1、技術背景
傳統的球（qiú）磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速（sù）裝置以及齒輪（lún）結構進行驅（qū）動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複（fù）雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學（xué）電機與控製技術研究所與河（hé）南（nán）蜜桃视频com.www機電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間（jiān）環節，做成直驅方（fāng）案，能直接滿足荷載的需（xū）求，省去（qù）傳統磨機的減速機，顯（xiǎn）著提高了電機的效率（lǜ）與功率（lǜ）因數，具有節能、起動轉矩大、過（guò）載（zǎi）能力強、係統免維護、自動化程度高等優（yōu）點。
在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造（zào）、運輸等難度（dù），還相當於把一個大功（gōng）率電機做成了多個（gè）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，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率變（biàn）頻器聯合供電，這樣（yàng）設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立的控製係統，大大提升了電（diàn）機（jī）控製的自由度，球磨機運行在（zài）輕載（zǎi）工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅（qū）動球磨機。
在結構方麵，本（běn）產品電機的定子采用了一（yī）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（jiān）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（tǒng）是否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定（dìng）子與轉子間隙恒定的（de）結（jié）構。本產品通過機（jī）械結構設計保（bǎo）證定（dìng）子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生（shēng）掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的（de）比普通永磁直驅電機的小（xiǎo）很多，從而大幅降低電機永（yǒng）磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用（yòng）電量。當（dāng）模塊發生（shēng）故障時，直接拆卸故障電機，更換新（xīn）的模塊電機即可（kě）正常運行。使用本產品（pǐn）完（wán）全不會因電機發生故障而影響到生產工（gōng）期。
2、球磨機（jī）專用隨動式永磁直驅電機（jī）概述
本產品（pǐn）的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像（xiàng）公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾（gǔn）筒旋轉相當於（yú）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（tǒng）偏心浮動不影（yǐng）響滾輪貼合滾筒（tǒng），保證定子、轉子（zǐ）間隙恒（héng）定，在球磨機因裝配誤差、軸承（chéng）磨損、滾（gǔn）筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍（réng）能正（zhèng）常運轉，保證磨機始終（zhōng）運行在性能狀態，不必停（tíng）機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更小，減少（shǎo）永磁體用量，並且因為隨動式（shì）結構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式（shì）結構（gòu）,基於模（mó）塊化（huà）永磁直驅電（diàn）機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定（dìng）子（zǐ）塊的（de）軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間（jiān）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（gòu）。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態（tài）,如果球磨機（jī）滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到（dào）永磁體對其（qí）向上的吸引力的同時（shí），定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定（dìng）子塊的滾輪依然貼合轉筒外表（biǎo）麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向（xiàng）與圓周方向（xiàng）的移動，從（cóng）而保證定子（zǐ）、轉子之間的間隙不變。球磨（mó）機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定（dìng）子塊在受到永磁體對其向下的（de）吸引力的同時，彈性機構將上方其（qí）向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不（bú）同位置的（de）定子（zǐ）塊設置不同的壓力,避免因（yīn）彈性裝置設（shè）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（jī）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（yuán）電機由多台模塊電機構（gòu）成,多台（tái）模塊電機共用（yòng）同（tóng）一個轉子，模塊電機包（bāo）繞（rào）式安裝在球磨機（jī）滾筒上。相鄰隨動式定子塊（kuài）間設有固定在支撐框架上（shàng）的擋板來對定子塊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（yòng）於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式定（dìng）子（zǐ）塊安裝拆卸（xiè）十分（fèn）便捷，隻需要沿球磨機（jī）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（de）連接杆（gǎn）、彈性機構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或（huò）更換新的定（dìng）子塊。
3、采用本產品代替（tì）傳統磨（mó）機的電機驅動係統的（de）優點
現階（jiē）段大多（duō）數的球磨機仍采用三相感應（yīng）電動機、聯軸器（qì）、減速裝置以及（jí）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的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進（jìn）行調速，電機運（yùn）行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動（dòng）相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越（yuè）來越廣泛的原因。
