1、技術背景
傳（chuán）統的（de）球磨機、立磨（mó）機大都（dōu）采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結（jié）構進行驅動，導（dǎo）致球（qiú）磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽（yáng）工業大學電機與控製（zhì）技術研究所與河南蜜桃视频com.www機（jī）電設備有限公司聯（lián）合設計研發的球（qiú）磨機、立磨機（jī）采用永磁直驅（qū）電機（jī）,通過將電動機與機（jī）械結構進行機電一體化設計，取消（xiāo）動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能（néng）直接滿足荷載的需求，省（shěng）去傳（chuán）統磨機的減速機，顯著提高了電機的效（xiào）率與功（gōng）率因數，具有節能、起動轉矩（jǔ）大、過（guò）載（zǎi）能力強、係（xì）統免維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機（jī）定（dìng）子采（cǎi）用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度，還（hái）相當於把一個大功率電機做成了多個小（xiǎo）功率電機。模（mó）塊化電機的控製技術可以實現降（jiàng）低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入（rù）電流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化（huà）電機采用多台小功率（lǜ）變頻器（qì）聯合供電（diàn），這樣設計降（jiàng）低了電機的供（gòng）電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成（chéng）本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係（xì）統，大大提升了（le）電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時（shí），完全可以隻運行部分模塊電機（jī）驅動球磨機。
在結構方麵，本產品（pǐn）電機的定子采（cǎi）用了一種自主設計研發（fā）的隨動式結構，將（jiāng）整圓的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機（jī）械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終（zhōng）跟（gēn）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（tōng）過機械結（jié）構設計保證定子（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（shè）計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降（jiàng）低電機永（yǒng）磁（cí）體用量，降低生產成本，節約（yuē）稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更（gèng）換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品（pǐn）完全不會因電機發生故（gù）障而影響到生產工期。
2、球磨機專用隨動式永磁（cí）直（zhí）驅電機概述
本產品的隨動式定子結構構成一（yī）種“小車結構（gòu）”，滾筒就像公路，定（dìng）子（zǐ）塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路（lù）行（háng）駛，公路的起伏不影（yǐng）響（xiǎng）車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮（fú）動不影（yǐng）響（xiǎng）滾輪貼合（hé）滾筒，保證定子、轉子間隙恒定（dìng），在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載（zǎi）震動等原因（yīn）造成電機偏心、氣隙不均勻時（shí），仍能正常運轉，保證磨機始終運（yùn）行（háng）在性能狀態，不（bú）必停機檢修（xiū）。同時電機定子與（yǔ）轉子間的間隙也可以做的更小，減（jiǎn）少永磁體用量，並（bìng）且（qiě）因為隨動式結（jié）構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的（de）定子為隨動式結構（gòu）,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立（lì）的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定（dìng）子塊的軸向（xiàng）兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定（dìng）子與轉子（zǐ）間的（de）間隙，定子塊徑向外側（cè）設有與（yǔ）支（zhī）撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心（xīn）時處於半壓縮狀（zhuàng）態,如（rú）果球磨機（jī）滾筒向上波動（dòng），轉筒會向上頂定子塊上安（ān）裝的滾輪（lún），進而帶動（dòng）定子塊向上移動，上方彈性機（jī）構繼續壓縮;下方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向上的吸引力（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外表麵，使定子塊跟隨轉筒（tǒng）波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而（ér）保證（zhèng）定子（zǐ）、轉子之間的間隙不變。球（qiú）磨機滾（gǔn）筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸（xī）引力的同時，彈性（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（xìng）裝置的壓力大小可調，對於不（bú）同（tóng）位置的定子塊設（shè）置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力（lì）過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁（cí）電機采用模（mó）塊化控製，根據不同功率的電（diàn）機設計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台模塊（kuài）電機（jī），一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊（kuài）電機共用同一個轉子，模塊（kuài）電機包繞式安裝在球磨機滾（gǔn）筒上。相鄰隨（suí）動式定子塊間設有固定（dìng）在支（zhī）撐框架（jià）上的擋板來對定子塊（kuài）進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安（ān）裝（zhuāng）電機（jī）轉子鐵心及（jí）磁（cí）鋼。
本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封（fēng）外殼、彈性機構、彈（dàn）性機構與定子塊（kuài）之間的連接（jiē）杆、彈性機構（gòu）支撐（chēng）架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換（huàn）新的定子塊。
