1、技術背景
傳統（tǒng）的（de）球磨機、立磨機大（dà）都采用三（sān）相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動（dòng），導致球（qiú）磨機的傳動係統（tǒng）存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維（wéi）護工作量大等問題。
沈（shěn）陽工業大（dà）學電機與控製（zhì）技術研究所與河南蜜桃视频com.www機電設備（bèi）有限公司聯合設（shè）計研發的球磨（mó）機、立磨機采用永磁直（zhí）驅電機,通過將電動機與機械結構（gòu）進行機電（diàn）一體化設（shè）計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷（hé）載的需求，省去傳統磨機（jī）的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等（děng）優點。
在控製（zhì）方麵,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。模塊化電機的控製技術可以（yǐ）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（liú），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（shǐ）用的變頻器容量，從而降低（dī）成本。每個模塊電機都具有一套獨（dú）立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工（gōng）況時（shí），完全可以隻運行部分（fèn）模塊電機驅動球磨機。
在結構方（fāng）麵，本產品電機的定子采用了一種自主設計研發（fā）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，通過機械結構設計（jì），確定了一種（zhǒng）無論球磨機轉筒（tǒng）是否（fǒu）震動（dòng）或（huò）偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉（zhuǎn）子間隙恒定的結構。本產品通過機（jī）械結構設計保證定子與（yǔ）轉子間的間（jiān）隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因（yīn）此電機（jī）的氣（qì）隙可以設計的比普通永磁（cí）直驅電機的小（xiǎo）很多，從而大幅降低電機永磁（cí）體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用（yòng）電量。當模塊（kuài）發生故障（zhàng）時，直接拆卸故（gù）障電機，更換（huàn）新的模塊電機即可正常運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機發生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（chǎn）品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊（kuài）就像汽車。滾輪貼合滾筒旋（xuán）轉相當於（yú）汽車在公（gōng）路行駛，公路的起（qǐ）伏不影響（xiǎng）車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不（bú）影響滾輪貼合滾筒，保證（zhèng）定子、轉子間隙恒定（dìng），在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變、重載震（zhèn）動等原（yuán）因造成電機偏心、氣隙不均（jun1）勻時，仍（réng）能正常運轉（zhuǎn），保證（zhèng）磨機始終運行在性能狀態，不必（bì）停機檢修。同時電（diàn）機定子與轉子間的間隙（xì）也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為（wéi）隨動（dòng）式結構，電機不會發生掃膛現（xiàn）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（jié）構，其（qí）隨動原理是（shì）在定子塊的軸向（xiàng）兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾（gǔn）筒來確定定子與轉子間的間（jiān）隙（xì），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縮狀態,如（rú）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（dòng）定子（zǐ）塊（kuài）向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下（xià）方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向上的吸引（yǐn）力的同時，定子塊上的彈性機構（gòu）將其向上頂，保（bǎo）證下方定子塊的滾輪（lún）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移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方（fāng）定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈（dàn）性（xìng）機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的（de）壓力大小可（kě）調，對於不同位（wèi）置的定子塊設置不同的壓力,避免（miǎn）因彈性裝置設置的壓（yā）力過大造成滾輪或轉（zhuǎn）筒磨損較快。
本產品將永磁電機（jī）采用模塊化控製，根據不（bú）同功率的電（diàn）機設計采用不同個數的隨動式定子塊（kuài）構成一台模塊電（diàn）機，一台整圓電機由（yóu）多台模（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機滾筒上。相鄰隨動式（shì）定子塊間（jiān）設有固定在支（zhī）撐框架（jià）上（shàng）的（de）擋板來對定子塊進行圓周方向的（de）限位。球磨機滾（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（cí）鋼。
本產品的隨動式（shì）定子塊安裝（zhuāng）拆卸十分便捷（jié），隻需要沿球磨機的徑向依次（cì）拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機（jī）構與定子塊之間的（de）連接（jiē）杆、彈性機構支撐架，即可將定（dìng）子（zǐ）塊沿徑向拉出，進行檢修或更換（huàn）新的定子塊（kuài）。
