1、技术（shù）背景　　传统的球磨机（jī）、立磨机大都采用三相异步（bù）电动机、联轴器、减速装置以及（jí）齿轮（lún）结构进行驱动，导致球磨机的传（chuán）动系统存在机械传动链冗长、效率低、机构复杂、运（yùn）行维护（hù）工作（zuò）量大等（děng）问题。　　沈阳工业大（dà）学（xué）电机与控制技术研究所与河南全新机电（diàn）设备有限公司联合（hé）设计（jì）研发的球磨机、立磨机采用永磁直驱电机,通过将电动机与机械结构进行机电一体化设计，取消动力（lì）传输的中间环节，做成直驱（qū）方（fāng）案，能直接满足荷载的（de）需求，省去（qù）传（chuán）统磨机的减速机（jī），显著提高了电机的效率与功率因数，具有节能、起动转矩大、过载能力强、系统免维（wéi）护、自动化程度（dù）高等（děng）优点。　　在控制方面,本产（chǎn）品电机定子采用了模块化设（shè）计，不仅降低（dī）了加工、制造、运输等难度，还相当于把（bǎ）一个（gè）大功率电机做成（chéng）了多个小功率电机（jī）。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压，但是不增加电（diàn）机的输入电流，电机不必采用高（gāo）等级绝缘。模块化电机采用多台小功（gōng）率变频器联合供（gòng）电（diàn），这样设计降低了（le）电机的（de）供电电压和使用的变频器（qì）容量（liàng），从而降低成本。每个模块电机都具有（yǒu）一套独立的（de）控制系统（tǒng），大大提升了电机控制的自由度，球磨机运行在（zài）轻载工况时，完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。　　在结（jié）构方面，本产品电机的定子采用了一种自主设计研发（fā）的随动式结构，将整圆的定（dìng）子分成若（ruò）干个相互存在间隙的小扇形块，通过机械结构设计，确定了一种无论（lùn）球磨机转筒是否震（zhèn）动或偏心，定子块始终（zhōng）跟随（suí）转筒运动从而保持定子与转子（zǐ）间隙恒定（dìng）的结构。本产品通过机械结构设计保证定子与（yǔ）转子间的（de）间隙恒定，电机不会发生扫膛现象，因此电机的（de）气隙可以设计的比普通永磁直驱电机的小很（hěn）多，从而大幅降低电机永磁体用量（liàng），降低生产（chǎn）成本，节约稀（xī）土资源，节能用电量（liàng）。当模（mó）块发生故障时，直接拆卸故障电机（jī），更换新的模块电机即可正常（cháng）运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生（shēng）产工期。　　2、球磨（mó）机专用随动式永磁直驱电机概述　　本产（chǎn）品的随动式定子结构构成一种“小车结构”，滚筒（tǒng）就像公（gōng）路，定子块就像汽车。滚轮贴合滚筒旋转（zhuǎn）相当于汽车在公路行驶，公路的起伏不影响车轮与地面贴合，即滚筒偏心浮动不影响滚轮贴合滚筒，保证定子、转（zhuǎn）子间隙恒定（dìng），在（zài）球（qiú）磨（mó）机因装配误差、轴承磨损、滚（gǔn）筒（tǒng）形（xíng）变、重载震动等原因造成电机偏心、气隙不均匀时，仍能正常运转，保证磨机始终运（yùn）行在性能状态，不必停机检修。同时电机定子（zǐ）与转子（zǐ）间的间隙也可（kě）以做的（de）更小，减少永磁体（tǐ）用量，并且因为随动式结构，电机不会发（fā）生扫膛现象。　　本产品电机的（de）定子为随动式结（jié）构,基于模块化永磁直驱电机，采用独（dú）立的扇形定子（zǐ）块结构，其随动原理是在定子块的轴向两侧（cè）安装滚轮（lún）且滚轮贴合滚筒来确（què）定定子与（yǔ）转子间的间隙，定子块径（jìng）向外侧设有与支撑框架相连的弹性机构（gòu）。弹性机构（gòu）在球磨机滚筒不偏（piān）心时处于半压缩状态,如果球磨机滚筒向上波动（dòng），转筒会向上顶定子块上安装的滚（gǔn）轮（lún），进而（ér）带动（dòng）定子块向上移动，上方弹性机构继续压缩;下（xià）方定子块在受到永磁体对其向上的吸引力的同时，定子块上的弹性机构将其向上顶，保证下方定子块的滚（gǔn）轮依然贴合转筒外表面，使定子块跟随转筒波动而进行径向与（yǔ）圆周方向的移动，从而保证定子、转子之间的间隙不变。球磨机滚筒向下复位或继续向下波动，则上方定子块在受到永（yǒng）磁体对其向下的吸引力的（de）同时，弹性机构（gòu）将上方其向下压,下方定子块被转筒向下压。　　本产品弹性装置（zhì）的压力大小可调，对于（yú）不同位置的定（dìng）子块设置不同的压力（lì）,避免（miǎn）因弹性（xìng）装置设置的压力过大造成滚轮或转（zhuǎn）筒磨损较快。　　本产品将永磁电机采用模块化控制，根（gēn）据不同（tóng）功率的电机（jī）设计采用不同个（gè）数的随动式（shì）定（dìng）子（zǐ）块构成一台模块电机，一台整圆（yuán）电机由多台模（mó）块电机（jī）构成,多台（tái）模块（kuài）电机共用同（tóng）一（yī）个（gè）转（zhuǎn）子，模块电机（jī）包绕式安装在球磨机（jī）滚筒上。相（xiàng）邻随动式定子块间设有固定在支（zhī）撑框架（jià）上的挡板来对定子块（kuài）进行圆周方向（xiàng）的限位。球磨机滚（gǔn）筒的法兰处衔接T型支撑板（bǎn）,用于支撑安装电机（jī）转子铁心及磁钢。　　本产品的（de）随动式定子块安装拆卸十分（fèn）便捷，只需要沿球磨机的径向依次拆卸密封外壳、弹性机构（gòu）、弹性机构与定子块之间的连（lián）接杆、弹性机构支撑（chēng）架（jià），即可将（jiāng）定子块沿径向拉出，进行检修或（huò）更换新的（de）定子块。　　3、采用本产品代替传统磨机的电机（jī）驱动系统的优点　　现阶段（duàn）大多数的球磨机仍采用三相感应电动机、联轴器、减（jiǎn）速装置以及齿轮结构进行驱动。永磁（cí）同步电机（jī）与感应电机相比优势是它有较高的效率（lǜ）和功率因（yīn）数，损耗大大（dà）降低，节约了能源（yuán）。永磁电机通过（guò）变频器进行（háng）调速，电机（jī）运行平稳（wěn），系统响应速度快，感应电机则起动相对困难。这些也是近年来永磁电机应用越来越广泛的原因。　　采用永磁（cí）直驱，取消了中（zhōng）间（jiān）的减速机、联轴器、及齿（chǐ）轮的传动环节，缩短系统的传动链，直驱系统的传动效（xiào）率将提升至少20%。球磨机（jī）直（zhí）驱系统的传动（dòng）效率不仅得（dé）到（dào）大幅提升，而且直驱系统的故（gù）障率低，维护检修方便，还避免了传统设备因漏油造成环境污染。　　由于本产（chǎn）品电机定子采用了模块化设计，不仅降低了加工，制（zhì）造，运输等难度，还相当于把一个大功率电机做成了多个小功率电机（jī）。模块化电机（jī）的控制技术可以实现降低大功率电机的输入电压，但是不增加电（diàn）机（jī）的输入电流，电机不必采用高等级绝缘，模块化电（diàn）机采（cǎi）用多台小（xiǎo）功（gōng）率变频器联合供电。这样设计降低了电机的供电电压和使用的变频器容量，从而降（jiàng）低（dī）成本。球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨（mó）机（jī）。　　传统电机故障时，会导（dǎo）致电机合成磁动势发生畸变，谐波含（hán）量增加，平均转矩下降，转矩波动显（xiǎn）著（zhe）增加，无法继续（xù）正常运行。而本产品进行了（le）模块化设计，每个模块电机都具有一套独立的控制系统（tǒng），大大（dà）提升了电机控制的（de）自由度,可以利用其多电机结构和控制灵活的优（yōu）势，在发生故障时。可以直接拆卸故障（zhàng）电机更（gèng）换新的模块电机即可正常运行。模块化电机（jī）具有冗余的模块数，也（yě）可切除故（gù）障子模块而控制其余正常子模块降额运行。使（shǐ）用本产品完全不会因电机发（fā）生故障而影响到生产工期。　　球磨机因加工误差、轴（zhóu）承磨损、滚筒形变或重载产（chǎn）生震动等因素会发生（shēng）转（zhuǎn）子偏心现（xiàn）象，偏（piān）心严重（chóng）时还会造成电机扫膛损坏电（diàn）机，实际生产中常常通过增加气隙大小（xiǎo）来预防扫膛，而气隙增大会导致永（yǒng）磁体用（yòng）量增（zēng）加，提高电（diàn）机制造成本。随动式定子结构的模块电机，能在转筒偏心时保证定（dìng）子与转子之间的间隙恒定（dìng），可（kě）将气隙做的更小，减少（shǎo）永磁体用量，电机不会发（fā）生扫膛现象，同时因为该随动式定子结构在偏心时能继续正（zhèng）常工作（zuò），检修次数更少，工作（zuò）时间更（gèng）长，大体积球磨机检修复杂，降低检修次数就是提高生产效率（lǜ）。　　4、随动（dòng）式球（qiú）磨机装配示意图（tú）　　二、永磁直驱立磨技术　　1、立磨（mó）直驱对比于传统感应电机的优点（diǎn）( 1）变频调速控制（zhì），实现负载工况多样性　　传（chuán）统立磨（mó）速度（dù）单一，工况适应能力差。