碳纤维电阻器
专利汇可以提供碳纤维电阻器专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且本 发明 公开了一种 碳 纤维 电阻 器 ，它包括呈管状的壳体，以及上引出线和下引出线，上引出线下端连接上缩紧器，下引出线上端连接下缩紧器，上缩紧器及下缩紧器分别设置在壳体内的上下部； 碳纤维 电阻芯设置在壳体内，壳体内设置 密封胶 ，密封胶分别将碳纤维电阻芯、上缩紧器及下缩紧器密封固定在壳体内。本发明能够产生的有益效果：因采用具有 电流 容余量较大特性的碳纤维材料，通过不同形式制作成 电阻器 的电阻芯，故能够在超负荷一倍的情况下不会被烧毁，它不仅从根本上大大延长了大功率电阻器的使用寿命，而且从根本上缩小了大功率电阻器的体积，节能效果显著，广泛应用能够产生相当明显的社会、经济效益。，下面是碳纤维电阻器专利的具体信息内容。
1.碳纤维电阻器，它包括呈管状的壳体(1)，以及上引出线(6a) 和下引出线(5a)，其特征在于：上引出线(6a)下端连接上缩紧器(6)， 下引出线(5a)上端连接下缩紧器(5)，上缩紧器(6)及下缩紧器(5) 分别设置在壳体(1)内的上下部；碳纤维电阻芯设置在壳体(1)内，其 上端安装在上缩紧器(6)内，相互之间紧密接触，其下端安装在下 缩紧器(5)内，相互之间紧密接触；壳体(1)内设置密封胶(2)，密 封胶(2)分别将碳纤维电阻芯、上缩紧器(6)及下缩紧器(5)密 封固定在壳体(1)内。
2.根据权利要求1所述的碳纤维电阻器，其特征在于：所述碳 纤维电阻芯包括绝缘棒(4)和碳纤维层，碳纤维层设置在绝缘棒(4) 的外表面上。
3.根据权利要求1和2所述的碳纤维电阻器，其特征在于：绝 缘棒(4)内开设通孔(4a)，通孔(4a)内安装电流补偿丝(7)，电 流补偿丝(7)的上下两端分别与上缩紧器(6)及下缩紧器(5)相 连接。
4.根据权利要求1所述的碳纤维电阻器，其特征在于：所述碳 纤维电阻芯包括绝缘管(11)和碳纤维束(12)，碳纤维束(12)设 置在绝缘管(11)内，碳纤维束(12)的长度大于绝缘管(11)的长 度，碳纤维束(12)的上下两端分别缠绕在绝缘管(11)外壁表面的 上下部。
5.根据权利要求1和4所述的碳纤维电阻器，其特征在于：绝 缘管(11)外壁表面上螺旋缠绕电流补偿丝(13)，电流补偿丝(13) 的上下两端分别与上缩紧器(6)及下缩紧器(5)相连接。
6.根据权利要求2所述的碳纤维电阻器，其特征在于：所述碳 纤维层为碳纤维网(3)。
7.根据权利要求2所述的碳纤维电阻器，其特征在于：所述碳 纤维层为碳纤维线(3a)。
8.根据权利要求1所述的碳纤维电阻器，其特征在于：所述碳 纤维电阻芯为呈圆柱状的碳纤维复合电阻棒(21)。
9.根据权利要求1和8所述的碳纤维电阻器，其特征在于：碳 纤维复合电阻棒(21)内开设中心孔(22)，中心孔(22)内安装电 流补偿丝(24)，电流补偿丝(24)的上下两端分别与上缩紧器(6) 及下缩紧器(5)相连接。
10.根据权利要求3或4或9所述的碳纤维电阻器，其特征在于： 通孔(4a)内设置密封胶(7a)、中心孔(22)内设置密封胶(23)、 绝缘管(11)内设置密封胶。
技术领域
背景技术
线绕式电阻器是采用金属电阻丝通过缠绕或排列形式安装在耐 热绝缘材料上的，它在实际应用当中存在以下缺点：一、使用寿命较 短，因金属电阻丝电流容余量较小，在瞬间过载时极易被烧坏；二、 体积较大，故占用电器电路当中的空间较大；三、发热量较大，特别 容易影响到其它元器件的正常工作和使用寿命。如何能够使大功率电 阻器的电流容余量增大，从根本延长其使用寿命，并能够使其缩小体 积、减少发热量，是目前有待解决的一大难题。
经对中国专利的相关内容检索，未发现有采用碳纤维分别通过编 织、缠绕、束状和复合形式制作碳纤维电阻芯，以及未发现有采用 上缩紧器及下缩紧器分别与碳纤维电阻芯两端紧密接触制成碳纤维 电阻芯组合件，并通过密封胶将其密封固定在壳体内形成碳纤维电阻 器的技术方案。
发明内容
