1、技術背景（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（zhuāng）置以（yǐ）及齒輪結構進行驅動，導（dǎo）致球磨機（jī）的傳動係統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（shěn）陽工業（yè）大學電機與控製（zhì）技術研究所與河南（nán）全新機電設備有限公司聯（lián）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，取消動力傳輸的（de）中間環節，做成直驅方案，能直接滿足（zú）荷載的需求，省（shěng）去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率與功率（lǜ）因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子采用（yòng）了模塊化設計，不僅降低了加工、製造（zào）、運輸等難度，還相（xiàng）當（dāng）於把一個大功率電機做（zuò）成了（le）多（duō）個小功率電機（jī）。模塊化電機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（jiā）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）用多台小功率變頻器聯合供電（diàn），這樣設計降低了電機的（de）供電電壓和（hé）使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模（mó）塊電機都具有（yǒu）一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完（wán）全（quán）可以隻運（yùn）行部分模（mó）塊電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓的定子分成若幹（gàn）個相互存在間隙的（de）小扇形塊，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（xīn），定（dìng）子塊（kuài）始終跟隨轉筒運動從而保持定（dìng）子（zǐ）與轉子（zǐ）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（jiān）的間隙恒定，電（diàn）機（jī）不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可（kě）以設計的比普通永磁直驅（qū）電機的小很多（duō），從而大（dà）幅降低電機永磁體用（yòng）量，降低生產成本，節約稀土資（zī）源，節能用（yòng）電量。當模（mó）塊發生故障時，直接拆卸（xiè）故障電機（jī），更換新的模（mó）塊電機（jī）即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。
2、球磨機專用隨動（dòng）式永磁直（zhí）驅（qū）電機概述
本產品的隨動式定子結構構成一種“小（xiǎo）車結構”，滾筒就像（xiàng）公路（lù），定子塊就（jiù）像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當（dāng）於汽車在公路行駛，公路的起（qǐ）伏（fú）不影響車（chē）輪與（yǔ）地麵貼合，即滾（gǔn）筒偏心浮動不影響滾（gǔn）輪貼（tiē）合滾筒，保證定子（zǐ）、轉子間隙恒定，在球（qiú）磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因（yīn）造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機（jī）始終運行在性能狀態，不必停機檢修（xiū）。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的（de）更小，減少永磁（cí）體用量，並且因為隨動式結構，電機（jī）不會發生掃膛現象。
本產品電（diàn）機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用（yòng）獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在（zài）定子塊的（de）軸向兩（liǎng）側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定（dìng）定子與轉子（zǐ）間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐（chēng）框架相連的彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處（chù）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，進而帶（dài）動定子（zǐ）塊向上移動，上方彈性機構繼續壓（yā）縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引（yǐn）力的同（tóng）時，定（dìng）子塊（kuài）上的彈性機構將其向上頂，保證下（xià）方定子（zǐ）塊的滾輪依然（rán）貼合轉筒外表（biǎo）麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行（háng）徑向與圓周方向的移動，從而（ér）保證定子、轉子之間（jiān）的間隙不變。球磨機滾（gǔn）筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在（zài）受到永磁體對其向下（xià）的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓（yā）,下（xià）方定子塊被轉（zhuǎn）筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓（yā）力大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設（shè）置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品（pǐn）將永磁電機采（cǎi）用模塊化控製（zhì），根據不同（tóng）功率的電機設計采用（yòng）不同個數的隨動（dòng）式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電（diàn）機由多台模塊電機構（gòu）成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安（ān）裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子（zǐ）塊間設有固定在支撐（chēng）框架上的擋板來對定子（zǐ）塊進行圓周方向（xiàng）的限位。球（qiú）磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支（zhī）撐（chēng）安裝電機轉子鐵心及磁（cí）鋼。
本產品的隨動式定子塊安裝（zhuāng）拆卸十分便捷（jié），隻需要沿球磨機的徑向依次拆（chāi）卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之（zhī）間的連（lián）接杆、彈性機構（gòu）支撐架，即可將（jiāng）定（dìng）子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換（huàn）新的定子（zǐ）塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大多數（shù）的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒（chǐ）輪結構進行驅（qū）動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的效率（lǜ）和功率因數（shù），損耗大（dà）大降低（dī），節（jiē）約了能源。永磁電機通過變頻器進（jìn）行（háng）調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原因。
