1、技術（shù）背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動（dòng）機、聯軸器、減速裝置以（yǐ）及齒輪結構進行驅動，導致（zhì）球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈（liàn）冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等（děng）問題。
沈陽工業大學電機與控製技術研究所與（yǔ）河（hé）南香蕉视频app在线下载機電設備有限公司聯合設計研發的球磨（mó）機、立磨機（jī）采用永（yǒng）磁直驅電機,通過將電動機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，做成直驅方案，能直接（jiē）滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提（tí）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（qiáng）、係統免（miǎn）維護、自動化程度高等（děng）優點。
在控（kòng）製方麵,本產品電機定子（zǐ）采用了模塊化設（shè）計，不僅降低了加工（gōng）、製造（zào）、運輸等難度（dù），還相當於把一個大功率電（diàn）機做成（chéng）了多個小功率電機。模塊化（huà）電機的（de）控製技術可以實現降（jiàng）低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電（diàn）機的輸入電流，電機不必采用（yòng）高等級絕緣。模塊化電機采用多（duō）台（tái）小功率變頻器聯（lián）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。每個模塊電機都具有（yǒu）一套獨立的控製係統，大（dà）大提（tí）升了電機控（kòng）製的自由度，球磨機運行在輕載（zǎi）工況時，完全可以隻運行部分（fèn）模塊電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電（diàn）機的定子采用了（le）一種自主設計研發的隨動式結構，將整（zhěng）圓的（de）定子分成若幹個相互（hù）存在間隙的小扇形塊，通（tōng）過機械結（jié）構設計，確定了一種無論球磨機轉筒（tǒng）是否震動或偏（piān）心，定子塊始（shǐ）終跟隨轉筒運（yùn）動從而保持定子（zǐ）與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機（jī）械結構（gòu）設計保（bǎo）證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此（cǐ）電機的氣隙可以（yǐ）設計的（de）比普通（tōng）永磁直驅電機的小很多，從（cóng）而大幅降低電機永（yǒng）磁體用量，降低生產成本，節約稀（xī）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（bú）會因電（diàn）機發生故障（zhàng）而影（yǐng）響到生產工期。
2、球磨機專用隨動式永磁直（zhí）驅電機概述
本產品（pǐn）的隨動式定子結構（gòu）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（zài）公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響（xiǎng）滾輪貼合滾筒，保（bǎo）證定子、轉（zhuǎn）子間隙（xì）恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動（dòng）等原因造（zào）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性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的（de）更小（xiǎo），減少永磁體用（yòng）量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定（dìng）子（zǐ）為隨動式結構（gòu）,基於（yú）模塊化永（yǒng）磁直驅電機，采用獨立的扇形定（dìng）子塊結構，其隨（suí）動原理是在定子塊的軸向（xiàng）兩側安（ān）裝滾輪且（qiě）滾輪貼合滾筒來確定定子與轉（zhuǎn）子間（jiān）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（dàn）性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀（zhuàng）態（tài）,如（rú）果球磨機滾（gǔn）筒（tǒng）向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾（gǔn）輪，進而帶（dài）動定子（zǐ）塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受（shòu）到永磁體對其向上（shàng）的吸引力的同時（shí），定子（zǐ）塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂，保證（zhèng）下方（fāng）定子塊的（de）滾輪依（yī）然貼合轉（zhuǎn）筒外表麵，使定子塊跟隨轉（zhuǎn）筒（tǒng）波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉子之間的間隙不（bú）變。球磨機滾筒向下複位或繼（jì）續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向（xiàng）下的吸引（yǐn）力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓（yā）。
本（běn）產品彈性裝置的壓力大小可調，對（duì）於不同位置的（de）定子塊設置不同（tóng）的壓（yā）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（cí）電機（jī）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台模塊電機，一台整圓電機由多（duō）台（tái）模塊電機構成,多台（tái）模塊電機共用同一個轉子，模塊（kuài）電機包繞（rào）式安裝（zhuāng）在球（qiú）磨機滾筒上。相（xiàng）鄰隨動式定子塊間設（shè）有固定在支（zhī）撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周（zhōu）方向的限位。球磨（mó）機滾筒的法蘭處銜（xián）接T型支（zhī）撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨（suí）動式定子塊安裝拆卸十分便（biàn）捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼（ké）、彈性機構、彈性（xìng）機構與（yǔ）定子塊之間的連接杆、彈性機（jī）構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。
3、采用本產品（pǐn）代替傳統磨機的電機驅動係統（tǒng）的（de）優點
