1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置（zhì）以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械（xiè）傳（chuán）動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學電機（jī）與控製（zhì）技術研究所與河南蜜桃视频com.www機電設備有限公司聯合設（shè）計研發的球磨機、立磨機采用（yòng）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（jì），取消動（dòng）力傳輸（shū）的中間環節，做成（chéng）直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機（jī）的減速機，顯著提高了電機的效（xiào）率與功率（lǜ）因數，具有節能、起動轉矩（jǔ）大、過載能力強、係統免維護、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（jǐn）降低了加工、製造、運輸等難度（dù），還（hái）相當（dāng）於把一個（gè）大功率電（diàn）機（jī）做成（chéng）了多（duō）個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電（diàn）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（gōng）率變頻器聯合供電，這樣設計（jì）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（dú）立的控製係統（tǒng），大（dà）大提升了電機控製的自由度，球磨（mó）機運行在輕載工況時（shí），完全可以隻運行部（bù）分模塊電機驅動（dòng）球磨機。
在結構方麵，本產品電（diàn）機的（de）定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成（chéng）若幹個相互存在間隙的小扇形塊（kuài），通過（guò）機械（xiè）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（shǐ）終跟隨轉筒運動從而保持定（dìng）子與轉子間隙（xì）恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子間（jiān）的間隙（xì）恒定，電機不（bú）會發生掃膛現象，因此電（diàn）機的氣隙可以設計的比普通永（yǒng）磁直驅電機的小很多（duō），從而大幅（fú）降低電機永磁體用量，降（jiàng）低生產成（chéng）本（běn），節約（yuē）稀土資源，節能用電量。當模塊發（fā）生（shēng）故障時（shí），直接拆（chāi）卸故障（zhàng）電機，更換新（xīn）的模塊電機即可（kě）正常運行。使用本產品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（shì）永磁（cí）直驅（qū）電機概述（shù）
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車（chē）結構”，滾筒就像公路，定子塊就像（xiàng）汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車（chē）在公路（lù）行駛（shǐ），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（lún）貼合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨（mó）機因（yīn）裝配誤差（chà）、軸承磨損、滾筒形變、重載震動（dòng）等原因造成電（diàn）機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常（cháng）運轉，保證磨機始終運（yùn）行在性能狀態（tài），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（cí）體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定（dìng）子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，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滾輪且滾輪貼合滾筒（tǒng）來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀（zhuàng）態（tài）,如（rú）果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子（zǐ）塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上（shàng）移（yí）動，上方彈性機構繼續壓（yā）縮;下方（fāng）定子塊在受到永磁體對其向上的吸引（yǐn）力的同時（shí），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，使定子塊（kuài）跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定（dìng）子、轉子之間的間隙不（bú）變。球磨機滾筒向下複位或繼續（xù）向下（xià）波動（dòng），則上方定子塊（kuài）在受到永磁體對其向下的吸（xī）引力的同時，彈（dàn）性機構將上方其向下壓,下方定子塊被（bèi）轉（zhuǎn）筒向下（xià）壓。
本產品彈性（xìng）裝（zhuāng）置的壓力大小可調，對於不同（tóng）位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置（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用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數的（de）隨動式（shì）定子塊構（gòu）成一台模塊電機，一（yī）台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上（shàng）。相鄰隨動式（shì）定子塊間（jiān）設有固定在支（zhī）撐（chēng）框架上的擋板（bǎn）來對定子（zǐ）塊進行圓周方（fāng）向的限位。球磨機滾（gǔn）筒的法蘭處（chù）銜（xián）接T型支撐板,用於（yú）支（zhī）撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式定子塊（kuài）安裝拆卸（xiè）十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外（wài）殼、彈（dàn）性機構（gòu）、彈性（xìng）機構與定子塊之間的連接杆、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塊。
3、采用本產品代替傳統磨機（jī）的電機驅（qū）動係統的優點
現階段大多數的球磨（mó）機仍采用（yòng）三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進（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功率因數，損耗大大降（jiàng）低，節約了能（néng）源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的（de）原因。
