1、技術（shù）背景
傳（chuán）統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒（chǐ）輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機（jī）構複（fù）雜、運行維護工作量大等問（wèn）題。
沈陽工（gōng）業大學電機與（yǔ）控製技術研究所與河南草莓视频ios（xīn）機電設備（bèi）有限公司聯合設（shè）計研發的球磨機、立磨（mó）機采（cǎi）用永磁直驅電機,通過將（jiāng）電動機與機械結構進行機電一體化設計，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，顯著提高了電機的效率與（yǔ）功率因數，具有節能、起動（dòng）轉（zhuǎn）矩大、過載能力強、係統免維護、自（zì）動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子采（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（yī）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（lǜ）電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電（diàn）機不必采用高等級絕緣。模塊化電機（jī）采用多台小功率變頻器聯（lián）合供電，這樣設（shè）計（jì）降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本。每個模塊電機都具有一（yī）套獨立的控製係統（tǒng），大大提升（shēng）了電機控製的自（zì）由度，球磨機運行在輕（qīng）載工況時，完（wán）全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
在結構（gòu）方（fāng）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，將整圓的定子分成若幹（gàn）個相互存在間隙的小（xiǎo）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。本產品通過機械結構設（shè）計保證定子與轉（zhuǎn）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驅電機的小很（hěn）多，從而大幅降（jiàng）低電機永磁體用量，降低生產成（chéng）本，節約稀土資源，節（jiē）能用（yòng）電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模（mó）塊電機即可正常運行。使用本（běn）產品完全不會因電機發生（shēng）故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（gòu）成一種“小車結構（gòu）”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合（hé）滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，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滾（gǔn）輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、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（zhèng）磨（mó）機（jī）始終運行在性能（néng）狀（zhuàng）態（tài），不必停機檢（jiǎn）修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的（de）更（gèng）小，減少永磁體用量，並（bìng）且（qiě）因為隨動式結構，電機不（bú）會發生掃膛現象。
本產（chǎn）品電機的定子為隨動式結構,基於（yú）模（mó）塊（kuài）化永磁（cí）直驅電（diàn）機，采用獨（dú）立的扇形定子塊結構（gòu），其（qí）隨動原理（lǐ）是在（zài）定子塊的軸向（xiàng）兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定（dìng）子與轉子間的間（jiān）隙（xì），定子（zǐ）塊徑（jìng）向外（wài）側設有與（yǔ）支撐框架相連的彈性機構。彈性機構（gòu）在球磨機（jī）滾筒不偏心時（shí）處於半壓縮狀態,如（rú）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（lún），進而帶動定子塊向上移動，上方（fāng）彈性機構（gòu）繼續壓縮;下方定子塊在受（shòu）到永（yǒng）磁體（tǐ）對其（qí）向上的吸引力的同時，定子塊（kuài）上的（de）彈性機構將其向上（shàng）頂（dǐng），保證下方定子塊的（de）滾輪依然貼（tiē）合轉筒外表麵（miàn），使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間（jiān）隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上（shàng）方定子塊（kuài）在受到永磁體對其向下的吸引力的（de）同時，彈性機構將上方其向下壓,下（xià）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（de）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（tǒng）磨損較快。
本產品將永磁電（diàn）機采用模塊化控（kòng）製，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（diàn）機，一（yī）台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包（bāo）繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式（shì）定子塊間設有固定在支撐框（kuàng）架上的擋板來對定子塊（kuài）進行圓周方向（xiàng）的限位。球磨機（jī）滾（gǔn）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（jī）構、彈性機構（gòu）與定子塊之間的連接杆、彈（dàn）性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉（lā）出，進行檢修（xiū）或更換新的定子（zǐ）塊（kuài）。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采（cǎi）用三相感應電動機、聯（lián）軸器、減速裝置以及（jí）齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優（yōu）勢是它有較（jiào）高的效率和功率因數，損耗大（dà）大降低，節約了能源。永磁（cí）電機（jī）通過（guò）變（biàn）頻（pín）器進行調速，電機運行平（píng）穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些（xiē）也是近年來（lái）永磁電機應用越（yuè）來越廣（guǎng）泛的原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸（zhóu）器、及齒輪的傳動環節，縮短（duǎn）係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效（xiào）率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳（chuán）動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低（dī），維護（hù）檢修方（fāng）便，還避免了傳統設備因（yīn）漏油造成環境汙染。
