CN101542059A - 锁装置和为锁供电的方法 - Google Patents

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Abstract

一种锁装置，包括电动锁致动器、电力接收器(30)以及电力发射器(18)。该电动锁致动器适于安装在门(10)内或门上。该电力接收器(30)适于安装在门(10)内或该门上并与该锁致动器电连接。该电力发射器(18)适于邻近门(10)安装，且适于穿越气隙而将电力传送至该电力接收器(30)。

Description

锁装置和为锁供电的方法
技术领域
本发明主要涉及一种锁装置，且尤其涉及一种电动锁装置以及为这种锁装置供电的方法。
本发明主要设计为用于建筑门中。然而，本发明并不仅限于这一特定领域的应用，而是同样适用于任何涉及能够由电动锁致动器驱动的锁的应用。
背景技术
已知几种为门锁供电的方式。为锁供电的一种方式为使用电池为锁致动器供电。所述电池设置在门内或安装在门上的门配件内。这种设置的缺点在于锁闭操作依赖于电池寿命，从而电池失效可以导致被锁在室内、被锁在室外或丧失安全性。
一种可选的装置包括经由铰链将电力供给到致动器，该铰链公知为电力铰链(Power Hinge)。这种装置的缺点在于，这类铰链价格高且寿命较为有限。这种装置还要求门具有容纳隐藏的布线的能力，这同样使得花费增加。
另一种方式包括将门与外部电力电缆连接。这使得外观不佳，而仍需要门具有容纳隐藏的布线的能力。这种方式的花费也仅比电力铰链装置的花费略低。
本发明的目的是基本上克服、或至少改善上述现有技术中的一个或多个缺陷。
发明内容
据此，在第一方案中，本发明提供一种锁装置，该锁装置包括：
电动锁致动器，其适于安装在门内或门上；
电力接收器，其适于安装在该门内或该门上，并与该锁致动器电连接；
电力发射器，其适于邻近该门安装，且适于穿越气隙而将电力传送至该电力接收器。
该锁装置优选地包括机械锁和/或闩机构，所述机械锁和/或闩机构适于响应该锁致动器的移动而移动。
在一个实施例中，该电力接收器为该锁致动器供电。在另一个实施例中，该电力接收器为最优选地为电池的能量存储装置充电，而该能量存储装置为该锁致动器供电。在又一个实施例中，该电力接收器既为该锁致动器供电、又为能量存储装置充电，该能量存储装置最优选地为电池，并用作该锁致动器的备用电源。
该电力发射器和该电力接收器优选为彼此紧邻地安装，同时在两者之间的最小气隙足以维持该门的功能。所述气隙优选为处于5mm和10mm之间，最优选地为7mm。
该电力发射器优选地安装到门框或邻近该门的墙上，最优选安装到所述墙的边缘，所述墙的边缘面向安装有该锁的该门的表面。该电力发射器优选地安装在形成于该门框中的凹部内。
该电力接收器优选地安装到该门上，最优选为安装到该门的端面上。该电力接收器优选地安装在形成于该门的边缘中的凹部内，最优选地为与该锁邻近。
该电动锁致动器优选地为电磁线圈、马达或其它的电一运动转换器(electro-motional transducer)。
所述锁装置优选地包括适于将用于操作该锁致动器的控制信号嵌入到从该电力发射器传送到该电力接收器的电力中的控制信号嵌入装置。该控制信号嵌入装置优选为适于发出控制信号，以响应来自读卡器、遥控装置、RFID或类似装置的、表示需要所述锁和/或闩机构开启或打开的信号。
优选地，使用其上形成有线圈的芯体构成该电力发射器。优选地，使用其上形成有线圈的芯体构成该电力接收器。当该门关闭时，该电力发射器的磁轴和该电力接收器的磁轴优选为彼此平行或共线，以优化该电力发射器和该电力接收器之间的磁耦合。芯体的不同的布置可形成不同的构造以优化耦合。
在第二方案中，本发明提供一种为安装在门内或门上的电动锁致动器供电的方法，该方法包括以下步骤：
向邻近该门安装的电力发射器供电；
使电力从该电力发射器穿越气隙传送至安装在该门内或该门上的电力接收器；并且
从该电力接收器向该锁致动器供电。
