CN108054898A - 一种自发电开关装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供了一种自发电开关装置，包括：永磁组件、线圈、第一驱动部和第一止挡部，所述永磁组件具有位于所述线圈第一侧的起始位置和相对所述线圈运动的运动位置，所述第一止挡部设置在所述起始位置且与所述永磁组件磁性相吸，所述驱动部提供驱动所述永磁组件运动的驱动力，所述永磁组件在相对所述线圈运动时使所述线圈产生感应电压。本发明通过在永磁组件起始位置设置用于吸附永磁组件的止挡部，使永磁组件能够获得一个较大的初始加速度向线圈运动，其产生相同磁通量变化量所用的时间减少，因而提高了感应电量，保证远距离响应的可靠性和稳定性。

Description

一种自发电开关装置

【技术领域】

本发明涉及自发电开关技术领域，特别是涉及一种自发电开关装置。

【背景技术】

随着绿色环保概念的普及，少用电池和采用无电池的技术解决方案被越来越多的关注。其中，以遥控领域为例，采用自发电的遥控触发端，并结合由外围供电的响应端，形成了一套无需电池供电的解决方案。

由此，自发电开关装置的研发也被业内越来越重视，其中，如图1所示的自发电开关是目前普及率最高的，因为其要求的开关做工幅度较小，并且体积较小，因此受到了各大自发电器件开发商的青睐。

然而，现有一种自发电开关装置，其结构及工作原理如下：将软磁铁芯插入环形线圈内部，并通过上下拨动永磁铁带来线圈内软磁铁芯内磁通量的改变，进而产生感应电压。但是，该方案主要是通过切换软磁铁芯的磁通量方向来产生感应电压，因此其永磁组件的磁通量对发电量的影响较大。而为了使用户具有良好的操作手感，永磁组件的磁通量通常都会设计的比较小，所以其发电量受到制约，造成自发电触发端和响应端之间距离受其发电量影响，无法实现远距离响应的问题。

鉴于此，克服该现有技术所存在的缺陷是本技术领域亟待解决的问题。

【发明内容】

本发明要解决的技术问题是自发电开关的发电量较小而无法实现远距离响应的问题。

本发明采用如下技术方案：本发明提供了一种自发电开关装置，包括：永磁组件、线圈、第一驱动部和第一止挡部，所述永磁组件具有位于所述线圈第一侧的起始位置和相对所述线圈运动的运动位置，所述第一止挡部设置在所述起始位置且与所述永磁组件磁性相吸，所述驱动部提供驱动所述永磁组件运动的驱动力，所述永磁组件在相对所述线圈运动时使所述线圈产生感应电压。

进一步的，所述第一驱动部由弹性材料制成。

进一步的，还包括第二止挡部，所述第二止挡部位于线圈的第二侧，用于限制所述永磁组件在所述线圈第二侧的位置。

进一步的，所述第二止挡部为软磁材料。

进一步的，还包括复位弹簧，所述复位弹簧设置在所述第二止挡部与所述永磁组件之间或者设置在所述第一止挡部与所述永磁组件之间。

进一步的，所述永磁组件包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和第二永磁体同极相对固定设置。

进一步的，还包括U形限位槽，所述第一止挡部为所述U形限位槽的第一臂。

进一步的，所述U形限位槽整体为软磁材料。

进一步的，所述永磁组件与所述U形限位槽均贯穿线圈的卷绕区域。

进一步的，还包括信号处理电路板，所述线圈的两端连接到所述信号处理电路板的电源输入接口的两端，用于给信号处理电路板提供电源输入。

与现有技术相比，本发明的有益效果在于：本发明通过在永磁组件起始位置设置用于吸附永磁组件的第一止挡部，使永磁组件能够获得一个较大的初始加速度向线圈运动，其产生相同磁通量变化量所用的时间减少，因而提高了感应电量，保证远距离响应的可靠性和稳定性。

【附图说明】

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述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例，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它的附图。

