1、技術（shù）背景　　傳（chuán）統的球磨機、立磨（mó）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（tǒng）存在機械傳動鏈（liàn）冗長、效率低、機構（gòu）複雜（zá）、運行（háng）維護工作量大等問題。　　沈（shěn）陽工業大學電機與控製技術研究所與河南草莓视频ios機電設備有限公司聯（lián）合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中（zhōng）間（jiān）環節，做成直驅方案，能直（zhí）接滿足荷載的（de）需求（qiú），省去傳統磨機的減速機，顯著提高（gāo）了（le）電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。　　在控製（zhì）方麵,本產（chǎn）品電機（jī）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（xiàng）當於把一個大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的輸入電（diàn）壓，但是不增加電機的輸（shū）入電流，電（diàn）機不必采用高等（děng）級絕緣。模塊化（huà）電機（jī）采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了（le）電（diàn）機的供（gòng）電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（jù）有一套獨立的控製係統，大大提升了電（diàn）機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可（kě）以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。　　在結構方麵，本產品電機的定子采用（yòng）了一種自主設計研發的隨動式結構，將整（zhěng）圓的定（dìng）子分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（dìng）了一種無論球（qiú）磨機轉筒是否震動或偏（piān）心，定（dìng）子塊始終跟（gēn）隨轉筒運動從而保持定子（zǐ）與轉子（zǐ）間（jiān）隙恒定的結構（gòu）。本產品通過機械結構設計（jì）保證定子與轉（zhuǎn）子（zǐ）間的（de）間隙恒定（dìng），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小很多，從而大幅（fú）降低電機永（yǒng）磁體用量，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（gù）障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可（kě）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（yòng）隨動式永磁直驅電機概述　　本產品的（de）隨動式定（dìng）子結構構成一種“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（xuán）轉相當於（yú）汽（qì）車在公路（lù）行駛，公路的起伏不影響車輪（lún）與地（dì）麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸（zhóu）承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造（zào）成（chéng）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。同時電機定子與轉子間的間（jiān）隙也可以做的更（gèng）小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。　　本產（chǎn）品（pǐn）電機的定子為隨動式（shì）結構,基於模塊化永（yǒng）磁直（zhí）驅電機，采用獨立的扇形定子塊結（jié）構，其隨動原理是在定子塊（kuài）的軸向兩側安裝滾輪且滾輪（lún）貼合滾筒來（lái）確定定子與轉子間的間（jiān）隙，定子塊（kuài）徑向外側設有與支撐框架（jià）相連的彈性（xìng）機構（gòu）。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向（xiàng）上頂定子（zǐ）塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊（kuài）向上移（yí）動，上方彈性機構（gòu）繼續壓縮（suō）;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子塊上（shàng）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（biǎo）麵，使定子（zǐ）塊跟隨轉筒波動而進行徑向與（yǔ）圓周方向（xiàng）的移動，從而保證定子、轉子之間（jiān）的間隙（xì）不變（biàn）。球（qiú）磨機滾筒向下複位或繼續向下波（bō）動，則上方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向下的吸引力（lì）的（de）同（tóng）時，彈性機構將（jiāng）上方其向（xiàng）下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。　　本產品彈（dàn）性裝置的壓力大（dà）小可調，對於不同（tóng）位置的定子塊設（shè）置不同的壓（yā）力,避免因彈性裝置設置的壓力（lì）過大造成滾輪或轉（zhuǎn）筒磨損較快（kuài）。　　本產品將永磁（cí）電機（jī）采（cǎi）用模塊（kuài）化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數的隨動（dòng）式定子塊構（gòu）成一（yī）台模塊電機，一台（tái）整圓電機由多台模塊電機（jī）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滾筒上。相鄰隨動（dòng）式定子塊間設有固定在支撐框（kuàng）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（jiē）T型支撐板,用於支撐安裝電機（jī）轉子（zǐ）鐵心及磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分（fèn）便捷，隻需要沿球磨機（jī）的徑向（xiàng）依次拆卸（xiè）密封外（wài）殼、彈性機構、彈性機構與定（dìng）子塊之間的連接杆、彈性機構支撐（chēng）架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。　　3、采用本產品代替傳統磨（mó）機的電機驅動係統的（de）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（qì）、減速裝置以及齒輪（lún）結構（gòu）進行驅動。永磁同（tóng）步（bù）電機與感應電機（jī）相比優勢是它有較高的效（xiào）率和功率因數，損耗大大降低（dī），節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機（jī）運行平穩（wěn），係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應（yīng）用越來（lái）越廣（guǎng）泛的原因。　　