CN206411982U - 交流电机演示器及交流电机演示装置 - Google Patents

Abstract

一种交流电机演示器及交流电机演示装置，涉及教学用具领域，该交流电机演示器的线圈组和磁铁组的转轴相同，磁铁组包括呈C型的第一磁铁条和第二磁铁条，第一磁铁条位于第二磁铁条的开口内，且二者开口方向相同，线圈组位于第一磁铁条的开口内，第一磁铁条和第二磁铁条之间的夹角可调节，能形象、具体、直观展示交流电机工作过程，而且通过调节第一磁铁条和第二磁铁条之间的夹角，能将可将磁铁组产生的旋转磁场的一对磁极变成两对磁极，从而展示改变磁极对数后电机转速改变的原理。该交流电机演示装置的驱动电机的输出轴与磁铁组连接，且二者的转轴重合，转速表通过导线与线圈组连接，能在培训教学中，自动、直观展示交流电机工作过程。

Description

交流电机演示器及交流电机演示装置

技术领域

本实用新型涉及教学用具领域，具体而言，涉及一种交流电机演示器及交流电机演示装置。

背景技术

随着我国社会的进步与发展，工程技术人员的培训已得到国家的重视，但由于我国基础教育比较薄弱，培训教学中的各种演示设备还比较匮乏，有些演示设备无法跟不上教育发展的需要。交流电机是各种机械动力设备的重要部件，其是根据电磁感应原理而工作的。其中的三相异步电动机的工作原理是利用三组定子线圈产生旋转磁场，在空心金属转子中产生感应电流，感应电流的磁场与线圈相互作用，从而驱动转子旋转。具体是当定子绕组中通过三相对称交流电，则在定子与转子间产生旋转磁场，该旋转磁场切割转子绕组，在转子回路中产生感应电动势和电流，转子导体的电流在旋转磁场的作用下，受到力的作用而使转子旋转。

在关于交流电机工作原理的培训教学中，需要展示旋转磁场作用在转子上使其旋转，以及改变磁极对数、转子的转速会随之改变等这些现象的原理过程，但是目前还没有能直观展现上述原理过程的交流电机工作原理演示器，通常是通过文字结合图片的方式，给学生进行介绍讲解，这种方式不仅枯燥、不形象、不具体、不直观，而且学生很难理解交流电机真正的工作原理。

因此，在培训教学中，需要一种开放的，能具体、直观展示交流电机工作原理、改变磁极对数后电机转速改变的原理演示设备供师生使用。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种交流电机演示器，能在培训教学中，形象、具体、直观展示交流电机工作过程，使学生真正理解交流电机的工作原理，以及改变磁极对数后电机转速改变的原理，加深学生的印象。

本实用新型的另一目的在于提供一种交流电机演示装置，能在培训教学中，自动、直观展示交流电机工作过程，使学生真正理解交流电机的工作原理，以及改变磁极对数后电机转速改变的原理。

本实用新型的实施例是这样实现的：

一种交流电机演示器，其包括支架，以及架设于支架上、可自转的线圈组和磁铁组，线圈组和磁铁组的转轴相同，磁铁组包括呈C型的第一磁铁条和第二磁铁条，第一磁铁条位于第二磁铁条的开口内，且二者开口方向相同，线圈组位于第一磁铁条的开口内，第一磁铁条和第二磁铁条之间的夹角可调节。

在本实用新型较佳的实施例中，上述交流电机演示器还包括架设于支架上的第一转轴和第二转轴，第一转轴的一端与线圈组连接，第二转轴的一端与磁铁组连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一转轴远离线圈组的一端连接有扇叶。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第二转轴远离磁铁组的一端连接有手柄。

在本实用新型较佳的实施例中，上述手柄为L型，手柄的一条边与第二转轴垂直连接，另一条边与第二转轴平行。

在本实用新型较佳的实施例中，上述支架包括底板，以及固定于底板上、且相对设置的第一立柱和第二立柱，第一转轴贯穿于第一立柱的顶部，第二转轴贯穿于第二立柱的顶部，线圈组和磁铁组位于第一立柱和第二立柱之间。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第二转轴与第一磁铁条固定连接，第一磁铁条与第二磁铁条可拆卸连接。

在本实用新型较佳的实施例中，上述线圈组包括至少三条线圈，相邻线圈之间的夹角相同。

在本实用新型较佳的实施例中，上述第一磁铁条上固定有第一耳板，第二磁铁条上固定有第二耳板，当第一磁铁条和第二磁铁条之间的夹角为0°，第一耳板和第二耳板固定在一起，当第二磁铁条与第二磁铁条之间的夹角为90°，第二耳板直接与第一磁铁条固定在一起。

