專利名稱：一種球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)中心傳動(dòng)直驅(qū)系統(tǒng)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種球磨機(jī)中心傳動(dòng)系統(tǒng)，尤其設(shè)計(jì)一種球磨機(jī)中心傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)。
背景技術(shù)：
球磨機(jī)是物料被破粹之后，再進(jìn)行粉磨的關(guān)鍵設(shè)備，廣泛用于選礦、建材、化工等需要對(duì)原材料進(jìn)行粉磨加工的行業(yè)，是工業(yè)生產(chǎn)中廣泛使用的高細(xì)磨機(jī)械之一。球磨機(jī)包括水平的筒體、進(jìn)出料空心軸以及磨頭，筒體為長(zhǎng)形圓筒，筒內(nèi)裝有研磨體，筒體為鋼板制造，內(nèi)壁由鋼制耐磨襯板與筒體固定，研磨體一般為鋼制圓球，并按不同直徑和一定比例裝入筒中。目前使用的球磨機(jī)大多是采用開(kāi)式齒輪副的邊緣傳動(dòng)，包括電機(jī)、平行減速機(jī)、小齒輪、大齒圈、球磨機(jī)筒體等，通過(guò)電機(jī)驅(qū)動(dòng)，將驅(qū)動(dòng)力傳輸?shù)狡叫袦p速機(jī)輸出軸的小齒輪上，再帶動(dòng)固定于球磨機(jī)滾筒邊緣上的大齒圈，使球磨機(jī)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)，筒體兩端的中心軸是通過(guò)滑動(dòng)軸承支撐。這種異步電機(jī)-減速機(jī)-齒輪副的傳動(dòng)結(jié)構(gòu)體積大、安裝占地面積大、運(yùn)行時(shí)噪聲大，機(jī)械效率一般為0.6左右，存在耗能高、能量利用率低等問(wèn)題，顯然與我國(guó)現(xiàn)行節(jié)能減排的能源戰(zhàn)略不符。同時(shí)，邊緣傳動(dòng)的開(kāi)式齒輪處于難以嚴(yán)格密封的齒輪罩，難以保持良好的潤(rùn)滑，暴露的齒輪副需要不斷加油潤(rùn)滑，易污染，粉塵侵入后磨損相當(dāng)劇烈，其壽命較短，且邊緣傳動(dòng)的零件分散，供油點(diǎn)和檢查點(diǎn)較大，操作、檢查、維修困難。特別是在起動(dòng)和運(yùn)轉(zhuǎn)時(shí)因要克服滑動(dòng)軸承的相對(duì)較大的摩擦力，必然增大電機(jī)功率損耗。為了解決解決上述邊緣傳動(dòng)存在的不足，近年有多項(xiàng)專利均提出用中心傳動(dòng)取代邊緣傳動(dòng)，如中國(guó)專利申請(qǐng)91212025 “中心傳動(dòng)球磨機(jī)”采用主電機(jī)通過(guò)液力耦合器、行星齒輪減速器、中心傳動(dòng)軸帶動(dòng)筒體轉(zhuǎn)動(dòng)；專利96224895 “中心傳動(dòng)圓錐球磨機(jī)”電動(dòng)機(jī)通過(guò)液力耦合器、減速器、周邊排料器沿軸向帶動(dòng)筒體；專利98204546“中心傳動(dòng)托輥式球磨機(jī)”筒體兩端為中空端軸，分別與中空結(jié)構(gòu)的進(jìn)出料磨頭連接，進(jìn)出料磨頭由托輥支撐，出料磨頭通過(guò)出料器與減速機(jī)的輸出軸相連接；等等。這些設(shè)計(jì)雖然都對(duì)球磨機(jī)的邊緣傳動(dòng)系統(tǒng)做了不同程度相應(yīng)的改進(jìn)，但均不夠完善，具體表現(xiàn)為提出的球磨機(jī)中心傳動(dòng)系統(tǒng)仍然需要液力耦合器、減速機(jī)等機(jī)械調(diào)速設(shè)備，都沒(méi)能夠徹底去掉減速機(jī)，實(shí)現(xiàn)真正意義上的直接驅(qū)動(dòng)。上述專利所述球磨機(jī)中心傳動(dòng)系統(tǒng)中需要的液力耦合器造價(jià)高，減速機(jī)運(yùn)行時(shí)會(huì)因齒輪嚙合發(fā)出噪音，易磨損，并且減速機(jī)需要定期加潤(rùn)滑油，維護(hù)工作量大，最重要的是會(huì)使整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的效率大幅度降低，顯然與節(jié)能減排和降低單位產(chǎn)品能耗不符；并且不同設(shè)備部件之間通過(guò)聯(lián)軸器相連，很難保證連接的同心度，容易產(chǎn)生機(jī)械磨損，以至增大驅(qū)動(dòng)裝置的負(fù)載。低速大轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)系統(tǒng)一般是指轉(zhuǎn)速低于500 r/min,額定輸出轉(zhuǎn)矩大于500N. m的傳動(dòng)系統(tǒng)。