CN107524347B - 一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法，包括锁体A和锁体B，在锁体A上设有电磁铁、插销以及锁定力元件，在锁体B上设有销孔、锁芯以及解锁结构体，对电磁铁加电，电磁铁能够对插销施加附加的推力或拉力；所述锁定力元件与解锁结构体所对插销施加的锁定力和解锁力、以及电磁铁对插销施加的推力和拉力均为柔性力，通过4个力的抗衡实现锁定、电开锁、钥匙开锁及电控阻止钥匙开锁的功能；所述锁芯能够带动解锁结构体运动并对插销施加解锁力。本发明结构简单，既能防止日常的非法钥匙开锁或非法机械技术开锁，又保留特殊情况的机械应急措施，实现了自动开锁的便捷性和安全性统一。

Description

一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法

技术领域

本发明涉及电子锁技术领域，尤其涉及一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法。

背景技术

随着信息化技术的大力发展，私人门锁、行业柜体，特别是包括铁塔公司在内的通讯、电力、铁路公路交通控制等行业的机房和室外机柜，大量使用电子门禁系统实现集中监控和钥匙的电子化分配和管理，极大提高了用户不需携带实体钥匙和操作的便利性，远程可控可管理性。但由于可能发生电子故障原因，同时根据公安部门的规范要求，为安全稳妥起见，需要保留机械钥匙开锁方式。这就带来了机械钥匙锁带来的钥匙丢失、非法复制钥匙、可技术开锁等机械钥匙的不安全性难管理性。

目前，各种电子锁层出不穷，手机声波开锁、手机蓝牙开锁、指纹开锁、NFC开锁、密码开锁、无线遥控开锁、激光开锁、远程授权开锁等；但是为了保证任何时候都能够开锁，传统钥匙开锁的方式必须保留，确保在电子锁故障，电池耗尽(或停电)等异常情况时能够开锁。但是，反过来，在电子锁正常时，出于严格管理的要求：在电子锁工作正常的情况下，需要阻止传统钥匙开锁。传统的电子或电控锁，因锁体的结构制约，目前仍然无法完全满足所提要求；因此，如何实现电控开门的同时，机械钥匙只有在电控系统不能够正常工作，如断电、网络中断、设备故障等情况时，才能通过机械钥匙开门的问题，避免机械钥匙日常易被复制、难以管理的风险，以实现电子开门的便捷性便管理性和机械钥匙的应急性并减少机械钥匙带来的低安全性，已成为本领域技术人员急需解决的技术问题。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于怎样解决现有电控锁易因故障而造成无法打开，机械锁安全性低的问题，提供一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法，结构简单，既能防止日常的非法钥匙开锁或非法机械技术开锁，又保留特殊情况的机械应急措施，实现了自动开锁的便捷性和安全性统一。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法，其特征在于：包括锁体A和锁体B，在锁体A上设有电磁铁、插销以及锁定力元件，在锁体B上设有销孔、锁芯以及解锁结构体，所述销孔的位置与插销正对，其中，不对电磁铁加电，插销仅受到锁定力元件施加的锁定力；对电磁铁加电，电磁铁能够对插销施加附加的推力或拉力；所述锁定力元件与解锁结构体所对插销施加的锁定力和解锁力、以及电磁铁对插销施加的推力和拉力均为柔性力，通过4个力的抗衡实现锁定、电开锁、钥匙开锁及电控阻止钥匙开锁的功能；所述锁芯能够带动解锁结构体运动（滑动或转动）并靠近插销，且对插销施加解锁力；

一般锁定状态时，插销仅受到锁定力元件施加的锁定力，或受到锁定力元件施加的锁定力和电磁铁施加的推力共同作用，插入锁体B上的销孔内，并保持锁定状态；此时，电磁铁和解锁结构体均不对插销施加解锁以作用力；

通过电子开锁时，对电磁铁加电，使电磁铁对插销施加电磁解锁力（拉力/缩回拔出力），且电磁铁施加的电磁解锁力大于锁定力元件产生的锁定力；插销在电磁铁的作用下，克服锁定力元件产生的锁定力，使插销从锁体B上的销孔退出，并与锁体B分离，从而实现开锁；

