1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三（sān）相異步電動機、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（jī）構複雜、運行維護工作量（liàng）大（dà）等問（wèn）題。
沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南小黄鸭视频官网機電設備（bèi）有限公司聯合設計研（yán）發（fā）的球磨機、立磨機（jī）采用永磁直驅電機,通過將電動機與機（jī）械結構進行機電一體化設計，取消（xiāo）動（dòng）力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減（jiǎn）速機，顯（xiǎn）著提高了電機的效率與功率因數，具（jù）有節能（néng）、起動轉矩大、過（guò）載能力強、係統免（miǎn）維護、自動化程（chéng）度高等優點。
在控製方麵,本（běn）產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了（le）加（jiā）工、製造、運輸（shū）等（děng）難度，還（hái）相（xiàng）當於把一（yī）個大功率電機做成了多個小功率電機。模（mó）塊（kuài）化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用（yòng）高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率變頻（pín）器聯合供電，這樣設計降低了電機的（de）供電電（diàn）壓和使用的（de）變頻器容量（liàng），從而降低成本。每個模塊電（diàn）機都具有一（yī）套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度（dù），球磨機（jī）運行在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨（mó）機。
在（zài）結構（gòu）方麵，本產品電機的定子采用了一種自主設計研發的（de）隨動式結構，將整圓的定子分成若幹個相互存在間（jiān）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（mó）機轉筒是否震動（dòng）或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從（cóng）而保持（chí）定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機（jī）械（xiè）結構設計（jì）保證定（dìng）子與轉（zhuǎn）子間的間隙恒定，電機不會發（fā）生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直（zhí）驅電機的小很多（duō），從而大幅降低電機永磁體用量，降（jiàng）低生產成（chéng）本，節（jiē）約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直（zhí）接拆卸故障電機，更（gèng）換新的模（mó）塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障（zhàng）而影響（xiǎng）到（dào）生產工期。
2、球磨機專用隨動式（shì）永磁直驅電機概（gài）述
本產品的隨（suí）動式定子結構構成一（yī）種“小車結構”，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駛，公路的起（qǐ）伏不（bú）影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏（piān）心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變、重載（zǎi）震動等原因造（zào）成電機偏心、氣隙不均勻時（shí），仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間（jiān）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，電機不會發生掃膛現象（xiàng）。
本產品電（diàn）機的定子為隨動（dòng）式結構,基於模塊化永磁直驅電（diàn）機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理（lǐ）是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與（yǔ）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（tǒng）不偏心時（shí）處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上（shàng）波動，轉筒會（huì）向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子（zǐ）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（yǐn）力的同時，定子塊（kuài）上的彈性機構（gòu）將其（qí）向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外（wài）表（biǎo）麵，使定子塊（kuài）跟隨轉筒波動而進（jìn）行徑向與圓周方（fāng）向的移動，從而保證定子、轉（zhuǎn）子之間的間隙不變。球磨機滾（gǔn）筒向下複位或繼續向下波動（dòng），則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引（yǐn）力的同時，彈性機構將（jiāng）上方其（qí）向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子（zǐ）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（mó）損較快。
本產品將永磁電機采用（yòng）模塊（kuài）化控（kòng）製，根據不同功率的電機設計采用不同個數的隨動式（shì）定子塊（kuài）構成一台模塊電機，一台整圓（yuán）電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共（gòng）用同一個轉子，模塊電機（jī）包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間（jiān）設有固定在支撐框架上（shàng）的擋板來對定子塊進行圓（yuán）周方向的限（xiàn）位。球磨機（jī）滾筒的法蘭處銜接T型支（zhī）撐板,用於支撐（chēng）安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本（běn）產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸（xiè）密封外殼、彈性機構、彈性機構與（yǔ）定子塊之間的（de）連（lián）接（jiē）杆、彈性機構支撐架（jià），即可將定子塊沿徑（jìng）向拉出，進（jìn）行檢修或更換新的定（dìng）子塊。
3、采用本（běn）產品代替傳統磨（mó）機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的（de）球磨機仍采用三相感應電動機、聯（lián）軸器、減速（sù）裝置以及齒輪結構進行（háng）驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它（tā）有（yǒu）較（jiào）高的效率和功率因數，損耗大大降低，節（jiē）約了能源（yuán）。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速（sù）度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年（nián）來（lái）永磁電機應用越來（lái）越廣泛的原因。
