CN104407522B - 自发电无线开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及开关的技术领域，公开了自发电无线开关，包括微发电机以及用于向外发送无线控制信号的控制板；微发电机包括活动布置的磁铁组以及线圈组，线圈组包括铁芯以及电性连接于控制板的导线，导线缠绕于铁芯外，形成线圈；磁铁组置于线圈组的外侧，且与线圈的中心线正对布置，其包括永磁体以及分别置于永磁体两相对侧上的导磁板。本发明的自发电无线开关中，通过操作磁铁组上下移动，机械能转化成电能，进而实现自发电为控制板提供电源，向外发送无线控制信号的效果；其可靠性较佳、安全、具有遥控开关的便捷性，无需使用化学电池，避免浪费及环境污染，且不用布线，节约成本，便于布局，另外，其结构简单，可以广泛推广运用在生活中。

Description

自发电无线开关

技术领域

本发明涉及开关的技术领域，尤其涉及自发电无线开关。

背景技术

随着电子技术的进步，各种电器产品在日常生活中被广泛使用，而控制电器产品的无线遥控器也随之进入了千家万户，但是，无线遥控器在大大方便人们生活的同时，也带来环境污染及资源浪费等问题。

首先，无线遥控器在使用的时候，需要采用电池作为电源，而电池大多数是一次性用品，其使用周期较短，若无线遥控器要长期使用，则必须循环购买电池，其增加了使用者的经济负担；其次，制造电池不仅要消耗资源，而且使用后的大量废弃电池的随意丢弃也给我们的环境带来了不利的影响。近几年来，全世界各个国家都在极力推行节能降耗、保护环境的措施，可见保护环境已经是一件刻不容缓的事情。

目前，全世界在室内照明控制领域，主要采用的是安装在墙壁上的86型跷板式有线开关来控制灯具的开启与关闭，这就要求在室内装修之前必须把各个开关的位置进行详细且准确的规划，并且，还要在墙体上预埋开关底盒、凿槽、预埋PVC管以及穿电缆等操作，不仅费时费力，浪费管线等材料，更重要的是，如果后期发现开关布局的位置不尽人意而需要移动或者更改的话，就必须重新凿墙布线，否则无法变更，而且开关不能安装在潮湿以及有防爆要求的场所。

针对上述的问题，现有技术中，也有采用无线遥控开关来控制灯具的开启与关闭，但是，现有技术中无线遥控开关之所以没有被大众普遍接受，无法成为主流应用，其存在多方面的原因：1）、人们的使用习惯难以改变；2）、一般无线遥控开关的随意放置会使得人们常常找不到它，开关灯具时还要去找无线遥控开关是一件很费神的事；3）、如果将无线遥控开关做成可以固定在墙壁上的形式，那今后更换电池将会比较麻烦，必须将无线遥控开关拆卸下来才可以更换，需要定期更换电池，并且电池使用久了若更换不及时会漏液腐蚀产品，产生有害物质污染环境，其可靠性也大大降低；上述这些不便利的因素阻碍了无线遥控开关在室内照明领域的广泛应用。

另外，在国外也曾有过无线遥控开关的产品，但是其采用上下往复式按压发电，结构复杂、寿命短、可靠性差，且价格高昂，不能普及应用。

发明内容

本发明的目的在于提供自发电无线开关，旨在解决现有技术中无线开关结构复杂、可靠性差、成本高以致难以普及运用的问题。

本发明是这样实现的，自发电无线开关，包括微发电机以及用于向外发送无线控制信号的控制板；所述微发电机包括活动布置的磁铁组以及线圈组，所述线圈组包括铁芯以及电性连接于所述控制板的导线，所述导线缠绕于所述铁芯外，形成线圈；所述磁铁组置于所述线圈组的外侧，且与所述线圈的中心线正对布置，其包括永磁体以及分别置于所述永磁体两相对侧上的导磁板。

