一种新型全密封机械开关

时间：2024-09-03

施旭娜

(宁波方太厨具有限公司浙江慈溪 315336)

1 引言

机械开关是一种利用机械原理的控制器件，起控制电路的作用，主要应用于各类家用电器以及大型的机械设备上，它的指标有：耐压、使用寿命、密封、不起火等。

油烟机上一般在采用的机械开关有两种：一种是琴键开关（按键开关），一种为翘板开关。

翘板开关的工作原理是形同翘翘板，中间轴转动，两端分别用弹簧来复位，此开关的使用寿命低，在油烟机中一般都采用琴键开关来替代翘板开关。

琴键开关的工作原理主要为：按键往下运动，推动弹片和开关触点接触，电路导通，按键到位后钢丝滑入定位槽中勾住按键使得按键不会恢复原位，再次按动按键往下运动，使得钢丝从定位槽中滑出，按键在弹簧的作用下恢复原位，这时弹片也恢复原位，和开关触点分开，电路断开。这种琴键开关由于成本低，使用寿命高而广泛应用于各种家用电器上，但是由于此开关的行程大，声音响，影响整体产品的品质感，并且油烟机的工作环境多水多油，而琴键开关由于其自身的工作原理而无法做到全密封，使得琴键开关的使用寿命大大降低，并有可能会因为开关故障引起火灾，翘板开关也存在相同问题，无法做到全密封。

人们为了提高产品的美观以及产品的安全性，就采用电子开关，但是电子开关成本高，故障也比较高，研制一种新型的全密封机械开关很有必要。本文介绍的一种全密封机械开关是利用弹簧片作为开关元件。弹簧片在预弯曲后，可形成上下两个稳定的位置，因而稳定型好，重复精度高。

2 新型机械开关的设计

2.1 新型机械开关工作原理

如图1所示,本开关的设计利用了弹片和板簧的变形-复位原理。

工作过程分别为：

（1）如图2所示。在无外力作用下，板簧呈自然状态如图1（a）所示，弹片一端固定在板簧上，另一端固定在插脚上，也呈自然状态，按钮一端的轴放在后壳体的槽上，放在板簧上，三者都稳定在静止状态，此时板簧端的触点远离引出线触点，电路处于断开状态。

（2）如图3给按钮施加外力F，使得按钮沿一端轴转动并带动板簧往下运动，弹片也随着板簧往下运动，在此过程中，弹片由于变形产生了一个往下的力，由于两者产生力的力矩大小不一样，该弹片产生的力大于板簧复位产生的力，而使得板簧、弹片、按钮处于如图3所示的稳定静止状态。板簧端的触点与引出线触点接触，电路导通。

（3）如图4(a)所示，按下关闭按钮时，按钮拨动滑块呈图4(b)所示状态，滑块两端的斜边带动别的按键，使得按键向上转动，由按钮带给板簧一个外力，此时，板簧恢复变形的力大于弹片变形的力，弹片在经过一段变形过程后，最后和板簧一样处于自然状态，恢复到图2的状态，板簧前端触点与引出线端触点又分离，电路处于断开状态。

2.2 零部件材料的选择

为提高开关的使用寿命以及能在厨房潮湿多油污的环境中长时间使用，对板簧和弹片材料的耐疲劳性、耐磨性、耐腐蚀性要求应较高，故板簧采用铍青铜，弹片采用磷铜，并要求对板簧和弹片进行热处理，以增加它们的硬度，来提高板簧和弹片变形重复性的精度。为了安全，新型机械开关的塑料零部件均采用阻燃材料。

3 新型机械开关全密封设计

在油烟机上使用的机械开关如果不采用全密封的方式，会增加产品的故障率，甚至会由于开关短路而引起火灾。为避免出现上述两类情况的发生，需要对新型机械开关进行全密封设计。

全密封设计包括以下三部分：

3.1 按钮部分的密封设计

由于新型机械开关的行程短，只有1.5mm，并且使用力比较小，因此在新型机械开关按钮端我们设计了覆盖一层有弹性的密封薄膜，密封薄膜的弹性对开关使用时按下按钮的力影响较小。在外用力≤10N下，弹性的密封薄膜和前盖的配合要紧凑，密封薄膜应紧紧包住前盖，结构如图3和图4中所示。另外，对于开关使用环境的不同，此薄膜也可采用不同的弹性材料，在我公司的油烟机上，采用的是耐腐蚀性好的硅胶材料。