采用永磁直驅，取（qǔ）消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的（de）傳動環（huán）節，縮（suō）短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少（shǎo）20%。球磨（mó）機直驅係統的傳動（dòng）效率（lǜ）不僅得到大（dà）幅提升，而且直驅係統的故（gù）障率低，維護檢修方便，還避免了傳（chuán）統設（shè）備因漏油造成環（huán）境汙染。
由於本產品電機定（dìng）子采用了（le）模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難（nán）度，還（hái）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（jī）的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必（bì）采用高等（děng）級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器（qì）聯（lián）合供電。這（zhè）樣設計降低了電機（jī）的（de）供電電壓和（hé）使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模（mó）塊電（diàn）機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合（hé）成磁動勢發生畸變，諧波含量（liàng）增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼（jì）續正常運（yùn）行。而本產品（pǐn）進（jìn）行了模塊化設計，每個模塊電機都具（jù）有一套獨立的（de）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和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以（yǐ）直接（jiē）拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊（kuài）數，也可切除故障子（zǐ）模塊而控製其餘正常（cháng）子模塊（kuài）降額運行。使用本產品完全（quán）不會因電機發生故障而影響到生產工期。
球磨（mó）機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震（zhèn）動等因素會發（fā）生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損（sǔn）壞電機，實際生產中（zhōng）常常通過（guò）增加氣隙大小來預防掃膛，而（ér）氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定（dìng）子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子（zǐ）與（yǔ）轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永（yǒng）磁（cí）體用量，電機不會發（fā）生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心（xīn）時能繼續正常工作，檢修次（cì）數更少，工作時間更長（zhǎng），大體積球磨機檢修複雜（zá），降低（dī）檢修次（cì）數就是提高生產效率。
4、隨動式（shì）球磨機裝配（pèi）示意圖
二、永磁（cí）直驅立磨技術
1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點（diǎn）( 1）變頻調（diào）速控製，實現負載工況多樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能（néng）力差。遇到突發事件（jiàn），調整磨鞮高度來改變係統（tǒng）工作環境，係統（tǒng）反應速度慢。永磁同（tóng）步電機采（cǎi）用變頻（pín）調速，適（shì）應工況能力強。遇到突發事件（jiàn），除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應（yīng）係（xì）統工作環境（jìng），係統反（fǎn）應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性（xìng）高
傳統係統因三相感應電（diàn）機無法在（zài）低速實現大（dà）轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿（mǎn）足立磨的低（dī）速起動。為保（bǎo）證在電機（jī）起動過程不對電網造成過大（dà）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，係統（tǒng）運行（háng）的（de）輔助設備很多。直驅係統（tǒng）由變頻（pín）控製係統控製永（yǒng）磁同（tóng）步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減（jiǎn）速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起（qǐ）動（dòng）過程隨意設定
傳統係統先由低速盤（pán）車係統起動，待三相（xiàng）感應（yīng）電機達到起動條件後，軟（ruǎn）起動裝置起動三相感應電機，係統運行。係統（tǒng）控製複（fù）雜，低速無法（fǎ）實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高到三相（xiàng）感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單（dān）。變（biàn）頻控製起動過程可根（gēn）據實際工況進行調整，以（yǐ）滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動（dòng）需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低（dī）,維護次（cì）數少
係統各構成單元均（jun1）需要時常檢查和定期（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（yào）經常維（wéi）護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元（yuán）簡單，變（biàn）頻器控製永磁（cí）同步電機直接驅動，控製方便。係（xì）統內無減速器，無需額外進（jìn）行維護，係統維（wéi）護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行（háng）情況下進行係統維護。
(5）傳動效率高,節（jiē）能效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係（xì）統年節電量（liàng）達181萬元。（按照5000h,0.6元/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（bú）再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示（shì）意（yì）圖
本新（xīn）型立磨結構（gòu）采用（yòng）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（lì）軸承上（shàng）進（jìn）行突破，通過（guò）設計一種雙向載荷扇形（xíng）模（mó）塊機構替代大直徑軸承，方（fāng）便加工、生產、運輸、裝（zhuāng）配（pèi）、維修，並降低成本,在工程實（shí）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（jì）了三種立磨專用永磁（cí）電機，代替傳（chuán）統的減速機與三相異步電（diàn）動機，永磁（cí）直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與（yǔ）承壓（yā）的作用，並且（qiě）方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦（kuàng）用球磨機 
