CN102691445A - 由钥匙向锁体接触耦合供电的电子锁具 - Google Patents

Abstract

鉴于现有由钥匙向锁体提供电力支持并控制开锁的电子锁具，因采用裸露电极接触方式传输电力和数据，存在容易产生电极接触不良，和不能在易燃易爆及有水的环境中使用，以及无法防止人为技术性破坏等多项缺点。本发明的电子锁具选择采用相互接触的电磁耦合方式，由钥匙向锁体提供电力支持，并传送(密码或指纹)认证数据执行开锁控制，因此既不会产生电极接触不良的问题，也不存在人为损坏裸露电极或被恶意输入强电破坏内部电子器件的情况，并在易燃易爆环境和水中(注：包括导电的污水和海水中)也能够使用，从而有效克服现有钥匙供电锁具存在的缺点。

Description

由钥匙向锁体接触耦合供电的电子锁具

技术领域

本发明涉及电子锁具，特指一种由手持电子钥匙以相互接触的电磁耦合方式向电子锁体提供电力支持，并输出认证信息或开锁指令实施开锁控制的电子锁具。

背景技术

电子锁具因有着比传统的机械锁具更高级别的使用安全性(例如杜绝万能钥匙开锁和防止恶意堵塞锁孔)，并方便操作(例如无需佩带钥匙的指纹锁和方便远程控制的网络电控锁)，以及有利于实施智能化管理(例如记录开锁时间和锁位置、设置开锁权限、方便将钥匙和锁体配对)，因而得到了广泛应用。

其中一种由手持电子钥匙向固定安置的电子锁体提供电力支持，并向电子锁体发送认证信息(如指纹或密码)实现开锁控制的电子锁具(以下简称为钥匙供电锁)，因无需在电子锁体中设置供电电池，电子控制部分只占用很小的空间，方便嵌入到各式各样的机械锁具(如门锁、箱柜锁、挂锁、车辆防盗锁等锁具)中，尤其能够嵌入到体积小巧的锁芯中，为应用最广泛的由锁芯执行开锁操作的各式(种类繁多)机械锁具，升级到更高级别的电子锁具，提供了理想的技术解决方案。

而且，钥匙供电锁与需要在锁体中安置电池或外供电源的常规电子锁具(如指纹锁、IC卡锁、感应卡锁和无线遥控锁等)相比较，还免除了与电池更换、电源安装和维护相关的一系列负面问题。

随着电子科技的进步，电子器件一直在向体积更小、功耗更低、功能更多和成本更低的方向发展，钥匙供电锁的成本也随之不断下降，因此其应用前景将更广泛。

但在目前市场推广的钥匙供电锁中，以及与此相关的技术解决方案中，主要是利用电子钥匙中的裸露电极(在人为操作下)，与电子锁体中的裸露电极对接，以电极触碰方式向电子锁体提供电力支持并传输数据，进而实现开锁过程控制。

例如，根据中国专利局公布的相关专利申请，从中便可以找到多个与钥匙供电锁有关的技术方案：

序号

专利申请号

专利申请名称

1	99203695.X	电子锁钥匙
			2	00217557.6	数码电子锁
3	01804076.4	电子锁定系统
			4	02121469.7	一种集成化电子锁芯
5	200410037420.3	智能无源电子锁头
			6	200510041484.5	一种钥匙供电微功耗电子锁具
7	200520145991.9	一种电子锁
			8	200520092042.9	电子锁芯和专用开锁器
9	200680009576.5	电子锁装置
			10	200710048951.6	一种电子锁具结构
11	200720094240.8	无源变码电子锁
			12	200720044286.9	低功耗电子锁管控电路及钥匙电路
13	200820057645.9	支持外部电源开启的电子锁系统
			14	200810019470.7	电子锁管理系统
15	200810244499.5	一种微型电子锁
			16	200810109826.6	微功耗电子锁头
17	201010601604.3	计量箱防窃电智能电子锁
			18	201010587185.2	二线控制的无源电子锁芯
19	201020697661.1	接触式圆型电子锁
			20	201010297948.X	电子锁装置及其使用方法
21	201010126448.X	钥匙电源的电子密码电控锁
			22	201020127981.3	电子锁钥匙及锁芯
23	201020607834.6	一种电子锁芯的钥匙孔和开锁器钥匙头
			24	201120274501.0	一种锁控手持仪、锁体、电子锁系统以及井盖
25	201110364235.5	一种免维护的电子锁的通讯验证系统及验证方法
			26	201120100554.0	可直接替换机械锁头的一种双开电子锁头
27	201110280545.9	一种电子锁芯及开启装置

采用裸露电极触碰方式传输电力和数据的主要优点：

供电/数据接头部位能够做得很小，并能最大幅度地精简供电电路和数据传输电路的电路结构。

但采用裸露电极触碰方式传输电力和数据则会带来如下问题：

1、裸露电极易受环境污染、氧化腐蚀和机械磨损等不利因素影响，导致电极的导电性能下降，影响到电力和数据的传输。

2、在有水和潮湿的环境中，特别在有导电性污水或海边潮湿的环境中，因电极间漏电会导致电力和数据传输不稳定。

3、有电极接触火花隐患而不宜在易燃易爆的环境中使用。

4、裸露在外的电极容易被人为恶意损坏，尤其是隐蔽性的技术手段破坏(例如使用高压电击器、电子打火器和市电，均容易向裸露电极输入高压电力，破坏内部电子器件而外观完好无损，造成用户错误认为产品存在质量问题)。

对于上述问题的存在，一些针对性的技术解决方案也有报导。

例如，中国专利申请号201020296876.2(名称“一种多触点供电及通讯的电子锁具”)，和中国专利申请号201020607834.6(名称“一种电子锁芯的钥匙孔和开锁器的钥匙头”)的技术解决方案，专门针对电极容易存在接触不良的问题，提出对应的改进措施。

又例如，中国专利申请号200820214416.3(名称“户外箱柜防锈电子锁”)的技术解决方案，专门针对电极触点防水和防锈问题，提出对应的改进措施。

再例如，中国专利申请号200810124728.X(名称“电子锁防强电破坏的保护装置”)的技术解决方案，专门针对电极易受恶意输入强电破坏内部电子器件的问题，提出对应的改进措施。

