[发明专利]一种自动调节电流的无刷无换向器的小电机

说明书

一种自动调节电流的无刷无换向器的小电机，由转子、转子支架、电池盒、磁体和开关构成，转子由漆包线绕成多匝圆环状，所述漆包线的两端为全部剥掉漆包线包皮作为转子转轴，将绝缘包皮导线的一端去除绝缘包皮绕成螺线管作为转轴支撑管，绝缘包皮导线竖直固定在电池盒上作为转子支架，绝缘包皮导线的另一端通过开关连接在电池的两端；磁体固定在电池盒上，所述转子的转轴延长线不与转子的重心重合，转子的两端转子转轴在同一直线上，在转子的两端转子转轴放入转轴支撑管后转子的自然状态为转子的线圈平面在竖直平面内，磁体的N极或者S极靠近转子的线圈，实现一种自动调节电流的无刷无换向器小电机演示的技术与方法。

技术领域

本专利涉及一种自动调节电流的无刷无换向器的小电机，属于物理演示实验仪器领域。

背景技术

有刷直流微型电机和无刷电机应用都非常多，航模、玩具、个人护理、安防等等产品都会用到有刷无刷直流微型电机，有刷微型直流电机和无刷电机的基本区别就是一个有电刷和一个无电刷，在科技作品或者物理教学中最先介绍的是有刷直流微型电机，有刷微型直流电机采用的机械换向，它的原理是磁极不动，线圈旋转，微型电机运转时，线圈和换向器旋转，磁钢和电刷不转，线圈的电流方向通过交替变化随微型电机转动的换向器和电刷来完成。到目前在物理教学或者科技创作中大多数用漆包线简易制作这一模型，使其物理原理演示直观明晰，并且教师告诉学生，转子中漆包线绕成的环形线圈引出来的转子转轴要在漆包线(圆柱形)的一半侧面剥去漆(绝缘漆)，否则制作出来的演示电机就不能转，这一结论成了约束学生创造力的限制，因此，在问能否在转子转轴的侧面全部剥掉的情况下也能实现连续定向旋转？在上面所述的基础上，同领域的技术人员常常给出“是不能旋转”；为此，本专利要给出的方案是转子可以实现连续定向旋转，目前没有对这一问题给出可视可信的演示实验，如何实现演示内容丰富，视觉效果明显，可信的演示实验仪器与方法，本专利就要解决这个问题。本专利是在国家自然基金项目(项目号：11805107，11405092)、黑龙江省省属高等学校基本业务费科研项目(项目号：135209251)、黑龙江省高等学校教改与应用项目(项目号：SJGY20170385)及齐齐哈尔市科学技术项目(项目号：GYGG-201423)的支持下完成的。

发明内容

本专利是解决课堂或课下用的一种自动调节电流的无刷无换向器的小电机，着重是通过转子转轴全裸(去掉转轴漆包线的绝缘皮)、转子的质心(重心)与转子转轴的延长线位置关系，使转子旋转后产生的惯性离心力改变转子转轴对转轴支撑管的压力，实现一种自动调节电流的无刷无换向器的小电机演示的技术与方法。

本专利技术方案：一种自动调节电流的无刷无换向器的小电机，主要由转子、转子支架、电池盒、磁体和开关构成，其特征是：转子由漆包线(铜质材料导线外围覆盖一层绝缘漆)绕成多匝圆环状，所述漆包线的两端为全部剥掉漆包线包皮作为转子转轴，所述漆包线的两端也是转子中电流的流入流出端；将绝缘包皮导线的一端去除绝缘包皮绕成螺线管作为转轴支撑管，绝缘包皮导线竖直固定在电池盒(绝缘材料)上作为转子支架，绝缘包皮导线的另一端通过开关连接在电池的正负两极上；磁体固定在电池盒上，所述转子的转轴(转子转轴)延长线不与转子的重心重合，转子两端的转子转轴在同一直线上，在转子两端的转子转轴放入转轴支撑管后转子的自然状态为转子的线圈平面在竖直平面内，磁体的N极或者S极靠近转子的线圈，转轴支撑管的内径满足：在转子转动过程，转子重心在转子转轴延长线正上方时转子转轴可以与转轴支撑管不接触(悬空)，也可以转子转轴与转轴支撑管接触。

简要分析，在教学上通常为直观演示电动机驱动原理，转子是由漆包线缠绕一圈或者几圈(匝数N，每匝线圈的面积S)构成，其质量轻，电源供电导线接触面积小，电流I小，磁力矩M小，为讨论方便，简化为转子在匀强磁场B中，在匀强磁场B中获得最大磁力矩为M＝ISNB。