CN104143280A

CN104143280A - 内阻可调直流电机演示教具

Info

Publication number: CN104143280A
Application number: CN201410297116.6A
Authority: CN
Inventors: 郭金虎; 陆光华
Original assignee: JIANGSU XINGHUA MIDDLE SCHOOL
Current assignee: JIANGSU XINGHUA MIDDLE SCHOOL
Priority date: 2014-06-28
Filing date: 2014-06-28
Publication date: 2014-11-12
Anticipated expiration: 2034-06-28
Also published as: CN104143280B

Abstract

本发明涉及内阻可调直流电机演示教具。包括底座，线圈A、B，模拟电机内阻；所述电机转轴上绕有线圈A、B，且线圈和线圈B的实质是同一组线圈，将此线圈的中央剪断后引出两根导线，连接一对铜半环A；所述模拟电机内阻上的电阻可调，且可插接于一对模拟电机内阻接线柱中；所述直流电压表用于测定电源工作电压、内电压、机械电压。本发明的有益效果是：能够演示直流电机内阻变化、磁场强弱变化、磁场方向改变对电机转速、工作电流的影响，还可演示磁极对于线圈不对称时，电机转轴对转轴支座的磨损影响；测定电源电压并与机械电压、内电压之和进行比较，可验证电机工作时能量守恒，因此本发明是一种操作性很强的直流电机教学研究演示教具。

Description

内阻可调直流电机演示教具

技术领域

本发明涉及教学设备直流电机工作原理研究领域，具体涉及一种内阻可调直流电机演示教具。

背景技术

目前教学用直流电机模型功能单一，多数由固定的定子、转子、电刷、滑环等组成，接通恒压源后，即以恒定转速转动，用于演示直流电机工作原理；但是，如果要研究直流电机内阻变化、磁场强弱、磁场方向对电机转速、工作电流的影响，就比较困难，因为厂家出售的直流电动机模型各个零部件都是固定不可移动的；也无法测定电源电压与内电压、机械电压的定量关系，因此需要一种供教学研究用的直流电机，解决中学物理电机演示教具存在的一些演示功能不足的缺陷。

发明内容

为了便于中学物理电机实验教学研究，本发明解决了上述中学物理电机演示教具存在的一些演示功能不足的缺陷，能够演示直流电机内阻变化、磁场强弱、磁场方向对电机转速、工作电流的影响，能够测定电源电压与内电压、机械电压的定量关系。

本发明采用如下技术方案，一种内阻可调直流电机演示教具，包括底座，线圈A，线圈B，电机转轴，一对转轴支座，一对铜半环A，一对铜半环B，一对电刷A，一对电刷B，一对磁极，一对距离调节器，一对弹簧，一对模拟电机内阻接线柱，机械电压测定接线柱A,机械电压测定接线柱B，一对电源接线柱，电机内阻电压表，机械电压测定电压表A，机械电压测定电压表B，直流电流表，电源电压测定电压表，模拟电机内阻，直流电源；所述底座上安装了一对转轴支座，一对转轴支座之间连接电机转轴，电机转轴上绕有线圈A和线圈B，所述线圈A的匝数等于线圈B的匝数，且线圈A和线圈B的实质是同一组线圈，其电阻率很小，截面较粗，直流电阻可忽略，将此线圈输入端连接一对铜半环B，将此线圈的中央剪断后引出两根导线，连接一对铜半环A；所述一对铜半环A固定于电机转轴上，且紧靠电刷A，所述电刷A通过导线连一对模拟电机内阻接线柱；所述一对铜半环B固定于电机转轴上，且紧靠电刷B，所述电刷B通过导线连接一对电源接线柱，所述一对磁极位于线圈的两侧，磁场方向垂直于电机转轴，所述一对磁极的N、S极方向可调，且它们与线圈的距离可通过调节一对距离调节器改变，所述一对弹簧能使一对磁极定位。