采（cǎi）用永磁直驅，取消了中間（jiān）的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係統的傳動效（xiào）率將提升至少（shǎo）20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提（tí）升，而且直驅係統的故障率（lǜ）低，維護檢（jiǎn）修方便，還避免了傳統設備因（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（bú）僅降低了加工，製造（zào），運（yùn）輸等難度，還相當於把一個（gè）大功（gōng）率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控（kòng）製（zhì）技（jì）術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但（dàn）是不增加電機的輸入電流，電機（jī）不必采用高等級絕緣（yuán），模塊化（huà）電機（jī）采用多台小（xiǎo）功率變頻器聯合供電。這樣（yàng）設計降低（dī）了電機（jī）的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成（chéng）本。球磨機（jī）運行在輕載（zǎi）工況時,完全可以隻（zhī）運行部分模塊電機驅（qū）動球（qiú）磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧（xié）波含量增加，平均轉矩（jǔ）下降，轉矩（jǔ）波動顯著增（zēng）加（jiā），無法繼續正常運（yùn）行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大（dà）大提升了電機控製的自由度,可以（yǐ）利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時（shí）。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具（jù）有冗餘（yú）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（yùn）行。使用本產品完全不會因電機（jī）發（fā）生故障而影響到（dào）生產工期。
球磨（mó）機因加工誤差、軸承磨損、滾筒（tǒng）形變或重載產生震（zhèn）動等因（yīn）素會發生轉子偏心現（xiàn）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大小來預防掃膛，而（ér）氣隙增大會導致永磁（cí）體用量增（zēng）加，提高電機製造（zào）成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏（piān）心（xīn）時保證定子與轉子之間的間隙恒（héng）定，可將氣隙做的（de）更小，減少永磁體用量，電（diàn）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繼（jì）續正常工作，檢修次數更少（shǎo），工作時間更長，大體積球磨機（jī）檢修複雜，降低檢修次數就是提高生（shēng）產效率。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對比於傳統感（gǎn）應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負（fù）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，調整磨鞮高（gāo）度來改變係統工作環（huán）境，係統反應速度慢（màn）。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（wài），還增加了速度調節以快速適應係統（tǒng）工作環境，係統（tǒng）反應速度更快。
(2）係統簡（jiǎn）單,可靠性高
傳統係（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（pán）車係（xì）統（tǒng）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（chōng）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，係統運行的輔助設備很多。直（zhí）驅（qū）係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足（zú）需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單（dān）。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳（chuán）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（dòng）裝置（zhì）起動（dòng）三相感應（yīng）電（diàn）機，係統運行。係統控製複（fù）雜，低速無法實現（xiàn）過（guò）載輸出。在低速過程需（xū）要盤車係統，將（jiāng）轉速提（tí）高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起（qǐ）動，係統直接運行（háng），係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實（shí）際工況進行（háng）調整，以滿足（zú）各種工況（kuàng）的需（xū）求。低速（sù）可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統（tǒng）。
(4）無減速器，維護成本更（gèng）低（dī）,維護次數少
係統各構成單元均需要時常檢查和定期（qī）維護，傳統係統構成單元多（duō）。同時立磨減速（sù）器結構複雜需（xū）要經常維護，維護（hù）成本費用高。同時係統無法實現在低速運行（háng）的情況下進（jìn）行係統維護。直驅係統構成單元簡（jiǎn）單，變頻器控製永磁同步（bù）電機直接驅動，控（kòng）製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情（qíng）況下進行係統（tǒng）維護。
(5）傳動效率高,節能效果明顯（xiǎn）
綜上采用直驅永（yǒng）磁電機取代傳統驅動係統年節電量達（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅（qū）係統的優勢與（yǔ）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磁直驅電（diàn）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（háng）突破，通過設（shè）計一種雙（shuāng）向載荷扇形模（mó）塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生（shēng）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（yòng）型。
針對大、中、小型不同（tóng）尺寸的（de）立磨，分別設計了三種（zhǒng）立磨專用（yòng）永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直（zhí）驅電機具（jù）有雙向載荷機構與不同的放置（zhì）位置，均能達到扶正與（yǔ）承壓的（de）作用，並且方（fāng）便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
