1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨（mó）機（jī）的傳動係統存在機械傳（chuán）動鏈（liàn）冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈（shěn）陽工業（yè）大（dà）學電機與控製技術研究所與河南香蕉视频app在线下载機電（diàn）設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立（lì）磨機采用永磁直驅電機,通過（guò）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節，做成直驅方案，能直接滿足（zú）荷載（zǎi）的需求，省（shěng）去傳統磨機（jī）的減速機，顯著（zhe）提高（gāo）了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。
在控製方（fāng）麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅（jǐn）降低（dī）了加工、製造、運輸等難度（dù），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（diàn）機的（de）控製技術（shù）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流，電機不（bú）必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多（duō）台（tái）小功率變頻器聯合（hé）供電，這樣設計降低了電機（jī）的（de）供電電壓和使用（yòng）的變（biàn）頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大（dà）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，將整圓的定子分成若（ruò）幹個（gè）相互存在間隙的小扇形（xíng）塊，通（tōng）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心，定子塊始（shǐ）終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子（zǐ）間隙恒定的結構。本產品通過機械結（jié）構設（shè）計保證定子與轉子間（jiān）的間隙恒定，電（diàn）機（jī）不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可（kě）以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電（diàn）量。當模塊發生（shēng）故障（zhàng）時，直接拆卸（xiè）故障電機，更（gèng）換新的（de）模塊電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發（fā）生故障而（ér）影響到生產工期。
2、球磨機專用隨（suí）動式永磁（cí）直驅電機概述
本產品的隨動式（shì）定子結構構成一種“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公路行駛，公路的起伏不影響（xiǎng）車輪與地麵貼合（hé），即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉（zhuǎn）子間隙恒定（dìng），在（zài）球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載（zǎi）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（háng）在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子（zǐ）與（yǔ）轉子間（jiān）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，電機不（bú）會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式（shì）結構,基於（yú）模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩（liǎng）側安裝滾輪（lún）且滾輪（lún）貼合滾筒來確定定子與轉子間的間隙，定子塊（kuài）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（shí）處於半壓縮狀態,如果（guǒ）球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊（kuài）上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上（shàng）移動，上方彈性機構繼續壓縮;下（xià）方定子塊（kuài）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（dǐng），保證下方定子（zǐ）塊的滾輪依然貼合轉筒外表（biǎo）麵，使（shǐ）定（dìng）子塊跟隨轉筒波動而進行徑向（xiàng）與圓周方（fāng）向的移動，從（cóng）而保（bǎo）證定子、轉子之間（jiān）的間隙不變。球（qiú）磨（mó）機滾筒向下複（fù）位或繼續向下波動，則上方定子塊（kuài）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（xià）壓,下方定子塊被轉筒向下（xià）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（guò）大造成滾輪或轉筒磨損較快（kuài）。
本產品將永磁電機采（cǎi）用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數的隨動式定子（zǐ）塊構成一台模塊（kuài）電機，一台（tái）整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同（tóng）一個轉子，模塊（kuài）電機包（bāo）繞式安裝在（zài）球磨（mó）機滾筒上。相鄰隨動式定（dìng）子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊（kuài）進行圓周方（fāng）向的限位（wèi）。球磨機（jī）滾筒的法蘭處銜接（jiē）T型支撐板,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十分便捷，隻需要沿球磨（mó）機（jī）的徑向依次（cì）拆卸密封（fēng）外（wài）殼（ké）、彈性機構、彈性機構與定（dìng）子塊之間的連（lián）接杆、彈性機構（gòu）支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機（jī）仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進（jìn）行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢（shì）是它有較（jiào）高的效（xiào）率和功率（lǜ）因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過（guò）變頻器進行調速，電機運行平穩（wěn），係統響應速度快（kuài），感（gǎn）應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣（guǎng）泛的原因。