遇到（dào）突发（fā）事件，调整磨鞮高度来改变系统工作环境，系统反应速度慢。永磁同步电机采（cǎi）用变频调（diào）速（sù），适应工况能力强。遇到突发事件，除调整磨（mó）辗高度外，还增加了速度（dù）调节以快速适应系统工作环境，系统反应速（sù）度（dù）更快。　　(2）系统简单,可靠性高　　传统系统（tǒng）因三相感应电机无法在（zài）低速实现大转矩输出，需要额外的盘车系统满足立磨的低速起（qǐ）动。为保证在电机（jī）起动过程不对电网造（zào）成过大的冲击，需增加软（ruǎn）起动装置。三相感应电机起动后，通（tōng）过减速（sù）器满足系统转矩需要，整个系统构成复杂，系（xì）统运行的辅助设备很（hěn）多。直驱（qū）系统由变频控制系统（tǒng）控制永磁同（tóng）步电机起动（dòng），转矩特性满足需要，无需盘车系统和减速（sù）器，辅助（zhù）系统（tǒng）少，结构简单。　　(3）变频器软起动，起动过程随意设定　　传统系统先由低速盘车系统起动，待三相感应电（diàn）机达到起动条件后，软起动装置起动三相感（gǎn）应电（diàn）机，系统运行。系统控制复杂，低速无法实现过载输（shū）出。在低速过（guò）程（chéng）需要盘车系统，将转速提高到三（sān）相感应电机起动条件（jiàn）。直驱系统直接变频低速起动，系统直接运（yùn）行，系（xì）统控制简单。变频控制（zhì）起动过程（chéng）可根据实际工况进（jìn）行（háng）调整，以满足各种工况的需求。低速可过载输出，满足起动需要，取代盘车系统（tǒng）。　　(4）无减速器，维护（hù）成本更（gèng）低,维护次数少（shǎo）　　系（xì）统各构成单元均需要时常（cháng）检查和定期维护，传统系统构（gòu）成单元多。同时立磨减速器结构（gòu）复杂需要经常维护，维护成本费用高。同时系统无法实现在低速（sù）运行的情况下进行系（xì）统（tǒng）维护。直驱系统构成单元简单，变频器控制永磁同步电机直接驱动，控制方便（biàn）。系（xì）统内无减速器，无需额外进行（háng）维护，系统维护成本低。同时，系（xì）统可（kě）实现在电（diàn）机低速运行情（qíng）况（kuàng）下进行系统维护。　　(5）传（chuán）动效率高,节能（néng）效（xiào）果明显　　综上采用直驱永（yǒng）磁电机（jī）取代传统驱动系统年节（jiē）电（diàn）量达181万（wàn）元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鲲磨（mó）机（jī）直驱系统的优势与球（qiú）磨机直驱系（xì）统相同，这里不（bú）再一—赘述。　　2、永磁直驱（qū）立磨结构示意图　　本新（xīn）型立磨结构采用永磁直驱电机驱动,提高了立磨（mó）效率（lǜ）。在立磨扶正轴承与（yǔ）压（yā）力轴承上进行突破，通过设计一（yī）种双向载荷扇形模块机构替代大直径轴承，方便加工、生（shēng）产、运输、装配、维修（xiū），并降（jiàng）低成本,在工程实际中具有很（hěn）强（qiáng）的实用型。　　针对大、中、小型不同尺寸的立磨，分别设计了三种立磨专用永磁电机，代替传统的减速机与（yǔ）三相异步电动机，永磁直驱电机具有双向载荷机构与不同（tóng）的放（fàng）置位置（zhì），均能达到扶正与承压的作用，并且方便（biàn）制造、装（zhuāng）配维护，节（jiē）省成本。均已申请专 利。

　　1、技术（shù）背景　　传统的球磨机、立磨机大都采用（yòng）三相异步电动机（jī）、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动（dòng），导致球磨机（jī）的传动系统存在机械传动链冗长、效率低（dī）、机构复杂、运（yùn）行维护工作量大等（děng）问题。　　沈（shěn）阳工业大学电机与（yǔ）控制技术研（yán）究所与河南全新机电设备有限（xiàn）公司（sī）联合设计研发的球磨机、立磨机采（cǎi）用永磁直驱电机,通过将电动机与机械结构进行机电一体化设计，取消动力传输的（de）中间（jiān）环节，做成直驱方案，能直接（jiē）满足荷载（zǎi）的需求，省去传统（tǒng）磨（mó）机的减速机，显著提高了电机的效率与功率因数，具有节能（néng）、起动转矩大、过载能力强、系统免维护、自动化程度高等优点（diǎn）。　　在控制（zhì）方面,本（běn）产品电机定子采用了模块化设计，不仅降低（dī）了加工、制造、运（yùn）输等难度，还（hái）相当于把（bǎ）一（yī）个大（dà）功率电机做成了多个小功率电机。模块化（huà）电机的控制技术可以实现降低大功率电机（jī）的输（shū）入电压，但是不（bú）增加电机的输入电流，电机不必采用高等级（jí）绝缘。模块化电机采用多台小功率变（biàn）频器联合供（gòng）电，这（zhè）样（yàng）设计降低（dī）了电机的供电电（diàn）压和使用的（de）变频器容量，从而降低成（chéng）本。每个模块电机都具有一套独立的控制（zhì）系（xì）统，大大提升了电机控制（zhì）的自由度（dù），球磨机运行在轻载工（gōng）况时（shí），完全可以（yǐ）只运行部（bù）分模块（kuài）电机驱动球磨机。　　在结构方面，本产品电机的定子采用了一种自主设计（jì）研发的随动式结构，将整圆的定子分成若干个相互存在间隙的小扇形块，通过机（jī）械（xiè）结构设计，确定了一种无（wú）论（lùn）球磨机（jī）转筒是否震（zhèn）动或（huò）偏心，定子块始终跟随转筒运动从而保持定子与转子（zǐ）间隙恒定的结（jié）构。本产品通过（guò）机械结构设计保证定子与转子间的（de）间隙恒定，电机不（bú）会发生扫膛现（xiàn）象，因此电机的（de）气隙可以设计的比（bǐ）普（pǔ）通永磁直驱电机（jī）的小（xiǎo）很多，从而大幅降低电机（jī）永磁体用量，降低生产成本，节约稀土资源，节（jiē）能用电量。当模块发生故障时，直接（jiē）拆卸故障电机，更换新的模块电（diàn）机即可正常运行。使用（yòng）本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。　　2、球磨机专用随动式永磁直驱电机概述　　本产品的随动式定子结构构成一种（zhǒng）“小车结构”，滚（gǔn）筒就像公路，定子块就像汽车。滚轮（lún）贴合滚筒旋转相当于汽车在公路行驶，公路的起伏不影响车轮（lún）与地面贴合，即滚筒偏心浮动不影响滚轮贴合滚筒，保证定子、转子间（jiān）隙（xì）恒定，在球磨机因装配误差、轴承磨损、滚筒形变、重载震动等原因造成电机偏心、气隙（xì）不均匀时，仍能（néng）正常运转，保证磨机始终运行在性能状态，不必停机（jī）检修。同时电机定子与转子间的间隙也可以做的更小（xiǎo），减少永磁体用量，并且因为随动式结构，电机不会发生扫膛现象。　　本产品电机的（de）定子为随动（dòng）式结构,基于模块化永（yǒng）磁直驱电机，采用独立的扇形定子块结构，其（qí）随动原理是在定子块的（de）轴向两侧安装滚轮且滚轮贴合滚筒来（lái）确定定子与转子间（jiān）的间隙，定子块径向外侧设有（yǒu）与支（zhī）撑框（kuàng）架相连的弹性机构。弹性机构在球磨机滚筒不偏心时处于半压（yā）缩状态,如果球磨（mó）机（jī）滚筒向上波（bō）动，转筒会向上顶定子块上安装（zhuāng）的滚轮（lún），进而带动定子块向上移动，上（shàng）方（fāng）弹性机构（gòu）继续压缩;下方定子块在（zài）受（shòu）到永（yǒng）磁体对其向上的吸引力的同（tóng）时，定子块上的弹性机构将其向上顶，保证下方定子块的滚轮依（yī）然贴合转筒外表面，使（shǐ）定子块跟（gēn）随转（zhuǎn）筒波动而进行径向与（yǔ）圆周（zhōu）方向的移动，从而保证定子、转子之间的间隙不变。球（qiú）磨机滚筒向下复位或继续（xù）向下（xià）波（bō）动，则上方定子块在（zài）受到永磁体对（duì）其向下（xià）的吸引力的同时，弹性机构将上方其向下压,下方定子块被转（zhuǎn）筒向下压。　　本（běn）产品弹性装置的压力大小可调，对于不同位置的定子块设置不同的压力,避免因弹性装置设置的压力过大造成滚轮或（huò）转筒磨（mó）损较快。　　本（běn）产品将永磁电机采用模块化控制，根据不同功率的电机设计采用不（bú）同个数的随动式定子块构成一台（tái）模块电机，一台整圆电机由（yóu）多台模块电机构成,多台模块电机共用同一个转子，模块（kuài）电机（jī）包绕（rào）式安装在球磨机滚筒上。相邻随动式（shì）定子块（kuài）间设有固定在支撑（chēng）框架上的挡板来对定子块进行圆周方向的限位。球磨机滚筒的法兰处衔接T型支撑板,用（yòng）于支撑安装电机转子铁心（xīn）及磁钢。　　本产品的随动式定子块安装（zhuāng）拆卸十分便捷，只需要沿球磨机（jī）的径向依次（cì）拆卸（xiè）密封（fēng）外（wài）壳、弹性机（jī）构、弹（dàn）性机构与定子块之间的连接杆、弹性机构支撑架，即可将定子块沿径（jìng）向拉出，进行检修或更换新的定子块。　　3、采用本产品代替传统磨机的电机驱动系（xì）统的（de）优点（diǎn）　　现阶段大多数的球磨机仍采用三相感应电动机、联轴器（qì）、减速装置以及齿轮结构进行驱（qū）动。