1、技術背景（jǐng）
傳統的（de）球磨（mó）機、立磨機大都采用三相異步（bù）電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構（gòu）進行驅動，導致（zhì）球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈（liàn）冗（rǒng）長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問（wèn）題。
沈陽工（gōng）業大學電機與控製技術研究所與河南全新機電設備有（yǒu）限公司聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直（zhí）驅電機,通過（guò）將電動機與機械結構進行機電一體化設計，取消動力傳輸的中間（jiān）環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳（chuán）統磨機的減速機，顯著提高了（le）電機的效率與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過（guò）載能力強、係統免維護、自動化程度高（gāo）等優點。
在（zài）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、製造、運輸等難度（dù），還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電（diàn）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（shū）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（lǜ）變頻器聯合供電，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（jiàng）低成本。每個模塊（kuài）電機都具有一套獨立的控（kòng）製係（xì）統，大大（dà）提升了電機控製（zhì）的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全（quán）可（kě）以隻運行部分模塊電（diàn）機（jī）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（jié）構，將整圓的定子分成若幹個相（xiàng）互存在間（jiān）隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了（le）一種無論球磨機（jī）轉筒是否震動或偏心，定（dìng）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（jī）械（xiè）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普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（jiē）約稀土資源，節能用電（diàn）量（liàng）。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運行。使用本產品完全不會因（yīn）電機發生故障而影響到生產工期。
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（gòu）構成一種“小車結構”，滾（gǔn）筒就像公路（lù），定子塊就像汽車。滾輪貼（tiē）合滾筒旋轉相當於汽車在（zài）公路（lù）行駛，公路的起伏不影響車（chē）輪與地（dì）麵貼合，即滾筒偏心浮動（dòng）不影響（xiǎng）滾輪貼合滾（gǔn）筒（tǒng），保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機（jī）因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等原因（yīn）造成（chéng）電機偏心、氣隙不均勻（yún）時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態（tài），不必（bì）停機檢修。同時電機定子與轉（zhuǎn）子間的間隙也可以做（zuò）的更小（xiǎo），減少（shǎo）永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機的定子為隨動式結構,基（jī）於模塊化永磁直驅電機（jī），采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸（zhóu）向兩側安裝滾（gǔn）輪且滾輪貼合（hé）滾筒（tǒng）來確定（dìng）定子與（yǔ）轉子間的間隙，定（dìng）子（zǐ）塊徑向外側（cè）設有與支（zhī）撐框（kuàng）架相連的彈性機構。彈性機（jī）構（gòu）在球磨機（jī）滾筒（tǒng）不偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動（dòng），轉筒（tǒng）會向（xiàng）上頂定子塊上（shàng）安裝的滾輪，進而帶動（dòng）定子（zǐ）塊（kuài）向上移動，上（shàng）方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁（cí）體對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將其向（xiàng）上頂（dǐng），保證下方（fāng）定子（zǐ）塊的滾輪依然貼合轉筒（tǒng）外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進（jìn）行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間（jiān）的（de）間隙不變。球磨機滾筒向（xiàng）下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下（xià）的吸引（yǐn）力的（de）同時，彈性機構將上方其（qí）向（xiàng）下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性（xìng）裝（zhuāng）置的壓力大小（xiǎo）可（kě）調，對於不（bú）同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力（lì）過（guò）大造成滾輪或轉筒磨損（sǔn）較（jiào）快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的（de）電機設計采用不同個數的（de）隨動式定子塊構成一台模塊電機，一（yī）台（tái）整圓電（diàn）機由多台模塊電機構成,多（duō）台模塊電機共（gòng）用同一個（gè）轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨（mó）機滾（gǔn）筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定（dìng）在支撐（chēng）框（kuàng）架上的擋板來對定子（zǐ）塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型（xíng）支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本（běn）產品（pǐn）的隨動式定子塊安（ān）裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機（jī）構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支（zhī）撐架，即可將定子塊沿徑向拉（lā）出（chū），進行檢修或更換新的定子塊（kuài）。
