磨型式用于稀土永磁直驱无刷电机动力,不断提高了立磨效应。在立磨扶正滑动轴套套与气压滑动轴套套勤奋行打破,按照规划一个双轨反力扇形模块电源组织机构代替大外径滑动轴套套,不方便激光加工、生产制造、配送、裝配、检修,并下降成本价,在项目 实计中都具有好强的常见型。

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  根据大、中、中小型各个尽寸的立磨,有差异 结构设计了多种立磨专业爪极交流接触器,带换传统的的降速机与三相三相异步电机异步電動机,爪极直驱交流接触器兼备双边力矩机购与各个的保存部位,均能达标扶正与耐压的用处,以及简便营造、转配维修,降低代价代价。均已报名专 利。

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永磁直驱球磨机、立磨机

永磁直驱球磨机、立磨机

  1、技术背景  传统的球磨机、立磨机大都采用三相异步电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动,导致球磨机的传动系统存在机械传动链冗长、效率低、机构复杂、运行维护工作量大等问题。  沈阳工业大学电机与控制技术研究所与河南全新机电设备有限公司联合设计研发的球磨机、立磨机采用永磁直驱电机,通过将电动机与机械结构进行机电一体化设计,取消动力传输的中间环节,做成直驱方案,能直接满足荷载的需求,省去传统磨机的减速机,显著提高了电机的效率与功率因数,具有节能、起动转矩大、过载能力强、系统免维护、自动化程度高等优点。  在控制方面,本产品电机定子采用了模块化设计,不仅降低了加工、制造、运输等难度,还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压,但是不增加电机的输入电流,电机不必采用高等级绝缘。模块化电机采用多台小功率变频器联合供电,这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量,从而降低成本。每个模块电机都具有一套独立的控制系统,大大提升了电机控制的自由度,球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。  在结构方面,本产品电机的定子采用了一种自主设计研发的随动式结构,将整圆的定子分成若干个相互存在间隙的小扇形块,通过机械结构设计,确定了一种无论球磨机转筒是否震动或偏心,定子块始终跟随转筒运动从而保持定子与转子间隙恒定的结构。本产品通过机械结构设计保证定子与转子间的间隙恒定,电机不会发生扫膛现象,因此电机的气隙可以设计的比普通永磁直驱电机的小很多,从而大幅降低电机永磁体用量,降低生产成本,节约稀土资源,节能用电量。当模块发生故障时,直接拆卸故障电机,更换新的模块电机即可正常运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。  2、球磨机专用随动式永磁直驱电机概述  本产品的随动式定子结构构成一种“小车结构”,滚筒就像公路,定子块就像汽车。滚轮贴合滚筒旋转相当于汽车在公路行驶,公路的起伏不影响车轮与地面贴合,即滚筒偏心浮动不影响滚轮贴合滚筒,保证定子、转子间隙恒定,在球磨机因装配误差、轴承磨损、滚筒形变、重载震动等原因造成电机偏心、气隙不均匀时,仍能正常运转,保证磨机始终运行在性能状态,不必停机检修。同时电机定子与转子间的间隙也可以做的更小,减少永磁体用量,并且因为随动式结构,电机不会发生扫膛现象。  本产品电机的定子为随动式结构,基于模块化永磁直驱电机,采用独立的扇形定子块结构,其随动原理是在定子块的轴向两侧安装滚轮且滚轮贴合滚筒来确定定子与转子间的间隙,定子块径向外侧设有与支撑框架相连的弹性机构。弹性机构在球磨机滚筒不偏心时处于半压缩状态,如果球磨机滚筒向上波动,转筒会向上顶定子块上安装的滚轮,进而带动定子块向上移动,上方弹性机构继续压缩;下方定子块在受到永磁体对其向上的吸引力的同时,定子块上的弹性机构将其向上顶,保证下方定子块的滚轮依然贴合转筒外表面,使定子块跟随转筒波动而进行径向与圆周方向的移动,从而保证定子、转子之间的间隙不变。球磨机滚筒向下复位或继续向下波动,则上方定子块在受到永磁体对其向下的吸引力的同时,弹性机构将上方其向下压,下方定子块被转筒向下压。  本产品弹性装置的压力大小可调,对于不同位置的定子块设置不同的压力,避免因弹性装置设置的压力过大造成滚轮或转筒磨损较快。  本产品将永磁电机采用模块化控制,根据不同功率的电机设计采用不同个数的随动式定子块构成一台模块电机,一台整圆电机由多台模块电机构成,多台模块电机共用同一个转子,模块电机包绕式安装在球磨机滚筒上。相邻随动式定子块间设有固定在支撑框架上的挡板来对定子块进行圆周方向的限位。球磨机滚筒的法兰处衔接T型支撑板,用于支撑安装电机转子铁心及磁钢。  本产品的随动式定子块安装拆卸十分便捷,只需要沿球磨机的径向依次拆卸密封外壳、弹性机构、弹性机构与定子块之间的连接杆、弹性机构支撑架,即可将定子块沿径向拉出,进行检修或更换新的定子块。  