永磁同（tóng）步电机与感应电机相比优势是它有较高的效率和功率因数，损耗大大降低，节约了能源（yuán）。永磁电机通过变（biàn）频器进行调（diào）速，电（diàn）机运（yùn）行平稳，系统响应速度快，感应电机则（zé）起动相对困难。这些也是近年来永磁电机应用越来越广泛的原因。　　采用永磁直驱，取（qǔ）消了（le）中间的减速机、联轴器、及齿轮的传动环节，缩短系统的传动链，直驱系统的传动效率（lǜ）将提升至少20%。球磨机直驱系统的（de）传动效率不仅得（dé）到大幅提升，而且（qiě）直驱系统的故障率低，维（wéi）护检修方便，还避免了传统设备因漏油造成环境污染。　　由于本产品电（diàn）机定子采用了模块化设计，不仅降低了加工，制造，运输等难度，还相（xiàng）当于把一个大功率电机（jī）做成了多（duō）个小功率（lǜ）电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机的（de）输入电（diàn）压，但（dàn）是不增加电机的输入电流，电机不必采用高（gāo）等（děng）级绝缘，模块化电机采用多台小（xiǎo）功率变频器联合供电。这样设计降低了电机的供电电压和使用（yòng）的变频器容量，从而降低（dī）成本。球磨机运行在轻载工况时,完（wán）全可（kě）以只运行部分模块电机驱动球磨机。　　传统电（diàn）机故障（zhàng）时，会导致电机合成磁动势发生畸变，谐波含量增加，平均转矩下降，转矩波动显著增加，无法继续正常运行。而（ér）本产品进行了模块化设计，每个（gè）模块（kuài）电机都具有一套独（dú）立的控（kòng）制系统，大大提升了电机控制的自由度,可以利用其多电机结构和控（kòng）制灵活的优势，在发生故障（zhàng）时。可以直接拆（chāi）卸故（gù）障电机更换新的模块电机即可（kě）正常运行。模块化电机具有冗余的模块数，也可切除故（gù）障子模块而（ér）控制其余正（zhèng）常子模块降额运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生产工期。　　球磨机因加工误差、轴承磨损、滚筒形变或（huò）重载产生震动等因（yīn）素会发生转（zhuǎn）子（zǐ）偏（piān）心现象（xiàng），偏心严重时还会造（zào）成电机扫（sǎo）膛（táng）损坏电机，实际生产中常常通（tōng）过（guò）增加气隙大小来预防扫膛，而气隙增大会导致（zhì）永磁（cí）体用量增加，提高电机制造成本。随（suí）动式定子结构的模块电机，能在转筒偏心时保证定子与转子（zǐ）之间的（de）间隙恒定（dìng），可将（jiāng）气（qì）隙做的更小，减少永磁体用量，电机不会发生扫膛现象，同时因为该随动式定子结构在（zài）偏心时（shí）能继续正（zhèng）常（cháng）工作（zuò），检修次数更少，工作时间更长，大体积球磨机检修复杂，降低检（jiǎn）修次数就是提高生产效率。　　4、随动式球磨机装配示意图　　二、永磁直（zhí）驱立磨技术　　1、立磨直驱对比于传统感应电（diàn）机的优点( 1）变（biàn）频调速控制，实现负载工况多样性（xìng）　　传统立磨速度单一，工况（kuàng）适（shì）应能力差。遇到突发事件，调整磨鞮高度来改变系统工作环境，系统反（fǎn）应速度慢。永磁同（tóng）步电机采用变频调速（sù），适应工况（kuàng）能力强。遇到突发事件，除调整磨辗高度外，还增加了（le）速（sù）度（dù）调节以（yǐ）快速（sù）适应系统工作环境，系统反应速度更（gèng）快。　　(2）系统简单,可靠性高　　传统系统（tǒng）因三相感应电（diàn）机（jī）无法（fǎ）在低速实现大转矩输出，需要额外的盘车系统满（mǎn）足立磨的低速起动。为保证（zhèng）在电机起动（dòng）过程不对电网造成过大的冲（chōng）击，需增加软起动装置。三（sān）相感应电机起动后，通过减速器满足系统转（zhuǎn）矩需要（yào），整个系（xì）统构成复杂，系统运行的辅助设备很多。直驱系统由变频控制系统（tǒng）控制永磁同步电（diàn）机起动，转矩特性满足需要，无需（xū）盘（pán）车（chē）系统和减速器，辅助系统少，结构简单。　　(3）变频器软起动，起动过程随意（yì）设定　　传统系统先由低速盘车（chē）系统起动（dòng），待三（sān）相感应电机达到起动条件后，软起动装置起动三相感应电机，系统运行。系统控（kòng）制复杂，低速无法实（shí）现过载输出。在低（dī）速过程需要盘车（chē）系统（tǒng），将转速提高到三相感应电机起动（dòng）条件。直驱系统直接变频低速起动，系统直接运行，系统控制简单（dān）。变频（pín）控制起（qǐ）动过程可根据实际（jì）工况进行调整，以满足各种工况的需求。低速（sù）可过载（zǎi）输出，满足起动需要，取代盘车系统。　　(4）无减速器，维护成本更低,维护次数（shù）少　　系统各构成单元均需要时常（cháng）检查和定期维护，传统系统构成单元多。同时立磨减（jiǎn）速器结（jié）构（gòu）复（fù）杂（zá）需要经常维护，维护成本费用高。同时系统无法实现在低速运行（háng）的情况（kuàng）下进行系统维（wéi）护（hù）。直驱系统构成单元简单，变频（pín）器控制永磁同步电机（jī）直接驱动，控制方便（biàn）。系统内无减速器，无需（xū）额外进行维护，系统维护成本低。同时，系统可实现在电机低速运行情况下（xià）进行（háng）系统维护。　　(5）传动效率高,节能效果明显　　综上采用直驱（qū）永磁电机取代传统驱动系统年节电量达181万元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式（shì）鲲磨机直驱系统的（de）优势（shì）与球磨机直驱系统相同，这里不再（zài）一—赘述。　　2、永磁直（zhí）驱立磨结构示意（yì）图　　本新型立磨结构（gòu）采用永磁直（zhí）驱电机驱动,提高了立磨效率。在立磨扶正轴承与压力轴承（chéng）上进行突破，通过（guò）设计一（yī）种双向载荷（hé）扇形模块机构（gòu）替代大直径轴承，方便加工、生产、运输、装配、维修，并降低成本,在工程实际（jì）中具（jù）有很强的实用型。　　针对大、中、小型不同尺寸的立磨，分（fèn）别设计了三种立磨专用（yòng）永磁电机，代替传（chuán）统的减速机与三相异步电动机，永磁直驱电机具有双向载荷机构与不同的（de）放置位置，均能达到扶正与承（chéng）压的作用，并且方便制造、装配维护，节省（shěng）成本。均已申请专 利。

　　1、技术背景　　传统（tǒng）的球磨机、立磨（mó）机大都采用三相异步电动机、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动，导致球磨机的传动系统存在机械传动链（liàn）冗长、效率低、机构复杂、运行维护工作量（liàng）大（dà）等问题（tí）。　　沈阳工业大学电机与（yǔ）控制技术研究所与河南全新机（jī）电设（shè）备有限公司联合（hé）设计研发的（de）球磨机、立磨机采用永磁直驱电机,通过将电（diàn）动机与机械（xiè）结构进行机电一（yī）体化设（shè）计，取（qǔ）消动力传输的中间环（huán）节（jiē），做成直驱方案，能直接（jiē）满足荷载的需求，省去传统磨机的减速机，显著提高了电机的效率与功率因数，具有节能、起动转矩大、过载（zǎi）能力强、系统免维（wéi）护、自动（dòng）化程度高等优（yōu）点。　　在（zài）控制方面,本产品电机定子采用了模块化设计，不仅（jǐn）降低了加工（gōng）、制造、运输等难度，还相当于把一个（gè）大功率电（diàn）机（jī）做成了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低（dī）大（dà）功率电机的输入电压，但是不增加电机的输入电流，电机（jī）不必采用高等级绝缘。模块化电机采用多台小功率变频器（qì）联合供电，这样设计降（jiàng）低了电机的供（gòng）电电压和使用的变频器容量，从而降低成本。每个模块电机都（dōu）具有一套独立的控制系统，大大提升了电（diàn）机控制的自由度（dù），球磨机运（yùn）行在轻载工况时（shí），完全可以（yǐ）只运行部分模块电机驱动球磨机。　　在结构方面，本产品电机的定子采用了（le）一种自主设计研发（fā）的随动式结构，将整圆的定子分成若干（gàn）个相互存在间隙的小扇形块，通过机械结构设计，确定了一种无（wú）论球磨机转筒是否震动或偏心，定子块始终跟随转筒（tǒng）运动从（cóng）而保持定（dìng）子与转子间隙恒定（dìng）的结构。本产品通（tōng）过机械（xiè）结构设计保证定子与转子间的间隙恒定，电机不会发生扫膛现象（xiàng），因此电机的气隙可（kě）以设计的（de）比普通永磁直驱电（diàn）机的小很多，从而大幅降（jiàng）低电机永磁体用（yòng）量，降低生产成本，节约稀土资源，节能用电量。当模块发生故障时，直接拆卸故障电机（jī），更换（huàn）新的模块（kuài）电机即可正常运行。使用本产品完全不会（huì）因电机发生故障而影响到生产工期。　　