本發(fā)明屬于電子元器件及設(shè)備技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種高頻長壽命交變電阻。

背景技術(shù)：

目前，在電學(xué)元器件中，有能夠輸出交變電壓、交變電流的裝置，但是截止目前，還沒有能夠輸出交變電阻的裝置。在各種需要規(guī)律地調(diào)節(jié)聲音強度和燈光亮度的大型活動場所，交變電阻也是必備的器件之一。交變電阻，就是能夠輸出電阻值隨時間周期性變化的儀器，該儀器也將在研究物理和電學(xué)問題上會以不同的視角給出新的答案?？傊?，交變電阻具有很大的科學(xué)和技術(shù)價值。

目前也有很多企業(yè)和團體在制作阻值可變的電阻，但通常是通過手動的方式來改變，如公告號為CN 204558172U、發(fā)明創(chuàng)造名稱為《一種固體可變電阻器》的專利，手動的方式導(dǎo)致它的頻率很低、周期性差且無持續(xù)性。也有企業(yè)和團體采用馬達帶動滑片的方式來改變電阻的阻值，如公開號為CN 104979060A、發(fā)明創(chuàng)造名稱為《馬達驅(qū)動式滑動型可變電阻器》的專利。但是從他們的專利中可以看出：所用的電阻基板也是直線式的，驅(qū)動用的馬達也沒有提及額外的優(yōu)化、限制，因此如果想要獲得交變電阻輸出的話，就需要馬達折返式地運動。這樣就導(dǎo)致馬達只能以很低的頻率旋轉(zhuǎn)，否則馬達會受到很大的慣性力，容易損壞。就像是汽車，如果正在高速前進時，又突然開始倒車一樣，對車輛的電機及其零部件的損害很大，而且頻繁的高速前進和倒車，更會極大地損壞電機及其零部件。

在項目批準號為：11304082的國家自然科學(xué)基金“超快速掃描隧道顯微鏡的改進與應(yīng)用”的支持下，本專利提出了變化頻率高、使用壽命長且頻率可調(diào)節(jié)的交變電阻。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明為解決現(xiàn)有技術(shù)中可變電阻變化頻率低和電機及其零部件容易損壞等缺陷，提供了一種變化頻率高、使用壽命長且頻率可調(diào)節(jié)的高頻長壽命交變電阻，進而實現(xiàn)更好地研究物理和電學(xué)等科技問題，并用于各種大型活動中需要連續(xù)調(diào)節(jié)音響強度和照明亮度的場所。

本發(fā)明為解決上述技術(shù)問題采用如下技術(shù)方案，高頻長壽命交變電阻，其特征在于包括電機和環(huán)形電阻體，其中電機的轉(zhuǎn)軸上設(shè)有沿環(huán)形電阻體圓周運行且與環(huán)形電阻體滑動配合的導(dǎo)電彈性部件，該導(dǎo)電彈性部件上固定有活動電極引線，環(huán)形電阻體上固定有固定電極引線。

進一步優(yōu)選，所述的環(huán)形電阻體通過絕緣支撐固定于基座或電機上，該絕緣支撐通過膠粘或螺釘固定的方式固定于基座或電機上。

進一步優(yōu)選，所述的導(dǎo)電彈性部件包括連桿和導(dǎo)電彈性接觸體，其中連桿的一端固定于電機轉(zhuǎn)軸上，連桿的另一端與導(dǎo)電彈性接觸體固定連接，該導(dǎo)電彈性接觸體壓緊滑配于環(huán)形電阻體上。

進一步優(yōu)選，所述的連桿為絕緣連桿或?qū)щ娺B桿，其中導(dǎo)電連桿與電機轉(zhuǎn)軸或?qū)щ姀椥越佑|體之間絕緣固定連接。

進一步優(yōu)選，所述的電機上環(huán)形電阻體外側(cè)設(shè)有環(huán)形封裝支撐體，該環(huán)形封裝支撐體上固定有圓盤，圓盤上設(shè)有與導(dǎo)電彈性接觸體壓緊滑動配合的環(huán)形導(dǎo)體，環(huán)形導(dǎo)體上固定有活動電極引線。