3、采用本产品代替传统磨机的电机驱动系统的优点  现阶段大多数的球磨机仍采用三相感应电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动。永磁同步电机与感应电机相比优势是它有较高的效率和功率因数,损耗大大降低,节约了能源。永磁电机通过变频器进行调速,电机运行平稳,系统响应速度快,感应电机则起动相对困难。这些也是近年来永磁电机应用越来越广泛的原因。  采用永磁直驱,取消了中间的减速机、联轴器、及齿轮的传动环节,缩短系统的传动链,直驱系统的传动效率将提升至少20%。球磨机直驱系统的传动效率不仅得到大幅提升,而且直驱系统的故障率低,维护检修方便,还避免了传统设备因漏油造成环境污染。  由于本产品电机定子采用了模块化设计,不仅降低了加工,制造,运输等难度,还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压,但是不增加电机的输入电流,电机不必采用高等级绝缘,模块化电机采用多台小功率变频器联合供电。这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量,从而降低成本。球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。  传统电机故障时,会导致电机合成磁动势发生畸变,谐波含量增加,平均转矩下降,转矩波动显著增加,无法继续正常运行。而本产品进行了模块化设计,每个模块电机都具有一套独立的控制系统,大大提升了电机控制的自由度,可以利用其多电机结构和控制灵活的优势,在发生故障时。可以直接拆卸故障电机更换新的模块电机即可正常运行。模块化电机具有冗余的模块数,也可切除故障子模块而控制其余正常子模块降额运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。  球磨机因加工误差、轴承磨损、滚筒形变或重载产生震动等因素会发生转子偏心现象,偏心严重时还会造成电机扫膛损坏电机,实际生产中常常通过增加气隙大小来预防扫膛,而气隙增大会导致永磁体用量增加,提高电机制造成本。随动式定子结构的模块电机,能在转筒偏心时保证定子与转子之间的间隙恒定,可将气隙做的更小,减少永磁体用量,电机不会发生扫膛现象,同时因为该随动式定子结构在偏心时能继续正常工作,检修次数更少,工作时间更长,大体积球磨机检修复杂,降低检修次数就是提高生产效率。  4、随动式球磨机装配示意图  二、永磁直驱立磨技术  1、立磨直驱对比于传统感应电机的优点( 1)变频调速控制,实现负载工况多样性  传统立磨速度单一,工况适应能力差。遇到突发事件,调整磨鞮高度来改变系统工作环境,系统反应速度慢。永磁同步电机采用变频调速,适应工况能力强。遇到突发事件,除调整磨辗高度外,还增加了速度调节以快速适应系统工作环境,系统反应速度更快。  (2)系统简单,可靠性高  传统系统因三相感应电机无法在低速实现大转矩输出,需要额外的盘车系统满足立磨的低速起动。为保证在电机起动过程不对电网造成过大的冲击,需增加软起动装置。三相感应电机起动后,通过减速器满足系统转矩需要,整个系统构成复杂,系统运行的辅助设备很多。直驱系统由变频控制系统控制永磁同步电机起动,转矩特性满足需要,无需盘车系统和减速器,辅助系统少,结构简单。  (3)变频器软起动,起动过程随意设定  传统系统先由低速盘车系统起动,待三相感应电机达到起动条件后,软起动装置起动三相感应电机,系统运行。系统控制复杂,低速无法实现过载输出。在低速过程需要盘车系统,将转速提高到三相感应电机起动条件。直驱系统直接变频低速起动,系统直接运行,系统控制简单。变频控制起动过程可根据实际工况进行调整,以满足各种工况的需求。低速可过载输出,满足起动需要,取代盘车系统。  (4)无减速器,维护成本更低,维护次数少  系统各构成单元均需要时常检查和定期维护,传统系统构成单元多。同时立磨减速器结构复杂需要经常维护,维护成本费用高。同时系统无法实现在低速运行的情况下进行系统维护。直驱系统构成单元简单,变频器控制永磁同步电机直接驱动,控制方便。系统内无减速器,无需额外进行维护,系统维护成本低。同时,系统可实现在电机低速运行情况下进行系统维护。  (5)传动效率高,节能效果明显  综上采用直驱永磁电机取代传统驱动系统年节电量达181万元。(按照5000h,0.6元/kWh)立式鲲磨机直驱系统的优势与球磨机直驱系统相同,这里不再一—赘述。  2、永磁直驱立磨结构示意图  本新型立磨结构采用永磁直驱电机驱动,提高了立磨效率。在立磨扶正轴承与压力轴承上进行突破,通过设计一种双向载荷扇形模块机构替代大直径轴承,方便加工、生产、运输、装配、维修,并降低成本,在工程实际中具有很强的实用型。  针对大、中、小型不同尺寸的立磨,分别设计了三种立磨专用永磁电机,代替传统的减速机与三相异步电动机,永磁直驱电机具有双向载荷机构与不同的放置位置,均能达到扶正与承压的作用,并且方便制造、装配维护,节省成本。均已申请专 利。

