1、技術背景（jǐng）
傳統的球磨機、立磨機大都采用（yòng）三相異步（bù）電（diàn）動機、聯軸（zhóu）器、減速裝置以及齒輪結（jié）構進行驅動，導致（zhì）球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學電（diàn）機與控製技術研究所（suǒ）與河南91视频网機電設備（bèi）有限公司（sī）聯合設計（jì）研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機（jī）,通過將（jiāng）電（diàn）動機與機（jī）械結構進行機電一體化設計，取消動（dòng）力傳輸的（de）中間環節，做成直（zhí）驅方案，能直接滿足荷載的需求，省（shěng）去傳統磨機的（de）減（jiǎn）速機（jī），顯著（zhe）提高了電機（jī）的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能（néng）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（jī）定子（zǐ）采用了模塊化設計，不僅（jǐn）降低了加工、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。模塊化電機的控製技術（shù）可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電（diàn）機的（de）輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電（diàn）機采用（yòng）多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低（dī）了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一（yī）套獨立的控製係統，大大提升了電機控（kòng）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（fèn）模塊（kuài）電機驅動（dòng）球磨機。
在結構方麵，本產品電機的定子采（cǎi）用了一種自主設計研發的（de）隨動式結構，將整圓的（de）定子分成（chéng）若幹個相（xiàng）互存在間隙的（de）小扇形塊，通過機械（xiè）結構設計（jì），確定了一種無論球磨機轉筒（tǒng）是否震動或偏心，定子塊（kuài）始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉（zhuǎn）子間隙恒定（dìng）的結構。本產品（pǐn）通過機械結構設計保證定（dìng）子與轉子間（jiān）的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多（duō），從而（ér）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（néng）用電量（liàng）。當（dāng）模塊發生（shēng）故障時，直（zhí）接（jiē）拆（chāi）卸故障（zhàng）電機（jī），更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完（wán）全不會因電機發（fā）生故障（zhàng）而（ér）影（yǐng）響到（dào）生產工期。
2、球磨機專用（yòng）隨（suí）動式（shì）永磁直驅電機概述
本產品的隨動式（shì）定（dìng）子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車（chē）。滾輪貼合滾（gǔn）筒旋轉相當於汽車在（zài）公路行駛，公路的起伏不（bú）影響車輪與地麵貼（tiē）合，即滾筒（tǒng）偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子（zǐ）、轉子間隙恒定，在球磨機因（yīn）裝配誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心（xīn）、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運（yùn）行（háng）在性能（néng）狀（zhuàng）態，不必停機（jī）檢（jiǎn）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（gòu），電機不會發（fā）生掃膛現象。
本產品電機的定子（zǐ）為隨動式結構,基於模塊化永磁直（zhí）驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構（gòu），其隨動原理是（shì）在定子塊的軸向（xiàng）兩側安（ān）裝滾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（xiàng）外（wài）側（cè）設有與支撐框架相連的（de）彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子（zǐ）塊上安裝的滾輪，進（jìn）而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼（jì）續壓縮;下方定（dìng）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上頂，保證下方定子塊的（de）滾輪依然（rán）貼合轉筒（tǒng）外表麵，使定（dìng）子塊跟（gēn）隨轉筒波動而（ér）進行徑向與圓（yuán）周方（fāng）向的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾（gǔn）筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體（tǐ）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（bèi）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過大造成滾輪或轉筒磨損較快（kuài）。
本產品將永磁電機采用模塊化控（kòng）製，根據不同功率的電機設計采用不同個數的（de）隨動（dòng）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,多台模塊電機共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架（jià）上的擋板來對定子塊進（jìn）行圓周方向的（de）限（xiàn）位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐（chēng）安（ān）裝（zhuāng）電機轉子鐵心及（jí）磁鋼。
本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分（fèn）便捷，隻（zhī）需要沿球磨機的徑向依次（cì）拆卸密封外殼、彈性（xìng）機構、彈（dàn）性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構（gòu）支（zhī）撐架，即可將（jiāng）定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。
