1、技術背景　　傳（chuán）統的球磨機、立磨機（jī）大都采用三相異步電動機、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（xiè）傳動鏈冗長、效率（lǜ）低、機構（gòu）複雜、運行維護工作量大等問題。　　沈陽工業大學電機與控（kòng）製技術（shù）研究所與河南（nán）小黄鸭视频官网機電設（shè）備有限公司聯合設計（jì）研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機（jī）械結構進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效（xiào）率與功率因數，具有節能、起（qǐ）動（dòng）轉矩大、過載能力（lì）強、係統免維護、自動化程（chéng）度高（gāo）等優點。　　在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度，還相當於把一個大功率電機做（zuò）成（chéng）了多個小功率電機。模塊（kuài）化電機的（de）控製技術可以實現降低大功率電（diàn）機的輸入電（diàn）壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不（bú）必采用高等級絕緣。模塊化電機采（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（gòng）電電壓和使（shǐ）用（yòng）的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的（de）控製（zhì）係統，大大提（tí）升了電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時（shí），完全可以隻運行（háng）部分模塊（kuài）電機（jī）驅動球磨機（jī）。　　在結（jié）構方麵，本產品電機的定子采用了一種自（zì）主設計研發的隨（suí）動式結構，將（jiāng）整圓的定子分成若幹個相互存（cún）在間隙的小扇形塊，通過機械結（jié）構（gòu）設（shè）計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定（dìng）子塊始終（zhōng）跟（gēn）隨轉筒運動從（cóng）而保持（chí）定子與轉子（zǐ）間隙恒定的結（jié）構。本產品通過機械結構設計保證定（dìng）子與轉子間的間（jiān）隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電（diàn）機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，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（diàn）量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產（chǎn）品（pǐn）完全（quán）不會因電機發生故障而影響到（dào）生產工期。　　2、球磨機專用隨（suí）動（dòng）式永磁直驅（qū）電機概述　　本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構（gòu）”，滾筒就像公路，定子塊（kuài）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（yǐng）響車輪與地（dì）麵貼合，即滾筒（tǒng）偏（piān）心浮動不影響滾輪貼合滾（gǔn）筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤（wù）差（chà）、軸承（chéng）磨損、滾筒形變（biàn）、重載震動（dòng）等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨（mó）機始終運行在（zài）性能狀態，不必停機檢（jiǎn）修。同時電機定子與轉子間的間隙也可（kě）以做的更小，減少永磁體用量（liàng），並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。　　本產品電機的（de）定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子（zǐ）塊結構，其隨動（dòng）原理（lǐ）是在定子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間隙，定子塊徑向（xiàng）外側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機（jī）構（gòu）在球磨機滾筒不偏心時處於半壓（yā）縮狀態,如（rú）果球磨機滾筒向上波動（dòng），轉筒會向上頂定子塊上安（ān）裝的滾輪，進而帶（dài）動定子塊向（xiàng）上移（yí）動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其（qí）向上的吸引力的同時（shí），定子（zǐ）塊上的彈性機構將其向上頂，保證（zhèng）下方定子塊（kuài）的滾輪依然貼合轉筒外（wài）表麵，使（shǐ）定子塊（kuài）跟隨轉筒波（bō）動而進行（háng）徑向與圓周（zhōu）方向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾（gǔn）筒向下（xià）複位或繼續向下波動，則上方定子（zǐ）塊在受到永磁（cí）體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,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塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力（lì）過大造成滾（gǔn）輪或轉筒磨損較快。　　本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數（shù）的隨動式定（dìng）子塊構（gòu）成一台模塊電機，一台整圓電機由多台模塊電機（jī）構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電（diàn）機包繞式（shì）安裝（zhuāng）在球磨（mó）機滾筒上。相鄰隨動式定子（zǐ）塊間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（xiàng）的限位。球磨機滾筒的法蘭（lán）處銜接T型支撐（chēng）板,用於支撐安裝電機轉（zhuǎn）子鐵心及磁鋼。　　本產品的隨（suí）動式定子塊安裝拆卸十分便捷（jié），隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密（mì）封外殼、彈性（xìng）機構、彈（dàn）性（xìng）機構與定子塊（kuài）之間的連接杆、彈性機構支撐架（jià），即可（kě）將定子（zǐ）塊沿徑向拉出，進（jìn）行檢修或更換新的定子塊。　　3、采用本產品代替傳統（tǒng）磨機的電機驅動係統的優點　　現（xiàn）階段（duàn）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（chǐ）輪結構進行驅動。永磁同（tóng）步電機與感應電機相比優勢是它有（yǒu）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，電機（jī）運行平穩，係（xì）統響應速度快，感（gǎn）應電機則起動（dòng）相對困難。這些也（yě）是近年來永（yǒng）磁電機應用越來越廣泛的原因。　　采用永磁直（zhí）驅，取消（xiāo）了中間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及齒輪（lún）的傳動環節（jiē），縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係（xì）統的傳動效率將提升至少20%。