CN210865294U - 一种安培力、电机模型及其换向器作用的验证装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型提供了一种安培力、电机模型及其换向器作用的验证装置，涉及教学实验用具技术领域，解决了现有技术中存在的实验装置功能单一以及不全面的技术问题。该装置包括安装座、转轴、磁铁、导线、线圈、换向器；所述安装座上且位于所述导线以及所述线圈的两侧设置有支架，所述换向器位于所述导线以及所述线圈的一侧，所述支架上设置有触片，所述触片与所述转轴或者所述换向器相抵。本实用新型用于安培力、电机模型及其换向器作用的验证实验，导线与磁铁的设置用于验证安培力；线圈与磁铁的设置用于验证电机模型；线圈、磁铁与换向器的设置用于验证换向器的作用，同一个装置可以完成三种实验。

Description

一种安培力、电机模型及其换向器作用的验证装置

技术领域

本实用新型涉及教学实验用具技术领域，尤其是涉及一种安培力、电机模型及其换向器作用的验证装置。

背景技术

目前市面上的安培力实验道具或者验证电机模型的装置均为单独的实验装置，同时在市面上还没有专门验证换向器原理的装置，而学习过程中安培力验证、电机模型以及换向器原理的实验均有学习，因此就需要多个装置或者没有具体的实验器具来进行学习就会造成学习不便利。

因此就需要提供一个实验装置以完成上述安培力、电机模型以及换向器作用的验证装置。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供安培力、电机模型及其换向器作用的验证装置，解决了现有技术中存在的实验装置功能单一以及不全面的技术问题。本实用新型提供的诸多技术方案中的优选技术方案所能产生的诸多技术效果详见下文阐述。

为实现上述目的，本实用新型提供了以下技术方案：

本实用新型提供的一种安培力、电机模型及其换向器作用的验证装置，包括安装座、设置在所述安装座的上的转轴、设置在所述安装座上且位于所述转轴下方的磁铁，所述转轴上可拆卸连接有导线、线圈以及换向器，所述安装座上且位于所述导线以及所述线圈的两侧设置有支架，所述换向器位于所述导线以及所述线圈的一侧，所述支架上设置有触片，所述触片与所述转轴或者所述换向器相抵。

优选地，还包括设置在所述转轴上的指针以及设置在所述安装座上的角度标尺，所述指针垂直于所述转轴设置，且所述指针与所述角度标尺设置的平面平行。

优选地，所述转轴为金属转轴，所述转轴包括第一转轴、第二转轴以及设置在所述第一转轴和所述第二转轴中间的绝缘轴套，所述绝缘轴套为两端设置盲孔的圆柱体，所述第一转轴以及所述第二转轴设置在所述盲孔内。

优选地，所述线圈为漆包线绕制而成。

优选地，所述换向器包括基体、卡箍以及设置在所述基体上的多个换向器片，任意两个所述换向器片之间间隔设置。

优选地，所述基体上设置有轴向的穿孔，所述基体上设置有与所述基体同轴的环状凹槽以及垂直于所述环状凹槽的径向凹槽，所述径向凹槽与所述环状凹槽连通；所述换向器片包括设置在所述基体上的安装片以及设置在所述安装片上的端子，所述安装片安装在所述环状凹槽内，所述端子设置在所述径向凹槽内，且所述端子延伸出所述径向凹槽。

优选地，所述支架上对称设置有安装槽，所述安装槽包括竖直的第一凹槽以及与所述第一凹槽垂直的第二凹槽，所述第一凹槽为两个且并排设置，所述第一凹槽与所述第二凹槽贯通；所述触片为“L”形，且所述触片安装在所述安装槽内，所述触片的两端均延伸到所述第一凹槽与所述第二凹槽的外部。

优选地，所述导线包括与所述转轴垂直连接的第一导线以及与所述转轴平行且位于所述磁铁上方的第二导线。

优选地，所述安装座包括底部平板结构的第一安装板，位于所述第一安装板两侧且垂直于所述第一安装板的第二安装板，所述磁铁以及所述支架均设置在所述第一安装板上，所述转轴以及所述角度标尺设置在所述第二安装板上。

优选地，所述转轴的两端均通过轴承安装在所述第二安装板上。

本实用新型提供的技术方案中，导线通电后，通过观察导线的摆动角度可以验证安培力方向、大小等，线圈通电的转动可以用以验证电机模型，换向器的使用使转动更加顺畅、有力，用以验证换向器的作用。单一的实验装置，通过不同部件的组合来实现对不同实验的验证，从而使单一的验证装置完成多个实验。

