永磁直驱电机在球磨机上的应用
永磁直驱系统在陶瓷球磨机上的应用
随着工业的发展，各行各业对陶瓷的需求量越来越大，据统计，截止2021年底，中国陶瓷企业约1500家，生产线约3500条。
而陶瓷行业属于耗能大户，其中，陶瓷球磨机的耗能量在整个陶瓷生产线中的比重较大，我国目前对节能降耗有着严格的要求，因此对于陶瓷球磨机的节能改造变得尤为紧迫。
永磁直驱系统含永磁同步电动机，高性能矢量变频器，其中，永磁同步电动机具有节能高效、低速大扭矩的特点，可直接驱动负载，同时高性能矢量变频器可实现软启动，并根据粉磨时间的变化而改变旋转速度，因此该系统可有效降低设备能耗，并且在操作和维护上更为简单便捷，为企业创造了良好的效益，降低了企业成本。
陶瓷球磨机主要由筒体、轴承装配、给料器、排料器、驱动系统组成。
筒体与轴承装配组合成一体，安装于水泥基础上，筒体上安装皮带，电机通过皮带与筒体联接。
先将物料从给料器装入筒体，启动电机，筒体以工艺要求的转速进行旋转，将筒体内的物料进行粉磨，根据经验到达粉磨时间后，磨机停止运行，检测粉磨后的物料粒度，满足要求后排出，完成整个粉磨过程[1]。
传统驱动系统主要包括：软启动器、异步电动机、减速器、小皮带轮、传动皮带、慢驱及抱闸，其传动顺序为异步电动机→减速器→小皮带轮→传动皮带→球磨机筒体，见图1，异步电动机通过软启动器启动后，将动力通过两级减速增矩的方式传递给球磨机筒体，使球磨机按照需要的速度运行。
慢驱安装于减速器另外一侧，正常运行时脱开，在需要对正装料口及排料口时使用，也用于设备的检修维护。
抱闸安装在慢驱电机输出轴上，主要作用是设备停机后使筒体不发生转动，起到安全保护的作用。
永磁直驱系统主要包括：软启动器（变频器）、永磁同步电动机、小皮带轮、传动皮带、机械止动装置，其传动顺序为永磁同步电动机→小皮带轮→传动皮带→球磨机筒体，见图2，永磁同步电动机通过软启动器（变频器）启动后，将动力直接传递给小皮带轮，皮带轮通过皮带使球磨机筒体发生转动，减少了中间一道减速环节；而且电机可以调速控制，以极低的速度运行，实现慢驱张赞新(佛山市东鹏陶瓷发展有限公司,佛山528031),而陶瓷球磨机的耗能量占据整个陶瓷生产线的一半以上,因此对于陶瓷球磨机的节能改造尤为紧迫。
低速大扭矩永磁直驱系统在火电厂钢球磨煤机的应用
0引言发电厂辅机电动机的经济运行，直接关系到厂用电率的高低。
随着电力供给侧改革的不断深化，以及竞价上网等政策的逐步实施，降低厂用电率，减少发电成本，提高电价竞争力，节能降耗已成为各发电厂努力追求的目标。
在以低热值煤或贫瘦煤、无烟煤为燃料的电厂，因燃煤硬度高，可磨系数低，多采用低速钢球磨。
这种磨煤机煤种适应性好，但其重载工况而引起的高厂用电率、高损耗、噪音大的问题日益突出。
以MGS4766型双进双出钢球磨煤机为例，分析不同驱动形式的特点。
1MGS4766型双进双出磨煤机工作原理及异步电机驱动方式介绍该型磨煤机主要工作原理是：原煤通过给煤机从料斗卸下进入混料箱内，经旁路风预干燥后，通过落煤管落到分离器底部，靠螺旋输送装置的旋转运动将煤送入正在旋转的筒体内。
磨煤机由主电机经减速器及开式齿轮传动带动筒体旋转。
在筒体内装有一定量低铬合金钢球。
通过筒体的旋转运动将钢球提升到一定高度，钢球在自由泻落和抛落过程中对煤进行撞击和研磨，直至将煤研磨成煤粉，然后与热一次风混合后送入锅炉炉膛。
驱动部分是由主驱动和辅助驱动装置构成，主驱动通过主电机经主减速机驱动小齿轮传动轴，小齿轮与固定在磨机上的大齿轮啮合来驱动筒体旋转，辅助驱动装置由辅助电动机经过辅助减速机，再经过手动切换的离合器与主电机相连，用于磨机的启动、停止及检修维护，如图1所示。
低速大扭矩永磁直驱系统在火电厂钢球磨煤机的应用李志刚,郭航,朱跃华（山西赵庄鑫光发电有限公司，山西长治046600）摘要:分析火电厂双进双出低速钢球磨煤机驱动方式，研究不同驱动形式的特点及节能情况。
首先对异步电动机、高速永磁同步电机及低速大扭矩永磁电机驱动方式进行对比分析，得出采用低速大扭矩永磁直驱系统在系统工效性、节能性及维护性方面具有明显优势。
其次对电机设计、变频方案设计及磨煤机系统总成等方面进行介绍，说明了该新型低速大扭矩永磁直驱系统满足火电厂钢球磨煤机应用要求，且具有良好的可靠性、维护性及经济性。
永磁耦合公司,多种高效节能电机的发展状况
永磁耦合公司，多种高效节能电机的发展状况永磁耦合公司，多种高效节能电机的发展状况。
“十二五”国家战略性新兴产业发展规划已明确将节能环保、新一代信息技术、生物、高端装备制造、新能源、新材料、新能源汽车作为战略性新兴产业。
