一种直流大电流器具开关的制作方法

本发明涉及一种开关，具体是一种直流大电流器具开关。

背景技术：

当负载电压达到60v以上，电流大于20a时，直流机械式通断开关在触头通断瞬间产生的电弧、以及长期通电时开关内部电阻产生的热量成为影响开关性能与寿命的主要原因。现有技术存在以下缺点：一、开关在接通过程中，如触头闭合瞬间接触压力过低，触头间会发热严重，特别是操作速度低、通电电流大时，会产生静熔焊现象；在开关触头断开的瞬间，大电流开关会产生非常严重的电弧，若断开速度不够快电弧持续燃烧，会产生动熔焊；开关动、静触头间产生熔焊会使开关失效。二、在开关on操作过程中，压杆快速跨过支点的瞬间，动触片所受到的来自压杆的动态压力会略微降低，同时开关接通瞬间动触片快速翻转，动触头撞击到静触头，由于动触片运动过程中的惯性，会使动触片产生从端子上瞬间脱离的趋势，此外，由于工作时开关的放置角度、所在工具震动等的因素，开关接通时动触片与端子之间会出现瞬间的电弧，产生轻度电侵蚀或熔焊等现象，长期积累会致使开关产生发热，使用可靠性降低等问题。

因此，本发明提供一种直流大电流器具开关，能实现高可靠性通断切换，且能有效减轻大电流通电时的发热量，可应用于各种直流手持式或台式等工具中。

技术实现要素：

本发明的目的在于提供一种直流大电流器具开关，以解决上述背景技术中提出的问题。

为实现上述目的，本发明提供如下技术方案：

一种直流大电流器具开关，包括压杆组件、柱塞、上盖、外壳、f弹簧、动触片组件和静触片组件；上盖与外壳构成开关壳体，上盖与外壳内部设有导轨腔，柱塞安装在上盖与外壳构成的导轨腔中，压杆组件安装在柱塞中，随柱塞左右滑动，柱塞右端安装有f弹簧；所述动触片组件包括动触头和动触片，动触头铆接在动触片上，动触片通过f簧片扣在外壳上的端子上，可绕端子的支点作一定幅度的摆动，压杆组件驱动动触头与静触头接触或分离；所述静触片组件包括静触头、静触片二和静触片一；静触片一固定安装在外壳上，静触片一的上端连接有静触片二，静触片二的另一端铆接有静触头，静触头位于动触头下方；所述动触片设有弧形凸起，弧形凸起中心轴线位置与支点二中心轴线位置重合，初始位置时压杆组件下方的尖端顶在动触片的弧形凸起左侧，压杆组件顶部设有支点一，支点一为圆弧形支撑，压杆组件可绕圆弧形支撑的中心轴线作小角度的摆动。

作为本发明进一步的方案：所述f簧片卡在端子上，动触片架在端子上，同时f簧片压在动触片的上表面的两个弧形凸起处，弧形凸起的中心轴线与动触片绕端子旋转的中心轴线同轴，动触片旋转过程受到f簧片的压力f1、f2是恒定的。

作为本发明进一步的方案：所述静触片一呈“7”字形结构。

作为本发明进一步的方案：所述f簧片为卡簧。

作为本发明进一步的方案：所述静触片组件为分体组合式结构，所述静触片二采用铆接或焊接方式可靠的固定在静触片一上；同时在静触片二上铆接有静触头，静触片二与静触头的铆接部位呈180°反折。

作为本发明进一步的方案：所述静触片一右上端设有凸台，凸台位于静触头下方，所述动触片与静触片一间构成了双重导通回路，包括导通回路一和导通回路二；导通回路一：动触片→动触头→静触头→静触片二→静触片一；导通回路二：动触片→动触头→静触头→静触片一。

作为本发明进一步的方案：所述压杆组件包括摆杆、c弹簧、c簧片和压杆；摆杆内部设有c弹簧，c弹簧下端连接至压杆，压杆上端嵌入连接在摆杆中，c簧片的左右两端均设有各自独立的悬臂梁结构的弹性端子，弹性端子的顶部固定连接在摆杆上，两条摆臂分别被压缩产生预紧力。

作为本发明进一步的方案：所述柱塞的尺寸l③a与摆杆的尺寸l⑤a相等，柱塞的尺寸l③b与摆杆的尺寸l⑤b相等。

与现有技术相比，本发明的有益效果是：

该直流大电流器具开关设计合理，结构紧凑，利用可按指定幅度左右摆动的压杆组件，提升动触片翻转速度的同时消除了机械死点；动触片用簧片扣在端子上，两者之间始终强制接触，即使在翻转瞬间动触片与端子之间同样可靠接触；静触片组件为分体式结构，具有弹性的端子结构可吸收接通瞬间来自于动触头的冲击力，防止弹跳产生电弧致使之粘着；静触片组件为双重导通结构，除了弹性端子构成导电回路之外，触头上下又构成导电回路，确保大电流持续通电时的可靠性。

