1、技術背景（jǐng）
傳統的球磨機、立磨機大都采用（yòng）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（xiào）率低、機構複雜、運行維護工作量大（dà）等（děng）問題。
沈陽工業大學電機與控製技術研究（jiū）所（suǒ）與（yǔ）河（hé）南全新機電（diàn）設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永（yǒng）磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機電（diàn）一體化設計，取消動力傳輸的（de）中間環節，做（zuò）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，顯著提高了電機的效率與功率因數，具有（yǒu）節（jiē）能、起動轉矩大、過載（zǎi）能力強、係（xì）統免（miǎn）維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品（pǐn）電機定子采用了模塊（kuài）化設計，不僅降（jiàng）低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了（le）多個小功率電機（jī）。模塊化電機的控（kòng）製技術可以實現降低大功率電（diàn）機的輸入電壓（yā），但是不增加電機的輸入電流，電機不必（bì）采用高等級絕緣。模塊化電機采（cǎi）用多台小功率變（biàn）頻器聯合供電，這樣設計降低了（le）電（diàn）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（diàn）機都（dōu）具有（yǒu）一套獨立的控製係統，大大提升了電（diàn）機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全（quán）可以隻運行部分模塊（kuài）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（jì）研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若（ruò）幹個相互存在間隙的小扇形塊，通（tōng）過機械結構設計（jì），確定了一種無（wú）論球磨機轉筒是否（fǒu）震動或偏心，定子塊始（shǐ）終（zhōng）跟隨轉（zhuǎn）筒運動從而保持定子（zǐ）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（dìng）子與轉子間的間隙恒定，電機（jī）不會發生掃膛現象，因（yīn）此（cǐ）電機的氣隙可以設計的比普通永磁直（zhí）驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低（dī）生產成本，節約（yuē）稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換（huàn）新的模塊（kuài）電機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影（yǐng）響到生產工期。
2、球（qiú）磨機專用隨（suí）動式永磁直驅電機概述
本產品的隨（suí）動式定子（zǐ）結構（gòu）構成一種“小車結構”，滾筒就像（xiàng）公路，定子塊就像汽車（chē）。滾輪貼合滾筒旋（xuán）轉相當於汽車在（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響（xiǎng）滾輪（lún）貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球（qiú）磨機因裝配（pèi）誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機（jī）偏心、氣隙（xì）不均勻（yún）時，仍能正常運轉（zhuǎn），保證磨機始終運行在性能（néng）狀（zhuàng）態，不必停機檢修。同（tóng）時電機定子與（yǔ）轉子間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，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的（de）定子為隨動式結構,基（jī）於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定（dìng）子塊結構，其隨動原理（lǐ）是在定子塊的軸向兩（liǎng）側安（ān）裝滾輪且滾輪貼（tiē）合滾筒來確定（dìng）定子與轉（zhuǎn）子間的間隙，定子塊徑（jìng）向外側設有與（yǔ）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半壓縮（suō）狀態,如果球磨（mó）機滾筒向上波動（dòng），轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進（jìn）而帶（dài）動定子塊向上移（yí）動，上方彈性機構（gòu）繼續（xù）壓縮;下方定子塊在受到永磁體對（duì）其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其（qí）向上頂，保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟（gēn）隨（suí）轉筒波動而進行徑向（xiàng）與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的（de）間（jiān）隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動（dòng），則上（shàng）方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同（tóng）時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓（yā）力（lì）大小（xiǎo）可調，對於不（bú）同位置（zhì）的定子塊設（shè）置不同的壓力,避（bì）免因（yīn）彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪（lún）或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製（zhì），根據不同功率的電機（jī）設計采用（yòng）不同個數的隨動式定子塊構（gòu）成一台模塊電機，一台整圓電機由多台模（mó）塊（kuài）電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定（dìng）子塊間設有固（gù）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。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（běn）產品的隨動式定子（zǐ）塊（kuài）安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨（mó）機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性（xìng）機構與定子塊之（zhī）間（jiān）的連接杆、彈性（xìng）機構（gòu）支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行（háng）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（qū）動係統的優點
現（xiàn）階段大多數的球磨機仍（réng）采用三相感應電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁（cí）同（tóng）步電（diàn）機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大（dà）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）統響應（yīng）速（sù）度（dù）快，感應（yīng）電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越（yuè）來越廣（guǎng）泛（fàn）的原因。
