1、技術（shù）背（bèi）景
傳統的球（qiú）磨機、立磨機大都采用三相異步電動（dòng）機、聯軸器、減速裝置以及齒（chǐ）輪結構進行驅動，導致球磨機的傳（chuán）動係統（tǒng）存在機械傳動鏈冗長（zhǎng）、效率低、機構（gòu）複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南91视频网（xīn）機電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機,通過將電動機與機械結構進行（háng）機電一體化設計，取消動力傳輸（shū）的中間環節，做（zuò）成直驅（qū）方案，能（néng）直接滿足荷載（zǎi）的需求，省（shěng）去傳統磨機的減速機，顯（xiǎn）著提高了電機的效率與功率因數（shù），具有節能、起（qǐ）動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子（zǐ）采用了模塊化設計，不僅降低（dī）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（kuài）化電（diàn）機的控製技（jì）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（diàn）機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率變頻（pín）器聯合供電，這（zhè）樣設（shè）計降低了電機的供電電壓和（hé）使用的（de）變（biàn）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統（tǒng），大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以（yǐ）隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
在結構（gòu）方麵，本（běn）產品電機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確（què）定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心（xīn），定子塊始終跟隨（suí）轉筒運（yùn）動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設（shè）計保證定子與轉子間的間（jiān）隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此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（cí）體用量，降低生產成本，節約（yuē）稀土資源，節（jiē）能用電量。當模塊（kuài）發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常運（yùn）行。使用本產品完（wán）全不會因電機發生故障而影響到生產（chǎn）工期。
2、球磨機專（zhuān）用（yòng）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（yī）種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像（xiàng）汽車。滾輪（lún）貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響（xiǎng）車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮（fú）動不影響滾輪貼合（hé）滾筒，保證定子、轉（zhuǎn）子間隙恒定，在球磨機因裝配（pèi）誤差、軸承磨損、滾筒（tǒng）形變（biàn）、重載震動等原（yuán）因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍（réng）能正常運轉，保證磨機始終運行（háng）在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子（zǐ）間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因（yīn）為隨動式結構，電（diàn）機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動（dòng）式結構（gòu）,基於模塊（kuài）化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結（jié）構，其隨（suí）動原理是在定子塊的（de）軸向兩側安裝滾（gǔn）輪且滾（gǔn）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（de）彈性機構。彈性（xìng）機構在球磨機滾筒不偏心時處（chù）於半壓縮狀態,如果球磨（mó）機滾筒向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向上的（de）吸（xī）引力的同（tóng）時，定子塊上的彈性（xìng）機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨（suí）轉筒（tǒng）波動而進行徑向（xiàng）與圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉子之間的間隙不（bú）變。球磨機滾（gǔn）筒向下複位或繼（jì）續向下波動，則上方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向下的吸引力的同時（shí），彈性機構（gòu）將上方其向下壓,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（kě）調，對於不同（tóng）位置的定子塊設置（zhì）不同的壓力（lì）,避免（miǎn）因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產（chǎn）品（pǐn）將永磁電機采用模塊化控製，根據不同（tóng）功率的電機設計采（cǎi）用不同個數（shù）的隨動式定子塊構成一台模塊（kuài）電機，一台整圓電機由多台模塊（kuài）電機構成,多台模塊電機（jī）共用（yòng）同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨（mó）機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定（dìng）在支撐框架上的擋板來對定子塊（kuài）進行圓周方（fāng）向（xiàng）的限位。球磨機滾筒的法蘭（lán）處銜接T型支撐板,用（yòng）於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨（suí）動式定子塊安裝拆卸十分（fèn）便捷（jié），隻需（xū）要沿球磨機的徑向依次拆卸密封（fēng）外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構（gòu）支撐架，即可將定子塊沿（yán）徑向拉（lā）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（mó）機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用（yòng）三相感應電動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結（jié）構進（jìn）行驅動。永磁（cí）同步電機與感應電（diàn）機相比優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大（dà）降低，節約了能源。永（yǒng）磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，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（nián）來永磁電機應用越來越廣泛的原因（yīn）。
