1、技術背景
傳（chuán）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，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行（háng）維護工作量大等問題。
沈陽（yáng）工業（yè）大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,通過將電動機與機械結構進行機電一體化設計，取消（xiāo）動（dòng）力傳輸的中間環（huán）節（jiē），做成直驅方（fāng）案，能直接滿足荷載的需求，省去傳（chuán）統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因數（shù），具有節能、起動轉矩大、過載（zǎi）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）降低了加工、製造、運（yùn）輸等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電（diàn）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降低大功率電（diàn）機的輸入電壓，但是不（bú）增加電機（jī）的輸入電流，電（diàn）機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多（duō）台小功率（lǜ）變頻器聯（lián）合供電，這樣設計降低了（le）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一套獨立的控製係統，大大提升了電（diàn）機控製（zhì）的自由度，球磨機運行在輕（qīng）載工況時，完全可以隻（zhī）運行部分模（mó）塊（kuài）電（diàn）機（jī）驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機的定子采用了（le）一種自主（zhǔ）設計研發的隨動式結構，將整（zhěng）圓的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，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心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持（chí）定（dìng）子與轉（zhuǎn）子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保（bǎo）證定子與轉子間的間隙（xì）恒定，電機不（bú）會發生掃膛（táng）現象，因此電機的氣隙（xì）可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低（dī）電（diàn）機（jī）永磁體用量，降低生（shēng）產成本，節約稀土資源，節能（néng）用電量。當模塊發生故障（zhàng）時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即（jí）可（kě）正常運行。使用本產品完全不會因電機發生（shēng）故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
本產品的隨動式定子結（jié）構構成一種“小車結構（gòu）”，滾筒就像公路，定（dìng）子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車（chē）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（yǐng）響滾輪貼合滾筒，保證定（dìng）子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心（xīn）、氣隙不均勻（yún）時，仍能（néng）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更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立（lì）的扇（shàn）形定子塊結構，其隨（suí）動原理是在定子塊的軸向兩側（cè）安裝（zhuāng）滾輪且（qiě）滾輪貼合（hé）滾筒來確（què）定定子與轉子間（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（gòu）。彈性機構在球（qiú）磨（mó）機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如（rú）果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮（suō）;下方定子塊在受（shòu）到永（yǒng）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），保證下方定子塊的滾輪依然貼（tiē）合轉筒外表麵（miàn），使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉（zhuǎn）子之間的間隙不（bú）變。球磨機滾筒向下（xià）複位或繼續向下（xià）波動，則上方定（dìng）子塊在受到永磁（cí）體對其向下（xià）的吸（xī）引力的同時，彈性機構將上方（fāng）其向下壓,下方（fāng）定（dìng）子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝（zhuāng）置的壓力大小可（kě）調，對於不同位（wèi）置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力（lì）過大造（zào）成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電（diàn）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（de）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電機構成,多台模（mó）塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞（rào）式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨（suí）動式定子塊間設有固定在支撐（chēng）框（kuàng）架上的擋板來對定子塊進行圓周方向的限（xiàn）位。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（tiě）心及磁鋼。
本產品的隨動式定子（zǐ）塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封（fēng）外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連（lián）接杆、彈性機構支撐架，即可（kě）將定子塊沿徑向拉出，進（jìn）行檢修或（huò）更（gèng）換新的定子塊（kuài）。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動（dòng）係統的優點
現階（jiē）段大多數的球磨機仍采用三相感應（yīng）電動機、聯（lián）軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較（jiào）高的效（xiào）率和功率因（yīn）數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係（xì）統（tǒng）響應速度快，感應電機則起動相對（duì）困難。這些也是近年來永磁電機應（yīng）用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係（xì）統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率（lǜ）將提升至少20%。球（qiú）磨（mó）機直驅係統的傳動（dòng）效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統（tǒng）設備（bèi）因漏油造成環境汙染。
