1、技術背景
傳統（tǒng）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（chuán）動鏈冗長、效（xiào）率低（dī）、機構複雜、運行維護（hù）工作（zuò）量大等問題。
沈陽工業（yè）大學電機與控製技術研究所與河南香蕉视频app在线下载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（cí）直驅電機,通過將電動機（jī）與機械結構進行機電一體化設計（jì），取消動力傳輸的中間環節，做成直（zhí）驅方案，能直接滿足荷（hé）載的（de）需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機（jī）的效率與功率（lǜ）因數，具有節能、起動轉矩（jǔ）大、過載能力強、係統免維護、自動（dòng）化程度（dù）高等優點。
在控製方麵,本產品電機定子（zǐ）采用了模塊化設計，不僅降低了（le）加工、製造（zào）、運輸等難度，還相當於（yú）把一個大功率（lǜ）電機做成了多個小功率電機。模塊（kuài）化電機的控（kòng）製技（jì）術可以實（shí）現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電（diàn）機的輸入電流，電機不必采用高（gāo）等級絕（jué）緣。模塊化電機（jī）采（cǎi）用（yòng）多台小功率變頻（pín）器聯（lián）合供（gòng）電，這樣設計降低了電機的供電電壓（yā）和使用（yòng）的變頻（pín）器容量，從而降低成（chéng）本。每個模塊電機都具（jù）有一套獨立的（de）控製係統（tǒng），大大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在（zài）輕載工況時，完全可以（yǐ）隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
在結構方麵（miàn），本產品電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（yuán）的定子分成若幹（gàn）個相互（hù）存在間（jiān）隙的小扇形塊，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，定（dìng）子塊始終（zhōng）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（xì）恒定，電機不會發生掃膛（táng）現象，因此電機的（de）氣隙可以設計的比普通（tōng）永磁直驅電機的（de）小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用（yòng）電量。當模塊發生故障時，直接拆卸（xiè）故障電機，更換（huàn）新的模（mó）塊電機即可正常運行。使用本產品（pǐn）完全不會因電機發生故障而影響到（dào）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（pǐn）的隨動式定子結構構成一種“小車（chē）結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾（gǔn）筒旋轉相當於汽車在公路（lù）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滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變、重載震動等原因（yīn）造成電機偏心、氣（qì）隙（xì）不（bú）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（xiū）。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃（sǎo）膛（táng）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（dú）立的扇形定子塊結構，其隨動原理（lǐ）是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉子間的（de）間隙，定子塊徑向外側（cè）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（suō）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（lún），進而帶（dài）動定子（zǐ）塊向上移動，上方彈性機構（gòu）繼續壓縮;下方定子塊在（zài）受到（dào）永（yǒng）磁體對其向上（shàng）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（kuài）的滾輪（lún）依然貼合轉（zhuǎn）筒外表麵，使定子塊（kuài）跟隨轉筒波動而進行徑向與圓周方向的移動，從而保證（zhèng）定子（zǐ）、轉子之間的間隙不變。球（qiú）磨機滾筒向下複位或繼續向（xiàng）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（xìng）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（dà）小可（kě）調，對於不同位置的定子塊設置不（bú）同的壓力,避免因彈（dàn）性裝置設置（zhì）的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電機設計采用不同個數（shù）的隨動式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電機由多台模塊電機構（gòu）成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球（qiú）磨機滾筒上。相鄰隨（suí）動式定子（zǐ）塊間設（shè）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（wèi）。球磨機滾筒的法蘭處（chù）銜（xián）接T型支撐板,用於支撐安裝（zhuāng）電機轉子鐵心及（jí）磁鋼。
本產品（pǐn）的隨動式定子塊安裝（zhuāng）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、彈性機（jī）構與定子塊之間的連接杆（gǎn）、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿（yán）徑向拉出，進行檢修或更換新的定（dìng）子塊。
3、采用本（běn）產品代替傳統磨機的電機驅動係統的（de）優點
現（xiàn）階段大（dà）多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器（qì）、減速裝（zhuāng）置以（yǐ）及齒輪（lún）結構進行（háng）驅動。永磁同步電（diàn）機與感應電機相比優勢是它有較高（gāo）的效率和功率因數（shù），損耗（hào）大大（dà）降（jiàng）低，節約了能（néng）源。永磁電（diàn）機通過（guò）變頻器進行調（diào）速，電機運行平穩，係（xì）統響應速度快，感應電機（jī）則起（qǐ）動相對困難。這些也是近年來永磁（cí）電機應用越來越（yuè）廣泛的（de）原因。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環（huán）節，縮短（duǎn）係統的傳動鏈，直驅係統的（de）傳動效率將提升至（zhì）少（shǎo）20%。球磨機（jī）直驅係（xì）統的傳動效率不僅得到大幅提（tí）升，而且（qiě）直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統（tǒng）設備因漏油造成環境汙染（rǎn）。
