1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用（yòng）三相（xiàng）異步（bù）電（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導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（háng）維護工作量大等（děng）問題。
沈（shěn）陽工業大學電（diàn）機（jī）與控製技術研究所與河南91视频网機電（diàn）設備有限公（gōng）司聯合設（shè）計研發（fā）的球磨機（jī）、立磨機采用永磁直驅電（diàn）機,通過將電動機與（yǔ）機械（xiè）結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，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高（gāo）了電機的效率與功（gōng）率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維（wéi）護、自動化程度（dù）高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅（jǐn）降（jiàng）低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一（yī）個大功率電機做成了多個小功率（lǜ）電機。模塊化電機的控製技術可以實（shí）現降低大（dà）功率電機的輸入電壓，但是不（bú）增加電機的輸入電流，電機（jī）不必采（cǎi）用高等級絕緣。模塊（kuài）化電機采用多台小（xiǎo）功率變（biàn）頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的（de）供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每個（gè）模塊電機都具有一套獨立的控製係（xì）統，大大提升了電（diàn）機控製的（de）自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以（yǐ）隻運（yùn）行（háng）部分模（mó）塊電機驅動球磨（mó）機。
在結構方麵，本產品電機的定子（zǐ）采用了一種自主設計研發的隨動式（shì）結構，將整圓的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機（jī）械結構設計，確定了（le）一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始（shǐ）終跟隨（suí）轉（zhuǎn）筒運動從而保持定子與（yǔ）轉子間隙恒定的結構（gòu）。本產品通過機械結構（gòu）設計保證定子與（yǔ）轉（zhuǎn）子間的間隙（xì）恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的（de）比普通永磁直驅電機的小（xiǎo）很多，從而大幅降低電（diàn）機永磁體用量，降低生產成本（běn），節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸（xiè）故障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因（yīn）電機發生故障（zhàng）而影響到生產工（gōng）期。
2、球磨機專用隨動式永磁（cí）直驅電機概述
本產品的（de）隨動式定子結構構成一種“小車結構（gòu）”，滾筒就像（xiàng）公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉（zhuǎn）相當於汽車在（zài）公（gōng）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響滾輪貼合滾筒，保證定（dìng）子（zǐ）、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸（zhóu）承（chéng）磨損、滾筒（tǒng）形變、重載震（zhèn）動等原因造成電機偏心、氣隙不均（jun1）勻時，仍能（néng）正常運（yùn）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的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量（liàng），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（dòng）式結構,基於模塊（kuài）化永磁直驅電（diàn）機，采用（yòng）獨立的扇形定子（zǐ）塊結構，其隨（suí）動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪（lún）且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉（zhuǎn）子間的間隙，定子塊徑向（xiàng）外側（cè）設有與支撐框架相連（lián）的（de）彈性機（jī）構。彈性機構在球磨機滾筒（tǒng）不（bú）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（dǐng）定子塊上安裝的滾輪，進而帶動（dòng）定子塊向上移動（dòng），上方（fāng）彈性機構（gòu）繼續壓縮;下方定（dìng）子塊（kuài）在受到永磁體對其（qí）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（hé）轉（zhuǎn）筒外（wài）表麵，使定子塊（kuài）跟隨（suí）轉筒波（bō）動而進行徑（jìng）向與圓周方向的移動，從而（ér）保（bǎo）證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒（tǒng）向下複位（wèi）或繼續向下波動，則上方定子（zǐ）塊在受（shòu）到永磁體對其向下的吸引（yǐn）力的同時，彈性機構（gòu）將上方其向下壓,下方（fāng）定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大（dà）小可調，對於不（bú）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（yā）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，根據不同功率的電機設計采用（yòng）不（bú）同個（gè）數的隨動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,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子（zǐ）塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子（zǐ）塊進行圓周方向（xiàng）的限（xiàn）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（tiě）心及磁鋼。
本產品的隨（suí）動式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密封外殼（ké）、彈性機構、彈性（xìng）機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可（kě）將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更（gèng）換新的定子塊。
