1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動（dòng）機（jī）、聯軸器、減速裝置以及（jí）齒輪結構進行驅（qū）動，導致球磨機的傳動係（xì）統存在機械傳動鏈（liàn）冗長、效率低、機構複雜、運行維（wéi）護工作量大等（děng）問題。
沈陽工業大（dà）學電（diàn）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（gōng）司聯合設計研發的球（qiú）磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過（guò）將電動機與機械結（jié）構進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能（néng）直接滿足荷載（zǎi）的需求，省（shěng）去傳統磨機的（de）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、係統免維護、自動（dòng）化程度高等優點。
在（zài）控製方麵,本產品電機定子采用了模塊（kuài）化設計（jì），不僅降低了加工（gōng）、製（zhì）造、運輸等難度，還相當（dāng）於把一（yī）個大功率電機做成了多個（gè）小功率電機。模塊化電機的控（kòng）製技術可以實現降低大功率電機的輸（shū）入電（diàn）壓，但是不（bú）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（lián）合供電，這樣設（shè）計（jì）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（diàn）機控製（zhì）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（kuài）電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機的定（dìng）子采用了一種自主（zhǔ）設計研發的隨（suí）動式結（jié）構，將整圓的定子分（fèn）成若幹個（gè）相互存在間隙的（de）小扇形（xíng）塊，通過機械結構設計，確定了一種（zhǒng）無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終（zhōng）跟（gēn）隨轉（zhuǎn）筒運動從而保持定子與轉（zhuǎn）子間隙恒定的結構。本產品通過機械（xiè）結（jié）構設計（jì）保證定子與轉（zhuǎn）子間的間隙恒定，電機不會（huì）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驅電（diàn）機的（de）小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的（de）模（mó）塊電機即可正常運行。使用本產品（pǐn）完全不會因電機發（fā）生故障而影響到生產工期。
2、球磨機專（zhuān）用隨動式永磁直（zhí）驅電機概（gài）述
本產品的隨動式定子結（jié）構構成一種“小車結構”，滾筒就像公（gōng）路，定子塊就像汽車（chē）。滾（gǔn）輪貼合滾（gǔn）筒旋轉相當於汽（qì）車在公路行駛，公路的起伏不（bú）影響車輪（lún）與地麵貼合，即滾筒偏心（xīn）浮動（dòng）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（chà）、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏（piān）心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證（zhèng）磨（mó）機始終運行在性能狀態，不必停機檢修（xiū）。同（tóng）時電機定子與（yǔ）轉子（zǐ）間的間（jiān）隙也（yě）可以（yǐ）做的（de）更小，減（jiǎn）少（shǎo）永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直（zhí）驅電機，采用獨立的扇（shàn）形定子塊（kuài）結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾（gǔn）筒來確定定子與轉子間的間隙，定（dìng）子（zǐ）塊（kuài）徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構。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（jī）滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上（shàng）移動，上方彈性（xìng）機構（gòu）繼續壓縮;下方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向（xiàng）上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構（gòu）將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子（zǐ）塊跟隨轉筒波（bō）動而進行徑向與圓周方向的移（yí）動，從而保證定（dìng）子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾（gǔn）筒向下複位或繼續向下波（bō）動，則上方定子塊在受到（dào）永磁體對其向下（xià）的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定（dìng）子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置（zhì）的壓力大小可調，對於不（bú）同位（wèi）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轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製（zhì），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（yuán）電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機（jī）共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式（shì）定子塊間設有固定在支（zhī）撐框架上的擋板來對定子塊進行（háng）圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支（zhī）撐板,用於支撐安（ān）裝電機轉子鐵心及（jí）磁鋼。
本（běn）產品的隨動式（shì）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（xiè）密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈性（xìng）機構支（zhī）撐（chēng）架，即可將定（dìng）子塊（kuài）沿徑向拉出，進行檢修或更（gèng）換新的定子（zǐ）塊。
3、采用本產品代（dài）替傳統磨機的電機驅動係統的優點（diǎn）
