陕西宏星电器有限责任公司 陕西西安 710065
摘要：本文对精密导电塑料电位器的研制进行了分析。
关键词：塑料；电位器；研制
1 前言
该电位器是应国内某公司的要求而专门研制开发的一款单圈旋转、无止挡、法兰安装型精密导电塑料电位器。在实际应用中，起角度位移传感器的作用，能够实现从机械运动到电子信号的转换。
该电位器具有——线性精度高、旋转寿命长、输出平滑性好、分辩力优异、使用可靠性高、耐化学腐蚀等，可以广泛应用于航空、航天、汽车、机床、仪器仪表等行业。
2 研制过程
2.1 产品技术指标要求
顾客要求及产品能够达到的技术指标如下：
1)阻值及允许偏差：4.7kΩ±10%
2)有效电行程：280º±3º
3)独立线性度：±0.3%
4)输出平滑性：≤0.1%
5)机械行程：360
6)绝缘电阻：≥1GΩ（测试电压500V直流）
7)工作电压：直流15V±0.15V，波动小于0.01V（峰值）
8)环境温度适应能力：-55℃～ +200℃
9)平均故障时间：≥80000h
10)介质耐压：500V交流，持续1分钟，应无损坏、击穿或飞弧，漏电流不大于1mA
11)电气连续性：在实际电行程内。不允许出现0.1ms以上的瞬时间断现象
12)旋转寿命：≥200万周
13)额定功耗：0.5W（70℃）
为规定项目按GJB1865A《非线绕精密电位器总规范》执行。产品外形尺寸要求分别见图1。
2.2 产品的外形尺寸
按照技术协议，产品的外形尺寸见图1所示。
图1 产品外形图
2.3 结构分析
接到新品试制任务时，我们对该产品的结构进行了认真分析，该产品是典型的角位移传感器，参考公司同类型产品结构，确定了该产品的内部结构。
2.4 产品设计
2.4.1 产品结构设计
按照用户提供的外形图，结合我公司多年来单圈旋转精密导电塑料电位器研制、生产、试验的经验，我们对产品结构进行了构思和评审，最终确定的该产品结构。
该产品由底座、外壳、转轴、轴承、多指刷、簧片、支架、集流线、垫片、卡圈、导电元件等零部件构成。当转动电位器转轴时，可带动固定在支架上的簧片电刷组件在电阻轨道表面往复运动，从而可在1、2端或2、3端获得一个可调的电压输出。由于电阻轨道是经过专门修刻的，因此，输出的电压与转动角度呈精确的线性关系。在控制系统中，该精密电位器实际被用作角位移传感器。
2.4.2 功能材料选用
在该产品的试制过程中要解决好以下几个问题：
① 底座的设计：根据产品的外形尺寸要求，底座设计时在空间允许的条件下，应尽量拉长两个轴承之间的距离，这样可以使轴固定得更稳当，有利于提高“独立线性度”、“轴的径向间隙”和“轴的径向跳动”等指标。材料应选择具有较高的机械强度和良好的高温机械性能的金属材料，且要对表面作绝缘处理。
② 导电基体：导电基体是产品的核心，考虑产品的耐磨寿命要求较高（≥200万周），及产品对环境温度的要求，基体应选择稳定性强的绝缘材料。结合我公司同类型产品，基体选用DAP塑料，该材料电击穿强度高，绝缘性能良好，在电气特性、尺寸稳定性、耐热性、耐湿性、耐老化性和化学稳定性（耐化学腐蚀性）等方面的性能极为优异，同时还具有优良的防霉和防盐雾性能，选用DAP树脂作为基体，保证了产品的稳定性。
③ 簧片：簧片材料选用弹性较好的铍青铜，表面镀金既可提高其可焊性及电接触性。
④ 电刷：电刷直接与导电基体接触，电位器工作的可靠性主要取决于电刷与电阻体之间的电接触性，选用电性能优异的的电刷材料，该材料具有良好的抗氧化性、弹性和耐磨性，能确保产品的旋转寿命、输出平滑性、可靠性和接触电阻等技术指标。
2.5 产品质量状况
经过一系列工艺、技术攻关，我们完成了产品全性能摸底试验，所有项目均达到技术要求。目前，该精密导电塑料电位器的批产合格率在90%左右，完全能够满足顾客的实际使用要求，已形成批量订货。
3 结语
该精密导电塑料电位器的研制成功，不但满足了整机厂家的配套需要，同时，也使我公司在精密导电塑料电位器研制方面积累了宝贵经验，提高了我公司导电塑料电位器的研发和生产能力，为后期同类产品的研制和批产打下了坚实的基础。
参考文献：
[1]王永军,何钢.新结构、新工艺在导电塑料电位器中的应用[J].电子科学技术,2015,02(02):157-161.
[2]张瑛霞,陈宝平,郭锐.多联抽头式导电塑料电位器研制[J].中国电子商情(基础电子),2013(11):68-73.
论文作者:王林, 孙谊, 刘涛,,王珂
论文发表刊物:《当代电力文化》2019年第05期
论文发表时间:2019/7/15
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