但上述的每一项技术改进措施仅解决单个问题，并不能同时解决现有钥匙供电锁存在的多种问题，而且一些新的技术解决方案还另外带来额外的负面问题。

例如，中国专利申请号200820214416.3的技术解决方案，选择航空插座与电子锁组合使用以达到防水和防锈的目的，仅适用于插座与锁体分离的电子锁具(因航空插座的体积较大)，无法与电子锁体组合为一体而使得其应用范围受到限制。

又例如，申请号200810124728.X的技术解决方案，选择由钥匙操作的机械锁控制电子锁的裸露电极与内部电子器件的通断状态，企图达到防强电破坏的目的，电子锁额外增加了一套机械锁控装置，由此带来如体积变大、操作繁锁和成本增加等一系列新问题。

由于现有钥匙供电锁存在上述多种缺点，是导致其目前无法获得广泛应用的重要原因。

有鉴于此，希望改良电力传输方式的钥匙供电锁也有了相关报导。例如，中国专利申号201110275951.6(名称“一种无源电子锁和对应的开锁手持机装置”)的专利申请方案，提出由具有电子钥匙功能的手持机，以感应输电方式向安置于门上的电子锁提供电力支持，并通过传输无线识别信号实现认证开锁。

在此引用其专利申请文件中的部分原文作进一步说明：

“一种无源电子锁和对应的开锁手持机装置，无源电子锁安装于门上，其特征在于：该无源电子锁包括有机械锁芯、与机构锁芯联动锁合的微型电机、控制微型电机开闭的无线识别信号接收鉴别电路以及供给微型电机电流的无线取电器，所述无线识别控制电路与微型电机及无线取电器电连接形成回路；开锁手持机包括有电池、无线供电器和无线识别信号发射器，电池分别给无线供电器和无线识别信号发射器供电；

无线供电器内具有形成无线感应交变磁场的供电电磁线圈，而无线取电器内装有接收所述无线感应交变磁场并转换成感应电流的取电感应闭合线圈、以及与所述取电感应闭合线圈连接的充电电路；所述无线信号发射器发出的无线识别信号，无线识别信号接收鉴别电路接收到该无线识别信号后进行鉴别，并根据鉴别结果控制微型电机开闭。”

根据上述专利申请的技术方案描述，其用于解决由手持机向电子锁感应传输电力的方法也有不足，原因在于：

电子锁的外壳或面板(包括防盗门)都由金属材料构成，且多为导磁的铁质或钢质材料构成，单纯将接收电力的电磁线圈安置在金属材质的锁体表面或锁体内部(注：因其专利申请说明书中有对电磁线圈的感应取电方法未有更详细的描述，因而判定其电磁线圈为空心线圈)，其接收的电磁信号(即手持机发送用于传送电力的电磁信号)将会受到金属的屏蔽或吸收，使得电磁线圈不能有效接收所需要的电磁信号。

如果将电磁线圈安置体积更小并且呈现为圆柱状的锁芯中，电磁线圈的直径会非常小，加上锁芯金属对电磁信号的屏蔽和吸收作用，其在锁芯中几乎无法接收手持机发送的电磁信号。

发明内容

因此，鉴于现有采用裸露电极触碰方式传输电力和数据的钥匙供电锁，存在容易产生电极接触不良，和不能在易燃易爆和有水的环境下使用，以及无法防止人为技术性破坏等诸多缺点。

本发明的目的在于提供一种没有裸露电极的钥匙供电锁，其既不会产生电极接触不良的问题，也不会有人为损坏裸露电极或被恶意输强电破坏内部电子器件的情况，并在易燃易爆环境和水中(包括导电的污水或海水中)也能够使用，从而有效克服现有钥匙供电锁存在的缺点。

随着现代科技的进步，如今用作变压器磁芯部件的软磁材料已获得了重大发展，由广泛应用的硅铁合金(硅钢片)发展到具有高磁饱和感应强度，高磁导率和高工作频率的新型软磁材料阶段，特别是近年出现的非晶合金(如铁基非晶合金、铁镍基非晶合金和钴基非晶合金)和超微晶合金(如铁基超微晶合金)等新型软磁材料(以下统称为高导磁材料)，使得在传送相同的电功率情况下，采用高导磁材料作为磁芯的变压器，其体积已大幅度缩小，而且损耗更低。

例如，超微晶合金的实际工作频率可高达100KHz以上，在传送相同电功率的条件下，与工频变压器(工作频率50Hz)相比较，超微晶合金变压器的体积要比硅钢片变压器的体积，在理论上能够缩小两千倍以上(参考变压器的设计公式：P＝KfNBSI×10^-6T，其中，P为电功率；K为与波形有关的系数；f为频率；N为匝数；S为磁芯面积；B为工作磁感；I为电流；T为温升)。

鉴于高导磁材料作为变压器磁芯使用时其体积能够大幅度地缩小的特性，将有利于嵌入到各种传统的机械锁具中并用于传输电力，尤其能够嵌入到体积小巧的锁芯中，使之如传统的锁芯执行开锁操作的机械锁具一样，由电子锁芯执行开锁操作已成为可能。

而且非晶合金和超微晶合金等高导磁材料，还具有超越常规锁体和锁芯金属(如锌合金、黄铜、铁和不锈钢等)材料的硬度，被嵌入的高导磁材料并不会影响原有锁体和锁芯的机械性能。

本发明的第一个方面在于提供一种由钥匙向锁体接触耦合供电的电子锁具，包括：电子钥匙，所述电子钥匙被配置为依据预先设置的操作动作，将内置的第一直流电能转换为交流磁能，并经由高导磁材料构成的至少一个导磁通道向外输出，在输出所述交流磁能期间或预定时间内，还将通过所述导磁通道或另外设置的无线数据通道传输数据；以及电子锁体，所述电子锁体被配置为经由高导磁材料构成的至少一个导磁通道，与所述电子钥匙中的导磁通道对接，以构成至少一个闭合的导磁回路，并将流经所述导磁回路中的所述交流磁能转换为第二直流电能，继而在所述第二直流电能的支持下，经由所述导磁回路或所述无线数据通道与所述电子钥匙交换数据，并依据预定数据的交换结果产生由所述第二直流电能驱动的预先设置的机械动作。

