1、技術背（bèi）景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異（yì）步電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致（zhì）球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構（gòu）複雜、運行維護（hù）工作（zuò）量大等（děng）問（wèn）題。
沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河（hé）南91视频网機（jī）電設備（bèi）有限公司（sī）聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進（jìn）行機電（diàn）一體化設計，取消動力傳（chuán）輸的（de）中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的（de）減速（sù）機，顯著提（tí）高了（le）電機（jī）的效率與功率因（yīn）數，具（jù）有節能、起動轉矩大、過載能力強（qiáng）、係統免維護、自動（dòng）化程度高等（děng）優點。
在控製方（fāng）麵,本（běn）產品電（diàn）機定（dìng）子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難（nán）度，還相當於把一個大（dà）功率電機做成了多（duō）個小（xiǎo）功率電機。模塊化電機的控製技術可以（yǐ）實現降低大功（gōng）率電機的輸（shū）入電壓，但是不增加電機的（de）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（hé）供電，這樣設計降低了電（diàn）機的供電（diàn）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（xì）統，大大提升了電機控製的自（zì）由度，球磨機運行在（zài）輕載工況時，完全可以隻運（yùn）行部分模塊電機驅動（dòng）球磨機。
在結構（gòu）方麵，本產品電機的定（dìng）子采用了一種自主設（shè）計研發的隨動式結構，將整圓的（de）定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊（kuài），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（piān）心，定子塊始終跟隨轉（zhuǎn）筒運動從而保持定子與轉（zhuǎn）子間隙恒定的結構。本產品（pǐn）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（táng）現象，因此電機的氣（qì）隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很（hěn）多（duō），從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產（chǎn）成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發（fā）生（shēng）故障時，直接拆卸故障電機，更換新（xīn）的模塊電機即可（kě）正常運行（háng）。使用本產品完全（quán）不會因電機發生故障而影響到生產工期。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅（qū）電機概（gài）述
本產（chǎn）品的隨動式定子結（jié）構構（gòu）成（chéng）一種“小車（chē）結構”，滾筒就（jiù）像（xiàng）公路，定子（zǐ）塊就像（xiàng）汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當（dāng）於（yú）汽車在公路行駛，公路的（de）起伏不影響車輪與地麵貼合，即（jí）滾筒偏心浮動不影響滾輪（lún）貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定（dìng），在球（qiú）磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏（piān）心、氣（qì）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（jiǎn）修。同時電機（jī）定子與轉子間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式（shì）結構，電機不會發生掃膛現象（xiàng）。
本（běn）產品電機（jī）的定子為隨動式結（jié）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（dòng）原理是在定子（zǐ）塊的軸（zhóu）向兩側（cè）安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與（yǔ）轉子間的間隙，定子塊徑向（xiàng）外側設有與支撐框架相連的彈性機構（gòu）。彈性機（jī）構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上（shàng）波動，轉筒會向上頂定子塊上安（ān）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（fāng）定子塊在受到永磁（cí）體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂，保證下方定子塊（kuài）的（de）滾輪（lún）依然貼合轉筒外表麵，使定（dìng）子塊跟隨轉筒波（bō）動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定（dìng）子、轉子（zǐ）之（zhī）間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上（shàng）方定子塊在受到永磁體對其（qí）向下的吸引力的同時，彈性（xìng）機構將上方其向（xiàng）下壓,下方定子塊被轉筒向下壓（yā）。
本產品彈性裝（zhuāng）置的壓力（lì）大（dà）小可調，對於不同位置的定子塊設置不（bú）同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪（lún）或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機（jī）采用模塊化控製，根據（jù）不同功率的電機設計（jì）采用不同個數的隨（suí）動式定子塊構成（chéng）一台模塊電機，一台整圓電（diàn）機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機（jī）滾筒上。相鄰隨動式（shì）定子塊間設有固定在（zài）支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。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鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式（shì）定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機（jī）的徑向依次拆卸密（mì）封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的（de）連接杆（gǎn）、彈性機構支撐架，即（jí）可將定（dìng）子塊沿（yán）徑向拉出，進行檢修或更換新的定（dìng）子（zǐ）塊。
3、采用本（běn）產（chǎn）品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球（qiú）磨機（jī）仍采用三相感應電動機、聯軸器（qì）、減速裝置以（yǐ）及齒（chǐ）輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優（yōu）勢是它（tā）有（yǒu）較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進（jìn）行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感（gǎn）應電機則起動相對困難（nán）。這（zhè）些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原因。
