1、技術背景
傳（chuán）統的球（qiú）磨機、立磨機大都采用三相異步電（diàn）動機、聯軸（zhóu）器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護（hù）工作量大等問題。
沈（shěn）陽工業大學電機與控製技術研究所與河南日本一二三区视频在线機電設備有（yǒu）限公司聯合設計研發的球磨（mó）機、立磨（mó）機采用永磁（cí）直驅電機（jī）,通過將電動機與機械（xiè）結構進行機電一體（tǐ）化設計，取消動力傳輸的中間（jiān）環節，做成直驅方案，能直（zhí）接（jiē）滿足荷載的（de）需求（qiú），省去（qù）傳統磨機的減速機（jī），顯著提高（gāo）了電機的效（xiào）率與功率因數，具有節能、起動轉（zhuǎn）矩大、過載能力強、係統免（miǎn）維護、自動（dòng）化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低（dī）了加工、製造、運（yùn）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。模塊化電機的控製技術（shù）可以實現降低大功率電機的輸入電（diàn）壓（yā），但是不增加電機（jī）的輸入電流，電機不必采用（yòng）高等級絕緣。模塊化電機采（cǎi）用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成（chéng）本（běn）。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自（zì）由（yóu）度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球（qiú）磨機。
在結構方麵（miàn），本產品電（diàn）機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓（yuán）的定子分成若幹（gàn）個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動（dòng）或偏心，定子塊（kuài）始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子（zǐ）間（jiān）隙恒定的（de）結構。本產品通過機械結（jié）構設計（jì）保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生（shēng）掃膛現象，因此電（diàn）機（jī）的氣（qì）隙可以設計的比普通永（yǒng）磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時（shí），直接拆卸（xiè）故障電機，更換新的（de）模塊電機（jī）即可正（zhèng）常運行（háng）。使用（yòng）本產品完全不會（huì）因電機發生（shēng）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（běn）產品的（de）隨動式定子結（jié）構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子（zǐ）塊就像汽車（chē）。滾（gǔn）輪貼合滾筒旋（xuán）轉相當於汽車在公路行駛，公路的起（qǐ）伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動（dòng）不影響滾輪貼合（hé）滾（gǔn）筒，保證定子（zǐ）、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變、重載震動等原因（yīn）造（zào）成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在（zài）性能狀態（tài），不必停（tíng）機檢修（xiū）。同時電機定（dìng）子與轉子間的間隙也可以做的更小，減少永（yǒng）磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發（fā）生（shēng）掃膛（táng）現象（xiàng）。
本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永（yǒng）磁直驅（qū）電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在（zài）定子塊的軸向兩（liǎng）側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外（wài）側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒（tǒng）不偏心時處於半壓縮狀態,如果（guǒ）球磨機滾筒向上（shàng）波動，轉（zhuǎn）筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動（dòng）定子塊向上（shàng）移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁（cí）體對其向（xiàng）上的吸引力（lì）的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒（tǒng）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，則上方定子塊在受到永磁體對其向（xiàng）下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定（dìng）子塊被轉（zhuǎn）筒向下壓。
本產品彈（dàn）性裝置的壓力大小可調，對於不（bú）同位置的定子塊（kuài）設置不（bú）同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪（lún）或轉筒磨損較快。
本（běn）產品（pǐn）將永磁電機采用模塊（kuài）化控製，根據不同功率（lǜ）的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊構（gòu）成一台模（mó）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（gè）轉子，模塊電機（jī）包繞式安（ān）裝在（zài）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（bǎn）來對定子塊進（jìn）行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐（chēng）板,用於支撐安裝電（diàn）機（jī）轉（zhuǎn）子鐵心及磁（cí）鋼。
本產品的隨動式（shì）定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿（yán）球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性（xìng）機（jī）構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐（chēng）架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換（huàn）新的定子（zǐ）塊。
3、采用（yòng）本產品代替（tì）傳統磨機的電機驅動係統（tǒng）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（qì）、減（jiǎn）速裝置以及齒輪（lún）結構進行（háng）驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的（de）效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通（tōng）過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度（dù）快，感應電機則起動相對困難（nán）。這些也（yě）是近年來永磁（cí）電機應用越來越廣泛的原因。
