智能伺服永磁直驅系統(tǒng)-山東力博綜述

1、科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單 山東歐瑞安電氣有限公司，創(chuàng)建于山東歐瑞安電氣有限公司，創(chuàng)建于2013年年3月月，坐落于泰安市國家級高新，坐落于泰安市國家級高新技術開發(fā)區(qū)，是一家專業(yè)從事永磁直驅技術開發(fā)區(qū)，是一家專業(yè)從事永磁直驅電機、永磁伺服控制器、變頻器、電氣電機、永磁伺服控制器、變頻器、電氣智能控制系統(tǒng)等研發(fā)制造的國家級高新智能控制系統(tǒng)等研發(fā)制造的國家級高新技術企業(yè)。公司成功研制的技術企業(yè)。公司成功研制的“智能伺服智能伺服永磁直驅系統(tǒng)永磁直驅系統(tǒng)”系列產品，取得了系列產品，取得了30個個品種（品種（40kW630kW）的防爆認證、）的防爆認證、安標認證、生產許可認證，該產品融

2、合安標認證、生產許可認證，該產品融合了變頻矢量控制、低速大轉矩永磁電機、了變頻矢量控制、低速大轉矩永磁電機、智能控制等技術，獲得發(fā)明專利智能控制等技術，獲得發(fā)明專利5項，實項，實用新型專利用新型專利23項，是國內目前產品系列項，是國內目前產品系列最全、轉矩最高、功率最大的智能伺服最全、轉矩最高、功率最大的智能伺服永磁直驅系統(tǒng)生產企業(yè)，填補了國內外永磁直驅系統(tǒng)生產企業(yè)，填補了國內外多項空白。多項空白。 智能伺服永磁直驅系統(tǒng)廣泛應用于帶智能伺服永磁直驅系統(tǒng)廣泛應用于帶式輸送機、提升機、球磨機等機械設備，式輸送機、提升機、球磨機等機械設備，是機械傳動行業(yè)的一次技術革命。是機械傳動行業(yè)的一次技術革命。

3、 科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單公司簡介公司簡介 智能永磁直驅電機的開發(fā)得到國智能永磁直驅電機的開發(fā)得到國家稀土永磁電機工程技術研究中心家稀土永磁電機工程技術研究中心 唐任遠院士唐任遠院士的大力支持。的大力支持?？萍汲晒萍汲晒?014年年8月月30日我公司研發(fā)的防爆永磁日我公司研發(fā)的防爆永磁直驅電機被中國煤炭協(xié)會、國家稀土永直驅電機被中國煤炭協(xié)會、國家稀土永磁電機技術研究所、國家安標中心、中磁電機技術研究所、國家安標中心、中煤集團、冀中能源、山東能源、內蒙古煤集團、冀中能源、山東能源、內蒙古伊泰集團等多家大型煤炭集團企業(yè)的專伊泰集團等多家大型煤炭集團企業(yè)的專家、領導共同鑒定為

4、國際領先產品；同家、領導共同鑒定為國際領先產品；同時該產品得到了中國工程院周濟院長的時該產品得到了中國工程院周濟院長的認可。認可。 智能伺服永磁直驅系統(tǒng)是山東歐瑞安電氣有限公司自主研發(fā)的智能伺服永磁直驅系統(tǒng)是山東歐瑞安電氣有限公司自主研發(fā)的節(jié)能產品。系統(tǒng)由智能永磁直驅電機、永磁伺服控制器和輸送機機頭節(jié)能產品。系統(tǒng)由智能永磁直驅電機、永磁伺服控制器和輸送機機頭三部分組成，與傳統(tǒng)帶式輸送機系統(tǒng)相比去掉了減速機、液力耦合器。三部分組成，與傳統(tǒng)帶式輸送機系統(tǒng)相比去掉了減速機、液力耦合器。與原系統(tǒng)相比具有高效、節(jié)能、低噪音、免維護、起動轉矩大、運行與原系統(tǒng)相比具有高效、節(jié)能、低噪音、免維護、起動轉矩大、

