永磁直驅球（qiú）磨（mó）機、立磨機
1、技術背景 傳統的（de）球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構（gòu）進行驅動，導致球磨（mó）機的（de）傳動係統存在（zài）機械傳動鏈冗（rǒng）長、效率低（dī）、機構複雜、運行維（wéi）護工作量大等問題。 沈陽工業（yè）大學電機與控製技（jì）術研究所與河南草莓视频ios機電（diàn）設備有限公司聯合設（shè）計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電（diàn）機,通過將電動（dòng）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（qū）方案，能直接滿足荷載的（de）需求，省去（qù）傳統磨機的減速機（jī），顯著提高了電（diàn）機的效率與（yǔ）功率因數，具有節能、起動轉矩（jǔ）大、過載能（néng）力強、係統免維護、自動化程度高等優（yōu）點（diǎn）。 在控製方麵,本產品電機定（dìng）子（zǐ）采用了模塊化設計，不僅降低了加工（gōng）、製造、運（yùn）輸等難度，還相當於（yú）把一個大功率電機做成了多（duō）個小功率電機。模塊（kuài）化電機的（de）控製技術可以實現降低大功（gōng）率電機的（de）輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必（bì）采用高（gāo）等級絕緣（yuán）。模塊化電機（jī）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壓和使用的變頻器容量，從而降低成（chéng）本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運（yùn）行在輕載工況時，完全可以隻運行部分模（mó）塊電機驅動球磨機。 在結構方麵（miàn），本產品電（diàn）機的（de）定子采用了一種自主設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，通過機械結構設計，確定了一種無論球（qiú）磨機轉筒是否震動（dòng）或偏心，定（dìng）子塊（kuài）始終跟隨（suí）轉筒運動從而保持定子與轉子（zǐ）間隙恒定的結構。本產品（pǐn）通過機械結構設（shè）計保（bǎo）證定子與轉子間的間隙恒定（dìng），電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以（yǐ）設計的比普通永磁直（zhí）驅電機的（de）小很多，從而（ér）大幅降（jiàng）低電機永磁體用量（liàng），降低生產（chǎn）成本，節約稀（xī）土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機（jī），更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電（diàn）機發生故障而影（yǐng）響到生產工期。 2、球磨機專用隨（suí）動式永磁直驅（qū）電機概述 本產品的隨動式定子結構構成（chéng）一種“小車結構”，滾筒就像（xiàng）公（gōng）路，定子塊就像汽車（chē）。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽（qì）車在公路行（háng）駛，公（gōng）路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定（dìng），在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載（zǎi）震（zhèn）動等原因造成（chéng）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（zài）性能狀（zhuàng）態，不必停機檢修（xiū）。同時（shí）電機定子與轉子（zǐ）間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且（qiě）因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。 本產品電（diàn）機的定子為隨動式結構,基於模塊（kuài）化永磁（cí）直驅電機，采用獨立的扇形（xíng）定子塊結構，其隨（suí）動原理是在（zài）定子（zǐ）塊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相連的彈性機構（gòu）。彈性機構在（zài）球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮（suō）狀態,如果球磨機滾筒（tǒng）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（xiàng）上移動，上方彈（dàn）性機構（gòu）繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時（shí），定子塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵（miàn），使（shǐ）定子塊跟隨轉（zhuǎn）筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而（ér）保證定子、轉（zhuǎn）子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續（xù）向下波動，則上方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向下的吸引力（lì）的（de）同時（shí），彈性機構將上（shàng）方其向下（xià）壓,下方定子塊被轉筒向下壓。 本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（bì）免因彈性裝（zhuāng）置設置的壓力過大造成（chéng）滾（gǔn）輪或轉筒磨損較快。 本產（chǎn）品將永磁電（diàn）機采用模塊化控製，根據不（bú）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（tái）模塊電機，一台整圓電機由多台（tái）模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式安裝（zhuāng）在球（qiú）磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在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。 本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的（de）徑向依次拆卸密封外殼、彈性（xìng）機構、彈性機構與定子塊（kuài）之間的連接杆、彈性機（jī）構支撐架，即可將定（dìng）子塊沿徑向（xiàng）拉出，進行檢修或（huò）更換新的定子塊。 3、采用本產品代替傳統磨機（jī）的電機驅動係統的（de）優點 現階段大多（duō）數的（de）球磨機仍（réng）采用三（sān）相感應電動機、聯軸器（qì）、減速裝置以及齒輪（lún）結構進行驅動。永磁（cí）同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約（yuē）了能源。永（yǒng）磁電機通過變頻（pín）器進行調速，電機運行（háng）平穩，係統響應速度快，感應電機則起（qǐ）動相對（duì）困難（nán）。這些也是近年來永磁電機應用越來越（yuè）廣泛的原因。 