组合型小功率电机磁场仿真模型的制作方法
【专利摘要】本发明涉及组合型小功率电机磁场仿真模型，所述仿真模型包含以下六个组成部分的两个或三个：透明有机玻璃上固定永磁铁形成三对磁极的定子，含电刷；透明有机玻璃上固定三相对称绕组的定子；固定单叠绕组和换向器的转子；透明有机玻璃上固定永磁铁形成一对磁极的转子；单相裂相成三相的裂相电路板，简称；三个灯泡组成的对称负载电路和干电池。本发明电机采用组合式，方便自由搭配；采用裂相电路，将单相电源变为三相电源，可以方便电机模型在理论教学中的使用；用三个灯泡组成的对称负载电路对小功率同步发电机模型进行验证。
【专利说明】组合型小功率电机磁场仿真模型
【技术领域】
[0001]本发明涉及组合型小功率电机磁场仿真模型，属于电机、教仪领域。
【背景技术】
[0002]当前的电机教仪模型有两大类:第一类的外壳为全透明有机玻璃，仿照实际电机的结构内部有定子、转子和转轴等各部分内容，按照传统电机的分类做出相应的电机模型，可以通电旋转，但转速不宜过快；第二类外壳为不透明的铸铁，根据各类电机的原理，做出容量较小的电机模型，电机模型内部的结构可以与实际的电机结构不相同，可以通电旋转，转速和实际电机接近，多用于各种电机传动试验台。第一类方便搬运和携带，但电机结构固定，不宜拆卸组合；第二类重量较重，不便于搬运和携带，也不宜拆卸组合。
【发明内容】
[0003]本发明根据直流电机、鼠笼式异步电机和小功率同步电机的结构和工作原理，设计一种可以自由拆卸组装的一种电机模型。电机模型采用透明有机玻璃作为外壳，电机模型包含电机工作的基本结构，模型的容量不需很大，只要能够仿真运行三种电机的工作原理和磁场产生原理。
[0004]根据直流电机、异步电机和感应电机的结构和工作原理可以知道如下知识:
[0005]鼠笼式异步电机的转子线圈和直流电机的转子线圈，都是首尾闭合的一个大线圈，因此可以用直流电机的转子来做鼠笼式异步电机的转子；
[0006]小功率同步电机的定子与鼠笼式异步电机的定子结构基本相同；
[0007]用永磁铁形成一对磁极做同步电机的转子；
[0008]用永磁铁形成三对磁极做直流电机的定子；
[0009]本发明的组成，本发明由六部分组成:
[0010]透明有机玻璃上固定永磁铁形成三对磁极的定子stator,含电刷(简称S1)
[0011]透明有机玻璃上固定三相对称绕组的定子(简称S2)
[0012]固定单叠绕组和换向器的转子rotor (简称R1)
[0013]透明有机玻璃上固定永磁铁形成一对磁极的转子(简称R2)
[0014]单相裂相成三相的裂相电路板Printed Circuit Board (简称PCB1)
[0015]三个灯泡组成的对称负载电路和干电池(简称PCB2)
[0016]根据需要，将上述部分灵活组合，仿真三种不同的电机磁场。S1、R1和干电池组合形成直流电动机磁场模型；PCB1、S2和R1组合形成鼠笼式异步电动机的磁场模型；S2、R2和PCB2组成小功率同步发电机磁场模型。
[0017]本发明的有益效果如下:
[0018]本发明巧妙的利用了三种电机在结构方面的共同点，去仿真三种电机在磁场产生原理上的不同点；
[0019]电机采用组合式，方便自由搭配；[0020]在仿真的时候只抓住三种电机定转子的主要组成部分，忽略次要组成部分。使大家对三种电机磁场产生的原理，磁场的性质有了深刻的理解；
[0021 ] 采用裂相电路，将单相电源变为三相电源，可以方便电机模型在理论教学中的使用；
[0022]用三个灯泡组成的对称负载电路对小功率同步发电机模型进行验证。
【专利附图】
【附图说明】
[0023]通过参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例，本发明的以上和其它方面及优点将变得更加易于清楚，在附图中:
[0024]图1为直流电机的定子部分；
[0025]图2是鼠笼式异步电动机和同步发电机的定子部分；
[0026]图3是直流电机和鼠笼式异步电动机的转子部分；
