1、技（jì）術背景（jǐng）
傳統的球磨機、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（gòu）進行驅（qū）動，導（dǎo）致球磨機的傳動係統存在機械傳（chuán）動鏈冗長、效率低、機構（gòu）複雜、運行維護工作量大等問題。
沈（shěn）陽工業大學電機與（yǔ）控製技術研究所與河南全新機電設備有限公司聯合設（shè）計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅（qū）電機,通過（guò）將電動機與機械結構進（jìn）行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節，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，顯著提高了電機的效率與功率因數，具有節能、起（qǐ）動轉矩大、過載能力（lì）強、係統免維護、自（zì）動化（huà）程度高等優點。
在（zài）控製方麵,本產品電機定（dìng）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個小功（gōng）率（lǜ）電機。模塊（kuài）化電機的控製技術可以實現降低大功率（lǜ）電機的輸（shū）入電（diàn）壓，但是不增加電機的輸（shū）入電（diàn）流，電機不必采用高等級絕（jué）緣。模塊化電機采用多台小（xiǎo）功率變頻器聯（lián）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。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電（diàn）機控製（zhì）的自由度，球磨機運行在輕載（zǎi）工況時，完全可（kě）以隻運（yùn）行部分模塊電機驅動球磨（mó）機。
在結構方麵，本產品電機的定子采用了一種（zhǒng）自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定（dìng）子分成若幹個相互存在（zài）間隙的小扇形（xíng）塊，通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，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。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃（sǎo）膛現象，因此電機的（de）氣隙可以設計的比普（pǔ）通永（yǒng）磁直驅電機的（de）小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資（zī）源，節能用電量。當模塊發生（shēng）故障時（shí），直接拆卸故（gù）障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品（pǐn）完（wán）全不會因電機發生故障而影（yǐng）響到生（shēng）產工期。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述
本產品的（de）隨動式定子結構構（gòu）成一種“小車結（jié）構”，滾筒就像（xiàng）公路，定（dìng）子塊（kuài）就像汽車。滾輪貼合（hé）滾（gǔn）筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不（bú）影（yǐng）響車輪（lún）與（yǔ）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（zhuǎn）子（zǐ）間隙恒定，在（zài）球磨機因裝配誤（wù）差、軸承磨損、滾筒形（xíng）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，保證磨機始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙（xì）也（yě）可以做的更小，減少永磁體用量，並且（qiě）因為隨（suí）動（dòng）式結構，電機不會（huì）發（fā）生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形（xíng）定子塊結構，其隨動原理是在定子（zǐ）塊（kuài）的軸向兩側安裝滾輪（lún）且滾輪貼合滾筒來確定定（dìng）子（zǐ）與轉子間的間隙，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（gǔn）筒向上（shàng）波（bō）動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪（lún），進而帶動定子塊向上（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（duì）其向上（shàng）的吸引力的（de）同時，定子塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂（dǐng），保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵（miàn），使定子塊跟（gēn）隨轉筒波動而進行徑向與圓周方（fāng）向的移動，從而（ér）保證定子、轉子之間的間隙不（bú）變（biàn）。球磨機滾筒向下（xià）複位（wèi）或繼續向下波動，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,下方定子塊（kuài）被轉筒向下壓。
本（běn）產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊設（shè）置不同（tóng）的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大（dà）造成（chéng）滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不（bú）同功（gōng）率的電機設計采用（yòng）不同個數的（de）隨動式定子塊構成一台模塊電機，一台（tái）整圓電機由多台模塊電機（jī）構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電（diàn）機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨（suí）動式定子塊間設有固定在支撐框架上（shàng）的（de）擋板來對定子塊進行圓周方向的限位（wèi）。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,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，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸（xiè）密封外殼、彈性機構、彈（dàn）性機構與定子塊之間的連接杆、彈（dàn）性機構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或（huò）更換新的定子塊。
3、采用本產品（pǐn）代替（tì）傳統磨機的電機驅動係統的（de）優點
現（xiàn）階段大多（duō）數（shù）的球磨（mó）機仍（réng）采用三相感應電（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永（yǒng）磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和功率因數（shù），損耗（hào）大大降低，節約了能源。永（yǒng）磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快（kuài），感應電機則起動相（xiàng）對困難。這些也是近年來永磁（cí）電機應用越來越（yuè）廣（guǎng）泛（fàn）的原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係統的（de）傳（chuán）動效率將（jiāng）提升至少20%。球磨機直驅係統的傳（chuán）動（dòng）效率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油（yóu）造成環境汙染。