电机系统与战略性新兴产业的发展密切相关，发展高效节能电机及拖动设备是节能环保产业的重要内容之一。
伺服电机及其控制系统在数控机床、工业机器人中的应用是高端装备制造产业的基础。
大型风电机组、核电电机的研发与制造是新能源产业的重点。
高性能电池、驱动电机与控制技术是电动汽车产业发展的关键。
电机及系统技术的研究和产品开发要与我国战略性新兴产业的发展需求相结合，通过节能环保、高端装备制造、新能源、新能源汽车等重点领域的新产品开发，解决电机在设计、制造、测试、应用等方面的关键技术难题，从而推动电机技术的进步和电机行业的发展。
超高速三相永磁同步电动机(1)开发超高速三相永磁同步电动机的必要性：填补国内空白,引领电机行业技术进步;促进高端装备制造的国产化，提升我国高端装备制造业水平;促进电机配套材料(硅钢片、电磁线、绝缘)、电力电子(磁悬浮轴承、变频控制器)等行业的发展;大容量、超高速电机的推广应用具有显著的节能减排效益。
(2)产品开发阶段目标：先针对离心压缩机在制冷、气体输送等领域的应用，开发配套用超高速三相永磁同步电动机，功率范围为10～300kW，转速范围为1000～50000r/min。
将超高速电机设计、制造与测试技术向机床主轴电机、微燃发电、高速储能等领域扩展。
低速大转矩永磁同步电动机低速大转矩一般是指转速＜500r/min，额定输出转矩＞500N·m的传动系统。
这样的传动系统在许多工业传动领域中常见(如球磨机驱动系统属于典型的低速大转矩传动系统)，此外还包括油田机械、矿山机械及塑料机械等。
目前，此类设备仍然采用传统的电机加减速机的驱动模式，由于减速机齿轮等机械原因降低了系统的整体传动效率。
水泥厂风扫煤磨机的永磁直驱改造探究
水泥厂风扫煤磨机的永磁直驱改造探究摘要】：作为建筑工程、工业产业重要的原材料之一，水泥生产对我国城市化建设、工业化发展有影响。
由于水泥的生产耗能大，水泥企业多借助最先进的生产工艺改良水泥生产工艺和设备。
本文针对传统的水泥生产设备“风扫煤磨机”传统设备进行改进。
以“提高电机运转，减少传统耗能”作为改造方向，现将研究分析阐述如下。
【关键词】：水泥厂风扫煤磨机；永磁直驱；改造探究本次研究以水泥风扫煤磨机作为研究对象，分析其中永磁同步电动机以及高性能矢量变频器的生产运行需求。
本次改造设计关注永磁同步电机的低速、扭转大、效能高等特点入手，通过改变驱动齿轮，调节变频器来实现速度调节，希望能够为降低设备耗能，提升企业运行质量奠定基础。
1.风扫煤磨机工作运行原理扫视是水泥厂的主要设备，用于烘干兼粉磨煤粉。
设备主要由进料装置、主轴承、回转部分、传动装置、出料装置、高压起动装置及润滑系统组成。
原料经喂料设备由进料装载进入磨内，热风由进风管进入磨内，随着磨机筒体的旋转。
风扫式是水泥厂的主要设备，用于烘干兼粉磨煤粉。
设备主要由进料装置、主轴承、回转部分、传动装置、出料装置、高压起动装置及润滑系统组成。
原料经喂料设备由进料装载进入磨内，热风由进风管进入磨内，随着磨机筒体的旋转，煤与热风在磨进行热交换，煤在磨内被粉碎和研磨，在煤被研磨的同时，细粉被通过磨内的热风，经由出料装置带出磨机。
风扫煤磨机的主要装置有进料装置、回转筒体、液压系统以及润滑系统等构成，整个装置的回转筒体以及主轴承联合在一起，一起安装在水泥基础上。
所有的驱动电机系统由点击、减速器以及开式齿轮综合构成。
电机又将动力传给环绕在筒体边缘的齿轮，一起运行完成筒体宣传。
粉末原理多是通过原料将喂料设备放入磨内，让其伴随着机筒的旋转，慢慢地进行热交换，经过磨内钢球不断磨损和研磨后，出料装置进而进入下一道工序。
2.永磁直驱系统和传统驱动装置之间的差异2.1结构差异传统的传统驱动装置系统内部有软启动器、异步电动机、小齿轮以及抱闸等，传统装置的顺序依次为异步电动机、减速器、小齿轮和筒体。
永磁电机在火电厂中的应用研究
永磁电机在火电厂中的应用研究摘要: 文章对国内外永磁同步电机的发展现状进行了简单分析，根据永磁电机的特点，分析永磁电机在火电厂中三个典型的技术经济优势，在火电厂的辅机中用高效永磁同步电动机代替异步电机，具有良好的节能效果。
关键词：永磁同步电机稀土永磁材料异步启动永磁同步电动机变频永磁电机永磁电机与电励磁电机相比，永磁电机具有结构简单，运行可靠；损耗小，效率高；电机的形状和尺寸可以灵活多样等显著优点，因而应用范围遍及航空航天、国防、工农业生产和日常生活的各个领域。