2、球磨机专用随动式永磁直驱电机概述　　本产品的随动式定子结构（gòu）构成一种“小车结（jié）构”，滚筒就像公（gōng）路，定子块就像汽（qì）车（chē）。滚轮贴合滚筒旋转（zhuǎn）相当于汽车在公路行驶，公路的起伏不影响车轮与地面贴合，即滚筒偏心浮动不影响滚轮贴合滚筒，保证定子、转子间（jiān）隙恒定，在球磨机因（yīn）装配误差（chà）、轴承磨损、滚筒形变、重载震动等（děng）原因造成电机偏心、气隙（xì）不均（jun1）匀时，仍能正（zhèng）常运转，保证磨机始终运行在性能状态，不必停机检修。同时电机定子与转子间的间隙也可以做的更小，减少永磁体用量，并且（qiě）因为随动式结构（gòu），电机不会发生扫膛现象。　　本产品电机的定子为随（suí）动式结构,基于模块化永磁直驱电机，采用独立的扇形定子（zǐ）块结构，其（qí）随动（dòng）原理是在定子块的轴向（xiàng）两侧安装滚轮且滚轮贴合滚筒来确定定子与转子间的间（jiān）隙，定子块径向外侧设有与支撑框架相（xiàng）连的弹（dàn）性机构。弹性机构在球磨机滚筒（tǒng）不偏心时处于半压（yā）缩状态（tài）,如果球磨机滚筒（tǒng）向上波动（dòng），转筒（tǒng）会向上顶定子块上安装的滚轮，进（jìn）而带动定子块向上（shàng）移动（dòng），上方弹性机构继续压缩;下方（fāng）定子（zǐ）块（kuài）在受到永磁体对其向上的吸引力的同时（shí），定子块上（shàng）的（de）弹性机构将其向上（shàng）顶，保（bǎo）证下方定子块的滚轮依然（rán）贴合转筒外表面，使定子（zǐ）块（kuài）跟随转筒波动而进行径向与圆周方向的移动，从而保（bǎo）证定子、转子（zǐ）之间的间隙不变。球磨机滚筒向下（xià）复位或继续向下波动，则上方定子块在受到永磁体对其向下的吸引力的同时，弹性机构将（jiāng）上方其向下压,下方定子块被转筒向下压。　　本产（chǎn）品弹性装置的压力大小可调，对于不同位置（zhì）的定子块设置不同（tóng）的压力（lì）,避免因弹性（xìng）装置设置的压（yā）力过大造成滚轮或转筒磨损（sǔn）较快。　　本产品将永磁（cí）电（diàn）机采用模块化控（kòng）制，根据不同（tóng）功率的电（diàn）机设计采用（yòng）不同个数的（de）随动（dòng）式定子块构成（chéng）一台模块电机，一台整圆电机由多台模块电机构成,多台（tái）模块电机共（gòng）用同一个转子，模块电机（jī）包绕式安装在球磨机滚筒上。相邻随动式定子块（kuài）间（jiān）设有固定在支撑框架上的挡（dǎng）板来对定子块进行圆周方向的限（xiàn）位。球磨机（jī）滚筒的法兰处衔接T型支撑板（bǎn）,用于支撑安装电机（jī）转子（zǐ）铁心及（jí）磁钢。　　本产品的随动式定子块安装拆卸十分便捷（jié），只需要沿球磨机的径向依次拆卸密封外壳、弹性机构、弹性机构与定子块之间的连接杆、弹性机构（gòu）支撑架，即可将定子块沿径（jìng）向拉出，进行检修或更换新的定子块。　　3、采用本产品代替传统磨机的电机驱动系统的优（yōu）点　　现阶段大多数的球磨机仍采（cǎi）用三相感应（yīng）电（diàn）动机（jī）、联轴器、减速装置以及齿轮结构进行驱动。永（yǒng）磁同步电机（jī）与感（gǎn）应电机（jī）相比优势是（shì）它有较高的效率和功（gōng）率因数，损耗大大降低，节约了能源。永磁电机通过变频器进行调速（sù），电机运行平稳，系统响（xiǎng）应（yīng）速度快，感应电机则起动相对困难。这些也是近年来永磁电机应用越来越广泛的原因。　　采用永磁直驱，取消了中（zhōng）间的减（jiǎn）速机、联轴器、及齿轮的传动环节，缩（suō）短系统的传动链，直驱系统的传动效（xiào）率将提（tí）升至（zhì）少20%。球磨机直驱系统的传动效率不（bú）仅得到大幅提升，而且直驱系统（tǒng）的故障率低，维护检修方便，还（hái）避免了传统设备因（yīn）漏油造成环境污染。　　由于本产品电机定子采用了模块化设计，不仅（jǐn）降低了加工，制造，运输等难度，还（hái）相当于把一个大功（gōng）率电机做成了多个小功率电机。模块（kuài）化电机的控制技术（shù）可以实现降低（dī）大功（gōng）率电机的输入电压（yā），但是不增加电机的（de）输入电流，电机不必采用高等级绝缘（yuán），模块化电机采用多台小功率变频器联合供电。这（zhè）样设（shè）计降低了（le）电机的供电电压和使用的变频器容量，从而降低成本。球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机（jī）。　　传统电机故障时，会导致电（diàn）机合成磁动势（shì）发生畸变，谐波（bō）含（hán）量增加，平均转矩下降，转矩波动显（xiǎn）著增加，无法继续正常运行。而本产品进（jìn）行了模（mó）块化设计，每个模块电机都具有一套独立的控制（zhì）系（xì）统，大（dà）大提升了电机控制的（de）自由度,可以利用其多电（diàn）机结构和控制灵活的优势（shì），在发（fā）生故障时。可以直接拆卸故障电机更换新的模（mó）块电机即可（kě）正常运行。模块化电机具有冗余的模（mó）块（kuài）数，也可切除故障子模块而控制其余正常子模（mó）块降额运行。使用本产品完全不会（huì）因电（diàn）机发生故障而影响到生产工期。　　球磨机因（yīn）加工误差、轴承磨损、滚筒形变或重载（zǎi）产生震（zhèn）动等因素（sù）会发（fā）生转子偏心现象，偏心严（yán）重时还（hái）会（huì）造成电机扫膛损坏电机，实际（jì）生产中常常（cháng）通过增加气隙大小来预防（fáng）扫膛，而气隙增大会导致永磁体用量（liàng）增加，提高电机制造成本。随动式定子结构的（de）模（mó）块电机（jī），能在转筒偏心时保证定子与转子之（zhī）间（jiān）的间隙（xì）恒定，可将气隙（xì）做（zuò）的更小，减少永磁体用量，电机不会发生扫膛现象，同时因为该随动式定子结构（gòu）在偏心时能继续正常工作，检修次数（shù）更（gèng）少，工（gōng）作时间更（gèng）长（zhǎng），大体积球磨机检修复杂，降低检修（xiū）次数就是（shì）提高生产效率。　　4、随动式球磨机装配示意（yì）图　　二、永磁直驱立磨技术　　1、立磨直驱对比于传统感应电机的优点( 1）变频调速控制，实现负（fù）载（zǎi）工况多样性　　传统立磨速度单一，工况适应能力差。遇到（dào）突发事件，调整磨鞮高度来改变系统工作环境（jìng），系统反应（yīng）速度慢。永（yǒng）磁同步电机采用变频调速，适应工况能力强。遇到突发事件，除调整磨辗高度外，还增加了速度调节以快速适应系统工作环境，系统反应速度更（gèng）快。　　(2）系统简单,可靠（kào）性高　　传统系统因三相感应电机无法在低速实现大转矩输出，需要额外（wài）的盘车系统（tǒng）满足立磨的低速起动。为保证在电机（jī）起动过程不对电网造成（chéng）过（guò）大的冲击，需增加软起动装置。三（sān）相感应电机起动后，通过减速器满足系统转矩需要，整个系（xì）统构成（chéng）复杂，系统运行的辅（fǔ）助设备很多。直驱系（xì）统由变频控制系统控制（zhì）永磁同步（bù）电机起动（dòng），转（zhuǎn）矩特（tè）性满足需要，无需盘车系统和减速器，辅（fǔ）助系统少，结构简单。　　(3）变频（pín）器软起动，起动过程（chéng）随意设（shè）定　　传统系统先（xiān）由低（dī）速盘车系（xì）统（tǒng）起动，待三相感应电（diàn）机达（dá）到（dào）起动条件（jiàn）后，软起动装置起动三相感（gǎn）应电机，系统（tǒng）运行。系统控制复杂，低速无法实现过载输出。在低速过程需要盘车系统（tǒng），将转（zhuǎn）速提高（gāo）到三相感应电机起动条件。直驱系统直接变频低速起动，系统直接运行，系统控制简单（dān）。变频控制起动过程可根据实际工况进行调整，以满（mǎn）足（zú）各种工况的需求（qiú）。低速可过载（zǎi）输出，满足起动需要，取代盘车系统。　　(4）无减速器（qì），维护成本更低,维护次数少　　系统各构成单元均需要时常检查和定（dìng）期维护，传统系统构成单元多。同时（shí）立磨减速器结构复杂需要经常维护，维护（hù）成本费用高。同时系统（tǒng）无法实（shí）现在低速运行的情况下进（jìn）行系统维护。直驱系统构成单元简单，变（biàn）频器控制永（yǒng）磁同步（bù）电机直接驱动，控（kòng）制方便。系统内无减速器，无需额外进行维护，系统维护成本低。同时，系统可（kě）实现在电机低速运行情况下进（jìn）行系统维护（hù）。　　(5）传动效（xiào）率高,节能效果明显（xiǎn）　　综上采用直驱永磁（cí）电机取代（dài）传（chuán）统驱动系统年节电（diàn）量达181万元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鲲磨机直驱系统的优（yōu）势与球磨机（jī）直驱系（xì）统相同，这里不再一—赘述。　　2、永磁直驱立磨结构示意图（tú）　　本新型立磨结构采用（yòng）永磁直驱电机驱动,提高了立磨效率。在立磨扶正（zhèng）轴承（chéng）与压力轴承上进行突破，通过设计一种双向载荷扇形模块机构（gòu）替代（dài）大直径轴承，方便加工、生产、运输、装配、维修，并降低成本,在工程实际中具有很强的实用型（xíng）。　　针对大、中、小型不同尺寸（cùn）的立磨，分别设计了三种立磨专用永磁电机，代替传（chuán）统的（de）减速机（jī）与三相异步电动机（jī），永磁直（zhí）驱（qū）电机具有双向载荷机构与不同的放置位置，均能达到扶正与承压的作用（yòng），并且方便制（zhì）造、装配维护，节省成本。均已申请专 利。