与现有技术相比，本发明提供的自发电无线开关，通过外部的部件等与磁铁组连接，操作磁铁组上下移动，使得线圈组中的线圈中产生交流电，一瞬间的机械能转化成电能，进而实现自发电为控制板提供电源，使得控制板向外发送控制信号的效果；该自发电无线开关具有有线开关的可靠性，可靠性较佳，且比传统开关更安全、具有遥控开关的便捷性，无需使用化学电池，因而不会造成资源重复浪费与环境污染；另外，其不用布线，大大节约了电线、PVC管等原材料，缩短了照明施工周期；并且可以在照明施工后期进行开关的任意布局，使得布局更加合理；结构简单，通过跷板的摆动，可以实现机械能与电能之间的转换，便于推广运用。

附图说明

图1是本发明实施例提供的自发电无线开关的立体爆炸示意图；

图2是本发明实施例提供的微发电机的立体示意图；

图3是本发明实施例提供的磁铁组的立体爆炸示意图；

图4是本发明实施例提供的磁铁组的立体示意图；

图5是本发明实施例提供的跷板与磁铁组连接的主视示意图；

图6是本发明实施例提供的跷板的立体示意图；

图7是本发明实施例提供的磁铁组与线圈组配合的主视示意图一；

图8是本发明实施例提供的磁铁组与线圈组配合的主视示意图二；

图9是本发明实施例提供的自发电无线开关控制外部电器产品的原理示意图。

具体实施方式

为了使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

如图1～9所示，为本发明提供的较佳实施例。

以下结合具体实施例对本发明的实现进行详细的描述。

本实施例提供的自发电无线开关1，可以用于与各类电器产品进行配套使用，利用该自发电无线开关1，控制电器产品的开启或关闭，如本实施例中，其用于控制灯具的开启或关闭，当然，其也可以运用于控制电视、冰箱以及风扇等的开启或关闭。

本实施例中，自发电无线开关1包括微发电机14、控制板以及跷板12，其中，控制板用于向外发送无线控制信号，当该控制板通电时，该控制板则可以对外发出无线控制信号，进而利用该无线控制信号控制外部电器产品的运行状态，例如开启或关闭等；微发电机14包括活动设置的磁铁组144以及固定布置的线圈组，磁铁组144包括永磁体1443以及两导磁板1442，该两导磁板1442分别设置在永磁体1443的两相对侧面上，这样，在永磁体1443的作用下，两导磁板1442分别形成不同磁极；线圈组包括铁芯142以及缠绕在铁芯142外的导线，该导线电性连接控制板，且缠绕在铁芯142上，形成线圈147，这样，当铁芯142中磁场发生变化时，根据电磁感应原理，导线中则会形成交流电。

磁铁组144设置在铁芯142的外侧，其与铁芯142之间直接接触，可以相对于铁芯142上下滑行，与线圈147的中心线正对布置，且铁芯142正对于磁铁组144布置，形成置于两导磁板1442之间的结构形式。当然，铁芯142也可以与磁铁组144呈一定角度的布置，这样，同样可以使得穿过铁芯142内的磁感线的方向发生变化，具体设置可视实际需要而定。

上述的跷板12，其中部铰接布置，形成铰接中心，这样，其两端则可以分别绕着该铰接中心上下摆动，其中，其一端部与磁铁组144连接，这样，通过操作跷板12的端部的上下移动，则使得整个磁铁组144随之上下移动，当然，此时，永磁体1443以及两导磁板1442也同时上下移动，使得铁芯142在分别与两个导磁板1442正对之间切换，由于两导磁板1442的磁级是不同的，从而，铁芯142中形成的磁场也随之变化，进而线圈147中的导线则会产生交流电，实现发电的效果，使得控制板通电，控制板则对外发送无线控制信号，控制电器产品的开启或关闭。

