[实用新型]交直流发电机和直流电动机实验装置

说明书

本实用新型涉及一种物理教学用的交直流发电机和直流电动机实验装置。

在交直流发电机和直流电动机原理的教学中，为了使教学内容有助于学生直观地去理解和更好地掌握，往往通过简易明了的实验装置来演示，这种实验装置主要由永久磁铁的定子和转子线圈组成，转轴上装上集流器或换向器后既可作交流发电机，也可作直流发电机，并且外接电源状态下，也可作电动机演示，但是目前所使用的这种交直流发电机和直流电动机实验装置其内部结构较紧凑复杂，且封闭性较大，转子的拆卸不便，使之结构的可见度较差，因此给学生带来的感观认识效果较差，另外，在作发电机演示时输出的电压、电流都很小，只能用检流计或发光二极管显示，面作电动机演示时，又需要供给很高的电压。

本实用新型的目的是为了解决以上技术的不足而提供一种作发电机演示时能产生较大电压和电流，作电动机演示时只需很小电压即能转动，同时还能任意改变转子磁通量以调整其输出电压和电流的交直流发电机和直流电动机实验装置。

为了达到上述目的，本实用新型所设计的交直流发电机和直流电动机实验装置，它包括定子、转子、线圈导线引出插座，定子是u形磁铁，转子为一矩形线圈，定子上设有转子转轴支承孔，支承孔内设有滚珠，这种滚珠可直接设在支承孔底部，也可以用轴承形式使转子转轴在支承孔内定位，以减小转子在转动时的摩擦阻力。

为了方便本交直流发电机和直流电动机实验装置的脱卸及交直流转换，线圈导线引出插座与转子上端相固定，线圈导线引出插座通过接插连接集流环或换向器，插入集流环时输出交流电，插入换向器时输出直流电。

为了能演示磁通量的变化时发电机输出电压及电动机转速的影响，在转子内设置有可任意脱卸的铁芯。

另外，本实用新型所设计的交直流发电机和直流电动机实验装置，在转子的下转轴上设置有从动齿轮，从动齿轮与机座上的主动齿轮相匹配，主动齿轮上设有手摇柄，主动齿轮和从动齿轮之间可脱卸，当主动齿轮和从动齿轮齿合时，手摇主动齿轮，即能输出交直流电，当通入直流电时，可以通过齿轮的传动或齿轮外悬挂重物来演示电动机对外作功。

本实用新型所得到的交直流发电机和直流电动机实验装置由于设计成脱卸结构及u形磁铁作定子，矩形线圈作转子，因此可以使矩形线圈的转子在u形磁铁的磁场中作切割磁力线运动，从而可以演示左右手定则。这种交直流发电机和直流电动机实验装置其内部结构简单、可见度大，作发电机时能产生较大的电压和电流，作电动和时只需1.5V直流电即能转动，并且还能演示多种电磁实验，它对学生理解和掌握教学内容具有积极的现实意义。

图1是本实用新型所述实验装置的总体结构示意图。

图2是换向器结构示意图；

图3是铁芯结构示意图；

图4是从动齿轮结构示意图；

图5是发电指示器结构示意图；

图6是电动机对外作功实验示意图；

图7是用u形定子作切割磁力线实验示意图。

下面通过实施例结合附图对本实用新型作进一步描述。

实施例：

如图1所示，本实施例所描述的交直流发电机和直流电动机实验装置主要由u形磁铁定子1、矩形线圈转子2、线圈导线引出插座3、转子上轴承板4、金属滑环5和电刷6组成，定子1底部中心设有转子转轴支承孔7，支承孔7内设有滚珠8，支承孔7的上部设有金属轴承板9，线圈导线引出插座3与矩形线圈转子2相固定，在定子1的两个极靴端面上设有两根绝缘螺杆10，带有电刷6的金属滑环5设在绝缘螺杆10上，转子2的下轴11插入支承孔7内，上轴12通过轴承13上轴承板4与定子1上的绝缘螺杆10相连，上轴承板4上设有接线柱14，作交流发电机时，在线圈导线引出插座3上插入集流环15，电刷6与集流环15相接触，作直流发电机时，在线圈导线引出插座3上插入如图2所示的换向器16，当需要演示磁通量变化所起的作用时，在矩形线圈转子2内可插入或脱去铁芯17，铁芯17可如图3所示制作。为了获得较理想的传动效果，在转子2的下轴11上设置有从动齿轮18，如图4所示从动齿轮18与主动齿轮19相匹配，主动齿轮19可通过手摇柄20转动。当演示发电机时，可如图5所示在接线柱14上插入由指示灯21和指示插头22组成的发电指示板23，转动手摇柄时，即可使指示灯21发光，同时还可在接线柱14两端接电压表，以观察电流方向，作直流电动机实验时，只需在接线柱14上接直流1.5—3V即可使转子转动。

轴承13上设有盖板24，上轴承板4用螺母25固定在绝缘螺杆10上，当旋开轴承盖板24时即可任意脱卸或安装整个定子。

本实施例提供的交直流发电机和直流电动机实验装置，还可作多种电磁实验，如图6所示，当作直流电动机使用时，可起吊重物，如图7所示，利用u形磁铁，可作切割磁力线实验，另外，在作电动机转动时电压不变或作发电机时转速不变条件下可观察到在转子2内加入铁芯17后电动机转速明显比未加入时快或发电机输出电压明显升高；用本实验装置的u形磁铁，将其放在玻璃板下，玻璃板上撒铁屑可作磁感线实验；将u形磁铁侧面立放在桌上，矩形线圈悬挂在支架上，在线圈导线引出插座端用软导线与检流汁相连，使线圈的一个边在u形磁铁磁场中作切割磁感线运动即可演示右手定则，将软导线与电源相连即可演示左手定则。