当电子锁无法正常工作时；通过插入钥匙带动锁芯转动，使锁芯带动解锁结构体朝插销方向运动（滑动或转动）并靠近，通过解锁结构体对插销施加解锁力，其中，当锁芯运动至开锁位置时，该解锁力大于锁定力元件产生的锁定力；解锁结构体将插销推出销孔，使插销与锁体B分离，从而实现开锁；此时，由于电子锁无法正常工作，电磁铁不能够对插销施加阻止，钥匙能够正常开锁；

在电子锁工作正常，且插销受到锁定力元件施加的锁定力和电磁铁施加的推力共同作用的情况下，当钥匙插入或锁芯运动时，电磁铁持续加电，使电磁铁对插销施加的电磁锁定力（推力/伸出插入力）与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁结构体施加的解锁力；在锁芯带动解锁结构体运动到开锁位置时，由于电磁铁施加的电磁锁定力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁力，因而解锁结构体无法将插销推出锁体B上的销孔，从而无法使插销与锁体B分离，无法实现开锁。

进一步地，在锁体B上还设有一感应开关，通过该感应开关能够检测钥匙插拔或锁芯运动；在电子锁工作正常，且插销仅受到锁定力元件施加的锁定力作用的情况下，当钥匙插入或锁芯运动时，首先触发感应开关；此时，对电磁铁加电，使电磁铁对插销施加电磁锁定力（推力/伸出插入力），且该电磁锁定力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁结构体施加的解锁力；在锁芯带动解锁结构体运动到开锁位置时，由于电磁铁施加的电磁锁定力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁力，因而解锁结构体无法将插销推出锁体B上的销孔，从而无法使插销与锁体B分离，无法实现开锁。

进一步地，所述电磁铁为3态电磁铁，能够产生双向电磁力：不加电时，插销处于自由状态；伸出插入加电时，对插销施加伸出插入方向的推力；缩进拔出加电时，对插销施加缩进拔出方向的拉力。

进一步地，在插销靠近销孔的一端处，设有限位结构，当插销在解锁结构体的推动下与锁体B分离后，由该限位结构限位，避免因解锁结构体进入锁体A而造成无法开锁。

进一步地，当插销为永磁体材质时，锁定力元件和解锁结构体均采用永磁体；当插销为非永磁体材质时，锁定力元件和解锁结构体均为弹性元件；当插销与销孔上下分布时，锁定力元件为插销本身，通过插销本身所受到的重力提供锁定力。

进一步地，所述电磁铁包括空心线圈和可动永磁体，该可动永磁体靠近销孔的一端形成插销；其中，所述空心线圈为一个或两个，当空心线圈为一个时，通过对该空心线圈正向或反向加电，能够带动可动永磁体伸出或缩回；当空心线圈为两个时，对其中一个空心线圈加电，使其能带动可动永磁体缩回，对另一个空心线圈加电，使其能带动可动永磁体伸出。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、结构极其简单，除去锁必要结构件，没有任何多余的零件，机械锁销和电子锁销合二为一，仅一个插销；由于锁定力元件、解锁结构体、插销3者均能够非接触施加作用力，在锁体A和锁体B之间没有任何结构接触，各个元件安装灵活方便，实现容易。

2、控制清晰：4个力之间关系明确简单，可以方便的独立控制，控制简单容易。

3、电子开锁时，对电磁铁加电，使电磁铁对插销施加拉力，并克服锁定力元件产生的锁定力，使插销退出销孔，实现开锁。

4、电子锁不能够正常工作时（主要为没电或不能对电磁铁加电），钥匙开锁中，解锁结构体对插销施加解锁力，且该解锁力大于锁定力，从而将插销推出销孔，实现开锁；由于锁定力和解锁力均为柔性力，从而能使电子锁整体可靠性高、寿命长。5、能够实现电控阻止钥匙开锁，即电子锁正常工作状态只能电子开锁，钥匙无法开锁；只有在电子锁不能够正常工作时，如停电或电子故障（无法对电磁铁加电）时，钥匙才能开锁；该方法能防止非法钥匙开锁或非法机械技术开锁，又保留特殊情况的机械应急措施，实现了自动开锁的便捷性和安全性统一。

