1、技術背景　　傳統的球磨機、立磨（mó）機大（dà）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（dǎo）致球磨機的傳（chuán）動係統存在機（jī）械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。　　沈陽工業（yè）大學電機與（yǔ）控製技術研究所與河南小黄鸭视频官网機電設（shè）備有限公司聯（lián）合設計（jì）研（yán）發的球磨（mó）機、立磨機（jī）采用（yòng）永磁直（zhí）驅電機,通過將電動機與機械結構（gòu）進行機電一體化設計，取（qǔ）消動力傳輸（shū）的中間環（huán）節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速（sù）機，顯（xiǎn）著提高了電機的效（xiào）率與功率因（yīn）數，具有節能、起動轉矩大、過載能力（lì）強、係統（tǒng）免維護、自動化程度高等（děng）優點。　　在控（kòng）製方麵,本產品電機定子采用（yòng）了模塊化設計，不僅降（jiàng）低了加（jiā）工、製造（zào）、運輸等難度，還相當於把一個（gè）大功率電機（jī）做（zuò）成（chéng）了多（duō）個小功率電機。模塊化電機的控（kòng）製技術（shù）可以實現降低大功率電機的輸入電壓（yā），但（dàn）是不（bú）增加電機的（de）輸入電（diàn）流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電（diàn）機采（cǎi）用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設（shè）計降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。每個模塊電機都具有一（yī）套獨立的（de）控製係統（tǒng），大大提升了電機（jī）控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運行（háng）部（bù）分模（mó）塊電機驅動球（qiú）磨機。　　在結構方麵，本產品電機的定子采用了（le）一種自主設計（jì）研發（fā）的隨動式結構，將（jiāng）整圓（yuán）的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇（shàn）形塊，通過機械（xiè）結（jié）構設計，確（què）定了一種（zhǒng）無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子（zǐ）塊始終跟（gēn）隨轉筒運動從而保持定子與轉子（zǐ）間隙恒定的結構。本產品（pǐn）通（tōng）過機械結構設計保證定子與（yǔ）轉子間的間隙恒定，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驅電機的（de）小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模（mó）塊發（fā）生故障時，直（zhí）接拆卸故障電機，更換新的模塊電機（jī）即可正常運行。使用本產品（pǐn）完全不會因（yīn）電機發生（shēng）故障而影（yǐng）響到生產（chǎn）工期。　　2、球（qiú）磨機專用隨動式永磁直驅電（diàn）機概述　　本（běn）產品的隨動式定子（zǐ）結構構成（chéng）一（yī）種“小車結（jié）構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽（qì）車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛（shǐ），公（gōng）路的起伏不影響車輪與（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、轉子間隙恒定，在（zài）球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等（děng）原因造成電（diàn）機偏心、氣隙不均勻時（shí），仍能正常（cháng）運轉（zhuǎn），保證磨機始終運行在性能狀（zhuàng）態（tài），不（bú）必停機檢修。同時（shí）電機（jī）定子與轉子（zǐ）間的間（jiān）隙也可以做的更小，減少（shǎo）永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。　　本產品電機（jī）的定子為隨動式結構,基於模（mó）塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子（zǐ）塊結構，其隨動原理是在定子塊（kuài）的軸向（xiàng）兩側安裝滾輪且（qiě）滾輪貼合滾筒來確（què）定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性（xìng）機（jī）構。彈性機構在球磨機滾筒（tǒng）不偏心時處於（yú）半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向（xiàng）上波動，轉筒會向上頂定子塊（kuài）上安裝的（de）滾（gǔn）輪，進而（ér）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（kuài）在（zài）受到永磁體對其（qí）向上（shàng）的吸引力（lì）的（de）同（tóng）時，定子塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵（miàn），使定子塊（kuài）跟隨（suí）轉筒波動而進（jìn）行徑向（xiàng）與圓周方向的移動，從（cóng）而保（bǎo）證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或（huò）繼續向下波動，則上（shàng）方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引（yǐn）力（lì）的同時，彈性（xìng）機構將上方（fāng）其向下（xià）壓,下方定子塊被轉筒（tǒng）向下壓。　　本產（chǎn）品彈性裝置的壓力大小可調，對（duì）於（yú）不同位置（zhì）的（de）定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝（zhuāng）置設置的（de）壓力過大造成滾（gǔn）輪或轉筒磨損較快。　　本（běn）產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機（jī）設計采用不同個數的（de）隨（suí）動式定子塊構（gòu）成（chéng）一台模塊電機，一台整圓電機由多台（tái）模（mó）塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞（rào）式（shì）安裝在球磨（mó）機滾筒上。相鄰（lín）隨動式定子塊間設（shè）有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行（háng）圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜（xián）接T型（xíng）支撐板,用於支撐（chēng）安裝電機轉子（zǐ）鐵心及（jí）磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便（biàn）捷，隻需要沿球磨機（jī）的徑（jìng）向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈（dàn）性機構與定子塊之（zhī）間的連接杆、彈性機構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修（xiū）或更換新（xīn）的定子塊。　　3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統（tǒng）的（de）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、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應（yīng）電機相比（bǐ）優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低（dī），節約了能源。