1、技術（shù）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（sù）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（xiè）傳動鏈冗長、效率低（dī）、機構複雜、運行維護工（gōng）作量（liàng）大等問題。
沈陽工業大學電（diàn）機與控製（zhì）技術研究所與河南小黄鸭视频官网機電設備有限公司（sī）聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與（yǔ）機械結構進（jìn）行機電一體化（huà）設計，取消動力傳輸的中（zhōng）間環節，做成直驅方（fāng）案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨（mó）機（jī）的減速機，顯著提高（gāo）了電機的效率與功率因數，具有節能、起（qǐ）動轉（zhuǎn）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（cǎi）用了模塊化（huà）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（lǜ）電機做成了多個（gè）小功率電機。模塊化電（diàn）機的控（kòng）製技術可以實現降低大功率電機（jī）的輸入電壓，但是不（bú）增（zēng）加電機的輸入電流，電機不必采用（yòng）高（gāo）等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率變頻器聯（lián）合（hé）供電，這樣設計降（jiàng）低了電機的供電電（diàn）壓和使用的變頻器容量（liàng），從（cóng）而降（jiàng）低成本（běn）。每個模塊電機都具有一套獨立的控製（zhì）係統，大大提升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（qiú）磨機。
在結構方麵，本產品電（diàn）機（jī）的（de）定子采（cǎi）用（yòng）了一種自（zì）主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹（gàn）個相互存（cún）在間隙的小扇形（xíng）塊，通過機（jī）械結構（gòu）設計，確定了一種（zhǒng）無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從（cóng）而保（bǎo）持定子（zǐ）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（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永磁直驅電機的小很多，從（cóng）而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土（tǔ）資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，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（jī）發生故障而影響（xiǎng）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（shì）定子結構構（gòu）成（chéng）一種“小車結（jié）構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行（háng）駛，公路的（de）起（qǐ）伏不影響（xiǎng）車輪與地麵（miàn）貼合（hé），即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合（hé）滾筒，保證定（dìng）子、轉子間隙（xì）恒（héng）定，在球（qiú）磨機因裝配誤差、軸承磨損（sǔn）、滾（gǔn）筒形（xíng）變、重載震動等原因造（zào）成電機偏心、氣隙不均勻時，仍（réng）能正常運轉，保證磨機（jī）始終運行在性能狀態，不（bú）必停機（jī）檢修。同時電機定子與轉（zhuǎn）子間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因（yīn）為隨動式結構，電機不（bú）會發（fā）生掃膛現象。
本產品電機的定子為（wéi）隨（suí）動式（shì）結構,基於模塊化永磁（cí）直驅（qū）電機，采用獨立的（de）扇形定子塊結構，其隨動原理（lǐ）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子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有（yǒu）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（xīn）時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒（tǒng）向（xiàng）上波動，轉筒會向上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引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的（de）滾輪依（yī）然貼合轉筒（tǒng）外表麵（miàn），使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周（zhōu）方向的移動，從而保證定子（zǐ）、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向（xiàng）下複（fù）位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁（cí）體對（duì）其向下的吸（xī）引力的同時，彈性機構將上方（fāng）其向（xiàng）下壓,下方定（dìng）子塊被轉（zhuǎn）筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定（dìng）子塊設置不同（tóng）的（de）壓力,避免因彈性裝置（zhì）設置的壓力過大造（zào）成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采用模塊（kuài）化控製，根據不同功率的電機設計采用（yòng）不同個數的隨動式定子（zǐ）塊構成一台模（mó）塊電機（jī），一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（mó）塊電機包繞（rào）式安裝（zhuāng）在球磨機滾筒上。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定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾（gǔn）筒的法蘭處（chù）銜接T型（xíng）支撐板（bǎn）,用於支撐安裝電（diàn）機轉子鐵心及磁鋼。
本產（chǎn）品的隨動式定子（zǐ）塊安裝拆卸十分便捷，隻需要（yào）沿球磨機的徑向依次（cì）拆卸密封（fēng）外殼、彈性機構、彈性機（jī）構與定子塊之間的連接（jiē）杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定（dìng）子塊（kuài）。
3、采用本產（chǎn）品代替傳統磨機的電機（jī）驅動係統的優點（diǎn）
