重型碾磨的制造方法

重型碾磨的制造方法
【专利摘要】在重型碾磨机的驱动装置中使用了这样一种电动电机，其具有数量多的磁极以及被分成至少四个定子段的定子。通过为一个、多个或全部定子段配备三相绕组系统，提供一种具有高功率密度的、而且因此降低了空间需求的高度模块化碾磨机。
【专利说明】重型碾磨机【技术领域】
[0001]本发明涉及一种用于重型碾磨机(heavy duty mill)的驱动装置，其包括具有转子和定子的电动电机。
【背景技术】
[0002]用于粉碎研磨物料，例如矿石、煤、水泥或类似物，的重型碾磨机通常被设计成碗式碾磨机(bowl mill)，其具有垂直轴且功率介于几百kw (千瓦)至几MW (兆瓦)。这样的碗状碾磨机典型地包括水平布置的碗部和一定数量的辊子，碗部用于保持被研磨的物料，其中碗部和辊子相对于彼此转动从而碾碎物料。通常，辊子是固定的，而碗部围绕竖直碾磨机轴转动。这样的碾磨机典型地包括具有电动机的驱动器，该电动机驱动转动元件。通常，在电机和转动元件之间布置有齿轮传动，以便根据被研磨的物料等因素将驱动速度降低至期望值。
[0003]这样的驱动器典型地被设计成用于给定功率范围。因此，必须为不同的应用或为需要不同输出功率的不同物料设计不同的驱动器，该应用例如为使用更小型的或更大型碾磨机的应用。
[0004]文件W02008/049545A1 (Gebr.Pfeiffer AG)揭示了另一种方案，用于为在可达 10兆瓦的高功率范围内工作的辊子碾磨机提供可扩展的驱动系统。为了保证碾磨机的连续可用性，建议提供至少三个驱动器，其中两个能够达到碾磨机完全研磨能力。但是，如果所要求的研磨功率低于碾磨 机的最大研磨功率，则其还能够将一个或多个驱动器关闭或去耦合。每一个驱动器都由上游的频率变换器馈给电能，并包括驱动电机和减速齿轮。在一个示例中，这些电机装配成具有水平轴和锥齿轮，以将其连接至被安装在碾磨机上的冕状齿轮。在另一个示例中，这些电机装配成具有垂直轴，其位于分布在碾磨机周围的空腔中并具有正齿轮来驱动该碾磨机。
[0005]这些驱动器需要大型电机和齿轮，这导致其对空间的需求非常高。
[0006]重型碾磨机的另一个问题是由于研磨处理引起的扭矩变化。这样的扭矩变化可导致不期望的谐振，并且随之在驱动路径中产生不期望的负载或负载峰值。它们最终可导致功能性降低、功率损耗更高，或甚至损坏碾磨机或驱动器。

【发明内容】

[0007]据此，本发明的主要目的是提供一种用于前面所提及的【技术领域】的重型碾磨机的驱动装置，其避免以上的问题，并能够提供一种节省空间的碾磨机驱动器，其可被用在许多不同的应用中。本发明的进一步的主要目的是提供一种具有这样的驱动装置的重型碾磨机。
[0008]本发明针对首先提及的主要目的方案，通过权利要求1中的特征进行说明。用于重型碾磨机的驱动装置包括具有转子和定子的电动电机。这样的重型碾磨机被用于粉碎研磨物料，诸如矿石、煤、水泥等。依据本发明，转子的磁极的个数为至少8个，且定子被分成至少4个定子段，其中每一个定子段具有至少两个绕组区，并且其中在至少一个定子段的每一个绕组区中设置有绕组。
[0009]据此，通过将数量可变的定子段的绕组区装配上绕组，电机可提供高度可变的输出功率，使得同一个电机可被用在不同的应用中，只要改变配备绕组的定子段的数量即可。
[0010]通过使每一个定子段上的每一个绕组区都配备有绕组，可使得电机提供其全功率。如果仅有一部分定子段上的绕组区保持有绕组，则该电机可供给的功率降低，但该电机仍起作用。如果定子例如恰好包括四个定子段，并且所有定子段上的每一个绕组区都配备有绕组，则该电机可提供仅在一个定子段的绕组区配备有绕组的相同电机的四倍输出功率。