由於本產品（pǐn）電機定子（zǐ）采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一（yī）個大功（gōng）率電機做成了多個小功率電（diàn）機。模塊化電機（jī）的控製技術可以實現（xiàn）降低大功率電（diàn）機（jī）的輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采（cǎi）用高等（děng）級絕緣，模塊化電機采用（yòng）多台小功率變頻器聯合供電。這（zhè）樣設計降低了電機的供電（diàn）電壓和（hé）使用的變頻器容量，從（cóng）而降低（dī）成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機（jī）故障時（shí），會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含（hán）量增加，平均轉矩下降，轉矩波（bō）動顯著增加，無法繼（jì）續正常運行。而本（běn）產品進行了模塊（kuài）化（huà）設計，每個模塊電機都具有一（yī）套獨立的控製係統，大大提（tí）升了電機控製的自由（yóu）度（dù）,可以利用其多電機結構和控（kòng）製靈活的優勢，在（zài）發生故（gù）障時。可（kě）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（cháng）子模塊降額運行。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（gōng）誤差、軸承磨損、滾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電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙（xì）大（dà）小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁（cí）體用量（liàng）增加，提高電機製造（zào）成本。隨動式定子（zǐ）結（jié）構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙（xì）做的更小，減少永（yǒng）磁體用量，電機不會發生（shēng）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，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配（pèi）示意（yì）圖
二（èr）、永磁直驅立磨技術
1、立磨直驅對比於傳統感（gǎn）應電機的優點( 1）變頻調速控（kòng）製，實現負載工況（kuàng）多樣性
傳統（tǒng）立磨（mó）速度（dù）單一，工（gōng）況適應能（néng）力差。遇到突發事件（jiàn），調整磨鞮高度來（lái）改（gǎi）變係（xì）統工作環（huán）境，係（xì）統反應速度慢。永磁同（tóng）步電機采用變（biàn）頻調速，適應（yīng）工（gōng）況能力強。遇到突發事（shì）件（jiàn），除調整磨輾（niǎn）高度外，還增加了速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更（gèng）快。
(2）係統簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應電（diàn）機（jī）無法在低速實現大（dà）轉（zhuǎn）矩輸出，需要額外的盤車係統滿足（zú）立（lì）磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對電（diàn）網造（zào）成（chéng）過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機（jī）起動後，通（tōng）過減速器滿足係統轉矩需要，整個（gè）係（xì）統構成複雜，係統運（yùn）行的輔助設備很多。直驅係統（tǒng）由變（biàn）頻控製係統控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程（chéng）隨意設定
傳（chuán）統係統先由低速盤車係統起動，待（dài）三相感應電機達到起動（dòng）條件後，軟起動裝（zhuāng）置起動三相感應電（diàn）機，係（xì）統（tǒng）運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係（xì）統，將轉速提（tí）高到三相感應電機起（qǐ）動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變（biàn）頻（pín）控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各（gè）種工況的需（xū）求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少
係統各構成單元均需要時常檢查（chá）和定期維護，傳統（tǒng）係統構成單元多。同時立磨減速器（qì）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（de）情況下進（jìn）行（háng）係統維（wéi）護。直驅（qū）係統構成單元（yuán）簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便（biàn）。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維（wéi）護成本低。同（tóng）時，係統可（kě）實現在電機低速運行情況下進行係統維（wéi）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）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨（mó）機直驅係統相同，這裏不再（zài）一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構示意（yì）圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅（qū）動,提高了（le）立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上（shàng）進行突破（pò），通過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（gōng）、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實（shí）際中具有很（hěn）強的實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設（shè）計了三種立磨專用永磁（cí）電機，代替傳統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（tóng）的放置位置，均能（néng）達到扶（fú）正與承壓的作用，並且方便製造、裝配維（wéi）護，節（jiē）省成本。均（jun1）已申請專 利。
永（yǒng）磁直（zhí）驅礦用球磨機 
