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（dòng）機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅（qū）動，導（dǎo）致（zhì）球磨（mó）機（jī）的傳動係統（tǒng）存在機械傳動（dòng）鏈冗長、效率低、機構複雜、運行（háng）維（wéi）護工作量大等問題。
沈陽工業大學電機（jī）與（yǔ）控製（zhì）技術研究所（suǒ）與河南全（quán）新機電設（shè）備有限公司聯合設計研發的（de）球磨機（jī）、立磨機采用永磁直驅電機,通過（guò）將電動機與機械（xiè）結（jié）構進行機電一體化設（shè）計，取消動力傳輸的中間環節，做成直驅方案（àn），能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提（tí）高了電（diàn）機的效率與功率因數，具有節能（néng）、起動轉矩大、過載能力強、係（xì）統（tǒng）免維（wéi）護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品（pǐn）電機定子采用了模塊（kuài）化設計，不僅降低了（le）加（jiā）工、製造、運輸等難（nán）度，還相當於（yú）把一個大（dà）功率（lǜ）電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的（de）控製技（jì）術可以實現（xiàn）降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，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，這樣設計降低了電（diàn）機的供電電壓和使用的變頻器容量（liàng），從而降低（dī）成本。每個模塊電機都具有一套（tào）獨立的控（kòng）製係統，大（dà）大提升了電機控製的自（zì）由度，球磨機運（yùn）行在（zài）輕載工況時（shí），完全可以隻運行部分模塊電（diàn）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（de）隨動式結構，將整圓的定子分成（chéng）若幹個相互存在間（jiān）隙的小扇形塊，通過（guò）機械（xiè）結構設計，確定了一種無論球（qiú）磨機（jī）轉筒是否震動或偏心，定子塊（kuài）始終跟隨轉筒運（yùn）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（gòu）設計保證定子與轉子間的間隙恒定，電（diàn）機不會發生掃膛（táng）現象，因此電機的氣隙可以設計的比普通永磁直驅（qū）電機的小很多，從而大（dà）幅降低電機永磁體用（yòng）量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當（dāng）模（mó）塊發生故障（zhàng）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（yòng）本產品完全不會因電機發生故障（zhàng）而影響（xiǎng）到生產工期。
2、球磨機專用隨動（dòng）式永磁直驅電機概述
本產（chǎn）品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像（xiàng）公路，定子（zǐ）塊就像（xiàng）汽車（chē）。滾輪貼合滾筒旋（xuán）轉相當於汽車在公路行駛，公路的（de）起伏不影響車（chē）輪與地（dì）麵貼合，即滾筒偏心浮（fú）動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子（zǐ）、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動等（děng）原因造成（chéng）電機偏心、氣隙不均勻時，仍能正（zhèng）常運轉，保證磨（mó）機始終運行在性能狀態，不必停（tíng）機檢修。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，電機不會發生掃膛現象。
本產品電機（jī）的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的（de）扇形定子塊結構（gòu），其隨動原理是在定（dìng）子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾（gǔn）筒來確定定子（zǐ）與轉子間的間隙，定子塊徑向外側設有與支撐框架相連（lián）的（de）彈性機構。彈性機（jī）構在球磨（mó）機（jī）滾筒不偏心時處於半壓縮狀（zhuàng）態,如果球磨機滾筒向上（shàng）波動，轉筒會（huì）向上頂定（dìng）子塊上安裝的滾輪（lún），進而帶動定子（zǐ）塊向上移動，上方（fāng）彈性機構繼續壓（yā）縮;下方定子塊在受（shòu）到永磁體（tǐ）對其向上的吸引力的同時，定子塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂（dǐng），保證下方定子塊的滾輪依然貼合轉筒（tǒng）外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動（dòng）而進行徑向與圓周方（fāng）向（xiàng）的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙（xì）不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在（zài）受（shòu）到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其（qí）向下壓,下（xià）方定子（zǐ）塊被轉筒向下壓。
本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置設置的壓（yā）力過大造成滾（gǔn）輪或轉筒磨損（sǔn）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的（de）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成,多台模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞（rào）式安裝在球磨機（jī）滾筒上。相鄰（lín）隨動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（tǒng）的（de）法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動（dòng）式定子塊安裝拆卸（xiè）十分便捷，隻需要（yào）沿球（qiú）磨機的徑（jìng）向（xiàng）依次拆卸密（mì）封外殼、彈性機（jī）構、彈性（xìng）機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或（huò）更換新的定子塊。
3、采用本產品代（dài）替傳統磨機的電機驅動係統的優點（diǎn）
現階段大多數的球磨機仍采（cǎi）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。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它（tā）有較高的效（xiào）率和功率因數，損耗大大降（jiàng）低，節（jiē）約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電（diàn）機（jī）則起動相（xiàng）對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的原（yuán）因。