附图说明

图1为锁体A与锁体B的配合结构示意图。

图2为永磁体插销的受力示意图。

图3为正常锁定示意图。

图4为电孔开锁示意图。

图5为电控阻止钥匙开锁示意图。

图6为钥匙开锁示意图。

图中：1—锁体A，2—锁体B，3—电磁铁，31—空心线圈，32—可动永磁体，4—插销，5—销孔，6—锁芯，7—感应开关，8—解锁结构体，9—第一柔性力元件。

其中：T+—锁定力，Y-—解锁力，D+—电磁铁对插销施加的推力，D-—电磁铁对插销施加的拉力。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1、图2，一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法，包括锁体A1和锁体B2。在锁体A1上设有电磁铁3、插销4以及锁定力元件，在锁体B2上设有销孔、锁芯以及解锁结构体。所述电磁铁3为3态电磁铁3，能够产生双向电磁力：不加电时，插销4处于自由状态；伸出插入加电时，对插销4施加伸出插入方向的推力；缩进拔出加电时，对插销4施加缩进拔出方向的拉力。其中，不对电磁铁3加电，插销4仅受到锁定力元件施加的锁定力；对电磁铁3加电，电磁铁3能够对插销4施加附加的推力（电磁锁定力）或拉力（电磁解锁力）。所述锁定力元件与解锁结构体所对插销4施加的锁定力和解锁力、以及电磁铁3对插销4施加的推力和拉力均为柔性力，通过4个力的抗衡实现锁定、电开锁、钥匙开锁及电控阻止钥匙开锁的功。所述销孔的位置与插销4正对，所述锁芯能够带动解锁结构体运动（滑动或转动）并靠近插销4，且对插销4施加解锁力。

当插销4为永磁体材质时，锁定力元件和解锁结构体均采用永磁体；当插销4为非永磁体材质时，锁定力元件和解锁结构体均为弹性元件；当插销4与销孔上下分布时，锁定力元件为插销4本身，通过插销4本身所受到的重力提供锁定力。

在插销4靠近销孔的一端处，设有限位结构，当插销4在解锁结构体的推动下与锁体B2分离后，由该限位结构限位，避免因解锁结构体进入锁体A1而造成无法开锁。

一般锁定状态时，插销4仅受到锁定力元件施加的锁定力，或受到锁定力元件施加的锁定力和电磁铁3施加的推力共同作用，插入锁体B2上的销孔内，并保持锁定状态；此时，电磁铁3和解锁结构体均不对插销4施加解锁作用力。

通过电子开锁时，对电磁铁3加电，使电磁铁3对插销4施加电磁解锁力（拉力/缩回拔出力），且电磁铁3施加的电磁解锁力大于锁定力元件产生的锁定力；插销4在电磁铁3的作用下，克服锁定力元件产生的锁定力，使插销4从锁体B2上的销孔退出，并与锁体B2分离，从而实现开锁。

当电子锁无法正常工作时；通过插入钥匙带动锁芯转动，使锁芯带动解锁结构体朝插销4方向运动（滑动或转动）并靠近，通过解锁结构体对插销4施加解锁力，其中，当锁芯运动至开锁位置时，该解锁力大于锁定力元件产生的锁定力；解锁结构体将插销4推出销孔，使插销4与锁体B2分离，从而实现开锁；此时，由于电子锁无法正常工作，电磁铁3不能够对插销4施加阻止，钥匙能够正常开锁。

在电子锁工作正常，且插销4受到锁定力元件施加的锁定力和电磁铁3施加的推力共同作用的情况下，当钥匙插入或锁芯运动时，对电磁铁3持续加电，使电磁铁3对插销4施加电磁锁定力（推力/伸出插入力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁结构体施加的解锁力；在锁芯带动解锁结构体运动到开锁位置时，由于电磁铁3施加的电磁锁定力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁力，因而解锁结构体无法将插销4推出锁体B2上的销孔，从而无法使插销4与锁体B2分离，无法实现开锁。

具体实施时，在锁体B2上还设有一感应开关，通过该感应开关能够检测钥匙插拔或锁芯运动；所述感应开关为霍尔开关、机械开关或干簧管开关。在电子锁工作正常，且插销4仅受到锁定力元件施加的锁定力作用的情况下，当钥匙插入或锁芯运动时，首先触发感应开关；此时，对电磁铁3加电，使电磁铁3对插销4施加电磁锁定力（推力/伸出插入力），且该电磁锁定力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁结构体施加的解锁力；在锁芯带动解锁结构体运动到开锁位置时，由于电磁铁3施加的电磁锁定力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁力，因而解锁结构体无法将插销4推出锁体B2上的销孔，从而无法使插销4与锁体B2分离，无法实现开锁。

