直线电机教学演示装置的制作方法

本实用新型涉及教学仪器技术领域，尤其提供一种直线电机教学演示装置。

背景技术：

随着国家教育水平的不断提高，为了提高学生的实践操作能力，各大院校通常会配备各类教学仪器，其中，直线电机教学演示装置的应用尤为广泛。

然而，传统的直线电机教学演示装置的教学演示功能较为单一，为了保证学生对电机控制知识的全面掌握，需要配置多台不同的直线电机教学演示装置，以对不同的电机运行物理量进行教学演示，但这无疑需要占用大量的教学场地，导致教学场地无法合理分配利用。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种直线电机教学演示装置，旨在解决现有的直线电机教学演示装置的教学演示功能单一的技术问题。

为实现上述目的，本实用新型采用的技术方案是：一种直线电机教学演示装置，包括：

支架；

电机本体，固定地安装于所述支架上；

定位演示机构，包括与所述电机本体的动力输出端相连接的投物组件，以及固定地安装于所述支架并且位于所述投物组件的下方的板件，所述板件上开设有沿所述投物组件的运动方向依次间隔布置的多个收集口；

力矩演示机构，包括均安装于所述支架的弹性组件和力矩检测器，以及与所述电机本体的动力输出端相连接的碰撞件，所述弹性组件的活动端和所述力矩检测器的检测端均用于与所述碰撞件抵触；

控制器，固定地安装于所述支架上，所述电机本体与所述投物组件均与所述控制器电性连接。

本实用新型提供的直线电机教学演示装置至少具有以下有益效果：上述直线电机教学演示装置具有电机定位控制演示功能和电机力矩控制演示功能；在电机定位控制模式下，学生向控制器输入位置数据，控制器根据该位置数据控制电机本体运转，电机本体驱动投物器移动，当投物器移动到指定位置时，控制器控制投物器向与该位置数据对应的收集口投掷测试物，若测试物能够通过该收集口，则电机定位控制操作无误；在电机力矩控制模式下，控制器电机本体运转，电机本体驱动碰撞件移动，当碰撞件与弹性组件的活动端和力矩检测器的检测端抵触时，在弹性组件的阻碍作用下，电机本体的运转速度下降，力矩增大，力矩检测器显示并记录电机本体的力矩变化，以供学生观察，在上述过程中，学生向控制器输入不同的力矩数据，以调节电机本体的运转速度，以实现对电机本体进行力矩控制操作；可见，上述直线电机教学演示装置同时具备电机定位控制演示功能和电机力矩控制演示功能，学生可根据实际教学需要对不同的演示功能进行选择，有效达到一机多用的目的。

在其中一实施例中，所述投物组件包括与所述电机本体的动力输出端相连接的投物器、容置于所述投物器内的若干投掷物和与所述控制器电性连接的电动阀，所述投物器靠近所述板件的一端开设有投物口，所述电动阀用于打开或关闭所述投物器的所述投物口。

在其中一实施例中，所述投物器上开设有第一插接孔，所述电动阀包括与所述控制器电性连接的继电器和与所述继电器的活动端相连接的插销，所述插销插入所述投物器的所述第一插接孔内，以将所述投物器的所述投物口关闭。

在其中一实施例中，所述投物组件还包括与所述电机本体的动力输出端相连接的第一支座，所述投物器和所述电动阀均固定地安装于所述第一支座。

在其中一实施例中，所述弹性组件包括安装于所述支架的第二支座、可沿直线活动地安装于所述第二支座上的顶杆和抵接于所述第二支座和所述顶杆之间的弹性件，所述顶杆用于与所述碰撞件相抵触。

在其中一实施例中，所述弹性组件还包括锁杆，所述第二支座上开设有第二插接孔，所述顶杆上开设有锁口，所述锁杆穿过所述第二插接孔后插接于所述顶杆的所述锁口内。

在其中一实施例中，弹性组件包括第三支座和固定地安装于所述第三支座的气动伸缩杆，所述气动伸缩杆用于与所述碰撞件相抵触。

在其中一实施例中，所述直线电机教学演示装置还包括速度演示机构，所述速度演示机构包括均与所述控制器电性连接的第一位置检测单元、第二位置检测单元和电位器，所述电位器上设有电压调节键，所述第一位置检测单元和所述第二位置检测单元沿所述电机本体的动力输出端的运动方向间隔布置。

在其中一实施例中，所述速度演示机构还包括显示单元，所述显示单元与所述控制器电性连接。

在其中一实施例中，所述定位演示机构还包括收集容器，所述收集容器设于所述板件的下方。

附图说明

为了更清楚地说明本实用新型实施例中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1为本实用新型实施例提供的直线电机教学演示装置的结构示意图；

