1、技術背景（jǐng）
傳統的球磨機、立（lì）磨機大都采用三相異（yì）步電動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅（qū）動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈（liàn）冗長、效（xiào）率低、機構（gòu）複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽（yáng）工業大（dà）學電機（jī）與控製技術研（yán）究所與河南草莓视频黄色機電（diàn）設（shè）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,通過將電動機與機械結構進（jìn）行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅（qū）方案，能直接滿足（zú）荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功（gōng）率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自（zì）動化程度高等優點（diǎn）。
在控製方麵,本（běn）產品（pǐn）電機定子采用了模（mó）塊化設計，不僅（jǐn）降低了（le）加（jiā）工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功（gōng）率（lǜ）電機做成了多個小功率電機。模塊化電機（jī）的控製技術可以實現降（jiàng）低大功率電機的輸入電壓（yā），但是不增加電機的輸入電（diàn）流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化（huà）電機采用多台小功率變頻（pín）器聯（lián）合供電（diàn），這樣設（shè）計降低了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一套獨（dú）立的控製係統，大大（dà）提升了電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運行（háng）部分（fèn）模塊電機驅（qū）動球磨機。
在結構方麵（miàn），本產品電機的定子采（cǎi）用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定（dìng）子分成（chéng）若幹個（gè）相互存在間隙的小扇形塊，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（piān）心，定子塊（kuài）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（běn）產品通過機（jī）械結構設計保證定子與轉子間的間（jiān）隙恒定，電機（jī）不（bú）會發生掃膛現象（xiàng），因此電機的氣隙可（kě）以設計的比普通永磁直驅電機的小很（hěn）多，從而大幅降低電機永磁（cí）體用量，降低生產（chǎn）成本，節約稀土資源，節能用（yòng）電量。當模塊發（fā）生故障（zhàng）時，直接拆卸故（gù）障電機（jī），更換（huàn）新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而（ér）影響到生產工期（qī）。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述
本產品（pǐn）的隨動式定子結構構成一種“小車結構（gòu）”，滾筒就像公路（lù），定子塊就像汽車。滾（gǔn）輪貼合滾筒旋（xuán）轉相當於汽車在公路行駛，公路的（de）起伏不影響車輪與地（dì）麵貼合，即滾筒偏（piān）心浮動（dòng）不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定（dìng），在（zài）球磨機因（yīn）裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成（chéng）電機偏心、氣隙不均勻時，仍（réng）能（néng）正常運轉，保證（zhèng）磨機始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也（yě）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（chǎn）品電機的定（dìng）子（zǐ）為（wéi）隨動式結構（gòu）,基於模（mó）塊（kuài）化永磁直驅電機，采用獨立的（de）扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸（zhóu）向兩側安裝（zhuāng）滾輪且滾輪（lún）貼合滾筒來確定定子與轉（zhuǎn）子間的間隙，定子（zǐ）塊徑（jìng）向外側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構（gòu）在球磨（mó）機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球（qiú）磨機滾筒（tǒng）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（kuài）向上移動，上方彈性機構（gòu）繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引（yǐn）力的同時，定子塊（kuài）上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊（kuài）的滾輪依然貼（tiē）合轉筒外（wài）表（biǎo）麵，使定（dìng）子（zǐ）塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而（ér）保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機（jī）滾筒向下複位或繼續向下波動，則上（shàng）方定子塊在受到永磁體（tǐ）對其向下的（de）吸（xī）引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下（xià）方（fāng）定子塊被轉筒向（xiàng）下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位（wèi）置的定子塊設（shè）置不同（tóng）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。
本產品將永磁電機采用模塊化控製，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機，一台整圓電機由多（duō）台模（mó）塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨（mó）機滾筒上。相鄰隨動式定（dìng）子塊間設有固定在支（zhī）撐框架上的擋板來對定（dìng）子塊進行（háng）圓周方向的限位（wèi）。球（qiú）磨機滾筒的法蘭處銜接（jiē）T型（xíng）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（chāi）卸（xiè）十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機（jī）構、彈性機構（gòu）與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，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動係統的優點
現階段（duàn）大多數的（de）球磨機仍采用三相感應電動（dòng）機、聯軸器（qì）、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行（háng）驅動。永磁同（tóng）步電機與感應電機相比優（yōu）勢（shì）是它有較（jiào）高的效率和功率因（yīn）數，損耗大大降低，節約了能源。永磁（cí）電機通過變頻器（qì）進行調速，電機（jī）運（yùn）行平穩，係統響應速度快（kuài），感（gǎn）應電機則起動相（xiàng）對困難。這（zhè）些也（yě）是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯（lián）軸器、及齒輪的傳動環節，縮（suō）短係統的傳動鏈（liàn），直驅係統的傳（chuán）動效率將（jiāng）提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動（dòng）效率不僅得到大幅提（tí）升，而且直驅係統（tǒng）的故（gù）障率低，維護檢（jiǎn）修方便，還避免了傳統設備因漏油（yóu）造成環境（jìng）汙染（rǎn）。
