1、技術背景
傳（chuán）統（tǒng）的球磨機、立磨機大都采用（yòng）三相（xiàng）異步電動機、聯軸器、減速裝置以（yǐ）及齒輪結構進行驅動（dòng），導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效（xiào）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（jiū）所與河南香蕉视频app在线下载機電設備（bèi）有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采（cǎi）用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電一體化設計，取消（xiāo）動力傳輸的中間環節，做成直驅方案（àn），能直接滿足荷載的需（xū）求，省去傳（chuán）統磨機（jī）的減速機，顯著提高了電機（jī）的效率與功率因數，具有節（jiē）能、起動轉矩大、過載能力（lì）強、係（xì）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（yòng）了模塊化設計，不僅降低（dī）了加工、製造、運輸等（děng）難度，還相當於把一（yī）個大功率電機做成了多個小（xiǎo）功率電機。模塊（kuài）化（huà）電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入（rù）電流，電機不必采（cǎi）用高等級絕緣。模塊化（huà）電機采用多台小功率變頻器聯合（hé）供電，這樣設計降（jiàng）低了電機的供電（diàn）電壓和（hé）使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都（dōu）具有一套獨（dú）立的控製係統，大大提升了電機控製的（de）自由度，球（qiú）磨機（jī）運行在輕載工況時，完（wán）全（quán）可以隻運行部分模（mó）塊電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機的（de）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）若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計（jì），確定了一種無論球磨機轉筒是否震動（dòng）或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動（dòng）從而保持定子與轉子間（jiān）隙恒定的結構。本（běn）產品通過機械結構設計（jì）保證定子與轉子間（jiān）的間隙（xì）恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機（jī）的氣隙（xì）可以設計的比普通永（yǒng）磁直驅電機的小很多，從而大幅降低（dī）電（diàn）機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故（gù）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機發生故障而影（yǐng）響到生（shēng）產工期。
2、球磨機專（zhuān）用隨動（dòng）式永磁直驅電（diàn）機概述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小（xiǎo）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（dāng）於汽車在公路行駛（shǐ），公（gōng）路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定（dìng）子、轉子間隙恒定，在球磨（mó）機因裝配誤差（chà）、軸承磨損、滾筒形變、重（chóng）載震動等原因造成電機偏心、氣隙（xì）不均勻時，仍能正常運轉（zhuǎn），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（zhuǎn）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（shì）結構，電機不會（huì）發生掃膛現（xiàn）象。
本產品電機的（de）定子為隨動式結構,基於模塊化永（yǒng）磁直驅電機，采用獨（dú）立的扇（shàn）形定子塊（kuài）結構，其隨動原理是（shì）在定子塊（kuài）的軸向兩側安裝滾輪且（qiě）滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間的間（jiān）隙，定（dìng）子塊徑向外側設有與支撐框架（jià）相連的彈性機構。彈性機構在（zài）球磨（mó）機滾筒不偏（piān）心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向（xiàng）上波動，轉筒會向上（shàng）頂定（dìng）子塊（kuài）上安裝（zhuāng）的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下（xià）方定子塊在受到永磁（cí）體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的（de）彈性機構將其向（xiàng）上頂（dǐng），保證下方定子塊的滾輪依然貼（tiē）合轉筒外表麵，使（shǐ）定子（zǐ）塊跟隨轉筒波動而（ér）進行徑向與（yǔ）圓周方向的移（yí）動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續（xù）向（xiàng）下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引（yǐn）力的（de）同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子（zǐ）塊被轉筒向下壓。
本產品彈性（xìng）裝置的壓力大小可調，對於（yú）不同（tóng）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（chéng）滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的（de）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，一台整圓電機由多台模塊（kuài）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（gǔn）筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐（chēng）框架上的擋板來（lái）對定（dìng）子塊進行圓周（zhōu）方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐（chēng）板,用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依次（cì）拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機（jī）構與定子塊（kuài）之間的連接杆、彈性機構支（zhī）撐架，即可將定子塊沿（yán）徑向拉出，進行檢（jiǎn）修或更換（huàn）新的定子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點（diǎn）
現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機（jī）、聯軸器（qì）、減速裝置以（yǐ）及齒輪結構進行驅動。永磁（cí）同（tóng）步電（diàn）機與感應電機相比優勢是它有（yǒu）較高的效率和功率（lǜ）因數，損耗大大降低，節約（yuē）了能源。永磁電機通過變頻器進（jìn）行調速（sù），電機運行平穩，係統（tǒng）響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年（nián）來（lái）永磁電機應用越來越廣泛的（de）原因。