采用永（yǒng）磁直驅，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（zhì）少（shǎo）20%。球磨機直驅（qū）係統的傳（chuán）動效率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設（shè）備因漏油造成環境汙染（rǎn）。
由於本（běn）產品電機定子采用（yòng）了模塊化設計，不僅降低了加（jiā）工，製造，運輸等難度，還相當於把（bǎ）一個大功率電機做成了多個（gè）小功率（lǜ）電機。模塊化電機的控製技（jì）術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入（rù）電流，電機不（bú）必采用高等級絕緣，模塊化電機采用（yòng）多台小功率變頻器聯合供電（diàn）。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變（biàn）頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕（qīng）載工況時,完全可（kě）以隻（zhī）運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加（jiā），平均轉矩下降，轉（zhuǎn）矩波動顯著增加（jiā），無（wú）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）都具有一套獨立的（de）控製係統，大大提升（shēng）了（le）電機控製的自由（yóu）度,可以（yǐ）利用其多電機結構和控製（zhì）靈活（huó）的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模（mó）塊化（huà）電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊（kuài）而控製（zhì）其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完（wán）全不會因（yīn）電機發生故（gù）障而影響到生產工期。
球（qiú）磨機因加工（gōng）誤差、軸（zhóu）承（chéng）磨損、滾筒形變或重（chóng）載（zǎi）產生震動等因素會發生轉子偏心現象（xiàng），偏心嚴重時還（hái）會造成電機掃膛損壞電機，實（shí）際生產（chǎn）中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用（yòng）量增加（jiā），提高（gāo）電機製造成本。隨動（dòng）式定子結構（gòu）的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與（yǔ）轉（zhuǎn）子之間的間隙恒定，可將（jiāng）氣隙做的更小，減少永磁體用（yòng）量，電機不會發生掃（sǎo）膛現象，同（tóng）時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續（xù）正常（cháng）工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體（tǐ）積球磨機檢修（xiū）複雜，降低（dī）檢修次數就是提高生產效率。
4、隨動（dòng）式球磨機裝配示意圖
二、永（yǒng）磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對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
傳統立磨速度（dù）單一（yī），工（gōng）況適應能力差。遇到突發事件，調整（zhěng）磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應（yīng）速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇（yù）到突發事件，除（chú）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機無法在低速（sù）實現大轉矩輸（shū）出，需要額外（wài）的盤車係統滿足（zú）立磨的低速起（qǐ）動。為保證在電機起動（dòng）過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置（zhì）。三（sān）相感應電機起動後，通（tōng）過減速器（qì）滿足係統轉矩需（xū）要，整個係統構成複雜，係統運行的輔（fǔ）助設備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起（qǐ）動，轉矩特性滿足需（xū）要，無需盤車係統（tǒng）和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變（biàn）頻器軟起動，起動（dòng）過程（chéng）隨意設定
傳統係統先由低速（sù）盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動（dòng）三相感（gǎn）應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法（fǎ）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條件。直驅係統直接變頻低速起（qǐ）動，係統（tǒng）直接運行，係統控製簡單。變頻（pín）控（kòng）製起（qǐ）動過程可根（gēn）據實（shí）際工況進行調整，以（yǐ）滿足各種工況的需求。低速可過載輸出（chū），滿（mǎn）足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低（dī）,維護次數少
係統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單元多（duō）。同時（shí）立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同（tóng）時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需（xū）額外進行維護（hù），係統維（wéi）護成（chéng）本低。同時（shí），係（xì）統可實現在電機低速運行情（qíng）況下進行（háng）係統維護（hù）。
(5）傳動效率高,節能（néng）效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取代（dài）傳統驅動（dòng）係（xì）統年節電量達（dá）181萬元。（按照（zhào）5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨（mó）機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅（zhuì）述。
2、永（yǒng）磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨（mó）結構采用永磁直驅電（diàn）機驅動（dòng）,提高了立（lì）磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向（xiàng）載荷（hé）扇形模（mó）塊機（jī）構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統（tǒng）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，均能達到扶正與承壓的（de）作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專（zhuān） 利。
永磁直驅礦用球磨機 