这样一来，本发明的电子锁具中的电子钥匙通过与电子锁体对接，便能够以电磁耦合方式向其提供电力支持和传输用于开锁的认证数据，既能够实现具有高安全性的开锁控制，又能有效克服现有钥匙供电锁存在的诸多缺点。

本发明的第二个方面是在上述第一个方面所述的电子锁具中，其中所述电子锁体中的导磁通道的末端部位相嵌于由非导磁材料构成的结构件中，其中所述结构件为所述电子锁体的壳体或与所述壳体组合的预定部件，其中所述非导磁材料包括非导磁金属材料和非导磁非金属材料中的至少一种。

这样一来，本发明的电子锁具在电力传输方面，便能够减少由导磁金属材料构成的电子锁体壳体或锁芯，对导磁通道的影响，有利于提高电力的传输效果。

本发明的第三个方面是在上述第二个方面所述的电子锁具中，其中由非导磁金属材料构成的所述结构件中设置有启始于所述导磁通道边缘的缺口或缝隙中的至少一个，其中所述缺口或缝隙中由非导电材料填充。

这样一来，本发明的电子锁具在传送电力方面，便能够减少环绕导磁通道周边，并由金属材料感应生成的环形感应电流，有利于提高电力传输的效果。

本发明的第四个方面是在上述第一个方面所述的电子锁具中，其中所述电子钥匙和所述电子锁体分别设置有被配置用于传输所述交流磁能的对接接口，其中所述对接接口被分别定形为方便相互引导定位对接的接口形状。

这样一来，本发明的电子锁具在操作方面，便能够方便使用者操作。

本发明的第五个方面是在上述第四个方面所述的电子锁具中，其中所述操作动作包括将所述对接接口实施人工对接的操作动作，和对所述电子钥匙中内置的输入开关实施的手动操作动作。

这样一来，本发明的电子锁具在操作方面，便可依据产品的结构需求从中选择优选方案。

本发明的第六个方面是在上述第一个方面所述的电子锁具中，其中所述无线数据通道包括由射频通讯、非接触感应通讯(RFID)和红外线通讯构建成立的数据传输通道。

这样一来，本发明的电子锁具在数据的传输方面，便可依据产品的结构需求从中选择优选方案。

本发明的第七个方面是在上述第一个方面所述的电子锁具中，其中所述电子钥匙进一步被配置为接收由外部预选定设备供给的预选定能量，并向所述第一直流电能提供补充电能，其中所述预选定能量包括直流电能和交流磁能。

这样一来，本发明的电子锁具中的电子钥匙在补充电能方面，便可依据产品结构需求从中选择优选方案。

本发明的第八个方面是在上述第一个方面所述的电子锁具中，其中所述电子钥匙进一步被配置为与外部预选定设备建立数据通讯，其中所述数据通讯包括有线数据通讯和无线数据通讯。

这样一来，本发明的电子锁具中的电子钥匙在与外部设备通讯方面，便可依据产品的结构需求从中选择优选方案。例如，方便与现场或远程的后台管理主机通讯，实现对电子钥匙的管理设置、数据上传和远程受权开锁操作。

本发明的第九个方面是在上述第一个方面所述的电子锁具中，其中所述预定数据包括认证数据和开锁指令。

这样一来，本发明的电子锁具在使用的方便性方面，便可依据需要从中选择优选方案。例如，既可以选择由使用者输入认证数据控制开锁，也可以选择由远程服务器传送的开锁指令实施远程控制开锁。

本发明的第十个方面是在上述第一个方面所述的电子锁具中，其中所述认证数据包括密码认证数据和人体生物特征认证数据，其中所述密码认证数据包括经由硬件加密的密码认证数据和非硬件加密的密码认证数据，其中所述人体生物特征认证数据包括指纹认证数据和指静脉认证数据。

这样一来，本发明的电子锁具在使用安全性方面，便可依据需要从中选择优选方案。例如，一般安全使用级别可选择输入密码数据控制开锁，具有较高使用安全级别需求时，可选择由硬件加密的密码数据开锁，最高使用安全级别则可选择指定受权者(即身份认证)开锁。

本发明的第十一个方面是在上述第一个方面所述的电子锁具中，其中所述电子钥匙和/或所述电子锁体设置有被配置用于指示工作状态的指示器，其中所述指示器包括灯光信息指示器、声音信息指示器和文字信息指示器中的至少一个。

这样一来，本发明的电子锁具在使用方面，便能够方便使用者操作。

附图说明

图1A是作为说明本发明的实施例一的各功能部位示意图；

图1B是图1A中按照箭头1B方向的剖视图；

图2是作为说明本发明的实施例二的各功能部位示意图；

图3是作为说明本发明的实施例三的各功能部位示意图；

图4是作为说明本发明的实施例四的各功能部位示意图；

图5是作为说明本发明的实施例五的各功能部位示意图。

实施方式

以下，参考附图并详细描述本发明的优选实施例。应当理解详细描述和指示发明的优选实施例，仅打算用于示例性的目的而并不意味着对本发明的范围进行限制，同时，为避免模糊本发明的主题，省略了对本技术领域公知的结构或处理的详细描述。

图1A所示的实施例由相互物理分离的电子钥匙10和电子锁体(锁芯)20共同组成。

其中电子钥匙10包括：壳体11、磁芯12、电磁线圈12a、电磁线圈12b、逆变电路14、控制器15、存储器16、电池17、插座18、滤波电路19、输入开关K和LED指示灯D。

其中电子锁体(锁芯)20包括：壳体21、磁芯22、电磁线圈22a、电磁线圈22b、整流电路24、控制器25、存储器26、致动器27和喇叭L。

在电子钥匙10中，壳体11的前端部位设置有呈现为凸出形状，并包含由高导磁材料构成的磁芯12的两个末端在内的磁传输接口11a。

虽然本实施例中的磁芯12列举由非晶合金和超微晶合金等新型软磁材料构成，除此之外，也可以选择其它软磁材料。例如，铁氧体、坡莫合金和其它具有高导磁特性的任何一种软磁材料。

