1、技術背景

　　傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置（zhì）以及齒輪結構進行驅（qū）動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動（dòng）鏈冗長、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（yǔ）控製技術研究所與河南草莓视频ios機電設備有限公司聯合設計研發的球磨（mó）機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結（jié）構進行機（jī）電（diàn）一體化設計，取消動力傳輸（shū）的中（zhōng）間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求（qiú），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（guò）載能力強、係統免維（wéi）護、自動化程度高等優點。

　　在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊（kuài）化設計（jì），不僅降低了加工、製造、運輸等（děng）難（nán）度，還相當於把一個大（dà）功率電機做（zuò）成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實（shí）現降（jiàng）低大功（gōng）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，這樣設計（jì）降低了電機的供電電（diàn）壓和（hé）使用的變（biàn）頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機（jī）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，球磨機運行在輕（qīng）載工況時，完全（quán）可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。

　　在結構方（fāng）麵，本產品電機的定子采用了一種自主設（shè）計研發（fā）的隨動式結構，將整圓的定子分（fèn）成（chéng）若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構（gòu）設計，確定了一種無論球磨機（jī）轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟（gēn）隨轉筒（tǒng）運動從而保持定子與轉子間隙（xì）恒定（dìng）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，電機不會發生掃膛現象，因（yīn）此（cǐ）電機的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（tǐ）用量，降（jiàng）低生產成本，節約稀土資源，節（jiē）能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機（jī），更換新的（de）模塊電機（jī）即可（kě）正常運行。使用本產（chǎn）品完全不會因（yīn）電機發生故障而影響（xiǎng）到（dào）生產工期。

　　2、球磨機專用隨動式永磁直驅電（diàn）機概述

　　本產品的（de）隨動式定（dìng）子結構（gòu）構（gòu）成一種“小（xiǎo）車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公（gōng）路行駛，公（gōng）路的起伏不影響車輪與地麵（miàn）貼合，即滾筒（tǒng）偏心浮動不影響滾輪（lún）貼合滾（gǔn）筒，保證定子（zǐ）、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸（zhóu）承磨損、滾筒形變、重（chóng）載震動等（děng）原因造成電機偏心、氣隙不均（jun1）勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能（néng）狀態，不必停機檢修。同時（shí）電機定（dìng）子與轉子間（jiān）的（de）間隙也可以做的更小，減（jiǎn）少永磁體用量，並且因為隨動式（shì）結構，電機不會發生掃膛現象。

　　本產品電機（jī）的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的（de）扇形定子塊結構（gòu），其隨動原（yuán）理（lǐ）是在（zài）定子塊的軸向兩（liǎng）側安（ān）裝滾輪且滾（gǔn）輪貼合滾（gǔn）筒來確定定子與轉子間的（de）間隙，定子塊徑向外側設有與支（zhī）撐框（kuàng）架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不（bú）偏心時處於半壓縮狀態（tài）,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會（huì）向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動（dòng），上方彈性機構繼續壓縮;下（xià）方（fāng）定（dìng）子塊（kuài）在受到永（yǒng）磁體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構（gòu）將其向上頂，保（bǎo）證下（xià）方定子塊的滾輪依（yī）然貼合轉筒外表麵，使定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（bú）變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上（shàng）方定子塊（kuài）在受到永磁體對其向下的吸（xī）引力（lì）的同時，彈性機構將上（shàng）方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。

　　本產品彈性裝置（zhì）的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓（yā）力,避（bì）免因彈性裝置設（shè）置的壓力過大（dà）造成滾輪或轉筒磨損較（jiào）快。

　　本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計（jì）采（cǎi）用不同個數的隨（suí）動式定子塊構成一台（tái）模（mó）塊電機，一（yī）台整（zhěng）圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機（jī）共用同一個轉子，模塊（kuài）電機包（bāo）繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定（dìng）子塊間設有（yǒu）固定在支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型支撐（chēng）板,用於支撐安裝電機轉子鐵（tiě）心（xīn）及磁鋼。

　　本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷（jié），隻（zhī）需要沿球磨機的（de）徑向依次拆卸（xiè）密封（fēng）外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間（jiān）的連（lián）接杆、彈性機（jī）構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。

　　3、采用本產（chǎn）品代替傳統磨機的電機驅（qū）動係統的優點（diǎn）

　　現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動。永磁同步電機與感（gǎn）應電機相比優勢是它有（yǒu）較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節（jiē）約了（le）能源。永磁電機通（tōng）過變頻器進行調速（sù），電（diàn）機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這（zhè）些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原（yuán）因。

　　采用永磁直（zhí）驅，取消了中間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及（jí）齒輪的傳動環節（jiē），縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效（xiào）率不僅得到大幅（fú）提（tí）升，而且直驅係統的故障率低，維護（hù）檢修方便，還（hái）避免（miǎn）了傳統設備因漏油（yóu）造成環境汙染。

