CN101644114B - 驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁 - Google Patents

Abstract

一种微机电技术领域的驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁，包括：壳体、棘爪、棘轮、光电感应器、上定子、下定子、主轴和反干涉齿轮集，其中：棘爪棘轮位于壳体的最上表面的外侧，棘轮装在主轴上，棘爪装在壳体上，棘爪嵌入棘轮的齿槽中，两根主轴贯穿于所述密码锁中，下定子、反干涉齿轮集和上定子位于壳体内部并依次由下而上串接在主轴上，光电感应器分别设置于壳体内部对应反干涉齿轮集的位置。本发明使用驱动鉴码耦合一体化的微机电结构，将此前的驱动器、鉴码机构和耦合器三个部件集成为一个部件，这就使得密码锁动力学的结构减少，安装方便，具有更高的可靠性。

Description

驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁

技术领域

本发明涉及的是一种微机电技术领域的微型密码锁，具体是一种驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁。

背景技术

MEMS密码锁也称为MEMS强链，是用于要害系统(high consequence system，指由于意外事故或人为破坏造成重大灾难性后果的系统)中的一种能量门控或开关机构，随着微电子技术和计算机技术的发展，它的机械结构尺寸越来越细小，结构也越来越复杂，它可广泛用于武器装备、弹药库、机要部门等国防领域，也可用于政府机关、银行、金融等部门的信息安全。

经对现有技术的文献检索发现，中国专利公开号为：CN 1825763A，名称为：具有自动复位系统的逐位鉴别可多次试开的MEMS强链。该技术提到该系统的反干涉齿轮集、耦合机构和驱动微电机是分开的三个独立结构，从而使得其结构复杂、装配对准困难，对工艺的要求高，并且可靠性受到影响。

发明内容

本发明针对现有技术存在的上述不足，提供一种驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁，使用驱动鉴码耦合一体化的微机电结构，将此前的驱动器、鉴码机构和耦合器三个部件集成为一个部件，这就使得密码锁动力学的结构减少，安装方便，具有更高的可靠性。

本发明是通过以下技术方案实现的，本发明包括：壳体、棘爪、棘轮、光电感应器、上定子、下定子、主轴和反干涉齿轮集，其中：棘爪棘轮位于壳体的最上表面的外侧，棘轮装在主轴上，棘爪装在壳体上，棘爪嵌入棘轮的齿槽中，两根主轴贯穿于所述密码锁中，下定子、反干涉齿轮集和上定子位于壳体内部并依次由下而上串接在主轴上，光电感应器分别设置于壳体内部对应反干涉齿轮集的位置。

所述的主轴与壳体之间通过轴承转动连接。

所述的主轴与反干涉齿轮集及棘轮之间为固定连接。

所述的棘轮的内孔为圆缺形结构，所述的主轴上连接棘轮的对应位置的形状与所述圆缺形结构相匹配。

所述的上定子和下定子上面设有若干线圈。

所述的反干涉齿轮集包括三层相同结构依次叠加的鉴码机构，每一个所述的鉴码机构包括两个相同结构且相互啮合的反干涉齿轮。

所述的反干涉齿轮包括：驱动孔、啮合齿、鉴码孔和永磁体，其中：啮合齿、鉴码孔和永磁体依次沿径向由外而内设置于反干涉齿轮上，驱动孔位于反干涉齿轮的圆心。

所述的驱动孔为圆缺形结构，所述的主轴上连接反干涉齿轮集的对应位置的形状与所述圆缺形结构相匹配。

所述的鉴码孔为圆形结构，共有16个，该鉴码孔沿反干涉齿轮的外延呈中心对称分布，该鉴码孔起耦合作用，为密码锁开启后的能量传输提供通道。

本发明所述密码锁是依靠上、下定子上的线圈与永磁体的电磁力进行驱动的，其密码固化在鉴码机构的两组共6个反干涉齿轮中，工作时外界输入的密码与密码锁的机械密码进行比对，若密码正确，则两组反干涉齿轮之间互不干涉，鉴码孔开启，能量传输的通道被建立，否则鉴码孔形成的能量传输通路被阻断，耦合器处于关断状态，从而实现了对非授权使用的控制，达到安全保护的目的。

本发明整个系统将驱动鉴码耦合机构融为一体，使得系统具有整体结构简单，运行更可靠的优点。

附图说明

图1为本发明的驱动鉴码耦合一体化的密码锁截面图。

图2为反干涉齿轮集示意图；

其中：a为俯视图；b为截面图。

具体实施方式

下面对本发明的实施例作详细说明，本实施例在以本发明技术方案为前提下进行实施，给出了详细的实施方式和具体的操作过程，但本发明的保护范围不限于下述的实施例。

如图1所示，本实施例包括：壳体1、棘爪2、棘轮3、光电感应器4、下定子5、上定子6、主轴7和反干涉齿轮集8，其中：棘爪2棘轮3位于壳体1的最上表面的外侧，棘轮3装在主轴7上，棘爪2装在壳体1上，棘爪2嵌入棘轮3的齿槽中，两根主轴7贯穿于所述密码锁中，下定子5、反干涉齿轮集8和上定子6位于壳体1内部并依次由下而上串接在主轴7上，光电感应器4分别设置于壳体1内部对应反干涉齿轮集8的位置。

