1、技術背景
傳統的（de）球磨機、立磨機大都采用三相（xiàng）異步電動機、聯軸器、減速裝置以（yǐ）及齒輪（lún）結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在（zài）機械傳動鏈（liàn）冗長（zhǎng）、效率低、機（jī）構（gòu）複雜、運行維護（hù）工作量大等（děng）問題。
沈（shěn）陽工業大學電機與控製技術研究所（suǒ）與河南草莓视频ios機電（diàn）設備有限公司聯合（hé）設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動（dòng）機與機械結構進行機電一體（tǐ）化設計，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（mó）機的減速機，顯著提（tí）高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩（jǔ）大、過載（zǎi）能力強、係統免維護、自動（dòng）化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子（zǐ）采用了模塊（kuài）化設計，不僅降低了加工、製造（zào）、運輸等難度，還（hái）相當於把一個大功率電機做成了（le）多個小功率電機。模塊（kuài）化電機的控製技術可以（yǐ）實（shí）現（xiàn）降低大功率電機的輸入電（diàn）壓，但是不增加電機（jī）的輸入電流，電機不必采用高等級絕（jué）緣。模塊化電（diàn）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（de）供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨（dú）立的控製係統，大大提（tí）升（shēng）了電（diàn）機控製的自由度，球磨機運行在輕載工（gōng）況時，完全可以隻運行部分模塊（kuài）電機驅動（dòng）球磨機。
在（zài）結構方（fāng）麵，本產品電機的定子采用了一（yī）種自（zì）主（zhǔ）設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹個相互存（cún）在間隙的（de）小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種（zhǒng）無論球磨機轉（zhuǎn）筒是否震動或偏心（xīn），定子塊（kuài）始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間（jiān）隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計（jì）保證定子與轉子間的（de）間隙恒定，電機不會發（fā）生（shēng）掃膛現象，因此（cǐ）電機的氣隙可以設計的（de）比普通永磁直驅電機的小很（hěn）多，從而大幅降低電（diàn）機永磁體用量，降（jiàng）低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當（dāng）模塊發（fā）生故障（zhàng）時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即（jí）可正常運行。使用本產品完全不（bú）會因電機發生故（gù）障而影響到生（shēng）產工期。
2、球磨機（jī）專用隨動式永磁直驅電機概述
本產品的隨（suí）動式定子（zǐ）結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定（dìng）子塊就像（xiàng）汽車。滾輪（lún）貼合滾筒旋轉相當（dāng）於汽車在公路行駛，公（gōng）路的起（qǐ）伏不（bú）影響車輪與地麵貼合（hé），即滾筒偏（piān）心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子（zǐ）、轉子間隙恒定（dìng），在球磨（mó）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、氣隙不均勻時，仍（réng）能正常運轉，保證（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也可以做的更小，減（jiǎn）少永磁體用量，並且因為隨動式結（jié）構，電機不會發生掃膛現（xiàn）象。
本產品電機的（de）定子為隨動式結構（gòu）,基（jī）於模塊化永磁直驅電機，采用獨（dú）立（lì）的扇形定子塊結構，其隨動原理是在（zài）定子塊的軸向（xiàng）兩（liǎng）側安裝滾輪且滾輪貼合（hé）滾筒（tǒng）來確定定子與轉子間的間隙（xì），定子塊徑（jìng）向外側設（shè）有（yǒu）與支（zhī）撐框（kuàng）架（jià）相連的彈性機構。彈性機構在球（qiú）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，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈（dàn）性機（jī）構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上（shàng）的吸引力的同時，定（dìng）子塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂，保證下方定子塊（kuài）的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使（shǐ）定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向（xiàng）與圓（yuán）周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不（bú）變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊（kuài）在受到永（yǒng）磁體對其向下的吸引力（lì）的同時，彈性機構（gòu）將上方其向下壓,下方定子塊被轉（zhuǎn）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（bú）同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損（sǔn）較快（kuài）。
本產品將永（yǒng）磁電機采用模塊（kuài）化（huà）控製（zhì），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，一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模（mó）塊電機共用同（tóng）一個轉子，模塊電機（jī）包繞式安裝在球磨（mó）機滾筒上。相鄰隨動式定子塊（kuài）間設有固定在支撐框架上的擋板（bǎn）來對（duì）定子塊進行（háng）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（yú）支撐安裝電機（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（zhī）需要沿球磨機的徑向依（yī）次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之（zhī）間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向（xiàng）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電機驅（qū）動係統的優點
