1、技（jì）術背景
傳統（tǒng）的球磨機、立磨機（jī）大都采用三相異步電（diàn）動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒（chǐ）輪結構（gòu）進行驅（qū）動（dòng），導（dǎo）致球磨機的傳動係統存（cún）在（zài）機械傳動（dòng）鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學電機（jī）與控製（zhì）技術（shù）研究所與河南全新機電設備有限公（gōng）司聯合設計研發（fā）的球磨機、立磨機采用永磁（cí）直驅電機（jī）,通過將電動機與（yǔ）機械結構進行機電一體化設計（jì），取消動力傳輸（shū）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（jiǎn）速機，顯著（zhe）提（tí）高了電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載（zǎi）能力強、係（xì）統免維（wéi）護、自動化程度高（gāo）等優（yōu）點。
在控製方麵（miàn）,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（děng）難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電機做成（chéng）了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入（rù）電壓，但是不增（zēng）加（jiā）電機的輸入電流，電機不必采用高等（děng）級絕（jué）緣。模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電（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（liàng），從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製（zhì）係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機（jī）運行在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅（qū）動球磨機。
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（gòu），將整圓的定子分成若幹個相互存在間隙（xì）的（de）小扇（shàn）形塊，通過機械結構設計，確定了一（yī）種無（wú）論球磨機（jī）轉筒是否震動或（huò）偏心，定（dìng）子（zǐ）塊始終跟隨轉筒運動從而保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，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比（bǐ）普（pǔ）通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀（xī）土資源（yuán），節能用電（diàn）量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常（cháng）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、球磨機專用隨動式（shì）永磁直驅電機概述
本產品的（de）隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路（lù），定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公（gōng）路行駛（shǐ），公路（lù）的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保（bǎo）證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨機因裝配（pèi）誤（wù）差、軸承磨損、滾筒形變、重載震（zhèn）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（dìng）子（zǐ）與轉子間的間隙也可（kě）以做的（de）更（gèng）小（xiǎo），減少永磁體用量，並且因為隨動式（shì）結構，電機不會發生掃膛現象（xiàng）。
本產品電機的定子為（wéi）隨動式結（jié）構,基於模塊化（huà）永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子塊（kuài）結構，其隨動原理是在定子塊的（de）軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來（lái）確定定子與轉子間的間隙，定子塊徑向（xiàng）外（wài）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（chù）於半壓縮狀態,如果球磨機（jī）滾筒向上波動，轉筒（tǒng）會向上頂（dǐng）定子塊上安裝（zhuāng）的滾輪，進而帶（dài）動定子塊（kuài）向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下（xià）方定子塊在受（shòu）到永磁體對其向上的吸引力的同時，定子（zǐ）塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂，保證下方定子塊的（de）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移動，從而保證定子、轉子之間的間隙（xì）不（bú）變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則（zé）上方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向（xiàng）下的吸引力的同時，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力大小可調（diào），對於不同位置的定子塊設置不（bú）同的壓力（lì）,避免因彈（dàn）性裝置設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（diàn）機采用模塊化控製，根據不（bú）同功（gōng）率的電機設計采用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塊電機（jī）構成,多台模塊電機共用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式（shì）安裝在球磨機（jī）滾筒上。相鄰隨（suí）動（dòng）式定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法（fǎ）蘭處銜接（jiē）T型支撐板,用於支撐（chēng）安裝電機轉子鐵心及磁鋼（gāng）。
本產品的隨（suí）動式定子塊安裝拆卸十（shí）分便捷，隻需（xū）要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機（jī）構與定子塊之（zhī）間（jiān）的連接杆、彈性機構支（zhī）撐架，即可將定子塊沿徑向拉（lā）出，進行檢修或更（gèng）換新的定子塊。
3、采（cǎi）用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用三（sān）相感應（yīng）電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動（dòng）。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和功（gōng）率因數，損（sǔn）耗大大降低，節約了能源。永磁電機通（tōng）過（guò）變頻器（qì）進行調速，電機運行平穩，係統響應速度（dù）快，感應電機則起動相對困難（nán）。這些也是近（jìn）年（nián）來永磁電機應用（yòng）越來越廣泛的原因。
