1、技術背景
傳統的球磨機、立（lì）磨機大都采用三相異（yì）步電動（dòng）機（jī）、聯軸（zhóu）器、減速裝置（zhì）以及齒（chǐ）輪結構進（jìn）行驅動，導致（zhì）球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗（rǒng）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（xué）電機與控製技術（shù）研究所與河南草莓视频ios機（jī）電（diàn）設備有限公司聯合設（shè）計研發的球磨機、立磨機采（cǎi）用永磁直驅電（diàn）機,通過將（jiāng）電動機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（àn），能直接滿足（zú）荷載的需求，省去傳（chuán）統磨機的減速機，顯著提高了電機的（de）效率（lǜ）與功率因數，具有節能、起動轉矩（jǔ）大、過載能力強、係（xì）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（dù），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（zhì）技術可以實現（xiàn）降低大功率（lǜ）電機的輸入電壓，但是不增（zēng）加電機的輸入電流，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（pín）器聯（lián）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（diàn）機都具有一套（tào）獨（dú）立的控製係統（tǒng），大大提升了電（diàn）機控製的自由（yóu）度，球磨機運行在輕載工（gōng）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（fāng）麵，本產品電機的定子采用了一種自主（zhǔ）設（shè）計研發的（de）隨動式結構，將整圓的（de）定（dìng）子分（fèn）成若幹個相互存在間隙（xì）的小扇形塊，通過機械結構設（shè）計，確定了（le）一種無論（lùn）球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨（suí）轉筒運動從而保持定子與（yǔ）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（héng）定（dìng），電（diàn）機不（bú）會發生掃膛現象，因此電機的（de）氣隙可以設計的比普通永磁直驅電（diàn）機的小（xiǎo）很多，從而大幅（fú）降低電機永磁體用量（liàng），降低生產成本，節約稀土資源，節（jiē）能用電量。當（dāng）模塊發生故障（zhàng）時，直接拆卸故障（zhàng）電（diàn）機，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工期。
2、球（qiú）磨機專用隨動式（shì）永磁直驅電機概述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像（xiàng）公（gōng）路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾（gǔn）筒旋轉相當於汽車在公路行（háng）駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼（tiē）合，即滾筒偏心浮動不影（yǐng）響滾輪貼（tiē）合滾筒，保證（zhèng）定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨機（jī）因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造（zào）成電機偏心（xīn）、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能（néng）狀態（tài），不必停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可（kě）以做的更小，減少永磁體（tǐ）用量，並且因（yīn）為隨（suí）動式結構，電（diàn）機不（bú）會發生掃膛現象。
本產（chǎn）品電機的定子為（wéi）隨動（dòng）式（shì）結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊（kuài）結構，其（qí）隨（suí）動原理是在定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（de）間隙（xì），定子塊徑向外側設有與（yǔ）支撐框架相連的（de）彈性（xìng）機構。彈性機構（gòu）在球磨機滾筒不偏心時處（chù）於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉（zhuǎn）筒會向上頂定子塊（kuài）上安裝的滾輪，進而（ér）帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在（zài）受到永磁體對其向上的吸引（yǐn）力的同時，定子（zǐ）塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方（fāng）定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動（dòng），從而保（bǎo）證定（dìng）子、轉子之間的間隙（xì）不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對（duì）其向（xiàng）下的吸引力的同時，彈性機構將上（shàng）方（fāng）其向（xiàng）下壓,下方定子塊被（bèi）轉筒向下壓。
本產（chǎn）品彈（dàn）性裝（zhuāng）置的（de）壓力大小可調，對於（yú）不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的（de）壓力過大造成滾輪或轉筒磨（mó）損較快。
本產品將永磁電（diàn）機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計（jì）采用不同個數的隨動式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電機由多（duō）台模塊電機構成,多台（tái）模塊電機共（gòng）用同一個轉子，模塊電機包繞式安（ān）裝（zhuāng）在球磨機滾筒上（shàng）。相鄰（lín）隨動式定子塊間設（shè）有固定在支撐框架上（shàng）的擋板（bǎn）來對（duì）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（yú）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（qiú）磨機（jī）的徑向依（yī）次拆卸密封外殼、彈性（xìng）機構、彈性機構與定子塊之（zhī）間的連接杆、彈性機構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑（jìng）向拉出，進（jìn）行檢修或更換新的定子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段（duàn）大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯（lián）軸器、減速裝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（sǔn）耗大大降低，節約了能源。永（yǒng）磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩（wěn），係統響應速度快，感應電（diàn）機則起動相對困（kùn）難（nán）。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛（fàn）的原因（yīn）。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環（huán）節（jiē），縮短係（xì）統的（de）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率不僅得到大幅提（tí）升，而且直驅係統的（de）故障（zhàng）率低，維護檢（jiǎn）修（xiū）方便，還避免了傳統設備因（yīn）漏（lòu）油造成環境汙染。
