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（zhóu）器、減速裝置以及齒輪結構進行（háng）驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效（xiào）率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學（xué）電機與控製（zhì）技術研（yán）究所與（yǔ）河南小黄鸭视频官网機電設（shè）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（diàn）動機（jī）與機械結構進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的（de）需求（qiú），省去傳統（tǒng）磨機（jī）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（guò）載能力強、係統免維（wéi）護、自動化程度高等（děng）優點。
在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊（kuài）化設計，不（bú）僅降低了加工、製造、運輸等難（nán）度，還相當於（yú）把一個大（dà）功率（lǜ）電機做成（chéng）了多（duō）個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以（yǐ）實（shí）現降低（dī）大功率電機（jī）的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模（mó）塊化電機采用多台小功率（lǜ）變頻（pín）器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓（yā）和使用的變頻器容量，從（cóng）而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立（lì）的控製係統，大大提升了電（diàn）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（bù）分模塊電機驅動球磨機。
在（zài）結構方麵（miàn），本產品電機的定子采用了一種自主設計研發的（de）隨動（dòng）式結構，將整圓的定子分成若幹個相互（hù）存在間隙的小扇形塊，通過機（jī）械結構設計，確定了一種無（wú）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而保持定子與轉子（zǐ）間隙恒定的（de）結構。本（běn）產品通過機械（xiè）結構（gòu）設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電（diàn）機不（bú）會發生（shēng）掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電（diàn）機（jī）的小很多，從而大（dà）幅降低電機（jī）永磁體用量，降低生產成本，節約稀（xī）土資源（yuán），節能（néng）用電量。當模塊發生故障時（shí），直接拆（chāi）卸故障電機，更換（huàn）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而影響到生產工期。
2、球磨機專用隨（suí）動式永磁直驅電機概述
本產品的隨動（dòng）式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾（gǔn）筒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（miàn）貼合，即滾筒偏心浮動不影（yǐng）響滾輪貼合滾筒，保（bǎo）證定子、轉（zhuǎn）子間隙（xì）恒定，在球磨機因裝配誤（wù）差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變、重載震動等原（yuán）因造成電機偏心、氣隙不均勻時（shí），仍能（néng）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（jī）定子與轉子間的間隙也可以做（zuò）的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不（bú）會發生掃（sǎo）膛現象。
本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅（qū）電機，采用獨立的扇形定（dìng）子塊結（jié）構（gòu），其隨動原理是在定子（zǐ）塊的軸向兩側安裝滾輪且滾（gǔn）輪貼（tiē）合滾筒來確定定子與轉子間的（de）間（jiān）隙，定子塊徑向外側設（shè）有與支（zhī）撐框架相連的彈性機構。彈性機構（gòu）在球（qiú）磨機滾筒不（bú）偏心時處於（yú）半壓縮狀態,如（rú）果球磨（mó）機滾筒（tǒng）向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝（zhuāng）的滾輪，進而帶動定（dìng）子塊向上移（yí）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（lì）的（de）同時，定子塊上的彈性（xìng）機構將其（qí）向上頂，保（bǎo）證下方定子塊（kuài）的滾輪依然貼合轉筒（tǒng）外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動（dòng）而進行徑向與圓周方向的移動（dòng），從（cóng）而保證定子、轉子之間的間隙不變（biàn）。球磨機滾筒向下複位或繼（jì）續向下波動，則上方定子塊在受到（dào）永磁（cí）體對其向下的（de）吸引力的同時，彈性機構將上方其（qí）向下壓,下（xià）方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性（xìng）裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子（zǐ）塊設（shè）置不同的壓力（lì）,避免因彈性裝置設置的壓（yā）力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將（jiāng）永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電（diàn）機設計采用（yòng）不同個（gè）數的隨動式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電機由多台模塊電（diàn）機構成,多台（tái）模（mó）塊電機共用同一個轉（zhuǎn）子，模塊電機包繞式安（ān）裝在球磨機滾筒上。相（xiàng）鄰隨（suí）動式定子塊間設有固定在支撐（chēng）框架上的擋（dǎng）板來對定子塊（kuài）進行（háng）圓周方向的限位。球磨機滾筒的法（fǎ）蘭處銜（xián）接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼（gāng）。
本產品（pǐn）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（xiàng）依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間（jiān）的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向（xiàng）拉出，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
