1、技術背景
傳統（tǒng）的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機（jī）、聯（lián）軸器（qì）、減速裝置以及（jí）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（fù）雜、運行維護工（gōng）作量大等問題。
沈陽工（gōng）業大學電機與控製（zhì）技（jì）術研究所（suǒ）與河南草莓视频ios機（jī）電設備有（yǒu）限公司聯合設計研發的球磨機、立磨（mó）機采（cǎi）用永磁直驅電機（jī）,通（tōng）過將電動機與機械結構（gòu）進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間（jiān）環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的（de）需求，省去傳統（tǒng）磨機的減速機，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（dù）高等（děng）優點。
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（jiā）工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大（dà）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以實現降低大功率電機（jī）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絕（jué）緣。模（mó）塊化電機采用多台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（dōu）具有一（yī）套獨立（lì）的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨（mó）機運行在輕載工況（kuàng）時，完全可（kě）以隻運行部分模塊電機驅動球（qiú）磨機。
在結構（gòu）方麵，本產品電機的定子采用了一種自（zì）主設計研發的隨動（dòng）式結構，將（jiāng）整（zhěng）圓的定子分成若（ruò）幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過（guò）機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始（shǐ）終跟隨轉筒（tǒng）運（yùn）動從（cóng）而保持定子與轉（zhuǎn）子（zǐ）間隙恒（héng）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，電機不會發生掃膛現象，因此電機（jī）的氣（qì）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（dī）生產成本，節約稀土資源（yuán），節能用電（diàn）量。當模塊（kuài）發生故障時，直接拆卸故（gù）障（zhàng）電機，更換新的模塊電（diàn）機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障（zhàng）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（suí）動式定（dìng）子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊（kuài）就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行（háng）駛（shǐ），公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪（lún）貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心（xīn）、氣隙（xì）不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性（xìng）能狀態，不必停機（jī）檢修。同時電機定子與（yǔ）轉子間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量（liàng），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（dìng）子（zǐ）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，其隨動原理（lǐ）是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確（què）定定子與轉子（zǐ）間的間隙，定子塊徑向外側設有與支（zhī）撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒（tǒng）不（bú）偏心時處於半壓縮狀（zhuàng）態,如果（guǒ）球磨機滾筒向（xiàng）上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機（jī）構繼續壓縮;下方定子塊在受到（dào）永磁體對其向上（shàng）的（de）吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪（lún）依然貼合轉筒外表（biǎo）麵，使（shǐ）定子塊（kuài）跟隨轉筒波動而（ér）進行徑向（xiàng）與圓（yuán）周方向（xiàng）的移動（dòng），從而（ér）保證（zhèng）定子、轉子（zǐ）之間的間隙不變。球磨（mó）機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊（kuài）在受到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈（dàn）性機（jī）構將上（shàng）方其向下壓（yā）,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品（pǐn）彈性裝（zhuāng）置的壓力大小可調，對於不同位置（zhì）的定子塊設（shè）置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將（jiāng）永磁電機采用模塊化控（kòng）製，根據（jù）不同功率的電機設計采用不同個數的隨（suí）動式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電機由多台模（mó）塊電機構成,多台模（mó）塊電機（jī）共用同一（yī）個轉子，模塊電機包繞式安裝（zhuāng）在球磨機滾筒（tǒng）上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支（zhī）撐框架上的擋板來（lái）對定子塊進行圓周方向的（de）限位。球磨機滾筒（tǒng）的法蘭處銜接T型支（zhī）撐板,用於支撐安（ān）裝電機轉子鐵心及（jí）磁鋼（gāng）。
本產品的隨動式定子（zǐ）塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機（jī）的徑（jìng）向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構（gòu）與定（dìng）子塊之間的連接杆（gǎn）、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修（xiū）或更換新（xīn）的定子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動（dòng）係統的優點