在一个实施例中，从该电力接收器向该锁致动器直接供电。在另一个实施例中，从该电力接收器向最优选地为电池的能量存储装置供电，而该能量存储装置向该锁致动器直接供电。在又一个实施例中，从该电力接收器既向该锁致动器供电，并且又为能量存储装置充电，该能量存储装置最优选为电池，并用作该锁致动器的备用电源。
据此，在第三方案中，本发明提供一种锁装置，该锁装置包括：
电动锁致动器，其适于安装在门内或门上；
第一电触头，其适于安装在该门内或该门上，且与该锁致动器电连接；以及
第二电触头，其适于邻近该门安装，从而当该门关闭时，该第一电触头与该第二电触头彼此送电接触。
在一个实施例中，该第一电触头和该第二电触头采用第一对端子和第二对端子(正极和负极)的形式。在另一个实施例中，该第一电触头和该第二电触头采用第一端子和第二端子的形式，两者共用一条公共的接地线或地线。
在第四方案中，本发明提供一种为安装在门内或门上的电动锁致动器供电的方法，该方法包括以下步骤：
向邻近该门安装的第一触头供电；
关闭该门，以使安装在该门内的第二触头与该第一触头送电接触；以及
从该第二触头向该锁致动器供电。
该第一电触头和该第二电触头优选地采用形成完整电路的第一对端子和第二对端子(正极和负极)的形式。
在第五方案中，本发明提供一种用于穿越气隙传送电力的送电装置，该送电装置包括：
电力接收器，其包括位于所述气隙的一侧的芯体，该芯体上形成有线圈，该电力接收器线圈具有磁轴；以及
电力发射器，其包括位于所述气隙的另一侧的芯体，该芯体上形成有线圈，该电力发射器线圈具有磁轴；
其中该电力发射器芯体的磁轴与该电力接收器芯体的磁轴平行或共线，以优化该电力发射器与该电力接收器之间的磁耦合。
附图说明
图1是利用根据本发明第一实施例的锁装置安装的门装置的前视图；
图2是图1所示的锁装置的放大的细部前视图；
图3是图2示出的锁装置的进一步放大的细部立体图；
图4是用于图1至图3所示的锁装置中的电力发射器的部分切除视图；
图5是用于图1至图3所示的锁装置中的电力接收器的部分切除视图；
图6是用于图1至图5所示的锁装置中的控制和供电电路的示意性框图；以及
图7是根据本发明第二实施例的锁装置的放大的细部前视图。
具体实施方式
首先参阅图1，其示出了具有锁和闩机构12的门10。门10安装在墙14上。图中还示出控制盒16，该控制盒16通过线路20连接于电力发射器18、以及通过线路24连接于采用干线电源插座形式的电源22。该控制盒16和该电力发射器18构成下文将要较详细描述的电动锁装置的第一实施例的一部分。或者，可选择将控制盒16与电力发射器18整合在同一壳体中。
图2是图1所示的部件的较为详细的放大视图，并且特别地，图2示出了该电力发射器18设置于门框28中的凹部26内。电力发射器18的远端基本上与门框28的边缘齐平，所述门框28的边缘面向门10的包括锁和闩机构12的边缘。
图3更为详细地示出了前文描述的部件，并且还示出了电力接收器30和电池32。该接收器30和电池32安装在门10中的凹部34内，并且接收器30的远端基本上与该门的面向门框28的边缘齐平。电力接收器30和电池32也形成为电动锁装置的第一实施例的一部分。或者，电池32可选择为容置在锁和闩机构12内。
图4示出了电力发射器18，其包括例如由铁氧体材料(主要包括MnZn)制成的电磁芯体18a，并且在该电磁芯体18a上形成有线圈18b。电力发射器18安装在塑料壳体40内，该塑料壳体40包括面板42，该面板42中具有两个开口44。所述开口44适于容置埋头螺钉，用以将壳体40连接到门框28。壳体40还包括用以容置电力发射器18的圆筒形套部(enclosure)46，该套部具有开口端48，以使线路20能够连接于电力发射器18。
图5示出了类似的用于容置电力接收器30和电池32的塑料壳体48。电力接收器30还包括芯体30a，该芯体30a上缠绕有线圈30b。壳体48还包括具有一对开口52的面板50，所述开口52同样适于容置埋头安装的螺钉，用以将壳体48连接到门10。壳体48还包括具有大致为8字形截面的套部54，用以在套部54内容置电力接收器30和电池32。壳体48还包括可拆卸的盖帽56，以提供通向电池32的入口，以便安装和/或替换电池。
