1、技術背景（jǐng）
傳統的球磨機、立磨機大（dà）都采用三相異步（bù）電（diàn）動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存（cún）在（zài）機械傳動鏈冗長（zhǎng）、效率低（dī）、機構複雜、運（yùn）行維護工作量大等（děng）問題。
沈陽工業大（dà）學電機與控製技術研究所與河南小黄鸭视频官网機電設（shè）備有限公（gōng）司聯合設計研發的球磨機、立磨（mó）機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機（jī）械結構進行（háng）機電一體化設計，取消動（dòng）力傳輸（shū）的中間環節，做成直驅方案（àn），能直接滿足荷載的（de）需求（qiú），省去傳統（tǒng）磨機的減速機，顯著提高了電機的（de）效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過（guò）載能力強（qiáng）、係統（tǒng）免維（wéi）護、自動化程度高等優點。
在控製方麵（miàn）,本產品電機定子（zǐ）采用了（le）模塊化設計（jì），不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相（xiàng）當於（yú）把一個大功率電機做成了多個（gè）小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現（xiàn）降低大功（gōng）率電機的輸入電壓，但是不增加電（diàn）機的輸入（rù）電流，電機不必采用高等級（jí）絕緣。模塊化電機（jī）采用多台小功率（lǜ）變（biàn）頻器聯合供電，這樣設計降低了電機（jī）的供電電壓和使用的（de）變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具（jù）有一套獨立的控製（zhì）係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機（jī）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（jié）構，將整圓的定子分成若幹個相互存（cún）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偏心，定子塊始（shǐ）終跟隨轉筒運動（dòng）從而保持定子與轉子間隙恒定的（de）結構。本（běn）產品通過機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象，因此電（diàn）機的（de）氣隙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（yòng）量，降低生產（chǎn）成本，節約稀土資源，節能用電量（liàng）。當模塊發生故障時，直（zhí）接拆卸故障（zhàng）電機，更（gèng）換新的模塊電機即可正常運行。使用本（běn）產品完全不會因電機發生（shēng）故障而（ér）影響到（dào）生產（chǎn）工期。
2、球磨機（jī）專用隨動式永磁直驅電機概述（shù）
本（běn）產品的隨動式定（dìng）子結構構成（chéng）一種（zhǒng）“小車結構”，滾（gǔn）筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒（tǒng）旋轉（zhuǎn）相當於汽車在公路行駛（shǐ），公路的起（qǐ）伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子（zǐ）、轉子間隙恒定，在球（qiú）磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造（zào）成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運（yùn）轉，保證磨機（jī）始終運行在性能狀態，不必停機（jī）檢修。同時電機定子與（yǔ）轉子（zǐ）間的間隙（xì）也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為（wéi）隨動式結（jié）構，電機不會發（fā）生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立（lì）的扇形定子塊結構，其隨動原理（lǐ）是在定子塊的軸（zhóu）向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾（gǔn）筒來確定定子（zǐ）與轉子間的間隙，定子塊徑向（xiàng）外（wài）側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性（xìng）機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮（suō）狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會（huì）向上（shàng）頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓（yā）縮（suō）;下方定子塊（kuài）在受到永磁體（tǐ）對（duì）其向上的吸（xī）引力的同時，定子塊上（shàng）的彈性機構將其向（xiàng）上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼（tiē）合轉筒外表麵，使定子塊（kuài）跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之（zhī）間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則（zé）上方定子塊在受到永磁體（tǐ）對其向下的吸引力的同時，彈性機（jī）構將（jiāng）上方（fāng）其向下壓（yā）,下方定子塊被轉筒（tǒng）向下壓。
本產品彈（dàn）性裝置（zhì）的（de）壓力大小可（kě）調，對於不同位（wèi）置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損（sǔn）較快（kuài）。
本產品將（jiāng）永磁電機采用模塊化（huà）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塊構成一（yī）台模塊電（diàn）機，一台整圓電（diàn）機由多（duō）台模（mó）塊電機構成,多（duō）台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝（zhuāng）在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有（yǒu）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（xiàn）位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子（zǐ）鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式（shì）定子塊安裝拆卸十分便捷（jié），隻需要（yào）沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性（xìng）機構（gòu）、彈（dàn）性機構與定子（zǐ）塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢（jiǎn）修或更換新的定子塊。
3、采用（yòng）本（běn）產品代替（tì）傳（chuán）統磨機的電機驅動係統的（de）優點