永磁直驱球磨机、立磨机

永磁直驱球磨机、立磨机

永磁直驱球磨机、立磨机

  1、技术背景  传统的球磨机、立磨机大都采用三相异步电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动,导致球磨机的传动系统存在机械传动链冗长、效率低、机构复杂、运行维护工作量大等问题。  沈阳工业大学电机与控制技术研究所与河南全新机电设备有限公司联合设计研发的球磨机、立磨机采用永磁直驱电机,通过将电动机与机械结构进行机电一体化设计,取消动力传输的中间环节,做成直驱方案,能直接满足荷载的需求,省去传统磨机的减速机,显著提高了电机的效率与功率因数,具有节能、起动转矩大、过载能力强、系统免维护、自动化程度高等优点。  在控制方面,本产品电机定子采用了模块化设计,不仅降低了加工、制造、运输等难度,还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压,但是不增加电机的输入电流,电机不必采用高等级绝缘。模块化电机采用多台小功率变频器联合供电,这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量,从而降低成本。每个模块电机都具有一套独立的控制系统,大大提升了电机控制的自由度,球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。  在结构方面,本产品电机的定子采用了一种自主设计研发的随动式结构,将整圆的定子分成若干个相互存在间隙的小扇形块,通过机械结构设计,确定了一种无论球磨机转筒是否震动或偏心,定子块始终跟随转筒运动从而保持定子与转子间隙恒定的结构。本产品通过机械结构设计保证定子与转子间的间隙恒定,电机不会发生扫膛现象,因此电机的气隙可以设计的比普通永磁直驱电机的小很多,从而大幅降低电机永磁体用量,降低生产成本,节约稀土资源,节能用电量。当模块发生故障时,直接拆卸故障电机,更换新的模块电机即可正常运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。  2、球磨机专用随动式永磁直驱电机概述  本产品的随动式定子结构构成一种“小车结构”,滚筒就像公路,定子块就像汽车。滚轮贴合滚筒旋转相当于汽车在公路行驶,公路的起伏不影响车轮与地面贴合,即滚筒偏心浮动不影响滚轮贴合滚筒,保证定子、转子间隙恒定,在球磨机因装配误差、轴承磨损、滚筒形变、重载震动等原因造成电机偏心、气隙不均匀时,仍能正常运转,保证磨机始终运行在性能状态,不必停机检修。同时电机定子与转子间的间隙也可以做的更小,减少永磁体用量,并且因为随动式结构,电机不会发生扫膛现象。  本产品电机的定子为随动式结构,基于模块化永磁直驱电机,采用独立的扇形定子块结构,其随动原理是在定子块的轴向两侧安装滚轮且滚轮贴合滚筒来确定定子与转子间的间隙,定子块径向外侧设有与支撑框架相连的弹性机构。弹性机构在球磨机滚筒不偏心时处于半压缩状态,如果球磨机滚筒向上波动,转筒会向上顶定子块上安装的滚轮,进而带动定子块向上移动,上方弹性机构继续压缩;下方定子块在受到永磁体对其向上的吸引力的同时,定子块上的弹性机构将其向上顶,保证下方定子块的滚轮依然贴合转筒外表面,使定子块跟随转筒波动而进行径向与圆周方向的移动,从而保证定子、转子之间的间隙不变。球磨机滚筒向下复位或继续向下波动,则上方定子块在受到永磁体对其向下的吸引力的同时,弹性机构将上方其向下压,下方定子块被转筒向下压。  本产品弹性装置的压力大小可调,对于不同位置的定子块设置不同的压力,避免因弹性装置设置的压力过大造成滚轮或转筒磨损较快。  本产品将永磁电机采用模块化控制,根据不同功率的电机设计采用不同个数的随动式定子块构成一台模块电机,一台整圆电机由多台模块电机构成,多台模块电机共用同一个转子,模块电机包绕式安装在球磨机滚筒上。相邻随动式定子块间设有固定在支撑框架上的挡板来对定子块进行圆周方向的限位。球磨机滚筒的法兰处衔接T型支撑板,用于支撑安装电机转子铁心及磁钢。  本产品的随动式定子块安装拆卸十分便捷,只需要沿球磨机的径向依次拆卸密封外壳、弹性机构、弹性机构与定子块之间的连接杆、弹性机构支撑架,即可将定子块沿径向拉出,进行检修或更换新的定子块。  3、采用本产品代替传统磨机的电机驱动系统的优点  现阶段大多数的球磨机仍采用三相感应电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动。永磁同步电机与感应电机相比优势是它有较高的效率和功率因数,损耗大大降低,节约了能源。