組合型小功率電機磁場仿真模型的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及組合型小功率電機磁場仿真模型，所述仿真模型包含以下六個組成部分的兩個或三個：透明有機玻璃上固定永磁鐵形成三對磁極的定子，含電刷；透明有機玻璃上固定三相對稱繞組的定子；固定單疊繞組和換向器的轉子；透明有機玻璃上固定永磁鐵形成一對磁極的轉子；單相裂相成三相的裂相電路板，簡稱；三個燈泡組成的對稱負載電路和干電池。本發(fā)明電機采用組合式，方便自由搭配；采用裂相電路，將單相電源變?yōu)槿嚯娫矗梢苑奖汶姍C模型在理論教學中的使用；用三個燈泡組成的對稱負載電路對小功率同步發(fā)電機模型進行驗證。
【專利說明】組合型小功率電機磁場仿真模型
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及組合型小功率電機磁場仿真模型，屬于電機、教儀領域。
【背景技術】
[0002]當前的電機教儀模型有兩大類:第一類的外殼為全透明有機玻璃，仿照實際電機的結構內部有定子、轉子和轉軸等各部分內容，按照傳統(tǒng)電機的分類做出相應的電機模型，可以通電旋轉，但轉速不宜過快；第二類外殼為不透明的鑄鐵，根據(jù)各類電機的原理，做出容量較小的電機模型，電機模型內部的結構可以與實際的電機結構不相同，可以通電旋轉，轉速和實際電機接近，多用于各種電機傳動試驗臺。第一類方便搬運和攜帶，但電機結構固定，不宜拆卸組合；第二類重量較重，不便于搬運和攜帶，也不宜拆卸組合。

【發(fā)明內容】

[0003]本發(fā)明根據(jù)直流電機、鼠籠式異步電機和小功率同步電機的結構和工作原理，設計一種可以自由拆卸組裝的一種電機模型。電機模型采用透明有機玻璃作為外殼，電機模型包含電機工作的基本結構，模型的容量不需很大，只要能夠仿真運行三種電機的工作原理和磁場產生原理。
[0004]根據(jù)直流電機、異步電機和感應電機的結構和工作原理可以知道如下知識:
[0005]鼠籠式異步電機的轉子線圈和直流電機的轉子線圈，都是首尾閉合的一個大線圈，因此可以用直流電機的轉子來做鼠籠式異步電機的轉子；
[0006]小功率同步電機的定子與鼠籠式異步電機的定子結構基本相同；
[0007]用永磁鐵形成一對磁極做同步電機的轉子；
[0008]用永磁鐵形成三對磁極做直流電機的定子；
[0009]本發(fā)明的組成，本發(fā)明由六部分組成:
[0010]透明有機玻璃上固定永磁鐵形成三對磁極的定子stator,含電刷(簡稱S1)
[0011]透明有機玻璃上固定三相對稱繞組的定子(簡稱S2)
[0012]固定單疊繞組和換向器的轉子rotor (簡稱R1)
[0013]透明有機玻璃上固定永磁鐵形成一對磁極的轉子(簡稱R2)
[0014]單相裂相成三相的裂相電路板Printed Circuit Board (簡稱PCB1)
[0015]三個燈泡組成的對稱負載電路和干電池(簡稱PCB2)
[0016]根據(jù)需要，將上述部分靈活組合，仿真三種不同的電機磁場。S1、R1和干電池組合形成直流電動機磁場模型；PCB1、S2和R1組合形成鼠籠式異步電動機的磁場模型；S2、R2和PCB2組成小功率同步發(fā)電機磁場模型。
[0017]本發(fā)明的有益效果如下:
[0018]本發(fā)明巧妙的利用了三種電機在結構方面的共同點，去仿真三種電機在磁場產生原理上的不同點；
[0019]電機采用組合式，方便自由搭配；[0020]在仿真的時候只抓住三種電機定轉子的主要組成部分，忽略次要組成部分。使大家對三種電機磁場產生的原理，磁場的性質有了深刻的理解；
[0021 ] 采用裂相電路，將單相電源變?yōu)槿嚯娫?，可以方便電機模型在理論教學中的使用；
[0022]用三個燈泡組成的對稱負載電路對小功率同步發(fā)電機模型進行驗證。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0023]通過參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的示例性實施例，本發(fā)明的以上和其它方面及優(yōu)點將變得更加易于清楚，在附圖中:
[0024]圖1為直流電機的定子部分；
[0025]圖2是鼠籠式異步電動機和同步發(fā)電機的定子部分；
