1、技術背景（jǐng）
傳統的球磨機、立（lì）磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器（qì）、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（cún）在機械（xiè）傳動鏈冗（rǒng）長、效率低、機構複雜、運行（háng）維護工作量大等問題。
沈陽工業（yè）大學電機與控製技術研（yán）究所與河南春梦直播機電設備有限公司聯合設計研發的（de）球磨（mó）機、立磨機采用永磁直（zhí）驅電機,通過將（jiāng）電動機與機械（xiè）結構進行機電一體化設計，取消（xiāo）動力傳輸（shū）的中（zhōng）間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需（xū）求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機（jī）的效率與功率因數，具（jù）有節能、起動轉（zhuǎn）矩（jǔ）大、過載能力強、係統免維護、自（zì）動化程度高等優點。
在控製方麵,本（běn）產品電機定子采用了模塊化設計（jì），不僅降低了加工、製造、運輸等難度，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（jì）術可以實現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（bì）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的供（gòng）電電壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提（tí）升了電機控製的自由度，球磨（mó）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（jī）。
在結構方麵，本產品電機的定子采用（yòng）了一種自主設計研發的隨動式（shì）結構，將整圓的定子分成若（ruò）幹個相互存（cún）在間隙的小扇形塊，通過機械結（jié）構設（shè）計，確定（dìng）了一種無論球磨機轉（zhuǎn）筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨（suí）轉筒運（yùn）動從而保持定（dìng）子與轉子間隙恒定（dìng）的結構。本產品通（tōng）過機械結構設計（jì）保證定子與（yǔ）轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此（cǐ）電機的氣隙可以設計（jì）的比（bǐ）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（běn），節約（yuē）稀土資源，節能用電量。當模塊發（fā）生故障（zhàng）時，直接拆卸故障電機（jī），更換新的模塊電機（jī）即可正常運（yùn）行。使用本產品完全不會因電機發（fā）生故障而影響到（dào）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（jié）構（gòu）構（gòu）成一種“小車（chē）結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾（gǔn）輪貼合滾（gǔn）筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公（gōng）路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影（yǐng）響滾輪貼合（hé）滾筒（tǒng），保證定子、轉子間隙恒（héng）定，在球磨機因（yīn）裝（zhuāng）配誤差、軸承磨損、滾筒（tǒng）形變、重（chóng）載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍（réng）能正常運轉，保證磨（mó）機始（shǐ）終（zhōng）運行在性能（néng）狀態，不必停機檢修。同時（shí）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（wéi）隨（suí）動（dòng）式結構，電（diàn）機不會發生（shēng）掃膛（táng）現象。
本（běn）產品（pǐn）電機的定（dìng）子為隨（suí）動式（shì）結構,基於模塊化永磁直（zhí）驅電機，采用獨立的扇形定（dìng）子塊結構，其隨動原（yuán）理是在定（dìng）子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定（dìng）子與（yǔ）轉子間的（de）間隙，定子（zǐ）塊（kuài）徑向（xiàng）外側設有與支撐框架相（xiàng）連的彈性機構。彈（dàn）性（xìng）機構在球磨機滾筒不偏心時處於半壓縮狀態,如（rú）果球磨機（jī）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）動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定（dìng）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（gòu）將其向上頂，保證（zhèng）下（xià）方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表（biǎo）麵，使定子塊跟隨轉筒波（bō）動而進（jìn）行徑向與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波（bō）動，則上（shàng）方定（dìng）子塊在受到永磁體（tǐ）對其向下的吸引力的同時，彈性機（jī）構將上方其向下（xià）壓,下方定子塊被轉筒向下壓。
本產品彈性（xìng）裝置的壓力大小可調，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過大造成滾輪或轉筒（tǒng）磨損較快。
本產品將（jiāng）永磁電機采用模塊化控製，根據不同功（gōng）率的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊（kuài）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（kuài）電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式（shì）定子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對定子（zǐ）塊進行圓周（zhōu）方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用（yòng）於支撐安裝電機轉（zhuǎn）子鐵心及（jí）磁鋼（gāng）。
本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿（yán）球磨機（jī）的（de）徑向依次拆卸密封（fēng）外殼、彈性機構、彈性機構與定子（zǐ）塊之間的連（lián）接杆、彈性機構支撐架，即可將（jiāng）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（jī）驅動（dòng）係統的優點
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（jiǎn）速裝置以及（jí）齒輪結構進行驅動。永磁（cí）同（tóng）步電機與感應電機相（xiàng）比優勢是它有較高的效率和（hé）功（gōng）率因數，損耗大大降低，節約了能（néng）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（jī）則起（qǐ）動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛（fàn）的原（yuán）因。
