1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采（cǎi）用三相異步電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒（chǐ）輪結構進行（háng）驅動，導致球磨（mó）機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行（háng）維護工作量大等問題。
沈陽（yáng）工業大學電機與控製技術研（yán）究所與河南草莓视频ios機電設備（bèi）有限公司聯合設計（jì）研發的球磨機、立磨機（jī）采用永（yǒng）磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一體化設計（jì），取（qǔ）消動力傳（chuán）輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了（le）電機的效（xiào）率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力（lì）強、係統免維護、自動化程度高（gāo）等優點。
在控製方麵,本產品電（diàn）機定子采用了模塊（kuài）化設計，不僅降（jiàng）低了加工、製造、運輸等難度，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（jiàng）低大功率電機的輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機（jī）不必采用高等級絕緣。模塊（kuài）化電（diàn）機采用多台小功率變（biàn）頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成本。每個模（mó）塊電機都具有一套獨立的控（kòng）製係統，大大（dà）提升了電（diàn）機（jī）控製的自由度，球磨（mó）機運（yùn）行在輕載工況時（shí），完全可（kě）以隻運（yùn）行部分模塊電機驅動球磨機（jī）。
在結構方麵，本產品電機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式（shì）結構，將整圓的定子分成若幹個相互存在間（jiān）隙的小扇（shàn）形塊（kuài），通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，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（chǎn）品通過機（jī）械結構設計保證定子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（qì）隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大（dà）幅降低電機永磁體用量，降低生產成本（běn），節約稀土資源，節能用電量。當（dāng）模塊發生故障時，直接（jiē）拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因（yīn）電機發生故障而影響到生（shēng）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（zǐ）結構構成一種“小車（chē）結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合（hé）滾（gǔn）筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與（yǔ）地麵貼合（hé），即滾筒偏心浮動不影響滾輪（lún）貼合滾（gǔn）筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配（pèi）誤差、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，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在（zài）性（xìng）能狀態，不（bú）必（bì）停機檢修（xiū）。同時電機定（dìng）子與轉（zhuǎn）子（zǐ）間的間隙也可以做的更（gèng）小，減少永磁體用量，並且因為（wéi）隨動式結構，電（diàn）機不會發生掃膛現象。
本產（chǎn）品電機的定子為（wéi）隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇（shàn）形定子塊結構，其隨動原理是（shì）在定子塊的軸向兩側安裝（zhuāng）滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定（dìng）子（zǐ）與轉子間的間隙，定子塊徑（jìng）向外（wài）側設有與支撐框架相連的彈性（xìng）機構。彈（dàn）性（xìng）機（jī）構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果（guǒ）球磨（mó）機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進（jìn）而帶動定（dìng）子塊向上移動，上方彈性機構（gòu）繼續壓縮;下方定子塊在受到（dào）永磁體對其向上的吸引力（lì）的（de）同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而（ér）進行徑向與圓（yuán）周方向的移（yí）動，從（cóng）而保證定（dìng）子、轉子之間的間隙不變。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（yǒng）磁體對其向下的（de）吸（xī）引（yǐn）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。
本產品彈性裝置的壓力（lì）大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品（pǐn）將（jiāng）永（yǒng）磁電機（jī）采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同（tóng）個（gè）數的隨動式定子塊構成（chéng）一台模塊電機，一台整圓（yuán）電機由多台模塊電機構成,多台模（mó）塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞（rào）式安裝在（zài）球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有（yǒu）固定（dìng）在支撐框架上的擋板來對定子塊（kuài）進行圓周方向的限位。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。
本產品的隨動式定（dìng）子塊安裝拆卸十分便捷，隻（zhī）需要沿（yán）球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊（kuài）之間的連接杆、彈性機構支撐架，即（jí）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（chǎn）品代替傳統磨機的電（diàn）機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用三相感（gǎn）應電動（dòng）機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機（jī）與感應電機相比優勢（shì）是它有較高的效（xiào）率和功率（lǜ）因數，損耗大大降低（dī），節約了能源。永磁（cí）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越廣（guǎng）泛的原因。