本发明中的力学情况分析：

1、锁定力T+：由锁定力元件提供，此力的方向与插销伸出的方向一致，为+向力，此力一直存在，在合理的结构配合下，在任何情况下，施加保持锁定的不间断恒力，保证电子锁处于锁定状态。锁定力元件可以是弹簧、永磁体等，当锁体A与锁体B上下分布时，该锁定力也可以为重力；当锁定力元件和插销均采用永磁体时，该弹力元件位于插销背离销孔的一端，且该永磁体与永磁体插销相邻的一端极性相同，从而产生同性磁极相斥的锁定力。

2、解锁力Y-：由锁芯及解锁结构体提供，此力的方向与插销缩回的方向一致，为-向力，钥匙转动到开锁位置时存在,（在电控没有阻止开锁时）能将永磁体插销推出销孔，使永磁体插销与锁体B分离；而锁定力元件可以是弹簧、永磁体、重力元件等。

3、双向电磁力D-、D+：采用3态电磁铁对插销施加双向电磁力，电磁铁不加电时，插销处于不受力的自由状态；对电磁铁进行缩回拔出加电时，对插销施加缩回拔出方向的拉力D-；对电磁铁进行伸出插入加电时，对插销施加伸出插入方向的推力D+。

4、T+是基础，只有确定了T+才能够确定其他力，T+大小能够克服阻力，保持插销伸出插入即可；建议Y-=D-=D+＞T+

本发明实施例中，锁芯转动时，通过解锁结构体施加的解锁力；解锁力大小由解锁结构体、锁芯共同限定；当解锁结构体采用永磁体时，解锁永磁体的磁极靠近永磁体插销磁极的极性相同，通过永磁排斥力施加解锁力；解锁力大小由解锁永磁体和插销剩磁大小、两磁极的距离、角度限定。在电子锁不能够正常工作，同时钥匙处于拔出状态时，解锁永磁体与插销的同磁极相斥力可以忽略；当钥匙带动锁芯转动到开锁位置时，解锁永磁体与插销的同磁极相斥力为约大于锁定力T+，能够推动插销到缩回拔出位置实现解锁。

一种基于上述方法的锁装置，参见图3至图6，包括锁体A1、锁体B2以及电控系统。在锁体A1上设有电磁铁和插销。在锁体B2上设有销孔5、锁芯6、感应开关7以及解锁结构体8，所述销孔5的位置与插销正对。所述锁芯6上具有钥匙孔，该解锁结构体8与锁芯6相连，通过锁芯6能够带动解锁结构体8运动（滑动或转动）。具体实施时，所述电磁铁包括空心线圈31和可动永磁体32，该可动永磁体32靠近销孔5的一端形成插销，所述空心线圈31套设在永磁体插销上，插销能够在空心线圈31内自由滑动。其中，所述空心线圈31为一个或两个，当空心线圈31为一个时，通过对该空心线圈31正向或反向加电，能够带动可动永磁体32伸出或缩回；当空心线圈31为两个时，对其中一个空心线圈31加电，使其能带动可动永磁体32缩回，对另一个空心线圈31加电，使其能带动可动永磁体32伸出。

在可动永磁体32与锁体A1之间设有第一柔性力元件9，具体实施时，所述第一柔性力元件9为弹簧，结构简单，且稳定性好；在该第一柔性力元件9的作用下，插销插入销孔5中，并保持插入状态。在解锁结构体8与插销之间或者解锁结构体8与锁芯6之间设有第二柔性力元件，通过锁芯6、解锁结构体8以及第二柔性力元件的配合，在电控没有阻止钥匙开锁时，能够将插销从销孔5中推出。

在锁体A1上，对应锁芯6的位置设有感应开关7，通过该感应开关7能够检测钥匙插入或锁芯6转动；具体实施时，所述感应开关7为霍尔开关。所述空心线圈31和感应开关7均于电控系统相连，通过该电控系统能够对空心线圈31进行正向或反向加电。

作为一种实施方式，所述解锁结构体8为永磁体，通过锁芯6能带动解锁结构体8转动至与永磁体插销正对，且当解锁永磁体与永磁体插销正对时，解锁永磁体与永磁体插销相邻的一端极性相同；当电控系统异常时，通过两永磁体之间的排斥力，能够将永磁体插销推出销孔5，从而使永磁体插销与锁体B2分离。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (6)