進一步優(yōu)選，所述的導(dǎo)電彈性部件為弧形導(dǎo)電壓片，該弧形導(dǎo)電壓片的一端與驅(qū)動電機轉(zhuǎn)軸絕緣固定連接，弧形導(dǎo)電壓片的另一端與環(huán)形電阻體的內(nèi)圈壓緊滑動配合。

進一步優(yōu)選，所述的弧形導(dǎo)電壓片上設(shè)有導(dǎo)電彈性接觸體，電機上環(huán)形電阻體外側(cè)設(shè)有環(huán)形封裝支撐體，該環(huán)形封裝支撐體上固定有圓盤，圓盤上設(shè)有與導(dǎo)電彈性接觸體壓緊滑動配合的環(huán)形導(dǎo)體，環(huán)形導(dǎo)體上固定有活動電極引線。

進一步優(yōu)選，所述的環(huán)形導(dǎo)體外側(cè)的圓盤上設(shè)有用于貫穿固定電極引線的引線固定端子。

本發(fā)明結(jié)構(gòu)簡單且設(shè)計合理，具有變化頻率高、使用壽命長和頻率可調(diào)節(jié)的優(yōu)點，能夠?qū)崿F(xiàn)更好地研究物理和電學(xué)等科技問題，并用于各種大型活動中需要連續(xù)調(diào)節(jié)音響強度和照明亮度的場所。

附圖說明

圖1是連桿型交變電阻的原理示意圖；

圖2是交變電阻輸出電阻值的計算模型示意圖；

圖3是交變電阻輸出電阻值的單周期波形圖；

圖4是壓片型交變電阻的原理示意圖；

圖5是基本型交變電阻的結(jié)構(gòu)示意圖；

圖6是封裝型交變電阻的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：1、環(huán)形電阻體，2、驅(qū)動電機，3、轉(zhuǎn)軸，4、連桿，5、導(dǎo)電彈性接觸體，6、弧形導(dǎo)電壓片，7、絕緣支撐，8、圓盤，9、環(huán)形導(dǎo)體，10、引線固定端子，11、活動電極引線，12、固定電極引線，13、環(huán)形封裝支撐體。

具體實施方式

結(jié)合附圖詳細描述本發(fā)明的具體內(nèi)容。如圖1-4所示，假定環(huán)形電阻體從任一點斷開，由于全長的電阻值為C，該環(huán)形電阻體的材質(zhì)和尺寸確定后，該電阻值C也將是確定的常量。從環(huán)形電阻體上的任一點接入的引線和從導(dǎo)電彈性部件上引出的另外一根引線、將環(huán)形電阻體分為了兩部分，并且假定該兩部分的電阻值分別為r₁和r₂，那么r₁+r₂=C。分析上述兩根引線間電阻體的物理模型可得，r₁和r₂是并聯(lián)的結(jié)構(gòu)，兩根引線間的電阻值r(t)=r₁//r₂=(r₁×r₂)/(r₁+r₂)=(r₁×r₂)/C=r₁×(C-r₁)/C。當(dāng)驅(qū)動電機勻速旋轉(zhuǎn)的時候，r₁=rl/S=rvt/S，對于某一材質(zhì)確定、橫截面積處處相等的環(huán)形電阻體來說，v，r與S均為不變的常量，那么總電阻是時間的拋物線函數(shù)。

該變化規(guī)律與被全波整流后的正弦波|sinx|的變化規(guī)律吻合度極高。由于r₁只能在0-C之間改變，且r₁=0和r₁=C時滑片位于電阻環(huán)的相同位置處，因此，具有周期性。所以，當(dāng)驅(qū)動電機連續(xù)旋轉(zhuǎn)時，得到的r(t)將是以若干段拋物線的形式連續(xù)出現(xiàn)的交變電阻?？梢员挥脕砟M物理現(xiàn)象、也可以被用來實現(xiàn)控制照明和音響的長期連續(xù)變化。

當(dāng)驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)的頻率變化時，交變電阻變化的頻率也將隨之發(fā)生變化，且頻率與驅(qū)動電機旋轉(zhuǎn)的頻率相同。參考目前比較成熟的導(dǎo)電滑環(huán)的滑動電接觸方式，該交變電阻的壽命可以達到幾千萬轉(zhuǎn)、轉(zhuǎn)速可以達到數(shù)萬轉(zhuǎn)每分鐘，實現(xiàn)輸出高頻、高穩(wěn)定性交變電阻的技術(shù)難度不大。由此得到的交變電阻的曲線圖如圖3中的曲線所示。

