1、技（jì）術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采（cǎi）用三（sān）相異（yì）步電動（dòng）機、聯軸（zhóu）器、減速裝置（zhì）以及（jí）齒輪（lún）結構進行驅動，導致球磨機的（de）傳動係（xì）統存在機械傳（chuán）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（dà）學電機與控製（zhì）技術研究所與河南日本一二三区视频在线（xīn）機電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與（yǔ）機械結構進行機（jī）電一體化設計，取消動力傳（chuán）輸的中間環節，做（zuò）成直驅方（fāng）案，能直接滿足荷載的（de）需求，省（shěng）去傳統磨機（jī）的減速機（jī），顯著提高了電（diàn）機的效率與功率因數（shù），具有節能、起動轉矩大、過載能力強（qiáng）、係統免維護、自動化程度高等（děng）優點。
在控製方麵（miàn）,本產品電機定子采用了模塊化設（shè）計，不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度，還相當於把一個大功率電（diàn）機做成了（le）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（dà）功率電機的輸入電（diàn）壓，但是不增加電機的輸（shū）入（rù）電流，電機不必采用高等（děng）級絕緣。模塊化電機采用多台小（xiǎo）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（cóng）而降低成（chéng）本。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（de）自由度，球磨（mó）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（jiāng）整圓的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊（kuài），通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏（piān）心，定子（zǐ）塊始終跟隨轉筒運動從而（ér）保持定（dìng）子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機（jī）械結構設計保證定（dìng）子與轉子間的間隙恒定，電機不會（huì）發生掃膛現象，因此電機的（de）氣隙可以設計的（de）比普通永磁直（zhí）驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降（jiàng）低生產（chǎn）成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆（chāi）卸故障電機，更換（huàn）新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電（diàn）機（jī）發生故障而影響到（dào）生（shēng）產工期（qī）。
2、球磨機專（zhuān）用隨動式永磁直驅電機概（gài）述
本產（chǎn）品（pǐn）的隨動（dòng）式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒（tǒng）就像公路，定（dìng）子塊就像汽車。滾（gǔn）輪貼合滾筒旋轉相當於汽車（chē）在公路行駛，公路的起伏（fú）不影響車（chē）輪與（yǔ）地麵（miàn）貼合，即滾筒（tǒng）偏心浮動不影響滾輪貼（tiē）合滾（gǔn）筒（tǒng），保證定（dìng）子、轉子間隙恒定，在（zài）球磨機因裝配（pèi）誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，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的（de）間隙也可以做的更小（xiǎo），減少永磁體（tǐ）用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。
本產品（pǐn）電機的定子（zǐ）為隨動式結構,基（jī）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（dìng）子（zǐ）塊的軸向（xiàng）兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與（yǔ）轉子間的間隙，定子（zǐ）塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性（xìng）機構在球（qiú）磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上（shàng）波動，轉筒（tǒng）會（huì）向上（shàng）頂（dǐng）定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性（xìng）機（jī）構繼續壓縮;下方定（dìng）子塊在受到（dào）永磁體對（duì）其向上的吸引力的同時（shí），定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證（zhèng）下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使（shǐ）定子塊跟隨轉筒波動而（ér）進行徑向（xiàng）與圓周方向的移動，從而保證定子、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（dòng），則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓（yā）,下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（diào），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（shè）置的壓（yā）力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產（chǎn）品將永磁（cí）電機采用模塊化控製，根據（jù）不同功率的電機設計采（cǎi）用不同個數的隨動式定子塊構成一（yī）台模塊（kuài）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（yòng）同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在（zài）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行圓周方向（xiàng）的限（xiàn）位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型（xíng）支撐板,用於支撐安（ān）裝（zhuāng）電機（jī）轉子（zǐ）鐵心及（jí）磁鋼。
本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻（zhī）需要沿球磨機的徑向（xiàng）依次（cì）拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機（jī）構與定子塊之間的連接杆、彈性機構（gòu）支撐架，即（jí）可（kě）將定子塊沿徑向拉出，進行（háng）檢修或更換新的定子塊。
3、采（cǎi）用本（běn）產品代替傳統磨機（jī）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（jī）、聯軸器、減（jiǎn）速（sù）裝置以及齒輪結（jié）構進行驅動（dòng）。永（yǒng）磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的效（xiào）率和功率因數，損耗大大（dà）降（jiàng）低，節約了能（néng）源。永磁電機通過變頻器進行調速（sù），電機（jī）運行平穩，係（xì）統響應速度快，感（gǎn）應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁（cí）電機應用越來越廣泛的原因。
