1、技術背景　　傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電（diàn）動機、聯軸器、減速裝（zhuāng）置以及齒（chǐ）輪結構進行驅動，導致（zhì）球磨機的傳動係（xì）統存在機械傳（chuán）動鏈冗長、效率低、機構（gòu）複雜、運行維護工作（zuò）量大等（děng）問題。　　沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南天美传媒在线機電設備有限公司聯合設計研（yán）發的球磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行（háng）機電一體化設（shè）計，取消動（dòng）力（lì）傳輸的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足（zú）荷載的需求，省去傳統磨機（jī）的減速機，顯著提高了電機的效率與功率因（yīn）數，具有節能（néng）、起動轉矩大、過載能力強、係（xì）統免維護、自動化程度高（gāo）等優點。　　在控製方麵,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（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（diàn）機。模塊化（huà）電機的控製技術可以實現降低（dī）大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸（shū）入（rù）電（diàn）流，電機不必采用（yòng）高等級絕緣。模塊（kuài）化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合（hé）供電，這樣設計降低了電機的（de）供電電壓和使用的變頻器容量（liàng），從而降低成本。每個模塊電機都具有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（yùn）行在輕（qīng）載工況時，完全可以隻運（yùn）行（háng）部分模塊（kuài）電機驅動球磨機。　　在結（jié）構方麵，本（běn）產品電機（jī）的定子（zǐ）采（cǎi）用了一種自主設計研發的隨動式結構（gòu），將整圓的定子分成若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械（xiè）結構設計，確定了一（yī）種無（wú）論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而（ér）保持（chí）定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（zǐ）與（yǔ）轉子（zǐ）間的間隙（xì）恒定，電機不會（huì）發生掃膛現象，因此電機的氣（qì）隙可以設計的比普通永磁直驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約（yuē）稀土資源，節能用（yòng）電量。當（dāng）模塊發（fā）生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電（diàn）機即可正常運行。使用本產品完全不會因電機發生故障（zhàng）而影響到生產（chǎn）工期。　　2、球磨（mó）機專用隨動式永磁直驅電機概述　　本產品的隨動式定子結構構成一（yī）種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於（yú）汽車在公路行駛，公路的起（qǐ）伏不影（yǐng）響車輪與（yǔ）地麵貼合，即（jí）滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保證定子、轉子（zǐ）間隙恒定，在球（qiú）磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形（xíng）變、重載（zǎi）震動等原因（yīn）造成電機偏心、氣隙不均勻時（shí），仍能正常（cháng）運轉（zhuǎn），保證磨機（jī）始終（zhōng）運行在性能狀態，不必停機檢修。同（tóng）時電機定子（zǐ）與轉子間的間隙也（yě）可（kě）以做的更小（xiǎo），減少永磁體用量，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，采用獨立的扇形定子塊（kuài）結構，其隨動原理（lǐ）是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定（dìng）定子與轉子間的（de）間隙，定子塊徑向外（wài）側設有與支撐框架相連的彈性機（jī）構。彈性機構在（zài）球磨機滾筒（tǒng）不偏心（xīn）時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊（kuài）向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下方定子（zǐ）塊在受到永磁體對其向上的吸引力的（de）同時，定子塊上的彈性機構將（jiāng）其（qí）向上頂，保證下方定子（zǐ）塊的滾輪依然貼合轉筒外表麵，使定子塊跟隨轉筒（tǒng）波動而進行（háng）徑向（xiàng）與圓周方向的移（yí）動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續（xù）向下波動，則上方定子塊（kuài）在受到永磁體對其向下的吸引（yǐn）力（lì）的同時（shí），彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被（bèi）轉筒向下壓。　　本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性裝置（zhì）設置（zhì）的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。　　本產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電（diàn）機設計采用不同個數的（de）隨動（dòng）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,多台模塊（kuài）電機共用同一個轉子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設（shè）有固定在支撐框架上的擋板來（lái）對定子塊進行圓周（zhōu）方向的限（xiàn）位。球磨（mó）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（zǐ）鐵心及磁鋼。　　本產品的隨動式定子（zǐ）塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊（kuài）之間的連（lián）接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更換（huàn）新的定（dìng）子塊。　　3、采用本產品代替傳統磨（mó）機的電機驅動係統的優點（diǎn）　　現階段大多數的球磨機仍采用三相感應電動機、聯軸器、減速裝置（zhì）以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優（yōu）勢是它有較高的效率和功率因數（shù），損耗大（dà）大降低，節（jiē）約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機（jī）運行平穩，係統響應速（sù）度快，感應電機則起動相對困（kùn）難。這些也是近（jìn）年來永磁電機應（yīng）用越來越廣泛的原因。　　采（cǎi）用永磁直驅（qū），取（qǔ）消了中間的（de）減速機、聯軸器（qì）、及齒輪的傳動環節，縮短係統（tǒng）的傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少（shǎo）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（xì）統的故（gù）障率低，維護檢修方便，還（hái）避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。　　由於本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多個（gè）小功率電機。模塊（kuài）化電機的控（kòng）製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但是不增（zēng）加電機的輸入電流（liú），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（yàng）設計降低了電機的供電電壓和使用（yòng）的變頻器容量，從而降低成（chéng）本。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行部分模塊（kuài）電（diàn）機驅動球磨機。　　傳（chuán）統電機（jī）故（gù）障（zhàng）時（shí），會導致電機合成磁動勢發生畸變，諧（xié）波含量增加，平均轉矩下降（jiàng），轉（zhuǎn）矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立的控（kòng）製係統，大大提升了（le）電機控製的自由度,可（kě）以利用其多電（diàn）機結構和控製靈活的優（yōu）勢，在發生故障時。可（kě）以直接拆卸故障電機（jī）更換新的模塊電機即可（kě）正常運行。模塊化電機具（jù）有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行（háng）。使用本（běn）產品完全不會因電機發生故障而影響到生產（chǎn）工期。　　球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產（chǎn）生震動等（děng）因素會發生（shēng）轉子偏（piān）心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量增加，提高電機製造（zào）成本。隨動式定子結（jié）構（gòu）的模塊電（diàn）機，能在轉筒偏心時（shí）保證（zhèng）定子與轉（zhuǎn）子之（zhī）間（jiān）的間隙恒定，可將（jiāng）氣隙做的更小，減少永磁體用量，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（cháng）工作，檢修次數更少，工作時間更長，大體積球磨機檢修複雜，降低檢修次數就是（shì）提高生產效率。　　