一种多绕组无刷发动机教学实训装置制造方法
【专利摘要】本实用新型公开一种多绕组无刷发动机教学实训装置，包括机箱，线圈绕组，转子，所述机箱内设置支承轴，转子包括安装板和磁铁，在安装板上同圆周均布有偶数个磁铁，安装板安装在支承轴且以支承轴为中心转动，在安装板左右两侧正对每块磁铁各设置一对柱状铁芯，每个柱状铁芯上设置所述线圈绕组，在机箱的面板上设置若干对接线柱，每个线圈绕组的出、入端分别连接在一对接线柱上，在机箱上设置有负载，负载通过导线与若干组线圈绕组连接并形成电流回路。本实用新型结构简单、成本低廉、能直观显示无刷发动机的工作原理的无刷发动机教学实训装置，为学生学习教学课程、训练学生动手能力、理论联系实践提供科学的教学工具。
【专利说明】一种多绕组无刷发动机教学实训装置
【技术领域】
[0001] 本实用新型涉及教学用具【技术领域】，更具体地说，涉及一种多绕组无刷发动机教 学实训装置。
【背景技术】
[0002] 高职、中职等电气、自动化、机电一体化等专业教学中，学习发动机原理、组装、维 修简单发动机组是其中一个必须的技能训练。目前，这种技能的训练，大部分是通常教科书 配合幻灯片演示来进行，或者是找一发动机进行实体拆装，而没有规范的实训设备，直接影 响教学质量。为了提高学生对发动机原理的学习质量，有必要开发一种新的教学器具，以满 足教学的需要。 实用新型内容
[0003] 本实用新型需要解决的技术问题是，提供一种结构简单、成本低廉、能直观显示无 刷发动机的工作原理的无刷发动机教学实训装置，为学生学习教学课程、训练学生动手能 力、理论联系实践提供科学的教学工具，以克服现有技术的不足。
[0004] 本实用新型的技术方案是：一种多绕组无刷发动机教学实训装置，包括机箱，线圈 绕组，转子，所述机箱内设置支承轴，转子包括安装板和磁铁，在安装板上同圆周均布有偶 数个磁铁，安装板安装在支承轴且以支承轴为中心转动，在安装板左右两侧正对每块磁铁 各设置一对柱状铁芯，每个柱状铁芯上设置所述线圈绕组，在机箱的面板上设置若干对接 线柱，每个线圈绕组的出、入端分别连接在一对接线柱上，在机箱上设置有负载，负载通过 导线与若干组线圈绕组连接并形成电流回路。
[0005] 所述安装板由皮带传动机构驱动，所述皮带传动机构包括主动轮、从动轮、和皮 带，所述从动轮与安装板连接且同步转动。
[0006] 所述主动轮中心设置轮轴，所述轮轴设置在支架上，所述轮轴的一端连接手柄摇 把。
[0007] 所述支架上设置一对轮轴轴承，所述主动轮中心设置轮轴，轮轴安装在轮轴轴承 上，轮轴的一端连接调速电机。
[0008] 所述支架上设置支承轴轴承，所述支承轴安装在支承轴轴承上，所述支承轴的一 端连接调速电机。
[0009] 所述安装板上相邻的磁铁之间极性方向相反。
[0010] 所述柱状铁芯分别固定在机箱的两侧板上，位于在同一侧板上的柱状铁芯的外端 连接有铁板。
[0011] 在负载的电源回路上串联整流电路。
[0012] 在负载的电源回路上连接电流表、电压表。
[0013] 所述机箱坚直的第一面板，倾斜的第二面板，所述第一面板是透明的，所述接线柱 设置在第二面板上，所述负载是指示灯，指示灯设置在第二面板上。
[0014] 本实用新型的有益效果是：1)通过本实用新型的教学器具，可以感性直观地、轻松 地学习并认识切割磁力线产生电流的物理现象，学习发动机的发电原理。
[0015] 2)利用本实用新型的教学器具，学生可在实训装置上手动操作多个线圈绕组的串 联、并联接线，通过实践训练让学生充分掌握发动机线圈绕组的接线方法、绕组不同接法对 电流电压的影响、和增加磁通量的技巧。
[0016] 3)本实用新型的实训装置通过转动磁铁安装板来实现线圈绕组切割磁力线，从而 在发动机上无需配置现有的发动机上常用的接触器(又称电刷)，因此，对于无刷发电原理 的教学提供极大帮助。本实训装置结构简单、原理直观，特别适用于针对一般理工科学生而 进行的实验教学和性能试验研究的需要。
【专利附图】
【附图说明】
[0017] 图1为本实用新型多绕组无刷发动机教学实训装置的结构主视图。
[0018] 图2为本实用新型多绕组无刷发动机教学实训装置的侧视图。
[0019] 图3为本实用新型多绕组无刷发动机教学实训装置的俯视图。
[0020] 图4为本实用新型线圈绕组的局部放大图。
[0021] 图5为本实用新型磁通量增强式线圈绕组的局部放大图。
[0022] 图6为本实用新型若干线圈绕组并联某一时刻的内部电流示意图。