現階段大多數的（de）球磨機仍采（cǎi）用三相感應電（diàn）動機、聯軸器（qì）、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動（dòng）。永磁同步（bù）電機與感應電機相（xiàng）比優勢是它有較（jiào）高的效（xiào）率和功率因數，損耗大大（dà）降（jiàng）低，節約了能源。永磁電機通過變頻（pín）器進行調（diào）速，電機運（yùn）行平穩（wěn），係統響應速度快，感應電機則起動相對（duì）困難。這些（xiē）也是近年來永磁（cí）電（diàn）機（jī）應用越來越廣泛的（de）原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅（qū）係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不（bú）僅得（dé）到大幅提升（shēng），而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境（jìng）汙染。
由於本產品電機定子采用了模塊化設計（jì），不僅降（jiàng）低了加工，製造，運輸（shū）等難度，還相當於把一個大（dà）功率電機做成（chéng）了多個小功（gōng）率電機。模塊化（huà）電機的控製（zhì）技術可以實現降低大（dà）功率電機的輸入電壓，但（dàn）是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采（cǎi）用多台（tái）小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降（jiàng）低成本。球磨機運行在輕載工況（kuàng）時,完全可（kě）以隻運行（háng）部分模塊電機（jī）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（zhe）增加，無法繼續正常運行。而本產品（pǐn）進行（háng）了模塊化（huà）設計，每個模塊電（diàn）機都具有一套獨立的控製係（xì）統（tǒng），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，在發生故障時（shí）。可以直接拆卸（xiè）故障電機（jī）更換新的模塊電機即可正常運行（háng）。模（mó）塊化電（diàn）機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完（wán）全不會因電機發生故障而（ér）影響到生產工期（qī）。
球磨機因加工（gōng）誤差（chà）、軸承磨（mó）損、滾筒形（xíng）變（biàn）或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴（yán）重時還會造成電機掃（sǎo）膛損壞電機，實際生產中常常通過（guò）增加氣（qì）隙大小來預防掃膛，而（ér）氣隙增大會導致永磁體用量增（zēng）加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機（jī），能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做（zuò）的更小，減少永（yǒng）磁體用量，電機（jī）不會發（fā）生掃膛現象，同時因為該隨（suí）動式定子結構在偏心時能繼續正（zhèng）常工作，檢修次數更少，工作時間（jiān）更長，大體積球磨機檢（jiǎn）修複（fù）雜，降低檢（jiǎn）修次數就是（shì）提高生（shēng）產效率。
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應電（diàn）機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性（xìng）
傳統立磨速度單一，工況適（shì）應能（néng）力（lì）差。遇到突發事件，調（diào）整（zhěng）磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用（yòng）變頻調速，適應工況能（néng）力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還（hái）增加了速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無法（fǎ）在低速（sù）實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起（qǐ）動。為保（bǎo）證在電機（jī）起動（dòng）過程不對電網造成過大的（de）衝擊，需增加軟起動裝置（zhì）。三（sān）相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉（zhuǎn）矩需（xū）要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助（zhù）設備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同（tóng）步（bù）電機起動，轉矩（jǔ）特（tè）性（xìng）滿足需要，無需盤車係（xì）統和減速器，輔助（zhù）係統少，結構簡單。
(3）變頻（pín）器軟起動，起動過程隨意設定（dìng）
傳統係統先由低速盤車係統（tǒng）起動，待三（sān）相感應電機達到起（qǐ）動條件後，軟起（qǐ）動裝置起動三相感應電機，係統運行。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（chē）係統，將轉速（sù）提高到三相感應電機起動條件。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）實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載（zǎi）輸出，滿足起動需要，取（qǔ）代盤車係統。
(4）無減速器（qì），維護成本更低,維護次數（shù）少
係統各構成單元均需要時常檢（jiǎn）查和定期維護，傳統係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維（wéi）護，維護成本費用（yòng）高。同時係統無法實（shí）現在低速（sù）運行（háng）的情況下進行（háng）係統維護。直驅係（xì）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（tǒng）內無減速（sù）器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機（jī）低速運行情況下（xià）進行係（xì）統維護。
(5）傳動效率高,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（diàn）量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立（lì）式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構（gòu）采用（yòng）永磁（cí）直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶（fú）正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的（de）立磨，分別設計了（le）三種立磨專用永磁電機，代（dài）替（tì）傳（chuán）統的減速機與三相異步電動機，永（yǒng）磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放（fàng）置（zhì）位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便（biàn）製造（zào）、裝配維護，節（jiē）省（shěng）成本。均已申請專（zhuān） 利。
永（yǒng）磁直驅礦用球磨機 
