CN107564384A

CN107564384A - 一种用于物理教学的风力发电演示设备

Info

Publication number: CN107564384A
Application number: CN201710932696.5A
Authority: CN
Inventors: 不公告发明人
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2017-10-10
Filing date: 2017-10-10
Publication date: 2018-01-09

Abstract

本发明公开了一种用于物理教学的风力发电演示设备，包括展台和控制箱，所述展台固定在控制箱上，所述展台上固定有立柱，所述立柱上端固定有机舱，所述机舱内设有发电装置和变速箱，所述低速转轴的伸出端与变速箱的输出端通过第一联轴器连接，所述机舱迎风面设有第二轴承和导流罩，所述导流罩内设有叶轮，所述叶轮上开有均匀分布的卡槽，所述卡槽内设有可拆卸叶扇，所述展台上设有鼓风机，所述鼓风机的出风口与叶扇相对，所述鼓风机下端且位于控制箱内设有调距装置，所述调距装置上设有与鼓风机固定连接的连接杆，所述控制箱前端面上设有控制器。本发明的有益效果是，结构简单，实用性强。

Description

一种用于物理教学的风力发电演示设备

技术领域

本发明涉及物理教学用具技术领域，特别是一种用于物理教学的风力发电演示设备。

背景技术

风能是一种潜力很大的新能源，风力发电是指把风的动能转为电能，风是一种没有公害的能源，利用风力发电非常环保，且能够产生的电能非常巨大。现有的风力发电教学实验产品都存在功能单一、针对性差的缺点，教师在为学生演示的过程中不够形象，演示教学的效果不佳，不能直观的向学生讲述风力发电的原理，无法激发起学生强烈的学习兴趣。

发明内容

本发明的目的是为了解决上述问题，设计了一种用于物理教学的风力发电演示设备。

实现上述目的本发明的技术方案为，一种用于物理教学的风力发电演示设备，包括展台和控制箱，所述展台固定在控制箱上，所述展台上固定有立柱，所述立柱上端固定有机舱，所述机舱内设有发电装置，所述发电装置由固定在机舱内的壳体、嵌装在壳体两侧的第一轴承、穿插过第一轴承的高速转轴、固定在壳体内且位于高速转轴一侧的S极磁铁、固定在壳体内且与位于S极磁铁相对一侧的N极磁铁、套装在高速转轴上且位于S极磁铁和N极磁铁间的线圈、套装在高速转轴上的铜圈、固定在壳体上且位于铜圈两侧的电刷共同构成，所述机舱内且位于发电装置一侧设有变速箱，所述低速转轴的伸出端与变速箱的输出端通过第一联轴器连接，所述机舱迎风面设有第二轴承，所述机舱迎风面处设有导流罩，所述导流罩内设有叶轮，所述叶轮中心处固定有穿插过第二轴承的低速转轴，所述低速转轴与变速箱的伸出端通过第二联轴器连接，所述叶轮上开有均匀分布的卡槽，所述卡槽内设有可拆卸叶扇，所述展台上设有鼓风机，所述展台上且位于鼓风机下方开有贯通控制箱的狭长开口，所述鼓风机的出风口与叶扇相对，所述鼓风机下端且位于控制箱内设有调距装置，所述控制箱内设有内腔，所述调距装置由固定在内腔一侧面的第一固定座、固定在内腔内且与第一固定座相对一侧面的第二固定座、嵌装在第一固定座和第二固定座内的第三轴承、一端与第一固定座连接另一端与第二固定座连接且插装在第三轴承内的丝杠、套装在丝杠上且与丝杠形成螺纹配合的螺母座、一端与第一固定座连接另一端与第二固定座连接且穿插过螺母座的固定杆、固定在丝杠上且位于第一固定座一侧的齿轮、固定在控制箱内且输出端与齿轮啮合的减速电机共同构成，所述螺母座上设有与鼓风机固定连接的连接杆，所述控制箱内且位于减速电机一侧设有变频器，所述控制箱前端面上设有控制器，所述控制器上设有开关、风力调节按钮、距离调节按钮，所述控制箱一侧设有电源接线，所述电源接线上连有电源接头。