对上述的操作过程原理具体解释如下：

上述的铁芯142具有两个作用，首先是导磁作用，再则是作磁场换向作用；参照图6所示，假设两导磁板1442中的一导磁板1442的磁极为S极，另一导磁板1442的磁极则为N极。初始时，铁芯142的端面与一导磁板1442的端面吸合接触，由于铁芯142具有导磁的作用，因此铁芯142相当于延长了该导磁板1442的长度，这样，磁场的磁感线则会穿过线圈147中，磁感线的方向可近似看做N-S，也就是穿过铁芯142中的磁感线的方向是由A至B；参照图7所示，当跷板12摆动，使得磁铁组144位置发生变化时，也就是磁铁组144与铁芯142之间的位置相对改变，铁芯142从一导磁板1442的一侧跳至另一导磁板1442的一侧时，从S极跳至N极时，铁芯142变成与另一导磁板1442瞬间吸合，并端面接触在一起，同样由于铁芯142具有的导磁作用，因此，铁芯142相当于延长了另一导磁板1442的长度，磁感线会通过铁芯142与N极发生相互引力，铁芯142中的磁感线方向可近似看做S-N，也就是穿过铁芯142中的磁感线的方向是由B至A；这样，通过磁铁组144上下的运动过程，磁铁组144与铁芯142之间的相对位置变化，使通过铁芯142的磁感线的方向发生了反转，铁芯142中的磁场方向由先前的N-S突变成了S-N，铁芯142中磁感线的变化会使套在铁芯142外部的线圈147产生感生电流，从而实现自发电的效果。

当然，线圈147中的交变电流经过整流电路后，才给控制板提供电源，使得控制板向外发送无线控制信号。

本实施例提供的自发电无线开关1，其通过手动操作跷板12的上下运动，使得磁铁组144相对于线圈组上下移动，一瞬间的机械能转化成电能，进而实现自发电为控制板提供电源，达到控制板向外发送无线控制信号的效果；该自发电无线开关1具有有线开关的可靠性，可靠性较佳，且比传统开关更安全、具有遥控开关的便捷性，无需使用化学电池，因而不会造成资源重复浪费与环境污染；另外，其不用布线，大大节约了电线、PVC管等原材料，缩短了照明施工周期；并且可以在照明施工后期进行开关的任意布局，使得布局更加合理；结构简单，通过跷板12的摆动，可以实现机械能与电能之间的转换，便于推广运用。

当然，根据该自发电无线开关1运用场合的不同，其也可以不包括跷板12，只要能够实现磁铁组144的上下移动则可，这样，可以利用磁铁组144与外部的其它部件连接，或者通过直接手动操作磁铁组144上下移动都可以。微发电机14作为最基本的工作单元，其中的磁铁组144的上下移动，可以通过多种方式来实现，不仅仅限制于本实施例中的跷板12。

本实施例中，磁铁组144在相对线圈组的运动过程中，当铁芯142与导磁板1442正对时，导磁板1442的端面与铁芯142的端面是抵接吸引在一起的；当然，作为其它的实施例，两者之间也可以存在间隙，同样也可以实现自发电的效果，具体的布置可根据实际需要而定。

自发电无线开关1还包括底板13，上述的微发电机14以及跷板12分别设置在底板13上，其中，线圈组固定在底板13上，且在底板13上凸设有两滑轨板143，该两滑轨板143相对布置，两者之间相间布置，形成间隔，且各滑轨板143中设有沿上下延伸布置的滑轨，磁铁组144的两端分别活动置于该两滑轨中，且可以沿着该滑轨上下移动。

上述滑轨板143的设置，通过设置滑轨的长度，可以限制磁铁组144上下移动的范围，对齐极限位置进行限位，且可以对磁铁组144的移动方向进行定位，使得铁芯142可以与导磁板1442正对布置，达到最佳效果。

本实施例中，磁铁组144还包括外套架1441，该外套架1441中设有容腔1444，上述的永磁体1443以及两导磁板1442置于该外套架1441的容腔1444中，这样，可以使得永磁体1443以及两导磁板1442之间连接稳固，结构稳固，避免在上下移动的过程中出现位置偏离。

