1、技術背景
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相（xiàng）異步電動機（jī）、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動（dòng），導致球磨機的傳動係統存在（zài）機械傳動鏈冗長、效率低、機（jī）構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工（gōng）業大學電機與控製技術研（yán）究所與（yǔ）河南香蕉视频app在线下载機電設備有限公司聯合設計研發的（de）球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過（guò）將電動（dòng）機與機械結構進行機電一體化設（shè）計，取消動力傳輸的中間環節，做（zuò）成直（zhí）驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的（de）減（jiǎn）速機（jī），顯著提（tí）高了電機的效率與功率因（yīn）數（shù），具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係（xì）統免維護、自（zì）動化程度高等優點（diǎn）。
在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計（jì），不僅降低了加（jiā）工、製造、運輸等難度，還相當於把一（yī）個大（dà）功率電機（jī）做成了多個小功（gōng）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電壓，但是（shì）不（bú）增加電機的輸入電流，電機不必（bì）采用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率變（biàn）頻器（qì）聯合供電，這（zhè）樣設（shè）計降低了電機的供電電（diàn）壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本。每個模塊電（diàn）機都（dōu）具有一套獨立的控（kòng）製係統，大（dà）大提升了（le）電機控（kòng）製的自由度，球磨機運行在（zài）輕載工況時，完全可以隻（zhī）運行（háng）部分模塊電機驅動球磨機。
在結構方麵，本產品電機的定子采用了一種自主設計研（yán）發的隨動式（shì）結構，將整（zhěng）圓的定子分成若幹（gàn）個相互存在間隙的小扇形塊（kuài），通過（guò）機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏（piān）心，定子塊（kuài）始終跟隨轉筒運動從而（ér）保持定子與轉（zhuǎn）子間隙恒（héng）定的結構。本產品通過機械結構設計保（bǎo）證定子（zǐ）與轉子間的間（jiān）隙恒定，電（diàn）機不會發生掃膛現象（xiàng），因（yīn）此電機的氣隙可（kě）以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電（diàn）機永磁體用（yòng）量，降低（dī）生產成本（běn），節約稀土資源，節（jiē）能用（yòng）電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電（diàn）機，更換新的模塊電（diàn）機即可正常運行。使用本（běn）產（chǎn）品完全不會因電機發生故障而（ér）影響到（dào）生產工（gōng）期。
2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述
本產品的隨動式定子結構構成一（yī）種“小車結構”，滾（gǔn）筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路（lù）的起伏（fú）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（tǒng），保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變（biàn）、重載震動等原因造（zào）成電機偏（piān）心、氣隙不均勻時，仍能正常運（yùn）轉，保證磨機（jī）始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同（tóng）時電機定子與轉子（zǐ）間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用量，並（bìng）且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛（táng）現象。
本產品電機的定（dìng）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（kuài）結構，其隨動原理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間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連的（de）彈性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心時處於半（bàn）壓縮狀態,如果球磨（mó）機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊（kuài）上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構（gòu）繼（jì）續壓（yā）縮（suō）;下方（fāng）定子塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同時，定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合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波（bō）動而進行徑向（xiàng）與圓周（zhōu）方向（xiàng）的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不（bú）變（biàn）。球磨機滾筒向下複（fù）位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體（tǐ）對其向（xiàng）下的（de）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（xià）壓（yā）。
本產品（pǐn）彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子（zǐ）塊設置（zhì）不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒（tǒng）磨損較快。
本產品（pǐn）將永磁電機采用模塊（kuài）化控（kòng）製，根據（jù）不同功率的電機設計采用不同個（gè）數的隨動式定子塊構（gòu）成一台模塊電機，一台整圓電機（jī）由多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在（zài）球磨機滾筒上。相（xiàng）鄰隨動式（shì）定子塊間設有固定在支撐（chēng）框（kuàng）架（jià）上的擋板來對定子塊進行（háng）圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁（cí）鋼。
本產品的隨動式（shì）定子塊安裝拆卸十分便捷，隻（zhī）需要沿球磨機的徑向依次（cì）拆（chāi）卸密封外殼、彈性機構、彈性（xìng）機構與定子塊之間（jiān）的連接杆、彈性機（jī）構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換新的定子塊。
3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優點