1 国内外永磁同步电机的发展现状历史上第一台电机是永磁电机，1821年法拉第发现通电的导线能绕永磁铁旋转，第一次成功地实现了电能向机械能的转换，从而建立了电机的实验室模型，被认为是世界上第一台电机。
当时，永磁材料为天然磁铁矿石（Fe3O4），性能比较差，其剩磁和矫顽力都太低，不久就被电励磁电机取代了。
1845年英国的惠斯通用电磁体代替了天然永磁铁，1857年发明了自励电励磁发电机。
由于电励磁方式能在电机中产生足够强的磁场，使电机体积小、重量轻、性能优良，在此之后的一百多年里，电励磁电机理论和技术得到了迅猛的发展，而永磁励磁方式在电机中的应用则较少。
1967年出现的稀土永磁材料具有很强的剩磁、矫顽力和较大的磁能积，使大功率永磁电机登上历史的舞台。
进入90年代以来，随着永磁材料性能的不断提高和完善，特别是钕铁硼永磁的热稳定性和耐腐蚀性的改善和价格的逐步降低，永磁电机的研究开发进入一个新阶段，应用也越来越广泛。
我国稀土资源丰富，稀土永磁的产量居世界前列，使得稀土永磁材料的产品质量不断提高、成本价格不断降低，为制造较大功率的中国稀土永磁电机奠定了坚实基础。
永磁电机在船舶（电力推进系统）、轨道交通（高铁、动车）、新能源汽车、风力发电、电梯（永磁同步曳引机）、航空航天（无刷直流电机）、机床（伺服控制）等领域已得到了广泛的应用，但永磁电机目前在火力发电厂中的应用还不多。
基于永磁同步电机伺服控制技术的陶瓷球磨机节能改造案例
广东佛山某陶瓷企业（以下简称“陶瓷厂”）拥有球磨机见表 1： 表 1 球磨机清单
（1）系统使用开环控制，根据不同球磨阶段设置由高到低 5 段运行频率（可手动调整频率及持续时间数值），作为自动运行 模式下的变频调速系统运行频率；
（2）安装在线监测平台，将 29 台球磨机运行情况实时上传 到监测平台，可实现实时监控，历史运行数据自动分析，故障远 程报警等功能。 4、改造取得的效果
5.1 技术方案的优缺点 设备改造后，在保证研磨效果的同时减少了电耗，整个过程 功率呈阶梯状递减，如下图所示：
2.1 典型运行工况 （1）40t 球磨机采用液耦启动，工频运行，采用间歇生产，每 天运行 1 球约 14h，每球电耗约 1730kWh； （2）30t 球磨机采用液耦启动，工频运行，采用间歇生产，每 天运行 1 球约 9h，每球电耗约 1000kWh； （3）14t 球磨机采用液耦启动，工频运行，采用间歇生产，每 天运行 1 球约 9h，每球电耗约 522kWh。 2.2 存在的问题 （1）电机效率低； （2）采用液力耦合器启动，降低系统效率； （3）工频运行，能量利用率低，存在优化空间。 3、改造对策及方案 3.1 对策 （1）采用永磁同步电机，提高电机效率； （2）拆除液力耦合器； （3）通过伺服控制系统，根据球磨阶段进行分段调速。 3.2 方案 3.2.1 永磁同步电机伺服控制改造方案 对 29 台全部更换为广州智光节能有限公司专门为球磨机 设计的高效节能驱动系统，采用永磁同步电机伺服系统。该系统 具备良好起动特性，高过载倍数，全速度范围高效率等特点，可 覆盖原球磨机的特性要求。 3.2.2 直驱启动改造方案 利用永磁同步电机低转速大扭矩的特点， 通过变频调速实 现软起动，大大减少了起动电流对电网的冲击，同时去掉辅助起 动的液力耦合器，提升系统整体效率。 3.2.3 系统控制及调节方案
球磨机永磁同步机驱动节能改造
球磨机永磁同步电机驱动系统节能技术球磨机是目前建材工业上广泛使用的原料细粉磨设备，是建材行业主要的耗电设备，对球磨机节能改造，提高球磨机的工作效率，是建材行业节能降耗的关键环节。
水泥、陶瓷、冶金球磨机通常采用附加启动电机冲击启动或软启动装置来启动，对电网冲击大，而且启动完成后运转时所需的转距减小，所以在节约能源方面有很大的空间。
目前普遍采用的驱雷蒙磨动方式是：三相交流电动机—液力耦合器—齿轮减速器—皮带减速器。
由于球磨机属恒转矩负载，在用液力耦合器调速时，其调速效率等于调速比，有很大一部分能量在液力耦合器中被浪费了。
球磨机一般以固定的转速运行，粉煤球磨机筒体转速是由皮带轮或齿轮减速机构（也有用液力耦合器）决定的。
球磨机的转速直接影响到钢球和物料的运动状况及物料的研磨过程，在不同的转速下，筒体内的钢球和物料的运动状况。
1、球磨机的工作原理目前球磨机普遍采用的驱动方式是：三相交流电动机通过减速机构带动筒体旋转，在离心力和摩擦力的作用下，研磨体和物料随筒体一道旋转，达到一定高度时抛落，物料受到研磨体撞击和研磨作用而被粉碎。
