1、技術背景
傳（chuán）統的球磨機、立磨（mó）機大都（dōu）采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置（zhì）以及齒輪結構進行驅動，導致球（qiú）磨機的傳動係統存在（zài）機械傳動鏈冗長、效率低（dī）、機構複雜、運行維護（hù）工作量大等問題。
沈陽工業大學（xué）電機與控製技術研究所與河南草莓视频ios（xīn）機（jī）電設備有限公（gōng）司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直（zhí）驅電（diàn）機,通過將電動機與機械結構進（jìn）行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足（zú）荷載的（de）需求，省（shěng）去（qù）傳統（tǒng）磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率（lǜ）因數，具有節能、起（qǐ）動轉矩大、過（guò）載能力強、係統免維護、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化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還（hái）相當於把一個大功率電機做成了（le）多個小（xiǎo）功（gōng）率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入（rù）電流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電機（jī）采用多（duō）台（tái）小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統（tǒng），大大提升了電（diàn）機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完（wán）全可以隻運（yùn）行部分模塊電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機的定子采（cǎi）用了一種自主（zhǔ）設計（jì）研發的隨動式結構，將整圓的定子（zǐ）分成若幹個相互（hù）存在間隙的小扇（shàn）形（xíng）塊，通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機（jī）轉筒是否震動或偏心，定子塊（kuài）始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定（dìng）的結構。本產品通過機械結構設計保證定（dìng）子與轉子間的間隙恒定，電機（jī）不會發生掃膛現象，因（yīn）此電機的氣隙可以設計的比普通永（yǒng）磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生（shēng）產成本，節約稀土資源（yuán），節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機（jī），更換新（xīn）的模塊電機即可正常運行。使用本產（chǎn）品完全不會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（gài）述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結（jié）構”，滾筒就像公路，定子塊就像（xiàng）汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當（dāng）於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與（yǔ）地（dì）麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響（xiǎng）滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨機（jī）因（yīn）裝配（pèi）誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載（zǎi）震（zhèn）動等原因造成電機偏心、氣隙不均（jun1）勻時，仍能正常運轉，保證（zhèng）磨機始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間的（de）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,基於模塊化永磁直驅電機（jī），采用獨立的扇形（xíng）定子塊結構，其隨動（dòng）原理是（shì）在定（dìng）子塊的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隙，定（dìng）子塊徑向外側設有與（yǔ）支撐框架相連的彈性機（jī）構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓（yā）縮狀態（tài）,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子（zǐ）塊（kuài）上安（ān）裝的滾輪，進而帶動（dòng）定子塊（kuài）向（xiàng）上移動，上（shàng）方彈性機構繼（jì）續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸（xī）引力的同時，定子塊（kuài）上的彈性機構將其向（xiàng）上頂，保證下方定子塊的滾輪（lún）依然貼（tiē）合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從（cóng）而保（bǎo）證定子、轉（zhuǎn）子之（zhī）間的間隙不變。球磨機滾（gǔn）筒向下複位或繼續向（xiàng）下波動，則上方定子塊在受到永磁（cí）體對其向下的吸引力（lì）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（yā）。
本產品彈性裝（zhuāng）置的壓力大小可調，對於（yú）不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性（xìng）裝置設置的壓力過大造（zào）成（chéng）滾輪（lún）或轉筒磨損較（jiào）快。
本（běn）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（cǎi）用不同個數的隨（suí）動（dòng）式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電（diàn）機由多台模（mó）塊電機構成,多（duō）台模塊電機共用同一個轉（zhuǎn）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固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向（xiàng）的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支（zhī）撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式定子塊（kuài）安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸（xiè）密封外殼、彈性機（jī）構、彈（dàn）性機構（gòu）與定子塊之間（jiān）的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定（dìng）子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機（jī）驅（qū）動係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用三相感應（yīng）電動機、聯軸器、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（shì）它有較（jiào）高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源（yuán）。