4、隨動式球磨機裝配示（shì）意圖（tú）　　二、永磁直驅立磨技術　　1、立磨（mó）直驅對比於傳統感（gǎn）應電機的（de）優點( 1）變頻調（diào）速控製，實現（xiàn）負載（zǎi）工況多樣性　　傳統（tǒng）立磨速度（dù）單一，工況適應能（néng）力差。遇到突發事件（jiàn），調（diào）整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用變頻調速（sù），適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加（jiā）了速度調（diào）節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。　　(2）係統簡單,可靠性高　　傳統係統因三（sān）相感應（yīng）電機無法在（zài）低速實現大（dà）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（jī），需增加軟起動裝置（zhì）。三相感應（yīng）電機起動後，通過（guò）減速（sù）器滿足係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變（biàn）頻（pín）控製係統（tǒng）控製永磁同步電機起動，轉矩特性滿足需要，無需盤車係統（tǒng）和減速器，輔助係統少，結構簡單。　　(3）變頻器軟（ruǎn）起動，起動過程隨意設定　　傳統係統先由低速（sù）盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三（sān）相感應電（diàn）機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現過載輸出。在低（dī）速過程（chéng）需要盤車係統，將轉速提高到三相感應電機起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係（xì）統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工（gōng）況進行調整（zhěng），以滿足各種工況的需求。低速可過（guò）載輸出（chū），滿足起動需要，取代盤車係統（tǒng）。　　(4）無減速器，維（wéi）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期維護（hù），傳統（tǒng）係統構（gòu）成（chéng）單元多。同時立磨（mó）減速器結構複雜需要經常維護，維護成本費用高。同時（shí）係統無法實現在（zài）低速運行的情況下進行係（xì）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直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護（hù），係統維護成（chéng）本低。同（tóng）時，係統可實現在（zài）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　　綜上采（cǎi）用直驅永磁電（diàn）機取代傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統相同，這裏不（bú）再一—贅述。　　2、永磁直驅立磨結構示意（yì）圖　　本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軸承上進行突破，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構（gòu）替代大直徑軸承，方便加（jiā）工（gōng）、生（shēng）產、運輸、裝配、維修，並降（jiàng）低成（chéng）本,在工程實際中具有（yǒu）很強（qiáng）的（de）實用型。　　針對大、中、小型不同尺寸的立（lì）磨，分別設計了三種立磨專用永（yǒng）磁電機，代替（tì）傳（chuán）統的減（jiǎn）速機與三相異步（bù）電動機，永磁直驅電機具（jù）有雙向載荷機構（gòu）與不同（tóng）的放置位置，均能（néng）達到扶正與（yǔ）承壓的作用，並且方（fāng）便製造、裝配維護，節省成本。均已申請專 利。

　　1、技術背景　　傳統的球磨機、立磨機大都（dōu）采用三相異步電動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行（háng）驅動，導致球磨（mó）機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效（xiào）率低、機構複雜（zá）、運行維護工（gōng）作量大等問題。　　沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南天美传媒在线機電（diàn）設（shè）備有限公司聯合設計研發的球磨機、立（lì）磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機械（xiè）結構進行機電一體化設計，取消動力傳輸（shū）的中間環節，做成直驅方案，能直接滿足荷（hé）載的需求，省去傳統磨機的減速機（jī），顯著提高了電機的效率與功率因數（shù），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（yōu）點。　　在控製方麵,本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機（jī）。模塊化（huà）電機的控製技術可以（yǐ）實現（xiàn）降低大（dà）功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸（shū）入電流（liú），電機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計（jì）降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊（kuài）電機都具有一套獨立的控製係統，大（dà）大提升了電機控製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全（quán）可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機（jī）。　　在結構方麵，本產品電機的定子采（cǎi）用了（le）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（hù）存在間隙的小扇（shàn）形（xíng）塊，通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉筒是否震動或（huò）偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定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間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機（jī）的氣隙可以設計的比普通永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（jiē）約稀（xī）土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正常運行。使用本產品完全（quán）不會因（yīn）電機發生故障而（ér）影響到生產工期。　　2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述（shù）　　本產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊就像汽（qì）車。滾輪貼合（hé）滾筒旋轉相（xiàng）當（dāng）於汽車在（zài）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（xīn）浮動（dòng）不影響（xiǎng）滾輪貼合（hé）滾筒，保證定子、轉子間隙恒定（dìng），在球（qiú）磨機因裝配誤差、軸承磨損、滾筒形變、重載震動（dòng）等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍能（néng）正常運轉，保證磨機始終（zhōng）運行在性能（néng）狀態，不必停機檢修。同時電（diàn）機定子與轉子間的間（jiān）隙也可以做的更小（xiǎo），減少永磁（cí）體用（yòng）量，並且（qiě）因為隨動式結構，電機不會發生（shēng）掃膛現象。　　本產品電機的（de）定子為隨動式結構,基於模塊化永磁直驅電（diàn）機，采用獨立的扇（shàn）形定（dìng）子塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定（dìng）定子與轉子間的間隙，定子塊徑向外側（cè）設有與支撐框架相連的彈性機（jī）構。彈（dàn）性機構在球（qiú）磨機滾筒不偏心時（shí）處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動（dòng），轉筒會向上（shàng）頂定子（zǐ）塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方（fāng）彈性（xìng）機構繼續壓縮;下方定（dìng）子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其向上頂，保證下（xià）方（fāng）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（zhèng）定子、轉子之（zhī）間（jiān）的間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁（cí）體（tǐ）對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓,下方定子塊被轉（zhuǎn）筒向下壓。　　本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,避免因彈性（xìng）裝置設（shè）置的壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。　　本（běn）產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不（bú）同功率的電（diàn）機設計采用不同（tóng）個數的隨動（dòng）式定子塊構成一台模塊電機，一台整圓電機由多台模（mó）塊電機構（gòu）成,多台模塊電機共（gòng）用同一個轉子，模塊電機（jī）包繞式安裝在球磨機（jī）滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有（yǒu）固定在支撐框架上的擋板來對定子塊進行圓（yuán）周方向的限位。