1、技術背景
傳（chuán）統的球磨機、立磨機大都采用三相（xiàng）異步電（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以及（jí）齒輪結構進行驅動，導致球（qiú）磨（mó）機的傳動係統存在機械傳動鏈冗（rǒng）長（zhǎng）、效率低、機構複雜、運（yùn）行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學電機與控製（zhì）技術研究所與河南小黄鸭视频官网機電設（shè）備有限公司聯（lián）合設計（jì）研（yán）發的球磨機、立（lì）磨機采用永（yǒng）磁直驅電機,通過將電動機與機械結構（gòu）進行機電一體化設計，取消動力傳輸（shū）的中間環節，做成直驅方案，能直接（jiē）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因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免（miǎn）維護、自動化程度高（gāo）等優點。
在控製（zhì）方麵,本產品（pǐn）電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等（děng）難（nán）度，還相當於把一個大功率（lǜ）電機做成了多個小（xiǎo）功率電機。模塊化電機的（de）控製技術可以實現降低大功率電機的輸（shū）入電壓，但是不增加電機（jī）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電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本。每個模（mó）塊電機都（dōu）具有一套獨立的控製係（xì）統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運行（háng）部分模塊電機驅（qū）動球磨機。
在（zài）結構方麵，本產品電（diàn）機的定（dìng）子采用了一種自主設計研（yán）發的隨動式結（jié）構，將整圓的定（dìng）子分（fèn）成若幹個相互存在間隙的小扇形（xíng）塊，通過機械結構設計，確定了一（yī）種無論球磨機轉筒是否震動（dòng）或偏心，定子塊始（shǐ）終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不（bú）會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比（bǐ）普通永磁直驅電機的小很（hěn）多（duō），從而大幅降低電機永（yǒng）磁體用（yòng）量，降低生產成本，節（jiē）約稀土資源，節（jiē）能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模（mó）塊電機（jī）即可正常運行。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（qū）電機概述
本產品的隨動式定子結構構（gòu）成一種“小車結（jié）構”，滾筒就像公路，定子塊就像（xiàng）汽車（chē）。滾輪貼合滾筒（tǒng）旋轉相當於汽車在（zài）公路（lù）行駛，公（gōng）路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即（jí）滾筒（tǒng）偏心浮動（dòng）不（bú）影響滾輪（lún）貼（tiē）合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機（jī）因（yīn）裝配誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變、重載震動等原因（yīn）造成電機（jī）偏心、氣隙不均（jun1）勻時（shí），仍能正常運轉，保證磨機始終運行（háng）在（zài）性能狀態，不（bú）必停機檢修。同時電機定子與（yǔ）轉子（zǐ）間（jiān）的間隙也可以做的更小，減少永磁體（tǐ）用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛（táng）現象。
本產品（pǐn）電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機（jī），采用獨立的扇（shàn）形定子塊結構，其（qí）隨動原理是在定子塊（kuài）的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來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（jià）相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不（bú）偏（piān）心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉（zhuǎn）筒會向上頂定子塊上（shàng）安裝的滾輪，進而帶動定（dìng）子塊向上移動，上方彈性（xìng）機構繼續壓縮;下方定子塊在受（shòu）到永（yǒng）磁體對其向上的吸引力（lì）的同時，定子塊（kuài）上的彈性機構將其向上頂，保證下（xià）方定子（zǐ）塊（kuài）的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定（dìng）子塊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、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動（dòng），則上方定子塊在受到永磁（cí）體對其向下的吸引（yǐn）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壓。
本（běn）產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因（yīn）彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或（huò）轉筒磨損（sǔn）較（jiào）快。
本產品將永磁電機采用模塊化控（kòng）製，根據不同（tóng）功率的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台模塊電（diàn）機，一台整圓電機由多台模塊電（diàn）機構成（chéng）,多台模塊電機共用同一個轉子（zǐ），模塊電（diàn）機包繞（rào）式安裝在（zài）球磨機（jī）滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定（dìng）在支（zhī）撐框架上的擋板來對定（dìng）子塊進行圓周方向的限位。球（qiú）磨機滾筒的法蘭處銜接T型（xíng）支撐板,用於支撐安（ān）裝電機轉子鐵心及（jí）磁鋼。
本產（chǎn）品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球（qiú）磨（mó）機的徑向依次拆卸密封外殼（ké）、彈性（xìng）機構、彈性機（jī）構與定（dìng）子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可（kě）將定子塊沿徑（jìng）向拉出，進行檢修或更換（huàn）新的定子塊。
3、采用（yòng）本產品代替傳統（tǒng）磨機的電機（jī）驅動（dòng）係統的優點（diǎn）
現階段大多數的球（qiú）磨機仍采用三相感應電動（dòng）機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電（diàn）機相比優（yōu）勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大（dà）降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速（sù），電機（jī）運行平穩，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用越來越廣（guǎng）泛的原因。