永（yǒng）磁電機通過變（biàn）頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應（yīng）速度（dù）快，感應電機（jī）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。　　采用永（yǒng）磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節（jiē），縮短（duǎn）係統的傳動鏈，直（zhí）驅係統的（de）傳動效（xiào）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，而且直驅係（xì）統的故障率低（dī），維護（hù）檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。　　由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅（jǐn）降低了加（jiā）工，製造（zào），運輸等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電（diàn）機做成了多個小功率電機。模塊化電機（jī）的（de）控製技（jì）術可以實現（xiàn）降低（dī）大功率電機的輸入電壓，但是不（bú）增加電機（jī）的輸入電流，電（diàn）機不必（bì）采用高等級絕緣，模（mó）塊化電機采用多台小功率變頻器聯（lián）合供電。這樣（yàng）設計（jì）降低了電機的供電電壓和（hé）使（shǐ）用的變（biàn）頻器容量，從而降低成本。球磨（mó）機運行在輕載工（gōng）況時（shí）,完全可以隻運行部分模塊電機（jī）驅動球磨機。　　傳統電機（jī）故障時，會導致電機合成磁動（dòng）勢發（fā）生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯（xiǎn）著增（zēng）加，無法繼續（xù）正常運行。而本（běn）產品（pǐn）進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨（dú）立的控製係（xì）統，大大提升了電機控製的自由度,可以利（lì）用（yòng）其多電機結構和控製靈活（huó）的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機（jī）更（gèng）換新（xīn）的模塊（kuài）電機即可正常運行。模塊化電（diàn）機具有（yǒu）冗餘的模塊數，也可切除故（gù）障子模（mó）塊而控製其餘正常（cháng）子模（mó）塊降額（é）運行。使用本產品完全不會因（yīn）電機發（fā）生故障而影（yǐng）響到（dào）生產（chǎn）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（shēng）轉子（zǐ）偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛（táng）損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來（lái）預防掃膛，而（ér）氣隙增大會導致永磁體用（yòng）量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間（jiān）隙恒定，可將氣（qì）隙做（zuò）的更小，減少永（yǒng）磁體用量，電機不（bú）會發生（shēng）掃膛現象，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（gōng）作時間更長，大體積球磨機檢（jiǎn）修複雜（zá），降低檢（jiǎn）修次數就是提高生產效率。　　4、隨動式球磨機裝配示意圖　　二、永磁直驅立磨技（jì）術　　1、立（lì）磨（mó）直驅對比於傳統感（gǎn）應（yīng）電機的（de）優點（diǎn）( 1）變頻調速控（kòng）製，實（shí）現負載工況多（duō）樣性　　傳統立（lì）磨速度單一，工況（kuàng）適應能力差（chà）。遇到（dào）突發事（shì）件，調整磨鞮高度來改（gǎi）變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應（yīng）工況能力強。遇到突（tū）發（fā）事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作環境（jìng），係統反應速度（dù）更快。　　(2）係統簡單,可靠性高　　傳統係（xì）統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸（shū）出，需（xū）要額外的盤車（chē）係統滿足立磨的低（dī）速起動。為保證在電機起（qǐ）動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。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，係統運行的輔助設（shè）備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少（shǎo），結構簡單。　　(3）變（biàn）頻器軟（ruǎn）起（qǐ）動，起動過程隨意設定　　傳統係統先由低（dī）速盤車係（xì）統起動，待三相感應電機達（dá）到起動條（tiáo）件後（hòu），軟起動裝置起動三相感應電機（jī），係（xì）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，將轉速提高到三相感應（yīng）電機起動條件。直（zhí）驅係（xì）統直接變頻（pín）低速起動，係統直接運行，係統控（kòng）製簡單。變頻（pín）控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿（mǎn）足各種工況的需求（qiú）。低速（sù）可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。　　(4）無減速器（qì），維護成本更低,維護次數少　　係統各構成單元均需（xū）要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單元多。同時立磨減速器（qì）結構複雜需要經常（cháng）維護，維護成本費用（yòng）高。同時（shí）係統無法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器（qì）控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統（tǒng）內無減速器（qì），無需額（é）外進行維護（hù），係統維護成本（běn）低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維（wéi）護。　　(5）傳動效率高,節能效果明顯（xiǎn）　　綜上采用直驅（qū）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/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（shù）。　　2、永磁直驅立（lì）磨結構示意圖　　本新型（xíng）立磨結構采用（yòng）永磁直驅電機驅動,提高了立磨效（xiào）率。在立磨扶正軸承與壓（yā）力軸承上進行突破，通過設計一種雙向（xiàng）載（zǎi）荷扇形模塊機構替（tì）代大直徑軸承，方便（biàn）加工、生產（chǎn）、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程（chéng）實際中具有很強的實用型。　　針對大、中、小（xiǎo）型不同尺寸的立磨，分別設計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（diàn）動機，永磁（cí）直驅電機（jī）具有雙向載荷機構與不同的放（fàng）置位置，均能達到（dào）扶正與承壓的作（zuò）用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。