[0023] 图7为图6所示的实施方式的线圈绕组接线方式示意图。
[0024] 图8为本实用新型安装板磁铁的极性方向示意图。
【具体实施方式】
[0025] 下面结合附图对本实用新型作进一步的描述。
[0026] 参见图1-8,本实用新型提供一种多绕组无刷发动机教学实训装置，包括机箱1， 线圈绕组2,转子，所述机箱内设置支承轴3,转子包括安装板4和磁铁5,在安装板4上同 圆周均布有偶数个磁铁5,安装板4安装在支承轴3且以支承轴3为中心转动，在安装板4 左右两侧正对每块磁铁各设置一对柱状铁芯6,每个柱状铁芯6上设置所述线圈绕组2,在 机箱1的面板上设置若干对接线柱7,每个线圈绕组2的出、入端分别连接在一对接线柱7 上，在机箱1上设置有负载，在本实施例中，以指示灯8作为负载，指示灯8通过导线与若干 组线圈绕组2连接并形成电流回路。本实用新型提供一种用于结构简易、操作方便的的教 学辅助用具，将安装板转动时，磁铁随之旋转，此时，线圈绕组相对磁铁而言，是对磁力线进 行切割的，因此，在线圈绕组内产生电流，当若干线圈绕组连接，则形成指示灯的电源电路， 使指示灯发光，随安装板的转动速度越大，指示灯的亮度越亮。
[0027] 机箱1包括面板、侧板、后板等围成的箱体，线圈绕组2、安装板、安装板的驱动机 构均放置在箱体内部。机箱的面板包括坚直的第一面板11、倾斜的第二面板12,第一面板 是透明的PC板材，可以看到安装板4的旋转状态。接线柱7设置在第二面板12上，指示灯 8安装在第二面板12上。支承轴3固定在机箱两侧板之间，且在机箱两侧板上设置有多个 通孔，柱状铁芯6的一端穿过通孔，以六角螺母13固定在侧板上。每个柱状铁芯6上设置 线圈绕组2。
[0028] 安装板4由皮带传动机构驱动，如图1所示，皮带传动机构包括主动轮9、从动轮 10、和皮带11，主动轮中心设置轮轴，轮轴的两端安装在机箱的侧板上，轮轴的一端连接手 柄摇把14,摇动手柄摇把14可使主动轮9转动。从动轮与安装板连接，因此，当皮带带动从 动轮旋转时，安装板同步转动，磁铁也随之周向转动，从而，使线圈绕组切割磁力线。如图8 所示，安装板上相邻的磁铁5之间极性方向相反，图中示出，安装板上均匀布置有六个磁铁 5,按顺时针顺序，以最顶的磁铁开始，在安装板同一侧，磁铁的极性分别是N-S-N-S-N-S。对 应六个磁铁，在安装板的两侧，分别等距布置每侧各六个柱状铁芯6,编号分别为Q1-Q12， 其中，Q1-Q6在同一侧，在某一时刻，正好同时正对安装板上六个磁铁，Q7-Q12在另一侧，同 样是正对安装板上六个磁铁。根据右手定则，当线圈绕组切割磁力线时，在线圈绕组内产 生一定方向的电流，当我们将机箱内的若干个线圈绕组以电流走向一致的方式连接、并连 接负载时，就能够形成负载的电源电路，从而向负载提供电源，使其工作。当安装板转动， 使磁铁5从正对逐渐偏离柱状铁芯6时，磁力线逐渐远离线圈绕组，电流幅度减弱，转动30 度时，其电流值是最弱的，当继续转动至60度时，第二块磁铁的S极正对上方右侧的柱状铁 芯，此时，电流方向与刚才的相反，其峰幅也达到最大值。在本实用新型的装置中，通过磁铁 的旋转运动，在线圈绕组内产生正弦变化的交流电流，通过导线将若干线圈绕组按串联方 式连接，且在电路上串联一指示灯，以一定速率转动安装板，指示灯即可发光。在本实用新 型中，磁铁的大小是直径22mm,厚10mm;柱状铁芯直径12mm,长60 mm,每个线圈绕组的铜 线直径0. 65mm,长3米，当安装板以0. 8米/秒的线速度转动时，每个线圈绕组可产生0- 0. 8V的空载电压。
[0029] 参见图6-7,本实用新型的实训装置的线圈绕组可以实现多组不同形式的组合，举 例说明，如我们选择以Q2、Q3、Q7、Q9、Q10、Q12的线圈绕组并联，各个线圈绕组的绕线方式 是相同的，如图6所示，线圈绕组的左端标志均为A、右端标示均为B，A端、B端连接在第二 面板的对应的接线柱上，在第二面板上，分别对各接线柱所连接的线圈绕组及AB端作出标 识，根据右手定则，我们可确定各线圈绕组的电流方向，从而在第二面板上，通过导线将Q2、 Q3、Q7、Q9、Q10、Q12的线圈绕组并联连接，其接线方式如图7所示。
[0030] 若需要直流输出，则在负载的电源回路上串联整流电路。
[0031] 为了可精确地比较各种接线方式的发电状态，可在负载的电源回路上连接电流 表、电压表，或者是示波器等电气检测设备。