电磁线圈12a和电磁线圈12b分别环绕安置在磁芯12的两个柱状体的外表面；其中电磁线圈12a与逆变电路14电气联接，逆变电路14的工作状态受控制器15控制；其中电磁线圈12b与滤波电路19的一个端口电气联接，滤波电路19的另一个端口与控制器15中的预定接口电气联接；其中存储器16与控制器15中的预定接口电气联接，并被配置用于保存应用程序、密码数据和其它相关数据；其中电池17被配置用于分别向逆变电路14、控制器15和存储器16提供电力支持；其中输入开关K与控制器15中的预定接口电气联接，并被配置用于产生将控制器15从节电模式唤醒的触发信号；其中LED指示灯D与控制器15中的预定接口电气联接，并被配置用于以灯光信息指示工作状态。

电子钥匙10的工作原理：

按下输入开关K后，控制器15被从节电模式中唤醒并进入工作模式，继而控制逆变电路14处于逆变工作状态，即由逆变电路14将电池17中的直流电能转换为预定工作频率的交流电能，并由电磁线圈12a将交流电能转换为交流磁能，继而将交流磁能注入到磁芯12中。

在产生预定时间(由应用程序设定)的交流磁能后，控制器15便会将存储器16中预先保存的密码数据，经高于交流磁能的工作频率的脉冲调制后，由滤波电路19传送到电磁线圈12b，由其转换为磁场信号注入到磁芯12中。

这样一来，包含能量的交流磁能和包含数据的磁场信号(以下或称为数据信号)，便能够在同一个导磁通道中混合传输，并经由磁传输接口11a向外输出。

而且，控制器15也可以依据应用需要，接收经由磁传输接口11a输入的任何包含数据信息的磁场信号，从而实现双向电磁耦合数据传输。

插座18被配置用于从外部预选定设备(未图示)输入直流电能，以向电池17提供补充电能。此外，插座18还被配置用于与未图示的后台管理主机(如计算机或手持智能终端设备)建立有线数据传输，以方便对电子钥匙10进行相关设置和接收记录数据。

LED指示灯D被配置用于以颜色和/或闪光变化的灯光信息，指示电子钥匙10的工作状态。

虽然本实施例中列举了由灯光信息指示工作状态的配置方式为例子，除此之外，也可以选择由声音信息(如喇叭发出各种预定声音)，或者文字/图案信息(如LCD显示器)来指示工作状态的配置方式。

在电子锁体(锁芯)20中，壳体21的前端部位设置有呈现为凹陷形状，并包含由高导磁材料构成的磁芯22的两个末端在内的磁传输接口21a。

虽然本实施例中列举了由新型软磁材料(如非晶合金和超微晶合金)制作磁芯22为例子，除此之外，也可以选择其它如铁氧体、坡莫合金和其它具有高导磁特性的软磁材料来制作磁芯22。

电磁线圈22a和电磁线圈22b分别环绕安置于磁芯22的两个柱状体的外表面；其中电磁线圈22a与整流电路24电气联接，其中整流电路24被配置用于将接收的交流电能转换为直流电能，并分别向控制器25、存储器26和致动器27提供电力支持；其中电磁线圈22b与滤波电路29的一个端口电气联接，和滤波电路29的另一个端口与控制器25中的预定接口电气联接；其中存储器26与控制器25中的预定接口电气联接，并被配置用于保存应用程序、密码数据和其它数据；其中致动器27与控制器25中的预定接口电气联接，并被配置用于输出预先设置，并与开锁控制有关的机械动力(如驱动机械离合器动作)或磁力动力(如驱动电磁离合器动作)；其中喇叭L与控制器25中的预定接口电气联接，并被配置用于以声音信息指示工作状态。

电子锁体(锁芯)20的工作原理：

基于凹陷形状设计的磁传输接口21a和凸出形状设计的磁传输接口11a，两者具有便于相互引导定位对接的特性，并在人为操作下处于对接状态时，磁芯22便会与磁芯12构成闭合的导磁回路，为电子钥匙10与电子锁体(锁芯)20建立电磁耦合输电和传输数据创造工作条件。

在此状态下，如果电子钥匙10处于工作模式，即由磁传输接口11a输出交流磁能和数据信号时，电磁线圈22a便会将流经磁芯22中的交流磁能转换为交流电能，继而由整流电路24将交流电能转换为直流电能并输出。

于是，控制器25便受电进入工作模式，继而按照预先设置的应用程序，经由(高通)滤波电路29接收由电磁线圈22b输出的数据信号，并将从中解调出的密码数据，继而与存储器26中预先保存的密码数据进行比对，在验证通过的情况下控制致动器27动作(致动器27还可由专用驱动器驱动)，即由其驱动未图示的机械锁扣装置动作(例如锁芯20处于允许转动的状态，人为操作电子钥匙10便可带动锁芯20转动实现开锁)。

此外，控制器25也可以依据需要，将存储器26中预先保存并用于注释地点位置、锁体编号等应用信息的应用数据，经高频脉冲调制后输送到电磁线圈22b，并由其转换为磁场信号后注入到磁芯21中，使得电子钥匙10能够经由电磁耦合方式接收该应用数据。

虽然本实施例中列举了将用于注释地点位置、锁体编号等应用信息的应用数据预先保存在存储器26中的配置方式为例子，除此之外，还可以将另外设置的传感器(未图示)或功能模块(未图示)输出的信号作为应用数据使用。

例如，将另外设置的传感开关(未图示)或时钟模块(未图示)输出的定义为开锁状态和开锁时间的信号作为应用数据使用。

此外，虽然本实施例中的电子锁体20列举了由磁传输接口21a输入的密码数据，与存储器26中的密码数据的比对结果控制开锁的配置方式为例子，除此之外，也可以选择由人为输入的密码数据(如至少一个输入开关K产生的密码数据)，与存储器26中的密码数据的比对结果控制开锁的配置方式。

再有，虽然本实施例中列举了由输入开关K控制切换电子钥匙10的工作状态的控制方式为例子，除此之外，也可以选择依据电子钥匙10与电子锁体20的对接状态控制切换电子钥匙10的工作状态的控制方式。例如，将输入开关K安置在适当的位置，并使得当磁传输接口11a与磁传输接口21a处于对接状态时，输入开关K被挤压输出触发信号。

