1、技術背景
傳統的（de）球磨機、立（lì）磨機大都（dōu）采用三（sān）相異（yì）步電（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以（yǐ）及（jí）齒輪結構進行驅動，導致球磨（mó）機的傳動係統存（cún）在（zài）機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業（yè）大（dà）學電機與控製技術（shù）研究所與河南91视频网機電設備有限公司聯合設計（jì）研發的球磨機（jī）、立磨機采用（yòng）永磁直驅電機（jī）,通（tōng）過將電動機與機械結構進行機電（diàn）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（mǎn）足（zú）荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了（le）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（tǒng）免維護（hù）、自動化程度高等優點（diǎn）。
在控（kòng）製方麵,本產品電機定子采（cǎi）用了（le）模塊化設計，不僅（jǐn）降低（dī）了加工、製造、運（yùn）輸等難度，還相當於（yú）把一個大功率電機做成了多個小功率電機（jī）。模塊化電機（jī）的控製（zhì）技術（shù）可（kě）以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加（jiā）電機的（de）輸入（rù）電流，電機不必（bì）采用高等級絕緣。模塊化電（diàn）機采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的（de）供電電壓（yā）和（hé）使用的變頻器容（róng）量，從而（ér）降低成本。每（měi）個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大（dà）提升了電機控製的（de）自（zì）由度，球磨機運（yùn）行在（zài）輕載工（gōng）況時，完全可以隻（zhī）運（yùn）行部分模塊電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機的定子采用（yòng）了一種自主設計研發的隨動（dòng）式結構，將整圓的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了（le）一（yī）種無論球磨機轉（zhuǎn）筒是否震動或偏心，定子塊始終（zhōng）跟隨轉（zhuǎn）筒運動從而保持定子與轉子間（jiān）隙恒定的結構。本產品通（tōng）過機械結構設（shè）計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃（sǎo）膛（táng）現（xiàn）象，因此電機的氣隙可以（yǐ）設計的比普通永磁直驅（qū）電機的（de）小很（hěn）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，直接拆卸故障電（diàn）機（jī），更換新的模（mó）塊電（diàn）機即可正常運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機發生故障而影響到（dào）生產工期。
2、球磨機專用隨動式（shì）永磁直驅電機概述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾（gǔn）筒（tǒng）就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響（xiǎng）車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉（zhuǎn）子間隙恒定，在球磨機（jī）因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變、重載震動等原因造成電機偏心、氣（qì）隙不（bú）均勻時，仍能正（zhèng）常運轉，保證磨（mó）機始終運（yùn）行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子（zǐ）與（yǔ）轉子間的間隙也可以做的更小，減少永（yǒng）磁體用量（liàng），並且因為（wéi）隨動式結構，電機不會發生掃（sǎo）膛現象。
本產品（pǐn）電機的定子為隨動式結構,基於（yú）模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪（lún）且滾輪（lún）貼合滾筒來確定定子（zǐ）與轉子間的間隙，定子塊徑向外側（cè）設有與支撐（chēng）框架相連的彈性機構。彈性機構（gòu）在球磨機滾筒不偏心時處於（yú）半壓縮狀態,如果球磨機滾（gǔn）筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上（shàng）安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向（xiàng）上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表（biǎo）麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進（jìn）行徑向與圓周方向的移動（dòng），從而保證定子（zǐ）、轉子之間的間隙不變（biàn）。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構（gòu）將上（shàng）方（fāng）其向下壓,下方定子塊被轉筒（tǒng）向下壓。
本（běn）產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置（zhì）的定子（zǐ）塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置（zhì）的壓力過大（dà）造成滾輪或轉筒磨損較快。
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（jì）采用不（bú）同個數的隨動式定子塊（kuài）構成一台模塊電機（jī），一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模（mó）塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安（ān）裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固（gù）定在支撐框架上的擋板來對定子（zǐ）塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板（bǎn）,用於支撐安裝電機（jī）轉子（zǐ）鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式定（dìng）子塊（kuài）安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨（mó）機的徑向依次拆（chāi）卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子（zǐ）塊沿徑（jìng）向拉出，進行檢修或更換新的（de）定子塊。
3、采用本產品代替傳統（tǒng）磨機的（de）電機驅動（dòng）係統的優點
現階段大多數的球磨（mó）機仍采用三相感應（yīng）電動機、聯（lián）軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永（yǒng）磁同步（bù）電機與感應電機相比優勢是它有（yǒu）較（jiào）高的效率和功率因數，損耗（hào）大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進（jìn）行調速，電機運行平穩，係統響應速度快（kuài），感應電機則起動相對（duì）困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越（yuè）廣泛的原因。
