1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機（jī）大都（dōu）采用（yòng）三相異步電動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及（jí）齒輪結構進行驅動，導致球磨機（jī）的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行（háng）維護工作量大（dà）等問題（tí）。
沈陽工業大學電（diàn）機（jī）與控製技術研究所與河南小黄鸭视频官网機電設備有限公司聯合設（shè）計研發的球磨機、立磨機（jī）采用永（yǒng）磁直驅（qū）電機,通過將（jiāng）電動機與機械結（jié）構進行機電一體化設計，取消動（dòng）力（lì）傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷（hé）載的需求，省去傳統（tǒng）磨機的減速機，顯著提高了（le）電機的（de）效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度（dù）高等優（yōu）點。
在控（kòng）製方麵,本產品電機定子采用了模（mó）塊化設計（jì），不僅降低了加（jiā）工、製（zhì）造（zào）、運輸（shū）等難度，還相當於把一（yī）個大功率電機做（zuò）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，但是不增加電機的輸入電流，電機（jī）不必采用高等級絕緣（yuán）。模塊化電機采用多（duō）台小功率變頻器聯（lián）合供電，這樣（yàng）設計降（jiàng）低了電機的供電電壓和（hé）使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都（dōu）具有一套獨（dú）立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運（yùn）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。
在結構方麵（miàn），本產品電機的定（dìng）子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定（dìng）子分（fèn）成若幹個相互存在間隙（xì）的小扇形塊，通（tōng）過機（jī）械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏（piān）心，定子塊始（shǐ）終跟隨轉（zhuǎn）筒運（yùn）動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產（chǎn）品通過機械結構設計保證定子與轉子間的（de）間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可（kě）以（yǐ）設計的比普通永磁直驅電機的小（xiǎo）很多，從而大幅降低電機（jī）永磁體用量，降低生產成本（běn），節約稀土資源，節能用電量。當模塊（kuài）發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的（de）模（mó）塊電機即（jí）可正常運行。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。
2、球磨機專用隨動式永（yǒng）磁直驅電機概述
本（běn）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（hé）滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起（qǐ）伏不影響車輪（lún）與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影（yǐng）響滾輪貼合滾（gǔn）筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸（zhóu）承磨損、滾筒形（xíng）變、重載（zǎi）震動等原因造成電機偏心、氣（qì）隙不（bú）均（jun1）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。同時電機定子與轉子間的間隙（xì）也可（kě）以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不（bú）會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式（shì）結構（gòu）,基（jī）於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構（gòu），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來確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設（shè）有與支撐（chēng）框架相（xiàng）連的彈性機構（gòu）。彈性機構在球（qiú）磨機滾（gǔn）筒不偏（piān）心時處於（yú）半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波（bō）動（dòng），轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向（xiàng）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（de）同時，定子塊上（shàng）的彈性機構將其向上頂，保證下方定子（zǐ）塊的滾輪依（yī）然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟（gēn）隨轉筒波動而進行徑向與（yǔ）圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉子之間的間隙不變。球磨（mó）機滾筒向下複位或繼續向（xiàng）下波動，則上方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向（xiàng）下（xià）的吸引力的同時，彈性機構（gòu）將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品（pǐn）彈性裝置的壓力大小可調，對於不同（tóng）位置的定子塊（kuài）設置不同的壓力,避免因彈（dàn）性裝置設置的壓力過（guò）大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電（diàn）機采用模塊化控（kòng）製，根據不同功率的（de）電機設計采用（yòng）不同個數的隨動式定子塊構（gòu）成一台模塊電機，一台（tái）整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式安裝在球（qiú）磨機滾筒上。相（xiàng）鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向（xiàng）的限（xiàn）位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉（zhuǎn）子鐵心及磁鋼（gāng）。
本產品的隨動式定（dìng）子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿（yán）球磨機的（de）徑向依次拆卸密（mì）封外殼、彈性機構、彈（dàn）性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐（chēng）架，即可將定子塊沿徑向拉出（chū），進行檢修（xiū）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（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（zhì）以（yǐ）及齒（chǐ）輪結構（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（de）效率（lǜ）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（diàn）機應用越來越廣泛的原（yuán）因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環（huán）節，縮短係統的傳（chuán）動鏈，直驅係統的（de）傳動效率（lǜ）將提升至少20%。球磨機直驅係（xì）統的傳（chuán）動效率（lǜ）不僅得（dé）到大（dà）幅提升，而且直驅（qū）係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環（huán）境汙染。