图1是本发明第一实施例自发电开关装置的结构示意图；

图2是本发明第一实施例自发电开关装置的另一状态下结构示意图；

图3是本发明第一实施例带复位弹簧的自发电开关装置的结构示意图；

图4是本发明第一实施例另一种带复位弹簧的自发电开关装置的结构示意图；

图5是本发明第二实施例自发电开关装置的结构示意图；

图6是本发明第二实施例自发电开关装置的结构剖视图；

图7是本发明第二实施例自发电开关装置中永磁体的磁感线示意图；

图8是本发明第二实施例自发电开关装置中永磁组件处于第一位置时的结构剖视图；

图9是本发明第二实施例自发电开关装置中永磁组件处于第二位置时的结构剖视图；

图10是本发明第二实施例自发电开关装置中带开关键的结构示意图；

图11是本发明第二实施例自发电开关装置中带开关键的另一结构示意图；

图12是本发明第二实施例自发电开关装置中带开关键和信号处理电路板的爆炸视图；

图13是本发明第三实施例自发电开关装置的爆炸视图。

【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。

在本发明的描述中，术语“内”、“外”、“纵向”、“横向”、“上”、“下”、“顶”、“底”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明而不是要求本发明必须以特定的方位构造和操作，因此不应当理解为对本发明的限制。

在本发明各实施例中，符号“/”表示同时具有两种功能的含义。而对于符号“A和/或B”则表明由该符号连接的前后对象之间的组合包括“A”、“B”、“A和B”三种情况。

此外，下面所描述的本发明各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突就可以相互组合。

电磁感应现象是指因磁通量变化产生感应电动势的现象，电磁感应定律最基本的公式是e＝-n(dΦ)/(dt)，其中，n为线圈匝数，ΔΦ为磁通量变化量，Δt为发生变化所用时间，e为产生的感应电动势。

从公式中可以直观的看出，如果要提高感应电动势(即感应电量)，可以从提高磁通量的变化量以及减少磁通量变化量所用的时间两方面进行考虑，因此，以下实施例及其他可变换的实施例均以此为出发点进行考虑。

参见图1，本发明第一实施例提供了一种自发电开关装置，包括永磁组件11，线圈12、第一驱动部111和第一止挡部13。其中，本实施例中，第一止挡部13为软磁材料所制成。永磁组件11具有位于线圈12第一侧的起始位置和相对线圈12运动的运动位置(例如图1中所述为所述起始位置，而所述运动位置对应图1与图2之间永磁组件11所拥有的运动区间)，第一止挡部13设置在永磁组件11的起始位置且与永磁组件11磁性相吸。第一驱动部111设置在永磁组件11的起始位置，该第一驱动部111用于提供驱动永磁组件11运动的驱动力。在其它实施例中，第一驱动部111也可以设置直接连接在永磁组件11上，只要能够提供驱动永磁组件11运动的驱动力即可。本实施例自发电开关装置的具体工作状态如下：在初始状态时，永磁组件11在起始位置与第一止挡部13磁性相吸，第一驱动部111接收外界驱动力，且该驱动力的方向与前述第一止挡部13对永磁组件11产生的吸附力的方向相反，随着第一驱动部111受到外界驱动力，大于初始状态下第一止挡部13与永磁组件11之间产生的吸附力时，永磁组件11与第一止挡部13脱开并进入运动位置，永磁组件11获得一个较大的初始加速度向线圈12运动，由此产生感应电压。由于永磁组件1在运动时的初始加速度较大，因此，与正常状态相比，其产生相同磁通量变化量所用的时间减少，因而提高了感应电量。本实施例中，第一止挡部13也可以是其他可与永磁组件11磁性相吸的材料或者元件，在此不作限定。

