1、技術背景　　傳統的球磨（mó）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（cún）在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運（yùn）行維護工作量大等問題。　　沈陽工（gōng）業大學電機與控製技術研究所與河南（nán）香蕉视频app在线下载機（jī）電設備有限公司（sī）聯合設（shè）計研發的球磨機、立磨機采（cǎi）用永磁直（zhí）驅電機,通過（guò）將電動機與機械結構進行（háng）機（jī）電一體化設計，取消動力傳輸（shū）的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，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（huà）設（shè）計，不僅降低了加（jiā）工、製造（zào）、運輸等難度（dù），還相當於（yú）把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化（huà）電機的控製技術可以實現降低大功（gōng）率電機的輸入（rù）電壓，但（dàn）是不增（zēng）加電機的輸入電流，電機不（bú）必采用高等級絕緣。模（mó）塊化電機采用多台小功率變頻器（qì）聯合供電，這樣（yàng）設計降低了電機的供電電壓和使（shǐ）用的變頻（pín）器容量，從而降低成（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自由度，球磨機（jī）運行在輕（qīng）載工（gōng）況時（shí），完全可以隻運行部分模（mó）塊（kuài）電機驅動球磨機。　　在結構方麵，本產（chǎn）品電（diàn）機的定（dìng）子（zǐ）采用了一種自主設計研發（fā）的隨動（dòng）式結構，將整圓的定子分成若幹個相互存在間隙（xì）的小（xiǎo）扇形塊，通過機械結構設計，確定了（le）一種無論球磨機轉（zhuǎn）筒是否震動或偏心，定（dìng）子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子（zǐ）間隙恒定（dìng）的結構。本產品通過機械結構設計保證（zhèng）定子與（yǔ）轉子間的間（jiān）隙恒定，電機（jī）不（bú）會發生掃膛現象，因此電機（jī）的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機（jī）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（yuē）稀土資源，節能用電量。當模（mó）塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可（kě）正常運行（háng）。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產（chǎn）工期（qī）。　　2、球磨機專用隨動（dòng）式永磁直驅電機概述（shù）　　本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像（xiàng）公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉（zhuǎn）相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影（yǐng）響車輪與地麵貼合，即滾（gǔn）筒偏心浮動不影（yǐng）響滾（gǔn）輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨（mó）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、氣隙不均勻時，仍能正常（cháng）運轉，保證（zhèng）磨機始終運行在性能狀（zhuàng）態，不（bú）必停機檢修。同時電機定子與（yǔ）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（běn）產品電機（jī）的定子為隨動式結構,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（kuài）的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來（lái）確定定子（zǐ）與（yǔ）轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的彈性（xìng）機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於（yú）半壓縮狀態,如果球（qiú）磨機滾筒向上波動，轉筒會（huì）向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移（yí）動（dòng），上（shàng）方（fāng）彈性機構繼續壓（yā）縮（suō）;下（xià）方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的（de）同時，定子塊上（shàng）的彈性機（jī）構將其向上頂，保（bǎo）證（zhèng）下方（fāng）定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定（dìng）子塊跟隨（suí）轉筒波動而（ér）進行（háng）徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間（jiān）隙不變。球磨機滾筒向下（xià）複位或繼續（xù）向下波動，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（běn）產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定（dìng）子塊設置不同的壓力,避免因彈（dàn）性裝置設置的壓力過大造成滾輪（lún）或（huò）轉筒磨（mó）損較快。　　本產品將永磁電機采用模塊化控（kòng）製，根據不同（tóng）功率的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊（kuài）構成一台模塊電機，一台整圓電機由多（duō）台模塊電機構成（chéng）,多（duō）台模塊電機共用同一個轉（zhuǎn）子，模塊電機包繞式安（ān）裝在球磨（mó）機（jī）滾筒上。相鄰（lín）隨動（dòng）式定子塊間設有（yǒu）固定在支撐框架上的擋板來對（duì）定子塊進行圓周方（fāng）向的（de）限位。球磨機滾筒的法（fǎ）蘭處銜接T型支撐板,用（yòng）於支撐安裝電機轉子鐵（tiě）心及磁鋼。　　本產品的隨動（dòng）式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需（xū）要（yào）沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性（xìng）機構、彈性機（jī）構與定子塊之間的連接杆、彈（dàn）性機構支撐架，即可將定（dìng）子（zǐ）塊沿徑向拉出，進（jìn）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（xì）統的優（yōu）點（diǎn）　　現階段（duàn）大多數的球（qiú）磨機仍（réng）采用三（sān）相感應電動機、聯軸器、減速裝置（zhì）以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電（diàn）機與感應電機相（xiàng）比優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了（le）能源。永磁電機通過變頻（pín）器進（jìn）行調速，電機運行平穩，係統響（xiǎng）應速度快，感應電機則起動相（xiàng）對困難。這些也是近年來永磁電機應用（yòng）越來越（yuè）廣泛的原因。　　