所述的主轴7与壳体1之间通过轴承转动连接。

所述的主轴7与反干涉齿轮集8及棘轮3之间为固定连接。

所述的棘轮3的内孔为圆缺形结构，所述的主轴7上连接棘轮3的对应位置的形状与所述圆缺形结构相匹配。

如图2a和图2b所示，所述的反干涉齿轮集8包括三层相同结构依次叠加的鉴码机构9，每一个所述的鉴码机构9包括两个相同结构且相互啮合的反干涉齿轮10。

如图2a所示，所述的反干涉齿轮10包括：驱动孔11、啮合齿12、鉴码孔13和永磁体14，其中：啮合齿12、鉴码孔13和永磁体14依次沿径向由外而内设置于反干涉齿轮10上，驱动孔11位于反干涉齿轮10的圆心，所述的鉴码机构9位于不同层时，其啮合齿12的个数和位置均不相同。

所述的驱动孔11为圆缺形结构，所述的主轴7上连接反干涉齿轮集8的对应位置的形状与所述圆缺形结构相匹配。

所述的鉴码孔13共有16个，为圆形结构，沿反干涉齿轮10的外延呈中心对称分布，该鉴码孔13起耦合作用，为密码锁开启后的能量传输提供通道。

所述的上定子6和下定子5上面设有6个线圈15，所述的线圈15围绕上定子6和下定子5的几何中心对称分布。

此驱动鉴码耦合一体化结构的加工主要是利用基于SU-8胶的准LIGA技术，并结合多层套刻、定子绕组、充磁技术等对多层复杂结构进行一体化加工，本实施例选用的高磁能材料是钐钴合金，对于永磁体14的制作是采用掩膜电镀法来实现，通过充磁使其具有磁性。永磁体14也可以用如下方法实现：先在左右反干涉齿轮集8上制作扇形的通孔，其形状与永磁体14一致，在这个扇形通孔中，通过添加永磁体粉末和高分子树脂胶进行固化形成永磁体14。

下面结合图1与图2a、图2b说明此密码锁的工作原理，密码锁的运动是依靠上定子6和下定子5上的线圈15与永磁体14的电磁力进行驱动的，其密码固化在鉴码器的两组反干涉齿轮集8中，工作时外界输入的密码与密码锁的机械密码进行比对，若密码正确，则两组反干涉齿轮集8之间互相不干涉，反干涉齿轮集8上位于光电感应器4之间的通孔开启，能量传输的通道被建立，否则密码锁左、右反干涉齿轮集8互相干涉，密码锁会立即锁死，于是左右反干涉齿轮集8上的通孔不能位于光电耦合管发射端和接收端之间，光电耦合管的能量传输通路被阻断，耦合器处于关断状态，从而实现了对非授权使用的控制，达到安全保护的目的。

其工作过程可进一步解释如下：在图1、图2a、图2b中，两组反干涉齿轮集8分别代表二元密码序列的A事件和B事件，每一位输入密码通过控制系统转化为步进换相逻辑，驱动相应的反干涉齿轮集8前进一个齿位，由于使用了棘轮和棘爪，两组反干涉齿轮集8只能单向运动，这样在两组反干涉齿轮集8的交界面处，一组反干涉齿轮集8的“啮合”齿将朝着另一个反干涉齿轮集8的“啮合”齿前进。若密码输入正确，两组反干涉齿轮集8处于同一层的齿不会同时处于交界面的“啮合”位置，输入密码与机械固化密码鉴别通过，当输入的密码都正确时，鉴码孔13转到与光电耦合管发射端与接收端之间对准的位置，能量传输的通道建立，从而取得了使用权。若密码输入错误，两组反干涉齿轮集8处于同一层的齿同时处于交界面的“啮合”位置，机构锁死，任一反干涉齿轮集8不能前进或回退，耦合通孔无法转到与两个光电耦合管发射端与接收端之间对准的位置，能量传输的通道被阻断，从而无法取得使用权。

Claims (7)

1.一种驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁，其特征在于，包括：壳体、棘爪、棘轮、光电感应器、上定子、下定子、主轴和反干涉齿轮集，其中：棘爪棘轮位于壳体的最上表面的外侧，棘轮装在主轴上，棘爪装在壳体上，棘爪嵌入棘轮的齿槽中，两根主轴贯穿于所述密码锁中，下定子、反干涉齿轮集和上定子位于壳体内部并依次由下而上串接在主轴上，光电感应器分别设置于壳体内部对应反干涉齿轮集的位置；

所述的反干涉齿轮集包括三层相同结构依次叠加的鉴码机构，每一个鉴码机构包括两个相同结构且相互啮合的反干涉齿轮；所述的反干涉齿轮包括：驱动孔、啮合齿、鉴码孔和永磁体，其中：啮合齿、鉴码孔和永磁体依次沿径向由外而内设置于反干涉齿轮上，驱动孔位于反干涉齿轮的圆心。

2.根据权利要求1所述的驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁，其特征是，所述的主轴与壳体之间通过轴承转动连接。

3.根据权利要求1所述的驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁，其特征是，所述的主轴与反干涉齿轮集及棘轮之间为固定连接。

4.根据权利要求1所述的驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁，其特征是，所述的棘轮的内孔为圆缺形结构，主轴上连接棘轮的对应位置的形状与圆缺形结构相匹配。

5.根据权利要求1所述的驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁，其特征是，所述的上定子和下定子上面设有若干线圈。

6.根据权利要求1所述的驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁，其特征是，所述的驱动孔为圆缺形结构，主轴上连接反干涉齿轮集的对应位置的形状与圆缺形结构相匹配。

7.根据权利要求1所述的驱动鉴码耦合一体化微小机电密码锁，其特征是，所述的鉴码孔为圆形结构，共有16个，该鉴码孔沿反干涉齿轮的外延呈中心对称分布。

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