永磁直驱电动机在矿山运输系统上的应用

永磁直驱电动机在矿山运输系统上的应用
发表时间：2020-12-02T05:37:38.002Z 来源：《中国科技人才》2020年第22期作者：逯倩倩
[导读] 永磁直接传动（PMDD）是一种由永磁电动机直接驱动的新型传动技术，又称无齿传动系统。

山东能源重装集团鲁南装备制造有限公司山东省泰安市 271222
摘要：永磁直接传动（PMDD）是一种由永磁电动机直接驱动的新型传动技术，又称无齿传动系统。

无齿轮传动系统采用永磁直接驱动电动机与负载传动轴直接连接，省去了传统的齿轮箱元件。

目前，减速器的齿轮箱极易超载，损坏率高，地下设备安装空间狭小，复杂庞大的齿轮传动系统维护保养十分不便。

无齿轮箱直接传动能有效减少齿轮箱磨损引起的机组故障，提高系统的可靠性和寿命，降低维修成本，因此越来越受到矿山运输系统的关注。

关键词：永磁直驱电动机；运输系统；应用
1 直驱永磁电动机概述
1.1 直驱技术分析
通常情况下，直驱技术主要指的是将一个相对复杂的多级转换系统简化成一个更简单直接的驱动系统，即把一个或者多个低效系统变成单个效率较高或者几个低效率相乘的高效系统。

1.2 主要的性能
直驱永磁电动机技术主要是通过永磁电动转速和电源的频率确保维持在一种稳定恒久的状态，可以对变频调速控制系统进行有效的简化，使调速范围更加宽阔，提升调速精度，同时也可以制作成多级而且低速、大功率的电动机，消齿轮箱皮带轮等相关传动系统可有效实现直接驱动。

1.3 重要优势
直驱永磁电动机有着十分明显的应用优势，具体而言，主要体现在以下几个方面。

1.3.1 更加节能降耗
直驱永磁电动机技术以永磁电动机直接驱动负载运转技术为基础，在具体的运作过程中并没有中间层面的机械传动环节，这个驱动系统由永磁同步电动机和变频器互相融合共同作用，从而充分发挥动力传递的作用，有效省略和简化了减速机等机械，可以使整体的传动效率得到显著提升。

同时，进一步降低驱动系统的整体体积，在更大程度上有效提升传输效率，充分实现节能降耗。

1.3.2 有效简化维护程序
充分利用直驱永磁电动机技术，能够使减速器和液氯和氯气等相关方面的中间传动部件有效减少或者省去，更加简化传动系统的机械结构，使其简单明了、易操作，充分降低日常的运维管理工作压力，显著提升工作成效。

1.2.3 有更显著的可靠性
电动机组采取高分子材料和精密绝缘封装技术，以呈现更加良好的环境适应性，使得运行过程更安全可靠，温升更低。

2分析永磁直驱电动机性能特征
1.1永磁电动机结构特点分析
和普通三相异步电动机最大的区别是：在嵌入式永磁转子，而不是松鼠笼体或对异步电动机的转子绕组。

异步电动机的转子绕组是用来切断定子绕组产生的旋转磁场，产生电动势和电流，形成使电动机旋转的电磁转矩。

永磁电机的气隙磁场是由永磁产生的。

由于永磁体的固有特性，它可以在预磁化后在周围空间建立磁场而不需要外部能量。

这不仅简化了电机的结构，而且节约了能源。

1.2性能曲线分析
永磁同步电动机与感应电动机相比，不需要无功励磁电流，可以显著提高功率因数，减少了定子电流和定子损耗，而且在稳定运行时没有转子电阻损耗，进而可以因总损耗降低而减少风扇和相应的风摩损耗，从而使其效率比同规格感应电动机可提高15%以上。

而且，永磁同步电动机在25％～120％额定负载范围内均可保持较高的效率和功率因数，使轻载运行时节能效果更为显著。

3比较和分析传统系统和永磁直驱系统
3.1新旧系统的重量等参数比较
比如旧系统和新系统的重量在上面的表中，可以看出永磁直接驱动系统有一个更简单的结构，这也意味着一个简化操作流程，同时，它还降低了设备的重量最大，和有很好的适应性煤矿下的狭小空间。