在一个更优的实施例中，第一驱动部111由弹性材料制成。第一驱动部111接收使用者提供的驱动力时，第一驱动部111首先发生形变，积蓄动能。随着外界驱动力逐渐增大至大于前述吸附力时，永磁组件11与第一止挡部13脱开，同时第一驱动部111释放积蓄的动能，因此，与上述实施例相比，永磁组件11能获得一个更大的初始加速度向线圈12运动，其产生相同磁通量变化量所用的时间进一步减少，因而能够进一步地提高感应电量。本发明实施例还提供了一种作为所述第一驱动部111由弹性材料制成的可替代方案，如图3所示，所述永磁组件11的中间区域设置有复位弹簧15，所述复位弹簧15与第一驱动部111的一段连接，并且，在第一驱动部111接收使用者提供的驱动力并且未达到脱开吸附状态的力时，所述复位弹簧15在该驱动力作用下会发生形变(即蓄力)。

继续参见图1，考虑到开关在实际使用时需要设置起止位置。因此，可以在线圈12的第二侧设定第二止挡部14和第二驱动部141，第二止挡部14用于限制永磁组件11在线圈12第二侧的位置。在一个更优的实施例中，第二止挡部14也可以为软磁材料，在这种情形下，永磁组件11在穿过线圈12的过程中会受到第二止挡部14吸附力的作用，能够进一步提高永磁组件11穿过线圈12的速度，从而进一步地提高感应电量。本实施例中，第二止挡部14也可以是其它可与永磁组件11磁性相吸的材料加工而成，在此不作限定。本实施例中，第二驱动部141与第一驱动部件111的功能类似，用于提供使永磁组件11返回至起始位置的驱动力。

在一个变化的实施方式中，开关的起止位置均设置在线圈12的第一侧(如图1所示)。因此，可以在第二止挡部14(此时第二止挡部14不必为磁性材料)与永磁组件12之间设置一复位弹簧16，如图4所示(或者，在第二驱动部114远离永磁组件11的一端设置复位弹簧，未在图中示出)。当永磁组件11运动并穿过线圈12后，由复位弹簧16的弹力使其复位至初始位置，优选的是第一驱动部111能够给所述永磁组件11克服复位弹簧16，使得所述永磁组件吸附到第二止挡部14表面的力，从而压迫所述复位弹簧16，为松开所述第一驱动部111后，由所述复位弹簧16产生的蓄能完成永磁组件11与第二止挡部14之间的脱开吸附状态提供动能。可以理解的是，由于永磁组件11在线圈中进行了往返运动，相当于进行了两次发电，因此提高了感应电量。在另一个可变换的实施例中，复位弹簧15也可以设置在第一止挡部13与线圈12之间，其具体的工作方式与上述类似，在此不再赘述。

本发明中，永磁组件11与第一止挡部13之间的脱落力度，可以通过第一止挡部13的大小、第一阻挡部13的磁力大小、永磁组件11与第一止挡部13的间隙等方式来灵活调节。由于在发电过程中，磁通量的变化是和永磁体的磁通量变化有关，因此上述调节方式对发电量的影响不大。

如图5所示，本发明第二实施例提供了一种自发电开关装置，包括永磁组件21、线圈24和U型限位槽25。永磁组件21包括第一永磁体211和第二永磁体212，第一永磁体211和第二永磁体212同极相对固定设置。永磁组件21设置在U形限位槽25的槽位中，U形限位槽25的第一臂251和第二臂252构成永磁组件21的可移动区域。其中，U形限位槽25的第一臂251和第二臂252的材料、结构及作用分别类似于第一实施例中的第一止挡部13和第二止挡部14。永磁组件21贯穿线圈24的卷绕区域，其具体的工作过程后续将详细描述。

永磁组件21还包括永磁体固定件23，所述永磁体固定件23用于完成所述第一永磁体211和第二永磁体212同极相对固定设置，具体的参阅图6，第一永磁体211和第二永磁体212同极相对设置；所述永磁体固定件23的连杆231穿过所述第一永磁体211的中空区域和第二永磁体212的中空区域，所述永磁体固定件23的托板232设置在所述连杆231两端，使得所述第一永磁体211和第二永磁体212实现同极相对固定。

