1、技（jì）術背景
傳統（tǒng）的球磨機、立磨機大都采用三相異步電（diàn）動機、聯軸（zhóu）器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進行驅動（dòng），導（dǎo）致球磨機的傳動係統存在機械傳動（dòng）鏈冗長（zhǎng）、效（xiào）率（lǜ）低、機構複雜、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（diàn）設備有限公司（sī）聯合設計研發的（de）球磨機、立磨機采用永磁直（zhí）驅電機,通過將電動機與機（jī）械結構進行機電一體化設計，取（qǔ）消動力傳輸的中間環節，做成（chéng）直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統（tǒng）磨（mó）機（jī）的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因數，具有節（jiē）能、起動轉矩大、過載能力（lì）強、係統免維護、自動（dòng）化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電（diàn）機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（diàn）機做成了多個小功率電（diàn）機。模塊化電機的控（kòng）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供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降（jiàng）低成本。每個模塊電機都具有一套獨（dú）立的控製（zhì）係統，大大（dà）提（tí）升了電機控製的（de）自由度，球磨（mó）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。
在（zài）結構方麵，本產品電機的定子采用了一種自主設計（jì）研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹個（gè）相互存在間隙的小扇（shàn）形塊，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（huò）偏心，定子（zǐ）塊始終跟隨轉筒運動從而（ér）保持定（dìng）子與轉子間隙恒（héng）定的結構（gòu）。本（běn）產品通過機械結構設計保證定子與（yǔ）轉子間的間隙恒（héng）定，電機不（bú）會發生掃膛現象，因此電機的氣隙（xì）可以設計的比普通永磁直驅電機的小很（hěn）多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節（jiē）約稀土資（zī）源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸（xiè）故（gù）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電機發生故（gù）障而影響到生產工期。
2、球磨機專用隨動（dòng）式永磁（cí）直驅電機概述
本產品（pǐn）的隨動式定子結構（gòu）構成一種“小車結（jié）構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪（lún）貼合滾筒旋轉相當於汽車（chē）在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動（dòng）不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒（héng）定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證（zhèng）磨（mó）機（jī）始終運行在（zài）性（xìng）能狀態，不（bú）必（bì）停機檢修。同時電機定（dìng）子（zǐ）與轉子間的間隙也（yě）可以做的更小，減少（shǎo）永磁體（tǐ）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,基於模塊化（huà）永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子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（lián）的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏（piān）心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾（gǔn）筒向上波動，轉筒會向（xiàng）上頂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磁體對其向上的吸（xī）引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合（hé）轉筒外表麵，使定（dìng）子塊跟隨（suí）轉筒波動而進行徑向與圓周方向（xiàng）的（de）移動，從而（ér）保證定子、轉子之間的間（jiān）隙不變。球磨機滾筒（tǒng）向下複（fù）位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時（shí），彈（dàn）性（xìng）機構將（jiāng）上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓（yā）。
本產（chǎn）品（pǐn）彈性裝置的壓力大小（xiǎo）可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因（yīn）彈（dàn）性裝置設置的（de）壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品（pǐn）將永磁電機采用模塊化（huà）控製，根據不同功率的電（diàn）機（jī）設計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台模塊電機，一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機滾（gǔn）筒上（shàng）。相鄰隨動式定子塊間（jiān）設有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進（jìn）行圓周方向的限位。球磨機滾筒的（de）法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子（zǐ）鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷（jié），隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外（wài）殼、彈性機構、彈性機（jī）構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出（chū），進行檢修或更換新的定子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機（jī）的電機驅動係統的（de）優點
現階段大多數的球磨（mó）機仍采（cǎi）用三（sān）相感應電動機、聯（lián）軸器、減速（sù）裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電（diàn）機與感應電機相比優勢是它有（yǒu）較高的效率和功率因數，損耗大大降（jiàng）低，節約（yuē）了能源。永磁電機（jī）通過變頻器（qì）進行調速，電機運行平穩，係統（tǒng）響應速度快，感（gǎn）應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛（fàn）的原因。
