李泓东
（贵州振华华联电子有限公司 贵州 凯里 556100）
摘要：最近几年，随着我国整机装备的进步，电子设备的制造和应用获得了快速发展，对10A以上的大电流钮子开关的需求持续上升，并且对大电流钮子开关的使用性能以及质量提出了新的要求。所以，为了提高大电流钮子开关的质量，本文介绍了其设计中的技术指标，并从结构设计、电气安全设计以及制造工艺选择三个方面入手，探究了大电流钮子开关的设计思路构建。
关键词：大电流；钮子开关；技术指标；结构设计；电气安全设计；制造工艺
引言：钮子开关俗称摇头开关，是一种手动控制的微型开关，是设备中常用的开关元器件，在交直流电路的通断控制中应用十分广泛。大电流钮子开关指的是电负载电流超过10A，甚至达到50A的钮子开关，其正常运行中会经过大电流，接触部件会产生较高热量，对开关性能以及可靠性造成不利影响。所以，需要根据大电流钮子开关的应用特点和运行条件，科学进行设计，以此提高其使用性能，延长使用寿命。
一、大电流钮子开关的技术指标
大电流钮子开关普遍应用在机电设备和武器装备上，用来控制设备电路，对于设备的稳定及安全运行起到重要作用。以普通机电装备配套的大电流钮子开关为例，其生产制造中的相关技术指标包括以下几个方面。第一是工作电压为220V，第二是额定电流为20A，第三是接触电阻要低于25mΩ，第四是绝缘电阻大于1000MΩ，第五是温度上升指标小于60℃，第六是长期运行环境温度低于85℃。
二、大电流钮子开关的结构设计
（一）开关接触设计
根据大电流钮子开关的使用情况以及技术指标要求，其结构设计采用传统的设计方案，主要由基座组、换向机构以及操作机构三个部件组成，基座组作为大电流钮子开关的基础，上面链接着换向机构，最上面是操作机构，使用螺钉紧压接线方式进行连接。大电流钮子开关的接触系统使用了杠杆式机构，主要包括了支架、静触点、触桥以及接线端等部件构成，其中的触桥是动触片和触点通过机械铆装在一起的。大电流钮子开关的工作原理就是通过控制操作机构，带动开关内部的触桥与静触点形成电路，来回扳动操作机构去转换接触点。另外，在大电流钮子开关处于稳态工作时，触桥会利用换向机构中的接触压簧去施加压力，实现动静触点的接触，使得电路导通。在换向后，又可以通过换向机构施加的压力致使弹簧受力，使得动静触点断开接触，实现切断电路通路。
（二）开关导电部件设计
大电流钮子开关在设计的过程中，其导电部件的设计、材料以及工艺都选择了传统方式，即使用有色金属作为导电部件的制造原材料，在有色金属表面实施了电镀处理，以此提高开关导电部件的导电性能。大电流钮子开关的导电部件主要包括动触片、动静触点以及接线端、中间导电支架四部分。其中动触片的制造材料选用的是锡磷青铜带，并进行冲压成形，最后对其表面进行了镀金处理。动静触点的制造材料选用了银氧化丝，结构成形使用了打头成形方案，其表面也进行镀金处理。接线端选择了黄铜带作为制造材料，冲压成形，表面镀金处理。中间导电支架也选择了黄铜带，成形方式依然是冲压成形，表面进行镀金处理。
三、大电流钮子开关的电气安全设计
（一）绝缘电阻确定
绝缘电阻的确定是大电流钮子开关电器安全设计中的重点内容之一，绝缘电阻指的是大电流钮子开关的绝缘部位，在施加了大的直流电压以后，在其表面产生漏电流而表现出来的电阻。如果大电流钮子开关的绝缘电阻不够，就容易在使用过程中产生过大的漏电流，漏电流会造成大电流钮子开关产生大量的热量，或者发生直流电解现象，对大电流钮子开关的绝缘造成严重破坏，进而导致大电流钮子开关短路，发生用电安全。所以，在进行大电流钮子开关设计时，需要严格控制其绝缘电阻，做好绝缘电阻的计算。大电流钮子开关的主要导电机构都在基座中，所以需要重点设计绝缘电阻方面的内容，其计算公式为R=PT,其中R为绝缘电阻值（Ω），P为体积电阻率（Ω/mm），T为绝缘材料厚度（mm）。大电流钮子开关的基座通常使用DAP热固性塑料，因为该材料具有良好的绝缘性，并且韧性好，热变形温度高，耐化学腐蚀，并且强度高、阻燃。DAP塑料的体积电阻率为8.2X1016Ω/mm，相临接触的导电件间隔距离为1.2mm，因此绝缘电阻值为8.2X1016X1.2=9.84X1016MΩ，满足绝缘电阻大于1000MΩ的设计技术指标。
（二）耐高压设计
大电流钮子开关的耐高压由多个参数和条件决定，例如导电部件和基座的形式、电流频率、基座表面洁净度以及压强等。在进行设计时，通常考虑的是基座表面洁净状态，所以大电流钮子开关的耐高压就是由空气的抗电强度决定的。大电流钮子开关的耐高压计算公式为V=KT，其中V代表了耐电压（V），K代表的是绝缘强度（V/min），T代表了绝缘材料的厚度（mm），本次设计的大电流钮子开关使用的绝缘材料为DAP塑料，其绝缘强度为16000V/min，接触导电部件的绝缘间隔为1.2mm，所以耐高压值为16000X1.2=19200V。
四、大电流钮子开关的制造工艺选择
大电流钮子开关的制造工艺要符合设计要求，要全面考虑到制造质量、效率以及成本等。所以，大电流钮子开关的制造主要使用了一下几种工艺。第一，在制造绝缘零件时，需要重点考虑零件的耐环境性和电气性能，需要保证尺寸精确，内部致密，不能存在松动、气泡以及裂纹等瑕疵，并且表面需要保持光滑，可以采用塑压制造工艺。第二，导电件的加工需要保证零件表面没有毛刺，避免出现尖角，并且需要将其表面的粗糙度控制在Ra0.8以下，减少拉弧，提高接触稳定性。第三，在铆装零部件时，必须保证紧固，确保基座和各导电件之间的铆装不存在松动，可以在振动环境中稳定运行，提高导电稳定性，避免附加接触电阻。
五、结论
综上，大电流钮子开关作为机电设备中的重要控制元器件之一，其设计质量和运行效果在一定程度上决定了机电设备的运行安全与稳定性，因此需要进行妥善设计，保证其结构设计、电气安全设计合理，制造工艺选择科学，以此才能达到实际的应用技术指标，保证其符合机电设备运行的实际需求，提高使用性能，确保机电设备高效运行。
参考文献：
[1]周茂祥主编.低压电器设计手册[M].机械工业出版社.1992.
[2]刘明珠.一种组合钮子开关的研制[J].机电元件,2005(03):19-22.
作者简介：
李泓东（1978.9—），男，民族：革家人，籍贯：贵州省黄平县，本科，单位：贵州振华华联电子有限公司，研究方向：钮子开关