現階段大（dà）多數的球磨機仍采用三相感應（yīng）電動機、聯軸器、減速裝置以及（jí）齒輪結構進行驅動。永（yǒng）磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較（jiào）高的效率（lǜ）和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係（xì）統響應速度快，感應電（diàn）機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應（yīng）用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅，取（qǔ）消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮（suō）短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率（lǜ）將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且（qiě）直驅係統的故障率低，維（wéi）護檢修方便，還避免了傳統設備（bèi）因漏油造（zào）成環境汙（wū）染。
由於本產品電（diàn）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（jī）。模塊化電機的控（kòng）製技術可以實現降低大功率（lǜ）電機的輸入電（diàn）壓，但是不增（zēng）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）用多台小功率變頻（pín）器聯合供電（diàn）。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻（zhī）運行部分模塊電機驅（qū）動球磨機。
傳統電機故（gù）障時，會（huì）導致電機合成磁動勢發生畸變，諧（xié）波含量增加，平均轉矩下降（jiàng），轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行（háng）了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大（dà）提升了電機控製的自由度,可以利用（yòng）其多電機結構和控製靈活的（de）優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊（kuài）電機即可正常運行。模塊化（huà）電機具有冗（rǒng）餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其（qí）餘正常子模塊降額（é）運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機發生故障而（ér）影響到生產工期。
球磨機因加工誤（wù）差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生（shēng）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（chǎn）中（zhōng）常常（cháng）通過增加氣隙（xì）大小（xiǎo）來預防掃膛，而氣隙（xì）增大會導致永（yǒng）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子與（yǔ）轉子之間（jiān）的間隙恒定，可將氣隙（xì）做的更小（xiǎo），減少永（yǒng）磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該（gāi）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（jiān）更長，大（dà）體積球磨機檢修複雜，降低檢（jiǎn）修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球（qiú）磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨直驅（qū）對比於傳統感應電機的（de）優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況（kuàng）多（duō）樣（yàng）性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮（dī）高度來改（gǎi）變係統工（gōng）作環境，係統（tǒng）反應速度慢。永磁同步電機采（cǎi）用變頻調速（sù），適應工況（kuàng）能力強。遇到突發事件，除調整磨輾（niǎn）高度外，還增加了速度調（diào）節以快速適應係統工作環境（jìng），係統反應速度更快。
(2）係統簡單（dān）,可靠性高
傳統（tǒng）係統因三相感應電機無法在低速（sù）實現大轉矩（jǔ）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（jī）起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置（zhì）。三相（xiàng）感應電（diàn）機起動（dòng）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（mǎn）足需（xū）要，無（wú）需盤（pán）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（dòng）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（dá）到起動條件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係（xì）統（tǒng）運行。係統控（kòng）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（tǒng），將轉（zhuǎn）速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實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取（qǔ）代盤車係統（tǒng）。
(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少
係（xì）統各構成單元均需要時（shí）常檢查和定期（qī）維護，傳統係統構成單元多。同時立磨減速器結構（gòu）複雜需要經常維（wéi）護，維護成本費用高。同時係統（tǒng）無法實現在低速運行的情況下進行係統（tǒng）維護。直（zhí）驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅（qū）動，控製方便。係統內無（wú）減速器，無需額外進行維護（hù），係統維護成本低。同時，係統可實現在電（diàn）機低（dī）速運（yùn）行情況下進行係統維（wéi）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量達181萬元。（按照5000h,0.6元（yuán）/kWh）立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（cí）直驅立磨（mó）結構示意圖
本（běn）新型立（lì）磨結構采用永磁直驅電機驅動（dòng）,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承（chéng）上進行突破，通（tōng）過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代（dài）大直徑軸承（chéng），方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具（jù）有很強的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨（mó），分別設計了三種立磨專用永（yǒng）磁電機，代替（tì）傳統的減速機與三相異步電動（dòng）機，永（yǒng）磁直驅電機具有雙向載荷機構與（yǔ）不同的（de）放置位（wèi）置，均能達到扶正與承（chéng）壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