　　1、技术背景　　传统的球磨机（jī）、立磨机大都采用三相异步电（diàn）动机、联轴器、减速装置以及（jí）齿轮结（jié）构进行驱动，导致球磨机的传动（dòng）系（xì）统存在机（jī）械传（chuán）动链冗（rǒng）长、效率低、机构复杂、运行维护工作量大等问题。　　沈阳工业大学电机与控制技术研究所与（yǔ）河南全新机电设（shè）备有限（xiàn）公司联合设计研发的（de）球磨机、立磨机采（cǎi）用永磁直驱电机（jī）,通过将电动机与机械结构（gòu）进行机电一体化设计，取消动力传输的中间环节，做成直（zhí）驱方案，能（néng）直接满足荷载的需求，省去传（chuán）统磨机的减速机，显（xiǎn）著提高（gāo）了电机（jī）的效率与功率因数（shù），具（jù）有节能、起（qǐ）动转（zhuǎn）矩大、过载能力强、系统免维护、自动化程度高等（děng）优（yōu）点（diǎn）。　　在控制方面,本产品电机定子采用了模（mó）块（kuài）化设计，不仅降低了加工、制造、运输等难度，还相当于把一个大功率电（diàn）机做（zuò）成了多个小功率电机（jī）。模块化电机的控制技术可（kě）以实现降低大功率电机的输入电压，但是不增加电机的输入电流，电机不必（bì）采用高等级绝缘。模块化（huà）电（diàn）机采用多台小功率变频器联合供电，这样设计降低了电机的供（gòng）电电压和（hé）使用的变频（pín）器容量，从而降低（dī）成本。每个模块电机都具有（yǒu）一套独立的控制系统，大大提升（shēng）了电机控制的自由度，球磨机运行在轻载工况时，完全可以只运行部分模块（kuài）电机驱动球磨机。　　在结构方面，本产品电机的定子（zǐ）采用（yòng）了一种自主（zhǔ）设计研（yán）发的随动（dòng）式结构，将整（zhěng）圆的定子分成若干个相互存（cún）在间隙的小扇形块，通过机械结（jié）构设计，确定了一种无论球磨机转筒是否震动（dòng）或偏心，定子（zǐ）块始终（zhōng）跟随转筒（tǒng）运动从而保持定子与转子间（jiān）隙恒定的结构。本产品通过（guò）机械结构设计保证（zhèng）定子与转子间的间（jiān）隙恒定，电机不会发（fā）生扫（sǎo）膛现象，因此（cǐ）电机的气隙可以设计的比普通永磁直驱电机的小很（hěn）多，从而大幅降低电机（jī）永磁体（tǐ）用量，降低生产成本（běn），节约稀土资源，节能用电量。当（dāng）模块（kuài）发生故障（zhàng）时，直接拆卸故障电机，更换新的模块电（diàn）机即可正常运行。使用本产品完全不会因电机发生故障而影响到生（shēng）产工期。　　2、球磨机专用随（suí）动（dòng）式永磁直驱电机概述　　本产品的随动式定子结构构成一种“小车结构”，滚筒就像公路，定子块就像汽车。滚轮贴合滚筒旋转相当于汽车在公路（lù）行驶，公路的起（qǐ）伏不影响车轮与（yǔ）地面（miàn）贴合，即滚筒（tǒng）偏心浮动不影响滚轮贴合滚筒，保证定（dìng）子、转子间隙恒定（dìng），在球磨机因装配误差、轴承磨损、滚筒形变、重载震动等原因造成电机偏心、气隙不均匀时，仍能正常运转，保证磨机始终运行在性能状态，不（bú）必停机检修。同时电机定子（zǐ）与转子间（jiān）的间（jiān）隙也可以（yǐ）做的更小，减少（shǎo）永（yǒng）磁体用量，并且因为随动式结构（gòu），电机不会发（fā）生扫膛现（xiàn）象。　　本产品电（diàn）机的定子为随动式结构（gòu）,基于模块化永磁直驱电机，采（cǎi）用（yòng）独立的扇形定子（zǐ）块（kuài）结（jié）构，其随动原理是在定子块的（de）轴向两侧安装滚轮且（qiě）滚轮贴合滚筒来确定定子与转子间的间隙，定子块径向外侧设（shè）有（yǒu）与支撑框架相连的弹性机构。弹性机构在球磨机滚筒不偏心时处于半压缩（suō）状态,如果（guǒ）球磨机滚（gǔn）筒向（xiàng）上波（bō）动，转筒会向上顶定子块上安装的滚轮，进而带动（dòng）定子块向上移动（dòng），上方弹性机构继续压缩（suō）;下方（fāng）定子块在（zài）受到永磁体对其向上的吸引力的同时，定子块上的弹性机构（gòu）将其向上顶，保证（zhèng）下方定子块的滚轮依（yī）然贴合（hé）转筒外表面，使定子块跟随转筒波动而进行径向与圆周方（fāng）向的移动，从而保证定子、转子之间的间隙（xì）不变。球磨机滚筒向下复位（wèi）或继续向下（xià）波动，则上方定子块在受到（dào）永磁体对其向下（xià）的吸引力的同时，弹性机构（gòu）将上方其向下压,下方定子块被转筒向下压。　　本产品弹性（xìng）装置的压力大小可调，对于不同位置的定子块设置不同的压力,避免因弹性装置（zhì）设置的压力过大造（zào）成（chéng）滚轮或转筒磨损较（jiào）快。　　本产（chǎn）品将永（yǒng）磁电机采用模块化控（kòng）制，根据不同功率的电机设计采用不同个数的随动式定子块构成一台模块电机（jī），一台整圆电机由多台模块（kuài）电机构成,多台模块电机共用（yòng）同一个转子，模块电机包绕式安装在球磨机滚筒上。相邻随动式定子块间设有固定（dìng）在支撑框架上的挡板来（lái）对定子块进行圆周方向的限位。球磨机滚筒的法兰处衔接T型支撑板,用于支撑安装（zhuāng）电机（jī）转子铁心及磁钢。　　本产品的随动式定（dìng）子块安装拆（chāi）卸十分便（biàn）捷，只需要沿（yán）球磨机的（de）径向依次拆卸密封外壳、弹性机构、弹性机构与定子块之间（jiān）的连（lián）接（jiē）杆、弹性机构支撑架（jià），即可将定子块沿径向拉出，进行检（jiǎn）修或更换新的定子（zǐ）块。　　3、采用本产品代替传统（tǒng）磨机的电机驱动系统的优点　　现（xiàn）阶段大多数的球磨机仍采用三相感应电动机、联轴器、减速装置以及齿（chǐ）轮结构进行驱动。永磁同步电（diàn）机与感应电机相比优势（shì）是它有较（jiào）高的效率和功（gōng）率因数，损耗大大（dà）降低，节约了能源。永磁电机通过变频器进行调速，电机运行平稳，系统响应速（sù）度快，感应电（diàn）机则起动相对困难。这些也（yě）是近年来永磁电机应用越来越广泛的原（yuán）因。　　采（cǎi）用永磁直驱，取消了中间的减（jiǎn）速机、联轴器、及齿轮的传动（dòng）环节（jiē），缩（suō）短系（xì）统的传动链，直驱系统的传（chuán）动效率将提升至少20%。球磨机直驱系统的传动效（xiào）率不仅得到大（dà）幅提（tí）升，而且直（zhí）驱系统的故（gù）障率低，维护检修方便，还避（bì）免了传统（tǒng）设备因漏油造成环（huán）境污染。　　由（yóu）于本产品电机定子采用（yòng）了模块化设计，不仅降低了加工，制造，运输等难度，还相当于把（bǎ）一个大功率电机做成了多个小功率（lǜ）电机。模（mó）块化电机的控制技术可以实现（xiàn）降低大功率电机的输入电压（yā），但是不增加（jiā）电机的输入电流，电机不必采用高等级绝（jué）缘，模块化电机采用多台小功率变频器联合供电。这样设计降低了电（diàn）机的供电电（diàn）压和使用（yòng）的变频器容量（liàng），从（cóng）而降低成本。球磨机运行在轻载工况时,完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。　　传统电机故障时，会导致电机合成磁动（dòng）势发生畸变，谐波含量增加，平均转矩下降，转矩（jǔ）波动显著增加，无法继（jì）续正常运行。而本产品进行了模块化设计，每个模块电机都具有一套独（dú）立的控制系统，大大提升了电机控（kòng）制的自由度,可以利用其多电机结构和控制灵活的优势，在发（fā）生故障时。可以直接拆卸故障（zhàng）电机更换新的模块电机即可正常运行。模块化电机具有冗余（yú）的（de）模块数，也可切除故障子模块而控制其余正常子模块降额（é）运行。使用本产品完全不会因电机（jī）发生故障而影响到生产工期。　　球磨机因加工误差、轴承磨损、滚（gǔn）筒形变或重载产生震动等因素会发生转子偏心（xīn）现（xiàn）象，偏心严重时还会造成电机扫膛（táng）损坏电机，实际生产中（zhōng）常常通过（guò）增加气隙大小来预防扫膛，而（ér）气（qì）隙增大会（huì）导致永磁体（tǐ）用量增加，提高电机制造（zào）成本。随动（dòng）式定子结构的模块电机，能在转筒偏心时保证定子与转子之间的间隙恒定，可将气隙做的（de）更小，减少永磁体用（yòng）量，电机不会发生扫膛现象，同时因为该随动式（shì）定子结构在偏心时能继续正常工作，检修次数更少，工作时间更长，大（dà）体积球磨机检（jiǎn）修（xiū）复杂，降低检修次（cì）数就是提高生产效率。　　