3.2新旧俩种系统运行特性的比较
通过系统实际运行，查阅相关资料和文献，对两系统的运行特性在系统启动特性、功率因数、能量转换效率等方面进行了比较和分析，得出以下结论：首先，永磁直驱电机的能量转换效率非常高，它把传统系统的电磁铁换成了永磁，最大程度地减少了磁场的损失，使其能量转换效率大大提高。

其次，当负载发生变化时，它可以有效地减少由于负载变化而对系统机构造成的影响，永磁直接驱动电机的硬机械特性，对电机转矩扰动具有很强的抵抗能力。

功率因数，永磁直接驱动电动机的功率因数是相对较高的，和波动的变化非常的轻，但传统的电动机是不同的情况下，功率因数很低，和波动的变化很大，这也从另一个方面体现了系统转换后的优越性能。

4直驱永磁电动机应用范围分析
4.1 在风机运行过程中有效应用直驱永磁电动机
当前，我国煤矿井下局部通风机所配备的电动机主要是隔爆型异步电动机，这种类型的机器启动的转距相对来说较小，功率更低，效率也较低，但是产生的电能损耗特别大，在具体运行过程中很可能面临烧毁的危险，会对企业造成严重的经济损失。

永磁通风机的机座在发挥原本性能的同时，也可以作为风机通道。

在电动机上没有配备外风扇，直接可以通过风机通道内部的强大气流对其进行有效冷却，具有更加明显的冷却效果。

这种风机的专用电动机轴承装置是一种特殊的结构，并不会配备相对应的排油装置等，有效解决了传统电动机散热差、轴承温升比较高、容易烧毁等问题，具有更显著的应用优势，得到了越来越广泛的应用。

4.2 输送机上的应用
在煤矿井下的传统的刮板输送机、带式输送机传动系统都采用同步电动机、减速器及液力偶合器，效率还算高，但功能消耗很大、日常维护的工作量也大。

目前永磁电动机可以在低转速下输出更大转矩，这项优势运用在带式输送机、刮板输送机上可以省去原先带有的不必要的阻力系统，大大提高机器工作时的效率和稳定性。

4.3 液压泵上的应用
液压泵的功能是把动力机（如电动机和内燃机等）的机械能转换成液体的压力能，从而通过产生的压力差来促进运动。

但在真实的情况下，井下使用的液压泵、溜子高耗电量电气设备空载运转时间长，造成电能极大的浪费，同时受到牵引电动机功率的制约，电动机功率大，体积就越大，越难运用于井下作业。

在液压泵下采用直驱永磁电动机技术，运转功率大大增加，减少了设备空转时长，大大提高了企业效益，为国家节约能源作出贡献。

5结论
从本文可以得出以下结论，应用永磁直驱电机有以下优势：一是高效、低噪音、节能。

取消了液力偶合器和减速器，大大降低了系统的振动和噪声。

与原系统相比，能耗降低，效率明显提高。

二是维护量小，维护成本低。

节省了减速器、液力偶合器、齿轮等磨损件的更换、维修和保养费用。

节省了胶带因启动不稳定而拉扯开裂的采购成本。

三是输出转矩大，运行稳定。

通过在额定转速下保持恒定转矩，可以提高运行稳定性。

特别是电机在低频时可以提供足够的转矩。

利用变频器的调速功能，设备可以缓慢启动，也可以在重负荷下启动。

满载启动运行的电流不应超过额定电流的2倍。

结构紧凑，体积小，重量轻。

由此可见，永磁直驱电机系统应用于煤矿井下运输系统可以充分发挥其优势。

这种新的作业模式值得在煤矿井下推广应用。

参考文献：
[1]刘文辉.低速永磁直驱同步电动机技术[J].防爆电机，2017，52（03）：6-8+31.
[2]王锦涵.低速永磁同步电动机应用现状及其发展趋势[J].电子技术与软件工程，2017（06）：84-85.
[3]张狄林.矿用永磁直驱电机损耗计算和分析[J].船电技术，2016，36（12）：46-48+52.
[4]郭变棠.永磁直驱电机在运输巷皮带机上的应用[J].山西焦煤科技，2016，40（09）：44-46+49.。