Page 72 - 《橡塑技术与装备》2025年4期

橡塑技术与装备
HINA R&P TECHNOLOGY AND EQUIPMENT

总面积约为 8 100 mm×4 200 mm。 （2）稳定性好 ：由于转子磁场的稳定性，永磁同
步电机的运行更加平稳可靠，减少了故障率和维护成
本。
（3）适应性强 ：永磁同步电机可以适应各种负载
条件和环境变化，能够提供稳定的输出功率和扭矩。
（4）环保节能 ：永磁同步电机的高效性能和低能
图 1 传统无极调速驱动系统密炼机
耗特点，符合现代工业对环保节能的要求。
直流电机驱动系统在 2010 年以前为密炼机的标 综上所述，永磁同步电机驱动系统在密炼机等设
准配置，其能很好的满足密炼机的炼胶效果，有成本 备中具有广泛的应用前景，能够为企业带来显著的经
低、操作简单和控制精度高等优点。然而，直流电机 济效益和社会效益 [2] 。
驱动系统也存在一些缺点。首先，它的效率相对较低，
特别是在轻负载时效率更低，导致能耗较高。其次，
由于工作环境含有大量炭黑，故障率较高，碳刷需要
经常维护和更换。此外，由于电网电源和直流装置的
电源不同，用户还需要自行配备变压器，进一步增加
了维护成本。
交流变频电机驱动系统因其高效率、易操作性和
图 2 效率趋势对比
高精度控制而备受青睐。此类驱动系统不仅具备强大
的驱动功率，而且基本免维护，能够满足各种工艺要
2 永磁半直驱驱动系统
求。相较于直流电机驱动系统，交流变频电机已经逐
对于传统的驱动系统，三级或三级以上传动结构
步取代了后者，成为工业应用中的首选。交流变频电
的减速机是不可缺少的，但是每增加一级减速都会导
机驱动系统的一大优势在于其可以直接连接到供电电
致传动效率降低，进而提高了系统的实际功耗，并且
网，无需配备专用变压器，从而节省了额外的设备成
因其结构，此系统还有以下几个不足之处 ：
本。由于其较高的功率因数，相关设备的发热量也较
（1）工作负载波动大，电机效率低 + 三级或三级
低，这进一步提高了设备的效率。与直流电机相比，
以上传动结构的减速机传动损耗大、传动链长，导致
交流变频电机的节能效果更加显著，且由于没有碳刷，
整个驱动系统的效率低。
维护成本更低。然而，交流变频电机存在励磁电流的
（2）减速机高速输入端故障率高，发热量大，故
产生，导致效率有所损耗。为了进一步提高节能效果，
障率约占减速机 80%。
永磁同步转子电机在近几年受到了更多的关注和研究。
（3）高输入转速、运行振动大、噪音大等因素导
永磁同步电机驱动系统因其独特的特性和优势，
致工作环境恶劣。
成为了密炼机等设备的理想选择。与其他类型电机驱
（4）减速机润滑油需要频繁更换，增加了维护成
动系统相比，永磁同步电机驱动系统具有以下显著优
本。为了解决这些问题，需要采用更先进的技术来改
点：
进驱动系统。
（1）高效节能 ：由于转子磁场由永磁体产生，无
针对以上问题，提出了新的高效节能的工业驱动
需另接励磁电源，因此无转子铜耗。同时，极小的
解决方案—永磁半直驱驱动系统。永磁半直驱驱动系
空载电流能满足密炼机的需求，因而永磁同步电动机
统是采用低转速、大扭矩的永磁同步电机加一级减速
空载到额定负载全区间内，电动机效率都保持在较
的行星轮减速器组成，相较于传统驱动系统有以下两
高的水平，如图 2 所示趋势图，永磁同步电动机在
个明显优势 ：
20%~120% 负荷范围内效率高于 90%，而异步电机只
（1）占地面积小 ：以 GN300 密炼机为例，密炼
有在特定的负荷区域效率高。这种高效率的特点使得
机主机 + 电机 + 减速机共占地面积大概为 7 300 mm×
永磁同步电机更加节能，能够为企业带来显著的节能
2 400 mm 大小，与传统驱动结构对比面积减小约
效益。

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·26· 第 51 卷 第 期