采用永（yǒng）磁直（zhí）驅，取消了中間的減速（sù）機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率（lǜ）將提升至少20%。球磨（mó）機直驅係統的傳動（dòng）效（xiào）率不僅得（dé）到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統（tǒng）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（kuài）化設計，不僅降（jiàng）低了加工，製造，運輸等難度（dù），還相當於把一（yī）個大功（gōng）率電機做（zuò）成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功（gōng）率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不（bú）必采用高等級絕緣，模（mó）塊化電機（jī）采用（yòng）多台小功率（lǜ）變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓（yā）和使（shǐ）用的變頻器容（róng）量，從（cóng）而降（jiàng）低成本。球磨機運行在輕載工況（kuàng）時,完全可以隻運行部分模塊電（diàn）機驅（qū）動球磨（mó）機。
傳統電機故障時，會導致（zhì）電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量（liàng）增加（jiā），平均轉矩下（xià）降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了（le）模塊化設計，每個模塊電（diàn）機都具有一套獨立的（de）控製係統，大大提升了電機控製的自由（yóu）度,可以利用其多（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（mó）塊電機即可（kě）正常運行（háng）。模塊化電機具有冗餘（yú）的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降（jiàng）額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產（chǎn）工期。
球磨（mó）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（shēng）轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙（xì）大（dà）小來預（yù）防掃（sǎo）膛，而氣隙增大會導致永磁體用（yòng）量增加，提高電（diàn）機製（zhì）造成本（běn）。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（zhuǎn）子之間的間隙恒定（dìng），可將氣隙做的（de）更小（xiǎo），減（jiǎn）少（shǎo）永磁體用量，電機不會發生掃膛現象（xiàng），同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修（xiū）複雜（zá），降低檢修次（cì）數就是（shì）提高生產效率。
4、隨動式（shì）球磨機裝配示（shì）意圖
二、永磁直（zhí）驅立磨技術
1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現（xiàn）負（fù）載工況多樣（yàng）性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇（yù）到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環（huán）境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應（yīng）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（yīng）速度更快（kuài）。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統（tǒng）係統因三相感應電機無法在低速實現大轉（zhuǎn）矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速（sù）起動。為保（bǎo）證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔（fǔ）助設備很多。直（zhí）驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩（jǔ）特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器（qì）軟起動，起動過程隨意設定
傳統係統先由低（dī）速盤車（chē）係統起動，待三（sān）相感應電機（jī）達到起動（dòng）條件後，軟起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（guò）載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉（zhuǎn）速提高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接（jiē）變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據（jù）實（shí）際工況進行調整（zhěng），以（yǐ）滿足各種工況的（de）需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少
係統各構成單元均需要（yào）時常檢查和定期維（wéi）護，傳統係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低速運行的情（qíng）況下進行係統維護。直驅（qū）係（xì）統構成單元簡單，變頻器（qì）控製永（yǒng）磁同步電機直（zhí）接驅動，控製方便。係統（tǒng）內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現（xiàn）在電機低速運行情（qíng）況下進（jìn）行係統（tǒng）維護。
(5）傳動效率高,節能效果明顯（xiǎn）
綜上采用直驅永磁電機取（qǔ）代傳統驅（qū）動係統年節電（diàn）量（liàng）達181萬（wàn）元。（按照（zhào）5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢（shì）與球（qiú）磨機（jī）直驅係統相同，這裏不再一—贅（zhuì）述。
2、永磁直驅立（lì）磨結構示意圖
本新型立磨結構采用（yòng）永磁直驅（qū）電機驅動,提（tí）高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進（jìn）行突破，通過設計一種雙向載荷（hé）扇形模塊（kuài）機構替代大直徑軸承（chéng），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（hěn）強（qiáng）的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代（dài）替傳統的減速（sù）機與三相異步電動機，永磁直驅（qū）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（yòng），並且方便製（zhì）造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利（lì）。
永磁直驅（qū）礦用球磨機 
