1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相（xiàng）異步電動機、聯軸器、減速裝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（zá）、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南蜜桃视频com.www機電設備有（yǒu）限公司聯合設計（jì）研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通（tōng）過將電動機與（yǔ）機械結（jié）構進行機電一體化設計（jì），取消動（dòng）力傳輸（shū）的中（zhōng）間環（huán）節，做成直驅方案，能（néng）直接滿足（zú）荷載的需求，省去傳統（tǒng）磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因數，具有節（jiē）能、起動轉矩大、過載能力（lì）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（yòng）了模塊化設計，不僅降低（dī）了（le）加（jiā）工、製（zhì）造、運輸等難度，還相當於把一（yī）個大功（gōng）率電機做成了多（duō）個小功率電機（jī）。模塊化電（diàn）機的控製（zhì）技術可以實（shí）現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增（zēng）加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模（mó）塊化電機采用多台小功率變頻器（qì）聯合供電，這（zhè）樣設計降低了電機的供電電壓和使（shǐ）用的變（biàn）頻器容（róng）量，從而降低成本。每個模塊電機都（dōu）具有一套獨立的控製係統，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，完全可以隻運行部分模塊電（diàn）機（jī）驅動球磨（mó）機。
在結構方（fāng）麵，本產品電機（jī）的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將（jiāng）整圓的定（dìng）子分成若幹個相互存在間隙（xì）的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種無論球（qiú）磨機轉筒是否震（zhèn）動或偏心，定（dìng）子塊始（shǐ）終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結（jié）構。本產品通過機械結構設（shè）計保證定子與轉子間的（de）間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計（jì）的比普通永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（zī）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（huàn）新的模塊電機即可正（zhèng）常運行。使用本產（chǎn）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驅電機概述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就（jiù）像公（gōng）路，定（dìng）子（zǐ）塊（kuài）就像汽（qì）車。滾輪貼合滾筒（tǒng）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合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球（qiú）磨機因裝配誤差、軸承（chéng）磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機（jī）始（shǐ）終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃（sǎo）膛現（xiàn）象。
本產（chǎn）品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采（cǎi）用獨立的扇形（xíng）定子塊結構，其隨（suí）動原理是在定子（zǐ）塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼（tiē）合滾筒來確定定子與轉子間的間（jiān）隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構（gòu）在球磨機（jī）滾筒不偏心時處於半壓縮狀（zhuàng）態,如果球磨機（jī）滾筒向上波動，轉筒會向上（shàng）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;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸（xī）引力的同（tóng）時，定子（zǐ）塊上的（de）彈性機構（gòu）將其向上頂，保證下方定子（zǐ）塊的滾輪（lún）依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波（bō）動而進（jìn）行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之（zhī）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（shòu）到永磁體對其向下的吸引力（lì）的同時，彈性機構將上（shàng）方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓（yā）力大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置（zhì）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）用模塊化控製，根（gēn）據不同（tóng）功率的電機設計（jì）采用不同個數的（de）隨動式定子（zǐ）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（gè）轉子，模塊電（diàn）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（gù）定在支（zhī）撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方（fāng）向的限位（wèi）。球磨機滾（gǔn）筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安（ān）裝（zhuāng）電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式定（dìng）子塊安裝拆卸十分（fèn）便捷，隻需要沿球磨機的徑向依（yī）次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機（jī）構與定子塊之間的連接杆、彈（dàn）性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出（chū），進（jìn）行檢修或更換新的定子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球（qiú）磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁（cí）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，節約了能源。永（yǒng）磁電機通過（guò）變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則（zé）起動相對困難。這些也是近年來永磁（cí）電機應用（yòng）越來越廣泛的原（yuán）因。
采用（yòng）永磁直驅，取消了中（zhōng）間的減速機、聯軸器（qì）、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將提升至少20%。球磨機（jī）直（zhí）驅係統的傳動效率不（bú）僅（jǐn）得到大幅提升，而且直驅係統的故（gù）障（zhàng）率低，維護（hù）檢修方便，還避免了傳（chuán）統設備因（yīn）漏油造成環境汙染。
由於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，運輸等（děng）難度，還相當於把一個大（dà）功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控（kòng）製技術可以實現降（jiàng）低大功（gōng）率電機的輸入電壓，但是不增加電機的（de）輸入電流，電機不必采用高等（děng）級絕緣，模塊化電（diàn）機采用多台小功率變（biàn）頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本。球磨機運行在（zài）輕（qīng）載（zǎi）工（gōng）況時（shí）,完全可以隻運行部分模塊電（diàn）機驅動球磨機。
傳統電機故（gù）障時，會（huì）導致電（diàn）機（jī）合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加（jiā），無法繼續正常運（yùn）行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機（jī）都具有一套獨立（lì）的控製係統，大大提升了電機控製的自由（yóu）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）以直接拆卸（xiè）故障電機更換（huàn）新的模塊電機即可正常運（yùn）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（kuài）降額運行（háng）。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變（biàn）或重載產生震動等（děng）因素會發生轉子偏心現象（xiàng），偏心（xīn）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（zēng）加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會（huì）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（jī），能（néng）在轉筒偏心時保（bǎo）證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣（qì）隙做的（de）更小，減少永磁體（tǐ）用（yòng）量（liàng），電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能（néng）繼續（xù）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（shēng）產效率。
4、隨（suí）動式球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立磨技術（shù）
1、立磨直驅對比於（yú）傳統感應電機（jī）的優點( 1）變頻調（diào）速（sù）控製，實現負載工況多樣性
傳統立磨速（sù）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（xì）統工作環境，係統（tǒng）反（fǎn）應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能（néng）力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加（jiā）了速度調節以快速適應（yīng）係統工作（zuò）環境，係統反應速（sù）度更快。
(2）係統簡單,可靠（kào）性高
傳（chuán）統係（xì）統因三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足立磨的低速起動。為保證在電機（jī）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（gǎn）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（chéng）複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機（jī）起動，轉矩特性滿足需（xū）要，無需盤車係（xì）統（tǒng）和減速器，輔助係統少（shǎo），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（qǐ）動條件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係統運行。係統控製複雜（zá），低速（sù）無法實現過載輸出。在低速過（guò）程需（xū）要（yào）盤車係統，將轉速提高到三相感應（yīng）電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿（mǎn）足各種工況（kuàng）的需求。低速可過載輸出，滿足起動需（xū）要，取代盤車係統（tǒng）。
(4）無減速器，維護成本（běn）更低,維護次數少
係統各構成（chéng）單元均需要時常（cháng）檢查（chá）和定期維護，傳統係統構成單元多（duō）。同時立磨（mó）減速（sù）器結構複雜（zá）需要經常維護（hù），維護成本費用高。同時係統無法實現在低速（sù）運行的情況下進行係（xì）統維護。直驅係統（tǒng）構成單（dān）元簡單，變頻器控製永（yǒng）磁同步電（diàn）機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無（wú）需額外進行維護，係（xì）統維（wéi）護成本低。同時，係統（tǒng）可實現在電機低速運行情況下進（jìn）行係（xì）統維護。
(5）傳動效率高,節能效果明（míng）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（shì）與球磨機直驅係統相同，這裏不再一（yī）—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。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行（háng）突破，通過設計一種雙向（xiàng）載荷扇（shàn）形模塊機（jī）構替代大直徑軸承，方便加（jiā）工、生產、運（yùn）輸、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機構與（yǔ）不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作（zuò）用，並且方便（biàn）製造、裝（zhuāng）配維（wéi）護，節省成本（běn）。均已申請專 利。
永磁直（zhí）驅礦用球磨機 