图2为图1所示直线电机教学演示装置的投物组件的爆炸图；

图3为图1所示直线电机教学演示装置的弹性组件的爆炸图；

图4为图1所示直线电机教学演示装置的力矩检测器的结构示意图；

图5为图1所示直线电机教学演示装置的电机本体去电部分外壳后的结构示意图。

其中，图中各附图标记：

10、支架，11、握把，20、电机本体，21、外壳，22、驱动机体，23、第一滑轨，24、第二滑轨，25、滑座，30、定位演示机构，31、投物组件，311、第一支座，312投物器，3121、投物口，3122、第一插接孔，313、电动阀，3131、继电器，3132、插销，32、板件，321、收集口，33、收集容器，40、力矩演示机构，41、弹性组件，411、第二支座，4111、座体，4112、导向座，4113、第二插接孔，4114、第一导向孔，4115、第二导向孔，412、顶杆，4121、锁口，4122、抵接件，413、弹性件，414、锁杆，4141、卡部，415、限位件，4151、卡口，42、力矩检测器，421、检测机体，422、检测杆，43、碰撞件，50、控制器，51、数据接口，60、速度演示机构，61、第一位置检测单元，62、第二位置检测单元，63、电压调节键，64、显示单元，70、保护开关，80、按键组。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

实施例一

请结合图1至图5所示，一种直线电机教学演示装置，包括支架10、电机本体20、定位演示机构30、力矩演示机构40和控制器50；电机本体20和控制器50均固定地安装于支架10上；定位演示机构30包括与电机本体20的动力输出端相连接的投物组件31，以及固定地安装于支架10并且位于投物组件31的下方的板件32，板件32上开设有沿投物组件31的运动方向依次间隔布置的多个收集口321；力矩演示机构40包括均安装于支架10的弹性组件41和力矩检测器42，以及与电机本体20的动力输出端相连接的碰撞件43，弹性组件41的活动端和力矩检测器42的检测端均用于与碰撞件43抵触；电机本体20与投物组件31均与控制器50电性连接。

上述直线电机教学演示装置具有电机定位控制演示功能和电机力矩控制演示功能；在电机定位控制模式下，学生向控制器50输入位置数据，控制器50根据该位置数据控制电机本体20运转，电机本体20驱动投物器312移动，当投物器312移动到指定位置时，控制器50控制投物器312向与该位置数据对应的收集口321投掷测试物，若测试物能够通过该收集口321，则电机定位控制操作无误；在电机力矩控制模式下，控制器50电机本体20运转，电机本体20驱动碰撞件43移动，当碰撞件43与弹性组件41的活动端和力矩检测器42的检测端抵触时，在弹性组件41的阻碍作用下，电机本体20的运转速度下降，力矩增大，力矩检测器42显示并记录电机本体20的力矩变化，以供学生观察，在上述过程中，学生向控制器50输入不同的力矩数据，以调节电机本体20的运转速度，以实现对电机本体20进行力矩控制操作；可见，上述直线电机教学演示装置同时具备电机定位控制演示功能和电机力矩控制演示功能，学生可根据实际教学需要对不同的演示功能进行选择，有效达到一机多用的目的。

具体地，请结合图1所示，控制器50上设有数据接口51，学生可通过该数据接口51将上位机与控制器50电性连接，以通过上位机向控制器50输入位置控制数据和力矩控制数据。

在本实施例中，请结合图1和图2所示，投物组件31包括与电机本体20的动力输出端相连接的投物器312、容置于投物器312内的若干投掷物(图中未示)和与控制器50电性连接的电动阀313，投物器312靠近板件32的一端开设有投物口3121，电动阀313用于打开或关闭投物器312的投物口3121。在电机定位控制模式下，学生向控制器50输入位置数据，控制器50根据该位置数据控制电机本体20运转，电机本体20驱动投物器312移动，当投物器312移动到指定位置时，控制器50控制电动阀313得电，电动阀313将投物器312的投物口3121打开，一投掷物在自身重力作用下掉落，随后控制器50马上控制电动阀313失电，电动阀313将投物器312的投物口3121关闭，以此实现电机定位控制操作，若投掷物能够通过该位置数据对应的收集口321，则电机定位控制操作无误。

具体地，请结合图1和图2所示，为提高投物组件31的工作顺畅度，投物器312为管状结构，并且，投物器312沿竖直方向设置，投掷物为钢珠，投掷物在投物器312内沿竖直方向依次布置。当然，投物器312的结构有多种，如箱状结构等，再次不作具体限定。

具体地，请结合图1和图2所示，投物器312上开设有第一插接孔3122，电动阀313包括与控制器50电性连接的继电器3131和与继电器3131的活动端相连接的插销3132，插销3132插入投物器312的第一插接孔3122内，以将投物器312的投物口3121关闭。当控制器50控制继电器3131得电时，继电器3131驱动插销3132从投物器312的第一插接孔3122内拔出，此时，投物器312的投物口3121打开，一投掷物在自身重力作用下掉落，随后控制器50马上控制继电器3131失电，继电器3131释放插销3132，插销3132重新插入投物器312的第一插接孔3122内，以将投物器312的投物口3121关闭。

具体地，请结合图1和图2所示，投物组件31还包括与电机本体20的动力输出端相连接的第一支座311，投物器312和电动阀313均固定地安装于第一支座311。

需要说明的是，第一支座311可作为上述碰撞件43用于与弹性组件41相抵触。

具体地，请结合图1、图2和图5所示，电机本体20包括外壳21，固定地安装于外壳21内的第一滑轨23、第二滑轨24和驱动机体22，以及可滑动地安装于第一滑轨23和第二滑轨24上的滑座25，第一滑轨23与第二滑轨24间隔设置，驱动机体22位于第一滑轨23与第二滑轨24之间，滑座25与驱动机体22的动力输出端相连接，第一支座311安装于滑座25上。

