1、技術背景
傳統的球（qiú）磨機、立磨機（jī）大都采用三相異步（bù）電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝置以及齒輪（lún）結構進行驅動，導致球（qiú）磨機（jī）的傳動係統存（cún）在機械傳動鏈冗（rǒng）長、效（xiào）率低（dī）、機構複雜（zá）、運行維護工（gōng）作量大等問題。
沈陽工（gōng）業大學電機與控（kòng）製技術研究所與河南草莓视频黄色機（jī）電設備有限公司聯合設計（jì）研（yán）發的球磨機（jī）、立磨機（jī）采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行（háng）機電一體化設計，取消動力（lì）傳（chuán）輸的中間環節，做（zuò）成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減（jiǎn）速（sù）機（jī），顯著提高了電機（jī）的效率與功率因（yīn）數，具（jù）有節能、起動轉矩大、過載能（néng）力強、係統免維護、自動化程度高等優點。
在控製（zhì）方麵,本產（chǎn）品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低（dī）了加工、製造、運（yùn）輸等（děng）難度（dù），還相當於把一（yī）個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控（kòng）製技術可以實現降（jiàng）低大功率電（diàn）機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級（jí）絕緣（yuán）。模塊化電（diàn）機采用（yòng）多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使（shǐ）用的變頻器容量（liàng），從而降低成本。每個模塊電機都具有（yǒu）一套獨立（lì）的（de）控製係統，大大提升了電機控（kòng）製的（de）自由度，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）動球磨機（jī）。
在結構方麵，本產品電機的定子（zǐ）采用了一（yī）種自主設計（jì）研發的隨動式（shì）結構，將整圓的（de）定子分成若（ruò）幹個相（xiàng）互存在（zài）間（jiān）隙的小扇形塊，通過機（jī）械結構設計，確定了一種無論球磨機（jī）轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟（gēn）隨轉筒運動從而保持定子（zǐ）與轉子間隙恒定的結構（gòu）。本產品通（tōng）過機械結構設（shè）計保證定子（zǐ）與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可（kě）以設計的比普通永磁直驅電機（jī）的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降（jiàng）低生產成本，節約稀土資源，節能用電量（liàng）。當模塊發生故障時，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電機發生故障而影（yǐng）響到生產（chǎn）工期。
2、球磨機專用隨動式永磁直（zhí）驅電機概述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就（jiù）像公路，定子（zǐ）塊就像汽車。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（lún）與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒（tǒng），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（tǒng）形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正（zhèng）常運轉，保證磨機始終運行在性（xìng）能狀態，不必停機檢修。同時電機定子（zǐ）與轉子間的（de）間隙也可以做的更小，減（jiǎn）少永（yǒng）磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊（kuài）的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉（zhuǎn）子間的間隙（xì），定子塊徑向外側（cè）設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不（bú）偏心時處於半（bàn）壓縮狀態,如果球磨機滾筒向（xiàng）上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動（dòng），上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體（tǐ）對其向上的吸引力的同時，定子塊上的（de）彈性機構將（jiāng）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（zǐ）塊跟隨（suí）轉筒波動而進（jìn）行徑（jìng）向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的（de）間隙不變（biàn）。球磨機滾筒向下複（fù）位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對（duì）其向下的吸引（yǐn）力的同時，彈性機構將上方其向（xiàng）下壓（yā）,下方定子（zǐ）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（zǐ）塊設（shè）置（zhì）不同的壓力,避免因（yīn）彈性（xìng）裝（zhuāng）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（yòng）模塊化控製，根據不同功率的電機設計采（cǎi）用不同個數的隨動式定子塊構成一（yī）台模塊電機，一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，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨（suí）動（dòng）式定子塊間設（shè）有（yǒu）固定在支撐框架上的擋板來對定子（zǐ）塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的（de）法蘭處（chù）銜接（jiē）T型支撐板,用於支（zhī）撐（chēng）安裝電（diàn）機轉子鐵心及磁鋼。
本產（chǎn）品的（de）隨（suí）動式定子塊安（ān）裝拆（chāi）卸十分便捷，隻需要（yào）沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連（lián）接杆、彈性機構支撐架，即可將（jiāng）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（diǎn）
現階段大多數的球磨機仍采用（yòng）三相感（gǎn）應電動機、聯軸器（qì）、減（jiǎn）速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機（jī）相比優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節（jiē）約了能源。永磁電機通過變頻（pín）器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機（jī）則起動相對困難。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，取消了中（zhōng）間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及（jí）齒輪（lún）的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係（xì）統的傳動效率將提升（shēng）至少20%。球磨機（jī）直驅係統（tǒng）的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率（lǜ）低，維護檢修（xiū）方便，還避免了傳統設備因漏油（yóu）造成環境汙染。
