CN106328328B - 高频长寿命交变电阻 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种高频长寿命交变电阻，属于电子元器件及设备技术领域。本发明的技术方案要点为：高频长寿命交变电阻，包括电机和环形电阻体，其中电机的转轴上设有沿环形电阻体圆周运行且与环形电阻体滑动配合的导电弹性部件，该导电弹性部件上固定有活动电极引线，环形电阻体上固定有固定电极引线。本发明结构简单且设计合理，具有变化频率高、使用寿命长和频率可调节的优点，能够实现更好地研究物理和电学等科技问题，并用于各种大型活动中需要连续调节音响强度和照明亮度的场所。
Description
技术领域
本发明属于电子元器件及设备技术领域，具体涉及一种高频长寿命交变电阻。
背景技术
目前，在电学元器件中，有能够输出交变电压、交变电流的装置，但是截止目前，还没有能够输出交变电阻的装置。在各种需要规律地调节声音强度和灯光亮度的大型活动场所，交变电阻也是必备的器件之一。交变电阻，就是能够输出电阻值随时间周期性变化的仪器，该仪器也将在研究物理和电学问题上会以不同的视角给出新的答案。总之，交变电阻具有很大的科学和技术价值。
目前也有很多企业和团体在制作阻值可变的电阻，但通常是通过手动的方式来改变，如公告号为CN 204558172U、发明创造名称为《一种固体可变电阻器》的专利，手动的方式导致它的频率很低、周期性差且无持续性。也有企业和团体采用马达带动滑片的方式来改变电阻的阻值，如公开号为CN 104979060A、发明创造名称为《马达驱动式滑动型可变电阻器》的专利。但是从他们的专利中可以看出：所用的电阻基板也是直线式的，驱动用的马达也没有提及额外的优化、限制，因此如果想要获得交变电阻输出的话，就需要马达折返式地运动。这样就导致马达只能以很低的频率旋转，否则马达会受到很大的惯性力，容易损坏。就像是汽车，如果正在高速前进时，又突然开始倒车一样，对车辆的电机及其零部件的损害很大，而且频繁的高速前进和倒车，更会极大地损坏电机及其零部件。
在项目批准号为：11304082的国家自然科学基金“超快速扫描隧道显微镜的改进与应用”的支持下，本专利提出了变化频率高、使用寿命长且频率可调节的交变电阻。
发明内容
本发明为解决现有技术中可变电阻变化频率低和电机及其零部件容易损坏等缺陷，提供了一种变化频率高、使用寿命长且频率可调节的高频长寿命交变电阻，进而实现更好地研究物理和电学等科技问题，并用于各种大型活动中需要连续调节音响强度和照明亮度的场所。
本发明为解决上述技术问题采用如下技术方案，高频长寿命交变电阻，其特征在于包括电机和环形电阻体，其中电机的转轴上设有沿环形电阻体圆周运行且与环形电阻体滑动配合的导电弹性部件，该导电弹性部件上固定有活动电极引线，环形电阻体上固定有固定电极引线。
进一步优选，所述的环形电阻体通过绝缘支撑固定于基座或电机上，该绝缘支撑通过胶粘或螺钉固定的方式固定于基座或电机上。
进一步优选，所述的导电弹性部件包括连杆和导电弹性接触体，其中连杆的一端固定于电机转轴上，连杆的另一端与导电弹性接触体固定连接，该导电弹性接触体压紧滑配于环形电阻体上。
进一步优选，所述的连杆为绝缘连杆或导电连杆，其中导电连杆与电机转轴或导电弹性接触体之间绝缘固定连接。
进一步优选，所述的电机上环形电阻体外侧设有环形封装支撑体，该环形封装支撑体上固定有圆盘，圆盘上设有与导电弹性接触体压紧滑动配合的环形导体，环形导体上固定有活动电极引线。
