1、技術背景

　　傳統的球磨機、立（lì）磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以（yǐ）及齒輪結構進行驅（qū）動，導致（zhì）球磨機（jī）的（de）傳動係統存在（zài）機械傳動鏈（liàn）冗長、效率低、機構（gòu）複雜、運行維（wéi）護工（gōng）作量大等問題。

　　沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南草莓视频ios機（jī）電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永（yǒng）磁直驅電機,通過將電動機與機械結構（gòu）進（jìn）行機電一（yī）體化設計，取（qǔ）消動力傳（chuán）輸的中間環節，做成直驅方案，能（néng）直接滿足荷載的需求，省（shěng）去傳統（tǒng）磨機的減速（sù）機，顯著提高了（le）電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力（lì）強、係統免維（wéi）護、自動（dòng）化程度高等優點（diǎn）。

　　在控製方麵,本產品電機定子（zǐ）采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難（nán）度，還相當於把一（yī）個大功（gōng）率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製（zhì）技（jì）術可以實現降（jiàng）低大功率電機的輸入電壓，但（dàn）是不增加（jiā）電機（jī）的輸入（rù）電流，電機不必采（cǎi）用（yòng）高等級絕緣。模塊化（huà）電機采用多台小功率變頻（pín）器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一（yī）套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的（de）自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全（quán）可以隻運行部分模塊電機驅動（dòng）球磨機。

　　在結構方麵，本產品電（diàn）機的定（dìng）子采用了一種（zhǒng）自（zì）主設計研發的隨動（dòng）式結（jié）構，將（jiāng）整圓的定子分（fèn）成若幹個相互存在間（jiān）隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種無論球（qiú）磨機轉（zhuǎn）筒是否震動或（huò）偏（piān）心，定子（zǐ）塊（kuài）始終跟隨轉（zhuǎn）筒（tǒng）運動從而保持定子與轉子（zǐ）間隙恒定的結構。本產品（pǐn）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（yīn）此（cǐ）電機（jī）的氣隙（xì）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（xiè）故障電機，更換新（xīn）的模塊電（diàn）機（jī）即可（kě）正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而（ér）影響（xiǎng）到生產工期。

　　2、球磨機（jī）專用隨動式（shì）永磁直驅電機概述

　　本產品的隨動式定（dìng）子結構構成一種“小車結構”，滾筒（tǒng）就像公路（lù），定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起（qǐ）伏不影響車（chē）輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒（tǒng），保證定子、轉（zhuǎn）子間隙恒定，在球磨機因（yīn）裝配誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變、重載震（zhèn）動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電（diàn）機定子與轉子間的間隙也可（kě）以做的更小，減少永磁（cí）體用量，並且因為隨動式結構，電（diàn）機不會發生（shēng）掃膛現象。

　　本產品（pǐn）電機的定子為隨動（dòng）式結構,基於模塊（kuài）化（huà）永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是（shì）在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且（qiě）滾輪貼合滾筒來確（què）定（dìng）定子（zǐ）與（yǔ）轉子間的間隙，定子（zǐ）塊徑向外側設有與支撐（chēng）框架（jià）相（xiàng）連的彈性機構（gòu）。彈性機構在球磨機滾（gǔn）筒不偏（piān）心時處於半壓縮狀態（tài）,如果球磨機滾筒（tǒng）向上波動，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（xù）壓縮;下方定子塊在受到永磁體（tǐ）對其向上的（de）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（bō）動（dòng）而進行徑向與（yǔ）圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定（dìng）子、轉子之（zhī）間的間（jiān）隙不變（biàn）。球磨機滾筒向下複（fù）位（wèi）或繼續向下波動，則上方（fāng）定子塊在受到永磁體對其向下（xià）的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下（xià）壓。

　　本產品彈性裝置（zhì）的壓力大小可調，對於不（bú）同位置的定子塊設（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。

　　本產品將永磁電機采用模塊（kuài）化控製，根據不同功率的電機（jī）設（shè）計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台模（mó）塊電機（jī），一（yī）台整圓電機由多台模塊電機構（gòu）成（chéng）,多台模塊電（diàn）機（jī）共用同（tóng）一個轉子，模（mó）塊（kuài）電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式（shì）定子塊間（jiān）設有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊（kuài）進行圓周（zhōu）方向的限位。球磨機（jī）滾筒的法蘭處銜接T型支撐（chēng）板,用（yòng）於支撐安裝電機轉子（zǐ）鐵心及磁鋼。

　　本（běn）產（chǎn）品（pǐn）的（de）隨動式定子塊安裝拆卸十（shí）分（fèn）便捷，隻需要沿球磨機的（de）徑向依次拆卸密封外殼、彈性機（jī）構、彈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（zǐ）塊沿徑向（xiàng）拉出，進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（jiē）段大多數的球磨機仍（réng）采用三相感應電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電（diàn）機與感應電機（jī）相比優（yōu）勢是它有較高的效率和功（gōng）率因數，損耗大大降低，節約了能源。永（yǒng）磁電機通過（guò）變頻器（qì）進行調速，電機運行平穩，係（xì）統響應速度快，感（gǎn）應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原（yuán）因。