由於本產品電機定子采（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（yǐ）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，電機不必采用高（gāo）等級絕緣，模塊（kuài）化電機采用多（duō）台（tái）小功率變頻器聯（lián）合供電。這樣設計降低了電機（jī）的供電電壓和使用的變頻器容（róng）量，從（cóng）而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可（kě）以隻（zhī）運行部（bù）分模塊電機驅動球磨機（jī）。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波（bō）含量增加，平均（jun1）轉矩下降，轉矩波（bō）動顯著增加，無法繼續正常運行。而（ér）本產品進（jìn）行了模（mó）塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係（xì）統，大大提升了電機控製（zhì）的自由度,可（kě）以（yǐ）利（lì）用其（qí）多（duō）電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以（yǐ）直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可（kě）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（huì）因（yīn）電（diàn）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、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重（chóng）時還會造成電機掃膛損壞電機，實際（jì）生產中常常通過增加（jiā）氣隙（xì）大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提（tí）高電機製造成本。隨動式定子結構的（de）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，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量（liàng），電機（jī）不（bú）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正常工作，檢修（xiū）次數（shù）更少（shǎo），工作時間更長，大體積（jī）球（qiú）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（qiú）磨機裝配示意圖（tú）
二、永磁直驅立磨技術（shù）
1、立（lì）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）工況多樣（yàng）性（xìng）
傳統立磨速度單一，工況（kuàng）適應能力差。遇到突發（fā）事件，調整磨鞮高度來改（gǎi）變係統工作環境（jìng），係統反應速（sù）度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加（jiā）了速度調（diào）節以快速適應係統工（gōng）作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性（xìng）高
傳（chuán）統係（xì）統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸（shū）出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動（dòng）。為保證在（zài）電機起動過程不對電網造成過（guò）大的衝擊，需（xū）增（zēng）加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速（sù）器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備（bèi）很多。直驅係統由（yóu）變頻（pín）控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔（fǔ）助係（xì）統少，結構簡單。
(3）變（biàn）頻（pín）器軟起動，起動過程（chéng）隨意設（shè）定
傳統係統先由低（dī）速（sù）盤車係統起動，待三相感（gǎn）應電機達到起動條件後（hòu），軟起動（dòng）裝置起（qǐ）動三相感應（yīng）電機，係統運行。係統控製複雜（zá），低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提（tí）高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接變（biàn）頻低速起動，係統直接運（yùn）行（háng），係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況（kuàng）進行調整，以滿足各種工況的需（xū）求（qiú）。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統（tǒng）。
(4）無減速器，維（wéi）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，傳統係統構成單元多。同時立磨減速器（qì）結構複（fù）雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係（xì）統無法實（shí）現在低速運行的情況下進行係統維護（hù）。直驅係（xì）統（tǒng）構成單元（yuán）簡單，變頻器控（kòng）製永磁同步電機（jī）直接驅動，控製方便。係統內無減（jiǎn）速器，無需額外進（jìn）行維護，係統維護成本低（dī）。同時，係統（tǒng）可實現在電機低速運行情況下進行係統維護。
(5）傳動效率（lǜ）高,節能效（xiào）果明顯
綜上采（cǎi）用直驅永磁電機取（qǔ）代傳統驅（qū）動係統年（nián）節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤（kūn）磨機直驅係統的優勢與球（qiú）磨（mó）機直驅係統相同，這裏不（bú）再一—贅述。
2、永磁直驅（qū）立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立（lì）磨扶正軸承與壓力（lì）軸承上進行突破，通過設計一種雙向（xiàng）載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承，方便加工（gōng）、生產、運輸（shū）、裝配、維修，並降低成本,在（zài）工程實（shí）際中具有很強的實用型。
針對大、中、小（xiǎo）型不同尺寸的立磨，分別設（shè）計了三種立磨專用永（yǒng）磁電機，代替傳統的減速機與三（sān）相異步電動機（jī），永磁直驅電機具有雙向（xiàng）載（zǎi）荷機（jī）構與不同的放置位置，均能達到扶正與（yǔ）承壓的作用，並且方便製（zhì）造（zào）、裝配維護，節省成（chéng）本。均（jun1）已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