采用（yòng）永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸（zhóu）器、及齒輪的（de）傳動環節（jiē），縮短係統的傳（chuán）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率不僅得（dé）到（dào）大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。 由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅（jǐn）降低了加工，製造，運輸等難（nán）度，還相（xiàng）當於把一個大功率電機（jī）做成了多個小功率（lǜ）電（diàn）機。模塊化電機的控（kòng）製技術可以（yǐ）實現降（jiàng）低大功率電機（jī）的輸入電壓，但是不（bú）增（zēng）加電機的輸入電流，電機不必（bì）采用高等級絕緣，模塊化（huà）電（diàn）機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電（diàn）機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球（qiú）磨機（jī）運（yùn）行（háng）在輕（qīng）載工況時,完全可以隻（zhī）運行部分模塊電（diàn）機驅動球磨機。 傳統電機故障時，會導致電機合（hé）成磁動勢發生畸（jī）變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波（bō）動（dòng）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（jī）都具有一套獨立（lì）的控（kòng）製係統，大大提升了電機控（kòng）製的自由度,可以利（lì）用其（qí）多電（diàn）機結構和控製靈活的（de）優勢，在發生故障時（shí）。可以直接拆卸故障電（diàn）機更換新的模塊（kuài）電機即可正（zhèng）常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊（kuài）數（shù），也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使（shǐ）用本產（chǎn）品（pǐn）完全（quán）不會因電機發生故障而影響到生產工期。 球磨機因加工誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變或重載產生震動（dòng）等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛（táng）損（sǔn）壞電機，實際生產中（zhōng）常常通過增（zēng）加氣隙大小（xiǎo）來預防掃膛，而氣隙增大會導致（zhì）永（yǒng）磁體（tǐ）用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模（mó）塊電機，能在轉筒偏心時（shí）保證定子與轉子（zǐ）之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機（jī）不會發生掃膛現象，同時因（yīn）為該隨動式定子（zǐ）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（mó）機檢修複雜，降低（dī）檢修次數就是（shì）提高生（shēng）產效率。 4、隨動式球磨機裝配示意圖 二（èr）、永磁直驅立磨技術 1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點（diǎn）( 1）變頻調速控製，實（shí）現負載工況多樣性 傳統立磨（mó）速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電（diàn）機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突（tū）發事件（jiàn），除調整磨（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（gèng）快。 (2）係統簡單,可（kě）靠性高 傳統（tǒng）係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤（pán）車係統滿足立磨的低（dī）速起動（dòng）。為保證在電機（jī）起動過程不（bú）對電網造成過大的（de）衝擊，需增加軟起動裝置。三相感（gǎn）應電機起動後，通過減（jiǎn）速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複（fù）雜，係統運（yùn）行的輔助設備很多（duō）。直驅係統由變（biàn）頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，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 傳統係（xì）統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟（ruǎn）起動裝置起動三相感（gǎn）應（yīng）電機，係統運行。係統控製複（fù）雜，低速（sù）無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高到三相感應電機起動（dòng）條件（jiàn）。直驅係統直接變頻低速起（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（shí）際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載（zǎi）輸出，滿足（zú）起動需要，取代（dài）盤車係統。 (4）無減速器，維護成本更低,維（wéi）護次數少 係統（tǒng）各構成（chéng）單（dān）元均需要時常檢查和定期維護，傳統係（xì）統構（gòu）成單元多。同時立磨減速（sù）器結構複雜需要經常維護，維護（hù）成本費用高。同時係統無法實現（xiàn）在低速運（yùn）行的情況下進行係統維護。直驅係統（tǒng）構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方（fāng）便（biàn）。係（xì）統內無減速器，無需額（é）外進行維護，係統維（wéi）護成本低。同時，係統（tǒng）可實現在電機低速運行情（qíng）況下進行係統維護。 (5）傳動（dòng）效率高,節能效果明顯 綜上采（cǎi）用直（zhí）驅永磁電機取代傳（chuán）統（tǒng）驅動係統年節電量達（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係（xì）統的優勢與球磨（mó）機直驅（qū）係統相同，這裏不再一—贅述。 2、永磁直驅立磨結（jié）構示意（yì）圖 本新型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（chéng）與壓力軸承上進行突破，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（shēng）產（chǎn）、運輸、裝（zhuāng）配、維修，並（bìng）降低成本,在工程（chéng）實際中具有很強的實用型。 針（zhēn）對大（dà）、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立（lì）磨專用永磁電機（jī），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，均能達到（dào）扶正與承壓的作用，並且方便製造（zào）、裝配維護，節省成（chéng）本。均已申請專 利（lì）。
永磁直驅礦用球（qiú）磨機 