进一步地，所述电机内阻电压表通过导线连接到一对模拟电机内阻接线柱，所述模拟电机内阻上的电阻可调，且可插接于一对模拟电机内阻接线柱中；所述直流电流表串联在电源接线柱上，用于测定线圈工作电流或模拟电机内阻上的电流；机械电压测定电压表A、机械电压测定电压表B，通过接线柱分别与线圈A和线圈B并联，分别测定两组线圈的机械电压；电源电压测定电压表与电源接线柱并联，测定总电源电压；电机内阻电压表与一对模拟电机内阻接线柱并联，模拟测定线圈内电压。

进一步地，由于本发明采用双电刷结构，且两组线圈的采用特殊的接法连接于双电刷，因此，当一端连接直流电源，必须插上模拟电机内阻，电机才能转动；一对模拟电机内阻接线柱和一对电源接线柱可双向互换使用，即直流电源连接模拟电机内阻接线柱，模拟电机内阻连接于一对电源接线柱，演示效果不变。

进一步地，所述机械电压测定电压表A、机械电压测定电压表B，通过测定两组线圈上电压之和得到机械电压，通过测定模拟电机内阻上电压得到电机内电压，测定电源电压并与机械电压、电机内电压之和进行比较，可验证能量守恒定律，本装置能测定两组线圈机械电压，这是以往教具所无法测定的。

本发明的有益效果是：能够演示直流电机内阻变化时、磁场强弱变化、磁场方向改变对电机转速、工作电流的影响，还可演示磁极对于线圈不对称时，电机转轴对转轴支座的磨损影响；测定电源电压并与机械电压、内电压之和进行比较，可验证电机工作过程符合能量守恒，因此本发明是一种操作性很强的直流电机教学研究演示教具。

附图说明

图1为本发明的结构示意图；

图2为本发明的俯视平面结构示意图；

图3为本发明的直流电机原理方框图；

其中，1-底座，2-线圈A，3-线圈B，4-电机转轴，5-转轴支座，6-铜半环A，7-铜半环B，8-电刷A，9-电刷B，10-磁极，11-距离调节器，12-弹簧，13-一对模拟电机内阻接线柱，14-机械电压测定接线柱A，15-机械电压测定接线柱B，16-电源接线柱16，17-电机内阻电压表，18-机械电压测定电压表A，19-机械电压测定电压表B，20-直流电流表，23-电源电压测定电压表，22-模拟电机内阻，23-直流电源。

具体实施方式

实施例1，如图1、图2、图3所示，本发明采用如下技术方案，一种内阻可调直流电机演示教具，包括底座1，线圈A2，线圈B3，电机转轴4，一对转轴支座5，一对铜半环A6，一对铜半环B7，一对电刷A8，一对电刷B9，一对磁极10，一对距离调节器11，一对弹簧12，一对模拟电机内阻接线柱13，机械电压测定接线柱A14,机械电压测定接线柱B15，一对电源接线柱16，电机内阻电压表17，机械电压测定电压表A18，机械电压测定电压表B19，直流电流表20，电源电压测定电压表21，模拟电机内阻22，直流电源23；所述底座1上安装了一对转轴支座5，一对转轴支座5之间连接电机转轴4，电机转轴4上绕有线圈A2和线圈B3，所述线圈A2的匝数等于线圈B3的匝数，且线圈A2和线圈B3的实质是同一组线圈，选用电阻率很小，截面较粗的绝缘导线，其直流电阻可忽略，将此线圈输入端连接一对铜半环B7，将此线圈的中央剪断后引出两根导线，连接一对铜半环A6；所述一对铜半环A6固定于电机转轴4上，且紧靠电刷A8，所述电刷A8通过导线连一对模拟电机内阻接线柱13；所述一对铜半环B9固定于电机转轴4上，且紧靠电刷B7，所述电刷B7通过导线连接一对电源接线柱16，所述一对磁极10位于线圈的两侧，磁场方向垂直于电机转轴，所述一对磁极10的N、S极方向可调，且它们与线圈的距离可通过旋转一对距离调节器11改变，所述一对弹簧12能使一对磁极10定位。

