1、技術背景
傳統的球磨機、立磨（mó）機大（dà）都采用三相異步電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動（dòng），導致球磨機的（de）傳動係統存在機械傳動鏈冗（rǒng）長、效率低（dī）、機構（gòu）複雜、運行維護工（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小黄鸭视频官网機電（diàn）設（shè）備有限（xiàn）公（gōng）司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電（diàn）機,通過將電動機與機械結構進行（háng）機（jī）電一體化設（shè）計，取消動力（lì）傳輸的中間環（huán）節，做（zuò）成直驅方案，能直（zhí）接滿足荷載的需求，省去傳統磨（mó）機的減速機，顯著提高了電（diàn）機的效率（lǜ）與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力（lì）強、係統免維護、自（zì）動化程度高等優點。
在控製（zhì）方麵,本產品電（diàn）機（jī）定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電（diàn）機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以（yǐ）實現降低大功率電（diàn）機的輸入電壓（yā），但是不增加電機的輸入電流（liú），電機不必（bì）采用高等級絕緣。模塊化電機采（cǎi）用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電，這樣設（shè）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。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在（zài）輕載工況時，完全可以隻運行（háng）部分模塊電機驅動球磨機（jī）。
在結構方麵，本（běn）產品電機的（de）定子采用了一種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間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或（huò）偏心（xīn），定子塊始終跟隨（suí）轉筒運（yùn）動從而保持定子與轉（zhuǎn）子（zǐ）間隙恒定的結構。本產品通過機（jī）械結構設計保證定子與轉（zhuǎn）子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現（xiàn）象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直（zhí）驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量（liàng），降（jiàng）低生產成本，節約稀土資源，節能用電量（liàng）。當模塊發生（shēng）故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電（diàn）機即可正常運（yùn）行。使（shǐ）用本產品完全不會因電（diàn）機發生故障（zhàng）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
本產品的隨（suí）動式定子結構構成一種“小（xiǎo）車結（jié）構（gòu）”，滾筒就像公路，定子（zǐ）塊就像汽車。滾輪貼合滾筒（tǒng）旋轉（zhuǎn）相當於汽車在公路行駛，公（gōng）路的（de）起伏不影響（xiǎng）車輪與（yǔ）地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影（yǐng）響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在（zài）球磨機因裝配誤差（chà）、軸承磨（mó）損、滾筒形變、重（chóng）載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時（shí），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（zǐ）與（yǔ）轉子間的間（jiān）隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。
本產（chǎn）品（pǐn）電機的定子為隨動式結構,基於模塊（kuài）化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨（suí）動（dòng）原理是在定（dìng）子塊的軸向兩側（cè）安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間（jiān）的間隙，定子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（zài）球（qiú）磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向（xiàng）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動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向上的（de）吸引力的同時，定子（zǐ）塊上的彈性機構將其向上（shàng）頂，保（bǎo）證下（xià）方定子塊的滾輪依（yī）然貼（tiē）合（hé）轉筒外表麵，使定子（zǐ）塊跟隨（suí）轉筒波（bō）動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨（mó）機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定（dìng）子塊（kuài）在受到永磁體（tǐ）對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方（fāng）定子塊被轉筒向下（xià）壓。
本產品彈（dàn）性裝置（zhì）的壓力大小可調，對於不同位置的定（dìng）子塊設置不同的（de）壓力（lì）,避免因彈性裝（zhuāng）置設置的（de）壓力過大造成滾輪或轉筒磨損（sǔn）較快。
本產（chǎn）品將永磁電（diàn）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（dòng）式定子塊構成一台模塊電機，一台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（suí）動式定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（xián）接T型支撐板,用（yòng）於支撐安裝電機轉子鐵（tiě）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（xìng）機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉（lā）出，進行檢修或更（gèng）換新的定（dìng）子塊。