外套架1441的两端分别设置滑动凸块1445，该两滑动凸块1445分别活动置于两滑轨板143的滑轨中，且可以分别沿着滑轨上下移动，从而实现磁铁组144的上下移动。

在底板13上设置有凸台131，上述的跷板12下表面的中部与该凸台131铰接，这样，跷板12则置于底板13的上方的位置，便于其端部上下摆动。具体地，可以通过连接轴贯穿凸台131，而跷板12下表面的中部转动连接在转轴上，从而跷板12的端部则可以相对于转轴摆动。

跷板12的下表面形成有下端开口的凹腔，该凹腔的底部朝外延伸有转动支点121，上述的转轴活动穿设在该转动支点121中，从而在凸台131、转轴以及转动支点121的配合下，使得跷板12的摆动更加方便。

由于磁铁组144与跷板12的端部连接，上述的磁铁组144置于凹腔内，且与凹腔的侧壁抵接，这样，即可以保护磁铁组144，且也使得磁铁组144与跷板12之间的连接更加稳固。

另外，在跷板12的端部的两侧分别朝下延伸有卡条，该卡条的下端形成有卡勾，磁铁组144置于跷板12的凹腔中，且位于两卡条之间，卡条下端的卡勾钩接在外套架1441上，从而避免磁铁组144在上下移动的过程中，脱离跷板12。

本实施例中，线圈组还包括弹性钢片141，且一端固定布置，另一端连接在铁芯142上，使得铁芯142处于悬空状，这样，当磁铁组144向下运行时，磁铁组144与铁芯142之间的引力会吸引铁芯142向下行，弹性钢片141则向下变形，储蓄势能，当磁铁组144继续向下行时，磁铁组144与铁芯142之间的引力以及弹性钢片141的反向作用力超过临界点时，弹性钢片141则会以极快的速度带动铁芯142回弹，进而达到磁极快速切换、磁感线快速切割线圈147的效果；当然，当磁铁组144在向上行的过程中，弹性钢片141则相对应向上变形，其作用过程与磁铁组144下行对应。铁芯142一体成型，其包括中柱以及分别位于中柱两侧的侧柱，中柱与磁铁组144正对布置，弹性钢片141置于铁芯142上，且连接在中柱与侧柱之间，本实施例中，弹性钢片141通过铆钉与铁芯142固定铆接，当然，还可以通过其它的连接结构来固定连接。

在底板13上还凸设有固定支柱145，上述的弹性钢片141的一端固定连接在该固定支柱145上，另一端朝外延伸，形成悬空状，连接在铁芯142上，并且，为了便于该弹性钢片141的弹性变形，该弹性钢片141呈弯折状布置。

本实施例中，中柱与两侧柱之间形成E形状，相对应地，弹性钢片141呈C形状，当然，弹性钢片141的形状可以多样化设计，只要其能实现弹性变形，在磁铁组144上下运行的过程中，弹性钢片141可以驱动铁行回弹则可。

上述的导线缠绕在铁芯142的中柱外，其形成的线圈147至少在300圈或以上，当然，随着线圈147圈数的增多，其感生的电压也就越高。每按跷板12一次，微发电机14会发电一次，发电时间为每次1.5ms，产生的电压为9V-15V，产生的电流为30mA；不同的线圈147圈数、不同的线径以及不同的磁场强度会有不同的电压与电流输出值。

本实施例中，自发电无线开关1还包括外框11，该外框11呈环形状，其侧壁包裹在底板13的外周，且与跷板12的外周，这样，利用该外框11将底板13以及跷板12形成一体结构，保护底板13上微发电机14以及控制板等元件。在进行自发电无线开关1安装时，可以将外框11及两侧的跷板12拿掉，利用螺钉等将自发电无线开关1安装在墙壁上。

具体地，底板13的外形状与跷板12的形状都成方形状，外框11也形成环状的方形框状。当然，作为其它的实施例，当跷板12以及底板13的外形状改变时，如为圆形或其它异性状，外框11的形状也随之改变。

