1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相（xiàng）異步電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球（qiú）磨機的傳動（dòng）係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。
沈陽工業大學電機（jī）與控製（zhì）技術（shù）研究所與（yǔ）河南草莓视频ios機電設備有限公司聯合設計研（yán）發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將（jiāng）電動機與機械結構進行機電（diàn）一體化設計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅（qū）方（fāng）案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提（tí）高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉（zhuǎn）矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點（diǎn）。
在控製方麵,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（dù），還相當於把一個（gè）大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可（kě）以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是（shì）不增（zēng）加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕（jué）緣。模塊化電機采用多台（tái）小功率變頻（pín）器聯（lián）合供（gòng）電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的（de）變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在輕（qīng）載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動（dòng）球磨機。
在結構方麵（miàn），本產品電機的（de）定子采用了一種（zhǒng）自（zì）主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若（ruò）幹個（gè）相互存在間隙的小扇形塊，通過機（jī）械結構設計，確定（dìng）了一種無論球磨機轉筒（tǒng）是否震動或偏心，定子塊（kuài）始終跟隨轉筒運動（dòng）從（cóng）而保持（chí）定子與（yǔ）轉（zhuǎn）子間隙恒定的結構。本產（chǎn）品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電（diàn）機的氣隙可（kě）以設（shè）計的比普通（tōng）永磁直驅電機的小很多，從（cóng）而大幅降低電（diàn）機永磁體（tǐ）用量，降低生產成本，節約稀土資源（yuán），節（jiē）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可正常運行（háng）。使（shǐ）用本（běn）產品完（wán）全不會因電機發生（shēng）故障而影（yǐng）響到生產工期。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述（shù）
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車（chē）。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車（chē）輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動（dòng）不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙（xì）恒（héng）定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變、重載震動（dòng）等原因造成電機偏心、氣隙（xì）不均勻時，仍能（néng）正常運轉（zhuǎn），保證磨機（jī）始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子（zǐ）與轉子間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不（bú）會（huì）發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨（suí）動（dòng）原理是（shì）在定（dìng）子（zǐ）塊的軸向兩側安裝滾輪且（qiě）滾輪貼合滾筒來確定定（dìng）子（zǐ）與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨（mó）機滾（gǔn）筒不偏心時處（chù）於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上（shàng）頂定子塊上（shàng）安裝的滾輪，進而帶動定子塊（kuài）向上移動，上方彈性機構繼續壓縮（suō）;下方定（dìng）子（zǐ）塊在受到永磁（cí）體對其（qí）向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定（dìng）子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒（tǒng）波動而進行徑向與圓周方向（xiàng）的移動，從而保證定子（zǐ）、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或（huò）繼續向下波動，則上（shàng）方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時（shí），彈性（xìng）機構將上方其向（xiàng）下壓,下方定（dìng）子塊被轉筒向下壓。
本產（chǎn）品（pǐn）彈性（xìng）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（xìng）裝（zhuāng）置設置的壓力過大造成滾輪或轉（zhuǎn）筒（tǒng）磨損較快。
本產品（pǐn）將永磁電機采（cǎi）用模塊化控製，根（gēn）據不同功率的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台模塊（kuài）電機，一（yī）台整圓電機由多台模塊電機構（gòu）成,多（duō）台模塊電（diàn）機共用同（tóng）一（yī）個轉子，模塊電機包繞式安（ān）裝在球磨機（jī）滾（gǔn）筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來（lái）對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒（tǒng）的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安（ān）裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的（de）隨（suí）動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球（qiú）磨機的（de）徑（jìng）向依次拆卸密封外殼（ké）、彈性機構、彈性機（jī）構（gòu）與定子塊之間的連接（jiē）杆、彈性機構支撐架，即可將定（dìng）子塊沿徑向拉出，進行檢（jiǎn）修或更換新（xīn）的（de）定子塊。
3、采用（yòng）本產品代替傳統磨機的電機（jī）驅（qū）動係統的優點
