一种两用的发电机转子及其实验装置的制作方法

本发明涉及发电机转子的结构设计及电机实验原理教学领域，具体的说，涉及一种两用的发电机转子及其实验装置。

背景技术：

众所周知，目前市面上电机种类繁多，器件构造比较繁杂，发电机也是如此。又因电机多应用于工业生产中，多为厂家研发的一体化成品。在学校的电机原理教学实验中，传统的实验器材多为成品电机或成品电机拆卸件，对于电机内部结构和原理的教学带来了诸多的不便。一体化的电机因各种器件（包括转子、定子、铁芯、碳刷等）全部封装在电机机壳内，对于初学者来说，很难理解其内部的绕线方式以及各器件间的连线方式，从而使得初学者对电机的原理理解不够深刻。很难真正掌握电机原理的知识。

目前，关于发电机实验原理教学相关的专利大都设计比较复杂，交直流发电的原理展示的不够清晰，如公开号为cn106205312a的发明专利：一种多功能手摇交直流发电机，其最终的功能是可以产生交流和直流两种电源。但是这个专利的通过接线柱连线，在实验装置的底座的上方安装有透明罩封装，这样会导致使用者，阅读者对该专利如何产生的交直流电源的原理很模糊。又如公开号为cn106023769a的发明专利：一种电动机和发电机二机一体教学演示模型，也可以实现产生交直流电源，但是其设计的结构复杂。

技术实现要素：

本发明所要解决的技术问题是在于为了解决现有技术中存在的缺点，提出一种两用的发电机转子实验装置设计，其主要的设计思想是在传统的发电机转子上做出改进，使本发明设计的转子在磁场中切割磁感线后既可以引出单相交流电压又可以引出直流电压。

本发明为解决上述技术问题采用以下技术方案：

一种两用的发电机转子，包含铁芯、铁芯支架、环形皮带槽、铜线、两个半圆铜环，两个整圆铜环；

其中，两个整圆铜环并列固定在铁芯支架；

两个半圆铜环要组成一个圆形的铜环，且是隔开存在缝隙的固定在铁芯支架上，用于起到换相的作用；

所述铜线绕在转子铁芯上，并且把绕线完成的铜线两端分别连接到一个半圆铜环和一个整圆铜环上，用于从两个半圆铜环上引出直流电压，从两个整圆铜环上引出交流电压；

所述环形皮带槽固定在铁芯支架上，用于带动转子旋转切割磁感线产生感应电动势。

作为本发明一种两用的发电机转子的进一步优选方案，所述铁芯支架设有通孔。

一种两用的发电机转子实验装置，包含两用的发电机转子，以及异性永磁体、碳刷支架、碳刷、皮带、摇手、灯泡、固定螺帽、转子轴和摇手轴；

在所述转子轴套上两用发电机转子，在所述摇手轴上装上摇手，用于带动两用的发电机转子旋转；

在所述转子轴的正上方和正下方分别装上异性的永磁体，用于产生固定的磁场；

所述碳刷支架安装在转子轴外面，用于放置碳刷，用于通过碳刷引出电压到灯泡；

在所述碳刷支架外面安装固定螺帽、皮带、皮带槽和摇手，用于通过手摇动圆盘带动发电机转子旋转切割磁感线，产生电动势；

当碳刷固定放置到一号碳刷孔和二号碳刷孔时，输出直流电压，当碳刷固定放置到的三号碳刷孔和四号碳刷孔时，输出交流电压。

本发明采用以上技术方案与现有技术相比，具有以下技术效果：

1、本发明实现了一个发电机转子实验装置的两用，可以在实施例的场景中，或者更多的相应的实施场景中，既产生交流电压也产生直流电压。不仅其结构设计简单，原理清楚，而且还可以使初学者轻松的理解产生交流电和直流的原理及区别；可以为电机原理的实验教学带来便利；

2、本发明可以让使用者直观的了解到转子线圈的绕线方式以及发电机转子的结构，很容易的掌握交直流发电机的原理和电流方向改变的规律，从而满足电机实验的教学要求。

附图说明

图1是本发明提出的一种两用的发电机转子的结构示意图；

图2是本发明提出的一种具体实施例的发电机的基座；

图3是本发明提出的一种具体实施例的实验装置示意图。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的技术方案做进一步的详细说明：

为了彻底理解本发明设计，将在下列的描述中提出详细的步骤以及详细的结构，以便阐释本发明的技术方案。本发明的较佳实施例详细描述如下，然而除了这些详细描述外，本发明还可以具有其他实施方式。

