1、技（jì）術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動（dòng）機（jī）、聯軸器、減速（sù）裝置以及齒輪結構進行驅動（dòng），導致球（qiú）磨機的傳動係（xì）統存在機械傳動（dòng）鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護（hù）工作量大（dà）等問題（tí）。
沈陽工業大學（xué）電機與控製（zhì）技術研究所與河（hé）南蜜桃视频com.www機電設（shè）備有限公司聯合設（shè）計（jì）研發的球（qiú）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（xiāo）動力傳輸的（de）中間環節（jiē），做成（chéng）直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳（chuán）統磨機的減（jiǎn）速機（jī），顯（xiǎn）著（zhe）提高了電機的效率與功率因數，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。
在控製方麵,本產品電機定子采用了（le）模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於（yú）把一個大功率（lǜ）電機做成（chéng）了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入（rù）電壓（yā），但是不增加電機的輸入電（diàn）流（liú），電機不必（bì）采用高等級絕緣。模塊化電機（jī）采用多（duō）台小功率變頻器（qì）聯合供電，這樣（yàng）設計降低了電機的供（gòng）電電（diàn）壓和（hé）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，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運（yùn）行在輕載工況時，完全可以隻（zhī）運行部分模（mó）塊電機驅動球磨機（jī）。
在結構方麵，本產（chǎn）品電機的定子采用了一種自主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，通過機械結構設計（jì），確定了一種無論球磨（mó）機轉筒（tǒng）是否（fǒu）震動或偏心，定子塊（kuài）始（shǐ）終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設（shè）計保證定（dìng）子（zǐ）與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃（sǎo）膛現象，因此（cǐ）電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電（diàn）機（jī）的小很多，從而大幅降低電（diàn）機（jī）永磁（cí）體用量，降低生產成本，節約（yuē）稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障（zhàng）時，直接拆卸故障電（diàn）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響到生產工期。
2、球磨機專用隨動式永磁直（zhí）驅電（diàn）機概述
本產品的隨動式定子結構構（gòu）成（chéng）一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。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與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼（tiē）合滾筒，保證定（dìng）子、轉（zhuǎn）子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均（jun1）勻時（shí），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（diàn）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。
本產品電機的定子為（wéi）隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用（yòng）獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在（zài）定子（zǐ）塊的軸向兩（liǎng）側安裝滾輪且（qiě）滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子（zǐ）間的間隙，定子塊（kuài）徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機（jī）構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時（shí）處於半壓縮狀態,如果球（qiú）磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的（de）滾輪（lún），進而帶動定子塊向上移動，上（shàng）方彈性機構繼（jì）續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的（de）吸引（yǐn）力的同時，定子塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表（biǎo）麵，使定子塊跟（gēn）隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動（dòng），從而保證定子、轉子之間（jiān）的間隙不變。球磨機滾筒向（xiàng）下複位或繼續向下波動，則上方定（dìng）子（zǐ）塊在受到永磁體對其向下的吸引力的（de）同時，彈性機構將上方（fāng）其（qí）向下（xià）壓（yā）,下方定子塊被轉筒（tǒng）向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於（yú）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（zào）成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電（diàn）機采用模塊化控製，根據不同功率的電機（jī）設（shè）計采（cǎi）用不同個數的隨動式（shì）定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電機由多台（tái）模塊電機（jī）構成,多台模塊（kuài）電機共用同一個轉子，模塊電機包繞（rào）式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方（fāng）向的限位。球磨機滾筒（tǒng）的法蘭處銜接T型支撐板（bǎn）,用於支撐安裝（zhuāng）電機轉（zhuǎn）子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的（de）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接杆、彈性（xìng）機（jī）構支撐架，即可（kě）將定子（zǐ）塊沿徑向拉出（chū），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（de）電機驅動係統的優點
現階段（duàn）大多數的球磨機仍采用三相感應電動（dòng）機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高（gāo）的效率和功率因數，損耗大大降低，節約（yuē）了（le）能源。永磁電機通過變頻器進（jìn）行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電（diàn）機則起動相（xiàng）對困（kùn）難。這些也是（shì）近年來永（yǒng）磁電機應（yīng）用越來越廣泛的（de）原因。
