1、技術背景
傳統的（de）球磨機、立磨機（jī）大都采用三相異步（bù）電動（dòng）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傳動鏈冗長、效率低、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製技術研究所與河南草莓视频ios機電（diàn）設（shè）備有限（xiàn）公司（sī）聯合設計研發的球磨機、立磨機采（cǎi）用（yòng）永磁直驅（qū）電機,通過將電動機（jī）與機械結構進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節（jiē），做成直（zhí）驅方案（àn），能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機（jī）的（de）減速機，顯著提高了電機的效（xiào）率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子采用了（le）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（gōng）率電機做成了多個小功率電機。模塊（kuài）化電機的控製技（jì）術（shù）可以實（shí）現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加（jiā）電機的輸入電流，電機不必采用高等級（jí）絕緣。模塊化電機采用多台（tái）小功率（lǜ）變頻器（qì）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（qì）容（róng）量，從而降低成本。每個模塊電機都（dōu）具有一套獨（dú）立（lì）的控製係（xì）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，完全可以隻運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了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成（chéng）若幹個（gè）相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一（yī）種無論球磨機轉筒是否震動（dòng）或偏心，定子（zǐ）塊始終跟隨轉筒運（yùn）動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通（tōng）過機械結構設計保證定子與轉子（zǐ）間的間隙（xì）恒定，電機不會發生（shēng）掃（sǎo）膛現象，因（yīn）此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直（zhí）驅（qū）電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量（liàng），降低生產成（chéng）本，節約（yuē）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（xīn）的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故（gù）障（zhàng）而影響到生產工期。
2、球磨機專用隨（suí）動式永磁直驅電機概述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，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，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即（jí）滾筒偏心浮動不影響滾輪貼（tiē）合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在（zài）球磨機因裝配（pèi）誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心（xīn）、氣隙（xì）不均（jun1）勻時，仍能（néng）正常運轉（zhuǎn），保證磨（mó）機始終運行在性能狀態（tài），不必停機檢修。同時電機定子與轉子（zǐ）間的間隙也可以做（zuò）的更（gèng）小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會（huì）發生掃膛現象。
本產品電機的定（dìng）子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機（jī），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（cè）安裝滾（gǔn）輪且滾輪貼合滾筒來確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機構。彈性機構在球磨機滾（gǔn）筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨（mó）機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安（ān）裝的滾輪，進而帶動定子塊向上（shàng）移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子（zǐ）塊在受到永（yǒng）磁（cí）體對其向上的吸引力的（de）同時，定子塊上的彈性（xìng）機構將其向（xiàng）上頂，保證下方（fāng）定子（zǐ）塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵（miàn），使定子（zǐ）塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的（de）移動，從而保證定（dìng）子、轉（zhuǎn）子之間的間隙不變。球磨（mó）機（jī）滾筒（tǒng）向下複位或繼續向下波動（dòng），則（zé）上（shàng）方定子塊（kuài）在受到永磁體對其向下的（de）吸引力的同時，彈性機構將上方其（qí）向下壓（yā）,下方定子塊被（bèi）轉（zhuǎn）筒向下壓（yā）。
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（shè）置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓（yā）力過大（dà）造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采（cǎi）用模塊化控（kòng）製，根據不同（tóng）功率的（de）電機設計采用（yòng）不同個數的隨動式定子塊（kuài）構成一台模塊電機，一台整圓電機由（yóu）多台模（mó）塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定（dìng）子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（mó）機滾（gǔn）筒的法蘭處銜（xián）接T型支撐板,用（yòng）於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動式定子塊安裝拆卸（xiè）十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向（xiàng）依次拆卸密封外殼、彈性機構（gòu）、彈性機構與（yǔ）定子塊之間（jiān）的連接杆、彈性機構支撐（chēng）架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢（jiǎn）修或更換（huàn）新的定子（zǐ）塊。
3、采用本產品代替（tì）傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較（jiào）高的效率和功率因數（shù），損耗（hào）大大降低，節約（yuē）了能源。永磁電（diàn）機通過變頻器進行調速，電（diàn）機運行平（píng）穩，係統響應速度快，感（gǎn）應電機則（zé）起動相對困難（nán）。這（zhè）些（xiē）也是近（jìn）年來永磁電機應（yīng）用越來越廣泛（fàn）的原因。
