内阻可调直流电机演示教具的制作方法
【专利摘要】本发明涉及内阻可调直流电机演示教具。包括底座，线圈A、B，模拟电机内阻；所述电机转轴上绕有线圈A、B，且线圈和线圈B的实质是同一组线圈，将此线圈的中央剪断后引出两根导线，连接一对铜半环A；所述模拟电机内阻上的电阻可调，且可插接于一对模拟电机内阻接线柱中；所述直流电压表用于测定电源工作电压、内电压、机械电压。本发明的有益效果是：能够演示直流电机内阻变化、磁场强弱变化、磁场方向改变对电机转速、工作电流的影响，还可演示磁极对于线圈不对称时，电机转轴对转轴支座的磨损影响；测定电源电压并与机械电压、内电压之和进行比较，可验证电机工作时能量守恒，因此本发明是一种操作性很强的直流电机教学研究演示教具。
【专利说明】内阻可调直流电机演示教具
【技术领域】
[0001] 本发明涉及教学设备直流电机工作原理研究领域，具体涉及一种内阻可调直流电 机演示教具。
【背景技术】
[0002] 目前教学用直流电机模型功能单一，多数由固定的定子、转子、电刷、滑环等组成， 接通恒压源后，即以恒定转速转动，用于演示直流电机工作原理；但是，如果要研究直流电 机内阻变化、磁场强弱、磁场方向对电机转速、工作电流的影响，就比较困难，因为厂家出售 的直流电动机模型各个零部件都是固定不可移动的；也无法测定电源电压与内电压、机械 电压的定量关系，因此需要一种供教学研究用的直流电机，解决中学物理电机演示教具存 在的一些演示功能不足的缺陷。
【发明内容】
[0003] 为了便于中学物理电机实验教学研究，本发明解决了上述中学物理电机演示教具 存在的一些演示功能不足的缺陷，能够演示直流电机内阻变化、磁场强弱、磁场方向对电机 转速、工作电流的影响，能够测定电源电压与内电压、机械电压的定量关系。
[0004] 本发明采用如下技术方案，一种内阻可调直流电机演示教具，包括底座，线圈A，线 圈B，电机转轴，一对转轴支座，一对铜半环A，一对铜半环B，一对电刷A，一对电刷B，一对磁 极，一对距离调节器，一对弹簧，一对模拟电机内阻接线柱，机械电压测定接线柱A，机械电 压测定接线柱B，一对电源接线柱，电机内阻电压表，机械电压测定电压表A，机械电压测定 电压表B，直流电流表，电源电压测定电压表，模拟电机内阻，直流电源；所述底座上安装了 一对转轴支座，一对转轴支座之间连接电机转轴，电机转轴上绕有线圈A和线圈B，所述线 圈A的匝数等于线圈B的匝数，且线圈A和线圈B的实质是同一组线圈，其电阻率很小，截 面较粗，直流电阻可忽略，将此线圈输入端连接一对铜半环B，将此线圈的中央剪断后引出 两根导线，连接一对铜半环A ;所述一对铜半环A固定于电机转轴上，且紧靠电刷A，所述电 刷A通过导线连一对模拟电机内阻接线柱；所述一对铜半环B固定于电机转轴上，且紧靠电 刷B，所述电刷B通过导线连接一对电源接线柱，所述一对磁极位于线圈的两侧，磁场方向 垂直于电机转轴，所述一对磁极的N、S极方向可调，且它们与线圈的距离可通过调节一对 距离调节器改变，所述一对弹簧能使一对磁极定位。
[0005] 进一步地，所述电机内阻电压表通过导线连接到一对模拟电机内阻接线柱，所述 模拟电机内阻上的电阻可调，且可插接于一对模拟电机内阻接线柱中；所述直流电流表串 联在电源接线柱上，用于测定线圈工作电流或模拟电机内阻上的电流；机械电压测定电压 表A、机械电压测定电压表B，通过接线柱分别与线圈A和线圈B并联，分别测定两组线圈的 机械电压；电源电压测定电压表与电源接线柱并联，测定总电源电压；电机内阻电压表与 一对模拟电机内阻接线柱并联，模拟测定线圈内电压。