转速与研磨效率球磨机的研磨效率直接影响球磨机的耗电量和产量：如（a）图，当转速较低时，钢球和物料随筒体内壁上升，当钢球和物料的倾角等于或大于自然倾角时，沿斜面滑下，不能形成足够的落差，钢球对物料的研磨作用很小，球磨机的效率很低。
如（c）图，如果筒体的转速很高，由于离心力的作用，以致使物料和钢球不再脱离筒壁，而随其一同旋转，这时钢球对物料已无撞击作用，研磨效率则更低。
这种状态的最低转速称为临界转速。
如（b）图，当筒体的转速处于上述二者之间的某一转速时，钢球被带到一定的高度后沿抛物线落下，对筒底物料的撞击作用最大，研磨效率最高，此时的转速称为最佳工作转速。
如果采用变转速球磨机，在合适的变转速制度下，有效地粉磨性质不同的粉料和适应粉磨过程中颗粒粒度及泥浆黏度不断变化的粉磨环境，能获得更高研磨效率。
永磁直驱电机在球磨机上的应用107
永磁直驱电机在球磨机上的应用随着粉磨技术的不断进步，近几年新上项目的水泥磨基本都是立磨系统，现有水泥球磨机都是10年以前的产品。
水泥磨实际转速都是根据经验公式计算得出水泥磨理论适宜转速，再根据磨机规格、研磨体种类、衬板形式、填充率等确定的，当初充分考虑了磨机的破碎功能和研磨功能，磨机转速生产出来就不再变动。
但现实情况是，随着近几年在预粉磨方面的改进，人们基本上都在研究怎样降低入磨粒度，随着入磨物料粒度大幅降低，对很多磨机来说已经不再需要破碎功能，磨机的有效功耗只有6%左右，其余能量全部以热能形式浪费。
很少有人去研究球磨转速对磨机功耗的影响，永磁直驱电机可以随时改变磨机运行速度，便于研究磨机转速对功耗的影响。
我公司二线水泥磨（电机功率2500KW，减速机型号JS1300，磨机规格φ4.2×10m，额定转速15.75rpm）在2017年2月份改造为永磁直驱电机，本文就永磁直驱电机方案、安装调试、能耗对比和优缺点情况进行总结分享。
一、改造技术方案1.1 方案水泥磨直驱系统改造是原驱动系统中减速机及其润滑油站、异步电动机及其水电组柜、润滑油站、冷却风机全部取消，原设备安装基础按照永磁电动机安装基础进行处理，永磁直驱电动机使用原膜片联轴器与水泥磨相连接，直接驱动水泥磨。
图1 直驱系统与传统驱动系统的结构对比1.2原理及构成永磁直驱电机系统包括永磁电机和变频器。
永磁电机为低速低频电机，额定转速15.75rpm，额定频率15.75Hz，可以在额定转速的±10%长期运行。
启动方式为变频启动；电机定子为贴壁结构，整体浸漆；电机转子为永磁结构，电机结构简单，性能更可靠；电机采用机壳强制水冷，可保证电机内部清洁，提高电机寿命。
水冷管路规格DN100，循环水流量控制在50t/h。
变频器采用高高结构，为永磁电动机的低频电源，并使直驱系统具有软启动和调速功能。
变频器考虑裕量选用输出功率为2800kW、单元规格为350A的规格，并具备1.3倍过载能力。
永磁同步电机变频器在磨浆机上的应用
《变频器世界》 March , 2019 101 永磁同步电机变频器在磨浆机上的应用Application of Permanent Magnet Synchronous Motor Converter in Refiner新风光电子科技股份有限公司荣凯（Rong Kai） 路晗（Lu Han） 张元吉（Zhang Yuanji） 刘兴状（Liu Xingzhuang）磨浆机、永磁同步电机的应用在造纸行业越来越广泛，为解决永磁同步电机带来的启动、控制困难等问题而采用空间矢量磁场定向控制策略的永磁同步电机变频器。
永磁同步电机变频器对高浓磨浆机、永磁同步电机系统有运行稳定、良好转速相应等优点。
关键词：磨浆机；永磁同步电机；变频器；矢量控制Abstract:High-concentration pulping machine, permanent magnet synchronous motor combined drive technology in the paper industry is widely used, in order to solve the permanent magnet synchronous motor brought about by the start, control difficulties and other problems and the use of space vector magnetic field directional control strategy of the Permanent magnet synchronous motor inverter. The permanent magnet