[实用新型]多功能电机原理教学演示仪

说明书

本实用新型涉及一种多功能电机原理教学演示仪，主要适用于交直流发电机及直流电动机工作原理和结构的教学演示。

目前，厂家生产和学校课堂教学所使用的电机原理教学演示仪，其形状和结构与实用的电机相同或相似，主要零部件结构复杂，生产成本较高，不符合教学演示仪结构“简单、形象”的要求；在功能上，此类电机原理教学演示仪还只能演示交流发电机、直流发电机、交流电动机和直流电动机等四项原理中的一项原理，其功能单一，互换性差；在教学效果上，由于关键构件如：换向器、电刷和磁场线圈被其它构件遮挡，直观性差，影响学生对这些构件作用原理和工作方式的理解与掌握，教学效果欠佳，无法取得教学演示仪“实用、直观”的效果；此外，此类教学演示仪在演示时普遍直接采用220V交流电，安全性差，妨碍教师的演示操作和学生的积极探索，不能体现教学演示仪操作“简便、安全”的原则。

本实用新型就是为解决现有电机原理教学演示仪存在的问题，根据多年教学实践的经验，考虑到课堂教学的实际需要，比较了各类教学演示仪的结构特点，进行综合、优化，从而研制并提供了一种多功能电机原理教学演示仪。

多功能电机原理教学演示仪包括传动装置、电机转子及定子、换向装置、控制开关、电流表、电源和支座。传动装置包括大带轮和小带轮；电机转子包括转子轴、铁芯和线圈，转子轴为悬臂结构，其悬伸部分加长，端部安装铁芯及线圈绕组，另一端安装传动装置的小带轮，二者之间转子轴的轴承座以及大带轮轴的轴承座均置于支座上；定子位于转子铁芯端上下方并固定在支座板，由两块永久磁铁与U形钢板连接而成，永久磁铁位于U形钢板两端内侧；换向装置的直流换向器和交流接触环与转子线圈绕组导线串联并分别固定在转子轴悬伸裸露部位，该装置的直流电刷和交流电刷分别与直流换向器和交流接触环相接触。控制开关包括单、双掷刀开关，电源包括变压器和整流电路板，连同电流表均设在支座板上。

附图为本实用新型的结构示意图。

以下结合附图介绍本实用新型的实施例。

该多功能电机原理教学演示仪是由传动装置、电机转子及定子、换向装置、控制开关、电流表、电源和支座等组成。传动装置包括手摇大带轮(1)、小带轮(2)和皮带(3)，小带轮(2)置于电机转子轴(4)一端，大带轮(1)的轴和转子轴(4)的轴承座置于支座板(18)上。电机转子包含转子轴(4)、铁芯(5)和线圈绕组(6)，转子轴(4)另一端为悬臂结构，其悬伸部分加长，端部安装铁芯(5)及线圈绕组(6)；定子位于转子铁芯(5)一端上下方并固定在支座板(18)上，是由两块永久磁铁(7)与U形钢板(8)连接而成，永久磁铁(7)位于U形钢板(8)两端内侧；换向装置的直流换向器(9)和交流接触环(10)与转子线圈绕组(6)导线串联并分别固定在转子轴(4)悬伸裸露部位，该装置的直流电刷(11)和交流电刷(12)分别与直流换向器(9)和交流接触环(10)相接触。控制开关包括一副单掷刀开关(13)和一副双掷刀开关(14)，分别固装在支座板(18)上。电源包括变压器(15)和整流电路板(16)，连同电流表(17)也一并置于支座板(18)上。

该演示仪的操作可根据不同课程及不同章节内容的教学要求具有不同的操作方法，其功能与相应的操作方法步骤如下：

1.演示交流发电机原理：

(1)断开双掷刀开关，闭合单掷刀开关；

(2)用手慢慢摇动大带轮的手柄，转子在磁场中旋转，单组线圈在磁场中交替切割磁力线而感生大小和方向作周期性变化的交流电，电流由接触环和电刷引出，通过导线接通电流微安表；

(3)实验正常现象：转子转动，微安表指针左右摆动，显示交流电输出。

2.演示直流发电机原理：

(1)断开单掷刀开关，向外闭合双掷刀开关；

(2)用手慢速摇动大带轮的手柄，转子在磁场中旋转，单组线圈在磁场中交替切割磁力线而感生大小和方向作周期性变化的交流电，电流由换向器和电刷引出而形成直流电，电流经导线接通微安表；

(3)实验正常现象：转子转动，微安表指针朝一个方向轻微摆动，显示直流电输出。

3.演示直流电动机原理：

(1)断开单掷刀开关和双掷刀开关，卸掉小带轮上的皮带，变压器接通电源；

(2)用手转动小带轮使绕组线圈处于竖直位置，向内闭合双掷刀开关，通电线圈在磁场中受磁场力作用而产生转矩；

(3)实验正常现象：转子自由高速转动，表明电能转化为机械能。

4.演示左、右手定则：