在本实施例中，请结合图1和图3所示，弹性组件41包括安装于支架10的第二支座411、可沿直线活动地安装于第二支座411上的顶杆412和抵接于第二支座411和顶杆412之间的弹性件413，顶杆412用于与碰撞件43相抵触。具体地，弹性件413为弹簧，当碰撞件43与顶杆412抵触时，顶杆412在第二支座411上做直线运动，使弹性件413受压形变，以向电机本体20提供运行阻力，使电机本体20的力矩增大，运行速度下降。

具体地，请结合图1和图3所示，第二支座411包括座体4111和固定地安装于座体4111上的导向座4112，座体4111开设有第一导向孔4114，导向座4112开设有与座体4111的第一导向孔4114相连通的第二导向孔4115，顶杆412依次穿过第一导向孔4114和第二导向孔4115，并且，顶杆412在第一导向孔4114和第二导向孔4115的导向作用下做直线运动，有效提高顶杆412的移动稳定性。

具体地，请结合图1和图3所示，顶杆412上固定地套设有抵接件4122，弹性件413的一端与抵接件4122抵接且另一端抵接于座体4111上。

具体地，请结合图1和图3所示，弹性组件41还包括锁杆414，第二支座411上开设有第二插接孔4113，顶杆412上开设有锁口4121，锁杆414穿过第二插接孔4113后插接于顶杆412的锁口4121内。在不工作时，可将锁杆414插入顶杆412的锁口4121内，以将顶杆412锁定，防止顶杆412在不工作状态下受到外力顶压，起到对弹性件413有效的保护作用。

具体地，请结合图1和图3所示，座体4111上固定地设有限位件415，限位件415上开设有卡口4151，锁杆414上设有卡部4141，锁杆414穿过上述卡口4151后插入上述第二插接孔4113内，卡部4141卡扣在限位件415靠近座体4111的一侧，以此将锁杆414可活动地安装在座体4111上，方便用户对锁杆414进行操作。

在本实施例中，请结合图1和图4所示，力矩检测器42包括检测机体421和可伸缩地安装于检测机体421上的检测杆422，检测杆422用于与碰撞件43相抵触。当碰撞件43与检测杆422相抵触时，检测杆422缩进检测机体421，检测机体421根据检测杆422的缩进量换算出电机本体20的实时力矩数值，并对该力矩数值进行记录并显示。

在本实施例中，请结合图1所示，直线电机教学演示装置还包括速度演示机构60，速度演示机构60包括均与控制器50电性连接的第一位置检测单元61、第二位置检测单元62和电位器，电位器上设有电压调节键63，第一位置检测单元61和第二位置检测单元62沿电机本体20的动力输出端的运动方向间隔布置。直线电机教学演示装置还具有速度控制演示功能，在速度控制模式下，学生通过操作电压调节键63，从而向控制器50输入不同的电压模拟量，从而改变电机本体20的运行速度，当电机本体20运行到第一位置检测单元61或第二位置检测单元62的所在位置时，第一位置检测单元61或第二位置检测单元62向控制器50反馈电信号，控制器50收到上述电信号后，控制器50控制电机本体20停止运转，以此实现对电机本体20的速度控制操作。

具体地，请结合图1所示，速度演示机构60还包括显示单元64，显示单元64与控制器50电性连接。学生可通过显示单元64直观地观察到电压、脉冲数等参数变化，有效提高学生的学习效率。

在本实施例中，请结合图1所示，定位演示机构30还包括收集容器33，收集容器33设于板件32的下方。通过在板件32的下方设置收集容器33，可将从投物组件31投出的测试物进行收集，避免测试物散落在地面上，有效提高上述直线电机教学演示装置的使用便捷性。

在本实施例中，请结合图1所示，直线电机教学演示装置还包括保护开关70，保护开关70与控制器50电性连接。当上述直线电机教学演示装置出现短路故障时，保护开关70能够及时对上述电池教学演示装置进行断电，有效防止安全事故发生。

在本实施例中，请结合图1所示，支架10上还设有握把11，用户可握住握把11以对直线电机教学演示装置进行搬运，提高直线电机教学演示装置使用便捷度。

在本实施例中，请结合图1所示，直线电机教学演示装置还包括按键组80，按键组80至少包括急停按键、上电按键、使能按键等，方便用户对上述直线电机教学演示装置进行快速控制操作。

实施例二

在本实施例中，弹性组件41包括第三支座和固定地安装于第三支座的气动伸缩杆，气动伸缩杆用于与碰撞件43相抵触。当碰撞件43与气动伸缩杆抵触时，气动伸缩杆受压收缩，以向电机本体20提供运行阻力，使电机本体20的力矩增大，运行速度下降。

以上所述仅为本实用新型的较佳实施例而已，并不用以限制本实用新型，凡在本实用新型的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。