采用永磁直驅，取消了中間（jiān）的減速機、聯軸器、及齒輪的（de）傳動環節，縮短係統的（de）傳動鏈，直驅係統（tǒng）的傳動效率（lǜ）將提升（shēng）至少20%。球磨機直驅係統的傳動效（xiào）率不僅得（dé）到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙（wū）染。
由於本產品電機定子采用了模塊化設計（jì），不僅降（jiàng）低（dī）了加工，製造，運輸等難度，還（hái）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（diàn）機的控製技術可以實現降低大功（gōng）率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級（jí）絕（jué）緣，模塊（kuài）化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降（jiàng）低了電機的供（gòng）電電壓（yā）和使用的（de）變頻器容量，從而降（jiàng）低成本。球磨機運行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運（yùn）行部分模塊（kuài）電機（jī）驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導（dǎo）致電機合成磁動勢發生（shēng）畸變，諧波（bō）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（le）模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係（xì）統，大大提升了（le）電機控製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活（huó）的優勢，在發生故障時。可（kě）以直接拆卸（xiè）故障電機更換新的模塊（kuài）電機即可正（zhèng）常運行。模（mó）塊化電機具有冗餘的模塊數，也（yě）可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運（yùn）行。使用本產品（pǐn）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、滾筒形變或重載產生（shēng）震（zhèn）動等因素會發生轉子偏心現（xiàn）象，偏（piān）心（xīn）嚴重時還會造成電機掃（sǎo）膛損壞電機，實（shí）際生產中常常（cháng）通過增加氣隙大小來預防掃膛，而（ér）氣隙增大會導致永磁體用量增加（jiā），提（tí）高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒（tǒng）偏心時保（bǎo）證定子與轉子之（zhī）間的間隙恒（héng）定，可將氣隙（xì）做的更小（xiǎo），減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定（dìng）子結構在偏心時能繼續正常（cháng）工作，檢修次數更少，工作（zuò）時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效（xiào）率。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
二（èr）、永磁直驅立磨（mó）技術
1、立磨直驅對比於（yú）傳統（tǒng）感應（yīng）電機的優點( 1）變（biàn）頻（pín）調速控製（zhì），實現負載工況多樣性
傳（chuán）統立磨速度單一，工況適（shì）應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應（yīng）速度慢。永磁同步電機采用變（biàn）頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除（chú）調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工（gōng）作環境，係（xì）統反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係統因三（sān）相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤（pán）車係（xì）統滿足立磨（mó）的（de）低速起動。為保證在電機起動（dòng）過（guò）程不對電（diàn）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（sù）器滿足係統轉矩（jǔ）需要，整個係統構成複雜（zá），係統運行的輔助設備很多。直驅係（xì）統由變頻控製係統控製永（yǒng）磁同步（bù）電機（jī）起（qǐ）動，轉矩特（tè）性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡（jiǎn）單（dān）。
(3）變（biàn）頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳統係統先由低（dī）速盤車係統起動，待（dài）三相感應電機達到起動條件後，軟起動（dòng）裝置（zhì）起動三相感（gǎn）應電（diàn）機，係統運（yùn）行。係統控製複雜（zá），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電機起動條件。直驅（qū）係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根（gēn）據實際工況進行（háng）調整，以（yǐ）滿足各（gè）種（zhǒng）工況的（de）需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係（xì）統。
(4）無減速器，維護成本更低（dī）,維護（hù）次數少
係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（duō）。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護（hù）成本費用（yòng）高（gāo）。同時係統無法實現在低速運行的情況（kuàng）下進行係統維（wéi）護。直驅係（xì）統構成單元簡（jiǎn）單，變頻器控製永磁同步電機直接驅（qū）動，控製方便。係統內無減速器（qì），無需額外進行維護，係統維護（hù）成本低（dī）。同時，係統可實現在（zài）電機低（dī）速運行（háng）情況下進行係統維護（hù）。
(5）傳動效率高,節能效果（guǒ）明顯
綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動（dòng）係統（tǒng）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（de）優（yōu）勢與球（qiú）磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅（zhuì）述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本（běn）新型立磨結構（gòu）采用永磁直驅（qū）電機驅動,提高了立磨效率（lǜ）。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷（hé）扇形模塊（kuài）機構替代大直徑軸承，方便加（jiā）工、生產、運輸、裝配、維修，並（bìng）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（lì）磨，分別設計了（le）三（sān）種立磨（mó）專用永磁電機（jī），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（fāng）便製造、裝（zhuāng）配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁（cí）直驅礦用球磨機 
