用干簧管自制无刷直流电动机模型

利用这个套件可以制作一个无刷直流电动机模型，因为没有电刷造成的阻力，因此这个小电机转动的速度非常高，而且非常平稳，效果肯定会出乎你的意料。通过这个小制作还能了解“干簧管”这种电子元件的原理及应用。

下图是这个电动机模型完成后的样子。木板底座上用螺丝钉固定了2个铜片支架，两端削尖的铅笔穿过一块泡沫塑料，泡沫两端用胶带各缠了一块小磁铁，组成了电动机的转子。转子正下方是一个用漆包线绕成的线圈，线圈通过一个干簧管与电源串联在一起。

实验视频：
干簧管靠近转子下端的小磁铁，轻轻用手拨动，转子就飞快地转动起来，改变电源的极性可以改变电动机的转动方向。

如果您不了解“干簧管”的原理，可以先看看这篇帖子：认识干簧管（科技小制作套件）。
套件内容包括：
木板、磁铁、铜片支架、焊接了鳄鱼夹的电池盒、漆包线、塑料管、铅笔、泡沫塑料、螺丝钉、干簧管，共10种。

需要您自备的材料和工具：
十字头螺丝刀、剪刀（或钳子）、小刀、透明胶带。

制作过程：
先来制作电动机模型的支架。
把铅笔两端削尖，放在木板正中，紧挨着笔尖把2个铜片支架用螺丝钉固定。
      再来制作电动机的转子。
1、把铅笔从泡沫塑料块的正中穿过，泡沫套在铅笔的1/3位置；

2、用透明胶带把2块小磁铁分别粘在泡沫的两端。注意磁铁向外的面极性相同，例如下图里都是N极。

可以利用同性相斥的原理来判断2个磁铁的极性，做标记后再粘到泡沫上，防止弄错。泡沫有弹性，稍用力压缩一些再用透明胶带缠紧，可以保证磁铁不会松脱。
3、把转子两端的铅笔尖放进铜片支架的凹坑里，调整松紧，用手指轻轻一碰转子就能自己转动很多圈，但是又不会掉下来。
      下面制作电动机的线圈（定子）。
1、把漆包线解开，在塑料管上绕成一个100匝左右的线圈。两端各留十二、三厘米长的线头。

这一步比较难，漆包线容易打结缠绕。可以把线套在圆柱状的物体上，也可以先把漆包线完全捋直再绕小线圈，两个人配合，一人放线一人绕线圈更好。
2、把绕好的定子线圈从塑料管上取下，两端线头各绕几圈，把线圈固定住。两边各留10厘米左右的线头，多余的可以用剪刀（最好是钳子）剪断。

3、线头两端各用小刀刮掉2厘米的绝缘漆，露出里面光亮的铜线。所谓漆包线就是外面涂了绝缘漆的细铜丝，刮掉绝缘漆后露出的铜丝就能导电了。

4、用透明胶带把定子线圈粘在木板上，转子的正下方。

注意线圈在转子正下方，转子竖直，下方的磁铁应该正对线圈的圆心。
      最后可以组装这个无刷直流电动机模型了。
1、把线圈一端刮掉绝缘漆的部分绕在干簧管的金属管脚上。

2、管脚弯折压紧，与线圈紧密连接。

注意：如上图标注，干簧管的金属管脚与玻璃管连接的地方不能受力，就是不能一手捏玻璃管，另一手弯折金属管脚，那样玻璃管容易破裂。要弯折金属管脚，应该一手捏紧管脚的根部，另一手在需要弯折的地方施力。
3、电池盒里装上2节5号干电池，一个鳄鱼夹夹住线圈另一端线头，另一个鳄鱼夹夹住干簧管空着的管脚，电动机模型就组装完成了！

4、干簧管靠近转子上的小磁铁，用手轻轻拨动转子，可以看到转子飞快地转动起来！
 

视频演示地址：http://v.youku.com/v_show/id_XNzMwNTU5ODgw.html

原理分析：
干簧管里有2根金属簧片，平时是分开的，当有磁场通过时，簧片受磁场感应吸合在一起。注意磁场方向应该平行于簧片的方向，就是说磁铁应该“侧身”且正对着干簧管的中间位置。

