1、技術背景（jǐng）
傳（chuán）統的球磨機、立磨機大（dà）都采用三相異步電（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構（gòu）進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在（zài）機械傳動鏈冗長、效率低（dī）、機（jī）構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工（gōng）業大學（xué）電機與控（kòng）製技術（shù）研究所與河南91视频网機（jī）電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立（lì）磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一體化（huà）設計，取（qǔ）消動力傳輸的中間（jiān）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，顯著提高了電（diàn）機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強（qiáng）、係統免維護、自動化程度高等（děng）優點。
在（zài）控（kòng）製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加（jiā）工、製造、運輸等難度，還相當於把一（yī）個大功率電機做成了多個小功（gōng）率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電（diàn）壓，但是不增加電機的（de）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（gòng）電，這（zhè）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（ér）降低成（chéng）本。每個模塊電機都具有（yǒu）一套（tào）獨（dú）立的控製係統，大（dà）大提升了電機（jī）控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻（zhī）運行部分模塊電機驅（qū）動（dòng）球磨機（jī）。
在結構方麵，本產品電機的（de）定子采用了一種自主設（shè）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扇（shàn）形塊，通過（guò）機械結構設計，確定了（le）一種無論（lùn）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（héng）定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發（fā）生掃膛現（xiàn）象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅（qū）電（diàn）機的小很多（duō），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。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更（gèng）換新的模塊電（diàn）機即可正常運（yùn）行。使用本產品完全（quán）不會因電機發（fā）生故障而影響到生產工期。
2、球磨機（jī）專用隨動（dòng）式永磁（cí）直驅電機概述
本（běn）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（lù），定子塊就像汽車。滾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（xiǎng）車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變、重（chóng）載震動（dòng）等原因造（zào）成（chéng）電（diàn）機偏（piān）心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機（jī）始終（zhōng）運行在性能狀態，不必（bì）停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定（dìng）子為隨動（dòng）式結構,基於模（mó）塊化永磁直（zhí）驅電機，采用（yòng）獨立（lì）的扇形（xíng）定子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩（liǎng）側安裝滾輪（lún）且滾輪貼（tiē）合滾筒來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支（zhī）撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏（piān）心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上（shàng）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，上方彈性機構繼續壓縮;下方（fāng）定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向上的吸引力的同（tóng）時，定子塊上的彈（dàn）性機構將其向上（shàng）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進行徑向與圓周方向的（de）移動，從而保證定子、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，則上方定子塊在（zài）受到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機（jī）構將上方其向下（xià）壓,下（xià）方（fāng）定（dìng）子塊（kuài）被轉筒向下壓（yā）。
本產（chǎn）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同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過（guò）大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據（jù）不同功率的電機設（shè）計（jì）采用不同個（gè）數的隨動式定（dìng）子塊構成一台模塊電機，一台整圓電機由多台模塊電機（jī）構成,多台模塊電機共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式安（ān）裝在球磨（mó）機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固（gù）定（dìng）在支撐框架上的擋（dǎng）板來對定子塊進行圓周方（fāng）向的限位。球磨機（jī）滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安（ān）裝（zhuāng）電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動（dòng）式定子塊安裝拆卸十分便（biàn）捷，隻需要沿球（qiú）磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構（gòu）、彈性機構與（yǔ）定子塊之間的連接杆（gǎn）、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢（jiǎn）修或更換新的定子塊。
3、采用（yòng）本產品代（dài）替傳統磨機的電機驅動係統（tǒng）的優點
現階段大多數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（lún）結構（gòu）進行驅動。永磁（cí）同步電機（jī）與感應（yīng）電機相比優（yōu）勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁（cí）電機通過變（biàn）頻器進（jìn）行（háng）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（kùn）難。這些也是近年來永磁電機應（yīng）用越來越廣泛（fàn）的原因。