永磁电机通过变频器进行调速,电机运行平稳,系统响应速度快,感应电机则起动相对困难。这些也是近年来永磁电机应用越来越广泛的原因。  采用永磁直驱,取消了中间的减速机、联轴器、及齿轮的传动环节,缩短系统的传动链,直驱系统的传动效率将提升至少20%。球磨机直驱系统的传动效率不仅得到大幅提升,而且直驱系统的故障率低,维护检修方便,还避免了传统设备因漏油造成环境污染。  由于本产品电机定子采用了模块化设计,不仅降低了加工,制造,运输等难度,还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压,但是不增加电机的输入电流,电机不必采用高等级绝缘,模块化电机采用多台小功率变频器联合供电。这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量,从而降低成本。球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。  传统电机故障时,会导致电机合成磁动势发生畸变,谐波含量增加,平均转矩下降,转矩波动显著增加,无法继续正常运行。而本产品进行了模块化设计,每个模块电机都具有一套独立的控制系统,大大提升了电机控制的自由度,可以利用其多电机结构和控制灵活的优势,在发生故障时。可以直接拆卸故障电机更换新的模块电机即可正常运行。模块化电机具有冗余的模块数,也可切除故障子模块而控制其余正常子模块降额运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。  球磨机因加工误差、轴承磨损、滚筒形变或重载产生震动等因素会发生转子偏心现象,偏心严重时还会造成电机扫膛损坏电机,实际生产中常常通过增加气隙大小来预防扫膛,而气隙增大会导致永磁体用量增加,提高电机制造成本。随动式定子结构的模块电机,能在转筒偏心时保证定子与转子之间的间隙恒定,可将气隙做的更小,减少永磁体用量,电机不会发生扫膛现象,同时因为该随动式定子结构在偏心时能继续正常工作,检修次数更少,工作时间更长,大体积球磨机检修复杂,降低检修次数就是提高生产效率。  4、随动式球磨机装配示意图  二、永磁直驱立磨技术  1、立磨直驱对比于传统感应电机的优点( 1)变频调速控制,实现负载工况多样性  传统立磨速度单一,工况适应能力差。遇到突发事件,调整磨鞮高度来改变系统工作环境,系统反应速度慢。永磁同步电机采用变频调速,适应工况能力强。遇到突发事件,除调整磨辗高度外,还增加了速度调节以快速适应系统工作环境,系统反应速度更快。  (2)系统简单,可靠性高  传统系统因三相感应电机无法在低速实现大转矩输出,需要额外的盘车系统满足立磨的低速起动。为保证在电机起动过程不对电网造成过大的冲击,需增加软起动装置。三相感应电机起动后,通过减速器满足系统转矩需要,整个系统构成复杂,系统运行的辅助设备很多。直驱系统由变频控制系统控制永磁同步电机起动,转矩特性满足需要,无需盘车系统和减速器,辅助系统少,结构简单。  (3)变频器软起动,起动过程随意设定  传统系统先由低速盘车系统起动,待三相感应电机达到起动条件后,软起动装置起动三相感应电机,系统运行。系统控制复杂,低速无法实现过载输出。在低速过程需要盘车系统,将转速提高到三相感应电机起动条件。直驱系统直接变频低速起动,系统直接运行,系统控制简单。变频控制起动过程可根据实际工况进行调整,以满足各种工况的需求。低速可过载输出,满足起动需要,取代盘车系统。  (4)无减速器,维护成本更低,维护次数少  系统各构成单元均需要时常检查和定期维护,传统系统构成单元多。同时立磨减速器结构复杂需要经常维护,维护成本费用高。同时系统无法实现在低速运行的情况下进行系统维护。直驱系统构成单元简单,变频器控制永磁同步电机直接驱动,控制方便。系统内无减速器,无需额外进行维护,系统维护成本低。同时,系统可实现在电机低速运行情况下进行系统维护。  (5)传动效率高,节能效果明显  综上采用直驱永磁电机取代传统驱动系统年节电量达181万元。(按照5000h,0.6元/kWh)立式鲲磨机直驱系统的优势与球磨机直驱系统相同,这里不再一—赘述。  2、永磁直驱立磨结构示意图  本新型立磨结构采用永磁直驱电机驱动,提高了立磨效率。在立磨扶正轴承与压力轴承上进行突破,通过设计一种双向载荷扇形模块机构替代大直径轴承,方便加工、生产、运输、装配、维修,并降低成本,在工程实际中具有很强的实用型。  针对大、中、小型不同尺寸的立磨,分别设计了三种立磨专用永磁电机,代替传统的减速机与三相异步电动机,永磁直驱电机具有双向载荷机构与不同的放置位置,均能达到扶正与承压的作用,并且方便制造、装配维护,节省成本。均已申请专 利。

