1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步（bù）電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨（mó）機的傳動係統存在機（jī）械傳動鏈冗長、效率低、機構（gòu）複雜、運行維護工（gōng）作量大等問（wèn）題。
沈陽工業大學電機與控製技術研（yán）究所（suǒ）與河南草莓视频ios機電設備有限公司（sī）聯合設計（jì）研發的球磨機、立磨機采用永磁（cí）直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一體化設計（jì），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（jiǎn）速機，顯著提高了電機的效率與功率因數（shù），具有節能、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（zhì）方麵,本產品電機定子采用了模（mó）塊化設計，不僅降低了加工、製（zhì）造（zào）、運輸等難度，還相當於把一（yī）個大功（gōng）率電機（jī）做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製（zhì）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（yuán）。模塊化電（diàn）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的供電電（diàn）壓和使用的變頻器容量，從而（ér）降（jiàng）低成本。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（jī）控製的自（zì）由度，球磨機運行在輕（qīng）載工況時，完全可以隻運行部分模塊電（diàn）機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機的定子采用了一種（zhǒng）自主設計研發的隨（suí）動式結構，將整圓的定子分成若幹個相互（hù）存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定（dìng）了一種無論球磨機轉筒是否震動（dòng）或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運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（jié）構設計（jì）保證定子與轉子（zǐ）間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因（yīn）此電機的氣隙可以設計的比普通永（yǒng）磁直（zhí）驅（qū）電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體（tǐ）用量，降低生（shēng）產成本，節約（yuē）稀土資源，節能用電量（liàng）。當模塊（kuài）發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電（diàn）機即可正常運行。使（shǐ）用本產品（pǐn）完全不（bú）會因（yīn）電機發（fā）生（shēng）故障而影響到生產工期。
2、球磨機（jī）專用隨動（dòng）式永磁直驅電（diàn）機概述
本產品的隨動式定子結（jié）構構成一種“小（xiǎo）車結構”，滾筒就像公（gōng）路，定子塊就像汽（qì）車。滾輪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，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒（tǒng），保證定子、轉子間隙（xì）恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形（xíng）變、重載震（zhèn）動等原因造成（chéng）電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不（bú）必停機檢修。同時電機（jī）定子（zǐ）與轉子間（jiān）的間隙也（yě）可以做的更小，減少永磁體用量，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（suí）動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動（dòng）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間的間隙，定子塊徑向外側（cè）設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾（gǔn）筒不偏心時處於半壓縮狀態（tài）,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定（dìng）子塊上安裝的滾（gǔn）輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方（fāng）定（dìng）子塊在（zài）受（shòu）到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈（dàn）性機構將其向上頂，保證下方（fāng）定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵（miàn），使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓（yuán）周方向的移動，從而保證定子、轉子之（zhī）間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動（dòng），則上方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向下的吸引力的同（tóng）時，彈性機構（gòu）將上方其向下（xià）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設置不同的壓力,避免（miǎn）因彈性（xìng）裝置設置的壓（yā）力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產（chǎn）品將永磁電機采用模塊化控（kòng）製，根據不同功率的電機（jī）設計采用不同個（gè）數的隨動式定（dìng）子塊構成一台模塊電機，一台（tái）整圓電（diàn）機由多台模塊電機構成,多台（tái）模塊電（diàn）機共用同一個轉子，模（mó）塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。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行圓周方（fāng）向的限位。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心及磁鋼（gāng）。
本產品的（de）隨（suí）動式定子塊安裝拆卸十分便捷（jié），隻需要沿球磨機（jī）的徑向依次拆卸密封（fēng）外殼、彈性機構、彈性機構與定子（zǐ）塊之間的連接杆（gǎn）、彈性機構支撐（chēng）架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出，進行檢（jiǎn）修或更換新的定子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用三相（xiàng）感（gǎn）應電動（dòng）機、聯軸器、減速裝置以及（jí）齒（chǐ）輪結構進行驅動。永磁（cí）同步電機與感應（yīng）電機相比優勢是它有較高的效率和功率因（yīn）數，損耗大大降低，節約了能源。永磁（cí）電機通過（guò）變頻器進行（háng）調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起（qǐ）動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原因。
