1、技術（shù）背景　　傳統（tǒng）的球磨（mó）機、立磨機大（dà）都采用三（sān）相異步電動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工（gōng）作量大等（děng）問題。　　沈陽（yáng）工業大學電（diàn）機與控製技術研究所與河南草莓视频黄色機電設備（bèi）有限公（gōng）司聯合設計研發的（de）球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機（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（jiē），做成直驅方案（àn），能直接滿足（zú）荷載的需（xū）求，省去（qù）傳統磨（mó）機的減速機，顯著提高了（le）電機的（de）效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等（děng）優點。　　在（zài）控製方（fāng）麵,本產品電（diàn）機定子采用（yòng）了模塊化設（shè）計，不僅降低了加（jiā）工、製造、運輸等難（nán）度，還相當於把一個（gè）大（dà）功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的（de）控製技術可以實（shí）現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電（diàn）機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率（lǜ）變頻器聯合（hé）供電，這樣設計降低了電機的供電電（diàn）壓和使用的變頻器容量，從而降低（dī）成本。每個模塊電機都具有（yǒu）一套獨立的控製係統（tǒng），大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在（zài）輕載工（gōng）況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。　　在結（jié）構方麵，本產品電機的定子（zǐ）采用了一種自主設計研發（fā）的（de）隨動（dòng）式結構，將整圓的定子分成若幹個相互存在間隙（xì）的小扇形塊，通過機械結（jié）構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子（zǐ）與轉子間隙（xì）恒定的結（jié）構（gòu）。本產品通（tōng）過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定（dìng），電機（jī）不會發生（shēng）掃膛現象，因此電（diàn）機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用（yòng）量，降低生（shēng）產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即（jí）可正常運行（háng）。使用（yòng）本產品完（wán）全不會因電機發生故障而影響到生產工期。　　2、球磨機（jī）專用隨動式永磁直驅電機概述　　本產品的隨動式定子結構構成一種（zhǒng）“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起（qǐ）伏不影（yǐng）響（xiǎng）車輪與地（dì）麵貼合，即滾（gǔn）筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保（bǎo）證定子、轉子間隙（xì）恒定，在球磨機因裝（zhuāng）配誤（wù）差、軸承磨損（sǔn）、滾（gǔn）筒形（xíng）變、重（chóng）載震動等原因（yīn）造成電（diàn）機（jī）偏心、氣隙不均（jun1）勻時，仍能正（zhèng）常運轉，保證磨機始終運行在性（xìng）能狀態，不必停機檢修。同時電機定子（zǐ）與轉子（zǐ）間的間（jiān）隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機（jī）不會（huì）發生掃膛現象。　　本（běn）產（chǎn）品電機的定子為隨動（dòng）式結（jié）構（gòu）,基於模塊化永磁直驅電（diàn）機，采用獨立的扇形定子塊結構（gòu），其隨動原理是（shì）在定子塊（kuài）的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合（hé）滾筒來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的（de）彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓（yā）縮狀態,如果球（qiú）磨機滾筒向上波動（dòng），轉筒會向（xiàng）上頂定子（zǐ）塊上安裝的（de）滾輪，進（jìn）而帶動定子塊向（xiàng）上移動，上（shàng）方彈（dàn）性機構繼續壓縮（suō）;下方定（dìng）子（zǐ）塊在（zài）受到（dào）永磁體對其向上的吸引力（lì）的同時，定子（zǐ）塊上的彈性機構將其向（xiàng）上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合（hé）轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定（dìng）子、轉子之間的間隙不變。球（qiú）磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定（dìng）子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。　　本產（chǎn）品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同（tóng）位置的（de）定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過（guò）大造成滾輪或轉筒磨損（sǔn）較快。　　本產品將永（yǒng）磁電機采用模塊化控製，根據不同功率（lǜ）的電機（jī）設（shè）計采用不同個數的隨動式（shì）定子塊構成一台模塊電機（jī），一台整圓電機（jī）由多台模塊（kuài）電（diàn）機構成（chéng）,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相（xiàng）鄰隨（suí）動式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子（zǐ）鐵心及磁鋼。　　本產品的隨動（dòng）式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次（cì）拆卸（xiè）密封（fēng）外（wài）殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間（jiān）的連接杆、彈性（xìng）機構支撐（chēng）架，即可將定子（zǐ）塊沿徑（jìng）向拉出，進（jìn）行檢修或更換新的（de）定子塊。　　3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點　　現階（jiē）段大多數的球磨機仍（réng）采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置（zhì）以及齒輪（lún）結構進行驅動。永磁（cí）同步電機（jī）與（yǔ）感應電（diàn）機相比優勢是它有較高的效率和（hé）功率因數，損（sǔn）耗大大降（jiàng）低，節約了能源。永（yǒng）磁電機通過變頻器進行（háng）調速，電機運行平穩，係統響應速度快（kuài），感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原因。　　