永磁直驱球磨机、立磨机

永磁直驱球磨机、立磨机

永磁直驱球磨机、立磨机

  1、技术背景  传统的球磨机、立磨机大都采用三相异步电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动,导致球磨机的传动系统存在机械传动链冗长、效率低、机构复杂、运行维护工作量大等问题。  沈阳工业大学电机与控制技术研究所与河南全新机电设备有限公司联合设计研发的球磨机、立磨机采用永磁直驱电机,通过将电动机与机械结构进行机电一体化设计,取消动力传输的中间环节,做成直驱方案,能直接满足荷载的需求,省去传统磨机的减速机,显著提高了电机的效率与功率因数,具有节能、起动转矩大、过载能力强、系统免维护、自动化程度高等优点。  在控制方面,本产品电机定子采用了模块化设计,不仅降低了加工、制造、运输等难度,还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压,但是不增加电机的输入电流,电机不必采用高等级绝缘。模块化电机采用多台小功率变频器联合供电,这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量,从而降低成本。每个模块电机都具有一套独立的控制系统,大大提升了电机控制的自由度,球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。  在结构方面,本产品电机的定子采用了一种自主设计研发的随动式结构,将整圆的定子分成若干个相互存在间隙的小扇形块,通过机械结构设计,确定了一种无论球磨机转筒是否震动或偏心,定子块始终跟随转筒运动从而保持定子与转子间隙恒定的结构。本产品通过机械结构设计保证定子与转子间的间隙恒定,电机不会发生扫膛现象,因此电机的气隙可以设计的比普通永磁直驱电机的小很多,从而大幅降低电机永磁体用量,降低生产成本,节约稀土资源,节能用电量。当模块发生故障时,直接拆卸故障电机,更换新的模块电机即可正常运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。  2、球磨机专用随动式永磁直驱电机概述  本产品的随动式定子结构构成一种“小车结构”,滚筒就像公路,定子块就像汽车。滚轮贴合滚筒旋转相当于汽车在公路行驶,公路的起伏不影响车轮与地面贴合,即滚筒偏心浮动不影响滚轮贴合滚筒,保证定子、转子间隙恒定,在球磨机因装配误差、轴承磨损、滚筒形变、重载震动等原因造成电机偏心、气隙不均匀时,仍能正常运转,保证磨机始终运行在性能状态,不必停机检修。同时电机定子与转子间的间隙也可以做的更小,减少永磁体用量,并且因为随动式结构,电机不会发生扫膛现象。  本产品电机的定子为随动式结构,基于模块化永磁直驱电机,采用独立的扇形定子块结构,其随动原理是在定子块的轴向两侧安装滚轮且滚轮贴合滚筒来确定定子与转子间的间隙,定子块径向外侧设有与支撑框架相连的弹性机构。弹性机构在球磨机滚筒不偏心时处于半压缩状态,如果球磨机滚筒向上波动,转筒会向上顶定子块上安装的滚轮,进而带动定子块向上移动,上方弹性机构继续压缩;下方定子块在受到永磁体对其向上的吸引力的同时,定子块上的弹性机构将其向上顶,保证下方定子块的滚轮依然贴合转筒外表面,使定子块跟随转筒波动而进行径向与圆周方向的移动,从而保证定子、转子之间的间隙不变。球磨机滚筒向下复位或继续向下波动,则上方定子块在受到永磁体对其向下的吸引力的同时,弹性机构将上方其向下压,下方定子块被转筒向下压。  本产品弹性装置的压力大小可调,对于不同位置的定子块设置不同的压力,避免因弹性装置设置的压力过大造成滚轮或转筒磨损较快。  本产品将永磁电机采用模块化控制,根据不同功率的电机设计采用不同个数的随动式定子块构成一台模块电机,一台整圆电机由多台模块电机构成,多台模块电机共用同一个转子,模块电机包绕式安装在球磨机滚筒上。相邻随动式定子块间设有固定在支撑框架上的挡板来对定子块进行圆周方向的限位。球磨机滚筒的法兰处衔接T型支撑板,用于支撑安装电机转子铁心及磁钢。  本产品的随动式定子块安装拆卸十分便捷,只需要沿球磨机的径向依次拆卸密封外壳、弹性机构、弹性机构与定子块之间的连接杆、弹性机构支撑架,即可将定子块沿径向拉出,进行检修或更换新的定子块。  3、采用本产品代替传统磨机的电机驱动系统的优点  现阶段大多数的球磨机仍采用三相感应电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动。永磁同步电机与感应电机相比优势是它有较高的效率和功率因数,损耗大大降低,节约了能源。