采用永磁直驅（qū），取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直（zhí）驅係統的傳動效率將提升（shēng）至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不（bú）僅（jǐn）得到大幅提升，而且直驅係統的故障率低，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采用了（le）模塊化設計，不僅降低了加工（gōng），製造，運（yùn）輸等難度，還相當於把一個大功率電機（jī）做成了多個小功率（lǜ）電機。模塊化電機的控製技術（shù）可以實（shí）現降低（dī）大功率電（diàn）機的輸入（rù）電壓，但是不增（zēng）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（diàn）。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（qiú）磨機。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生（shēng）畸變（biàn），諧波含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯（xiǎn）著增加，無法繼續正常運行（háng）。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大（dà）大提（tí）升（shēng）了電機控製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈（líng）活的優勢，在（zài）發生故障時（shí）。可以直接拆卸故障電機更（gèng）換新的模塊電機即可正常運行。模塊化電機具（jù）有冗（rǒng）餘的模塊數，也可切除故障（zhàng）子模塊而（ér）控製其餘正（zhèng）常子模塊降額運行。使（shǐ）用本產（chǎn）品完全不會因電（diàn）機發生故障而（ér）影響到生產工（gōng）期。
球磨機因加（jiā）工（gōng）誤差（chà）、軸承磨損、滾筒（tǒng）形變或（huò）重載產生（shēng）震動等因素會（huì）發生（shēng）轉子偏心（xīn）現象，偏心嚴重時還會（huì）造成電機（jī）掃膛損壞電機，實際生產（chǎn）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體用（yòng）量增加，提（tí）高電機製造成本。隨動式定（dìng）子結構的模塊電（diàn）機，能在轉（zhuǎn）筒（tǒng）偏心時保證定子與轉子之間（jiān）的間隙恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體（tǐ）用量，電機不（bú）會發生掃膛現象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時（shí）能繼續正常（cháng）工作，檢修（xiū）次（cì）數更少，工作時間更長，大體積球（qiú）磨機檢修複（fù）雜，降低檢（jiǎn）修次數就是提高生（shēng）產效率。
4、隨動式球磨機裝配示意圖
二、永磁直驅立（lì）磨技術
1、立（lì）磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調（diào）速控製，實現負（fù）載工況（kuàng）多樣性
傳統立磨速度單一，工況適（shì）應能力差。遇到突發事件，調整磨鞮高度（dù）來改變係統工作（zuò）環境，係統反應速度慢。永磁同步（bù）電機采用變（biàn）頻調速，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（sù）度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度（dù）更快。
(2）係統簡（jiǎn）單,可靠性高
傳統係統因三相感應電機無法在低速實（shí）現（xiàn）大轉矩輸出，需要額外（wài）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）電網造（zào）成過（guò）大的衝（chōng）擊，需增加軟起動裝置。三相感應（yīng）電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩（jǔ）需要，整個係（xì）統構（gòu）成複雜，係統運行的（de）輔（fǔ）助設備很多。直驅係統由變頻控製係（xì）統控製永磁同步電機起（qǐ）動，轉矩特性滿足需要，無需盤（pán）車係統和減速器，輔助係統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動（dòng），起動過程隨意設定
傳統（tǒng）係統先由低速盤車係統（tǒng）起動，待三相感應電機達到起動條（tiáo）件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係統運行。係統控（kòng）製（zhì）複雜，低速無法實現過載（zǎi）輸出。在低速過程需要盤車（chē）係統，將（jiāng）轉速提高到三相感應電機起（qǐ）動（dòng）條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直（zhí）接運行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各（gè）種工（gōng）況（kuàng）的需求。低速可過載輸出，滿（mǎn）足起動需要，取代盤車係統。
(4）無減速器，維護成（chéng）本更（gèng）低,維護次數少
係統各構成單元（yuán）均需要時常檢查和定期維（wéi）護，傳統係（xì）統構成單（dān）元多。同時立磨減速器結構複雜需要經（jīng）常維（wéi）護，維護成本（běn）費（fèi）用（yòng）高。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統（tǒng）維護。直驅係統構（gòu）成單元簡單，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，無需額外（wài）進行維護，係統（tǒng）維護（hù）成本低（dī）。同時，係（xì）統可實現在電機低（dī）速運行（háng）情況下進行係統維護。
(5）傳動效率高（gāo）,節能效果明顯
綜上采用直驅永磁電機取（qǔ）代傳統驅動（dòng）係統（tǒng）年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統（tǒng）的優勢與球磨機直（zhí）驅係統相同，這（zhè）裏不再一—贅述。
2、永磁直驅立磨（mó）結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立（lì）磨扶正軸承與壓（yā）力軸（zhóu）承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇（shàn）形模塊機構替代大直徑軸承，方便（biàn）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的實用型（xíng）。
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（yòng）永磁電機，代替傳統的減速機（jī）與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機（jī）構與不（bú）同的（de）放置位置，均能達到扶正與（yǔ）承壓的（de）作用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節省成本。均已（yǐ）申請專 利。
永磁直（zhí）驅礦用球磨機 