Synchronous motor inverter has the advantages of stable operation and good rotational speed for the combined drive system of high concentration pulping machine and permanent magnet synchronous motor.Key words:Refiner; Permanent magnet synchronous motor; Frequency converter; Vector control;【中图分类号】TS7 【文献标识码】B 【文章编号】1561-0330（2019）03-0101-031 引言为了将高浓浆料进行直接打浆，并增强最终产品的抗张物理强度以及降低动力消耗，在造纸的打浆工业生产过程中，应用高浓磨浆机、永磁同步电机联合驱动技术。
一种球磨机专用全封装组合式永磁直驱环形电机[实用新型专利]
![一种球磨机专用全封装组合式永磁直驱环形电机[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/7345991af90f76c660371a7c.png)
专利名称：一种球磨机专用全封装组合式永磁直驱环形电机专利类型：实用新型专利
发明人：张文通,王金平
申请号：CN201920883362.8
申请日：20190613
公开号：CN210074894U
公开日：
20200214
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：本实用新型公开了一种球磨机专用全封装组合式永磁直驱环形电机，包括定子和滚筒法兰，所述定子的两侧固定有安装座，所述定子靠近内圈设置有定子绕组，所述定子套在滚筒上，其中，所述滚筒法兰固定与滚筒的一端，所述滚筒法兰的一侧安装有转子法兰，所述转子法兰远离滚筒的一侧转动连接有转子支撑法兰，所述转子支撑法兰远离转子法兰的一侧固定有转子，所述转子上缠绕有转子绕组。
该球磨机专用全封装组合式永磁直驱环形电机，设置有拼接定子和卡块，移动拼接定子，拼接定子带动卡块进入另一个拼接定子的卡槽内，通过卡槽与卡块进行卡合，对拼接定子进行预锁紧，之后插入锁紧螺栓，使卡块固定在卡槽的内部，使拼接定子拼接成一个完整的大型定子。
申请人：青岛恩能电机有限公司
地址：266000 山东省青岛市市北区瑞昌路226号海信环湾大厦1701户
国籍：CN
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一种高效稳定型永磁直驱球磨机[实用新型专利]
![一种高效稳定型永磁直驱球磨机[实用新型专利]](https://img.taocdn.com/s3/m/8e047d10aef8941ea76e05ee.png)
专利名称：一种高效稳定型永磁直驱球磨机专利类型：实用新型专利
发明人：王家璐,陆可,鞠林叡,郭翼岭
申请号：CN201621301043.4
申请日：20161130
公开号：CN206211690U
公开日：
20170531
专利内容由知识产权出版社提供
摘要：一种高效稳定型永磁直驱球磨机，包括转筒、滑动轴承和永磁直驱电机，转筒套设于滑动轴承内，永磁直驱电机套在转筒的表面，永磁直驱电机连接直驱式变流器，永磁直驱电机为环形，包括环形机壳，以及环形设满一圆周的定子和转子，定子固定在机壳内部，定子中布有定子铁芯和定子绕组，转子为固定连接在T型磁极支架上表面的永磁体磁极，磁极支架下端插入转筒外壳上的安装槽内，安装槽由两条圆周型的凸起构成，螺栓穿过凸起上的紧固孔和T型磁极支架上的通孔。
采用环形结构的永磁直驱电机，且通过将磁极支架卡在转筒表面的安装槽内，并用螺栓固定，实现转子直接安装在转筒表面，定子通电后转子磁极直接带动转筒旋转，运行更稳定，降低维修率。
申请人：成都茂源科技有限公司
地址：610000 四川省成都市郫县成都现代工业港北片区
国籍：CN
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球磨机改造用高效节能永磁电机项目可行研究报告14页
球磨机改造用高效节能永磁电机可行性研究报告目录1项目背景 (2)2低速大转矩永磁电机的节能原理 (4)3改造方案 (7)3.1 系统改造思路示意 (7)3.2 优势分析 (8)4球磨机用永磁电机节能分析 (10)5总结 (11)附件1我国高效永磁同步电机应用现状 (11)1 项目背景《国家中长期科学和技术发展规划纲要（2019—2020）》中，“三、重点领域及其优先主题：5.制造业：（26）基础件和通用部件；和1.能源：（1）工业节能”两个主题提出。