本设计人的多次试验表明，如图4和图5所示的芯体18a和30a及其各自的线圈18b和30b的取向和构造提供了穿越门10和墙14之间的气隙的有效的磁耦合。然而，也可以使用芯体/线圈的其它取向和构造。
现在来概略地描述电动锁装置的操作。在使用中，通过线路24将主电源供给到控制盒16(控制盒可以设计成使用主电源、低压电源、或连接到建筑物控制器的通信线路上的电源，等等)。电力、以及嵌入的控制信号随后经由线路20被供给到电力发射器18。当门10关闭时，电力发射器18和电力接收器30的彼此面对的端部之间具有大约7mm的气隙。电力和控制信号穿越电力发射器18和电力接收器30之间的气隙。其后，将由电力接收器30接收的电力供给到电池32，以维持该电池的电量。电池32随即用于向电磁线圈(或其它类型的电一机械致动器)供电，该电磁线圈机械地驱动(另外的传统的)锁和闩机构12的部件。例如，电磁线圈可用来驱动与机构12相关的操作杆或枢轴。或者，可使用电动机借助于蜗杆传动装置或类似的装置来旋转机构12的部件(例如锁芯)。
指示需要锁和闩机构12开启或打开门10的控制指令经由读卡器、遥控RFID或其它类似装置(未示出)被传送到控制盒16，并随即被传送到电力接收器18，随后到达锁致动器。读卡器、遥控RFID或其它类似装置(未示出)安装在墙14或门框28上。然而，在备选的另一设置中，这类操作控制装置安装在门10或锁和闩机构12上。该锁和闩机构的优势在于，锁闭/打开信号等不需要穿越所述气隙传送，因而提高了安全性。
电力接收器30也能够用作信号发射器，并且电力发射器18能够用作信号接收器。这使得电力发射器18能够接收来自电力接收器30的信号并将所述信号传送到控制盒16。所述信号表示锁和/或门的状态，例如锁住/解锁、闩紧/打开、锁死/未锁死、或门打开/关闭。此外，这些信号通常需要被加密。
上述的电动锁装置的第一实施例的优势在于，其能够容易地适用于所有公知的机械锁类型。另一个优势在于，其可构造为允许手动钥匙超驰(manualkey override)。另外，所述锁装置将一批电子器件安装在墙(而不是门)上，从而在与传统的机械锁一起使用时仅需要对门进行很小的改动。更特别地，锁部件可以装配到形成于门框和门的边缘中的凹部内，这种方式是锁的安装者所熟悉的。此外，锁装置提供了穿越门框和门之间的相当大的气隙的电力以及控制信号的传送，这使得该锁装置适用于多种装置，并且即使门下垂或发生其他导致不重合的情况下也能够继续作用。而且，不需要较昂贵的电力铰链或特定的门。再一个优势在于，由于电池设置在门内，可以使用标准门配件。最后，该电动锁装置的实施例不限于“内置”的访问机制(磁卡等)，这便于使得任何控制/安全系统不需要进行较大的设计修改即能够适用于该装置。
现在参照图6对电力及控制元件部分进行更详细的说明。
图6示出了电动锁装置的第一实施例的优选的执行设备的电路60。电源22用于为控制盒16提供电力。电源22直接连接至110伏、60周波或230伏、50周波的主电源。或者，该电源可以结合所谓的“回插式”变压器，这种变压器构造为将主电源转变成低电压的AC或DC电源。在优选实施例中，使用24伏DC电源。电源22连接至控制盒16内的供电单元62，该供电单元62对供电进行调节并向控制盒16内的其它部件提供期望的电压。控制器64被操作为控制从门框侧电路66到门侧电路68的电力的传送，并允许经由外部通信接口70与建筑物/锁管理系统通讯。控制器64还允许与访问令牌(access token)接口装置72通信，该访问令牌接口装置72可以包含在控制盒16内、或构造为位于控制盒16外部的墙或门框内的另一个位置处。优选地，利用微控制器装置来构造控制器64。另外，可通过操作控制穿越形成于发射器18和接收器30之间的气隙74的单向或双向通信。为传递电力，控制器64控制DC斩波电路76，以便将电力以适当的形式供给到场强发生器/接收器(即，电力发射器)18，该场强发生器/接收器可以(例如如上文所述地)通过将线圈围绕磁芯缠绕而形成。经由DC斩波器76供给的电力的速率(rate)和持续时间由控制器64确定，并且在优选的构造中，斩波器76还构造为将每个电力应用的末端的剩余的电场能回收到形成于供电单元62中的储能装置中。
