免維護磁控式無軸承電動機

河北省邢臺市二十冶綜合學校小學二分校 金楊宇爍 岳曉東

一、問題提出

我們經常見到軸承損壞的情況，比如在電動自行車上會出現，在汽車上也會出現軸承磨損的情況，甚至由于軸承的磨損會釀成嚴重的交通事故。那么軸承的磨損是什么原因造成的呢？我們能不能減少摩擦呢？

我們了解到有一種磁懸浮列車，它的時速可達400千米。為什么磁懸浮列車能跑得那么快呢？難道磁懸浮列車在行駛的過程中摩擦最小嗎？它又是怎樣減小摩擦的呢？

針對這些疑問，我們開始了如何減少電機軸承磨損，甚至設計一種新型電機的探究之旅。

二、材料搜集

通過搜集相關資料，我們知道了磁懸浮列車是一種靠磁懸浮力（即磁體的吸力和排斥力）來推動的列車，由于其軌道的磁力使之懸浮在空中，行走時不同于其他列車，它的車輪不需要直接撞觸地面，因此只受來自空氣的阻力。磁懸浮列車的速度可達每小時400千米以上，比時速達380多千米的輪軌高速列車的運動速度還要快。磁懸浮列車之所以能達到這么高的速度，主要是靠磁力使列車懸浮于空中。那么，是不是也可以利用磁體之間這種力的作用來實現無軸承運轉的電機呢？

三、設計方案

兩個物體接觸才會產生摩擦，如果讓兩個物體不接觸就會消除摩擦（不考慮空氣造成的摩擦力）。因此我們具體的設計方案包括如下幾部分：

1.磁體之間的相互作用可以使物體之間免除接觸從而消除摩擦，這樣選擇電機并去掉軸承部分。

2.選擇磁鐵，制作電機軸承的延長桿。

3.研究固定支架部分。

4.準備組裝并調試磁鐵及電機的位置。

5.固定它們的最佳位置并布置線路。

具體設計方案示意圖如圖1所示，實物如圖2所示。

四、設計原理

這個項目應用了磁體之間相互作用的原理（同名磁極互相排斥，異名磁極互相吸引）以及物體平衡時受力的大小和方向的關系。

圖1

圖2