又例如，电磁线圈12a与电磁线圈22a的处于耦合状态时，逆变电路14便会自动进入逆变工作状态，并同时触发控制器15从节电模式中唤醒并进入工作模式。

还可以，设置专用的电源开关(未图示)控制电池17的电流输出，使电子钥匙10受电启动进入预定的工作模式。

在图1B中，电子锁体(锁芯)20的外壳21由金属材料构成，并且通常由锌合金、黄铜、铁、钢和不锈钢等金属材料构成，其中铁、钢和部分不锈钢材料为导磁金属材料，而锌合金、黄铜和部分不锈钢则为非导磁金属材料。

当使用导磁金属材料制作外壳21时，可选择由非导磁金属材料构成的结构部件(如磁传输接口21a)环绕包裹磁芯22的末端部位的边缘，并与磁芯22一同嵌入到壳体21中，这将有利于减少壳体21导磁金属材料对流经磁芯22中磁场信号的影响。

除此之外，还可以选择由非导磁的非金属材料(如陶瓷)构成的结构部件环绕包裹磁芯22的末端部位的边缘，也可达到同样的隔离效果。

当使用非导磁金属材料构成的结构部件(如磁传输接口21a或磁传输接口21a与壳体21合为整体)环绕包裹磁22的末端部位的边缘时，还可在启始于磁芯22的边缘的位置开启至少一个缺口或缝隙，如缺口21b，用于阻断磁芯22周边感应磁场信号时形成的环形感应电流，提高电力的传输效果。此外，还可以在缺口21b中填充非导电材料来加强密封性能。

图2所示的实施例由相互物理分离的电子钥匙30和电子锁体(锁芯)40共同组成。

其中电子钥匙30包括：壳体31、磁芯32、电磁线圈32a、磁芯33、电磁线圈33a、逆变电路34、控制器35、存储器36、电池37、编码器38、输入开关K和LED指示灯D。

其中电子锁体(锁芯)40包括：壳体41、磁芯42、电磁线圈42a、磁芯43、电磁线圈43a、整流电路44、控制器45、存储器46、致动器47和解码器48。

在电子钥匙30中，壳体31的前端部位设置有呈现为凸出形状，并包含由高导磁材料构成的磁芯32和磁芯33的两个末端在内的磁传输接口31a。

其中电磁线圈32a环绕安置于磁芯32的外表面，和电磁线圈33a环绕安置于磁芯33的外表面；其中电磁线圈32a与逆变电路34电气联接，和电磁线圈33a与控制器35中的预定接口电气联接，并且逆变电路34的工作状态受控制器35控制；其中输入开关K与编码器38中的预定接口电气联接，和编码器38中的预定接口与控制器35中的预定接口电气联接；其中存储器36与控制器35中的预定接口电气联接，并被配置用于保存应用程序和相关数据；其中电池37被配置用于分别向逆变电路34、控制器35、存储器36和编码器38提供电力支持；其中LED指示灯D与控制器35中的预定接口电气联接，并被配置用于指示工作状态。

电子钥匙30的工作原理：

按下输入开关K后，编码器38便会向控制器35发出触发信号，将其从节电模式中唤醒并进入工作模式，继而由其控制逆变电路34进入逆变工作状态，并将产生的交流磁能注入到磁芯32中。

在产生预定时间(由应用程序设定)的交流磁能后，控制器35便会将由编码器38产生的经过加密的密码数据，经频率或脉冲调制后传送到电磁线圈33a，并由其转换为磁场信号后注入到磁芯33中。

这样一来，包含能量的交流磁能和包含数据的磁场信号(以下或称为数据信号)便能够在各自独立的导磁通道中传输，并经由磁传输接口31a向外输出。

鉴于磁传输接口31a具备数据传输接口的功能，电子钥匙30还可以进一步配置为通过未图示的通讯适配器(如能够与磁传输接口31a对接并具有电磁耦合传输数据功能的通讯适配器)与未图示的管理主机(如计算机或手持终端设备)建立通讯联接，以方便对电子钥匙30进行相关设置或采集其记录的数据。

在电子锁体(锁芯)40中，壳体41的前端部位设置有呈现为凹陷形状，并包含由高导磁合金材料构成的磁芯42、磁芯43的两个末端在内的磁传输接口41a。

电磁线圈42a环绕安置于磁芯42的外表面，和电磁线圈43a环绕安置于磁芯43的外表面；其中电磁线圈42a与整流电路44电气联接，和电磁线圈43a与控制器45中的预定接口电气联接；其中整流电路44被配置用于将整流输出的直流电能，分别向控制器45、存储器46、致动器47和解码器48提供电力支持；其中存储器46与控制器45中的预定接口电气联接，并被配置用于保存应用程序、密码数据和其它相关数据；其中解码器48与控制器45中的预定接口电气联接，并被配置用于接收控制器45输出的经过加密的密码数据，并将其解密后输出；其中致动器47与控制器45中的预定接口电气联接，并被配置用于输出预先设置并与开锁控制有关的机械动力或磁力动力。

电子锁体(锁芯)40的工作原理：

基于凹陷形状设计的磁传输接口41a和凸出形状设计的磁传输接口31a，两者具有便于相互引导定位对接的特性，并在人为操作下处于对接状态时，磁芯42便会与磁芯32构成闭合的导磁回路，而磁芯43与磁芯33构成闭合的导磁回路，即为电子钥匙30与电子锁体(锁芯)40建立电磁耦合输电和传输数据创造工作条件。

在此状态下，如果电子钥匙30处于工作模式，即由磁传输接口31a输出交流磁能和数据信号时，电磁线圈42a便会将流经磁芯42中的交流磁能转换为交流电能，继而由整流电路44将交流电能转换为直流电能并输出。

于是，控制器45便受电进入工作模式，并依据预先设置应用程序，接收电磁线圈43a输出的数据信号，并将其传送到解码器48进行解密，经解密后的生成密码数据用于与存储器46中预先保存的密码数据进行比对，并在验证通过的情况下控制致动器47动作。

