智能永磁直驱系统在煤矿井下带式输送机上的应用

时间：2024-05-04

文/张俊飞

据了解，国内大小煤矿开采企业在以往的生产体系中都采用的是传统的带式输送机异步电机驱动系统，由于机械生产随着时间的增长会出现不同程度的老化和故障，且该系统本就在启动的过程中存在客观局限性，无法进行针对性的优化。其次，在国内科技不断更新和进步的情况下，对于生产方式逐渐由机械化向自动化、智能化转变。因此，为进一步实现企业生产的现代化发展目标，采用智能永磁直驱系统来代替原有的动力输入系统，希望通过该系统的广泛应用能够有效的提高国内生产的经济效益，推动国家生产力的进一步发展。

1 煤矿井下带式智能永磁直驱电机输送系统的概述

1.1 永磁直驱电机运行原理

永磁电机在运作的过程中，是实现电能与磁能的相互间转换，是以磁场为中间传递媒介的动力装置。当在整个电机系统中通入三相电流后，便会在永磁电机的定子绕组中形成一定的强度等级的磁场。由于磁体的两极存在互相排斥的力量，且永磁体的磁级被固定在两端，根据同性相斥、异性相吸的原理，能够在相互作用力的产生下进行旋转。最终，当转子和中子的旋转速度达到一致时，即为智能永磁直驱电机输送系统的常规化运作。

1.2 永磁直驱电机功能结构

一般来说，根据电机的结构组成形式不同将其分为三种电磁式电机。随着科技的进步和永磁材料的更新迭代，永磁式直驱电机应用的范围更加广泛，其功能结构主要由定子、转子以及端盖所组成。其中，内部的定子则是由铁芯、绕组、机座这三个部分组成。将0.5mm的硅钢片进行重叠和压制，便形成了定子系统中所需要的铁芯，而机座一般会由铸铁来进行制造，其功能作用在于固定和支撑定子的铁芯。

2 煤矿井下带式智能永磁直驱电机输送系统的特征

2.1 有效承载力较大

在对永磁电机进行初步设计时，会根据实际生产需求对电机的级数和永磁体的数量进行重新设计。因此，在传统的电子系统基础上有效的实现了当启动转矩过大情况下根据负载速度进行系统的调节。由此可见，由于永磁电机的转矩是额定转矩的280%，因此该电机系统具有超强的承载能力，能够在特定情况下进行电机的重载和启动。

2.2 实际运作效率提高

传统的电机系统在实际运行过程中，所使用的电机转子绕组材料选用的是铜丝材质，因此当在磁场的作用下进行高速旋转时，极易产生大量的热量。相反，智能永磁直驱电机所使用的是永磁体材质，不会由于分子间的摩擦而产生能量上的损耗，将有效输出功率与额定功率进行比值求取时，不难发现，相比于异步电机，永磁电机在其运行功率及有效电流上都存在一定优势，能够以最小的功率实现系统的正常运作，有效的节约了电能资源。

2.3 内部结构简单，易维修

相比于其他电子传输系统，智能永磁直驱电机系统在结构上进行了有效的精简和删减，不需要添加减速机，也不会产生由于齿轮转动所产生的噪声和磨损。由此可见，当减少机械润滑油和齿轮检修的经济成本后，很大程度上减少了系统的成本造价，从人力、物力等多方面实现了智能化、现代化和经济化。

2.4 有效使用周期长

判断一个电机系统使用寿命周期的长短，要看在理想环境下设计的最高年限，由于这款智能永磁直驱电机其本身系统在运行效率上有所提高，便保证了系统运行产生较小甚至零磨损。此外，在该电机系统中定子绕组是不需要借助外力进行旋转的，仅仅只是凭借磁场的作用力，便不会产生高速旋转摩擦的热能，保证了电机的经济使用寿命。

3 智能永磁直驱系统在煤矿井下带式输送机上的应用研究

以某企业应用智能永磁直驱系统作用于矿业生产为实例进行该系统的应用研究。首先，需要对原先所使用的电机系统从其结构和功能作用上进行全面的了解，该传输系统主要由异步电机、减速器、联轴器、滚筒等多个部分组成。为进一步提高该传输系统的运作效率和生产质量，在原有的基础上对其系统传输装置进行针对性的改造，并将智能化的永磁直驱系统应用到煤矿井下带式传输机械中。主要操作在于，将异步电机更换成永磁电机，并将减速器删减掉，安装上新型的变频器。在进行改造之后，能够一定程度上实现对于资源的节省和生产效率的提高。