电机及其控制系统是各种机械装备中最关键的部件，对机械装备的效率、性能、成本、可靠性以及寿命等都有着举足轻重的作用。
世界经济发展步伐的加快，增加了人们对能源的需求，能源问题已经成为影响各国经济发展速度的战略性问题。
本着我国“开发与节约并举、节约优先”的节能方针，我们要充分认识到加强节能工作的重要性和紧迫性。
图1 选矿厂球磨机现场工作照片电能是最主要的二次能源，也是最重要的节能对象。
据统计，“2019年我国各类电动机总装机容量约为4.2亿千瓦，其中异步电动机的装机容量超过全国电动机总装机容量的85%，年耗电亿万千瓦时以上，约占全国用电量的60%，运行效率比国外先进水平低10-20个百分点，相当于每年浪费电能约1500亿千瓦时。
2019年我国电动机年产量约为4500万千瓦，平均效率比发达国家低2-3个百分点。
电动机拖动系统效率比发达国家低10-30个百分点，相当于国际20世纪七、八十年代的水平。
”从上述数据可以看出：一方面，我国目前电能浪费问题仍然严重，很大程度上归因于占主体地位的工业用自电动机的综合运行性能较差，电机效率不高；另一方面，也表明我国的电机发展仍有很大的潜力空间。
因此，节能既是电机行业面临的严峻课题，也是电机行业发展的新机遇。
球磨机是选矿厂、加气混凝土原料制备中最重要的设备，他用于铁矿石、石灰、石膏、砂、矿渣等物料的粉磨。
物料只有经过粉磨并到要求细度后才能进行充分混合相互作用，才能使制品达到强度，粉磨是加气混凝土生产中的重要程序，粉磨过程耗电量大，球磨机一般是选矿厂或加气混凝土工厂中电机容量最大的设备。
球磨机使用变频永磁直驱电机优势分析
球磨机使用变频永磁直驱电机优势分析舒云峰;周巧玲;王小冬;刘小龙;赵修彬【摘要】针对目前球磨机使用的异步电机传动系统复杂等问题,对变频永磁直驱电机和异步电机在使用中的特点及优缺点进行了分析研究.研究结果得出:变频永磁直驱系统与传统异步+减速器或皮带传动系统相比较,存在结构简单、运行可靠及节能环保等多种优势,在球磨机生产中将会被广泛应用.【期刊名称】《现代矿业》【年(卷),期】2018(034)011【总页数】2页(P169-170)【关键词】球磨机;异步电机;直驱电机;变频电机【作者】舒云峰;周巧玲;王小冬;刘小龙;赵修彬【作者单位】中钢集团安徽天源科技股份有限公司;安徽省马鞍山工业学校;中钢集团安徽天源科技股份有限公司;中钢集团安徽天源科技股份有限公司;中钢集团安徽天源科技股份有限公司【正文语种】中文异步电动机以其价格便宜、适应各种工业条件等优点，被广泛应用于工业生产各个领域[1-2]，但其传动系统组成较为复杂，异步电机的效率低，功率因数小，低速发热等问题仍然无法改善。
永磁同步电动机动态响应性好，输出扭矩大，结构简单，其性能与效率是使用异步电机和变频器的组合无法超越的[3]。
本文详细介绍了异步电机和同步电机的优缺点并进行了优势分析，同步电机应用前景广阔，将越来越多地被使用到球磨机上。
1 球磨机现用异步电机简介及不足目前，球磨机使用的都是异步电机，其驱动部分为变频器+异步电机+带传动+齿轮传动的传统结构，当前的传动系统组成较为复杂，包含有两级带传动、齿轮传动，传动总效率较低，其驱动单元布置情况见图1。
图1 当前磨机驱动单元布置带传动部分存在的不足为：有弹性滑动，使传动比不恒定；张紧力较大，轴上压力较大；结构尺寸较大、不紧凑；打滑，皮带寿命短，需经常更换皮带；带与带轮间产生摩擦放电现象，影响设备的正常使用。
2 球磨机采用永磁直驱电机的特点及优势变频永磁直驱系统与传统异步+减速器或皮带传动系统相比较，存在结构简单、运行可靠、节能环保等多种优势，且在球磨机生产中越来越被广泛应用。
永磁直驱电机应用经验分享
永磁直驱马达安装后，将取消 减速机、液压连轴器等机械设备， 整体效率预计可提升15%，马达容 量从现有的150KW提升到185KW装机 功率提升23%，两项合计永磁直驱 电机装机较之前提升38%容量，改 造后能效更高（节能），机械设备 更简单，启动及过载能力更强。
单存的提高马达功率受到堆料 机主电源电缆及滑环的限制，整体 均增加容量其经济效益差，且大电 流在滑环处存在较大的安全隐患。
高效率永磁电机
永磁直驱电机
永磁直驱滚筒电机
应用范围：
风机、水泵、压缩 机等高速运转设备。
01 永磁电机的分类及应用
