1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用（yòng）三相異步電動機、聯（lián）軸器、減速裝置以及齒輪（lún）結構進行驅動，導致球磨機的傳動係統（tǒng）存在機械傳（chuán）動鏈冗長、效率低、機構（gòu）複雜、運行維護工作量大等（děng）問題。
沈陽工（gōng）業大學電機與（yǔ）控製（zhì）技術研究所與河南草莓视频ios機電設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,通過將電動機與機械結構進行機電一體化（huà）設（shè）計，取消動力傳輸（shū）的中間環節，做成直（zhí）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（le）電機的（de）效率與功率因數，具有（yǒu）節（jiē）能、起動轉矩大（dà）、過載能力強、係統免維護、自動（dòng）化程度高等（děng）優點。
在控製方麵（miàn）,本產品電（diàn）機定子采用了模（mó）塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電（diàn）機。模塊化電（diàn）機的控（kòng）製技術（shù）可以實現降低大功率電（diàn）機的輸入電壓，但是不增加（jiā）電機的輸（shū）入電流，電機不（bú）必采用高等級（jí）絕緣。模塊（kuài）化電機采用多台小功率變頻（pín）器聯合供電（diàn），這（zhè）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。每個模塊（kuài）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，球磨機運行在輕載工況時，完全可（kě）以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
在結（jié）構方麵，本產品電機的定子采用了一種自主設（shè）計研發的隨動式結構，將整圓的定子分（fèn）成若幹個相互存在間隙的小扇（shàn）形塊，通過機械結（jié）構設計（jì），確定了一種無論球磨機（jī）轉筒是否（fǒu）震動或偏心，定（dìng）子塊始終跟隨（suí）轉筒運（yùn）動從（cóng）而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機（jī）的氣隙可（kě）以設計的比普（pǔ）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（shēng）產成本，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，更換新的模塊（kuài）電機即可正常運行。使用本產（chǎn）品完全不會（huì）因電機發（fā）生故障而影響到生產工期。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述
本產品的隨動（dòng）式（shì）定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪（lún）貼合滾筒（tǒng）旋轉相（xiàng）當於汽車在公路行駛，公（gōng）路的起（qǐ）伏不影響車輪與地麵（miàn）貼合，即滾筒偏（piān）心浮（fú）動不影響（xiǎng）滾輪（lún）貼合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨機因裝（zhuāng）配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載（zǎi）震動等原因造成電機偏心、氣隙不均（jun1）勻時，仍能正（zhèng）常運轉，保證磨機始（shǐ）終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間（jiān）的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為（wéi）隨動式結構，電機不會發生掃膛（táng）現象。
本產品電機（jī）的定子為隨（suí）動式結構,基於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且滾（gǔn）輪貼合滾筒來確定定子與轉子（zǐ）間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不（bú）偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上（shàng）波動，轉筒會（huì）向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶（dài）動定（dìng）子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓（yā）縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向（xiàng）上頂，保證下方定子塊的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周（zhōu）方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間（jiān）隙不變。球磨機滾筒向下（xià）複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到（dào）永（yǒng）磁體對（duì）其向下的吸引力的同時，彈性機（jī）構將上（shàng）方其向下壓,下（xià）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，對於不同位置的定（dìng）子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采用模（mó）塊化（huà）控製，根據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（tái）模（mó）塊電機（jī），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（mó）塊電機包繞式安裝在球磨（mó）機滾筒上。相鄰隨（suí）動式定子（zǐ）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的限位。球磨機（jī）滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安（ān）裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的（de）隨動式定子塊安裝拆（chāi）卸十分便捷，隻需（xū）要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構（gòu）、彈（dàn）性機構與定子塊之間的連接杆、彈性（xìng）機構支撐架，即可將（jiāng）定子塊沿徑向（xiàng）拉出，進行（háng）檢修或更換新的定子塊（kuài）。
3、采用本產品代替傳（chuán）統磨機的電機驅動係統的優點