所述展台上且位于立柱一侧设有灯座，所述灯座上设有灯泡。

所述机舱的材质为透明ABS塑料。

所述控制箱下端固定有橡胶脚垫，所述橡胶脚垫分别固定在控制箱下端四角处。

所述电刷下端连有导线，所述导线的另一端与灯泡连接。

所述控制箱上且位于控制器一侧设有电源指示灯。

所述鼓风机在移动到距立柱最近端时，所述鼓风机的出风口与导流罩不接触。

所述展台上设有电流表和电压表，所述电流表和电压表与导线连接。

所述控制器内设有PLC系统。

所述控制器与鼓风机、减速电机、变频器、电源接线和电源指示灯电性连接。

利用本发明的技术方案制作的一种用于物理教学的风力发电演示设备，可对风力大小和风源远近距离进行调节，从多方面探索风力发电的原理，从而加深学生的理解，使学生能够通过书本和实验的结合充分掌握风力发电的知识点，本装置结构简单，使用方便，能够直观观察风力发电的过程。

附图说明

图1是本发明所述一种用于物理教学的风力发电演示设备的结构示意图；

图2是本发明所述一种用于物理教学的风力发电演示设备的示意图；

图3是本发明所述发电装置的示意图；

图4是本发明所述调距装置的示意图；

图5是本发明所述一种用于物理教学的风力发电演示设备的局部放大；

图中，1、展台；2、控制箱；3、立柱；4、机舱；5、壳体；6、第一轴承；7、高速转轴；8、S极磁铁；9、N极磁铁；10、线圈；11、铜圈；12、电刷；13、变速箱；14、第一联轴器；15、第二轴承；16、导流罩；17、叶轮；18、低速转轴；19、第二联轴器；20、卡槽；21、叶扇；22、鼓风机；23、内腔；24、第一固定座；25、第二固定座；26、第三轴承；27、丝杠；28、螺母座；29、固定杆；30、齿轮；31、减速电机；32、连接杆；33、变频器；34、控制器；35、开关；36、风力调节按钮；37、距离调节按钮；38、电源接线；39、电源接头；40、灯座；41、灯泡；42、橡胶脚垫；43、导线；44、电源指示灯；45、电流表；46、电压表。

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行具体描述，如图1-5所示，一种用于物理教学的风力发电演示设备，包括展台1和控制箱2，所述展台1固定在控制箱2上，所述展台1上固定有立柱3，所述立柱3上端固定有机舱4，所述机舱4内设有发电装置，所述发电装置由固定在机舱4内的壳体5、嵌装在壳体5两侧的第一轴承6、穿插过第一轴承6的高速转轴7、固定在壳体5内且位于高速转轴7一侧的S极磁铁8、固定在壳体5内且与位于S极磁铁8相对一侧的N极磁铁9、套装在高速转轴7上且位于S极磁铁8和N极磁铁9间的线圈10、套装在高速转轴7上的铜圈11、固定在壳体5上且位于铜圈11两侧的电刷12共同构成，所述机舱4内且位于发电装置一侧设有变速箱13，所述高速转轴7的伸出端与变速箱13的输出端通过第一联轴器14连接，所述机舱4迎风面设有第二轴承15，所述机舱4迎风面处设有导流罩16，所述导流罩16内设有叶轮17，所述叶轮17中心处固定有穿插过第二轴承15的低速转轴18，所述低速转轴18与变速箱13的伸出端通过第二联轴器19连接，所述叶轮17上开有均匀分布的卡槽20，所述卡槽20内设有可拆卸叶扇21，所述展台1上设有鼓风机22，所述展台1上且位于鼓风机22下方开有贯通控制箱2的狭长开口，所述鼓风机22的出风口与叶扇21相对，所述鼓风机22下端且位于控制箱2内设有调距装置，所述控制箱2内设有内腔23，所述调距装置由固定在内腔23一侧面的第一固定座24、固定在内腔23内且与第一固定座24相对一侧面的第二固定座25、嵌装在第一固定座24和第二固定座25内的第三轴承26、一端与第一固定座24连接另一端与第二固定座25连接且插装在第三轴承26内的丝杠27、套装在丝杠27上且与丝杠27形成螺纹配合的螺母座28、一端与第一固定座24连接另一端与第二固定座25连接且穿插过螺母座28的固定杆29、固定在丝杠27上且位于第一固定座24一侧的齿轮30、固定在控制箱2内且输出端与齿轮30啮合的减速电机31共同构成，所述螺母座28上设有与鼓风机22固定连接的连接杆32，所述控制箱2内且位于减速电机31一侧设有变频器33，所述控制箱2前端面上设有控制器34，所述控制器34上设有开关35、风力调节按钮36、距离调节按钮37，所述控制箱2一侧设有电源接线38，所述电源接线38上连有电源接头39；所述展台1上且位于立柱3一侧设有灯座40，所述灯座40上设有灯泡41；所述机舱4的材质为透明ABS塑料；所述控制箱2下端固定有橡胶脚垫42，所述橡胶脚垫42分别固定在控制箱2下端四角处；所述电刷12下端连有导线43，所述导线43的另一端与灯泡41连接；，所述控制箱2上且位于控制器34一侧设有电源指示灯44；所述鼓风机22在移动到距立柱3最近端时，所述鼓风机22的出风口与导流罩16不接触；所述展台1上设有电流表45和电压表46，所述电流表45和电压表46与导线43连接；所述控制器34内设有PLC系统；所述控制器34与鼓风机22、减速电机31、变频器33、电源接线38和电源指示灯44电性连接。