3、采用（yòng）本產品代替（tì）傳統磨機的電機驅（qū）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（dòng）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（hé）功率因數，損耗大大（dà）降低，節約了能源。永磁電機（jī）通過變頻器進行調（diào）速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機（jī）應（yīng）用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速（sù）機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅（qū）係統（tǒng）的傳動效率將提升至少（shǎo）20%。球磨機（jī）直驅係統的傳動（dòng）效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的（de）故障率低，維護檢修（xiū）方便（biàn），還避免了（le）傳統設（shè）備（bèi）因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工（gōng），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。模塊化電機的控製技術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的（de）輸入電流，電（diàn）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（gòng）電電壓和使用（yòng）的變頻（pín）器（qì）容（róng）量，從而降低成本。球磨（mó）機（jī）運行在輕載工況時,完全可以（yǐ）隻運行（háng）部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變（biàn），諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行（háng）。而（ér）本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有（yǒu）一（yī）套獨立的控製係（xì）統，大大提升了電機控製的自由度,可以（yǐ）利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的（de）模塊電機（jī）即可正（zhèng）常運（yùn）行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模（mó）塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電（diàn）機發生故障而影響到生產工期。
球磨機（jī）因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載（zǎi）產（chǎn）生震動等因素會發生轉（zhuǎn）子偏（piān）心現象，偏心嚴重時還會（huì）造（zào）成電機掃膛損（sǔn）壞電機，實際（jì）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（tǐ）用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機（jī），能在轉筒偏心（xīn）時保（bǎo）證（zhèng）定子與轉子之間（jiān）的間隙（xì）恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機（jī）不會發生掃膛現象，同時因為（wéi）該隨動式定（dìng）子結構在偏心時能繼續正常工作（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（xiū）次數就是提（tí）高生產效率。
4、隨動式球磨機裝（zhuāng）配示意圖
二、永磁直驅立磨技術（shù）
1、立磨直驅對比於（yú）傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製（zhì），實現負載工況（kuàng）多樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調（diào）整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力（lì）強（qiáng）。遇到突（tū）發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節（jiē）以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠（kào）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（xì）統（tǒng）滿足立磨的低速起動。為（wéi）保證在電（diàn）機（jī）起（qǐ）動過程不對電網造（zào）成過大的衝擊，需（xū）增加軟起動（dòng）裝置。三相感應（yīng）電機起動後（hòu），通過（guò）減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運（yùn）行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統（tǒng）控製永磁同步電機起動，轉矩特性（xìng）滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔（fǔ）助係（xì）統少，結（jié）構簡單。
(3）變頻器軟起（qǐ）動，起動過（guò）程隨意設定
傳統係統先（xiān）由低速盤車係（xì）統起動，待三相（xiàng）感應電機達（dá）到起動條件後，軟起動裝（zhuāng）置（zhì）起動三相感應電機，係統運行。係統控製複（fù）雜，低速無法實現過載輸（shū）出（chū）。在低速過程需（xū）要盤車係統，將轉速提高到三相感應電機起（qǐ）動條件。直（zhí）驅係統直（zhí）接變頻低速起（qǐ）動，係統直接運行，係統（tǒng）控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進（jìn）行（háng）調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載（zǎi）輸出，滿足起動需（xū）要，取（qǔ）代（dài）盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少
係（xì）統各構成單元均需要時常檢查和定期維護（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（cháng）維護（hù），維護成本費用高。同時係統無法實現在（zài）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（dān），變頻器（qì）控製永磁同步電（diàn）機直接驅動，控製方（fāng）便。係統內無減速器，無需額外進行（háng）維護，係統維（wéi）護成本低（dī）。同時，係統可實現（xiàn）在電機低（dī）速運行情況下進行係統維護。
(5）傳動效率高（gāo）,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節（jiē）電量達181萬元。（按照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（tǒng）相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示（shì）意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動（dòng）,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設（shè）計一種雙向載荷扇形（xíng）模塊機構替代大直徑軸承，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（shè）計了三種立磨專用永（yǒng）磁（cí）電機，代替傳統的減速機與三（sān）相異步電動機，永磁（cí）直（zhí）驅電機具有雙（shuāng）向載荷機構與不同的放置位置，均能達（dá）到扶正與承壓的作用（yòng），並且方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均已申請（qǐng）專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
