一种电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置，包括底座，底座上端分别设有铝盘支撑架与电机支撑架，铝盘支撑架上端设有与之转动连接的铝盘，电机支撑架上端设有与之转动连接的多个磁块与转动电机，底座一侧分别设有电路板与显示器。本发明专利技术的有益效果：实验原理清晰、装置结构美观、操作方便、演示性好，同时实验演示涉及多项技术：如电机控制、单片机技术与显示技术，扩展性好，特别适用于教学实验，学生创新实践。

【技术实现步骤摘要】
一种电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置
本专利技术涉及时间常数和摩擦力矩教学用具
，具体为一种电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置。
技术介绍
现有的教学用具中，并没有特别的用具可实现时间常数和摩擦力矩的测量方法或者装置，对教学会产生影响，而且只能够通过理论知识将物理现象或实验数据传授给学生，这种教学方式会导致学生对该实验数据存在不清楚或错误的理解问题，影响教学质量。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置，以解决上述
技术介绍
中提出的问题。为实现上述目的，本专利技术提供如下技术方案：一种电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置，包括底座，所述底座上端分别设有铝盘支撑架与电机支撑架，所述铝盘支撑架上端设有与之转动连接的铝盘，所述电机支撑架上端设有与之转动连接的多个磁块与转动电机，所述底座一侧分别设有电路板与显示器。优选的，所述铝盘支撑架与所述电机支撑架分别与所述底座滑动连接。优选的，所述铝盘与所述铝盘支撑架之间设有转动连接的第一轴承。优选的，所述转动电机与多个所述磁块之间设有转动连接的磁块固定盘，且多个所述磁块对称设置于所述磁块固定盘外沿。优选的，所述磁块固定盘与所述转动电机输出端设有转动连接的第二轴承。优选的，所述铝盘支撑架通过多根线路与所述电路板连接，所述电路板通过多根线路与所述显示器连接。优选的，所述显示器为OLED显示器。优选的，所述铝盘支撑架上还设有光电传感器。有益效果本专利技术所提供的电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置，实验原理清晰、装置结构美观、操作方便、演示性好，同时实验演示涉及多项技术：如电机控制、单片机技术与显示技术，扩展性好，特别适用于教学实验，学生创新实践。附图说明图1为本专利技术的整体结构示意图。附图标记1-底座，2-铝盘支撑架，3-电机支撑架，4-第一轴承，5-铝盘，6-磁块固定盘，7-磁块，8-第二轴承，9-转动电机，10-电路板，11-显示器。具体实施方式以下是本专利技术的具体实施例并结合附图，对本专利技术的技术方案作进一步的描述，但本专利技术并不限于这些实施例。实施例如图1所示，一种电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置，包括底座1，底座1上端分别设有铝盘支撑架2与电机支撑架3，铝盘支撑架2上端设有与之转动连接的铝盘5，电机支撑架3上端设有与之转动连接的多个磁块7与转动电机9，底座1一侧分别设有电路板10与显示器11。优选的，铝盘支撑架2与电机支撑架3分别与底座1滑动连接。优选的，铝盘5与铝盘支撑架2之间设有转动连接的第一轴承4。优选的，转动电机9与多个磁块7之间设有转动连接的磁块固定盘6，且多个磁块7对称设置于磁块固定盘6外沿。优选的，磁块固定盘6与转动电机9输出端设有转动连接的第二轴承8。优选的，铝盘支撑架2通过多根线路与电路板10连接，电路板10通过多根线路与显示器11连接。优选的，显示器10为OLED显示器。优选的，铝盘支撑架2上还设有光电传感器。通过研究电磁拖动的原理，学习设计和制作实验装置，以达到培养分析问题和解决问题的能力，锻炼多种动手实践能力，包括收集文献资料、电路和机械设计、单片机及传感器接口技术、软件设计和调试等，综合培养提高科学研究和工程设计制作能力，并提供一种具有实用价值的性能优越、观赏性好、适用于科普和教学的电磁拖动实验演示仪以及相应的设计方案，形成项目的研究报告。电磁拖动演示装置是将铝盘放置在旋转的磁场中,在磁铁产生的旋转磁场作用下,铝盘会随着磁铁一同转动,并且可以改变电机调控磁铁产生的磁场的旋转速度、铝盘与磁块的间距以及铝盘的厚度来对比演示电磁拖动现象，其最终目的是测出：当时间足够长时，磁铁的转动速度与铝盘的转动速度之间的关系，而铝盘与磁铁之间的距离和铝盘的厚度等为主要影响因素。