1、技術背景

　　傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸器、減（jiǎn）速裝置以及齒輪結構進（jìn）行驅（qū）動，導（dǎo）致球（qiú）磨機的傳動（dòng）係統存在機械傳動鏈（liàn）冗長、效率低、機構複雜（zá）、運行維護工作量大（dà）等問題。

　　沈陽工業大學電機與控製技術研究所與（yǔ）河南红桃影视-红桃影视成人免费-红桃视频在线观看-红桃视频官网機電設備有限公司聯合設計研發的球磨機、立（lì）磨機（jī）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（tǐ）化設計，取消（xiāo）動力傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求（qiú），省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的（de）效率與功率因數，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,本產品電機定子采用了模塊（kuài）化設計，不僅降低了加工、製造、運（yùn）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（huà）電機的控製（zhì）技術可以實現降低大功率電機的（de）輸入（rù）電壓，但是不增加電機的輸入電（diàn）流（liú），電機不必采（cǎi）用（yòng）高（gāo）等級絕緣。模塊化電機采用多台（tái）小功率變（biàn）頻（pín）器聯合供電，這樣設計降（jiàng）低了電（diàn）機（jī）的供電電壓和使用的變頻器容量，從而（ér）降低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控（kòng）製（zhì）係統，大大提（tí）升了電（diàn）機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運行（háng）部分模塊（kuài）電機驅動球磨（mó）機（jī）。

　　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，將整圓的定子分（fèn）成若幹個相互存在間（jiān）隙的小扇形塊，通過機械結構設（shè）計，確（què）定了一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心（xīn），定子塊始終跟隨轉筒運動從而（ér）保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產（chǎn）品通過機械結構設計保證定子與轉子間（jiān）的間隙恒定，電機（jī）不會發生掃膛現象，因此電機的（de）氣隙可以設計的比普通（tōng）永（yǒng）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（chǎn）成本，節約稀土（tǔ）資源，節能用（yòng）電量。當模塊發生故障時，直接拆（chāi）卸故障（zhàng）電機，更換新的模塊電機（jī）即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生（shēng）產（chǎn）工期。

　　2、球（qiú）磨機專用隨動式永磁（cí）直（zhí）驅電（diàn）機概（gài）述

　　本產品的隨動（dòng）式定子結構（gòu）構（gòu）成（chéng）一種“小（xiǎo）車結構”，滾筒就像公路，定子（zǐ）塊就像汽車（chē）。滾輪貼合滾筒旋轉相（xiàng）當於汽（qì）車（chē）在公路行駛，公路的起伏不影響車輪（lún）與地麵貼合，即滾筒偏心浮（fú）動不影響滾（gǔn）輪貼合滾筒，保證定（dìng）子、轉子間隙恒定，在球磨機因（yīn）裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動（dòng）等原因造成電機偏（piān）心、氣隙不均勻時，仍能正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不必停機檢修。同時電機定（dìng）子與轉子間（jiān）的間（jiān）隙也可（kě）以做的更小，減少（shǎo）永（yǒng）磁（cí）體用量，並且因（yīn）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,基於（yú）模塊化永磁直驅電機，采用（yòng）獨立的扇形定子塊結構，其（qí）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筒來確定定子與轉子間的（de）間隙，定子塊（kuài）徑向外（wài）側設有與支撐框架相連的彈（dàn）性機構。彈性機構在球磨機滾筒不偏心（xīn）時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒（tǒng）向上波動，轉（zhuǎn）筒會向上（shàng）頂定子塊上（shàng）安裝的滾輪（lún），進而帶動定子塊（kuài）向上移動，上方彈性機構繼（jì）續（xù）壓縮（suō）;下方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向上的吸引力的同（tóng）時，定子塊上的彈性機構將（jiāng）其向上頂，保（bǎo）證下方定（dìng）子塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向與（yǔ）圓周方向的移動（dòng），從而（ér）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動，則上方定（dìng）子塊在受到永（yǒng）磁體對其向下的吸引力的同時，彈（dàn）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（yú）不同位置（zhì）的定子塊設置不同的壓力（lì）,避免因彈性裝（zhuāng）置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。

　　本（běn）產品將永磁（cí）電機采用模（mó）塊化控製，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，一台整圓電機由（yóu）多台模塊電機構成,多台（tái）模塊電機共用同一個轉子，模塊電機包繞（rào）式安裝在球磨（mó）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（bǎn）來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（xíng）支撐板,用於支（zhī）撐安裝電機轉子鐵心及（jí）磁鋼。

　　本產品的隨動式定子塊安（ān）裝拆（chāi）卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子（zǐ）塊（kuài）之間的連接杆、彈性機構支撐架，即（jí）可將定子塊沿徑向（xiàng）拉出，進行檢修或（huò）更換新（xīn）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感（gǎn）應電動（dòng）機（jī）、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅（qū）動。永磁同步電（diàn）機與感應電機相比優勢是它有較高的效率和功率（lǜ）因（yīn）數，損耗大大降低，節約了能源（yuán）。永磁（cí）電（diàn）機通過變頻器進行調速，電（diàn）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電機應用越來越廣泛的原因。