采用（yòng）永磁直驅，取消了（le）中間的減速機、聯軸器（qì）、及齒輪的傳動環（huán）節，縮短係（xì）統的傳（chuán）動（dòng）鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直（zhí）驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而（ér）且直驅係統的故障（zhàng）率低，維（wéi）護檢修方便，還避免了傳統設備因漏（lòu）油造成環（huán）境（jìng）汙染。
由於本產品電（diàn）機定子采用了模塊化設計，不僅降（jiàng）低了加工，製造，運輸（shū）等難（nán）度，還相（xiàng）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可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但（dàn）是不增加電（diàn）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器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使（shǐ）用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運（yùn）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（cí）動勢發生畸變，諧（xié）波含量增加，平（píng）均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個（gè）模塊電機都具有一套獨立的控製係（xì）統，大（dà）大（dà）提升了電（diàn）機控（kòng）製的自由度,可以利用其（qí）多電機結構和控製靈活的優勢（shì），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（jí）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（zǐ）模塊而控製其餘正常子（zǐ）模塊降額運行（háng）。使用本產品完全不會因電（diàn）機發生故障而影響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載（zǎi）產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電（diàn）機掃（sǎo）膛（táng）損（sǔn）壞電機，實際生（shēng）產中常常通過增加氣隙大小（xiǎo）來預防掃（sǎo）膛（táng），而氣隙增大會（huì）導致永磁體用量增加，提高電機製造（zào）成本。隨動式定子結構（gòu）的模塊電機，能在轉筒偏心（xīn）時保證定子與轉子之間的間（jiān）隙恒定，可（kě）將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃（sǎo）膛現象，同時（shí）因為該隨動式定子（zǐ）結構在偏心時能繼（jì）續正（zhèng）常工作，檢修次（cì）數更少，工作時間更長，大體積球（qiú）磨機檢修複雜，降低檢修（xiū）次數就是提高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
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（zǎi）工況多樣性（xìng）
傳統立磨速（sù）度單（dān）一，工況適應能力差。遇到突發事件（jiàn），調整磨鞮高度來改變係統工（gōng）作（zuò）環境，係（xì）統反應速度慢。永磁（cí）同步電（diàn）機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快（kuài）速適應係統工作環境，係統反應速（sù）度更快。
(2）係統簡（jiǎn）單（dān）,可靠性高
傳統係統因三相感應電（diàn）機無法在低（dī）速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿（mǎn）足立磨的低（dī）速（sù）起動。為（wéi）保證在電機起動過程不對電網（wǎng）造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動（dòng）後，通過減速器滿足係（xì）統轉矩需要，整個（gè）係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特（tè）性（xìng）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（qǐ）動過（guò）程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達到（dào）起動條（tiáo）件後，軟起動裝置起動（dòng）三相感應電機，係統運行。係（xì）統控製複雜，低速（sù）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（gāo）到三相感應電（diàn）機起動條件（jiàn）。直（zhí）驅係統直接變頻低（dī）速起動，係統直接運行，係統（tǒng）控製（zhì）簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進（jìn）行調整，以滿足各種（zhǒng）工況的需求。低速可過載輸出，滿（mǎn）足起動（dòng）需要，取（qǔ）代盤車係（xì）統。
(4）無減速器，維護成本更低,維（wéi）護次數少
係統各構成單元（yuán）均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單元多。同時立（lì）磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成（chéng）本費用高。同時係統無法實現在低速運（yùn）行的情況下（xià）進行係統維護。直驅係統構（gòu）成單元簡單，變頻器控製永（yǒng）磁同步電機（jī）直接驅動，控製方便。係統內無減速器（qì），無需額外進（jìn）行維護，係統維（wéi）護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維護。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采用（yòng）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（de）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
本新（xīn）型立磨結（jié）構采用永（yǒng）磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶（fú）正軸承與壓力軸承上（shàng）進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模（mó）塊機構替（tì）代（dài）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）程實際中（zhōng）具有很（hěn）強的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立（lì）磨，分別設計（jì）了三種（zhǒng）立（lì）磨專用永磁電機，代替傳統的減速機與三相（xiàng）異（yì）步電動機，永磁直（zhí）驅電機具有（yǒu）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（zuò）用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均已申請專 利（lì）。
永磁直驅礦用球磨機 