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：碳纤维电阻器，它包 括呈管状的壳体，以及上引出线和下引出线，上引出线下端连接上缩 紧器， 下引出线上端连接下缩紧器，上缩紧器及下缩紧器分别设置 在壳体内的上下部；碳纤维电阻芯设置在壳体内，其上端安装在上缩 紧器内，相互之间紧密接触，其下端安装在下缩紧器内，相互之间紧 密接触；壳体内设置密封胶，密封胶分别将碳纤维电阻芯、上缩紧器 及下缩紧器密封固定在壳体内。
为进一步实现本发明的目的，还可以通过以下技术方案完成：所 述碳纤维电阻芯包括绝缘棒和碳纤维层，碳纤维层设置在绝缘棒的外 表面上。绝缘棒内开设通孔，通孔内安装电流补偿丝，电流补偿丝的 上下两端分别与上缩紧器及下缩紧器相连接。所述碳纤维电阻芯包括 绝缘管和碳纤维束，碳纤维束设置在绝缘管内，碳纤维束的长度大于 绝缘管的长度，碳纤维束的上下两端分别缠绕在绝缘管外壁表面的上 下部。绝缘管外壁表面上螺旋缠绕电流补偿丝，电流补偿丝的上下两 端分别与上缩紧器及下缩紧器相连接。所述碳纤维层为碳纤维网。所 述碳纤维层为碳纤维线。所述碳纤维电阻芯为呈圆柱状的碳纤维复合 电阻棒。碳纤维复合电阻棒内开设中心孔，中心孔内安装电流补偿丝， 电流补偿丝的上下两端分别与上缩紧器及下缩紧器相连接。通孔内设 置密封胶、中心孔内设置密封胶、绝缘管内设置密封胶。
本发明能够产生的有益效果：因采用具有电流容余量较大特性的 碳纤维材料，通过不同形式制作成电阻器的电阻芯，它能够在1000 ℃的高温下不改变其物理性能，故能够在超负荷一倍的情况下不会被 烧毁，它不仅从根本上大大延长了大功率电阻器的使用寿命，而且从 根本上缩小了大功率电阻器的体积，减少了大功率电阻器工作时的发 热量，节能效果显著，广泛应用能够产生相当明显的社会、经济效益。
附图说明
图1为本发明的结构示意图，主要示意碳纤维电阻芯采用在绝缘 棒4外表面上设置有碳纤维网3的结构形式，并且示意在绝缘棒4内 开设有通孔4a；
图2为图1中在通孔4a内安装电流补偿丝7的结构示意图；
图3为本发明的结构示意图，主要示意碳纤维电阻芯采用在绝缘 棒4外表面上螺旋缠绕碳纤维线3a的结构形式；并且示意在绝缘棒 4内开设有通孔4a；
图4为图3中在通孔4a内安装电流补偿丝7的结构示意图；
图5为本发明的结构示意图，主要示意碳纤维电阻芯采用在绝缘 管11内设置碳纤维束12的结构形式；
图6为图5中在绝缘管11外壁表面上螺旋缠绕电流补偿丝13的 结构示意图；
图7为本发明的结构示意图，主要示意碳纤维电阻芯采用碳纤维 复合电阻棒21的结构形式；并且示意在碳纤维复合电阻棒21内开设 有中心孔22；
图8为图7中在中心孔22内安装电流补偿丝24的结构示意图。
具体实施方式
制作时，按上述要求加工好各种零部件组装即可。绝缘棒4、绝 缘管11可根据电阻器工作时的耐温程度不同，选用不同的材料制作， 如：陶瓷、4氟、石英、云母等材料。
实施例1(编织形式)
步骤一、在绝缘棒4的外表面上用碳纤维编织成碳纤维网3，以 形成碳纤维电阻芯，然后再将其置入烘箱180℃驱潮烘干。
步骤二、分别将连接有上引出线6a的上缩紧器6和连接有下引 出线5a的下缩紧器5，套在碳纤维电阻芯的两端并用压紧机压紧， 以此形成整体的碳纤维电阻芯组合件，然后将该组合件置入壳体1 内，向壳体1内注入密封胶2，再置入烘箱200℃固化即可。此时， 上引出线6a和下引出线5a则分别位于固化后密封胶2的上下两端， 以便于与其它元器件焊接。
步骤三、若制作高精度碳纤维电阻器，须要在绝缘棒4内开设通 孔4a，并在通孔4a内安装电流补偿丝7，电流补偿丝7的上下两端 分别与上缩紧器6及下缩紧器5相连接。为防止电流补偿丝7老化， 通孔4a内须注入密封胶7a。
实施例2(缠绕形式)
步骤一、在绝缘棒4外表面上螺旋缠绕碳纤维线3a，以形成碳 纤维电阻芯，然后再将其置入烘箱180℃驱潮烘干。
步骤二、步骤三分别与实施例1中的步骤二、步骤三基本相似， 所不同之处是上缩紧器6、下缩紧器5分别与碳纤维线3a上下两端 相紧密接触。
实施例3(束状形式)
