一、 概述

隨著電力電子技術、計算機技術以及自動控制技術的迅速發展，電氣傳動技術正面臨一場新革命，也朝著更加“綠色”的方向發展，在電氣傳動領域，變頻調速系統因效率高、性能好而成為主流。

自“十四五”碳達峰、碳中和 規劃出臺以來，已被寫入政府工作報告中。中國將嚴控煤電項目，嚴控煤炭消費增長、“十五五”時期逐步減少。此外，中國已決定接受《〈蒙特利爾議定書〉基加利修正案》，加強非二氧化碳溫室氣體管控，還將啟動全國碳市場上線交易。

節能減排就是各行各業發展的關鍵，這個時候，各種節能環保產品的應用更加廣泛，前景更加明朗。受益于節能減排、綠色環保等戰略的拉動，永磁電機作為高效節能電機領域內的重要設備，其產業成為未來幾年市場潛力非常巨大。

專為斗式提升機設計改造永磁直驅電機，在鏈速0～額定鏈速之間可進行無極調速、大轉矩、低轉速驅動負載。斗式提升機專用永磁直驅電機直驅系統取消了原斗式提升機驅動系統的電動機、齒輪箱、聯軸器直接驅動負載，提高系統可靠性與穩定性，實現系統高效、節能。

斗式提升機專用永磁直驅電機在負載率25%～120%范圍內，效率均接近額定效率，功率因數均接近1。

由“斗式提升機專用永磁直驅電機+變頻器”驅動系統可實現軟起、軟停、軟沖擊；起動過程大轉矩、低電流；運行無級調速、快速響應負載波動。

斗式提升機在使用要保持連續運轉，生產就能正常運行。否則生產就會出現停產。在使用中常有啟動難、啟動時對設備的沖擊較大，時有發生沖擊鏈條的情況。針對斗提機使用工況結合永磁電動機的特點，進行定制設計斗提機是驅動單元。

二、斗式提升機的參數分析

2.1參數如下：

斗式提升機技術參數

物料：生料

主軸轉速：30rpm

原斗式提升機異步電機

額定功率：110kW、額定轉速：1480、額定電壓：380V

斗式提升機齒輪箱

速比50

低速輸出轉速：29.6 rpm

現場使用電壓為AC380V 。

2.2斗式提升機專業用永磁直驅電機驅動系統設計

依據現場參數及使用現場的環境，需要滿足如下要求；

2.2.1 卷筒轉矩不小于原轉矩.

斗式提升機主軸轉速；29.6(r/min)

永磁直驅電機設計轉速為30rpm過載轉距為2.0倍，轉矩大于原驅動系統。

2.2.2滿足原斗式提升機的所有原有功能。

位置指示、加減速調節、雙向旋轉并容易改變旋轉方向、較高的可操作性、制動系統安全可靠。

2.3驅動系統對比

2.4設備布置圖

異步電機驅動系統(圖1)   

永磁直驅驅動系統(圖2)

三、斗式提升機專用永磁直驅電機

3.1斗式提升機專用永磁直驅電機技術參數

3.2、斗式提升機專用永磁電動機主要技術特點

1）傳動效率高，降低電能浪費，更省電；

2）重載起動效果好，采用變頻器控制斗式提升機用永磁直驅電機。具有大轉矩軟起動，起動時動態張力沖擊小，大大降低了對電氣和機械設備的沖擊，與傳統驅動方式比，在相同工況下，動態安全系數更高，有效提高斗式提升機的整機運行安全性，提高斗式提升機用永磁直驅電機的使用壽命；

3）可以根據斗車運送量的大小實現調速，保證整個斗式提升機在最佳的驅動功率下運行，而傳統的驅動組合只能在既定的功率下運行，勢必會造成電能的浪費；

4）斗式提升機用永磁直驅系統由永磁直驅電機直接驅動主軸，負載結構緊湊占地面積小，可以大大減少安裝空間及設備地基建造，節省成本，縮短安裝周期；

5）噪聲更低，由于斗式提升機用永磁直驅系統沒有齒輪的嚙合所以噪聲更低，在低轉速大扭矩下運行，沒有高速轉動不平衡帶來的振動，噪聲也就更低。也沒有的異步電機的冷卻風扇的噪音。

6）免維護，斗式提升機用永磁直驅電機直接驅動負載，將中間的機械傳動設備都去除，大大降低了故障的發生概率，從而大大降低維護成本，基本做到免維護。

7）負載率在25%～120%范圍內，永磁電機均能保證較高的效率。

8）性能優良的絕緣系統設計定子線圈配合專用H級絕緣漆經過VPI真空壓力浸漆構成電機的絕緣系統。

四．變頻器技術參數

斗提機專用永磁電機配套變頻器參數

五、節能分析

5.1、永磁直驅電機高效區寬，即輕負載運行時仍具很有高效率、功率因數，節能效果明顯。具體對比見下表、及圖3、圖4。

效率及功率因數對比表

5.2、傳動節能計算表

5.3、啟動電流、轉矩對比

因為啟動電流的減小，對輸入電纜的要求也由原2*95mm2降低為，95mm2。對上一級的變壓器的沖擊和對其他的設備的因電流沖擊的影響全部去除。

5.4、節能對比

對設備安裝完成后，作了一個節能對比原有110kW異步電機驅動系統，如果采用永磁直驅電機改造，傳動效率提高10%，因此使用110kW永磁電機改造就可以完全替代原有驅動設備，保證可靠性。

根據原系統提供數據，其節能計算按負載率為50%來計算。

6、總結

升級為永磁直驅系統后，縮短了驅動鏈，特別是剔除了易于導致維修任務繁重的液力耦合器、減速機；不但使得驅動系統的穩定性得到根本改善，更是每年可節省維修、維護、保養費用。

電動機功率因數實現跨越性提升，從0.85提高到0.94以上，從而使得供電線路的無功損耗大幅度降低；

永磁直驅系統，較比現有的常規驅動系統，不但運行平穩，且大幅減少維保工作量，在后續使用中給用戶帶來巨大便利，無疑是一套物超所值、引領趨勢的斗提機專用永磁驅動系統。