[實用新型]一種基于單相電機的旋轉球演示儀

有效

• 申請號: 201721678949.2
• 申請日: 2017-12-06
• 公開（公告）號: CN208521520U
• 公開（公告）日: 2019-02-19
• 發明（設計）人: 劉春蘭;張竟原;魏勇;蘇于東;張永慧;聶祥飛
• 申請（專利權）人: 重慶三峽學院
• 主分類號: G09B25/02
• 分類號: G09B25/02
• 代理公司: 北京中索知識產權代理有限公司 11640
• 代理人: 霍春月

本實用新型提出了一種基于單相電機的旋轉球演示儀，包括：第一照明組、第二照明組、第一線圈、第二線圈、電容、金屬球以及電機，所述第一線圈和所述第二線圈的纏繞方向相互垂直，所述第一線圈、所述電容以及第一照明組串聯形成第一電路，所述第二線圈以及所述第二照明組串聯形成第二電路，所述第一電路和所述第二電路并聯且與所述電機連通，在通電情況下，第一線圈和第二線圈產生變化的磁場，進而金屬球產生運動，生動形象地展示了單相電機產生旋轉磁場的實驗現象，增加教學效果和學生動手及動腦能力，結構簡單便于推廣。

技術領域

本實用新型屬于實驗教具，涉及一種基于單相電機的旋轉球演示儀。

背景技術

在家用電器設備中，常配有小型單相交流感應電機。交流感應電機因應用類別的差異，一般可分為分相式電機、電容啟動式電機、永久分相式電容電機、罩極式電機、永磁直流電機及交直流電機等類型。一般的三相交流感應電機在接通三相交流電后，電機定子繞組通過交變電流后產生旋轉磁場并感應轉子，從而使轉子產生電動勢，并相互作用而形成轉矩，使轉子轉動。但單相交流感應電機，只能產生極性和強度交替變化的磁場，不能產生旋轉磁場，因此單相交流電機必須另外設計使它產生旋轉磁場，其中一類單相電機為電容分相式電機，電容分相式電機在定子繞組上設有主繞組和副繞組(啟動繞組)，并在啟動繞組中串聯大容量啟動電容器，使通電后主、副繞組的電相角成90°，從而能產生較大的啟動轉矩，使轉子啟動運轉。

只有兩套繞組的單相交流異步電機，結構簡單，生產成本低廉，使用維護方便，廣泛應用在日常生活和各行各業中，尤其是在小功率電機應用方面，如電冰箱、洗衣機、電風扇、空調等家用電器、汽車附件等領域占據主導地位。

掌握電機內磁場的分布對正確理解電機內能量轉換有重要的作用，在大學物理課程中，旋轉磁場是電機學交流電機理論重要的知識點，對這一概念的正確理解是學好后續交流電機知識的一個基礎。旋轉磁場是交流電機的一個基本問題，大多數《電工學》教材在講述三相異步電機旋轉磁場的形成時，都是畫出電機定子三相繞組及電流波形的示意圖，利用右手螺旋定則給出幾個瞬間合成磁場的方向，進而解釋旋轉磁場的形成。這種講法比較籠統，難以解釋合成磁場的轉向和幅值等問題。在《電機學》教材中多采用數學推導結合圖解法來說明旋轉磁場的性質，這種分析方法嚴謹，邏輯性強。但是由于磁場本身比較抽象，學生對這一概念的理解是較困難，需要實驗器具來輔助學習，然而現有的電磁學的實驗器具結構復雜不利于學生理解和領悟磁場這一抽象的概念，而且造價較高不利于推廣使用。

實用新型內容

有鑒于此，本實用新型的目的在于提供一種基于單相電機的旋轉球演示儀，以解決現有裝置結構復雜、造價較高的問題，降低成本、提高了學生的動手能力、有利于增加實驗和教學趣味性。

為達到上述目的基于單相電機的旋轉球演示儀，本實用新型提供如下技術方案：所述基于單相電機的旋轉球演示儀包括：若干個用于提供電阻和照明的照明單元、用于提供變化磁場的線圈、用于將電機分相的電容、用于產生運動的金屬球以及電機，所述線圈包括第一線圈和第二線圈，所述第一線圈和所述第二線圈的纏繞方向相互垂直，若干個所述照明單元分為第一照明組和第二照明組，所述第一線圈、所述電容以及第一照明組串聯形成第一電路，所述第二線圈以及所述第二照明組串聯形成第二電路，所述第一電路和所述第二電路并聯且與所述電機連通。

可選的，還包括底板，若干個所述照明單元、所述線圈、所述電容以及所述電機安裝在所述底板上。

可選的，還包括用于承載金屬球的金屬球支撐，所述金屬球支撐的形狀與所述線圈相匹配，并套設于所述線圈上，所述金屬球設置在所述金屬球支撐上。

可選的，所述金屬球支撐內部中空，且由塑料制成。

可選的，所述照明單元的數量為4個，第一照明組和所述第二照明組均具有2個照明單元，所述4個照明單元均勻分布在所述底板上。

可選的，所述金屬球由鐵、鈷或者鎳制成。