球磨機（jī）滾筒的法蘭處銜接T型支撐板（bǎn）,用於支撐安裝電機轉子（zǐ）鐵心及磁鋼。　　本（běn）產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次（cì）拆卸密封外殼（ké）、彈性機構（gòu）、彈性機構與（yǔ）定子塊（kuài）之間（jiān）的連接杆、彈性機構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行檢修或更（gèng）換新的定子（zǐ）塊。　　3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統的優（yōu）點　　現階段大多數（shù）的球磨（mó）機仍采（cǎi）用三相感應電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比（bǐ）優（yōu）勢是它（tā）有較高的效率（lǜ）和功率因（yīn）數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通（tōng）過變頻器進行調（diào）速，電機運行（háng）平穩，係統響應速度快，感應電機（jī）則起動相對困難。這些也是（shì）近年來永磁（cí）電機應用越來（lái）越廣泛的原因。　　采用（yòng）永磁直驅，取消了中（zhōng）間的減（jiǎn）速機、聯軸器、及齒（chǐ）輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅（qū）係統的傳動效率將（jiāng）提升至少20%。球磨機直驅係統的傳動效率不僅得（dé）到大幅提升，而且直驅係統的（de）故障率低，維護檢（jiǎn）修方便（biàn），還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。　　由於本產品（pǐn）電機定子采用了模塊化設計，不僅降低（dī）了加工，製造，運輸等難度，還相（xiàng）當於把一（yī）個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊（kuài）化電機的控製技（jì）術可以（yǐ）實現降低（dī）大功率（lǜ）電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入（rù）電（diàn）流，電機不必采用高等級絕緣，模（mó）塊化電機（jī）采（cǎi）用多台小功率（lǜ）變頻器（qì）聯合（hé）供電。這樣設計降低了電機的供電電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況時,完全可以隻運行部（bù）分模塊（kuài）電機驅動球磨（mó）機。　　傳（chuán）統電機故障時，會導致電機合（hé）成磁動勢發生畸變，諧（xié）波含量增加，平均轉（zhuǎn）矩下降，轉矩（jǔ）波動顯著增加，無法繼續（xù）正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每（měi）個模塊電機都具（jù）有一套獨立的控製係統，大大提升了電機（jī）控製的（de）自由度,可以利用其多電機結（jié）構和控（kòng）製靈活（huó）的（de）優勢（shì），在（zài）發生（shēng）故障時。可以直接拆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，也可切除故障子模塊而控（kòng）製其餘正常子模塊降額運行（háng）。使用本產品完全不會因電機發（fā）生（shēng）故障而影響到生產工（gōng）期。　　球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載（zǎi）產生震動等因素會發生轉（zhuǎn）子偏心（xīn）現象，偏心嚴重（chóng）時（shí）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（qì）隙大小來預防掃膛，而氣隙增大（dà）會導致永磁（cí）體用量增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊（kuài）電機，能在轉筒（tǒng）偏心時保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將（jiāng）氣隙做的更小（xiǎo），減少永磁體用量（liàng），電機不會發生掃膛現象，同時因為（wéi）該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作（zuò），檢修（xiū）次數更少，工（gōng）作時間更（gèng）長，大體積球磨機檢修複雜（zá），降低檢修次數就是提高生產效率。　　4、隨動式球磨機裝配示（shì）意圖　　二、永磁直驅立磨技術　　1、立磨直驅對比於傳（chuán）統感應（yīng）電機的優（yōu）點( 1）變頻（pín）調速控製，實（shí）現負（fù）載工（gōng）況多樣性　　傳（chuán）統立（lì）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統工作環（huán）境，係統反應速度慢。永磁同步電機采（cǎi）用（yòng）變頻調速，適應工況能力強。遇（yù）到突發事件，除調整磨輾高度外（wài），還增加了（le）速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。　　(2）係統（tǒng）簡單,可靠性（xìng）高　　傳統係統因三相（xiàng）感應電機無法在低速實現大轉矩（jǔ）輸（shū）出（chū），需（xū）要額外的盤車係（xì）統滿足立磨的低速起動（dòng）。為（wéi）保證在電機起動過程不對（duì）電網造成過大的衝（chōng）擊，需增加軟起動裝置（zhì）。三相感應電機起動後，通過減速器滿足係（xì）統（tǒng）轉矩需要，整個係（xì）統構成複（fù）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起動，轉矩（jǔ）特性滿足（zú）需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統少，結（jié）構簡單。　　(3）變（biàn）頻（pín）器（qì）軟起動，起動過程隨意設定　　傳統係統（tǒng）先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達（dá）到起動條件後，軟（ruǎn）起動裝置起動三相感應電機，係統運行（háng）。係統控製（zhì）複雜，低速無法實現過載輸出。在低速過程（chéng）需要盤車係統，將轉速提高到三相（xiàng）感應（yīng）電機起動條件。直驅係（xì）統直接變頻低速起動，係統直接運行，係統控製簡單。變（biàn）頻控（kòng）製起動過程可根據實際工況進行調整（zhěng），以滿（mǎn）足各種工況的需求。低速可過載輸出（chū），滿足起動需要，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期（qī）維護，傳統係（xì）統構成單元多。同時立（lì）磨減速器結構複雜需要經（jīng）常維護（hù），維（wéi）護成本（běn）費（fèi）用高。同時（shí）係統無法實現（xiàn）在（zài）低速（sù）運行的情況下進行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器控（kòng）製（zhì）永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速（sù）器，無需額外進行維護（hù），係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運（yùn）行情況下進行係統維護。　　(5）傳動（dòng）效率高,節能效果明顯　　綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年節電量（liàng）達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優（yōu）勢與球（qiú）磨機直（zhí）驅係統相同，這裏不再（zài）一—贅述。　　2、永磁直（zhí）驅立磨結構示意圖　　本新型立磨結構采用永（yǒng）磁直驅（qū）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，通過設計一種雙向載荷扇形模塊機構替代大直徑（jìng）軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成本（běn）,在工程實際中具有很強的（de）實用型。　　針對（duì）大、中（zhōng）、小型不（bú）同尺寸的立磨，分別設計了三種立磨專（zhuān）用永磁電機，代替（tì）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（gòu）與不（bú）同的放置位置，均能達到扶正與承壓的作（zuò）用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節（jiē）省成本。均已申請專 利。