[0011]由于电动电机的功率密度随磁极数上升，依据本发明的驱动装置的电机的功率密度较高，这意味着该电机可构造成对空间的需求相对较低。
[0012]该电机优选地为同步电机。这样的电机需要可由例如激励绕组提供的激励场。但是，优选提供具有永久磁体的转子，其在操作过程中不需要任何激励功率。
[0013]为了进一步提高功率密度，因此有利地提供具有的磁极的个数在8个以上，例如
10、12、14，…，24，26，28或甚至更多的转子。因此定子优选地包括数量相当于转子磁极数量的一半的定子段。但是该电机的直径和制造成本将随着磁极数量的增加而提高。现已发现在本发明的优选实施例中可实现一种很好的折衷办法，其中，转子的磁极数量为20个，并且此处定子恰好包括10个定子段。
[0014]绕组区的数量可变，且随之单个定子段的绕组数量可变。通常由至少两个相移电压可产生旋转磁场。因此单个定子段的绕组的数量为两个或多于两个的任意数量。由于三相供电系统的广泛使用，每一个定子段优选地实现为三相系统，其包括恰好三个用于保持绕组的绕组区。操作中，对这三个绕组馈入三个AC电压，其中每一个AC电压相对于彼此相移正或负120度。采用每个定子段三个绕组，以上提及的具有10个定子段的优选实施例导致30个绕组区和20个磁极。
[0015]以上所提及的定子的绕组区通常被称为齿，这是因为具有这样的绕组区的定子看起来与带齿的齿轮相似。因此，这些绕组被称为单齿绕组，并且每定子段有3个齿，具有10个定子段，电机包括30个单齿绕组和20个磁极。
[0016]为了避免在三个绕组之间功率分配不平衡，可将定子段的三个绕组进行三角连接，优选地可将它们进行星形连接。
[0017]电机一般包括电机外壳，电机置于其内，而为电机供电的电源通常设置在外壳外。因此，从电源到电机绕组的连接必须穿过该电机外壳。
[0018]星形连接的绕组连接存在不同的可能性。例如，可将定子段的三个绕组连接起来，使星点位于电机外壳内。于是每个绕组的剩余端部必须穿过开口被引至电机外壳外，以将它们连接至电源。但是，将这些绕组端部引出穿过外壳上的不同的开口将在每个开口附近导致涡电流。为了使这些功率损失最小化，这些绕组的所有三个端部必须穿过同一个开口被引出外壳外。由于在外壳内没有剩余空间将所有三个绕组端部引至共用的小开口，必须提供较大的开口，例如跨越定子段的全部三个绕组的细长缝隙。
[0019]为了避免在电机外壳上打开这种较大的开口，而将定子段的绕组优选地进行星形连接，使星点被置于电机外壳外。为了这个目的，每个绕组的两个端部都必须被引出电机外壳外，为了使电机外壳内的损耗最小化，每个绕组的两个端部都优选地通过同一个开口且直接并排地被弓I出壳体外。在电机外壳外，每个绕组的一端被连接至星点，且每个绕组的另一端被连接至电源。
[0020]为了确定在电动电机操作过程中转子和定子之间的当前角度，在本发明的优选实施例中电机包括用于确定转子的角位置的测量单元。这样的测量单元包括例如绝对的或增量的旋转编码器、旋转变量差动变压器，或其它的已知装置。
[0021]由于必须快速而精确地控制电机，电动电机优选地包括解析器(resolver)，用于确定转子的角位置。为了实现冗余，电机包括至少两个，优选恰好为两个冗余布置的解析器，这意味着这些解析器是彼此电气独立的。据此，如果一个解析器的电源故障，至少另一个解析器能够继续正常工作。
