1、技術背景
傳統的球磨機（jī）、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機（jī）械傳（chuán）動鏈（liàn）冗長、效率（lǜ）低、機構複（fù）雜、運行維（wéi）護工作量大等問題（tí）。
沈陽工業大（dà）學電機與控製技術研究所與河南草莓视频ios機電設備有（yǒu）限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機（jī）械結構進（jìn）行機電（diàn）一體（tǐ）化設計，取消動力傳輸的中間環（huán）節，做成直驅方案，能直接（jiē）滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，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（néng）力強、係統免維護、自動化程度高等優（yōu）點。
在（zài）控製方麵,本產（chǎn）品（pǐn）電機定子采用了（le）模（mó）塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度，還相當於把（bǎ）一個大功率電機做（zuò）成了多個小功率電機。模塊化電機的控（kòng）製技術可以實（shí）現（xiàn）降低大功（gōng）率電機的輸入電壓，但是（shì）不增加電機的輸入電流，電機不必采用高（gāo）等級絕緣。模塊化電（diàn）機采用多台小功率（lǜ）變頻器聯（lián）合供電，這樣（yàng）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）具有一套獨立的控製係統，大（dà）大提升了（le）電機控製的自由度（dù），球磨（mó）機運行在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
在結構（gòu）方麵，本產品電機（jī）的定子采用了一種（zhǒng）自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹個相互存在（zài）間隙的小扇形塊，通過機械結構設計（jì），確（què）定了一種無論球磨機轉筒是（shì）否震動或偏心，定（dìng）子塊始終跟隨轉筒運動從而保（bǎo）持定子與轉（zhuǎn）子間（jiān）隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與（yǔ）轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的（de）小很多，從而大幅降低電機永磁體（tǐ）用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時（shí），直接拆卸故障電機，更換新的模塊電（diàn）機即（jí）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、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述
本（běn）產品的隨動式定子結構構成一種（zhǒng）“小車結構”，滾筒（tǒng）就像公路，定子塊（kuài）就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽（qì）車在公（gōng）路行駛，公路的起伏不（bú）影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心（xīn）浮（fú）動不影響滾輪貼合（hé）滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承（chéng）磨損、滾筒形變、重（chóng）載震動等原因造成電機偏（piān）心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機（jī）始終（zhōng）運行在性（xìng）能狀態，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，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發（fā）生（shēng）掃膛現象（xiàng）。
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，其隨動原理是在（zài）定子塊的軸向兩側安裝（zhuāng）滾輪且滾（gǔn）輪貼合（hé）滾筒來確定定（dìng）子與轉子間的間隙，定子（zǐ）塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈（dàn）性機構。彈性機構在球磨（mó）機滾筒不偏心時處於半（bàn）壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊（kuài）上安裝的滾（gǔn）輪，進而帶動定子塊向上移動，上方（fāng）彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸（xī）引力的同時，定子塊上的彈性機（jī）構將其向上頂，保證下（xià）方定子塊的（de）滾輪依（yī）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（zhōu）方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間（jiān）隙不變。球磨機滾（gǔn）筒（tǒng）向下複位或（huò）繼（jì）續向下波動，則上方定子塊在受到永（yǒng）磁（cí）體對其（qí）向下的吸（xī）引力（lì）的同時（shí），彈性機（jī）構（gòu）將（jiāng）上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓（yā）。
本產品（pǐn）彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的（de）定子塊設（shè）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（lún）或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據（jù）不同功率的電機（jī）設計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台（tái）模（mó）塊電機，一台整圓電機由多台模塊電機構成,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（jī）滾筒上。相鄰隨（suí）動式定（dìng）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鐵心及磁鋼。
本產品的隨（suí）動式（shì）定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機（jī）的徑向（xiàng）依次拆卸密封外殼、彈性（xìng）機構、彈性機構與定子（zǐ）塊之間的連接杆、彈性機（jī）構支撐架，即可將定子（zǐ）塊（kuài）沿徑向拉（lā）出，進行檢修或更換新的定子塊。
3、采用本產品（pǐn）代（dài）替傳統磨機的電機驅動係統的（de）優點
現階段大多數的球磨機仍采（cǎi）用三相感應電動機、聯（lián）軸器、減速裝置以及齒輪（lún）結構進行驅動（dòng）。永磁同步電機與（yǔ）感應電機相比優勢是它有較（jiào）高的效率和功率因數，損耗大大（dà）降低，節約了能源。永（yǒng）磁電機（jī）通過變頻器進行調（diào）速，電機運（yùn）行平穩，係統響（xiǎng）應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來（lái）永磁電機應（yīng）用（yòng）越來（lái）越廣泛的原（yuán）因。
