微动开关-欧姆龙学堂-技术指南

微动开关的定义
微动开关具有微小接点间隔和速动机构，用规定的行程和力进行开关动作的接点机构，被外壳覆盖，其外部有传动器，且外形较小。

下图为典型的微动开关构造的一个示例。

微动开关由5个大类的构成要素组成。

微动开关用语说明
■一般用语
（1）一般用语
微动开关：具有微小接点间隔和快动机构，用规定的行程和规定的力进行开关动作的接点结构，用外壳覆盖，其外部有驱动杆的一种开关。

（以下称开关）有接点：在开关类型中，和具有开关特性的半导体开关相比，通过接点的机械开关来实现开关的功能。

接触形式：根据各种用途构成接点的电气输入输出电路[(16)中显示]。

额定值：一般指作为开关特性和性能的保证基准的值，例如额定电流、额定电压等，其前提是特定的条件（负载的种类、电流、电压、频率等）。

树脂固定（塑封端子）：在端子部位用导线配线后，通过填充树脂来固定该部分，消除露出的带电部位来提高防滴性的方法。

绝缘电阻：指非连接端子间、各端子和不带电金属部位间、各端子和地间的电阻值。

耐压：在规定的测定部位加1分钟高电压后，不会引起绝缘损坏的临界值。

接触电阻：表示接点的接触部位的电阻，但一般表示包含弹簧和端子部位导体电阻的电阻值。

抗振性：误动作振动微动开关在使用时，由于振动闭合的接点在超过规定的时间内不分离的振动范围。

抗冲击性：耐久冲击指微动开关在运输中或者安装时不会受到由该机械冲击带来的各部位的损伤，并满足动作特性的范围内的冲击。

误动作冲击?指微动开关使用时由于冲击闭合的接点在超过规定的时间内不分离的冲击范围。

（2）关于结构、构造的用语
●微动开关的结构、构造
（3）有关寿命的用语
机械寿命：指接点不通电，以规定的操作频率将过行程（OT）设定为规格值使其运行时的开关寿命。

电气寿命：在接点上连接额定负载，以规定的操作频率将过行程（OT）设定为规格值进行开关时的开关寿命。

（4）标准试验状态
开关的试验条件如下。

环境温度：20±2℃、相对湿度：65±5%RH、气压：101.3kPa
（5）N水平参考值
表示可靠度为60%(λ60)下的故障水平。

λ60=0.5×10-6/次表示在可靠度为60%下，故障率为次以下。

（6）接点的形状和种类
（7）接点间隔
接点间隔规定为0.25mm、0.5mm、1.0mm、1.8mm 4种。

接点间隔是设计时的目标。

使用时，需要最小接点间隔的话请另外确认后进行选择。

一般接点间隔的标准为0.5mm。

对于相同的开关机构，接点间隔越小MD就越小，灵敏度也越高，机械方面的寿命（寿命）也越长，但直流的断路性能和抗振动、抗冲击方面就不利了。

微动开关由于电流开关会损耗接点，接点间隔变大，MD加大则灵敏度下降，因此为了实现高灵敏度使用接点间隔0.25mm的微动开关时，必须保持较小的开关电流，以减小电流开关引起的接点损耗。

接点间隔大的产品，抗振动、抗冲击性和断路性能良好。

关于MD （应差距离）请参见(10)动作特性用语（745页）。

（7）接点间隔
接点间隔规定为0.25mm、0.5mm、1.0mm、1.8mm 4种。

接点间隔是设计时的目标。

使用时，需要最小接点间隔的话请另外确认
后进行选择。

一般接点间隔的标准为0.5mm。

对于相同的开关机构，接点间隔越小MD就越小，灵敏度也越高，机械方面的寿命
（寿命）也越长，但直流的断路性能和抗振动、抗冲击方面就不利了。

微动开关由于电流开关会损耗接点，接点间隔变大，MD
加大则灵敏度下降，因此为了实现高灵敏度使用接点间隔0.25mm的微动开关时，必须保持较小的开关电流，以减小电流开关引起
的接点损耗。

