1、技術背（bèi）景
傳統的球磨機、立磨機大都采（cǎi）用三相異步（bù）電動機（jī）、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機（jī）的傳動係（xì）統（tǒng）存在機械（xiè）傳動鏈冗長、效率低、機構（gòu）複雜（zá）、運行維護工作量大等問題（tí）。
沈陽（yáng）工業大學電機與控（kòng）製技術研究（jiū）所與河南九幺免费版（xīn）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）動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直（zhí）接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著（zhe）提高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統（tǒng）免維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度，還相當於把一個大功率電機做（zuò）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（dī）大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高（gāo）等（děng）級絕緣。模塊化電機采用多台小（xiǎo）功（gōng）率變頻（pín）器聯合供電，這樣設（shè）計（jì）降低了電機（jī）的供（gòng）電電壓（yā）和使用的變頻器容量，從而降低成本。每（měi）個模塊電機（jī）都具有一套獨立的控製係統，大大提升了（le）電機控製的自由度，球磨機運行在輕載（zǎi）工（gōng）況時，完全可以隻運行（háng）部分模塊電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電（diàn）機的定子采用了一種自主設計研發（fā）的隨動式結構，將整圓的定子分（fèn）成若幹個相互存在間隙的小扇（shàn）形塊，通過機械結構設（shè）計，確定（dìng）了一種無論球磨（mó）機轉（zhuǎn）筒（tǒng）是否震動或偏心，定子（zǐ）塊（kuài）始終跟隨轉筒運動從而保持定子（zǐ）與轉（zhuǎn）子間隙（xì）恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉（zhuǎn）子（zǐ）間的間（jiān）隙恒定，電機不（bú）會發生掃（sǎo）膛現象，因此電機的氣隙可以設（shè）計的比普通永磁（cí）直驅電機的小很（hěn）多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模（mó）塊發生故障（zhàng）時，直（zhí）接拆卸故障電機，更換新（xīn）的模（mó）塊電機即可正（zhèng）常運行。使（shǐ）用本產品（pǐn）完全不會因電機發生（shēng）故障而影響到生產（chǎn）工（gōng）期。
2、球磨機專用隨（suí）動式永磁直驅電機（jī）概述
本產品的隨動式定（dìng）子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路（lù），定子塊（kuài）就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公（gōng）路行駛，公路的起伏不影響車（chē）輪與（yǔ）地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證（zhèng）定（dìng）子、轉子間隙恒定，在（zài）球磨機因裝配誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變、重載震動等（děng）原因造成電機（jī）偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不（bú）必停機（jī）檢修。同時電機定子與轉子間的間（jiān）隙也可以（yǐ）做的（de）更小，減少永磁（cí）體用量，並且因為隨（suí）動式結構，電機（jī）不會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為（wéi）隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是（shì）在定子塊的軸向兩側安裝滾（gǔn）輪且滾輪貼合滾筒來確定定（dìng）子與（yǔ）轉子間的間隙，定子塊徑向外側（cè）設（shè）有與支撐框架（jià）相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒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安裝的滾輪，進（jìn）而（ér）帶（dài）動（dòng）定子塊向上（shàng）移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸（xī）引力的同時，定（dìng）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（tiē）合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉（zhuǎn）筒波動而進行（háng）徑向與圓周方向（xiàng）的移動，從而保（bǎo）證定子、轉子之間的間隙不變。球磨（mó）機滾（gǔn）筒向下複位或繼續（xù）向下波動（dòng），則上方定子塊在（zài）受到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈（dàn）性機構（gòu）將（jiāng）上方其（qí）向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品（pǐn）彈性裝置的壓力大小可調，對於不（bú）同位置的定子塊設置不同（tóng）的壓力,避免因彈性裝（zhuāng）置設置的壓力過（guò）大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品（pǐn）將永磁（cí）電機采用（yòng）模塊（kuài）化（huà）控（kòng）製，根據不同功率的電機設計（jì）采用不同個數的隨（suí）動（dòng）式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓（yuán）電機由多台模塊電機構成,多台（tái）模塊電機共用同一個轉子，模塊（kuài）電（diàn）機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰（lín）隨動式定子塊間設有（yǒu）固定在支撐框架上的擋板（bǎn）來對定子塊進行圓周（zhōu）方向（xiàng）的限位。球磨機滾筒的（de）法蘭處銜（xián）接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心（xīn）及磁鋼。
本產品（pǐn）的隨動式定子塊（kuài）安裝拆卸十（shí）分便捷（jié），隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機（jī）構、彈性（xìng）機構與定子塊之間的連接杆、彈（dàn）性機構支撐架，即可將定（dìng）子塊沿徑向拉（lā）出，進行（háng）檢修或更換新的定子塊。
3、采用本產品（pǐn）代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段（duàn）大多數的球磨機仍采用三相感應電（diàn）動機、聯軸器（qì）、減速裝置以（yǐ）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（gāo）的效率和功率因數，損耗大（dà）大降低，節約了能源。永磁電機通過（guò）變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機（jī）則起（qǐ）動（dòng）相對困難。這些也是近年來永磁電機應用（yòng）越來越廣泛的原因。