[0022]通常可将电动电机直接连接至多相供电网络或变压器。但是这将导致恒定转速或多或少的不稳定电机，这取决于网络频率和其它参数，诸如磁极数量。而且，电机的输出扭矩可能将不受控制，或者至少不够快速和准确地受控，或仅在小范围之内受控。
[0023]为了获得高度可控的电机，该驱动器装置优选地包括至少一个频率变换器，用于馈给定子绕组。频率变换器被馈给一定频率和振幅的AC电流，并由此生成具有可控频率和振幅的AC电流。正如广为人知的那样，这是通过PWM (脉冲宽度调制)控制器实现的。
[0024]为了获得所需的电机功率，将频率变换器优选地连接至最多两个定子段的绕组。因此，如果定子配备了两个以上的定子段，则驱动器装置包括至少第二频率变换器。
[0025]为了提高电机的可控性，其为一种快速和准确的控制，该频率变换器的开关频率必须很高。在本发明的优选实施例中，使用了具有IkHz以上的开关频率的频率变换器。在本发明的特定优选的实施例中，频率变换器的开关频率为约4kHz，以便可实现非常快速的电机控制。
[0026]由于用于驱动重型碾磨机的频率变换器典型地工作在从3kV至30kV范围内的中压(medium voltage)下，因此具有优势且优选的是其以较低的电压来运行频率变换器，该较低电压为低于2kV的输入电压。为了进一步减小开关损失和温度问题，输入电压优选地低于lkV。该输入电压例如在600V至800V的范围内。
[0027]频率变换器的输出为优选具有从OHz至约300Hz的频率和在OV与输入电压之间的振幅的三相AC电压。输出电压的最大频率为约200Hz甚至是更优选的。当连接至定子绕组时，生成了旋转场，其具有变换器输出电压的频率。随着磁极的数量较高，电机中旋转磁场的较高频率提高了电机的功率密度，这导致更加降低了对材料的要求，并因此降低了空间要求。
[0028]以上所说明的电机构想产生了具有高阻抗的电机。电机中的高阻抗以及旋转磁场的高频率的影响在于，如果在频率变换器的输出级或者在从变换器到电机的电缆中发生短路，电机绕组并不会烧掉。而在变换器输出级和电机之间通常设置有供电开关，以防止这样的电机损害，但在此并不需要使用这些开关。因此在本发明的优选实施例中，每个频率变换器的输出级以直接的、无开关电连接的方式连接至电动电机。这样做不仅降低了成本，而且能够再一次降低驱动器所需的空间。
[0029]正如以上已经提及的，使用频率变换器，能够控制其输出电压的振幅和频率，并且电机扭矩主要取决于施加到其绕组上的电压。因此能够通过改变频率变换器的输出电压来控制电机扭矩。为控制其输出电压，每一个频率变换器都包括控制器(典型地为以上所提及的PWM控制器)。
[0030]为了能够进行良好的电机扭矩调节，需要向频率变换器提供关于当前扭矩需求的测量数据。提供该数据存在不同可能性，例如在电机轴上设置扭矩传感器，或其它适宜的器件。但优选地，电动电机包括至少一个电流测量装置，用于测量至少一个电机绕组中的电流，在此所测量的电流值被反馈给频率变换器的控制器。
[0031]由于频率变换器的开关频率较高，为4kHz，其可能实现极短的扭矩调整响应时间。将电流调整至所需电机输出扭矩，从检测到实现可在150ms以内完成。
[0032]在依据本发明的优选实施例的驱动装置中，每一个频率变换器与地完全DC绝缘，使得电流不能通过电机轴承回流至频率变换器。这避免了对轴承的损坏。这是通过频率变换器良好的绝缘并且是因为它们工作在较低电压的事实而实现。
[0033]取决于供电网络的电压和频率，基本上可将频率变换器直接连接至供电网络。
[0034]但是，由于频率变换器以低输入电压运行，并且由于能够提供IOMW范围内的功率的供电网络一般是中压网络，所以依据本发明优选实施例的驱动器装置包括至少一个变压器单元，以将网络的中压转换成低电压，作为频率变换器输入。