[0006] 进一步地，由于本发明采用双电刷结构，且两组线圈的采用特殊的接法连接于双 电刷，因此，当一端连接直流电源，必须插上模拟电机内阻，电机才能转动；一对模拟电机内 阻接线柱和一对电源接线柱可双向互换使用，即直流电源连接模拟电机内阻接线柱，模拟 电机内阻连接于一对电源接线柱，演示效果不变。
[0007] 进一步地，所述机械电压测定电压表A、机械电压测定电压表B，通过测定两组线 圈上电压之和得到机械电压，通过测定模拟电机内阻上电压得到电机内电压，测定电源电 压并与机械电压、电机内电压之和进行比较，可验证能量守恒定律，本装置能测定两组线圈 机械电压，这是以往教具所无法测定的。
[0008] 本发明的有益效果是：能够演示直流电机内阻变化时、磁场强弱变化、磁场方向改 变对电机转速、工作电流的影响，还可演示磁极对于线圈不对称时，电机转轴对转轴支座的 磨损影响；测定电源电压并与机械电压、内电压之和进行比较，可验证电机工作过程符合能 量守恒，因此本发明是一种操作性很强的直流电机教学研究演示教具。
【专利附图】
【附图说明】
[0009] 图1为本发明的结构示意图； 图2为本发明的俯视平面结构示意图； 图3为本发明的直流电机原理方框图； 其中，1-底座，2-线圈A，3-线圈B，4-电机转轴，5-转轴支座，6-铜半环A，7-铜半环 B，8-电刷A，9-电刷B，10-磁极，11-距离调节器，12-弹簧，13- -对模拟电机内阻接线 柱，14-机械电压测定接线柱A，15-机械电压测定接线柱B，16-电源接线柱16,17-电机内 阻电压表，18-机械电压测定电压表A，19-机械电压测定电压表B，20-直流电流表，23-电 源电压测定电压表，22-模拟电机内阻，23-直流电源。
【具体实施方式】
[0010] 实施例1，如图1、图2、图3所示，本发明采用如下技术方案，一种内阻可调直流电 机演示教具，包括底座1，线圈A2,线圈B3,电机转轴4, 一对转轴支座5, 一对铜半环A6, 一 对铜半环B7, 一对电刷A8, 一对电刷B9, 一对磁极10, 一对距离调节器11，一对弹簧12, 一 对模拟电机内阻接线柱13,机械电压测定接线柱A14,机械电压测定接线柱B15, 一对电源 接线柱16,电机内阻电压表17,机械电压测定电压表A18,机械电压测定电压表B19,直流电 流表20,电源电压测定电压表21，模拟电机内阻22,直流电源23 ;所述底座1上安装了一对 转轴支座5, 一对转轴支座5之间连接电机转轴4,电机转轴4上绕有线圈A2和线圈B3,所 述线圈A2的匝数等于线圈B3的匝数，且线圈A2和线圈B3的实质是同一组线圈，选用电阻 率很小，截面较粗的绝缘导线，其直流电阻可忽略，将此线圈输入端连接一对铜半环B7,将 此线圈的中央剪断后引出两根导线，连接一对铜半环A6 ;所述一对铜半环A6固定于电机转 轴4上，且紧靠电刷A8,所述电刷A8通过导线连一对模拟电机内阻接线柱13 ;所述一对铜 半环B9固定于电机转轴4上，且紧靠电刷B7,所述电刷B7通过导线连接一对电源接线柱 16,所述一对磁极10位于线圈的两侧，磁场方向垂直于电机转轴，所述一对磁极10的N、S 极方向可调，且它们与线圈的距离可通过旋转一对距离调节器11改变，所述一对弹簧12能 使一对磁极10定位。
[0011] 所述电机内阻电压表17通过导线连接到一对模拟电机内阻接线柱13,所述模拟 电机内阻22上的电阻可调，且可插接于一对模拟电机内阻接线柱13中；所述直流电流表 20串联在电源接线柱16上，用于测定线圈工作电流或模拟电机内阻上的电流；机械电压测 定电压表A、机械电压测定电压表B，通过接线柱分别与线圈A和线圈B并联，分别测定两组 线圈的机械电压；电源电压测定电压表与电源接线柱16并联，测定总电源电压；电机内阻 电压表17与一对模拟电机内阻接线柱13并联，模拟测定线圈内电压。