3、采用本產品代替傳（chuán）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感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與（yǔ）感應電機相比優（yōu）勢是它有較高的效率和（hé）功率因數，損耗大大降（jiàng）低，節約（yuē）了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速（sù）度快，感應電機則起動相（xiàng）對困（kùn）難。這些也（yě）是近年來永磁電機應用越來越廣（guǎng）泛的原因（yīn）。
采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的（de）傳動環節，縮（suō）短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至（zhì）少20%。球磨機直驅係統（tǒng）的傳動（dòng）效率不僅得到大（dà）幅提升，而（ér）且直驅係統的故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統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（kuài）化設計，不僅降低了加（jiā）工，製造，運輸等難度，還相當於把一（yī）個大功率電機做（zuò）成了多個小功率電（diàn）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（diàn）壓，但是不（bú）增加電（diàn）機的輸（shū）入電流，電機不必（bì）采用高等級絕（jué）緣，模塊（kuài）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的供電電壓（yā）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,完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧波含量增加，平（píng）均轉矩下降，轉（zhuǎn）矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具（jù）有一套獨立的控製係統，大大（dà）提升了電機控製的自由（yóu）度（dù）,可以利用其多電機結（jié）構和控製（zhì）靈活的優勢（shì），在發生故（gù）障時。可以（yǐ）直接拆卸故障電機更（gèng）換（huàn）新的模塊電機（jī）即可正常運行。模塊化（huà）電機具有冗餘的模塊（kuài）數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊（kuài）降（jiàng）額運行。使用本產品完全不（bú）會因電機發生故障而影（yǐng）響到（dào）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（sǔn）壞電機（jī），實際生產中常常通過增加氣隙（xì）大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁（cí）體用量增加，提高電機（jī）製（zhì）造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與轉（zhuǎn）子之間的間隙恒定，可將氣隙做（zuò）的更小（xiǎo），減少永磁體用量，電機不（bú）會（huì）發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在（zài）偏心時能繼續正（zhèng）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）示意圖
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨直（zhí）驅對（duì）比於傳統感（gǎn）應電機的優點( 1）變頻（pín）調速控製，實現（xiàn）負載工況多樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻（pín）調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高（gāo）度外，還增加了速度調節以快（kuài）速適應（yīng）係統工作環境，係統反（fǎn）應速度更快。
(2）係（xì）統簡（jiǎn）單（dān）,可靠（kào）性高
傳（chuán）統係統因三相感應電機無法在低（dī）速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低速（sù）起動。為保證在電機起動過程不對電網造（zào）成過大（dà）的衝（chōng）擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後（hòu），通過減速器滿足（zú）係統轉矩需要，整個係（xì）統（tǒng）構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統（tǒng）由變頻控（kòng）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（xì）統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起（qǐ）動過程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三（sān）相感（gǎn）應電機達到起動條件後，軟（ruǎn）起動裝置起動三相感應電機，係（xì）統運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出（chū）。在（zài）低速過程需要盤（pán）車係統（tǒng），將轉速提高到三相感應電機起動條件（jiàn）。直（zhí）驅係統直接變頻低速起動，係統直（zhí）接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程（chéng）可根據實際工況進行調整，以滿足各種（zhǒng）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,維護次（cì）數少
係統各構成單（dān）元均需要時（shí）常（cháng）檢查和定期維護，傳統係統構成單元多（duō）。同時立磨減速器結構複（fù）雜需要經常維護（hù），維護成本費用高（gāo）。同時係統無（wú）法實（shí）現在低速運（yùn）行的情況下進（jìn）行係統維護。直驅係統構成單元簡（jiǎn）單，變頻器（qì）控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統（tǒng）可實現在（zài）電機低速運行情況下進（jìn）行係統維護。
(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（dòng）係統年節（jiē）電量達181萬元。（按照5000h,0.6元（yuán）/kWh）立式鯤（kūn）磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨結構（gòu）示意圖
本（běn）新型立磨結構采用永磁直（zhí）驅電機驅動,提高了立磨效率。在立（lì）磨扶正（zhèng）軸承與壓力（lì）軸承上進（jìn）行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模（mó）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（gōng）程實際中具有很強的實（shí）用型。
針對大（dà）、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（jī），代替傳統的減速機（jī）與（yǔ）三（sān）相異步電（diàn）動機，永磁直驅電機具（jù）有雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到（dào）扶（fú）正與承壓的作用，並（bìng）且方便製造、裝配維（wéi）護，節省成本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
