ポテンショメータの連成解析

ポテンショメータとは、つまみを回転させることで端子間の抵抗値を変化させる電子部品です。回転角度の変化が抵抗値の変化として確認できるため、角度センサとしても使用されます。本解析では、構造解析と電気解析を同時に計算することにより、軸の回転に伴う抵抗値の変化も比較的簡単に解析が可能な点を紹介します。

本解析では、Ansys でダイレクトに連成解析ができる連成場要素(Plane223、Solid226/227)を使用しています。この要素はオプションのキーで表に示す自由度の組み合わせが可能になります。

図のように、接地位置によって電位が変化していることが確認できます。また、電流と角度／抵抗と角度の関係を示す解析結果のグラフから、実際と同様に抵抗の長さが長くなるのと同時に抵抗値が線形に増加していることが確認でき、解析の結果に問題ないことが把握できます。

変形や位置による抵抗の変化や応力状態が正しく計算できれば、超弾性のように大きく変形する物質の形状による電気抵抗の変化や、発熱量を解析で見積もることができます。