由於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，還相當於把一個大功（gōng）率電機做成了多個小功率電機。模（mó）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（yā），但是不增（zēng）加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機的供電（diàn）電壓和使用的變頻（pín）器容量（liàng），從而降低成本。球磨機運行在輕載（zǎi）工況時,完全可以（yǐ）隻運行部分模塊（kuài）電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導（dǎo）致電機（jī）合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩（jǔ）波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品（pǐn）進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製（zhì）的自由度,可以利用其（qí）多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以（yǐ）直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正常（cháng）運行。模塊（kuài）化電機（jī）具有冗（rǒng）餘的模塊數，也可切除故障子模（mó）塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用（yòng）本產品完全不會因（yīn）電機發生故障而影響到生產工期（qī）。
球磨機（jī）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生轉子偏心現象，偏心嚴重時（shí）還會造成電機掃膛損壞電（diàn）機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃（sǎo）膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模（mó）塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉（zhuǎn）子之間的間隙（xì）恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，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（néng）繼續（xù）正常工作，檢修次數更少，工作時間更（gèng）長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高（gāo）生產（chǎn）效率（lǜ）。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
二（èr）、永磁（cí）直驅立（lì）磨技術
1、立磨直（zhí）驅對比於傳統感應電（diàn）機的優點( 1）變頻（pín）調速（sù）控製，實現負載工（gōng）況多樣性
傳統立磨速度單一，工（gōng）況適應能力差。遇到突發事件，調整（zhěng）磨鞮高度來改變係統工作環境（jìng），係統反應速度慢。永磁同步電（diàn）機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到（dào）突發（fā）事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作（zuò）環境，係統反應（yīng）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（dī）速實現大轉（zhuǎn）矩輸出，需要額（é）外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不（bú）對電網造成（chéng）過大的衝擊，需（xū）增加軟起（qǐ）動（dòng）裝置。三相感應電機起動後，通過減速（sù）器（qì）滿足係統轉矩需要，整個係統（tǒng）構成（chéng）複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係（xì）統由變頻控製係統（tǒng）控製永磁（cí）同步電機（jī）起（qǐ）動，轉矩特性滿足需要，無（wú）需盤車係統和減速器，輔助係（xì）統少（shǎo），結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程（chéng）隨意設（shè）定
傳統（tǒng）係（xì）統先由低速盤車係統（tǒng）起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟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（xiàn）過載輸出。在低（dī）速過程需要盤車係統，將（jiāng）轉速提高到三相（xiàng）感應電機起動條件。直（zhí）驅係統直接變頻低（dī）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（gēn）據（jù）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（qǐ）動（dòng）需要，取（qǔ）代盤車係統。
(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（jiǎn）查和定期維護，傳統係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護（hù），維護成本費用高。同（tóng）時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統構（gòu）成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減（jiǎn）速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現（xiàn）在電機（jī）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。（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（zhí）驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅（qū）電（diàn）機驅動,提高了立磨效率。在立磨（mó）扶正軸承與壓力（lì）軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊（kuài）機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低（dī）成本,在工程實際（jì）中具有很強的實用型。
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（sù）機與三相異步電動機，永磁直（zhí）驅電機（jī）具（jù）有雙（shuāng）向載荷機構與不（bú）同（tóng）的（de）放（fàng）置位置，均能達到扶正與承壓的作用（yòng），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（kuàng）用球磨（mó）機 