現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪（lún）結構（gòu）進行驅動。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，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電（diàn）機（jī）運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對（duì）困難。這（zhè）些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅，取消了（le）中間的減速機、聯軸器、及（jí）齒輪的傳動環節，縮短（duǎn）係統的傳動鏈，直驅係統的傳動（dòng）效率將提升至少20%。球（qiú）磨機（jī）直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統的故障率低，維護檢修方便，還（hái）避免了傳統設備（bèi）因漏（lòu）油造成（chéng）環境汙染（rǎn）。
由（yóu）於（yú）本產品電機定子采用了模塊化（huà）設計，不（bú）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機。模（mó）塊化電機的控（kòng）製技術可以實（shí）現降低大功率（lǜ）電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采（cǎi）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（róng）量，從而（ér）降低成本。球磨機運行（háng）在輕載工況時,完全可以隻運行（háng）部分模塊電機驅動球磨（mó）機。
傳統電機故障時，會導致電（diàn）機合成（chéng）磁動勢發生畸（jī）變，諧波含量增加，平均（jun1）轉矩下降，轉矩波動顯著增加（jiā），無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都（dōu）具有一套獨（dú）立的控（kòng）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（gòu）和控製靈活的優勢，在（zài）發生故障時。可以直接拆卸故障（zhàng）電機更換新的模塊電機即可正常（cháng）運行。模塊化（huà）電機具（jù）有冗餘的模塊數，也可（kě）切除故（gù）障子模塊而控（kòng）製其（qí）餘正常子模塊降額運行。使用本產品（pǐn）完全不會因（yīn）電機發生故障而影響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會（huì）造成電機掃膛損壞電機，實際（jì）生產（chǎn）中常常通過增加氣隙大小（xiǎo）來預防掃膛，而（ér）氣（qì）隙增（zēng）大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能（néng）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（shǎo）永磁體用量，電（diàn）機（jī）不會發生掃（sǎo）膛（táng）現象，同時因為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，工作時間更長，大體積球磨機（jī）檢修複雜（zá），降低檢修次數就是提高（gāo）生產效率。
4、隨動式球磨機裝配示意圖（tú）
二、永磁直驅立磨技術
1、立（lì）磨直驅對比於傳統感應（yīng）電機的優點( 1）變頻調速（sù）控製，實現負載工況多樣性（xìng）
傳統立磨速度（dù）單一，工（gōng）況適應（yīng）能力（lì）差（chà）。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變（biàn）係統工（gōng）作環境，係統（tǒng）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（fā）事件，除調整磨輾高度外，還增加（jiā）了速度調節以快速適應係統工（gōng）作環（huán）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大轉矩輸出，需（xū）要額外的（de）盤車係統（tǒng）滿足（zú）立磨的低速起動。為保證在（zài）電（diàn）機起動過程不對（duì）電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝（zhuāng）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（xì）統運（yùn）行的輔助（zhù）設備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動（dòng），轉矩特性滿足需要，無（wú）需盤車係統和減（jiǎn）速器（qì），輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意（yì）設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達（dá）到起（qǐ）動（dòng）條（tiáo）件後，軟起動裝置（zhì）起動三相（xiàng）感應電機，係統運行。係統控製複雜（zá），低速無法實現過載輸出。在低（dī）速過程需要盤車係統，將轉速提高到（dào）三相感應電機起動條件。直驅（qū）係統直接變頻低速起動，係統（tǒng）直接（jiē）運行，係統控製簡單（dān）。變頻控（kòng）製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種（zhǒng）工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,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（hù），傳統係統構（gòu）成單元多。同時立磨減（jiǎn）速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無（wú）法實現（xiàn）在低速運行的情況下進行係統維護。直（zhí）驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步（bù）電（diàn）機直接驅動，控製（zhì）方便。係統內無減速（sù）器（qì），無需額外進行維（wéi）護，係統維護成本低。同時，係統可實現在（zài）電機低速運行情況（kuàng）下進（jìn）行係統維護。
(5）傳（chuán）動效（xiào）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（yuán）/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意（yì）圖
本新型立磨結構采用永磁直驅（qū）電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸（zhóu）承與壓力軸承上進行突破（pò），通過設計（jì）一種（zhǒng）雙（shuāng）向載荷扇形模塊機構替代大（dà）直（zhí）徑軸（zhóu）承，方便加工、生產、運輸（shū）、裝配、維修，並降低（dī）成本,在工程實際中具有很（hěn）強的實（shí）用型。
針對大、中、小（xiǎo）型不同尺寸的（de）立磨，分別（bié）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機，永磁直驅電機具有雙向載荷機（jī）構與不同的放置位置，均能達到扶（fú）正與承壓的作用，並且（qiě）方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均（jun1）已申請專 利。
永磁直驅礦（kuàng）用球磨機 