實施例1

如圖5所示，高頻長壽命交變電阻，包括驅(qū)動電機2和環(huán)形電阻體1，其中驅(qū)動電機2的轉(zhuǎn)軸3上設(shè)有沿環(huán)形電阻體1圓周運行且與環(huán)形電阻體1滑動配合的導(dǎo)電彈性部件，該導(dǎo)電彈性部件包括連桿4和導(dǎo)電彈性接觸體5，連桿4的一端固定于驅(qū)動電機2轉(zhuǎn)軸3上，連桿4的另一端與導(dǎo)電彈性接觸體5固定連接，該導(dǎo)電彈性接觸體5壓緊滑配于環(huán)形電阻體1上，環(huán)形電阻體1上固定有固定電極引線12，所述的連桿4可以為絕緣連桿或?qū)щ娺B桿，當(dāng)連桿4為導(dǎo)電連桿時，導(dǎo)電連桿與驅(qū)動電機2轉(zhuǎn)軸3或?qū)щ姀椥越佑|體5之間通過絕緣膠粘接固定，所述的環(huán)形電阻體1通過絕緣支撐7固定于驅(qū)動電機2上，該絕緣支撐7通過膠粘或螺釘固定的方式固定于驅(qū)動電機2上。

實施例2

高頻長壽命交變電阻，包括驅(qū)動電機2和環(huán)形電阻體1，其中驅(qū)動電機2的轉(zhuǎn)軸3上設(shè)有沿環(huán)形電阻體1圓周運行且與環(huán)形電阻體1滑動配合的導(dǎo)電彈性部件，導(dǎo)電彈性部件為弧形導(dǎo)電壓片6，該弧形導(dǎo)電壓片6的一端與驅(qū)動電機2轉(zhuǎn)軸3通過絕緣膠粘接固定，弧形導(dǎo)電壓片6的另一端與環(huán)形電阻體1的內(nèi)圈壓緊滑動配合，弧形導(dǎo)電壓片6上固定有活動電極引線11，環(huán)形電阻體1上固定有固定電極引線12。

實施例3

如圖6所示，高頻長壽命交變電阻，包括驅(qū)動電機2和環(huán)形電阻體1，其中驅(qū)動電機2的轉(zhuǎn)軸3上設(shè)有沿環(huán)形電阻體1圓周運行且與環(huán)形電阻體1滑動配合的導(dǎo)電彈性部件，該導(dǎo)電彈性部件包括連桿4和導(dǎo)電彈性接觸體5，連桿4的一端通過絕緣膠粘接固定于驅(qū)動電機2轉(zhuǎn)軸3上，連桿4的另一端與導(dǎo)電彈性接觸體5固定連接，該導(dǎo)電彈性接觸體5壓緊滑配于環(huán)形電阻體1上，環(huán)形電阻體1外側(cè)的驅(qū)動電機2上設(shè)有環(huán)形封裝支撐體13，該環(huán)形封裝支撐體13上固定有圓盤8，圓盤8上設(shè)有與導(dǎo)電彈性接觸體5壓緊滑動配合的環(huán)形導(dǎo)體9，環(huán)形導(dǎo)體9上固定有活動電極引線11，電極引線11可以固定于環(huán)形導(dǎo)體9上任一點，環(huán)形導(dǎo)體9外側(cè)的圓盤8上設(shè)有用于貫穿固定電極引線12的引線固定端子10，將固定電極引線12和活動電極引線11接入測試電路，當(dāng)驅(qū)動電機2勻速旋轉(zhuǎn)時，則可得到交變電阻，加上封裝結(jié)構(gòu)后使交變電阻更加美觀和耐用、便于操作。

以上顯示和描述了本發(fā)明的基本原理，主要特征和優(yōu)點，在不脫離本發(fā)明精神和范圍的前提下，本發(fā)明還有各種變化和改進，這些變化和改進都落入要求保護的本發(fā)明的范圍。