采用永（yǒng）磁直驅，取消了中間（jiān）的減速機、聯軸（zhóu）器、及齒輪的傳（chuán）動環節，縮短係（xì）統的傳動鏈，直驅係統的傳動（dòng）效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢（jiǎn）修方（fāng）便，還（hái）避（bì）免了傳統設（shè）備因漏油造成環境汙染。
由（yóu）於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（dù），還相（xiàng）當於把一個大功率電機做成了（le）多個小功率電機。模塊化電機的（de）控製（zhì）技（jì）術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入電壓（yā），但是不增加電機的輸（shū）入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊（kuài）化（huà）電機采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（diàn）壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕（qīng）載工況時,完全（quán）可以隻運（yùn）行部分模塊電機驅（qū）動球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合（hé）成磁動勢發生（shēng）畸變，諧（xié）波（bō）含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著（zhe）增（zēng）加，無法繼續正常運行（háng）。而本產品進行了模塊化設計，每個（gè）模塊電機（jī）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（duō）電（diàn）機結構和控製（zhì）靈活的優勢，在發生（shēng）故障時（shí）。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行（háng）。模塊化電機具有冗餘的（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（wán）全不會因電機發生故障而影響（xiǎng）到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變或（huò）重載產生震動等因素會發生轉（zhuǎn）子偏（piān）心現（xiàn）象，偏心（xīn）嚴重時（shí）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（xì）大小來預防掃（sǎo）膛，而（ér）氣（qì）隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結（jié）構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定（dìng）子與轉子之間的間隙恒定（dìng），可將氣隙做的更小（xiǎo），減少永磁體用（yòng）量（liàng），電機不會發生掃膛現（xiàn）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（jiǎn）修次數更少，工（gōng）作時間更長（zhǎng），大（dà）體（tǐ）積球磨機檢修複雜，降低檢修（xiū）次數就是提（tí）高生產效率（lǜ）。
4、隨動式球磨機裝配（pèi）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（de）優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多（duō）樣（yàng）性
傳（chuán）統立（lì）磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統（tǒng）工作環境，係（xì）統反應速（sù）度慢。永磁同步電（diàn）機采用變頻（pín）調速，適應工況（kuàng）能力強。遇到突發事（shì）件，除調（diào）整磨輾高度外，還增加了速度調節（jiē）以快速適應係統工作環境，係統反應速度（dù）更快。
(2）係（xì）統簡單（dān）,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足（zú）立磨的低速起（qǐ）動（dòng）。為保證在電（diàn）機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三（sān）相感應電機起動後，通（tōng）過減速器滿（mǎn）足係（xì）統轉矩（jǔ）需要，整個（gè）係統（tǒng）構成複雜，係統運行的輔（fǔ）助設備很（hěn）多（duō）。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（sù）器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟（ruǎn）起動，起動過（guò）程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應（yīng）電（diàn）機達到起動條件後，軟起（qǐ）動裝置起動三相感應電機，係統運行（háng）。係統控製複雜，低速無法（fǎ）實現過載輸出。在低速過（guò）程需要盤車（chē）係統，將轉速提高到三相（xiàng）感應電機起動條件。直驅係統直接變頻（pín）低速起動，係統（tǒng）直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過（guò）程可根據實際工況（kuàng）進行調整，以滿足各種工況的需求（qiú）。低速可過載（zǎi）輸（shū）出（chū），滿（mǎn）足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減（jiǎn）速器，維護成本更（gèng）低,維護次數少
係統（tǒng）各構成單元均需要時常檢查（chá）和定期維護，傳統係統構成單元多（duō）。同時立（lì）磨減速（sù）器結構複雜（zá）需要經常維護，維護（hù）成本費用（yòng）高。同時係統（tǒng）無法實現在低（dī）速運（yùn）行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單（dān），變（biàn）頻器控製永磁同步電（diàn）機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低（dī）速運行情況下（xià）進行係統（tǒng）維護（hù）。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取（qǔ）代傳統驅動係統年節電（diàn）量達181萬元。（按照（zhào）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（tóng），這（zhè）裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結（jié）構采用永磁直驅電機驅動,提高了（le）立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸（zhóu）承（chéng），方便加（jiā）工、生產、運輸、裝配、維修，並降（jiàng）低成本,在工程實際中具有很強的實用型。
針對（duì）大、中、小型不（bú）同（tóng）尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代（dài）替傳統的減速機與三相異步電動機（jī），永磁直驅電機（jī）具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製（zhì）造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
