[00137494]球磨機用低速直驅永磁同步電動機技術方案

一、任務來源 山西趙莊鑫光發電有限公司球磨機項目 二、應用領域及技術原理 本課題研究解決了低速直驅永磁同步電動機新型模塊化定轉子結構、齒槽轉矩抑制、提高效率以及溫度場分析等多項共性關鍵技術,開發了適用于模塊化結構分數槽集中繞組大轉矩直驅永磁同步電動機的軟件平臺,在解決上述關鍵技術的基礎上,利用軟件平臺開發了一臺1600kW、90r/min低速直驅永磁同步電動機,電機采用具有高容錯能力的定轉子模塊化結構,效率≥96%。所開發的低速直驅永磁同步電動機可廣泛應用于球磨機等場合。 三、性能指標 1、對低速直驅永磁同步電動機相關關鍵技術的要求 研究解決低速直驅永磁同步電動機的新型模塊化結構、高容錯能力、高效率和低齒槽轉矩和熱管理技術等多項共性關鍵技術,具有自主知識產權,為今后系列開發該類新低速直驅永磁同步電動機奠定基礎、在此基礎上申請并獲批專利2～3項; 2、1600kW電機的技術指標 完成額定功率1600kW、額定轉速90r/min、額定效率≥96%的低速直驅永磁同步電動機。 3、完成低速直驅永磁同步電動機的企業標準。 四、成果的創新性、先進性 1、在大型球磨機用電機領域,率先采用先進的直驅永磁同步電動機技術,取消了減速器和液力耦合器等部件,大大提高了系統的效率,降低維護成本,提高可靠性,具有重要的經濟效益和社會效益。 2、本課題在比較和研究的基礎上,提出一種新型可拆卸的模塊式結構永磁同步電動機。該電機的定子鐵心和轉子磁極均采用獨立的模塊拼接結構,各模塊之間相互獨立,當其中一個模塊發生故障時（如繞組絕緣損壞或者永磁體發生局部不可逆失磁）,只需將單個模塊拆卸維修,進一步降低維護成本。在電樞繞組設計上,采用多極少槽結構,實現電樞繞組單齒繞,這種結構由于端部不重疊,提高了絕緣的可靠性,具有很強的容錯能力。 3、由于低速直驅永磁同步電動機屬于低速、大功率電機,電機各項損耗中的銅耗所占比例很大,因此本課題將研究多極少槽的配合型式,以大大縮短繞組的端部,從而減小電機的銅耗,提高效率。但采用多極少槽的同時,也將引入大量的諧波,從而會在永磁體中產生較大的渦流損耗,因此采用一種新型極靴式轉子磁極結構來降低永磁體渦流損耗,以提高電機效率和運行可靠性。 4、本課題采用瞬態聯合仿真技術進行分析,同時利用溫度場計算電機各部溫度,以便對電機的銅耗、鐵耗、機械耗、雜散損耗以及高次諧波在永磁體表面產生的渦流損耗等進行深入研究。分析溫度分布規律,研究電機的各個局部過熱點,合理設計電機的繞組端部結構、冷卻系統,以降低溫升和消除局部過熱點。 五、作用意義 目前能源緊張、環境污染,已嚴重威脅人類的生存和發展,節能環保、發展綠色、低碳經濟已受到人們的廣泛重視。球磨機等傳動系統目前大多由大功率異步電動機、減速器和液力耦合器等組成。由于減速器和液力耦合器的存在,使得傳動系統體積龐大、傳動效率低下且設備維護繁瑣。采用低速直驅永磁同步電動機替代異步電動機-減速器-液力耦合器系統直接驅動負載運行,可取消機械減速機構,使得傳動系統的機械結構變得非常簡單,系統功率密度大幅提高,既減輕了日常維護工作,又提高了設備效率,系統可靠性也大為增加。 在這一背景下,開發新一代高效、節能、重量輕、功率密度高的低速直驅永磁同步電動機,符合產業政策和發展規劃,屬于戰略性新興節能環保產業,具有廣闊的發展前景,不僅能夠有效地提升我國球磨機產品的研制生產能力和制造工藝水平,加快產業化步伐,而且高性能低速直驅永磁同步電動機本身又是一個高技術含量、高附加值的機電一體化產品,在皮帶機、刮板機、電梯、風力發電、電動汽車等工業領域具有廣泛的應用前景和巨大的市場需求。因此,開發應用于球磨機的低速直驅永磁同步電動機及其關鍵技術具有重要的經濟效益和社會效益。 六、推廣應用的范圍條件和前景以及存在的問題和改進意見 該項目成果技術成熟,具備推廣條件,推廣前景廣闊。建議進一步開展該產品的應用研究,擴大產品應用推廣工作。