[0035]取决于所使用的频率变换器的输出功率，可将一个、两个或更多个频率变换器连接至单个变压器单元。为了获得冗余，优选地仅一个或两个频率变换器连接到单个变压器单元。如果需要更多的输出功率，且因此需要多于两个的频率变换器，则提供更多的变压器单元。
[0036]尽管可将频率变换器直接连接至变压器单元的输出，但将它们经由电感，即所谓扼流圈(Chock)，连接至变压器单元更佳。这起到降低系统扰动以及高次谐波的作用。
[0037]为了进一步降低系统扰动以及较高的谐波，变压器单元优选地为至少12脉冲变压器单元。在本发明的优选实施例中，12脉冲变压器单元包括两个6脉冲相移单变压器，而不是提供单个的12脉冲变压器。18脉冲变压器单元是例如通过提供三个6脉冲相移单变压器获得的，而24脉冲变压器单元是例如通过提供四个6脉冲相移单变压器获得的。
[0038]在本发明更为优选的实施例中，变压器单元为30脉冲变压器单元，其包括五个被相移12°的相移6脉冲单变压器。
[0039]若干IOOkW至10丽的电源级别的驱动电机产生了大量热量。为了冷却电机，可采用任意的已知的冷却方法。这样的冷却方法包括例如空气或液体冷却电机外壳。此外,在本发明优选实施例中，在转子上安装有通风设备，用于在电机外壳内产生空气流通。尤其使空气从转子与定子之间的空气隙和定子与电机外壳之间的空间流通。优选地，在转子上侧与转子轴同轴地安装扇风机风轮，使得该扇风机风轮与转子同步转动，并通过从转子的永磁体和定子绕组之间的空气隙抽吸热空气而产生向上的空气流。由于电机外壳基本上是封闭的，通过将热空气挤压穿过定子与电机外壳之间的空间，热空气被迫返回壳体底部。
[0040]实现本发明其它主要目的的方案由权利要求13中的特征指出。以上所说明的驱动装置被设计成用于驱动粉碎诸如矿石、煤、水泥等研磨物料的重型碾磨机，诸如碗式碾磨机(也称为辊子或辊式碾磨机)。依据本发明，该碗式碾磨机包括如前面所述的驱动装置。
[0041]如上提及的，由于磁极数量多且旋转场频率高，电动电机的特征在于具有高功率密度，其能够提供直径相对小并且因此对空间要求低的紧凑型电机。而且，整个驱动装置高度模块化，这意味着其能够非常易于调整成适合给定的应用，诸如给定碾磨机大小或输出功率的应用。尤其是，通过设置期望数量的带绕组的定子段、通过提供相应数量的频率变换器来提供所需输入功率，以及通过提供所需数量的变压器单元来提供所需的电源，可仅利用一个单电机使得电机的合成输出功率能在广泛的范围内可变。
[0042]在优选实施例中，碗式碾磨机因此包括恰好一个如前文所说明的驱动器装置。与以上提及的文件W02008/049545A1不同，可通过对电机进行特定的设计来实现该驱动装置的模块性。
[0043]此外，电机的长度也可改变。电机的长度主要取决于定子段的齿带有的绕组的长度。通过提供例如两个不同种类的定子段，例如第一类为特定长度而第二类为第一类长度的两倍(并据此调整电机其它部件的长度)，这可以提供一种驱动系统，用于都具有相同电机直径的功率范围极宽的重型碾磨机。
[0044]由于驱动电机的空间要求很低，可将该机电布置在碾磨机下方。在本发明的优选实施例中，碗式碾磨机因此为具有(基本上)竖直的碾磨机轴的立式碗，并且在这种情况下碗式碾磨机的轴和该驱动装置的电动电机的轴平行设置。
[0045]为了降低将电机连接至碾磨机的影响，它们的轴优选地设置成同轴。通过将碾磨机和电机平行布置，而不是如大多数已知的重型碾磨机那样正交布置，可不必提供需要占用大量空间的锥形齿轮。
