1、技術背景（jǐng）
傳統的球（qiú）磨機、立磨機大都采用三相異步電動機（jī）、聯軸器、減速裝置以及齒輪（lún）結構進行驅動，導致球磨機（jī）的傳動係統存在機械（xiè）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術研究所與河南小黄鸭视频官网機電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行（háng）機電一體化設計，取消動力傳輸的（de）中間環節（jiē），做成直驅方（fāng）案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率（lǜ）因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強（qiáng）、係統免維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子采（cǎi）用了模（mó）塊化設計，不僅降低了（le）加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功（gōng）率電機做成了多個小功率電機。模（mó）塊化（huà）電機的控製技術可以實現降低（dī）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（jí）絕緣。模（mó）塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供（gòng）電（diàn），這樣設計降低（dī）了電（diàn）機的供電電壓和使用的變頻（pín）器容量，從（cóng）而降低成本（běn）。每個（gè）模塊電機都具有（yǒu）一套獨立的控製係統，大大提升了電（diàn）機控製的自由（yóu）度，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。
在結構方麵，本產品電（diàn）機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將（jiāng）整圓的定子分成（chéng）若幹（gàn）個相互存在間隙（xì）的小扇形塊，通過機械結構（gòu）設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心（xīn），定子塊（kuài）始終跟隨轉筒運動從而保持定子（zǐ）與轉子間隙恒定的結構（gòu）。本產（chǎn）品通過機械結構設計保（bǎo）證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣（qì）隙可以設計的（de）比普通永磁直驅電機的小（xiǎo）很多，從而大幅降低電機永（yǒng）磁體用量，降低生（shēng）產成本，節（jiē）約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆（chāi）卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不（bú）會因（yīn）電機發（fā）生故障而（ér）影響到生產工期。
2、球磨機專用隨動（dòng）式永磁直驅（qū）電機概述
本（běn）產品的隨動式定子結構（gòu）構成一種“小車結構”，滾（gǔn）筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉（zhuǎn）相當於汽車在公路行駛，公路的起（qǐ）伏不（bú）影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動（dòng）不（bú）影響（xiǎng）滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間（jiān）隙恒定（dìng），在球磨機（jī）因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機（jī）偏心、氣隙（xì）不均勻時，仍能正常運轉，保（bǎo）證（zhèng）磨機（jī）始（shǐ）終（zhōng）運行在性能狀態（tài），不必（bì）停機檢修。同時電機定子與轉子（zǐ）間的間隙也可以做的（de）更小，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。
本產品電機的（de）定子為（wéi）隨動式結構,基於模塊化永磁（cí）直驅電機，采用獨立（lì）的（de）扇形定子塊結（jié）構，其隨動（dòng）原理是在定子塊的軸向兩側安（ān）裝（zhuāng）滾輪且（qiě）滾輪貼合滾筒來（lái）確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性（xìng）機構（gòu）。彈性（xìng）機構在球（qiú）磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態（tài）,如果球（qiú）磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊（kuài）上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移（yí）動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上（shàng）的吸引（yǐn）力的同時，定子塊上的彈性機構（gòu）將其向上頂，保（bǎo）證下方定子塊的滾輪依然（rán）貼合轉（zhuǎn）筒外表麵，使定子（zǐ）塊跟隨轉筒波（bō）動而進行徑向與圓周方（fāng）向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉子之間的間隙不變。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（dào）永磁（cí）體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將（jiāng）上（shàng）方其向下壓,下方定子塊被轉（zhuǎn）筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不（bú）同位置的定子塊設置不同的（de）壓力,避免因彈性（xìng）裝置設置（zhì）的壓力過（guò）大（dà）造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永（yǒng）磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數的隨動式定子（zǐ）塊構成一台模塊電機，一台整圓電機由多（duō）台模塊電機構（gòu）成,多台模塊電機共用（yòng）同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上（shàng）的擋板來對定子塊進行圓周方向的限（xiàn）位。球（qiú）磨機滾筒的法蘭（lán）處銜接T型（xíng）支撐板,用於支撐安（ān）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，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之（zhī）間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的（de）定子塊。
3、采用（yòng）本產品代替（tì）傳統磨機的電機驅動係統的優點
現（xiàn）階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅（qū）動。永磁同步電機與感應電機相比優（yōu）勢是它有（yǒu）較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通（tōng）過變（biàn）頻器進行調速，電機運行平穩，係（xì）統響應速度快，感應電（diàn）機則起動相（xiàng）對困難。這些也是（shì）近年來永磁電機應用越（yuè）來越廣泛的原因。