5、運行平穩(wěn)等特點。平穩(wěn)等特點。一、智能永磁直驅系統(tǒng)簡介一、智能永磁直驅系統(tǒng)簡介科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單傳統(tǒng)帶式輸送機驅動系統(tǒng)傳統(tǒng)帶式輸送機驅動系統(tǒng)減速器減速器液力耦合器液力耦合器電機電機滾筒滾筒智能伺服永磁直驅系統(tǒng)智能伺服永磁直驅系統(tǒng)電機電機滾筒滾筒科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單智能伺服永磁直驅系統(tǒng)與傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)對比智能伺服永磁直驅系統(tǒng)與傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)對比二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（1） 高效節(jié)能高效節(jié)能 傳統(tǒng)的驅動系統(tǒng)的傳動效率為傳統(tǒng)的驅動系統(tǒng)的傳動效率為70%以下，所用的以下，所用的Y系列異步電機的能耗僅系列異步電機的能耗僅

6、為國際為國際IE1級（相當于國家三級能耗）。而永磁直驅系統(tǒng)的傳動效率在級（相當于國家三級能耗）。而永磁直驅系統(tǒng)的傳動效率在93%以以上上 ，采用的永磁直驅電機能耗達到國際，采用的永磁直驅電機能耗達到國際IE4（高于國家一級能耗標準），綜（高于國家一級能耗標準），綜合節(jié)能率比傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)提高了合節(jié)能率比傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)提高了20%以上。帶式輸送機使用智能伺服永磁直以上。帶式輸送機使用智能伺服永磁直驅系統(tǒng)，能夠大幅度提高系統(tǒng)效率，節(jié)約大量電能。驅系統(tǒng)，能夠大幅度提高系統(tǒng)效率，節(jié)約大量電能?？瓶?技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單功率因數(shù)曲線功率因數(shù)曲線效率曲線效率曲線序序號號備注備注設備設備起動

7、起動系數(shù)系數(shù)功率功率因數(shù)因數(shù)效率效率設備設備起動起動系數(shù)系數(shù)功率功率因數(shù)因數(shù)效率效率1電機電機0.80.83-0.910.90電電機機2.2-2.80.990.95電費電費按按1元元/度度日運日運行行16小時小時年年360天算天算2偶合器偶合器1.3-1.70.923減速器減速器0.924變頻器變頻器伺服控制器伺服控制器5合計合計0.7620.95同負載配電機同負載配電機2500kw(軸功率軸功率718kw)2400kw(軸功率軸功率718kw)運行十年電費運行十年電費5427.1萬元萬元4353.4萬元萬元運行十年維護費運行十年維護費80萬元萬元10萬元萬元運行十年節(jié)約合運行十年節(jié)約合計計智

8、能伺服永磁直驅系統(tǒng)節(jié)約智能伺服永磁直驅系統(tǒng)節(jié)約1143.7（萬元）（萬元）二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（2）二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（3）起動轉矩大起動轉矩大 永磁直驅永磁直驅系統(tǒng)的永磁同步電動機匹配直接轉矩控制方式能恒定輸出額定負系統(tǒng)的永磁同步電動機匹配直接轉矩控制方式能恒定輸出額定負載轉矩載轉矩2.82.8倍的起動轉矩，而傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)使用的異步電動機在同功率條件下的倍的起動轉矩，而傳統(tǒng)驅動系統(tǒng)使用的異步電動機在同功率條件下的起動轉矩是額定負載的起動轉矩是額定負載的55%55%，不能滿足系統(tǒng)的正常起動，為了系統(tǒng)正常起動，需，不能

9、滿足系統(tǒng)的正常起動，為了系統(tǒng)正常起動，需增大電機容量來滿足起動轉矩，習慣上稱增大電機容量來滿足起動轉矩，習慣上稱“大馬拉小車大馬拉小車”，但系統(tǒng)正常運行后，但系統(tǒng)正常運行后，造成電機輕載運行，在電機輕載運行時，由于電壓不變、所以磁通不會降低，造成電機輕載運行，在電機輕載運行時，由于電壓不變、所以磁通不會降低，而負載比額定負載小得多，所以無功功率沒有減少，有功功率要小得多，這樣而負載比額定負載小得多，所以無功功率沒有減少，有功功率要小得多，這樣功率因數(shù)和電機效率就降低了。功率因數(shù)和電機效率就降低了。二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（4）豐富的通訊功能豐富的通訊功能 可支