接点间隔大的产品，抗振动、抗冲击性和断路性能良好。

☆：优◎：良○ ：普通△：劣
（8）速动机构
速动机构，可以使可动接点迅速地从一个固定接点移动到其他固定接点，而尽可能不受操作速度的影响。

例如，即使是闸刀开关，如果快速操作手柄，动作就会变快，但是，操作手柄的速度与接点运动速度相关的这种机构不叫速动型，而叫做缓动型。

接点的开关速度越快，接点间产生电弧的持续时间就会越短。

这样，就会导致接点的消耗、损伤减少，并可以维持稳定的特性。

但是，在该开关速度中，除有效减少电弧量的速度界限（经济速度）外，也有机械问题的界限，特别是，闭路时如果开关速度过快，可动接点与固定接点的冲击能量就会变大，冲击形成的跳跃现象（振动或摩擦闭合）会产生电弧，此时会严重损耗接点，有时还会不能打开电路，导致接点熔化。

进行这种快速动作的机构，一般会使用具备死点（从一个状态跳跃性地变化到其他状态时的临界作用点）的弹簧机构。

下图表示将拉力弹簧和压缩弹簧进行组合后，形成微动开关速动机构的示例。

以下就有关双投型(Z)速动机构的动作原理进行说明。

如下图所示，为开关的力的关系。

在未对传动器施加外力的自由位置中，由于受到2个力－F2与F0的影响，压缩弹簧的反作用力F1处于平衡状态。

F0为将可动接点c推到固定接点b的压力。

接着，通过传动器对拉力弹簧的一部分施加力，使拉力弹簧移位，此时，N点的力F1和F2将依次变大，夹角接近180°，不久，仅F1和F2处于平衡状态，即F0＝0。

从自由位置到F0＝0间存在滑
动作用，会使接点向水平方向移动，并进一步弯曲压缩弹簧。

从F0＝0的位置，通过进一步施加外力，使拉力弹簧微量移位，就会产生反方向的力－F0，以弯曲压缩弹簧的最大强力将可动接点c
从下方向压出，可动接点c 就会穿过空间向对面的固定接点a 移动。

利用这一动作原理，微动开关以开关固有的切换速度（离开速度）切换接点，而与按住拉力弹簧时产生外力的速度无关。

F0＝0时的位置称为动作位置，与拉力弹簧的一部分通过死点的位置基
本一致。

消除外力进行复位操作时，也是基于相同的原理，而此时弹簧的弯曲反作用力即为复位原动力。

微动开关基于拉力弹簧和压缩弹簧的组合进行动作的原理图
（9）接触电阻·接点接触力特性
接触电阻根据接点接触力而变化，下图表示了其关系。

接点接触力变大的话接触电阻变得较稳定（变小），相反当接触力变小的话就开始变得不稳定（变大）。

接触电阻·接点接触力特性
（10）动作特性的相关用语
关于偏差的解释例
(例)Z-15G-B OF（动作力）2.45～3.43N
解释：表示将加在驱动杆上的力从0开始增加到3.43N，无论哪个开关都应动作。

