1、技術（shù）背景（jǐng）　　傳統的（de）球磨機、立磨機大都采（cǎi）用三（sān）相異步電動機、聯軸器、減速（sù）裝置以及齒輪（lún）結構進行驅動，導致（zhì）球磨機的傳動（dòng）係統存在（zài）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（shěn）陽工業大學電機與控製技術研（yán）究（jiū）所與河（hé）南草莓视频黄色機電（diàn）設備有限（xiàn）公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直（zhí）驅電機,通過（guò）將（jiāng）電動機（jī）與機械結構進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅（qū）方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機（jī），顯著提高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統（tǒng）免維護、自動化程度高等優點。　　在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊（kuài）化（huà）設（shè）計，不僅（jǐn）降低（dī）了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功率（lǜ）電機做成了多個小功率電（diàn）機。模塊化電機的控製（zhì）技術可以實現降低大功率電（diàn）機（jī）的輸入電（diàn）壓（yā），但（dàn）是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用（yòng）多台（tái）小（xiǎo）功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和（hé）使用的變頻器容量，從而（ér）降低（dī）成本。每個模塊電機都具有一套獨立（lì）的控製係統（tǒng），大（dà）大提升了電機控製的自由（yóu）度，球磨機運行（háng）在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨（mó）機。　　在結構方麵，本產品電機的定子采用了一種自主設計（jì）研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹個相互存在間隙的（de）小扇形塊，通過機械結構設計（jì），確定了一種無論球（qiú）磨機轉筒是（shì）否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而（ér）保持定子（zǐ）與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定（dìng），電機不（bú）會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的（de）比普通（tōng）永磁直驅電機的小很多（duō），從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能（néng）用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機（jī），更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產（chǎn）工期。　　2、球磨機專用隨動式永磁直驅電（diàn）機概（gài）述（shù）　　本產品的隨動式定子結構構（gòu）成一種“小車結構”，滾筒就像（xiàng）公路，定子塊就（jiù）像汽車。滾輪（lún）貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛（shǐ），公路（lù）的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒（tǒng）偏心浮動不影響滾輪（lún）貼合滾筒，保證（zhèng）定子（zǐ）、轉子間隙恒（héng）定，在（zài）球磨機（jī）因裝配誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不（bú）均勻時，仍能正（zhèng）常運轉，保證磨機始終（zhōng）運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更（gèng）小（xiǎo），減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會（huì）發生掃膛現象。　　本產品（pǐn）電機（jī）的定子為隨動式結構,基於模（mó）塊化永磁直驅電機，采（cǎi）用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在（zài）定子塊的軸向兩（liǎng）側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向（xiàng）外側設有與支（zhī）撐框架（jià）相連的彈性（xìng）機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓（yā）縮（suō）狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊（kuài）上（shàng）安裝的滾輪，進而帶動定（dìng）子塊向上移動，上方彈性機（jī）構繼續（xù）壓縮;下方定子塊（kuài）在（zài）受到永磁（cí）體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的（de）彈性（xìng）機構將其（qí）向上（shàng）頂，保證下方定子塊的滾（gǔn）輪依然貼合轉（zhuǎn）筒外表麵，使定子（zǐ）塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓（yuán）周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的（de）間（jiān）隙不（bú）變。球磨（mó）機滾筒向（xiàng）下複位或繼（jì）續向下波動（dòng），則上方定子塊（kuài）在受到（dào）永磁體對其向下的吸（xī）引力的同時，彈性機構將上方其向下壓（yā）,下方定子塊被轉筒向下壓。　　本產品（pǐn）彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的（de）壓力過（guò）大造成滾輪或轉筒磨損較（jiào）快。　　本產品將永磁電機采用模（mó）塊化控製，根據不同功（gōng）率的電機設計（jì）采用不（bú）同個數的隨動式定子塊構成一台模塊電機，一（yī）台整圓（yuán）電機由多台模塊電機構成,多（duō）台模塊（kuài）電機（jī）共用（yòng）同一個轉子（zǐ），模塊電機包繞式安裝在球磨（mó）機滾筒上。相鄰隨動式定（dìng）子塊間設有（yǒu）固定在支撐框架上的擋（dǎng）板來對定子塊進行（háng）圓周方向的限（xiàn）位。球磨機（jī）滾（gǔn）筒（tǒng）的法蘭（lán）處銜接T型支撐板,用（yòng）於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機（jī）構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即（jí）可將（jiāng）定子塊沿徑向拉出，進行檢（jiǎn）修或更換新的定子塊。　　3、采用本（běn）產品代替傳統磨機的電機驅（qū）動係統的優點　　現階（jiē）段大多（duō）數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯（lián）軸器、減速裝（zhuāng）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高的效率和功率因數，損耗大大降低，節（jiē）約了（le）能源。永（yǒng）磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用（yòng）越來越廣泛的原因。　　