[0026]圖3是直流電機和鼠籠式異步電動機的轉子部分；
[0027]圖4是同步電機的轉子部分；
[0028]圖5是單相裂相成三相的裂相電路板的AD原理圖與封裝圖；
[0029]圖6是三個燈泡 組成的對稱負載電路和干電池的接線圖。
【具體實施方式】
[0030]在下文中，現(xiàn)在將參照附圖更充分地描述本發(fā)明，在附圖中示出了各種實施例。然而，本發(fā)明可以以許多不同的形式來實施，且不應該解釋為局限于在此闡述的實施例。相反，提供這些實施例使得本公開將是徹底和完全的，并將本發(fā)明的范圍充分地傳達給本領域技術人員。
[0031]在下文中，將參照附圖更詳細地描述本發(fā)明的示例性實施例。
[0032]參考附圖1-6，本發(fā)明由六部分組成:
[0033]?透明有機玻璃上固定永磁鐵形成一對磁極的定子stator,含電刷(簡稱S1),見附圖1 ;圖1為直流電機的定子部分。用永磁體形成一對磁極，固定在定子殼上面，在轉子殼上面同時固定兩個銅片做電刷使用，銅片同時也是外部直流電源(干電池)的接入端。端蓋和定子殼用螺絲固定在一起，各部分的代碼如下:1、定子殼；2、端蓋；3、換向片；4、六角形螺母；5、六角形螺栓；6、墊片；7、永磁體；8、六角形螺母；9、六角形螺栓；10、墊片。
[0034]?透明有機玻璃上固定三相對稱繞組的定子(簡稱S2)，見附圖2 ；
[0035]圖2是鼠籠式異步電動機和同步發(fā)電機的定子部分。定子殼的內側均勻的開了 18個槽，在18個槽內部放置了 9個線圈，9個線圈按照三相對稱繞組排列均勻的分給A、B、C三相。每一相繞組包含3個線圈，三相繞組作為鼠籠式異步電動機交流電的輸入端，接至圖5的Β00Τ0端；三相繞組也可以作為同步發(fā)電機交流電的輸出端，接至圖6的A、B、C端。端蓋和定子殼用螺絲固定在一起，各部分的代碼如下:1、定子殼；2、端蓋；3:繞組。
[0036]?固定單疊繞組和換向器的轉子rotor (簡稱R1)，見附圖3 ；
[0037]?圖3是直流電機和鼠籠式異步電動機的轉子部分。轉子殼的外側均勻的開了 24個槽，在24個槽內部放置了 48個線圈，48個線圈通過24個換向片組成的換向器首尾串聯(lián)在一起，形成一個閉合的繞組，作為直流電機和鼠籠式異步電動機的轉子。端蓋和定子殼用螺絲固定在一起，各部分的代碼如下:1、軸；2、轉子鐵芯；3、繞組；4、換向器。[0038]?透明有機玻璃上固定永磁鐵形成三對磁極的轉子(簡稱R2)，見附圖4 ；
[0039]?圖4是同步電機的轉子部分。用永磁體形成三對磁極，固定在轉子殼上面，按照N-S-N-S-N-S的順序均勻分布在轉子殼的表面，端蓋和定子殼用螺絲固定在一起，各部分的代碼如下:1、轉子殼；2、端蓋；3、永磁體；4、軸；5、六角形螺母；6、六角形螺栓；7、墊片。
[0040]?單相裂相成三相的裂相電路板Printed Circuit Board (簡稱PCB1)由220v-------40v變壓器將220v50hz交流電轉變?yōu)?0v50hz交流電，為裂相電路提供電源。
[0041]根據(jù)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),此時ABC三相電壓有效值相等，相位差為120度。
[0042]依據(jù)以上原理，依次將這些參數(shù)設為:R1_4K7，R24K7，R320，R440
[0043]Cl151uF C294uF，可以滿足上述該條件，為了滿足電壓和功率的要求，對此使用100uF電解電容反串聯(lián)用來通交流，再通過并聯(lián)使得滿足值得范圍，使用0.5w4k7電阻，和100wl0歐電阻。AD原理圖與封裝圖如圖5所示。
[0044]?三個燈泡組成的對稱負載電路和干電池(簡稱PCB2)
[0045]三相同步電機轉動產生電能，使得三盞燈輪流閃爍，接線圖如圖6所示。
[0046]根據(jù)需要，將上述部分靈活組合，仿真三種不同的電機磁場。S1、R1和干電池組合形成直流電動機磁場模型；PCB1、S2和R1組合形成鼠籠式異步電動機的磁場模型；S2、R2和PCB2組成小功率同步發(fā)電機磁 場模型。
[0047]本發(fā)明的有益效果如下:
[0048]本發(fā)明巧妙的利用了三種電機在結構方面的共同點，去仿真三種電機在磁場產生原理上的不同點；
