專利名稱：無觸點磁敏電位器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本實用新型涉及一種利用磁阻效應(yīng)制造的無觸點電位器，屬于電氣元件電位器類。
目前使用的電位器一般是由轉(zhuǎn)動軸帶動一個滑動片(或接觸電刷)與電阻繞組(或電阻片)相對接觸滑動來改變電阻值，以達(dá)到調(diào)節(jié)電位的目的。由于上述電位器觸點的存在，產(chǎn)生如下問題，①易磨損，壽命短；②轉(zhuǎn)動力矩大；③接觸不良會產(chǎn)生電火花及電干擾；④不適用于高速旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)；⑤轉(zhuǎn)動角度有限。
本實用新型采用與上述電位器完全不同的原理和結(jié)構(gòu)，從而克服了上述問題。無觸點磁敏電位器是根據(jù)物理學(xué)磁阻效應(yīng)原理，即磁場強度變化引起某些材料電阻率發(fā)生變化，制成無觸點磁敏電位器。具有壽命長、無觸點、無級變化、無接觸噪聲、靈敏度高、性能穩(wěn)定等優(yōu)點。
本實用新型的結(jié)構(gòu)圖如附

圖1所示，附圖1為無觸點磁敏電位器的結(jié)構(gòu)圖，其中(1)為芯片，(2)為磁鐵，(3)為旋轉(zhuǎn)軸，(4)為兩個微型軸承，(5)為端蓋，(6)為固定孔，(7)為外殼，(8)為框架，(9)為線路板，(10)為軟磁材料，(11)、(12)、(13)為三根輸出線。
芯片(1)為用磁阻材料經(jīng)光刻制成的磁敏電阻芯片，在芯片上方安裝一個無接觸的可在360°范圍旋轉(zhuǎn)的、一定形狀的磁鐵(2)，通過旋轉(zhuǎn)軸(3)的轉(zhuǎn)動，可改變磁鐵(2)與芯片(1)之間的相對位置和距離，使芯片的電阻發(fā)生變化，達(dá)到調(diào)節(jié)電位的目的。
本實用新型的工作原理如附圖2所示，其中芯片(1)被光刻成對稱的a、b兩片即(1a)、(1b)，由其中心引出一根輸出線(12)，另兩端引出兩根輸出線(11，13)。其等效電路如附圖3所示，當(dāng)磁鐵(2)轉(zhuǎn)到如虛線所示的水平位置(2′)時，Ra＝Rb此時輸出電壓位于附圖4輸出特性曲線中的“0”點位置。當(dāng)磁鐵(2)轉(zhuǎn)到實線位置時Ra≠Rb，輸出電壓Uout與磁鐵的位置變化θ之間的關(guān)系曲線如附圖4所示，在“0”附近存在一定的線性區(qū)域。
根據(jù)上述原理研制成的無觸點磁敏電位器具有以下特點①壽命極長，②無接觸磨損，③無電噪聲、電火花以及電干擾，④轉(zhuǎn)動力矩小，⑤可連續(xù)在任意角度變化，⑥可高速旋轉(zhuǎn)調(diào)節(jié)，⑦高頻響應(yīng)好，⑧線性度好，⑨無級變化，⑩精密度高。
本實用新型的實施例，采用了一種內(nèi)部具有平行排列短路條的半導(dǎo)體材料，InSb－NiSb(銻化錮－銻化鎳)功能復(fù)合磁阻材料，采用定向結(jié)晶法制成NiSb纖維在InSb半導(dǎo)體中單向平行排列的組織。InSb是Ⅲ－Ⅴ族半導(dǎo)體，其載流子具有高的遷移率。NiSb是金屬間化合物，具有高的電導(dǎo)率，相當(dāng)于短路條，光刻時要注意NiSb的纖維要與電流通過的方向垂直。這種材料具有極高的磁阻效應(yīng)如附圖5所示，其中KG為千高斯，ρβ／ρO為加磁場時的電阻率ρβ與未加磁場的電阻率ρO之比。當(dāng)通過的電流、磁場和內(nèi)部短路條三者相互垂直時，材料的磁阻效應(yīng)最大。例如，在上述條件下，當(dāng)磁場為10KG時，其ρβ／ρO可達(dá)13倍以上。ρβ／ρO隨磁場加大而加大，在小于3KG時ρβ／ρO正比于B8(B為磁場強度)。大于3KG后，ρβ／ρO與B的關(guān)系近似成線性變化。