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（sù）度快，感應電機則起動相（xiàng）對困（kùn）難。這些也（yě）是近年來永磁電（diàn）機應用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅（qū），取消（xiāo）了中（zhōng）間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳（chuán）動環節，縮短係（xì）統的傳動鏈（liàn），直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅（qū）係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統（tǒng）的故（gù）障率低（dī），維護檢（jiǎn）修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本（běn）產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低（dī）了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一（yī）個大功率電機做（zuò）成了多個小功率電機（jī）。模塊化電機的控（kòng）製技術可以實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，電機不（bú）必采用高等（děng）級絕緣，模塊化電機采（cǎi）用（yòng）多台小功率變（biàn）頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。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球磨機。
傳（chuán）統（tǒng）電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波（bō）含量（liàng）增加，平（píng）均轉矩下降，轉（zhuǎn）矩波動顯著增加，無法繼續正常（cháng）運行。而本產品進行了模塊化設計，每（měi）個模塊電機都具（jù）有一套獨立的控製係統，大大提升了（le）電機控製的自由度,可以（yǐ）利用其多電機結（jié）構和（hé）控製（zhì）靈活的優勢，在發生（shēng）故（gù）障時。可以直接拆卸故障（zhàng）電機（jī）更換新的模塊電機即可正（zhèng）常運（yùn）行。模塊化（huà）電機（jī）具（jù）有（yǒu）冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊（kuài）降額運行。使用本產品完（wán）全不會因電機發生故障而影（yǐng）響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承（chéng）磨損（sǔn）、滾（gǔn）筒（tǒng）形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛（táng）損壞電機，實際生產（chǎn）中常常（cháng）通過增加氣隙大小來預防（fáng）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定子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（liàng），電機不會發生掃膛（táng）現象，同（tóng）時因為該隨動式定子結（jié）構在偏心時能繼續（xù）正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大（dà）體積球磨機檢修複雜，降（jiàng）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）變頻調速控製，實（shí）現負（fù）載工況多樣性
傳（chuán）統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件（jiàn），調（diào）整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統（tǒng）反應（yīng）速度慢。永磁同步電機（jī）采用變頻調速，適（shì）應（yīng）工況能力強。遇到突發（fā）事件，除調整磨輾高度外，還增加（jiā）了（le）速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快（kuài）。
(2）係統（tǒng）簡單,可靠性高
傳統係（xì）統因三相（xiàng）感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需（xū）要額外的盤車係統滿足立磨的低速（sù）起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相（xiàng）感應電機起動後（hòu），通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構（gòu）成複雜，係統運行（háng）的輔助設備（bèi）很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機（jī）起動（dòng），轉矩特性滿足需要，無需盤車係統（tǒng）和減速器，輔助係統少，結構（gòu）簡單（dān）。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設（shè）定
傳統係統先由（yóu）低速盤車（chē）係統起動，待三相感應電（diàn）機達到起動條件後，軟（ruǎn）起動裝置（zhì）起動三相感應電機，係統運行。係（xì）統（tǒng）控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻（pín）控製起（qǐ）動過程可根據（jù）實際（jì）工況進行調整，以滿足各種工（gōng）況的需求。低速可（kě）過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少
係統各構成單元均需要時常檢查（chá）和定期維護，傳統係統構（gòu）成單元多。同時立磨減速（sù）器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係（xì）統無法實（shí）現在低速運行的情況下進行係（xì）統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接（jiē）驅動，控製方便。係統內無減速器，無需（xū）額外進行維護，係統維護成本低。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（néng）效果明顯
綜上（shàng）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/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢（shì）與球磨機直驅係統相同，這裏不再（zài）一—贅（zhuì）述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用永（yǒng）磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸（zhóu）承與（yǔ）壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承，方便（biàn）加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低（dī）成本,在工程實際中具有很（hěn）強的實用型。
針對（duì）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（jī）與三相異步電動（dòng）機，永磁直驅（qū）電機具有雙向載荷（hé）機構與不同的放置（zhì）位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配（pèi）維（wéi）護（hù），節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用（yòng）球磨機 