1.一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法，其特征在于：包括锁体A和锁体B，在锁体A上设有电磁铁、插销以及锁定力元件，在锁体B上设有销孔、锁芯以及解锁结构体，所述销孔的位置与插销正对，其中，不对电磁铁加电，插销仅受到锁定力元件施加的锁定力；对电磁铁加电，电磁铁能够对插销施加附加的推力或拉力；所述锁定力元件与解锁结构体所对插销施加的锁定力和解锁力、以及电磁铁对插销施加的推力和拉力均为柔性力，通过4个力的抗衡实现锁定、电开锁、钥匙开锁及电控阻止钥匙开锁的功能；所述锁芯能够带动解锁结构体运动并靠近插销，且对插销施加解锁力；

一般锁定状态时，插销仅受到锁定力元件施加的锁定力，或受到锁定力元件施加的锁定力和电磁铁施加的推力共同作用，插入锁体B上的销孔内，并保持锁定状态；此时，电磁铁和解锁结构体均不对插销施加解锁作用力；

通过电子开锁时，对电磁铁加电，使电磁铁对插销施加电磁解锁力，且电磁铁施加的电磁解锁力大于锁定力元件产生的锁定力；插销在电磁铁的作用下，克服锁定力元件产生的锁定力，使插销从锁体B上的销孔退出，并与锁体B分离，从而实现开锁；

当电子锁无法正常工作时；通过插入钥匙带动锁芯转动，使锁芯带动解锁结构体朝插销方向运动并靠近，通过解锁结构体对插销施加解锁力，其中，当锁芯运动至开锁位置时，该解锁力大于锁定力元件产生的锁定力；解锁结构体将插销推出销孔，使插销与锁体B分离，从而实现开锁；此时，由于电子锁无法正常工作，电磁铁不能够对插销施加阻止，钥匙能够正常开锁；

在电子锁工作正常，且插销受到锁定力元件施加的锁定力和电磁铁施加的推力共同作用的情况下，当钥匙插入或锁芯运动时，电磁铁持续加电，使电磁铁对插销施加的电磁锁定力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁结构体施加的解锁力；在锁芯带动解锁结构体运动到开锁位置时，由于电磁铁施加的电磁锁定力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁力，因而解锁结构体无法将插销推出锁体B上的销孔，从而无法使插销与锁体B分离，无法实现开锁。

2.根据权利要求1所述的一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法，其特征在于：在锁体B上还设有一感应开关，通过该感应开关能够检测钥匙插拔或锁芯运动；在电子锁工作正常，且插销仅受到锁定力元件施加的锁定力作用的情况下，当钥匙插入或锁芯运动时，首先触发感应开关；此时，对电磁铁加电，使电磁铁对插销施加电磁锁定力，且该电磁锁定力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁结构体施加的解锁力；在锁芯带动解锁结构体运动到开锁位置时，由于电磁铁施加的电磁锁定力与锁定力元件施加的锁定力之和大于解锁力，因而解锁结构体无法将插销推出锁体B上的销孔，从而无法使插销与锁体B分离，无法实现开锁。

3.根据权利要求1所述的一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法，其特征在于：所述电磁铁为3态电磁铁，能够产生双向电磁力：不加电时，插销处于自由状态；伸出插入加电时，对插销施加伸出插入方向的推力；缩进拔出加电时，对插销施加缩进拔出方向的拉力。

4.根据权利要求1所述的一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法，其特征在于：在插销靠近销孔的一端处，设有限位结构，当插销在解锁结构体的推动下与锁体B分离后，由该限位结构限位，避免因解锁结构体进入锁体A而造成无法开锁。

5.根据权利要求1所述的一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法，其特征在于：当插销为永磁体材质时，锁定力元件和解锁结构体均采用永磁体；当插销为非永磁体材质时，锁定力元件和解锁结构体均为弹性元件；当插销与销孔上下分布时，锁定力元件为插销本身，通过插销本身所受到的重力提供锁定力。

6.根据权利要求1所述的一种具有电控阻止钥匙开锁功能的电子锁方法，其特征在于：所述电磁铁包括空心线圈和可动永磁体，该可动永磁体靠近销孔的一端形成插销；其中，所述空心线圈为一个或两个，当空心线圈为一个时，通过对该空心线圈正向或反向加电，能够带动可动永磁体伸出或缩回；当空心线圈为两个时，对其中一个空心线圈加电，使其能带动可动永磁体缩回，对另一个空心线圈加电，使其能带动可动永磁体伸出。

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