引言
带式输送机是矿井重要的运输设备，承担着采掘工作面煤炭或矸石的运输任务。随着矿井机电运输设备技术的不断前进，永磁同步电机的出现给带式输送机中驱动电机的改造提供了良好的条件 。采用永磁同步电机直接带动皮带机驱动轮运转，避免了齿轮箱占用体积过大及经常维修维护的问题，提升了皮带输送机驱动装置的整体效率及稳定性，从而降低设备的维护成本。
1 常规驱动系统的分析
汾西矿业某矿井下地质条件较为复杂，巷道掘进及维护比较困难，原设计的巷道断面较小，特别是综采工作面运输巷道。因此，为实现煤炭的高效运输及降低设备的维护工作量，带式输送机尽量采用结构简单、性能可靠的驱动装置。为此，将井下采用的DSJ100/63/2×160 型皮带输送机驱动装置改造成永磁同步电机驱动系统，具体的异步电机驱动装置主要设备。
2 永磁同步驱动系统的分析
永磁同步驱动系统是借鉴传统的异步驱动电机以及同步电机的基础上而来，采用永磁材料替代传统的鼠笼转子，并兼具有同步电机以及感应电机的优点，配合变频系统可实现对皮带机载荷无极变速的控制。具体的永磁同步驱动系统主要设备。
3 永磁电机的应用分析
3.1 占用空间及布置结构
采用永磁同步电机结合变频控制器替代较常规的驱动系统中 Y 型鼠笼电机，通过高速连轴器、减速器和低速连轴器与驱动滚动连接，且在皮带输送机软启动中不需要安装液力耦合器。采用永磁同步电机可以对皮带输送机机头位置复杂的驱动架结构进行简化，将原本复杂的驱动架结构变成占用空间相对较小的三角架支撑结构。两台永磁同步电机对称安装在三角支架上，使得皮带输送机驱动滚筒的安装结构及安装空间更为优化，便于对机头驱动装置的维护安装。驱动装置中省去的液力耦合器、减速器等位置，使得设备的检修空间大幅增大，更有利在狭小巷道内的使用。
3.2 启动方式
皮带输送机的运输主要依靠胶带进行，一般情况下运输的距离较长，皮带输送机无论是出于运输状态或是静止状态，皮带机胶带都存储有大量的弹性势能。若皮带输送机启动速度过快势必会给皮带机胶带短时间内造成较大的冲击，极其容易出现胶带断裂或其他运输事故。永磁同步电机通过插销联轴器与驱动滚筒进行连接，配套采用的变频器型号为 ZJY- 250/660V，通过变频器直接控制永磁同步电机运转，去除原有驱动系统中的液力耦合器及减速器等，不仅简化了驱动系统的结构组成，而且还可以实现皮带输送机无极控制及软启动。变频器对两台永磁同步电机控制采用主 - 从控制方式，实现两台电机的功率平衡，驱动装置平稳运行，皮带输送机启动过程中两台永磁同步电机的驱动力矩平衡，有效释放皮带输送机胶带存储的弹性势能。
3.3 维护难度
采用永磁同步电机方式传动结构更为合理，传动系统占用的空间大幅降低。设备安装较为方便，更适合井下狭小的空间。同时，由于传动系统采用直驱方式，对设备检查维修时只需要检查驱动电机、连轴器以及变频器等，不需要额外的检查减速器、齿轮箱以及液力耦合器等，降低了维修保养工作量、维修难度及维修工序，为井下的机电维修人员提供更多维修保养操作空间。
3.4 提升驱动系统效率
DSJ100/63/2×160 型皮带输送机驱动系统采用永磁同步电机，并结合变频器直接控制电机运转，省去了常规皮带输送机驱动装置内采用的液力耦合器、减速器以及齿轮箱等，使得整个驱动系统更为简洁、高效、降低电力消耗。一般皮带输送机采用的异步驱动电机动力系统中，启动过程不平稳，重载启动较为困难，制约整个驱动装置效率的提升。且异步电机在工频下运行时绝大部分时间都未处于满载工况，造成大量的电能损失。永磁同步电机中定子材料里加入稀土制作成为永磁体，不需励磁电流，在电机运转过程中的输出功率可以达到 94%以上，降低电力消耗。具体的永磁电机与异步电机的效率对比。同时，永磁同步电机是采用直驱方式，采用的变频控制器更有利于实现电机的功率平衡。在 DSJ100/63/2×160 型皮带输送机驱动系统采用两个永磁同步电机，通过变频控制器实现电机输出功率的平衡，现场测定功率平衡均在 3%以内，避免了由于电机功率不平衡造成的电机能耗增加，皮带输送机受力不均衡等问题。
3.5 经济分析
永磁同步电机运行过程中的噪音小，且具有高效节能、启动力矩大、稳定性强、运行平稳等特点，同时通过联轴器与驱动滚筒直接连接，取消了原有的液力耦合器、减速器等。每一台皮带输送机可以节省设备费用约为 20 万元，同时，电机在运行的过程中较节能、效率高，也节省了大量的电力消耗。
4 永磁同步电机技术特点
1）设备安装时的精度要求低，设备安装及调试工作得到显著简化。采用气隙方式传动扭矩，降低设备的振动。
2）皮带机空载启动时，能够降低低电量峰值以及对皮带输送机产生的机械冲击，适用于频繁启动的场所。同时，设备具有过载保护功能，消除由于过载造成的电机损坏情况，提高驱动装置的可靠性。
3）通过对电机电流的监测，采用主 - 从控制方式，解决多电机的功率平衡问题。
4）抗干扰能力强，能够适应井下复杂恶劣的环境，同时还具备节能环保特征。
5）驱动系统结构简单，维系及保养方便，操作空间增大，降低使用费用。
5 结论
皮带输送机动力系统采用永磁同步电机较传统的异步电机相比，具有传动结构简单、检修维护费用低、占用空间小、动力传输功率高等特点。驱动装置由变频控制器及永磁同步电机组成，实现了动力直接传递，省去了传统的液力耦合器、减速器等。在现场应用实践表明，永磁同步电机能较好地适应井下狭小巷道、噪音低、输出扭矩大，为皮带输送机驱动装置改造提供了较好的选择。
