1、技術背景　　傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異（yì）步電動（dòng）機、聯（lián）軸（zhóu）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（xiè）傳（chuán）動鏈冗長（zhǎng）、效率低、機構複雜（zá）、運行維護工作量大（dà）等問題。　　沈陽工業大學電機（jī）與控製技術研究所與河南91视频网機電設備有限公司（sī）聯合設（shè）計研發的球磨機、立磨機采用（yòng）永磁（cí）直驅電機,通過將電動機與機械結構（gòu）進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環（huán）節，做成直驅方案，能直接（jiē）滿（mǎn）足荷載的需求，省去（qù）傳統磨機的減速機，顯著提高了（le）電（diàn）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,本產品電機定子（zǐ）采用了（le）模塊化（huà）設計，不僅降低了（le）加工、製造、運輸等難（nán）度，還相當（dāng）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（xiàn）降低大功（gōng）率電機的（de）輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電（diàn）機不必采用高等級絕緣。模（mó）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，從而降低成本。每個模塊電機都（dōu）具有一（yī）套獨立的控製係統，大（dà）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（háng）部分模塊電機驅動球（qiú）磨機。　　在結構方麵，本產品電（diàn）機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若（ruò）幹（gàn）個相互存在間（jiān）隙（xì）的小扇形塊，通過（guò）機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定（dìng）子塊始終跟隨轉筒運動從（cóng）而（ér）保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械（xiè）結構（gòu）設計保（bǎo）證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛（táng）現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直（zhí）驅電機的小（xiǎo）很（hěn）多，從而大（dà）幅降低電機永磁體用量，降低生產（chǎn）成本（běn），節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生（shēng）故障時，直接拆卸（xiè）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（wán）全不會因（yīn）電機發生故（gù）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（shù）　　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（dìng）子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相（xiàng）當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響（xiǎng）車輪與地（dì）麵貼合，即（jí）滾筒偏心浮動不影（yǐng）響滾輪（lún）貼（tiē）合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機（jī）因裝配誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變、重載震動等原因造（zào）成電機偏心、氣隙不均（jun1）勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在（zài）性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間（jiān）的間（jiān）隙也可以做的更（gèng）小，減少永磁體用（yòng）量，並且因為隨動式結構（gòu），電機不會發生掃膛現（xiàn）象（xiàng）。　　本產（chǎn）品（pǐn）電機的定（dìng）子為隨動式結構,基於模塊化（huà）永磁直驅電機，采（cǎi）用獨立的扇形定子塊結構，其隨（suí）動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪（lún）貼（tiē）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筒不偏心時處於（yú）半壓縮狀態,如（rú）果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂（dǐng）定子塊上安（ān）裝的滾輪（lún），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，保證下方定子塊的滾輪（lún）依（yī）然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向（xiàng）與圓周方向的（de）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（fù）位或繼續向下波動，則上方定子（zǐ）塊在受（shòu）到永磁（cí）體對其向下的吸引（yǐn）力的同時（shí），彈性機構將（jiāng）上方（fāng）其向下壓,下方定子（zǐ）塊被（bèi）轉筒向下壓。　　本產品（pǐn）彈性裝置的壓力大小（xiǎo）可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因（yīn）彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較（jiào）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（shè）計采用不同個數的（de）隨動式（shì）定（dìng）子塊構成一台模塊電機，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轉子，模塊電機包繞式安（ān）裝（zhuāng）在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框（kuàng）架上的擋板來對定子塊進行圓周方（fāng）向的（de）限位。球磨機滾筒（tǒng）的法蘭處銜接T型支撐板,用（yòng）於支撐安（ān）裝電機轉子（zǐ）鐵心及磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊（kuài）安裝拆卸十分便捷，隻需要（yào）沿球磨機的徑向依次拆卸密（mì）封外殼、彈性機構、彈性機構（gòu）與定子塊之間的連接杆、彈（dàn）性機構支撐架，即可將定（dìng）子塊沿徑向（xiàng）拉出，進行檢修或更換新的定子塊。　　3、采用本產品（pǐn）代替傳（chuán）統（tǒng）磨機的電機驅（qū）動係（xì）統的優（yōu）點　　現階段（duàn）大（dà）多數的球（qiú）磨機仍采用三（sān）相感應電動機、聯軸器、減速（sù）裝（zhuāng）置以及齒（chǐ）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高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源（yuán）。