組合型小功率電機磁場仿真模型的制作方法
【專利摘要】本實用新型涉及組合型小功率電機磁場仿真模型，所述仿真模型包含以下六個組成部分的兩個或三個：透明有機玻璃上固定永磁鐵形成三對磁極的定子，含電刷；透明有機玻璃上固定三相對稱繞組的定子；固定單疊繞組和換向器的轉(zhuǎn)子；透明有機玻璃上固定永磁鐵形成一對磁極的轉(zhuǎn)子；單相裂相成三相的裂相電路板，簡稱；三個燈泡組成的對稱負(fù)載電路和干電池。本實用新型電機采用組合式，方便自由搭配；采用裂相電路，將單相電源變?yōu)槿嚯娫?，可以方便電機模型在理論教學(xué)中的使用；用三個燈泡組成的對稱負(fù)載電路對小功率同步發(fā)電機模型進(jìn)行驗證。
【專利說明】組合型小功率電機磁場仿真模型
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及組合型小功率電機磁場仿真模型，屬于電機、教儀領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]當(dāng)前的電機教儀模型有兩大類:第一類的外殼為全透明有機玻璃，仿照實際電機的結(jié)構(gòu)內(nèi)部有定子、轉(zhuǎn)子和轉(zhuǎn)軸等各部分內(nèi)容，按照傳統(tǒng)電機的分類做出相應(yīng)的電機模型，可以通電旋轉(zhuǎn)，但轉(zhuǎn)速不宜過快；第二類外殼為不透明的鑄鐵，根據(jù)各類電機的原理，做出容量較小的電機模型，電機模型內(nèi)部的結(jié)構(gòu)可以與實際的電機結(jié)構(gòu)不相同，可以通電旋轉(zhuǎn)，轉(zhuǎn)速和實際電機接近，多用于各種電機傳動試驗臺。第一類方便搬運和攜帶，但電機結(jié)構(gòu)固定，不宜拆卸組合；第二類重量較重，不便于搬運和攜帶，也不宜拆卸組合。
實用新型內(nèi)容
[0003]本實用新型根據(jù)直流電機、鼠籠式異步電機和小功率同步電機的結(jié)構(gòu)和工作原理，設(shè)計一種可以自由拆卸組裝的一種電機模型。電機模型采用透明有機玻璃作為外殼，電機模型包含電機工作的基本結(jié)構(gòu)，模型的容量不需很大，只要能夠仿真運行三種電機的工作原理和磁場產(chǎn)生原理。
[0004]根據(jù)直流電機、異步電機和感應(yīng)電機的結(jié)構(gòu)和工作原理可以知道如下知識:
[0005]鼠籠式異步電機的轉(zhuǎn)子線圈和直流電機的轉(zhuǎn)子線圈，都是首尾閉合的一個大線圈，因此可以用直流電機的轉(zhuǎn)子來做鼠籠式異步電機的轉(zhuǎn)子；
[0006]小功率同步電機的定子與鼠籠式異步電機的定子結(jié)構(gòu)基本相同；
[0007]用永磁鐵形成一對磁極做同步電機的轉(zhuǎn)子；
[0008]用永磁鐵形成三對磁極做直流電機的定子；
[0009]本實用新型的組成，本實用新型由六部分組成:
[0010]透明有機玻璃上固定永磁鐵形成三對磁極的定子stator,含電刷(簡稱SI)
[0011]透明有機玻璃上固定三相對稱繞組的定子(簡稱S2)
[0012]固定單疊繞組和換向器的轉(zhuǎn)子rotor (簡稱Rl)
[0013]透明有機玻璃上固定永磁鐵形成一對磁極的轉(zhuǎn)子(簡稱R2)
[0014]單相裂相成三相的裂相電路板Printed Circuit Board (簡稱PCB1)
[0015]三個燈泡組成的對稱負(fù)載電路和干電池(簡稱PCB2)
[0016]根據(jù)需要，將上述部分靈活組合，仿真三種不同的電機磁場。S1、R1和干電池組合形成直流電動機磁場模型；PCB1、S2和Rl組合形成鼠籠式異步電動機的磁場模型；S2、R2和PCB2組成小功率同步發(fā)電機磁場模型。
[0017]本實用新型的有益效果如下:
[0018]本實用新型巧妙的利用了三種電機在結(jié)構(gòu)方面的共同點，去仿真三種電機在磁場產(chǎn)生原理上的不同點；
[0019]電機采用組合式，方便自由搭配；[0020]在仿真的時候只抓住三種電機定轉(zhuǎn)子的主要組成部分，忽略次要組成部分。使大家對三種電機磁場產(chǎn)生的原理，磁場的性質(zhì)有了深刻的理解；
[0021 ] 采用裂相電路，將單相電源變?yōu)槿嚯娫矗梢苑奖汶姍C模型在理論教學(xué)中的使用；
[0022]用三個燈泡組成的對稱負(fù)載電路對小功率同步發(fā)電機模型進(jìn)行驗證。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]通過參照附圖更詳細(xì)地描述本實用新型的示例性實施例，本實用新型的以上和其它方面及優(yōu)點將變得更加易于清楚，在附圖中:
[0024]圖1為直流電機的定子部分；
[0025]圖2是鼠籠式異步電動機和同步發(fā)電機的定子部分；
[0026]圖3是直流電機和鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子部分；