現（xiàn）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（yǐ）及齒輪結構進行驅（qū）動。永磁同步電機與感（gǎn）應電機相比優勢是它有較高的（de）效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能（néng）源。永磁電機通過變頻（pín）器進行調速，電機運（yùn）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（yǒng）磁電機應用越來越廣泛的（de）原因（yīn）。
采用永磁直驅，取消了中間的（de）減（jiǎn）速機、聯軸器、及齒輪的傳（chuán）動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨（mó）機直驅係統的傳動效率不（bú）僅得到大幅提升（shēng），而且（qiě）直驅係統的故（gù）障率低，維護檢修方便，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（cǎi）用了模塊化設（shè）計，不僅降低（dī）了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個大（dà）功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製（zhì）技術可以實現降低大功率電機的（de）輸入電（diàn）壓，但是不增加電機的（de）輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而（ér）降低成本。球磨（mó）機運行在輕載工況時,完全可（kě）以隻運行部分模塊電機驅動（dòng）球磨機（jī）。
傳統電機故障時（shí），會導致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（bō）動顯著增加，無法繼續正常運（yùn）行（háng）。而本產品進行了模塊（kuài）化設計，每個模塊電機都具有（yǒu）一套獨立的控製係統，大（dà）大提升了電機控製的自由度,可以利用其多電機結（jié）構和（hé）控（kòng）製靈活的優勢，在發生故障（zhàng）時。可以（yǐ）直接拆卸故障電機更換新（xīn）的模塊電機即可（kě）正常（cháng）運行。模塊化電（diàn）機（jī）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。使用本產品完（wán）全不會因電機發生（shēng）故障（zhàng）而影響（xiǎng）到（dào）生產工期。
球磨機因加工誤差、軸（zhóu）承磨損、滾筒形變（biàn）或重載產生震動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（huì）導致（zhì）永磁體（tǐ）用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的（de）模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將（jiāng）氣（qì）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（yīn）為該（gāi）隨動式定子結構在偏心時能繼（jì）續正常工作（zuò），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、隨動式球磨機裝配示意圖
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）變頻調速控製，實現負載工況多（duō）樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差（chà）。遇（yù）到突發事件，調整磨鞮（dī）高度來改（gǎi）變係統工作環境，係統反（fǎn）應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況（kuàng）能（néng）力強。遇到（dào）突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係（xì）統工作環境，係統反應速（sù）度更快。
(2）係統簡單,可靠性（xìng）高
傳（chuán）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（chē）係統滿足立磨的低速起（qǐ）動。為保證在電（diàn）機起動過程不（bú）對電網造成過大（dà）的衝擊，需增加軟（ruǎn）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（tǒng）運（yùn）行的輔助設（shè）備很多。直驅係統由（yóu）變頻控（kòng）製係統控製永磁同步電機起（qǐ）動，轉矩特性滿足需要，無需盤（pán）車係統和減速（sù）器（qì），輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
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（dòng）裝置起動（dòng）三相感應電機，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，將轉速提（tí）高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製（zhì）簡單。變頻（pín）控製起動（dòng）過程可根據實際工況進行調（diào）整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出（chū），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（shù）少
係統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單（dān）元多。同時立磨減速器結構複雜（zá）需要（yào）經常維護，維護成本費用（yòng）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，變頻器控製永磁同步電機直接（jiē）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（dī）。同（tóng）時，係（xì）統可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統驅動係統年（nián）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，這裏不再一（yī）—贅（zhuì）述。
2、永磁直驅立磨（mó）結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提（tí）高了立磨效率。在立磨扶正軸（zhóu）承與壓力軸承上進（jìn）行突破（pò），通過設計一種（zhǒng）雙向載荷扇形模塊（kuài）機構替代（dài）大（dà）直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並（bìng）降低成本,在工程實際中具有（yǒu）很強的（de）實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設（shè）計了三種立磨專用永磁電機，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向載荷機構與（yǔ）不同的（de）放置位置，均能達到扶正與（yǔ）承壓的作用，並且方便製造（zào）、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
