一种中空分体式导电塑料电位器的制作方法

本发明涉及一种中空分体式导电塑料电位器，属于航天传感器设计领域。

背景技术：

电位器是具有三个引出端、阻值可按某种变化规律调节的电阻元件。电位器通常由电阻体和可移动的电刷组成。当电刷沿电阻体移动时，在输出端即获得与位移量成一定关系的电阻值或电压。

目前，随着航天技术的不断发展，战略和战术武器的研制趋于小型化和高精度，对各种传感器包括电位器的外形也向着小型化、非标化、异形化的趋势发展，同时对电位器的可靠性和使用寿命提出更高要求。

传统电位器为一体化电位器，即电位器的转子、定子合成为一个整体的电位器。体积较大、对轴系精度要求高。需要额外增加转接轴，增加转接轴后电位器轴系和产品轴系存在误差，影响精度和寿命。轴系偏差影响电刷对电阻片的压力，易引起接触不良或者接触过劲，降低寿命，振动环境下放大接触应力，易引起电位器失效。

技术实现要素：

本发明解决的技术问题是：针对目前现有技术中，传统一体化电位器由于体积较大且对轴系精度要求较高导致的容易出现轴系偏差、精度及寿命不如预期的问题，提出了一种中空分体式导电塑料电位器。

本发明解决上述技术问题是通过如下技术方案予以实现的：

一种中空分体式导电塑料电位器，包括底座、轴承、空心轴、导电基体、绝缘衬套、导电环、平面弹簧、集流线、接触簧片、电刷、引出线缆、挡块、压块，所述导电基体通过螺钉固定于底座上表面一端，用于为线缆或气路提供通道的空心轴设置于底座内部，空心轴两侧分别设置有与底座固定连接的轴承，空心轴上端两侧设置有绝缘衬套，所述导电环设置于绝缘衬套外侧并与绝缘衬套固定粘接，所述平面弹簧固定连接于导电环上，接触簧片固定连接于平面弹簧上，所述电刷设置于平面弹簧上且与接触簧片固定连接，所述集流线与导电环滑动连接，引出线缆固定于底座侧壁，分别与导电基体连接，同时穿过导电基体与集流线连接，底座上端设置有对轴承进行限位的挡块，空心轴上端设置有对绝缘衬套限位的压块，当需要工作时，空心轴、轴承、绝缘衬套、导电环、平面弹簧、接触簧片和电刷共同转动，电刷与导电基体滑动接触，所述电刷与导电基体接触压力稳定，电刷与导电基体接触信号依次通过导电环、集流线、第三引出线传出，集流线与导电环滑动稳定连接。

所述底座下端设置有螺纹孔，通过螺纹孔对底座进行进一步固定。

所述空心轴于底座内部下端设置有对轴承进行限位的凸台。

所述空心轴上端设置有配合空心轴转动的直线凹槽，上端外侧同时设置有螺纹用于旋紧压块。

所述导电基体为圆柱体，导电基体在电刷外侧并与电刷同轴安装，包括第一电极、第二电极、光孔、穿线孔、圆弧形电阻体、绝缘本体，所述圆弧形电阻体材料为导电塑料，所述第一电极、第二电极、光孔、穿线孔分别设置于绝缘本体顶端环状表面上，所述第一电极、第二电极位于圆弧形电阻体两侧，所述圆弧形电阻体、绝缘本体组成的圆柱体的厚度大于电刷宽度，电阻体厚度与电刷的宽度差值为轴向间隙容差。

所述引出线缆包括第一引出线、第二引出线、第三引出线，均采用非金属氟塑料保护，所述第一电极与第一引出线连接，第二电极与第二引出线连接，第三引出线通过所述穿线孔与集流线连接，当需要工作时，第一引出线、第二引出线、第三引出线与底座无相对引动。