选粉机、提运机、盘 运机、带运机、球磨 机等低速运转设备。
主要应用于带运机 初期应用于煤矿
永磁直驱电机应用经验分享
PART TWO
改造选择永磁滚筒电机的原因
永磁直驱电机应用经验分享 石灰石堆料机卸料皮带改造永磁滚筒电机的原因
04 总结
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THANKS
感谢您的聆听
1、原异步电机+减速机+液压联轴器拆除
改造后由永磁直驱变频滚筒电机替代
附图：
2、滚筒电机改造示意
03 改造前后对比
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PART FOUR
总结
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传统驱动方式的不足
传统的机械传动环节较多、占用空间大、噪声大、 润滑油渗漏污染，致使日常维护量大、运行可靠 性相对较低、运行成本高。
02 改造选择永磁滚筒电机的原因
堆料机待机时系统电压约410V,启动 时电压降到约260V； 电压降到380V额定标准电压的68%。
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永磁直驱电机在球磨机上的应用
发表时间：2018-10-23T15:31:30.197Z 来源：《防护工程》2018年第12期作者：崔建林葛新勇
[导读] 对很多磨机来说已经不再需要破碎功能，磨机的有效功耗只有6%左右，其余能量全部以热能形式浪费。
很少有人去研究球磨转速对磨机功耗的影响，永磁直驱电机可以随时改变磨机运行速度，便于研究磨机转速对功耗的影响。
崔建林葛新勇
天津冀东水泥有限公司天津 308501
随着粉磨技术的不断进步，近几年新上项目的水泥磨基本都是立磨系统，现有水泥球磨机都是10年以前的产品。
水泥磨实际转速都是根据经验公式计算得出水泥磨理论适宜转速，再根据磨机规格、研磨体种类、衬板形式、填充率等确定的，当初充分考虑了磨机的破碎功能和研磨功能，磨机转速生产出来就不再变动。
但现实情况是，随着近几年在预粉磨方面的改进，人们基本上都在研究怎样降低入磨粒度，随着入磨物料粒度大幅降低，对很多磨机来说已经不再需要破碎功能，磨机的有效功耗只有6%左右，其余能量全部以热能形式浪费。
很少有人去研究球磨转速对磨机功耗的影响，永磁直驱电机可以随时改变磨机运行速度，便于研究磨机转速对功耗的影响。
我公司二线水泥磨（电机功率2500KW，减速机型号JS1300，磨机规格φ4.2×10m，额定转速15.75rpm）在2017年2月份改造为永磁直驱电机，本文就永磁直驱电机方案、安装调试、能耗对比和优缺点情况进行总结分享。
一、改造技术方案
1.1 方案
水泥磨直驱系统改造是原驱动系统中减速机及其润滑油站、异步电动机及其水电组柜、润滑油站、冷却风机全部取消，原设备安装基础按照永磁电动机安装基础进行处理，永磁直驱电动机使用原膜片联轴器与水泥磨相连接，直接驱动水泥磨。
图1 直驱系统与传统驱动系统的结构对比
1.2原理及构成
永磁直驱电机系统包括永磁电机和变频器。
永磁电机为低速低频电机，额定转速15.75rpm，额定频率15.75Hz，可以在额定转速的±10%长期运行。
启动方式为变频启动；电机定子为贴壁结构，整体浸漆；电机转子为永磁结构，电机结构简单，性能更可靠；电机采用机壳强制水冷，可保证电机内部清洁，提高电机寿命。
水冷管路规格DN100，循环水流量控制在50t/h。
变频器采用高高结构，为永磁电动机的低频电源，并使直驱系统具有软启动和调速功能。
变频器考虑裕量选用输出功率为2800kW、单元规格为350A的规格，并具备1.3倍过载能力。
变频器本身有现场、中控两种控制方式。
在现场有启动按钮。
现场检修启动时，变频器以最慢转速运行，电气增加了硬联锁功能，确保变频器高压柜不能启动。
变频器使用空水冷却器并配置一台10P工业空调。
二、改造的背景及原因
1、我公司原有的水泥磨减速机损坏，如果进行维修预计维修费为170万元，购买新的减速机预计费用为240万元，费用较高。
且目前这种大型减速机折合每年的维护费用约20万元。
而新的永磁直驱电机可以20年免维护。
2、我公司水泥磨为单仓磨使用的是马克托的波纹衬板，主要是利用水泥磨的研磨功能，进过衬板厂家的测算，适当降低水泥转速，补加10吨直径20-25的球，理论计算磨机粉磨效率没有降低。