　　采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒（chǐ）輪（lún）的（de）傳動環（huán）節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將（jiāng）提升至少20%。球磨機直驅（qū）係統的傳動效率不僅得（dé）到大幅提升，而且直驅係統的故（gù）障率低（dī），維護檢修方便，還避免了傳統設備（bèi）因（yīn）漏油（yóu）造（zào）成環境汙染。

　　由於本產（chǎn）品電機定子采用了模塊（kuài）化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於（yú）把一（yī）個大功率電機做（zuò）成了多個（gè）小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入電（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（duō）台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電（diàn）機的供（gòng）電電（diàn）壓和使用的變頻器（qì）容量，從而降低成本（běn）。球磨機運行（háng）在輕（qīng）載工況時,完全可以隻（zhī）運行部（bù）分模塊（kuài）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，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法（fǎ）繼續正常運（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（dú）立的控製係統，大大提升了電機控製的（de）自由度,可以利用其多電機結構和控製靈（líng）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塊電機即（jí）可正常運行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子（zǐ）模塊降額（é）運行。使用本產品完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。

　　球磨機因加工誤（wù）差、軸承磨損、滾筒形變或（huò）重載產生（shēng）震（zhèn）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（shí）際生產中常常通過增加氣隙大小來（lái）預防掃膛，而氣隙（xì）增（zēng）大會導（dǎo）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（piān）心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將（jiāng）氣隙做（zuò）的更小，減少永磁體用量，電機不會發生（shēng）掃膛現象，同（tóng）時（shí）因（yīn）為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常（cháng）工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球（qiú）磨機檢修複雜，降低檢修次（cì）數就是（shì）提高生產效率。

　　4、隨動式球磨（mó）機裝配示意圖

　　二、永磁直驅立磨技術

　　1、立磨直驅對比於傳統感應電機的優點( 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（néng）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（tǒng）反（fǎn）應速度（dù）慢。永磁同步電機采（cǎi）用（yòng）變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度（dù）調節以快速適應（yīng）係統工作環境，係統反應速度（dù）更快。

　　(2）係統簡單,可靠性高

　　傳（chuán）統係統因三相感應電機（jī）無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外（wài）的盤車係統滿足立磨的低速起（qǐ）動。為保（bǎo）證在電機起動過程不對電網造成（chéng）過大的衝擊，需增加軟起動裝置（zhì）。三相感應電機起動後，通過減速器（qì）滿足係統（tǒng）轉（zhuǎn）矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助（zhù）設備很多。直驅係（xì）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，輔助係統少，結構簡單。

　　(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（pán）車係統起動，待三相感應電機達（dá）到起動條件後，軟起動裝置起動（dòng）三（sān）相感應電機，係統運（yùn）行。係統控製複雜，低速無法實現（xiàn）過載輸出（chū）。在低速過程需要盤車係（xì）統，將轉速提高到三相（xiàng）感應（yīng）電機（jī）起動條件。直驅係統直接變（biàn）頻低速起動，係統直接運行，係統控（kòng）製簡單。變頻控製起動過程可根（gēn）據實（shí）際工況進行調整（zhěng），以滿足各（gè）種工況的需求（qiú）。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（dī）,維護（hù）次數少（shǎo）

　　係統各構成單元均需要時常檢查和定（dìng）期維護，傳統係統構成（chéng）單元多。同時（shí）立磨減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時係統無法實現在低速運行的情況下進行係統維護。直驅係統（tǒng）構成單元簡單，變頻器控製永磁同步電機（jī）直接驅動，控製方便。係統內無（wú）減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實（shí）現在電機低速運行情況下進行係統維護（hù）。

　　(5）傳動效率高,節能（néng）效果明顯

　　綜上采用直驅永磁（cí）電機取代傳統驅（qū）動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅（qū）係統的優勢與球磨機（jī）直（zhí）驅係統相同，這裏不再一—贅述。

　　2、永磁直驅（qū）立磨結構示意圖

　　本新型立磨結構采（cǎi）用（yòng）永磁直驅電機驅動,提高（gāo）了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設（shè）計一種雙向載荷扇形模塊機構（gòu）替代大直徑軸承，方便加工（gōng）、生產、運輸、裝配、維修，並降（jiàng）低成本,在工程實際中具（jù）有很強的實（shí）用型。

　　針對大、中、小型不同尺寸的立（lì）磨，分別（bié）設計了（le）三種立磨專用永磁電機（jī），代替傳統的減速機與三相異步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同（tóng）的（de）放置位置（zhì），均能達到（dào）扶正與承壓（yā）的作用，並且（qiě）方便製造、裝配維護，節省成本。均（jun1）已申請專 利。