　　1、技（jì）術背景　　傳統的球磨機、立磨機大都采用三相異步電（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動，導致球磨機的傳動係（xì）統存在（zài）機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運行維護工作量大等問（wèn）題（tí）。　　沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南（nán）天美传媒在线機電設備有限公司聯合設計（jì）研發的球磨（mó）機、立磨機采用永（yǒng）磁直驅電機,通過將電動機與機械結構進行機（jī）電一體化設計，取消動力傳輸的中間（jiān）環節，做成直驅方案，能直接滿足荷（hé）載的需求，省去傳統磨機的減速機，顯著提高了電（diàn）機的效率與功率（lǜ）因數，具（jù）有節（jiē）能、起動轉矩大、過載能力強、係統（tǒng）免維護、自動化程度高等優點。　　在控製方麵,本產品（pǐn）電（diàn）機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工、製造、運輸（shū）等難度，還相當於把一個大（dà）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降（jiàng）低大功率電機的輸入電壓，但是不增加電機的輸入電流，電（diàn）機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功率（lǜ）變頻器聯合供電，這樣設計（jì）降低了電機的供電電（diàn）壓和（hé）使用的變頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都（dōu）具有一套獨立（lì）的控製係（xì）統，大大提升（shēng）了電機控製的（de）自由度，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（dòng）球磨機（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（dòng）式結構，將整圓的定子（zǐ）分成若幹（gàn）個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種無論球磨機轉（zhuǎn）筒是否震（zhèn）動或偏心，定子塊（kuài）始終（zhōng）跟隨轉筒運動從（cóng）而（ér）保持（chí）定子與（yǔ）轉子間隙恒定的結構。本產品通過機械結構設（shè）計保證定子與轉子間的間（jiān）隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可以設計的比（bǐ）普通永磁直（zhí）驅電機的小很多，從而大幅降低電機永磁體用量，降低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊電機即可正（zhèng）常運行。使用本產品（pǐn）完全不會因電機發生故障而影響到生產工期。　　2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述　　本產品的（de）隨動式定子結構構成一種“小車（chē）結構”，滾筒（tǒng）就像公路，定子塊就（jiù）像汽車。滾輪（lún）貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒（tǒng）偏心浮動不（bú）影響滾（gǔn）輪貼合滾筒，保證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因裝配誤差、軸（zhóu）承磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、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（bú）必停機檢修。同時電機定子與（yǔ）轉子間的間隙也可以做的更小，減少永磁體用（yòng）量（liàng），並且因為隨動式結構，電機不會（huì）發生掃膛現象。　　本產品（pǐn）電機的定子為隨動式結構,基於模塊化永磁（cí）直驅電機，采用獨立的扇形定子塊結構，其隨動原理是（shì）在定子塊的軸向（xiàng）兩側安裝（zhuāng）滾輪且滾輪貼合滾筒（tǒng）來確定定子與轉子（zǐ）間的間隙，定子（zǐ）塊徑向外側設有（yǒu）與支撐框架相連的彈性（xìng）機構。彈性機構在球（qiú）磨（mó）機滾筒不（bú）偏心時處於半壓縮狀態,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒會向（xiàng）上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構（gòu）繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁（cí）體對其向上的吸引力的同時，定子塊（kuài）上的彈性機構將其向上頂，保證下方定子塊的滾輪（lún）依然（rán）貼合轉筒外（wài）表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進行徑向（xiàng）與圓周方向的移動，從而保證定子、轉子之間的（de）間隙不變。球磨機滾筒向下複位或繼續（xù）向下波動，則上方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向下的吸引力（lì）的同時，彈性機構將上方其向下壓（yā）,下方定子塊被轉筒向下壓。　　本產品彈性裝置的壓力大小可調，對於不同位置的（de）定子塊設置（zhì）不同的壓力（lì）,避免因彈性裝（zhuāng）置設置的（de）壓力過大造成滾輪或轉筒磨損較快。　　本產品將（jiāng）永磁（cí）電機（jī）采（cǎi）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（zǐ）塊構成一台模塊電機，一台整圓電（diàn）機由（yóu）多台模塊電機構成,多台模塊電機共用同一個轉（zhuǎn）子，模塊電機包繞式安裝在球磨機滾筒上。相（xiàng）鄰（lín）隨動（dòng）式定子塊間設有固定在支（zhī）撐框架上的擋板來對定子塊進行圓周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處（chù）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拆卸十分便（biàn）捷，隻（zhī）需要沿球磨機的徑向依次（cì）拆卸密（mì）封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之（zhī）間的（de）連接杆、彈性（xìng）機構支撐架，即可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應電動機（jī）、聯軸器、減速裝（zhuāng）置（zhì）以及（jí）齒輪結（jié）構進行驅動。永磁（cí）同步電機與感應電機相比優勢是它有較高（gāo）的效率和功率因數，損耗大大降低，節約了能源。永磁電機通過變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應電機則起動相（xiàng）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、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅（qū）係統（tǒng）的傳動效率將提升至少20%。球（qiú）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（de）故障率低，維護檢修方便，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。　　由於本產品電（diàn）機定子采用了模塊化設計（jì），不僅降低了加工，製造，運輸等難度（dù），還相當於把一個大功（gōng）率電機做成了（le）多個小功（gōng）率電機。模（mó）塊化電機的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（bú）必采用高等（děng）級絕緣，模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設（shè）計降低了電（diàn）機的供電電壓和使（shǐ）用的變（biàn）頻器容量，從而降低成本（běn）。球磨機運行在輕載工況時,完全可以隻運行（háng）部分模塊電機驅動球（qiú）磨機。　　傳統電機故障時，會導致電機合成磁動（dòng）勢發生（shēng）畸變，諧波含量增加，平均轉矩下降（jiàng），轉（zhuǎn）矩波動（dòng）顯著增加，無法（fǎ）繼續（xù）正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模（mó）塊電機都具有一套獨立的控製係（xì）統（tǒng），大大提升了電機（jī）控製的自由度（dù）,可以利用其多電機結構和控製靈（líng）活的優勢，在發生故（gù）障時。可以直接拆卸故障電機更換新的模塊電機即可正（zhèng）常運（yùn）行。模塊化電機具有冗餘的模塊數，也可切除故障（zhàng）子模塊而控製（zhì）其餘正常子模塊降額運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機發生故障而影響（xiǎng）到生產（chǎn）工期。　　球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾（gǔn）筒形變或重載產生震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，實際（jì）生產中常常通過增（zēng）加氣隙大小（xiǎo）來預防掃膛，而氣（qì）隙增大會導致永磁體用（yòng）量增加，提高電機製造成（chéng）本。隨動式定子結構的模（mó）塊電機，能在轉筒偏心時（shí）保證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做的（de）更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因（yīn）為該隨動式定（dìng）子結（jié）構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大（dà）體積球磨（mó）機檢修複雜，降低檢修次數就是提高生產效率。　　4、隨動式球磨機裝配示意圖　　二、永磁直驅立磨（mó）技術　　1、立磨直（zhí）驅對比於傳統感應電機的優點( 1）變頻調速控製（zhì），實現負載工況多樣性　　傳統立磨速（sù）度單一，工況適應能力差。遇到突發事件，調整（zhěng）磨鞮高度來改變係統工作（zuò）環境，係統反應速度慢。永磁同（tóng）步電機采用變頻調速，適應（yīng）工況能力強。遇到突（tū）發（fā）事件，除調整（zhěng）磨輾高度外，還增（zēng）加了速度調節以快速適應係統工作環境，係統（tǒng）反（fǎn）應速度更快（kuài）。　　(2）係統簡單,可靠性高　　傳統（tǒng）係統因三相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要額外的盤車係（xì）統（tǒng）滿足立磨的低速起（qǐ）動（dòng）。為保證在電機起（qǐ）動過程不對（duì）電網造成過大的衝擊，需增加軟起動裝置。三相感應電機起動後，通過減速器滿足（zú）係（xì）統轉矩需（xū）要，整個係統構（gòu）成複雜，係統運行的輔助設（shè）備很多。直驅係統（tǒng）由變頻控製係統（tǒng）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（shǎo），結構簡單。　　(3）變頻器軟起動，起動過程隨意設定　　傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝（zhuāng）置起動三相感（gǎn）應電機，係（xì）統運（yùn）行。