采用（yòng）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，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳（chuán）動效（xiào）率將提升至少20%。球磨機（jī）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（gù）障率（lǜ）低，維護檢修方便，還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（mó）塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還（hái）相當於把（bǎ）一個大功率（lǜ）電機做成了多個小（xiǎo）功率電機。模塊（kuài）化電機的控製技術可以實現降低大功率電（diàn）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（gāo）等級絕（jué）緣，模塊化電機采用多（duō）台小功率變頻器聯合供電。這樣設（shè）計降低了電機的供電電（diàn）壓和使用的變頻器容量，從而降（jiàng）低成本。球磨機運行在輕載工況時,完（wán）全可以隻運行部分模塊（kuài）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（xié）波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法（fǎ）繼續正常運行。而本產（chǎn）品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大（dà）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勢，在發生故障時。可（kě）以直接（jiē）拆卸故障電機更換新的模（mó）塊（kuài）電機即可（kě）正常運行（háng）。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也（yě）可切除故（gù）障子（zǐ）模（mó）塊而（ér）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（jī）發生故（gù）障而影響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變或重載產生震（zhèn）動等（děng）因素會發生轉子偏心現象，偏（piān）心嚴重時還（hái）會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增（zēng）加氣（qì）隙大小來（lái）預防掃膛，而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，能在轉筒偏心時保證定子與（yǔ）轉子之間的（de）間隙恒定，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（shì）定子（zǐ）結構在（zài）偏心時（shí）能（néng）繼續正（zhèng）常工作，檢修次數更少（shǎo），工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢（jiǎn）修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球（qiú）磨機裝配示意圖
二、永磁直驅（qū）立磨技術
1、立磨直驅對（duì）比於傳統感應電機的優點（diǎn）( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件（jiàn），調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反（fǎn）應（yīng）速度慢（màn）。永磁同步（bù）電（diàn）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（mó）輾高度外，還增（zēng）加了速度調節（jiē）以快速適（shì）應（yīng）係統（tǒng）工作（zuò）環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單,可（kě）靠性高
傳統係統因三（sān）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（mǎn）足立磨的低（dī）速起動。為保（bǎo）證（zhèng）在電（diàn）機起動過程不對電網造（zào）成過大的衝擊（jī），需增（zēng）加軟起動裝置。三相感應電機起動後（hòu），通過減（jiǎn）速器滿足係統轉矩（jǔ）需要，整個係統構成複雜，係統運行（háng）的輔助設備很多。直驅（qū）係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡（jiǎn）單。
(3）變（biàn）頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳（chuán）統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感應電（diàn）機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在（zài）低速過程（chéng）需要盤車（chē）係統，將轉速提（tí）高到三相感應電機起動條（tiáo）件。直驅係統直接變頻低（dī）速起動，係統（tǒng）直接運行（háng），係統控製簡單。變頻（pín）控製起動過程可根據實際工況進行調整（zhěng），以滿（mǎn）足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動（dòng）需要，取代盤車（chē）係統。
(4）無減速器，維（wéi）護成本更低,維（wéi）護（hù）次數少
係統各構成單（dān）元均需要時常檢查（chá）和定期維護，傳統係統（tǒng）構成單元多。同時立磨減速器（qì）結構複雜需要經常維（wéi）護，維護成本費用高（gāo）。同時（shí）係統無法實現在（zài）低速運（yùn）行的情況下進行係統維（wéi）護。直驅係統構成單元簡單，變頻（pín）器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係（xì）統內無減（jiǎn）速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同（tóng）時，係（xì）統可實現在電機低速運行（háng）情況下進（jìn）行係統（tǒng）維護（hù）。
(5）傳動效率高,節（jiē）能效果（guǒ）明顯
綜（zōng）上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按（àn）照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅（qū）係統的優勢與球磨機直驅係統相同（tóng），這（zhè）裏不再一—贅（zhuì）述。
2、永磁直驅立磨結（jié）構示意（yì）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。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突（tū）破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代（dài）大直徑軸承，方便加工、生產（chǎn）、運輸、裝配（pèi）、維修，並（bìng）降低成本,在工程實際中具有很強的實用型。
針對大（dà）、中、小型不同尺寸的（de）立磨，分別設計了（le）三種立磨專用永磁電機，代（dài）替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維（wéi）護（hù），節省成本。均（jun1）已申請專 利。
永（yǒng）磁（cí）直驅礦用球磨機 