采（cǎi）用永磁（cí）直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動（dòng）環節（jiē），縮短係統的傳動鏈，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（dòng）效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避（bì）免了（le）傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機（jī）定（dìng）子采用了模塊化設計，不僅降低了加（jiā）工，製造，運輸（shū）等難度，還相當於把一個大（dà）功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（jī）的輸入電流，電機不必采用高（gāo）等級絕緣，模塊化電機采用（yòng）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的變頻（pín）器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工況（kuàng）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勢發生畸變，諧波含量（liàng）增加（jiā），平均轉矩下降（jiàng），轉矩波（bō）動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產（chǎn）品進行了模塊化（huà）設計，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,可以利（lì）用其多電機結構和（hé）控製靈活的（de）優勢，在發生故障時。可以直接拆卸（xiè）故（gù）障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模（mó）塊化電機具有冗餘的模塊數（shù），也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊（kuài）降額運行。使用本產（chǎn）品（pǐn）完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承（chéng）磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心（xīn）嚴重（chóng）時還會（huì）造成電機掃（sǎo）膛損壞電機，實際生產中常常通過增（zēng）加氣隙大小來預防（fáng）掃膛（táng），而氣隙增大會導致永磁體用（yòng）量增加（jiā），提高電機製造成本。隨動式定子結（jié）構的（de）模塊電（diàn）機，能在轉筒偏心時保證定（dìng）子與轉子之間（jiān）的（de）間隙恒定（dìng），可將（jiāng）氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發（fā）生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能（néng）繼續正常（cháng）工作，檢修次數更少，工作時間更（gèng）長（zhǎng），大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是（shì）提高生（shēng）產效率。
4、隨動式球磨機裝配示（shì）意（yì）圖
二、永（yǒng）磁直驅立磨（mó）技術（shù）
1、立磨直驅對比於傳統（tǒng）感（gǎn）應電機的優點( 1）變頻（pín）調速控製，實現負載工況多（duō）樣性
傳統立（lì）磨速度單一，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（tǒng）反應速度慢。永磁同（tóng）步電機采用變頻調速，適應工況能力（lì）強。遇到突發事件，除調整磨輾高度（dù）外，還增加了速度（dù）調節以（yǐ）快速適應係統（tǒng）工作環境，係統反應速度更快。
(2）係（xì）統（tǒng）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（xiàn）大轉矩輸出，需要額外的盤車（chē）係統滿足立（lì）磨的低速起（qǐ）動。為保證在電機（jī）起動過程不對（duì）電網造成過（guò）大的衝擊，需增加（jiā）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（yào），整（zhěng）個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅（qū）係統（tǒng）由變頻控製係統控製永磁同步電機（jī）起動，轉矩特性滿足需要，無（wú）需盤車係統和減（jiǎn）速器，輔助係統少，結（jié）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（dòng），待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低（dī）速無法實現過載（zǎi）輸出（chū）。在低（dī）速過程（chéng）需要盤車係統，將轉速（sù）提高到三相感應電機起動（dòng）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。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工（gōng）況的需求（qiú）。低速可過載輸出，滿足起動（dòng）需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，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（wéi）護，傳統係統構成單元多。同時立磨（mó）減速器結（jié）構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實（shí）現在低速運行（háng）的情況下進行係統維護。直驅（qū）係統構成單元（yuán）簡單，變（biàn）頻器控製永磁同（tóng）步電機直接驅動，控製（zhì）方便。係統內無減速器，無需額外進（jìn）行維護，係統（tǒng）維護成本低。同時，係統可實現在電機低（dī）速運行情況下進行係統維護（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傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本（běn）新型（xíng）立磨結（jié）構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立（lì）磨扶正軸承與壓力軸承上進（jìn）行突破，通過設計一（yī）種雙向載荷扇形模塊機構（gòu）替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成（chéng）本,在工程（chéng）實際中具有（yǒu）很強的實用型（xíng）。
針對大、中、小（xiǎo）型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步（bù）電動機，永磁直（zhí）驅電機具有雙向載荷機構（gòu）與不同的放置位置，均能達到扶正與承（chéng）壓的（de）作用，並且（qiě）方便（biàn）製造、裝配維護，節（jiē）省成本。均已（yǐ）申請專 利。
永（yǒng）磁（cí）直驅礦用球磨機 