3、采用本產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（yīng）電機相比優勢是它（tā）有較高的效率和功率因（yīn）數，損耗大大降（jiàng）低，節約了能源。永磁電機通過變（biàn）頻器（qì）進行調速，電機運行平（píng）穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近（jìn）年來永磁電（diàn）機（jī）應用越來越廣泛的原因。
采用永磁（cí）直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，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（qū）係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統（tǒng）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（jī）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。模塊化電機的控製技術（shù）可以實現降低大（dà）功率電（diàn）機的（de）輸入電（diàn）壓，但是（shì）不增加電機的輸入電流，電機不必采用（yòng）高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和（hé）使用的變頻器容（róng）量，從而降低成本。球磨機運（yùn）行在輕載工況時,完全可以隻運行（háng）部分模塊電機驅（qū）動球磨機。
傳統電機故障（zhàng）時，會導（dǎo）致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含（hán）量增加，平均轉矩（jǔ）下降，轉矩波（bō）動顯著增加，無法繼續正常運行。而本（běn）產品進（jìn）行了模塊化設（shè）計，每個（gè）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,可以利（lì）用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接（jiē）拆卸（xiè）故障電機（jī）更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗（rǒng）餘的模塊數，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（jī）因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會（huì）發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機（jī）掃膛損壞電機，實（shí）際生產中常（cháng）常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增（zēng）大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結（jié）構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之（zhī）間的間隙恒定，可將氣隙（xì）做的更小，減少永（yǒng）磁（cí）體用量，電機不會發生掃膛現（xiàn）象，同時因（yīn）為該隨動式定（dìng）子結（jié）構（gòu）在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更（gèng）長，大體積球磨機檢修複雜，降低（dī）檢（jiǎn）修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球磨機（jī）裝（zhuāng）配（pèi）示意圖
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對（duì）比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性（xìng）
傳統（tǒng）立磨速度單（dān）一（yī），工況（kuàng）適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作（zuò）環境，係統反應速度慢。永磁同步（bù）電（diàn）機采用變（biàn）頻調速，適應（yīng）工況能力強。遇到突發事（shì）件，除調整（zhěng）磨輾高（gāo）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（xì）統簡單,可靠（kào）性高
傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大轉（zhuǎn）矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起（qǐ）動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置（zhì）。三相感應電機起動後，通過減速（sù）器滿足係統轉矩需要，整個（gè）係統構成複雜，係統運行的輔助設備很（hěn）多。直驅係統由變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（fǔ）助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應（yīng）電機達到起動條件後，軟起動裝置起動（dòng）三相感應電機，係（xì）統運行。係統控製複雜，低速無（wú）法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提（tí）高到三（sān）相感應電機起動條件。直驅係統（tǒng）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（kuàng）進行調（diào）整，以滿足各種（zhǒng）工況的（de）需求。低速可過載（zǎi）輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器（qì），維護（hù）成本更（gèng）低,維護次數少
係統各構（gòu）成單元均需要（yào）時（shí）常（cháng）檢查和定期維護，傳統係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係（xì）統構成單元（yuán）簡單，變頻（pín）器控製永磁同步電機直接驅（qū）動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進（jìn）行維護，係統維護成本低。同（tóng）時，係統可實現在電機低（dī）速運行情況下（xià）進行係統維護。
(5）傳動效率（lǜ）高,節能（néng）效果明顯
綜上采用直驅（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（kūn）磨機直驅係統的優勢與球磨機直（zhí）驅係統相同，這裏（lǐ）不再一—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驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力（lì）軸承上進（jìn）行突破，通過設計一種雙向載（zǎi）荷扇形模塊機構替代大直（zhí）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磁電機，代替傳統的減速機與三（sān）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，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便（biàn）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 
