1、技術（shù）背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機（jī）、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球（qiú）磨機的傳動（dòng）係統存在機械傳動鏈（liàn）冗長、效率低、機構複（fù）雜（zá）、運（yùn）行維護（hù）工作（zuò）量大等問題。
沈陽工業（yè）大學電機與（yǔ）控製技術研究所與河南草莓视频ios機電設備有限公司聯合設計研發的球（qiú）磨機、立磨機采用永（yǒng）磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機（jī）電一體化設計，取消（xiāo）動力傳輸的中（zhōng）間環節，做成直驅（qū）方（fāng）案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效（xiào）率與功率因（yīn）數，具（jù）有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點（diǎn）。
在控製方麵（miàn）,本產品電機定子采用了模塊（kuài）化設計，不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度，還相當於（yú）把一個大功（gōng）率電（diàn）機做（zuò）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電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機（jī）不必采用高等級絕緣（yuán）。模塊化電機采用多台小功率（lǜ）變頻器聯合（hé）供電，這樣設計降低了（le）電機的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（yǒu）一套獨立（lì）的控製係統，大（dà）大提升了電機控製的自（zì）由度，球磨機運行在輕載工況時（shí），完（wán）全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機的定子采用（yòng）了一（yī）種自主（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在間隙的小扇形塊（kuài），通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否（fǒu）震動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動（dòng）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（gòu）設計（jì）保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象（xiàng），因此電（diàn）機（jī）的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多（duō），從而大幅降低電機（jī）永磁（cí）體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節（jiē）能（néng）用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換（huàn）新（xīn）的模（mó）塊電機即可正常運行（háng）。使用本（běn）產品完全不會（huì）因電機發生故障而影響到生產（chǎn）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（gòu）構成（chéng）一（yī）種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就（jiù）像汽車。滾輪貼合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（xīn）浮動不（bú）影響滾輪貼合滾（gǔn）筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差（chà）、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心（xīn）、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定（dìng）子與轉子（zǐ）間的間隙（xì）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（sǎo）膛現象。
本（běn）產（chǎn）品電機的（de）定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電（diàn）機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩側（cè）安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定（dìng）定子與（yǔ）轉子間的（de）間隙，定子塊徑向外側設有與支撐（chēng）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（yā）縮狀態,如果球磨機滾（gǔn）筒（tǒng）向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子塊上安裝的（de）滾輪，進而帶動定子塊向上移（yí）動，上方彈性（xìng）機構繼續壓縮;下方定子塊（kuài）在受到永磁（cí）體對其向（xiàng）上的吸引力（lì）的同時，定子塊上的彈性機構將其（qí）向上頂，保證下方（fāng）定子塊的滾輪依然貼合轉筒（tǒng）外表麵，使（shǐ）定（dìng）子塊跟隨轉筒波動而進行（háng）徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子（zǐ）之（zhī）間的間隙不變（biàn）。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（xià）壓。
本產品彈性裝置的（de）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大造成（chéng）滾輪或轉筒磨損較快（kuài）。
本產（chǎn）品將永磁電機采用模塊化（huà）控製，根據（jù）不同功率的電機設計采用（yòng）不同個數的（de）隨動式定子塊構成一台模塊（kuài）電機，一台（tái）整圓電機由多台模塊電機構成,多台（tái）模塊電機共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在（zài）支撐框架上的擋板來對定子塊進（jìn）行（háng）圓周（zhōu）方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於（yú）支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式定子塊安（ān）裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈（dàn）性（xìng）機構、彈性機構與定子（zǐ）塊之間的連接（jiē）杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出（chū），進行檢修或更換新的定子（zǐ）塊。