开关行程的设定请参考750页的「①关于操作行程设定」。

（11）力、冲程、接点接触力特性微动开关的动作特性用力、冲程特性来表示。

下图表示这一特性。

即将横轴冲程（传动器的行程）施加到纵轴传动器上，取得此时所施加的力。

微动开关的特点如下：
①在动作时和还原时，力急剧变动，同时发出开关的切换音，由此可以判断开关的动作位置(OP) 和复位位置(RP)。

②由于存在响应差的行程（MD），因此，即使操作传动器的操作体产生移动或上下晃动，可动接点中的其中一个固定接点也是稳定的，因此，可动接点适用于机械检测用开关。

③由于接点的切换会快速进行，因此，在电流开关时电弧连接时间较短的小型开关中，可以开关较大的电流。

下图表示冲程和接点接触力的关系。

在自由状态下，随着将传动器逐渐押入，接点接触力将会逐渐减少，而到达OP后，接点接触力将会变为零，可动接点从常闭（NC）向常开（NO）反转，随即产生接触力。

如果再次押入传动器，NO侧的接触力将会增大。

传动器复位时，NO侧变为零，接着就会在NC
侧产生接触力。

（12）接点切换时间操作速度和接点切换时间的关系如右图所示。

随着传动器的操作速度逐渐变慢，接点切换时间会逐渐变长。

因此，应用规定的最小操作速度来测定接点切换时间。

下图中的测定电流规定为如下：微小负荷用微动开关的通电电流为1mA，一般用途微动开关的通电电流为100mA。

如下图所示，接点切换时间为不稳定时间、反转时间及振动时间之和，一般微动开关的接点切换时间为5～15msec。

这里，不稳定时间是由接触电阻不稳定引起的，而接触电阻不稳定是由前述接点反转前的接点接触力降低及接点摩擦闭合所导致的。

速动机构的机械反转会产生反转时间。

可动接点冲击固定接点时的振动会产生振动时间。

不稳定时间和振动时间会使接点发热，引起接点熔化，而在和电子电路连接后，还可能会引起电子电路的误动作。

因此，
设计微动开关时，应尽量缩短不稳定时间和振动时间。

（13）接点的摩擦闭合
根据速动机构的种类不同，有的微动开关在接点部几乎不发生摩擦闭合（滑动）。

摩擦闭合作用，指可动接点在某一接触力下在固定接点面上滑动的动作。

下图表示可动接点动作时和复位时的摩擦闭合说明图。

摩擦闭合会产生两种效果，即对接点表面的净化作用和因冲击电流等引起接点熔化时的跳闸作用。

（14）端子符号和接触形
（15）端子的种类
注. 此外，还有端子连接部为塑封的带导线产品和单触连接器对应型产品。

(16) 接触类型的种类
■关于EN61058-1规格的用语
·防触电保护等级：表示防触电的等级，有如下4个等级。

Class 0：作为防触电措施只用基本绝缘来保护。

Class Ⅰ：作为防触电措施除了基本绝缘以外还加上地线来保护。

ClassⅡ：作为防触电措施用双重绝缘或加强绝缘来保护，不需要接地。

ClassⅢ：作为防触电措施，由于使用了安全超低电压(50VAC以下，或者70VDC以下)电路，因此不需要采取防触电措施。

·Proof Tracking Index (PTI)：指抗漏电指数。

是在供试品中插入2根电极将规定的溶液（氯化铵0.1%）向电极间滴落50滴而不发生短路的最大耐压值，有以下5种等级。

UL黄皮书的CTI值和PTI的关系如下表所示。

·操作次数：表示规格中规定的耐久试验的开关次数。

各厂家从下表的次数中选择，在开关上用符号表示。

在IEC规格中高频率操作的开关标准为50000次，低频率操作的开关标准为10000次。

·使用环境温度：开关可使用的温度范围。

表示符号的含义请参考下表。

·焊接端子型1：根据焊接端子的耐热性来区分的一种类型，满足下面的试验条件。

焊接槽使用端子：在+235 ℃的焊接槽中按规定的速度、时间、深度放入焊接端子，端子应没有松动，绝缘距离应无变化。

钎焊烙铁使用端子：在按规定的钎焊烙铁的尖端温度+350℃下，将直径0.8mm的焊锡在端子上溶化2～3秒，端子应没有松动，绝缘距离应无变化。

·焊接端子型2：根据焊接端子的耐热性来区分的一种类型，满足下面的试验条件。

焊接槽使用端子：在+260℃的焊接槽中按规定的速度、时间、深度放入焊接端子，端子应没有松动，绝缘距离应无变化。

钎焊烙铁使用端子：在规定的钎焊烙铁的尖端温度+350 ℃下，将直径0.8mm的焊锡在端子上溶化5秒，端子应没有松动，绝缘距离应无变化。

·空间距离：指2个带电部位间的空间的最小距离或者紧贴在带电部位和开关外廓（绝缘物）上的金属机构间的空间的最小距离。

·漏电距离：指2个带电部位间的绝缘材料的表面的最小距离或者紧贴在带电部位和开关外廓（绝缘物）上的金属机构之间绝缘材料表面的最小距离。

·绝缘层(Distance through Insulation)：紧贴带电部位和开关外廓（绝缘物）的金属机构之间的最小直线距离，即空间距离加上外廓绝缘物的板的厚度。