這樣的傳動(dòng)系統(tǒng)在許多工業(yè)傳動(dòng)領(lǐng)域中是常見(jiàn)的，球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)就是典型的低速大轉(zhuǎn)矩傳動(dòng)系統(tǒng)。在這些要求低速傳動(dòng)的系統(tǒng)中，目前主要采用傳統(tǒng)的異步機(jī)一減速機(jī)的驅(qū)動(dòng)模式。這種驅(qū)動(dòng)模式的缺點(diǎn)主要體現(xiàn)在第一，由于減速機(jī)齒輪等機(jī)械原因降低了系統(tǒng)的整體傳動(dòng)效率；第二，由于減速機(jī)的存在使傳動(dòng)系統(tǒng)的整體體積較大，或者說(shuō)系統(tǒng)的傳輸功率密度較低；第三，以減速機(jī)和齒輪為主要調(diào)速設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速能力是有限的、固定的，很難根據(jù)球磨機(jī)所加工原料的不同來(lái)對(duì)筒體轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的控制和調(diào)整、適應(yīng)工礦能力差。顯然，傳統(tǒng)的驅(qū)動(dòng)模式己無(wú)法適應(yīng)現(xiàn)代驅(qū)動(dòng)的要求，存在著諸多理論和技術(shù)問(wèn)題有待解決。在電機(jī)及其傳動(dòng)系統(tǒng)供電、控制方面，為了減小控制電流，諸如球磨機(jī)此類大型機(jī)械裝備的主驅(qū)動(dòng)電機(jī)通常采用6kV以上的高壓異步電機(jī)驅(qū)動(dòng)，并且其主驅(qū)動(dòng)電機(jī)都是按系統(tǒng)最大負(fù)荷選取的，而實(shí)際運(yùn)行時(shí)大部分系統(tǒng)的平均負(fù)載率不足50%，此時(shí)感應(yīng)電動(dòng)機(jī)的效率和功率因數(shù)一般低于0.6。解決這種矛盾的一般方法是采用變頻調(diào)速，但高壓變頻器性能和可靠性都遠(yuǎn)不及低壓變頻器，尤其是價(jià)格，相同功率的高壓變頻器幾乎是低壓的3、倍。因此，這種電壓等級(jí)即增加了制造成本，也增加了控制成本，整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)存在造價(jià)高、效率低、可靠性差、對(duì)電網(wǎng)諧波污染等弊端。為了克服傳統(tǒng)的異步電機(jī)-減速機(jī)-齒輪副的球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)存在的不足，本實(shí)用新型提出了將傳統(tǒng)的球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)改為低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，同時(shí)采用1000V以下低壓電源通過(guò)變頻器對(duì)永磁電機(jī)進(jìn)行供電。采用低速大轉(zhuǎn)矩直接驅(qū)動(dòng)，不但具有體積小、安裝占地面積小、運(yùn)行噪音小、維護(hù)頻率低等特點(diǎn)，并且整個(gè)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率可以明顯提高；采用電機(jī)與球磨機(jī)轉(zhuǎn)筒共用軸承方式，保證了機(jī)械連接的同心度，減少了機(jī)械磨損；采用1000V以下低壓電源供電，不但能大幅度降低傳動(dòng)系統(tǒng)所需設(shè)備的價(jià)格，也能降低由高壓電源帶來(lái)的設(shè)備絕緣破壞的風(fēng)險(xiǎn)；采用變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電，在電機(jī)需要調(diào)速的場(chǎng)合，可以根據(jù)球磨機(jī)所加工原料的不同實(shí)現(xiàn)對(duì)筒體轉(zhuǎn)速的控制和調(diào)整，能好的適應(yīng)工礦的需求；當(dāng)電機(jī)額定頻率是電源工頻時(shí)，可以通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)變頻電機(jī)的起動(dòng)，待電機(jī)起動(dòng)過(guò)程完成后，將電機(jī)切換到用低壓電源直接供電，此時(shí)可以用變頻器繼續(xù)起動(dòng)下一臺(tái)變頻電機(jī)，該做法實(shí)現(xiàn)了用一臺(tái)變頻器順序起動(dòng)多臺(tái)變頻電機(jī)。綜上，所提出的采用1000V以下低壓電源通過(guò)變頻器供電的球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁同步電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)具有造價(jià)低、傳動(dòng)效率高的特點(diǎn)，能很好的適應(yīng)不同工況的需求以及國(guó)家節(jié)能減排的能源戰(zhàn)略。