球磨機（jī）直驅係統的傳動效（xiào）率不僅得到大幅提升，而（ér）且直驅係統的故障率低，維護檢修（xiū）方便，還避免了（le）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（le）模塊（kuài）化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等（děng）難度，還相當於把一（yī）個大（dà）功率電機做（zuò）成了多個小功率（lǜ）電機。模塊化電機的控製技術（shù）可以實現（xiàn）降低大功率電機的（de）輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不（bú）必采用高等（děng）級（jí）絕緣，模塊化電機采用多台小（xiǎo）功率變頻器（qì）聯合供電。這樣設（shè）計降低了電機的（de）供電電（diàn）壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成本。球磨（mó）機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電（diàn）機（jī）驅動球磨機。　　傳統（tǒng）電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧（xié）波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機（jī）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（jī）更換新的模（mó）塊電機即可（kě）正常運行。模（mó）塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常（cháng）子模塊降額運行。使用本（běn）產品完全不會因電機（jī）發生故障而影響到生（shēng）產工期。　　球磨機因加工誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電（diàn）機（jī）掃膛損（sǔn）壞電機，實（shí）際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙（xì）增（zēng）大（dà）會導致永磁體用量增加，提高電機（jī）製造成本。隨動式定子（zǐ）結（jié）構的模塊（kuài）電（diàn）機，能在轉筒偏心（xīn）時保（bǎo）證定子（zǐ）與（yǔ）轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨（suí）動式定子（zǐ）結構在偏心時（shí）能（néng）繼續正（zhèng）常工作，檢修次數（shù）更少，工作時間（jiān）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（dòng）式球磨機裝配示意（yì）圖　　二、永磁直驅立磨技術　　1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻（pín）調（diào）速控製，實現負載工況多（duō）樣性　　傳統立（lì）磨（mó）速度單一，工況適應能力差。遇到突（tū）發（fā）事（shì）件，調整磨鞮高度來改變係統（tǒng）工作環境，係統反應（yīng）速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能（néng）力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加（jiā）了速（sù）度調節以快速適應係統工作（zuò）環境，係（xì）統反應速度更快。　　(2）係統簡單,可靠性高　　傳統（tǒng）係統（tǒng）因三相感應電（diàn）機（jī）無法在低速實現（xiàn）大轉矩輸（shū）出（chū），需要額外的盤車係統滿足立磨的低（dī）速起動。為保證在電機起動過程不（bú）對電（diàn）網造成過（guò）大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動（dòng）後，通過減速器滿足係統轉矩需要（yào），整個係統構（gòu）成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控（kòng）製係統控（kòng）製（zhì）永磁（cí）同步電機起動，轉矩特性（xìng）滿足需要，無需盤車係統和減速器（qì），輔（fǔ）助係統（tǒng）少，結構簡單。　　(3）變頻器軟起動（dòng），起動過（guò）程隨意設定（dìng）　　傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相（xiàng）感應電（diàn）機達到起動條件後，軟起動裝置起（qǐ）動三相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現過（guò）載輸出。在低速（sù）過程需要盤車係統，將轉速（sù）提高（gāo）到三相（xiàng）感應電機起（qǐ）動條件。直（zhí）驅係統直接變頻低速起動（dòng），係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據（jù）實際工況進行調整，以滿足各種工況的（de）需求。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，維護成本更低,維護次數少　　係統（tǒng）各構成單元均需要時常（cháng）檢查和定期維護，傳統係統（tǒng）構成單（dān）元多。同時立磨減（jiǎn）速（sù）器結構複雜需（xū）要經（jīng）常（cháng）維護（hù），維護成本費（fèi）用高。同時係統無法實現在低速運行的（de）情況下進行係統維護。直驅係統構成單元（yuán）簡單，變頻器控製（zhì）永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器（qì），無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在（zài）電機低（dī）速運行情況下進行係統維護。　　(5）傳動效率高,節能效（xiào）果明（míng）顯　　綜上采（cǎi）用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電（diàn）量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機（jī）直驅係統的優勢與球磨（mó）機直驅係統相同，這裏（lǐ）不再一—贅述。　　2、永（yǒng）磁直驅立（lì）磨（mó）結構（gòu）示意圖　　本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,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，通過設計一種（zhǒng）雙向載荷扇形模塊機構替代（dài）大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝（zhuāng）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、中、小型不（bú）同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機（jī），代替傳統（tǒng）的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙（shuāng）向載荷機構與不同的放置位（wèi）置，均能達到扶正與承壓的作（zuò）用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已（yǐ）申請專 利。