没有空间距离时为外廓绝缘物的板的厚度值。

微动开关使用注意事项
●关于开关的使用
·在实际使用开关时，可能发生一些理论上无法预料的事故。

因此，必须在可能实施的范围内进行测试。

·资料中记载的各额定性能值，在没有特别指明的情况下，是指在标准试验状态（温度+15～+35℃、相对湿度25～75%、气压86～106kPa）下的数值。

在用实际设备进行测试时，请确认不仅是负载条件要相同，使用环境也应和实际使用状态的条件相同。

·资料中记载的参考数据是将从生产线中抽样测得的实际值编成图表，而并非保证值。

·资料中记载的各额定值、性能值是单独测试中得到的数值，但不能同时保证各额定值、性能值的复合条件。

●选择正确的开关
请根据使用环境和负载条件选择合适的开关并使用。

·请根据额定值电流、操作负载、驱动杆的种类、环境条件在选择指南中选择适合的开关。

·用开关较大电流的开关代替微小电流开关使用会影响接点的可靠性，因此请尽量避免。

请选择适合开关电流大小的开关。

·在可能被水等液体浇淋的，杂质、尘埃较多的环境中请使用密封型开关。

●电气注意事项
①关于使用负载
·交流和直流的开关能力差异很大，因此请确认额定值。

直流的场合控制容量非常小。

这主要是由于它不象交流那样有零点（电流零交叉点），因此一旦产生电弧后就很难消除，导致电弧时间变长。

此外，由于电流
方向固定，会引起接点的迁移，由于凹凸不平造成接点无法断开，也容易造成误动作。

·在包括感应在内的情况下会产生反向感应电压，电压越高能量就越大，导致接点的消耗、迁移也变大，因此请确认额定的条件。

·开关微小负载侧，高负载侧分别使用各自负载区域开闭负载时，请连接适合负载的继电器。

·各机种额定值的条件如下。

感性负载：功率因数0.4以上(交流)，时间常数7ms以下(直流)
电灯负载：有相当于恒定电流的10倍的浪涌电流
电动机负载：有相当于恒定电流的6倍的浪涌电流
注. 感性负载在直流电路中尤其会成为问题，因此必须充分了解负载的时间常数(L/R)的数值。