[0027]圖4是同步電機的轉(zhuǎn)子部分；
[0028]圖5是單相裂相成三相的裂相電路板的AD原理圖與封裝圖；
[0029]圖6是三個燈泡組成的對稱負(fù)載電路和干電池的接線圖。
【具體實施方式】
[0030]在下文中，現(xiàn)在將 參照附圖更充分地描述本實用新型，在附圖中示出了各種實施例。然而，本實用新型可以以許多不同的形式來實施，且不應(yīng)該解釋為局限于在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完全的，并將本實用新型的范圍充分地傳達(dá)給本領(lǐng)域技術(shù)人員。
[0031]在下文中，將參照附圖更詳細(xì)地描述本實用新型的示例性實施例。
[0032]參考附圖1-6，本實用新型由六部分組成:
[0033]?透明有機玻璃上固定永磁鐵形成一對磁極的定子stator,含電刷(簡稱SI),見附圖1 ;圖1為直流電機的定子部分。用永磁體形成一對磁極，固定在定子殼上面，在轉(zhuǎn)子殼上面同時固定兩個銅片做電刷使用，銅片同時也是外部直流電源(干電池)的接入端。端蓋和定子殼用螺絲固定在一起，各部分的代碼如下:1、定子殼；2、端蓋；3、換向片；4、六角形螺母；5、六角形螺栓；6、墊片；7、永磁體；8、六角形螺母；9、六角形螺栓；10、墊片。
[0034]?透明有機玻璃上固定三相對稱繞組的定子(簡稱S2)，見附圖2 ;圖2是鼠籠式異步電動機和同步發(fā)電機的定子部分。定子殼的內(nèi)側(cè)均勻的開了 18個槽，在18個槽內(nèi)部放置了 9個線圈，9個線圈按照三相對稱繞組排列均勻的分給A、B、C三相。每一相繞組包含3個線圈，三相繞組作為鼠籠式異步電動機交流電的輸入端，接至圖5的Β00Τ0端；三相繞組也可以作為同步發(fā)電機交流電的輸出端，接至圖6的A、B、C端。端蓋和定子殼用螺絲固定在一起，各部分的代碼如下:1、定子殼；2、端蓋；3:繞組。
[0035]?固定單疊繞組和換向器的轉(zhuǎn)子rotor (簡稱Rl)，見附圖3 ；
[0036]?圖3是直流電機和鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子部分。轉(zhuǎn)子殼的外側(cè)均勻的開了 24個槽，在24個槽內(nèi)部放置了 48個線圈，48個線圈通過24個換向片組成的換向器首尾串聯(lián)在一起，形成一個閉合的繞組，作為直流電機和鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子。端蓋和定子殼用螺絲固定在一起，各部分的代碼如下:1、軸；2、轉(zhuǎn)子鐵芯；3、繞組；4、換向器。[0037]?透明有機玻璃上固定永磁鐵形成三對磁極的轉(zhuǎn)子(簡稱R2)，見附圖4 ；
[0038]?圖4是同步電機的轉(zhuǎn)子部分。用永磁體形成三對磁極，固定在轉(zhuǎn)子殼上面,按照N-S-N-S-N-S的順序均勻分布在轉(zhuǎn)子殼的表面，端蓋和定子殼用螺絲固定在一起，各部分的代碼如下:1、轉(zhuǎn)子殼；2、端蓋；3、永磁體；4、軸；5、六角形螺母；6、六角形螺栓；7、墊片。
[0039]?單相裂相成三相的裂相電路板Printed Circuit Board (簡稱PCB1)由220v-------40v變壓器將220v50hz交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?0v50hz交流電，為裂相電路提供電源。
[0040]根據(jù)Uab, Ubc, Uca 相位相差 120 度可知，Ucl / Url=I / (wrlcl) =tan ( η / 6),Uc2 / Ur2=l / (wr2c2) =tan ( π / 3)，此時ABC三相電壓有效值相等，相位差為120度。
[0041]依據(jù)以上原理，依次將這些參數(shù)設(shè)為:R1_4K7，R24K7，R320，R440
[0042]Cl151uF C294uF，可以滿足上述該條件，為了滿足電壓和功率的要求，對此使用IOOuF電解電容反串聯(lián)用來通交流，再通過并聯(lián)使得滿足值得范圍，使用0.5w4k7電阻，和IOOwlO歐電阻。AD原理圖與封裝圖
[0043]如圖5所示。
[0044]?三個燈泡組成的對稱負(fù)載電路和干電池(簡稱PCB2)
[0045]三相同步電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電能，使得三盞燈輪流閃爍，接線圖如圖6所不。
[0046]根據(jù)需要，將上述部分靈活組合，仿真三種不同的電機磁場。S1、R1和干電池組合形成直流電動機磁場模型；PCB1、S2和Rl組合形成鼠籠式異步電動機的磁場模型；S2、R2和PCB2組成小功率同步發(fā)電機磁場模型。
`[0047]本實用新型的有益效果如下:
[0048]本實用新型巧妙的利用了三種電機在結(jié)構(gòu)方面的共同點，去仿真三種電機在磁場產(chǎn)生原理上的不同點；