3、直驱电机在集团内部开始使用，使用效果良好，并且节电率可观，预计我公司改造后节电率至少5%以上。
基于以上3点原因和新型永磁电机在球磨机上实验应用的原因，我公司采用永磁直驱系统替代原来的电机和减速机系统。
系统调试使用过程
球磨永磁直驱系统调试主要分为两个部分，第一部分为常规调试，包括：空载调试、带载调试和满载试运行；第二部分为直驱系统运行效果测试，包括：改造前后效果对比，调速提产。
2.1、空载调试
系统安装完成后，在球磨机不加球、不投料的情况下进行运转实验。
主要测试变频器控制永磁电动机在不同速度点运转，检查永磁电动机安装质量，变频器与永磁电动机的参数匹配情况，连锁控制/保护测试。
由于磨机筒体内没有研磨体，球磨机负载较小，电机启动正常平稳，0.1-17 rpm各级转速都可随意调整。
额定转速下电流值10-20A左右，运行1小时。
相关参数符合设计文件和运行要求。
2.2、50%负荷调试
磨机能够正常启动，当频率加载到11 rpm以上时，电机发生剧烈的振动。
经过调整励磁电流，消除了振动，电机达到额定转速15.75 rpm，运行电流为135A，输出电压为6500V，功率为1200Kwh左右。
运行各参数正常符合要求。
2.3、满载试车
磨机满载后，能够正常启动，转速逐步加载到达到15.75 rpm，电机运行平稳，但当启动其他设备时，供电电压出现压降（低于5900V）时，电机有轻微振动。
适当降低运行转速，在15.65 rpm时连续运行，电机运行平稳正常。
运行电流为235A，输出电压为6500V，
功率为2300Kwh左右。
针对在额定转速时，瞬间电压低造成的电机振动，经厂家会诊可能为变频供电谐波造成，准备更换开关板继续实验正常。
2.4、故障停机带料启动
将磨机在正常生产工况下突然停机，进行启动，没有成功。
经分析主要因，磨机在正常生产过程中，突然停机内部存在一定物料，造成了启动转矩变大，电压低，电流高，造成启动报输出过流速断。
决定球磨机的启动过程所需要的力矩主要有两方面的因素，一是磨机系统的摩擦力矩（机械损耗）；二是研磨体和物料总中心便宜对轴所产生的有效力矩。
其力矩基本方程式为：
M电机=M摩擦+M重力+J dW/dt
M电机表示电机的输出力矩；M摩擦表示传动系统的摩擦力矩；M重力表示筒内负载重力产生的力矩；J表示惯性力矩；w表示角速度。
根据他人实验数据得出的球磨机启动过程中转矩和转速的特性曲线，如图所示：
图4 球磨机转速与转矩的特征曲线
磨机加速到25%额定转速之下时，要经历一个最小扭矩，据此选取4rpm为磨机慢转运行频率。
最大转矩产生大约37%额定转速时。
解决方法：改变启动控制程序，使变频器不仅是简单的矢量控制，在保证磁通不过饱和前提下，提高低频率时的输出电压，使频率在9HZ时，输出电压达到4600V，电机正常启动。
2.5、慢转调试
在满载情况下，通过提高低频率时输出电压，使磨机在低频率时转矩升高，目前测试最低能够在2 rpm下运行，没有减速机使用方便。
三、永磁直驱电机能耗情况对比
经过一年运行，我公司利用直驱电机调速功能，对不同转速下水泥磨台时及能耗数据进行采集对比如下：
在额定频率15.75HZ的运行功率为2145.49KW，较改造前的2260.46节省114.97kw；节电率为5.09%。
在额定频率15.75HZ的运行功率为2145.49KW，较改造前的2260.46节省114.97kw；节电率为5.09%。
目前我公司的水泥磨允许在单耗最低的15.25rpm。
四、永磁直驱电机系统优缺点：
4.1优点
（1）结构简单，去掉了减速机、辅助油站，慢转辅传装置、异步电动机润滑油站、水电阻柜和冷却风机，减少设备故障点，减少了润换油使用量，提高磨机运行可靠性。
（2）可频繁开机，解决了频繁开停磨机对减速机的损伤，便于生产躲峰就谷运行。
（3）运行平稳，噪声小，有利于工人职业健康。
（4）永磁电动机功率因数高（接近1）具有了高效节能的优势。
（5）速度可调，方便磨机在不同研磨体和不同物料状态下调速，可找到磨机运行的最佳转速，提高产量降低电耗，提高生产率，为新型研磨体实验提供条件。
4.2缺点
1、投资较高。
2、受变频器及电子元件的使用寿命影响，使用一段时间后变频器元器件老化，后期会增加维护量。
结束语：
永磁直驱电机在汽车、电动车领域运用较为成熟，我集团在立磨和煤磨上也都成功应用。
在水泥球磨机使用永磁直驱电机尚属首次，运行较为成功，经与研磨专家探讨，通过调整磨机转速与研磨体装载量，能耗还有降低空间，我公司将继续在此方面试验。
直驱电机能耗
低、噪音小，维护少优点将使其在更多领域广泛运用。