日本NAGAO SYSTEM 台式双轴独立控制三维球磨机3D-210-D2技术解析

1 产品概述

球磨机是粉体工程中应用最广泛的粉碎与混合设备之一。日本Nagaosystem株式会社（NAGAO SYSTEM）独立开发的3D球磨机，拥有横纵两个旋转轴，通过两轴运动的调整使研磨球在容器内随机方向运动，实现高效粉碎与均匀混合。3D-210-D2是其台式双轴独立控制三维球磨机，主轴（上下方向）与三维旋转轴（左右方向）分别采用独立驱动电机、可无级调速，支持双向旋转，既可用于低速条件下的均匀混合与乳化，也可用于高速条件下的纳米级超细研磨，适用于陶瓷、电子材料、电池材料等领域的研究与生产。

NAGAO SYSTEM创立于1993年，位于神奈川县川崎市，主要从事电动机、旋转电气设备、物理化学设备与医疗设备的制造销售，倾斜型行星球磨机、3D球磨机、3D行星球磨机均为其独立开发并获专利的产品。3D球磨机曾于2013年7月在神户召开的国际会议ICT2013上获得与会者的强烈反响。

2 工作原理

2.1 双轴三维运动原理

3D球磨机的工作原理类似旋转陀螺：容器同时绕主轴（上下方向的垂直轴）与三维旋转轴（左右方向的水平轴）两个旋转轴运动，通过调整两个轴的旋转速度与方向，研磨球在容器内随机方向运动，充分利用容器整体空间进行粉碎与混合。与普通旋转球磨机相比，它不存在临界转速极限；与行星式球磨机相比，也不存在轴向分布不均的问题，能够对物料均匀地施加能量，从而实现高效的粉碎效果以及优异的机械化学性能。

2.2 高效粉碎与机械化学效应

3D球磨机从传统的二维转动运动进化为三维运动，具备新纳米粉碎、机械化学性粉碎、机械合金化粉碎、干式非固形化粉碎等多种功能，能够有效地对比重或粘性不同的物质进行混合。3D-210-D2支持双向旋转，可在二维转动球磨模式与三维球磨模式之间切换，扩展了设备的工艺适用范围。

3 产品特点

· 双轴独立控制：公转主轴与三维摇摆轴采用两套直流无刷电机驱动，互不干涉，主轴转速0～300rpm、三维旋转轴转速0～600rpm无级调节，可自由组合高低速工艺；

· 宽工艺区间：低速适于均匀混合与乳化，高速适于纳米级超细研磨，工艺可调区间远大于单一转速机型；

· 双向旋转与模式切换：支持正反向旋转，可在二维转动球磨与三维球磨之间切换；

· 无临界转速限制：三维运动方式不存在旋转磨的临界转速极限，也不存在行星磨的轴向分布不均；

· 低发热：容器内壁、研磨球与物料间的碰撞摩擦热分散，粉碎、混合、分散、乳化过程发热量低；

· 多规格容器：标配φ180mm不锈钢制球形研磨容器，另售700cc氧化锆容器，还可选氧化锆/氧化铝800ml椭圆形容器（最大处理量500ml）与φ210mm不锈钢半球形容器（最大处理量1200ml）等；

· 台式结构：外形尺寸495mm×550mm×420mm、重量48kg，适合实验室台面布置。

4 技术规格

3D-210-D2台式双轴独立控制三维球磨机的主要技术规格如下表所示。

5 产品系列

NAGAO SYSTEM的3D球磨机产品线涵盖据置型、台式与3D行星磨等多种机型，主要系列的技术对比见下表。

6 典型应用领域

3D-210-D2台式三维球磨机适用于粉体的超细粉碎、均匀混合、分散与复合化处理，典型应用包括：

· 纳米级超细粉碎：陶瓷粉体、电子材料、电池材料等物料的纳米粉碎与微细化处理；

· 机械化学性粉碎：利用机械能诱发固相化学反应，制备机械化学合成产物；

· 机械合金化：多种金属或非金属粉体在高能球磨作用下合金化，制备合金粉末与复合材料；

· 干式非固形化粉碎与混合：比重、粘度差异较大的物料的高均匀性混合与分散；

· 医药、食品与化工原料的粉碎、混合、分散与乳化等通用粉体处理场合。

7 结语

3D-210-D2以主轴与三维旋转轴双轴独立控制为核心，实现了无临界转速限制、无轴向分布不均的三维运动粉碎与混合，兼具双向旋转、模式切换、无级调速与多种容器选配能力，为实验室与中试场合的纳米粉碎、机械化学处理与高均匀性混合提供了灵活高效的台式解决方案。