附图说明

图1为直流大电流器具开关的整体结构示意图。

图2为直流大电流器具开关中压杆组件的装配结构示意图之一。

图3为直流大电流器具开关中压杆组件的装配结构示意图之二。

图4为直流大电流器具开关中压杆组件的装配结构示意图之三。

图5为直流大电流器具开关中压杆组件的工作结构示意图之一。

图6为直流大电流器具开关中压杆组件的工作结构示意图之二。

图7为直流大电流器具开关中压杆组件的工作原理结构示意图。

图8为直流大电流器具开关接通后的位置示意图。

图9为直流大电流器具开关中动触片组件的结构示意图之一。

图10为直流大电流器具开关中动触片组件的结构示意图之二。

图11为直流大电流器具开关中静触片组件的结构示意图之一。

图12为直流大电流器具开关中静触片组件的结构示意图之二。

图13为直流大电流器具开关中静触片组件装入到外壳后的示意图。

图14为直流大电流器具开关完全接通状态时的结构示意图。

其中：1-上盖；2-f弹簧；3-柱塞；4-防尘圈；5-摆杆；6-c弹簧；7-c簧片；8-压杆；9-f簧片；10-端子；11-动触片；12-动触头；13-静触头；14-静触片二；15-静触片一；16-外壳；17-灭弧磁铁；x-支点一；y-支点二。

具体实施方式

下面结合具体实施方式对本专利的技术方案作进一步详细地说明。

请参阅图1-14，一种直流大电流器具开关，包括压杆组件、柱塞3、上盖1、外壳16、f弹簧2、动触片组件和静触片组件；上盖1与外壳16构成开关壳体，上盖1与外壳16内部设有导轨腔，柱塞3安装在上盖1与外壳16构成的导轨腔中，压杆组件安装在柱塞3中，柱塞3左端连接至外力连接杆，柱塞3右端安装有f弹簧2，工作时通过外力连接杆施加操作力在柱塞3上，带动柱塞3及其压杆组件向右滑动并压缩f弹簧2，操作力撤消后在f弹簧2的弹力作用下柱塞3向左自动实现复位；所述外壳16壳体内部设有灭弧磁铁17；所述柱塞3与外壳16连接处设有防尘圈4，防尘圈4套在柱塞3上；

所述动触片组件包括动触头12和动触片11，所述外壳16左下端设有端子10，所述动触头12铆接在动触片11上，动触片11通过f簧片9扣在外壳16上的端子10上；动触片11可以绕端子10的支点作一定幅度的摆动，但工作中两者不会脱离；

所述静触片组件包括静触头13、静触片二14和静触片一15；静触片一15呈“7”字形结构，静触片一15固定安装在外壳16上，静触片一15上连接有静触片二14，静触片二14的另一端铆接有静触头13；工作时，端子10为电流输入端，静触片一15为电流输出端，通过按压柱塞3来接通电路，释放柱塞3来断开电路；静触头13位于动触头12下方；

所述动触片11上设有弧形凸起，弧形凸起中心轴线位置与支点二y的中心轴线位置重合，初始位置时压杆8下方的尖端顶在动触片11的弧形凸起左侧，压杆组件顶部设有支点一x，支点一x为圆弧形支撑，压杆组件可以绕圆弧形支撑的中心轴线作小角度的摆动，摆动的方向根据柱塞3移动的方向而定，利用可按指定幅度左右摆动的压杆组件，提升动触片11翻转速度的同时消除机械死点；

图2-4为压杆组件的装配结构示意图，所述压杆组件包括摆杆5、c弹簧6、c簧片7和压杆8；摆杆5内部设有c弹簧6，c弹簧6下端连接至压杆8，压杆8上端嵌入连接在摆杆5中，c簧片7的左右两端即la与lb所示尺寸处均设有各自独立的悬臂梁结构的弹性端子，弹性端子的顶部固定连接在摆杆5上，两条摆臂分别被压缩产生预紧力；同时在结构上，柱塞3的尺寸l③a与摆杆的尺寸l⑤a相等，柱塞3的尺寸l③b与摆杆5的尺寸l⑤b相等，这样在压杆8前端不受到侧向力时，压杆组件呈中立状态；摆杆5顶部设有支点一x；

图5-7所示，由于c弹簧6的弹力作用，压杆8前端将受到摩擦力f和正压力n的作用，压杆8尾部将受到来自于柱塞3的接触压力f的作用；当柱塞3受到操作力向右移动时，受压杆8前端作用力（摩擦力ｆ与正压力n）力矩的作用，压杆8以圆弧形支撑的中心线为轴旋转，直至摆杆5的侧面限位处a处碰到柱塞3侧壁；

在压杆8偏转过程中，c簧片7的尺寸la受到压缩变形产生弹力fa，其中压杆8头部作用力的力矩是大于c簧片7作用力fa产生的力矩，确保合力矩m使压杆8组件移动时压杆组件向左产生偏转；