本实用新型优选技术方案至少还可以产生如下技术效果：指针设置在转轴上，当验证安培力时，转轴的转动可以通过指针转动的角度加以直观的体现出来；

转轴为金属转轴，且为两个转轴通过绝缘轴套连接，转轴既能作为导线及线圈的支撑，又能作为导电体，保证电路通畅；

换向器包括基体、卡箍以及换向器片，换向器片为多个且任意两个换向器片之间间隔设置，在触片接触换向器供电时通过所接触换向器片的轮流切换实现电流方向的切换，换向器片上的孔用以装配两个不同颜色的二极管，可以观察到轮流点亮的结果证明换向器片上的电流方向在不断变化。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，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的附图。

图1是本实用新型实施例提供的验证装置正面结构示意图；

图2是本实用新型实施例提供的验证装置反面结构示意图；

图3是本实用新型实施例提供的验证装置换向器结构示意图；

图4是本实用新型实施例提供的换向器基座结构示意图；

图5是本实用新型实施例提供的验证装置支架结构示意图；

图6是本实用新型实施例提供的验证装置绝缘转轴的结构示意图；

图7是本实用新型实施例提供的第一转轴和第二转轴的结构示意图；

图8是本实用新型实施例提供的验证装置验证安培力安装结构示意图；

图9是本实用新型实施例提供的验证装置验证电机模型的安装结构示意图；

图10是本实用新型实施例提供的验证装置验证换向器作用的安装结构示意图；

图11是本实用新型实施例提供的二极管结构示意图。

图中1-安装座；101-第一安装板；102-第二安装板；2-转轴；201-第一转轴；202-第二转轴；203-绝缘轴套；204-盲孔；3-磁铁；4-导线；401-第一导线；402-第二导线；5-线圈；6-换向器；601-基体；602-卡箍；603-换向器片； 604-环状凹槽；605-径向凹槽；606-安装片；607-端子；7-支架；701-安装槽； 702-第一凹槽；703-第二凹槽；8-触片；9-指针；10-角度标尺；11-定位凸起； 12-定位凹槽；13-管脚安装孔；14-管脚。

具体实施方式

为使本实用新型的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将对本实用新型的技术方案进行详细的描述。显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所得到的所有其它实施方式，都属于本实用新型所保护的范围。

本实用新型的具体实施例提供了一种安培力、电机模型及其换向器作用的验证装置，包括安装座1，安装座1又包括底部平板结构的第一安装板101，第一安装板101两侧垂直且平行设置有两个对称的第二安装板102，两个第二安装板102之间设置有转轴2，转轴2的两端均通过轴承设置在第二安装板102 上，第一安装板101上设置磁铁3与支架7，磁铁3位于转轴2的下方，支架7 为两个分别设置在磁铁3的两侧，且支架7位于转轴2的下方。

转轴2上可拆卸连接有导线4、线圈5以及换向器6，其中导线4与线圈5 位于磁铁3的上方，换向器6设置在支架7的上方，且位于导线4与线圈5的一侧。

支架7上设置有触片8，触片8一端与支架7连接另一端与转轴2或者换向器6相抵。

还可以在转轴2上设置指针9以及在第二安装板102上设置角度标尺10，设置角度标尺10的第二安装板102的高度大于与之相对的第二安装板102的高度，指针9与转轴2之间可拆卸连接，转轴2上设置有通孔，然后指针贯穿通孔后进行固定，还可以将通孔设置为螺纹孔，而指针9上对应设置螺纹；指针 9垂直与转轴2设置，此时指针9会与角度标尺10所在平面平行，指针9与角度标尺10的设置使轴的转动具象化，角度标尺10的刻度可以根据学习用具半圆仪进行设置通过在纸张上面绘制刻度标记然后粘贴到第二安装板102上即可，从而使观察更加得便利。

转轴2可以为金属转轴，此时转轴2包括第一转轴201、第二转轴202、以及设置在第一转轴201与第二转轴202之间的绝缘轴套203，绝缘轴套203 为两端设置盲孔204的圆柱体，如附图6所示，第一转轴201与第二转轴202 均一端通过轴承设置在第二安装板102上，另一端设置在盲孔204内，同时盲孔204底部设置有定位凸起11，定位凸起11可以为“一”字凸起，第一转轴 201与第二转轴202设置在盲孔204内的一端端面上设置有定位凹槽12，定位凹槽12可以为“一”字凹槽，当第一转轴201与第二转轴202设置在盲孔204 内时，定位凸起11位于定位凹槽12内部，定位凸起11与定位凹槽12的设置起到定位的作用，还可以有效的防止第一转轴201与第二转轴202的转动。