本实施例中，控制板内设有二极管整流桥元件以及用于发送无线控制信号的射频元件，其中，导线、二极管整流元件以及射频元件依序电性连接，这样，线圈147中产生的交流电先通过二极管整流元件整流，因为每按动一次跷板12时，线圈147中电流的正负极性会与上一次的极性相反，用二极管整流元件可以使线圈147电流保持正确的极性为射频元件供电，整流后的电流给射频元件供电，驱动其向外发射控制信号，控制外部电器产品的开启或关闭。

当然，上述的控制信号可以为带有编码的无线电波，电器产品接收端收到信号后，驱动继电器做吸合与释放的动作来控制电器产品的开启与关闭。

本实施例中的自发电无线开关1的底板13可以随意粘贴在木板、玻璃、大理石、瓷砖等材质的表面，也可以用螺丝固定在原先预埋的开关底盒上，完全取代原来的传统86型开关，其安装时，无需凿槽挖洞，没有了凿墙的噪声，降耗环保；在使用方法上，其传统跷板式86型开关一致，用户还是按原来的方式使用，没有改变用户的使用习惯，因而便于推广普及，可广泛应用于家居、办公、酒店等各种需要控制设备开关的场所。

本实施例中，在底板13上设置有多个相间的微发电机14，对应地，跷板12的数量也为多个，其与微发电机14的数量对应一致，在底板13上，多个跷板12依序并排布置，分别用于控制多个微发电机14的自发电，这样，本实施例中的自发电无线开关1则形成多键跷板12式的自发电无线开关1，其通过对多个跷板12的操作，可以实现多个微发电机14的运作，进而控制多个电器产品的开启或关闭。

具体地，跷板12及微发电机14分别设置了三个，也就是形成了三键跷板12式自发电无线开关1。

当微发电机14的数量为多个时，控制板中的二极管整流元件可以相应地增加组数，从而可以起到把每个微发电机14作电源隔离的作用，隔离后，任意一个跷板12动作时，产生的电流不会对其它的通道产生影响，从而使多个跷板12完全独立运行。

本实施例提供的自发电无线开关1，其具有以下优点：

1）、设计巧妙、新颖合理；

2）、采用独立的跷板式磁路发电，结构简单，利于量产；

3）、使用寿命长、可靠性高；

4）、无需使用电池，不污染环境，没有重复浪费；

5）、节约大量电缆及管线；

6）、在潮湿的环境或者需要防爆的场所均可使用；

7）、比传统有线开关更加安全；

8）、有效缩短照明施工周期，节省人工成本；

9）、可随意布局开关位置与组合功能，无需挖孔打洞，使用方便；

10）、与传统开关使用方式一致，不改变用户的习惯，利于推广；

11）、既可以新装，又可以直接替换原有普通开关，应用价值大，社会经济效益好。

以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (20)

1.自发电无线开关，其特征在于，包括微发电机以及用于向外发送无线控制信号的控制板；所述微发电机包括活动布置的磁铁组以及线圈组，所述线圈组包括铁芯以及电性连接于所述控制板的导线，所述导线缠绕于所述铁芯外，形成线圈；所述磁铁组置于所述线圈组的外侧，且与所述线圈的中心线正对布置，其包括永磁体以及分别置于所述永磁体两相对侧上的导磁板，所述自发电无线开关还包括底板，所述微发电机置于所述底板上，所述底板上凸设有两相对布置的滑轨板，所述滑轨板中设有沿上下延伸布置的滑轨，所述磁铁组的两端分别活动置于所述滑轨中。

2.如权利要求1所述的自发电无线开关，其特征在于，所述磁铁组还包括外套架，所述外套架中设有用于容纳所述永磁体以及两导磁板的容腔，所述外套架的两端分别设有滑动凸块，所述滑动凸块活动置于所述滑轨板的滑轨中。