采用永磁直驅，取消了中（zhōng）間（jiān）的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效（xiào）率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修（xiū）方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。　　由於本產品電機（jī）定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個（gè）大功率（lǜ）電機做成了多個小功（gōng）率（lǜ）電機。模塊（kuài）化電機的控製技術可以實現降低大功率電機（jī）的輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不（bú）必采用高等（děng）級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計（jì）降低了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本（běn）。球磨機運行在輕載（zǎi）工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機（jī）。　　傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸（jī）變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計（jì），每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提（tí）升了電機控製的自由度,可以利用（yòng）其多電（diàn）機結構和控製靈活的（de）優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故（gù）障電機更換新的模塊電（diàn）機即可正常運行。模（mó）塊化電（diàn）機具有冗餘的模塊數，也（yě）可（kě）切除故障子模塊而控製其餘正常（cháng）子模（mó）塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生（shēng）故障而影響到生（shēng）產工期（qī）。　　球磨機因加工（gōng）誤差、軸承（chéng）磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時（shí）還會（huì）造成電機掃（sǎo）膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大（dà）會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動（dòng）式定子結構的模（mó）塊電機，能在轉筒偏心時保證定（dìng）子（zǐ）與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正（zhèng）常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨（mó）機檢修複雜（zá），降低檢修次數就是提高生產效率。　　4、隨動式球磨機裝配示意圖　　二、永磁（cí）直驅立磨技術　　1、立（lì）磨直驅對比於傳（chuán）統感應電機的優點（diǎn）( 1）變頻調速控製，實現負（fù）載工況多樣性　　傳統立磨速度單一，工況適應能力差（chà）。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢（màn）。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整（zhěng）磨輾（niǎn）高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作環（huán）境，係統反應速度更快。　　(2）係統（tǒng）簡單,可（kě）靠性高　　傳統係統因三相（xiàng）感應電機無法在（zài）低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立（lì）磨的低速（sù）起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊（jī），需增加軟起動裝（zhuāng）置。三相感應（yīng）電機起動後，通過減速器（qì）滿足係統轉矩（jǔ）需（xū）要，整個係（xì）統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製（zhì）係（xì）統控製（zhì）永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需（xū）盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。　　(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定　　傳統係統先由低速盤車（chē）係統起動，待（dài）三相感應電機達到起動條件（jiàn）後，軟起動裝置起（qǐ）動三相感應電機，係（xì）統運行。係（xì）統控製複雜（zá），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（sù）提（tí）高到三相感應（yīng）電機起動條件。直（zhí）驅係統直接（jiē）變頻低速起動，係統（tǒng）直接運行，係（xì）統控製簡單。變頻控製起（qǐ）動過程可根據實際工（gōng）況進行調整（zhěng），以滿足各種工況的需求。低速可過載輸（shū）出，滿（mǎn）足起動需要，取代盤車係統。　　(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少　　係統各構（gòu）成單元均需要時常檢（jiǎn）查和（hé）定期維護，傳統係統（tǒng）構成單元（yuán）多。同時立磨減（jiǎn）速（sù）器結構複雜需要經常維護，維（wéi）護成本費用高。同時係統無法實現在低（dī）速運行的情（qíng）況下進行係統維護。直驅（qū）係統構成單元簡單，變頻器控（kòng）製永（yǒng）磁同步電機直接驅動，控製（zhì）方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係（xì）統維護成本低。同時，係（xì）統可實現在電機低速運行情況下進行係統維護。　　(5）傳動效率（lǜ）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（diàn）量達（dá）181萬（wàn）元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式（shì）鯤磨機直驅係統的優勢與球磨（mó）機直驅係統相同，這裏不（bú）再一—贅述。　　2、永磁直驅立磨結構示（shì）意圖　　本新型立磨結構采用永磁直驅電（diàn）機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與（yǔ）壓力軸承（chéng）上進行突（tū）破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大（dà）直徑（jìng）軸承，方便加工、生產、運輸（shū）、裝配、維修，並降低成（chéng）本（běn）,在工程實際中具有很強的實用型。　　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，代替傳統的減速機與三相異（yì）步電動機，永磁直驅電機具有（yǒu）雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達（dá）到扶正與承壓的（de）作用（yòng），並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申（shēn）請專 利（lì）。