[实用新型]一种基于单相电机的旋转球演示仪

说明书

本实用新型提出了一种基于单相电机的旋转球演示仪，包括：第一照明组、第二照明组、第一线圈、第二线圈、电容、金属球以及电机，所述第一线圈和所述第二线圈的缠绕方向相互垂直，所述第一线圈、所述电容以及第一照明组串联形成第一电路，所述第二线圈以及所述第二照明组串联形成第二电路，所述第一电路和所述第二电路并联且与所述电机连通，在通电情况下，第一线圈和第二线圈产生变化的磁场，进而金属球产生运动，生动形象地展示了单相电机产生旋转磁场的实验现象，增加教学效果和学生动手及动脑能力，结构简单便于推广。

技术领域

本实用新型属于实验教具，涉及一种基于单相电机的旋转球演示仪。

背景技术

在家用电器设备中，常配有小型单相交流感应电机。交流感应电机因应用类别的差异，一般可分为分相式电机、电容启动式电机、永久分相式电容电机、罩极式电机、永磁直流电机及交直流电机等类型。一般的三相交流感应电机在接通三相交流电后，电机定子绕组通过交变电流后产生旋转磁场并感应转子，从而使转子产生电动势，并相互作用而形成转矩，使转子转动。但单相交流感应电机，只能产生极性和强度交替变化的磁场，不能产生旋转磁场，因此单相交流电机必须另外设计使它产生旋转磁场，其中一类单相电机为电容分相式电机，电容分相式电机在定子绕组上设有主绕组和副绕组(启动绕组)，并在启动绕组中串联大容量启动电容器，使通电后主、副绕组的电相角成90°，从而能产生较大的启动转矩，使转子启动运转。

只有两套绕组的单相交流异步电机，结构简单，生产成本低廉，使用维护方便，广泛应用在日常生活和各行各业中，尤其是在小功率电机应用方面，如电冰箱、洗衣机、电风扇、空调等家用电器、汽车附件等领域占据主导地位。

掌握电机内磁场的分布对正确理解电机内能量转换有重要的作用，在大学物理课程中，旋转磁场是电机学交流电机理论重要的知识点，对这一概念的正确理解是学好后续交流电机知识的一个基础。旋转磁场是交流电机的一个基本问题，大多数《电工学》教材在讲述三相异步电机旋转磁场的形成时，都是画出电机定子三相绕组及电流波形的示意图，利用右手螺旋定则给出几个瞬间合成磁场的方向，进而解释旋转磁场的形成。这种讲法比较笼统，难以解释合成磁场的转向和幅值等问题。在《电机学》教材中多采用数学推导结合图解法来说明旋转磁场的性质，这种分析方法严谨，逻辑性强。但是由于磁场本身比较抽象，学生对这一概念的理解是较困难，需要实验器具来辅助学习，然而现有的电磁学的实验器具结构复杂不利于学生理解和领悟磁场这一抽象的概念，而且造价较高不利于推广使用。

实用新型内容

有鉴于此，本实用新型的目的在于提供一种基于单相电机的旋转球演示仪，以解决现有装置结构复杂、造价较高的问题，降低成本、提高了学生的动手能力、有利于增加实验和教学趣味性。

为达到上述目的基于单相电机的旋转球演示仪，本实用新型提供如下技术方案：所述基于单相电机的旋转球演示仪包括：若干个用于提供电阻和照明的照明单元、用于提供变化磁场的线圈、用于将电机分相的电容、用于产生运动的金属球以及电机，所述线圈包括第一线圈和第二线圈，所述第一线圈和所述第二线圈的缠绕方向相互垂直，若干个所述照明单元分为第一照明组和第二照明组，所述第一线圈、所述电容以及第一照明组串联形成第一电路，所述第二线圈以及所述第二照明组串联形成第二电路，所述第一电路和所述第二电路并联且与所述电机连通。

可选的，还包括底板，若干个所述照明单元、所述线圈、所述电容以及所述电机安装在所述底板上。

可选的，还包括用于承载金属球的金属球支撑，所述金属球支撑的形状与所述线圈相匹配，并套设于所述线圈上，所述金属球设置在所述金属球支撑上。

可选的，所述金属球支撑内部中空，且由塑料制成。

可选的，所述照明单元的数量为4个，第一照明组和所述第二照明组均具有2个照明单元，所述4个照明单元均匀分布在所述底板上。

可选的，所述金属球由铁、钴或者镍制成。