一种交流电机演示装置，其包括上述的交流电机演示器，以及驱动电机、转速表，驱动电机的输出轴与磁铁组连接，且二者的转轴重合，转速表通过导线与线圈组连接。

本实用新型实施例的有益效果是：本交流电机演示器的线圈组和磁铁组的转轴相同，磁铁组包括呈C型的第一磁铁条和第二磁铁条，第一磁铁条位于第二磁铁条的开口内，且二者开口方向相同，线圈组位于第一磁铁条的开口内，第一磁铁条和第二磁铁条之间的夹角可调节，磁铁组自转产生旋转磁场，旋转磁场会切割线圈组产生感应电流，感应电流在线圈流动、并在磁场产生的电磁力的作用下，线圈组转动，从而形象、具体、直观展示交流电机工作过程，而且通过调节第一磁铁条和第二磁铁条之间的夹角，能将可将磁铁组产生的旋转磁场的一对磁极变成两对磁极，从而展示改变磁极对数后电机转速改变的原理，便于学生理解，加深学生的印象。本交流电机演示装置的驱动电机的输出轴与磁铁组连接，且二者的转轴重合，转速表通过导线与线圈组连接，能在培训教学中，自动、直观展示交流电机工作过程。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本实用新型的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1为本实用新型第一实施例提供的一种交流电机演示器的结构示意图；

图2为本实用新型第一实施例提供的一种交流电机演示器另一状态下的结构示意图；

图3为第一实施例中第一磁铁条部分的结构示意图；

图4为第一实施例中第二磁铁条部分的结构示意图；

图5为第一实施例中线圈组部分的结构示意图；

图6为本实用新型第二实施例提供的一种交流电机演示装置的结构示意图。

图标：001-交流电机演示器；110-支架；111-底板；112-第一立柱；113-第二立柱；120-线圈组；130-磁铁组；131-第一磁铁条；132-第二磁铁条；140-第一转轴；150-第二转轴；160-扇叶；170-手柄；181-第一耳板；182-第二耳板；183-螺钉；002-交流电机演示器；003-交流电机演示装置；310-驱动电机；320-转速表。

具体实施方式

为使本实用新型实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。通常在此处附图中描述和示出的本实用新型实施例的组件可以以各种不同的配置来布置和设计。

因此，以下对在附图中提供的本实用新型的实施例的详细描述并非旨在限制要求保护的本实用新型的范围，而是仅仅表示本实用新型的选定实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

在本实用新型的描述中，需要说明的是，术语“上”、“下”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该实用新型产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。此外，术语“第一”、“第二”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

在本实用新型的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

第一实施例

请参照图1和图2所示，本实施例提供一种交流电机演示器001，其包括支架110，以及架设于支架110上、可自转的第一转轴140、第二转轴150、线圈组120和磁铁组130。参见图5所示，第一转轴140的一端与线圈组120连接，第一转轴140远离线圈组120的一端连接有扇叶160，参见图3和图4所示，第二转轴150的一端与磁铁组130连接，第二转轴150远离磁铁组130的一端连接有手柄170，该手柄170为L型，手柄170的一条边与第二转轴150垂直连接，另一条边与第二转轴150平行。通过架设第一转轴140和第二转轴150，便于将线圈组120和磁铁组130安装于支架110上，并不会影响其自转；通过转动手柄170使第二转轴150自转，从而带动磁铁组130自转；通过扇叶160，即可展示第一转轴140，以及线圈组120的转动情况。本实施例中，线圈组120的转轴和磁铁组130的转轴重合，磁铁组130自转产生旋转磁场，线圈组120位于旋转磁场内，且二者的轴线重合，此时，旋转磁场会切割线圈组120的线圈产生感应电流，感应电流在线圈流动、并在磁场产生的电磁力的作用下，线圈组120转动，从而展示了交流电机的工作原理。另外，磁铁组130包括呈C型的第一磁铁条131和第二磁铁条132，第一磁铁条131位于第二磁铁条132的开口内，且二者开口方向相同，线圈组120位于第一磁铁条131的开口内，第一磁铁条131和第二磁铁条132之间的夹角可调节。当第一磁铁条131和第二磁铁条132之间的夹角为0°，第一磁铁条131的磁极和第二磁铁条132的磁极重合，该磁铁组130有一对磁极，当第二磁铁条132与第二磁铁条132之间的夹角为90°，第一磁铁条131和第二磁铁条132为两对不同的磁极，只需先调节第一磁铁条131和第二磁铁条132之间的夹角，再通过磁铁组130自转带动线圈组120转动情况，便可展示改变磁极对数后电机转速改变的过程。

其中，支架110包括底板111，以及固定于底板111上、且相对设置的第一立柱112和第二立柱113，第一转轴140贯穿于第一立柱112的顶部，第二转轴150贯穿于第二立柱113的顶部，本实施例中，扇叶160、第一转轴140和线圈组120架设于第一立柱112上，且保持平衡状态，磁铁组130、第二转轴150和手柄170架设于第二立柱113上，且保持平衡状态，线圈组120和磁铁组130位于第一立柱112和第二立柱113之间。