采用永（yǒng）磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的（de）傳動環節，縮短係統的傳動（dòng）鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效（xiào）率不僅得到大幅提升，而且直驅係統的故障率（lǜ）低，維護檢修方便，還避免了（le）傳（chuán）統設備因漏油造成環境汙染。
由於本產品電機定子（zǐ）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（yī）個大（dà）功率電機做成了多個小（xiǎo）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電壓，但是不（bú）增加電機的輸（shū）入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采（cǎi）用多台（tái）小功率（lǜ）變（biàn）頻器聯（lián）合供電。這樣設計降低了電機的供（gòng）電電（diàn）壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本。球磨機運行在（zài）輕載工（gōng）況時,完全可以（yǐ）隻運行部分模塊電機驅動（dòng）球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生（shēng）畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增（zēng）加，無法繼（jì）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（tǒng），大大提升（shēng）了電機控製的自（zì）由（yóu）度,可以利用其多電機結構和（hé）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（kuài）電機即可正常運行。模（mó）塊化電機（jī）具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製（zhì）其餘（yú）正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因（yīn）電（diàn）機發生故障而影（yǐng）響到生產工期（qī）。
球磨機因加（jiā）工誤差（chà）、軸承磨損、滾筒形變或重（chóng）載產生震動等（děng）因素會發（fā）生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機（jī）掃膛損壞電（diàn）機，實際生（shēng）產中常（cháng）常通（tōng）過（guò）增加氣隙大小來預防掃膛（táng），而氣隙增大會導致（zhì）永磁體用量增加，提高電（diàn）機製（zhì）造成本。隨動式定子結構的（de）模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之（zhī）間的間隙恒定，可將氣隙（xì）做的更小，減少永磁體用量（liàng），電（diàn）機（jī）不會發生掃膛現象，同時因為該（gāi）隨動式定子結構在（zài）偏心時能繼續正常工作，檢修次（cì）數更少，工作時間更（gèng）長，大體積球磨機（jī）檢修複雜（zá），降低檢修次（cì）數就是提高生產效率（lǜ）。
4、隨（suí）動式球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調（diào）速控（kòng）製，實現負載工況多樣性
傳統立磨速度單一，工況（kuàng）適應能力差。遇到突發（fā）事件，調整磨鞮高度（dù）來改變係統工（gōng）作環境，係（xì）統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力（lì）強。遇到突發事件，除調整磨輾高（gāo）度外，還增加了（le）速度調節以快速適應係統（tǒng）工作環境，係統反應速度（dù）更（gèng）快。
(2）係統簡（jiǎn）單,可靠性高
傳統係統因三相感應電（diàn）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速起動。為保證在電機起動過程不對電網造成過大的衝擊（jī），需增加軟起（qǐ）動裝（zhuāng）置。三相感應電機起動後，通（tōng）過減速（sù）器滿足係統轉矩需要，整個係統（tǒng）構成（chéng）複雜，係統運行的輔助設備很（hěn）多。直驅係統由變頻控製係（xì）統控製永磁同（tóng）步電機起動，轉矩特性（xìng）滿足需要（yào），無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟（ruǎn）起動，起動過程隨意設（shè）定
傳統係統先由低速盤（pán）車係統起動，待三相感應電機達到起（qǐ）動條件（jiàn）後，軟起動裝（zhuāng）置起動三相（xiàng）感應電機，係（xì）統運行。係統控製複雜（zá），低速無法實現過載輸出。在低速（sù）過程需要盤（pán）車係統，將轉速提高（gāo）到三相感應電機起動條件。直驅係統（tǒng）直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變（biàn）頻控製起動過（guò）程可根據實（shí）際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸（shū）出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,維護（hù）次數少
係統各構成單元均需要時常（cháng）檢查和定期維護，傳統係統構成（chéng）單元多。同時立磨（mó）減速器結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速運行的情況下進行係統維護。直驅係統（tǒng）構（gòu）成單元簡（jiǎn）單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額（é）外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情（qíng）況下進行（háng）係統維護。
(5）傳動效率高,節能效果（guǒ）明顯
綜上采用（yòng）直驅（qū）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（mó）機直驅係統相同，這裏（lǐ）不再一—贅（zhuì）述。
2、永磁直（zhí）驅立磨結構示（shì）意圖（tú）
本新型立磨結構（gòu）采用永磁直驅（qū）電機驅動,提高了立磨效率。在立（lì）磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種（zhǒng）雙（shuāng）向載荷扇形模（mó）塊機構替代大直徑軸承，方便加（jiā）工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際中具有（yǒu）很強的實用型。
針對大、中、小型不同（tóng）尺寸的立磨，分別設計了三種立磨（mó）專用永磁電機（jī），代替傳統的減速機與三相（xiàng）異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與（yǔ）不同的放置位（wèi）置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造（zào）、裝配維（wéi）護，節省（shěng）成本。均已申（shēn）請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
