1、技（jì）術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進行驅動（dòng），導致球磨機的（de）傳動係統存在機械傳（chuán）動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護（hù）工作量大（dà）等問題（tí）。
沈陽（yáng）工業大學電機與控製技術研究所（suǒ）與河南91视频网機電設備有限公司聯合設（shè）計（jì）研發（fā）的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機（jī）,通過將電動機與機（jī）械結構進（jìn）行機電（diàn）一體化設計，取（qǔ）消動力傳輸的中間環節，做成直（zhí）驅（qū）方（fāng）案，能直接滿（mǎn）足荷載（zǎi）的需求，省去傳統磨機的減速機，顯（xiǎn）著提高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力（lì）強、係統免維護、自動化程度（dù）高等優點。
在（zài）控製方麵,本產品電機定子采用了（le）模塊化設計（jì），不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度，還相當於把一個（gè）大功率（lǜ）電機（jī）做成了多個（gè）小功率電機。模塊化電機的控製技（jì）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，電機不必采用高等級絕緣（yuán）。模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了（le）電機的供電電壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成本。每（měi）個（gè）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（zì）由（yóu）度，球磨機運行在（zài）輕載工況時，完全可以隻運行（háng）部分模塊電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機（jī）的定子（zǐ）采用（yòng）了一種自主設計研發的隨動式結（jié）構，將整圓的（de）定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形（xíng）塊，通過機（jī）械結構（gòu）設計（jì），確定了一種無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間隙恒定的結構。本產品（pǐn）通過機（jī）械結構設計（jì）保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不（bú）會發（fā）生（shēng）掃膛現象（xiàng），因此電機的氣隙可以設計的（de）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。當模塊發生故障時，直（zhí）接拆卸故障電機，更（gèng）換新的模塊（kuài）電機即可（kě）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、球磨機專用隨動式永（yǒng）磁直驅電機概述
本產品的（de）隨動式定子結構構成（chéng）一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒（tǒng）旋轉相當於汽車在公路（lù）行駛（shǐ），公路的（de）起（qǐ）伏不影（yǐng）響車輪與地麵貼合（hé），即滾筒偏心浮動不（bú）影響滾輪貼合滾筒，保證定（dìng）子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙（xì）不均勻時，仍能正（zhèng）常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不（bú）必停機檢修。同時電機定子與轉子間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（bú）會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式（shì）結構,基（jī）於模塊化永磁直（zhí）驅電機，采用獨立的扇形定（dìng）子塊結構，其隨動原理是在（zài）定子塊（kuài）的（de）軸向兩側（cè）安裝滾輪且滾輪貼合（hé）滾筒來確定（dìng）定子與轉子間的間隙，定子塊徑向（xiàng）外（wài）側設有（yǒu）與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機（jī）滾筒不偏心時處於（yú）半壓縮狀態,如（rú）果球（qiú）磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子塊（kuài）上安裝（zhuāng）的滾輪，進而（ér）帶（dài）動定子塊向上移動，上方彈性機（jī）構繼（jì）續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的（de）彈性機構將其（qí）向上頂，保證下方定子塊的（de）滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓（yuán）周方向的移動，從而保（bǎo）證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下（xià）複（fù）位或繼續向下波動（dòng），則上方定子塊（kuài）在受到永磁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（zǐ）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（bú）同位置（zhì）的定子塊設（shè）置不同的壓力,避免因（yīn）彈性裝置設置的壓力過大（dà）造成滾輪或轉筒磨損（sǔn）較快。
本（běn）產品將永磁電機采用模塊化控製（zhì），根據（jù）不同功率的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台模塊（kuài）電機，一台整（zhěng）圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在（zài）球（qiú）磨機滾筒上。相鄰隨動式定子（zǐ）塊間設有固（gù）定在支撐框架上（shàng）的擋板來對定子塊進行圓周方向的限（xiàn）位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐（chēng）板,用於（yú）支撐安裝電機（jī）轉子鐵（tiě）心及磁鋼。
本產品的隨動式定子塊安裝拆（chāi）卸十分便捷，隻需要沿球磨（mó）機的徑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，即可將定子塊沿徑向（xiàng）拉出，進行（háng）檢修或更換新的定子（zǐ）塊。
3、采用本產品（pǐn）代替傳統磨（mó）機的電機驅（qū）動（dòng）係統（tǒng）的（de）優點