第一种情况：
如下图，下端小磁铁侧面对着干簧管的中间位置，距离足够近时，干簧管里的簧片吸合，电路接通，线圈里有电流通过，成为一个电磁铁。假设电磁铁产生的磁场与磁铁互相排斥，那么下端的磁铁就会被推动向上运动，转子逆时针转动。

当转子转动了大约90度以后，磁铁的磁场垂直于干簧管，干簧管断开电路，定子线圈不再有电流通过，转子也不再受力，靠惯性继续转动。

但是当另外一个小磁铁转动到定子线圈正上方略微过一点儿的位置以后，它的磁场重新让干簧管闭合，电路接通，磁铁又受到电磁铁的推动作用，继续向上，转子也继续逆时针转动。
循环往复，转子就持续快速转动起来，这就是这种直流电动机的原理。
第二种情况：
交换输入电源的方向，电磁铁线圈通电时对磁铁产生的是吸引力。参照上一图，当转子顺时针转动时，磁铁从水平位置略微向下时让干簧管闭合，被电磁铁吸引向下，经过最下端位置后干簧管断开，转子靠惯性继续转动。
因此交换输入电源的方向，电动机的转动方向也发生改变。
通过原理分析我们知道，这种电动机的电流不是一直接通的，是时断时续的，脉冲式的，而且还没有电刷，因此它的全称应该是“无刷脉冲式直流电动机”。

在电动机运转的时候，能够听到干簧管发出“啪啪”的轻微响声，那是簧片闭合时产生的声音，还能看到簧片之间打出的细小的电火花。因为通过的电流较大，且开闭频率很高，因此对干簧管的损伤比较大。这只是一个原理演示的模型，并非实用电路。

我自制的电动机为什么不工作？
1、检查电池是否安装正确，确认两鳄鱼夹之间有3伏电压输出。（用万用表，或者连接一个3伏的小用电器，或者连接自制的电磁铁线圈，用磁铁测试是否产生了磁性）
2、转子是否被支架夹得太紧了；
3、线圈与干簧管、线圈与电源、干簧管与电源之间是否接触良好；
4、不断微调干簧管的位置，电机转动方向不同时，干簧管的位置也略有不同；
5、干簧管是否损坏，更换一个试试；（测试干簧管的方法：将电源、干簧管、电磁铁线圈串联，一块小磁铁靠近干簧管，用另一块小磁铁测试线圈产生磁性；小磁铁远离干簧管，电磁铁磁性消失）
这个小制作的特色：
因为没有电刷产生的阻力，因此这种电动机的转速相当高，平稳性也好，性能远远超过其它简单方法制成的电动机模型。
而且它还是“可调速”的。当干簧管靠磁铁足够近时，每一圈干簧管都能够闭合，此时推动力最大，转速最高。当距离稍远时，并不是每一圈磁铁都能让干簧管闭合，因此推动力下降，转速降低。
另外转轴使用的铅笔，铅笔芯的主要成分是石墨，石墨是一种很好的润滑剂，在转动面上，摩擦下来的石墨粉末充当了润滑剂，让转子转动得更顺畅，因此这也是一种“自润滑电动机”。

短路警告：
在电路接通，转子没有开始转动之前，相当于给电源短路。因此本实验只允许使用干电池做电源，禁止使用其它种类的电源，充电电池也不可以！因为线圈匝数比较少，通电电流较大，因此不推荐长时间通电，否则对电池损耗较大。强磁警告：
高强磁铁的磁性很强，请远离磁卡、手表、相机等电子设备，以免发生损坏；远离大块铁制物品，以免强力吸引导致手指夹伤！意外伤害警告：
本制作因为需要用到小刀、剪刀等金属工具，因此未成年人不得独自操作，必须有成年人在旁监督指导。本文章转自网络，仅供交流，对内容不管怎么样，如果侵犯了您的权利及时和我联系。

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