1、技術背景（jǐng）
傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異（yì）步電動機、聯（lián）軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球（qiú）磨（mó）機的傳（chuán）動係統存在機械（xiè）傳動鏈冗長（zhǎng）、效（xiào）率低、機構複雜、運行維護工作量大等問題。
沈陽工業大學電機（jī）與（yǔ）控製技術研究所與河南红桃影视機電設備有限公司聯合設計研發（fā）的（de）球（qiú）磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過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環節，做成（chéng）直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨（mó）機的減速機，顯著提高了電機的效率與（yǔ）功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度高等優點。
在控製方麵,本產品電機定（dìng）子采用了模塊化設計，不僅降低了加（jiā）工、製（zhì）造、運輸等（děng）難度，還（hái）相當於把一個大（dà）功率（lǜ）電機做成了（le）多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現（xiàn）降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機（jī）的（de）輸入電流，電機不必采用高（gāo）等級絕緣。模塊化電機采（cǎi）用多台小功率變（biàn）頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓（yā）和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低（dī）成本。每個模塊電機都具有（yǒu）一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自（zì）由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻（zhī）運行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發的隨動式結構，將整圓的（de）定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種（zhǒng）無論球磨機（jī）轉筒是否震動或偏心，定子（zǐ）塊始終跟隨轉筒運動從而保持（chí）定子與（yǔ）轉子（zǐ）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（zǐ）間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因（yīn）此電機的（de）氣隙可（kě）以設計的比普通永（yǒng）磁直驅電機（jī）的小（xiǎo）很多，從而大幅降低電機永磁體（tǐ）用量，降低生產成本，節（jiē）約稀土（tǔ）資源，節（jiē）能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換（huàn）新的模塊（kuài）電機即可正（zhèng）常運（yùn）行。使用本產品（pǐn）完全不會因電機發生故（gù）障而影響到生產工期。
2、球磨（mó）機專用隨（suí）動式永磁直驅電機概述
本產品的隨動式定子結構構成（chéng）一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子（zǐ）塊（kuài）就像（xiàng）汽車。滾輪貼合滾筒旋（xuán）轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影（yǐng）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、轉子間隙恒（héng）定，在球磨機因裝配誤差、軸（zhóu）承磨損（sǔn）、滾筒形變、重載震動等（děng）原因造成電機偏心、氣隙（xì）不均（jun1）勻時，仍能正常運轉（zhuǎn），保（bǎo）證磨機始終運（yùn）行在性能（néng）狀態，不必停機檢修。同（tóng）時電機定子與轉子間的間隙也可以（yǐ）做的更小（xiǎo），減少（shǎo）永磁體用（yòng）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，采（cǎi）用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是在定子塊（kuài）的（de）軸向兩側安裝（zhuāng）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彈性（xìng）機構。彈性機構在球磨機（jī）滾筒（tǒng）不偏心時處於半壓縮狀態,如果球（qiú）磨機滾筒向上波（bō）動，轉筒會向（xiàng）上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶（dài）動定子塊向上移（yí）動，上方彈性機構繼續壓縮（suō）;下方定子塊（kuài）在受到永磁體對其向上的吸引（yǐn）力的同時，定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證下（xià）方定子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊（kuài）跟隨（suí）轉筒波動（dòng）而（ér）進（jìn）行徑向與圓周方向的移動，從而保證定（dìng）子、轉子之間的間隙不變（biàn）。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動（dòng），則上方（fāng）定子塊在受到永磁體對（duì）其向下的吸引力的同（tóng）時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子（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（wèi）置的定子塊（kuài）設置不同的（de）壓力,避免因彈性裝置設置（zhì）的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較（jiào）快。
本產品將永磁電機采用模塊化控製（zhì），根據不同功率的電機設計采用不同個數的隨動式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電（diàn）機由多台模塊（kuài）電機構成,多台模塊電機共（gòng）用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相（xiàng）鄰隨動式定子塊間設有固定在支（zhī）撐框架（jià）上的（de）擋板來（lái）對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝（zhuāng）電機轉子鐵心及磁鋼。
本產品的隨動（dòng）式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球（qiú）磨機的徑（jìng）向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、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（běn）產品代替傳統磨機的電機驅動係統的（de）優點
現階段大多數的球磨機（jī）仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結（jié）構進行驅動。永磁同（tóng）步電機與感應（yīng）電機相（xiàng）比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。永磁（cí）電機通（tōng）過變（biàn）頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電（diàn）機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機（jī）應用越來越廣泛的原因。