采用永磁（cí）直驅（qū），取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪（lún）的傳動環節，縮短係統的傳動（dòng）鏈，直驅（qū）係統的傳動效率將提升至少20%。球磨機（jī）直驅係統的傳動效率不僅得到大幅提升，而且直驅（qū）係統的故（gù）障率（lǜ）低，維護檢（jiǎn）修方便，還避免了傳統設備因漏（lòu）油造（zào）成環境汙染。
由於本產品電機定子采（cǎi）用（yòng）了模塊化（huà）設計，不僅（jǐn）降低（dī）了加工，製造，運輸等難度，還相當（dāng）於把一（yī）個大功率電（diàn）機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機（jī）的輸入電（diàn）壓，但是不增加電機的輸入電（diàn）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的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。球（qiú）磨（mó）機運行在輕載工況時,完（wán）全可以隻運行部分模塊電（diàn）機驅（qū）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（bō）含量增加（jiā），平均轉矩下降，轉矩波（bō）動顯著增加，無法繼續正常運行（háng）。而本產（chǎn）品進行（háng）了模塊化設計，每個（gè）模（mó）塊電機都具有一套（tào）獨（dú）立（lì）的控製係統，大大提升了電機控製的自由度,可以利用其多電（diàn）機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模（mó）塊（kuài）電機即可正常運行。模塊化（huà）電機具有冗（rǒng）餘的模塊數（shù），也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故（gù）障而影（yǐng）響到生產工期。
球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因（yīn）素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還（hái）會造成電機掃膛（táng）損壞電機（jī），實際生產中常常通過增加氣隙大小來預（yù）防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造成本。隨（suí）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（zǐ）之間的間隙恒定，可將氣隙做的更（gèng）小，減（jiǎn）少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因（yīn）為該隨動式定子結構在偏心時能繼（jì）續正常工作，檢修次數（shù）更少，工作時（shí）間更（gèng）長，大體積球（qiú）磨機檢（jiǎn）修（xiū）複雜，降低檢修次數就是提（tí）高生產效（xiào）率（lǜ）。
4、隨動式球（qiú）磨機裝配示意（yì）圖
二、永磁直驅立磨技術
1、立磨（mó）直驅對比（bǐ）於傳統感應（yīng）電機的優點( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性
傳統立磨速度單一，工況適應能力差。遇（yù）到突發（fā）事件，調整磨鞮高度來改變係統（tǒng）工作環境，係統（tǒng）反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速，適應工況能力強。遇到（dào）突發事件，除調整（zhěng）磨輾高度外（wài），還增加了速度（dù）調（diào）節以（yǐ）快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。
(2）係統簡單,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（xū）要（yào）額外的盤車係統（tǒng）滿足立（lì）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（chōng）擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起（qǐ）動後，通過減（jiǎn）速器滿足係統（tǒng）轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變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（xì）統少，結構簡單。
(3）變頻器軟起動，起動過（guò）程隨意設定
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感（gǎn）應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三相感應電機，係統（tǒng）運行。係統控製複雜，低速（sù）無法實現過載輸出。在低速過程需要（yào）盤車（chē）係統，將轉速提高到三相感應電機起動（dòng）條件。直驅係（xì）統直接變頻低速起動，係統直接運（yùn）行，係統控製簡單。變頻控（kòng）製起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種工（gōng）況的需求。低速（sù）可過載輸出，滿足起動需要，取代（dài）盤車係統。
(4）無減速器（qì），維護成本更（gèng）低,維護次數少
係統各構成單元均需（xū）要時常檢查和定期維護，傳統係統構成單元多。同（tóng）時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同（tóng）時（shí）係統無法實現在低速運行的情況下進行係統（tǒng）維護。直驅係統構成單元簡單，變頻（pín）器控（kòng）製永（yǒng）磁同步電機直接驅（qū）動，控（kòng）製方便（biàn）。係統內無減（jiǎn）速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現（xiàn）在電機低速運行情況下進行係（xì）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係統年（nián）節電量達（dá）181萬元（yuán）。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不再（zài）一—贅述（shù）。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立（lì）磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向（xiàng）載荷扇形模塊（kuài）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,在工程實際中（zhōng）具有很強（qiáng）的（de）實用型。
針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分（fèn）別設計了三種立磨專用永磁電（diàn）機，代替傳統（tǒng）的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有（yǒu）雙向載荷機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓（yā）的作用，並且方便製造、裝配維護，節省成（chéng）本。均已申請專 利。
永磁直驅礦用球磨機 