[0049]電機采用組合式，方便自由搭配；
[0050]在仿真的時候只抓住三種電機定轉(zhuǎn)子的主要組成部分，忽略次要組成部分。使大家對三種電機磁場產(chǎn)生的原理，磁場的性質(zhì)有了深刻的理解；
[0051 ] 采用裂相電路，將單相電源變?yōu)槿嚯娫?，可以方便電機模型在理論教學(xué)中的使用；
[0052]用三個燈泡組成的對稱負(fù)載電路對小功率同步發(fā)電機模型進(jìn)行驗證。。
[0053]以上所述僅為本實用新型的實施例而已，并不用于限制本實用新型。本實用新型可以有各種合適的更改和變化。凡在本實用新型的精神和原則之內(nèi)所作的任何修改、等同替換、改進(jìn)等，均應(yīng)包含在本實用新型的保護范圍之內(nèi)。
【權(quán)利要求】
1.組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于: 所述仿真模型包含以下六個組成部分的兩個或三個: 透明有機玻璃上固定永磁鐵形成三對磁極的定子stator,含電刷,簡稱SI ； 透明有機玻璃上固定三相對稱繞組的定子，簡稱S2 ； 固定單疊繞組和換向器的轉(zhuǎn)子rotor,簡稱Rl ； 透明有機玻璃上固定永磁鐵形成一對磁極的轉(zhuǎn)子，簡稱R2 ； 單相裂相成三相的裂相電路板Printed Circuit Board,簡稱PCBl ; 三個燈泡組成的對稱負(fù)載電路和干電池，簡稱PCB2。
2.如權(quán)利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于: 51、Rl和干電池組合形成直流電動機磁場模型。
3.如權(quán)利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于: PCBl、S2和Rl組合形成鼠籠式異步電動機的磁場模型。
4.如權(quán)利要求1 所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于: 52、R2和PCB2組成小功率同步發(fā)電機磁場模型。
5.如權(quán)利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:S1的構(gòu)造如下:用永磁體形成一對磁極，固定在定子殼上面，在轉(zhuǎn)子殼上面同時固定兩個銅片做電刷使用，銅片同時也是外部直流電源的接入端，端蓋和定子殼用螺絲固定在一起。
6.如權(quán)利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:S2的構(gòu)造如下:定子殼的內(nèi)側(cè)均勻的開了 18個槽，在18個槽內(nèi)部放置了 9個線圈，9個線圈按照三相對稱繞組排列均勻的分給A、B、C三相；每一相繞組包含3個線圈，三相繞組作為鼠籠式異步電動機交流電的輸入端，接至PCBl的BOOTO端；三相繞組也可以作為同步發(fā)電機交流電的輸出端，接至PCB2的A、B、C端；端蓋和定子殼用螺絲固定在一起。
7.如權(quán)利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:R1的構(gòu)造如下:轉(zhuǎn)子殼的外側(cè)均勻的開了 24個槽，在24個槽內(nèi)部放置了 48個線圈，48個線圈通過24個換向片組成的換向器首尾串聯(lián)在一起，形成一個閉合的繞組，作為直流電機和鼠籠式異步電動機的轉(zhuǎn)子；端蓋和定子殼用螺絲固定在一起。
8.如權(quán)利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:R2的構(gòu)造如下:用永磁體形成三對磁極，固定在轉(zhuǎn)子殼上面，按照N-S-N-S-N-S的順序均勻分布在轉(zhuǎn)子殼的表面，端蓋和定子殼用螺絲固定在一起。
9.如權(quán)利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:當(dāng)采用PCBl時，由220v-------40v變壓器將220v50hz交流電轉(zhuǎn)變?yōu)?0v50hz交流電，為裂相電路提供電源。
10.如權(quán)利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:當(dāng)采用PCB2時，三相同步電機轉(zhuǎn)動產(chǎn)生電能，使得三盞燈輪流閃爍。
【文檔編號】G09B23/18GK203535878SQ201320722727
【公開日】2014年4月9日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月13日
【發(fā)明者】溫志明, 史永光, 周敏, 閆根弟, 楊雪梅, 劉繼軍 申請人:太原工業(yè)學(xué)院