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​一种微动开关的设计​


一种微动开关的设计​

开关属元器件,其主要功能是作为一种控制元件,可广泛应用于各种电气设备电路转换中。开关品种繁多,按操作方法来分类,主要有旋转开关、按钮开关、钮子开关触摸开关和微动开关等。微动开关是一种具有速动机构及微小触点间隙的精密机械电气开关,在整机电路中起到转换、控制作用,接通或断开一定的电路。

一、微动开关主要性能指标

开关的关键性指标包括:动作特性、额定负载(即工作电压与工作电流)、机械寿命等。本文所讲开关性能指标具体如下:1.接触电阻:≤25m;2.绝缘电阻:≥100OMΩ;3.介质耐电压:500Vdc;4.工作电压:27V;5.工作电流:1A;6.工作温度:-40C~+70℃;7.动作力矩:≤2N·m;8.动作角度:15°±5°;9.机械寿命:10000次。

二、开关的结构设计

1.开关工作原理

本开关是由两个微动开关和传动机构组合而成,按动传动机构,两个微动开关同时动作,可同时控制两个电路,见图1。微动开关是由基座、盖板、动资片、上下接触片、推杆、按片、弹簧组成,该微动开关是单刀双掷、非密封结构。

微动开关电路转换形式如图2,其工作原理为:

(1)自由状态下动簧片受压,其作用力使簧片的触点与两个下接触片相接触,组成一组常闭点。

(2)按下传动机构,带动促动件(按片),从而使推杆动作,动簧片运动,断开常闭点,接通上接触片,实现一次动作转换。

(3)外力消除,弹簧复位带动簧片恢复初始位置,接通常闭触点,完成开关的一次动作循环。

2.开关基本结构设计

(1)单刀双掷功能的实现

在微动开关动簧片结构设计中将簧片设计成两爪,中间凸起,经过精密的计算和各方面的综合考虑,在常态和制动状态下都分别能与上、下静接触片良好接触。在材料选择上,选用优质镀青铜材料。加工时,采取高精密连续冲床冲制成型,然后在真空热处理炉进行弹性处理,从而满足簧片弹性和强度的要求。其次支撑点选择在导柱上,结合动簧片的设计,保证实现微动开关动作特性和触点的正压力。

(2)开关动簧片

动簧片是微动开关的关键零件,它的性能优越与否,直接影响开关的电性能与机械性能。触点根据产品电性能要求导电性能良好。

​一是材料的选择。动簧片为弹性零件,长期处在弯曲应力或反复转换应力作用下,同时承受一定电流。在长期工作过程中,若应力松弛,会使触点间的接触压力减小,导致接触不良,因此动簧片的材料必须具备良好的弹性、导电性和机械疲劳强度。本微动开关在设计时,根据产品结构和性能要求,选用了弹性较高、韧性好及导电性能优良的铍青铜QBe材料。

二是开关簧片的尺寸控制。为保证微动开关的可靠性,关键零件簧片的尺寸必须确保精度和一致性。加工时,采取高精密连续冲床冲制成型,可保证尺寸的精度和一致性。

三是热处理工艺。通过热处理后,可提高零件的弹性、强度与硬度。动簧片经高精密连续冲床冲制成型后,在真空热处理炉进行弹性处理,进而满足强度和弹性的要求,保证10000次寿命的性能指标。

3.开关触点

因微动开关要承担一定的负载,易产生热量,这就需要选择导电性好,同时导热性好的金属材料。银的导电性、导热性是最好的。但纯银熔点低、硬度低、耐机械磨损性差,电阻率随温度升高呈线性上升趋势,且电弧作用下抗熔焊、耐电弧侵蚀能力弱。为了克服纯银的缺点,在其中增加其它物质,以提高材料的硬度、熔点、抗电弧性。本开关触点采用银镍合金。银镍合金是应用较为广泛的环保材料,具有导电率、导热率好,具有很高的耐烧蚀性,比较适合控制阻性负载。

4.基座

微动开关的基座即绝缘部分采用注塑成型,其材料采用耐电弧烧蚀的热固性塑料。

四、结语

本微动开关具有体积小、重量轻、动作灵敏和可靠性高等特点,可广泛用于电气设备的电路转换中。

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