采用永（yǒng）磁直驅（qū），取消了中間的減速機、聯軸器、及（jí）齒輪的傳動環節（jiē），縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳（chuán）動（dòng）效率（lǜ）將提升至少20%。球磨機直驅係統的（de）傳動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，還避免了（le）傳統設（shè）備因漏油造成環境（jìng）汙染。
由於本產（chǎn）品電機定子采用（yòng）了模塊化設計，不僅降低了加工，製造（zào），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。模塊化電機的控製技術可以實現（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，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多（duō）台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降（jiàng）低了電機的（de）供（gòng）電（diàn）電壓和使用的（de）變頻器容量，從而降低成本（běn）。球磨機運行在輕載工（gōng）況時,完（wán）全可以隻運（yùn）行部分模塊電機驅動球磨機（jī）。
傳統電機故障時，會導致電機合成磁動勢發生畸（jī）變，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（cháng）運（yùn）行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都（dōu）具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控（kòng）製的（de）自由度,可以利用其多電機結構和（hé）控製（zhì）靈活的優（yōu）勢，在發生故障時。可以直接拆（chāi）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（kě）切（qiē）除故障子模塊而控製（zhì）其餘正常子模（mó）塊降額運行。使用本產品完全不會因電機（jī）發生（shēng）故（gù）障而影響到（dào）生產工期。
球磨機因加工誤差、軸（zhóu）承（chéng）磨損、滾筒形變或（huò）重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象（xiàng），偏心嚴重時還會造成電（diàn）機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大（dà）小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁（cí）體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構（gòu）的模塊電機，能在轉（zhuǎn）筒偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的更小（xiǎo），減少永磁體用（yòng）量，電機不會發生掃膛現象，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（xiū）次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜（zá），降低檢修次數就是提（tí）高生產效率。
4、隨動式球磨機裝配（pèi）示意圖
二、永磁直（zhí）驅立磨（mó）技術
1、立（lì）磨直驅對比於傳統感應電機的優（yōu）點( 1）變頻調速控製，實現（xiàn）負載工況多樣性
傳統立磨速度單一（yī），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（cǎi）用變頻調速（sù），適應工況能力（lì）強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，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（yīng）電機無法（fǎ）在（zài）低速實現大轉矩輸出（chū），需要（yào）額外的盤車係統滿足立磨（mó）的低速起動。為保證在電機起動過程（chéng）不對電網造成（chéng）過大（dà）的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統（tǒng）運行（háng）的輔助設備很多。直驅（qū）係統由變頻控製係統控製永磁同步（bù）電機起動（dòng），轉矩特性滿足需要，無（wú）需盤車係統（tǒng）和減速器，輔助係統少，結構簡單（dān）。
(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定（dìng）
傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相（xiàng）感（gǎn）應電機達（dá）到起動條件後，軟（ruǎn）起動（dòng）裝置起動（dòng）三相感應電機，係統（tǒng）運行。係統控製複雜（zá），低速（sù）無法實現過（guò）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。直驅（qū）係統直接變頻（pín）低速起動，係統直接運行，係統控製（zhì）簡單。變頻控製起動過程可根據實際工（gōng）況進行調整，以滿足各種（zhǒng）工況的（de）需求。低速可過載輸出，滿足起動需要，取（qǔ）代盤車係統。
(4）無（wú）減速器，維護成本更低,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。同時立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護（hù）成本費用（yòng）高。同時係統無法實現在（zài）低速（sù）運行的情況下進行係統（tǒng）維護。直驅係（xì）統構（gòu）成單元簡單，變（biàn）頻器控（kòng）製永（yǒng）磁（cí）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（wéi）護，係統維護成（chéng）本低。同時，係統可實現在電（diàn）機（jī）低速運行情況下（xià）進行係（xì）統維護。
(5）傳動效率高,節能效果（guǒ）明顯
綜（zōng）上采用直驅永磁電機取代傳統驅動（dòng）係統年節（jiē）電量達（dá）181萬元。（按（àn）照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅（qū）係統的優勢與球磨機直驅（qū）係統相同，這（zhè）裏不再一—贅述（shù）。
2、永磁直驅立磨結構示意圖
本（běn）新型立磨結構采用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力（lì）軸承上進行突（tū）破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑軸（zhóu）承（chéng），方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本,在工程（chéng）實際（jì）中具有很強（qiáng）的實（shí）用型。
針對大、中、小（xiǎo）型不（bú）同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨（mó）專用永磁電機，代替傳統的減速機與（yǔ）三相異步電動（dòng）機，永磁直驅電機具有雙向載荷（hé）機構與不同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作用，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 
