发电机励磁教学装置的制作方法

本发明属于教学工具技术领域，具体涉及一种发电机励磁教学装置。

背景技术：

在物理教学中，会涉及到机械能转化为电能的知识，学生通常是在课本上获得这方面的知识，仅仅停留在理论上，并没有直观的感受到或者试验过机械能向电能转化的过程。因此，需要一种发电机励磁教学装置来提供直观的实验演示，以避免教学过于理论。

现有的高校电气自动化、电力系统及其自动化等专业的教学实验装置中，发电机励磁装置均采用价格昂贵的工程应用型装置或教具厂商生产的达不到工程应用要求的模型装置，这些装置都采用整机式结构，成套性差，对于培养学生深入理解装置工作原理、掌握课本内容、熟悉该装置在电力系统中的作用等的教具功能基本不能满足。

技术实现要素：

本发明针对现有发电机励磁教学装置成本高昂，并且不能够满足教学需要的技术问题，提出一种成本低，并且能够有效满足教学需要的发电机励磁教学装置。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案为：

一种发电机励磁教学装置，包括基座，可发电的发电机，以及可驱动所述发电机发电的驱动电机，所述发电机与所述驱动电机均固定设置于所述基座上，所述发电机包括发电机转子及发电机定子，所述发电机定子与所述基座固定连接，所述发电机定子内形成有腔室，所述发电机转子设置于所述发电机定子的腔室内，所述发电机转子的转轴固定连接有第一旋转轴，所述第一旋转轴与所述发电机的转轴同轴设置，所述第一旋转轴外套接有第一旋转轮，所述第一旋转轴的外表面开设有凹槽，所述凹槽自所述第一旋转轴沿轴向且远离所述发电机的端部起至所述发电机延伸，所述凹槽的延伸方向与所述第一旋转轴的轴向平行，所述第一旋转轮的内表面设置有可沿所述凹槽直线运动的凸起，所述凸起与所述凹槽滑动配合；所述驱动电机的动力输出端固定连接有第二旋转轴，所述第二旋转轴与所述第一旋转轴平行设置，第二旋转轴外套接有可与所述第二旋转轴同步转动的旋转体，所述旋转体与所述第二旋转轴固定连接，所述旋转体的直径沿所述第二旋转轴的轴向方向变化，所述旋转体的外圆周表面与所述第一旋转轮的外圆周表面之间套接有同步带；所述发电机定子电连接有灯泡。

作为优选，所述旋转体由多个圆柱形第二旋转轮组成，多个所述第二旋转轮的直径不同，多个所述第二旋转轮套接于所述第二旋转轴外且与所述第二旋转轴固定连接，多个所述第二旋转轮沿所述第二旋转轴的轴线方向并排设置。

作为优选，所述第二旋转轮的数量设置为三个，三个所述第二旋转轮的直径沿所述第二旋转轴的轴线方向依次增大。

作为优选，所述旋转体设置为圆锥形。

作为优选，所述基座对应于所述第一旋转轮设置有可带动所述第一旋转轮沿所述第一旋转轴轴线方向直线往复运动的第一导轨组件，所述第一导轨组件包括第一导轨，以及可沿第一导轨直线往复运动的第一滑块，所述第一导轨与所述基座固定连接，所述第一导轨沿所述第一旋转轴的轴线方向设置，所述第一滑块与所述第一导轨连接，所述第一滑块上设置有可与所述第一旋转轮端面压接的第一挡板及第二挡板，所述第一挡板及所述第二挡板沿所述第一旋转轮沿轴线方向形成有空隙，所述第一挡板位于所述第一旋转轮沿轴线方向的一侧，所述第二挡板位于所述第一旋转轮沿轴线方向的另一侧，所述第一挡板及所述第二挡板之间的空隙沿所述第一旋转轮沿轴线方向的尺寸大于所述第一旋转轮沿轴线方向的尺寸，所述第一挡板及所述第二挡板均与所述第一滑块固定连接。

作为优选，所述第一导轨为气缸导轨，所述第一滑块与所述第一导轨滑动连接。

作为优选，所述第一导轨为滚珠丝杠导轨，所述第一滑块与所述第一导轨通过丝杠副连接。

作为优选，所述基座对应于所述驱动电机设置有可带动所述驱动电机直线往复运动的第二导轨组件，所述第二导轨组件包括第二导轨，以及可沿所述第二导轨直线运动的第二滑块，所述第二导轨与所述基座固定连接，所述第二导轨沿垂直于所述第二旋转轴的轴线方向设置，所述第二滑块与所述第二导轨连接，所述第二滑块与所述驱动电机的固定端固定连接，所述驱动电机的动力输出端与所述第二旋转轴固定连接。

作为优选，所述发电机定子电连接有电流表，所述电流表的一端与所述发电机定子电连接，所述电流表的另一端与所述灯泡电连接，所述灯泡的另一端与所述发电机定子电连接。

作为优选，所述基座对应于所述第一旋转轮设置有可测量所述第一旋转轮位移量的测量尺，所述测量尺与所述基座固定连接，所述测量尺沿所述第一旋转轴的轴线方向设置，所述测量尺位于所述第一旋转轮沿径向的侧方。