[0049]電機采用組合式，方便自由搭配；
[0050]在仿真的時候只抓住三種電機定轉子的主要組成部分，忽略次要組成部分。使大家對三種電機磁場產生的原理，磁場的性質有了深刻的理解；
[0051 ] 采用裂相電路，將單相電源變?yōu)槿嚯娫矗梢苑奖汶姍C模型在理論教學中的使用；
[0052]用三個燈泡組成的對稱負載電路對小功率同步發(fā)電機模型進行驗證。。
[0053]以上所述僅為本發(fā)明的實施例而已，并不用于限制本發(fā)明。本發(fā)明可以有各種合適的更改和變化。凡在本發(fā)明的精神和原則之內所作的任何修改、等同替換、改進等，均應包含在本發(fā)明的保護范圍之內。
【權利要求】
1.組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:所述仿真模型包含以下六個組成部分的兩個或三個:透明有機玻璃上固定永磁鐵形成三對磁極的定子stator,含電刷，簡稱S1 ；透明有機玻璃上固定三相對稱繞組的定子，簡稱S2 ；固定單疊繞組和換向器的轉子rotor,簡稱R1 ；透明有機玻璃上固定永磁鐵形成一對磁極的轉子，簡稱R2 ；單相裂相成三相的裂相電路板Printed Circuit Board,簡稱PCB1 ;三個燈泡組成的對稱負載電路和干電池，簡稱PCB2。
2.如權利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:51、R1和干電池組合形成直流電動機磁場模型。
3.如權利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:PCBUS2和R1組合形成鼠籠式異步電動機的磁場模型。
4.如權利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:52、R2和PCB2組成小功率同步發(fā)電機磁場模型。
5.如權利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:S1的構造如下:用永磁體形成一對磁極，固定在定子殼上面，在轉子殼上面同時固定兩個銅片做電刷使用，銅片同時也是外部直流電源的接入端，端蓋和定子殼用螺絲固定在一起。
6.如權利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:S2的構造如下:定子殼的內側均勻的開了 18個槽，在18個槽內部放置了 9個線圈，9個線圈按照三相對稱繞組排列均勻的分給A、B、C三相；每一相繞組包含3個線圈，三相繞組作為鼠籠式異步電動機交流電的輸入端，接至PCB1的Β00Τ0端；三相繞組也可以作為同步發(fā)電機交流電的輸出端，接至PCB2的A、B、C端；端蓋和定子殼用螺絲固定在一起。
7.如權利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:R1的構造如下:轉子殼的外側均勻的開了 24個槽，在24個槽內部放置了 48個線圈，48個線圈通過24個換向片組成的換向器首尾串聯(lián)在一起，形成一個閉合的繞組，作為直流電機和鼠籠式異步電動機的轉子；端蓋和定子殼用螺絲固定在一起。
8.如權利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:R2的構造如下:用永磁體形成三對磁 極，固定在轉子殼上面，按照N-S-N-S-N-S的順序均勻分布在轉子殼的表面，端蓋和定子殼用螺絲固定在一起。
9.如權利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:當采用PCB1時，由220v-------40v變壓器將220v50hz交流電轉變?yōu)?0v50hz交流電，為裂相電路提供電源。
10.如權利要求1所述的組合型小功率電機磁場仿真模型，其特征在于:當采用PCB2時，三相同步電機轉動產生電能，使得三盞燈輪流閃爍。
【文檔編號】G09B23/18GK103646590SQ201310571083
【公開日】2014年3月19日 申請日期:2013年11月13日 優(yōu)先權日:2013年11月13日
【發(fā)明者】溫志明, 史永光, 周敏, 閆根弟, 楊雪梅, 盧佳 申請人:太原工業(yè)學院