专利名称：轻便电动机教学演示装置的制作方法
技术领域：
本实用新型涉及教学用电动机工作原理及状态演示装置，尤其是轻 便电动机教学演示装置。 背条技术
教育部规范(JY22-1979)规定的教学用的小型电动机装置工作技术 条件为直流电压在3 6伏，直流电流0.4 0.6安。由于这种电动机 磁体固定，相对耗能高功率较大，并不适合学生亲自制作。
另外，也有尝试将电压为1.5伏的小型玩具电动机作为教学演示装置 代用情况。但由于其磁体固定，当电压降到0.9伏以下的时候，电动机 不能转动，也十分不便。
国际上流行200多年的利用木制空线轴绕制的小型电动机装置，虽然 学生可以亲自动手制作，但是磁体固定不可随意移动，而且电压高达9 伏；改进后的模型，已经用绕10几匝的线圈替代木线轴线圈，但是电压 仍然高达3伏。
中国专利申请公开的较接近相关技术方案较少，如200520047488. X 上下跳动简易电动机，主要包括左导电支架、右导电支架、磁铁、跳动 金属导线、连接导线、开关和电源组成，合上电源，通电的跳动金属导 线受到磁场力的作用而跳起但电源即断开，跳动金属导线受重力作用便 下落，电源又接通，再次跳起，周而复始，跳动金属导线不停地上下跳 动。这也说明显是教学中急需合适的电动机教学演示装置。综上所述，现行各种电动机教学演示装置的共同缺点是能耗大， 不能利用废电池的低电压剩余电能；磁体均为固定式，不能随意移动磁 体进行观察和实验。
技术内容
本实用新型的目的是提供一种功率、能耗较小，磁体可以移动的轻 便电动机教学实验装置，即轻便电动机教学演示装置。
实现本实用新型发明目的的措施包括活动支架上部通过固定夹子 固定磁体作为电动机定子，内装电源的底座向上固定支架，支架上水平 部分套接轴套，在轴套外套线圈作为电动机转子，电路线沿支架穿过轴 套中与电源连接。
本实用新型的优点在于既能够为电动机的教学实验提供一种节能 减排的绿色教学装置；又能够为学生不花钱或者少花钱就能够亲自动手 制作和实验的创新型教育方法提供一种新的途径。
图1为本实用新型实施例1的结构示意图。
附图标记包括活动支架l，固定夹子2，磁体3，线圈4，轴套5， 支架6，底座7，控制开关8，电源9 。
具体实施方式
实施例1:活动支架1上部通过固定夹子2固定磁体3作为电动机定
子，内装电源9的底座7向上固定支架6，支架6上水平部分套接轴套 5，在轴套5外套线圈4作为电动机转子，电路线沿支架6穿过轴套5 中与电源9连接。底座7上固定控制开关8。
标称1.5伏的废电池，虽然已经不能转动电动机型玩具车，或者甚至 不能点亮手电筒，但是，剩余的低电压仍然有0.9 1伏左右或者更高， 剩余电能占三分之一左右，仍然是非常可观的，可以作为电源9得到充 分利用。为了变废为宝，充分利用这种被废弃的电能，就需要设计更合 理的轻型电动机装置结构，来降低电动机线圈4的负载和线圈4重量， 同时要使电动机轻型化减轻转轴套5的滑动摩擦阻力，尽可能地减小电 动机模型转动时所需要的力矩。这样小的转动力矩，便可以保证在随意 缓慢移动磁体过程中，而不会导致中断电动机装置的持续转动。
磁体3既可以利用废喇叭拆下的一块磁环，也可以利用从废磁化水杯 拆下的一块磁饼，或者也可以花几块钱买一块直径23毫米左右的小永磁 饼，其效果则更加好。
以低电压的废电池作电源的轻型电动机教学实验装置，不仅完全可以 作为观察电动机转动原理的教学演示装置；还可以通过改变单个磁体的 位置、方向、角度、强度，作为实验电磁安培力变化用的教学实验装置; 同时，也可以通过改变电动机线圈的形状，观察电磁安培力的变化，进 行多种电磁实验和观察分析。
线圈4架兼转子轴套5材料为内径1 2毫米左右的透明塑料硬吸管, 30毫米长一根。线圈4材料为直径0.31 0.35毫米左右漆包线，150毫 米长一根。电动机转子轴座直径0.51 1毫米左右的裸铜线，100毫米 长两根。底座7为100毫米长、50毫米宽装置基座一个，塑料板、木板、 硬泡沫塑料块等均可。结构用热熔胶棒固定电源9为5号低电压废电池一个。
在硬透明塑料吸管长度的5毫米、25毫米处，分别用针垂直剌穿一 个内径l毫米左右的线圈固定孔。把漆包线穿过线圈孔，做成直径20毫 米的一匝圆形线圈4，线圈4的两头分别从吸管芯的两端拉出作为转轴兼 轴式换向片其中， 一端的漆包皮全部刮光成为全裸转轴兼全导电轴式 换向片；而另一端的漆包皮则只刮去半边，留下半边的瓦形漆包皮，成 为半裸转轴兼轴式换向瓦片，由它们来构成电动机的转子。线圈4和转 子轴套5要尽量要做得轻巧而且对称，以减少电动机转动时的振动。刮 漆过程要轻而准，否则，直径仅仅0.31 0.35毫米的漆包线转轴极易被 刮断。