所述电机内阻电压表17通过导线连接到一对模拟电机内阻接线柱13，所述模拟电机内阻22上的电阻可调，且可插接于一对模拟电机内阻接线柱13中；所述直流电流表20串联在电源接线柱16上，用于测定线圈工作电流或模拟电机内阻上的电流；机械电压测定电压表A、机械电压测定电压表B，通过接线柱分别与线圈A和线圈B并联，分别测定两组线圈的机械电压；电源电压测定电压表与电源接线柱16并联，测定总电源电压；电机内阻电压表17与一对模拟电机内阻接线柱13并联，模拟测定线圈内电压。

由于本发明采用双电刷结构，且两组线圈的采用特殊的接法连接于双电刷，因此，当一端连接直流电源23，必须插上模拟电机内阻22，电机才能转动；一对模拟电机内阻接线柱13和一对电源接线柱16可双向互换使用，即直流电源连接模拟电机内阻接线柱13，模拟电机内阻22连接于一对电源接线柱16，演示效果不变。

所述机械电压测定电压表A18、机械电压测定电压表B19，通过测定两组线圈上电压之和得到机械电压，通过测定模拟电机内阻22上电压得到电机内电压，测定电源电压并与机械电压、电机内电压之和进行比较，可验证电机工作时能量守恒；本装置能测定两组线圈机械电压，这是以往教具所不能做到的。

本发明的有益效果是：能够演示直流电机内阻变化时，磁性强弱变化、磁场方向改变对电机转速、工作电流的影响，还可演示磁极对于线圈不对称时，电机转轴对转轴支座的磨损影响；测定电源电压并与机械电压、内电压之和进行比较，可验证能量守恒定律，因此本发明提供了一种物理教学演示教具，供研究人员研究参数变化的、动态的直流电机，测定实验数据，其操作性很强。

Claims

1.一种内阻可调直流电机演示教具，包括底座（1），线圈A（2），线圈B（3），电机转轴（4），一对转轴支座（5），一对铜半环A（6），一对铜半环B（7），一对电刷A（8），一对电刷B（9），一对磁极（10），一对距离调节器（11），一对弹簧（12），一对模拟电机内阻接线柱（13），机械电压测定接线柱A（14）, 机械电压测定接线柱B（15），一对电源接线柱（16），电机内阻电压表（17），机械电压测定电压表A（18），机械电压测定电压表B（19），直流电流表（20），电源电压测定电压表（21），模拟电机内阻（22），直流电源（23）；其特征在于：所述底座（1）上安装了一对转轴支座（5），一对转轴支座（5）之间连接电机转轴（4），电机转轴（4）上绕有线圈A（2）和线圈B（3），所述线圈A（2）的匝数等于线圈B（3）的匝数，且线圈A（2）和线圈B（3）的实质是同一组线圈，其电阻率很小，截面较粗，直流电阻可忽略，将此线圈输入端连接一对铜半环B（7），将此线圈的中央剪断后引出两根导线，分别连接一对铜半环A（6）；所述一对铜半环A（6）固定于电机转轴（4）上，且紧靠电刷A（8），所述电刷A（8）通过导线连一对模拟电机内阻接线柱（13）；所述一对铜半环B（9）固定于电机转轴（4）上，且紧靠电刷B（7），所述电刷B（7）通过导线连接一对电源接线柱（16），所述一对磁极（10）位于线圈的两侧，磁场方向垂直于电机转轴（4），所述一对磁极（10）的N、S极方向可调，且它们与线圈的距离可通过调节一对距离调节器（11）改变，所述一对弹簧（12）能使一对磁极（10）定位。

2.根据权利要求1所述的一种内阻可调直流电机演示教具，其特征在于：所述电机内阻电压表（17）通过导线连接到一对模拟电机内阻接线柱（13），所述模拟电机内阻（22）上的电阻可调，且可插接于一对模拟电机内阻接线柱（13）中，所述直流电流表（20）串联在电源接线柱（16）上；机械电压测定电压表A、机械电压测定电压表B，通过接线柱分别与线圈A和线圈B并联；电源电压测定电压表与电源接线柱（16）并联；电机内阻电压表（17）与一对模拟电机内阻接线柱（13）并联。