專利名稱：電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實(shí)用新型涉及一種小型電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，用于高等學(xué)校實(shí)驗(yàn)教學(xué)。
背景技術(shù)：
《電機(jī)與拖動(dòng)》是理工科院校中自動(dòng)化、電氣工程及其自動(dòng)化、機(jī)電一體化等專業(yè)學(xué)生的一門必修課程，該課程的實(shí)驗(yàn)部分對(duì)培養(yǎng)學(xué)生的技能是非常重要的。在大多數(shù)理工科院校中《電機(jī)與拖動(dòng)》實(shí)驗(yàn)裝置處于更新?lián)Q代之際，其發(fā)展趨勢(shì)是小型化和數(shù)字化。目前國內(nèi)市場(chǎng)上的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置種類不多，性能不高，數(shù)字化程度也不高。比如，大多數(shù)電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置中作為負(fù)載的測(cè)功機(jī)是利用交流電機(jī)的能耗制動(dòng)或直流發(fā)電機(jī)接電阻來實(shí)現(xiàn)的，其負(fù)載扭矩是隨轉(zhuǎn)速變化的。

發(fā)明內(nèi)容
本實(shí)用新型的目的是針對(duì)高校電機(jī)實(shí)驗(yàn)設(shè)備的需求，提供一種新型的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其性能價(jià)格比高、數(shù)字化程度高、可靠性高。
本實(shí)用新型的目的是這樣實(shí)現(xiàn)的。主要部件有測(cè)功機(jī)、電機(jī)、機(jī)箱、導(dǎo)軌、控制及顯示面板等，測(cè)功機(jī)內(nèi)含有磁粉制動(dòng)器、測(cè)力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器。電機(jī)與測(cè)功機(jī)內(nèi)的磁粉制動(dòng)器聯(lián)接，磁粉制動(dòng)器通過叉型力臂桿與扭矩傳感器聯(lián)接，磁粉制動(dòng)器的轉(zhuǎn)軸上有一個(gè)測(cè)轉(zhuǎn)速齒輪，齒輪下面有一個(gè)測(cè)轉(zhuǎn)速光耦。導(dǎo)軌、控制及顯示面板在機(jī)箱上面，控制及顯示面板在前，導(dǎo)軌在后。電機(jī)安裝在導(dǎo)軌上面，測(cè)功機(jī)鑲嵌在導(dǎo)軌上。測(cè)功機(jī)的外殼呈拱形。檢測(cè)電路、控制電路、直流可調(diào)電源電路等在機(jī)箱內(nèi)?？刂萍帮@示面板上有扭矩和轉(zhuǎn)速顯示數(shù)碼管、直流可調(diào)電源控制鍵、負(fù)載調(diào)節(jié)控制鍵、兩路直流可調(diào)電源接線柱、一路三相電源接線柱、開關(guān)按鈕等。


圖1是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)主視圖。
圖2是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的整體結(jié)構(gòu)左視圖圖3是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的測(cè)功機(jī)結(jié)構(gòu)示意圖。
圖4是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的扭矩測(cè)試部分主視圖。
圖5是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的扭矩測(cè)試部分左視圖。
圖6是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的導(dǎo)軌示意圖。
圖7是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的滑塊螺母主視圖。
圖8是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的滑塊螺母左視圖。
圖9是依據(jù)本實(shí)用新型所提出的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的電路原理框圖。
圖中，1-測(cè)功機(jī)，2-聯(lián)軸器，3-電機(jī)，4-導(dǎo)軌，5-控制及顯示面板，6-機(jī)箱，7-測(cè)功機(jī)拱型外殼，8-磁粉制動(dòng)器支臂，9-磁粉制動(dòng)器軸，10-磁粉制動(dòng)器定子，11-磁粉制動(dòng)器轉(zhuǎn)子，12-測(cè)轉(zhuǎn)速齒輪，13-測(cè)轉(zhuǎn)速光耦，14-測(cè)力傳感器，15-傳感器外殼，16-傳感器放大電路，17-風(fēng)扇，18-進(jìn)風(fēng)孔，19-出風(fēng)孔，20-叉型力臂桿，21-應(yīng)變片，22-滑塊螺母，23-扭矩顯示數(shù)碼管，24-轉(zhuǎn)速顯示數(shù)碼管，25-控制鍵盤，26-單片機(jī)，27-電源，28-直流電源U1脈寬調(diào)制電路，29-直流電源U2脈寬調(diào)制電路，30-磁粉制動(dòng)器勵(lì)磁電路，31-電流采集電路，32-過流保護(hù)電路。
