1、技術背（bèi）景
傳統的球磨機（jī）、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速（sù）裝置以及齒輪結構進行驅動，導（dǎo）致（zhì）球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈（shěn）陽工業大學電機與控製技術研（yán）究（jiū）所與河（hé）南草莓视频ios機電設備有限公司聯合設計研發的球（qiú）磨機、立磨（mó）機采用永磁直驅電機,通過（guò）將電（diàn）動機與（yǔ）機械結構進行機電（diàn）一體化設計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅（qū）方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統（tǒng）磨機的（de）減速機，顯著提（tí）高了電機的效率與（yǔ）功（gōng）率（lǜ）因數，具有節能、起動轉矩大、過載能（néng）力強、係統免維護、自動化（huà）程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機（jī）定子采用了模塊化（huà）設計（jì），不（bú）僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一（yī）個大功率電機（jī）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（lǜ）電（diàn）機的輸入電壓，但（dàn）是（shì）不增加電機的輸入電流，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（diàn），這樣設計降低了電機的（de）供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊（kuài）電機都具有一套（tào）獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機（jī）運（yùn）行（háng）在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動（dòng）球磨（mó）機。
在結（jié）構方麵，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（zǐ）分成若幹個相互存在間隙的小扇形（xíng）塊，通過機械（xiè）結構設計，確定了（le）一種無論球磨機轉筒是否震動或偏（piān）心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持（chí）定子與轉子間隙恒（héng）定的結（jié）構（gòu）。本產品通過機械結構設計保證定子（zǐ）與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直（zhí）驅（qū）電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節（jiē）約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆（chāi）卸故（gù）障電機，更換新的模塊（kuài）電機即可正常運行。使用本產品完全不會（huì）因電機發生故（gù）障而影響到生產工期。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述
本產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（chē）。滾（gǔn）輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公（gōng）路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響（xiǎng）滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨機因裝配（pèi）誤（wù）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（cháng）運轉，保證磨機始終運行在性能狀（zhuàng）態，不必停機檢修。同時電機定子（zǐ）與（yǔ）轉子間的間隙也（yě）可以做的更小，減（jiǎn）少永磁體用量，並且因為隨動（dòng）式結構，電機不會發生掃膛現象。
本產（chǎn）品電（diàn）機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨（dú）立的扇形定子塊結構，其隨（suí）動原理是在定子塊的軸（zhóu）向兩（liǎng）側安裝滾輪且滾（gǔn）輪貼合滾筒來確定定（dìng）子與轉（zhuǎn）子（zǐ）間的間隙，定子塊徑向外側設（shè）有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮（suō）狀態,如果球磨機（jī）滾筒向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）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（qí）向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性（xìng）機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪（lún）依然貼合轉筒外表麵（miàn），使定（dìng）子塊跟隨轉筒（tǒng）波動而進行徑向與圓周方向的（de）移動（dòng），從而保證定子（zǐ）、轉子之間的間隙不變。球磨機滾（gǔn）筒向下複位或繼續向下波動（dòng），則上方定子塊在受到（dào）永磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓（yā）。
本產（chǎn）品（pǐn）彈性裝置的壓（yā）力大（dà）小可調，對於不同位置的定子塊設置（zhì）不同的壓力（lì）,避（bì）免因彈（dàn）性裝置設置的壓（yā）力過大（dà）造（zào）成滾輪或轉筒（tǒng）磨（mó）損較快（kuài）。
本產品（pǐn）將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數的隨動式（shì）定子塊構成一台（tái）模塊電機，一台整圓電機由多（duō）台（tái）模塊電機（jī）構成,多台（tái）模塊電機共用同一個轉子，模塊（kuài）電（diàn）機（jī）包繞式（shì）安裝在球磨機滾筒上。相鄰（lín）隨（suí）動式定子塊間（jiān）設（shè）有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜（xián）接T型支撐板,用於支撐安（ān）裝電機（jī）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，隻需要沿球磨機的徑向依次拆（chāi）卸密封外殼、彈性機構（gòu）、彈性機構與定（dìng）子塊之間的連接杆、彈性機（jī）構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的（de）定子塊（kuài）。
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（shù）的球磨機仍采用三相感應電動機、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（bǐ）優勢是它有較高的效率和功率因（yīn）數，損耗大大（dà）降低，節（jiē）約了能源。永磁電機（jī）通（tōng）過變（biàn）頻器進行調速，電機運行平穩，係（xì）統響應速度快，感應電機則（zé）起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅，取（qǔ）消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動（dòng）環節，縮（suō）短係統的傳（chuán）動鏈，直驅係統的傳動效（xiào）率將提（tí）升至少20%。球磨機直驅係統（tǒng）的傳動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，還避免了傳（chuán）統設備因漏油造成環（huán）境汙染。
