1、技術背景
傳統的球磨機、立磨（mó）機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪（lún）結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在（zài）機械傳動鏈冗（rǒng）長、效率低、機（jī）構複（fù）雜、運行維（wéi）護工作量大等問題。
沈陽工業大學電機與（yǔ）控製技術研究所與河南草莓视频ios機電設備（bèi）有限公（gōng）司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用（yòng）永磁（cí）直驅電機（jī）,通過（guò）將（jiāng）電動機與機械結（jié）構進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間（jiān）環節（jiē），做成直驅（qū）方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳（chuán）統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率（lǜ）與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係（xì）統免維護、自動化程（chéng）度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定（dìng）子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多（duō）個小功率電機（jī）。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（diàn）壓，但是不增加電機的輸（shū）入電流（liú），電機不必（bì）采用高等級絕緣。模塊化電機采（cǎi）用多（duō）台小功率變頻器聯（lián）合供電，這樣設計降低（dī）了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本。每個模塊電（diàn）機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的（de）自由度，球（qiú）磨機運行在輕載工況時，完（wán）全可以隻運行（háng）部分模塊電機驅動球（qiú）磨機。
在結構方麵，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（gòu），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，確定了一種無論球磨（mó）機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉（zhuǎn）筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的（de）結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子（zǐ）間的間隙恒定，電機不會發生（shēng）掃（sǎo）膛現象，因（yīn）此電機的（de）氣隙可以設計的比普通永磁（cí）直驅電機的小很多，從（cóng）而大幅降低電機（jī）永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直（zhí）接拆卸故（gù）障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機（jī）發生故（gù）障而影響到生產工期。
2、球磨機專用隨動式永（yǒng）磁直驅電機概述（shù）
本產品的（de）隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定（dìng）子塊就像（xiàng）汽車。滾輪貼合（hé）滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路（lù）的起伏不影響車（chē）輪與地麵貼合，即滾（gǔn）筒（tǒng）偏心浮動不影響滾輪（lún）貼合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒（héng）定（dìng），在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變（biàn）、重載震動等原因造成電（diàn）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（xìng）能狀態，不必停機檢（jiǎn）修。同時電機（jī）定子與轉子間的間（jiān）隙也可以做的更小，減少永（yǒng）磁體用量，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式結構,基於模（mó）塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊（kuài）結構，其隨動原理（lǐ）是（shì）在定子塊的軸（zhóu）向兩（liǎng）側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來（lái）確定定子與轉子間的間（jiān）隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架（jià）相連的彈性（xìng）機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半（bàn）壓縮狀態,如果球磨機（jī）滾筒向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子（zǐ）塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向（xiàng）上移動，上方彈性機構繼續（xù）壓縮;下方定（dìng）子塊在受到永（yǒng）磁（cí）體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性（xìng）機構將（jiāng）其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒（tǒng）外（wài）表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動（dòng），從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨（mó）機（jī）滾筒向下複位（wèi）或繼續向下波動，則上方定（dìng）子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時（shí），彈性機（jī）構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同（tóng）位置的定子塊設置（zhì）不同的壓力,避免因彈（dàn）性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒（tǒng）磨損較快。
本產品（pǐn）將永磁電機采用模塊化控（kòng）製，根據不同功率（lǜ）的電機設計采（cǎi）用不同個數的隨動（dòng）式定子塊（kuài）構成一台模塊電（diàn）機，一（yī）台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊（kuài）電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨（mó）機滾筒上。相鄰（lín）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（xiàng）的限位（wèi）。球磨機滾筒（tǒng）的法蘭處銜接T型（xíng）支撐（chēng）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（mó）機的徑向依次拆卸密封（fēng）外殼、彈（dàn）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（zǐ）塊沿徑向拉出，進行檢修（xiū）或更換新的（de）定子塊。
3、采用本產品代替（tì）傳統磨（mó）機的電機驅動（dòng）係統的（de）優點
