CN107565948B - 一种自供电压电开关 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种自供电压电开关，属灯具控制技术领域。壳体上装有端盖，端盖上设有连接环、沉腔和内凸环，端盖底壁装有电路板、外侧嵌有按键，壳体底壁上的凸台及端盖内凸台上装有限位簧片；连接环上装有压电振子和激励簧片，压电振子自由端装有被悬浮磁铁，激励簧片自由端装有悬浮磁铁、受激磁铁，悬浮磁铁与被悬浮磁铁的同性磁极相对安装；施力件设有方形导柱和套杆，方形导柱套在导向孔中、端部装有按钮，套杆上套有激励磁环、端部装有固定块，固定块上套有弹簧，激励磁环与受激磁铁的异性磁极相对安装；按压按钮后，压电振子振荡发电；按钮继续运动并压在按键上，电源电路接通、电路板上的发射系统上电并将控制信号发射出去。
Description
技术领域
本发明属于灯具控制技术领域，具体涉及一种自供电压电开关。
背景技术
利用压电发电装置构造无电池遥控器及遥控灯具开关的专利国内早有申请，但因发电装置结构、发电能力及可靠性等方面还存在一定的不足和弊端，至今尚无成功的推广应用。现有专利中，大都是利用压电振子双向弯曲变形发电供电的，工作中压电晶片承受交变的拉压应力，而脆性陶瓷材料的许用拉应力远远小于许用压应力，拉应力过大时易造成压电振子的疲劳断裂，而应力过小时又导致发电量不足、无法满足发电供电与开关控制同步进行的操作要求。
发明内容
本发明提出一种自供电压电开关，本发明采用的实施方案是：壳体的端部经螺钉安装有端盖，端盖上设有连接环、沉腔和内凸环，端盖的底壁内侧经螺钉安装有电路板、外侧镶嵌有按键，壳体的底壁上的凸台及端盖的内凸台上经螺钉安装有限位簧片；连接环上经螺钉和压环安装有压电振子和激励簧片，激励簧片两侧的压电振子的数量相等且对称布置，压电振子与激励簧片之间压接有垫片；压电振子由金属基板和压电晶片粘接而成，金属基板靠近激励簧片安装，压电振子的自由端经螺钉安装有被悬浮磁铁，激励簧片的自由端两侧经螺钉安装有悬浮磁铁、受激磁铁，悬浮磁铁与被悬浮磁铁的同性磁极相对安装；施力件上设有方形导柱和套杆，方形导柱套在沉腔的底壁的导向孔中，方形导柱端部安装有按钮，套杆上套有激励磁环，端部经螺钉装有固定块，固定块上套有弹簧，弹簧的一端顶靠在壳体的底壁上，弹簧将施力件顶靠在沉腔的底壁上，激励磁环的磁极沿径向布置，激励磁环与受激磁铁的异性磁极相对安装。
本发明中，压电振子安装前为平直结构、安装后由于悬浮磁铁与被悬浮磁铁的耦合作用变为弯曲结构；激励簧片不发生弯曲变形时，激励簧片两侧压电振子的变形及受力状态分别相同；当弹簧被压死时，压电振子的自由端尚未接触到限位簧片，当利用外力使压电振子与限位簧片相接触时，压电晶片上的最大压应力小于其许用压应力、压电振h端部的弯曲变形量不大于许用值
其中：B＝1-α+αβ，A＝α4(1-β)2-4α3(1-β)+6α2(1-β)-4α(1-β)+1，
α＝hm/H，β＝Em/Ep，hm为金属基板的厚度，H为压电振子的总厚度，Em和Ep分别为金属基板和压电晶片的杨氏模量，k31和
分别为压电材料的机电耦合系数和许用压应力，L为压电振子的长度。
手动按压按钮时，施力件、固定块及激励磁环随按钮一起运动、弹簧被压缩，激励磁环与受激磁铁发生相对运动后的耦合作用迫使激励簧片变形，并在一定范围内产生自由震荡，激励簧片再经悬浮磁铁与被悬浮磁铁的耦合作用迫使其一侧的压电振子的变形量逐渐增加、另一侧压电振子变形量逐渐减小，该过程便实现将机械能与电能的转换，所生成电能经导线传输到电路板的处理电路，经转换处理后存在缓存电容上；按钮继续运动并按压在按键上时，电源电路接通、电路板上的发射系统上电并将控制信号发射出去，接收系统接到控制信号后接通或断开灯具电源；释放开按钮后，施力件及按钮在弹簧的作用下复位、按键及电源电路断开。
优势与特色：①压电晶片仅承受可控的压应力，可靠性高；②激励簧片同时激励多个压电振子振荡发电，发电能力强；③发电与开关控制同步完成，结构及操作简单。