采用永（yǒng）磁（cí）直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及（jí）齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈（liàn），直驅係統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），而且直驅係統的故（gù）障率低，維護檢（jiǎn）修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙（wū）染。
由於本產品電機（jī）定子采用了（le）模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運（yùn）輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多個（gè）小（xiǎo）功率電機。模塊化電（diàn）機的控製技術可以實現降（jiàng）低大功率電機的（de）輸入電壓，但是不增加電機的（de）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頻器（qì）聯合供電。這樣（yàng）設計降（jiàng）低了電機的供電電壓和使（shǐ）用的變（biàn）頻器容量（liàng），從而降低成本。球磨機運行（háng）在輕載工（gōng）況（kuàng）時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加（jiā），平均轉矩下降（jiàng），轉矩波動顯著增加，無法繼（jì）續正常運（yùn）行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊（kuài）電機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,可以利用（yòng）其多（duō）電（diàn）機結（jié）構和控製靈（líng）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）塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切（qiē）除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響（xiǎng）到（dào）生產工（gōng）期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子（zǐ）偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損（sǔn）壞電（diàn）機，實際生產中常常通過增（zēng）加氣隙大小來（lái）預防掃膛，而（ér）氣隙增大（dà）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（de）模塊電機，能（néng）在（zài）轉筒偏心時保（bǎo）證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更（gèng）小，減少（shǎo）永磁體用量，電機不會發生掃膛現象（xiàng），同時因為（wéi）該隨動式定子（zǐ）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，大體積（jī）球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高（gāo）生產（chǎn）效率。
4、隨動式（shì）球磨機裝配示意圖
二、永（yǒng）磁（cí）直驅立磨技術
1、立磨（mó）直驅對比於傳（chuán）統感（gǎn）應電機的優點( 1）變頻調速（sù）控製，實現負載工況多樣（yàng）性
傳（chuán）統立磨速度單一，工況適（shì）應能力差。遇到（dào）突發事件（jiàn），調（diào）整磨鞮（dī）高度（dù）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速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整（zhěng）磨輾（niǎn）高度外，還增加了速度調節以快速（sù）適（shì）應係統工作環境，係統反應（yīng）速度更快。
(2）係統簡（jiǎn）單,可靠性高
傳統係統因三相感（gǎn）應電機無（wú）法在低（dī）速（sù）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（qǐ）動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需（xū）增（zēng）加（jiā）軟起動裝置。三相（xiàng）感應電機起動（dòng）後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備（bèi）很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁（cí）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，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感（gǎn）應電機，係統運（yùn）行。係統控製複（fù）雜，低（dī）速無法實現過（guò）載輸（shū）出。在低速過程需要盤（pán）車係（xì）統，將轉速（sù）提（tí）高到三相感應電機（jī）起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製（zhì）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（dī）速可過載輸（shū）出，滿足起（qǐ）動需（xū）要（yào），取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成（chéng）本更低,維護（hù）次數少
係統各構成單元均需（xū）要時常檢查和定期（qī）維護，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（wéi）護成本費用高。同時係統無（wú）法實現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（dān），變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無（wú）減速器（qì），無需額（é）外進行維護，係統維（wéi）護成本低。同時，係統（tǒng）可實現在電機低速（sù）運行情況下進行係統維護。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采用直驅（qū）永磁電機取代傳統驅動係統年節電量達181萬（wàn）元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的（de）優勢（shì）與球磨機直驅係統（tǒng）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（yǒng）磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承（chéng）與壓（yā）力軸承上進（jìn）行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊（kuài）機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝（zhuāng）配、維修，並（bìng）降低成（chéng）本,在工程實際中具有很強的實用型。
針（zhēn）對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別（bié）設計了三種（zhǒng）立（lì）磨專用永磁電機，代替傳統的減速機與三相（xiàng）異步（bù）電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷（hé）機構與不同的放置位（wèi）置，均（jun1）能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦（kuàng）用球磨機 