現階段大（dà）多數的球磨（mó）機仍采用（yòng）三（sān）相感應電動（dòng）機、聯軸器、減速裝置以及齒（chǐ）輪（lún）結構進行驅（qū）動。永磁同步電機與感應電機相（xiàng）比（bǐ）優勢是它有（yǒu）較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來（lái）越廣泛的（de）原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速（sù）機（jī）、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動（dòng）鏈，直驅係統（tǒng）的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提（tí）升，而且直驅係統的（de）故（gù）障率低，維護（hù）檢修方便，還避免了傳統（tǒng）設備因漏油造成（chéng）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（le）加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成（chéng）了多個（gè）小功率電機（jī）。模（mó）塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機（jī）的輸入（rù）電壓，但是不（bú）增加電機的輸入（rù）電流，電機不必采用高等級（jí）絕緣，模塊（kuài）化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供（gòng）電電壓和使用的變頻器容量，從而降低（dī）成本。球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磨機。
傳統電機故（gù）障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下（xià）降，轉（zhuǎn）矩波（bō）動顯著（zhe）增加，無法繼續正常運行。而本（běn）產品進行了模塊化（huà）設計，每個模塊電機都具有一套獨（dú）立的控製係統（tǒng），大大提（tí）升了電機控製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常（cháng）運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本（běn）產品（pǐn）完全不（bú）會因電機發生故障而影響到生產工期（qī）。
球磨機因（yīn）加工（gōng）誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動（dòng）等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時（shí）還會造成電（diàn）機掃膛損壞電（diàn）機，實際生產中常（cháng）常通過增加（jiā）氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機（jī）製造（zào）成本。隨動式定子結構的模塊電（diàn）機，能在（zài）轉筒偏心時保證定（dìng）子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更（gèng）小，減少永（yǒng）磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該（gāi）隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工（gōng）作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積（jī）球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率（lǜ）。
4、隨（suí）動（dòng）式球磨機裝配示意圖（tú）
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨（mó）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
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高（gāo）度來（lái）改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采（cǎi）用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事（shì）件，除調整磨輾高度外，還（hái）增加了速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單（dān）,可靠性（xìng）高
傳統係統因三（sān）相感（gǎn）應（yīng）電機（jī）無法（fǎ）在（zài）低（dī）速實現大轉矩輸出，需要額（é）外的盤車係統（tǒng）滿足立磨（mó）的低速起動。為保證在電機起動過程不（bú）對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應（yīng）電機起動後（hòu），通過（guò）減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔（fǔ）助設備很多。直驅係（xì）統（tǒng）由變（biàn）頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉（zhuǎn）矩特（tè）性滿足需要，無需盤車係（xì）統和減速器，輔助係統少，結構簡（jiǎn）單（dān）。
(3）變頻器軟起動，起（qǐ）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，軟起動裝置起動三相感應電機（jī），係統運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤（pán）車係統，將（jiāng）轉速提高到三相感應電機起動條件。直驅（qū）係統（tǒng）直（zhí）接變頻低速起（qǐ）動，係統（tǒng）直接運行，係統控製（zhì）簡單。變頻控（kòng）製起（qǐ）動過程可根（gēn）據實際工況進行調整，以滿足各種工況的（de）需求。低速可（kě）過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器（qì），維護成本更低,維護次（cì）數少
係統（tǒng）各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單（dān）元多（duō）。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本（běn）費用高。同時係統無法實現在低（dī）速運（yùn）行的情況下進行係統維護。直驅係統（tǒng）構成（chéng）單元簡單，變頻器控製永（yǒng）磁同（tóng）步電機（jī）直接（jiē）驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護（hù）成本低。同時，係統（tǒng）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（shàng）采用直驅永磁電機（jī）取（qǔ）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（xì）統的優勢與球磨機直驅係（xì）統相同，這裏不再一—贅述。
2、永（yǒng）磁直驅立磨結（jié）構示意圖
本新型立磨結（jié）構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸（zhóu）承上（shàng）進行突破，通過設（shè）計一種雙向載（zǎi）荷扇（shàn）形模塊機構替（tì）代大直徑（jìng）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（qiáng）的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸（cùn）的（de）立（lì）磨（mó），分別設計了三種立磨專用（yòng）永磁電機，代替（tì）傳統（tǒng）的減速機與三相異步電（diàn）動機（jī），永磁直驅電機具有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用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利（lì）。
永磁直驅礦用球磨機 