其中，如图6所示，所述连杆231和托板232之间优选的是采用螺丝固定，即连杆231的两端设置有螺孔，而托板232对应所述螺孔位置设置有通孔，并通过螺丝完成两者的固定；并且，其中还可以采用一侧托板232与连杆231一体成型/预先焊接好的方式，而提供另一侧托板与连杆之间的螺丝固定，从而进一步简化安装。除了可以采用螺丝固定以外，还可以采用Ω卡扣固定的方式，但是相对而言固定效果还是螺丝固定更优。

在具体应用实现本发明实施例时，第一永磁体211和第二永磁体212可以采用环形结构、条形结构、柱形结构等等，但是，通过实际测试，环形结构的永磁体固定相对更为简便和稳定。具体在后续实施例中展开阐述。

继续参见图6，为了保证第一永磁体211和第二永磁体212之间的耦合紧密度，以及考虑需要产生较大发电量情景下，所采用的第一永磁体211和第二永磁体212自身的磁力强度需要选择较大，此时，优选的是在第一永磁体211和第二永磁体212同极相向拼接地方增设一垫片214，所述垫片214可以是塑料材料制作的，还可以是陶瓷、二氧化硅等无机材料制作得到。

以下参考图7、图8和图9所示的自发电开关装置的运动状态进行效果的阐述。其中，第一永磁体211和第二永磁体212的连接位置相对于线圈的移动方式至少存在以下几种：

移动方式一、从左侧移动到右侧，例如从图8状态变化为图9状态；

移动方式二、从右侧移动到左侧，例如从图9状态变化为图8状态。

以永磁体从左侧移动到右侧详细说明本实施例自发电开关装置的具体工作过程。初始状态，第一臂251为磁性材料，永磁组件21与第一臂251吸附，两者间具有一定的吸附力。永磁组件21接收使用者提供的驱动力，且该驱动力的方向与前述第一臂251对永磁组件21所产生的吸附力的方向相反。随着使用者提供的驱动力逐渐增大，并大于前述吸附力时，永磁组件21与第一臂251脱开，永磁组件21获得一个较大的初始加速度向线圈24运动，由此产生感应电压。由于永磁组件1在脱开的过程中获得了一定的蓄能，其运动时的加速度较大，因此，与现有技术中的正常状态相比，其产生相同磁通量变化量所用的时间减少，因而提高了感应电量。进一步通过图7可以看出，在所述第一永磁体211和第二永磁体212的连接处磁感线的方向是发生180°旋转的，因此，相比较单一的永磁体，本发明实施例的方案能够进一步将磁通量的变化量提高，从而提高感应电量。本实施例中，第二臂251与第一实施例中的第二止挡部14的结构和功能类似，因此，可以根据需要将其设定为软磁材料或者不易被磁化的材料，在此不再赘述。

作为一种可选的带动所述永磁组件21运动的实现方案，具体为采用开关拨片作为驱动部，如图10所示，所述开关拨片7与托板232相连，以便使用者通过拨动所述开关拨片7实现永磁组件21相对于线圈24来回移动。

需要指出的是，图10仅仅给出了多种可实现的开关拨片7与永磁组件21完成连接的方式中的一种，其它的类似将开关拨片7和托板232制作成一体的结构，即利用开关拨片7的槽壁直接充当托板232使用等等，均属于本发明实施例的保护范围之内。另外，图10的实施方式仅仅给出了一种拨片的控制方式，而在具体实现方式中，也可以采用按钮的方式来完成。具体的，如图11所示，为了适应按钮的操控方式，其中，开关按钮9(类似前述实施例中的第一驱动部件111)与永磁组件21一侧的托板232完成固定，而永磁组件1另一侧上的托板232则通过弹簧10与U形限位槽25的第二臂252形成复位结构。需要强调的是，本发明实施例中具体提供的使用开关拨片7实现永磁组件21与线圈24相对运动的方式同样也适用于本发明其它各实施例，在此不再赘述。

