1、技術（shù）背景
傳統的（de）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（yǐ）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（lǜ）低、機構複雜、運行維護（hù）工作量大等問題。
沈陽工業大學（xué）電機與控製技術研究所與河南全（quán）新機（jī）電設（shè）備有限公（gōng）司聯合設計研發的球（qiú）磨機、立磨機采用永磁直（zhí）驅電機,通（tōng）過將電動機與機械結構進（jìn）行機電一體化設計，取消動（dòng）力傳輸的中間環節（jiē），做成直驅（qū）方案（àn），能直（zhí）接滿足荷載的需求（qiú），省去（qù）傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因數，具（jù）有節能、起動轉矩（jǔ）大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。
在（zài）控製方麵,本產品電機定子采用了模塊（kuài）化設（shè）計，不僅降（jiàng）低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大（dà）功率電機做成（chéng）了多個小功率電機。模塊化電機的（de）控製技術可以實現降低大（dà）功（gōng）率電機的輸入（rù）電壓，但是不（bú）增加電機的輸（shū）入電流，電機不必采用（yòng）高等級絕緣（yuán）。模塊化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電（diàn），這樣設計（jì）降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降（jiàng）低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在（zài）輕載（zǎi）工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
在結（jié）構方麵，本產品電機的定子（zǐ）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幹個相互存在間（jiān）隙的（de）小扇形塊，通過機械結構設（shè）計，確定了一種無論球磨機轉（zhuǎn）筒是否震動或（huò）偏心，定子塊始終跟隨（suí）轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構（gòu）。本產（chǎn）品通過機械結構設計保證定子與（yǔ）轉子間的間隙（xì）恒定，電機不會發（fā）生掃膛現象，因此電（diàn）機的（de）氣隙可以設計的比普通（tōng）永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永（yǒng）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，直接拆卸故障電（diàn）機，更換新的模（mó）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（zhàng）而影響（xiǎng）到（dào）生產（chǎn）工期。
2、球（qiú）磨機專用隨動式永磁直驅電機概（gài）述
本產品的隨動式定子結構構成一種（zhǒng）“小車結構”，滾筒（tǒng）就像公路，定子（zǐ）塊就像汽車（chē）。滾輪（lún）貼合滾筒旋轉相當於汽（qì）車在公路行駛，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（yǐng）響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝（zhuāng）配誤（wù）差、軸承磨損、滾筒形變、重載震（zhèn）動等原因（yīn）造成電機偏心、氣隙不均勻時，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（jiān）的間隙也可以做的更小，減少（shǎo）永磁體用量，並且因為隨動式結構，電（diàn）機不會發生掃（sǎo）膛現象。
本產品電（diàn）機（jī）的定子為隨（suí）動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立（lì）的扇形定（dìng）子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩（liǎng）側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來（lái）確定（dìng）定子與轉子間的間隙，定（dìng）子塊徑向外（wài）側設有與支撐框架相連的彈性機構。彈性機構（gòu）在球磨機（jī）滾筒（tǒng）不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上（shàng）安裝的滾（gǔn）輪，進（jìn）而（ér）帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓（yā）縮;下方定子塊（kuài）在受到永磁體對其向上的吸引力（lì）的同（tóng）時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下方定（dìng）子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的（de）移動，從而保證定子、轉子（zǐ）之（zhī）間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼（jì）續向下波動，則（zé）上方定（dìng）子塊在受（shòu）到永磁體對其向下（xià）的（de）吸引（yǐn）力的同時，彈性機構將（jiāng）上方其向下壓,下方定子（zǐ）塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小（xiǎo）可調，對於不同位置的定（dìng）子塊設置不同的壓力（lì）,避免（miǎn）因彈性裝置設置的壓（yā）力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產（chǎn）品（pǐn）將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數（shù）的隨動式定子塊構成（chéng）一台模（mó）塊電機，一台整圓（yuán）電機由（yóu）多（duō）台模塊電機構（gòu）成,多台模塊電機共用同一個轉子，模（mó）塊電機包繞式安裝（zhuāng）在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在（zài）支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方（fāng）向的限（xiàn）位。球磨機滾筒的法蘭處銜接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（suí）動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向（xiàng）依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定（dìng）子（zǐ）塊之間的連接杆、彈性機（jī）構支（zhī）撐架，即可將定子塊沿徑向（xiàng）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統的優點