10、持可支持CANCAN、RS485RS485、PROFBUS DPPROFBUS DP等多種通信接口的接入，可實現(xiàn)與上位等多種通信接口的接入，可實現(xiàn)與上位機通訊，實現(xiàn)多臺設備集中控制運行，可將運行數(shù)據(jù)傳送至地面調度室進行機通訊，實現(xiàn)多臺設備集中控制運行，可將運行數(shù)據(jù)傳送至地面調度室進行在線監(jiān)測。在線監(jiān)測。歷史數(shù)據(jù)存儲歷史數(shù)據(jù)存儲 歷史數(shù)據(jù)存儲功能可保存最近一年的運行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可導出為歷史數(shù)據(jù)存儲功能可保存最近一年的運行數(shù)據(jù)，數(shù)據(jù)可導出為EXCELEXCEL格式格式文件，并可轉化為圖形模式，便于了解皮帶機歷史工作情況。文件，并可轉化為圖形模式，便于了解皮帶機歷史工作情況。二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特

11、點（二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（5）系系統(tǒng)實現(xiàn)軟起動、免維護統(tǒng)實現(xiàn)軟起動、免維護 該系統(tǒng)運用變頻器控制起動，能實現(xiàn)系統(tǒng)傳動的緩慢勻速起動，避免了該系統(tǒng)運用變頻器控制起動，能實現(xiàn)系統(tǒng)傳動的緩慢勻速起動，避免了電機起動的瞬間大電流給電網帶來的沖擊，以及轉矩瞬時劇增給傳動系統(tǒng)帶電機起動的瞬間大電流給電網帶來的沖擊，以及轉矩瞬時劇增給傳動系統(tǒng)帶來的機械沖擊，由此降低了系統(tǒng)的電網故障和機械故障，同時由于比原系統(tǒng)來的機械沖擊，由此降低了系統(tǒng)的電網故障和機械故障，同時由于比原系統(tǒng)減少了液力耦合器及減速器，降低了維護成本。后期維護只需隔減少了液力耦合器及減速器，降低了維護成本。后期維護只需隔2-32-3個月

12、給電個月給電機軸承注油機軸承注油1 1次。次。科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單序號1電 機噪音大、效率低智能伺服永磁直驅電機15年不維修2偶合器更換3減速器需大修、更換潤滑油4變頻器電氣沖擊大，易損件伺服控制器電氣沖擊小，更可靠運行十年維護費用80萬元10萬元實現(xiàn)功率平衡實現(xiàn)功率平衡 當該系統(tǒng)采用多電機主從控制驅動時，可實現(xiàn)功率平衡，能避免多電機因出當該系統(tǒng)采用多電機主從控制驅動時，可實現(xiàn)功率平衡，能避免多電機因出力不平衡而造成的電機的損壞。力不平衡而造成的電機的損壞。完善的保護功能完善的保護功能 該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對過壓、過流、欠壓、過熱等各種故障的保護，保障系統(tǒng)安該系統(tǒng)能夠實現(xiàn)對

13、過壓、過流、欠壓、過熱等各種故障的保護，保障系統(tǒng)安全穩(wěn)定運行。全穩(wěn)定運行。二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（二、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)特點（6）三、產品關鍵技術：永磁電機設計三、產品關鍵技術：永磁電機設計磁場分布圖磁場分布圖磁力線分布圖磁力線分布圖科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單 以電磁設計為基礎，應用電機計算機輔助設計，充分發(fā)揮計算機計算能力以電磁設計為基礎，應用電機計算機輔助設計，充分發(fā)揮計算機計算能力強、運算速度快及邏輯判斷能力優(yōu)等優(yōu)勢，使電機在更加完善的理論基礎上，強、運算速度快及邏輯判斷能力優(yōu)等優(yōu)勢，使電機在更加完善的理論基礎上，計算結果更準確、更全面，并能實現(xiàn)設計方案最優(yōu)化