线圈5为漆包线绕制而成，线圈5可以通过绑绳将其固定到转轴2上，同时线圈5可以准备多个，漆包线绕制不同匝数从而形成不同的线圈5，以便于对比实验使用。

换向器6包括，基体601、卡箍602以及设置在基体601上的多个换向器片603，任意两个换向器片603之间间隔设置，本申请具体实施例提供的换向器片603为两个，如附图3所示，基体601上设置有轴向的穿孔，以便于将换向器6穿设在转轴2上，基体601为底部设置一圈凸台结构的柱状体，基体601 凸台位置设置有与基体601同轴的环状凹槽604以及垂直于环状凹槽604的径向凹槽605，径向凹槽605与环状凹槽604连通；换向器片603包括包裹设置在基体601上的安装片606以及设置在安装片606上的端子607，安装片606 包裹在基体601上，本申请具体实施方式提供的换向器片603为一体式设计，且设置在环状凹槽604内，同时端子607位于径向凹槽605内，端子607延伸出径向凹槽605，安装片606起到与触片接触导电的作用，端子607用于连接线圈5，卡箍602套设在换向器片603的外部，将换向器片603固定到基体601 上。

本申请具体实施例提供的支架7，为底部设置安装柱的长方体结构，且在支架上设置有安装槽701，第一安装板101上设置有安装孔，用于对应支架7 底部安装柱的安装，安装槽701为两个且对称设置在支架7上，安装槽701包括第一凹槽702以及第二凹槽703，第一凹槽702为两个平行设置的竖直凹槽，第二凹槽703为垂直与第一凹槽702设置的凹槽，且位于第一凹槽702的底部，同时第一凹槽702与第二凹槽703贯通；触片8为“L”形，触片8安装在安装槽701内，此时触片8的竖直片可以根据需要设置在任意一个第一凹槽702内，当触片8设置在安装槽701内部时，触片8的两端均可以延伸到第一凹槽702 与第二凹槽703的外部，触片8的竖直片延伸至转轴2高度相同或者高于转轴 2的高度。

本申请具体实施例提供的导线4包括连接在转轴2上且与转轴2垂直的第一导线401以及与转轴2平行的第二导线402，第二导线402位于磁铁3的上方，第一导线401为两个且一端与第一转轴201或第二转轴202可拆卸连接，另一端与第二导线402连接，第一导线401分别连接在第二导线402的两端，本申请的具体实施方式提供的导线4为一体式设计，通过单一导线弯折呈“U”形结构；转轴2上设置有通孔，导线4可以穿过通孔进行固定。

本申请的具体实施方式提供的换向器6上还设置有二极管，换向器片603 上设置有如附图3所示的管脚安装孔13，且每个换向器片603均设置两个，同一个二极管的两个管脚14分别设置在不同的换向器片603上的管脚安装孔13，且一个二极管的正极与另一个二极管的负极设置在同一个换向器片603上，由于二极管的为单向通电，当换向器6接通电源转动后，两个二极管会交替闪亮，还可以使用不同颜色的两个二极管以区分电流不同的导通方向。

本申请具体实施例提供的安培力、电机模型及其换向器作用的验证装置具体应用方式如下：

当验证安培力时如附图8所示，只需在转轴2上安装指针9以及导线4；第二安装板102上安装角度标尺10；然后在两侧的触片8上连接电源，当连接电源后，导线4内部有电流通过，此时通电第二导线402在磁铁3磁场的作用下发生偏移，然后导线4的偏移带动转轴2发生转动，同时指针9在转轴2转动的情况下发生转动，通过角度标尺10上的读数验证偏转角度的大小，间接验证安培力的大小。

当验证电机模型时，依照图9所示，将线圈线圈5固定到转轴2上，然后需要用贴纸或者绝缘漆将其中一段转轴2进行一半的绝缘，绝缘位置在转轴2 与触片8接触的位置，使达到的效果为，在线圈5通电转动后，转动到一定角度，此时转轴2与触片8的接触位置会在绝缘位置相接触，此时线圈不通电；具体情况为：通电后手动转动线圈5，线圈5通过惯性转过平衡位置，线圈一会通电一会不通电一会有磁性一会没磁性，靠惯性连续转动。在电流较小、磁场强度较小、线圈圈数较小等条件下，能够表现为：线圈可以转动但是转动不畅。