[0027]图4是同步电机的转子部分；
[0028]图5是单相裂相成三相的裂相电路板的AD原理图与封装图；
[0029]图6是三个灯泡 组成的对称负载电路和干电池的接线图。
【具体实施方式】
[0030]在下文中，现在将参照附图更充分地描述本发明，在附图中示出了各种实施例。然而，本发明可以以许多不同的形式来实施，且不应该解释为局限于在此阐述的实施例。相反，提供这些实施例使得本公开将是彻底和完全的，并将本发明的范围充分地传达给本领域技术人员。
[0031]在下文中，将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施例。
[0032]参考附图1-6，本发明由六部分组成:
[0033]?透明有机玻璃上固定永磁铁形成一对磁极的定子stator,含电刷(简称S1),见附图1 ;图1为直流电机的定子部分。用永磁体形成一对磁极，固定在定子壳上面，在转子壳上面同时固定两个铜片做电刷使用，铜片同时也是外部直流电源(干电池)的接入端。端盖和定子壳用螺丝固定在一起，各部分的代码如下:1、定子壳；2、端盖；3、换向片；4、六角形螺母；5、六角形螺栓；6、垫片；7、永磁体；8、六角形螺母；9、六角形螺栓；10、垫片。
[0034]?透明有机玻璃上固定三相对称绕组的定子(简称S2)，见附图2 ；
[0035]图2是鼠笼式异步电动机和同步发电机的定子部分。定子壳的内侧均匀的开了 18个槽，在18个槽内部放置了 9个线圈，9个线圈按照三相对称绕组排列均匀的分给A、B、C三相。每一相绕组包含3个线圈，三相绕组作为鼠笼式异步电动机交流电的输入端，接至图5的Β00Τ0端；三相绕组也可以作为同步发电机交流电的输出端，接至图6的A、B、C端。端盖和定子壳用螺丝固定在一起，各部分的代码如下:1、定子壳；2、端盖；3:绕组。
[0036]?固定单叠绕组和换向器的转子rotor (简称R1)，见附图3 ；
[0037]?图3是直流电机和鼠笼式异步电动机的转子部分。转子壳的外侧均匀的开了 24个槽，在24个槽内部放置了 48个线圈，48个线圈通过24个换向片组成的换向器首尾串联在一起，形成一个闭合的绕组，作为直流电机和鼠笼式异步电动机的转子。端盖和定子壳用螺丝固定在一起，各部分的代码如下:1、轴；2、转子铁芯；3、绕组；4、换向器。[0038]?透明有机玻璃上固定永磁铁形成三对磁极的转子(简称R2)，见附图4 ；
[0039]?图4是同步电机的转子部分。用永磁体形成三对磁极，固定在转子壳上面，按照N-S-N-S-N-S的顺序均匀分布在转子壳的表面，端盖和定子壳用螺丝固定在一起，各部分的代码如下:1、转子壳；2、端盖；3、永磁体；4、轴；5、六角形螺母；6、六角形螺栓；7、垫片。
[0040]?单相裂相成三相的裂相电路板Printed Circuit Board (简称PCB1)由220v-------40v变压器将220v50hz交流电转变为40v50hz交流电，为裂相电路提供电源。
[0041]根据Uab, Ubc, Uca 相位相差 120 度可知，Ucl/Url=l/ (wrlcl) =tan ( ji /6), Uc2/Ur2=l/(wr2c2) =tan ( π /3),此时ABC三相电压有效值相等，相位差为120度。
[0042]依据以上原理，依次将这些参数设为:R1_4K7，R24K7，R320，R440
[0043]Cl151uF C294uF，可以满足上述该条件，为了满足电压和功率的要求，对此使用100uF电解电容反串联用来通交流，再通过并联使得满足值得范围，使用0.5w4k7电阻，和100wl0欧电阻。AD原理图与封装图如图5所示。
[0044]?三个灯泡组成的对称负载电路和干电池(简称PCB2)
[0045]三相同步电机转动产生电能，使得三盏灯轮流闪烁，接线图如图6所示。