現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機（jī）、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構（gòu）進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是（shì）它有較高的效率和功率因數（shù），損耗大大降低，節約了能源。永（yǒng）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（dòng）相對困難。這些也（yě）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、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的（de）傳動效率將提升至少20%。球磨（mó）機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直（zhí）驅係統的故障率低，維（wéi）護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油（yóu）造成環境汙染。
由於本產品電（diàn）機定（dìng）子采用了（le）模塊化設計，不僅降低了加（jiā）工，製造，運輸等難度，還相當於把（bǎ）一個大功率電機做成了多個小（xiǎo）功率（lǜ）電機。模塊化電機的控（kòng）製技術可以實現降低大功（gōng）率電機的（de）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（mó）塊化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電（diàn）。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變（biàn）頻器容量，從而降低成本（běn）。球磨（mó）機運行在（zài）輕（qīng）載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
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，轉矩（jǔ）波（bō）動顯著增（zēng）加，無法繼續正常運（yùn）行（háng）。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具（jù）有一套獨立的控（kòng）製係統（tǒng），大（dà）大提升了電機控製的自由度,可以利用其多電機（jī）結構和控製靈活（huó）的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機（jī）更換新（xīn）的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模（mó）塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完（wán）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（zhóu）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（hái）會造成電機掃（sǎo）膛損壞（huài）電（diàn）機，實際（jì）生產中常常通過（guò）增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永（yǒng）磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構（gòu）的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間（jiān）的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體（tǐ）用量，電機不會發生掃膛現象，同（tóng）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（qiú）磨機檢修複（fù）雜，降低檢修次數就是提高生產效率。
4、隨（suí）動式球磨機裝配示意（yì）圖
二、永磁直驅立磨（mó）技術
1、立磨直驅對比（bǐ）於（yú）傳統感應電機的優點( 1）變頻調速（sù）控製，實現負載工況多樣性
傳（chuán）統立磨速度單一，工況適應能（néng）力差。遇到突發事件，調整磨鞮高（gāo）度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變（biàn）頻調速，適應工況（kuàng）能力強。遇到突發事件，除（chú）調整磨（mó）輾高度外，還（hái）增加了速度調（diào）節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係（xì）統簡單,可（kě）靠（kào）性（xìng）高
傳統係統因三相感應電（diàn）機（jī）無法在低速實現大（dà）轉矩輸出，需要額外的盤車係統（tǒng）滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動（dòng）過程不對電網造成過（guò）大的衝擊，需增加軟（ruǎn）起動裝置。三相感應電（diàn）機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統（tǒng）構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統（tǒng）控製永磁同步電（diàn）機起動，轉矩特性（xìng）滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨（suí）意設定
傳統（tǒng）係統先（xiān）由低速盤車係統起動，待三相（xiàng）感應電機達（dá）到起動（dòng）條件後，軟起動裝置起動三相感應（yīng）電機，係統運（yùn）行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過（guò）程需要盤車係統，將轉速（sù）提高到三相感應電機起動條件。直（zhí）驅係（xì）統直接變頻低速起動，係（xì）統直接運（yùn）行（háng），係統控製簡單（dān）。變頻控製起動（dòng）過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸（shū）出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成（chéng）本更低,維護次數少
係統各（gè）構成單元均需要時常檢查（chá）和定期維護，傳統係統構成（chéng）單元多。同（tóng）時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費（fèi）用高。同時係統無（wú）法實現在低速運行的情況下（xià）進行係（xì）統維護。直（zhí）驅係統構成單元簡（jiǎn）單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製（zhì）方便。係統內無（wú）減（jiǎn）速器，無需額外進行維護，係（xì）統維護成本低。同時，係統可實（shí）現在電機低（dī）速（sù）運行情況下進行係統維護。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采用（yòng）直驅（qū）永磁電機取代傳統驅動係（xì）統年節電量達（dá）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（xì）統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結（jié）構示意圖
本新型（xíng）立磨結構采用永（yǒng）磁直（zhí）驅電機驅動,提（tí）高了立磨效率（lǜ）。在（zài）立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙（shuāng）向載（zǎi）荷扇形模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型。
針對大（dà）、中、小型不同尺寸的立磨，分別（bié）設計了三種立磨（mó）專用永磁電機，代替傳（chuán）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不同（tóng）的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
