1、技術背（bèi）景
傳統的球磨（mó）機、立磨機大都（dōu）采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒（chǐ）輪（lún）結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈（liàn）冗長、效率低（dī）、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（kòng）製技術研究所與河南草莓视频ios機電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采（cǎi）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（tǐ）化（huà）設計，取消動力傳輸的中間環（huán）節（jiē），做成直驅方案，能直（zhí）接（jiē）滿足荷載（zǎi）的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機（jī）的效率與功率因（yīn）數，具有節能、起動（dòng）轉矩大、過（guò）載能力強、係統（tǒng）免（miǎn）維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產（chǎn）品電機定子采（cǎi）用了模塊化設計，不僅降低了加工（gōng）、製造、運輸等難（nán）度，還（hái）相（xiàng）當於把一個大功率電機做成了多個小（xiǎo）功率電機。模塊化（huà）電機的控製技術可以實現降低大功（gōng）率電機的輸（shū）入電壓（yā），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（dī）了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模（mó）塊電機都具有（yǒu）一套（tào）獨立的控製係統，大大提升了電（diàn）機控製的（de）自由度，球（qiú）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（qiú）磨機。
在結構方麵，本產品電機的定子采用（yòng）了（le）一種自主設計研發的隨（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，確定了一（yī）種（zhǒng）無論球磨機（jī）轉筒是否震動或偏心，定（dìng）子塊始終跟隨轉筒運動從而保持（chí）定子與轉子間隙恒定的結構（gòu）。本產品通過機械結構設計保證定（dìng）子（zǐ）與轉子間的間隙恒定，電機不（bú）會發生掃膛現（xiàn）象，因此（cǐ）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（jiàng）低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生（shēng）故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電（diàn）機即可正（zhèng）常運行（háng）。使用本產品完全不（bú）會因電機發生故障而影響到生產工期（qī）。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概（gài）述
本產（chǎn）品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪（lún）貼（tiē）合滾筒旋轉相（xiàng）當於汽車在公路行駛，公路的起伏（fú）不影響車輪與地麵貼合，即滾（gǔn）筒偏心浮動不（bú）影響滾輪貼合滾筒，保（bǎo）證定子、轉子間（jiān）隙恒定，在球磨機（jī）因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造（zào）成電機偏心（xīn）、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，不必停機檢修（xiū）。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更（gèng）小，減（jiǎn）少（shǎo）永（yǒng）磁體（tǐ）用量，並且因為隨動式結構（gòu），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（gòu）,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立（lì）的扇形（xíng）定子塊結構，其隨動原理是在定（dìng）子塊（kuài）的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合（hé）滾筒來（lái）確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有（yǒu）與支撐框架相連的（de）彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子（zǐ）塊上（shàng）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（dào）永磁體對其向上的吸引力的同時，定子（zǐ）塊上的（de）彈性機（jī）構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪（lún）依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨（suí）轉（zhuǎn）筒波動（dòng）而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子（zǐ）之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力（lì）的同時（shí），彈性機構將上方其向（xiàng）下（xià）壓,下方定子塊（kuài）被轉筒向下壓。
本產（chǎn）品彈性裝置的壓力大小可調，對（duì）於不同位置的（de）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磨損較快。
本產（chǎn）品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采（cǎi）用不同個數的隨動（dòng）式定子塊構成一台模塊電機，一台整（zhěng）圓電機由多台模塊（kuài）電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞（rào）式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子（zǐ）塊間設有（yǒu）固（gù）定在支撐框（kuàng）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（xián）接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵（tiě）心及磁鋼。
本（běn）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（chāi）卸密（mì）封外殼、彈性機構、彈性機（jī）構與定子塊之間的連接（jiē）杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換（huàn）新（xīn）的定（dìng）子塊。
3、采用本產（chǎn）品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點（diǎn）
現階段大多數的（de）球磨機仍采用三相感應電動（dòng）機、聯（lián）軸器、減速（sù）裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與（yǔ）感應電機相（xiàng）比優（yōu）勢是它有較高的效率和（hé）功率因數，損耗大（dà）大降低，節約了（le）能源。永磁電機通過變頻器進行調（diào）速，電機運行平穩，係統響應速度快，感（gǎn）應電機則起動相對困難。這些也（yě）是近年來永磁電機應用（yòng）越來越廣（guǎng）泛的原因。