采用永磁直驅，取消了中（zhōng）間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳（chuán）動鏈，直驅係統的傳動效（xiào）率將提（tí）升至少20%。球磨（mó）機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故（gù）障率低，維護檢修方便，還避免（miǎn）了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於（yú）本產（chǎn）品電機（jī）定子采用了模塊化設計，不僅（jǐn）降低了加工（gōng），製造，運輸等難度，還相當於把一個大（dà）功率電機做成了多個小功率電機（jī）。模塊（kuài）化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的（de）輸入電壓，但是不增加電（diàn）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（lián）合（hé）供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變（biàn）頻器容量，從（cóng）而降（jiàng）低成本。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（qū）動球磨（mó）機。
傳統電機故障（zhàng）時，會導致（zhì）電機合成（chéng）磁動勢發生（shēng）畸變，諧波（bō）含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯（xiǎn）著增加，無法繼續（xù）正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電（diàn）機都（dōu）具有一套獨立的控製係統（tǒng），大大提升（shēng）了電機控製的自由度,可以（yǐ）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（jiē）拆卸故障電機更換新的模塊電機即可（kě）正（zhèng）常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子（zǐ）模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用（yòng）本產品完全不會因電機發（fā）生故障而影響到（dào）生產工期。
球磨機因加工誤差（chà）、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變或重（chóng）載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機（jī），實際生產中常常通過增加氣隙（xì）大小（xiǎo）來預防掃膛，而氣隙增大會導致（zhì）永磁體用量增加（jiā），提高電機製造成本。隨動式定子結（jié）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定，可將氣（qì）隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會（huì）發生（shēng）掃膛現象，同時因為該隨（suí）動式定子結構在偏心時能繼續（xù）正常工作（zuò），檢修次數更少，工作時間更長，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
1、立磨直驅（qū）對比於傳統感（gǎn）應電機的優點( 1）變（biàn）頻調速控製，實現（xiàn）負載工況多樣（yàng）性
傳統（tǒng）立磨（mó）速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件（jiàn），調整磨鞮高度來改變（biàn）係統工作環境，係統反（fǎn）應速度慢。永磁（cí）同步（bù）電機采用變頻調速，適應工況（kuàng）能力強。遇到（dào）突發事件，除調整磨輾高度外，還增加（jiā）了速度調節以快速適應（yīng）係統工作環（huán）境，係（xì）統反應速度更（gèng）快。
(2）係統簡單（dān）,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（shū）出，需（xū）要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動（dòng）。為保證在電機起動過程不對（duì）電網造成過（guò）大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應（yīng）電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個（gè）係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變（biàn）頻控製係統（tǒng）控製永磁同步電（diàn）機起動，轉矩特性（xìng）滿足需要，無需盤車係統和（hé）減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳統係統先（xiān）由低速盤（pán）車係統起（qǐ）動，待三相感應電機（jī）達（dá）到起動條件後，軟起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）法實現過載輸出。在低速（sù）過程需要盤車係統，將轉速提高到三相感應（yīng）電機起動條件。直驅（qū）係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單（dān）。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,維（wéi）護次數少
係統各構成單（dān）元均需要時常檢查和定期維護，傳統係（xì）統構成單元多。同時立（lì）磨減速器結構複雜（zá）需要經常維（wéi）護，維護成本費用（yòng）高。同時係統無（wú）法實現在低（dī）速運行的情況下進行係（xì）統維護。直驅（qū）係統構成單元簡（jiǎn）單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係（xì）統內無減速器，無需額（é）外進行維護，係統維護成本低。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
綜上采用（yòng）直驅永磁電機取代傳（chuán）統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立（lì）式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直（zhí）驅係統相同，這裏不再一—贅述（shù）。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型（xíng）立磨結構采（cǎi）用永磁直驅電（diàn）機驅（qū）動,提高了立磨（mó）效率。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（shuāng）向載荷扇形模塊（kuài）機構替（tì）代大（dà）直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本（běn）,在工程實際（jì）中具有很強的實用（yòng）型。
針對大、中、小型不同尺寸的（de）立磨（mó），分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減速（sù）機與三相異（yì）步電動機，永磁直驅電機具有雙向（xiàng）載荷機構與不同的放置位置，均能（néng）達（dá）到扶正與承壓（yā）的作用，並且方便製造、裝（zhuāng）配維（wéi）護，節省成本。均（jun1）已申請專（zhuān） 利。
永磁直驅礦用球磨機 