現階（jiē）段大多數的球磨機仍采用三（sān）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是它有較高的效率和（hé）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（jī）運行平穩（wěn），係統響應速度快，感應（yīng）電機則起動相對困（kùn）難。這些（xiē）也（yě）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，縮短係統的傳動鏈，直驅（qū）係統的傳動效率將提升至少20%。球磨（mó）機直驅（qū）係統的傳動效（xiào）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，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加（jiā）工，製造，運輸等難（nán）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（kòng）製技（jì）術可以實（shí）現（xiàn）降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電（diàn）機的輸入電流，電機不必采用（yòng）高等級絕緣，模塊化電機（jī）采用多台小功率變（biàn）頻（pín）器聯合供電（diàn）。這樣（yàng）設（shè）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（yùn）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（dòng）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，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（kòng）製的自由度,可以利（lì）用其多電機結構和控製靈活（huó）的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊（kuài）數，也可切（qiē）除故障子模塊而控製其餘正常子模（mó）塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。
球（qiú）磨機因加工誤差（chà）、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心（xīn）嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機（jī），實際生產中常（cháng）常通過增加氣隙大（dà）小來（lái）預防掃膛，而氣隙增大會（huì）導致（zhì）永磁體（tǐ）用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子（zǐ）結構的模塊電（diàn）機，能在轉筒偏心時保證定（dìng）子與轉子（zǐ）之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小（xiǎo），減少永磁體用量，電機不會（huì）發生掃（sǎo）膛現象（xiàng），同時因為（wéi）該隨動式定子結構在偏心時能繼（jì）續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修（xiū）複（fù）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、永磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對比於傳（chuán）統感應電機的優（yōu）點( 1）變頻調速控（kòng）製，實現負載工況多樣性
傳統立磨速度單一（yī），工況適（shì）應能力差。遇到（dào）突發事（shì）件，調整磨（mó）鞮高度來（lái）改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應（yīng）工況能力強。遇到突（tū）發事件，除調整磨輾高度外，還增加（jiā）了速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更（gèng）快。
(2）係統簡（jiǎn）單,可靠性高
傳統係統因三相（xiàng）感應電機無法在低速實現大（dà）轉矩輸出，需要額（é）外的（de）盤（pán）車（chē）係（xì）統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對（duì）電網造（zào）成過大的衝擊，需增（zēng）加軟起動裝置。三（sān）相感應電機起動後，通過減速器滿足（zú）係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行（háng）的輔助（zhù）設備很多。直驅（qū）係統由變頻控製係統控製永磁同步電機起動（dòng），轉矩特性滿（mǎn）足需要，無需盤車係統和減速器，輔助（zhù）係統少，結構（gòu）簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳統係統先（xiān）由低速盤車係統起動（dòng），待三（sān）相感應電機達到起動（dòng）條件後，軟（ruǎn）起動裝置起動三相感應電機，係統運行。係（xì）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（zhuǎn）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（dòng），係統直接運（yùn）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（yǐ）滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代（dài）盤車係統。
(4）無減速器，維（wéi）護成本更（gèng）低,維護次數少
係統各構成（chéng）單元均需（xū）要時常（cháng）檢查和（hé）定期維（wéi）護，傳統係統構成單元多。同時立磨減速（sù）器（qì）結構複雜需要經常維護，維護成本費（fèi）用高。同時係統無法實（shí）現在低速運行的（de）情況下進行係統維護。直驅（qū）係統構成單（dān）元簡單，變頻（pín）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（wú）需額外進行維護，係統維護成本低。同（tóng）時，係統可實現在電機低速運行情況下進行係統（tǒng）維護。
(5）傳動效率高,節能（néng）效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動（dòng）係統年節電量達181萬（wàn）元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係（xì）統的優勢與球磨機直驅係統相同，這（zhè）裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立（lì）磨結構示（shì）意圖
本新（xīn）型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計（jì）一種雙向載荷扇（shàn）形模塊機構替代大直（zhí）徑軸承，方（fāng）便加工、生產、運輸、裝配、維修，並（bìng）降（jiàng）低成本,在工程實際中具有很（hěn）強的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減（jiǎn）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（tóng）的（de）放（fàng）置位置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均已申請專 利（lì）。
永磁直驅礦用球磨機 
