免维护磁控式无轴承电动机

河北省邢台市二十冶综合学校小学二分校 金杨宇烁 岳晓东

一、问题提出

我们经常见到轴承损坏的情况，比如在电动自行车上会出现，在汽车上也会出现轴承磨损的情况，甚至由于轴承的磨损会酿成严重的交通事故。那么轴承的磨损是什么原因造成的呢？我们能不能减少摩擦呢？

我们了解到有一种磁悬浮列车，它的时速可达400千米。为什么磁悬浮列车能跑得那么快呢？难道磁悬浮列车在行驶的过程中摩擦最小吗？它又是怎样减小摩擦的呢？

针对这些疑问，我们开始了如何减少电机轴承磨损，甚至设计一种新型电机的探究之旅。

二、材料搜集

通过搜集相关资料，我们知道了磁悬浮列车是一种靠磁悬浮力（即磁体的吸力和排斥力）来推动的列车，由于其轨道的磁力使之悬浮在空中，行走时不同于其他列车，它的车轮不需要直接撞触地面，因此只受来自空气的阻力。磁悬浮列车的速度可达每小时400千米以上，比时速达380多千米的轮轨高速列车的运动速度还要快。磁悬浮列车之所以能达到这么高的速度，主要是靠磁力使列车悬浮于空中。那么，是不是也可以利用磁体之间这种力的作用来实现无轴承运转的电机呢？

三、设计方案

两个物体接触才会产生摩擦，如果让两个物体不接触就会消除摩擦（不考虑空气造成的摩擦力）。因此我们具体的设计方案包括如下几部分：

1.磁体之间的相互作用可以使物体之间免除接触从而消除摩擦，这样选择电机并去掉轴承部分。

2.选择磁铁，制作电机轴承的延长杆。

3.研究固定支架部分。

4.准备组装并调试磁铁及电机的位置。

5.固定它们的最佳位置并布置线路。

具体设计方案示意图如图1所示，实物如图2所示。

四、设计原理

这个项目应用了磁体之间相互作用的原理（同名磁极互相排斥，异名磁极互相吸引）以及物体平衡时受力的大小和方向的关系。

图1

图2