[0046]重型碾磨机典型地包括旋转的和静止的元件。旋转元件通常且优选地包括碗部，因此碗部围绕碾磨机轴转动，而辊子静止，这表示它们并不围绕碾磨机轴旋转，但其在碗部上滚动时一般围绕它们自身的转轴旋转。但是也有可能旋转元件包括棍子，且碗部是静止的，或者该碗部以及辊子都围绕碾磨机轴旋转。
[0047]虽然碾磨机的旋转元件可被直接连接至电机轴，但是优选地，碗式碾磨机包括设置在电动电机与旋转元件之间的齿轮传动。由于电机的旋转速度相当高，例如在每分钟几百至几千转的范围内，而齿轮传动优选地使旋转速度降至特定应用的合理值，一般在每分钟几转至每分钟几十转的范围内。
[0048]一般来说，每一种高扭矩的传动机制都可被用于将电机连接至碾磨机，但是使用齿轮的传动机制被广泛采用并因此而被优选选用。
[0049]然而，行星齿轮是用于这样的碾磨机最为优选的一种齿轮传动，因为它们可以相当紧凑地实现。而且，行星齿轮可传送高扭矩，这是因为扭矩是分布在多个行星上。
[0050]行星齿轮的另一个优点是，它们可与电机组合在一起，形成对空间要求低的紧凑型电机/齿轮传动单元，并且其可被整合在碗式碾磨机中。
[0051]齿轮传动可例如包括单级或多级行星齿轮传动。为最佳地满足扭矩、空间和成本要求，齿轮传动优选地包括恰好两个行星齿轮级。
[0052]本驱动装置和/或碾磨机可包括进一步的组件，例如用于冷却、润滑、更高程度的控制的组件和其它的组件。由于这样的组件并不受本发明的影响，所以未对它们进行进一步的说明。
[0053]除非另外声明，否则从实际情况、上文和下文中所说明的碾磨机驱动器及碾磨机的特征中的每一个都可以本身单独应用，以及额外地彼此组合应用。
[0054]这些特征的其它具有优势的实施例和组合可下文的详细说明以及权利要求书全文看出。
【专利附图】

【附图说明】
[0055]用于解释实施例的附图示出了:
[0056]图1示出了被连接至中压电源网络的依据本发明的重型碗式碾磨机的示意图；
[0057]图2示出了驱动电机和整体行星齿轮的截面示意图；
[0058]图3示出了电动电机的截面示意图；
[0059]图4示出了具有三个绕组的单定子部段的示意图；
[0060]图5示出了保持三个星状连接的绕组的定子部段的示意性布线图；
[0061]图6a)至图6c)示出了具有保持绕组的不同数量的定子部段的定子的示意图；
[0062]图7示出了依据本发明的驱动装置的第一示例的示意图；以及
[0063]图8示出了依据本发明的驱动装置的另一个示例的示意图。
[0064]在附图中，相同的部件被给予相同的参考符号。
【具体实施方式】
[0065]图1示出了被连接至中压供电网络2的重型碗式碾磨机I的示范性的示意图。该碾磨机I为立式碾磨机，其具有电机/齿轮单元3和由该电机/齿轮单元3驱动的碗部8。碾磨机I进一步包括被安装在固定支撑物5上但绕水平轴枢转的一对辊子4。电机/齿轮单元3以同轴方式被置于碾磨机I的下方。
[0066]具有多达五个变压器16的变压器装置6被连接至中压供电网络2。每一个变压器16将供电网络2中3kV至16kV且频率为50Hz或60Hz范围内的中压转换成频率为50Hz或60Hz频率的690V的低压。另一方面，变压器装置6被连接至具有多达十个频率变换器20的频率变换器阵列7。为了降低系统扰动和高次谐波，每一个变压器16经由扼流器(未示出)被连接至频率变换器阵列7。