浪涌电流
②关于开关在电子回路中的使用
·微动开关在接点切换时，会发生跳动、震颤，引起电子回路和音响设备的噪声干扰和脉冲出错等故障。

为了避免这种影响，请采取下面的措施。

（a）插入积分电路。

（b）跳动、震颤引发的脉冲应保持在负载的干扰容限以下。

·特别是对可靠性要求较高的领域，可使用采用金接点的微小负载用开关。

·为了防止应为电路短路导致开关破损，可串联一个额定电流值的1.5～2倍切断电流值的瞬断型保险丝。

使用EN认证规格时，请使用符合IEC60269的10A保险丝gI或gG。

③关于微小负载的使用
如果在开关微小负载电路时使用一般负载用开关，可能会引起接触不良。

请参考右图在使用区域范围内使用开关。

即使在右图的
使用区域范围内使用微小负载型，如果是开关时引发浪涌电流的负载，接点消耗将加剧，造成寿命缩短，因此请根据需要插入接
点保护电路。

最小适用负载作为N水准参考值。

这表示在可靠度为60%(λ60)下的故障率水平。

（JIS C5003）λ60=0.5 ×10-6/ 次表示可靠度为60% 的条件下可推定故障率为1/200000以下。

④关于接点保护电路
为了延长接点的寿命、防止噪声、以及减少电弧引起的碳化物、硝酸的生成，可以使用接点保护电路（浪涌抑制器），但如果使用不正确则适得其反。

下面介绍接点保护电路（浪涌抑制器）的代表例。

另外，在湿度高的环境中，由易产生电弧的负载（例如开关
感性负载时）的电弧生成的NOx和水分会生成硝酸(HNO3)，腐蚀内部金属部分并导致动作故障。

在高频率且产生电弧的电路条件
下使用时，请根据下表使用接点保护电路(浪涌抑制器)。

此外，使用接点保护电路(浪涌抑制器)时，请注意负载的动作时间可能多少会变慢。

接点保护电路(浪涌抑制器)的代表例○···适用×···不适用△···带条件适用
请不要如下使用接点保护电路(浪涌抑制器)。

对于断路时的消弧非常有效，但接点开路时C 中储存了容量，因此接点接通时C 出现短路电流，接点很容易熔接。

对于断路时的消弧非常有效，但是接点接通时出现流向C 的带电电流，因此接点很容易熔接。

●关于连接 ·
关于接点型号Za ，请不要在1个开关的接点上连接异极、异种的电源。

·即使在发生异常情况时，也不要出现短路的电路。

(可能导致导电部位的熔断)
电源的连接例(异极的连接)
不正确的电源连接例(异种电源的
连接)可能发生直流和交流混合。

●机械注意事项
①关于操作行程的设定操作行程的设定将影响微动开关的可靠性。

下图表示的是动作力←→ 行程← → 接点接触力。

要得到高可靠性，必须在合适的接触力范围内使用。

安装开关时，请特别注意。

·使用常闭(NC) 接点时，操作体设定必须保证驱动杆能返回自由位置。

此外，使用常开(NO) 接点时，请以动作行程(OT) 的规格值的70～100%为标准来安装。

·行程的设定在动作位置(OP) 和复位位置(RP) 附近时，接触力会不稳定，无法保证较高的可靠性。

此外，也容易由于振动和冲击产生误动作。

·行程设定在总行程位置(TTP)以上时，可能由于操作体的惯性力造成驱动杆和开关本体的损坏，同时加到内部可动弹簧的应力也会变大，由此导致开关的寿命缩短。

②关于操作速度和操作频率
操作频率和操作速度的设定，会影响开关的性能。

请注意以下内容。

·操作速度极慢，则接点的切换将不稳定，可能导致接触不良和熔接等。

·操作速度极快，则会变成冲击动作，引起早期损坏。

·操作频率高，则接点的切换可能会跟不上。

·操作频率极低（1次以下/月），接点表面会产生氧化膜，导致接触不良。

容许操作速度、容许工作频率是用来表示开关的可靠性的。

开关的寿命是在特定操作速度下的数值，因此即使在容许操作速度、频率间，在某些条件下可能无法满足其寿命，请事前进行确认
实验。

③关于使用状态
请不要在一直按下的状态下长期使用。

否则会加快零件的劣化，改变其特性。

④关于开关的操作方法
开关的操作方法影响开关的性能。

操作时请注意以下内容。

·请使用形状平滑的开关操作体（凸轮、挡块等）。

开关的驱动杆