采（cǎi）用永磁直驅，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（de）傳動鏈（liàn），直驅係（xì）統（tǒng）的傳動效率（lǜ）將提升至（zhì）少20%。球磨機直驅係統的傳動效（xiào）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，還（hái）避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本（běn）產品電機定子采用了模塊化（huà）設計，不僅降低了加（jiā）工，製造，運輸等難度，還相當於（yú）把一個（gè）大功率電機做成了多個（gè）小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低（dī）大（dà）功率電機的輸入電壓，但是不增（zēng）加電（diàn）機的輸入電流，電機（jī）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（zhè）樣（yàng）設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容（róng）量，從而降低成本。球磨機運（yùn）行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運行部分模（mó）塊電機驅動球磨機。
傳統電機故（gù）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（jiàng），轉矩波動顯著增加，無法繼續正常（cháng）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（shēng）了電機控製的自由度（dù）,可以利用其多電機（jī）結構和控製靈活的優勢，在（zài）發生故障時。可以直接拆卸（xiè）故障電（diàn）機（jī）更換新的模塊（kuài）電（diàn）機即可正常運（yùn）行。模塊化電機具（jù）有冗餘的模塊數，也可切除故障（zhàng）子模塊而（ér）控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產（chǎn）品完（wán）全不會因電（diàn）機發生故障而影響到生產工期（qī）。
球磨機因加工誤差（chà）、軸承磨損、滾筒形變或（huò）重載產生震動等因素會發生轉子偏（piān）心現象，偏心嚴重（chóng）時還會造成電機掃膛損壞電機（jī），實際生產中常常通（tōng）過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大（dà）會導致永磁體用量增加，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（piān）心（xīn）時（shí）保證定子（zǐ）與轉子之（zhī）間的間（jiān）隙恒（héng）定，可將氣隙做的更小，減少永（yǒng）磁體用量（liàng），電（diàn）機不會發生掃膛現象（xiàng），同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長（zhǎng），大體（tǐ）積（jī）球磨（mó）機檢修複雜，降低檢（jiǎn）修（xiū）次數（shù）就是提高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配示意（yì）圖
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對比於傳統（tǒng）感應電機（jī）的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況（kuàng）多樣性
傳統立磨（mó）速度單一，工況（kuàng）適（shì）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（xì）統反應速度（dù）慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工（gōng）況能（néng）力強。遇到突發事（shì）件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速（sù）適（shì）應係統工作環境，係統反應速度（dù）更快。
(2）係統簡單,可靠性高（gāo）
傳統係（xì）統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外（wài）的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊，需增加軟（ruǎn）起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜（zá），係統運行（háng）的輔助設備很多。直驅係統由（yóu）變（biàn）頻控製（zhì）係統控（kòng）製永磁同步電機起動，轉（zhuǎn）矩特性滿足需要，無需盤（pán）車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻（pín）器軟（ruǎn）起動，起動過程隨意設（shè）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（ruǎn）起動裝置（zhì）起動（dòng）三相感應電機，係統運行。係統控製複（fù）雜，低速（sù）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（yīng）電機起動條件。直驅係統直接變頻低速（sù）起動，係統直接運（yùn）行，係統控製簡（jiǎn）單。變頻控製起動過程可根（gēn）據實際工況進行調整，以滿足（zú）各種（zhǒng）工況的（de）需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取（qǔ）代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少
係統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構（gòu）成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維（wéi）護成本費用高。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，變頻器控製永磁同步電機直接驅動（dòng），控製方便。係統內無減速器，無需額外進（jìn）行維護，係統（tǒng）維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況（kuàng）下進行係統維護。
(5）傳動效率高,節能（néng）效果明顯
綜上（shàng）采（cǎi）用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量達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相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁（cí）直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用（yòng）永磁（cí）直驅電機驅動,提高了立磨效率。在（zài）立磨扶正軸承與壓力軸承（chéng）上進行突破，通（tōng）過設計（jì）一種雙向載荷扇形模塊機構替代大（dà）直徑（jìng）軸承，方便加工（gōng）、生產、運輸、裝配（pèi）、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，分別設計了三種（zhǒng）立磨專（zhuān）用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向（xiàng）載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護（hù），節（jiē）省成本。均已申請專 利。
永磁直驅（qū）礦用球磨機 