由於本產品電機定子采用了模塊化設計（jì），不僅降低了（le）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個小功率電機。模塊化電（diàn）機（jī）的控製技術可以實現（xiàn）降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台（tái）小功率變頻器（qì）聯合（hé）供電。這樣設計降低（dī）了電機（jī）的供（gòng）電電壓和（hé）使用的變頻器容量，從（cóng）而（ér）降低成本。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機。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧（xié）波含量增加，平均轉矩下降，轉矩（jǔ）波動（dòng）顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行（háng）了模塊化設計，每個模塊電（diàn）機（jī）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,可以利用其多電機結（jié）構和（hé）控製靈活的優勢，在發（fā）生故障時。可以直接拆（chāi）卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行（háng）。模塊化電機具有冗餘的模塊（kuài）數，也可切除故障子模塊而控製（zhì）其餘正常子模塊降額運行。使用本產品（pǐn）完全不會（huì）因電機發生故障而影響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變或（huò）重載產生震動等因素會（huì）發生轉子偏心現象，偏心嚴（yán）重時還會造成電機掃（sǎo）膛損壞電機，實（shí）際生產（chǎn）中常常通過增加氣（qì）隙（xì）大小來預防掃膛，而氣隙增大會（huì）導致永磁體用量增加，提（tí）高電機（jī）製造成本。隨動式定子結構的（de）模塊電機，能在轉筒（tǒng）偏心時保證定子與轉子（zǐ）之間（jiān）的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體（tǐ）用（yòng）量，電機不會發生掃膛現象，同（tóng）時因為該隨動式定（dìng）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（jī）球磨機檢修複雜（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（èr）、永磁直（zhí）驅立磨技術
1、立磨直驅對比（bǐ）於（yú）傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性
傳（chuán）統立磨速度單一，工況適應（yīng）能力差。遇到突發事（shì）件，調整磨鞮高度（dù）來改變係統（tǒng）工作環境，係統反應速度慢。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（jiàn），除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以（yǐ）快速適應係統工作環境，係統（tǒng）反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係（xì）統因三相感應（yīng）電機無法在低速（sù）實現（xiàn）大（dà）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（jī）起動過程（chéng）不對電網造（zào）成過大（dà）的衝擊，需增加軟起動（dòng）裝置（zhì）。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（xì）統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無（wú）需盤車（chē）係統和（hé）減（jiǎn）速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變（biàn）頻器軟起動，起動過（guò）程隨意設定
傳統（tǒng）係統先由低速盤車係統起動（dòng），待三（sān）相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感（gǎn）應電機，係統運行（háng）。係統控製（zhì）複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將（jiāng）轉速提（tí）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（xì）統直接運行（háng），係統控製（zhì）簡單。變頻控（kòng）製起動過程可根據實際工況進（jìn）行調（diào）整（zhěng），以滿足各種工況的需求。低速可過載輸（shū）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和定期維護，傳統係統構（gòu）成單元多（duō）。同時（shí）立磨減速（sù）器結構複（fù）雜需要經常維護，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維護。直（zhí）驅係統構成單（dān）元簡單，變頻器控製永磁同步電（diàn）機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需（xū）額外進行維（wéi）護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況（kuàng）下進行係統維護。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采用（yòng）直驅永（yǒng）磁電機取代傳統（tǒng）驅動（dòng）係統年（nián）節電量達（dá）181萬（wàn）元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再（zài）一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶（fú）正軸承與壓力軸承（chéng）上進行（háng）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，方便加工、生產、運輸（shū）、裝配、維修，並（bìng）降低成本,在工（gōng）程（chéng）實際（jì）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（jì）了三種立磨專用永（yǒng）磁電機，代替傳統的減速機（jī）與三相異步電動機，永磁直驅電機（jī）具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到（dào）扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅（qū）礦用球（qiú）磨機 
