CN107424852A - 可伸缩的智能开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种智能开关，包括相互扣合的开关底盒与开关面板，以及能够转动地设置在所述开关底盒上的旋钮。所述智能开关还包括音圈电机，所述音圈电机包括固定地设置在所述开关底盒内的定子以及与所述定子相嵌套的动子。所述旋钮连接于所述动子上，并能够在所述音圈电机的驱动下相对于所述开关底盒及所述开关面板作轴向伸缩运动。上述的开关既能伸缩又可以旋转，且结构简单、体积相对较小。

Description

可伸缩的智能开关

技术领域

本发明涉及开关领域，尤其涉及一种可伸缩的智能开关。

背景技术

目前市面上大部分的开关一般只有几种结构：通过机械弹簧机构实现的翘板式开关、通过轻触按钮实现的电子开关以及通过触摸按钮实现的触摸开关。由于控制翘板反转的机械结构通常难以实现，使得机械弹簧式的翘板开关难以做成无线的智能开关。因此，目前的无线智能开关为轻触按钮式开关或触摸按钮式开关。然而，轻触按钮或触摸按钮式的开关由于缺乏很好的人机交互沟通感，始终不如传统的机械开关给人的那种情怀，用户体检较差。

另外，一般的电机都是旋转运动，若需实现开关电动伸缩的功能，需要借助杠杆或者螺杆之类的机械结构，将旋转的力矩转换成线性伸缩的力矩，从而实现开关按钮的直线伸缩运动。但是，上述实现力矩转换的机械结构会导致开关内结构复杂，开关体积大，且复杂的结构会由于运动次数过多导致结构件损坏，使开关的使用寿命降低。再者，国内常见的面板开关，开关底盒空间很小，难以容纳复杂的电机和开关伸缩结构。

发明内容

本发明实施例的目的在于提供一种可伸缩的智能开关，用于解决上述技术问题。

一种智能开关，包括相互扣合的开关底盒与开关面板，以及能够转动地设置在所述开关底盒上的旋钮。所述智能开关还包括音圈电机，所述音圈电机包括固定地设置在所述开关底盒内的定子以及与所述定子相嵌套的动子。所述旋钮连接于所述动子上，并能够在所述音圈电机的驱动下相对于所述开关底盒及所述开关面板作轴向伸缩运动。

在其中一种实施方式中，所述开关面板上设置有限位卡扣，所述旋钮上对应所述限位卡扣设置有限位部，所述限位卡扣能够与所述限位部相配合，以限制所述旋钮的轴向伸出长度。

在其中一种实施方式中，所述定子包括设置在所述开关底盒内的线圈骨架及缠绕于所述线圈骨架上的线圈，所述动子可活动地设置在所述线圈骨架内。

在其中一种实施方式中，所述定子还包括套设在所述线圈外的外磁轭。

在其中一种实施方式中，所述线圈骨架上设置有限位挡板，所述限位挡板用于限制所述动子及所述旋钮的轴向收缩深度。

在其中一种实施方式中，所述动子包括磁体骨架及设置于所述磁体骨架上的磁体，所述磁体由稀土材料制成，所述旋钮连接于所述磁体骨架上。

在其中一种实施方式中，所述动子还包括设置在所述磁体两端的内磁轭，所述磁体为轴向充磁的磁体。

在其中一种实施方式中，所述智能开关还包括位置传感器，所述位置传感器设置于所述开关面板上，并能够感测所述旋钮的轴向伸缩量，以利于所述智能开关的控制芯片根据所述位置传感器感测的数据来控制与所述智能开关关联的电器。

在其中一种实施方式中，所述位置传感器为二维偏移量传感器，所述位置传感器还能给感测所述旋钮的周向旋转角度。

在其中一种实施方式中，所述智能开关还包括与所述位置传感器电连接的控制芯片，所述控制芯片能够与外部控制器通信，以允许外部控制器控制所述智能开关。

相对于现有技术，本发明实施例提供的所述智能开关利用了音圈电机，可以直接输出直线运动的力矩，不需要通过齿轮或杠杆机构将旋转扭矩转换为直线力矩，在缩小智能开关体积、简化结构的同时，提高了智能开关长期工作的稳定性，并且能够允许外部控制器控制所述音圈电机，有利于实现所述智能开关的智能控制。另外，所述旋钮可以转动地装设在所述壳体组件内，在所述音圈电机的驱动下能够伸缩，即，所述智能开关既能按压又可以旋转，其适用性更为广泛。

