关于一种定位灵活的多挡转换开关的研究

张超

摘 要 手动转换开关又称为组合开关，由多节触头组合而成，在附有手柄的转轴上，随转轴旋至不同位置使电路接通或分断。供手动不频繁接通和分断电路，作为控制或转换之用，也可作为电路控制开关、测试设备开关、主令控制开关，广泛应用于电力、工业自动化、过程自动化等行业，为解决现有转换开关存在的限位角度不够灵活，档位数量有限，触片银点分断速度不够快，导致电弧灼烧触片，影响转换开关使用寿命，转化开关内部零件较多，转配复杂的技术问题，笔者提出了一种定位灵活的多挡手动转换开关。

关键词 转换开关;限位角度;开断能力

引言

本文主要是设计、研发一种定位灵活的多挡转换开关。该开关包括通过转轴依次同轴串接的前盖板、挡位组件、一个或多个基板组件以及后盖板。其中，档位组件的轴挡凸轮和定位凸轮随转轴联动旋转。滚轮与定位凸轮的外轮廓接触，通过定位凸轮的转动带动与滚轮连接的复位导杆压缩复位弹簧。挡板设置于轴挡凸轮转动最大圆周处，通过与轴挡凸轮接触实现对旋转角度的限位。通过档位基板中复位弹簧、定位凸轮，基板组件中凸轮，以及转轴配合，保证触点分断时达到快速分断电流的作用，降低触片银点因分断电弧灼烧的受损程度，提高转换开关的使用寿命。

1现有转换开关现状

现有转换开关的限位角度往往是固定的，由于限位角度不够灵活，通常会导致用户对控制回路某些特定功能和要求无法实现的问题。开关的挡位设置不够理想，档位数量有限。触片银点在分断电流的速度不够快，因分断时电弧的灼烧而受损，严重影响转换开关的使用寿命。现有的手动转化开关的内部结构过于复杂，零部件较多，既增加了制造难度和制造成本，又增加了开关的装配难度[1]。

2新研究开关的技术优点

本文研究的定位灵活的多挡转换开关具有以下优点：

（1）转换开关的限位角度灵活，通过轴挡凸轮的变化可根据具体要求设置任意限位角度;

（2）通过档位基板中复位弹簧、定位凸轮，基板组件中凸轮，以及转轴配合，保证触点分断时达到快速分断电流的作用，降低触片银点因分断电弧灼烧的受损程度，提高转换开关的使用寿命;

（3）开关挡位多样，通过档位凸轮的变化可根据具体要求最多设置12挡位的开关;

（4）开关基板设有磁块，具有永磁磁吹灭弧功能，提高了手动转换开关的开断能力和可靠性，直流分断能力达到DC-13 220V 4A。

3开关结构设计

参见图1转换开关由手柄、转轴、档位组件、基板组件、后内盖板、后盖板、连杆、前盖板、标牌组成。其中，基板组件后端设有后内盖板、后端盖、档位基组件前端设置有前端盖和标牌，转轴贯穿与其中与手柄连接，档位组件与基板组件通过连杆连接成一体，组成手动转换开关[2]。

参见图2档位组件包括档位基板、轴挡凸轮、挡板、复位弹簧、滚轮、复位导杆、定位凸轮。其功能通过定位凸轮外轮廓上以几何中心对称设有的不同数量的凸轮槽实现开关最多12挡位的控制和轴挡凸轮的坡角角度的不同实现任意角度限位。

在使用过程中，手动施加一定扭矩旋转手柄，手柄与转轴连接进而带动转轴旋转，转轴旋转带动档位基板组件内的轴挡凸轮和定位凸轮旋转，滚轮与定位凸轮外轮廓接触，随着定位凸轮的旋转，滚轮带动复位导杆压缩复位弹簧，当复位弹压缩到最大程度时，转轴带动定位凸轮继续旋转，在复位弹簧自身弹力作用下，快速推动复位导杆，使滚轮带动定位凸轮旋转移动到定位凸轮凹点处实现快速定位动作，同时轴挡凸轮与定位凸轮联动旋转，当旋转到某一固定角度时，轴挡凸轮与挡板接触实现旋转角度限位功能，通过轴挡凸轮和定位凸轮的变化，最多能实现开关12挡位的控制。基板组件其特征在于在基板中心设于有随方轴旋转的凸轮，通过转轴带动凸轮旋转，凸轮上下分别设有导杆，导杆与动触片连接，在凸轮旋转过程中，凸轮推动导杆移动，动触片在基板设有定触片弹簧，在定触片弹簧作用下实现复位，上下两侧的动触片在两端分别设有动触片银点，在基板上下两端分别设有定触片，每个定触片上都设有定触片银点，当动触片弹簧复位时，动触片银点与定触片银点接触接通，在基板内靠近定触片银点的部位，设置有磁块，其磁块的磁场作用可以将动静触片银点之间因较大电流分断而产生的电弧拉长，加速电弧熄灭，提高了手动转换开关的开断能力和可靠性[3]。

4结束语

通过对一种定位灵活的多挡手动转换开关的研究设计，解决了现有手动转换开关多限位角度不够灵活，档位数量有限，触片银点分断速度不够快，导致电弧灼烧触片，影响转换开关使用寿命，转化开关内部零件较多，转配复杂的技术问题，保证触点分断时达到快速分断电流的作用，提高轉换开关的使用寿命。

参考文献

[1] 低压开关设备和控制设备 第5-1部分：控制电路电器和开关元件 机电式控制电路电器：GB/T 14048.5-2017[S].北京：中国标准出版社，2017.

[2] 管剑侠.中压断路器辅助开关的探讨[J].机械工业标准化与质量，2015，510（11）：43-50.

[3] 石永刚，吴央芳.凸轮机构设计与应用创新[M].北京：机械工业出版社，2007：79.