本发明有益效果是:

本发明发电机励磁教学装置通过设置第一旋转轴、第一旋转轮、第二旋转轴、旋转体及同步带，一方面使整个装置结构简单，从而相对于现有发电机励磁教学装置成本低廉，另一方面能够调节所述第一旋转轮与所述旋转体之间的相对位置，从而实现对所述发电机发电量大小的调节，并且发电过程及电量调节过程清楚可见，进而能够有效满足教学的需要。

附图说明

下面对本说明书附图所表达的内容及图中的标记作简要说明：

图1是本发明实施例整体结构示意图之一；

图2是本发明实施例整体结构示意图之二；

图3是本发明实施例中第一导轨组件的结构示意图；

图4是本发明实施例中第二导轨组件的结构示意图；

图中1、发电机；1-1、发电机转子；1-2、发电机定子；2、驱动电机；3、第一旋转轴；4、第一旋转轮；5、凹槽；6、第二旋转轴；7、旋转体；7-1、第二旋转轮；8、同步带；9、灯泡；10、第一导轨组件；10-1、第一导轨；10-2、第一滑块；11、第一挡板；12、第二挡板；13、第二导轨组件；13-1、第二导轨；13-2、第二滑块；14、电流表；15、测量尺；16、基座。

具体实施方式

下面对照附图，通过对实施例的描述，本发明的具体实施方式如所涉及的各构件的形状、构造、各部分之间的相互位置及连接关系、各部分的作用及工作原理、制造工艺及操作使用方法等，作进一步详细的说明，以帮助本领域技术人员对本发明的发明构思、技术方案有更完整、准确和深入的理解。

在本发明的描述中，需要说明的是，术语“内”、“外”、“上”、“下”、“水平方向”、“竖直方向”等指示的方位或位置关系为基于附图1所示的位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，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发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。

参见图1和图2，图1是本发明实施例整体结构示意图之一，图2是本发明实施例整体结构示意图之二。如图1和图2所示，一种发电机励磁教学装置，包括基座16，可发电的发电机1，以及可驱动所述发电机1发电的驱动电机2，所述发电机1与所述驱动电机2均固定设置于所述基座16上，所述发电机1包括发电机转子1-1及发电机定子1-2，所述发电机定子1-2与所述基座16固定连接，所述发电机定子1-2内形成有腔室，所述发电机转子1-1设置于所述发电机定子1-2的腔室内，所述发电机定子1-2电连接有灯泡9，所述发电机转子1-1在所述发电机定子1-2的磁场内完成切割磁感线运动进行发电，电流通过导线传递给灯泡，使所述灯泡9发光；

进一步如图1和图2所示，所述发电机转子1-1的转轴固定连接有第一旋转轴3，所述第一旋转轴3与所述发电机1的转轴同轴设置，所述第一旋转轴3沿竖直方设置，所述第一旋转轴3外套接有第一旋转轮4，所述第一旋转轴3的外表面开设有凹槽5，所述凹槽5自所述第一旋转轴3沿轴向且远离所述发电机1的端部起至所述发电机1延伸，所述凹槽5的延伸方向与所述第一旋转轴3的轴向平行，所述第一旋转轮4的内表面设置有可沿所述凹槽5直线运动的凸起，所述凸起与所述凹槽5滑动配合，所述凸起与所述凹槽5的配合能够使所述第一旋转轮4沿所述第一旋转轴3的轴线方向往复移动；

进一步如图1和图2所示，所述驱动电机2的动力输出端固定连接有第二旋转轴6，所述第二旋转轴6与所述第一旋转轴3平行设置，第二旋转轴6外套接有可与所述第二旋转轴6同步转动的旋转体7，所述旋转体7与所述第二旋转轴6固定连接，所述旋转体7的直径沿所述第二旋转轴6的轴向方向变化，所述旋转体7的外圆周表面与所述第一旋转轮4的外圆周表面之间套接有同步带8，所述同步带8能够实现所述第一旋转轮4与所述旋转体7同步旋转，在所述驱动电机2的动力输出端转速一定的情况下，通过改变所述旋转体7的直径实现改变所述第一旋转轮4的转速，进而实现改变所述发电机1发电量的大小。

本发明发电机励磁教学装置通过设置第一旋转轴3、第一旋转轮4、第二旋转轴6、旋转体7及同步带8，一方面使整个装置结构简单，从而相对于现有发电机励磁教学装置成本低廉，另一方面能够调节所述第一旋转轮4与所述旋转体7之间的相对位置，从而实现对所述发电机1发电量大小的调节，并且发电过程及电量调节过程清楚可见，进而能够有效满足教学的需要。

针对上述旋转体7的结构，其具体可为：如图1所示，所述旋转体7由多个圆柱形第二旋转轮7-1组成，多个所述第二旋转轮7-1的直径不同，多个所述第二旋转轮7-1套接于所述第二旋转轴6外且与所述第二旋转轴6固定连接，多个所述第二旋转轮7-1沿所述第二旋转轴6的轴线方向并排设置。