本实施方案的特点为，机舱内设有发电装置，发电装置由固定在机舱内的壳体、嵌装在壳体两侧的第一轴承、穿插过第一轴承的高速转轴、固定在壳体内且位于高速转轴一侧的S极磁铁、固定在壳体内且与位于S极磁铁相对一侧的N极磁铁、套装在高速转轴上且位于S极磁铁和N极磁铁间的线圈、套装在高速转轴上的铜圈、固定在壳体上且位于铜圈两侧的电刷共同构成，机舱内且位于发电装置一侧设有变速箱，低速转轴的伸出端与变速箱的输出端通过第一联轴器连接，机舱迎风面设有第二轴承，机舱迎风面处设有导流罩，导流罩内设有叶轮，叶轮中心处固定有穿插过第二轴承的低速转轴，低速转轴与变速箱的伸出端通过第二联轴器连接，叶轮上开有均匀分布的卡槽，卡槽内设有可拆卸叶扇，展台上设有鼓风机，展台上且位于鼓风机下方开有贯通控制箱的狭长开口，鼓风机下端且位于控制箱内设有调距装置，调距装置由固定在内腔一侧面的第一固定座、固定在内腔内且与第一固定座相对一侧面的第二固定座、嵌装在第一固定座和第二固定座内的第三轴承、一端与第一固定座连接另一端与第二固定座连接且插装在第三轴承内的丝杠、套装在丝杠上且与丝杠形成螺纹配合的螺母座、一端与第一固定座连接另一端与第二固定座连接且穿插过螺母座的固定杆、固定在丝杠上且位于第一固定座一侧的齿轮、固定在控制箱内且输出端与齿轮啮合的减速电机共同构成，螺母座上设有与鼓风机固定连接的连接杆，控制器与减速电机、变频器、电源接线和电源指示灯电性连接。利用本发明的技术方案制作的一种用于物理教学的风力发电演示设备，可对风力大小和风源远近距离进行调节，从多方面探索风力发电的原理，从而加深学生的理解，使学生能够通过书本和实验的结合充分掌握风力发电的知识点，本装置结构简单，使用方便，能够直观观察风力发电的过程。

在本实施方案中，接通电源后，电源指示灯亮起，由风力调节按钮对鼓风机风力进行调节，鼓风机向叶扇送风，叶扇受风力旋转，带动低速转轴转动，低速转轴经变速箱，变速箱输出轴带动高速转轴转动，高速转轴上的线圈在S极磁铁和N极磁铁形成的磁场中旋转，切割磁感线产生电流，电流通过铜圈传到电刷，并由导线传到电流表、电压表和灯座，灯泡通电发亮，电流表和电压表显示实时电流和电压，不同的风力和风距会产生不同大小的电流，灯泡的明亮程度也不同，通过距离调节按钮可以调节鼓风机与叶扇间的距离，减速电机通电旋转，通过齿轮带动丝杠转动，丝杠上的螺母座做直线运动，连接杆随螺母座一同运动，靠近或远离立柱。