附图说明

为了更清楚地说明本发明的技术方案，下面将对实施方式中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。

图1是本发明实施例提供的智能开关处于原始状态的剖面示意图；

图2是图1所示的智能开关处于伸出状态的剖面示意图；

图3是图1所示的智能开关的分解示意图；

图4是图1所示的智能开关的正面示意图。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，当组件被称为“固定于”另一个组件，它可以直接在另一个组件上或者也可以存在居中的组件。当一个组件被认为是“连接”另一个组件，它可以是直接连接到另一个组件或者可能同时存在居中组件。当一个组件被认为是“设置于”另一个组件，它可以是直接设置在另一个组件上或者可能同时存在居中组件。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在本发明的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在于限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

下面结合附图，对本发明的一些实施方式作详细说明。在不冲突的情况下，下述的实施例及实施例中的特征可以相互组合。

请同时参阅图1至图4，本发明实施方式提供一种智能开关100，包括壳体组件10、音圈电机30以及旋钮50，所述音圈电机30设置于所述壳体组件10内，所述旋钮50可转动地设置在所述壳体组件10上，并连接于所述音圈电机30。所述音圈电机30用于驱动所述旋钮50相对所述壳体组件10作轴向伸缩运动，使所述旋钮50能够凸伸出所述壳体组件10外，或收缩至所述壳体组件10内。

所述壳体组件10包括开关底盒11及开关面板13，所述开关底盒11与所述开关面板13相扣合，以共同收容所述音圈电机30及所述旋钮50。

进一步地，所述开关面板13上开设有通孔131，所述通孔131用以允许所述旋钮50穿过。所述开关面板13上还设置有限位卡扣133，所述限位卡扣133用于对所述旋钮50的伸缩运动进行限位，以防止所述旋钮50从所述开关面板13中脱出。具体在图示的实施方式中，所述限位卡扣133为设置在所述通孔131边缘的凸缘结构。

所述音圈电机30包括定子31和动子33，所述定子31固定地设置于所述开关底盒11内，所述动子33邻近所述定子31，并与所述定子31相嵌套设置，所述动子33用于装设所述旋钮10。

具体地，在本实施方式中，所述定子31为线圈组件，其包括线圈骨架311以及线圈313。所述线圈骨架313设置在所述开关底盒11上，所述线圈313绕设在所述线圈骨架313上。

所述线圈骨架311大致呈有底部的筒状，其用于承托所述线圈313，以避免所述线圈313因为侧方向受力而发生脱落。所述线圈骨架311包括绕设部3111以及限位挡板3113。所述绕设部3111用于绕设所述线圈313，所述限位挡板3113用于对所述旋钮50的伸缩运动进行限位。具体地，所述限位挡板3113位于所述线圈骨架311远离所述开关面板13的一端，其用于止挡所述动子33及所述旋钮50的轴向收缩运动，以防止所述旋钮50在所述开关底盒11中收缩过深。在本实施方式中，所述限位挡板3113为板状结构，可以理解，在其他的实施方式中，所述限位挡板3113可以为其他结构，例如台阶结构、凸点结构、伸臂结构等，用以对所述动子33的轴向收缩运动进行止挡限位，所述限位挡板3113的结构不局限于本发明实施例所描述。

在本实施例中，所述线圈313为单绕组，可以理解的是，在其他的实施方式中，所述线圈313可以为双绕组或多绕组独立。在本发明实施例中，所述线圈313采用相对较细的导线缠绕而成，能够使得气隙相对较小，以提高单位磁通密度的利用效率。同时，在一定的线圈厚度的限制下，线圈中的导线较细时，导线的长度相对较大，其电阻也较大，能够使得所述智能开关100的导通电流相应较低，从而不需配备大电流的开关电源，有利于所述智能开关100整体体积小型化。

进一步地，所述定子31还包括外磁轭315，所述外磁轭315套设在所述线圈313外，用以减少磁漏、约束磁感线，从而提高通过所述线圈313的磁感线密度。

在本实施方式中，所述动子33为磁体组件，其包括磁体骨架331以及磁体333。所述磁体骨架331的一端连接在所述旋钮50上，另一端收容于所述线圈骨架311内。所述磁体333设置在所述磁体骨架331上，并位于所述磁体骨架331与所述线圈骨架311之间。当所述线圈313通电时，由于安培力原理，所述动子33相对所述线圈313产生轴向运动。通过改变所述线圈313中的电流方向，能够改变所述动子33的运动方向，从而实现所述旋钮50的伸缩控制。