以适当形式将电力供给到发生器/接收器18将导致建立穿越气隙74的场。当场强发生器18为感应装置(例如围绕芯体缠绕的线圈)时，该场为磁场并且其强度随着电力应用的持续时间的增加而增大。在备选的执行设备中，可以利用通过使用产生电容(与磁场相对的)耦合的电容发生器而产生的电场。
理想地，场强发生器/接收器18通过交流(AC)磁场向门组件提供稳定的电力传输，在该交流磁场中，生成参数是不变的，且该场中的任何人为现象(artefact)也是可重复的。由控制器64对该场的控制参数的调节使该场能够发生变化，从而使通信信号能够从门框侧66穿越气隙74传送到门侧68。
从门框侧66发射的、并且穿越气隙74传送的场被门10内的场强接收器/发生器(例如电力接收器)30接收。场感测电路78将接收到的场转变成电力信号，该电力信号被传送到供电单元和电池充电器80，并用于为电池32充电。作为备选方案，可用超级电容或类似的(无电池)装置替代电池32作为用于操作门侧电路68的电能贮存器。门侧组件内的控制电路82监控电源、电池充电器单元80以及场感测单元78的操作。控制电路82还监控和控制锁控制电路84的操作并能够感测锁控制电路84的状态，通过这种感测，控制电路82能够向DC斩波器电路86提供信息，以使场强接收器/发生器30穿越气隙74与门框侧电路66通信，以便将门锁状态信息提供给门框侧电路66。控制电路82还结合有用于访问令牌装置的接口88，该访问令牌装置许可执行门锁控制电路68的操作。还可以使用其它的用于致动门锁的控制装置，例如开关键锁(switched key lock)或数字键座(digital key pad)。当门组件传达其锁闭状态信号时，DC斩波器86产生场，该场被供应到场强接收器/发生器30，该场强接收器/发生器30随后穿越气隙74向场强发生器/接收器18发出通信信号。控制盒16内的场感测单元90感测通信信号并将该信号传送到控制器64，控制器64从而能够将该通信信号解码并经由外部通信电路70向例如建筑物管理单元的查询装置(interrogating device)提供门锁状态信号。
图7示出锁装置的第二实施例。该锁装置与前文所述的装置类似，其不同之处在于，由邻近门框安装的第一对电触头100代替电力发射器，而由邻近门的边缘安装的第二对电触头102代替电力接收器。触头100、102安装成两者中之一或全部伸入到门框28和门10的边缘之间的气隙中，且当门10关闭时相接触。这使得电力以及控制信号能够传送到安装门的部件，类似于前文所述的方式。
尽管上文参照了优选实施例对本发明进行了描述，然而本领域技术人员应当理解的是，本发明也可以通过许多其它的形式来实现。

Claims (33)

1.一种锁装置，其包括：
电动锁致动器，其适于安装在门内或门上；
电力接收器，其适于安装在该门内或该门上，并与该锁致动器电连接；
电力发射器，其适于邻近该门安装，且适于穿越气隙而将电力传送至该电力接收器。
2.如权利要求1所述的锁装置，还包括机械锁和/或闩机构，所述机械锁和/或闩机构适于响应该锁致动器的移动而移动。
3.如权利要求1或2所述的锁装置，其中该电力接收器为该锁致动器供电。
4.如权利要求1或2所述的锁装置，其中该电力接收器为能量存储装置充电，该能量存储装置为该锁致动器供电。
5.如权利要求1或2所述的锁装置，其中该电力接收器既为该锁致动器供电，又为能量存储装置充电，该能量存储装置用作该锁致动器的备用电源。
6.如权利要求4或5所述的锁装置，其中该能量存储装置为电池。
7.如前述权利要求中任一项所述的锁装置，其中该电力发射器和该电力接收器彼此紧邻地安装，并且在该电力发射器和该电力接收器之间的最小气隙足以维持该门的功能。