　　由（yóu）於（yú）本產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（jī）做成了多個小功率電機。模塊化電（diàn）機（jī）的控製技術可以（yǐ）實現降低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（bì）采用高等級絕緣，模（mó）塊化電機采用多（duō）台小功率（lǜ）變頻器聯合供電。這（zhè）樣設計降低了電機的供電電（diàn）壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載（zǎi）工況時,完全可以隻運行部分模塊電（diàn）機驅動球磨機（jī）。

　　傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增（zēng）加，平均轉（zhuǎn）矩下（xià）降，轉矩波動顯（xiǎn）著增（zēng）加（jiā），無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控（kòng）製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優（yōu）勢，在發生故障時。可（kě）以直接拆卸故障電（diàn）機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘（yú）的模塊數，也（yě）可切除故障子模塊而控製（zhì）其（qí）餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機（jī）發生故障而影響到生產工期。

　　球磨機因加（jiā）工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重（chóng）載產生震（zhèn）動等因素會（huì）發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造（zào）成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來（lái）預防掃膛，而氣隙增大會（huì）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，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不（bú）會發生掃膛現象，同時因（yīn）為該隨動式（shì）定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機（jī）檢修複雜，降低檢修次（cì）數就是提高生產效率。

　　4、隨（suí）動（dòng）式球磨機（jī）裝配示意圖

　　二（èr）、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（yōu）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（shì）應能力差。遇到（dào）突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度（dù）慢。永磁同步（bù）電（diàn）機采用變頻調速，適應工況能力強（qiáng）。遇到（dào）突發事件，除調整（zhěng）磨（mó）輾高度外，還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（tǒng）簡單,可靠性高

　　傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩（jǔ）輸出，需要額外的（de）盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起（qǐ）動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減（jiǎn）速器滿足係統轉矩需要（yào），整個係（xì）統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變（biàn）頻控製係統控製永磁同（tóng）步電機（jī）起動，轉矩（jǔ）特性滿足需（xū）要，無需盤車係（xì）統（tǒng）和減速器（qì），輔助係統少，結構簡單。

　　(3）變頻（pín）器軟起動，起動過（guò）程隨意設定

　　傳統係統先由低速（sù）盤車（chē）係統起動（dòng），待三相感（gǎn）應電（diàn）機達到起動條件後，軟起動裝置（zhì）起動（dòng）三（sān）相感應電機，係統運行。係統控（kòng）製（zhì）複（fù）雜，低速無法實現（xiàn）過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高到三相感應電（diàn）機起動條件。直驅係統直（zhí）接變頻低速起（qǐ）動，係統直接運（yùn）行，係統控製（zhì）簡單。變頻（pín）控製起動過程可根據實際工況進行調整，以（yǐ）滿足各（gè）種工況的需求。低速可過（guò）載輸出，滿足起（qǐ）動需要，取代盤車（chē）係統。

　　(4）無減速器，維護（hù）成本更低,維護次數少

　　係統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成（chéng）單元（yuán）多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低（dī）速運行（háng）的情況下進行係統（tǒng）維護。直驅係統（tǒng）構成單（dān）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（chéng）本（běn）低。同時，係（xì）統可實現在電機低速運（yùn）行情況（kuàng）下進行係統維護。

　　(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（chuán）統驅動係統年（nián）節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直（zhí）驅係統相同，這裏不再（zài）一—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驅電機（jī）驅動,提高了立磨效率。在立磨（mó）扶正軸承與（yǔ）壓力軸承（chéng）上（shàng）進行突破，通過設計一種雙（shuāng）向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運（yùn）輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實用（yòng）型。

　　針對大、中（zhōng）、小型不同尺寸的立（lì）磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳（chuán）統的減速機與三（sān）相異（yì）步電動機，永磁直驅電（diàn）機具（jù）有雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均已申請專 利（lì）。

1400kw無刷無環（huán）啟（qǐ）動器

液壓型電機成型機

　　YKK400-500，380V電機防護等級IP44為封閉籠型轉子三相（xiàng）異步電機。其機（jī）座和端蓋均由鋼（gāng）板製成（chéng），采用箱式結構，打開頂罩可觀察電機內部情況，所有部件均可（kě）拆裝，方便安裝與維修（xiū）。防護等級（jí）為（wéi）IP44或IP54，冷卻方（fāng）法為（wéi）IC611。

　　本係列電機具有節能、噪音低、振動小、重量輕、性能可靠、安裝維修方便等優點。可作驅（qū）動各種不同機械之（zhī）用。如通風電機、壓縮機、水泵、破碎機、切削機麻煩及其它設備，並可供煤礦、機（jī）械工業、發電廠及各種工礦企業作原動力用。

　　本係列電機結構及安裝型（xíng）式為IMB3，定額是以連續工（gōng）作製（S1 ）為基礎的連續定額，電機的額定頻（pín）率為50HZ，額定電壓為（wéi）380V，其它電壓等（děng）級或（huò）特殊要求（qiú），在定貨時可與用戶共同商（shāng）訂。