1、技術背景

　　傳統的球磨機、立磨機（jī）大都（dōu）采（cǎi）用三相異步電動機、聯（lián）軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機的（de）傳動係統存在機械傳動鏈冗（rǒng）長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大（dà）等問（wèn）題。

　　沈陽工（gōng）業（yè）大學（xué）電機與控製技術研究所與河南红桃影视-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（bèi）有限公司（sī）聯合設計研發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機（jī）,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（zhōng）間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電機的效率（lǜ）與功率因數，具有節能、起動（dòng）轉矩大、過載能力強、係統免（miǎn）維護、自動化程度高等優點。

　　在控製（zhì）方麵,本產品電機定（dìng）子采用了模塊化設計，不僅降低（dī）了加工、製造、運輸（shū）等難（nán）度，還相當於把一個大功率（lǜ）電（diàn）機做成了多個小功率電機。模塊化電機的（de）控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電機不必采（cǎi）用（yòng）高等級絕緣（yuán）。模（mó）塊化電機（jī）采用多台小（xiǎo）功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的（de）供電（diàn）電壓和使用的變（biàn）頻器容量，從而降（jiàng）低（dī）成本（běn）。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由度，球磨（mó）機運行在輕載工（gōng）況時，完全可以（yǐ）隻運行部分模塊電機驅動球磨機。

　　在結（jié）構方麵，本產品電機的定子采用了一種自（zì）主設計研發的隨動式結構，將整圓（yuán）的（de）定子分成若幹個相（xiàng）互存在間隙的（de）小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種無論（lùn）球磨機轉筒是否震動或偏（piān）心（xīn），定子塊始終跟隨轉筒運（yùn）動從而保持定（dìng）子與轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設計保證定子與轉子間的（de）間隙恒（héng）定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設（shè）計的比普通（tōng）永磁直驅電機（jī）的小很多，從而大幅（fú）降（jiàng）低電機永磁體用量（liàng），降低生產成本，節約稀土（tǔ）資源，節能用電量。當模塊發生故障時（shí），直接拆卸故障電機，更（gèng）換新的模塊電機即可正常運行（háng）。使用本產品完全不會因電機發（fā）生故障而影響到生產工期。

　　2、球磨機專用隨（suí）動式永磁直驅（qū）電機概述

　　本產品（pǐn）的隨（suí）動式定子結構構成一種“小（xiǎo）車結構”，滾筒就像公路，定子（zǐ）塊就像（xiàng）汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車（chē）在公（gōng）路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不（bú）影響滾輪貼（tiē）合滾筒，保證定子、轉子間（jiān）隙恒定，在球磨機因裝配誤（wù）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（jun1）勻時，仍能（néng）正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不（bú）必停機檢修。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（liàng），並且（qiě）因為隨動式結構，電機不會發生掃（sǎo）膛現象。

　　本產品電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇（shàn）形定子塊結構，其（qí）隨動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合（hé）滾筒來確定定子（zǐ）與轉子間的間隙，定子（zǐ）塊徑向外側設有與（yǔ）支撐框架相連的（de）彈性機構。彈性機構在球磨（mó）機滾筒不偏心時（shí）處（chù）於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會（huì）向上頂定子塊上安裝的滾輪，進（jìn）而帶動定子塊向（xiàng）上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其（qí）向上的吸引力的同時，定子塊上（shàng）的（de）彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊（kuài）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圓周方向的移動，從而保證定子、轉（zhuǎn）子之間的間（jiān）隙不變。球磨機（jī）滾筒向下（xià）複（fù）位或繼續向下波動，則上方定子塊（kuài）在受到永磁體（tǐ）對其向下的（de）吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉筒向（xiàng）下壓。

　　本產品（pǐn）彈（dàn）性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同（tóng）的壓力,避免因彈性裝置設置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。

　　本產（chǎn）品將（jiāng）永磁電機采用模塊（kuài）化控製，根據不同功率（lǜ）的電機（jī）設計采用不同個數的隨動式定（dìng）子塊構成一台模塊（kuài）電機，一台整圓電機由多台模塊電機構成,多台模塊電（diàn）機共用同一個轉（zhuǎn）子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相（xiàng）鄰隨動式定（dìng）子塊間設有固定在支撐框架上的擋板來對（duì）定子塊進行圓周方向的限位。球磨機（jī）滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心及磁鋼。

　　本產品的隨動式定子塊安裝（zhuāng）拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆（chāi）卸密封（fēng）外殼、彈性機構、彈性機構與定（dìng）子塊之間（jiān）的連接杆、彈性機構支撐架，即可（kě）將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更（gèng）換新的定子塊。