作为本发明实施例所适用的完整的自发电开关装置，通常还包括信号处理电路板8，如图12所示，具体的，所述线圈24的两端连接到所述信号处理电路板8的电源输入接口的两端，用于给信号处理电路板8中各芯片单元提供电源输入。

继续参见图13，本发明第三实施例提供了一种自发电开关装置，第三实施例是作为第二实施例的可替代方案而设计。具体的，线圈34被设置在具有两个通孔的模具35的外圈上，其中，第一永磁体31和第二永磁体32(即第一实施例中的永磁组件11)从模具35的第一通孔351穿过；U形限位槽36从模具35的第二通孔352穿过。模具35与永磁组件和U形限位槽36的安装可以采用模具35自身为切割所述第一通孔351和第二通孔352的上下两节组合式的结构，并在完成模具35与永磁组件31和U形限位槽36的组装后，再在模具35的外环卷绕线圈34。

本实施例相比较第二实施例的区别点在于：U形限位槽36整体为软磁材料(第二实施例中，只需要保证至少第一臂为永磁材料即可)，U形限位槽36和永磁组件31均贯穿线圈34的卷绕区域。永磁组件31在被驱动从线圈34的第一侧运动至第二侧，并与U形限位槽36的第二臂362接触时，线圈34会进一步感应到U形限位槽36内的磁通量变化，从而提高自感应电量。进一步考虑到永磁组件31和U形限位槽36之间还隔着托板312，因此，为了提高永磁组件31在抵达目的位置时对U形限位槽36的磁力线强度影响的大小，优选的是所述托板312采用可磁化的金属材料制作。

基于一共同的发明构思，在上述任一实施例中所适用的相关扩展实现方案和优选的实现方案，在无需创造性劳动下经过适当推导便可应用于本发明其他实施例的相关技术内容所获得的新的改进方案也属于本发明实施例的保护范围内，在此，不一一赘述。

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 (10)

1.一种自发电开关装置，其特征在于，包括：永磁组件、线圈、第一驱动部和第一止挡部，所述永磁组件具有位于所述线圈第一侧的起始位置和相对所述线圈运动的运动位置，所述第一止挡部设置在所述起始位置且与所述永磁组件磁性相吸，所述驱动部提供驱动所述永磁组件运动的驱动力，所述永磁组件在相对所述线圈运动时使所述线圈产生感应电压。

2.根据权利要求1所述的自发电开关装置，其特征在于，所述第一驱动部由弹性材料制成。

3.根据权利要求1所述的自发电开关装置，其特征在于，还包括第二止挡部，所述第二止挡部位于线圈的第二侧，用于限制所述永磁组件在所述线圈第二侧的位置。

4.根据权利要求3所述的自发电开关装置，其特征在于，所述第二止挡部为软磁材料。

5.根据权利要求3所述的自发电开关装置，其特征在于，还包括复位弹簧，所述复位弹簧设置在所述第二止挡部与所述永磁组件之间或者设置在所述第一止挡部与所述永磁组件之间。

6.根据权利要求1所述的自发电开关装置，其特征在于，所述永磁组件包括第一永磁体和第二永磁体，所述第一永磁体和第二永磁体同极相对固定设置。

7.根据权利要求6所述的自发电开关装置，其特征在于，还包括U形限位槽，所述第一止挡部为所述U形限位槽的第一臂。

8.根据权利要求7所述的自发电开关装置，其特征在于：所述U形限位槽整体为软磁材料。

9.根据权利要求8所述的自发电开关装置，其特征在于，所述永磁组件与所述U形限位槽均贯穿线圈的卷绕区域。

10.根据权利要求1所述的自发电开关装置，其特征在于，还包括信号处理电路板，所述线圈的两端连接到所述信号处理电路板的电源输入接口的两端，用于给信号处理电路板提供电源输入。