14、，同時也使設計周期縮短，計算結果更準確、更全面，并能實現(xiàn)設計方案最優(yōu)化，同時也使設計周期縮短，設計費用減小，使設計人員更輕松自信地參與設計。設計費用減小，使設計人員更輕松自信地參與設計。 計算內容除電磁計算外，還可以進行通風、溫升、振動、噪聲、諧波分析、計算內容除電磁計算外，還可以進行通風、溫升、振動、噪聲、諧波分析、電磁場分析等與電機設計密切相關的分析和計算。電磁場分析等與電機設計密切相關的分析和計算。三、產品關鍵技術：永磁電機設計三、產品關鍵技術：永磁電機設計磁力線分布和磁密分布圖磁力線分布和磁密分布圖電機溫升云圖電機溫升云圖截面溫度云圖截面溫度云圖科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡

15、/單單永磁直驅電機永磁直驅電機三維空間電磁場分析模型三維空間電磁場分析模型三維空間三維空間7272度角電磁場分析模型度角電磁場分析模型三、產品關鍵技術：永磁電機設計三、產品關鍵技術：永磁電機設計三維空間三維空間7272度角磁密幅值分布圖度角磁密幅值分布圖 科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單永磁直驅電機定子剖分永磁直驅電機定子剖分永磁直驅電機溫度分布永磁直驅電機溫度分布定子繞組溫度分布定子繞組溫度分布永磁體溫度分布永磁體溫度分布三、產品關鍵技術：永磁電機設計三、產品關鍵技術：永磁電機設計科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單三、關鍵技術：同步矢量控制技術三、關鍵技術：同步矢量

16、控制技術同步智能伺服控制器和普通異步變頻器區(qū)別同步智能伺服控制器和普通異步變頻器區(qū)別 同步智能伺服控制器是專門針對永磁同步電動機結構特點和機械特性開發(fā)同步智能伺服控制器是專門針對永磁同步電動機結構特點和機械特性開發(fā)的控制器，同步伺服控制器針對同步電機起動難和控制不當易失步飛車的特的控制器，同步伺服控制器針對同步電機起動難和控制不當易失步飛車的特點專門開發(fā)控制軟件，采用同步電機參數(shù)辨識技術和空間矢量控制技術對電點專門開發(fā)控制軟件，采用同步電機參數(shù)辨識技術和空間矢量控制技術對電機模型進行辨識、對勵磁電流和轉矩電流進行分開控制。在減少勵磁能耗同機模型進行辨識、對勵磁電流和轉矩電流進行分開控制。在減少

17、勵磁能耗同時極大的增大了轉矩驅動力。時極大的增大了轉矩驅動力。 而普通變頻器是針對異步電動機開發(fā)的控制軟件，普通而普通變頻器是針對異步電動機開發(fā)的控制軟件，普通V/F控制方式無法控制方式無法在低速區(qū)提供足夠的扭矩輸出；高端矢量型變頻器雖然在輸出轉矩方面性能在低速區(qū)提供足夠的扭矩輸出；高端矢量型變頻器雖然在輸出轉矩方面性能有所提升，但其控制對象是異步電機，異步電機和同步電機轉子結構差別決有所提升，但其控制對象是異步電機，異步電機和同步電機轉子結構差別決定了電機模型的區(qū)別。定了電機模型的區(qū)別。 普通異步變頻器無法通過自學習功能識別永磁同步電機模型，啟動時無普通異步變頻器無法通過自學習功能識別永磁同

18、步電機模型，啟動時無法對永磁電機轉子位置進行有效識別，極容易造成啟動失敗，即使勉強能啟法對永磁電機轉子位置進行有效識別，極容易造成啟動失敗，即使勉強能啟動成功，但啟動后電機的空載電流和轉矩特性也達不到同步智能伺服控制器動成功，但啟動后電機的空載電流和轉矩特性也達不到同步智能伺服控制器的指標。的指標。三、關鍵技術：同步矢量控制技術三、關鍵技術：同步矢量控制技術永磁直驅電機絕緣采用國際先進的真空灌封技術永磁直驅電機絕緣采用國際先進的真空灌封技術1、灌封后的繞組具有良好的耐電暈性能，有效解決變頻器供電造成的電機匝間、灌封后的繞組具有良好的耐電暈性能，有效解決變頻器供電造成的電機匝間短路問題。短路問題