3、采用（yòng）本產品代替傳統磨機（jī）的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機（jī）仍采用（yòng）三（sān）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（diàn）機相比（bǐ）優勢（shì）是它有較高（gāo）的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變（biàn）頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應（yīng）電機則起動相對困難。這些也是近（jìn）年來永磁電機應用（yòng）越來越廣泛的（de）原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸（zhóu）器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳（chuán）動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動（dòng）效率不僅得到大（dà）幅提（tí）升，而且直驅係（xì）統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因（yīn）漏油造成環（huán）境汙染（rǎn）。
由（yóu）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（gōng）率電機的輸入電壓（yā），但是不增加電機的輸入電流（liú），電機（jī）不必采用高等（děng）級絕緣，模塊化電機采（cǎi）用（yòng）多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成（chéng）本（běn）。球磨（mó）機運行在輕載（zǎi）工況時,完全可以隻運行部（bù）分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會（huì）導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均（jun1）轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計（jì），每（měi）個模塊電機都具（jù）有（yǒu）一套獨立的（de）控製係（xì）統，大大提升了（le）電機控製（zhì）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（shēng）故障（zhàng）時（shí）。可以直接拆卸故障電機更換（huàn）新的模塊電機即可正（zhèng）常運行。模塊（kuài）化電機具（jù）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運（yùn）行。使用本（běn）產品完全（quán）不會因電機發生故障而影響到生產工期。
球（qiú）磨（mó）機因加（jiā）工誤差、軸承磨損、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（chóng）時還會造（zào）成電機掃膛損壞電機，實際生（shēng）產中常常通過增加氣隙（xì）大小來預防掃膛，而氣隙增大會導（dǎo）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（dìng）子與轉（zhuǎn）子之間的間隙恒（héng）定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電（diàn）機不會（huì）發生掃膛現象，同時因為該隨動式（shì）定子結構在偏（piān）心時（shí）能（néng）繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大（dà）體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
二、永磁（cí）直驅立磨技（jì）術
1、立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（zǎi）工（gōng）況多樣（yàng）性
傳統（tǒng）立磨速度（dù）單一（yī），工況適應（yīng）能力差。遇到突發（fā）事件，調整磨鞮高度來改變係統工（gōng）作環（huán）境，係統反應速度慢（màn）。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，除調整磨（mó）輾（niǎn）高度外，還增加了（le）速度調節以快速適應係統（tǒng）工作環境，係統反應速度更（gèng）快。
(2）係統簡（jiǎn）單,可靠性高
傳統係（xì）統因三（sān）相感應電機無法在低（dī）速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統（tǒng）滿足立磨（mó）的低速（sù）起動。為保證在電機起動過程（chéng）不對電網造（zào）成過大的衝擊，需增（zēng）加軟起動裝置。三相感應電（diàn）機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需（xū）要，整個係統構成（chéng）複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅（qū）係統由變（biàn）頻控製係統（tǒng）控製永磁同步電機起（qǐ）動，轉矩特性（xìng）滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係（xì）統少（shǎo），結構簡單。
(3）變頻器軟起動，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（dòng）條件後，軟起動裝置起動（dòng）三相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現（xiàn）過載輸（shū）出。在低速過程需要盤（pán）車係統，將轉速提高到三相感應電機起動條件。直驅（qū）係統直（zhí）接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製（zhì）簡單（dān）。變頻控製起動過程可根據實際工（gōng）況進行（háng）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）盤車係統。
(4）無（wú）減速器（qì），維護成本更低,維護次數少
係（xì）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（dān）元多（duō）。同（tóng）時立磨減速器結構複雜需要經常維（wéi）護，維護成本（běn）費用高（gāo）。同時係統無法（fǎ）實現在低速運行的情況下進行係統（tǒng）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，無需額（é）外進行維護，係（xì）統（tǒng）維護成本低。同時，係統可實現在電機低速（sù）運行情況下（xià）進行係統維護（hù）。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采（cǎi）用直驅永（yǒng）磁電機取代傳統驅動係（xì）統年節（jiē）電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統（tǒng）的優勢與球磨機直驅係統（tǒng）相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型（xíng）立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正（zhèng）軸承與壓力軸承上進行（háng）突破，通過設計一種雙（shuāng）向載（zǎi）荷扇形模塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產（chǎn）、運（yùn）輸、裝配、維修（xiū），並降低成（chéng）本（běn）,在工程實際中具有很強的實用型（xíng）。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立（lì）磨專用永磁電機，代替傳統的減速機與（yǔ）三相異（yì）步電動機，永磁直驅（qū）電機具有雙向載荷機構與不同的放置（zhì）位置，均能達到扶正與承（chéng）壓的作用，並（bìng）且方便製造、裝配維護，節省成（chéng）本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