采用永磁直驅，取（qǔ）消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪（lún）的傳動環節，縮短係統的（de）傳（chuán）動鏈，直驅係統的傳動效率將（jiāng）提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故（gù）障率低，維護（hù）檢修（xiū）方便，還避（bì）免了傳統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定（dìng）子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於（yú）把一個大（dà）功率電機做成了多個小功率電（diàn）機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機（jī）的輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不（bú）必采用高等級（jí）絕緣，模塊化電（diàn）機采用多台小功率變頻（pín）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（jiàng）低成本。球磨機運行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻（zhī）運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機（jī）合成磁動勢發生畸變（biàn），諧（xié）波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼（jì）續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個（gè）模塊電機都具（jù）有一套獨立的控（kòng）製係統，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控製靈（líng）活的優勢，在發生故障時。可以直（zhí）接拆卸故障電機更換新的（de）模塊電（diàn）機即可正（zhèng）常運行。模（mó）塊化電機具（jù）有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子（zǐ）模塊（kuài）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。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變或重載產生震（zhèn）動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成（chéng）電機掃膛損壞（huài）電機，實際（jì）生產中（zhōng）常常（cháng）通過增（zēng）加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大（dà）會導致永磁體（tǐ）用量（liàng）增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證（zhèng）定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小（xiǎo），減少永磁（cí）體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修（xiū）次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜（zá），降低檢修（xiū）次數就是提（tí）高生產效率。
4、隨動（dòng）式球磨機（jī）裝配示意圖
二（èr）、永磁直驅立磨（mó）技術
1、立磨直驅對比於傳統感應（yīng）電機的優點( 1）變頻（pín）調速控製，實現（xiàn）負（fù）載工況（kuàng）多樣性
傳統立磨速度單一，工（gōng）況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁（cí）同步電機采用變（biàn）頻調速，適應（yīng）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作環境，係統（tǒng）反應速度更快。
(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實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低（dī）速起動。為保證在電機（jī）起動（dòng）過程不對電網造成過大的衝擊，需增（zēng）加軟起動裝置。三（sān）相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要（yào），整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多（duō）。直驅係（xì）統（tǒng）由變頻控製係統控製永（yǒng）磁同步電機起動，轉矩特性滿足需（xū）要，無需盤車係統和減速器，輔（fǔ）助係統（tǒng）少，結構（gòu）簡單（dān）。
(3）變頻器軟起動，起（qǐ）動過程隨意設定
傳（chuán）統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動（dòng）條件後，軟起動裝置起動（dòng）三相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現（xiàn）過（guò）載輸（shū）出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高（gāo）到三相感應電機起動條件（jiàn）。直驅係統直（zhí）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（dòng）過程可根據實際工（gōng）況進行（háng）調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動（dòng）需（xū）要，取代盤（pán）車（chē）係統。
(4）無（wú）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經常維護，維護成本費用高。同時（shí）係統無法實現在低速（sù）運行的情況下進行係（xì）統維護。直驅係統構成單元簡（jiǎn）單，變頻器（qì）控（kòng）製永磁同步電機直（zhí）接驅動，控製方便。係統內無減速器（qì），無需額外進行維護，係統維（wéi）護成（chéng）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（lǜ）高,節能效果明顯
綜上采用直（zhí）驅永磁（cí）電機取代傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式（shì）鯤磨機直（zhí）驅（qū）係統的（de）優勢與球磨機直（zhí）驅係統相同，這裏不再（zài）一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新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，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機（jī）構替（tì）代（dài）大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維（wéi）修，並（bìng）降低（dī）成（chéng）本,在工程實際中具有（yǒu）很強的實用型。
針對（duì）大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了（le）三種立（lì）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（bú）同的放置位置，均能達到（dào）扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用（yòng）球磨機 