[0067]每一个频率变换器20将690V/50HZ或60Hz的输入电压转换至从OV至690V且频率从OHz至200Hz的可变且可控的电压，用于碾磨机I的操作。每一个变换器20具有约SOOkW的连续功率，由于所有变换器20都是相同的，这些变换器在需要时可以彼此互换。这些变换器20中的一个用作主变换器，在第一主变换器故障时，第二个变换器20被定义成第二主变换器。至少一个，优选地两个主变换器都连接至速度传感器，其提供了速度信号，用于控制变换器的输出功率。其它的变换器20为从变换器，且受当前有效的主变换器控制。
[0068]为获得8MW的电机输出功率，需要分别具有2MW的功率的五个变压器16。这五个变压器中的每一个将中压侧的相位电流移相12度。这导致了一种可实现平稳负荷的30脉冲变压器设计。已经发现，通过这种30脉冲变压器，大多数高达49阶的更高次谐波失真几乎消失。仅在29阶和31阶谐波处出现一些可忽略的失真。
[0069]这些变压器可通过中压接电装置被连接至中压供电网络，该中压接电装置在这些变压器上分配该中压，并在这些变压器中的一个电流过量时关闭整个系统。
[0070]该电机可以是具有20个磁极的同步永磁电机，其合成转速为每分钟1000转。
[0071]图2示出了具有电机30和行星齿轮33的整体驱动器的截面示意图。该驱动器被布置在驱动器外壳37中，其中电机30被置于驱动器外壳37的下隔间35中，且行星齿轮33被置于驱动器外壳37的上隔间36中。行星齿轮33经由固定联轴38将电机轴32的旋转转换成输出法兰34的旋转。
[0072]图3不出了电动电机30的定子和转子的截面不意图。电机30包括电机外壳(未示出)、定子40和内转子41。定子40被固定在电机外壳39内，电机外壳39被固定在驱动器外壳37内。定子40被划分成十个定子段44，这十个定子段一起形成环形定子40。转子41具有20个永磁体42形式的磁极，这些永磁体42被安装在转子41的外周边上。每个段44具有3个齿45，用于保持三相绕组系统的绕组。在图3中，齿45未保持绕组。
[0073]转子41例如由同轴地堆叠在彼此上的若干个转子盘组成(未示出)。每个盘具有二十个永磁体。转子41可绕由电机轴47形成的电机轴线46旋转。
[0074]电机包括至少两个解析器(未示出)，其彼此电气分离，使得它们是冗余的。每一个解析器包括相对于定子40固定的外环，以及相对于转子41固定的内环。解析器起到小型解析器的作用，并产生表示转子相对于定子的当前角位置的信号。
[0075]图4更详细地示出了单个定子段44的示意图。该定子段44的全部三个齿45都保持具有单齿绕组形式的绕组48。这些绕组48典型地为绞合导体。在图5中示意性地示出了这些绕组48与频率变换器的连接。
[0076]定子段44被示出为邻近电机外壳39的一部分。为了冷却的目的，定子段44包括在该段44的外周边上具有垂直沟槽形式的若干凹进处49。在这些凹进处49内，热空气可在电机外壳39内循环，在 这样的情况下外壳39自身形成散热器。备选地或此外，也可在电机外壳39的内表面上设置这样的凹进处。
[0077]驱动器可具有不同的总长度。该长度所确定的部分为定子绕组。在较短的驱动器中定子绕组长度例如为约400_，在较长的驱动器中定子绕组具有例如两倍的长度，即约800_。电机的其它部件不得不进行相应调整。只要通过提供较多的或较少数量的转子盘就可以很容易地调整转子长度。通过这种方式，除改变配备绕组的定子段的数量以外，可改变驱动器的输出功率。
[0078]图5示出了定子段44的三个绕组48的示意性布线图。绕组48被布置在电机外壳39的里面，电机外壳39具有三个孔50，此处每一个孔50设置成邻近绕组48中的一个绕组。每一个绕组48的两个端部51、52都通过邻近于该绕组48的同一个孔50通向电机外壳39的外侧。在外壳39外面，通过将每一个绕组48的端部51连接在一起来将多个绕组48星形连接，使得星点位于外壳39外面。每一个绕组48的另一个端部52被连接至频率变换器(图5中未示出)。