采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及（jí）齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的（de）傳動效（xiào）率將提升（shēng）至（zhì）少20%。球（qiú）磨機直驅（qū）係統的傳動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（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采用了（le）模（mó）塊化設計（jì），不僅降（jiàng）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（kě）以（yǐ）實現降低大功率電機的輸入電壓，但是（shì）不增加電機的輸入（rù）電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊（kuài）化電機采（cǎi）用多台小功率變頻器聯合供電。這（zhè）樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻（pín）器容（róng）量，從而降低成本（běn）。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電（diàn）機驅動球（qiú）磨機。　　傳統電機（jī）故障時，會導（dǎo）致（zhì）電（diàn）機合成磁動勢發生畸變，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。而本產品進行了模塊化設（shè）計（jì），每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統（tǒng），大大提升了電機控製的自由度,可（kě）以利用其多電機結構和（hé）控製靈活的優勢，在發生（shēng）故（gù）障時。可以直接拆卸故障（zhàng）電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有（yǒu）冗（rǒng）餘的（de）模塊數，也可切除故障子模塊（kuài）而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會（huì）因電機發生故障而影（yǐng）響到（dào）生（shēng）產工期。　　球磨機因加工誤差、軸（zhóu）承磨（mó）損、滾筒形變或重載產生震（zhèn）動等因素會發生轉子偏心現象（xiàng），偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞（huài）電機（jī），實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛（táng），而氣隙增（zēng）大會（huì）導致永磁體用量增加，提高電機（jī）製造成本。隨動式定子結構（gòu）的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子（zǐ）與轉子之間的（de）間隙恒（héng）定，可將氣隙（xì）做的（de）更小，減（jiǎn）少永磁體用量，電機不會發生（shēng）掃膛現象，同時因（yīn）為（wéi）該隨動（dòng）式定子（zǐ）結構在偏心時能（néng）繼續正（zhèng）常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體（tǐ）積球（qiú）磨（mó）機檢修（xiū）複雜，降低檢修次數就是提（tí）高生產效率。　　4、隨動式球磨機裝配示意圖　　二、永磁直驅立磨技術　　1、立磨直驅對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（yàng）性　　傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統（tǒng）工作（zuò）環境（jìng），係統反應（yīng）速度慢（màn）。永磁同步電機采用變頻調（diào）速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增（zēng）加了速度調節以快速適應係統（tǒng）工作環境，係統反應速（sù）度更快。　　(2）係統簡單,可靠性高　　傳統係統因三（sān）相感應（yīng）電機（jī）無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外（wài）的盤車係統滿（mǎn）足立磨的低速（sù）起（qǐ）動。為保證在電機起動過（guò）程不對電網造成過（guò）大的衝擊，需增加軟起動裝置（zhì）。三相感應電機起動（dòng）後，通過（guò）減速器滿足（zú）係統轉矩需要，整個係統構成（chéng）複雜，係統運行（háng）的輔助（zhù）設備很多。直驅係統由（yóu）變頻控製係統控製永磁同步電機起（qǐ）動，轉矩特（tè）性滿足（zú）需要（yào），無需盤車係統（tǒng）和減速器，輔助係統少，結構簡（jiǎn）單。　　(3）變頻器軟（ruǎn）起動，起動過程隨意設定　　傳統係統先由低速盤車係（xì）統起動，待三相感應電機達到起動（dòng）條件後，軟起動裝置起動三相感應電機（jī），係統運行。係統控製複雜，低速無法實現過（guò）載輸出。在低速（sù）過程需要盤車係統，將轉速提高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統（tǒng）直接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低（dī）速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤（pán）車係（xì）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，傳統係統構成單元（yuán）多。同時立磨減速器結構複雜需要（yào）經常維護，維（wéi）護成本費用高。同時係統無法實現（xiàn）在低速運行的情況下（xià）進行係統維護（hù）。直驅係（xì）統構成單元簡單，變頻器（qì）控製永（yǒng）磁同步電機直接（jiē）驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額（é）外進行（háng）維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電（diàn）機低速運行情況下進行係（xì）統維護。　　(5）傳動效率高,節能效果明顯　　綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量達181萬元（yuán）。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤（kūn）磨機直驅係統的（de）優勢與球磨機（jī）直驅係統相同，這裏（lǐ）不再一—贅述。　　2、永磁直驅立磨結構示（shì）意圖　　本新型立磨結（jié）構采用永磁直驅電機（jī）驅動,提高了立磨效（xiào）率。在立磨扶正軸承（chéng）與壓力軸承（chéng）上進行突破（pò），通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替（tì）代大直徑軸（zhóu）承，方便加工（gōng）、生產、運（yùn）輸、裝配、維（wéi）修，並降（jiàng）低成本,在工程實際中具有很強的實（shí）用型。　　針對大、中（zhōng）、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，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置位置，均能達到扶正與（yǔ）承壓的作（zuò）用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。