現階段大多數的球磨機仍采用三相（xiàng）感應電動機、聯軸（zhóu）器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同（tóng）步電機與（yǔ）感應電機相（xiàng）比（bǐ）優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源（yuán）。永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，感應電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁（cí）電機應用越來越廣泛的原因（yīn）。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯（lián）軸器、及齒輪的傳動環（huán）節，縮（suō）短係（xì）統的傳動鏈，直驅係統的傳動效（xiào）率將提升（shēng）至少20%。球磨機直驅係統的傳動（dòng）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（hái）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（mó）塊化（huà）設（shè）計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個（gè）大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製（zhì）技術（shù）可（kě）以實現降低（dī）大功率電（diàn）機的輸入（rù）電（diàn）壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機（jī）的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以（yǐ）隻運行部分模（mó）塊電（diàn）機驅動球（qiú）磨機。
傳統電機故障（zhàng）時，會導致電（diàn）機合（hé）成磁動勢發生（shēng）畸變，諧波含（hán）量增加，平均轉矩（jǔ）下降，轉矩波動顯著增加，無法繼（jì）續（xù）正常運行。而本產（chǎn）品進行了（le）模塊化（huà）設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控（kòng）製係統，大大提升了電機控製的自（zì）由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接（jiē）拆卸故（gù）障電機更換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具有（yǒu）冗（rǒng）餘的（de）模塊數，也可切除故障（zhàng）子模塊而控製其（qí）餘正常子模塊降額運行。使用本產（chǎn）品完全不會因電機發生故障而影響到生（shēng）產工期。
球磨機因加（jiā）工誤差、軸承磨（mó）損、滾筒形變或重載產生（shēng）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掃膛損壞電機，實際生產中（zhōng）常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提（tí）高電機製造成本。隨（suí）動式定子結構（gòu）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（kě）將氣隙做（zuò）的更小（xiǎo），減少永磁體用量，電機不（bú）會發生掃膛現象，同時（shí）因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工（gōng）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（shì）球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立（lì）磨技術
1、立磨（mó）直驅（qū）對比於傳（chuán）統感應電機的優點( 1）變頻調速控（kòng）製，實現負載工況多樣性
傳統立磨速度單（dān）一，工況適應能（néng）力差。遇到突發事件，調整（zhěng）磨鞮高（gāo）度來改變係統工作環境（jìng），係統反應速度（dù）慢。永（yǒng）磁同步（bù）電機采（cǎi）用變頻調速（sù），適應（yīng）工（gōng）況能力（lì）強。遇到突發事件，除調（diào）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（dù）更快（kuài）。
(2）係（xì）統簡單,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的（de）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（dà）的衝擊，需增加軟起動裝置。三相（xiàng）感應電機起動後，通過（guò）減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行（háng）的輔（fǔ）助設備很多。直驅係統（tǒng）由變頻控製係統控製永磁同（tóng）步電機起動，轉矩特性（xìng）滿足（zú）需要，無需（xū）盤車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨（suí）意（yì）設定
傳統係統先由（yóu）低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動（dòng）條件後，軟起動裝置起動三相感應電機（jī），係（xì）統運行。係統控製複（fù）雜，低（dī）速無法實現（xiàn）過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高到三相感應電機起動條件（jiàn）。直驅係統直接變（biàn）頻低（dī）速起動，係統直接運行，係（xì）統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實（shí）際工況（kuàng）進（jìn）行調整，以滿（mǎn）足各種工況的需求。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（gòu）成單元均需要時常檢查和定期維護，傳統（tǒng）係統構成單元多。同（tóng）時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成（chéng）本費用高。同（tóng）時係統（tǒng）無法實現在低速運（yùn）行的情況下進行係統維護。直驅係統構（gòu）成單元簡單，變（biàn）頻（pín）器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內（nèi）無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時（shí），係統可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（tǒng）驅動係統年節（jiē）電量達181萬元（yuán）。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統（tǒng）的優勢與球磨機（jī）直驅係（xì）統相同，這裏不（bú）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（cí）直驅電機驅（qū）動,提高了立磨效率。在立磨扶正（zhèng）軸承與壓（yā）力軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大（dà）直徑軸承，方便（biàn）加（jiā）工、生產、運（yùn）輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際（jì）中具有很（hěn）強的實用型。
針對大（dà）、中、小型（xíng）不同尺寸的立磨，分（fèn）別設計了三種立磨專（zhuān）用永磁電機，代替傳統的減速機與三相異（yì）步電動（dòng）機，永磁直驅電機具有雙（shuāng）向載荷機（jī）構與不同的放置位置，均能達到扶正（zhèng）與承（chéng）壓（yā）的（de）作用，並且方便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