线圈组120包括至少三条线圈，相邻线圈之间的夹角相同，本实施例中的线圈组120包括三条线圈，两两线圈所在平面之间的夹角为120°，三条线圈对应三相结构完全相同的绕组。

在演示过程中，为了保证第二转轴150带动磁铁组130自转，线圈组120带动第一转轴140自转，因此，第一转轴140与线圈组120之间固定连接，第二转轴150与磁铁组130之间固定连接。另外，为了能调节第一磁铁条131和第二磁铁条132之间的夹角，第一磁铁条131和第二磁铁条132其中之一与第二转轴150之间固定连接，第一磁铁条131和第二磁铁条132通过其他方式可拆卸连接在一起，且未与第二转轴150固定连接的第一磁铁条131或第二磁铁条132可绕第二转轴150转动。

本实施例中，参见图3和图4所示，第二转轴150穿过第二磁铁条132，并与第一磁铁条131固定连接(第一磁铁条131与第二转轴150固定连接，第二磁铁条132可绕第二转轴150转动，且与第一磁铁条131可拆卸式连接)。第一磁铁条131和第二磁铁条132具体通过以下方式可拆卸连接在一起：第一磁铁条131上固定有第一耳板181，第二磁铁条132上固定有第二耳板182，当第一磁铁条131和第二磁铁条132之间的夹角为0°，第一磁铁条131和第二磁铁条132位于同一平面内，即第一磁铁条131的磁极和第二磁铁条132的磁极重合，该磁铁组130只有一对磁极，第一耳板181和第二耳板182通过螺钉183固定在一起；当第二磁铁条132与第二磁铁条132之间的夹角为90°，第一磁铁条131和第二磁铁条132位于不同平面内，即第一磁铁条131和第二磁铁条132为两对不同的磁极，第二耳板182直接与第一磁铁条131通过螺钉183固定在一起。

参照图1和图2所示，交流电机演示器001的工作过程是：

在演示交流电机的工作原理时，首先将第二磁铁条132绕第二转轴150转动，使第一磁铁条131和第二磁铁条132之间的夹角为0°，并通过螺钉183将第一耳板181和第二耳板182固定在一起，使第一磁铁条131和第二磁铁条132固定在一起，此时第一磁铁条131的磁极和第二磁铁条132的磁极重合，该磁铁组130只有一对磁极，如图1所示；摇动手柄170，使磁铁组130匀速旋转，此时，由于磁铁组130旋转产生的旋转磁场的磁力线主动切割线圈组120的线圈，在线圈组120中会产生感应电流，感应电流在线圈组120中流动的同时，会使得线圈组120受到磁铁组130形成磁场产生电磁力的作用，电磁力在线圈组120的不同线圈边作用后形成力矩，驱动线圈组120旋转起来，线圈组120通过第一转轴140带动扇叶160旋转。在上述演示过程中，效果直观，增强学生对交流电机工作原理的理解。

在演示交流电机改变磁极对数后电机转速改变的原理时，可将固定第一耳板181和第二耳板182的螺钉183松开，将第二磁铁条132绕第二转轴150旋转90°，通过螺钉183将第二耳板182固定于第一磁铁条131的侧面，使第一磁铁条131和第二磁铁条132固定在一起，此时第一磁铁条131和第二磁铁条132为两对不同的磁极，如图2所示，此时，第一磁铁条131和第二磁铁条132在线圈组120的外部形成两对磁极；以与上述相同的速度摇动手柄170，使磁铁组130匀速旋转，学生可以直观的观察到扇叶160的转速只有上述演示交流电机工作原理时转速的一半，即在相同条件下，磁极对数由一对变成两对，线圈组120的转速会降低一半。在上述演示过程中，效果直观，增强学生对交流电机改变磁极对数后，电机转速改变的原理的理解。

第二实施例

请参照图6，本实施例提供一种交流电机演示装置003，其包括交流电机演示器002、驱动电机310和转速表320电流表，该交流电机演示器002包括支架110，以及架设于支架110上、可自转的第一转轴140、第二转轴150、线圈组120和磁铁组130，第一转轴140的一端与线圈组120连接，第二转轴150的一端与磁铁组130连接，线圈组120的转轴和磁铁组130的转轴重合，磁铁组130包括呈C型的第一磁铁条131和第二磁铁条132，第一磁铁条131位于第二磁铁条132的开口内，且二者开口方向相同，线圈组120位于第一磁铁条131的开口内，第一磁铁条131和第二磁铁条132之间的夹角可调节。驱动电机310的输出轴与第二转轴150同轴连接，转速表320通过导线与线圈组120连接。