　　3、采用（yòng）本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的（de）優點

　　現階段大（dà）多數的球磨機仍采用三（sān）相感應電動機、聯軸器、減速裝置以及齒（chǐ）輪（lún）結構進行驅動。永磁同步電機與感（gǎn）應電機相比優勢是它有較高的效率和（hé）功率因數，損（sǔn）耗大大降低，節約（yuē）了能源。永磁電機通過變（biàn）頻器進（jìn）行調速，電機運行（háng）平穩，係統響應速度快（kuài），感應電（diàn）機則起動相對困難。這（zhè）些也是近年來永磁電機應用越來越廣泛的（de）原因。

　　采用永磁直（zhí）驅（qū），取消了中（zhōng）間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係統的傳動效率（lǜ）將（jiāng）提升（shēng）至少20%。球磨機直驅係統的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（miǎn）了傳統設備因漏油造成環境汙染。

　　由於（yú）本產（chǎn）品電機定子采用了（le）模塊化（huà）設計（jì），不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當（dāng）於把一個大（dà）功率電機做成了多個小（xiǎo）功率電機。模塊化電機的（de）控（kòng）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）電機的輸入電流，電（diàn）機（jī）不必采用高等（děng）級絕緣，模塊化電（diàn）機采用多台小功率變頻器聯合（hé）供電。這樣設計降低（dī）了電機的供電電（diàn）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（gōng）況時,完全可以隻運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（dòng）勢發生畸變，諧波（bō）含量增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續（xù）正常運行。而本產品進（jìn）行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的（de）控製係統，大大提升了電機控製（zhì）的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優勢，在發生故障時（shí）。可以直接拆（chāi）卸故障電機更換新的模塊電機即可正常運（yùn）行。模塊化（huà）電機（jī）具有冗餘的模塊數，也可切（qiē）除故障子模塊而控（kòng）製其餘（yú）正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發（fā）生故障而影響到生產工期。

　　球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重（chóng）載（zǎi）產生震動等因素會發生轉子偏（piān）心現象，偏心嚴（yán）重（chóng）時還（hái）會造成電機掃膛損壞電機（jī），實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防（fáng）掃膛，而氣隙增大會導致（zhì）永（yǒng）磁體用量增加（jiā），提高（gāo）電（diàn）機（jī）製造成本。隨動式定子結構的（de）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，可將氣隙（xì）做的更小，減少永磁體用量，電機（jī）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能繼（jì）續正常工作（zuò），檢（jiǎn）修次數更少，工（gōng）作時間更長，大體積球（qiú）磨機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產（chǎn）效率。

　　4、隨動式球磨機裝配示（shì）意（yì）圖

　　二、永磁直驅（qū）立磨技術

　　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（xì）統工作環境，係統反應速（sù）度慢。永（yǒng）磁同步電機采用變頻調速（sù），適應工況能（néng）力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外（wài），還增加了速度調節以快（kuài）速適應係統工作環境，係統反應速度更快。

　　(2）係統簡（jiǎn）單,可靠性高

　　傳統係統因三相感應電機無法在（zài）低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係統滿足立磨的低（dī）速起動。為保證在（zài）電機起動過程不（bú）對電網造成過大的衝擊，需增加軟起動（dòng）裝置（zhì）。三相（xiàng）感應電機起動後，通過減（jiǎn）速器滿足係統轉矩（jǔ）需（xū）要，整個係統構（gòu）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（jī）起動，轉矩特性滿足（zú）需要，無需盤車係統和減速器，輔助（zhù）係統少（shǎo），結構簡單。

　　(3）變頻器（qì）軟（ruǎn）起動，起動過程隨意設定

　　傳統係統先由低速（sù）盤車係（xì）統起動，待三（sān）相（xiàng）感應電（diàn）機達（dá）到起動條件後，軟起動（dòng）裝置起動三（sān）相感（gǎn）應電機（jī），係統運行。係統控製複（fù）雜，低速無法實現過載輸出。在低速過（guò）程需要盤車係（xì）統，將轉（zhuǎn）速提高到三相感應電（diàn）機起動條件。直驅係統（tǒng）直接變頻低速起動，係統直接運行（háng），係統控製簡單。變頻控製（zhì）起動過程可根據實際工況進行調整，以滿足各種（zhǒng）工況的需求。低速可過載輸出，滿足起動需（xū）要，取代盤車係統。

　　(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少

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

　　(5）傳動效率高,節能效果明顯（xiǎn）

　　綜上采（cǎi）用直驅永磁電機（jī）取（qǔ）代傳（chuán）統驅動係統年節電量達181萬元。（按照（zhào）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，這裏不再一—贅述。

　　2、永磁直驅立磨結構示意圖

　　本新型立磨結構采用（yòng）永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在（zài）立磨扶正軸（zhóu）承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷（hé）扇形模塊（kuài）機構替代大直徑軸承，方便加（jiā）工、生產（chǎn）、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。

　　針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計（jì）了三種立（lì）磨專用永磁電機，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（zǎi）荷機構與不（bú）同的放置位置，均能達到扶正與（yǔ）承壓的作用（yòng），並（bìng）且（qiě）方（fāng）便製造、裝配維護，節（jiē）省成（chéng）本。均已（yǐ）申請專 利。