采用永磁直驅，取消（xiāo）了中間（jiān）的減速（sù）機、聯軸器、及齒輪的傳（chuán）動環節，縮短係（xì）統的傳動鏈，直（zhí）驅係統的傳動（dòng）效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且（qiě）直驅係統的故（gù）障率（lǜ）低，維護檢修方便，還避免了傳統設備（bèi）因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造（zào），運輸等難度，還（hái）相當於把（bǎ）一個大功（gōng）率電機做成了（le）多個小功率電機。模塊化電機的控製技（jì）術可以實現降低大功（gōng）率電機的（de）輸入電壓，但是不增加電機的輸入（rù）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（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（yǐ）隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障（zhàng）時（shí），會導致電機合成（chéng）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（yùn）行。而（ér）本（běn）產品進行了模塊化（huà）設（shè）計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係（xì）統，大大提（tí）升了電機控製的自由度,可以利用其多電機結（jié）構（gòu）和控製（zhì）靈活的優勢，在發生故障時（shí）。可以直接拆卸（xiè）故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電（diàn）機具有（yǒu）冗餘（yú）的模塊（kuài）數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊（kuài）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生產工期。
球磨（mó）機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等（děng）因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛（táng）損壞（huài）電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大（dà）會導致永磁體用量（liàng）增加，提（tí）高電（diàn）機（jī）製造成本。隨動式定子結（jié）構的模塊電機，能在轉筒偏（piān）心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做（zuò）的更小，減（jiǎn）少永磁體用量，電機不（bú）會發生掃膛現象（xiàng），同時因為該（gāi）隨動式定子結（jié）構在偏心時（shí）能繼續正常工作，檢修次數更（gèng）少，工（gōng）作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就（jiù）是提高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
二、永磁（cí）直驅立磨技術
1、立（lì）磨直（zhí）驅（qū）對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負（fù）載工況多樣性
傳統立（lì）磨速度單一（yī），工況適應能力（lì）差。遇到突發事件，調整（zhěng）磨鞮高（gāo）度來改變係統工作環境，係統（tǒng）反應速度慢。永磁（cí）同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件（jiàn），除調整磨輾（niǎn）高度外，還增加了速度調節以快速適應係（xì）統工作環境，係統反（fǎn）應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性高（gāo）
傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的（de）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（diàn）網造成過大的衝擊，需增加軟（ruǎn）起動裝置。三相感應電機起動（dòng）後（hòu），通過減速（sù）器（qì）滿足係（xì）統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多（duō）。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要（yào），無需盤車係統和減速器，輔助（zhù）係統少，結構簡（jiǎn）單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設（shè）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（dòng）條件後，軟起動裝（zhuāng）置起動三（sān）相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速（sù）無（wú）法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將（jiāng）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動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起（qǐ）動過（guò）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，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（tǒng）係統構成單元多（duō）。同時立磨減速器結構複雜需要經常（cháng）維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低速運（yùn）行的情況下進行係統維護。直驅係統構成（chéng）單元簡單，變頻器控製永磁同步電機（jī）直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無（wú）需額外進行（háng）維（wéi）護，係統維護成本（běn）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（xiǎn）
綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統（tǒng）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（xì）統相同（tóng），這裏（lǐ）不（bú）再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用（yòng）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,在工程實際中具有很強的實用型。
針（zhēn）對大、中（zhōng）、小型不同尺寸的立（lì）磨，分別設計（jì）了三種立磨專用永磁電機，代替傳統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（fàng）置位置，均能（néng）達到扶正與承壓的作用，並（bìng）且方便製造、裝配維護，節（jiē）省成本。均（jun1）已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機（jī） 
