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　　? 学兔兔 、?? 匐? 化? 滚珠 轴承 电动机的实验研究? ??????? ???????????????????????????????? ????? 彭 勃，吴潇潇，魏鹏程，马新玲? ???????，? ??????．????，? ??????—?????，???????????? ?华东理工大学 机械与动力工程学院 ，上海 ???????? 摘 要 ：研究了滚珠轴承电动机的效率与转速问题。针对前人关于转动机理两种不同的解释 ，通过实? 验 证明 了热 变形驱动 理论的主导 地位 ，而 不是认可 度较高的 电磁感应?区动理论 。实验探究 了? 滚珠轴承电动机的电机参数转速和效率随电流的变化规律，并尝试改变润滑条件延长其使用? 寿命 。? ，? 关键词：滚珠轴承；电磁感应；热变形；电机参数? 中图分类号 ：??????? 文献标识码 ：?? 文章编号 ：????????????????????上?????????? ???：???．????／?．????．???????????．????．???上 ?．???? ? 引言? ????????????和????????等 。? 滚 珠 轴 承 电 动 机 是 一 种 非 常 神 奇 的 电 动 机? ?．? 电磁感应驱动论? ?如 图 ?所 示 ? 。它不 需要 传 统 电机 的磁 场 、线 圈? 如 图 ?所 示 ，??为 轴 上 电 流 ， 它 产 生 环 向磁? 等结构 ，只需要在两个滚珠轴承和一根轴组成轴? 场 ??，当 滚珠 滚 动 时 ，取 赤 道截 面 外 圈为 研 究 对? 承 装置 后 ，给 它 通上 电流 。 电流依 次通 过 轴 承 ?的? 象 ，通 过 该 封 闭 圆环 的 磁 通 量 发 生 变 化 ，根 据 法? 外圈，滚珠，内圈，轴 ，和轴承?的内圈，滚珠 ，? 拉 第 电磁 感 应 定 律 ，该 圆 环 上 感 应 产 生磁 通 量变? 外 圈 ，与 电 源组 成 回路 即可 。 电源 电压 要 求 不 高? 化 趋 势 相 反 的磁 场 ??。这 样 ，该 截 面 的 其 它 直 径? ???左 右 ?， 交流 、直 流 皆 可 。但 由于 整套 装 置? 的 圆环 共 同加 强 此 作 用 ，而 不 同截 面 产 生 的 感 应? 的电阻很小，其 电流会很大 ????以上 ?。只要给? 磁 场 与??方 向 相 同 ，进 一 步加 强 感 应 磁 场 强 度 。? 轴 一 个 初 始 的 转 动 ，轴 就 会 在轴 承 的作 用 下 加 速? 在 轴 上 任 取 一 点 面 积 微 元 ，在 此 处 电 流 和 感 应磁? 至 指 定 转 速 ，其 功 用 相 当 于一 个 电动 机 。究 竟 是? 场 的作用下产生安培力 ，安培 力的方向与初始转? 什么原 因使轴能持续转动 ?轴的转速 与电流 的变? 动 方 向相 同 ，’即产生 了动 力?。? 化之 间遵循什么规律?这套 装置 的效率如何 ?本? 文 带 着 以 上 疑 问 搭 建实 验 装置 进 行 了一 系列 的 探? 索 与研 究 。? ? ????? 图? 电 磁 感 应 驱 动 论 原 理 图? 轴 承 ?? ?．? 热变形驱动论? 图? 滚动轴承 电机装置示意图? 如 图 ?所 示 ， 滚 珠 沿 逆 时 针 转 动 。在 状 态 ?? 时 ，接 触 点 处 因 接 触 电 阻较 大 ， 电流 通 过 时 会 产? ? 转动机理? 生 很 大 的 电 阻热 ，导 致 滚 珠 沿 径 向膨 胀 。随 着 滚? 当今 学术界对于滚珠轴承电机转 动机理 的解? 珠 的 旋 转 ， 进 入 状 态?