永磁电机通过变频器进行调速,电机运行平稳,系统响应速度快,感应电机则起动相对困难。这些也是近年来永磁电机应用越来越广泛的原因。  采用永磁直驱,取消了中间的减速机、联轴器、及齿轮的传动环节,缩短系统的传动链,直驱系统的传动效率将提升至少20%。球磨机直驱系统的传动效率不仅得到大幅提升,而且直驱系统的故障率低,维护检修方便,还避免了传统设备因漏油造成环境污染。  由于本产品电机定子采用了模块化设计,不仅降低了加工,制造,运输等难度,还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压,但是不增加电机的输入电流,电机不必采用高等级绝缘,模块化电机采用多台小功率变频器联合供电。这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量,从而降低成本。球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。  传统电机故障时,会导致电机合成磁动势发生畸变,谐波含量增加,平均转矩下降,转矩波动显著增加,无法继续正常运行。而本产品进行了模块化设计,每个模块电机都具有一套独立的控制系统,大大提升了电机控制的自由度,可以利用其多电机结构和控制灵活的优势,在发生故障时。可以直接拆卸故障电机更换新的模块电机即可正常运行。模块化电机具有冗余的模块数,也可切除故障子模块而控制其余正常子模块降额运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。  球磨机因加工误差、轴承磨损、滚筒形变或重载产生震动等因素会发生转子偏心现象,偏心严重时还会造成电机扫膛损坏电机,实际生产中常常通过增加气隙大小来预防扫膛,而气隙增大会导致永磁体用量增加,提高电机制造成本。随动式定子结构的模块电机,能在转筒偏心时保证定子与转子之间的间隙恒定,可将气隙做的更小,减少永磁体用量,电机不会发生扫膛现象,同时因为该随动式定子结构在偏心时能继续正常工作,检修次数更少,工作时间更长,大体积球磨机检修复杂,降低检修次数就是提高生产效率。  4、随动式球磨机装配示意图  二、永磁直驱立磨技术  1、立磨直驱对比于传统感应电机的优点( 1)变频调速控制,实现负载工况多样性  传统立磨速度单一,工况适应能力差。遇到突发事件,调整磨鞮高度来改变系统工作环境,系统反应速度慢。永磁同步电机采用变频调速,适应工况能力强。遇到突发事件,除调整磨辗高度外,还增加了速度调节以快速适应系统工作环境,系统反应速度更快。  (2)系统简单,可靠性高  传统系统因三相感应电机无法在低速实现大转矩输出,需要额外的盘车系统满足立磨的低速起动。为保证在电机起动过程不对电网造成过大的冲击,需增加软起动装置。三相感应电机起动后,通过减速器满足系统转矩需要,整个系统构成复杂,系统运行的辅助设备很多。直驱系统由变频控制系统控制永磁同步电机起动,转矩特性满足需要,无需盘车系统和减速器,辅助系统少,结构简单。  (3)变频器软起动,起动过程随意设定  传统系统先由低速盘车系统起动,待三相感应电机达到起动条件后,软起动装置起动三相感应电机,系统运行。系统控制复杂,低速无法实现过载输出。在低速过程需要盘车系统,将转速提高到三相感应电机起动条件。直驱系统直接变频低速起动,系统直接运行,系统控制简单。变频控制起动过程可根据实际工况进行调整,以满足各种工况的需求。低速可过载输出,满足起动需要,取代盘车系统。  (4)无减速器,维护成本更低,维护次数少  系统各构成单元均需要时常检查和定期维护,传统系统构成单元多。同时立磨减速器结构复杂需要经常维护,维护成本费用高。同时系统无法实现在低速运行的情况下进行系统维护。直驱系统构成单元简单,变频器控制永磁同步电机直接驱动,控制方便。系统内无减速器,无需额外进行维护,系统维护成本低。同时,系统可实现在电机低速运行情况下进行系统维护。  (5)传动效率高,节能效果明显  综上采用直驱永磁电机取代传统驱动系统年节电量达181万元。(按照5000h,0.6元/kWh)立式鲲磨机直驱系统的优势与球磨机直驱系统相同,这里不再一—赘述。  2、永磁直驱立磨结构示意图  本新型立磨结构采用永磁直驱电机驱动,提高了立磨效率。在立磨扶正轴承与压力轴承上进行突破,通过设计一种双向载荷扇形模块机构替代大直径轴承,方便加工、生产、运输、装配、维修,并降低成本,在工程实际中具有很强的实用型。  针对大、中、小型不同尺寸的立磨,分别设计了三种立磨专用永磁电机,代替传统的减速机与三相异步电动机,永磁直驱电机具有双向载荷机构与不同的放置位置,均能达到扶正与承压的作用,并且方便制造、装配维护,节省成本。均已申请专 利。