采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯（lián）軸器、及齒輪的（de）傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係（xì）統的傳動效率將提（tí）升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得（dé）到大幅提升，而且直驅係（xì）統的故障率低，維護檢修（xiū）方便，還避免了（le）傳統設備因漏油造成環境汙染。　　由於本產品電機（jī）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）於把一個大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（kě）以實現降低大功率電（diàn）機的輸入電（diàn）壓，但（dàn）是不增加電機的輸入電流，電機不（bú）必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電（diàn）。這樣設計降低了電機的供電電壓和（hé）使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本。球磨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。　　傳（chuán）統電機故（gù）障時，會導（dǎo）致電機合成磁動（dòng）勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩（jǔ）下降，轉矩波動（dòng）顯著增（zēng）加，無法繼（jì）續（xù）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立的控製係統，大（dà）大提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的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可（kě）正常運行。模（mó）塊化電機具有冗（rǒng）餘的（de）模塊數，也可（kě）切除故障子模塊而控製其（qí）餘正（zhèng）常子（zǐ）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（qiú）磨機因加工（gōng）誤差、軸承磨（mó）損（sǔn）、滾（gǔn）筒形變或重載產生震動等因素會發（fā）生轉子偏心現象，偏心嚴重（chóng）時還（hái）會造（zào）成（chéng）電（diàn）機掃膛損壞電（diàn）機，實（shí）際生產中常常通過增（zēng）加氣隙大小來預防掃（sǎo）膛（táng），而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨（suí）動式定子（zǐ）結構（gòu）的模塊電機，能在轉筒偏心時保證（zhèng）定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發（fā）生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更（gèng）少，工作時間更（gèng）長，大體積（jī）球磨機檢（jiǎn）修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率（lǜ）。　　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（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（dù）單一（yī），工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統（tǒng）工作環境，係統反應速度慢。永磁同（tóng）步電機（jī）采用變頻（pín）調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速（sù）適（shì）應（yīng）係統工作環境，係（xì）統反應速度（dù）更快。　　(2）係統簡單,可靠性（xìng）高（gāo）　　傳統係統因三相感應電機無法在低速（sù）實（shí）現大轉矩輸出，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（dòng）過程不對電網造成過（guò）大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減（jiǎn）速（sù）器滿足係統轉矩需要，整個係統構（gòu）成複雜，係統運行的輔助設備很（hěn）多。直驅係統由變頻控製係統控製（zhì）永磁同步電機起動（dòng），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（gòu）簡（jiǎn）單。　　(3）變頻（pín）器軟（ruǎn）起動（dòng），起（qǐ）動（dòng）過程隨意（yì）設定　　傳統係統先由低速盤車係（xì）統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置（zhì）起動三相（xiàng）感（gǎn）應電機，係統運（yùn）行（háng）。係統控製（zhì）複雜，低速無（wú）法實現過載輸出（chū）。在低速過程需（xū）要盤車（chē）係統，將轉速提高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低（dī）速起動，係統直接（jiē）運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根（gēn）據實際工況進行調整，以滿足各種工況（kuàng）的需求。低速可過載輸出，滿足起動（dòng）需要，取代盤（pán）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（jiǎn）查和定（dìng）期維護，傳（chuán）統（tǒng）係統構成單元多。同時（shí）立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現（xiàn）在低速（sù）運行的情況下進行係統維護。直驅係統（tǒng）構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減（jiǎn）速器，無（wú）需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實（shí）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（xiào）果明顯　　綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電（diàn）量達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（xì）統相同，這裏不再一—贅述。　　2、永磁直驅（qū）立磨結構示意（yì）圖　　本（běn）新型立磨結（jié）構采用永磁（cí）直驅電（diàn）機驅動（dòng）,提高了立磨效率。在立磨扶（fú）正軸承與壓力（lì）軸承上（shàng）進行突破，通過設計（jì）一種雙（shuāng）向載荷扇形模塊機構替代大直徑（jìng）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（xíng）不同尺寸（cùn）的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機（jī），代替傳統的減速機（jī）與三相異步電（diàn）動機，永磁直驅電（diàn）機具有雙向載荷機構與不同（tóng）的放置位置（zhì），均能達到扶正與承壓的作用（yòng），並且方便製（zhì）造、裝配維（wéi）護，節省成本。均已申請專 利。