1、技術（shù）背景
傳（chuán）統的（de）球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動係（xì）統存在機械傳動鏈（liàn）冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問（wèn）題。
沈陽工業大學電機與控製（zhì）技術研究所與河南（nán）91视频网機電設備有限公司聯合設計研發的球磨（mó）機、立磨機采（cǎi）用永磁直驅（qū）電機,通過將電動機與機械結構進行機（jī）電一體化設計（jì），取消動力傳輸的中間環節（jiē），做成直驅方案，能直接滿（mǎn）足荷載的（de）需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉（zhuǎn）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（diàn）機定子采用了模塊化設計，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（xiǎo）功率電機。模塊化電（diàn）機的控製技術（shù）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（bì）采用高等級絕緣。模塊（kuài）化電機采（cǎi）用多台小功率變（biàn）頻器聯合供電，這樣設計降低了電機（jī）的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（tí）升了電機（jī）控製的自由度，球（qiú）磨機（jī）運（yùn）行在（zài）輕載（zǎi）工況時，完全可以隻運行部（bù）分模塊電機驅動球磨機。
在結構（gòu）方（fāng）麵，本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，確定了（le）一種無（wú）論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終（zhōng）跟（gēn）隨轉筒（tǒng）運動從而保持定子與轉（zhuǎn）子間隙恒定的結構。本產品通（tōng）過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會（huì）發生掃膛（táng）現象，因（yīn）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體用量，降低（dī）生產成本，節約稀土（tǔ）資源，節能用電量（liàng）。當模塊發生（shēng）故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即（jí）可正常運行。使用本（běn）產品完全不會因（yīn）電機發生故障而（ér）影響到生產工期。
2、球磨機專用（yòng）隨（suí）動式永磁直驅電（diàn）機（jī）概述
本產品的隨動式定子結（jié）構構成一種“小車結構”，滾筒就像（xiàng）公路，定（dìng）子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的（de）起伏不影（yǐng）響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影（yǐng）響（xiǎng）滾（gǔn）輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸（zhóu）承磨損、滾筒形變、重載震動（dòng）等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保（bǎo）證（zhèng）磨機始終（zhōng）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（xì）也（yě）可（kě）以做的更小，減少永磁體用量（liàng），並且因為隨動式結（jié）構（gòu），電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定子（zǐ）為（wéi）隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子（zǐ）塊（kuài）結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且（qiě）滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子（zǐ）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。彈性機（jī）構（gòu）在球（qiú）磨機滾（gǔn）筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉（zhuǎn）筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子（zǐ）塊向上移動，上方彈性機構繼續（xù）壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸（xī）引力的（de）同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方（fāng）定子（zǐ）塊的滾輪依然貼（tiē）合轉筒外表麵，使（shǐ）定子塊跟隨轉筒波（bō）動而進行徑向與圓周方向的（de）移動（dòng），從而保證定子、轉子之間的（de）間隙不變。球磨（mó）機滾筒向下複位或（huò）繼續向下波動，則上方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向下的（de）吸引力（lì）的同時，彈性機構將上方其向下壓,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，對於不同位置的定子塊（kuài）設置不（bú）同的壓（yā）力（lì）,避免因彈（dàn）性裝置設置的壓力過大（dà）造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電（diàn）機采（cǎi）用（yòng）模塊化控製，根據不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模塊電機（jī），一台整圓電機由多（duō）台模塊電機構成,多台（tái）模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安（ān）裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動（dòng）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（zhōu）方向的限位。球磨（mó）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（xīn）及磁鋼。
本產品（pǐn）的隨動（dòng）式定子塊（kuài）安裝拆（chāi）卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依（yī）次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊（kuài）之間的連接（jiē）杆、彈性（xìng）機構支撐架，即可將定子塊沿徑（jìng）向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的（de）電機驅（qū）動係統的優點
現（xiàn）階段大多（duō）數的球磨機仍采用三（sān）相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的（de）效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行（háng）調速（sù），電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永（yǒng）磁電機應用越來越廣泛的原（yuán）因。
