物 理 報 告磁浮列車

四電機一 B

4990J128 紀旭鴻4990J130 黃琨展4990J049 黃騰緯

前 言 磁浮列車這項科技發明前，前就已經有人先發明

利用空氣使車子浮起來的『氣浮式』這項交通工具，但是這種氣浮式只適用於水上而並不適用在陸地上的交通工具，因為當氣浮式列車行駛進入隧道後，就不能浮起來了，也是因為氣浮式列車在設計上有困難之處，所以科學家改用磁浮式，而就因為這個因素，才使得磁浮列車的發展脫穎而出，成為現代新科技代表之一。

磁 懸 浮

磁浮列車是利用同極性之間的磁場的排斥力，作為列車的支撐與引導。利用磁性間的排斥力使列車上浮，假使列車因某種因素降落於快接近地面時，將會被一股強大的排斥力反彈，當列車被反彈時同時也受到地心引力的影響，磁力與地心引力兩種力量巧妙的使車身保持穩定、平衡。

磁浮引導： 如圖所示，為了使車身保持在軌 上方，不致於左右飄移不定。所 以懸浮線圈和引導線圈的任一方 都有接電力電纜，能保持列車行 駛在軌道的中央，藉由軌道和列 車較遠端產生的吸引力和較近端 產生的排斥力，使列車保持於軌 道的中心，不會偏向任何一邊。

摩 擦 力

磁浮列車快速行駛的秘密： 利用磁性間的排斥力，使得列車上浮。磁浮列車的行駛是利用磁力懸浮的原理使車輛浮於地面 1 到 10公分，以減少摩擦力。又因為列車的風的阻力以及地心引力及地面摩擦力已減到最低。所以移動就可以獲得最大的速率，在最理想的狀態下列車是會不間斷地運行於軌道上。

無摩擦力影片

磁 推 進

磁浮列車是利用線性馬達直接將電能轉換成推動力。線性馬達就像傳統馬達攤開來一樣，把線圈繞成直條狀，使原本旋轉的磁場變成了直線方向進行的磁場，而轉子的轉動也變成了直線移動，可將轉子或定子任一個裝置於列車下方，另一個則裝置於軌道上，這樣就可以利用線性馬達推動磁浮列車 ( 如右圖 ) 。 再與列車兩側和軌道

兩側的線圈，只要通 上電流就會變成電磁 鐵。只要在車身上交互排列 N 極和 S 極的磁鐵，因此只要變換軌道兩側的電流方向，使列車與軌道的磁鐵極性相同，就會產生推拉車箱的力量使列車推進。

所以磁浮列車啟動後，這種推拉的磁性關係就會跟著變化，所以設在軌道兩側的電磁鐵需通以適當的交流電來變換磁性，所以交流電的電壓和頻率可以用來控制列車的速度。 ( 如下圖 )

磁 煞 車

磁浮列車本身具有額外的一項優點，就是煞車裝置。利用楞次定律，當有磁通量的改變時，必然會感應出電流，這種電流的作用是用來反抗原先的磁通變化量，這一個現象即代表著一種自然的煞車裝置。並藉由改變電壓、頻率及分極作用，使轉化器控制線性馬達的推進力，以達到煞車目的。

例如：一個鐵盤自兩極強的磁極間落下，會因為鐵盤感應電流所導致的磁力作用與落下的重力相反，稍稍減緩。

結 論 磁浮列車不只可以用來發展高速火車，它用來做低

速的捷運系統一樣可以有許多好處。例如噪音的問題，都市捷運系統大多位於人口稠密的都會區，甚至不可避免的會經過住宅區，人們對於捷運系統的噪音已經是可以說是深惡痛絕。台北木柵線的馬特拉系統選用橡膠輪胎的主要原因就是希望降低噪音，結果噪音雖然有降低。但磁浮列車輛可以說是噪音問題的唯一解決之道，原因在於磁浮車輛無車輪與軌道接觸所產生的噪音，車輛本身也無會產生噪音的齒輪箱等傳動機構，同時磁浮車輛對軌道所產生的是整個磁鐵面的面接觸而不似車輪對軌面的點接觸，對於地面所產生的振動感會較低。

台灣是否可以發展磁浮列車呢 ? 目前磁浮列車每公里造價約 1200萬美金，如果考慮目

前的經濟效益及成本考量，所以目前是不太可能引進高速磁浮列車，但台灣未來是有發展的空間。

高速磁浮列車有轉轍的問題是非常專門的，台灣里程數短須常常變換軌道調度的地區，故不方便所以國外尚在實驗中並行駛於專線路。

台灣目前較適合引進像日本『東部丘陵線』的低速磁浮列車的速度可達 100 公里，低速磁浮可以代替台北的捷運，捷運有噪音、環保等等的問題，但是低速磁浮如果取代捷運系統，將可以解決噪音問題，雖然造價高但這是蠻適合取代有許多問題的捷運系統的方法。

報 告 完 畢

參考文獻 http://www.shs.edu.tw/works/essay/2006/03/2006033011525810.pdf http://www.nsc.gov.tw/sci/exhibit/maglev_train/2/index.htm http://win2k.klgsh.kl.edu.tw/ftproot/s93105/train2.htm http://www.youtube.com/watch?v=74WQL09H_DE&feature=related　

　

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