係統控製（zhì）複雜，低速無（wú）法實現過載（zǎi）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（jī）起動條件。直驅（qū）係（xì）統（tǒng）直（zhí）接變頻低速起動，係統直接運（yùn）行，係統控製簡單。變頻控製起動過程可（kě）根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。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,維（wéi）護次數少　　係統各構成單元均需（xū）要時常檢查和定期維護（hù），傳（chuán）統係統構成（chéng）單元多。同時立磨減速（sù）器結構複雜需要經常維護，維護成本（běn）費（fèi）用高。同時係統無法實現在（zài）低速運行的（de）情況下進行係統維護。直驅係統構成單（dān）元簡單，變頻器控製永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額外進行維護，係統維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行情況下進行係統維（wéi）護。　　(5）傳動效率高,節能效果明顯　　綜上采用直驅永磁電機取代傳統驅動係統年（nián）節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機（jī）直驅係統的優勢與球（qiú）磨機直驅係統相同，這（zhè）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（yǒng）磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承（chéng）上進行突破（pò），通過（guò）設計一種雙向載荷扇形模（mó）塊機構替代（dài）大（dà）直徑軸（zhóu）承，方便加工、生（shēng）產、運輸、裝（zhuāng）配、維修，並降低成本,在工程實際中具有很強（qiáng）的（de）實用型。　　針對大、中、小型（xíng）不同尺寸的立磨，分別設（shè）計了三種立磨專用永（yǒng）磁電機，代替（tì）傳統的減速機與三（sān）相異步電動機，永磁直驅電（diàn）機具有雙向載荷機構與不同的（de）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。

　　1、技術背景（jǐng）　　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行驅動，導致球磨機的傳動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低、機（jī）構（gòu）複雜、運行維護工作量大等問題。　　沈陽工業大學電機與控製技術研究所與河南天美传媒在线機電設備有限公（gōng）司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（jī）械結構進行機電（diàn）一體化設計，取消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，省去傳統磨機（jī）的減速機，顯著提高了電機（jī）的效（xiào）率與功率因數（shù），具有節能、起動轉矩大、過（guò）載能力強、係（xì）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（le）模塊化設計，不（bú）僅降低了加工、製造、運輸等難度，還（hái）相當於把一（yī）個大功率電機做成（chéng）了多個小（xiǎo）功率電機。模塊化電機的（de）控製技術可以實現（xiàn）降低大功率電機的輸（shū）入電（diàn）壓，但是不增加電機的輸入電（diàn）流，電機不必采用高等（děng）級（jí）絕緣。模塊化電機采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電（diàn）機的供電電（diàn）壓和使用（yòng）的變（biàn）頻器容量，從而降低成本。每個模塊電機都（dōu）具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機（jī）運行在（zài）輕（qīng）載工況時，完全可以隻運行部分模（mó）塊（kuài）電機驅動球磨機。　　在結構方（fāng）麵，本產品電機的定子采用了一種自主設計研發的（de）隨動式結構，將整圓的（de）定子（zǐ）分成（chéng）若幹個相互存在間隙的小扇形塊，通過機械結構（gòu）設計，確定了一種無論球（qiú）磨機（jī）轉筒是否震動（dòng）或偏心，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。本產品通過機械結構設計保證定子與轉（zhuǎn）子間的間隙恒定（dìng），電機不（bú）會發生掃膛現象，因此電機的氣隙可（kě）以設計的比（bǐ）普通永磁直驅電機的小（xiǎo）很多，從而大（dà）幅降低電機永磁（cí）體用（yòng）量，降（jiàng）低生產成本，節約稀土資源，節能用電量。當（dāng）模塊（kuài）發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的（de）模塊（kuài）電機即可正常運（yùn）行。使用本產品完全不會因（yīn）電機發生故障而影響到生產工期。　　2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述　　本（běn）產品的隨動式定子結構構成一種“小車結構（gòu）”，滾筒就像公路，定子塊就像（xiàng）汽車。滾輪貼合滾筒旋轉相當於汽車在公路行駛，公路的起伏不影響車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪（lún）貼合滾筒，保證定（dìng）子、轉子（zǐ）間隙（xì）恒定，在球磨機因（yīn）裝配誤差、軸承（chéng）磨損、滾筒形變、重載震動等原因造成電機偏心、氣隙不均勻時，仍（réng）能正常運轉，保證磨機始終運行在性能狀態，不必停機檢修（xiū）。同時電（diàn）機定子與轉子間的間隙也可以做（zuò）的更小，減少永磁體用量，並且因為隨動式結構，電機不會發生掃膛現象（xiàng）。　　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，采用獨立的扇形定（dìng）子塊結構（gòu），其隨動原理是在定子塊（kuài）的軸向兩側安裝滾輪且滾（gǔn）輪貼合滾筒來確定定子與轉子（zǐ）間的間（jiān）隙，定子（zǐ）塊徑向外側設有與（yǔ）支撐框架相連（lián）的彈性（xìng）機構。彈性（xìng）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（jī）滾筒（tǒng）向上波動，轉（zhuǎn）筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪，進而帶動（dòng）定子塊向上移動，上（shàng）方彈性機構繼續（xù）壓（yā）縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上的吸引（yǐn）力（lì）的同時，定子塊（kuài）上的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（dìng）子塊跟隨轉筒波（bō）動而進行徑向與圓周方向（xiàng）的移動，從而保證定子、轉子之間的間隙不變。球磨（mó）機滾筒向下（xià）複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其向下壓（yā）,下方定子塊被轉筒向下壓。　　本（běn）產品彈性裝置的（de）壓力大小（xiǎo）可調，對於不同位置的定子塊設置（zhì）不同（tóng）的壓力,避免因彈性裝置設（shè）置的壓（yā）力過大造成滾輪或轉筒磨損（sǔn）較快。　　本（běn）產品將永磁電機采用模塊化控製，根據不同功率的電（diàn）機設計采用不（bú）同個數的隨動（dòng）式定子塊（kuài）構成一台模塊電機（jī），一台整圓（yuán）電機由多台模塊電機構成,多（duō）台模塊電機共用同一個轉子（zǐ），模塊電機包（bāo）繞式安裝在球磨機滾筒（tǒng）上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支（zhī）撐框架上的擋板來對定子塊進行圓（yuán）周（zhōu）方向的限位（wèi）。球磨機滾筒的法蘭處銜接（jiē）T型（xíng）支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心（xīn）及磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆（chāi）卸密封外殼（ké）、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機構支（zhī）撐架，即可將定子塊沿徑向拉出（chū），進行檢修或（huò）更換新的定子塊。　　3、采（cǎi）用本產品代替傳統磨機的（de）電機驅動係統的優點　　現階（jiē）段大多數的球磨機仍采用三相感（gǎn）應電動機（jī）、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的（de）效率和功率因（yīn）數，損耗大大降低，節約了能源。永（yǒng）磁電機通過變頻器進行（háng）調速，電機運行（háng）平穩，係（xì）統響應速度快，感應電機則起動相對困難。這些也是近（jìn）年來永磁電機應（yīng）用越（yuè）來越廣泛的原因。　　采（cǎi）用永磁（cí）直驅，取消了（le）中間的減速機、聯軸器、及齒輪（lún）的傳（chuán）動環節，縮短係統的（de）傳動鏈，直驅係統的傳動效率將提升至少20%。球磨（mó）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，還避免了傳統設備因漏油造成環境汙染。　　由於（yú）本產品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電機做成了多個小功率電（diàn）機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電（diàn）壓，但是不增加電機的輸（shū）入電流，電機不必采用高等級絕緣，模塊（kuài）化電（diàn）機采用多台小功率變頻器（qì）聯合供電。這樣設計降低（dī）了電（diàn）機的供電電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勢發生畸變，諧波含量（liàng）增加，平均轉矩下降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正常運行。