采用（yòng）永磁（cí）直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅（qū）係統的傳動效率（lǜ）不僅得（dé）到大幅提（tí）升，而（ér）且直驅（qū）係統（tǒng）的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因（yīn）漏油造成環境（jìng）汙染。
由於本產品電機定子采用了模（mó）塊化設計，不僅降低了加（jiā）工，製造，運輸（shū）等難度，還相當於把一個大（dà）功（gōng）率（lǜ）電機（jī）做（zuò）成了多個小功率（lǜ）電機（jī）。模塊化電機的控製技術（shù）可以（yǐ）實現降（jiàng）低（dī）大功率電機的輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不（bú）必采用（yòng）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（shè）計降低了電機的（de）供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低（dī）成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機（jī）驅動球（qiú）磨（mó）機。
傳統電機故障時，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，轉矩波動（dòng）顯（xiǎn）著增加，無法繼續正（zhèng）常運（yùn）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（lì）的控製係統，大大提升了電機控製的自由（yóu）度,可以（yǐ）利用其多電機結構和控製靈（líng）活的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電（diàn）機更（gèng）換（huàn）新（xīn）的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的（de）模塊數，也可切除（chú）故（gù）障子模塊而控製（zhì）其餘正常（cháng）子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生（shēng）故障而影響到生產工（gōng）期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載（zǎi）產生震動等因（yīn）素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機（jī）掃膛損壞電機（jī），實際生產中常常通過（guò）增加氣隙大小來預防（fáng）掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量（liàng）增（zēng）加，提高電機製造成本。隨動式定子（zǐ）結構（gòu）的模塊（kuài）電機（jī），能（néng）在轉筒偏心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（shǎo）永磁體用量，電機不（bú）會發生掃膛現象，同時因為（wéi）該隨動式定子結構在偏心時能繼續（xù）正常工作，檢修次數更少（shǎo），工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是（shì）提高（gāo）生產效率。
4、隨動式球磨機裝配（pèi）示意圖
二、永磁（cí）直驅立（lì）磨技術
1、立磨直驅對比於傳統感應（yīng）電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性
傳統立（lì）磨速度單一，工況（kuàng）適應能力差。遇（yù）到突發事件（jiàn），調（diào）整磨鞮高度來改變係（xì）統工作環境（jìng），係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻（pín）調速，適應（yīng）工況能（néng）力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以（yǐ）快速適應係統工作環境，係（xì）統反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無法在低速實現（xiàn）大轉矩輸出，需要額外的盤車（chē）係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程（chéng）不對電網造成過（guò）大的（de）衝擊，需增加軟起動（dòng）裝置。三（sān）相感應電機起動後（hòu），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（háng）的輔助設備很（hěn）多。直驅（qū）係（xì）統（tǒng）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）變頻器軟起動，起動過程隨（suí）意設定
傳統係統先由低速盤車係統（tǒng）起動，待三相感應電機達到（dào）起動條件後，軟起動裝置（zhì）起動三相感應電機，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（chéng）需（xū）要盤車係統，將轉速提高到（dào）三相感應電機（jī）起動條件。直驅係（xì）統直接變頻低速起動，係統直接運（yùn）行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各（gè）種工況的需求。低速可過載輸出，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（shǎo）
係（xì）統各構成單元均需（xū）要時常檢查和定（dìng）期維護（hù），傳統係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時（shí）係統無法實現（xiàn）在低速運行（háng）的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控（kòng）製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統（tǒng）內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時（shí），係統可實現在電機低速運行（háng）情況下進行係統維護。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取代（dài）傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式（shì）鯤磨（mó）機直驅係統的優（yōu）勢與球磨（mó）機（jī）直驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅（qū）立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效（xiào）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（mó）塊（kuài）機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運（yùn）輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有（yǒu）很強的實用型。
針對大、中（zhōng）、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電（diàn）機（jī），代替傳統的減速機與三相（xiàng）異步電動機，永磁直驅電機具（jù）有（yǒu）雙向載荷機構與不同的放（fàng）置（zhì）位（wèi）置，均能達（dá）到扶（fú）正與承壓的作（zuò）用，並且方便製造、裝配維護（hù），節省（shěng）成本。均（jun1）已申請專 利。
永磁（cí）直驅礦用球磨機 