LED指示灯D除了被配置用于指示电子钥匙30的工作状态，还可以用于指示电子锁体40的工作状态。

例如，将能够反映电子锁体40的工作状态的相关信息(如上电情况和开锁状态等信息)，经由磁传输接口41a向磁传输接口31a返回传输，并由LED指示灯D进行灯光信息指示。

图3所示的实施例由相互物理分离的电子钥匙50和电子锁体60共同组成，其中电子锁体60包含两个相互独立的物理构件。

其中电子钥匙50包括：壳体51、磁芯52、电磁线圈52a、逆变电路54、控制器55、存储器56、电池57、滤波电路58、整流电路59、LED指示灯D、输入开关K1和转换开关K2。

其中电子锁体60包括：壳体61、磁芯62、电磁线圈62a、壳体63、整流电路64、控制器65、存储器66、致动器67、滤波电路68和电缆69。

在电子钥匙50中，壳体51的前端部位设置有两处呈现为凹陷形状，并与由高导磁材料构成的磁芯52的两个末端分别整合在一起的磁传输接口51a。

其中电磁线圈52a环绕安置于磁芯52的外表面，并分别与滤波电路58和转换开关K2电气联接，转换开关K2还分别与逆变电路54和整流电路59电气联接；其中逆变电路54的工作状态受控制器55控制；其中存储器56与控制器55中的预定接口电气联接，并被配置用于保存应用程序和相关数据；其中(高通)滤波电路58与控制器55中的预定接口电气联接；其中整流电路59的输出端与电池57电气联接，并被配置用于将整流输出的直流电能向电池57提供补充电能；其中电池57被配置用于分别向逆变电路54、控制器55和存储器56提供电力支持；其中输入开关K1与控制器55中的预定接口电气联接，并被配置用于产生触发信号，其触发信号被配置用于将控制器55由节电模式中唤醒；其中LED指示灯D与控制器55中的预定接口电气联接，并被配置用于以灯光信息指示工作状态。

电子钥匙50的工作原理：

将转换开关K2设置在将电磁线圈52a和逆变电路54电气接通状态的开关位置状态下，按一下输入开关K1后，控制器55便进入工作模式，继而控制逆变电路54进入逆变工作状态，并将产生的交流磁能注入到磁芯52中。

在产生预定时间(由应用程序设定)的交流磁能后，控制器55便会将存储器56中的密码数据注入到磁芯52中。

因此，包含能量的交流磁能和包含数据信息的磁场信号(以下或称为数据信号)便能在同一个导磁通道中混合传输，并经由磁传输接口51a向外输出。

虽然本实施例中列举了将交流磁能和数据信号在同一个导磁通道中混合传输方式为例子，除此之外，也可以选择将交流磁能和数据信号在同一个导磁通道中分时段传输的方式。

例如，在电子钥匙50中设置电子开关(未图示)，使其能够在控制器55的控制下，在预定时间段内将电磁线圈52a与逆变电路54接通，和在另外的预定时间段内将电磁线圈52a与滤波电路58接通。

这样一来，在电磁线圈52a与逆变电路54接通期间，便能够经由磁芯52传输交流磁能；和在电磁线圈52a与滤波电路58接通期间，经由磁芯52传输数据信号，使得交流磁能和数据信号都能在各自预定的时间段内传输而不会产生相互干扰。

将转换开关K2设置在将电磁线圈52a和整流电路59处于电气接通状态的位置状态下，电子钥匙50还可以与外部未图示的特定充电装置配置使用(例如能够与电子钥匙50对接并向其输出交流磁能的充电装置)，并利用电磁线圈52a将输入的交流磁能转换为交流电能，经整流后向电池57充电。

虽然本实施例中的电子钥匙50中列举了由人为控制充电模式的配置方式为例子，除此之外，也可以选择另外设置的相关功能电路(未图示)，并依据由外部输入的交流磁能自动转换为充电模式的配置方式。这样一来，当电子钥匙50与外部特定充电装置(未图示)对接并接收其输入的交流磁能时，电子钥匙50便能够自动转换到充电模式。

在电子锁体60中，由高导磁合金材料构成的磁芯62的两个末端凸出于壳体61的外表面，并构成具有圆锥形状的磁传输接口61a。

其中电磁线圈62a环绕安置于磁芯62的外表面，并分别与整流电路64和滤波电路68的一端电气联接；其中滤波电路68的另一端与控制器65中的预定接口电气联接；其中整流电路64被配置用于将整流输出的直流电能分别向控制器65、存储器66和致动器67提供电力支持；其中存储器66被配置用于保存应用程序、密码数据和其它相关数据；其中致动器67安置在壳体63中并经由电缆69与控制器65中的预定接口电气联接，并被配置用于输出预先设置并与开锁控制有关的机械动力或磁力动力。

电子锁体60的工作原理：

基于凸出形状设计的磁传输接口61a与凹陷形状设计的磁传输接口51a，两者具有便于相互引导定位对接的特性，并在人为操作下处于对接状态时，磁芯62便会与磁芯52构成闭合的导磁回路，即为电子钥匙50与电子锁体60建立电磁耦合输电和传输数据创造工作条件。

在此状态下，如果电子钥匙50处于工作模式，和转换开关K2设置在将电磁线圈52a和逆变电路54处于电气接通状态的开关位置状态下，电磁线圈62a便会将流经磁芯62中的交流磁能转换为交流电能，继而由整流电路64将交流电能转换为直流电能并输出。

于是，控制器65便受电进入工作模式，并依据预先设置的应用程序，经由滤波电路68接收数据信号，继而将其解调出密码数据并与存储器66中预先保存的密码数据进行比对，并在验证通过的情况下，控制器65输出的电力将经由电缆69传送到安置壳体63中的致动器67并使其动作。

图4所示的实施例由相互物理分离的电子钥匙70和电子锁体(锁芯)80共同组成。

其中电子钥匙70包括：壳体71、磁芯72、电磁线圈72a、读卡器73、逆变电路74、控制器75、存储器76、电池77、感应卡78、射频传输器79、输入开关K和LED指示灯D。