永磁直驱球磨机、立磨机

永磁直驱球磨机、立磨机

永磁直驱球磨机、立磨机

  1、技术背景  传统的球磨机、立磨机大都采用三相异步电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动,导致球磨机的传动系统存在机械传动链冗长、效率低、机构复杂、运行维护工作量大等问题。  沈阳工业大学电机与控制技术研究所与河南全新机电设备有限公司联合设计研发的球磨机、立磨机采用永磁直驱电机,通过将电动机与机械结构进行机电一体化设计,取消动力传输的中间环节,做成直驱方案,能直接满足荷载的需求,省去传统磨机的减速机,显著提高了电机的效率与功率因数,具有节能、起动转矩大、过载能力强、系统免维护、自动化程度高等优点。  在控制方面,本产品电机定子采用了模块化设计,不仅降低了加工、制造、运输等难度,还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压,但是不增加电机的输入电流,电机不必采用高等级绝缘。模块化电机采用多台小功率变频器联合供电,这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量,从而降低成本。每个模块电机都具有一套独立的控制系统,大大提升了电机控制的自由度,球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。  在结构方面,本产品电机的定子采用了一种自主设计研发的随动式结构,将整圆的定子分成若干个相互存在间隙的小扇形块,通过机械结构设计,确定了一种无论球磨机转筒是否震动或偏心,定子块始终跟随转筒运动从而保持定子与转子间隙恒定的结构。本产品通过机械结构设计保证定子与转子间的间隙恒定,电机不会发生扫膛现象,因此电机的气隙可以设计的比普通永磁直驱电机的小很多,从而大幅降低电机永磁体用量,降低生产成本,节约稀土资源,节能用电量。当模块发生故障时,直接拆卸故障电机,更换新的模块电机即可正常运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。  2、球磨机专用随动式永磁直驱电机概述  本产品的随动式定子结构构成一种“小车结构”,滚筒就像公路,定子块就像汽车。滚轮贴合滚筒旋转相当于汽车在公路行驶,公路的起伏不影响车轮与地面贴合,即滚筒偏心浮动不影响滚轮贴合滚筒,保证定子、转子间隙恒定,在球磨机因装配误差、轴承磨损、滚筒形变、重载震动等原因造成电机偏心、气隙不均匀时,仍能正常运转,保证磨机始终运行在性能状态,不必停机检修。同时电机定子与转子间的间隙也可以做的更小,减少永磁体用量,并且因为随动式结构,电机不会发生扫膛现象。  本产品电机的定子为随动式结构,基于模块化永磁直驱电机,采用独立的扇形定子块结构,其随动原理是在定子块的轴向两侧安装滚轮且滚轮贴合滚筒来确定定子与转子间的间隙,定子块径向外侧设有与支撑框架相连的弹性机构。弹性机构在球磨机滚筒不偏心时处于半压缩状态,如果球磨机滚筒向上波动,转筒会向上顶定子块上安装的滚轮,进而带动定子块向上移动,上方弹性机构继续压缩;下方定子块在受到永磁体对其向上的吸引力的同时,定子块上的弹性机构将其向上顶,保证下方定子块的滚轮依然贴合转筒外表面,使定子块跟随转筒波动而进行径向与圆周方向的移动,从而保证定子、转子之间的间隙不变。球磨机滚筒向下复位或继续向下波动,则上方定子块在受到永磁体对其向下的吸引力的同时,弹性机构将上方其向下压,下方定子块被转筒向下压。  本产品弹性装置的压力大小可调,对于不同位置的定子块设置不同的压力,避免因弹性装置设置的压力过大造成滚轮或转筒磨损较快。  本产品将永磁电机采用模块化控制,根据不同功率的电机设计采用不同个数的随动式定子块构成一台模块电机,一台整圆电机由多台模块电机构成,多台模块电机共用同一个转子,模块电机包绕式安装在球磨机滚筒上。相邻随动式定子块间设有固定在支撑框架上的挡板来对定子块进行圆周方向的限位。球磨机滚筒的法兰处衔接T型支撑板,用于支撑安装电机转子铁心及磁钢。  本产品的随动式定子块安装拆卸十分便捷,只需要沿球磨机的径向依次拆卸密封外壳、弹性机构、弹性机构与定子块之间的连接杆、弹性机构支撑架,即可将定子块沿径向拉出,进行检修或更换新的定子块。  3、采用本产品代替传统磨机的电机驱动系统的优点  现阶段大多数的球磨机仍采用三相感应电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动。永磁同步电机与感应电机相比优势是它有较高的效率和功率因数,损耗大大降低,节约了能源。永磁电机通过变频器进行调速,电机运行平稳,系统响应速度快,感应电机则起动相对困难。