[實用新型]控制電機轉速的一種演示裝置

有效

• 申請號: 201720450119.8
• 申請日: 2017-04-20
• 公開（公告）號: CN207182751U
• 公開（公告）日: 2018-04-03
• 發明（設計）人: 梁法庫;吳桐;張景林;鄭亞輝
• 申請（專利權）人: 齊齊哈爾大學
• 主分類號: G09B23/18
• 分類號: G09B23/18
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

技術領域

本實用新型專利涉及演示磁力控制轉速的裝置，屬于物理教學實驗儀器領域。

背景技術

在大學物理或中學物理課中，安培力是一個重要的內容，安培力的應用更是大家關注的內容。多年來，為幫助學生正確理解安培力和應用安培力，配合教學設置的一些演示實驗，如矩形線圈的安培力演示實驗，直流電動機，以及本專利發明人設計的安培力的微觀機理實驗儀等，以往演示實驗磁體相對轉子位置不變，以往電機調速演示實驗中改變電機輸入電壓，控制轉子轉速是靠控制輸給轉子的電流強度的改變而改變，也就是需改變電阻容易造成開關接觸不良的現象，缺少對變磁場的安培力演示實驗，如何實現變磁場的安培力演示實驗且效果明顯，構造簡單、成本低，且符合大學低年級與高中生的物理知識要求，本專利就要解決這個問題。本專利是在國家自然基金項目(項目號：11405092)、齊齊哈爾市科學技術項目 (項目號：GYGG-201423)及黑龍江省高等學校教改工程項目(項目號：2014011091)的支持下完成的(設計人之一，吳桐為齊齊哈爾市第一中學高一一班學生)。

參考文獻：

梁法庫等.用液體電池改進安培力實驗[J]《物理實驗》，2001，21(3)：39-39

梁法庫.利用有色跟蹤演示帶電粒子在電磁場中的運動[J]《物理實驗》，2000，20(6)：36-37

發明內容

本實用新型專利是解決課堂或課下用的控制電機轉速的一種演示裝置，著重通過磁體靠近與遠離轉子來演示電機的轉速及力矩大小的技術。

本實用新型專利技術方案：控制電機轉速的一種演示裝置，主要由轉子、磁體、轉子支撐環、電源、限流電阻、開關、彩色紙片、刻度尺、絕緣塑料板、彈簧秤和定滑輪構成，其特征是：將轉子的轉子軸穿過轉子支撐環，所述轉子支撐環是固定在垂直且固定于絕緣塑料板(10)的直桿上，所述轉子為直流電機的轉子(可以選用有刷玩具直流電動機卸下的直流電機轉子，或自行繞制的矩形線框制成的轉子)，轉子軸與固定在絕緣塑料板上的電刷接觸，電刷通過導線、限流電阻和開關與固定在絕緣塑料板上的電源連接，電源為直流電源；刻度尺垂直轉子固定在絕緣塑料板上；一柔軟不可伸縮的細繩一端固定在轉子軸上，另一端通過定滑輪與彈簧秤的掛鉤相連接，彈簧秤與刻度尺平行固定在絕緣塑料板上。所述轉子軸是包含換向器(本領域的技術人員對所述轉子(1)的制作是很熟悉的技術，這里不做具體表述)。

可以進行如下兩項實驗演示

實驗1——轉子的磁力矩與磁體(外磁場強度)相對轉子間距的定性演示

實驗時，按如下操作，先測量出轉子及轉子軸的直徑，將一柔軟不可伸縮的細繩一端固定在轉子軸上，另一端通過定滑輪與彈簧秤的掛鉤相連接，使彈簧秤彈簧處于自然狀態，記下彈簧秤讀數；開關閉合，將磁體附于絕緣塑料板沿著(平行)刻度尺向轉子方向移動，當轉子開始轉動時記錄磁體靠近轉子方向的表面對應刻度尺的位置，以及記錄彈簧秤讀數；磁體在向轉子移動過程完成5-10個實驗數據記錄，直到磁體靠近轉子距離為大于0.5cm(太近了轉子中線圈纏繞的鐵磁體被磁化了，影響實驗效果)或者彈簧秤讀數達到最大量程為止。由實驗數據繪出轉子距磁體的間距與磁力矩(彈簧秤讀數結合轉子軸的半徑推出的)的關系圖像，也就是隨著磁體與轉子相對距離變小，轉子的磁力矩增大的定性規律。

實驗2——實現磁體控制電機轉速演示

實驗時，先解除轉子軸上的細繩，并在轉子軸上固定一彩色紙片(也就是轉子軸轉動時能較清晰看到彩色紙片隨著轉子軸轉動即可)，重復上面實驗1的過程，也就是隨著磁體距轉子相對距離變小，轉子上的彩色紙片轉速增大的定性規律(或者用轉速測量儀測量彩色紙片的轉速)。

本專利的有益之處，這一實驗設計不但給出的直流電機的轉子在外磁場(磁體)的作用下改變力矩，對理解安培力、磁力矩等內容有積極意義，也實現磁體控制轉子轉速這一新穎的應用設計，相對以往磁體相對轉子位置不變，控制轉子轉速是靠控制輸給轉子的電流強度的改變而改變，避免了以往電機調速需改變電阻容易造成開關接觸不良的現象，這一實驗設計更有利于促進學生的創新精神和實踐能力的培養。

附圖說明

附圖1為本實用新型專利的結構示意圖。

其中：1.轉子，2.磁體，3.轉子支撐環，4.轉子軸，5.電刷，6.電源，7.限流電阻，8. 開關，9.刻度尺，10.絕緣塑料板，11.彈簧秤，12.定滑輪，13.彩色紙片

具體實施方式