汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的設(shè)計(jì)與制作

武 忠

（長(zhǎng)春市機(jī)械工業(yè)學(xué)校，吉林 長(zhǎng)春 130011）

本人設(shè)計(jì)的汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)，是為了解決改裝車輛起動(dòng)機(jī)與車身電器電壓不一致的矛盾，其工作原理論文在《汽車電器》雜志2018年第8期上已發(fā)表，本人以此工作原理制作的汽車電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)在車上應(yīng)用從未出現(xiàn)過故障，非常安全可靠?，F(xiàn)將改進(jìn)后的汽車電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的制作方法獻(xiàn)給各位讀者，希望能對(duì)愛好汽車電器的朋友有所啟發(fā)和幫助。

汽車電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)由兩大部分組成：一部分為購(gòu)置的成品12 V起動(dòng)機(jī)電磁開關(guān)，其上的主觸點(diǎn)用于起動(dòng)時(shí)兩蓄電池串聯(lián)控制，該主觸點(diǎn)較粗正好滿足起動(dòng)時(shí)大電流的需要；另一部分為自制控制開關(guān)，其上共有3對(duì)觸點(diǎn)，其中兩對(duì)用于常態(tài)下蓄電池的并聯(lián)控制，另一對(duì)則用于起動(dòng)時(shí)對(duì)起動(dòng)機(jī)的控制。4對(duì)觸點(diǎn)皆由電磁開關(guān)活動(dòng)鐵芯的動(dòng)作同時(shí)控制。自制部分的3對(duì)觸點(diǎn)工作時(shí)流經(jīng)的電流相對(duì)較小，因此觸點(diǎn)可做得小些，這樣制作起來相對(duì)容易，成本也很低。具體過程如下。

1 主要應(yīng)用的工具

鉸磨機(jī)，電鉆，壁紙刀，沖子，小錘，螺絲旋具，小扳手，電焊機(jī)，電烙鐵，鋼鋸，卡尺，萬用表等。

2 材料

1.5 ～2 mm厚的銅板，1 mm厚的電木絕緣板，5 mm內(nèi)徑、1～2 mm壁厚的塑料短管 （電木絕緣板、塑料管可用其它絕緣類材料代替）及孔鉚釘?shù)取?.5～0.8 mm厚鐵板，直徑4 mm鐵桿，彈簧，擋圈。4 mm銅螺桿及相配的銅螺母。

3 汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的制作過程

3.1 電磁開關(guān)的選用

選用合適的開關(guān)會(huì)使實(shí)際制作工作便利，本人選用的是解放牌貨車的電磁開關(guān)，特點(diǎn)是：①電磁開關(guān)的安裝螺孔在電磁開關(guān)的外側(cè)，這樣使自制部分的開關(guān)殼體的安裝孔也能做在殼外，使自制部分加工、安裝工作更容易；②該開關(guān)活動(dòng)鐵芯行程較長(zhǎng)，使自制部分的觸點(diǎn)布置更方便。開關(guān)的實(shí)物類型如圖1所示。

3.2 電磁開關(guān)的改造

購(gòu)得的電磁開關(guān)不能直接使用，要進(jìn)行簡(jiǎn)單的改造。

1）電路改造 從起動(dòng)機(jī)的工作原理 （圖2）可知，電磁開關(guān)內(nèi)有2個(gè)線圈：一個(gè)為保位線圈，接在起動(dòng)機(jī)電磁開關(guān)的控制端與搭鐵之間；另一個(gè)為吸拉線圈，接在起動(dòng)機(jī)電磁開關(guān)的控制端與起動(dòng)機(jī)的一個(gè)主觸點(diǎn)之間，該主觸點(diǎn)與起動(dòng)機(jī)內(nèi)部電機(jī)相連。首先要把吸拉線圈與主觸點(diǎn)的接頭斷開，在其斷開的吸拉線圈接頭焊一段導(dǎo)線接到電磁開關(guān)安裝螺絲 （搭鐵）上，使后續(xù)的電路連接不易出差錯(cuò)，同時(shí)工作可靠性得以提高。如果不改動(dòng)該接頭，則要求電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)工作時(shí)串并聯(lián)的轉(zhuǎn)換時(shí)刻非常準(zhǔn)確，否則開關(guān)可能無法工作，給開關(guān)的制作造成極大困難。

