1、技術背景（jǐng）
傳（chuán）統的球磨機、立磨機大都采用三相（xiàng）異步電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進行驅動，導（dǎo）致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低（dī）、機構複雜、運行維護工作量（liàng）大等問題。
沈陽工業大學電機與控製技（jì）術研究（jiū）所與河南91视频网（xīn）機電設備有限（xiàn）公（gōng）司聯合設計研發的（de）球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動（dòng）機與機械結構進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節（jiē），做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提（tí）高了電機的效率（lǜ）與功率因數，具有節能、起（qǐ）動轉矩大、過載能力（lì）強、係統免維（wéi）護、自動化程度高等優點。
在控製方麵（miàn）,本產品電機定子采（cǎi）用了（le）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（gè）大功率電機做成了多個小功率電機。模塊（kuài）化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓（yā），但是（shì）不增（zēng）加電機（jī）的輸入電流，電機不（bú）必采用高等級絕（jué）緣。模塊化（huà）電機（jī）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（diàn）電壓和使用的變頻（pín）器容量（liàng），從而降低成本。每個模（mó）塊電機（jī）都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自（zì）由度，球磨機運行在輕（qīng）載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨（mó）機。
在結構方麵，本產品電機的定（dìng）子采用了一種自（zì）主設計研發的隨動式結構，將整（zhěng）圓的（de）定子（zǐ）分成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（zhǒng）無論球（qiú）磨機轉筒是否震動或（huò）偏心（xīn），定子塊始終跟隨轉筒運動從而（ér）保持定子與（yǔ）轉子間隙恒定的結構（gòu）。本產品（pǐn）通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒（héng）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（pǔ）通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降（jiàng）低電機永磁體（tǐ）用量，降低生產成本，節約稀土資（zī）源，節能用電量。當模塊發生故（gù）障時，直接拆卸故障（zhàng）電機，更（gèng）換新的模塊電機即可正常運行（háng）。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。
2、球（qiú）磨機專用隨動式永磁直驅電機概述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公（gōng）路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒（tǒng）旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影（yǐng）響滾輪貼合滾筒，保證（zhèng）定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，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。同時電機定子與轉子間（jiān）的間隙也可（kě）以做的更小（xiǎo），減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電（diàn）機（jī）不會（huì）發生掃膛現象。
本產品電（diàn）機的定（dìng）子為隨動式結（jié）構,基（jī）於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形（xíng）定子塊結構，其隨動原理是在定子（zǐ）塊（kuài）的軸向兩側安裝（zhuāng）滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間（jiān）的間（jiān）隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構（gòu）。彈性機（jī）構在球磨（mó）機滾筒（tǒng）不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒（tǒng）向上波動，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（dìng）子塊在受到永磁（cí）體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下（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（dòng）而進行徑向與圓周方向（xiàng）的移動，從而保證定子（zǐ）、轉子（zǐ）之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下（xià）波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時（shí），彈（dàn）性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈（dàn）性裝置的壓力大小可調，對於不（bú）同位置的（de）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（tǒng）磨損（sǔn）較快。
本產品將永磁電機采用模塊化（huà）控製，根（gēn）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台模塊電機，一台（tái）整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電（diàn）機共用同一（yī）個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上（shàng）。相（xiàng）鄰隨動（dòng）式定子塊間設有固（gù）定在支撐（chēng）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心及磁鋼（gāng）。
本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十（shí）分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依（yī）次（cì）拆卸密封外殼、彈性機構、彈性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出，進行檢修或更換（huàn）新的定子塊。