由於（yú）本產品（pǐn）電機（jī）定子采用了（le）模塊化設計，不（bú）僅降低了加工，製（zhì）造，運輸等難度，還（hái）相當於把（bǎ）一個大功率電機做（zuò）成了多個小功率電機。模（mó）塊化電機的控製技術可以實現降低大（dà）功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電（diàn）流，電機不必采用高等（děng）級絕緣，模塊化電（diàn）機采用多（duō）台小功率（lǜ）變頻器聯合供電。這樣設（shè）計降低（dī）了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨（mó）機運行在輕載工況時,完全可以隻（zhī）運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導（dǎo）致電機合成磁動勢發生畸變，諧波（bō）含量增加，平均轉矩下降，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（huà）設計，每個模塊（kuài）電機都具有一套獨立（lì）的控製係統，大大提升了電（diàn）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。可以直接拆卸故障電機更（gèng）換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機（jī）具有冗（rǒng）餘的（de）模（mó）塊數，也可切除故（gù）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（dào）生產工期。
球磨機（jī）因加工誤（wù）差、軸承磨（mó）損、滾筒形變或重載產生（shēng）震動等因（yīn）素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重（chóng）時還會造（zào）成電機掃膛損壞電機，實際生產中（zhōng）常常通（tōng）過增加氣隙大小來預防掃膛（táng），而（ér）氣隙增大會導致永（yǒng）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（diàn）機，能在轉筒偏心（xīn）時保證定子與轉子之間的間隙恒定（dìng），可將氣隙做的更小，減少（shǎo）永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨（suí）動式定子結構（gòu）在（zài）偏心時能（néng）繼續正（zhèng）常工作，檢修次數更少（shǎo），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生（shēng）產效（xiào）率（lǜ）。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立磨技（jì）術
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（shí）現負（fù）載工況多（duō）樣性
傳統立（lì）磨速度單一，工況適應能力差。遇到（dào）突發（fā）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（bù）電機采用變頻調速（sù），適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增（zēng）加了速度調節（jiē）以快（kuài）速適應係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單（dān）,可靠性高
傳統（tǒng）係統因三相感（gǎn）應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統（tǒng）滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程（chéng）不對電（diàn）網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減（jiǎn）速（sù）器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統（tǒng）運行的輔（fǔ）助設備很多（duō）。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機（jī）起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係（xì）統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係（xì）統起動（dòng），待三相感應（yīng）電機達到起動條件（jiàn）後，軟起（qǐ）動裝置起動三相感應電機，係統運行。係統控製複（fù）雜，低速無法實現過載輸（shū）出。在（zài）低速過程需要盤車係統，將轉速提高到（dào）三相（xiàng）感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係（xì）統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起（qǐ）動過（guò）程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的（de）需（xū）求。低速可過載輸出，滿足起（qǐ）動需要，取（qǔ）代盤車係統。
(4）無減（jiǎn）速器，維護成本更低（dī）,維（wéi）護次數少（shǎo）
係統各構成單元均需（xū）要（yào）時常檢查和定期維護，傳統係統構成（chéng）單元多。同時立磨減速器結構複雜（zá）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下進（jìn）行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁（cí）同步電機直（zhí）接（jiē）驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外（wài）進行（háng）維護，係（xì）統維（wéi）護（hù）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（hù）。
(5）傳動效率高,節能（néng）效果明顯
綜（zōng）上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統（tǒng）年（nián）節電量達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係統相同，這裏不（bú）再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構（gòu）采用永磁直（zhí）驅電機驅動（dòng）,提高了（le）立磨效率。在（zài）立磨（mó）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（gòu）替代大直徑軸承，方便加工（gōng）、生產、運輸、裝配（pèi）、維修，並降低成本,在工（gōng）程實際中具有（yǒu）很強的實用型。
針對大、中、小型（xíng）不同尺寸的立（lì）磨，分別設計了三種立磨（mó）專用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步電（diàn）動機，永（yǒng）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（zhèng）與承壓的作用，並且方便製造（zào）、裝配維護，節省成本。均（jun1）已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