3、采用（yòng）本產品代替傳統磨機的電機驅動（dòng）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（zhuāng）置以及（jí）齒輪結構進（jìn）行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和（hé）功率（lǜ）因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁（cí）電機通（tōng）過變頻（pín）器進行調速，電機運行平穩，係統響應速（sù）度快，感應電機則起（qǐ）動相對困（kùn）難。這（zhè）些也是近年來永（yǒng）磁電機應用（yòng）越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅（qū），取消了中間的減速（sù）機、聯軸器、及齒輪的傳動（dòng）環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統（tǒng）的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升（shēng），而且直驅係（xì）統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油（yóu）造成環境汙染。
由於本產品（pǐn）電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度（dù），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（zhì）技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是（shì）不增加電機的輸（shū）入電流，電機不必采用（yòng）高等級絕緣，模塊化電（diàn）機采用多台小功率變（biàn）頻器聯合供電。這樣設計降低（dī）了電機的供電電壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運行（háng）部分模塊電（diàn）機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合（hé）成（chéng）磁動勢發生畸變，諧波（bō）含量增加，平均轉矩下（xià）降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產（chǎn）品進（jìn）行了模塊化設計，每個模塊電（diàn）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,可以（yǐ）利用其多（duō）電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常（cháng）運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額（é）運行。使用本產品完全不會因電機發生故障（zhàng）而影響到生產工期（qī）。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變或重載產生震動等因素會發生轉子（zǐ）偏心現象，偏心嚴（yán）重（chóng）時還會造成電機掃膛損壞電機，實際（jì）生（shēng）產中（zhōng）常常通（tōng）過增加氣隙大小來預防掃膛，而（ér）氣隙增大會導致永磁體用量增加，提（tí）高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子（zǐ）與（yǔ）轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發（fā）生掃膛現（xiàn）象，同時因（yīn）為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，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（yǒng）磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對比於傳統感應（yīng）電機的優點( 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（dào）突發（fā）事件（jiàn），調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調（diào）速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還（hái）增加了速度調節以快速適（shì）應係統工作環境，係統（tǒng）反應速度更快。
(2）係統簡單（dān）,可靠性高
傳統（tǒng）係統因（yīn）三相感（gǎn）應（yīng）電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（lì）磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對（duì）電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應（yīng）電機起動後，通過減速器（qì）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很多。直驅係統由變頻控製係統（tǒng）控製永磁同步電機（jī）起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車（chē）係統和減速（sù）器，輔助係統少，結構簡（jiǎn）單。
(3）變頻器軟起動（dòng），起動過程隨（suí）意設定
傳（chuán）統係統先由（yóu）低速盤車係統起動，待三相（xiàng）感應電機達到（dào）起動條件後，軟起動（dòng）裝置起動三相（xiàng）感應電機，係統運行。係統（tǒng）控製複雜，低速無法（fǎ）實現過載（zǎi）輸出。在低速過程需要盤車係（xì）統，將轉速提高到三相感（gǎn）應電機起動條件。直驅係統（tǒng）直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動（dòng）過程可根據實際工況進（jìn）行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動（dòng）需要，取代盤車係（xì）統（tǒng）。
(4）無減速器，維護成（chéng）本更低,維（wéi）護次數少
係統各構成（chéng）單元均需（xū）要時常檢查和定期維護，傳統係（xì）統構成單元多。同時立磨減（jiǎn）速器結構複雜需要（yào）經常維（wéi）護，維護成本費用高。同時係統無（wú）法實（shí）現在低速運行（háng）的情況下進行係統維護（hù）。直驅係統構成單元簡單，變頻器（qì）控製永磁同步（bù）電機直接驅動，控製方便。係統（tǒng）內無（wú）減速（sù）器，無需額（é）外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實（shí）現（xiàn）在電（diàn）機低速運行情況下進行（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達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係（xì）統的優勢與球磨（mó）機（jī）直（zhí）驅係統相同，這裏不再一—贅述。
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,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與（yǔ）壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙（shuāng）向（xiàng）載荷扇形（xíng）模（mó）塊機構替代大直徑軸（zhóu）承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強的實用型。
針對大、中、小型不同尺（chǐ）寸的立（lì）磨，分別設計了三種（zhǒng）立磨專（zhuān）用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電（diàn）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（chéng）壓的作用，並（bìng）且方（fāng）便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁（cí）直驅礦用球磨機 