其中电子锁体(锁芯)80包括：壳体81、磁芯82、电磁线圈82a、整流电路84、控制器85、存储器86和致动器87。

在电子钥匙70中，壳体71的前端部位设置有两处呈现为凹陷形状，并与由高导磁材料构成的磁芯72的两个末端分别整合在一起的磁传输接口71a。

电磁线圈72a环绕安置于磁芯72的外表面并与逆变电路74电气联接，并且逆变电路74的工作状态受控制器75控制；其中存储器76与控制器75中的预定接口电气联接，并被配置用于保存应用程序和其它相关数据；其中读卡器73与控制器75中的预定接口联接，并被配置用于以非接触感应通讯(RFID)与感应卡78实现数据交换；其中感应卡78中预先设置有标识数据，并以RFID传输相关数据；其中射频传输器79与控制器75中的预定接口电气联接，并被配置用于与外部预选定电子设备(未图示)建立无线数据通讯；其中电池77被配置用于分别向逆变电路74、读卡器73、控制器75、存储器76和射频传输器79提供电力支持；其中输入开关K与控制器75中的预定接口电气联接，并被配置用于产生触发信号；其中LED指示灯D与控制器75中的预定接口电气联接，并被配置用于以灯光信息指示工作状态。

电子钥匙70的工作原理：

按一下输入开关K后，便会将控制器75从节电模式中唤醒并进入工作模式，继而控制逆变电路74进入逆变工作状态，并将包含能量的交流磁能经经由磁传输接口71a向外输出。

鉴于读卡器73能够以RFID与感应卡78实现数据传输，电子钥匙70还可以进一步配置为经由RFID的通讯适配器(未图示)与后台管理主机(未图示)建立通讯联接，以方便对电子钥匙70进行相关设置或采集其记录的数据。

在电子锁体(锁芯)80中，由高导磁合金材料构成的磁芯82的两个末端凸出于壳体81的外表面，并构成具有圆锥形状的磁传输接口81a。

电磁线圈82a环绕安置于磁芯82的外表面并与整流电路84电气联接，整流电路84被配置为将整流输出的直流电能，分别向控制器85、存储器86、致动器87和读卡器88提供电力支持；其中读卡器88与控制器85中的预定接口电气联接，并被配置用于以RFID与感应卡78实现数据交换；其中存储器86与控制器85中的预定接口电气联接，并被配置用于保存应用程序、感应卡78的标识数据和其它相关数据；其中致动器87与控制器85中的预定接口电气联接，并被配置用于输出预先设置并与开锁控制有关的机械动力或磁力动力。

电子锁体(锁芯)80的工作原理：

基于凸出形状设计的磁传输接口81a与凹陷形状设计的磁传输接口71a，两者具有便于相互引导定位对接的特性，并在人为操作下处于对接状态时，磁芯82便会与磁芯72构成闭合的导磁回路，即为电子钥匙70与电子锁体(锁芯)80建立电磁耦合输电和RFID传输数据创造工作条件。

在此状态下，如果电子钥匙70处于工作模式，电磁线圈82a便会将流经磁芯82中的交流磁能转换为交流电能，继而由整流电路84将交流电能转换为直流电能并输出。

于是，控制器85便受电进入工作模式，并依据预先设置的应用程序，经由读卡器88以RFID方式读取感应卡78中的标识数据，并将接收的标识数据与存储器86中预先保存的标识数据进行比对，并在验证通过的情况下控制致动器87动作。

控制器85也可以依据需要，将预先保存在存储器86中或即时产生的用于代表地点位置、锁体编号和开锁状态等应用信息的应用数据，经由读卡器88以RFID方式写入感应卡78中，以使得电子钥匙70能够接经由RFID方式接收该应用数据。

电子钥匙70还可以将接收的相关数据，经由射频传输器79传送到未图示的电子设备(如移动互联网设备或移动电话网络设备)，以满足远程网络管理的需要。

由于射频传输器79的存在，方便与无线网络(如移动电话网或无线互联网)建立网络联接，进而能够实现远程控制开锁。例如，在电子钥匙70与电子锁体(锁芯)80实现对接并实施开锁操作的状态下，电子钥匙70将接收由电子锁体(锁芯)80发送(经由RFID发送)的锁体ID，并将锁体ID经由射频传输器79传送到后台管理主机(未图示)，然后再由管理主机向电子钥匙70发送开锁指令，继而由电子锁体(锁芯)80将(经由RFID)接收到的开锁指令直接控制致动器87动作，实现远程控制开锁。

虽然本实施例中列举了由RFID在电子钥匙70和电子锁体80之间传送数据的配置方式为例子，除此之外，也可以选择由射频通讯来传输相关数据的配置方式。例如，在电子锁体(锁芯)80中另外设置射频传输器(未图示)与射频传输器79通讯，实现与电子锁体80之间的数据传输。

再有，虽然本实施例中列举了将射频传输器79安置在电子钥匙70中的配置方式为例子，除此之外，还可以选择将射频传输器79从电子钥匙70中分离出来另外安置，并通过另外设置的有线电缆(未图示)或无线通讯(如满足Bluetooth、WiFi和Zigbee通讯协议的无线通讯)建立数据传输链接。

图5所示的实施例由相互物理分离的电子钥匙90和电子锁体(锁芯)100共同组成。

其中电子钥匙90包括：壳体91、磁芯92、电磁线圈92a、逆变电路94、控制器95、存储器96、电池97、红外传输器98、指纹传感器99、输入开关K和LED指示灯D。

其中电子锁体(锁芯)100包括：壳体101、磁芯102、电磁线圈102a、整流电路104、控制器105、存储器106、致动器107和红外传输器108。

在电子钥匙90中，壳体91的前端部位设置有两处呈现为凹陷形状，并与由高导磁材料构成的磁芯92的两个末端分别整合在一起的磁传输接口91a。

电磁线圈92a环绕安置于磁芯92的外表面并与逆变电路94电气联接，而逆变电路94的工作状态受控制器95的控制；其中指纹传感器99与控制器95中的预定接口电气联接，并被配置用于录入使用者的指纹数据；其中红外传输器98与控制器95中的预定接口电气联接，并被配置用于传输数据；其中存储器96与控制器95中的预定接口电气联接，并被配置用于保存应用程序、指纹数据和其它相关数据；其中电池97被配置用于分别向逆变电路94、控制器95、存储器96、指纹传感器99提供电力支持；其中输入开关K与控制器95中的预定接口电气联接，并被配置用于产生触发信号；其中LED指示灯D与控制器95中的预定接口电气联接，并被配置用于以灯光信息指示工作状态。