上述技术方案仅体现了本发明技术方案的优选技术方案，本技术领域的技术人员对其中某些部分所可能做出的一些变动均体现了本发明的原理，属于本发明的保护范围之内。

Claims

1.一种用于物理教学的风力发电演示设备，包括展台（1）和控制箱（2），其特征在于，所述展台（1）固定在控制箱（2）上，所述展台（1）上固定有立柱（3），所述立柱（3）上端固定有机舱（4），所述机舱（4）内设有发电装置，所述发电装置由固定在机舱（4）内的壳体（5）、嵌装在壳体（5）两侧的第一轴承（6）、穿插过第一轴承（6）的高速转轴（7）、固定在壳体（5）内且位于高速转轴（7）一侧的S极磁铁（8）、固定在壳体（5）内且与位于S极磁铁（8）相对一侧的N极磁铁（9）、套装在高速转轴（7）上且位于S极磁铁（8）和N极磁铁（9）间的线圈（10）、套装在高速转轴（7）上的铜圈（11）、固定在壳体（5）上且位于铜圈（11）两侧的电刷（12）共同构成，所述机舱（4）内且位于发电装置一侧设有变速箱（13），所述高速转轴（7）的伸出端与变速箱（13）的输出端通过第一联轴器（14）连接，所述机舱（4）迎风面设有第二轴承（15），所述机舱（4）迎风面处设有导流罩（16），所述导流罩（16）内设有叶轮（17），所述叶轮（17）中心处固定有穿插过第二轴承（15）的低速转轴（18），所述低速转轴（18）与变速箱（13）的伸出端通过第二联轴器（19）连接，所述叶轮（17）上开有均匀分布的卡槽（20），所述卡槽（20）内设有可拆卸叶扇（21），所述展台（1）上设有鼓风机（22），所述展台（1）上且位于鼓风机（22）下方开有贯通控制箱（2）的狭长开口，所述鼓风机（22）的出风口与叶扇（21）相对，所述鼓风机（22）下端且位于控制箱（2）内设有调距装置，所述控制箱（2）内设有内腔（23），所述调距装置由固定在内腔（23）一侧面的第一固定座（24）、固定在内腔（23）内且与第一固定座（24）相对一侧面的第二固定座（25）、嵌装在第一固定座（24）和第二固定座（25）内的第三轴承（26）、一端与第一固定座（24）连接另一端与第二固定座（25）连接且插装在第三轴承（26）内的丝杠（27）、套装在丝杠（27）上且与丝杠（27）形成螺纹配合的螺母座（28）、一端与第一固定座（24）连接另一端与第二固定座（25）连接且穿插过螺母座（28）的固定杆（29）、固定在丝杠（27）上且位于第一固定座（24）一侧的齿轮（30）、固定在控制箱（2）内且输出端与齿轮（30）啮合的减速电机（31）共同构成，所述螺母座（28）上设有与鼓风机（22）固定连接的连接杆（32），所述控制箱（2）内且位于减速电机（31）一侧设有变频器（33），所述控制箱（2）前端面上设有控制器（34），所述控制器（34）上设有开关（35）、风力调节按钮（36）、距离调节按钮（37），所述控制箱（2）一侧设有电源接线（38），所述电源接线（38）上连有电源接头（39）。

2.根据权利要求1所述的一种用于物理教学的风力发电演示设备，其特征在于，所述展台（1）上且位于立柱（3）一侧设有灯座（40），所述灯座（40）上设有灯泡（41）。

3.根据权利要求1所述的一种用于物理教学的风力发电演示设备，其特征在于，所述机舱（4）的材质为透明ABS塑料。

4.根据权利要求1所述的一种用于物理教学的风力发电演示设备，其特征在于，所述控制箱（2）下端固定有橡胶脚垫（42），所述橡胶脚垫（42）分别固定在控制箱（2）下端四角处。

5.根据权利要求1所述的一种用于物理教学的风力发电演示设备，其特征在于，所述电刷（12）下端连有导线（43），所述导线（43）的另一端与灯泡（41）连接。

6.根据权利要求1所述的一种用于物理教学的风力发电演示设备，其特征在于，所述控制箱（2）上且位于控制器（34）一侧设有电源指示灯（44）。

7.根据权利要求1所述的一种用于物理教学的风力发电演示设备，其特征在于，所述鼓风机（22）在移动到距立柱（3）最近端时，所述鼓风机（22）的出风口与导流罩（16）不接触。

8.根据权利要求1所述的一种用于物理教学的风力发电演示设备，其特征在于，所述展台（1）上设有电流表（45）和电压表（46），所述电流表（45）和电压表（46）与导线（43）连接。

9.根据权利要求1所述的一种用于物理教学的风力发电演示设备，其特征在于，所述控制器（34）内设有PLC系统。

10.根据权利要求1所述的一种用于物理教学的风力发电演示设备，其特征在于，所述控制器（34）与鼓风机（22）、减速电机（31）、变频器（33）、电源接线（38）和电源指示灯（44）电性连接。