CN103985309A - 一种无刷发动机教学实训装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种无刷发动机教学实训装置，包括支架，线圈绕组，转子，所述支架上设置支承轴，转子包括安装板和磁铁，在安装板上对称嵌装两磁铁，安装板安装在支承轴且以支承轴为中心转动，在安装板左右两侧对应每块磁铁设置若干柱状铁芯，每个柱状铁芯上设置所述线圈绕组，所述线圈绕组连接形成电流回路，在电流回路上串联指示灯。本发明结构简单、成本低廉、能直观显示无刷发动机的工作原理的无刷发动机教学实训装置，为学生学习教学课程、训练学生动手能力、理论联系实践提供科学的教学工具，以克服现有技术的不足。

Description

一种无刷发动机教学实训装置

技术领域

本发明涉及教学用具技术领域，更具体地说，涉及一种无刷发动机教学实训装置。

背景技术

高职、中职等电气、自动化、机电一体化等专业教学中，学习发动机原理、组装、维修简单发动机组是其中一个必须的技能训练。目前，这种技能的训练，大部分是通常教科书配合幻灯片演示来进行，或者是找一发动机进行实体拆装，而没有规范的实训设备，直接影响教学质量。为了提高学生对发动机原理的学习质量，有必要开发一种新的教学器具，以满足教学的需要。

发明内容

本发明需要解决的技术问题是，提供一种结构简单、成本低廉、能直观显示无刷发动机的工作原理的无刷发动机教学实训装置，为学生学习教学课程、训练学生动手能力、理论联系实践提供科学的教学工具，以克服现有技术的不足。

本发明的技术方案是：一种无刷发动机教学实训装置，包括支架，线圈绕组，转子，所述支架上设置支承轴，转子包括安装板和磁铁，在安装板上对称嵌装两磁铁，安装板安装在支承轴且以支承轴为中心转动，在安装板左右两侧对应每块磁铁设置若干柱状铁芯，每个柱状铁芯上设置所述线圈绕组，所述线圈绕组连接形成电流回路，在电流回路上串联指示灯。

所述安装板由皮带传动机构驱动，所述皮带传动机构包括主动轮、从动轮、和皮带，所述从动轮与安装板连接且同步转动。

所述主动轮中心设置轮轴，所述轮轴设置在支架上，所述轮轴的一端连接手柄摇把。 

所述支架上设置一对轮轴轴承，所述主动轮中心设置轮轴，轮轴安装在轮轴轴承上，轮轴的一端连接调速电机。

所述支架上设置支承轴轴承，所述支承轴安装在支承轴轴承上，所述支承轴的一端连接调速电机。

所述安装板上两磁铁的N极方向相反。

所述支架为框架式的，所述柱状铁芯分别固定在支架的两侧竖框上，位于在同一竖框上的柱状铁芯的外端连接有铁板。 

本发明的有益效果是：1）通过本发明的教学器具，可以感性直观地、轻松地学习并认识切割磁力线产生电流的物理现象，学习发动机的发电原理。

2）可训练学生掌握发动机线圈绕组的接线方法和增加磁通量的技巧。

3）本发明的实训装置通过转动磁铁安装板来实现线圈绕组切割磁力线，从而在发动机上无需配置现有的发动机上常用的接触器（又称电刷），因此，对于无刷发电原理的教学提供极大帮助。本实训装置结构简单、原理直观，特别适用于针对一般理工科学生而进行的实验教学和性能试验研究的需要。

附图说明

图1为本发明无刷发动机教学实训装置的结构示意图。

图2为本发明无刷发动机教学实训装置的安装板结构示意图。

图3为图1的A部放大图。

图4是本发明无刷发动机教学实训装置的电气原理图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作进一步的描述。

参见图1-4，本发明提供一种无刷发动机教学实训装置，包括支架1，线圈绕组12，转子，支架上设置支承轴8，转子包括安装板2和磁铁10，在安装板2上对称嵌装两磁铁10，安装板2安装在支承轴8且以支承轴8为中心转动，在安装板2左右两侧对应每块磁铁10设置若干柱状铁芯11，每个柱状铁芯11上设置线圈绕组12，线圈绕组连接形成电流回路，在电流回路上串联指示灯4。本发明提供一种用于结构简易、操作方便的的教学辅助用具，将安装板转动时，磁铁随之旋转，此时，线圈绕组相对磁铁而言，是对磁力线进行切割的，因此，在线圈绕组内产生电流，参见图4，当所有线圈绕组串联，且在回路上连接有指示灯时，回路的电流可使指示灯发光。随安装板的转动速度越大，指示灯的亮度越亮。

支架为框架式的，支承轴8固定在两侧竖框之间，两侧竖框上设置有多个通孔，柱状铁芯11的一端穿过通孔，以六角螺母13固定在竖框上。每个柱状铁芯11上设置线圈绕组12，而且，柱状铁芯11还可从通孔上伸出支架外，在支架竖框外的部位上继续缠绕一段线圈绕组，从而使装置产生更大的电流。