發(fā)明內(nèi)容本實(shí)用新型要解決的技術(shù)問(wèn)題是為了克服球磨機(jī)傳統(tǒng)傳動(dòng)系統(tǒng)異步電機(jī)-減速機(jī)-齒輪副結(jié)構(gòu)存在的體積大、占地面積大、易污染、壽命短、傳動(dòng)效率低等不足和由于采用高壓電源供電所引起的設(shè)備造價(jià)高、可靠性差、對(duì)電網(wǎng)諧波污染等弊端，本發(fā)明提供一種球磨機(jī)，采用低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)，并利用1000V以下低壓電源通過(guò)變頻器對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電，該發(fā)明顯著提高了整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，降低了成本。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本實(shí)用新型采用以下技術(shù)方案一種球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)中心傳動(dòng)直驅(qū)系統(tǒng)，包括兩端安裝有中空軸作為進(jìn)料軸和排料軸的筒體，以筒體兩端中空軸為電機(jī)轉(zhuǎn)軸，筒體兩端的中空軸上安裝有滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承固定安裝在軸承底座上，電機(jī)轉(zhuǎn)軸與筒體共用一套滾動(dòng)軸承，其特征在于筒體兩端中空軸的一端安裝有電機(jī)，電機(jī)包括在中空軸的表面采用切向結(jié)構(gòu)固定安裝永磁體形成電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)定子直接套在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間留有氣隙，電機(jī)定子外安裝有機(jī)殼，電機(jī)定子和機(jī)殼利用下方的電機(jī)機(jī)座進(jìn)行固定，機(jī)殼外安裝有電機(jī)控制系統(tǒng)。所述電機(jī)為低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)。所述的電機(jī)控制系統(tǒng)連接1000V以下低壓電源對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電。所述的電機(jī)控制系統(tǒng)在1000V以下低壓電源側(cè)接有用于起動(dòng)電機(jī)的變頻器。本實(shí)用新型有益效果本實(shí)用新型所述球磨機(jī)采用了低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)中心傳動(dòng)直接驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)，與傳統(tǒng)球磨機(jī)所采用的開(kāi)式齒輪副的邊緣傳動(dòng)系統(tǒng)相比，徹底取消了邊緣傳動(dòng)結(jié)構(gòu)中存在大齒圈、小齒輪、減速機(jī)等部件，使設(shè)備體積大大減小、結(jié)構(gòu)更加緊湊，具有占地面積較小、重量輕、運(yùn)行噪音小、傳動(dòng)效率高、節(jié)能效果好等優(yōu)點(diǎn)。采用低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)的球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)，將傳統(tǒng)的異步電機(jī)-減速機(jī)-齒輪副的復(fù)雜而龐大的驅(qū)動(dòng)裝置直接用一個(gè)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)替代，有效避免了開(kāi)式齒輪處于難以嚴(yán)格密封的齒輪罩，難以保持良好的潤(rùn)滑，暴露的齒輪副需要不斷加油潤(rùn)滑，易污染，粉塵侵入后磨損相當(dāng)劇烈，其壽命較短，且邊緣傳動(dòng)的零件分散，供油點(diǎn)和檢查點(diǎn)較大，操作、檢查、維修困難等缺點(diǎn)；利用永磁電同步機(jī)本身具有的在25% 120%額定負(fù)載范圍內(nèi)均可保持較高的效率和功率因數(shù)的特點(diǎn)，有效改善了球磨機(jī)采用異步電機(jī)在輕載運(yùn)行狀態(tài)是效率和功率因數(shù)低的缺點(diǎn)，使輕載運(yùn)行更加節(jié)能。