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自制一款不需要换向器的“直流电动机”

自制一款不需要换向器的“直流电动机”

点击数:7113 次   录入时间:03-04 11:43:15   整理:http://www.55dianzi.com   电工-电机

  一、制作方法
  
  1.取一段φ0.5mm的漆包铜线(注意不能太粗,否则将由于自重过重而不能转动),绕2.5匝,两端各留一段当轴使用,其具体形状及尺寸如图1所示。线圈弯好后再用细线扎紧,以防松散。
  
  2.将此线圈水平放置,用小刀刮去转轴下半部分的绝缘漆层,露出亮铜部分。如图2所示。
  
  3.取φ1.3mmx130mm的铜丝两根,用砂纸砂亮,中间各绕一小圆圈,将这两根铜丝弯成支架形状,并用自攻螺丝固定在小木板上。如图3所示。
  
  4.将线圈两端的轴分别放人两个小圆圈内,线圈外放置一块大小合适的蹄形磁铁,注意磁铁不能放得太低,否则通电线圈所处的磁场的强度将变弱;如无蹄形磁铁,在线圈下放一块条形磁铁也可,如图3所示。
  
  5.将用两节电池组成的电池组的正负极分别用鳄鱼夹接在铜丝支架上,将线圈水平放置,然后松手,线圈就连续转动起来了。
  
  二、工作原理
  
  这个线圈制成的“电动机”没有换向器,为什么能连续转动呢?因为它的工作原理和课本中介绍的直流电动机不同。其工作原理如下:
  
  1.当线圈处在如图4所示的水平位置时,转轴的亮铜部分与支架的小圆圈接触,如线圈通以图示方向的电流,则根据左手定则,线圈AB边受到向下的磁场力,CD边受到向上的磁场力,线圈逆时针转动。
  
  2.线圈转动过程中,受力逐渐减小,速度逐渐增大,当转至竖直位置时,受到的磁场力为零,但速度最大,如图5所示。
  
  3.线圈稍越过竖直位置后,转轴的绝缘层与铜丝支架的小圆圈接触,线圈中无电流,线圈不受磁场力的作用,这点与课本中介绍的直流电动机换向情况不同,它将在惯性作用下继续逆时针转动。当线圈由于惯性再转过稍大于180。的角度时,如图6所示,转轴的亮铜部分又与支架的小圆圈接触,AB边又受到向下的磁场力,CD边又受到向上的磁场力,线圈又加速转动。这就是没有换向器的“电动机”能连续转动的原理。
  
  三、制作注意事项
  
  这个“电动机”虽然制作简单,但倘若制作不当,尤其是转轴的刮漆位置选择不好,线圈将不能连续转动。制作应注意下列事项:
  
  1.转轴刮漆位置的选择若将线圈竖直放置,刮去转轴下半部分的绝缘漆层,则线圈处于垂直位置时有电流,这时线圈的AB边和CD边受到的磁场力一个向上,另一个向下,是一对平衡力,不能产生转矩,线圈将不能转动。因此,正确的刮漆方法是将线圈水平放置,刮去转轴下半部分的绝缘漆层,这样,线圈在水平位置有电流流过时,AB和CD两边受到的磁场力是一对力偶,线圈才能转动。
  
  2.如无蹄形磁铁而用条形磁铁代替时,可用数根条形磁铁同极性并列放置以增强磁场,并使线圈位居条形磁铁正上方的中心位置或略偏靠N极的位置,且磁铁应尽可能靠近线圈。
  
  3.线圈的AB、CD两边不能离转轴距离太远,否则,线圈转至竖直位置时,要依靠惯性再转1800就比较困难,使线圈难以持续转动。
  
  转轴也应弯在线圈的中心位置,且在同一直线上。否则,线圈容易卡住而不能顺利地转动。
  
  4.两个支架上的两个小圆圈应平行,且在同一高度。不然,也易卡住线圈,使之不能转动。
  
  5.线圈匝数一般以2.5至15.5匝为宜,不宜太多,否则,线圈自重会导致转轴弯曲。
  
  6.电池最好用新的,以保证线圈中有足够的工作电流。

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