而本（běn）產品進行了模塊化設（shè）計，每個模塊電機都具（jù）有一套獨立的控製係統，大大提（tí）升了電機控製的自由度,可以利用其多電（diàn）機（jī）結構和控（kòng）製（zhì）靈活的優（yōu）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（yú）的模（mó）塊數，也可（kě）切除故障（zhàng）子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會（huì）因電機發生故障而影響到生產工期（qī）。　　球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或（huò）重載產生震動等因素會發生轉子偏心現象，偏心嚴重時還會造成（chéng）電機掃膛損壞電機，實際（jì）生產（chǎn）中常常通過增加氣（qì）隙大小來（lái）預防（fáng）掃膛，而氣隙增大會導致永磁體用量（liàng）增加，提（tí）高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒（tǒng）偏心時保證定子與轉子之（zhī）間的間隙（xì）恒定，可將氣隙做的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃（sǎo）膛現（xiàn）象，同時因為該隨動式定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作時間更長，大（dà）體積球磨機檢修複雜，降低（dī）檢修次數就是提高生產效率。　　4、隨動式球（qiú）磨機（jī）裝配示意圖　　二、永磁直（zhí）驅立（lì）磨技術　　1、立磨直驅對比於傳（chuán）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（dān）一（yī），工（gōng）況適應（yīng）能力差。遇到（dào）突發事件，調（diào）整磨鞮高度來改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步電機采用（yòng）變頻調速，適應工況能力強。遇到突（tū）發（fā）事件，除調整磨輾高度（dù）外，還增加了速度調節以快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。　　(2）係統簡單,可靠性高　　傳統係統因（yīn）三（sān）相感應電（diàn）機無法在低速實（shí）現大轉矩輸出，需要（yào）額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機（jī）起動過（guò）程不對電網（wǎng）造成過大的衝擊，需增加軟（ruǎn）起動裝置。三相（xiàng）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（fù）雜（zá），係統運行的輔助設備很多。直驅係統由變頻控製係統控（kòng）製永磁同步電機起動（dòng），轉矩特性滿足（zú）需（xū）要，無需盤車係統和減速器，輔助係（xì）統少，結構簡單。　　(3）變頻器軟起動（dòng），起動過（guò）程隨意設定　　傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應（yīng）電機達到起動條件後，軟（ruǎn）起動（dòng）裝置起動三相感應電機（jī），係統運行。係（xì）統控製複雜（zá），低（dī）速無法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統（tǒng），將轉速提高到三相感應電機起動條（tiáo）件。直（zhí）驅係統直接變頻低（dī）速起動，係統直接運行，係（xì）統控製簡單。變頻控製起動過程可根據實際工況進行調（diào）整，以滿足各種工況的需求。低速可過載輸出，滿（mǎn）足起動需要，取代盤車係統。　　(4）無減速器，維護成本更（gèng）低,維（wéi）護（hù）次數少　　係統各構成單元均（jun1）需（xū）要時常檢查和定期維護，傳（chuán）統係統構成單元多。同時立磨減速器結構複雜需（xū）要經常維護，維護成（chéng）本費用高（gāo）。同時（shí）係統無法實現在低速運行的情況（kuàng）下（xià）進行係統維護。直驅係統構成單元簡單，變頻器（qì）控製永磁同步電機直接驅動，控製方便（biàn）。係（xì）統內無減速器，無需（xū）額外進行維（wéi）護，係統（tǒng）維護成本低。同時，係統可實現在電機低速運行（háng）情況下進行係統維護。　　(5）傳（chuán）動（dòng）效率高,節能效果明顯　　綜上（shàng）采用直驅（qū）永磁電機取代傳統驅動係統年節電量達181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統的優勢與球磨機直驅係統（tǒng）相同，這裏不再一—贅述（shù）。　　2、永磁直驅立磨結構示意圖　　本新型立磨結構采（cǎi）用永磁直驅電機驅動,提高了立磨效率。在立（lì）磨扶正軸承與壓力軸承上進行突破，通過設計一種雙向（xiàng）載荷扇形模塊（kuài）機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運（yùn）輸、裝配、維修，並降低成本,在工程實際（jì）中（zhōng）具有很強的實用型。　　針對大（dà）、中、小型不同尺（chǐ）寸的立磨，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的減（jiǎn）速機與三（sān）相異步電動（dòng）機，永磁直驅電機具有（yǒu）雙向載荷機構與（yǔ）不同的（de）放置位置，均能達到扶正與（yǔ）承壓的作用，並且（qiě）方便製造、裝（zhuāng）配維護，節省成本。均已申請專 利。

　　1、技術背景（jǐng）　　傳（chuán）統的球磨機、立磨機大都采用（yòng）三相異步電（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以（yǐ）及齒輪結構（gòu）進行驅動，導致球磨機的（de）傳動係統（tǒng）存在機械傳動鏈冗長、效率低、機構複雜、運（yùn）行維護工作量大等問題。　　沈陽（yáng）工業大學電機與控製技術研究（jiū）所與河南天美传媒在线機電設備有限（xiàn）公司聯合設計研（yán）發的（de）球（qiú）磨機、立磨機采用永磁直驅電機,通過將電動機與機（jī）械（xiè）結構進行機（jī）電一體化設計，取消動力傳輸的中間環節，做（zuò）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與功率因數，具有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免（miǎn）維護、自動化程（chéng）度高等優點。　　在控製（zhì）方麵,本（běn）產品電機定子采用了模塊化設計，不僅（jǐn）降低了加工、製造、運輸等（děng）難度，還相當於把（bǎ）一個大功率電機做成了多個小功率（lǜ）電機。模塊化（huà）電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但（dàn）是不增加（jiā）電機的輸入電流，電機不必采用高等級絕緣。模塊化電機采用多台小功（gōng）率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和（hé）使用的變頻器容量，從而降（jiàng）低成本。每個模塊電機都具有一套獨立的控製係統，大大提升了電機控製的自由度，球磨機（jī）運行在輕載工況（kuàng）時，完全可以隻運行部分模塊電機驅（qū）動球磨機。　　在結（jié）構方麵，本產品電（diàn）機（jī）的定子采用了一種自（zì）主設計研發的（de）隨（suí）動式結構，將整圓的（de）定子分（fèn）成若（ruò）幹個相（xiàng）互存（cún）在間隙的（de）小扇形塊，通過機械結構設計，確（què）定了（le）一種無論球磨機轉筒是否震動或偏心，定子（zǐ）塊始終跟（gēn）隨轉（zhuǎn）筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定（dìng）的結構。本產（chǎn）品通過機械結構設（shè）計保證定子與轉子間（jiān）的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象，因此（cǐ）電機的氣隙（xì）可（kě）以設計的比普通永磁直驅電機的（de）小很多，從而大幅降（jiàng）低（dī）電機永磁體用量，降低生產成本（běn），節約稀土資源，節能用電量。當（dāng）模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換新的模塊（kuài）電機即可正常運行。使（shǐ）用本產品完全不會因電機發生故障（zhàng）而影響到生（shēng）產工期（qī）。　　2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述　　本產品（pǐn）的隨動（dòng）式定子結構構成一種“小車結構”，滾筒就像公路，定子塊（kuài）就（jiù）像汽車。滾輪貼（tiē）合滾筒（tǒng）旋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（xiǎng）滾輪貼合滾（gǔn）筒，保證定子（zǐ）、轉子間隙恒定，在球（qiú）磨機因裝配誤（wù）差（chà）、軸承（chéng）磨損、滾（gǔn）筒形變（biàn）、重（chóng）載震動等原因造成電機偏心（xīn）、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（bú）必停機檢修。同時電機定子與轉子間的間隙（xì）也可以做的更小，減少永磁體用量，並且（qiě）因為隨動式結（jié）構，電機不會發（fā）生（shēng）掃膛現象。　　本產品電機的定子為隨動式（shì）結構,基於模（mó）塊化永磁直驅電機，采用獨立的扇形定子（zǐ）塊結構，其隨動原理是在定子塊的軸向兩側（cè）安裝滾輪且滾（gǔn）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（lián）的彈性機構。彈性機構（gòu）在球磨（mó）機滾筒不偏心時（shí）處於半壓縮狀態,如果球（qiú）磨機滾筒向上波動，轉筒會向上頂定子塊上安裝的滾輪（lún），進（jìn）而帶動定子塊向上移動，上（shàng）方彈性機構繼續壓縮;下方定子塊在受到永磁體對其向上（shàng）的吸引力的同時（shí），定子塊上的彈性機構將其向上頂，保證（zhèng）下方定子塊的滾輪（lún）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（fāng）向的移動，從而保證（zhèng）定子、轉子之間（jiān）的間隙不變。