采用永磁直（zhí）驅，取消了中間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，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（mó）機直驅係統的傳動效率不僅得到（dào）大幅提升，而且（qiě）直驅（qū）係統的故障率（lǜ）低，維護檢（jiǎn）修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定（dìng）子采用了模塊化設（shè）計，不僅降低了（le）加工，製造（zào），運輸等難度，還相（xiàng）當於（yú）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（jì）術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加（jiā）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小功率變頻器聯合供（gòng）電。這樣設計降低了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻器容量，從而（ér）降低成本。球磨（mó）機運行（háng）在輕載工況時,完全可以隻（zhī）運行部（bù）分模塊電機驅動球磨機（jī）。
傳（chuán）統電（diàn）機故障時，會導致電機合成磁（cí）動勢發生畸變，諧波含量增加，平均（jun1）轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續（xù）正常運（yùn）行。而本產品進行了模塊化設計，每（měi）個模塊電機都具有一（yī）套獨立的（de）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構和控製靈活（huó）的優勢（shì），在發生故障時。可以直（zhí）接拆卸故障（zhàng）電機更換新的模塊電機即可正（zhèng）常（cháng）運行。模塊化電機具（jù）有冗（rǒng）餘的模塊數，也可切除故障子模塊（kuài）而控製（zhì）其餘（yú）正常子模塊降（jiàng）額運行。使用本產品完全不會因（yīn）電機發生故障（zhàng）而影響到生產工期。
球磨機因加工誤（wù）差、軸承（chéng）磨（mó）損、滾筒形變或重載產生震動等因素會（huì）發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛（táng）損壞電（diàn）機（jī），實際（jì）生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而（ér）氣（qì）隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機（jī）製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在（zài）轉筒偏（piān）心時保證定子（zǐ）與轉子之（zhī）間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電（diàn）機不會發生掃膛現（xiàn）象，同時（shí）因為該隨（suí）動（dòng）式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次（cì）數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低（dī）檢（jiǎn）修次數就是（shì）提（tí）高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配（pèi）示意圖
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對比（bǐ）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
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發（fā）事件，調整磨鞮高度來（lái）改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻（pín）調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨（mó）輾高度外，還增加了速度調節以快（kuài）速適應係統工作環境，係統（tǒng）反應速（sù）度更快。
(2）係統簡單,可靠性高（gāo）
傳統係統因三相感應電機無法在低速實現（xiàn）大轉矩輸出，需要額外的盤車係（xì）統滿（mǎn）足立磨的低速起動。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（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，係統運行的輔助設備很多。直（zhí）驅係統由變頻控製（zhì）係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需（xū）盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳統係統先由（yóu）低速盤車係統起動，待三相感應電機（jī）達（dá）到（dào）起動條件後，軟起動裝置起動三相（xiàng）感應電（diàn）機，係（xì）統運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統（tǒng），將轉速提高到（dào）三相感應電機（jī）起動條（tiáo）件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據（jù）實際（jì）工況進行調（diào）整，以滿足各種工況的需（xū）求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更（gèng）低,維護次數少
係統各構成單元均需（xū）要時常檢（jiǎn）查和（hé）定期維護，傳統（tǒng）係統構成（chéng）單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用（yòng）高。同時係統無（wú）法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無（wú）需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維（wéi）護。
(5）傳動效率高（gāo）,節能效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取（qǔ）代傳統驅動係統年節電（diàn）量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨（mó）機直驅（qū）係統的優勢與球磨機直驅係統相（xiàng）同（tóng），這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨（mó）結構示意圖
本新（xīn）型立磨結構采用永磁直驅電機（jī）驅動,提高（gāo）了立（lì）磨效率。在立磨扶正軸（zhóu）承與壓力軸承上（shàng）進行突破，通過設計一種雙向載荷扇（shàn）形模塊機構替（tì）代大直（zhí）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（yǒu）很強的實用型（xíng）。
針（zhēn）對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代（dài）替傳（chuán）統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅（qū）電機具有雙向（xiàng）載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的（de）作用，並且方便製造、裝（zhuāng）配（pèi）維護，節省成本。均已申（shēn）請專 利。
永磁直驅礦用（yòng）球磨（mó）機 