采用永磁（cí）直（zhí）驅，取消了（le）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，直驅係統的傳動效率將（jiāng）提升（shēng）至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統（tǒng）的故障率低，維護檢修方便，還（hái）避免了（le）傳統設備因漏油造（zào）成環境汙染。
由（yóu）於本產品電機定子采用了（le）模塊化設計，不僅降低了（le）加（jiā）工，製造，運輸等（děng）難度，還相（xiàng）當於把一個大（dà）功率電機做成（chéng）了多個（gè）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壓，但是（shì）不增加電機的輸入電（diàn）流（liú），電機不必采用高等級絕緣，模塊化（huà）電機采用（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電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機（jī）驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動（dòng）勢發生畸變，諧波（bō）含量（liàng）增加，平均轉矩下降（jiàng），轉矩波動（dòng）顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進（jìn）行了模塊化設計，每個模塊電（diàn）機都（dōu）具有一套獨立的控製係統，大大提（tí）升了電機控製的自由度,可以利（lì）用其多電機結構（gòu）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。模塊化電機具有（yǒu）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。使用本產品完全不（bú）會因電機發生故（gù）障（zhàng）而影響到生產工期。
球磨機因（yīn）加（jiā）工誤差、軸承磨損、滾筒形變（biàn）或重載產生震動等因素會發生轉（zhuǎn）子（zǐ）偏心現（xiàn）象（xiàng），偏心（xīn）嚴重時還會造成（chéng）電（diàn）機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣（qì）隙大（dà）小來預防掃膛，而氣隙增大（dà）會導致永（yǒng）磁體用量增加，提高電機製造成（chéng）本。隨動式（shì）定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心（xīn）時保證定子與轉子之間的間隙恒定（dìng），可將氣隙（xì）做（zuò）的更小，減少永磁體用量，電機不會（huì）發（fā）生掃膛（táng）現象，同時因為該隨動（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（dà）體積球磨機檢修複雜，降（jiàng）低檢修（xiū）次數就是提高生產效率。
4、隨動（dòng）式球磨機裝配示意圖
二、永（yǒng）磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對（duì）比於傳統感（gǎn）應電機的優點（diǎn）( 1）變頻（pín）調速控製，實現負載工況多樣性（xìng）
傳統立磨速度單一，工況（kuàng）適應能力差。遇到突發（fā）事件，調（diào）整磨（mó）鞮高度來改變係（xì）統工作環境，係統反應速度慢。永磁（cí）同步電機采用變頻調速（sù），適應（yīng）工況能力強。遇到突發事（shì）件，除調整磨輾高度（dù）外，還增（zēng）加了速度調節以快速適應（yīng）係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳（chuán）統係統因三（sān）相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車（chē）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大的衝擊，需增（zēng）加軟起動（dòng）裝置。三相感應電機起（qǐ）動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜（zá），係統運行（háng）的輔（fǔ）助設備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同（tóng）步電（diàn）機起動，轉矩（jǔ）特性（xìng）滿足需要，無需盤（pán）車係統（tǒng）和減速器（qì），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（tǒng）先由（yóu）低速盤車係（xì）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，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（yào）盤車係統，將（jiāng）轉速提高到三相感應電（diàn）機起動條件。直（zhí）驅係統直（zhí）接變頻低速起（qǐ）動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以（yǐ）滿足（zú）各種工況的需求。低速（sù）可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護（hù）成本更（gèng）低,維護次數少
係統各構（gòu）成單元均需要時常檢查和定期維（wéi）護，傳統係統構成單元多（duō）。同時立磨減速器結構複雜需要經常（cháng）維（wéi）護，維（wéi）護成本費用高。同（tóng）時係統無法實（shí）現在低速運行的（de）情況下進行係統維護。直驅係統構（gòu）成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接（jiē）驅（qū）動，控（kòng）製方便。係統內（nèi）無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維護。
(5）傳動（dòng）效率高,節能效果明顯
綜上采用直驅永（yǒng）磁電機（jī）取代傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機（jī）直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一（yī）—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直（zhí）驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一（yī）種雙向載荷扇（shàn）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，並降低成本,在工程實際（jì）中具有很強的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計（jì）了三種立磨專用永磁電機，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（shuāng）向載荷（hé）機構與不（bú）同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造（zào）、裝配維護（hù），節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅（qū）礦用球磨機 