[0032] 作为另一实施方式，也可以电机驱动的方式取代手动摇把的方式，如在机箱两侧 板上设置一对轮轴轴承，主动轮的轮轴安装在轮轴轴承上，轮轴的一端连接调速电机，调速 电机的输出轴联接轮轴，由调速电机取代手动摇把驱动皮带传动机构，从而使电流更稳定， 观摩效果更加理想。除皮带传动机构的驱动方式外，其余结构与上述实施例相同，在此不 描述。
[0033] 作为另一实施方式，在上述实施例的基础上，也可在机箱的两侧板上设置支承轴 轴承，支承轴3安装在支承轴轴承上，支承轴3的一端连接调速电机。调速电机的输出轴联 接支承轴，由调速电机直接取代皮带传动机构带动安装板旋转运动。其余结构与上述实施 例相同，在此不 描述。
[0034] 更进一步地，参见图5,柱状铁芯通过六角螺母分别固定在支架的两侧坚框上，因 此，位于在同一侧板上的柱状铁芯的外端连接有铁板。
[0035] 可在位于在同一坚框上的柱状铁芯6的外端连接有铁板15,铁板上有通孔，通孔 的位置与大小与两柱状铁芯的距离与直径相适配，通过六角螺母13使铁板与两柱状铁芯 连接。增加了铁板后，相当于两柱状铁芯的质量增加，可以看到，在其它条件不变的状况下， 电灯的亮度增加。从而验证了铁芯质量增加，可使磁通量增大，从而电流增加。在教学时， 由学生通过叠加多块铁板，实验验证磁与电的转化原理，加深对原理的掌握程度。
[0036] 以上公开的仅为本实用新型的具体实施例，并不构成对本实用新型保护范围的限 制，凡依本实用新型技术方案所作的无需经过创造性劳动的改变，都应落在本实用新型的 保护范围实用新型之内。
【权利要求】
1. 一种多绕组无刷发动机教学实训装置，包括机箱，线圈绕组，转子，其特征在于：所 述机箱内设置支承轴，转子包括安装板和磁铁，在安装板上同圆周均布有偶数个磁铁，安装 板安装在支承轴且以支承轴为中心转动，在安装板左右两侧正对每块磁铁各设置一对柱状 铁芯，每个柱状铁芯上设置所述线圈绕组，在机箱的面板上设置若干对接线柱，每个线圈绕 组的出、入端分别连接在一对接线柱上，在机箱上设置有负载，负载通过导线与若干组线圈 绕组连接并形成电流回路。
2. 根据权利要求1所述的多绕组无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述安装板 由皮带传动机构驱动，所述皮带传动机构包括主动轮、从动轮、和皮带，所述从动轮与安装 板连接且同步转动。
3. 根据权利要求2所述的多绕组无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述主动轮 中心设置轮轴，所述轮轴设置在支架上，所述轮轴的一端连接手柄摇把。
4. 根据权利要求3所述的多绕组无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述支架上 设置一对轮轴轴承，所述主动轮中心设置轮轴，轮轴安装在轮轴轴承上，轮轴的一端连接调 速电机。
5. 根据权利要求3所述的多绕组无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述支架上 设置支承轴轴承，所述支承轴安装在支承轴轴承上，所述支承轴的一端连接调速电机。
6. 根据权利要求1所述的多绕组无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述安装板 上相邻的磁铁之间极性方向相反。
7. 根据权利要求6所述的多绕组无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述柱状铁 芯分别固定在机箱的两侧板上，位于在同一侧板上的柱状铁芯的外端连接有铁板。
8. 根据权利要求6所述的多绕组无刷发动机教学实训装置，其特征在于：在负载的电 源回路上串联整流电路。
9. 根据权利要求6所述的多绕组无刷发动机教学实训装置，其特征在于：在负载的电 源回路上连接电流表、电压表。
10. 根据权利要求6所述的多绕组无刷发动机教学实训装置，其特征在于：所述机箱坚 直的第一面板，倾斜的第二面板，所述第一面板是透明的，所述接线柱设置在第二面板上， 所述负载是指示灯，指示灯设置在第二面板上。
【文档编号】G09B25/02GK203910158SQ201420306971
【公开日】2014年10月29日 申请日期:2014年6月11日 优先权日:2014年6月11日
【发明者】黎绵昌, 成伟华, 罗健中 申请人:顺德职业技术学院