采用永磁直驅（qū），取消了中間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短（duǎn）係統的傳動鏈，直（zhí）驅係統的傳動效率將提升至（zhì）少20%。球磨機直驅係統（tǒng）的傳動效率不僅得到大幅提（tí）升，而（ér）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（yīn）漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定子采用（yòng）了模塊化設計，不僅降低（dī）了加工，製造，運輸等難度，還（hái）相當於把（bǎ）一個大功率電（diàn）機做成了多個小功率電機（jī）。模塊（kuài）化電機的控製技術可以實現（xiàn）降低（dī）大功率電機（jī）的（de）輸入電壓，但是不增加電機的輸入（rù）電（diàn）流，電機不必（bì）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（hé）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，從而降低成本。球磨機（jī）運行在輕載工況時,完全可以隻運行（háng）部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導致（zhì）電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加（jiā），平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品（pǐn）進行了模（mó）塊化設計，每個模（mó）塊電機（jī）都具有一套獨立（lì）的控製係統，大大提（tí）升（shēng）了電機控（kòng）製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的（de）優勢，在發生故障時。可以直接拆（chāi）卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運（yùn）行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障（zhàng）子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產（chǎn）品（pǐn）完全（quán）不（bú）會因電機發生故（gù）障而影響到生產工期。
球磨機因加（jiā）工誤差（chà）、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素（sù）會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機（jī），實際生產中常常通過增加氣隙大小來（lái）預防掃（sǎo）膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增（zēng）加，提（tí）高電機製造成本。隨動式定子結構（gòu）的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的（de）間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少（shǎo）永磁（cí）體用量（liàng），電機不會發生（shēng）掃膛現象，同時因為該隨動式定（dìng）子結（jié）構在偏心時能繼續正常（cháng）工作，檢修次數（shù）更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球（qiú）磨機裝配示意（yì）圖
二、永磁直驅（qū）立磨技術
1、立（lì）磨直驅對比於傳統感應電（diàn）機的優點( 1）變頻調速控（kòng）製，實現負載（zǎi）工（gōng）況多樣性（xìng）
傳統立磨速度單一，工況適應能（néng）力差。遇到突發事件，調整磨鞮（dī）高度來改變係統工作（zuò）環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調（diào）整磨輾高度外（wài），還增加了速度調節以快（kuài）速適應係統工作環境，係統（tǒng）反應速度更（gèng）快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無（wú）法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的（de）盤車係統滿（mǎn）足立磨的低速起動。為保證在電機（jī）起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機（jī）起（qǐ）動後（hòu），通過減速器滿足（zú）係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設（shè）備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同（tóng）步電機起動，轉矩特（tè）性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少（shǎo），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（yóu）低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感（gǎn）應電機，係統運（yùn）行。係統控製複雜，低速無法實現過載（zǎi）輸出。在低速過（guò）程需要盤車係統，將轉速提高到三相（xiàng）感應電（diàn）機起動條件（jiàn）。直驅係統直接變頻低速起動，係（xì）統直接運行，係統控製簡單（dān）。變頻控製（zhì）起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各（gè）種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，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（cháng）檢（jiǎn）查（chá）和定期維（wéi）護，傳統係（xì）統構成單元多。同時（shí）立磨減速器結構複（fù）雜需要經常維護，維護成本費用高（gāo）。同時（shí）係（xì）統無法實（shí）現在低速運行的情況下進（jìn）行係（xì）統維護。直驅係統構成（chéng）單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製（zhì）方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統（tǒng）維護成本（běn）低。同時，係（xì）統可實現在電機低速運行情況下（xià）進行係統（tǒng）維護。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采用直驅永磁（cí）電機取代傳統驅動係統年節電量達181萬（wàn）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（yì）圖
本新（xīn）型立（lì）磨結構采用永磁（cí）直驅電機驅動,提高了立（lì）磨效率。在立磨扶正軸承與壓力（lì）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（tì）代大直徑軸承（chéng），方便加工、生產、運（yùn）輸、裝配、維（wéi）修，並降低成本,在（zài）工程實際中具有很強（qiáng）的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立（lì）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（yǒng）磁直驅電機具有雙向載荷機（jī）構與不同的（de）放置位置，均能達到扶正與承壓（yā）的作用，並（bìng）且（qiě）方便製造、裝配維護，節（jiē）省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球（qiú）磨機 