圖2 起動(dòng)機(jī)工作原理圖

2）機(jī)械改造 將電磁開關(guān)拉桿的連接機(jī)構(gòu)拆掉 （如果有），從活動(dòng)鐵芯旋下拉桿，截去拉桿連接端的非圓柱部分。留下拉桿帶有螺紋的圓柱部分以備后續(xù)制作用。

3.3 自制開關(guān)部分的制作

3.3.1 接觸盤接桿總成的制作

其總成如圖3所示。接觸盤處于微向左壓縮位置，為總裝圖中的并聯(lián)接通位置。

圖3 接觸盤接桿總成

3.3.1.1 接觸盤總成的制作

接觸盤由銅盤、膠木板、隔套及鉚釘組成，如圖4所示。各部件形狀及尺寸如圖5、圖6所示。

圖4 接觸盤總成

圖5 銅盤

圖6 絕緣膠木墊

1）銅盤加工：先在銅板上用鐵針畫好尺寸，用電鉆鉆出中心孔，用鉸磨機(jī)沿銅板外圓尺寸切成多邊形，再磨去角銅盤即做成。

2）絕緣膠木墊制作：用鉛筆在膠木板上畫好尺寸，用電鉆鉆出中心孔，用鋼鋸沿外圓尺寸切掉余料，用壁紙刀修去多余棱角。

3）隔套制作：可用與銅盤等厚的塑料板制作，塑料件有韌性，制作小件容易些。也可用內(nèi)徑符合要求的絕緣膠木墊粘接一起使厚度為銅盤厚，用粗砂紙將外圈打磨至規(guī)定尺寸。

4）孔鉚釘：可根據(jù)拉桿直徑選購(gòu)。

5）組裝：用小錘和沖子將各部件按順序用孔鉚釘鉚接一起，就制成了接觸盤。

可用廢棄的電磁開關(guān)內(nèi)的接觸盤，用砂紙打磨掉接觸盤上的燒燭部分并把接觸面磨平即可便用，從而免除制作接觸盤的麻煩。

3.3.1.2 接觸盤接桿總成的裝配

按接觸盤孔內(nèi)徑選取一鐵桿 （桿徑4 mm），將鐵桿插入接觸盤的孔內(nèi)軸向運(yùn)動(dòng)，應(yīng)自如且又不松曠。將其一端與前述改造中截得電磁開關(guān)拉桿焊接在一起，使帶有螺紋部分朝外，兩桿應(yīng)盡可能保證同心，磨平焊接處，將該桿帶有螺紋一側(cè)旋入活動(dòng)鐵芯，距鐵芯端面約76 mm截取拉桿的長(zhǎng)度，按尺寸裝好后將彈簧擋圈焊在接桿上，如圖7所示。注意：截取合適的彈簧長(zhǎng)度，焊前調(diào)整彈簧預(yù)緊度時(shí)應(yīng)使前接觸盤從中間位置向兩側(cè)可移動(dòng)的距離宜約為2 mm。

圖7 接觸盤接桿總成的裝配

如果能找到一個(gè)帶有螺紋長(zhǎng)度合適的長(zhǎng)螺栓，其螺紋部分正好能旋入活動(dòng)鐵芯，螺桿直徑與舊接觸盤的孔徑相配，制作會(huì)非常容易。

3.3.2 外殼的制作

選取0.5～0.8 mm厚的鐵板，外殼可分兩部分完成，前端蓋尺寸如圖8所示，中部和后部尺寸如圖9所示。用鐵針畫好尺寸，用鉸磨機(jī)切割好后，用鐵錘和砧子敲打成如圖10所示的形狀及尺寸并焊接成型；前端蓋直徑40 mm孔，如不好加工可切成外切圓的正方形。用電鉆加工后蓋調(diào)節(jié)螺絲孔、前蓋的電磁開關(guān)安裝孔，三孔等高，在前蓋上平面鉆有安裝孔。將4 mm螺母焊在調(diào)整孔外側(cè)，完成外殼制作。