步骤一、采用绝缘管11和碳纤维束12，碳纤维束12设置在绝 缘管11内，碳纤维束12的长度要比绝缘管11上下两端各长出1公 分，以满足碳纤维束12的上下两端能够分别折弯后与绝缘管11上下 两端外壁表面接触，再使连接有上引出线6a的上缩紧器6和连接有 下引出线5a的下缩紧器5，分别套入其上后用压紧机压紧，以此形 成整体的碳纤维电阻芯组合件后进烘箱180℃驱潮烘干。然后将该组 合件置入壳体1内，向壳体1内注入密封胶2，再置入烘箱200℃固 化即可。此时，上引出线6a和下引出线5a则分别位于固化后密封胶 2的上下两端，以便于与其它元器件焊接。
步骤二、若制作高精度碳纤维电阻器，须要在绝缘管11外壁表 面上螺旋缠绕电流补偿丝13，电流补偿丝13的上下两端也分别被上 缩紧器6及下缩紧器5压紧，相互之间紧密接触。绝缘管11内可设 置密封胶，也可不设置密封胶。
实施例4(复合形式)
步骤一、采用碳纤维粉与陶瓷、4氟、石英、云母等材料粉复合 后，(复合比例：10％-90％之间)，制成呈圆柱状的碳纤维复合电阻棒 21形式的碳纤维复合电阻芯后，进电炉经1700℃高温烧结而成。此 时，再将连接有上引出线6a的上缩紧器6和连接有下引出线5a的下 缩紧器5，分别套入碳纤维复合电阻棒21的上下两端后用压紧机压 紧，以此形成整体的碳纤维复合电阻芯组合件后进烘箱180℃驱潮烘 干。然后将该组合件置入壳体1内，向壳体1内注入密封胶2，再置 入烘箱200℃固化即可。此时，上引出线6a和下引出线5a则分别位 于固化后密封胶2的上下两端，以便于与其它元器件焊接。
步骤二、若制作高精度碳纤维复合电阻，须先在碳纤维复合电阻 棒21内开设中心孔22，中心孔22内安装电流补偿丝24，电流补偿 丝24的上下两端分别与上缩紧器6及下缩紧器5相连接。中心孔22 内设置密封胶23。
实施例1-4中所述密封胶2是将HT757高温密封胶与气密改良 剂按10∶1-10∶6之间的比例混合均匀即可。
本发明还能够解决以下几方面的具体问题：
一、通过上缩紧器6及下缩紧器5，解决了碳纤维与金属上引出 线6a和下引出线5a的连接问题。
二、能够所需电阻值和功率的不同，分别采用编织法、缠绕法、 束状法和复合法制成碳纤维电阻器。
三、能够利用碳纤维电流容余量大，在1000℃高温下不改变其 物理性能的特性，制成在超负荷超一倍的情况下不会烧毁、寿命较长 的碳纤维电阻器。
四、采用气密性好的密封胶2，以保证碳纤维与空气隔绝，故从 根本上解决了碳纤维在高温下易与氧反应、易出现瞬间烧毁的致命弱 点。
五、利用碳纤维的高温特性良好、无需大散热面的优点，将大功 率碳纤维电阻器的体积大大缩小。
六、由于碳纤维自身的特性，初始电阻与流过的电流有一个短暂 的变化，对于精度要求较高的碳纤维电阻器，则在碳纤维电阻芯内增 加金属电流补偿丝。电流补偿丝仅用于补偿初始电阻的变化，电流很 小，但整个碳纤维电阻器的精度和电流特性都得到了很大的改善。对 于用户误差要求在±1％-±5％以内的碳纤维电阻器，则需要增加电流 补偿丝，而无特殊要求的碳纤维电阻器则无须增加电流补偿丝。
参数对比结果如下：
(以20W/10Ω陶瓷电阻与20W/10Ω碳纤维电阻做对比实验，实验前 两电阻器的温度均为26℃，调整电压从10V开始。)
电压(V) 陶瓷电阻(Ω) 碳纤维电阻(Q) 功率(P) 电流(A) 温度(t°) 电流(A) 温度(t°) 10V 1 50℃ 1.1 33℃ 10W 20V 2 92℃ 2 60℃ 40W 25V 2.6 120℃ 2.6 80℃ 65W 30V 烧毁 3 90℃ 90W 35V 3.5 110℃ 122.5W 40V 4 120℃ 160W
以上不难看出，传统陶瓷电阻由于电阻丝的单位截面积承载的电 流越大，温度则越高，氧化烧毁的可能性就越大；而碳纤维电阻因碳 纤维材料本身不吸收热量，热量散得快，因此单位载面积承受的电流 较大，若在真空中则可承载更大的电流。
综上所述，本发明碳纤维电阻器的出现，从根本上改变了传统大 功率电阻器过载能力较差而导致使用寿命较短及体积大而笨、发热量 大的情况，是电阻器技术的一次革命。由于大功率碳纤维电阻器具有 电流容余量大，寿命长，体积小，耐热性能好的优点，因此，它不仅 能够广泛应用于航空、航天及民用电子设备，而且还可使得各类电子 设备更加小巧、耐用、节能、可靠。
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