將上述磁阻材料切割，拋磨成薄片，經(jīng)光刻后制成如附圖6所示的磁敏電阻芯片。圖中(14)為0.5mm陶瓷襯底片；(15)為磁阻材料光刻成的磁敏電阻片，其厚度為20到30μm(微米)，直徑φ5.2mm，牢固地粘接在襯底上，(16×4)為錮焊焊點，(11、12、13)為φ0.15mm的銀絲引出線。(17)為短路條。
為了使電阻隨磁場變化呈線性關(guān)系，永久磁鐵(2)選用的磁場強度是3.5到3.8KG的釹鐵硼材料。其形狀為φ5.5mm的半圓柱體高為5mm。將磁鐵完全同心地粘接在與轉(zhuǎn)軸為一體的圓盤上。為了保證轉(zhuǎn)軸，磁鐵與磁敏電阻片完全對心，然后用兩個微型軸承(4)支承轉(zhuǎn)動軸。端蓋(5)為合金鋁材料，目的是斷開磁路，同時使固定軸承槽保持同心度?？蚣?8)可選用塑料制成，固定磁鐵與磁阻芯片距離為1mm，(10)為φ5mm的軟磁材料，它粘接在磁阻芯片背后，且固定在塑料框架(8)中，起到一個磁場集束器的作用。保證磁場垂直穿過芯片，然后，對磁阻芯片進行配平、線性化及溫度補償處理焊接在線路板(9)上，引出三根引出線。電位器外殼(7)為了減少外界磁場的干擾，選用0.5mm鋼板制成，構(gòu)成磁屏蔽。與端蓋緊配合并用環(huán)氧樹脂粘封，電位器即制成。
本實用新型的電器與機械特性①輸出電壓比 每變化10°最小變化率為4％
②線性度≤1.5％③總電阻2－30KΩ④工作電壓最大DC12V⑤溫度系數(shù)±0.05％(每變化1℃輸出電壓變化)⑥耐壓值A(chǔ)C 500V⑦機械轉(zhuǎn)角連續(xù)360度可調(diào)⑧重量＜20克⑨工作溫度－15－75℃
權(quán)利要求1.一種無觸點磁敏電位器，由芯片(1)、磁鐵(2)、旋轉(zhuǎn)軸(3)、軸承(4)、端蓋(5)、外殼(7)、框架(8)、線路板(9)、軟磁材料(10)等組成，其特征在于①芯片(1)為用磁阻材料經(jīng)光刻制成的磁微電阻芯片，在芯片上方安裝一個無接觸的可在360度范圍旋轉(zhuǎn)的，一定形狀的磁鐵(2)；②磁鐵(2)是具有一定形狀的永久磁鐵，保證同心地粘接在與轉(zhuǎn)軸(3)為一體的圓盤上，用兩個微型軸承(4)支承轉(zhuǎn)動軸(3)；③端蓋(5)為合金鋁材料，框架(8)用塑料，軟磁材料(10)粘接在磁阻芯片背后，并固定在框架(8)中；④外殼(7)選用薄鋼板制成，與端蓋緊配合并用環(huán)氧樹脂粘封。
2.如權(quán)利要求1所述的無觸點磁敏電位器，其特征在于芯片(1)采用一種內(nèi)部具有平行排列短路條的半導(dǎo)體材料InSb－NiSb功能復(fù)合磁阻材料，采用定向結(jié)晶法制成NiSb纖維在InSb半導(dǎo)體中單向平行排列的組織，光刻時要注意NiSb的纖維要與電流通過的方向垂直，磁鐵(2)選用釹－鐵－硼材料構(gòu)成 永久磁鐵，形狀為半圓柱體。
專利摘要一種無觸點磁敏電位器，屬于電位器類。本實用新型的原理和構(gòu)造均與現(xiàn)有電位器不同，它是根據(jù)磁阻效應(yīng)原理，即磁場強度變化引起材料電阻率變化，它由芯片(1)、磁鐵(2)、轉(zhuǎn)軸(3)、軸承(4)、端蓋(5)、外殼(7)、框架(8)、軟磁材料(10)等組成。本實用新型具有壽命長，無接觸磨損，無電火花及噪聲，轉(zhuǎn)動力矩小，線性度好，精度高等優(yōu)點。
文檔編號H01L43/08GK2051788SQ8920734
公開日1990年1月24日 申請日期1989年5月24日 優(yōu)先權(quán)日1989年5月24日
發(fā)明者王元瑋, 于樸, 田躍 申請人:王元瑋, 于樸, 田躍