由於本產（chǎn）品電機定（dìng）子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製（zhì）造，運輸等難度，還相當於把一個大功率電機（jī）做成了（le）多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以（yǐ）實現降低大功（gōng）率電機的輸入（rù）電壓，但是不增加電機（jī）的輸入電流，電機不必采用高等（děng）級絕緣，模塊化（huà）電機（jī）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（diàn）電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球（qiú）磨機運行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統（tǒng）電機（jī）故障時，會導致電機合（hé）成磁動勢發生畸變，諧（xié）波含量增加，平均轉矩下降，轉（zhuǎn）矩波動顯著增加，無法繼續正常（cháng）運行。而（ér）本產品進行了模塊化設計，每個模塊電（diàn）機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了（le）電機控製的自由度,可以利用其多電機結構和（hé）控製靈活的優勢，在發生故障時。可以（yǐ）直接拆卸故障電機更換新的模（mó）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（mó）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（shēng）產工期。
球磨機因加工（gōng）誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心（xīn）現象，偏（piān）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（guò）增加氣隙大小來（lái）預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體（tǐ）用量增加，提高電機製（zhì）造成（chéng）本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心（xīn）時保證定子與（yǔ）轉子之間的間隙（xì）恒定，可將氣隙做的更（gèng）小，減少永磁體用量，電機不會發生（shēng）掃膛現象，同時因為（wéi）該隨動式（shì）定子結構（gòu）在（zài）偏心時能（néng）繼續正常工作，檢修次數更少，工作時（shí）間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低（dī）檢修次數就是提高生產效率。
4、隨動式（shì）球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對比於（yú）傳統感應電機的（de）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（néng）力（lì）差。遇（yù）到突發事件，調整磨鞮高度來改變（biàn）係（xì）統（tǒng）工作環境，係統反應速度慢。永磁（cí）同步電機采用變頻調速，適（shì）應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高（gāo）度（dù）外，還增加了速度調節以快速（sù）適應係統工作環境，係（xì）統反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需（xū）要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過（guò）程不對電網造成過大的衝（chōng）擊，需增加軟起動裝置。三相感（gǎn）應電機起動後，通過減速器（qì）滿足係統轉矩（jǔ）需要，整個係統構成（chéng）複（fù）雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統（tǒng）由（yóu）變頻控製（zhì）係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需（xū）要（yào），無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起（qǐ）動過程隨（suí）意設（shè）定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三（sān）相感應電機達到（dào）起動條件後，軟起動裝（zhuāng）置起動三相感（gǎn）應電（diàn）機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實（shí）現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高到三相感應電機（jī）起（qǐ）動條件。直驅係統（tǒng）直接變頻低速（sù）起（qǐ）動，係統直接（jiē）運行，係統控製簡單（dān）。變頻控製起動過程可根（gēn）據實際工況（kuàng）進行調整，以滿足各種（zhǒng）工況的需求。低（dī）速可過載輸（shū）出，滿足起動需要（yào），取代（dài）盤車（chē）係統（tǒng）。
(4）無（wú）減速器，維護成（chéng）本更低,維護（hù）次數少
係統各構成單元均需（xū）要時（shí）常檢查和定（dìng）期維護（hù），傳統係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需（xū）要經常維護，維護成本費用高。同（tóng）時係統無法實現在（zài）低（dī）速運行的情況下進（jìn）行係統維護。直驅係統構成單元（yuán）簡單，變頻器控製永磁同步電機直（zhí）接驅動，控製方便（biàn）。係統（tǒng）內無減（jiǎn）速器（qì），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（jī）低速運行（háng）情況下進行係統維護。
(5）傳動效（xiào）率高（gāo）,節能效果明顯
綜上（shàng）采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年（nián）節電量達（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨（mó）機直驅係統的優勢與球磨機直驅（qū）係統相（xiàng）同（tóng），這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨（mó）效率（lǜ）。在立磨扶正軸承（chéng）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（pèi）、維修，並降低成本,在工程（chéng）實際中具有（yǒu）很強的實用型（xíng）。
針對大、中、小型（xíng）不同尺寸（cùn）的立磨，分別設計了三種（zhǒng）立磨專用永磁電機，代替傳統的減速機與（yǔ）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，均能達到扶正與承壓（yā）的作用，並且方便製造、裝（zhuāng）配維護，節省成本。均已申請專（zhuān） 利。
永磁直驅礦用球磨機 