所述磁体333为轴向充磁的磁体，其磁感线从所述音圈电机30的中心轴穿过。在本发明实施方式中，所述磁体333为由稀土材料制成的稀土磁体，利用稀土剩磁强的特性，使所述磁体333在一定的质量下，具有较大的磁力。另一方面，稀土磁体在保证磁力足够的前提下，其质量相对较小，惯性亦相对较小，能够降低所述智能开关100的系统惯量，提高智能开关100的控制效率。

所述音圈电机30在不通电的情况下，所述磁体333完全收容于所述线圈331之内，所述音圈电机30的内部磁场力受力平衡，此时，所述按钮50处于缩回所述壳体组件10内部的状态(如图2所示)。因此，当所述旋钮50工作并伸出后，若外部电流撤去，所述旋钮50在磁场力的作用下，也能够自动缩回所述壳体组件10内部，提高了用户使用体验。

进一步地，所述动子33还包括内磁轭335，所述内磁轭335设置在所述磁体333两端，用以减少磁漏、约束磁感线，从而提高通过所述线圈313的磁感线密度。另外，所述内磁轭335与所述外磁轭315共同配合安装后，能够减少磁漏，使得所述音圈电机30产生同样的力矩所需的驱动电流更少，降低了所述智能开关100整体的功耗；同时可以在最大功耗不变的情况下增大最大力矩，使得力矩的可调节范围更广。可以理解，在一些实施方式中，所述内磁轭335及所述外磁轭315可以省略。

在本发明实施方式中，所述定子31为线圈组件，所述动子33为磁体组件，使得所述线圈313为固定状态，避免了将线圈组件作为动子而产生的线缆拉扯、缠绕的现象，能够相对延长所述智能开关100的使用寿命。可以理解，在其他的实施方式中，所述定子31可以为磁体组件，而所述动子33可以为线圈组件。

所述旋钮50可活动地设置在所述开关底盒11内，并穿设于所述开关面板13的通孔311。具体地，所述旋钮50能够相对所述壳体组件10沿周向转动，也能在所述音圈电机30的驱动下沿轴向伸缩。进一步地，所述旋钮50能够沿周向做360°转动。

在本实施方式中，所述旋钮50大致呈一端具有底壁另一端具有开口的圆柱筒状。所述旋钮50具有开口的一端收容于所述线圈骨架311的孔内，另一端穿过所述开关面板13的通孔131。所述旋钮50的底壁连接于所述磁体骨架331上，使得所述旋钮50的筒身套设在所述磁体骨架331与所述磁体333之外。在本实施方式中，所述旋钮50与所述磁体骨架331为装配结构，可以理解，在其他的实施方式中，所述旋钮50与所述磁体骨架331可以为一体成型的整体结构。当所述音圈电机30的线圈313通电时，所述动子33能够相对所述定子31做轴向运动，从而带动所述旋钮50运动，并相对于所述壳体组件10伸缩。

所述旋钮50的外周壁上设置有对应于所述限位卡扣133的限位部51，所述限位部51凸伸出所述旋钮50外表面。所述限位部51用于和所述开关面板13上的限位卡扣133相配合，以限制所述旋钮50的轴向伸出长度。具体在图示的实施方式中，所述限位部51为台阶结构。可以理解，在其他的实施方式中，所述限位部51可以设计为其他的结构，如凸点结构、伸臂结构等，并不局限于本发明实施例所描述。类似地，所述限位卡扣133也可以设计为凸缘以外的结构，如钩状结构、凸点结构、伸臂结构等，并不局限于本发明实施例所描述。

进一步地，所述智能开关100还包括位置传感器70，所述位置传感器70设置在所述开关面板13上，且邻近所述通孔131设置。所述位置传感器70用于感测所述旋钮50的运动，以便于所述智能开关100的控制芯片能够根据所述位置传感器50感测的数据来控制与所述智能开关100关联的电器。

所述位置传感器70为二维偏移量传感器，其能够感测所述旋钮50的伸缩运动的位移量，以及感测所述旋钮50的周向旋转角度，从而允许所述控制芯片精确地控制所述旋钮50运动，达到旋钮50精确调节的目的。进一步地，所述位置传感器70还用于感测所述旋钮50是否被外力按压，以利于所述控制芯片根据所述旋钮50的按压状态来控制与所述智能开关100关联的电器。