柱塞3继续移动，在压杆8越过支点二y的瞬间，动触片11所受力矩方向反转，动触片11开始翻转，使得滑动面与水平方向之间的角度由θ变为β；此时，压杆8头部所受的正压力与摩擦力的大小和方向也随之改变（如图中f`和n`所示），使得压杆组件的合力矩反向变为m`，c簧片7的弹性势能释放变为压杆8的动能，使得压杆组件快速向右偏转；

图8为开关接通后的位置示意图，压杆8与动触片11的动触头12从支点二y位置迅速跳跃到与支点二y距离为l2的位置，使动触片11快速翻转的同时，确保回路接通瞬间的动触头12压力值n为l2/（l1+l2）×f，这样就在动静触点接触时避开了机械死点（即支点二y），使得开关回路接通的瞬间有充足的触头压力来确保开关通电时的可靠性。同样的工作原理，在松开施加在柱塞3上的操作力后，在被压缩f弹簧2的回弹力作用下，柱塞3带动压杆组件向左移动，c簧片7的lb部分被压缩而产生弹性势能，在压杆8向左跨过支点二y后，c簧片7的弹性势能变为动触片11的动能，使其快速翻转，从而使动触头13与静触头13从接触状态分离到完全断开（指达到切断电弧的最小空间距离）所需要的时间加快到数毫秒。

图9-10为动触片组件结构示意图，高屈服强度材料制作的f簧片9卡在端子10上，动触片11架在端子10上，同时f簧片9压在动触片11的两个弧形凸起处，弧形凸起的中心轴线与动触片11绕端子10旋转的中心轴线同轴，在动触片11旋转过程中，受到f簧片9的压力f1、f2是恒定的，在此压力的作用下，无论开关在工作时是倒置还是侧放均可以确保端子10与动触片11之间能可靠的接触；所述f簧片9为卡簧。所述动触片11通过f簧片9压在端子10上，动触片11翻转瞬间与端子10之间可靠接触无放电，解决动触片11从端子10上脱离的问题；

如图11-12，所述静触片组件为分体组合式结构，弹性结构可吸收接通瞬间的冲击力，防止弹跳产生电弧致使之粘着。所述静触片二14是由较薄的高导电率铜合金制作，实现低弹性系数的同时提高导电能力，减轻大电流通电时的温度上升程度；所述静触片二14采用铆接或焊接方式可靠的固定在静触片一15上，两者组成一体；同时在静触片二14上铆接有静触头13，为增加铆接强度以及散热性能，静触片二14与静触头13的铆接部位呈180°反折，达到双倍厚度；

在开关接通时动触片11翻转，动触头12撞击静触头13，静触片二14承受冲击力时产生一定幅度的变形，使静触头13紧贴动触头12作小幅度运动，减轻弹跳引起动触头12与静触头13间的电弧，防止两触头粘着；图13为静触片组件装入到外壳16后的示意图，粗虚线为触头刚闭合时极间电流的流动路径示意；

所述静触片组件为双重导通结构，除了弹性端子构成导电回路之外，静触头13与静触片一15直接接触构成另外一条导电回路，确保大电流持续通电时的可靠性；图14所示为开关完全接通状态，所述静触片一15右上端设有凸台，凸台位于静触头13下方，开关从接通的瞬间到柱塞3持续移动直至按压到底的过程中，在压杆8施加给动触片11的压力基本不变的前提下，压杆8从图13靠近支点二y的位置向动触头12处移动，压杆8与端子10支点二的力臂逐渐变大，动触头12与静触头13间所受压力分量会逐渐增加，致使静触片二14产生变形，最终静触头13的下部与静触片一15的凸台在g点处强制接触。

按图14所示为例，静触头13所受的力有以下三个：a：来自于动触头12的向下的力；b：来自于静触片二14向上的力；c：来自于静触片一15向上的力。其相对关系为a=b+c，静触片二14的弹性系数设计值较低，b的力值设定为a的1/2以下，静触头13与静触片一15间有充足的触头压力使其接触可靠，通电时发热量低；粗虚线为触头闭合时极间电流的流动路径，动触片11与静触片一15间构成了双重导通，降低线路电阻；导通回路一c1：动触片11→动触头12→静触头13→静触片二14→静触片一15；导通回路二c2：动触片11→动触头12→静触头13→静触片一15。

该直流大电流器具开关设计合理，结构紧凑，利用可按指定幅度左右摆动的压杆组件，提升动触片翻转速度的同时消除了机械死点；动触片用簧片扣在端子上，两者之间始终强制接触，即使在翻转瞬间动触片与端子之间同样可靠接触；静触片组件为分体式结构，具有弹性的端子结构可吸收接通瞬间来自于动触头的冲击力，防止弹跳产生电弧致使之粘着；静触片组件为双重导通结构，除了弹性端子构成导电回路之外，触头上下又构成导电回路，确保大电流持续通电时的可靠性。

在本直流大电流器具开关的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“相连”及“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以视具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

上面对本专利的较佳实施方式作了详细说明，但是本专利并不限于上述实施方式，在本领域的普通技术人员所具备的知识范围内，还可以在不脱离本专利宗旨的前提下做出各种变化。