1、技術（shù）背景
傳統的球（qiú）磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯（lián）軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行（háng）驅動，導致球磨機的傳動係統（tǒng）存在機械傳動鏈冗（rǒng）長、效率低、機構複雜、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（yǔ）河南日本一二三区视频在线機電設備有限公司聯合設計研（yán）發的球磨機、立磨（mó）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（chuán）輸的中間（jiān）環節（jiē），做成直驅方案（àn），能（néng）直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因數，具（jù）有節能（néng）、起動轉矩大、過載（zǎi）能力強、係統免維護、自動化程（chéng）度高（gāo）等（děng）優點。
在控製方麵,本產品電機定子采用（yòng）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（diàn）機。模塊（kuài）化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的（de）輸入電壓，但是不（bú）增加電機的輸入電流（liú），電機不必采（cǎi）用高等級絕緣。模（mó）塊化（huà）電機采用多台（tái）小功率變頻（pín）器聯（lián）合供電（diàn），這樣設計降低了電機的供電電壓和（hé）使用的變頻器容量（liàng），從而降低成本。每個模塊電機（jī）都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機（jī）運行在（zài）輕載工況時，完全可以（yǐ）隻運行（háng）部分（fèn）模塊電（diàn）機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機的定子采用（yòng）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（jiān）隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一（yī）種無（wú）論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終（zhōng）跟隨轉筒（tǒng）運動從而保持定子與（yǔ）轉（zhuǎn）子間隙恒定的結構。本產（chǎn）品通過機械（xiè）結構設計保證定子與（yǔ）轉子間的間隙（xì）恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通（tōng）永磁直驅電機（jī）的小很多，從而大幅降低電（diàn）機永磁體用量，降低生產成本，節約稀（xī）土資源，節能用電量。當模塊發生故障（zhàng）時，直接拆卸故（gù）障電機，更換新的模塊（kuài）電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發（fā）生故障而影響到（dào）生產工期。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述
本（běn）產品的（de）隨動式定子（zǐ）結構構成一種“小車（chē）結（jié）構”，滾筒（tǒng）就像（xiàng）公路，定子塊（kuài）就像汽（qì）車。滾輪貼合滾筒旋轉（zhuǎn）相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地（dì）麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪（lún）貼合滾（gǔn）筒（tǒng），保證（zhèng）定子、轉子間（jiān）隙恒定，在（zài）球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等（děng）原因造成（chéng）電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正（zhèng）常運轉，保證（zhèng）磨機始終運行在（zài）性能狀態，不（bú）必停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更小（xiǎo），減少永磁體用量（liàng），並且因（yīn）為（wéi）隨動式結構，電機不會發（fā）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（diàn）機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩側安裝（zhuāng）滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定（dìng）子與轉子間的間隙，定子塊（kuài）徑向外側設有與（yǔ）支撐框架相連的彈性（xìng）機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏（piān）心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子（zǐ）塊（kuài）上安裝的滾輪，進而帶（dài）動定（dìng）子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子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將其（qí）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）塊跟隨轉筒波動而進（jìn）行徑向與圓周方向（xiàng）的移動，從而保證定子、轉（zhuǎn）子之間的間隙（xì）不變。球（qiú）磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受（shòu）到永磁體對（duì）其向下的（de）吸（xī）引力的同時，彈性機構將上方其向下（xià）壓（yā）,下方定子（zǐ）塊被（bèi）轉筒向（xiàng）下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因（yīn）彈性裝（zhuāng）置（zhì）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（cǎi）用（yòng）模塊（kuài）化（huà）控製，根據不同功率的電（diàn）機設計采用不同個數的（de）隨動式定子塊構成（chéng）一台模塊電機，一台整圓電機由多台模塊電機構（gòu）成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電（diàn）機（jī）包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有（yǒu）固定在支撐（chēng）框（kuàng）架上的擋板來（lái）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（zhī）撐（chēng）板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式定子（zǐ）塊（kuài）安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨（mó）機的徑（jìng）向依次（cì）拆（chāi）卸密封外殼、彈性機（jī）構、彈性機構與定子塊之間的連接（jiē）杆（gǎn）、彈性機（jī）構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出（chū），進行檢修或更換新的定子（zǐ）塊。