現階段大多數的球（qiú）磨（mó）機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及（jí）齒輪結構進行（háng）驅動。永磁同（tóng）步電機（jī）與感應電機相比優勢是它有較（jiào）高的效率和功率因數，損耗大（dà）大降低，節約了（le）能源。永磁電（diàn）機通過（guò）變頻器進行調速，電機運（yùn）行平穩（wěn），係統響應速度（dù）快（kuài），感應電機則起（qǐ）動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣（guǎng）泛的原因。
采用永磁直驅，取消（xiāo）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（dòng）鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨（mó）機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由（yóu）於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，還相當於把一個大功率電機（jī）做成了多（duō）個小功率電機。模塊（kuài）化電機（jī）的控製技術可以實現降低大功率電機的輸（shū）入電壓，但是不（bú）增（zēng）加電（diàn）機的輸入電流，電機不必采用高（gāo）等級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本（běn）。球磨機運行在輕載（zǎi）工況（kuàng）時,完（wán）全可以隻運行部（bù）分（fèn）模塊電機驅動（dòng）球磨機。
傳統電機故障時，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（jiàng），轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行（háng）。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都（dōu）具有一套獨立的控製係統，大大提升（shēng）了電（diàn）機控（kòng）製的自由度（dù）,可以利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更（gèng）換新的模塊電機即可正常（cháng）運行。模塊化電機具有（yǒu）冗餘的模塊數，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（yǐng）響到生產（chǎn）工（gōng）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（dòng）等因（yīn）素會發生轉子偏心現象，偏心（xīn）嚴重時（shí）還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產（chǎn）中常常通過增加氣隙大（dà）小來預（yù）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（suí）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（gèng）小，減少永（yǒng）磁體用量，電（diàn）機不會（huì）發生掃膛現象（xiàng），同時因（yīn）為該隨動式定子結構在偏心時能繼（jì）續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積（jī）球磨（mó）機檢修複雜，降低檢修（xiū）次數就是提（tí）高生產（chǎn）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（de）優點( 1）變頻調速控製，實（shí）現負載工況多樣性
傳統立磨速度（dù）單一，工況適應能力差。遇到突發事（shì）件，調整磨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（biàn）頻調速，適應工況（kuàng）能力強。遇到突（tū）發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速（sù）度調節以快（kuài）速（sù）適應係統工作環境，係統反（fǎn）應速（sù）度更（gèng）快。
(2）係統簡單,可靠（kào）性高
傳統係統因（yīn）三相感（gǎn）應電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。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起（qǐ）動裝置。三相感（gǎn）應電機起動後，通過（guò）減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係（xì）統運行的輔（fǔ）助設備很多。直驅係統由變（biàn）頻控製係（xì）統控（kòng）製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減速（sù）器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起（qǐ）動，起動過程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待（dài）三相感（gǎn）應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動（dòng）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。在低速過程需要盤（pán）車（chē）係統，將轉速提高到三相感應電機起動（dòng）條件。直驅係統直接變頻低速起動，係（xì）統直接運行，係（xì）統（tǒng）控製簡單。變頻控製起動過程（chéng）可根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載（zǎi）輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成（chéng）本更低,維護（hù）次數少
係統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統（tǒng）係統構成單元多。同（tóng）時立（lì）磨減速器結構複雜需要經常維護，維（wéi）護成本（běn）費用高。同時係統無法實現在（zài）低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁（cí）同步電（diàn）機直接驅動，控製方便。係統內無減速（sù）器，無需額外進行維護，係統維護成本（běn）低。同時（shí），係統可實現在電機低速（sù）運行情況下進行係統維護。
(5）傳（chuán）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（shì）鯤（kūn）磨機直（zhí）驅係統的優勢（shì）與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構（gòu）示意圖（tú）
本新型立（lì）磨結構采用永磁（cí）直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上（shàng）進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形（xíng）模塊機（jī）構（gòu）替代大直（zhí）徑軸承，方便加工、生產、運輸（shū）、裝配、維修，並降低成本,在工程實際（jì）中具有很強的實用型。
針對大（dà）、中、小型不同尺寸的立磨，分別設（shè）計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的（de）減速機（jī）與三相異步電動機，永磁直驅電機（jī）具（jù）有（yǒu）雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方（fāng）便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