进一步优选，所述的导电弹性部件为弧形导电压片，该弧形导电压片的一端与驱动电机转轴绝缘固定连接，弧形导电压片的另一端与环形电阻体的内圈压紧滑动配合。
进一步优选，所述的弧形导电压片上设有导电弹性接触体，电机上环形电阻体外侧设有环形封装支撑体，该环形封装支撑体上固定有圆盘，圆盘上设有与导电弹性接触体压紧滑动配合的环形导体，环形导体上固定有活动电极引线。
进一步优选，所述的环形导体外侧的圆盘上设有用于贯穿固定电极引线的引线固定端子。
本发明结构简单且设计合理，具有变化频率高、使用寿命长和频率可调节的优点，能够实现更好地研究物理和电学等科技问题，并用于各种大型活动中需要连续调节音响强度和照明亮度的场所。
附图说明
图1是连杆型交变电阻的原理示意图；
图2是交变电阻输出电阻值的计算模型示意图；
图3是交变电阻输出电阻值的单周期波形图；
图4是压片型交变电阻的原理示意图；
图5是基本型交变电阻的结构示意图；
图6是封装型交变电阻的结构示意图。
图中：1、环形电阻体，2、驱动电机，3、转轴，4、连杆，5、导电弹性接触体，6、弧形导电压片，7、绝缘支撑，8、圆盘，9、环形导体，10、引线固定端子，11、活动电极引线，12、固定电极引线，13、环形封装支撑体。
具体实施方式
结合附图详细描述本发明的具体内容。如图1-4所示，假定环形电阻体从任一点断开，由于全长的电阻值为C，该环形电阻体的材质和尺寸确定后，该电阻值C也将是确定的常量。从环形电阻体上的任一点接入的引线和从导电弹性部件上引出的另外一根引线、将环形电阻体分为了两部分，并且假定该两部分的电阻值分别为r1和r2，那么r1+r2=C。分析上述两根引线间电阻体的物理模型可得，r1和r2是并联的结构，两根引线间的电阻值r(t)=r1//r2=(r1×r2)/(r1+r2)=(r1×r2)/C=r1×(C-r1)/C。当驱动电机匀速旋转的时候，r1=rl/S=rvt/S，对于某一材质确定、横截面积处处相等的环形电阻体来说，v，r与S均为不变的常量，那么总电阻是时间的抛物线函数。
该变化规律与被全波整流后的正弦波|sinx|的变化规律吻合度极高。由于r1只能在0-C之间改变，且r1=0和r1=C时滑片位于电阻环的相同位置处，因此，具有周期性。所以，当驱动电机连续旋转时，得到的r(t)将是以若干段抛物线的形式连续出现的交变电阻。可以被用来模拟物理现象、也可以被用来实现控制照明和音响的长期连续变化。
当驱动电机旋转的频率变化时，交变电阻变化的频率也将随之发生变化，且频率与驱动电机旋转的频率相同。参考目前比较成熟的导电滑环的滑动电接触方式，该交变电阻的寿命可以达到几千万转、转速可以达到数万转每分钟，实现输出高频、高稳定性交变电阻的技术难度不大。由此得到的交变电阻的曲线图如图3中的曲线所示。
实施例1
如图5所示，高频长寿命交变电阻，包括驱动电机2和环形电阻体1，其中驱动电机2的转轴3上设有沿环形电阻体1圆周运行且与环形电阻体1滑动配合的导电弹性部件，该导电弹性部件包括连杆4和导电弹性接触体5，连杆4的一端固定于驱动电机2转轴3上，连杆4的另一端与导电弹性接触体5固定连接，该导电弹性接触体5压紧滑配于环形电阻体1上，环形电阻体1上固定有固定电极引线12，所述的连杆4可以为绝缘连杆或导电连杆，当连杆4为导电连杆时，导电连杆与驱动电机2转轴3或导电弹性接触体5之间通过绝缘胶粘接固定，所述的环形电阻体1通过绝缘支撑7固定于驱动电机2上，该绝缘支撑7通过胶粘或螺钉固定的方式固定于驱动电机2上。