3、采（cǎi）用本產品代替傳統磨機的電機驅動係（xì）統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒（chǐ）輪結（jié）構進行驅動。永磁同（tóng）步電機與感（gǎn）應電機相比優勢是它有較高的效率和功率（lǜ）因數（shù），損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應（yīng）速度快，感應電機則起動相對困難。這（zhè）些（xiē）也是近年來永磁電機應用越來越（yuè）廣泛的原因。
采用永（yǒng）磁直驅，取消了中間的減速機（jī）、聯軸器、及（jí）齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統（tǒng）的（de）傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統的故障率（lǜ）低，維護（hù）檢修方便，還避免了（le）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（shè）計，不僅降低了加工，製（zhì）造，運輸（shū）等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電（diàn）機。模塊化電機的控製（zhì）技術可以實現降低大功率（lǜ）電機的輸入電壓，但是不增加（jiā）電機的輸入電流（liú），電機不必采用高等級絕（jué）緣（yuán），模塊（kuài）化（huà）電機采用多台小功率變頻（pín）器聯合供電。這樣（yàng）設計降低了電機的供電電壓（yā）和使用的變頻器容量，從而（ér）降（jiàng）低成本。球磨機運行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運行部分（fèn）模塊電機驅（qū）動球磨機。
傳統電（diàn）機故障時，會導（dǎo）致電機合成磁（cí）動勢發生畸變，諧波（bō）含量增加，平均轉矩下降，轉矩（jǔ）波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本（běn）產品進行了模塊（kuài）化設計，每個模（mó）塊電機都具（jù）有一套獨立的控製係統，大大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（zài）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運行。模塊化（huà）電機具有冗（rǒng）餘的模塊數，也可切除故（gù）障子模塊而控（kòng）製其餘（yú）正常子模（mó）塊降額運行。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（jiā）工（gōng）誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變（biàn）或重（chóng）載產生震動等因素會發生轉子偏心（xīn）現象，偏心嚴重時（shí）還會造成電（diàn）機掃膛（táng）損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙（xì）增大（dà）會導致永磁（cí）體用（yòng）量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機（jī），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（yòng）量，電機不會發生掃膛現象，同時因為（wéi）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（gèng）長，大（dà）體積球磨機檢修（xiū）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（èr）、永磁直驅立磨技術
1、立磨（mó）直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實（shí）現負載工況（kuàng）多樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整（zhěng）磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同（tóng）步電機采用變（biàn）頻調速，適應工（gōng）況能力強（qiáng）。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應（yīng）係統工（gōng）作（zuò）環境，係統反應速度更快。
(2）係統（tǒng）簡單,可靠性高
傳統（tǒng）係統因三相感應電機（jī）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）裝置。三相感應電機起動後，通過（guò）減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設（shè）備很多。直驅係統由變頻控製（zhì）係統控製永磁（cí）同步（bù）電機（jī）起動，轉矩特（tè）性滿足需要，無需盤車（chē）係統和減速器，輔助（zhù）係統（tǒng）少，結構簡（jiǎn）單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三（sān）相感應電機達（dá）到起動（dòng）條件後，軟（ruǎn）起（qǐ）動裝置起動（dòng）三相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法（fǎ）實現過載輸出。在低速過程（chéng）需要盤車係統（tǒng），將轉（zhuǎn）速提高到（dào）三相感應電機起動條件。直（zhí）驅係統直接變頻低速起（qǐ）動，係統直接（jiē）運行，係統（tǒng）控製（zhì）簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸（shū）出，滿足起動（dòng）需要，取代盤車係統（tǒng）。
(4）無減速器，維護成本更低,維（wéi）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（xì）統構成單元多。同（tóng）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（sù）運行的情況（kuàng）下進行（háng）係統維護。直驅係（xì）統（tǒng）構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電（diàn）機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需（xū）額外進行維護，係統維護成本（běn）低。同（tóng）時，係統可實現在電機低速運行情況（kuàng）下進（jìn）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）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球（qiú）磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示（shì）意圖
本新型立（lì）磨結構采用永磁直驅電機驅動,提（tí）高了立（lì）磨效率。在（zài）立磨扶正軸承（chéng）與壓力軸承（chéng）上進行突破，通過設計一種雙向載（zǎi）荷扇形模塊機構（gòu）替（tì）代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸（shū）、裝配、維修，並降低成本（běn）,在工程實際中具有很強的實用型。
針對大、中、小型不（bú）同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷（hé）機構（gòu）與（yǔ）不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且（qiě）方便（biàn）製造、裝（zhuāng）配維護，節省成（chéng）本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