現階段大（dà）多（duō）數的球磨機仍采用三相感應電動（dòng）機、聯軸器、減速裝置以（yǐ）及齒輪結構（gòu）進行驅動。永（yǒng）磁同步電機與感應電機相比優勢是它（tā）有較高的效率（lǜ）和功（gōng）率因數，損耗大大降低（dī），節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平（píng）穩，係統響應速（sù）度快，感應電機則起動相對困（kùn）難。這些也是近（jìn）年來永（yǒng）磁電機應用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯（lián）軸器、及（jí）齒（chǐ）輪的傳動（dòng）環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係統的傳（chuán）動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不（bú）僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢（jiǎn）修方便，還避（bì）免了傳（chuán）統設備因漏油造成（chéng）環境汙染。
由於本產（chǎn）品電機定子（zǐ）采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難（nán）度（dù），還相當於把一個大功（gōng）率電機（jī）做成了（le）多（duō）個小功率電機。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（bú）增（zēng）加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電（diàn）機采用多台小功（gōng）率變（biàn）頻（pín）器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，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（fèn）模塊電機驅動球磨機。
傳（chuán）統電機故障時，會導致電機合成磁動勢（shì）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，無法繼續正常（cháng）運行。而本產品進行了模塊（kuài）化設計（jì），每個模（mó）塊電機都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勢，在（zài）發生故障時（shí）。可（kě）以直接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數，也可（kě）切除故障子模塊而控製其餘正常子模（mó）塊降額運行。使（shǐ）用本產品完全（quán）不會因電機發生故障而（ér）影響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載（zǎi）產生震動（dòng）等因素會發生轉子偏（piān）心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加（jiā），提高電機製造成本。隨動式（shì）定子結構（gòu）的模塊電機，能在轉筒偏心（xīn）時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量（liàng），電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子（zǐ）結構在偏心時能繼（jì）續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生（shēng）產效率。
4、隨動式球（qiú）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（gǎn）應電機的優點( 1）變頻調速控製，實（shí）現（xiàn）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（fā）事（shì）件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係（xì）統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事（shì）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，係統（tǒng）反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統（tǒng）係統因三（sān）相（xiàng）感應電機無法在（zài）低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保（bǎo）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（diàn）機（jī）起動後，通（tōng）過減速器滿足（zú）係統轉矩需要，整個（gè）係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統（tǒng）由變頻控製係統控製永磁同步電機起（qǐ）動，轉矩特（tè）性（xìng）滿足需要，無（wú）需盤車係統（tǒng）和減速器（qì），輔助係統少，結（jié）構簡單。
(3）變頻器軟起動，起（qǐ）動過程隨意設定（dìng）
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相（xiàng）感應電機，係統運行。係統控製（zhì）複雜，低速無法實現過載輸出（chū）。在低速過程需（xū）要盤車係統，將轉速（sù）提（tí）高（gāo）到三相（xiàng）感應（yīng）電機（jī）起動條（tiáo）件。直驅係統直（zhí）接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製（zhì）起動過（guò）程可根（gēn）據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速（sù）可過（guò）載輸出，滿足起動需（xū）要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維（wéi）護成本更低（dī）,維護次數（shù）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。同時立磨減（jiǎn）速器結構複雜需要經常維（wéi）護，維護成本費（fèi）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。直驅係統構成單元簡單，變頻器（qì）控製永磁同（tóng）步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器（qì），無（wú）需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可（kě）實現在電機低速運行情況下進行係（xì）統維護。
(5）傳動效（xiào）率高,節能效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取代傳（chuán）統驅動（dòng）係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機（jī）直驅係統的優勢（shì）與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構（gòu）采用永磁（cí）直驅電機驅動,提高了立磨效率。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（shuāng）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、裝配、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電機，代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅（qū）電機具有雙向載荷機構與不同（tóng）的放置位置，均能（néng）達到扶（fú）正與承壓的作用，並且方（fāng）便製造、裝配維護，節（jiē）省成本。均已申請（qǐng）專 利。
永磁（cí）直（zhí）驅礦用（yòng）球磨機 