采用（yòng）永磁直驅，取消了中間的減速機（jī）、聯（lián）軸器、及齒（chǐ）輪的傳動（dòng）環節，縮短係（xì）統的（de）傳動鏈，直驅係統的傳（chuán）動效率將提升至少20%。球磨機直驅（qū）係統（tǒng）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，還避免了傳統（tǒng）設備（bèi）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，不僅降低了加工（gōng），製造，運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多（duō）個小功率電機（jī）。模塊化電機（jī）的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電（diàn）機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電（diàn）。這樣設計降低了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻器容量（liàng），從而降低成本。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（qū）動球磨機（jī）。
傳統電機故障時（shí），會導致電機合成磁動勢（shì）發生畸變，諧波含量（liàng）增加，平均（jun1）轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正（zhèng）常運行。而本產品進行了模塊化（huà）設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自（zì）由（yóu）度,可以利用其多電（diàn）機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可（kě）以直接拆卸（xiè）故障電機（jī）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數（shù），也可切除（chú）故障子模塊而控製其餘正（zhèng）常子（zǐ）模塊降（jiàng）額運行。使用本（běn）產品完全不會因電機（jī）發生故障（zhàng）而（ér）影響到生（shēng）產工期。
球磨機因加工誤差（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（huài）電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導（dǎo）致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨（suí）動式定子結構的模塊電機，能（néng）在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可（kě）將氣隙做的更小，減少永磁體用量（liàng），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（shí）能繼續正常工（gōng）作（zuò），檢修次數更少，工作時間更（gèng）長，大（dà）體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率。
4、隨（suí）動式球磨機裝（zhuāng）配示意圖
二（èr）、永磁直驅立磨技術
1、立磨直（zhí）驅對比於傳統感應電機（jī）的優點( 1）變頻調速控製（zhì），實現負載工況多樣性
傳統立磨（mó）速度單一，工況適應能力差。遇到突（tū）發事件，調整磨鞮（dī）高度來改變係統工作環境，係（xì）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（lì）強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速（sù）度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單,可靠性（xìng）高
傳（chuán）統係統（tǒng）因三相感應電機無（wú）法在低速（sù）實現大轉矩輸出，需（xū）要額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起（qǐ）動過程不對電網造（zào）成（chéng）過大的衝（chōng）擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉（zhuǎn）矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助（zhù）設備很多。直驅係統由（yóu）變（biàn）頻控製係統控製永磁同（tóng）步電機（jī）起動，轉矩（jǔ）特性滿足需要，無需盤（pán）車係統和減速器，輔助係統（tǒng）少，結（jié）構簡單。
(3）變頻器軟起動，起（qǐ）動（dòng）過程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應（yīng）電機（jī）達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感（gǎn）應（yīng）電機，係統運行。係統控製複（fù）雜，低速無法實（shí）現過載輸出。在低速過程需要盤車係統（tǒng），將轉速提（tí）高到（dào）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（zhí）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。低速可過載輸出，滿足起動需要，取（qǔ）代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,維（wéi）護次數少
係統各構成（chéng）單元均需要時常檢查和定期（qī）維護，傳統係統構成單（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（shí）係統無法實現在低速（sù）運（yùn）行（háng）的情況下進行係統維護（hù）。直驅係統（tǒng）構成單元簡（jiǎn）單，變頻（pín）器控製永磁（cí）同步電機直接驅（qū）動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行（háng）維護，係統維護成本低。同時，係統（tǒng）可實（shí）現在電（diàn）機低速運（yùn）行情（qíng）況（kuàng）下進行係統維護。
(5）傳動效率高,節能（néng）效果明顯
綜上采用直驅永磁電（diàn）機取代傳統驅動係統（tǒng）年節（jiē）電量（liàng）達181萬元。（按照（zhào）5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新（xīn）型立磨結（jié）構采用永磁直（zhí）驅（qū）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（tōng）過設計一種雙向載荷扇形模（mó）塊機構替代大（dà）直徑（jìng）軸承，方（fāng）便加工、生產、運輸、裝配（pèi）、維修，並降低成本,在工程實際中具（jù）有很（hěn）強的實用型。
針對大、中（zhōng）、小型（xíng）不同尺寸的立磨，分別設計了（le）三種立磨專用（yòng）永磁電（diàn）機，代（dài）替傳統（tǒng）的減速機與三相異步電（diàn）動（dòng）機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承（chéng）壓的（de）作用，並且方便製造、裝（zhuāng）配維護，節省成本。均已申（shēn）請專 利。
永磁直驅礦用球（qiú）磨機 