请参照图6所示，交流电机演示装置003的工作过程是：

在演示交流电机的工作原理时，首先将第二磁铁条132绕第二转轴150转动，使第一磁铁条131和第二磁铁条132之间的夹角为0°，并通过螺钉183将第一耳板181和第二耳板182固定在一起，使第一磁铁条131和第二磁铁条132固定在一起，此时第一磁铁条131的磁极和第二磁铁条132的磁极重合，该磁铁组130只有一对磁极；开启驱动电机310，使磁铁组130以一定的速度旋转，此时，由于磁铁组130旋转产生的旋转磁场的磁力线主动切割线圈组120的线圈，在线圈组120中会产生感应电流，感应电流在线圈组120中流动的同时，会使得线圈组120受到磁铁组130形成磁场产生电磁力的作用，电磁力在线圈组120的不同线圈边作用后形成力矩，驱动线圈组120旋转起来，通过转速表320读得线圈组120的转速，转速表320能直观展示结果变化规律。在上述演示过程中，效果直观，增强学生对交流电机工作原理的理解。

在演示交流电机改变磁极对数后电机转速改变的原理时，可将固定第一耳板181和第二耳板182的螺钉183松开，将第二磁铁条132绕第二转轴150旋转90°，通过螺钉183将第二耳板182固定于第一磁铁条131的侧面，使第一磁铁条131和第二磁铁条132固定在一起，此时第一磁铁条131和第二磁铁条132为两对不同的磁极，此时，第一磁铁条131和第二磁铁条132在线圈组120的外部形成两对磁极；开启驱动电机310，并以与上述相同的速度运行，学生通过转速表320读得线圈组120的转速，并可以发现该转速只有上述演示交流电机工作原理时转速的一半。在上述演示过程中，效果直观，增强学生对交流电机改变磁极对数后，电机转速改变的原理的理解。

综上所述，本实用新型的交流电机演示器能在培训教学中，形象、具体、直观展示交流电机工作过程，交流电机演示装置能在培训教学中，自动、直观展示交流电机工作过程，使学生真正理解交流电机的工作原理，以及改变磁极对数后电机转速改变的原理，加深学生的印象。

以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种交流电机演示器，其特征在于，其包括支架，以及架设于所述支架上、可自转的线圈组和磁铁组，所述线圈组和所述磁铁组的转轴相同，所述磁铁组包括呈C型的第一磁铁条和第二磁铁条，所述第一磁铁条位于所述第二磁铁条的开口内，且二者开口方向相同，所述线圈组位于所述第一磁铁条的开口内，所述第一磁铁条和所述第二磁铁条之间的夹角可调节。

2.根据权利要求1所述的交流电机演示器，其特征在于，所述交流电机演示器还包括架设于所述支架上的第一转轴和第二转轴，所述第一转轴的一端与所述线圈组连接，所述第二转轴的一端与所述磁铁组连接。

3.根据权利要求2所述的交流电机演示器，其特征在于，所述第一转轴远离所述线圈组的一端连接有扇叶。

4.根据权利要求2所述的交流电机演示器，其特征在于，所述第二转轴远离所述磁铁组的一端连接有手柄。

5.根据权利要求4所述的交流电机演示器，其特征在于，所述手柄为L型，所述手柄的一条边与所述第二转轴垂直连接，另一条边与所述第二转轴平行。

6.根据权利要求2所述的交流电机演示器，其特征在于，所述支架包括底板，以及固定于所述底板上、且相对设置的第一立柱和第二立柱，所述第一转轴贯穿于所述第一立柱的顶部，所述第二转轴贯穿于所述第二立柱的顶部，所述线圈组和所述磁铁组位于所述第一立柱和所述第二立柱之间。

7.根据权利要求2所述的交流电机演示器，其特征在于，所述第二转轴与所述第一磁铁条固定连接，所述第一磁铁条与所述第二磁铁条可拆卸连接。

8.根据权利要求1所述的交流电机演示器，其特征在于，所述线圈组包括至少三条线圈，相邻所述线圈之间的夹角相同。

9.根据权利要求1所述的交流电机演示器，其特征在于，所述第一磁铁条上固定有第一耳板，所述第二磁铁条上固定有第二耳板，当所述第一磁铁条和所述第二磁铁条之间的夹角为0°，所述第一耳板和所述第二耳板固定在一起，当所述第二磁铁条与所述第二磁铁条之间的夹角为90°，所述第二耳板直接与所述第一磁铁条固定在一起。

10.一种交流电机演示装置，其特征在于，其包括如权利要求1至9中任一项所述的交流电机演示器，以及驱动电机、转速表，所述驱动电机的输出轴与所述磁铁组连接，且二者的转轴重合，所述转速表通过导线与所述线圈组连接。