原理与结构：电磁拖动演示装置是将铝盘放置在旋转的磁场中,在磁铁产生的旋转磁场作用下,铝盘会随着磁铁一同转动,并且可以改变电机调控磁铁产生的磁场的旋转速度、铝盘与磁块的间距以及铝盘之间的厚度来对比演示电磁拖动现象，其最终目的是测出：当时间足够长时，磁铁的转动速度与铝盘的转动速度之间的关系，而铝盘与磁铁之间的距离和铝盘的厚度等为主要影响因素.1.电磁拖动的理论推理：电磁拖动原理式铝盘在转动的磁铁形成的磁场中随着磁铁一起转动，设磁铁的长和宽分别为a和b，铝板的厚度为d，由于电导率已知,我们可以根据公式得出R的值，设磁铁转速为ω0，铝盘转速为ω，与磁极相对应的小铝块的速度为v＝(ω0-ω)r，r为铝盘半径，即可得出感应电流为：有感应电流即可求出铝盘所受力矩的表达式：由于轴承与固定铝盘支架之间存在摩擦力矩Mf，则有由上式可以得到磁铁转速ω0和铝盘转速ω之间的关系表达式：显然上式中的时间常数为：通常当时间等于5倍时间常数时，铝盘达到稳定转速，即t＝5τ.2.实验结构与实验数据：我们将电机与磁铁连接，用编码器来测试电机的速度，另一边通过铝盘支架将铝盘和光电传感器连接起来，铝盘支架与电机支架下方放有刻度尺用来测试磁铁与电机的距离对实验的影响。实验操作与现象：①在断电状态，把电源接线柱和脉冲宽度调制器连接起来。②闭合开关，接通电源，然后逐渐增大脉冲宽度调制器的输出，直至电动机开始旋转，此时可观察到铝盘会随着磁块的旋转而转动起来，并且靠近磁铁越近铝盘转速越快。③进一步加大脉冲宽度调制器的输出，可见随着磁块的旋转速度加快，铝盘的转速也随之变快，并且铝盘的转速总是小于磁铁的旋转速度。④还可通过改变铝盘与磁铁之间的距离和铝盘的厚度来对比演示电磁拖动现象.通过程序调节测速模块并用屏幕显示出电机带动磁铁的转速ω0和铝盘的转速ω并显示在同一OLED屏幕显示器上作对比之后统计了五组数据来分析电机转速ω0和铝盘的转速ω值的关系，以及两者差值的情况。实验数据分析：由表中数据可得，随着磁铁转速ω0的增大，铝盘转速ω也随着增大，两者的相对转速(ω0-ω)也在增大，此时铝盘所受的摩擦力矩Mf也在增大，由公式④可得随着时间t的增大，趋近于零，Mf增大，这样会使得ω0与ω之间的相对转速增大，上表数据也可验证随着时间的增大，转速越大，ω0与ω之间的差值会逐渐增大，由于存在摩擦力产生的摩擦力矩和空气阻力等因素影响，ω0与ω的值不可能相等，上述实验数据与理论公式基本吻合，我们可以测出系统稳定时的时间t：由⑥式可以求出磁铁转动产生的磁场的强度B的大小，B的大小得出后就可以计算出摩擦力矩的具体值。最后应说明的是：以上所述仅为本专利技术的优选实施例而已，并不用于限制本专利技术，尽管参照前述实施例对本专利技术进行了详细的说明，对于本领域的技术人员来说，其依然可以对前述各实施例所记本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）上端分别设有铝盘支撑架（2）与电机支撑架（3），所述铝盘支撑架（2）上端设有与之转动连接的铝盘（5），所述电机支撑架（3）上端设有与之转动连接的多个磁块（7）与转动电机（9），所述底座（1）一侧分别设有电路板（10）与显示器（11）。/n

【技术特征摘要】
1.一种电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置，包括底座（1），其特征在于：所述底座（1）上端分别设有铝盘支撑架（2）与电机支撑架（3），所述铝盘支撑架（2）上端设有与之转动连接的铝盘（5），所述电机支撑架（3）上端设有与之转动连接的多个磁块（7）与转动电机（9），所述底座（1）一侧分别设有电路板（10）与显示器（11）。


2.根据权利要求1所述的电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置，其特征在于：所述铝盘支撑架（2）与所述电机支撑架（3）分别与所述底座（1）滑动连接。


3.根据权利要求1所述的电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置，其特征在于：所述铝盘（5）与所述铝盘支撑架（2）之间设有转动连接的第一轴承（4）。


4.根据权利要求1所述的电磁拖动法测量机电系统时间常数和摩擦力矩的装置，其特征在于：所述转动电机（...

【专利技术属性】
技术研发人员：许峰川，吕清松，刘培山，秦凯焱，孙帅，李成金，
申请(专利权)人：苏州大学文正学院，
类型：发明
国别省市：江苏;32