另外，采用電機(jī)轉(zhuǎn)軸與球磨機(jī)筒體共用一套軸承的方式，保證了機(jī)械連接的同心度，減少了磨損；采用1000V以下低壓電源通過(guò)變頻器進(jìn)行供電，一方面可以克服由于采用高壓電源所引起的設(shè)備造價(jià)高、效率低、可靠性差、對(duì)電網(wǎng)諧波污染等弊端；另一方面能夠克服以減速機(jī)和齒輪為主要調(diào)速設(shè)備的傳動(dòng)系統(tǒng)調(diào)速能力有限、固定的不足，可以根據(jù)球磨機(jī)所加工原料的不同來(lái)對(duì)筒體轉(zhuǎn)速進(jìn)行相應(yīng)的控制和調(diào)整、適應(yīng)工礦能力強(qiáng)，并且當(dāng)電機(jī)額定頻率是電源工頻時(shí)，可以通過(guò)變頻器實(shí)現(xiàn)變頻電機(jī)的起動(dòng)，待電機(jī)起動(dòng)過(guò)程完成后，將電機(jī)切換到用低壓電源直接供電，此時(shí)可以用變頻器繼續(xù)起動(dòng)下一臺(tái)變頻電機(jī)，該做法實(shí)現(xiàn)了用一臺(tái)變頻器順序起動(dòng)多臺(tái)變頻電機(jī)。綜上所述，本實(shí)用新型所述球磨機(jī)采用1000V以下低壓電源通過(guò)變頻器供電的低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)傳動(dòng)系統(tǒng)具有體積小、安裝面積小、運(yùn)行噪音小、設(shè)備造價(jià)低、可靠性高等特點(diǎn)，可廣泛應(yīng)用于球磨機(jī)傳動(dòng)系統(tǒng)中，有效的提高了球磨機(jī)的實(shí)用壽命和傳動(dòng)效率，降低了能量損耗，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能。


圖1為本實(shí)用新型球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)直驅(qū)系統(tǒng)主視結(jié)構(gòu)示意圖；圖2為圖1的A-A向剖視圖；圖3為電機(jī)控制系統(tǒng)供電示意圖；附圖標(biāo)記說(shuō)明1.進(jìn)料軸、2.滾動(dòng)軸承、3.軸承底座、4.筒體、5.電機(jī)底座、6.低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)、7.電機(jī)定子、8.電機(jī)轉(zhuǎn)子、9.排料軸、10.電機(jī)轉(zhuǎn)軸，11.電機(jī)控制系統(tǒng)，12.變頻器。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖對(duì)本實(shí)用新型進(jìn)行詳細(xì)說(shuō)明。圖1為本實(shí)用新型球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)直驅(qū)系統(tǒng)主視結(jié)構(gòu)示意圖，如圖所示，球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)中心傳動(dòng)直驅(qū)系統(tǒng)主要包括軸承底座3、電機(jī)底座5、筒體4、滾動(dòng)軸承2、電機(jī)控制系統(tǒng)11和用于驅(qū)動(dòng)筒體4轉(zhuǎn)動(dòng)的電機(jī)，筒體4安裝在電機(jī)轉(zhuǎn)軸10上，筒體4兩端安裝有滾動(dòng)軸承2，電機(jī)轉(zhuǎn)軸10與筒體4共用一套滾動(dòng)軸承2，滾動(dòng)軸承2固定安裝在軸承底座3上。筒體4兩端安裝有中空軸作為進(jìn)料軸1和排料軸9，進(jìn)料軸1或排料軸9的中空軸上安裝有電機(jī)，用中心傳動(dòng)方式，直接利用中空軸作為電機(jī)轉(zhuǎn)軸10。電機(jī)選用低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)6，在中空軸的表面采用切向結(jié)構(gòu)固定安裝永磁體組成電機(jī)轉(zhuǎn)子8，電機(jī)定子7直接套在電機(jī)轉(zhuǎn)子8上，電機(jī)定子7和電機(jī)轉(zhuǎn)子8之間留有氣隙，電機(jī)定子7外安裝有機(jī)殼，如圖2所示。電機(jī)定子7和機(jī)殼利用下方的電機(jī)機(jī)座5進(jìn)行固定，機(jī)殼外安裝有電機(jī)控制系統(tǒng)11，電機(jī)控制系統(tǒng)供電示意圖如圖3所示，電機(jī)控制系統(tǒng)11在1000V以下低壓電源側(cè)接有一臺(tái)變頻器12，通過(guò)變頻器12實(shí)現(xiàn)變頻電機(jī)的起動(dòng)，電機(jī)起動(dòng)過(guò)程完成后，將電機(jī)切換到用低壓電源直接供電，此時(shí)可以用變頻器12繼續(xù)起動(dòng)下一臺(tái)變頻電機(jī)，該做法實(shí)現(xiàn)了用一臺(tái)變頻器順序起動(dòng)多臺(tái)變頻電機(jī)。 