[0046]根据需要，将上述部分灵活组合，仿真三种不同的电机磁场。S1、R1和干电池组合形成直流电动机磁场模型；PCB1、S2和R1组合形成鼠笼式异步电动机的磁场模型；S2、R2和PCB2组成小功率同步发电机磁 场模型。
[0047]本发明的有益效果如下:
[0048]本发明巧妙的利用了三种电机在结构方面的共同点，去仿真三种电机在磁场产生原理上的不同点；
[0049]电机采用组合式，方便自由搭配；
[0050]在仿真的时候只抓住三种电机定转子的主要组成部分，忽略次要组成部分。使大家对三种电机磁场产生的原理，磁场的性质有了深刻的理解；
[0051 ] 采用裂相电路，将单相电源变为三相电源，可以方便电机模型在理论教学中的使用；
[0052]用三个灯泡组成的对称负载电路对小功率同步发电机模型进行验证。。
[0053]以上所述仅为本发明的实施例而已，并不用于限制本发明。本发明可以有各种合适的更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
【权利要求】
1.组合型小功率电机磁场仿真模型，其特征在于:所述仿真模型包含以下六个组成部分的两个或三个:透明有机玻璃上固定永磁铁形成三对磁极的定子stator,含电刷，简称S1 ；透明有机玻璃上固定三相对称绕组的定子，简称S2 ；固定单叠绕组和换向器的转子rotor,简称R1 ；透明有机玻璃上固定永磁铁形成一对磁极的转子，简称R2 ；单相裂相成三相的裂相电路板Printed Circuit Board,简称PCB1 ;三个灯泡组成的对称负载电路和干电池，简称PCB2。
2.如权利要求1所述的组合型小功率电机磁场仿真模型，其特征在于:51、R1和干电池组合形成直流电动机磁场模型。
3.如权利要求1所述的组合型小功率电机磁场仿真模型，其特征在于:PCBUS2和R1组合形成鼠笼式异步电动机的磁场模型。
4.如权利要求1所述的组合型小功率电机磁场仿真模型，其特征在于:52、R2和PCB2组成小功率同步发电机磁场模型。
5.如权利要求1所述的组合型小功率电机磁场仿真模型，其特征在于:S1的构造如下:用永磁体形成一对磁极，固定在定子壳上面，在转子壳上面同时固定两个铜片做电刷使用，铜片同时也是外部直流电源的接入端，端盖和定子壳用螺丝固定在一起。
6.如权利要求1所述的组合型小功率电机磁场仿真模型，其特征在于:S2的构造如下:定子壳的内侧均匀的开了 18个槽，在18个槽内部放置了 9个线圈，9个线圈按照三相对称绕组排列均匀的分给A、B、C三相；每一相绕组包含3个线圈，三相绕组作为鼠笼式异步电动机交流电的输入端，接至PCB1的Β00Τ0端；三相绕组也可以作为同步发电机交流电的输出端，接至PCB2的A、B、C端；端盖和定子壳用螺丝固定在一起。
7.如权利要求1所述的组合型小功率电机磁场仿真模型，其特征在于:R1的构造如下:转子壳的外侧均匀的开了 24个槽，在24个槽内部放置了 48个线圈，48个线圈通过24个换向片组成的换向器首尾串联在一起，形成一个闭合的绕组，作为直流电机和鼠笼式异步电动机的转子；端盖和定子壳用螺丝固定在一起。
8.如权利要求1所述的组合型小功率电机磁场仿真模型，其特征在于:R2的构造如下:用永磁体形成三对磁 极，固定在转子壳上面，按照N-S-N-S-N-S的顺序均匀分布在转子壳的表面，端盖和定子壳用螺丝固定在一起。
9.如权利要求1所述的组合型小功率电机磁场仿真模型，其特征在于:当采用PCB1时，由220v-------40v变压器将220v50hz交流电转变为40v50hz交流电，为裂相电路提供电源。
10.如权利要求1所述的组合型小功率电机磁场仿真模型，其特征在于:当采用PCB2时，三相同步电机转动产生电能，使得三盏灯轮流闪烁。
【文档编号】G09B23/18GK103646590SQ201310571083
【公开日】2014年3月19日 申请日期:2013年11月13日 优先权日:2013年11月13日
【发明者】温志明, 史永光, 周敏, 闫根弟, 杨雪梅, 卢佳 申请人:太原工业学院