1、技術背景
傳統的（de）球磨機、立（lì）磨機大都采（cǎi）用三相異步電動機、聯（lián）軸器、減速（sù）裝置以及齒輪結構進行（háng）驅動，導致（zhì）球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低（dī）、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學電機與控製技術（shù）研究所（suǒ）與河南蜜桃视频com.www（xīn）機（jī）電設備有限公司聯合設計（jì）研發的球磨機、立磨機采用（yòng）永磁直（zhí）驅電（diàn）機,通過將電動機與（yǔ）機械結構進行機電一體化設計，取消（xiāo）動力傳輸的中（zhōng）間環節，做成直驅（qū）方案，能直（zhí）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率與功率（lǜ）因數，具有節能、起動轉（zhuǎn）矩大、過載能（néng）力強、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（zǐ）采用了模塊化設計，不僅降低了加（jiā）工、製造、運輸等難度（dù），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可以實現降低大功率電機的輸入電壓（yā），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聯合供電，這樣設計降低了電機的供（gòng）電電壓（yā）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（yī）套獨立的控製係統，大大提升（shēng）了電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機（jī）驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電（diàn）機的定子采用了一種（zhǒng）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隙的小扇形（xíng）塊，通（tōng）過機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否（fǒu）震（zhèn）動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運（yùn）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計保證定子與轉子間（jiān）的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣（qì）隙可以設計的比普通永（yǒng）磁直驅電機的小很多（duō），從而大幅降（jiàng）低電機永磁體用量（liàng），降低生（shēng）產成本（běn），節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障（zhàng）時，直接拆卸故障電機，更換新的（de）模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故（gù）障而影響到（dào）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”，滾筒就像公路（lù），定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車（chē）在公路行（háng）駛，公路的（de）起伏不影響車輪與（yǔ）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（xì）恒（héng）定，在球磨（mó）機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍（réng）能正常運轉，保證磨機始終運行在（zài）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（yǐ）做的更小，減少永磁體用量（liàng），並且因為隨動式（shì）結構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電（diàn）機的定子為隨動式結構,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（dìng）子塊的軸向兩側安裝滾輪（lún）且滾輪貼合滾筒來（lái）確定定子與轉（zhuǎn）子間的間隙，定子塊徑向外（wài）側設有（yǒu）與支撐框架相連（lián）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態,如果球磨機滾筒向上（shàng）波動（dòng），轉筒會向上頂定子塊上安裝（zhuāng）的滾輪，進（jìn）而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼（jì）續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方（fāng）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行徑向與圓周方向（xiàng）的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙（xì）不變。球磨機（jī）滾筒（tǒng）向下（xià）複位或繼續向下波動，則上（shàng）方定（dìng）子塊在受到（dào）永磁體對其向下的吸引力的同時，彈（dàn）性（xìng）機構（gòu）將上方其向下壓,下方定子塊被（bèi）轉筒向下壓。
本產品彈性裝置（zhì）的壓力大小可（kě）調，對於不同位置的定子塊設置不（bú）同的壓力,避免因（yīn）彈性裝置（zhì）設置的壓力（lì）過大造成滾（gǔn）輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電（diàn）機采用（yòng）模塊化控製，根據不同功率（lǜ）的電機（jī）設計采（cǎi）用不（bú）同個數的隨動式定子塊構成（chéng）一台模塊電機，一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模（mó）塊電機共用（yòng）同一個轉子，模塊電機包繞式安（ān）裝（zhuāng）在球磨（mó）機滾（gǔn）筒上（shàng）。相鄰隨動式定子塊間（jiān）設有固定在支撐框架上的擋板來對（duì）定（dìng）子塊（kuài）進行圓周方向的限位。球（qiú）磨機滾筒（tǒng）的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本（běn）產品的隨動式定子（zǐ）塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向（xiàng）依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆（gǎn）、彈性機構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑（jìng）向拉出，進行檢（jiǎn）修（xiū）或更換新的定（dìng）子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動（dòng）係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用三相感（gǎn）應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應（yīng）電機（jī）相比優勢是它有（yǒu）較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能（néng）源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機（jī）運行平穩，係統響應速度快，感（gǎn）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原因（yīn）。