8.如权利要求7所述的锁装置，其中所述气隙为5-10mm。
9.如权利要求8所述的锁装置，其中所述气隙大约为7mm。
10.如前述权利要求中任一项所述的锁装置，其中该电力发射器安装到门框或与该门邻近的墙上。
11.如权利要求10所述的锁装置，其中该电力发射器安装到所述墙的边缘，所述墙的边缘面向安装有该锁的该门的表面。
12.如权利要求10所述的锁装置，其中该电力发射器安装在形成于该门框中的凹部内。
13.如前述权利要求中任一项所述的锁装置，其中该电力接收器安装到该门上。
14.如权利要求13所述的锁装置，其中该电力接收器安装到该门的边缘上。
15.如权利要求13所述的锁装置，其中该电力接收器安装在形成于该门的边缘中的凹部内。
16.如权利要求13所述的锁装置，其中该电力接收器安装在形成于该门的与该锁邻近的边缘中的凹部内。
17.如前述权利要求中的任一项所述的锁装置，其中该电动锁致动器为电磁线圈或马达或其它的电-运动转换器。
18.如前述权利要求中的任一项所述的锁装置，还包括控制信号嵌入装置，其适于将用于操作该锁致动器的控制信号嵌入到从该电力发射器传送到该电力接收器的电力中。
19.如权利要求18所述的锁装置，其中所述控制信号嵌入装置适于发出控制信号，以响应来自读卡器、遥控装置、RFID或类似装置的、表示需要所述锁和/或闩机构解锁或打开的信号。
20.如前述权利要求中的任一项所述的锁装置，其中使用该电力发射器利用其上形成有线圈的芯体而形成。
21.如权利要求20所述的锁装置，其中该电力接收器利用其上形成有线圈的芯体而形成。
22.如权利要求21所述的锁装置，其中当该门关闭时，该电力发射器的磁轴和该电力接收器的磁轴彼此平行或共线，以优化该电力发射器和该电力接收器之间的磁耦合。
23.一种向安装在门内或门上的电动锁致动器供电的方法，该方法包括以下步骤：
向邻近该门安装的电力发射器供电；
使电力从该电力发射器穿越气隙传送至安装在该门内或该门上的电力接收器；并且
从该电力接收器向该锁致动器供电。
24.如权利要求23所述的方法，其中从该电力接收器向该锁致动器直接供电。
25.如权利要求23所述的锁装置，其中从该电力接收器向能量存储装置供电，而该能量存储装置直接向该锁致动器供电。
26.如权利要求23所述的锁装置，其中从该电力接收器既向该锁致动器供电，并且又为能量存储装置充电，该能量存储装置用作该锁致动器的备用电源。
27.如权利要求25或26所述的方法，其中该能量存储装置为电池。
28.一种锁装置，包括：
电动锁致动器，其适于安装在门内或门上；
第一电触头，其适于安装在该门内或该门上，且与该锁致动器电连接；以及
第二电触头，其适于邻近该门安装，从而当该门关闭时，该第一电触头和该第二电触头彼此送电接触。
29.如权利要求28所述的锁装置，其中该第一电触头和该第二电触头采用第一对端子和第二对端子的形式。
30.如权利要求28所述的锁装置，其中该第一电触头和该第二电触头采用第一端子和第二端子的形式，所述第一端子和第二端子共用一条公共的接地线或地线。
31.一种向安装在门内或门上的电动锁致动器供电的方法，该方法包括以下步骤：
向邻近该门安装的第一触头供电；
关闭该门，以使安装在该门上内的第二触头与该第一触头送电接触；和
从该第二触头向该锁致动器供电。
32.如权利要求31所述的方法，其中该第一电触头和该第二电触头采用形成完整电路的第一对端子和第二对端子的形式。
33.一种用于穿越气隙传送电力的送电装置，该送电装置包括：
电力接收器，其包括位于所述气隙的一侧的芯体，该芯体上形成有线圈，该电力接收器的线圈具有磁轴；以及
电力发射器，其包括位于所述气隙的另一侧的芯体，该芯体上形成有线圈，该电力发射器的线圈具有磁轴；
其中该电力发射器的芯体的磁轴与该电力接收器的芯体的磁轴平行或共线，以优化该电力发射器与该电力接收器之间的磁耦合。
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