4、随动式球磨机（jī）装配示（shì）意（yì）图　　二、永磁直驱立磨技术　　1、立磨（mó）直驱对比（bǐ）于传（chuán）统感应电机的优点( 1）变频调速控制，实现负（fù）载工况多样性　　传统立磨速度单一（yī），工况适应能（néng）力差。遇到突发事件，调整磨鞮高度来改变系统工作环境，系统反应速（sù）度慢。永（yǒng）磁同步电机采（cǎi）用变频调（diào）速，适应（yīng）工况能力强。遇到突发事件，除调整磨辗高度外，还增加了（le）速（sù）度（dù）调节以快速适应系统工作环境，系统反应速度更快。　　(2）系统简（jiǎn）单,可靠性高（gāo）　　传统系统因（yīn）三相感应电机无（wú）法在低速实现大转矩输出，需要额外的盘车系统满足立磨的低速起动。为（wéi）保证在电机起动过程不对电网（wǎng）造成过大（dà）的冲击，需增加软起动装置。三（sān）相（xiàng）感应（yīng）电机起动后，通过减速器满足系统转矩需要（yào），整个系统构成复杂，系（xì）统运行的辅助设备很多。直驱系统由变（biàn）频控制系统控制（zhì）永磁同步电机起动，转矩特性满足需要，无需盘车系统和（hé）减速器，辅助系统少，结构简单（dān）。　　(3）变频（pín）器软起动，起动过程随意设定　　传统系统先由低（dī）速盘车系统起动，待三相感应电机达到起动（dòng）条件后，软起动（dòng）装置起动三相感应电机，系统运行。系统控制复杂，低速（sù）无法实现过（guò）载输出。在低速过程需要盘车系统（tǒng），将转速提高到三相感应电（diàn）机起动条件。直驱系（xì）统直接（jiē）变频低速起动，系统（tǒng）直接运行，系统控制简单。变频控（kòng）制起动过程可（kě）根据实际工况进行调整，以满足各种工况（kuàng）的（de）需求。低速可过载输出，满足起动需要，取代盘车系统。　　(4）无减速器，维护（hù）成本更低,维护次数少　　系统各构成单元均需要时常检查和定期维护，传统系统构成单元多。同时立磨减（jiǎn）速器结构复杂需要经常维护，维护成本费用（yòng）高。同时系统无法实现在低速运行的（de）情况下进行系统维护。直驱系统构成单元简单，变频器控（kòng）制永磁同步电机直接驱动，控制（zhì）方便。系统内无减速器，无需（xū）额外进行维护，系统维护成本低。同时，系统可实（shí）现在电机低速运行情况下进行系统维护。　　(5）传动效率高,节能效果明显　　综上采用直驱永磁电机取（qǔ）代传统驱动系（xì）统年节电量达181万元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式（shì）鲲磨机直驱系统的优势与球磨机直驱系统相同，这里不再一—赘述。　　2、永磁直驱立磨结构示意图　　本（běn）新型立磨结构（gòu）采用永磁直驱电机驱动（dòng）,提高了立（lì）磨效率。在立（lì）磨扶正轴承与（yǔ）压力轴承上进行突破，通过设计（jì）一种双向载荷扇形模块机构替代大直径轴承，方便加（jiā）工、生产、运输、装配、维修，并降低成（chéng）本,在工程实（shí）际中具有很强的实用型（xíng）。　　针对大、中、小型不同尺寸的立磨，分别设计了三种立磨专用永磁电（diàn）机，代替传统的减速（sù）机与（yǔ）三相异步电动机，永磁直驱电机具有双向载荷（hé）机（jī）构与不同（tóng）的放置（zhì）位置，均能达到扶正与承压的作用，并且方便制造、装配维护，节省成本。均已申请专 利。

　　1、技术背景　　传统（tǒng）的球磨机、立磨机大都采用（yòng）三相异步电动机、联（lián）轴器、减（jiǎn）速（sù）装置以及齿轮结构（gòu）进行驱动，导致球磨机（jī）的传动系统存（cún）在机械（xiè）传动链冗长、效率低、机（jī）构复杂、运行维护工作量（liàng）大等问题。　　沈阳工业大学电机（jī）与控制（zhì）技术研（yán）究（jiū）所与河南全新机电设备有限公司联（lián）合设计研发的球磨机（jī）、立磨（mó）机采用永磁直驱电机,通过将电动机与机械结构进行机电一体化设计，取消动（dòng）力（lì）传输（shū）的中（zhōng）间环节，做成直驱方案，能直接满（mǎn）足（zú）荷载的需求，省去传统磨机的减速机，显著提高了（le）电机的效率与功率因数，具有节能、起动（dòng）转矩大、过载能力强、系统（tǒng）免维护、自动化程度高等优点。　　在（zài）控制方面,本产品电机定子采用了模块（kuài）化设计，不仅降低了加工、制造、运输等难（nán）度，还相当于把一个大功率电机做成了（le）多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大（dà）功率电机的输入电压，但（dàn）是不增加电机（jī）的输入电流，电机不必采用高等级绝缘（yuán）。模块化电机采用（yòng）多（duō）台小功率变频（pín）器联合供电，这样设计降低了电机的供电电压和使用的（de）变频器容量，从而降低成本（běn）。每个模块电机都具（jù）有一套独（dú）立的控制系统，大大提升了电机控制的自由度，球磨（mó）机运行（háng）在轻载（zǎi）工况时，完全（quán）可以（yǐ）只运（yùn）行部（bù）分模块电机驱动球磨机。　　在结构方面，本（běn）产品电机（jī）的定子采用了一种自主设（shè）计研（yán）发的随（suí）动式结（jié）构，将整圆的定子分成（chéng）若干个相互存在间隙的小扇形块，通过机械结构（gòu）设计，确定了（le）一种无论球磨机转筒是否震动或偏心，定（dìng）子块始终跟随转（zhuǎn）筒运动从而保持定子与转子间隙恒定的结构。本产品通过机械结构设计保证定子与（yǔ）转子间的（de）间隙（xì）恒定，电机不会发生扫膛现象，因（yīn）此电机的（de）气隙可以设计的比普通永磁直驱电机的小很多，从而大幅降低电机（jī）永（yǒng）磁体用（yòng）量，降（jiàng）低生产成本（běn），节约稀土资源，节能用电量。当模块发生故障时，直（zhí）接拆（chāi）卸故障电机，更换新的模（mó）块电（diàn）机即可正常运（yùn）行。使用本产品完全不会因电机发生故障而（ér）影响到生产工期。　　2、球磨机专用随动式永磁直（zhí）驱（qū）电机概述　　本产品的随（suí）动式（shì）定子结构构成一种“小车结构”，滚筒就像公路，定子（zǐ）块就像汽车。滚轮贴合滚筒旋（xuán）转相当于汽车在公路行驶，公路（lù）的起伏不影响（xiǎng）车轮与地面贴合，即（jí）滚（gǔn）筒偏心浮动不影响滚轮贴合滚筒，保证定子、转子间隙恒定，在球磨机因装配误差、轴承磨损、滚筒形变、重载震动等原因造成电机偏心、气隙不均匀时，仍能（néng）正常运转，保（bǎo）证磨机始终（zhōng）运行在性能状态，不必停机检修。同（tóng）时电机定子与转子间（jiān）的间隙（xì）也可以（yǐ）做的更小，减少永磁体用量，并且因为随动式结构，电机不会发生扫（sǎo）膛（táng）现象。　　本产品电机的定子为随动式（shì）结构,基于模块化永磁直驱电（diàn）机，采用（yòng）独立的扇形定子块（kuài）结构，其随动原理是在定子块的轴向两侧安装（zhuāng）滚轮且滚轮贴合滚筒来确定定子与转子间的间隙，定（dìng）子块径向外侧设有与支撑框架相连的弹（dàn）性机（jī）构。弹性机构在球磨机滚筒（tǒng）不偏心时处于半压缩状态,如（rú）果球磨（mó）机滚筒向上（shàng）波动，转筒会向上顶定子块上安装（zhuāng）的滚（gǔn）轮，进而带动定（dìng）子（zǐ）块向上移动，上方（fāng）弹性机构继续压缩;下方定子（zǐ）块在受到永磁体对其向上的吸引力的同时，定子块上的弹性机（jī）构将其向上顶，保证下方定子块的滚轮依然贴合转（zhuǎn）筒外表面，使定子（zǐ）块跟随（suí）转筒波动而进行径向与（yǔ）圆周方（fāng）向的移动，从而保证定子、转子之间的间隙不变。球磨机滚筒向下（xià）复位或继续向下波动，则上方（fāng）定子块在受（shòu）到永磁体对其向下的吸（xī）引力的同时，弹性机构将上方其向下压,下方定子块被转筒向下压。　　本产品弹性装置的压力大小（xiǎo）可调，对于不同（tóng）位置的定子块（kuài）设（shè）置不同（tóng）的压力,避免因弹性装置（zhì）设置的压力过大造成滚轮或转筒磨损较快。　　本产（chǎn）品将永磁电机采用模块化控（kòng）制，根据不同功率的电机设计采用不同个数的随动式定子块构成一台模块电（diàn）机，一台整圆电机由多台模块电机构成,多台模块电机共用同一个转子，模块电机包绕式安装在（zài）球磨（mó）机滚筒上。相邻（lín）随动式定子块间设有固定在支撑框架上的挡板来对定子块进行圆周方向的限位。球磨机滚筒的法兰处衔接T型（xíng）支撑板,用（yòng）于支撑安装电机（jī）转子铁心及磁钢。　　本产品的随（suí）动式定子块（kuài）安装拆卸十分便捷，只需要沿球磨机的径向（xiàng）依（yī）次拆卸密封外壳、弹性机构、弹（dàn）性机构与定（dìng）子块之间的连接杆、弹性机构支撑架（jià），即可将定子块沿径向拉出，进行检修或更换新的定子块。　　3、采用本产品代（dài）替传统磨机的电机驱动系统的优点　　现阶段大（dà）多数的球磨机仍采用三相感应电动（dòng）机、联轴器、减速装置以及齿轮结构（gòu）进行驱动。永磁（cí）同步电机与感应电机相比优势是它有较高（gāo）的效率和功率因数，损耗大大降（jiàng）低，节约了能源。