电子钥匙90的工作原理：

按下输入开关K后，便会将控制器95从节电模式中唤醒并进入工作模式，继而控制逆变电路94进入逆变工作状态，并将产生的交流磁能经由磁传输接口91a向外输出。

在产生预定时间(应用程序设定)的交流磁能后，控制器95还将由指纹传感器99录入的指纹数据经由红外传输器98向外传输。

而且，控制器95也可以依据需要，经由红外传输器98接收任何红外线通讯方式传输的相关数据，从而实现数据的双向传输。

在电子锁体(锁芯)100中，由高导磁材料构成的磁芯102的两个末端凸出于壳体101的外表面，并构成具有圆锥形状的磁传输接口101a。

电磁线圈102a环绕安置于磁芯102的外表面并与整流电路104电气联接，而整流电路104被配置用于将整流输出的直流电能分别向控制器105、存储器106和致动器107提供电力支持；其中红外传输器108与控制器105中的预定接口电气联接，并被配置用于传输数据；其中致动器107与控制器105中的预定接口电气联接，并被配置用于输出预先设置并与开锁控制有关的机械动力或磁力动力。

电子锁体(锁芯)100的工作原理：

基于凸出形状设计的磁传输接口101a与凹陷形状设计的磁传输接口91a，两者具有便于相互引导定位对接的特性，在人为操作下处于对接状态时，磁芯102便会与磁芯92构成闭合的导磁回路，即为电子钥匙90与电子锁体(锁芯)100建立电磁耦合输电和红外线传输数据创造工作条件。

在此状态下，如果电子钥匙90处于工作模式，电磁线圈102a便会将流经磁芯102中的交流磁能转换为交流电能，继而由整流电路104将交流电能转换为直流电能并输出。

于是，控制器105便受电进入工作模式，并依据预先设置的应用程序，经由红外传输器108接收由红外传输器98传送的指纹数据，并将接收的指纹数据与存储器106中预先保存的指纹数据进行比对，并在验证通过的情况下控制致动器107动作。

而且，控制器105也可以依据应用需要，将预先保存或即时产生的相关数据，经由红外传输器108向外输出，以使得电子钥匙90能够接收该数据。

虽然本实施例中列举了由指纹传感器99作为认证数据采集器的配置方式为例子，除此之外，也可以选择由录入使用者手指静脉数据的指静脉传感器(未图示)作为认证数据采集器的配置方式。

尽管通过以上实施例已对本发明的电子锁具的实现方法作了详细说明，但上述实施例的讨论，不应当被理解为对本发明的权利要求限制为任何特定的实施例或实施例组，通过上述实施例的详细描述，本领域的技术人员对本发明的各种修改将变得更加清楚和更加容易(例如，对以上多个实施例进行灵活组合)，因此，应当理解在其中进行许多修改和改变并不会背离本发明的权利要求中所提出的更广泛的应用。

Claims (11)

1.一种由钥匙向锁体接触耦合供电的电子锁具，包括：

电子钥匙，所述电子钥匙被配置为依据预先设置的操作动作，将内置的第一直流电能转换为交流磁能，并经由高导磁材料构成的至少一个导磁通道向外输出，在输出所述交流磁能期间或预定时间内，还将通过所述导磁通道或另外设置的无线数据通道传输数据；以及

电子锁体，所述电子锁体被配置为经由高导磁材料构成的至少一个导磁通道，与所述电子钥匙中的导磁通道对接，以构成至少一个闭合的导磁回路，并将流经所述导磁回路中的所述交流磁能转换为第二直流电能，继而在所述第二直流电能的支持下，经由所述导磁回路或所述无线数据通道与所述电子钥匙交换数据，并依据预定数据的交换结果产生由所述第二直流电能驱动的预先设置的机械动作。

2.根据权利要求1所述的电子锁具，其中所述电子锁体中的导磁通道的末端部位相嵌于由非导磁材料构成的结构件中，其中所述结构件为所述电子锁体的壳体或与所述壳体组合的预定部件，其中所述非导磁材料包括非导磁金属材料和非导磁非金属材料中的至少一种。

3.根据权利要求2所述的电子锁具，其中由非导磁金属材料构成的所述结构件中设置有启始于所述导磁通道边缘的缺口或缝隙中的至少一个，其中所述缺口或缝隙中由非导电材料填充。

4.根据权利要求1所述的电子锁具，其中所述电子钥匙和所述电子锁体分别设置有被配置用于传输所述交流磁能的对接接口，其中所述对接接口被分别定形为方便相互引导定位对接的接口形状。

5.根据权利要求4所述的电子锁具，其中所述操作动作包括将所述对接接口实施人工对接的操作动作，和对所述电子钥匙中内置的输入开关实施的手动操作动作。

6.根据权利要求1所述的电子锁具，其中所述无线数据通道包括由射频通讯、非接触感应通讯(RFID)和红外线通讯构建成立的数据传输通道。

7.根据权利要求1所述的电子锁具，其中所述电子钥匙进一步被配置为接收由外部预选定设备供给的预选定能量，并向所述第一直流电能提供补充电能，其中所述预选定能量包括直流电能和交流磁能。

8.根据权利要求1所述的电子锁具，其中所述电子钥匙进一步被配置为与外部预选定设备建立数据通讯，其中所述数据通讯包括有线数据通讯和无线数据通讯。

9.根据权利要求1所述的电子锁具，其中所述预定数据包括认证数据和开锁指令。

10.根据权利要求7所述的电子锁具，其中所述认证数据包括密码认证数据和人体生物特征认证数据，其中所述密码认证数据包括经由硬件加密的密码认证数据和非硬件加密的密码认证数据，其中所述人体生物特征认证数据包括指纹认证数据和指静脉认证数据。

11.根据权利要求1所述的电子锁具，其中所述电子钥匙和/或所述电子锁体设置有被配置用于指示工作状态的指示器，其中所述指示器包括灯光信息指示器、声音信息指示器和文字信息指示器中的至少一个。

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