1、技術（shù）背景
傳（chuán）統的球磨機、立（lì）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（tǒng）存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大（dà）學電機與控製技術研究所與河南全新機電設備有（yǒu）限公司聯合設計研發的球（qiú）磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構（gòu）進行機電一體化設計，取消動力（lì）傳輸的中間環節，做（zuò）成直（zhí）驅方案，能直接滿（mǎn）足荷載的需求，省去傳統磨機（jī）的減速機（jī），顯著提高（gāo）了電機的效率與功率因數，具有（yǒu）節（jiē）能、起動轉矩（jǔ）大、過載能力強、係統免維護、自動（dòng）化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化（huà）設計，不僅降低了加工、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。模塊化電機的控製技（jì）術可以實現降低大功率電機的（de）輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高（gāo）等級絕緣。模塊化電（diàn）機采用多台（tái）小功率變（biàn）頻器聯合供電，這樣設計降（jiàng）低了電機的供電電壓和使（shǐ）用的變頻器容量，從而降低成（chéng）本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係（xì）統，大大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（yǐ）隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產（chǎn）品電機（jī）的定子采用了一種自主設計研發（fā）的隨動式（shì）結構，將整圓的定（dìng）子分成若幹個相互存在間隙（xì）的小（xiǎo）扇形（xíng）塊，通過機械結構設計，確定（dìng）了一種無論球磨機轉筒是（shì）否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保（bǎo）持定子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結（jié）構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電（diàn）機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅電機的（de）小很多（duō），從而大幅降低電機永磁體（tǐ）用量，降低生產（chǎn）成本，節約稀土資源，節（jiē）能用電量。當（dāng）模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換（huàn）新的模（mó）塊電機即可正常運（yùn）行。使用本產品完全不會因電機發生故（gù）障而影（yǐng）響到生產（chǎn）工期。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅電（diàn）機概述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽（qì）車。滾輪貼合滾筒（tǒng）旋轉相當於汽車（chē）在公路行駛，公（gōng）路的起伏不影（yǐng）響車輪與地麵貼合，即滾筒（tǒng）偏心（xīn）浮動不影響滾輪（lún）貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨（mó）機因裝（zhuāng）配（pèi）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，仍能正常運轉，保證磨機始（shǐ）終運行在性能狀（zhuàng）態，不必停機檢修。同（tóng）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（bìng）且因（yīn）為隨動式結構，電機不會發生掃膛（táng）現（xiàn）象。
本產品電機的定子為（wéi）隨動（dòng）式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其（qí）隨動原理是在定子塊的軸（zhóu）向（xiàng）兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子（zǐ）與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有（yǒu）與（yǔ）支撐框架相連的彈性機構（gòu）。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處（chù）於半（bàn）壓縮狀態,如果球磨（mó）機滾（gǔn）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（xìng）機構繼續壓（yā）縮;下方定子塊在受到（dào）永磁體對其（qí）向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證（zhèng）下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵（miàn），使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向（xiàng）與圓周方向的移動，從而保證定（dìng）子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼（jì）續向下波動，則上方定（dìng）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（shàng）方（fāng）其向下壓,下方定子塊（kuài）被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊（kuài）設置不同的壓力,避（bì）免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或（huò）轉筒磨損較快。
本產品將（jiāng）永磁電機采用模塊（kuài）化控製，根據不同功率的電機設（shè）計采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（jī）由多台模（mó）塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包（bāo）繞式安（ān）裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進（jìn）行圓周方向的限位。球磨（mó）機滾筒的法蘭處（chù）銜接（jiē）T型支撐板（bǎn）,用於（yú）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（chāi）卸十分便捷，隻需要（yào）沿球磨機的徑（jìng）向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接（jiē）杆、彈性（xìng）機構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑（jìng）向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。
3、采用本（běn）產品代替（tì）傳統磨機的電機驅動係統的優點（diǎn）