当验证换向器作用时，如附图10所示，需要在转轴2上安装线圈5、指针 9以及换向器6，换向器6下部的支架7上安装有两个触片8，且均与换向器片 603相抵，然后将两个换向器片603上的端子607分别连接在线圈5的两端；在两个触片8接上电源后，此时线圈5通电，手动拨动线圈5，线圈5会发生转动。在与电机模型中一样的条件下，可以看出有换向器的线圈转动更加顺畅。

上述实验方式可根据现有实验方式进行细化，另外值得说明的是，实验方式只在于配合说明本申请验证装置的结构。

以上所述，仅为本实用新型的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应以所述权利要求的保护范围为准。

Claims (10)

1.一种安培力、电机模型及其换向器作用的验证装置，其特征在于，包括安装座(1)、设置在所述安装座(1)的上的转轴(2)、设置在所述安装座(1)上且位于所述转轴(2)下方的磁铁(3)，所述转轴(2)上可拆卸连接有导线(4)、线圈(5)以及换向器(6)，所述安装座(1)上且位于所述导线(4)以及所述线圈(5)的两侧设置有支架(7)，所述换向器(6)位于所述导线(4)以及所述线圈(5)的一侧，所述支架(7)上设置有触片(8)，所述触片(8)与所述转轴(2)或者所述换向器(6)相抵。

2.根据权利要求1所述的验证装置，其特征在于，还包括设置在所述转轴(2)上的指针(9)以及设置在所述安装座(1)上的角度标尺(10)，所述指针(9)垂直于所述转轴(2)设置，且所述指针(9)与所述角度标尺(10)设置的平面平行。

3.根据权利要求1所述的验证装置，其特征在于，所述转轴(2)为金属转轴，所述转轴(2)包括第一转轴(201)、第二转轴(202)以及设置在所述第一转轴(201)和所述第二转轴(202)中间的绝缘轴套(203)，所述绝缘轴套(203)为两端设置盲孔(204)的圆柱体，所述第一转轴(201)以及所述第二转轴(202)设置在所述盲孔(204)内。

4.根据权利要求1所述的验证装置，其特征在于，所述线圈(5)为漆包线绕制而成。

5.根据权利要求1所述的验证装置，其特征在于，所述换向器(6)包括基体(601)、卡箍(602)以及设置在所述基体(601)上的多个换向器片(603)，任意两个所述换向器片(603)之间间隔设置。

6.根据权利要求5所述的验证装置，其特征在于，所述基体(601)上设置有轴向的穿孔，所述基体(601)上设置有与所述基体(601)同轴的环状凹槽(604)以及垂直于所述环状凹槽(604)的径向凹槽(605)，所述径向凹槽(605)与所述环状凹槽(604)连通；所述换向器片(603)包括设置在所述基体(601)上的安装片(606)以及设置在所述安装片(606)上的端子(607)，所述安装片(606)安装在所述环状凹槽(604)内，所述端子(607)设置在所述径向凹槽(605)内，且所述端子(607)延伸出所述径向凹槽(605)。

7.根据权利要求1所述的验证装置，其特征在于，所述支架(7)上对称设置有安装槽(701)，所述安装槽(701)包括竖直的第一凹槽(702)以及与所述第一凹槽(702)垂直的第二凹槽(703)，所述第一凹槽(702)为两个且并排设置，所述第一凹槽(702)与所述第二凹槽(703)贯通；所述触片(8)为“L”形，且所述触片(8)安装在所述安装槽(701)内，所述触片(8)的两端均延伸到所述第一凹槽(702)与所述第二凹槽(703)的外部。

8.根据权利要求1所述的验证装置，其特征在于，所述导线(4)包括与所述转轴(2)垂直连接的第一导线(401)以及与所述转轴(2)平行且位于所述磁铁(3)上方的第二导线(402)。

9.根据权利要求2所述的验证装置，其特征在于，所述安装座(1)包括底部平板结构的第一安装板(101)，位于所述第一安装板(101)两侧且垂直于所述第一安装板(101)的第二安装板(102)，所述磁铁(3)以及所述支架(7)均设置在所述第一安装板(101)上，所述转轴(2)以及所述角度标尺(10)设置在所述第二安装板(102)上。

10.根据权利要求9所述的验证装置，其特征在于，所述转轴(2)的两端均通过轴承安装在所述第二安装板(102)上。

Images