[0079]由于电机在工作过程中产生热量，并且为了润滑和冷却而使用了油，所以用于将频率变换器连接至电机的电缆(至少那些被直接连接至电机的部件)优选地具有耐油和耐热隔离，例如PTEE (Teflon)。
[0080]图6a)至图6c)示出了具有保持绕组的不同数量定子段的定子40.1、40.2、40.3的示意图。图6a)示出了定子40.1，其中全部十个定子段44.1、44.2…，44.10的齿均配有绕组。具有这样的定子的电机可提供其全功率。图6b)示出了定子40.2，其中仅六个定子段44.1、44.3、44.4、44.6、44.8和44.9配有绕组。具有这样的定子的电机可仅提供具有全装备定子的电机(假设其它不变)的功率的3/5。图6c)示出了定子40.3，其中，仅两个定子段44.1和44.6的齿配有绕组。具有这样的定子的电机可仅提供具有全装备定子的电机(假设其它不变)的功率的1/5。
[0081]如果定子段44中的一些未配有绕组，或者如果它们配有绕组但不工作，则不供给功率，优选地，相对的段44不配备绕组或者不工作，以便平衡作用于电机轴承上的力。
[0082]通常可以仅在这些段44中的一个段上配备绕组(但不是相对段)。具有这样的定子的电机也会工作，并且由于相对低的电机功率，轴承上的非平衡力相对较小。但是一般情况下不使用这样的配置。
[0083]图7示出了依据本发明的驱动装置的第一示例的示意图。在该示例中，一个驱动链(drive train) 18为恰好两个定子段44馈给。
[0084]驱动链18包括变压器16，变压器16被连接至频率变换器20，频率变换器20为两个三相定子段44馈给。频率变换器20包括输入级21、为DC电压中间电路23 (表示为电容)馈给的整流器级22，随后为输出级24，其中输入级21具有用于连接或断开变换器20的输入开关。
[0085]虽然示出为单线，但是本领域技术人员清楚，变压器16、频率变换器20和定子段44之间的这些连接全部都是三相连接。
[0086]变压器16具有例如为2丽的输入功率，并且频率变换器20消耗例如800kW。在所示的单个频率变换器20为两个定子段44馈给的配置下，这些定子段44为分别仅消耗约400kff的短段。
[0087]图8示出了依据本发明的驱动装置的另一个示例的示意图。在该示例中，两个驱动链19向恰好两个定子段44供电。
[0088]同样，每一个驱动链19包括频率变换器20，其中每一个频率变换器恰好馈给三相定子段44。每一个频率变换器20与图7中所示的相同，并包括输入级21、整流器级22、DC电压中间电路23，以及输出级24。
[0089]与图7中所示的示例不同，两个驱动链19均由单个变压器16馈给。变压器16的输入功率例如为2MW，并且两个频率变压器20同样消耗800kW。在该示例中，定子段44为分别消耗约SOOkW的长段。
[0090]多达十个驱动链19可并行操作，以供应全装备的长电机(具有长定子段的电机)。这样的配置包括五个变压器16，其分别具有2MW的功率，用于为分别具有800kW的十个频率变换器馈给。因此该电机接收8MW功率，并可馈给总共具有十个长定子段的全装备长定子，这十个长定子段分别具有SOOkW的功率。这些驱动链19中的每一个可独自操作。
[0091]通过这种方式获得了所需的冗余，并且即使在一个或多个组件故障的情况下，驱动装置也可以在功率相应降低的情况下被进一步操作。