具體實(shí)施方式

以下結(jié)合附圖詳細(xì)描述本實(shí)用新型的具體結(jié)構(gòu)及工作過程。
在附圖中，導(dǎo)軌4、控制及顯示面板5安裝在機(jī)箱6上，外殼呈拱形的測(cè)功機(jī)1和電機(jī)3通過聯(lián)軸器2聯(lián)接，測(cè)功機(jī)1鑲嵌在導(dǎo)軌4上，電機(jī)3底座用螺絲固定在導(dǎo)軌4槽內(nèi)的滑塊螺母22上。磁粉制動(dòng)器定子10通過叉型力臂桿20與測(cè)力傳感器14聯(lián)接，磁粉制動(dòng)器軸9上有一個(gè)測(cè)轉(zhuǎn)速齒輪12，測(cè)轉(zhuǎn)速齒輪12下面有一個(gè)測(cè)轉(zhuǎn)速光耦13。在機(jī)箱6內(nèi)有一個(gè)電路板，電路板有檢測(cè)電路、控制電路、直流調(diào)壓電路等，均為常規(guī)通用的電路。在控制及顯示面板5上還有用于顯示扭矩的數(shù)碼管23和轉(zhuǎn)速的數(shù)碼管24、直流電源及負(fù)載調(diào)節(jié)按鍵、兩路直流電源接線柱、一路三相電源接線柱、開關(guān)按鈕等。
在電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置中，電機(jī)3轉(zhuǎn)子與磁粉制動(dòng)器轉(zhuǎn)子11同步轉(zhuǎn)動(dòng)，磁粉制動(dòng)器定子10與磁粉制動(dòng)器轉(zhuǎn)子11通過線圈勵(lì)磁和磁粉的作用產(chǎn)生嚙合力。嚙合力通過叉型力臂桿20作用在測(cè)力傳感器14的一端，測(cè)力傳感器14的另一端固定在傳感器外殼15上。測(cè)力傳感器14由懸臂梁和應(yīng)變片組成，在一端受力時(shí)，懸臂梁產(chǎn)生微變形，應(yīng)變片21產(chǎn)生微變信號(hào)，信號(hào)經(jīng)過傳感器放大電路16放大后送單片機(jī)26(A/D)，經(jīng)單片機(jī)26采集、換算后即可得到電機(jī)3的扭矩，單片機(jī)26再將扭矩送到扭矩顯示數(shù)碼管23上顯示。磁粉制動(dòng)器軸9上有一個(gè)測(cè)轉(zhuǎn)速齒輪12，齒輪是一個(gè)圓盤，上面均布若干個(gè)窄豁口，測(cè)轉(zhuǎn)速齒輪12下面有一個(gè)測(cè)轉(zhuǎn)速光耦13，每轉(zhuǎn)過一個(gè)豁口，光耦就檢測(cè)到一個(gè)齒信號(hào)，這個(gè)齒信號(hào)送單片機(jī)26采集、換算后即可得到電機(jī)3的轉(zhuǎn)速，單片機(jī)26再將轉(zhuǎn)速送到轉(zhuǎn)速顯示數(shù)碼管24上顯示。傳感器放大電路16是將應(yīng)變片21的微變信號(hào)放大后再進(jìn)行絕對(duì)值整流，這是由于電機(jī)可以正反轉(zhuǎn)，信號(hào)有正負(fù)；控制鍵盤25由三組按鍵組成，一組是磁粉制動(dòng)器勵(lì)磁調(diào)節(jié)按鍵，另兩組是直流電源U1和U2調(diào)節(jié)按鍵，每組有四個(gè)按鍵，即快增、慢增、快減、慢減；單片機(jī)26是常用的帶有A/D轉(zhuǎn)換的單片機(jī)；電源27是為單片機(jī)和傳感器等提供電源的電路；直流電源U1脈寬調(diào)制電路28是由IGBT和驅(qū)動(dòng)電路組成的直流斬波電路；直流電源U2脈寬調(diào)制電路29也是由IGBT和驅(qū)動(dòng)電路組成的直流斬波電路；磁粉制動(dòng)器勵(lì)磁電路30是為磁粉制動(dòng)器提供勵(lì)磁的電源，也是由IGBT和驅(qū)動(dòng)電路組成的直流斬波電路；三路直流斬波電路的PWM信號(hào)由單片機(jī)26產(chǎn)生。電流采集電路31是由電流互感器和整流濾波電路組成，并將整流濾波后的電流信號(hào)送給單片機(jī)26；過流保護(hù)電路32是單片機(jī)26根據(jù)電流信號(hào)的大小發(fā)出的控制信號(hào)，控制信號(hào)通過小繼電器控制三相電源的交流接觸器。電機(jī)3可以是小型直流電機(jī)，也可以是小型交流電機(jī)。在工作過程中負(fù)載的大小可以通過加在磁粉制動(dòng)器上的勵(lì)磁平均電壓的大小來調(diào)節(jié)，即利用控制鍵盤上的增減鍵來調(diào)節(jié)，扭矩和轉(zhuǎn)速就直接顯示在數(shù)碼管上。如果進(jìn)行直流電機(jī)實(shí)驗(yàn)，可以利用控制鍵盤上的增減鍵來調(diào)節(jié)電機(jī)的勵(lì)磁電壓和電樞電壓，即調(diào)節(jié)U1和U2。