[0012] 由于本发明采用双电刷结构，且两组线圈的采用特殊的接法连接于双电刷，因此， 当一端连接直流电源23,必须插上模拟电机内阻22,电机才能转动；一对模拟电机内阻接 线柱13和一对电源接线柱16可双向互换使用，即直流电源连接模拟电机内阻接线柱13,模 拟电机内阻22连接于一对电源接线柱16，演示效果不变。
[0013] 所述机械电压测定电压表A18、机械电压测定电压表B19,通过测定两组线圈上电 压之和得到机械电压，通过测定模拟电机内阻22上电压得到电机内电压，测定电源电压并 与机械电压、电机内电压之和进行比较，可验证电机工作时能量守恒；本装置能测定两组线 圈机械电压，这是以往教具所不能做到的。
[0014] 本发明的有益效果是：能够演示直流电机内阻变化时，磁性强弱变化、磁场方向改 变对电机转速、工作电流的影响，还可演示磁极对于线圈不对称时，电机转轴对转轴支座的 磨损影响；测定电源电压并与机械电压、内电压之和进行比较，可验证能量守恒定律，因此 本发明提供了一种物理教学演示教具，供研究人员研究参数变化的、动态的直流电机，测定 实验数据，其操作性很强。
【权利要求】
1. 一种内阻可调直流电机演示教具，包括底座（1)，线圈A (2)，线圈B (3)，电机转轴 (4)，一对转轴支座（5)，一对铜半环A (6)，一对铜半环B (7)，一对电刷A (8)，一对电刷B (9) ，一对磁极（10)，一对距离调节器（11)，一对弹簧（12)，一对模拟电机内阻接线柱（13)， 机械电压测定接线柱A (14)，机械电压测定接线柱B (15)，一对电源接线柱（16)，电机内 阻电压表（17)，机械电压测定电压表A( 18)，机械电压测定电压表B( 19)，直流电流表（20)， 电源电压测定电压表（21)，模拟电机内阻（22)，直流电源（23);其特征在于：所述底座（1) 上安装了一对转轴支座（5)，一对转轴支座（5)之间连接电机转轴（4)，电机转轴（4)上绕有 线圈A (2)和线圈B (3)，所述线圈A (2)的匝数等于线圈B (3)的匝数，且线圈A (2)和 线圈B (3)的实质是同一组线圈，其电阻率很小，截面较粗，直流电阻可忽略，将此线圈输 入端连接一对铜半环B (7)，将此线圈的中央剪断后引出两根导线，分别连接一对铜半环A (6);所述一对铜半环A (6)固定于电机转轴（4)上，且紧靠电刷A (8)，所述电刷A (8)通 过导线连一对模拟电机内阻接线柱（13);所述一对铜半环B (9)固定于电机转轴（4)上，且 紧靠电刷B (7)，所述电刷B (7)通过导线连接一对电源接线柱（16)，所述一对磁极（10)位 于线圈的两侧，磁场方向垂直于电机转轴（4)，所述一对磁极（10)的N、S极方向可调，且它 们与线圈的距离可通过调节一对距离调节器（11)改变，所述一对弹簧（12)能使一对磁极 (10) 定位。
2. 根据权利要求1所述的一种内阻可调直流电机演示教具，其特征在于：所述电机内 阻电压表（17)通过导线连接到一对模拟电机内阻接线柱（13)，所述模拟电机内阻（22)上 的电阻可调，且可插接于一对模拟电机内阻接线柱（13)中，所述直流电流表（20)串联在电 源接线柱（16)上；机械电压测定电压表A、机械电压测定电压表B，通过接线柱分别与线圈 A和线圈B并联；电源电压测定电压表与电源接线柱（16)并联；电机内阻电压表（17)与一 对模拟电机内阻接线柱（13)并联。
【文档编号】G09B23/18GK104143280SQ201410297116
【公开日】2014年11月12日 申请日期:2014年6月28日 优先权日:2014年6月28日
【发明者】郭金虎, 陆光华 申请人:江苏省兴化中学