永磁电机通过变频器进行调速，电机运行平稳，系统响应（yīng）速度（dù）快（kuài），感应电机则起动相（xiàng）对困难。这些也是近年来永磁电机应用越来越广泛的原因。　　采用永磁直驱，取消了中间的减速机、联轴器、及齿轮的（de）传动环节，缩短系（xì）统的传动链（liàn），直驱系统的传（chuán）动效率将提（tí）升至少20%。球磨机直驱系统的传（chuán）动（dòng）效率不仅得到大幅提升，而且（qiě）直驱系统（tǒng）的故障率低，维护检修方便（biàn），还避免了传统（tǒng）设备因漏油造（zào）成环境污染（rǎn）。　　由于本产品电机定子采用（yòng）了模块化设计，不仅降低了加工，制造，运（yùn）输等难度，还相当于把一（yī）个大功率（lǜ）电机做成（chéng）了多个小功率电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机（jī）的输入电压，但是不增加电机的输入（rù）电流，电（diàn）机不必采用高等级绝缘，模块化电机采用多台小功率变频器联合供电（diàn）。这样设计降低了电（diàn）机的供电电压和（hé）使用的变频器容（róng）量，从而降低成本。球磨机运行在轻（qīng）载工况（kuàng）时,完全可以只（zhī）运行部分模块电机驱动球磨（mó）机。　　传（chuán）统电机故障时，会导致电机合成磁动势发生畸变，谐波含量增加，平均转矩下（xià）降，转（zhuǎn）矩（jǔ）波（bō）动（dòng）显著增加（jiā），无法继续正常运行。而本产品进行了模块化设计，每个模块电机都具有一套独立的控制系统，大（dà）大提升（shēng）了电机控制的自由度,可以利用其多电机结构和控制灵活的优势（shì），在发生故障时。可以直接拆卸故障电机更换新（xīn）的模块电机即可正常（cháng）运（yùn）行。模块化电机具（jù）有冗余的模块（kuài）数，也可（kě）切（qiē）除故障子模块而控制其余正常子模块降额运行。使用本产品完全不会因电机发生（shēng）故障而影响到生（shēng）产工期。　　球磨机因加工误差、轴承磨损、滚筒形变或重载产生震动等因素会（huì）发生转（zhuǎn）子偏心（xīn）现象，偏心严（yán）重时还会造成电机扫膛损坏电机，实际生产中常常通过增加气隙大小（xiǎo）来预防扫膛，而气隙增大会导致永磁体用量增加，提高电机制造（zào）成本。随动式定子结构的模块电机，能在转筒（tǒng）偏（piān）心时保证定子（zǐ）与转子之间的间（jiān）隙恒定，可将气隙做的更小，减少永磁体用量，电机不会发生扫膛现象，同时因为该（gāi）随（suí）动式定子结构在偏心时能继续正常工作，检修次数更少（shǎo），工作时间更长，大体积球磨机检修复杂，降低检修（xiū）次数就是提高生产效率。　　4、随动式球磨机装配示意图　　二、永（yǒng）磁直驱立磨（mó）技术　　1、立（lì）磨（mó）直驱对（duì）比于传统感（gǎn）应电机的优点( 1）变频调速控制，实现负载工况多样性　　传（chuán）统立磨速度单一，工况适应能力差（chà）。遇到突（tū）发事（shì）件，调整磨鞮高度来改变系统工作（zuò）环境，系统（tǒng）反应速度慢。永磁（cí）同步电机采用变频调速，适应工况能（néng）力（lì）强。遇到突发事件，除调整磨辗高度外，还增加了速度调节以快速适应系统工作环境，系统（tǒng）反应速度更快。　　(2）系（xì）统简单,可靠性高　　传（chuán）统系（xì）统因三相感应电机无法在低速实现（xiàn）大转（zhuǎn）矩输出，需要额（é）外的（de）盘车系统满足立磨（mó）的低速起（qǐ）动。为保证在电机起动（dòng）过程不对（duì）电网造成过大的冲击（jī），需增（zēng）加软起动装置。三相感应电机起动后，通过减速（sù）器满足系统转矩需要，整个系统构成复杂，系统（tǒng）运行的（de）辅助设备很多。直驱系统由变频控制系统控制永磁同（tóng）步电机起动，转矩（jǔ）特性满足需要，无需盘车系统和减速器，辅助系统少，结构简单。　　(3）变频（pín）器软起动，起动过（guò）程随（suí）意设定　　传统系统先由低（dī）速盘车系统起动，待（dài）三相感应电机达到（dào）起动条件后，软起动装（zhuāng）置起动三（sān）相感应电机，系统运行。系统控制复（fù）杂（zá），低速无法实现过载输出。在低速过程需要盘车系统，将转速（sù）提高到三相感应电机（jī）起动条件。直驱系统直接变频低（dī）速起动（dòng），系统直（zhí）接（jiē）运行，系统控制简单。变频控制起（qǐ）动过程可根据（jù）实（shí）际工况进（jìn）行调整，以满足各（gè）种工况的需求。低速可过载输出，满足起动需要，取代盘车系统。　　(4）无减速器，维护成本更低,维护次数少　　系统各构（gòu）成单（dān）元（yuán）均需（xū）要时常检查和定期维护，传统系统构成（chéng）单元多。同时立磨减速器结构复杂（zá）需要经常维护，维护成（chéng）本费用高。同时系统无（wú）法实现在低速运（yùn）行的情况（kuàng）下进行系统维护。直驱系统构成单元简单，变频器（qì）控制永磁同步电机直接驱动，控（kòng）制方便。系统内无减速（sù）器，无需额外进行维护，系统维护成本低。同时，系统可实现在电机低速运行情况下进行系统维护。　　(5）传动效率高,节能效果明显　　综上采用直驱永磁电机取代传统驱动（dòng）系统年节电量达181万元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鲲磨机直驱系统的优势与球磨机直驱系统相同（tóng），这里（lǐ）不再一—赘述。　　2、永（yǒng）磁直驱立磨结构示意图　　本新型立磨结构采用永（yǒng）磁直（zhí）驱电机驱动,提高了立磨效率。在立磨（mó）扶正（zhèng）轴承与压力轴承上进行突（tū）破，通过设计一种双向载荷扇（shàn）形模块机构替代大直径轴承，方便加工、生产、运输（shū）、装配、维（wéi）修，并降低（dī）成本,在工程实际中具（jù）有很强的实（shí）用型。　　针对大、中、小型（xíng）不同尺寸（cùn）的立磨，分别设计（jì）了三种立磨专用永磁电机，代替传统的减速机与三相异步电动（dòng）机（jī），永磁直（zhí）驱电机具有双向载荷机构与不同的放置位置，均能达到扶正与承压的作用，并（bìng）且方（fāng）便制（zhì）造、装配维护，节省成本。均（jun1）已申请专 利。

　　1、技术背景　　传统的球磨机、立磨（mó）机大都采（cǎi）用三相异步电动机、联轴器、减速装置以及齿（chǐ）轮结构进行驱动，导致球磨机的传动系（xì）统存在机械传动链（liàn）冗长、效率低（dī）、机构复杂、运行维护工作量大（dà）等问题。　　沈阳工（gōng）业大学（xué）电机与控制技术研究（jiū）所与河南全新机电设备有限公（gōng）司联合设计研发的球磨机、立磨机采用永磁直驱电机,通过将电动机（jī）与机械结构进行机电一体化设计，取消动力传输的中间环节，做成直驱方（fāng）案，能直接满足荷载的（de）需（xū）求，省去传（chuán）统（tǒng）磨机的减速机，显著提高了（le）电机的（de）效率与功率因数，具有节能（néng）、起动转矩大、过载能力强、系（xì）统（tǒng）免维护、自动化（huà）程度高等优点。　　在控制方面,本（běn）产（chǎn）品电机定子采用了模块化设计，不仅降（jiàng）低了加工、制造、运输等难度，还相当于把一个大（dà）功率电机做（zuò）成了多个（gè）小功率电机。模块化电机的控（kòng）制技术可以（yǐ）实现降低大功（gōng）率电机的输（shū）入电压（yā），但是不增加电机的（de）输入电流，电机不必采用高等级绝缘。模块（kuài）化电机采用（yòng）多台小功（gōng）率变（biàn）频（pín）器联合供（gòng）电，这样设计降低了（le）电机的供电电压和使用的变（biàn）频器容量（liàng），从而降低成本。每个模块电机都具（jù）有一套独（dú）立的控制系统，大大提升了电机控制的自由度，球磨机运（yùn）行在轻载工况时（shí），完全可以只运行部分模块电机驱动球磨机。　　在结构（gòu）方面，本产品电机的定子（zǐ）采（cǎi）用了一种（zhǒng）自主设计研发的随（suí）动式结构，将整圆的定子（zǐ）分成若（ruò）干个相互存在间（jiān）隙的小扇形块，通过机械结构设计，确定了一种无论球磨机转筒是否震动或偏心，定子块始终跟随（suí）转筒运动（dòng）从而保持定子与转子间隙恒（héng）定的结构。本（běn）产品通过（guò）机械结构设计保证定子与转子间的间隙恒定，电（diàn）机不会发（fā）生扫膛现象，因此电机的气隙可以设计（jì）的比普通永磁直驱电机的小（xiǎo）很多，从而大幅降（jiàng）低电机永磁体用（yòng）量，降低生产成本（běn），节约稀土资源，节能用电量。当（dāng）模块发生故障时，直接拆卸故（gù）障（zhàng）电机，更换新的（de）模块电机（jī）即可（kě）正常运（yùn）行。使用本（běn）产品完全不会因电机发（fā）生故障而影响到（dào）生产工期。　　2、球磨机专用随动式（shì）永磁直驱电（diàn）机概述　　本产品的随动式定子结构构成一种“小车结构”，滚筒就（jiù）像公路，定子块就像汽车。