采（cǎi）用永磁直驅，取消了中（zhōng）間的減速機、聯軸（zhóu）器、及齒輪的傳（chuán）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%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且（qiě）直驅係統的故障率（lǜ）低，維護檢修（xiū）方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定（dìng）子采用了模塊化（huà）設計，不僅降低（dī）了加工，製造，運輸等難度（dù），還相當於把（bǎ）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可以實現降低大（dà）功率電機的（de）輸入電壓，但是不增加電機（jī）的輸（shū）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容量，從而降低成本。球磨機運行在（zài）輕（qīng）載（zǎi）工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機（jī）。
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，平均轉矩下降，轉（zhuǎn）矩波動顯著增加，無法繼續正（zhèng）常運行。而本產品進（jìn）行了（le）模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提（tí）升了電機控製的自由度,可以利用（yòng）其多電（diàn）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（diàn）機更換新的模塊（kuài）電（diàn）機即可正常運行。模塊化電機具有（yǒu）冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其（qí）餘正常子模塊降（jiàng）額運行。使用本產品完全不會因電（diàn）機發生故障（zhàng）而影響到（dào）生（shēng）產（chǎn）工期。
球磨機因加工（gōng）誤差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變或重載產生震動等（děng）因素會發生轉子偏心現象（xiàng），偏心嚴（yán）重時還會造成電機掃膛損壞（huài）電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛（táng），而氣隙增大會導致（zhì）永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結（jié）構的模塊電機，能在轉（zhuǎn）筒偏心時保證定子與轉（zhuǎn）子之間的（de）間隙（xì）恒定，可將氣（qì）隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子（zǐ）結構在偏心時（shí）能繼（jì）續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長（zhǎng），大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球（qiú）磨機（jī）裝配示意圖
二、永（yǒng）磁直驅立磨技術
1、立磨直（zhí）驅對比（bǐ）於傳統感應電機的（de）優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性（xìng）
傳統（tǒng）立磨速度單一（yī），工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環（huán）境，係統反應（yīng）速度（dù）慢。永磁同步（bù）電機采用（yòng）變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調（diào）整磨輾（niǎn）高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應（yīng）速度更快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無法在低速實現（xiàn）大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動（dòng）過程不對電網造成（chéng）過大的衝擊，需增（zēng）加軟（ruǎn）起動裝置。三相感應電（diàn）機起（qǐ）動後，通（tōng）過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行（háng）的輔（fǔ）助設備很多。直驅（qū）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（pán）車係統和（hé）減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻（pín）器軟起動，起動過程（chéng）隨意（yì）設定
傳統係統先（xiān）由低速盤車係統起動（dòng），待三相感應電機達到起動條（tiáo）件後，軟（ruǎn）起動裝置起動三相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現（xiàn）過載輸出。在低速過程（chéng）需（xū）要盤車係統，將轉速提高到三（sān）相感應電機起動條件。直驅係統直接變（biàn）頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單（dān）。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調（diào）整，以滿（mǎn）足各種（zhǒng）工況（kuàng）的需求。低（dī）速可過載輸出，滿足起動需要（yào），取（qǔ）代盤車係統。
(4）無（wú）減速（sù）器，維護成本更低,維護次數少（shǎo）
係統各構（gòu）成單元均需（xū）要時（shí）常檢查（chá）和定期維護，傳統係（xì）統構成單元多。同時立（lì）磨減速器結構複（fù）雜需要經常維護，維護成本（běn）費用高。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統維（wéi）護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁（cí）同步（bù）電機直接驅（qū）動，控製方便。係統內無減速器，無（wú）需（xū）額外進行（háng）維護，係（xì）統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速（sù）運行情況下進行係（xì）統（tǒng）維護（hù）。
(5）傳（chuán）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（qū）動係（xì）統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式（shì）鯤磨機直驅係（xì）統的優勢與球（qiú）磨機直驅（qū）係統相同，這裏不再一（yī）—贅述。
2、永磁（cí）直驅立磨結構示意圖（tú）
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率（lǜ）。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進（jìn）行突破，通（tōng）過設計（jì）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、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具（jù）有很強的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計（jì）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（dòng）機，永磁直（zhí）驅電機具有雙向載荷（hé）機構與不同的放置位（wèi）置，均能達到扶正與承壓的作用，並（bìng）且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利（lì）。
永磁直驅礦用球（qiú）磨機 
