磁簧開關

1936年，貝爾電話實驗室的沃爾特.埃爾伍德（Walter B. Ellwood）發明了磁簧開關，並於1940年6月27日在美國申請專利，專利號為2264746 。

基本型式是將兩片磁簧片密封在玻璃管內，兩片雖重疊，但中間間隔有一小空隙。當外來磁場時將使兩片磁簧片接觸，進而導通。 一旦磁體被拉到遠離開關，磁簧開關將返回到其原來的位置 ^[1]  。

磁簧開關是由兩片磁簧片(通常由鐵和鎳這兩種金屬所組成的) 密封在玻璃管內。 兩片磁簧片呈重迭狀況但中間間隔有一小空隙，外來適當的磁場將會使兩片磁簧片接觸。 

這兩片簧片上的觸點鍍有層很硬的金屬，通常都是銠和釕，這層硬金屬大大提升了切換次數的壽命。玻璃管內通常注入了氮氣或一些相等的惰性氣體，而部份磁簧開關為了提升切換電壓的性能，更會把內部做成真空狀態。

磁簧開關的工作原理非常簡單，兩片端點處重疊的可磁化的簧片(通常由鐵和鎳這兩種金屬所組成的)密封於一玻璃管中，兩簧片呈交迭狀且間隔有一小段空隙(僅約幾個微米)，這兩片簧片上的觸點上鍍有層很硬的金屬，通常都是銠和釕，這層硬金屬大大提升了切換次數及產品壽命。玻璃管中裝填有高純度的惰性氣體(如氮氣)，部份幹簧開關為了提升其高壓性能，更會把內部做成真空狀態。

簧片的作用相當與一個磁通導體。在尚未操作時，兩片簧片並未接觸；在通過永久磁鐵或電磁線圈產生的磁場時，外加的磁場使兩片簧片端點位置附近產生不同的極性, 當磁力超過簧片本身的彈力時，這兩片簧片會吸合導通電路；當磁場減弱或消失後,幹簧片由於本身的彈性而釋放，觸面就會分開從而打開電路。

基本的全密封形態 Form A ( 常開 ) 幹簧開關的基本結構與組件

上圖描述的是Form A (常開 (N.O.)或單刀單擲 (SPST) 幹簧開關。 Form B 是代表一個常閉開關，Form C (單向雙擲(SPDT))是代表一個開關帶有一個共用簧片，一個常開片和一個常閉片(見圖1)。

Form C (單刀雙擲 (SPDT) 三個簧片的幹簧開關的基本結構

可切換的簧片，在沒有磁場時是與常閉片接觸，當足夠強度的磁場產生時,該簧片會移向常開片，而常開片與常閉片都是固定不動的。這兩固定片與可擺動切換的簧片均為鐵磁片，只是常閉的幹簧片觸點表面部份是由非磁性的金屬熔焊於幹簧片上的。置於磁場下時，兩旁位於常開與常閉的固定片具相同極性，且和可擺動簧片極性相反，常閉端的非磁性金屬會隔離磁通，因此當常開端與可擺動簧片之間的磁力夠大時, 擺動簧片將與常開片接觸閉合。

如圖3所示：將磁簧開關放置在線圈中心軸位置，磁場在這部份是最強的兩幹簧片呈相反極性，在兩簧片間產生足夠的吸力而互相接觸。當有一個永久 磁鐵接近幹簧開關時，此兩片簧片會被磁化成可相互吸引的不同極性，當磁場夠大時，可讓兩簧片間產生足夠的吸引力而互相接觸。幹簧片都是經過回火處理的，以 便消除剩磁，所以當磁場退去後，在幹簧片上的磁場隨即消失。如果有任何殘留的磁力存在於幹簧片上，幹簧開關的特性就會改變，在製造過程中，適當的製程和退 火處理是非常重要的。

根據磁簧開關這種特性，磁簧開關可做成非常小尺寸體積的切換組件，並且切換速度非常快速、且具有非常優異的信賴性。永久磁鐵的方位和方向確定何時以及多少次開關打開和關閉 ^[2]  。

良好的電氣連接是通過對兩個簧片的接觸部分進行鍍一層很厚的非磁性貴金屬來實現的，低電阻率的銀比耐腐蝕的金更適合做為鍍層材料.同樣也有使用水銀的濕簧管，濕簧管的觸點必須成對安裝使用。

激勵磁簧開關最常用的方法是用一塊磁鐵。典型的激勵形式示於下面圖4、圖5、圖6、圖7中：

一般來説，用於磁簧開關（幹簧管）的磁鐵選擇需要考慮不同的應用因素，如工作温度、退磁效應、磁場強度、環境特性、運動以及用途等。

磁簧開關是一項獨特的技術，全密封的特性使得它可以在幾乎所有環境下使用。磁簧開關的結構雖然簡單但是其製作加工過程中卻包含了多項工藝。這些年來，磁簧開關的尺寸已經由大約50毫米 (2寸) 發展到細如6毫米 (0.24寸)，這些小的尺寸的出現使它能應用到更多領域中，尤其滿足了射頻和快速時域的需求。

磁簧開關的性能如下：

磁簧開關在家電、汽車、通訊、工業、醫療、安防等領域得到了廣泛的應用。簡單説明一下磁簧開關在磁簧繼電器和幹簧傳感器的應用。