滚轮贴合滚筒旋转相当于汽车在公路行驶（shǐ），公路的起伏（fú）不影响车（chē）轮与地面贴合，即滚筒偏（piān）心浮动不影响滚轮贴合滚筒，保证定子、转子间（jiān）隙恒定，在球（qiú）磨机因（yīn）装配误差、轴承磨损、滚筒形变、重载震动等原因造成电（diàn）机（jī）偏心、气隙不均匀时，仍能正常（cháng）运转，保证磨机始终运行在性能状态，不必停机检修。同时电机定子与（yǔ）转（zhuǎn）子间的间隙也可以做的更小，减少永磁体用量，并且因为随动式结构，电机不会发生扫膛现象。　　本产品电（diàn）机的定子为随动式结构,基于模（mó）块化永磁直驱电机，采（cǎi）用独立的扇形（xíng）定子（zǐ）块结构，其随动原理是在定子块的轴向两侧安装滚轮且滚轮贴合滚筒（tǒng）来确定定子（zǐ）与转（zhuǎn）子间（jiān）的间隙，定子块径向（xiàng）外侧设有与支撑框架相连的弹性（xìng）机（jī）构。弹性机构在球磨机滚筒不偏心时处于半（bàn）压缩状态,如果球磨机滚筒向上波动，转筒会向上顶定子块上安装的滚轮，进而（ér）带动定子块向上移动，上方弹性机构继续压缩（suō）;下方定（dìng）子块在受（shòu）到永磁体对其向（xiàng）上的吸引力的同时（shí），定子块上的弹性机构将其向上顶，保证下方定子块的滚轮依然贴（tiē）合转筒外表面，使定子块跟随转（zhuǎn）筒波动而进行径向与圆（yuán）周（zhōu）方向（xiàng）的移动，从而保证定子、转子之间的间隙不变。球磨（mó）机滚筒向下复位或继续向下波（bō）动，则上方定子块在受到永磁体对其向下的吸引力的同时，弹性机构将（jiāng）上方其向下压,下方（fāng）定子块被转筒向下压。　　本产品弹性装置的压力大（dà）小可调，对于不同位置的定子块设（shè）置不同的压力,避（bì）免因弹性装置设置的压力过（guò）大造成滚轮或（huò）转筒（tǒng）磨损较快。　　本产品将永磁电机采用模块化控制，根据不同功率的电机（jī）设计采用不同个数的随动式定子块构成一台模块电机，一台整（zhěng）圆电机由多台（tái）模块电（diàn）机构成,多台模块电机共用同一个转子，模块电机包绕式安装在（zài）球磨机滚筒（tǒng）上。相邻随动式定子块间设有固定在（zài）支撑框架上的挡板来（lái）对定子块进行圆周方向的限位。球磨机滚（gǔn）筒的法兰（lán）处衔接T型（xíng）支撑板,用于支撑安装电机转子铁心及磁钢。　　本产品的（de）随动式定子块安装拆卸十分便捷（jié），只需要沿球磨机的径向依次拆卸（xiè）密封外（wài）壳、弹性机构、弹性机构与定子块之间的连接杆、弹性机构支撑架，即可将定子块沿径向拉出，进行检修或更换新（xīn）的（de）定（dìng）子块。　　3、采用（yòng）本产品代替传统磨机的电机驱动系统的优点　　现（xiàn）阶段大多数的球磨机仍采用三相感应电动机、联轴器（qì）、减速装（zhuāng）置以及齿轮结构进行驱（qū）动（dòng）。永磁（cí）同步电机与感应电机相比优势是它有较高的效率和功（gōng）率因数，损耗大大降低，节（jiē）约了能源。永磁电机通（tōng）过变频器进行调速，电机运（yùn）行平稳，系统响应速度快，感应电机则起动相对困难。这些也是近年（nián）来永磁电机应用越来越广（guǎng）泛的原因。　　采用永磁直驱，取消了中（zhōng）间的减速（sù）机、联轴器、及齿轮的传动环节，缩短系统的传动链，直驱系统的传动效率将提升至（zhì）少20%。球磨机（jī）直驱系统（tǒng）的传动（dòng）效率不仅得到大幅提升，而且直驱系统（tǒng）的故障率低，维护检修方便，还避免了传统设备因漏油造成环境污染。　　由于本产品电机定子采用了模块化设计，不仅降低了加工，制造，运输（shū）等难度，还相当于把一个大功率电机做成了多个小（xiǎo）功率（lǜ）电机。模块化电机的控制技术可以实现降低大功率电机（jī）的输入电压，但是不增加电机的输入电流，电机（jī）不必采用高等级绝（jué）缘，模块化电机采用多台小功率变频器联合供（gòng）电。这样设计降低了电机（jī）的供（gòng）电电压和（hé）使用的变（biàn）频（pín）器（qì）容（róng）量，从而降低成本。球磨机运行在轻载工（gōng）况时,完全可以（yǐ）只运行部分模块电机驱动球磨机。　　传统电机故障时，会导（dǎo）致电机合成磁动势发生畸（jī）变（biàn），谐波含量增加，平均转矩下降，转矩（jǔ）波动显著增（zēng）加，无法（fǎ）继续正常运行。而本产品进行了模块化设计，每个模块电机都（dōu）具有一套独立的控制（zhì）系统，大大提升了电机控制的自由度,可以利（lì）用其多（duō）电机结构和控制灵（líng）活的优（yōu）势（shì），在发生故障时。可以直接拆卸故障（zhàng）电机更换新的模块（kuài）电机（jī）即可正常运行。模块化电机（jī）具有冗余的模块数，也可切除故（gù）障子模块而控制其（qí）余正常子模块降额运行。使用本产品完全不（bú）会因（yīn）电机发生故障而影（yǐng）响到（dào）生产工期。　　球磨（mó）机因加工误差、轴承磨损、滚筒形变（biàn）或重载产生震动等因素会发生转子偏心现象，偏心严重时还会造成电机（jī）扫膛损坏电机，实际生产中常常通过增加气隙大小来预防扫膛（táng），而（ér）气隙增大会导致永磁体用量（liàng）增加，提高电机（jī）制造（zào）成（chéng）本（běn）。随动式定子结构的模块电机，能在转筒（tǒng）偏心时保证定子与转子之间的间隙恒定，可将气隙做的更小，减少（shǎo）永磁体用量，电机不会发生扫膛现象，同时因为该（gāi）随动式定子结构在偏心时能（néng）继续正常工作，检修次数更少，工作时间更长，大体积球磨机检（jiǎn）修复杂，降低检修次数就是提高生产效率。　　4、随动式球磨机装配示意图　　二、永磁直驱立磨（mó）技术　　1、立磨直驱对比于传统感应电机的优点( 1）变频（pín）调速控制，实（shí）现负载工况多样性　　传统立磨速度单一，工况适应能力差。遇到突发事件，调整磨鞮高度来改变系统工作环境（jìng），系统反应速度慢。永磁同步（bù）电机采（cǎi）用变频调速，适应工况能力强。遇到突发事件，除调整磨辗高度外，还增加了速度调节以快速适应系统工作（zuò）环境，系统反（fǎn）应速度更快。　　(2）系统简单,可靠（kào）性高　　传统系统因三相感应电机无法在（zài）低速实现大转矩输出（chū），需（xū）要额外的盘车系统满足立磨的低速起动。为保证在电机起动过程不（bú）对电（diàn）网造成过大的冲击，需增加软起动装置。三相感应电（diàn）机起动后（hòu），通（tōng）过减速器满足系统转矩需要，整个系统构成复杂，系统运行的辅助（zhù）设备很（hěn）多。直驱系统由变频控（kòng）制（zhì）系统控制永磁同步电机起（qǐ）动，转矩（jǔ）特性满足需要，无需盘车系统和减速（sù）器，辅助系统少，结构简单（dān）。　　(3）变频器软起动，起动过程随意设定　　传统系统先由低速盘车系统起动，待（dài）三相（xiàng）感应电机达到起（qǐ）动条件后，软起动装置起（qǐ）动三相感应电机，系统运行。系统控制复杂，低速无法实现过载输出。在低速过程需要盘车系统，将转（zhuǎn）速提高到三相感（gǎn）应电机起动条件。直驱系（xì）统直接变频低速起动，系统直接运行，系统控制简单。变（biàn）频控制起动过程可根据实际工况进（jìn）行（háng）调整，以满足各种工况的需求。低速可过（guò）载输出，满（mǎn）足起动需要，取代（dài）盘车系统。　　(4）无减速器，维护成本更低,维护次数（shù）少　　系统各构成（chéng）单元均需要时常（cháng）检查和定期维护，传统系统构成单元多。同时立磨减速器结构（gòu）复杂需要经常维护，维护（hù）成本费用高。同时（shí）系（xì）统无法（fǎ）实现在低速运行的情况下进行系统维护。直驱系统构成单元简单，变频器控制永磁同步电机（jī）直接驱动，控（kòng）制方便。系统内无减速器，无需额外进（jìn）行（háng）维护，系统维护成本低。同时，系统可实现在电机（jī）低速运行情况下进行系统维护。　　(5）传动（dòng）效率高,节能效果明显　　综上（shàng）采用直驱永磁电机取代（dài）传统驱动系统年节电量达181万元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式（shì）鲲磨机（jī）直（zhí）驱系统（tǒng）的优势与球磨（mó）机直驱（qū）系统相同，这里不再一—赘述。　　2、永磁直驱立磨结构示（shì）意图　　本新型立磨结构采用（yòng）永磁直驱电（diàn）机驱（qū）动,提高了立磨（mó）效率。在立（lì）磨扶（fú）正轴承与压力轴承上进行突破，通过设计一种双向载荷扇形模块（kuài）机构替代大直径轴承，方便加工、生产、运输、装配、维修，并降低成本,在工程实际中具有很强的实用型。　　针对大（dà）、中（zhōng）、小（xiǎo）型（xíng）不同尺寸的立磨，分别设计了三种立磨专用永（yǒng）磁（cí）电机，代替传统的减速机与（yǔ）三相异步电（diàn）动机（jī），永磁直驱电机具有双向载荷（hé）机构与不同的放置位置，均能达到扶正与承（chéng）压的作用，并且方便制造、装配维护，节（jiē）省成本。均已申请专 利。