球磨（mó）機滾筒向下（xià）複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永（yǒng）磁體對其向下的吸引力的同時，彈性機構將上方其（qí）向下壓,下方定子塊被轉筒向下壓。　　本產品彈性裝置的壓力大小可調，對（duì）於不同位置的定子（zǐ）塊設置不同的壓力,避免因（yīn）彈性裝置設置的壓力過大（dà）造成滾輪或轉筒磨損較快。　　本產品（pǐn）將永磁電機采用（yòng）模塊化控製，根據不同（tóng）功率的電機設計采（cǎi）用不同個數的（de）隨動式（shì）定子塊構成一（yī）台模塊電機，一台整（zhěng）圓電機（jī）由（yóu）多台模塊電機構成,多台模（mó）塊（kuài）電機共用（yòng）同一個轉子，模塊電機包繞（rào）式安裝在球磨機滾筒上。相鄰隨動（dòng）式定子塊間設有固定在支（zhī）撐框架（jià）上的擋板來對定子塊進行圓周方向（xiàng）的限（xiàn）位。球磨機滾筒的法蘭處銜接T型支撐板,用於支（zhī）撐安裝電機轉（zhuǎn）子鐵心及磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊（kuài）安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球磨機的徑向依次拆卸密封外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之間的連接杆、彈性機（jī）構支撐架，即可（kě）將定子塊沿徑向拉（lā）出，進行檢修或更換新的定子塊。　　3、采用本產品代替傳統磨機的電機驅動係統（tǒng）的優點　　現階段大多數的球磨機仍采用三（sān）相感應電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪結構進行驅動。永磁同步電機與（yǔ）感（gǎn）應電機相比優勢是它有較高的效率和功率因數，損耗大大降（jiàng）低，節約（yuē）了能源。永（yǒng）磁電機通（tōng）過（guò）變頻器進行調速，電機運（yùn）行平穩，係（xì）統響應速度快，感應電機則起動相對困（kùn）難。這些也是（shì）近（jìn）年來永磁電（diàn）機應用越來越（yuè）廣泛的原因。　　采用永磁直驅，取消了中間的減速機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短係統的傳動鏈，直驅係（xì）統（tǒng）的傳動效率將提升至少20%。球磨機直驅係統的傳（chuán）動效率不僅得到大幅提升（shēng），而且直驅係統的故障（zhàng）率低，維（wéi）護檢修方便，還避免了（le）傳統（tǒng）設備因漏油造成環境汙染。　　由於本產品電機定（dìng）子采（cǎi）用了模塊化設計（jì），不僅降低了加工，製造，運輸等難度，還相當於把一個大功（gōng）率（lǜ）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降低（dī）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（huà）電機采用多台小功率變頻器聯合供電。這樣設計降低了電機（jī）的供（gòng）電電壓和使（shǐ）用的變頻器（qì）容量（liàng），從而降低成本。球磨機（jī）運行在輕載工況時,完（wán）全可以（yǐ）隻運行部分模塊電機驅動（dòng）球磨機。　　傳（chuán）統電機故（gù）障（zhàng）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（xià）降，轉矩波動顯著增加，無法繼續正（zhèng）常（cháng）運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊（kuài）電機都（dōu）具有一套獨立（lì）的控（kòng）製（zhì）係統，大大提升了電機控製的自由度,可（kě）以（yǐ）利用其（qí）多（duō）電（diàn）機結構和（hé）控製靈活的優（yōu）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可正常運行。模塊（kuài）化電（diàn）機具（jù）有冗餘的模塊數，也可（kě）切除故障（zhàng）子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本（běn）產品（pǐn）完全不會因電機發生故障而影（yǐng）響到生產工期。　　球磨機因加工誤差、軸承磨損、滾筒形變或重載產生震動等因素會發生轉子（zǐ）偏心現象，偏心嚴重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大小來預防（fáng）掃（sǎo）膛，而氣隙增大會導致永磁體用量（liàng）增加，提高電機製造成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保證定子與（yǔ）轉子之間的間隙恒定，可將氣隙做（zuò）的更小，減少永磁體用量，電機不會發生掃膛現象，同時因為該隨動（dòng）式（shì）定子結構在偏心時能繼續正（zhèng）常工（gōng）作，檢修次數更少，工作時間（jiān）更長（zhǎng），大體積球磨機檢修複雜，降低檢（jiǎn）修次（cì）數就是提（tí）高生產效率。　　4、隨動式球磨機裝（zhuāng）配示意（yì）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（diǎn）( 1）變頻調速控製，實現負載工況多樣性　　傳統立（lì）磨速度（dù）單一（yī），工況適應能力差。遇到突發事件（jiàn），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（bù）電機（jī）采用變頻調速，適應工況能力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增（zēng）加了速度調節以快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（kào）性高　　傳統係統因（yīn）三（sān）相感應電機無法在低速實現大轉矩輸出，需要（yào）額外的盤車係統滿足立磨的低速起動。為保證在電機起動過程不對（duì）電網造成過大的衝（chōng）擊，需增加軟起動（dòng）裝置。三相感應電（diàn）機起動後，通過減（jiǎn）速器滿足係統轉矩需要，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（biàn）頻控製係統控製永（yǒng）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（qì），輔（fǔ）助係統少，結構簡單。　　(3）變頻器軟起動（dòng），起動過程隨意設定　　傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相（xiàng）感應電機達到起動條件（jiàn）後，軟起動裝置起動三相感（gǎn）應電機，係統運行。係統控（kòng）製複雜，低速無（wú）法實現過載輸出。在低速過程需要盤車係統，將轉速提高到三相（xiàng）感（gǎn）應電機（jī）起動條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運行，係（xì）統控製簡單。變頻控製起動（dòng）過程可根據實（shí）際工況進行調整，以滿足各種工況（kuàng）的需求。低速（sù）可過載輸出，滿足起動需要，取代盤車係統。　　(4）無減速（sù）器，維護（hù）成本更低,維護次數少　　係統各（gè）構成單元均需要時常檢（jiǎn）查和定期維護，傳統係統（tǒng）構成單元多（duō）。同時立磨減速器結構複雜需要經常（cháng）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。直驅係統構成（chéng）單元簡單，變頻（pín）器控製永磁同步電機（jī）直接驅動，控製方便。係統內無減速器，無需額（é）外進行維護，係統維護成本低。同時，係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（gāo）,節能效果明顯　　綜上采用直驅（qū）永磁電機取代傳統驅動係統年節電量達（dá）181萬元。（按照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨（mó）機直驅係統的優勢與球磨機直驅係（xì）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（jié）構采用永磁直驅電機驅（qū）動,提高了立磨效率。在立磨扶正軸承與壓力軸承（chéng）上進行突破，通過設計一種雙向載荷（hé）扇形模塊機構替代大直徑軸承，方便加工、生產、運輸、裝配、維修，並降低成（chéng）本,在工程實際中具有很強的實（shí）用型。　　針對大、中、小型不同尺寸的立磨，分別設計了三（sān）種立（lì）磨專（zhuān）用永磁電機，代替傳統的減速（sù）機與三相異（yì）步電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷機構與不同的（de）放置位（wèi）置，均能達到扶正與承壓的作用，並且方便製造（zào）、裝配（pèi）維護，節省成（chéng）本。均已申請專 利。