由（yóu）於本（běn）產（chǎn）品電機定子采（cǎi）用了模塊化設計，不僅降低了加工，製（zhì）造，運輸等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電機做成了多個（gè）小功率電機。模（mó）塊化電（diàn）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（jī）的輸入電流，電機不（bú）必采用（yòng）高等（děng）級絕緣，模塊化電機（jī）采（cǎi）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（yòng）的變頻器容（róng）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（fèn）模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故（gù）障時，會導（dǎo）致（zhì）電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增（zēng）加，無法繼續正常運（yùn）行。而本產品進行了模（mó）塊化（huà）設計，每個模（mó）塊電機都（dōu）具有一套獨立的控製係統，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（yōu）勢，在發生故障時。可以直（zhí）接拆卸故障電機更（gèng）換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有（yǒu）冗餘的（de）模塊（kuài）數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。
球（qiú）磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或（huò）重載產生震動等因（yīn）素（sù）會發生轉子偏心現（xiàn）象，偏心嚴（yán）重時還會造成電機掃膛（táng）損（sǔn）壞電機，實（shí）際生（shēng）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（dǎo）致永磁體用量增加，提高電機製（zhì）造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒（tǒng）偏心時保證（zhèng）定子與轉子之間的間隙恒定，可將（jiāng）氣隙做的更小，減少永磁（cí）體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結（jié）構在偏（piān）心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作（zuò）時間更長，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）磨機裝配示意圖
二（èr）、永磁直驅立磨技（jì）術
1、立（lì）磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實（shí）現負載工況（kuàng）多樣（yàng）性
傳統（tǒng）立磨速度單一，工況適（shì）應能力差。遇到突發事（shì）件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統（tǒng）反應速度慢（màn）。永磁同步電機采用變頻調速，適應（yīng）工況能力強。遇（yù）到（dào）突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了（le）速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無法在低（dī）速實現大轉矩輸出（chū），需要額外的盤車係統滿足立磨的低速（sù）起動。為保證在電機起動過程不對電網造成（chéng）過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過（guò）減速器滿（mǎn）足係統轉矩需要，整個係統（tǒng）構成複雜，係統運行的（de）輔助設備很多（duō）。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同（tóng）步電（diàn）機起動，轉矩（jǔ）特性滿足需要，無需盤車（chē）係統和減速器，輔助係統少（shǎo），結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起（qǐ）動（dòng）過程隨意設定（dìng）
傳（chuán）統係統先由（yóu）低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起（qǐ）動裝置起動三相感應（yīng）電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，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（biàn）頻低速（sù）起（qǐ）動，係統直接運行，係統控（kòng）製簡（jiǎn）單（dān）。變頻控製（zhì）起動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（guò）載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減（jiǎn）速器，維護成本更低（dī）,維護次數少
係統（tǒng）各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單元多。同（tóng）時立磨減速器結構複雜（zá）需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低速運行的情況下（xià）進行係統（tǒng）維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無（wú）減速器，無需額外進行（háng）維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進行（háng）係（xì）統維護。
(5）傳動效率（lǜ）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）統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的（de）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（gòu）示意圖
本新型立磨結構采用永（yǒng）磁直驅電機驅動,提（tí）高（gāo）了立磨效率。在立磨扶正軸承（chéng）與壓力軸承上進行突破，通過（guò）設計一種雙向載荷（hé）扇形模塊機構替代大直徑（jìng）軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修（xiū），並降低成本,在工（gōng）程實際中具有很強的實用型。
針（zhēn）對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設（shè）計了三種立磨專用（yòng）永磁電（diàn）機，代替傳統的減速機與三相異（yì）步電（diàn）動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均（jun1）能達（dá）到扶正與承壓的作用，並且方便（biàn）製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁（cí）直驅礦用球磨機 