　　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，縮短係統的（de）傳動鏈，直驅（qū）係統的傳動效率將提升（shēng）至少20%。球磨機直驅（qū）係統的傳動效率不僅得到大幅提升（shēng），而且直驅係（xì）統的故障率低（dī），維護（hù）檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環（huán）境汙染。

　　由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降（jiàng）低了加工，製造，運輸等難度（dù），還相當於（yú）把一個大功率電機做成了（le）多個小功率電機。模（mó）塊化電機的控製技（jì）術可以實現降低大功率電機的輸（shū）入電壓，但是不增加（jiā）電機（jī）的輸入電流，電機不必采用（yòng）高等（děng）級絕緣，模塊化電機（jī）采用多台小功率變頻器（qì）聯合供電。這樣設計降低了電機的（de）供電電壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成（chéng）本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊（kuài）電機驅動球磨機。

　　傳（chuán）統電機故障時，會導致電機合成磁（cí）動（dòng）勢發（fā）生畸變，諧波含量增加，平均轉（zhuǎn）矩下降，轉矩波動顯著增加（jiā），無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨（dú）立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度,可以利用（yòng）其多電機結（jié）構和控製靈活的優勢，在（zài）發生故障（zhàng）時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模（mó）塊化電機具有（yǒu）冗餘的模塊數，也可切除故障（zhàng）子模塊而控製其餘正常子（zǐ）模塊降額運行。使用本產品（pǐn）完全不會因電（diàn）機發生故（gù）障而（ér）影響到生產工（gōng）期（qī）。

　　球磨機因加工（gōng）誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會（huì）發生（shēng）轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造（zào）成電（diàn）機掃膛損壞電機，實際生（shēng）產中常常通（tōng）過增加（jiā）氣隙大小來預防（fáng）掃膛，而氣隙增（zēng）大會導致永磁體用（yòng）量增加（jiā），提高電機製造成本。隨動式（shì）定子結（jié）構的模塊電機，能在轉（zhuǎn）筒偏心時保證（zhèng）定子與轉子之間的間隙（xì）恒定，可（kě）將氣隙做的更小（xiǎo），減少永磁體用量，電機（jī）不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心（xīn）時（shí）能繼續正常工作，檢修次（cì）數更（gèng）少（shǎo），工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢（jiǎn）修次數就是提高生產效（xiào）率（lǜ）。

　　4、隨動式球磨機裝（zhuāng）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（diàn）機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工（gōng）況（kuàng）多樣性

　　傳統（tǒng）立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度（dù）來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永（yǒng）磁同步電機采用變頻調速，適應（yīng）工況能力強。遇到突（tū）發事件，除調整磨（mó）輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作（zuò）環境（jìng），係統反應（yīng）速度更快。

　　(2）係統簡單,可靠性高

　　傳統係統因三（sān）相感（gǎn）應（yīng）電機無法在（zài）低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電（diàn）機（jī）起動過程不（bú）對電網（wǎng）造成過大的（de）衝（chōng）擊，需增加（jiā）軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減（jiǎn）速器（qì）滿足係統轉（zhuǎn）矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的（de）輔助設備很多。直（zhí）驅係統由變頻（pín）控（kòng）製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿（mǎn）足需要（yào），無需盤車（chē）係統和減速器，輔助係統少，結構簡單（dān）。

　　(3）變頻器軟起動，起（qǐ）動過程隨意（yì）設定

　　傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達（dá）到起動條件（jiàn）後，軟起動裝置起動三相感應電機（jī），係統運行。係統控製複雜，低速無法（fǎ）實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提（tí）高到三（sān）相感應電機（jī）起動條件。直（zhí）驅係統直接（jiē）變頻（pín）低速起動，係（xì）統直接運行，係（xì）統（tǒng）控製簡單。變頻控（kòng）製起動過程可根據實際工況（kuàng）進行（háng）調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸（shū）出，滿（mǎn）足起動需要，取代盤車係統。

　　(4）無減速器，維護成本更（gèng）低,維護次數少（shǎo）

　　係統各構成單元均需要時（shí）常檢查和定期維護，傳統係統構成單元多。同時（shí）立磨減速（sù）器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高（gāo）。同時係統（tǒng）無法實現（xiàn）在低（dī）速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變（biàn）頻器控製永磁（cí）同步電機直接驅動（dòng），控製方（fāng）便。係統內（nèi）無減速器，無需額外進行維護，係統（tǒng）維（wéi）護成本低。同時，係統可（kě）實現在電機低速運行情況下進行係統維護。

　　(5）傳動效（xiào）率高,節能效（xiào）果（guǒ）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（wàn）元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨（mó）機直（zhí）驅係統的優勢與球磨（mó）機（jī）直驅係統相同，這（zhè）裏不再一—贅述。

　　2、永磁（cí）直驅立磨結構示意圖

　　本新型立磨結（jié）構采用永（yǒng）磁直（zhí）驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨（mó）扶正軸承與壓力（lì）軸承上（shàng）進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形（xíng）模塊機構替（tì）代大直徑軸承，方便加工、生產、運（yùn）輸、裝配、維修，並降低成本（běn）,在工程實際中具有很強的實（shí）用型。

　　針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立（lì）磨專用永（yǒng）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（néng）達到扶（fú）正與承壓的作用，並且方（fāng）便（biàn）製造、裝配維（wéi）護，節省成本。均已申（shēn）請（qǐng）專 利。