3、采用本產品代替傳統（tǒng）磨機的電（diàn）機驅（qū）動係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用三（sān）相感應（yīng）電動機、聯軸器、減速裝置（zhì）以及齒輪結構進行驅（qū）動。永磁同步電機與感應（yīng）電機相比優勢是它有較高的效（xiào）率（lǜ）和（hé）功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電（diàn）機通（tōng）過變頻（pín）器（qì）進行調速，電（diàn）機運行平穩，係統響應（yīng）速度快，感應電機（jī）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，縮短係統（tǒng）的傳（chuán）動鏈，直驅係統（tǒng）的傳動（dòng）效率將提升至少20%。球磨（mó）機直驅係統的傳動效率不（bú）僅得到大幅提（tí）升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避（bì）免了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定子（zǐ）采（cǎi）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（jì）術可以實現降低大功率電機的（de）輸入電壓，但是不增加電（diàn）機的輸入電流，電機不必采（cǎi）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（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。球磨機運行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故（gù）障時，會導致電機合成（chéng）磁動勢發生畸變，諧波含量增（zēng）加，平均轉矩下降，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，每個模塊電機都具有一套獨立的（de）控製係統，大大提升了電機控製的自（zì）由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時（shí）。可以直接拆卸故（gù）障電機更換新的模塊電機即可（kě）正常運行。模塊化電機具（jù）有（yǒu）冗餘的模塊數，也（yě）可（kě）切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。
球磨（mó）機因加工誤差、軸承磨損、滾筒（tǒng）形變（biàn）或重載產生震（zhèn）動等因素會發生轉子偏（piān）心現象，偏心嚴重時還會造成電（diàn）機掃膛損壞電機（jī），實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大（dà）會（huì）導致永磁體用（yòng）量增加，提高電機製造（zào）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（zǐ）之間的間隙恒定（dìng），可將（jiāng）氣隙做的（de）更小，減少永磁體用量，電機不會（huì）發生掃膛現象，同時因為該隨動（dòng）式定子結（jié）構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數（shù）就是提高生產效率。
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機的優（yōu）點( 1）變頻調速控製，實現（xiàn）負載工況多（duō）樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改（gǎi）變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻（pín）調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度（dù）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（diàn）機（jī）無法在低速實現大轉矩輸（shū）出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電（diàn）機起動過程不（bú）對電網造成過大的（de）衝擊（jī），需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速（sù）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（hěn）多。直驅係統（tǒng）由變頻控製係統控（kòng）製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無（wú）需盤車係統和減速（sù）器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動（dòng），起（qǐ）動過程隨意（yì）設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待（dài）三相感應電機（jī）達到起動條件後，軟起動裝置起動（dòng）三相感應電（diàn）機，係統運（yùn）行。係統控製複雜，低速（sù）無法實現過載輸出（chū）。在（zài）低速過程需要盤車係統，將轉速提高到（dào）三相感應電機（jī）起動條件。直驅（qū）係統直接變頻低速起動，係統直（zhí）接運行，係（xì）統（tǒng）控製簡單。變頻控製起（qǐ）動（dòng）過程可根據實際（jì）工況進行調整，以滿足各種工況的需（xū）求。低速可過載輸出，滿足起（qǐ）動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護（hù）成本（běn）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（wéi）護，傳統係統構成單元多。同時立（lì）磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費（fèi）用高。同時係（xì）統無法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元（yuán）簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動（dòng），控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係（xì）統可實現在電機低速運行情況下進（jìn）行係（xì）統維護。
(5）傳動效率高,節能效果（guǒ）明顯
綜上采（cǎi）用直驅（qū）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/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢（shì）與球磨（mó）機直驅係統相同，這（zhè）裏不再一—贅述。
2、永磁（cí）直驅立磨（mó）結構示意圖
本新型立磨結構采（cǎi）用永磁直驅電機驅動,提（tí）高了（le）立磨效率。在（zài）立磨扶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（gòu）替代（dài）大直徑軸（zhóu）承，方便加工、生產（chǎn）、運輸、裝配、維修，並降（jiàng）低成本,在工程實際中具有很強的（de）實用型（xíng）。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三（sān）種立磨專用永磁電機，代替傳統（tǒng）的（de）減速機與三（sān）相異（yì）步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位（wèi）置，均能達到扶（fú）正與承壓的作用，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（kuàng）用球磨機 