实施例2
高频长寿命交变电阻，包括驱动电机2和环形电阻体1，其中驱动电机2的转轴3上设有沿环形电阻体1圆周运行且与环形电阻体1滑动配合的导电弹性部件，导电弹性部件为弧形导电压片6，该弧形导电压片6的一端与驱动电机2转轴3通过绝缘胶粘接固定，弧形导电压片6的另一端与环形电阻体1的内圈压紧滑动配合，弧形导电压片6上固定有活动电极引线11，环形电阻体1上固定有固定电极引线12。
实施例3
如图6所示，高频长寿命交变电阻，包括驱动电机2和环形电阻体1，其中驱动电机2的转轴3上设有沿环形电阻体1圆周运行且与环形电阻体1滑动配合的导电弹性部件，该导电弹性部件包括连杆4和导电弹性接触体5，连杆4的一端通过绝缘胶粘接固定于驱动电机2转轴3上，连杆4的另一端与导电弹性接触体5固定连接，该导电弹性接触体5压紧滑配于环形电阻体1上，环形电阻体1外侧的驱动电机2上设有环形封装支撑体13，该环形封装支撑体13上固定有圆盘8，圆盘8上设有与导电弹性接触体5压紧滑动配合的环形导体9，环形导体9上固定有活动电极引线11，电极引线11可以固定于环形导体9上任一点，环形导体9外侧的圆盘8上设有用于贯穿固定电极引线12的引线固定端子10，将固定电极引线12和活动电极引线11接入测试电路，当驱动电机2匀速旋转时，则可得到交变电阻，加上封装结构后使交变电阻更加美观和耐用、便于操作。
以上显示和描述了本发明的基本原理，主要特征和优点，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明的范围。
Claims (6)
1.高频长寿命交变电阻，其特征在于包括电机和环形电阻体，其中电机的转轴上设有沿环形电阻体圆周运行且与环形电阻体滑动配合的导电弹性部件，该导电弹性部件上固定有活动电极引线，环形电阻体上固定有固定电极引线，所述的环形电阻体通过绝缘支撑固定于基座或电机上，该绝缘支撑通过胶粘或螺钉固定的方式固定于基座或电机上，所述的导电弹性部件包括连杆和导电弹性接触体，其中连杆的一端固定于电机转轴上，连杆的另一端与导电弹性接触体固定连接，该导电弹性接触体压紧滑配于环形电阻体上。
2.根据权利要求1所述的高频长寿命交变电阻，其特征在于：所述的连杆为绝缘连杆或导电连杆，其中导电连杆与电机转轴或导电弹性接触体之间绝缘固定连接。
3.根据权利要求1所述的高频长寿命交变电阻，其特征在于：所述的电机上环形电阻体外侧设有环形封装支撑体，该环形封装支撑体上固定有圆盘，圆盘上设有与导电弹性接触体压紧滑动配合的环形导体，环形导体上固定有活动电极引线。
4.根据权利要求1所述的高频长寿命交变电阻，其特征在于：所述的导电弹性部件为弧形导电压片，该弧形导电压片的一端与驱动电机转轴绝缘固定连接，弧形导电压片的另一端与环形电阻体的内圈压紧滑动配合。
5.根据权利要求4所述的高频长寿命交变电阻，其特征在于：所述的弧形导电压片上设有导电弹性接触体，电机上环形电阻体外侧设有环形封装支撑体，该环形封装支撑体上固定有圆盘，圆盘上设有与导电弹性接触体压紧滑动配合的环形导体，环形导体上固定有活动电极引线。
6.根据权利要求3或5所述的高频长寿命交变电阻，其特征在于：所述的环形导体外侧的圆盘上设有用于贯穿固定电极引线的引线固定端子。
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