1、技術背景

　　傳統的球（qiú）磨機、立磨機大（dà）都采用三（sān）相異步（bù）電動（dòng）機、聯（lián）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（zài）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。

　　沈陽工業大學電機與控製技（jì）術研究（jiū）所與（yǔ）河南草莓视频ios機電設備有（yǒu）限公司聯合設計研發（fā）的球磨機、立磨機采用永磁（cí）直驅電機,通過將（jiāng）電（diàn）動（dòng）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，做成直驅方案（àn），能直接滿足（zú）荷載的需求，省去傳統磨機（jī）的減速機，顯著提高了電機（jī）的效率與功率因數，具有節（jiē）能、起動轉矩大、過載能力（lì）強（qiáng）、係統免維護、自動化程度高等優點。

　　在（zài）控製方麵,本產品電機定子（zǐ）采用了模塊（kuài）化（huà）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做成了多個小功率（lǜ）電機。模塊化電機的（de）控製技術可以實現降低大功率電（diàn）機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入（rù）電（diàn）流，電機不必采（cǎi）用（yòng）高等（děng）級絕緣。模塊（kuài）化電（diàn）機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電，這樣（yàng）設計降低了（le）電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本。每（měi）個模塊電機都具有一套獨（dú）立（lì）的控製係（xì）統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在（zài）輕載工（gōng）況時，完全可以（yǐ）隻運行部（bù）分模塊電機驅動球磨機。

　　在結構方（fāng）麵，本產品電機的（de）定子采用了一種自（zì）主設計研發的隨動式（shì）結構，將整（zhěng）圓的定子分（fèn）成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計（jì），確定了一種無論（lùn）球磨機轉筒是否震動或偏（piān）心，定子塊始終跟（gēn）隨轉筒運動從（cóng）而保持定（dìng）子與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（zǐ）間的（de）間隙恒定，電機不會發生掃（sǎo）膛現象（xiàng），因（yīn）此（cǐ）電機（jī）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用量，降低（dī）生產成本（běn），節約稀土資（zī）源（yuán），節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸（xiè）故（gù）障電機，更換新的（de）模塊電機即可正常（cháng）運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影（yǐng）響到生產工期。

　　2、球磨機專用隨動式永磁直驅（qū）電機概述

　　本產品的隨動式定子結構（gòu）構成一種“小車結（jié）構”，滾（gǔn）筒就像公（gōng）路，定子（zǐ）塊就像汽車。滾輪貼合（hé）滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的（de）起伏不影（yǐng）響車（chē）輪與地麵貼合，即滾（gǔn）筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保（bǎo）證定（dìng）子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變、重載震動等原因（yīn）造成電機偏心、氣隙不（bú）均勻時，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（tóng）時電機定子（zǐ）與轉子間的（de）間隙也可以做的更小，減少（shǎo）永磁體用（yòng）量，並且（qiě）因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。

　　本產品（pǐn）電機的定子（zǐ）為隨（suí）動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采（cǎi）用（yòng）獨立的（de）扇形定（dìng）子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸（zhóu）向兩側安裝滾輪且（qiě）滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間的間（jiān）隙，定子塊徑向外側設有（yǒu）與支撐框（kuàng）架相連的（de）彈性機（jī）構。彈性機構在（zài）球磨機（jī）滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波（bō）動，轉（zhuǎn）筒（tǒng）會向上頂定（dìng）子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上（shàng）移動（dòng），上方彈性機構繼（jì）續（xù）壓縮;下（xià）方定子塊在受到永磁體對其（qí）向上的吸引力的同（tóng）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依然貼合轉筒外表麵，使（shǐ）定子塊跟隨轉筒波動（dòng）而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉子（zǐ）之間的間隙不變。球磨機（jī）滾筒向下複位或（huò）繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引（yǐn）力的（de）同時，彈性（xìng）機構將上方其（qí）向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。

　　本產品彈性（xìng）裝置的壓力大小可調（diào），對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置（zhì）的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。

　　本產品將永磁電機（jī）采用模塊化（huà）控製，根據不同功（gōng）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電機（jī），一台整圓（yuán）電機由（yóu）多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同（tóng）一個轉（zhuǎn）子，模塊電機包繞式安裝在球（qiú）磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在（zài）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（zhī）撐安（ān）裝電機轉子鐵心（xīn）及磁鋼（gāng）。

　　本產品的（de）隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿（yán）球磨機（jī）的（de）徑（jìng）向（xiàng）依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈（dàn）性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出，進行（háng）檢修（xiū）或更換新的定子塊。

　　3、采用本產品代替傳統磨機的電機（jī）驅動係統的優點

　　現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以（yǐ）及齒輪結構進（jìn）行驅動。永磁同步（bù）電機與（yǔ）感應電機相比優勢（shì）是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能（néng）源。永磁電機通過變頻器進行調速，電（diàn）機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則（zé）起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛（fàn）的（de）原因。