附图说明
图1是本发明一个较佳实施例中遥控开关的结构示意图；
图2是图1的A-A剖视图；
具体实施方式
壳体a的端部经螺钉安装有端盖b，端盖b上设有连接环b1、沉腔b2和内凸环b3，端盖b的底壁内侧经螺钉安装有电路板c、外侧镶嵌有按键e，壳体a的底壁上的凸台及端盖b的内凸台b3上经螺钉安装有限位簧片r；连接环b1上经螺钉和压环f安装有压电振子h和激励簧片g，激励簧片g两侧的压电振子h的数量相等且对称布置，压电振子h与激励簧片g之间压接有垫片i；压电振子h由金属基板h1和压电晶片h2粘接而成，金属基板h1靠近激励簧片g安装，压电振子h的自由端经螺钉安装有被悬浮磁铁j，激励簧片g的自由端两侧经螺钉安装有悬浮磁铁n、受激磁铁p，悬浮磁铁n与被悬浮磁铁j的同性磁极相对安装；施力件m上设有方形导柱m1和套杆m2，方形导柱m1套在沉腔b2的底壁的导向孔中，方形导柱m1端部安装有按钮d，套杆m2上套有激励磁环k，端部经螺钉装有固定块s，固定块s上套有弹簧q，弹簧q的一端顶靠在壳体a的底壁上，弹簧q将施力件m顶靠在沉腔b2的底壁上，激励磁环k的磁极沿径向布置，激励磁环k与受激磁铁p的异性磁极相对安装。
本发明中，压电振子h安装前为平直结构、安装后由于悬浮磁铁n与被悬浮磁铁j的耦合作用变为弯曲结构；激励簧片g不发生弯曲变形时，激励簧片g两侧压电振子h的变形及受力状态分别相同；当弹簧q被压死时，压电振子h的自由端尚未接触到限位簧片r，当利用外力使压电振子h与限位簧片r相接触时，压电晶片h2上的最大压应力小于其许用压应力、压电振子h端部的弯曲变形量不大于许用值
其中：B＝1-α+αβ，A＝α4(1-β)2-4α3(1-β)+6α2(1-β)-4α(1-β)+1，
α＝hm/H，β＝Em/Ep，hm为金属基板h1的厚度，H为压电振子h的总厚度，Em和Ep分别为金属基板h1和压电晶片h2的杨氏模量，k31和
分别为压电材料的机电耦合系数和许用压应力，L为压电振子h的长度。
手动按压按钮d时，施力件m、固定块s及激励磁环k随按钮d一起运动、弹簧q被压缩，激励磁环k与受激磁铁p发生相对运动后的耦合作用迫使激励簧片g变形，并在一定范围内产生自由震荡，激励簧片g再经悬浮磁铁n与被悬浮磁铁j的耦合作用迫使其一侧的压电振子h的变形量逐渐增加、另一侧压电振子h变形量逐渐减小，该过程便实现将机械能与电能的转换，所生成电能经导线传输到电路板c的处理电路，经转换处理后存在缓存电容上；按钮d继续运动并按压在按键e上时，电源电路接通、电路板c上的发射系统上电并将控制信号发射出去，接收系统接到控制信号后接通或断开灯具电源；释放开按钮d后，施力件m及按钮d在弹簧m的作用下复位、按键e及电源电路断开。
Claims (1)
1.一种自供电压电开关，其特征在于：壳体的端部安装有端盖，端盖上设有连接环、沉腔和内凸环，端盖的底壁内侧安装有电路板、外侧镶嵌有按键，壳体的底壁上的凸台及端盖的内凸台上安装有限位簧片；连接环上经螺钉和压环安装有压电振子和激励簧片，激励簧片两侧的压电振子的数量相等且对称布置，压电振子与激励簧片之间压接有垫片；压电振子由金属基板和压电晶片粘接而成，金属基板靠近激励簧片安装，压电振子的自由端安装有被悬浮磁铁，激励簧片的自由端两侧安装有悬浮磁铁、受激磁铁，悬浮磁铁与被悬浮磁铁的同性磁极相对安装；施力件包括方形导柱和套杆，方形导柱套在沉腔的底壁的导向孔中，方形导柱端部安装有按钮，套杆上套有激励磁环，端部经螺钉装有固定块，固定块上套有弹簧，弹簧的一端顶靠在壳体的底壁上，弹簧将施力件顶靠在沉腔的底壁上，激励磁环的磁极沿径向布置，激励磁环与受激磁铁的异性磁极相对安装；按压按钮使激励磁环与受激磁铁发生相对运动后，压电振子振荡发电；按钮继续运动并按压在按键上，电源电路接通、电路板上的发射系统上电并将控制信号发射出去，接收系统接到控制信号后接通或断开灯具电源。
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