1、技術背景
傳統的球磨（mó）機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機（jī）的傳動係（xì）統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大（dà）學電機與控製技術研（yán）究所（suǒ）與河南草莓视频黄色（xīn）機（jī）電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構（gòu）進行機電一體（tǐ）化設（shè）計，取消動力傳輸的中間環節（jiē），做（zuò）成直驅方案，能（néng）直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機（jī）的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩（jǔ）大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。
在控製方（fāng）麵,本產品電機定（dìng）子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技（jì）術可以實現（xiàn）降低大功率電機的輸入電壓，但是不（bú）增加電機（jī）的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電（diàn）機采用多台（tái）小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的（de）供電電壓和（hé）使用的變頻器容（róng）量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提（tí）升了電（diàn）機控製的自由度，球（qiú）磨機運行在輕載工況時，完全可以（yǐ）隻運行部分模塊電機（jī）驅動（dòng）球磨機。
在結構方麵（miàn），本產品電（diàn）機的定子采用了（le）一種自主設（shè）計（jì）研發的隨動式（shì）結構，將整圓（yuán）的（de）定子分（fèn）成若幹（gàn）個相互存在間隙的小（xiǎo）扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種（zhǒng）無論球磨機轉筒是否震動或（huò）偏心，定子塊（kuài）始終跟隨轉筒運動從而保（bǎo）持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過（guò）機（jī）械結構設計保證（zhèng）定子（zǐ）與（yǔ）轉（zhuǎn）子間的間（jiān）隙恒定，電機不會發生（shēng）掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很（hěn）多，從而大幅降低電機永磁（cí）體用量，降低生產成（chéng）本，節約稀土資源，節能用電量。當（dāng）模（mó）塊（kuài）發生故障時，直接拆卸故障電機，更（gèng）換（huàn）新的模塊電機（jī）即可正常運行。使用本產品完全不會（huì）因電機發生故障而影響到生產工（gōng）期。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述
本產品的隨動式定子（zǐ）結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就（jiù）像汽車。滾輪貼（tiē）合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼（tiē）合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪（lún）貼合滾筒（tǒng），保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝（zhuāng）配誤差、軸承（chéng）磨損、滾筒（tǒng）形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時（shí），仍能正常（cháng）運轉（zhuǎn），保證磨機始終運（yùn）行在性能狀態，不必停機檢修。同時電（diàn）機定子與轉子間的間隙也可以做的更小（xiǎo），減少永磁體用量（liàng），並且因為隨動式結（jié）構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化（huà）永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊的（de）軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間的間（jiān）隙（xì），定子塊徑向外側設有與（yǔ）支撐框架（jià）相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態（tài）,如果球磨（mó）機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子（zǐ）塊上（shàng）安裝的滾輪，進而（ér）帶動（dòng）定子（zǐ）塊向上移動，上方（fāng）彈性機構繼續（xù）壓縮;下方定子塊在受（shòu）到永磁體（tǐ）對其向上的（de）吸引力的同時（shí），定子塊上的（de）彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定（dìng）子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而（ér）保證定（dìng）子（zǐ）、轉子之間的間隙不變。球磨機滾（gǔn）筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向下的吸（xī）引力的同時（shí），彈（dàn）性（xìng）機（jī）構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可（kě）調，對於不同位置（zhì）的定子塊設置不同的壓力,避免因彈（dàn）性裝置設置的壓力（lì）過大（dà）造成滾輪或轉筒磨（mó）損較（jiào）快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數（shù）的隨（suí）動式定（dìng）子塊構成一台（tái）模塊電機，一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有（yǒu）固定在支撐框架上（shàng）的擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機（jī）滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支（zhī）撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品（pǐn）的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻（zhī）需要沿球磨機的徑向依次拆卸密（mì）封外殼（ké）、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈（dàn）性機構支撐架（jià），即可將定子（zǐ）塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊（kuài）。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動（dòng）係（xì）統的優點
現（xiàn）階（jiē）段大多數（shù）的球磨機仍采用三相感應電動（dòng）機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較（jiào）高的效率（lǜ）和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調（diào）速，電機運行平穩，係統（tǒng）響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永（yǒng）磁電機應用越來越廣泛的原因。