3、采用本產品（pǐn）代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大（dà）多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構（gòu）進行驅動。永磁同（tóng）步電（diàn）機與（yǔ）感應電機相比（bǐ）優勢是它有較高的效率和功（gōng）率因（yīn）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（duì）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，取消（xiāo）了中（zhōng）間的（de）減速機、聯軸（zhóu）器、及齒輪的傳動環節，縮短係（xì）統（tǒng）的傳動鏈，直（zhí）驅係統的（de）傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅（qū）係統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，還避免了傳統設備因（yīn）漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定（dìng）子采用了模塊化設（shè）計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於（yú）把一個（gè）大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技（jì）術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入電（diàn）壓（yā），但是不增加電機的輸入電流（liú），電機不必采（cǎi）用高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電。這樣設計（jì）降低了電（diàn）機的（de）供電電（diàn）壓和使用的變頻器容量，從而降低成本（běn）。球磨機運行在輕載工況時（shí）,完全可以隻運行部（bù）分模塊電機驅動球磨（mó）機。
傳統電機故障（zhàng）時，會導致電（diàn）機合成磁動勢發生畸變，諧波含量（liàng）增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無（wú）法繼續正常運行。而本產品（pǐn）進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套（tào）獨（dú）立的控製係統，大大提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（yōu）勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新（xīn）的模塊電機即可（kě）正常運行。模塊化電（diàn）機具有（yǒu）冗餘的模塊數，也可切除（chú）故障子模塊而（ér）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（yǐng）響到生產工期。
球（qiú）磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變（biàn）或重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（sǔn）壞電機，實際（jì）生產（chǎn）中常（cháng）常通過增加（jiā）氣隙大小來預防（fáng）掃膛，而（ér）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（tǒng）偏心時保證定子與（yǔ）轉子之間的間隙恒（héng）定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續（xù）正常工作，檢修（xiū）次數更少，工作時間更長，大（dà）體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數（shù）就是提高生產效率。
4、隨（suí）動式球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立磨（mó）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（zǎi）工況（kuàng）多樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突（tū）發事件，調（diào）整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應（yīng）速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況（kuàng）能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加（jiā）了（le）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（tǒng）簡單,可（kě）靠性高
傳統係統因三相感應電（diàn）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程不（bú）對電網造（zào）成過大的衝擊，需增加軟（ruǎn）起動（dòng）裝置。三（sān）相感應電機起動後，通過減速器滿足（zú）係統轉矩需要，整個係統構（gòu）成（chéng）複雜，係統運行的（de）輔助設備很多。直驅係（xì）統（tǒng）由變頻控製係統控製永磁同步（bù）電機起動，轉矩特性（xìng）滿足需要，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（qǐ）動，起動過程（chéng）隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感（gǎn）應電（diàn）機達到起動（dòng）條件後，軟起動裝置起動三（sān）相感應電機，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，將轉速提高到三相感應（yīng）電機起動條件。直驅係統直接變頻（pín）低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控（kòng）製（zhì）起動過程可根據實際（jì）工況進行（háng）調整，以滿足各種工況的（de）需求。低速（sù）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（gèng）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（xì）統（tǒng）構成單元（yuán）多。同時立磨減速器結（jié）構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低速運行的情況（kuàng）下進行係統維護。直（zhí）驅係（xì）統構成單元簡單（dān），變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控（kòng）製方便。係統內無減（jiǎn）速器，無需（xū）額外進行維護，係統維護成本（běn）低。同（tóng）時，係統可實現在電機低速運行情（qíng）況下進行係統維（wéi）護。
(5）傳（chuán）動效率高,節能效果明顯
綜上采用直驅永磁電（diàn）機取代傳（chuán）統驅動（dòng）係統年節電（diàn）量達181萬元（yuán）。（按照5000h,0.6元/kWh）立（lì）式（shì）鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述（shù）。
2、永磁直（zhí）驅立磨（mó）結構示（shì）意圖
本新（xīn）型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提（tí）高（gāo）了立磨效率。在立磨扶正（zhèng）軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一（yī）種雙向載荷扇形（xíng）模塊機構替代大直徑軸（zhóu）承（chéng），方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程（chéng）實際中具有很強的（de）實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種（zhǒng）立磨專用（yòng）永磁電機，代替傳（chuán）統的減速機與三相異（yì）步電動機，永磁（cí）直驅電機（jī）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（yā）的作用，並（bìng）且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