3.3.3 將電磁開關(guān)、接觸盤總成和外殼組裝一起

先將接觸盤拉桿總成裝于外殼內(nèi)，然后將這部分裝于電磁開關(guān)上，即將拉桿旋緊在活動(dòng)鐵芯上并用鎖緊螺母鎖緊，然后用螺絲將外殼固定在電磁開關(guān)的安裝孔上。在外殼的后部裝上調(diào)節(jié)螺絲及鎖緊螺母。3.3.4 檢查并調(diào)整開關(guān)的工作行程

電磁開關(guān)不通電時(shí)，拉桿尾端頂在調(diào)節(jié)螺絲上；電磁開關(guān)通電后，拉桿尾端與調(diào)節(jié)螺絲間的最大距離，即為開關(guān)行程，轉(zhuǎn)動(dòng)調(diào)節(jié)螺絲，使行程為10 mm。

圖8 前端蓋尺寸

圖9 中部和后部尺寸

3.3.5 上蓋的制作

選取厚6 mm塑料板，根據(jù)外殼上部開口的尺寸用鋼鋸裁切塑料板，如圖11所示。

電極的位置確定：根據(jù)接觸盤軸向位置確定蓋板上各電極安裝孔的軸向位置，即在電磁開關(guān)不通電時(shí)，兩接觸盤右端面+0.5 mm的位置對(duì)應(yīng)的上蓋軸向位置，作為4個(gè)并聯(lián)電極的軸向中心位置；通電時(shí)前部接觸盤左端面-0.5 mm的位置對(duì)應(yīng)的上蓋軸向位置，作為控制電極的軸向中心位置；距中軸線兩端10 mm的位置為6個(gè)電極的橫向中心位置。在電極孔中心位置鉆直徑為4 mm孔 （這樣既使電極工作時(shí)有一定的結(jié)合力，又可保證控制電極與前部并聯(lián)電極有可靠的距離），具體尺寸如圖12所示。

圖10 外殼形狀

圖11 塑料板

圖12 電極位置確定具體尺寸

3.3.6 電極的制作安裝

選直徑為5 mm銅螺桿，截取6根長(zhǎng)為42 mm螺桿，并在距端面20 mm長(zhǎng)的部分將螺桿的一側(cè)螺紋磨掉形成平面，如圖13所示，以便和接觸盤貼合。用銅螺絲將電極螺桿固定到上蓋上，使銅螺桿的下端距上蓋底面23 mm。

3.3.7 上蓋總成安裝調(diào)試

將裝有電極的上蓋安裝到外殼上，如圖14所示，該自制開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)如圖15所示。將做好的自制部分安裝到前述改造好的電磁開關(guān)上，構(gòu)成了完整的汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)。3.3.8 進(jìn)行性能測(cè)試

用萬用表檢測(cè)，不通電時(shí)中部、后部?jī)呻姌O分別導(dǎo)通；對(duì)電磁開關(guān)控制端通電時(shí)前部電極和電磁開關(guān)電極應(yīng)該導(dǎo)通。

圖13 電極制作

圖14 上蓋安裝到外殼

圖15 自制開關(guān)的內(nèi)部結(jié)構(gòu)

4 電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)應(yīng)用

電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)主要應(yīng)用于起動(dòng)機(jī)和車身電器電壓不一致的車輛上，如汽車改裝中汽油機(jī)改換柴油機(jī)的車輛和農(nóng)機(jī)車輛，也可用于相似功能的串并聯(lián)轉(zhuǎn)換電路中。

電路連接方法請(qǐng)參看《汽車電器》2018年第8期P44的《汽車電源電壓轉(zhuǎn)換開關(guān)的改進(jìn)》論文中的電路圖。