采用永磁直驅，取消了中間（jiān）的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮（suō）短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率（lǜ）將提（tí）升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，維護（hù）檢修方便，還避免了傳統（tǒng）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，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於（yú）把一（yī）個（gè）大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術（shù）可以實現降低大功率電機的輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入電流（liú），電機不必采用高等級絕緣，模塊化電（diàn）機采用多台小功率變頻器聯合供電。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（cóng）而降低成本。球（qiú）磨機運行在輕載工（gōng）況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球（qiú）磨（mó）機。
傳（chuán）統（tǒng）電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸（jī）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（xù）正常運（yùn）行。而本產品進行了（le）模塊化設計，每個模塊電機都具（jù）有一套獨立的（de）控製係統，大大提升了電機控製的自由度,可（kě）以（yǐ）利用（yòng）其多電（diàn）機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時（shí）。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數，也可切除故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（huì）因電機發生故（gù）障而影響到生產工期。
球磨（mó）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生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機（jī）掃膛損壞電機，實際生產（chǎn）中常（cháng）常通過增加氣隙（xì）大小來預防掃膛，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塊電（diàn）機，能在轉筒（tǒng）偏心時保證定子與（yǔ）轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少（shǎo）永磁體用量，電機不會發生掃膛現象（xiàng），同時因為該隨動式定子（zǐ）結構（gòu）在偏心時能繼續正常工作，檢修（xiū）次數（shù）更少，工（gōng）作時間更長，大體積球磨機檢修（xiū）複雜，降低（dī）檢修次數就是提高生（shēng）產效（xiào）率。
4、隨動式球磨（mó）機裝配示意圖
二、永磁（cí）直驅立磨（mó）技術
1、立磨（mó）直驅對比於傳統感應（yīng）電機的優點( 1）變頻調速控（kòng）製，實現負（fù）載工況多樣性
傳統立（lì）磨速度單一（yī），工況適應能（néng）力（lì）差。遇到突發（fā）事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境（jìng），係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事（shì）件，除調整（zhěng）磨輾高度外，還增（zēng）加了速度（dù）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（tǒng）簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應電（diàn）機無法在低速實（shí）現大轉矩輸出，需要額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對（duì）電（diàn）網造成過大的衝擊，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矩需要，整（zhěng）個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直（zhí）驅係統由變頻控製係統控製永（yǒng）磁同步電機起動，轉矩特（tè）性滿足需要，無需盤車係統和減（jiǎn）速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機（jī）達到起動條件後，軟起動裝置（zhì）起動（dòng）三相感應電機，係統運行。係統（tǒng）控製複雜，低速無法實現過（guò）載輸出。在低速過程需要盤車係統（tǒng），將轉速提高到三相感應電機起動條件。直（zhí）驅係統（tǒng）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（dòng）過程可根據實際工況進（jìn）行調整，以滿足各種工況的需求。低速（sù）可過載輸出，滿足起（qǐ）動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成（chéng）本更低,維護次數少
係（xì）統各構成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單元多。同時立磨減速（sù）器結（jié）構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低（dī）速運行的情況下進（jìn）行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控製永磁同（tóng）步電機直（zhí）接驅動，控製方便。係統內無減速器，無（wú）需額外進行維護，係統維護（hù）成本低（dī）。同時，係統可實（shí）現在電機低速運行情況下進行係統維護。
(5）傳動效率高,節能效果明顯
綜上采用直（zhí）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）立式鯤磨機直驅係統的（de）優勢與球（qiú）磨機（jī）直驅係統相（xiàng）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（zhí）驅電機驅動,提高了立磨（mó）效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過（guò）設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強（qiáng）的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分（fèn）別設計了三種（zhǒng）立磨專用永磁電（diàn）機，代替傳統（tǒng）的減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的放置位置，均（jun1）能達（dá）到扶正與承壓的（de）作用，並且方便製造、裝配維（wéi）護，節省（shěng）成本。均已申請（qǐng）專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