該電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置的特點(diǎn)是(1)電機(jī)安裝方便，電機(jī)和測(cè)功機(jī)同軸性好。(2)磁粉制動(dòng)器作為電機(jī)負(fù)載，負(fù)載扭矩穩(wěn)定，不隨轉(zhuǎn)速而變。(3)利用控制鍵盤上的增減鍵來調(diào)節(jié)負(fù)載勵(lì)磁、直流電機(jī)勵(lì)磁電壓和電樞電壓非常方便。(4)扭矩和轉(zhuǎn)速實(shí)現(xiàn)了數(shù)字顯示，精度高、讀數(shù)據(jù)方便。(5)具有過流保護(hù)和短路保護(hù)，增加了實(shí)驗(yàn)裝置的安全性和可靠性。
權(quán)利要求1.一種電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，由內(nèi)含磁粉制動(dòng)器、測(cè)力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)功機(jī)(1)、電機(jī)(3)、導(dǎo)軌(4)、控制及顯示面板(5)、機(jī)箱(6)等組成，所說的的導(dǎo)軌(4)、控制及顯示面板(5)安裝在機(jī)箱(6)上，測(cè)功機(jī)(1)和電機(jī)(3)通過聯(lián)軸器(2)聯(lián)接，在機(jī)箱(6)內(nèi)有一個(gè)電路板，電路板上有檢測(cè)電路、控制電路、直流調(diào)壓電路等，在控制及顯示面板(5)上有用于顯示扭矩和轉(zhuǎn)速的數(shù)碼管、直流電源及負(fù)載調(diào)節(jié)按鍵、兩路直流電源接線柱、一路三相電源接線柱、開關(guān)按鈕等，其特征在于測(cè)功機(jī)(1)鑲嵌在導(dǎo)軌(4)上，電機(jī)(3)固定在導(dǎo)軌(4)槽內(nèi)的滑塊螺母(22)上，磁粉制動(dòng)器定子(10)通過叉型力臂桿(20)與測(cè)力傳感器(14)聯(lián)接，由測(cè)力傳感器檢測(cè)電機(jī)扭矩；磁粉制動(dòng)器軸(9)上裝有一個(gè)測(cè)轉(zhuǎn)速齒輪(12)，測(cè)轉(zhuǎn)速齒輪(12)下面有一個(gè)測(cè)轉(zhuǎn)速光耦(13)，由測(cè)轉(zhuǎn)速光耦檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于導(dǎo)軌(4)上面有兩個(gè)T型槽，T型槽中有滑塊螺母(22)，用來固定電機(jī)；導(dǎo)軌(4)下面有兩個(gè)板筋，用來加強(qiáng)導(dǎo)軌的剛度，板筋兩端比導(dǎo)軌兩端略短一點(diǎn)，使其能嵌入機(jī)箱內(nèi)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于測(cè)功機(jī)外殼(7)是一個(gè)截面為閉合的拱形殼體，底部比側(cè)面厚一點(diǎn)，測(cè)功機(jī)外殼下面有風(fēng)扇(17)、進(jìn)風(fēng)孔(18)和出風(fēng)孔(19)。
4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于測(cè)力傳感器(14)的左端固定在傳感器外殼(15)上，其右端在磁粉制動(dòng)器定子(10)上的叉型力臂桿(20)內(nèi)，測(cè)力傳感器(14)上有應(yīng)變片(21)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，其特征在于控制及顯示面板(5)上有三組按鍵，每組按鍵中有快增、慢增、快減、慢減四個(gè)鍵，用來調(diào)節(jié)負(fù)載勵(lì)磁，調(diào)節(jié)直流電源U1和直流電源U2的輸出電壓。
專利摘要本實(shí)用新型提供了一種電機(jī)實(shí)驗(yàn)裝置，用于高校電機(jī)實(shí)驗(yàn)教學(xué)。主要由內(nèi)裝磁粉制動(dòng)器、測(cè)力傳感器、轉(zhuǎn)速傳感器的測(cè)功機(jī)、電機(jī)、導(dǎo)軌、控制及顯示面板、機(jī)箱等組成。測(cè)功機(jī)、電機(jī)安裝在導(dǎo)軌上，導(dǎo)軌、控制及顯示面板安裝在機(jī)箱上。測(cè)功機(jī)與電機(jī)聯(lián)接，由測(cè)力傳感器檢測(cè)電機(jī)扭矩。磁粉制動(dòng)器軸上有一個(gè)測(cè)轉(zhuǎn)速齒輪，測(cè)轉(zhuǎn)速齒輪下面有一個(gè)測(cè)轉(zhuǎn)速光耦，由測(cè)轉(zhuǎn)速光耦檢測(cè)電機(jī)轉(zhuǎn)速。在機(jī)箱內(nèi)有一個(gè)電路板，電路板上有檢測(cè)電路、控制電路、直流調(diào)壓電路等。在電機(jī)實(shí)驗(yàn)過程中，利用控制鍵的增減鍵來調(diào)節(jié)測(cè)功機(jī)的勵(lì)磁，調(diào)節(jié)直流電源U
文檔編號(hào)G09B25/02GK2726049SQ20042008487
公開日2005年9月14日 申請(qǐng)日期2004年8月9日 優(yōu)先權(quán)日2004年8月9日
發(fā)明者白連平 申請(qǐng)人:白連平