現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝（zhuāng）置以（yǐ）及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有（yǒu）較高的效率（lǜ）和功率因數，損耗大大降低，節（jiē）約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電（diàn）機運行平穩，係統響應速度快，感應（yīng）電機則起動（dòng）相對困難。這些也是（shì）近年來（lái）永磁電機應用越來越廣（guǎng）泛的原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳（chuán）動（dòng）效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率（lǜ）不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故（gù）障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造（zào）成環境汙染。
由（yóu）於本產品電機（jī）定（dìng）子采（cǎi）用了模塊化設計，不僅降（jiàng）低了加工，製造，運（yùn）輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了（le）多個小功率電機。模塊化電機（jī）的控製技術（shù）可（kě）以（yǐ）實現降低（dī）大功率電機的輸入（rù）電壓，但是不增（zēng）加電機的輸入電流（liú），電機不（bú）必采用高等級（jí）絕緣，模塊化（huà）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使用（yòng）的（de）變頻器容（róng）量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動（dòng）勢發生畸變，諧波含量（liàng）增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著（zhe）增加，無（wú）法繼續正常運行。而（ér）本產品進行（háng）了模塊化設（shè）計，每個模塊電機都具有一（yī）套獨立的控製係統，大大提升了（le）電機控製（zhì）的自由度,可以（yǐ）利（lì）用其多電機結構（gòu）和（hé）控製（zhì）靈活的優（yōu）勢，在發生故障時。可以直（zhí）接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正（zhèng）常運行。模塊化（huà）電機具有冗（rǒng）餘的模塊數，也可切除故障子模塊而（ér）控製其（qí）餘正常子模塊降額（é）運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到（dào）生（shēng）產工期。
球磨機因（yīn）加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生（shēng）轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機（jī），實際生產中常常通（tōng）過增加（jiā）氣隙大小來（lái）預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電（diàn）機製造成本。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（zhuǎn）子之間的間隙恒定，可（kě）將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機（jī）不會發生掃膛現（xiàn）象，同時（shí）因為（wéi）該隨動式定子結構在（zài）偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工（gōng）作時間更長，大體積球磨機（jī）檢修複雜，降低檢（jiǎn）修次數（shù）就（jiù）是（shì）提高生產效率。
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（mó）直驅對比於傳（chuán）統感應電機的優點( 1）變（biàn）頻調速控（kòng）製，實現（xiàn）負載工況多樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發（fā）事（shì）件，調整磨鞮高度（dù）來改變（biàn）係統工（gōng）作環境，係（xì）統反應速度慢（màn）。永磁同（tóng）步電機采用變頻調速，適應工（gōng）況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速（sù）度調節以快速適應係統工作環境，係（xì）統（tǒng）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（zài）低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。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（qǐ）動裝置（zhì）。三相感應電機（jī）起（qǐ）動後，通過（guò）減速（sù）器滿足係統轉（zhuǎn）矩需要，整個係統構成複（fù）雜，係統運行的（de）輔（fǔ）助設備很多。直驅係（xì）統由（yóu）變頻控製係（xì）統控製永磁同步電機（jī）起動，轉矩特（tè）性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結（jié）構簡單。
(3）變頻（pín）器軟起動（dòng），起動過程隨意設定
傳（chuán）統係統先由低速（sù）盤車係統起動，待三（sān）相（xiàng）感應電（diàn）機達（dá）到起動條件後（hòu），軟（ruǎn）起動裝置起動三相感應（yīng）電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低（dī）速過程需要盤車係統，將（jiāng）轉（zhuǎn）速（sù）提高到三相（xiàng）感應電機起動條件。直驅係統（tǒng）直接變頻低（dī）速起動，係統直（zhí）接運行，係統控製簡單。變頻控製（zhì）起動（dòng）過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速（sù）可過載輸出（chū），滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速（sù）器，維護成本更低,維護次數少
係統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單元（yuán）多。同時立磨減速器（qì）結構複雜需要經（jīng）常維護，維（wéi）護成本費用高。同時係統無法實現在低速運行（háng）的（de）情況下（xià）進行係統維護。直（zhí）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，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機（jī）低速運行情況下進行係統維護。
(5）傳動效（xiào）率高,節能（néng）效果明顯
綜上（shàng）采（cǎi）用直驅永磁電機（jī）取（qǔ）代傳（chuán）統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（zhí）驅（qū）係統的優勢與球磨機直（zhí）驅（qū）係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永（yǒng）磁直（zhí）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軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷（hé）扇形（xíng）模塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工（gōng）程實際（jì）中具有很強的實用型。
針對大、中、小型不同（tóng）尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代（dài）替傳統的減速機與三相異步電動（dòng）機，永磁直驅電機具有雙向載（zǎi）荷機構與不同的（de）放置（zhì）位置，均能達到扶正與承壓的作用（yòng），並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