采用永磁（cí）直驅，取消了中間的（de）減速機、聯軸器、及齒輪的（de）傳動環節，縮短係統的（de）傳動鏈（liàn），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，而且直驅係統的故障率低，維護（hù）檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造（zào）成環（huán）境汙染。
由於本產品電機（jī）定子采用了模塊化設計，不僅（jǐn）降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個大功（gōng）率電機做成了多個小功率電機。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，但是不增加電機的輸入電流，電機（jī）不必采用高等（děng）級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻（pín）器聯（lián）合供電（diàn）。這樣設（shè）計降低了電機（jī）的供電（diàn）電壓和使（shǐ）用的變頻（pín）器容量，從而降低（dī）成本。球磨機運行（háng）在輕載工況時,完全可以隻運（yùn）行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電（diàn）機故障時，會導致電機合成磁（cí）動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而（ér）本產品進行了模塊化設計，每個（gè）模塊電（diàn）機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由（yóu）度,可以利用其（qí）多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接（jiē）拆（chāi）卸故障電機更換新的模塊（kuài）電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘（yú）的模塊（kuài）數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。
球磨機因加工誤（wù）差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子（zǐ）偏（piān）心現象，偏心嚴重（chóng）時還會造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預防（fáng）掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加（jiā），提高電機製造成本。隨動式定（dìng）子結構的模塊電（diàn）機（jī），能在轉（zhuǎn）筒偏心時保證（zhèng）定子與轉子之間的（de）間隙恒定，可將氣隙做的更小（xiǎo），減少永磁（cí）體用量，電（diàn）機不（bú）會發生掃膛現象，同時因（yīn）為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數（shù）更少，工作時（shí）間更長，大體積球磨機檢（jiǎn）修複雜，降低檢修次數就是（shì）提高生產效率。
4、隨動式球（qiú）磨機裝配示意圖
二、永磁直（zhí）驅立磨（mó）技術
1、立（lì）磨直驅對比於傳統感應電機（jī）的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性
傳統（tǒng）立磨速度單（dān）一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變（biàn）係統工作環境，係（xì）統反應速度慢。永磁同步（bù）電機采用變頻調速，適應工況能力（lì）強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外（wài），還增加了速度調節以快速適應係統工（gōng）作環（huán）境，係統反（fǎn）應速度更（gèng）快。
(2）係統簡單,可靠（kào）性高
傳統係統因三（sān）相感應電機無法在低速實（shí）現大轉矩輸出，需要額外（wài）的（de）盤車係統滿足立磨（mó）的（de）低（dī）速起動（dòng）。為保證（zhèng）在電機起動過程不對電網造成過大的（de）衝擊，需增（zēng）加軟起動裝置。三相感應電機起動後，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（duō）。直驅係統由變頻控製係（xì）統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無（wú）需盤車（chē）係統和減速器，輔助係統（tǒng）少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定（dìng）
傳（chuán）統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應（yīng）電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相（xiàng）感應電（diàn）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（xì）統，將轉速提高到三相感應電機起（qǐ）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（pín）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（de）需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,維護次數（shù）少
係統各構成單元均需要（yào）時常（cháng）檢查和定期維護，傳（chuán）統係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用（yòng）高（gāo）。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係（xì）統維護。直驅（qū）係統構（gòu）成單元（yuán）簡單，變頻器控製永磁同步電機（jī）直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需（xū）額外進行維護，係統維護成本低（dī）。同時，係統可實現在電（diàn）機低速運行（háng）情況下進行係統維（wéi）護。
(5）傳（chuán）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（qū）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）與球磨機直驅係統相（xiàng）同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型（xíng）立磨結構采用永磁直驅電機驅動,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（tōng）過設計一種雙向載荷扇形模塊機構（gòu）替代大（dà）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（jù）有（yǒu）很強的實（shí）用型。
針對大、中、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，代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均（jun1）能達到扶正與承壓（yā）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 