[0092]总之，应注意，本发明能够为功率范围达到IOMW或更高的重型碾磨机提供一种小型高度模块化的驱动器。
【权利要求】
1.一种用于重型碾磨机的驱动器装置，包括具有转子和定子的电动电机，其特征在于，所述转子的磁极的数目为至少八个，并且其中所述定子被分成至少四个定子段，各有至少两个绕组区，其中在至少一个定子段的每一个绕组区中设置有绕组。
2.如权利要求1所述的驱动器装置，其中，所述转子的磁极数为二十个，且所述定子恰好包括十个定子段。
3.如权利要求1至2中任一项所述的驱动器装置，其中每一个定子段恰有三个绕组区，并且其中，在定子段的所述绕组区中设置的绕组以星形电路连接，其中，每一个绕组的两端优选地穿过单个开口引到所述电机的外壳外面，并且其中所述星形电路的星点优选设置在所述外壳外面。
4.如权利要求1至3中任一项所述的驱动器装置，其中，所述电动电机包括一个，有利地包括两个或更多个冗余布置的测量单元，用于确定所述转子的角位置，其中，测量单元优选地包括解析器。
5.如权利要求1至4中任一项所述的驱动器装置，包括至少一个频率变换器，其被连接至定子段的所述绕组，其中，所述至少一个频率变换器优选被连接到至多两个定子段的所述绕组。
6.如权利要求5所述的驱动器装置，其中，每一个频率变换器可以高于IkHz的开关频率运行，优选约4kHz的开关频率。
7.如权利要求5至6中任一项所述的驱动器装置，其中，每一个频率变换器可以低于2000V的输入电压运行，优选低于1000V的输入电压。
8.如权利要求5至7中任一项所述的驱动器装置，其中，每一个频率变换器的输出级通过直接的、无开关电连接被连接至所述电动电机。·
9.如权利要求5至8中任一项所述的驱动器装置，其中，所述电动电机包括至少一个电流测量装置，用于测量定子段至少一个绕组中的电流，并且其中，每一个频率变换器包括控制器，用于根据所测量的电流控制所述电动电机的扭矩。
10.如权利要求5至9中任一项所述的驱动器装置，其中，每一个频率变换器与地完全DC绝缘。
11.如权利要求1至10中任一项所述的驱动器装置，包括至少一个变压器单元，其被连接至所述频率变换器中的恰好一个或两个，其中，所述至少一个变压器单元优选经由电感器被连接至所述一个或两个频率变换器。
12.如权利要求11所述的驱动器装置，其中，所述至少一个变压器单元为至少十二脉冲变压器单元，优选30脉冲变压器单元，其包括五相移六脉冲变压器。
13.如权利要求1至12中任一项所述的驱动器装置，其中，通风装置被安装在所述转子上，用于在所述电机的外壳内，从所述转子与所述定子之间的空气隙和所述定子与所述电机的所述外壳之间的空间流通空气。
14.一种重型碾磨机，尤其是碗式碾磨机，恰好有一个如权利要求1至13中任一项所述的驱动器装置。
15.如权利要求14所述的重型碾磨机，其中，所述碗式碾磨机为具有竖直碾磨机轴的立碗式，和其中所述碗式碾磨机的轴和所述驱动装置的所述电动电机的轴平行设置，优选同轴。
16.如权利要求14至15中任一项所述的重型碾磨机,其中,所述碗式碾磨机包括旋转元件，和设置在所述电动电机和所述旋转元件之间的齿轮传动，其中，所述旋转元件优选地包括所述碗部。
17.如权利要求16所述的重型碾磨机，其中，所述齿轮传动包括至少一个行星齿轮级，优选恰好两个行星齿轮级。
【文档编号】H02K1/14GK103597713SQ201180071425
【公开日】2014年2月19日 申请日期:2011年4月4日 优先权日:2011年4月4日
【发明者】S.里特勒, S.伯科滕 申请人:Fl史密斯公司