进一步地，所述智能开关100还包括控制芯片(图中未示出)，所述控制芯片与所述位置传感器70电连接。所述控制芯片用于根据所述位置传感器70感测的数据来控制与所述智能开关100关联的电器，还用于与外部的控制器电连接或者通信连接，以接收外部控制器发出的指令，并根据该指令控制与所述智能开关100关联的电器，从而实现所述智能开关100的智能控制。具体而言，所述控制芯片通过控制流经所述线圈313的电流，来控制所述旋钮50的伸缩运动，同时还能够控制旋钮50的力矩大小。因此，所述智能开关100能够与无线控制系统兼容，实现无线控制旋钮50伸缩、旋转的功能。应当理解的是，上述的外部控制器为用户用于远程或本地控制所述智能开关100的设备，其可以但不限于为遥控器、智能终端、智能家居系统控制中心。

组装本发明实施例的智能开关100时，首先，将所述磁体333及所述内磁轭335装设于所述磁体骨架331上，再将所述磁体骨架331固定装设在所述旋钮50上；其次，将所述线圈313及所述外磁轭315装设在所述线圈骨架311上，再将所述线圈骨架311固定装设在所述开关底盒11内；然后，将所述旋钮50及所述动子33装设在所述线圈骨架311内，使所述旋钮50及所述动子33能够相对所述开关底盒11转动及伸缩；最后，将所述开关面板13盖设在所述开关底盒11上，使所述旋钮50的末端穿过所述开关面板13的通孔131。

本发明实施例提供的智能开关100，其采用所述音圈电机30来控制所述旋钮50伸出或者缩回，实现了所述旋钮50自由伸缩的功能；还采用所述位置传感器70来感测所述旋钮50的伸缩量及旋转量，实现了所述旋钮50的精确控制；同时，通过控制芯片的控制，使用户能够借由外部控制器远程或者本地控制所述智能开关100，使得所述智能开关100更为人性化、智能化，提高了用户体验。另外，所述智能开关100通过限位卡扣133及限位挡板3113来限制所述旋钮50伸缩的极限行程，保证所述旋钮50不会伸缩过头，也不会从所述壳体组件10中脱出，以利于所述智能开关100的正常使用。

综上所述，本发明实施例提供的所述智能开关利用了音圈电机，可以直接输出直线运动的力矩，不需要通过齿轮或杠杆机构将旋转扭矩转换为直线力矩，在缩小智能开关体积、简化结构的同时，提高了智能开关长期工作的稳定性，并且能够允许外部控制器控制所述音圈电机，以实现所述智能开关的智能控制。另外，所述旋钮可以转动地装设在所述壳体组件内，在所述音圈电机的驱动下能够伸缩，即，所述智能开关既能按压又可以旋转，其适用性更为广泛。

最后应说明的是：以上实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不驱使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的精神和范围。

Claims (10)

1.一种智能开关，包括相互扣合的开关底盒与开关面板，以及能够转动地设置在所述开关底盒上的旋钮，其特征在于，所述智能开关还包括音圈电机，所述音圈电机包括固定地设置在所述开关底盒内的定子以及与所述定子相嵌套的动子；所述旋钮连接于所述动子上，并能够在所述音圈电机的驱动下相对于所述开关底盒及所述开关面板作轴向伸缩运动。

2.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述开关面板上设置有限位卡扣，所述旋钮上对应所述限位卡扣设置有限位部，所述限位卡扣能够与所述限位部相配合，以限制所述旋钮的轴向伸出长度。

3.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述定子包括设置在所述开关底盒内的线圈骨架及缠绕于所述线圈骨架上的线圈，所述动子可活动地设置在所述线圈骨架内。

4.如权利要求3所述的智能开关，其特征在于，所述定子还包括套设在所述线圈外的外磁轭。

5.如权利要求3所述的智能开关，其特征在于，所述线圈骨架上设置有限位挡板，所述限位挡板用于限制所述动子及所述旋钮的轴向收缩深度。

6.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述动子包括磁体骨架及设置于所述磁体骨架上的磁体，所述磁体由稀土材料制成，所述旋钮连接于所述磁体骨架上。

7.如权利要求6所述的智能开关，其特征在于，所述动子还包括设置在所述磁体两端的内磁轭，所述磁体为轴向充磁的磁体。

8.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于，所述智能开关还包括位置传感器，所述位置传感器设置于所述开关面板上，并能够感测所述旋钮的轴向伸缩量，以利于所述智能开关的控制芯片根据所述位置传感器感测的数据来控制与所述智能开关关联的电器。

9.如权利要求8所述的智能开关，其特征在于，所述位置传感器为二维偏移量传感器，所述位置传感器还能给感测所述旋钮的周向旋转角度。

10.如权利要求8所述的智能开关，其特征在于，所述智能开关还包括与所述位置传感器电连接的控制芯片，所述控制芯片能够与外部控制器通信，以允许外部控制器控制所述智能开关。