作为优选的，如图1所示，所述第二旋转轮7-1的数量设置为三个，三个所述第二旋转轮7-1的直径沿所述第二旋转轴6的轴线方向依次增大。

另外，上述旋转体7的结构具体还可以为：如图2所示，所述旋转体7设置为圆锥形，以此提高了所述同步带8在所述旋转体7上位置调节的效率。

参见图3，图3是本发明实施例中第一导轨组件的结构示意图。如图1至图3所示，为了提高所述第一旋转轮4沿所述第一旋转轴3直线往复运动的效率，所述基座16对应于所述第一旋转轮4设置有可带动所述第一旋转轮4沿所述第一旋转轴3轴线方向直线往复运动的第一导轨组件10，所述第一导轨组件10包括第一导轨10-1，以及可沿第一导轨10-1直线往复运动的第一滑块10-2，所述第一导轨10-1与所述基座16固定连接，所述第一导轨10-1沿所述第一旋转轴3的轴线方向设置，所述第一滑块10-2与所述第一导轨10-1连接，所述第一滑块10-2上设置有可与所述第一旋转轮4端面压接的第一挡板11及第二挡板12，所述第一挡板11及所述第二挡板12沿所述第一旋转轮4沿轴线方向形成有空隙，所述第一挡板11位于所述第一旋转轮4沿轴线方向的一侧，所述第二挡板12位于所述第一旋转轮4沿轴线方向的另一侧，所述第一挡板11及所述第二挡板12之间的空隙沿所述第一旋转轮4沿轴线方向的尺寸大于所述第一旋转轮4沿轴线方向的尺寸，所述第一挡板11及所述第二挡板12均与所述第一滑块10-2固定连接。本发明发电机励磁教学装置通过设置第一导轨组件10、第一挡板11及第二挡板12，提高了对所述第一旋转轮4沿所述第一旋转轴3直线往复运动的自动成程度以及位置精度，从而提高了所述第一旋转轮4沿所述第一旋转轴3直线往复运动的效率，进而提高了发电机励磁教学过程中的工作效率，同时保证了所述第一旋转轮4在转动过程中的转动效率不受影响。

针对上述第一导轨组件10的结构，其具体可为：如图1至图3所示，所述第一导轨10-1为气缸导轨，所述第一滑块10-2与所述第一导轨10-1滑动连接。

另外，上述第一导轨组件10的结构具体还可以为：如图1至图3所示，所述第一导轨10-1为滚珠丝杠导轨，所述第一滑块10-2与所述第一导轨10-1通过丝杠副连接。

参见图4，图4是本发明实施例中第二导轨组件的结构示意图。如图1、图2和图4所示，为了进一步提高发电机励磁教学过程中的工作效率，所述基座16对应于所述驱动电机2设置有可带动所述驱动电机2直线往复运动的第二导轨组件13，所述第二导轨组件13包括第二导轨13-1，以及可沿所述第二导轨13-1直线运动的第二滑块13-2，所述第二导轨13-1与所述基座16固定连接，所述第二导轨13-1沿垂直于所述第二旋转轴6的轴线方向设置，所述第二滑块13-2与所述第二导轨13-1连接，所述第二滑块13-2与所述驱动电机2的固定端固定连接，所述驱动电机2的动力输出端与所述第二旋转轴6固定连接。本发明发电机励磁教学装置通过设置第二导轨组件13，实现了对驱动电机2沿水平方向(如图1所示)的直线往复运动，从而在对所述第一旋转轮4与所述旋转体7之间相对位置调节的过程中，能够自动对所述同步带8的张紧力进行调节，而无需更换不同尺寸的同步带8，进一步提高了发电机励磁教学过程中的工作效率。

进一步，如图1和图2所示，所述发电机定子1-2电连接有电流表14，所述电流表14的一端与所述发电机定子1-2电连接，所述电流表14的另一端与所述灯泡9电连接，所述灯泡9的另一端与所述发电机定子1-2电连接。本发明发电机励磁教学装置通过设置所述电流表14能够使所述发电机1发电电量客观，进一步使发电机励磁教学装置满足教学的需求。

进一步，如图1和图2所示，所述基座16对应于所述第一旋转轮4设置有可测量所述第一旋转轮4位移量的测量尺15，所述测量尺15与所述基座16固定连接，所述测量尺15沿所述第一旋转轴3的轴线方向设置，所述测量尺15位于所述第一旋转轮4沿径向的侧方。本发明发电机励磁教学装置通过设置所述测量尺15，提高了对所述第一旋转轮4位移调节精度，进一步提高了发电机励磁教学过程中的工作效率。

上面结合附图对本发明进行了示例性描述，显然本发明具体实现并不受上述方式的限制，只要采用了本发明的方法构思和技术方案进行的各种非实质性的改进，或未经改进将本发明的构思和技术方案直接应用于其它场合的，均在本发明的保护范围之内。本发明的保护范围应该以权利要求书所限定的保护范围为准。