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，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動（dòng）效率將提升至少（shǎo）20%。球磨機直驅係統的傳（chuán）動效（xiào）率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統的故障率低，維護檢（jiǎn）修方便，還避免了（le）傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定子采用了模（mó）塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等（děng）難度，還相當於把一個大功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）降低大功率電機的輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機（jī）不必采用高等級絕緣，模塊化（huà）電機采用多台小（xiǎo）功率（lǜ）變頻器聯（lián）合供電。這樣設計降低了電（diàn）機的（de）供電電壓（yā）和使用的變頻器容量，從而降低成（chéng）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驅動球磨機。
傳（chuán）統電機故障時，會導致電機合（hé）成磁動勢發生畸變，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。而本產品進行（háng）了（le）模塊化設計，每（měi）個模塊電機都具有一套獨立的（de）控製係統，大大提升了電（diàn）機控製的自（zì）由度,可以利用其多電機結構和控製靈活（huó）的優（yōu）勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換（huàn）新的模塊電機即可正常（cháng）運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，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（běn）產品完全不（bú）會因電機發生（shēng）故障而影響到生（shēng）產工期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變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（huì）造成電機掃（sǎo）膛損壞電機（jī），實際生產中常常通過（guò）增加氣隙大小（xiǎo）來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製（zhì）造成本。隨動式定子結構的模塊電（diàn）機，能在轉筒偏心時保證定子與（yǔ）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（jī）不（bú）會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修（xiū）次數更少，工作時間更（gèng）長，大體（tǐ）積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
二（èr）、永磁（cí）直驅立磨技術
1、立（lì）磨直驅對比（bǐ）於傳統（tǒng）感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性
傳統立磨速度單一（yī），工況（kuàng）適應能力差。遇到突發事（shì）件，調整磨鞮高度來改（gǎi）變係統工作環境，係統反應速度慢（màn）。永磁同步（bù）電機采用變頻調（diào）速（sù），適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾（niǎn）高度外，還增加（jiā）了速度調節以快速（sù）適應係統（tǒng）工（gōng）作環境（jìng），係統反應速度更快。
(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大轉矩輸出，需要（yào）額外的盤車係（xì）統滿足立磨的低（dī）速起動。為保證在電機起動過程不對電（diàn）網造成過大的（de）衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機（jī）起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統（tǒng）控製永磁同步（bù）電機起（qǐ）動，轉矩（jǔ）特性滿足需要，無需盤車係統和減（jiǎn）速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動（dòng），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（xiàng）感應（yīng）電機達（dá）到起動條件後，軟起動裝置（zhì）起動三相感應電機，係統運行。係統控製（zhì）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（xiàng）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（háng），係統控製（zhì）簡單。變頻控製起動（dòng）過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工（gōng）況的需（xū）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（gèng）低,維護次數少
係統各構成單元均需要時常（cháng）檢查和定期維護，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（fèi）用高。同時（shí）係統無法實現在低速運行的情況（kuàng）下進行係統維護。直（zhí）驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動（dòng），控製方便。係統（tǒng）內無減速器，無需額外進行（háng）維護，係統維（wéi）護成本低。同時，係（xì）統可（kě）實現在電機低速運行情況下進行係統維（wéi）護。
(5）傳動效率高,節能（néng）效果（guǒ）明顯
綜上采用（yòng）直（zhí）驅永磁電機取代傳統驅（qū）動（dòng）係（xì）統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機（jī）直（zhí）驅係統的優（yōu）勢與球磨機直驅係（xì）統相同，這裏（lǐ）不再一—贅（zhuì）述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立（lì）磨效（xiào）率。在立（lì）磨扶（fú）正軸承（chéng）與壓力軸承上進行突破，通過設計一（yī）種雙向載荷扇形模塊機構替代（dài）大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝（zhuāng）配（pèi）、維修（xiū），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，分別設計了三種立磨專（zhuān）用永磁電機（jī），代替傳統的減速機與三相異（yì）步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放（fàng）置位置，均能達（dá）到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請（qǐng）專 利。
永磁直驅礦（kuàng）用球磨機 