快速回收，受到冲击时，可能导致驱动杆的破损、寿命的缩短。

·操作时请不要在驱动杆上施加偏负荷。

否则局部摩擦可能导致驱动杆的破损、寿命的缩短。

·请根据驱动杆的动作方向进行操作。

在针状按钮型中，请垂直按下按钮。

·滚珠摆杆以及R形摆杆等请从下图的方向进行操作。

·对滚珠摆杆等的凸轮·挡块的角度θ请设定在30～45°的范围内。

角度过大，会对摆杆造成异常的横向应力。

·对驱动杆进行加工，就会对开关内部机构施加过剩的外力，导致其特性改变，开关失灵。

·将外装摆杆作为操作体使用时，为了根据开关的操作负载决定外加负荷，请确认材质、板厚等。

●关于安装
①开关的固定
安装开关时，建议您使用各种开关指定的安装螺钉，配合平垫圈、弹簧垫圈等。

如果直接将弹簧垫圈紧固
上去，弹簧垫圈可能会陷入树脂产生裂缝，因此请如下图所示将平垫圈设置在树脂上。

此外，请注意紧固螺钉时，使用套筒扳手等时可能会产生过大的冲击和谐波，甚至导致接点的粘着和开关的破损。

·请不要对开关本体进行扩大安装孔等的加工。

关于固定剂等的使用
使用粘合剂、固定剂等情况下，请不要附着在开关的可动部位或进入开关内部。

否则可能导致动作不良、接触障碍。

此外，有些种类可能产生有毒气体造成恶劣影响，因此请充分确认后使用。

配线方法
配线时请不要在导线上施加拉力。

安装场所
·请不要在易燃性气体、爆炸性气体等环境中单独使用开关。

开合时产生的电弧和热量等可能导致着火或爆炸。

·开关不是防水密封结构，因此在油或水喷溅、飞散或者有尘埃附着的地方，请用保护盖来防止直接飞沫。

·请将开关安装在不会直接接触到切屑或尘埃的位置。

必须保证驱动杆和开关本体上不会堆积切削屑和泥状
物质。

·请不要在有热水(+60℃以上)的地方和水蒸气中使用。

·请不要在规定外的温度、户外空气条件下使用开关。

各机种允许的环境温度不同。

(请确认本文中的规格)。

如果有急剧的温度变化，热冲击会导致开关松动，造成故障。

·操作人员不小心将开关安装在易发生误动作或事故的地方时，请加装外罩。

·开关受到连续的振动和冲击时，产生的磨损粉末可能导致接点接触不良和动作失常、耐久性下降等问题。

此外，如有过大的振动和冲击，可能会发生接点的误动作和破损等，因此请将其安装在不会受到振动和冲击的位置和不会发生共振的方向上。

·使用银系接点时如果长期处于低频率使用或者微小负载使用状态，接点表面生成的硫化膜不会被破坏，导致接点接触不良，因此请使用镀金的接点和微小负载用的开关。

·请不要在硫化气体(H2S、SO2)，氨气(NH3)，硝酸气体(HNO3)，氯气(Cl2)等恶性气体和高温多湿环境中使用开关，以免发生接
点接触不良和腐蚀引起的破损等功能障碍。

·环境中如果存在硅气体，则电弧能量会使得氧化硅(SiO2) 堆积在接点上，导致接触不良。

开关周围有硅油、硅填充剂、硅电线等硅制品时，请通过接点保护电路来抑制电弧并消除产生硅气体的源头。

维护·检查
安装时请确保其容易检查，方便更换。

安装方向
在低负荷型开关上安装长摆杆时，请注意安装方向，保证摆杆的自重不会直接对按钮产生压力。

否则可能导致开关的复位不良。

②关于和端子的连接
焊接端子
·用钎焊烙铁进行焊接时，烙铁头的温度请控制在380℃以下。

如果在焊接不良的情况下使用，可能会引起异常发热，烧损。

·焊接温度和时间为350℃·5S以内或380℃·3S以内，长时间加热可能导致外壳溶解，导线表皮被烧焦等，造成开关特性下降。

接线片端子
对接线片端子的连接请使用指定形状的接线片用插座直插入端子。

如果从端子的横向或上下方向施加过大的外力，可能造成端子变形和外壳破损。

配线作业
·开关配线时，请确保开关本体和安装板之间的绝缘距离。

如绝缘距离不够，请安装绝缘护罩或分离器。

在把开关安装在金属体上
时尤其要注意。

·导线请使用适合外加电压和通电电流的容量的产品。

·开关配线时，请不要在通电的情况下进行。

隔板的使用
担心绝缘距离无法确保或附近有其他金属部件和铜线时，请使用带绝缘护罩的开关或使用另售的分离器来确保绝缘距离。