这些也是近年来永磁电机应用越来越广泛的原因。  采用永磁直驱,取消了中间的减速机、联轴器、及齿轮的传动环节,缩短系统的传动链,直驱系统的传动效率将提升至少20%。球磨机直驱系统的传动效率不仅得到大幅提升,而且直驱系统的故障率低,维护检修方便,还避免了传统设备因漏油造成环境污染。  由于本产品电机定子采用了模块化设计,不仅降低了加工,制造,运输等难度,还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压,但是不增加电机的输入电流,电机不必采用高等级绝缘,模块化电机采用多台小功率变频器联合供电。这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量,从而降低成本。球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。  传统电机故障时,会导致电机合成磁动势发生畸变,谐波含量增加,平均转矩下降,转矩波动显著增加,无法继续正常运行。而本产品进行了模块化设计,每个模块电机都具有一套独立的控制系统,大大提升了电机控制的自由度,可以利用其多电机结构和控制灵活的优势,在发生故障时。可以直接拆卸故障电机更换新的模块电机即可正常运行。模块化电机具有冗余的模块数,也可切除故障子模块而控制其余正常子模块降额运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。  球磨机因加工误差、轴承磨损、滚筒形变或重载产生震动等因素会发生转子偏心现象,偏心严重时还会造成电机扫膛损坏电机,实际生产中常常通过增加气隙大小来预防扫膛,而气隙增大会导致永磁体用量增加,提高电机制造成本。随动式定子结构的模块电机,能在转筒偏心时保证定子与转子之间的间隙恒定,可将气隙做的更小,减少永磁体用量,电机不会发生扫膛现象,同时因为该随动式定子结构在偏心时能继续正常工作,检修次数更少,工作时间更长,大体积球磨机检修复杂,降低检修次数就是提高生产效率。  4、随动式球磨机装配示意图  二、永磁直驱立磨技术  1、立磨直驱对比于传统感应电机的优点( 1)变频调速控制,实现负载工况多样性  传统立磨速度单一,工况适应能力差。遇到突发事件,调整磨鞮高度来改变系统工作环境,系统反应速度慢。永磁同步电机采用变频调速,适应工况能力强。遇到突发事件,除调整磨辗高度外,还增加了速度调节以快速适应系统工作环境,系统反应速度更快。  (2)系统简单,可靠性高  传统系统因三相感应电机无法在低速实现大转矩输出,需要额外的盘车系统满足立磨的低速起动。为保证在电机起动过程不对电网造成过大的冲击,需增加软起动装置。三相感应电机起动后,通过减速器满足系统转矩需要,整个系统构成复杂,系统运行的辅助设备很多。直驱系统由变频控制系统控制永磁同步电机起动,转矩特性满足需要,无需盘车系统和减速器,辅助系统少,结构简单。  (3)变频器软起动,起动过程随意设定  传统系统先由低速盘车系统起动,待三相感应电机达到起动条件后,软起动装置起动三相感应电机,系统运行。系统控制复杂,低速无法实现过载输出。在低速过程需要盘车系统,将转速提高到三相感应电机起动条件。直驱系统直接变频低速起动,系统直接运行,系统控制简单。变频控制起动过程可根据实际工况进行调整,以满足各种工况的需求。低速可过载输出,满足起动需要,取代盘车系统。  (4)无减速器,维护成本更低,维护次数少  系统各构成单元均需要时常检查和定期维护,传统系统构成单元多。同时立磨减速器结构复杂需要经常维护,维护成本费用高。同时系统无法实现在低速运行的情况下进行系统维护。直驱系统构成单元简单,变频器控制永磁同步电机直接驱动,控制方便。系统内无减速器,无需额外进行维护,系统维护成本低。同时,系统可实现在电机低速运行情况下进行系统维护。  (5)传动效率高,节能效果明显  综上采用直驱永磁电机取代传统驱动系统年节电量达181万元。(按照5000h,0.6元/kWh)立式鲲磨机直驱系统的优势与球磨机直驱系统相同,这里不再一—赘述。  2、永磁直驱立磨结构示意图  本新型立磨结构采用永磁直驱电机驱动,提高了立磨效率。在立磨扶正轴承与压力轴承上进行突破,通过设计一种双向载荷扇形模块机构替代大直径轴承,方便加工、生产、运输、装配、维修,并降低成本,在工程实际中具有很强的实用型。  针对大、中、小型不同尺寸的立磨,分别设计了三种立磨专用永磁电机,代替传统的减速机与三相异步电动机,永磁直驱电机具有双向载荷机构与不同的放置位置,均能达到扶正与承压的作用,并且方便制造、装配维护,节省成本。均已申请专 利。

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