3.如权利要求2所述的自发电无线开关，其特征在于，所述自发电无线开关包括跷板，所述跷板的中部铰接布置，其一端部与所述磁铁组连接。

4.如权利要求3所述的自发电无线开关，其特征在于，所述跷板的端部的两侧分别朝下延伸有卡条，所述卡条的下端形成卡勾，所述卡勾钩接于所述外套架。

5.如权利要求3所述的自发电无线开关，其特征在于，所述底板上设有凸台，所述跷板下表面的中部铰接于所述凸台。

6.如权利要求3所述的自发电无线开关，其特征在于，所述跷板的下表面设有下端开口的凹腔，所述磁铁组置于所述凹腔中。

7.如权利要求1所述的自发电无线开关，其特征在于，所述铁芯上连接有弹性钢片，所述弹性钢片的一端固定布置，其另一端连接于所述铁芯，且所述铁芯呈悬空状。

8.如权利要求7所述的自发电无线开关，其特征在于，所述铁芯一体成型，包括中柱以及置于所述中柱两侧的侧柱，所述导线缠绕于所述中柱外，所述弹性钢片呈弯折状，其两侧分别固定连接于所述侧柱上。

9.如权利要求3所述的自发电无线开关，其特征在于，所述自发电无线开关还包括呈环形的外框，所述外框的侧壁套设于所述底板及所述跷板的外周。

10.如权利要求9所述的自发电无线开关，其特征在于，所述底板上设有多个所述微发电机以及多个跷板，多个所述微发电机相间布置，多个所述跷板依序并排布置。

11.自发电无线开关，其特征在于，包括微发电机以及用于向外发送无线控制信号的控制板；所述微发电机包括活动布置的磁铁组以及线圈组，所述线圈组包括铁芯以及电性连接于所述控制板的导线，所述导线缠绕于所述铁芯外，形成线圈；所述磁铁组置于所述线圈组的外侧，且与所述线圈的中心线正对布置，其包括永磁体以及分别置于所述永磁体两相对侧上的导磁板，所述铁芯的端面与所述导磁板的端面抵接布置，所述自发电无线开关还包括底板，所述微发电机置于所述底板上，所述底板上凸设有两相对布置的滑轨板，所述滑轨板中设有沿上下延伸布置的滑轨，所述磁铁组的两端分别活动置于所述滑轨中。

12.如权利要求11所述的自发电无线开关，其特征在于，所述磁铁组还包括外套架，所述外套架中设有用于容纳所述永磁体以及两导磁板的容腔，所述外套架的两端分别设有滑动凸块，所述滑动凸块活动置于所述滑轨板的滑轨中。

13.如权利要求12所述的自发电无线开关，其特征在于，所述自发电无线开关包括跷板，所述跷板的中部铰接布置，其一端部与所述磁铁组连接。

14.如权利要求13所述的自发电无线开关，其特征在于，所述跷板的端部的两侧分别朝下延伸有卡条，所述卡条的下端形成卡勾，所述卡勾钩接于所述外套架。

15.如权利要求13所述的自发电无线开关，其特征在于，所述底板上设有凸台，所述跷板下表面的中部铰接于所述凸台。

16.如权利要求13所述的自发电无线开关，其特征在于，所述跷板的下表面设有下端开口的凹腔，所述磁铁组置于所述凹腔中。

17.如权利要求11所述的自发电无线开关，其特征在于，所述铁芯上连接有弹性钢片，所述弹性钢片的一端固定布置，其另一端连接于所述铁芯，且所述铁芯呈悬空状。

18.如权利要求17所述的自发电无线开关，其特征在于，所述铁芯一体成型，包括中柱以及置于所述中柱两侧的侧柱，所述导线缠绕于所述中柱外，所述弹性钢片呈弯折状，其两侧分别固定连接于所述侧柱上。

19.如权利要求13所述的自发电无线开关，其特征在于，所述自发电无线开关还包括呈环形的外框，所述外框的侧壁套设于所述底板及所述跷板的外周。

20.如权利要求19所述的自发电无线开关，其特征在于，所述底板上设有多个所述微发电机以及多个跷板，多个所述微发电机相间布置，多个所述跷板依序并排布置。