所述光孔数量为4个，圆弧形电阻体、绝缘本体组成的圆柱体通过光孔及螺钉固定连接于底座上。

所述绝缘衬套下端设置有对轴承进行限制的凸台，绝缘衬套外侧表面通过粗糙和处理加强与导电环的粘接。

所述平面弹簧的弹簧圈数、螺距、径向弹性形变量、径向弹性压力力矩均通过预计算确定。

所述绝缘衬套、导电环、平面弹簧、接触簧片、电刷共同组成转子电刷安装于外部转子部件上，所述导电基体、集流线安装于外部定子部件上，工作时转子电刷为转动部分，导电基体和集流线为非旋转部分，所述平面弹簧增加径向变形量，径向间隙容差大。

本发明与现有技术相比的优点在于：

本发明提供的一种中空分体式导电塑料电位器，能够利用中空空心轴进行线缆、气路、转接轴通道设计，同时可预设平面弹簧的弹簧圈数、螺距、径向弹性变形量、径向弹性压力力矩，以满足需求，同时于导电基体内设置有导电塑料制成的圆弧形电阻体，使所需安装精度降低，保证径向间隙和轴向间隙容差大，可以通过旋转部分及非旋转部分实现分体安装，能够进行微小空间内角位置测量的应用，可用于多种框架结构的小型化设计。

附图说明

图1为发明提供的中空分体式导电塑料电位器结构示意图；

图2为发明提供的导电基体结构示意图；

具体实施方式

一种中空分体式导电塑料电位器，通过分体安装，利用中空空心轴进行线缆、气路、转接轴通道设计，预先通过弹簧圈数、螺距、径向弹性变形量、径向弹性压力力矩设计，使平面弹簧能够满足电位器工作需求，同时于导电基体内设置有导电塑料制成的圆弧形电阻体，使所需安装精度降低，保证径向间隙和轴向间隙容差大，可以实现分体安装，如图1所示，包括底座-1、轴承-2、空心轴-3、导电基体-5、绝缘衬套-6、导电环-7、平面弹簧-8、集流线-9、接触簧片-10、电刷-11、引出线缆-12、挡块-13、压块-14，其中：

底座通过下端设置的螺纹孔固定于外部机构上，作为其它元器件的载体，导电基体通过螺钉固定于底座上表面一端，可以视作定子部件；空心轴设置于底座内部，为线缆或气路提供通道；空心轴两侧分别设置有与底座固定连接的轴承，在需要工作时随空心轴共同转动；空心轴上端两侧设置有绝缘衬套，导电环设置于绝缘衬套外侧并与绝缘衬套固定粘接；平面弹簧通过预计算确定弹簧圈数、螺距、径向弹性形变量、径向弹性压力力矩，设计制作完毕后，通过导电环的固定孔固定连接于导电环上；接触簧片固定连接于平面弹簧上，电刷设置于平面弹簧上且与接触簧片固定连接，集流线与导电环滑动连接，其中，电刷为板式耙形，多点接触，单个接触点相对独立，接触可靠性高；引出线缆固定于底座侧壁，分别与导电基体连接、穿过导电基体与集流线连接；底座上端设置有对轴承进行限位的挡块，空心轴上端设置有对绝缘衬套限位的压块。

在需要进行工作时，空心轴、轴承、绝缘衬套、导电环、平面弹簧、接触簧片和电刷共同转动，电刷与导电基体滑动接触，所述电刷与导电基体接触压力稳定。其中，空心轴于底座内部下端设置有对轴承进行限位的凸台，空心轴上端设置有配合空心轴转动的直线凹槽-3-1，上端外侧同时设置有螺纹用于旋紧压块。

导电基体为圆柱体，如图2所示，与电刷为同轴安装，包括第一电极5-1、第二电极5-3、光孔5-4、穿线孔5-5、圆弧形电阻体5-2、绝缘本体5-6，所述圆弧形电阻体材料为导电塑料，所述第一电极、第二电极、光孔、穿线孔分别设置于绝缘本体顶端环状表面上，所述圆弧形电阻体、绝缘本体组成的圆柱体的厚度大于电刷宽度，电阻体厚度与电刷的宽度差值为轴向间隙容差；