， 接 触 点 的 改 变 导 致 先 前? 释可 分为 两种 ??，一种 是 电磁 感 应驱 动论 ，代表 学? 高温膨胀 区不再 为接触 区域 ，因不与 内外 圈接触? 者有?．??????????、??????．?????????等 ； 另一? 后获 得 冷 却 ?红 色 区 域 ? ，而 新 的 部 分 由于 与 内? 种是热变形驱动论，代表学者有????????????似?、? 外 圈接触而形成新的高温膨胀区域 ，如此周而复? 收稿日期：??????????? 作者简介：彭勃 ?????一?，男，本科 ，研 究方 向为过程 装备 与控 制工程。? ????? 第??卷 第 ??期 ????— ???上 ?? 学兔兔 ? 学兔兔 ?? ???? 似? 从 图?可 以看 出 ：? 有效延长轴承 电机的寿命 ，使其稳定运转的时间? ??最 大转 速 随 电流增 大而增 大 ；? 更长 ，对其在工程上的应用有着重大意义 。汽车? ?? 由开始 转 动 至最 大转 速 加 速 阶段 ，时 间随? 轴 承 为 实 现 高 温 条 件 下 的 良好 润 滑 ， 通 常 会 加 入? 电流 增 大而减 短 ；? 一 种名为二硫化钼的物质 ，本文尝试将二硫化钼? ??轴承 的寿 命 随 电流 增 大而 显著 缩短 。? 润 滑 脂和 分 析纯 二 硫 化钼 粉 均 匀地 加入 开 式???轴? ?．? 电机效率? 承 的缝 隙 中 ，轴 承转 速和 寿命 得到 一 定改 善 。? 用 电 子天 平 测得 木 质 飞轮 的 质量 为 ???，设 定? 在本 文实验中，滚珠 轴承的角色非常特殊 。? 飞 轮 为唯 一对 外做 功 元件 。以???恒 流条 件下 的数 ? 因 为 要 有大 电流 通 过 ，必 须保 证 轴 承 良好 的 导 电? 性 ， 而润 滑 油 的使 用 ，会 使 滚 珠 与 内外 圈 接 触 出? 据 为计 算示 例 ，如下 ：? 形 成一层润 滑油膜 。润滑油膜虽然不仅可 以有效? ??轮?吉?尺??号×?．??×?．?????×??????。?? 减少磨损 ，还能起到散热降温 的目的??，但也阻碍? 了电流 的通过 ，更容易在高温下烧结 ，导致失效? ?一? ?? ?×??×???一???? 产生 。? — 面 一 ? — ? 一? 为研 究何种润滑条件下 ，轴 承的寿命 最长 ，? ： 三—?————：?—??? ???石石——一 ?：?．???? ／??? ‘? ??／? 本文对 比使用 了闭式轴承????? ???等级 ，内含? 润滑油?和开式高速轴承??????等级?。在相同? ?输出 ? ?? 话 ’? ??????一?× ?．???? 电流强度下 ，闭式轴承 ?无润滑油 ?和开式轴承? ? ?．???????一??? ·? ?／?? ?有润滑 油?在转速 ?指最大转速 ?和寿命的数? 据对 比如 表?所 示 。? ?黜 ? 。? ?．??×????×— ■ 面 ? 一 ? 表? 闭式轴承与开式轴承转速与寿命数据对比表? ? ?．??× ??一?? ? ???? ???? ???? ?枞 ? ??? ?．?????? ? ?????? ? 轴承? 形式? 转速? 寿命? 转速? 寿命? 转速? 寿命? ?．???? ???? ?????? ???? ?????? ???? ?????? ???? ??：??一 ：? —一 — ：? ???．?，??×????? 。。 ?? ???·?? ? ? 开式? ????? ???? ????? ??? ????? ??? 闭 式? ?? ?? ????? ??? ????? ??? 其 他 各组数 据 计算 结果 如表 ?所示 。? 对表 ?中数 据进 行 分析 ，可 以得 到 以