　　采用永磁直驅，取消了中間的減速機（jī）、聯軸器、及齒輪的傳動環（huán）節，縮短係統的傳（chuán）動鏈，直驅係統的傳動（dòng）效率（lǜ）將提升（shēng）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（qū）係統的故障率低，維護檢修方便，還避免（miǎn）了傳統設備因漏（lòu）油造成環境汙染。

　　由於（yú）本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工（gōng），製造，運輸等難度，還相當於（yú）把一個大功（gōng）率電機做成了多個小功率電機。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（yā），但是不增加電機的輸入電流（liú），電（diàn）機不必采用高（gāo）等級絕緣，模塊化電機采用多台（tái）小功率變頻器聯合供（gòng）電。這樣（yàng）設計降低了電機的供電電壓和使用的變（biàn）頻（pín）器容量，從（cóng）而降低成本。球磨機運行在（zài）輕載工況（kuàng）時,完全（quán）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（diàn）機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊（kuài）化設計，每個模塊（kuài）電機都具有一套獨立的控製係（xì）統，大大提（tí）升了電機控製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活（huó）的優勢，在發生故障時（shí）。可以直接拆卸故障電機更換新的模（mó）塊電機（jī）即可正常運行。模塊化電（diàn）機具有冗餘的模塊數，也（yě）可切除故障子模塊而控製其餘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響到生產工期。

　　球磨機因加工（gōng）誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生（shēng）震動等因素會發生轉子偏心現象，偏（piān）心（xīn）嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而（ér）氣隙增大會導致永磁體用量增加（jiā），提高電機製造成本。隨動式定（dìng）子（zǐ）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（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（shì）定子結構在偏心時能繼續正常工（gōng）作，檢修次數（shù）更少（shǎo），工作時間更長，大體積球磨機檢修複（fù）雜，降低檢修次數就是提高生（shēng）產（chǎn）效率。

　　4、隨動（dòng）式（shì）球磨機（jī）裝配示意圖

　　二、永磁直驅立磨技術

　　1、立（lì）磨直驅對比於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

　　傳統立磨（mó）速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮（dī）高度來改變係統工作環境（jìng），係統反應速度（dù）慢。永磁同步電機采用變頻調（diào）速，適應工（gōng）況（kuàng）能力強。遇到突發事件，除（chú）調整磨（mó）輾高度外，還增加了速（sù）度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更（gèng）快。

　　(2）係統簡單,可靠性高

　　傳（chuán）統係統（tǒng）因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸（shū）出，需（xū）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（wǎng）造成過大的衝擊，需增（zēng）加軟起動裝置。三相感（gǎn）應（yīng）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，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻（pín）控（kòng）製係統控製（zhì）永磁同步電機起（qǐ）動，轉矩特（tè）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）頻器軟起動，起（qǐ）動過程隨意設定

　　傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後（hòu），軟起（qǐ）動裝置起動三相感應電（diàn）機，係統（tǒng）運行。係統控製（zhì）複雜，低速無（wú）法（fǎ）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（biàn）頻低速起動，係（xì）統直接運行，係（xì）統控（kòng）製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿（mǎn）足各種工況（kuàng）的需（xū）求（qiú）。低速（sù）可過載（zǎi）輸出，滿足起動需要，取代盤車係（xì）統。

　　(4）無（wú）減速器，維護成（chéng）本更低,維護次數少

　　係統各構（gòu）成單元均需要時常檢（jiǎn）查和定期維護，傳統係統構（gòu）成單（dān）元多。同時立磨減速器（qì）結構複（fù）雜需要（yào）經常維護，維護成本費用高。同時係統無（wú）法實現在低速運行的情（qíng）況下進行（háng）係統維護。直（zhí）驅係統構成單元簡單，變頻器控製永（yǒng）磁同（tóng）步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器（qì），無需額外進行維（wéi）護（hù），係統維護成本低。同時（shí），係統可實現在電（diàn）機低速（sù）運行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5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係（xì）統的優勢與球磨機直驅係統相（xiàng）同，這裏不再一—贅述。

　　2、永磁直驅立（lì）磨結（jié）構示意圖

　　本新型立磨結構采（cǎi）用永磁（cí）直驅電機驅動,提（tí）高（gāo）了立磨效率。在立磨扶正（zhèng）軸承與壓力軸承（chéng）上進行突破，通過設計一種雙向（xiàng）載荷扇形模塊機構（gòu）替代大直徑軸承，方便加工、生（shēng）產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實用型。

　　針對大、中、小型不同（tóng）尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專（zhuān）用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承（chéng）壓的（de）作用，並且方便製造（zào）、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。