采用（yòng）永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及（jí）齒輪的傳動環節，縮（suō）短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係（xì）統的傳動效（xiào）率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統（tǒng）的故障率低，維護檢修（xiū）方便，還避免了傳統設備因漏油（yóu）造成環（huán）境汙染。　　由於（yú）本產品電（diàn）機定子采（cǎi）用了模（mó）塊化設計，不僅降低了加工，製造（zào），運（yùn）輸等難度（dù），還相當（dāng）於把一（yī）個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製（zhì）技術可以實現降低大功率電機的輸入電（diàn）壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高（gāo）等級絕（jué）緣，模塊化電機采用（yòng）多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降（jiàng）低了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻器容量（liàng），從而降低成本（běn）。球磨機（jī）運行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運（yùn）行部分模塊電機驅（qū）動球磨（mó）機。　　傳統（tǒng）電（diàn）機故障時，會導（dǎo）致（zhì）電機合成磁動勢發生畸（jī）變，諧波含量增加，平均（jun1）轉矩下降，轉矩波動顯著（zhe）增加，無（wú）法繼續正常（cháng）運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨（dú）立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度,可以（yǐ）利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障（zhàng）時。可以直接拆卸故障（zhàng）電（diàn）機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊（kuài）化電機具有（yǒu）冗（rǒng）餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘（yú）正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。　　球磨機因（yīn）加（jiā）工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉（zhuǎn）子偏心現象，偏心嚴重時還會造成（chéng）電機掃膛損壞電機，實際生產中常（cháng）常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證（zhèng）定子（zǐ）與轉子之（zhī）間的間隙恒定，可將氣隙做的更（gèng）小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因（yīn）為該隨動式定子結構在偏心時（shí）能繼續正常工作，檢（jiǎn）修次數更少，工作（zuò）時間更長，大體積球磨機（jī）檢（jiǎn）修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率（lǜ）。　　4、隨動式球磨機裝配示意圖　　二、永磁直驅立磨技術　　1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變（biàn）頻（pín）調速控製，實現負載工況多（duō）樣性　　傳統立（lì）磨速度單一，工況適應（yīng）能（néng）力差。遇到（dào）突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反（fǎn）應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力（lì）強。遇到突發事件（jiàn），除調整（zhěng）磨輾高（gāo）度外，還增加了速度調節以快速適應係統（tǒng）工作環境，係統反應速（sù）度更快。　　(2）係統簡單,可靠（kào）性高　　傳統係統因三相感（gǎn）應電（diàn）機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的（de）低速（sù）起動。為保證（zhèng）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（sān）相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔（fǔ）助設備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同（tóng）步電機起動（dòng），轉矩（jǔ）特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係（xì）統少，結構簡單。　　(3）變頻器（qì）軟起動，起（qǐ）動過程隨意設定　　傳統（tǒng）係統先由低速盤車係統起動，待三相感（gǎn）應（yīng）電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相（xiàng）感應電機，係統運行（háng）。係統控製複雜，低速無（wú）法實現過載輸出。在低速過程（chéng）需要盤車係統，將轉速提高到三相感應電機起（qǐ）動（dòng）條件。直驅係（xì）統直接變頻低速起動，係統直接（jiē）運行，係統控製簡單。變（biàn）頻控製起動過程可根據實際（jì）工況進（jìn）行調整，以滿足各種（zhǒng）工況的需求。低速（sù）可過載輸（shū）出，滿足起動需要，取代盤車係統（tǒng）。　　(4）無減速器，維護成本更低,維護次（cì）數少　　係統各構成單元均需要（yào）時常檢查和定期維護，傳統係統構成單元（yuán）多。同時立磨減速器結構複雜（zá）需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統（tǒng）維護。直驅係統構成（chéng）單元簡單，變頻器（qì）控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統（tǒng）維護成本低。同時，係統可實現在電（diàn）機低速運行情況下進行係統維護。　　(5）傳動（dòng）效率高,節能效果明顯　　綜（zōng）上采用直驅永磁電機取代傳統（tǒng）驅動係統年節電量（liàng）達181萬元。（按照（zhào）5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優（yōu）勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述（shù）。　　2、永磁直驅立磨（mó）結構（gòu）示意圖　　本新型（xíng）立磨結構采用永磁（cí）直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立（lì）磨扶正（zhèng）軸承（chéng）與壓力軸承（chéng）上進（jìn）行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替（tì）代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降（jiàng）低成（chéng）本,在工（gōng）程實際中具有很強的（de）實用型。　　針（zhēn）對大、中、小型不（bú）同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機（jī），代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙（shuāng）向載荷機構與不同的放置（zhì）位置，均（jun1）能達到扶正與承（chéng）壓的作用（yòng），並且方便製造（zào）、裝配（pèi）維護，節省成本。均已申（shēn）請專 利。