19、。2、灌封后的繞組導熱性能大幅提高，與、灌封后的繞組導熱性能大幅提高，與“VPI真空浸漆真空浸漆”相比，電機溫升下降相比，電機溫升下降4050k。3、提高了繞組整體機械強度、且防水、防塵、防污效果顯著。、提高了繞組整體機械強度、且防水、防塵、防污效果顯著。灌封后的繞組灌封后的繞組灌封前的繞組灌封前的繞組四、產品關鍵工藝：真空灌封技術四、產品關鍵工藝：真空灌封技術灌封后的電機具有良好的絕緣性能灌封后的電機具有良好的絕緣性能四、產品關鍵工藝：電機連接方式四、產品關鍵工藝：電機連接方式永磁直驅電機底座與機頭底座設計成一體結構并整體加工完，確保永磁直驅電機底座與機頭底座設計成一體結構并整體加工完，確保

20、了電機中心高與滾筒中心高的一致性，電機與傳動滾筒采用脹套聯(lián)了電機中心高與滾筒中心高的一致性，電機與傳動滾筒采用脹套聯(lián)軸節(jié)連接，能夠很好的調節(jié)電機與傳動滾筒的對中性。軸節(jié)連接，能夠很好的調節(jié)電機與傳動滾筒的對中性。永磁直驅電機與皮帶機連接方式永磁直驅電機與皮帶機連接方式科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單四、品質保證四、品質保證科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單五、資質證書五、資質證書-專利專利科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單五、資質證書五、資質證書-防爆證、安標證、鑒定證書防爆證、安標證、鑒定證書科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單六、智能伺服永磁

21、直驅系統(tǒng)應用于球磨機六、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)應用于球磨機1-1-驅動電機驅動電機 2-2-減速機減速機 3-3-齒輪箱齒輪箱 4-4-球磨機球磨機兩臺永磁電動機同步帶動球磨機兩臺永磁電動機同步帶動球磨機 1-1-永磁電機永磁電機 2-2-齒輪箱齒輪箱 3-3-球磨機球磨機 科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單球磨機使用地點：承德建龍礦業(yè)一選廠二段一號球磨機使用地點：承德建龍礦業(yè)一選廠二段一號 球磨機型號：球磨機型號：21522152（溢流型、邊緣傳動型球磨機（溢流型、邊緣傳動型球磨機 ）傳統(tǒng)球磨機部分技術參數(shù)：詳見表一傳統(tǒng)球磨機部分技術參數(shù)：詳見表一表一：表一：球磨機型號球磨機型號2

22、1522152電機額定功率電機額定功率315kW315kW球磨機額定轉速球磨機額定轉速25r/min25r/min電機額定電壓電機額定電壓380V380V減速機型號減速機型號ZD60ZD60電機起動電流電機起動電流700A(30min)700A(30min)減速機減速比減速機減速比3.553.55電機正常運行電流電機正常運行電流460520A460520A電機極數(shù)電機極數(shù)8 8極極科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單七、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)應用于球磨機七、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)應用于球磨機根據(jù)配電系統(tǒng)情況以及投資和綜合效益考慮，可以選擇根據(jù)配電系統(tǒng)情況以及投資和綜合效益考慮，可以選擇3

23、80V380V和和660V660V的永磁電機，該方案選型的的永磁電機，該方案選型的TBVFTBVF系列永磁同步電動機具體系列永磁同步電動機具體參數(shù)：詳見表二參數(shù)：詳見表二表二：表二：額定功率額定功率315kW315kW額定電壓額定電壓380V380V或或660V660V額定轉速額定轉速203r/min203r/min額定轉矩額定轉矩14819N.m14819N.m額定電流額定電流519A519A或或299A299A電機極數(shù)電機極數(shù)4040極極額定頻率額定頻率67.67Hz67.67Hz起動轉矩倍數(shù)起動轉矩倍數(shù)2.22.2倍倍效率效率95%95%過載轉矩倍數(shù)過載轉矩倍數(shù)2 2倍倍功率因數(shù)功率因數(shù)0.970.97電機正常運行電流電機正常運行電流245A245A（380V380V）科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單七、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)應用于球磨機七、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)應用于球磨機科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單七、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)應用于球磨機七、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)應用于球磨機智能伺服永磁直驅球磨機驅動系統(tǒng)應用實例智能伺服永磁直驅球磨機驅動系統(tǒng)應用實例科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡/單單七、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)應用于球磨機七、智能伺服永磁直驅系統(tǒng)應用于球磨機科科/技技/讓讓/傳傳/動動/更更/簡簡