摘要：本文介绍了一种精密多圈线绕电位器的结构特点、研发思路及解决的技术关键。
关键词：线绕电位器；10圈螺旋形；精密
1 前言
WXD3540型精密多圈线绕电位器是陕西宏星电器有限责任公司根据市场需求而开发的新产品，它是一种精密、微调面板控制器件，广泛应用于仪器、仪表、军用电子装备等领域，具有体积小、结构先进、调节精度高、可靠性高、线性精度高、有效电行程大和长寿命等特点。其结构特点是线绕电阻体为10圈螺旋形，其工艺的实现和零部件的加工均有较大的难度。
2 研制过程
2.1 产品主要技术指标
产品主要技术指标如下：
a、阻值范围：100Ω~100KΩ
b、阻值偏差：±5%
c、独立线性度：±0.25%
d、有效电行程：≥3600°-10°
e、端阻：3Ω或0.2%R（取其较大者）
f、功率：2W（70℃）
g、温度系数：±100PPm/℃
h、电气耐久性（1000H）：±3%
i、机械耐久性（10000周）：±3%
j、体积：Φ22mm×18.5mm
2.2产品结构设计
该产品是一种精密多圈线绕电位器，可由外壳、顶盖、底盖、轴套、卡簧、转轴、滑块、接触簧片、集流簧片、集流环、焊片组、垫圈、线绕电阻体等14个零件组成。其线绕电阻体（即绕组）为螺旋形，，圈数为10圈，镶嵌在外壳内壁的螺旋形凹槽内，绕组两端通过外壳的方形窗口与金属引出焊片（1、3端）连通；转轴上带有集流簧片，滑块上带有接触簧片，接触簧片两头分别与绕组和集流簧片连接，而集流簧片又与集流环（2端）连通。。
产品工作原理：转动转轴，带动滑块旋转，滑块旋转的同时又沿轴向滑动，这样便使得接触簧片沿绕组内壁表面做螺旋运动，电位器就获得了输出。
a、外壳的设计：
外壳为圆筒状，内壁有螺纹（左旋），螺距1.1±0.02mm，供镶嵌螺旋形绕组用；圆筒状壁上还带有两个方形窗口，通过这两个窗口可以实现绕组两端与外部焊片相连通。外壳材料仍选择电位器外壳常用材料PBT（兰色），该材料热变形温度为230℃，可在140℃下连续使用，完全能满足WXD3540型电位器上限工作温度+125℃的要求。
b、顶盖和底盖的设计：
顶盖和底盖可以扣在圆筒状外壳两头，这样电位器便可封闭起来；这两个零件上都带有止档，可将滑块的螺旋形运动控制在要求行程（3600°）以内。底盖的底面上带有一对挂钩，供扣挂卡簧用，保证电位器整体紧凑，不易脱开。为了产品外观整体美观一致，顶盖和底盖材料也选择PBT（兰色）。
c、轴套的设计：
轴套上带有M9×0.75的螺纹，可与扁形六角螺母相配，供用户安装产品时使用；轴套由黄铜棒车制而成，外部镀镍，既美观又耐腐蚀。
d、卡簧的设计：
卡簧一头套在轴套上，一头挂在底盖上，将外壳、顶盖、底盖、轴套牢牢卡在一起，使电位器本体牢固可靠。卡簧采用黄铜带冲压引伸而成，外部镀镍，有较好的耐盐雾作用。
e、绕组的设计：
绕组骨架可选用Φ0.45~Φ0.6的高强度聚酯漆包线，其牌号为QZ-2。电阻线材可选用牌号为6J22、6JM的电阻合金线。
绕组用大行程平行绕线机绕制，绕距应均匀，无松线、叠线现象，表面应无氧化、无异物。绕组成型后为10圈螺旋状。将绕组弯曲成螺旋状，可在较小的空间安装较长的绕组，有利于提高电位器的分辨力。
f、转轴的设计：
转轴由金属和塑料两部分构成，它的成型工艺是将金属轴芯塑压镶嵌在转轴的塑料部分里。金属轴芯为黄铜棒经车制再经镀镍而成。轴芯的镶嵌部分沿轴向有滚齿，可防止轴芯转动；沿径向有一环形槽，可防止轴芯沿轴向窜动，这样便可将轴芯牢牢固定在塑料部分里。
a、螺旋形绕组的成型导入
如何将一根长约700mm、直径约0.7mm、细而软的绕组平整地放入外壳内部的螺旋槽内？在新产品开发之初，我们就对该工艺进行了设想。这个工艺包括两个过程，第一步是绕组成型——将直的绕组弯曲成螺旋状，第二步是绕组导入——将螺旋形绕组放入外壳内部的螺旋槽内。我们制定了三套方案，制作了三套夹具，进行了几十次试验，最终确定了高效可靠的途径。
具体做法是：先制作一个带螺纹的芯轴，其材质为不锈钢，直径小于产品外壳内径大约1.2mm，螺纹亦为左旋，螺距与外壳内壁螺纹的螺距相同，为1.1mm。将芯轴固定在手动缠绕机上，将长约700mm、直径约0.7mm的绕组紧密地缠绕在芯轴的螺纹凹槽内。从手动缠绕机上取下带有绕组的芯轴，穿入产品外壳内，这个过程要保证绕组与芯轴紧密接触、不松开。用指甲刀剪掉露在外壳外面的一端多余绕组，绕组在剪开的瞬间因张力作用迅速弹开，跳入外壳内壁的螺纹凹槽内。抽出芯轴，剪去另外一端多余绕组，对外壳内的绕组进行整形，使绕组与外壳内壁螺纹凹槽贴合紧密。这样就实现了螺旋形绕组的成型导入，整个过程只需要2~3分钟，该方法可靠、方便、高效，适合大批量生产。
b、焊片的端接
焊片是该产品的1、3输出端，通过外壳的两个方形窗口与绕组两端连通，如何实现焊片与绕组的端接？最初我们曾设想采用锡焊或再流焊的方式，后来经过试验这两种方式根本行不通，原因在于电阻线材的可焊性太差，无法与焊片焊接在一起。既然焊接行不通，我们就尝试用导电胶粘结，经过批量试验结果较为理想，该方法简便可靠，可作为焊片与绕组的端接手段。
2.3 存在的问题及解决的措施
该产品是一种10圈螺旋形的线绕电位器，动触点要沿绕组表面做螺旋运动，这就对转动系统提出了较高要求，要求相关零件（如滑块、转轴、轴套、外壳等）之间配合良好，零件的尺寸精度一定要保证，因此必须加强零件入厂检验，严格控制重要尺寸，以免给大批量生产带来不稳定因素，造成产品质量下降。
3 结 语
WXD3540型精密多圈线绕电位器自投产以来，质量稳定，性能可靠，产品合格率达97%以上，得到了国内、外多家用户的认可和使用，产品全性能鉴定试验合格，各项性能达到了国内先进水平，可替代进口产品。该产品的成功研制，满足了用户配套需求，推动了我公司线绕电位器的技术进步。
作者简介：
陈伟，男，工程师，2002年毕业于东华大学。现在陕西宏星电器有限责任公司总经理，长期从事电位器、位移传感器、电阻器的研究与市场开发。
王永军，男，高级工程师，1990年毕业于陕西省广播电视大学。现任陕西宏星电器有限责任公司副主任工程师，长期从事电位器、电阻器、位移传感器的研究与新品开发。