采用永磁直驅，取消了中（zhōng）間的減（jiǎn）速機（jī）、聯軸器、及齒輪的傳（chuán）動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統（tǒng）的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統（tǒng）的傳動效率不僅得（dé）到大幅提（tí）升，而（ér）且（qiě）直驅係統的故障率低，維護（hù）檢（jiǎn）修方便，還（hái）避免了（le）傳統設備因漏（lòu）油（yóu）造成環境汙染。
由於本產品電機（jī）定子采（cǎi）用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把（bǎ）一個大功率電機做（zuò）成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術（shù）可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增（zēng）加電機的（de）輸入電流，電機不必采用高等級絕（jué）緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設（shè）計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工況（kuàng）時,完全可以（yǐ）隻（zhī）運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（biàn），諧波含量增加，平均（jun1）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統，大大提（tí）升了電機控製的自由度,可以利用其（qí）多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時（shí）。可以直接（jiē）拆卸故障電機更（gèng）換新的模塊電機即可正常運行。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。使用本產品完全不會因電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（chóng）載產生震動等因素會發生轉子偏（piān）心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中（zhōng）常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒（héng）定，可將（jiāng）氣隙做的更小，減少永磁體用量（liàng），電機不會發生掃膛（táng）現象，同時因為該隨動（dòng）式（shì）定子結（jié）構在（zài）偏心時能（néng）繼續正常（cháng）工作，檢修次數更少，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（gāo）生產（chǎn）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（yīng）電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工（gōng）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，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用（yòng）變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾（niǎn）高度外，還增加了速度調節以快（kuài）速適應係統（tǒng）工作環境，係（xì）統反（fǎn）應速度更快。
(2）係統簡單,可靠（kào）性高
傳統係統因三相（xiàng）感應電機無法（fǎ）在低速實現大轉矩輸（shū）出，需要額外的盤車係統滿足立（lì）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（dòng）裝置（zhì）。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構（gòu）成複雜，係（xì）統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統（tǒng）控製永磁同（tóng）步電機（jī）起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和（hé）減速器，輔助係統少，結構（gòu）簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設（shè）定
傳統係統（tǒng）先由低速盤車係統起（qǐ）動，待三相感應電（diàn）機達到起動條件後，軟起動裝（zhuāng）置起動三相感應電機，係統運行（háng）。係統（tǒng）控製複雜，低速無法實（shí）現過載輸出。在（zài）低速過程需要盤車係統，將轉速提（tí）高到三相感（gǎn）應電機（jī）起（qǐ）動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運（yùn）行，係統控製簡單。變頻控製（zhì）起動過程可根（gēn）據（jù）實際工況進行（háng）調（diào）整，以滿足各（gè）種（zhǒng）工況（kuàng）的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無（wú）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檢查和定期維護，傳統係統構成單（dān）元多。同時（shí）立磨（mó）減速器結構複雜需要經常（cháng）維護，維護成本費用高（gāo）。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構（gòu）成單元簡（jiǎn）單，變頻器控製（zhì）永磁同步電機直接驅（qū）動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在（zài）電機低速（sù）運行情況下（xià）進行係統維護。
(5）傳動效（xiào）率高,節能效果明顯
綜上采用直驅（qū）永磁電機（jī）取代（dài）傳統驅動係統年節（jiē）電量達（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統（tǒng）的（de）優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述（shù）。
2、永磁直驅立磨結構（gòu）示意圖（tú）
本新型立磨結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承上進行突破，通過設計一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（wéi）修，並降低成（chéng）本,在工程實際中具（jù）有很（hěn）強的實用型。
針（zhēn）對大、中（zhōng）、小型不同尺寸的立磨，分別（bié）設計了三種立（lì）磨（mó）專用永磁（cí）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（zǎi）荷機構與不同的放置（zhì）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（běn）。均已申請專（zhuān） 利。
永磁直驅礦用球磨機 
