一種自回中波段開關結構設計思路分析

楊太榮 羅博 楊代發

摘要：波段開關是指通過旋轉中心軸來驅動開關各機構繞軸線做圓周運動，實現多組電路轉換的開關。這類波段開關只能實現跳步轉換功能和單路電路轉換接通功能，不具備自動復位回中、無切斷遞增同時接通的特點?，F提供一種自回中波段開關的結構設計思路，為該元件結構設計和材料選擇拓展了方向。

關鍵詞：自回中波段開關;設計思路;無切斷遞增同時接通

0? ? 引言

隨著信息技術的不斷發展，在現代電子設備功能集成化趨勢下，元件的使用環境也變得復雜化和多元化。如何在元件結構本身上實現新環境要求功能，滿足用戶現在及未來對元件的特殊需求，對元件的材料選擇、結構設計提出了更大的挑戰。下面以一種自回中、無切斷遞增同時接通的波段開關結構設計、材料選擇為例，介紹其設計思路，為該類波段開關設計提供了參考。

1? ? 結構設計

開關設計結構自上而下三維立體布局，模塊化組合設計，部件間通過長螺桿連接緊固為一體，采用螺母安裝方式，增加軸套及面板密封功能，產品的電路引線采用水平回轉布局設計，焊接式接線端。開關結構如圖1所示，總體結構分為三個部分，分別為轉換機構、復位機構和電路接觸機構（開關單元）。轉換機構設計為第一層，復位機構設計在第二層，電路接觸機構設計在第三層，并形成開關單元。上述三個機構采用同心軸連接，實現開關同步驅動。開關電接觸方式采用切入式結構，通過接觸片的彈性變形實現觸點對導通。

2? ? 換向機構設計

換向機構主要由轉軸、基座組、壓簧、鋼球、跳步凸輪等零件組成，如圖2所示。開關的換向采用鋼球、壓簧式結構，工作原理是轉軸在轉換力矩的作用下開始帶動跳步輪轉動，從而使壓簧開始壓縮，鋼球沿跳步輪內壁滑動，轉換至b位置，壓簧的壓縮量達到最大值，此時轉換力矩達到最大值，越過該位置后，壓簧被釋放，鋼球跳轉到下一位置，開關完成轉換動作。

3? ? 復位機構設計

復位機構為開關自回中功能的執行機構，主要由轉軸、基座（甲）、墊片（乙）、扭簧座、扭簧、蓋板組成，如圖3所示。復位機構工作原理是采用轉軸驅動復位機構中的“雙腳型”扭簧，利用扭簧兩端與基座凸臺的限位產生平衡力矩及反方向力矩，實現開關自動回中的功能。當開關順時針旋轉時，扭簧座在轉矩的驅動下順時針轉換30°，使得扭簧產生彈性變形，產生反向力矩，轉矩釋放后，開關在反向力矩的作用下自回中，完成復位回中功能。逆時針旋轉時同理。

4? ? 接觸機構設計

接觸機構為開關電路切換或電路控制的執行機構，是開關設計最為核心的部分。接觸機構主要由層板、上定觸片、動觸片組件、動觸片基座、基座（乙）、定觸片基座組件等組成，如圖4所示。接觸機構工作原理是將V字形接觸片和定觸片壓鉚固定在定觸片基座上，動觸片采用新型扇形平面結構，動觸片組件在轉軸的帶動下做同步運動，V字形接觸片在動觸片組件的擠壓下產生彈性形變，從而產生彈力，為接觸機構提供接觸壓力。動觸片組件上端面的動觸點與上定觸片接觸，轉換過程中扇形動觸片能同時接通多個接觸片，實現開關無切斷遞增同時接通功能。接觸機構為模塊化設計，可根據使用要求進行層數疊加，滿足不同環境的使用要求。

5? ? 材料選擇

（1）轉軸、扭簧、扭簧座為開關的復位機構載荷零件，需要具有良好的機械強度、彈性強度，同時滿足嚴酷環境指標要求。所以，轉軸選用不銹鋼材料，扭簧選用不銹彈簧鋼絲材料，扭簧座選用銅棒材料。

（2）導電件為開關接觸結構的載流零件，需要良好的電導率和可焊性。通過綜合分析，導電件材料選用銅帶，表面鍍鎳金處理。

（3）接觸片為開關接觸結構彈性零件，需具備良好的彈性能力、載流能力、抗疲勞能力。通過綜合分析，接觸片材料選用鈹青銅帶，表面鍍鎳金處理。

（4）基座為絕緣隔絕零件，需要良好的絕緣性能、耐高低溫性能。通過綜合分析，基座材料選用聚醚砜，該材料具有耐高溫、絕緣性能好等特點。

6? ? 結語

本文闡述了一種自回中無切斷遞增同時接通的波段開關結構設計思路，從結構上和材料選用上進行分析，實現元件自回中、電路無切斷遞增同時接通功能，對未來元件的設計有一定的參考價值。

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收稿日期：2020-04-15

作者簡介：楊太榮（1990—），男，貴州平塘人，助理工程師，主要從事旋轉開關的設計與開發工作。