光孔数量为4个，圆弧形电阻体、绝缘本体组成的圆柱体通过光孔及螺钉固定连接于底座上。

引出线缆包括第一引出线12-1、第二引出线12-2、第三引出线12-3，均采用非金属氟塑料保护，所述第一电极与第一引出线连接，第二电极与第二引出线连接，第三引出线通过所述穿线孔与集流线连接，当需要工作时，第一引出线、第二引出线、第三引出线与底座无相对引动。

绝缘衬套下端设置有对轴承进行限制的凸台，绝缘衬套外侧表面通过粗糙和处理加强与导电环的粘接。

在电位器结构中，绝缘衬套、导电环、平面弹簧、接触簧片、电刷共同组成转子电刷安装于外部转子部件上，所述导电基体、集流线安装于外部定子部件上，工作时转子电刷为转动部分，导电基体和集流线为非旋转部分。

下面结合具体实施例进行进一步说明：

在本实施例中，电位器结构总体体积可小于φ10mmx2mm，底座下端设置有螺纹孔，用于固定底座，同时设置有凸台进行轴承限位，导电基体设置为圆柱体，同时可根据需要设置为独特的异型结构，内部包括由导电塑料制成的圆弧形电阻体，空心轴上端设置有用于空心轴转动的直线凹槽及旋紧压块的螺纹，绝缘衬套采用非金属绝缘材料用于空心轴与导电环之间绝缘，导电环外圆周面上设置有供集流线搭接的环形凹槽，工作时集流线与导电环搭接，导电环上端设置有用于固定平面弹簧的固定孔；

平面弹簧为螺旋形状，材料为高弹性弹簧钢，表面进行绝缘处理，且设置有用于固定接触簧片的固定孔，电刷为板式耙形，多点接触，单个接触点相对独立，接触可靠性高，引出线缆均采用非金属氟塑料保护，导电基体上光孔数量为4个，空心轴内部中空，可以设置成线缆、气路、转接轴等通过的通道，导电基体的厚度大于电刷的宽度，轴向间隙容差大，导电基体与电刷同轴安装。电刷在内测，导电基体在外侧，整体体积小，轴向尺寸最小可以做到2mm以内；

本实施例中，中空分体式导电塑料电位器，能够实现体积小、可靠性和长寿命等特点，且适应性强、不受振动、温循等环境影响。

其中，一种中空分体式导电塑料电位器独立线性度≤±0.15％，指标优于一般电位器的独立线性度≤±0.2％～≤±0.3％。

最大径向间隙容差可以达到±0.5mm，一般电位器的径向容差为±0.03mm；电阻体宽度与电刷宽度的差值为轴向间隙容差，所以轴向间隙容差可以很大，例如2mm；一般电位器的轴向间隙容差为电刷的弹性变形量，极限能做到±0.5mm。径向间隙容差和轴向间隙容差均优于一般电位器，所以该电位器对轴系精度和安装误差要求不高，可以实现分体式安装，无需精确调整，能够达到装上即可以使用，且不受振动、温循等环境影响。

绝缘衬套、导电环、平面弹簧、接触簧片、电刷共同组成转子电刷安装于外部转子部件上，所述导电基体、集流线安装于外部定子部件上，工作时转子电刷为转动部分，导电基体和集流线为非旋转部分，旋转部分与非旋转部分同轴安装，旋转部分在非旋转部分内测，最小体积可以做到φ10mmx2mm以内，能够实现微小空间内角位置测量的应用，可用于多种框架结构的小型化设计。

尽管本发明的内容已经通过上述优选实施例作了详细介绍，但应当认识到上述的描述不应被认为是对本发明的限制。在本领域技术人员阅读了上述内容后，对于本发明的多种修改和替代都将是显而易见的。因此，本发明的保护范围应由所附的权利要求来限定。