[00137494]球磨机用低速直驱永磁同步电动机技术方案

一、任务来源 山西赵庄鑫光发电有限公司球磨机项目 二、应用领域及技术原理 本课题研究解决了低速直驱永磁同步电动机新型模块化定转子结构、齿槽转矩抑制、提高效率以及温度场分析等多项共性关键技术,开发了适用于模块化结构分数槽集中绕组大转矩直驱永磁同步电动机的软件平台,在解决上述关键技术的基础上,利用软件平台开发了一台1600kW、90r/min低速直驱永磁同步电动机,电机采用具有高容错能力的定转子模块化结构,效率≥96%。所开发的低速直驱永磁同步电动机可广泛应用于球磨机等场合。 三、性能指标 1、对低速直驱永磁同步电动机相关关键技术的要求 研究解决低速直驱永磁同步电动机的新型模块化结构、高容错能力、高效率和低齿槽转矩和热管理技术等多项共性关键技术,具有自主知识产权,为今后系列开发该类新低速直驱永磁同步电动机奠定基础、在此基础上申请并获批专利2～3项; 2、1600kW电机的技术指标 完成额定功率1600kW、额定转速90r/min、额定效率≥96%的低速直驱永磁同步电动机。 3、完成低速直驱永磁同步电动机的企业标准。 四、成果的创新性、先进性 1、在大型球磨机用电机领域,率先采用先进的直驱永磁同步电动机技术,取消了减速器和液力耦合器等部件,大大提高了系统的效率,降低维护成本,提高可靠性,具有重要的经济效益和社会效益。 2、本课题在比较和研究的基础上,提出一种新型可拆卸的模块式结构永磁同步电动机。该电机的定子铁心和转子磁极均采用独立的模块拼接结构,各模块之间相互独立,当其中一个模块发生故障时（如绕组绝缘损坏或者永磁体发生局部不可逆失磁）,只需将单个模块拆卸维修,进一步降低维护成本。在电枢绕组设计上,采用多极少槽结构,实现电枢绕组单齿绕,这种结构由于端部不重叠,提高了绝缘的可靠性,具有很强的容错能力。 3、由于低速直驱永磁同步电动机属于低速、大功率电机,电机各项损耗中的铜耗所占比例很大,因此本课题将研究多极少槽的配合型式,以大大缩短绕组的端部,从而减小电机的铜耗,提高效率。但采用多极少槽的同时,也将引入大量的谐波,从而会在永磁体中产生较大的涡流损耗,因此采用一种新型极靴式转子磁极结构来降低永磁体涡流损耗,以提高电机效率和运行可靠性。 4、本课题采用瞬态联合仿真技术进行分析,同时利用温度场计算电机各部温度,以便对电机的铜耗、铁耗、机械耗、杂散损耗以及高次谐波在永磁体表面产生的涡流损耗等进行深入研究。分析温度分布规律,研究电机的各个局部过热点,合理设计电机的绕组端部结构、冷却系统,以降低温升和消除局部过热点。 五、作用意义 目前能源紧张、环境污染,已严重威胁人类的生存和发展,节能环保、发展绿色、低碳经济已受到人们的广泛重视。球磨机等传动系统目前大多由大功率异步电动机、减速器和液力耦合器等组成。由于减速器和液力耦合器的存在,使得传动系统体积庞大、传动效率低下且设备维护繁琐。采用低速直驱永磁同步电动机替代异步电动机-减速器-液力耦合器系统直接驱动负载运行,可取消机械减速机构,使得传动系统的机械结构变得非常简单,系统功率密度大幅提高,既减轻了日常维护工作,又提高了设备效率,系统可靠性也大为增加。 在这一背景下,开发新一代高效、节能、重量轻、功率密度高的低速直驱永磁同步电动机,符合产业政策和发展规划,属于战略性新兴节能环保产业,具有广阔的发展前景,不仅能够有效地提升我国球磨机产品的研制生产能力和制造工艺水平,加快产业化步伐,而且高性能低速直驱永磁同步电动机本身又是一个高技术含量、高附加值的机电一体化产品,在皮带机、刮板机、电梯、风力发电、电动汽车等工业领域具有广泛的应用前景和巨大的市场需求。因此,开发应用于球磨机的低速直驱永磁同步电动机及其关键技术具有重要的经济效益和社会效益。 六、推广应用的范围条件和前景以及存在的问题和改进意见 该项目成果技术成熟,具备推广条件,推广前景广阔。建议进一步开展该产品的应用研究,扩大产品应用推广工作。