現階段大多數（shù）的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器（qì）、減（jiǎn）速裝置（zhì）以及齒輪結（jié）構進行驅動。永磁同步電機與感應（yīng）電機相比優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大（dà）大降低，節約（yuē）了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應（yīng）速度快，感應（yīng）電機則起動相對困難。這些也是（shì）近（jìn）年（nián）來永磁電機應（yīng）用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳（chuán）動（dòng）環節，縮短係（xì）統（tǒng）的傳動（dòng）鏈，直驅係（xì）統的傳動（dòng）效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升（shēng），而且直驅係統的故障率（lǜ）低，維護檢修方便（biàn），還避免了傳統設備因漏（lòu）油造成環境（jìng）汙染。
由（yóu）於本產（chǎn）品電機定子采用了模塊化設計，不（bú）僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多（duō）個（gè）小功率電機。模塊化電機的控製技術可以（yǐ）實現（xiàn）降低大功（gōng）率電機的輸入電（diàn）壓，但是不（bú）增加電機的輸（shū）入電流，電機不必采用高等級（jí）絕緣，模塊化電（diàn）機采用多台小功率變頻器聯合供電。這（zhè）樣設（shè）計降低（dī）了電機的供（gòng）電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運（yùn）行在輕載工況時,完全可以（yǐ）隻運行部分模塊電機驅動（dòng）球磨機。
傳統電機（jī）故（gù）障時，會導致電（diàn）機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩（jǔ）下降，轉矩波動（dòng）顯著增加，無法（fǎ）繼續正常運行。而本（běn）產品（pǐn）進行了模塊（kuài）化（huà）設計（jì），每（měi）個模（mó）塊電機都（dōu）具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度,可以利用其多（duō）電機結構和控製靈活（huó）的（de）優勢（shì），在發生故障（zhàng）時。可以（yǐ）直（zhí）接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模（mó）塊化（huà）電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊（kuài）而控製其餘（yú）正常子模塊降額運行。使用本（běn）產品完全不會因電機（jī）發生故障而影響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸（zhóu）承磨損、滾（gǔn）筒形變或重載產生震動等因素會發生轉（zhuǎn）子（zǐ）偏心現象，偏心嚴重時還會造（zào）成電（diàn）機掃膛（táng）損壞（huài）電機（jī），實際生產中（zhōng）常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而（ér）氣隙增大（dà）會（huì）導致永磁體用量增加（jiā），提高電機製造成本。隨動式定子結（jié）構的模（mó）塊電機，能在轉筒偏心時保證定（dìng）子與轉子之（zhī）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（tóng）時因為該隨（suí）動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢（jiǎn）修複雜，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、立磨（mó）直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻（pín）調速控製，實現負載工況多樣性
傳統（tǒng）立磨速度單一，工況適應能力（lì）差。遇到突發事件，調整磨（mó）鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速（sù），適（shì）應工況能力（lì）強。遇到突發（fā）事（shì）件，除調整磨（mó）輾高度外，還增加了（le）速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更（gèng）快（kuài）。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係統因（yīn）三（sān）相感（gǎn）應（yīng）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低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造（zào）成過（guò）大的衝擊，需增加軟起動（dòng）裝置。三相感應電機起動後，通（tōng）過減速（sù）器滿足（zú）係統轉矩需要，整（zhěng）個係統構成複（fù）雜（zá），係統（tǒng）運行的輔助設備很多。直驅係統由變（biàn）頻控製係（xì）統（tǒng）控製永磁同步電機起動，轉矩（jǔ）特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變（biàn）頻器（qì）軟起動，起動過程（chéng）隨意（yì）設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應（yīng）電（diàn）機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過（guò）程需要盤車係統，將轉速提高到三相（xiàng）感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統（tǒng）控製簡單。變頻控製起動過程可根據實（shí）際工況進（jìn）行調整，以滿足各種工況的需（xū）求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器（qì），維護成本更低,維護次數少
係統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單（dān）元多。同時立磨減速器（qì）結構（gòu）複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低（dī）速運行（háng）的情況下進行係統維（wéi）護（hù）。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直（zhí）接驅動，控製方便。係統內無減速器（qì），無需額外進行維護，係統（tǒng）維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維護。
(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181萬元。（按照5000h,0.6元（yuán）/kWh）立（lì）式鯤（kūn）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。
2、永磁直（zhí）驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅（qū）動（dòng）,提高了立磨效率。在立磨（mó）扶正軸承與壓力軸（zhóu）承上進行突破，通（tōng）過設計一種雙（shuāng）向載荷扇形模塊機（jī）構替代（dài）大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配（pèi）、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強（qiáng）的（de）實用型。
針（zhēn）對大、中、小型不同尺寸的立磨（mó），分別設（shè）計了三種立磨專（zhuān）用永磁電機，代替傳統的減速機與（yǔ）三相異（yì）步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均（jun1）能達（dá）到扶（fú）正與承（chéng）壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省（shěng）成本（běn）。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機（jī） 