　　1、技（jì）術（shù）背景　　傳統的球磨機（jī）、立磨機大都采用三相異步電動機、聯軸（zhóu）器、減速裝（zhuāng）置以及齒輪（lún）結構進行驅動，導致球磨機的傳（chuán）動係統存在機械傳動鏈冗長、效率低（dī）、機構複雜（zá）、運行維護工作量大等問題。　　沈陽工業大學電機與控製技術研究所與（yǔ）河南天美传媒在线機電設備有限公（gōng）司聯合設計研發的球磨機、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，做成直驅方案，能直接滿足荷載的需求（qiú），省去傳統（tǒng）磨（mó）機的減速機，顯著提（tí）高了電機的效（xiào）率與功率因數，具（jù）有節能、起動轉矩大、過載能力強、係統免維護、自動化程度（dù）高（gāo）等優點。　　在控製方麵,本產品電機定子（zǐ）采用了模塊化設（shè）計，不僅降低了加工、製造、運輸等難度，還相（xiàng）當於把一個大功率電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（jī）的輸入電壓，但是不增加電機（jī）的輸入（rù）電流，電機不必采用高（gāo）等級絕緣。模塊化電機（jī）采用多台小功率變頻器聯合供電，這樣設計降低了電機的供電電壓和使用的變頻器容量，從而降低成本。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）製的自由度，球磨機運行在輕載工況時，完全可以隻運行部分模塊電機驅動球磨機。　　在結構方麵，本產品電（diàn）機的定子采用了一種自主設計研發的隨動式結構，將整圓（yuán）的定子分成若幹個相互存在間（jiān）隙的小扇形塊，通過機械結構設計，確定了一種無（wú）論球（qiú）磨機（jī）轉筒是否震動或偏心，定子塊始終跟隨轉筒運動從而保持定子與轉子間隙恒定的結構。本產（chǎn）品通過機械結（jié）構設（shè）計保證定子與（yǔ）轉子間的間隙恒定，電機不會發生掃膛現象（xiàng），因此電機的氣隙可以設計的比普（pǔ）通（tōng）永磁直驅電機的小很多（duō），從而大幅降低電機永磁體用量，降低生（shēng）產成本，節約稀土（tǔ）資源，節能（néng）用電量。當模塊發生故障時，直接拆卸故障電機，更換（huàn）新的模塊電機即（jí）可正常（cháng）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。　　2、球磨機專用隨動式永磁直驅電機概述　　本產品的隨（suí）動式定子結構構成一種“小車結構（gòu）”，滾筒就像公路，定子塊就像汽車。滾輪貼合滾筒旋轉（zhuǎn）相當於汽車在公路行（háng）駛，公路的起伏不影（yǐng）響（xiǎng）車輪與地麵貼合，即滾筒偏心浮動不影響滾輪貼合滾筒，保（bǎo）證定子、轉子間隙恒定，在球磨機因（yīn）裝配誤差、軸承磨損（sǔn）、滾筒形變、重（chóng）載震動等（děng）原因造（zào）成電機偏（piān）心、氣（qì）隙不（bú）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。同時電機定子與轉子間的間隙也可以做的更（gèng）小，減少永磁體用量，並且因為（wéi）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，采用獨立的扇（shàn）形定（dìng）子塊結構，其隨動原理是在（zài）定子（zǐ）塊的軸向兩側安裝滾輪且滾輪貼合滾筒來確定定子與轉（zhuǎn）子間的間隙，定（dìng）子塊徑向外側設有與支撐（chēng）框架相連（lián）的彈性機構。彈性（xìng）機構在（zài）球磨機滾筒不偏心（xīn）時處（chù）於半壓縮狀態（tài）,如果球磨機滾筒向上波動，轉筒（tǒng）會向上頂（dǐng）定子塊上安裝的滾輪，進而帶動定子塊向上移動，上方彈性機構繼續壓縮;下（xià）方（fāng）定（dìng）子塊在受到永磁體對其向上的吸引力（lì）的同時，定子塊上的彈性機構（gòu）將其向上頂，保證下方定子塊（kuài）的滾輪依然貼合轉筒（tǒng）外表麵，使定子塊跟隨轉筒波動而進（jìn）行徑向與圓周方向的（de）移動，從而保證定子、轉子之間的間隙（xì）不變。球磨機滾筒向下複位或繼續向下波動，則上方定子塊在受到永磁體對其向下的吸引力（lì）的同時，彈性機構將上方（fāng）其（qí）向（xiàng）下壓,下（xià）方定子塊被轉筒向下壓。　　本產品彈性裝（zhuāng）置的壓力大小可（kě）調，對於不同位置的定子塊設置不同的壓力,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。　　本產品將（jiāng）永磁電機采用模塊化（huà）控製，根據（jù）不同功率（lǜ）的電（diàn）機設計采用不同個數的（de）隨動式定子塊構成一台模塊電機，一（yī）台整圓電機（jī）由多台模塊電機構（gòu）成,多（duō）台模塊電機共用同一（yī）個轉子，模（mó）塊（kuài）電（diàn）機包繞式安裝在球（qiú）磨機滾筒上。相鄰隨動式定子塊間設有固定在支撐框架上（shàng）的擋板來對定子塊進行圓（yuán）周方向的限位。球磨機滾筒的法蘭處銜（xián）接T型支撐板,用於支撐安裝電機轉子鐵心（xīn）及磁鋼。　　本產品的隨動式定子塊安裝拆卸十分便捷，隻需要沿球（qiú）磨機（jī）的徑向依次（cì）拆卸（xiè）密封（fēng）外殼、彈性機構、彈性機構與定子塊之（zhī）間的連接杆、彈性機（jī）構支撐架，即可將定子塊沿徑向拉出，進行（háng）檢修或更換新的（de）定子塊。　　3、采用本產品代替傳（chuán）統磨機（jī）的電機驅動（dòng）係統的優點　　現階段大多數（shù）的球磨機仍采用三相感應電（diàn）動機、聯軸器、減速裝置以及齒輪結構（gòu）進行驅動。永磁同步電機與感應電機相比優勢是它有較高的（de）效率和功率因數，損（sǔn）耗大（dà）大降低，節約了能源。永磁電（diàn）機通過（guò）變頻器進行調速，電機運行平穩，係統響應速度快，感應（yīng）電機則起動相對困難。這些也是近年來永磁電機應用（yòng）越來（lái）越廣泛的原因。　　采用永磁直驅（qū），取消了中間（jiān）的減速（sù）機、聯軸器、及齒輪的傳動環節，縮短（duǎn）係統的傳動鏈，直驅係（xì）統的傳動效率將提升至（zhì）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，還避免了傳統設備因漏（lòu）油造成環境汙染。　　由於本產（chǎn）品電機定子采用了模塊化設計，不僅降低了加工，製造（zào），運輸等難度（dù），還相當於把一個大功率電機做成了多個小功率電機。模塊化電機的控製技術可以實現降低大功率電機的輸入電壓，但（dàn）是（shì）不增加電機的輸入電（diàn）流，電機不必采用高等級絕緣，模塊化電機采用多台（tái）小功率變頻器聯合供電。這樣（yàng）設計降低了電機的供電電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況時,完全（quán）可（kě）以隻運行部分模塊（kuài）電機驅動球磨機。　　傳統電機故障時，會導（dǎo）致電機合成（chéng）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（zhe）增加，無法繼續正常運行。而本產品進行了模塊化設計，每個模塊電機都具有一套獨立（lì）的控（kòng）製係統，大大提升了電機控製的自由度,可以利用其多電機結構和控製靈活的優勢（shì），在發生故障時。可以直（zhí）接拆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（jù）有冗餘的模塊數，也可切除故障子模塊而控製其餘正常子模塊降額運行。使用本產品完全不會因電機發生故障（zhàng）而（ér）影響到生產工期。　　球磨機因加工誤差（chà）、軸承（chéng）磨損、滾筒形變或重載產（chǎn）生（shēng）震動等因素會發生轉子偏心現象，偏（piān）心嚴（yán）重時還會造成電機掃膛損壞電機，實際生產中常常通過增加氣隙大（dà）小來預防（fáng）掃膛，而（ér）氣隙增大會導致永磁體用（yòng）量增加，提高電機製造（zào）成本。隨動式定子結構的模塊電機，能在轉筒偏心時保（bǎo）證定子與轉子之間的間隙恒定，可將氣隙（xì）做的更小，減（jiǎn）少永磁體用量，電（diàn）機（jī）不會發生掃膛現象，同時因為（wéi）該隨動式（shì）定子結構在偏心時能繼續正常工作，檢修次數更少，工作（zuò）時間更長，大體積球磨機（jī）檢修複雜，降（jiàng）低檢修次數就是提高生產效（xiào）率。　　4、隨動式球（qiú）磨機裝配示意圖　　二、永磁直驅（qū）立磨技術　　1、立磨直驅對（duì）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，工況適應能力差。遇（yù）到突發事件，調整磨鞮高（gāo）度來（lái）改變係統工作環境，係統反應速度慢。永磁同步（bù）電機采用變頻調速，適應工況能（néng）力強。遇到突發事件，除調整磨輾高度外，還增加了速度調節以（yǐ）快速適應係統工作環境，係統反應速度更快。　　(2）係（xì）統（tǒng）簡單,可靠性高　　傳統係統因三相感應電機無法在低（dī）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（dòng）。為保證在電機起動過程（chéng）不對電網造成過大（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（qì）滿足（zú）係統轉矩需要，整個係統構成複雜，係統運行的輔助設（shè）備很多。直驅係統由變頻控製係統控製永磁同步電（diàn）機起動，轉矩特（tè）性（xìng）滿足需要，無需盤車係統和減速器，輔助係統（tǒng）少（shǎo），結構簡（jiǎn）單。　　(3）變（biàn）頻器軟起動，起（qǐ）動過程隨意設定　　傳統係統先由低速盤車係統起動，待三相感應電機達到起動條件後，軟起動裝置起動三（sān）相感應電機，係統運行。係統控製複雜，低速無法實現過載（zǎi）輸出（chū）。在低速過程需要盤車係統，將（jiāng）轉速提高（gāo）到三相感應電機起動（dòng）條件。直驅係統直接變頻低速起動，係統直接運（yùn）行，係統（tǒng）控製簡（jiǎn）單。變頻控製起動過程（chéng）可根據實際工況進行調整，以滿足各種工況的需求。低（dī）速可過（guò）載輸（shū）出，滿足起（qǐ）動需要，取代盤車（chē）係統。　　(4）無減速器，維護成本更低,維護次數少　　係統各構（gòu）成單（dān）元均需要時常檢查和定期維護，傳統係統構成（chéng）單元多。同時立（lì）磨減速器（qì）結構複雜需要經（jīng）常維護，維護成本（běn）費用高。同時（shí）係統無法實（shí）現在低速運行的（de）情況下進行係統（tǒng）維護（hù）。直（zhí）驅係統構成單元簡單，變頻（pín）器控製（zhì）永磁同步電機直接驅動，控製方便。係統內無減（jiǎn）速（sù）器，無需額外進行維護（hù），係統（tǒng）維護成本低（dī）。同時，係統可實現在（zài）電機低速運行情況下進行（háng）係統維護。　　(5）傳動效率高,節能效果明顯　　綜上采用直驅永磁電機（jī）取代傳統驅動係統年節（jiē）電量達181萬（wàn）元。（按（àn）照5000h,0.6元/kWh）立式鯤磨機直驅係統（tǒng）的優勢與球磨機直驅係統（tǒng）相同，這裏不再一—贅述（shù）。　　2、永磁直驅立磨結構示意（yì）圖　　本新（xīn）型立磨（mó）結構采用永磁直驅電機驅（qū）動,提高了立磨效率。在立磨（mó）扶正軸承與壓力軸承上（shàng）進行突破，通過設計（jì）一種雙（shuāng）向載荷扇形模塊機構替代（dài）大直徑軸（zhóu）承，方便加工、生產、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，分別設計了三種立磨專用永磁電機，代替傳統的（de）減速機與三相異步（bù）電動機，永磁直驅電機具有雙向載荷（hé）機構（gòu）與不同的放置位置，均能達到（dào）扶正與承壓的作用，並且方便製造、裝配（pèi）維護，節（jiē）省成本。均已申請專 利。