永磁電機（jī）通過變頻器進（jìn）行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難（nán）。這些也是（shì）近年來永磁電機應（yīng）用越來越廣泛的原（yuán）因。　　采用永磁直驅，取消了中間的（de）減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係統的傳動（dòng）效率將（jiāng）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（ér）且直驅係統（tǒng）的故（gù）障率（lǜ）低，維護檢修方便，還避免了傳統設備（bèi）因漏油造成環境汙染。　　由於本產品電（diàn）機定子采用（yòng）了模塊化設計，不僅降低了加工，製（zhì）造，運輸等難度，還相當於把一個（gè）大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電（diàn）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（diàn）機的輸入電（diàn）流，電機不（bú）必采用高等級絕緣，模塊化電機采用（yòng）多台小（xiǎo）功率變頻器聯合供電。這樣（yàng）設（shè）計降低了電機的（de）供電電壓和使用的變頻器容（róng）量，從而（ér）降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以（yǐ）隻運行部分（fèn）模塊（kuài）電機驅動球磨機。　　傳統電（diàn）機故障時，會導致電機合成磁動勢發（fā）生畸變，諧（xié）波含（hán）量增加，平均轉（zhuǎn）矩下降（jiàng），轉矩波動（dòng）顯著增加，無法繼（jì）續正常運行。而本產品進行了模（mó）塊化設計，每個模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（yòng）其（qí）多電機結構和控製靈活的優勢，在發生（shēng）故障時。可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（gù）障子模塊（kuài）而（ér）控製其餘正常子模塊降額運行。使用（yòng）本產（chǎn）品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。　　球磨機因加工誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變或重載產生震動（dòng）等因素會發生轉子偏心現象，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（qì）隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電（diàn）機製造（zào）成本。隨動式（shì）定子結構的模塊電機（jī），能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，減少永磁體用量，電機不（bú）會發生掃膛現象，同時因為該隨動式（shì）定子結構在偏（piān）心時（shí）能繼續正（zhèng）常工作，檢修次數（shù）更少，工作（zuò）時（shí）間更長（zhǎng），大體積球磨機檢修（xiū）複雜，降低（dī）檢修次（cì）數就是提高生產效率（lǜ）。　　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（bǐ）於傳統感（gǎn）應電機的優點( 1）變頻（pín）調速（sù）控製，實現負載（zǎi）工（gōng）況多樣性　　傳（chuán）統立磨速（sù）度單一，工況適應能力差。遇到突發事件（jiàn），調整磨鞮高（gāo）度來改變係（xì）統工作環境，係統反（fǎn）應速度慢（màn）。永磁（cí）同步電機采用變頻調速，適（shì）應（yīng）工況能力強。遇到突（tū）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統工作環境，係統反應速度更（gèng）快。　　(2）係統簡單,可靠性高　　傳統係統因三相感（gǎn）應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額（é）外的盤車係統滿（mǎn）足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過（guò）大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉（zhuǎn）矩（jǔ）需要，整個係統構（gòu）成複雜，係統運行的輔助設（shè）備很多（duō）。直驅係統由變頻控（kòng）製係統控製永磁同步電（diàn）機起動，轉矩特性滿足需要，無需（xū）盤車（chē）係統（tǒng）和減速器，輔助係（xì）統少，結構簡單。　　(3）變頻器軟（ruǎn）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，將轉速提高到三相感應電機起動條（tiáo）件（jiàn）。直驅係（xì）統直接變頻低速起動，係統直（zhí）接（jiē）運行（háng），係統控製簡單。變頻控製起動過程（chéng）可根據實（shí）際工況進（jìn）行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。　　(4）無減（jiǎn）速器，維護（hù）成本更低,維護次數少　　係統各構成單元均（jun1）需要時（shí）常檢（jiǎn）查和定（dìng）期維（wéi）護，傳統係統構成單元多。同時立磨減速器結（jié）構複雜需要經常維護（hù），維護成本費用高（gāo）。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（pín）器控製永磁同步電機直接驅動，控製方（fāng）便。係統內無減速器，無（wú）需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現（xiàn）在電（diàn）機低速運行情況下進行係統維護。　　(5）傳動效率高（gāo）,節能效果明（míng）顯　　綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係（xì）統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係（xì）統的優勢與球磨機直驅係統相（xiàng）同，這裏不再（zài）一—贅述。　　2、永磁直驅（qū）立磨結（jié）構示意（yì）圖　　本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸（zhóu）承與壓力軸承上進行突破（pò），通過設計一種雙向載荷扇（shàn）形模塊（kuài）機構（gòu）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（zài）工程實際中具有很強（qiáng）的實用型。　　針對大、中、小型（xíng）不同尺寸的（de）立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機（jī），代替傳統的減速（sù）機與三相（xiàng）異步電動機，永磁直驅（qū）電機（jī）具有雙向（xiàng）載荷機構與不同的放置位置，均（jun1）能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝（zhuāng）配維護，節省成本。均已（yǐ）申請專 利。