一种两用的发电机转子，如图1所示，包含铁芯6、铁芯支架5、环形皮带槽1、铜线、两个半圆铜环2，两个整圆铜环4和通孔3等。

其中需要把所有的铜环固定在铁芯支架上，在如图1中所示的2、4位置进行圆环的固定。需要注意的是两个半圆铜环要组成一个圆形的铜环，但是两者在铁芯支架上是隔开存在缝隙的（起到换相的作用）。两个整圆铜环是并列固定在铁芯支架。

铜线需要绕在转子铁芯上，并且把绕线完成的铜线两端分别连接到一个半圆铜环和一个整圆铜环上。此时，若转子处在一个磁场中，利用皮带带动转子在磁场中旋转，切割磁感线。只要使用碳刷和铜环滑动相连，就可以从两个半圆铜环上引出直流电压，从两个整圆铜环上引出交流电压。

环形皮带槽也需要固定在转子上，用于带动转子旋转切割磁感线产生感应电动势。

转子上铜环和绕线端的连线、铜环的形状及固定位置的设计就保证了这种实验装置的转子可以通过两个半圆铜环换相产生直流电，通过两个整圆铜环产生交流电。并且其设计结构简单，原理清楚可以使初学者轻松的理解产生交流电和直流的原理及区别。

本发明提供了一种两用的发电机转子实验装置设计，其具体实施例参照图3所示，包括：一对异性永磁体、碳刷支架、碳刷、皮带、摇手、灯泡、固定螺帽、铁芯、铁芯支架、环形皮带槽、铜线、铜环（两个半圆铜环，两个整圆铜环）、基座等构成。

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。

如图2所示，是本发明提供的一种具体实施例的发电机的基座。在图2的转子轴a位置，套上本发明设计的两用发电机转子，在摇手轴b的位置装上摇手，用以带动转子旋转。

进一步的，需要把本发明的实施例进行组装，具体的示意图如图3中标注所示，在图2的转子轴1的正上方和正下方装上两块异性的永磁体，产生固定的磁场，安装好的永磁体位置如图3所示。需要注意的是，安装好永磁体后，要能使得本发明设计的转子可以在轴上自由的旋转。

进一步，要把两用发电机转子上产生的直流电和交流电引出来，本实施例使用如图3中的15号碳刷支架，支架需要安装在图2所示的转子轴外面，用以放置图3中的14号碳刷。从而通过碳刷引出电压到灯泡。

为了使碳刷支架固定，需要在碳刷支架外面安装固定螺帽，如图3中的11号位置所示。这时还需要安装皮带，连接图3所示的1号皮带槽和13号摇手，从而用手摇动圆盘带动发电机转子旋转切割磁感线，产生电动势。

进一步，当两个碳刷固定放置到图3中的8号碳刷孔和9号碳刷孔时，就可以输出直流电压，当两个碳刷固定放置到图3的7号碳刷孔和10号碳刷孔时，就可以输出交流电压。

通过导线把碳刷和灯泡进行连接。就形成了一个完整的回路。这是摇动摇手可以看见，发电机转子在磁场中旋转，当旋转达到一定速度时可以发现灯泡开始发光。

为了进一步观察到产生的是交流电压波形，还可以使用数字示波器进行测量，把图3中的7号碳刷孔的碳刷和10号碳刷孔的碳刷连接到示波器的两端，旋转摇手到一定的旋转速度，可以发现示波器的显示屏上出现大小和方向都在变化的交流电。

综上所述，由于本发明采用了上述的技术方案，实现了一个发电机转子实验装置的两用，可以在实施例的场景中，或者更多的相应的实施场景中，既产生交流电压也产生直流电压。不仅其结构设计简单，原理清楚，而且还可以使初学者轻松的理解产生交流电和直流的原理及区别。可以为电机原理的实验教学带来便利。

以上对本发明的较佳实施例进行了描述。需要理解的是，本发明并不局限于上述特定实施方式，其中未尽详细描述的设备和结构应该理解为用本领域中的普通方式予以实施；任何熟悉本领域的技术人员，在不脱离本发明技术方案范围情况下，都可利用上述揭示的方法和技术内容对本发明技术方案做出许多可能的变动和修饰，或修改为等同变化的等效实施例，这并不影响本发明的实质内容。因此，凡是未脱离本发明技术方案的内容，依据本发明的技术实质对以上实施例所做的任何简单修改、等同变化及修饰，均仍属于本发明技术方案保护的范围内。