現階段大多（duō）數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯（lián）軸器、減速裝置以及齒輪結構（gòu）進行驅動。永磁同步電機與感（gǎn）應（yīng）電機相比優（yōu）勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速（sù），電機運行平（píng）穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困（kùn）難。這些（xiē）也是近年來永磁（cí）電機應用越（yuè）來越廣泛的（de）原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯（lián）軸器、及齒輪的傳動環（huán）節，縮短係統的傳（chuán）動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅（qū）係統的傳動效率不（bú）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（bì）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設計，不僅降低了加工，製（zhì）造，運輸等難度，還相當於把一個（gè）大功率電機做成（chéng）了（le）多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降（jiàng）低（dī）大功率電機的輸（shū）入電壓，但是（shì）不增加（jiā）電機的輸入電流，電機不必采（cǎi）用高等級絕緣，模塊化電機采用多台（tái）小功（gōng）率變頻器聯合供電。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。球磨機運行在輕載工況時,完全可（kě）以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會（huì）導（dǎo）致電機合成磁動勢發（fā）生畸變，諧波含（hán）量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加（jiā），無法繼續（xù）正常運行（háng）。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統，大大提升了（le）電機控製的（de）自由度,可（kě）以利用其多（duō）電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障（zhàng）時。可以直接拆卸故障電（diàn）機更換新的模塊電機即可正常運行（háng）。模塊（kuài）化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故（gù）障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故（gù）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震動等因素會發（fā）生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通（tōng）過增加（jiā）氣隙大小來預防掃膛，而氣（qì）隙增大會導致永磁體（tǐ）用量增加，提高電機製造成本（běn）。隨動式定子結（jié）構的模塊電機（jī），能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁（cí）體（tǐ）用量，電機不會發生掃膛現象，同時（shí）因為該隨動式定子結構在偏心時能（néng）繼續（xù）正常工作（zuò），檢修次數（shù）更少，工作時間更長（zhǎng），大體積（jī）球磨機檢（jiǎn）修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配（pèi）示意（yì）圖
二（èr）、永磁直驅立磨（mó）技術
1、立磨直驅對比於（yú）傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製，實（shí）現負載工況多樣性
傳統立磨速（sù）度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整（zhěng）磨鞮高度來改變係（xì）統（tǒng）工（gōng）作環境，係統反應速度慢。永磁（cí）同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件（jiàn），除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快（kuài）速適應係統工作環境，係統（tǒng）反（fǎn）應速度更快。
(2）係統簡（jiǎn）單,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無法在低速（sù）實現大轉（zhuǎn）矩輸出，需要額外的盤車係統（tǒng）滿足立磨的低速起（qǐ）動。為保（bǎo）證在電機起動過程（chéng）不對電網造成（chéng）過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應（yīng）電機起動後，通過減速器滿（mǎn）足係統轉（zhuǎn）矩需要，整個係統構成複雜，係統（tǒng）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電機起動，轉矩特性滿足需要，無（wú）需盤車（chē）係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起（qǐ）動過程隨意設定
傳統係統先由低（dī）速盤車係統起動，待三相感應電機達到起（qǐ）動條件後，軟起動裝置起動三相（xiàng）感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。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（dòng）條件。直驅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（kě）根據實際工（gōng）況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載（zǎi）輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本（běn）更低,維（wéi）護次數少
係統各構成（chéng）單元（yuán）均需要時常檢查和定期維護，傳（chuán）統（tǒng）係統構成單（dān）元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實（shí）現在低速運行的情（qíng）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（jiē）驅動，控製方便。係統（tǒng）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（jī）低速運行情況（kuàng）下進行係統維護。
(5）傳動效率高（gāo）,節能效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係（xì）統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機（jī）直驅係統（tǒng）的優勢與球（qiú）磨機直驅係統相同，這（zhè）裏（lǐ）不（bú）再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新（xīn）型立（lì）磨結構采用永（yǒng）磁直驅電機驅（qū）動,提高了立磨效（xiào）率。在立（lì）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扇形模塊機（jī）構（gòu）替（tì）代大直徑軸承，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（yǒu）很強的實用型。
針對大、中、小型不（bú）同尺寸（cùn）的立磨，分（fèn）別設計了（le）三種立磨專用永磁電機，代替傳（chuán）統的減速機與三相異步電動機，永（yǒng）磁直（zhí）驅電機具（jù）有雙向載荷（hé）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，節省成本。均已（yǐ）申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