由於本（běn）產品電機定（dìng）子采用了模塊化設計，不僅降低了加工（gōng），製造（zào），運輸等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電機做成了（le）多個小功率電機（jī）。模塊化電機的控製技術可（kě）以實（shí）現降低（dī）大（dà）功率電機的輸入電壓，但是不（bú）增加（jiā）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（hé）供電（diàn）。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,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（liàng）增加（jiā），平均轉（zhuǎn）矩下降，轉矩波（bō）動顯（xiǎn）著增（zēng）加，無法繼續正常運行。而本（běn）產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都（dōu）具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自（zì）由（yóu）度,可以利用其多電機結構和控製（zhì）靈活的優（yōu）勢，在發生故障時。可以直接拆卸（xiè）故障電（diàn）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，也可切除故障子模（mó）塊而（ér）控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完（wán）全不會因電機發生故（gù）障而影響到生產工期（qī）。
球磨機因加工誤差、軸承（chéng）磨損（sǔn）、滾筒形變或重（chóng）載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時（shí）還會造成電機掃（sǎo）膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙（xì）增大會導致永磁體用量增加，提高電機（jī）製造成本。隨動式定子結（jié）構的模塊電機，能在轉筒（tǒng）偏心時保證（zhèng）定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電（diàn）機不會發生（shēng）掃膛（táng）現象，同時因（yīn）為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正（zhèng）常工作，檢修次數更（gèng）少，工作時間更長（zhǎng），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、隨動式球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立磨技術（shù）
1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性
傳統（tǒng）立磨（mó）速度單一，工況適應能力（lì）差。遇到（dào）突發事件，調整磨鞮（dī）高度來改（gǎi）變係統（tǒng）工作環境，係統反應速（sù）度慢。永磁（cí）同步電機采（cǎi）用變（biàn）頻調（diào）速，適應工況能力強。遇到突發（fā）事件，除調整（zhěng）磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工（gōng）作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡（jiǎn）單,可靠性高
傳統係統因三相（xiàng）感應電機無法在低速實現大（dà）轉矩輸出，需要額外的盤車係（xì）統滿足立（lì）磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過（guò）大的衝擊（jī），需增加軟起動裝置。三相（xiàng）感應電機起動後，通過減速器滿足係（xì）統轉矩需要，整個係統（tǒng）構成複雜，係統運行（háng）的輔（fǔ）助設備（bèi）很（hěn）多。直驅係統由變（biàn）頻控製係統控製永（yǒng）磁同步電機起動，轉（zhuǎn）矩特性（xìng）滿足（zú）需（xū）要（yào），無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡（jiǎn）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，待三相感應電機達到起動條件後，軟起（qǐ）動裝置起動三相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無（wú）法實現過（guò）載輸出（chū）。在低（dī）速過程需要盤車係統（tǒng），將轉速提高到三相感應電機起動條（tiáo）件。直驅係統直（zhí）接變頻低速起動（dòng），係統直接運行（háng），係統控（kòng）製簡單。變頻（pín）控製起（qǐ）動過程可根據實際工況（kuàng）進（jìn）行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代（dài）盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,維護次（cì）數少
係（xì）統各構成單元均需要時常檢（jiǎn）查和（hé）定期維護，傳統係統構成單元（yuán）多。同時立磨減速（sù）器結構複雜（zá）需要經常維護，維護（hù）成本費用高。同時係統無（wú）法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單（dān）元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動（dòng），控製方便（biàn）。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（kě）實現在電機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（míng）顯
綜上采用直驅永磁電機取代傳（chuán）統驅動係統年（nián）節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式（shì）鯤磨機直驅係統的優勢與球磨（mó）機直驅係統相同（tóng），這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示（shì）意圖
本新型立磨結構采用永磁直（zhí）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（tū）破，通過設計一（yī）種雙向載荷扇形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（zài）工程實際中具（jù）有很強的實用型。
針對大、中（zhōng）、小型（xíng）不同尺寸的立磨，分別設計了（le）三（sān）種立磨專用永磁電機，代替傳統（tǒng）的減（jiǎn）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（tóng）的放置位置（zhì），均能達到扶正與承壓的作用（yòng），並且（qiě）方（fāng）便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永（yǒng）磁直驅礦用球磨機 