采用永磁（cí）直驅，取消了中間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及齒輪的（de）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率（lǜ）不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統的故（gù）障（zhàng）率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏（lòu）油（yóu）造（zào）成環境汙染。
由於本產（chǎn）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（dāng）於把（bǎ）一個大功（gōng）率電機做成了多個小功率電（diàn）機。模塊（kuài）化電機的控製（zhì）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（diàn）機（jī）的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多（duō）台小功率變頻器聯合供電。這（zhè）樣設計降低了電機的供電電壓和使用的（de）變頻（pín）器容量，從而降低成本。球磨機（jī）運行在輕載工況時,完全可（kě）以隻（zhī）運行部分模塊電機驅動球磨（mó）機。
傳（chuán）統（tǒng）電機故障時，會導致電機合成磁動勢（shì）發生畸變，諧波含量增（zēng）加，平均轉矩下（xià）降，轉（zhuǎn）矩波（bō）動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊（kuài）化設計（jì），每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升（shēng）了（le）電機控（kòng）製的（de）自由度,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（chāi）卸故障電機更換新的模塊電機即（jí）可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額（é）運（yùn）行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機發生故（gù）障而影響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承（chéng）磨損、滾筒形變或重載產（chǎn）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損壞電機，實際生產中常（cháng）常通過（guò）增加氣隙大小來預防掃膛，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（yǔ）轉子之間的間隙恒定，可將氣隙（xì）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（jì）續正常工作，檢修次（cì）數更少，工（gōng）作時間更長，大體積球磨（mó）機檢修複雜，降低檢（jiǎn）修次數就是提高生產（chǎn）效率。
4、隨（suí）動式球磨機（jī）裝配示意圖
二、永磁直驅立磨（mó）技（jì）術
1、立磨直驅對比於傳統感（gǎn）應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性
傳統立磨速度單一，工況（kuàng）適（shì）應能力差。遇到突發（fā）事（shì）件，調整磨鞮高度來改變係統工作環（huán）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，除（chú）調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係（xì）統工作環境（jìng），係統反應速度（dù）更（gèng）快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車（chē）係統滿足立（lì）磨的（de）低速起動。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。三相感（gǎn）應電機起（qǐ）動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很（hěn）多。直（zhí）驅（qū）係統由變頻控製係統（tǒng）控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤（pán）車係統和減速器，輔助係（xì）統少，結構簡單。
(3）變（biàn）頻器（qì）軟起動，起動過程隨意（yì）設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感（gǎn）應電機達到起動條件後，軟起動（dòng）裝置起（qǐ）動三相感應電機，係（xì）統運行。係統控（kòng）製（zhì）複（fù）雜，低（dī）速無法實現過載（zǎi）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（pín）低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控（kòng）製（zhì）起動過程可（kě）根據實際工（gōng）況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代（dài）盤（pán）車係統。
(4）無減速器，維護成本（běn）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，傳統係統構成單元多（duō）。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高（gāo）。同時係統無法實（shí）現在低速（sù）運行的情況下進行係統維護。直（zhí）驅係統構成單元簡單，變頻器控製（zhì）永磁同步（bù）電機直接驅（qū）動，控製方便。係統內無減速（sù）器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同（tóng）時，係統可實（shí）現（xiàn）在電機低（dī）速運行（háng）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量達181萬元。（按照（zhào）5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優（yōu）勢與球（qiú）磨機（jī）直驅係統相同，這裏不再一—贅（zhuì）述。
2、永磁直（zhí）驅立磨結構（gòu）示意圖
本新（xīn）型立磨結構采用永（yǒng）磁（cí）直驅（qū）電機驅動,提（tí）高了立磨效率。在立磨扶正（zhèng）軸承與壓力（lì）軸承上進行突破，通過設（shè）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、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的（de）實用型。
針對大、中、小型不同尺（chǐ）寸的立磨，分別設計了（le）三種立（lì）磨專用永磁電機，代替傳統（tǒng）的減速機與三（sān）相異步電動（dòng）機（jī），永磁（cí）直驅電機（jī）具有雙向載荷機（jī）構與不同的放置位置，均能達到扶（fú）正與承（chéng）壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申（shēn）請專 利。
永磁直驅礦用（yòng）球磨機 