以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理和主要特征，以及本實(shí)用新型的優(yōu)點(diǎn)。本行業(yè)的技術(shù)人員應(yīng)該了解，本實(shí)用新型不受上述實(shí)施例的限制，上述實(shí)施例和說(shuō)明書中描述的只是說(shuō)明本實(shí)用新型的原理，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本實(shí)用新型還會(huì)有各種變化和改進(jìn)，這些變化和改進(jìn)都落入要求保護(hù)的本發(fā)明范圍內(nèi)。本實(shí)用新型要求保護(hù)范圍由所附的權(quán)利要求書及其等效物界定。
權(quán)利要求1.一種球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)中心傳動(dòng)直驅(qū)系統(tǒng)，包括兩端安裝有中空軸作為進(jìn)料軸(1)和排料軸(9)的筒體(4)，以筒體(4)兩端中空軸為電機(jī)轉(zhuǎn)軸(10)，筒體(4)兩端的中空軸上安裝有滾動(dòng)軸承(2)，滾動(dòng)軸承(2)固定安裝在軸承底座(3)上，電機(jī)轉(zhuǎn)軸(10)與筒體(4)共用一套滾動(dòng)軸承(2)，其特征在于筒體(4)兩端中空軸的一端安裝有電機(jī)，電機(jī)包括在中空軸的表面采用切向結(jié)構(gòu)固定安裝永磁體形成電機(jī)轉(zhuǎn)子(8)，電機(jī)定子(7)直接套在電機(jī)轉(zhuǎn)子(8)上，電機(jī)定子(7)和電機(jī)轉(zhuǎn)子(8)之間留有氣隙，電機(jī)定子(7)外安裝有機(jī)殼，電機(jī)定子(7)和機(jī)殼利用下方的電機(jī)機(jī)座(5)進(jìn)行固定，機(jī)殼外安裝有電機(jī)控制系統(tǒng) (11)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)中心傳動(dòng)直驅(qū)系統(tǒng)，其特征在于所述電機(jī)為低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)(6)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述一種球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)中心傳動(dòng)直驅(qū)系統(tǒng)，其特征在于所述的電機(jī)控制系統(tǒng)(11)連接1000V以下低壓電源對(duì)電機(jī)進(jìn)行供電。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述一種球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)中心傳動(dòng)直驅(qū)系統(tǒng)，其特征在于所述的電機(jī)控制系統(tǒng)(11)在1000V以下低壓電源側(cè)接有用于起動(dòng)電機(jī)的變頻器(12)。
專利摘要一種球磨機(jī)低速大轉(zhuǎn)矩永磁電機(jī)中心傳動(dòng)直驅(qū)系統(tǒng)，包括兩端安裝有中空排料軸和進(jìn)料軸的筒體，以筒體兩端中空軸作為電機(jī)轉(zhuǎn)軸，中空軸上安裝有滾動(dòng)軸承，滾動(dòng)軸承固定安裝在軸承底座上，電機(jī)轉(zhuǎn)軸與筒體共用一套滾動(dòng)軸承；中空軸一端安裝有電機(jī)，直接在中空軸的表面采用切向結(jié)構(gòu)固定安裝永磁體組成電機(jī)轉(zhuǎn)子，電機(jī)定子直接套在電機(jī)轉(zhuǎn)子上，電機(jī)定子和電機(jī)轉(zhuǎn)子之間留有氣隙，電機(jī)定子外安裝有機(jī)殼，電機(jī)定子和機(jī)殼利用下方的電機(jī)機(jī)座進(jìn)行固定，機(jī)殼外安裝有電機(jī)控制系統(tǒng)，電機(jī)控制系統(tǒng)采用1000V以下低壓電源供電。本實(shí)用新型顯著提高了整個(gè)傳動(dòng)系統(tǒng)的傳動(dòng)效率，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能，降低了成本。
文檔編號(hào)H02K7/10GK202316045SQ20112046927
公開(kāi)日2012年7月11日 申請(qǐng)日期2011年11月23日 優(yōu)先權(quán)日2011年11月23日
發(fā)明者馮桂宏, 張炳義, 賈宇琪 申請(qǐng)人:沈陽(yáng)工業(yè)大學(xué)