采（cǎi）用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統（tǒng）的傳動效率將提升至少20%。球（qiú）磨（mó）機直驅係（xì）統（tǒng）的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳（chuán）統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不（bú）僅降低了加工，製造（zào），運（yùn）輸（shū）等難度，還相當（dāng）於把一個大功（gōng）率電（diàn）機做成了多個（gè）小功率電機。模塊化電機的控製（zhì）技術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級（jí）絕緣，模（mó）塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣（yàng）設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而（ér）降低成本。球磨機（jī）運（yùn）行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機（jī）故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著（zhe）增加，無法（fǎ）繼（jì）續正常運行。而本產（chǎn）品進行了模塊化（huà）設計，每個模塊電機都具有一套獨立（lì）的控（kòng）製係統，大大提升了電機控製的自由度,可以利用其多電機結構（gòu）和控製靈活的優勢，在（zài）發（fā）生（shēng）故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電（diàn）機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障（zhàng）子模塊而控製其餘正常（cháng）子模塊降（jiàng）額運行。使用本產品完全不會因電機（jī）發生故障（zhàng）而影響（xiǎng）到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承（chéng）磨損（sǔn）、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心（xīn）現象，偏心嚴重（chóng）時還會造成電機掃膛損壞電（diàn）機，實際生產（chǎn）中常常通過增加氣（qì）隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體（tǐ）用量增加，提高電機製造成（chéng）本。隨動式定（dìng）子結構的模塊電機（jī），能在轉筒偏心時保（bǎo）證定子與轉子之間的間隙恒定，可將（jiāng）氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃（sǎo）膛現象，同時（shí）因為該隨動式（shì）定子結構在偏心時能繼續正（zhèng）常工作，檢修次數（shù）更少，工作時間更長，大體（tǐ）積球磨機檢（jiǎn）修複雜，降低檢修次數就是提高（gāo）生產效率。
4、隨動式球（qiú）磨機裝配示（shì）意圖（tú）
二、永磁（cí）直驅立磨技術
1、立磨直驅對比於傳統感應（yīng）電機（jī）的優點（diǎn）( 1）變頻調速控製，實現負載工（gōng）況（kuàng）多樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工（gōng）作環境，係統反（fǎn）應速度慢。永（yǒng）磁（cí）同步電機采用變頻調速，適應工況能（néng）力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係統（tǒng）簡單,可靠性高
傳統係（xì）統因三相感應電機無法在（zài）低速（sù）實現大轉（zhuǎn）矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立（lì）磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機（jī）起（qǐ）動後（hòu），通（tōng）過減速器滿足係統轉矩需要，整個（gè）係統構成複雜，係（xì）統運行的（de）輔助（zhù）設（shè）備很多。直驅係統由變頻控製係（xì）統控製永磁同步電機起動，轉矩（jǔ）特性滿足需要，無需盤車係（xì）統和減速器（qì），輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳（chuán）統係統先由低速盤車係統起（qǐ）動，待三相感應電機達到起（qǐ）動條件（jiàn）後，軟起動裝置起動三相（xiàng）感應電機（jī），係統（tǒng）運行。係統控製（zhì）複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程（chéng）需要盤車係統，將轉速提高到三（sān）相感應電機起動條件。直（zhí）驅係統直接變頻低速起動，係統（tǒng）直接運行，係統控製簡單。變（biàn）頻控製起動過（guò）程可根據實際工況進行（háng）調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤（pán）車係統。
(4）無減速（sù）器，維護成本更低,維護次數少
係統各構成單元均（jun1）需（xū）要（yào）時常檢查和定期維護，傳（chuán）統係統構成單元多。同（tóng）時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本（běn）費用高。同時係統無（wú）法實（shí）現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元（yuán）簡（jiǎn）單（dān），變頻器控製永磁同步（bù）電機直接驅動，控製方便。係統內無減（jiǎn）速（sù）器，無需額外（wài）進行維護，係統維護成（chéng）本低（dī）。同時，係（xì）統可實現在電機低速運行情況下進（jìn）行係統維護（hù）。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量達（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤（kūn）磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁（cí）直驅立（lì）磨結構示意圖
本新型立（lì）磨結構（gòu）采用永磁（cí）直驅電機驅動,提高（gāo）了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突（tū）破，通（tōng）過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑（jìng）軸承（chéng），方便加工（gōng）、生產、運輸、裝配、維修（xiū），並降（jiàng）低成本,在（zài）工程實（shí）際（jì）中（zhōng）具（jù）有（yǒu）很強的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代（dài）替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電（diàn）機具有雙（shuāng）向載荷機構與不同的放置位置（zhì），均能達到扶正與承壓的作用（yòng），並且方便（biàn）製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永（yǒng）磁直驅礦用球磨機 