安装板由皮带传动机构驱动，如图1所示，皮带传动机构包括主动轮7、从动轮5、和皮带6，主动轮中心设置轮轴，轮轴设置在支架上，轮轴的一端连接手柄摇把9，摇动手柄摇把9可使主动轮7转动。从动轮5与安装板2连接，因此，当皮带带动从动轮5旋转时，安装板2同步转动，磁铁10也随之周向转动，从而，使线圈绕组切割磁力线。如图4所示，安装板2上两磁铁10的N极方向相反。在安装板2两侧对称设置的线圈绕组12的绕线方向相同，当安装板上的磁铁的位置刚好正对左右两侧的四个柱状铁芯11时，根据右手定则，在线圈绕组内产生如箭头所示方向的电流，当磁铁继续按图示方向转动时，磁力线逐渐远离线圈绕组，电流幅度减弱，转动90度时，其电流值是最弱的，当继续转动至180度时，第二块磁铁的S极正对上方右侧的柱状铁芯，此时，电流方向与图示方向相反，其峰幅也达到最大值。在本发明的装置中，通过磁铁的旋转运动，在线圈绕组内产生正弦变化的交流电流，通过导线将四线圈绕组按串联方式连接，且在电路上串联一电灯，以一定速率转动安装板，电灯即可发光。在本发明中，磁铁的大小是直径22mm,厚10mm；柱状铁芯直径12mm,长60 mm, 每个线圈绕组的铜线直径0.65mm,长3米，当安装板以0.8米/秒的线速度转动时，每个线圈绕组可产生0—0.8V的空载电压。

作为另一实施方式，也可以电机驱动的方式取代手动摇把的方式，主动轮中心设置轮轴，在支架1上设置一对轮轴轴承，轮轴安装在支架两竖框的轮轴轴承上，轮轴的一端连接调速电机，调速电机的输出轴联接轮轴，由调速电机取代手动摇把驱动皮带传动机构，从而使电流更稳定，观摩效果更加理想。除皮带传动机构的驱动方式外，其余结构与上述实施例相同，在此不一一描述。

作为另一实施方式，在上述实施例的基础上，也可在支架的两竖框上设置支承轴轴承，支承轴8安装在支承轴轴承上，支承轴8的一端连接调速电机。调速电机的输出轴联接支承轴，由调速电机直接取代皮带传动机构带动安装板旋转运动。其余结构与上述实施例相同，在此不一一描述。

更进一步地，参见图3，柱状铁芯通过六角螺母分别固定在支架的两侧竖框上，因此，可在位于在同一竖框上的柱状铁芯的外端连接有铁板，铁板上有通孔，通孔的位置与大小与两柱状铁芯的距离与直径相适配，通过六角螺母使铁板与两柱状铁芯连接。增加了铁板后，相当于两柱状铁芯的质量增加，可以看到，在其它条件不变的状况下，电灯的亮度增加。从而验证了铁芯质量增加，可使磁通量增大，从而电流增加。在教学时，由学生通过叠加多块铁板，实验验证磁与电的转化原理，加深对原理的掌握程度。

实践中，还可利用本发明装置，让学生通过对不同线圈绕组的连接方式的尝试，学习电气原理。

以上公开的仅为本发明的具体实施例，并不构成对本发明保护范围的限制，凡依本发明技术方案所作的无需经过创造性劳动的改变，都应落在本发明的保护范围发明之内。

Claims (7)

1.一种无刷发动机教学实训装置，包括支架，线圈绕组，转子，其特征在于：所述支架上设置支承轴，转子包括安装板和磁铁，在安装板上对称嵌装两磁铁，安装板安装在支承轴且以支承轴为中心转动，在安装板左右两侧对应每块磁铁设置若干柱状铁芯，每个柱状铁芯上设置所述线圈绕组，所述线圈绕组连接形成电流回路，在电流回路上串联指示灯。

2.根据权利要求1所述的无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述安装板由皮带传动机构驱动，所述皮带传动机构包括主动轮、从动轮、和皮带，所述从动轮与安装板连接且同步转动。

3.根据权利要求2所述的无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述主动轮中心设置轮轴，所述轮轴设置在支架上，所述轮轴的一端连接手柄摇把。

4.根据权利要求2所述的无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述支架上设置一对轮轴轴承，所述主动轮中心设置轮轴，轮轴安装在轮轴轴承上，轮轴的一端连接调速电机。

5.根据权利要求1所述的无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述支架上设置支承轴轴承，所述支承轴安装在支承轴轴承上，所述支承轴的一端连接调速电机。

6.根据权利要求1所述的无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述安装板上两磁铁的N极方向相反。

7.根据权利要求6所述的无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述支架为框架式的，所述柱状铁芯分别固定在支架的两侧竖框上，位于在同一竖框上的柱状铁芯的外端连接有铁板。