現階段大多數的球磨機仍采用三相感應（yīng）電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動（dòng）。永磁同步電機與感應電機相（xiàng）比優勢是它有較高的效率（lǜ）和功率因數，損耗大（dà）大降低（dī），節約了（le）能源。永（yǒng）磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應（yīng）速度快，感應（yīng）電機則起動相（xiàng）對（duì）困難。這些也是近年來永磁電機應用（yòng）越來越廣泛的原因（yīn）。
采用永磁直（zhí）驅，取消了中間的減（jiǎn）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%。球磨機直驅係統的傳動效（xiào）率不僅（jǐn）得到大幅提升，而且（qiě）直（zhí）驅係統的（de）故障率低（dī），維護檢修方便，還避免（miǎn）了傳統設備因漏油造成環境汙染（rǎn）。
由於本產品電機定子（zǐ）采用了模塊化設（shè）計，不（bú）僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電機做成了（le）多個小功率電（diàn）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，但是不增加電機的輸入電（diàn）流，電機不必采（cǎi）用高等級絕（jué）緣，模塊（kuài）化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電。這（zhè）樣設計降低了電（diàn）機的供電電壓和使用的變（biàn）頻器容量，從而降低成（chéng）本（běn）。球磨機運行在輕載工況時,完（wán）全可以隻運（yùn）行部分模塊電機驅動（dòng）球磨機（jī）。
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。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的控製係統，大大提升了電機控製的自由度,可以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（huàn）新的模塊電機即可正（zhèng）常運行。模（mó）塊化電機具有冗餘的（de）模塊數，也可（kě）切除（chú）故障（zhàng）子模塊而（ér）控製其餘正常（cháng）子模塊降額運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生（shēng）產工期（qī）。
球磨機因加工誤差（chà）、軸承磨損、滾筒形（xíng）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（chóng）時還會造（zào）成電（diàn）機掃膛損壞電（diàn）機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而（ér）氣隙增大會（huì）導致（zhì）永（yǒng）磁（cí）體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間（jiān）隙恒定，可將氣隙做（zuò）的更（gèng）小，減少永磁體用量，電機不（bú）會發生掃膛（táng）現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續（xù）正常（cháng）工作，檢修次數更少，工作時間更長，大（dà）體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提（tí）高生產效率。
4、隨動（dòng）式球磨（mó）機裝配示意圖
二、永磁直（zhí）驅立磨技（jì）術
1、立磨直驅對比於傳統感（gǎn）應電機的（de）優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性（xìng）
傳統立（lì）磨速度單一，工況適應能力（lì）差。遇到（dào）突發事件，調整磨鞮（dī）高（gāo）度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步（bù）電機（jī）采用變頻調速，適應工況能力（lì）強。遇到突發事件，除調（diào）整磨輾高度外，還增加（jiā）了速度調節以（yǐ）快（kuài）速適應係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性（xìng）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（de）盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不（bú）對電網造成過大的衝（chōng）擊，需（xū）增加軟起動裝置。三相感應電機起動後（hòu），通過減速器滿足係統轉矩需（xū）要，整個（gè）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控製永磁同步（bù）電機起動，轉矩特性滿（mǎn）足需要，無需盤車係（xì）統和減速（sù）器（qì），輔助係統少，結構（gòu）簡單。
(3）變頻器軟（ruǎn）起動（dòng），起動過程隨意設定
傳統係統先由低速盤車（chē）係統起動，待三相（xiàng）感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係（xì）統運（yùn）行。係統控製複雜，低速無法實現過（guò）載輸出。在低（dī）速（sù）過（guò）程需（xū）要盤車係統，將（jiāng）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（jiē）運行，係統控製簡單。變頻（pín）控製起動過程可根據實際（jì）工況進行調整，以滿（mǎn）足（zú）各種工況的（de）需求。低速可過載輸出，滿足起動需要（yào），取代盤車係統。
(4）無減速器，維（wéi）護成本更低,維護次（cì）數少
係統各構成單元均需（xū）要時常檢查和定期維護，傳統係（xì）統構成單元多。同時立磨減速器結構（gòu）複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在（zài）低速運行的情況下進行係統維（wéi）護。直驅（qū）係統構成單元簡單，變頻（pín）器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統（tǒng）內無減速器，無（wú）需額外進行維護，係統維護成本（běn）低。同時，係統可實現在電（diàn）機低速運行情況下進行（háng）係統維護。
(5）傳動效率高,節能效果（guǒ）明顯
綜上采用直驅（qū）永磁電機取代傳（chuán）統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤（kūn）磨機直驅係統的優（yōu）勢與球（qiú）磨（mó）機直驅係統相同，這（zhè）裏不再一—贅述。
2、永（yǒng）磁直驅立磨（mó）結構（gòu）示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在（zài）立（lì）磨扶正軸承（chéng）與壓力軸承（chéng）上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸（zhóu）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（zhēn）對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計（jì）了三種立（lì）磨專用永磁電機，代替傳統的減速（sù）機與三相異（yì）步電動機，永磁直（zhí）驅電機具有雙向載荷機（jī）構與不同的放置位置（zhì），均（jun1）能達到扶正與承壓的作用，並且方便製（zhì）造、裝配維護，節（jiē）省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