3、采用本產品代替（tì）傳統磨機的電（diàn）機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機（jī）仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪（lún）結構進行驅動。永（yǒng）磁同步電機與感應電機相比優勢是它有（yǒu）較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能（néng）源。永（yǒng）磁（cí）電機通過變頻器進（jìn）行調速，電機運行平穩（wěn），係統響應速度（dù）快，感應（yīng）電機則起動相對困難。這些也是近年（nián）來永磁電機應用越來（lái）越廣泛的原因（yīn）。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳（chuán）動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動（dòng）效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳（chuán）動效率不僅得到大幅提升，而（ér）且（qiě）直驅係統的故障率（lǜ）低，維護檢修方便，還（hái）避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不（bú）僅降低了加工，製造（zào），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（huà）電機的控製（zhì）技術可以實現降低大功率電機的輸（shū）入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必（bì）采用高等級絕緣，模塊化電機采用多（duō）台小（xiǎo）功率變頻器聯（lián）合供電。這樣（yàng）設（shè）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（chéng）本。球磨機（jī）運行在輕載工況時,完（wán）全可以（yǐ）隻運行（háng）部分模塊電機驅動球磨（mó）機。
傳統電機（jī）故障時，會導（dǎo）致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含（hán）量（liàng）增加，平均轉矩下降，轉矩波（bō）動顯著增加，無（wú）法繼續正常運（yùn）行。而本產品進行了模塊化設計，每個模（mó）塊電機（jī）都具有（yǒu）一套獨立的控製係統，大大提升（shēng）了（le）電機控製的自由度,可以利用其多電機結構（gòu）和控製靈活（huó）的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的（de）模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊（kuài）而控（kòng）製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不（bú）會因（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（chǎn）生震動等因素會（huì）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，實際生產中常（cháng）常（cháng）通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會（huì）導致（zhì）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，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間（jiān）隙恒定，可將氣（qì）隙做的更小，減（jiǎn）少永（yǒng）磁（cí）體用量，電機不會發生掃膛（táng）現象（xiàng），同時（shí）因為該隨（suí）動式定（dìng）子（zǐ）結構在偏心時能（néng）繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜（zá），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（qū）立磨技術
1、立磨直驅對比於傳統感應電（diàn）機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工（gōng）況多樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件（jiàn），調整（zhěng）磨鞮高度來改（gǎi）變係統工作環境，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，還增加了速度調節以快（kuài）速（sù）適應係統工作環境，係統（tǒng）反應速度更快。
(2）係（xì）統簡單,可靠（kào）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對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動（dòng）裝（zhuāng）置。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉（zhuǎn）矩需要，整個係統構成複（fù）雜，係統運行的（de）輔助（zhù）設（shè）備很（hěn）多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足（zú）需要（yào），無需（xū）盤（pán）車（chē）係統和減速（sù）器，輔助係統少，結（jié）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（dī）速盤車係統起動，待三相感（gǎn）應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動（dòng）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出。在低速過程需要（yào）盤車係（xì）統，將轉速提（tí）高到三相感應電（diàn）機起動條（tiáo）件。直驅係統直接變頻（pín）低速起動（dòng），係（xì）統直（zhí）接運行，係統控製簡單。變頻控製（zhì）起（qǐ）動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各（gè）種工況（kuàng）的需求。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（hù）成本更低,維護次（cì）數少
係統各構（gòu）成單元均需要時常（cháng）檢查和定期維護，傳統（tǒng）係統構成（chéng）單元多。同時立磨減（jiǎn）速器結構複雜需要經（jīng）常維護（hù），維護成本費用高。同時係統無法實現（xiàn）在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統（tǒng）構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便（biàn）。係統內無減速器，無需額外進行（háng）維護，係統維護成本低（dī）。同時，係統可實現在電機低速運行情（qíng）況下進行（háng）係統維護。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量（liàng）達181萬（wàn）元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統（tǒng）的優勢與球磨機（jī）直驅係統相同，這（zhè）裏不再一—贅（zhuì）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,提高了立磨效（xiào）率。在（zài）立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計（jì）一種雙向載荷扇形模塊機構（gòu）替代大直徑軸承，方便加工、生產、運（yùn）輸（shū）、裝配、維修，並降低成（chéng）本,在工程實際中具有很強的實用型。
針（zhēn）對大（dà）、中、小型不同尺寸（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的放（fàng）置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護（hù），節省（shěng）成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