由於本產（chǎn）品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製（zhì）造，運輸等難度，還相當於把一（yī）個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（jiàng）低大功率電機的輸（shū）入電壓，但是不增加（jiā）電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣（yuán），模塊化電機采用（yòng）多（duō）台（tái）小（xiǎo）功率變頻器聯合供（gòng）電。這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量（liàng），從而降低成本。球磨（mó）機運行在輕載工況時,完（wán）全可以隻運行部（bù）分模（mó）塊電機驅動球磨（mó）機。
傳統（tǒng）電機故障時，會導致電機合成磁動勢（shì）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（xù）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（jù）有一套獨立的控製係（xì）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（zhì）靈活的優勢，在（zài）發生故障時。可以直接拆卸故障電機更（gèng）換新的模塊電機即可正（zhèng）常運行。模塊化電機具有冗餘（yú）的模塊數，也可切除故（gù）障子模塊而控製其餘正（zhèng）常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生（shēng）故（gù）障而（ér）影（yǐng）響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或（huò）重（chóng）載產生震動等（děng）因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重（chóng）時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增（zēng）加（jiā）氣隙大（dà）小來預防掃膛，而氣隙增（zēng）大會導致永磁體（tǐ）用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電（diàn）機，能在轉（zhuǎn）筒偏心時保證定子與轉（zhuǎn）子之（zhī）間的間隙恒定，可將氣隙（xì）做的更（gèng）小，減少（shǎo）永磁體用量，電機不會發生掃膛現（xiàn）象（xiàng），同時因為該隨動式（shì）定子結構在偏心（xīn）時能繼續正常工作，檢修次數更（gèng）少，工作時間更（gèng）長，大體積球磨機檢修複雜，降低（dī）檢修次數就是提高生產效率。
4、隨（suí）動式球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立（lì）磨技術
1、立磨直驅對（duì）比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性
傳統立磨（mó）速度單一，工況適應能（néng）力差。遇到突發事（shì）件，調（diào）整磨鞮（dī）高度來改變係（xì）統工作環境，係統反應速度慢。永（yǒng）磁（cí）同步電機采用變頻調速（sù），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（jiē）以快速適應係（xì）統工作（zuò）環境，係統反應速度更快。
(2）係統（tǒng）簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應（yīng）電機無法在（zài）低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的（de）低速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的（de）衝（chōng）擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後（hòu），通過減（jiǎn）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（pín）控製係統控製永磁（cí）同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助（zhù）係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起（qǐ）動，待三相感應電機達到起動（dòng）條件後，軟起（qǐ）動裝置起動三相感應（yīng）電機（jī），係統運行。係統控（kòng）製複（fù）雜，低速無法實現過載輸（shū）出。在（zài）低（dī）速過程需要盤車係統，將轉（zhuǎn）速提高到三相感應電機起動條件（jiàn）。直驅係統直接變頻低（dī）速起（qǐ）動，係統直（zhí）接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際（jì）工況進行調整，以滿足各種工況（kuàng）的需求。低速可（kě）過載輸出，滿（mǎn）足（zú）起動需要，取代盤（pán）車（chē）係（xì）統。
(4）無（wú）減速器（qì），維護成（chéng）本更低,維護次數少
係統各構（gòu）成（chéng）單（dān）元均需要時常檢查和（hé）定期維護，傳統係（xì）統構成單元多。同時立磨（mó）減速器（qì）結構複雜需要經常維護，維護成本費用（yòng）高。同（tóng）時（shí）係統無法實現（xiàn）在低速運行的情況下（xià）進行係統維護。直驅係統構成單（dān）元簡單（dān），變頻器控製永磁同（tóng）步（bù）電（diàn）機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外（wài）進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維護。
(5）傳動效率高,節能（néng）效果明顯
綜上采用直驅永磁（cí）電機取代傳統驅動係統年節電量達（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅（qū）係統的優（yōu）勢與球磨機直驅係統相同，這裏（lǐ）不再一—贅述。
2、永磁直驅立（lì）磨結構示意圖
本（běn）新型立磨結構采用（yòng）永（yǒng）磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨（mó）扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向（xiàng）載荷扇形模塊機（jī）構替代大直徑（jìng）軸承，方便加工、生產（chǎn）、運輸（shū）、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具（jù）有很強的實用型。
針對大、中、小（xiǎo）型不同（tóng）尺寸（cùn）的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代（dài）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（zhì）位置，均能達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。
永磁直驅礦用球磨（mó）機 