电动机转子轴套5和电刷用两根裸铜线制作:一根的顶端做成圆圈形， 圆圈内径1毫米左右，作为转子全裸端的轴座兼电刷；另一根的顶端做 成横躺的S形，开口向上作为转子半裸端的轴座兼电刷，两电刷的间距 略大于转子轴长度，留出2 3毫米的转动空隙。两根裸铜线的下端用热 熔胶固定在电动机机座上并分别连接到电池正负极上。
电动机的定子——磁体3，可以拿在手上随意移动，只要磁体不过分 远离线圈，电动机的持续转动就不会中断。
装上废电池，把磁体3移动到线圈4附近，线圈4就出现摆动，可以 看到电磁力对线圈的安培力作用；来回移动磁体到最佳位置或者对摆动 的线圈吹口气，线圈就能够快速地启动， 一经启动的电动机就能够持续 转动数小时，直到废电池的,余电能耗尽。必要时，也可在控制开关8 增加一个小开关来控制电动机的转动时间。装置能够直接形象地演示轻型低能耗可移动磁体的电动机的原理。
若线圏4制作得不完全对称或者废电池的剩余电压过高，转动的线圈 4都可能出现跳动甚至飞出转子轴套5而飞车，此时，通过调整线圈4的 对称性或者稍微拉大磁体3与线圈4的距离，就可以减小转动速度、减 轻电动机转动过程中的跳动或者防止飞车。
实施例2:实施例1中一匝线圈4的装置，由于手工制作不可能很精 确与对称，通电后需要来回移动磁铁或者吹口气来启动电动机。
而一匝半线圈4的电动机装置，由于三个半圆形线圈4平面的夹角为 120度，转动力矩增大，通电后不需要引导，电动机就能够自动开始启动。 一匝半线圈4的制作方法是把一匝线圈4的原来穿过转子轴芯从直径 的一端引向另一端的漆包线，改从转子轴外面绕半圆再穿进转子轴芯的 另一端，从而达到直接从直径的另一端引出。然后把三个半圆平面的夹 角调整为120度并用热熔胶固定，其它制作方法相同，就做成了一匝半 的电动机装置。
轻型低能耗可动磁体的电动机教学实验装置，具有如下的有益效果
(1) 让学生能够利用低电压废电池的剩余能量、利用废喇叭的旧磁 环来亲自动手做轻型电动机教学装置，不仅能够节能减排、节约铜材， 而且，从小就能够培养学生变废为宝的环保品质和勤俭节约优良习惯。 为动手型的创新教育方法传播一粒种子。
(2) 让学生通过亲自动手做电动机的电磁安培力装置和实验，能够 从小培养学生对物理电磁学的兴趣，而兴趣是最好的老师，兴趣还是创新思维的源泉。教学效果远比观看现有透明电动机教学模型或者看玩具 电动机的演示要好得多。
(3) 学生还可通过动手改变磁铁的位置、方向、角度、距离、强度， 来亲自体验改变磁力线后电磁安培力的变化规律和左手法则的应用；学 生更可以通过改变线圈的形状，来亲自观察不同形状的通电线圈所产生 的电磁力的大小变化规律和左手法则的应用，使学生从小就能够得到观 察问题、发现问题的思考能力和研究能力的启蒙训练。
(4) 学生通过利用废旧物品，亲自动手制作出电动机教学装置并进 行科学观察和实验的全过程，正是逐步培养学生的自信心和激发创新能 力的过程。
本实用新型实施例的优点在于既能够为电动机的教学实验提供一 种节能减排的绿色教学装置；又能够为学生不花钱或者少花钱就能够亲 自动手制作和实验的创新型教育方法提供一种新的途径。
权利要求1. 轻便电动机教学演示装置，其特征在于，活动支架(1)上部通过固定夹子(2)固定磁体(3)作为电动机定子，内装电源(9)的底座(7)向上固定支架(6)，支架(6)上水平部分套接轴套(5)，在轴套(5)外套线圈(4)作为电动机转子，电路线沿支架(6)穿过轴套(5)中与电源(9)连接。
2. 如权利要求1所述的轻便电动机教学演示装置，其特征在于，底 座(7)上固定控制开关(8)。
3. 如权利要求l所述的轻便电动机教学演示装置，其特征在于，电 源(9)为5号低电压废电池。
4. 如权利要求1所述的轻便电动机教学演示装置，其特征在于，线 圈(4)为一匝圆形线圈。
5. 如权利要求1所述的轻便电动机教学演示装置，其特征在于，线 圈(4)为一匝半圆形线圈。
专利摘要本实用新型公开了一种轻便电动机教学演示装置，涉及教学用电动机工作原理及状态演示装置，活动支架1上部通过固定夹子2固定磁体3作为电动机定子，内装电源9的底座7向上固定支架6，支架6上水平部分套接轴套5，在轴套5外套线圈4作为电动机转子，电路线沿支架6穿过轴套5中与电源9连接。既能够为电动机的教学实验提供一种节能减排的绿色教学装置；又能够为学生不花钱或者少花钱就能够亲自动手制作和实验的创新型教育方法提供一种新的途径。
文档编号G09B23/18GK201226199SQ20082010374
公开日2009年4月22日 申请日期2008年7月3日 优先权日2008年7月3日
发明者琳 李, 杨力行, 牧振伟, 枋 苏, 涛 赵, 邱秀云 申请人:新疆农业大学水利与土木工程学院