一種新型全密封機械開關

施旭娜

(寧波方太廚具有限公司 浙江慈溪 315336)

1 引言

機械開關是一種利用機械原理的控制器件，起控制電路的作用，主要應用于各類家用電器以及大型的機械設備上，它的指標有：耐壓、使用壽命、密封、不起火等。

油煙機上一般在采用的機械開關有兩種：一種是琴鍵開關（按鍵開關），一種為翹板開關。

翹板開關的工作原理是形同翹翹板，中間軸轉動，兩端分別用彈簧來復位，此開關的使用壽命低，在油煙機中一般都采用琴鍵開關來替代翹板開關。

琴鍵開關的工作原理主要為：按鍵往下運動，推動彈片和開關觸點接觸，電路導通，按鍵到位后鋼絲滑入定位槽中勾住按鍵使得按鍵不會恢復原位，再次按動按鍵往下運動，使得鋼絲從定位槽中滑出，按鍵在彈簧的作用下恢復原位，這時彈片也恢復原位，和開關觸點分開，電路斷開。這種琴鍵開關由于成本低，使用壽命高而廣泛應用于各種家用電器上，但是由于此開關的行程大，聲音響，影響整體產品的品質感，并且油煙機的工作環境多水多油，而琴鍵開關由于其自身的工作原理而無法做到全密封，使得琴鍵開關的使用壽命大大降低，并有可能會因為開關故障引起火災，翹板開關也存在相同問題，無法做到全密封。

人們為了提高產品的美觀以及產品的安全性，就采用電子開關，但是電子開關成本高，故障也比較高，研制一種新型的全密封機械開關很有必要。本文介紹的一種全密封機械開關是利用彈簧片作為開關元件。彈簧片在預彎曲后，可形成上下兩個穩定的位置，因而穩定型好，重復精度高。

2 新型機械開關的設計

2.1 新型機械開關工作原理

如圖1所示,本開關的設計利用了彈片和板簧的變形-復位原理。

工作過程分別為：

（1）如圖2所示。在無外力作用下，板簧呈自然狀態如圖1（a）所示，彈片一端固定在板簧上，另一端固定在插腳上，也呈自然狀態，按鈕一端的軸放在后殼體的槽上，放在板簧上，三者都穩定在靜止狀態，此時板簧端的觸點遠離引出線觸點，電路處于斷開狀態。

（2）如圖3給按鈕施加外力F，使得按鈕沿一端軸轉動并帶動板簧往下運動，彈片也隨著板簧往下運動，在此過程中，彈片由于變形產生了一個往下的力，由于兩者產生力的力矩大小不一樣，該彈片產生的力大于板簧復位產生的力，而使得板簧、彈片、按鈕處于如圖3所示的穩定靜止狀態。板簧端的觸點與引出線觸點接觸，電路導通。

（3）如圖4(a)所示，按下關閉按鈕時，按鈕撥動滑塊呈圖4(b)所示狀態，滑塊兩端的斜邊帶動別的按鍵，使得按鍵向上轉動，由按鈕帶給板簧一個外力，此時，板簧恢復變形的力大于彈片變形的力，彈片在經過一段變形過程后，最后和板簧一樣處于自然狀態，恢復到圖2的狀態，板簧前端觸點與引出線端觸點又分離，電路處于斷開狀態。

2.2 零部件材料的選擇

為提高開關的使用壽命以及能在廚房潮濕多油污的環境中長時間使用，對板簧和彈片材料的耐疲勞性、耐磨性、耐腐蝕性要求應較高，故板簧采用鈹青銅，彈片采用磷銅，并要求對板簧和彈片進行熱處理，以增加它們的硬度，來提高板簧和彈片變形重復性的精度。為了安全，新型機械開關的塑料零部件均采用阻燃材料。

3 新型機械開關全密封設計

在油煙機上使用的機械開關如果不采用全密封的方式，會增加產品的故障率，甚至會由于開關短路而引起火災。為避免出現上述兩類情況的發生，需要對新型機械開關進行全密封設計。

全密封設計包括以下三部分：

3.1 按鈕部分的密封設計

由于新型機械開關的行程短，只有1.5mm，并且使用力比較小，因此在新型機械開關按鈕端我們設計了覆蓋一層有彈性的密封薄膜，密封薄膜的彈性對開關使用時按下按鈕的力影響較小。在外用力≤10N下，彈性的密封薄膜和前蓋的配合要緊湊，密封薄膜應緊緊包住前蓋，結構如圖3和圖4中所示。另外，對于開關使用環境的不同，此薄膜也可采用不同的彈性材料，在我公司的油煙機上，采用的是耐腐蝕性好的硅膠材料。

3.2 上下殼體的密封設計

新型機械開關的上下蓋采用螺釘聯結，再套上一個后罩，并采用緊配合來進行密封。若對產品有更高的密封要求，則可以增加O型圈來進行密封。

3.3 引出線部位的密封設計

新型機械開關的引出線全部扎在同一線套里，線套緊套在開關盒上，如圖3和圖4所示，若對產品有更高的密封要求，則可以在引出線套孔里填上膠水，在上述三個部位進行密封后，基本上這個新型機械開關的密封性設計基本上全部完成。

3 實驗驗證

根據產品的設計目的和使用要求，我們的試驗內容確定為以下四個方面：使用壽命、耐壓性能、密封性能、不起火。

實驗結果

（1）使用壽命：通過在220V、2.5A額定電壓和額定電流做7萬次的連續實驗。

（2）耐壓性能：耐壓＞1500V 10mA 1min，未發生擊穿或閃絡發生。

（3）密封性能：水蒸氣連續沖擊4小時，煮水8小時試驗，試驗后開關里無水珠形成，開關無失靈、誤動作、卡死現象。

（4）不起火：將塑件用火燃燒10s，塑件在30s內熄滅，并且無燃燒物滴落。

4 結論

通過上述各項嚴格的試驗證明，新型全密封機械開關的使用壽命遠遠高于普通的機械開關，全密封性能穩定可靠，可推廣使用到吸油煙機等使用條件惡劣的家用電器產品上。