CN110794755B - 自发电无线开关及其应用 - Google Patents
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Abstract
一种自发电无线开关及其应用,该自发电无线开关包括:一控制器,用于生成一无线控制信号;一开关板,被驱动用于生成一机械能;以及一微型发电机,所述微型发电机可工作地连接所述开关板,并包括一磁组和一线圈组,所述磁组和所述线圈组相对于彼此地移动,用于将来自于所述开关板的机械能转换为电能并供给所述控制器,以便于以无电池方式驱动所述控制器。
Description
技术领域
本发明涉及一种无线开关,尤其涉及一种自发电无线开关。
背景技术
随着高科技的出现,电子工业经历了非常重要的增长,无线控制器非常普遍地被使用于不同的电子控制设备中。不过即使无线控制器给我们带来了方便,但是现有的许多无线控制器将会污染我们的环境并浪费我们的资源。
首先,所述无线控制器必须使用电池作为电源驱动。因此,在电池的使用周期结束后,使用者必须频繁地用新电池替换旧电池。无线控制器的使用费因电池而变得显著增长。由于大部分的电池为一次性用品,因此废弃的旧电池将会污染我们的环境。因此,土地污染由于浪费的电子元器件而加重,以至于许多国家因为那些电子废弃物而发行严格的环保规定。
相应地,大部分的室内照明设备通常包括一个墙壁开关通过电线电性连接至照明器,用于以开关方式控制所述照明器。尤其是,线路结构必须被预先设计在建筑物的平面图内去显示控制开关的正确位置,从而布置从照明器到控制开关之间的电线。此外,必须通过在墙体上预成型流动线槽,将开关箱、PVC线管、以及电线等嵌入至墙体内部。安装不仅费时,而且还浪费大量的不同材料。更重要的是,它不可能重新定位所述控制开关。否则,所述墙体必须被破坏,为新的电线形成另外的流动线槽。安全关注点是另一个问题,所述开关箱和所述PVC线管必须规定湿度防范和爆炸防护。
为了解决上述问题,现有的室内照明设备也采用了无线开关无线连接至照明器,并以开关方式去控制所述照明器。然而,现有的无线开关有几个缺点。1)使用者不习惯通过外部电源为无线开关充电,比如壁装电源插座等,去操作所述照明器。2)寻找无线开关是非常麻烦的,因为它作为便携式设备可以被储存在建筑物的任何地方。3)当无线开关被设计用于作为固定在墙上的结构,所述无线开关必须由电池驱动。因此,使用者必须在电池的使用周期结束后频繁地更换电池。特别是,使用者必须从墙体上分离无线开关,并拆开所述无线开关的外壳去清洁和替换电池。否则,电池中的电池酸液将会漏出,污染环境以及缩短电池的使用期限。作为结果,所述无线开关由于以上所述缺点不能被广泛使用。
发明内容
本发明的主要目的在于提供一种可靠、安全并且方便作为遥控开关的自发电无线开关,并且能够被广泛应用于日常生活中。
本发明的另一目的在于提供一种自发电无线开关,其中所述自发电无线开关的开关板被按压时,所述开关板的运动会导致微型发电机将机械能转化为电能,以驱动控制器工作,从而所述控制器进一步地以无线控制的方式去控制电子设备。
本发明的另一目的在于提供一种自发电无线开关,其中在所述微型发电机的发电操作中,所述微型发电机的线圈铁芯交替地接触磁组的相反磁极的导磁板,从而使穿过所述线圈铁芯的磁感线发生变向,从而环绕在所述线圈铁芯的电磁线圈产生感应电流,上述感应电流被电压变换后输出电压,从而通过电磁感应的方式将机械能转化为电能,以驱动所述控制器工作。
本发明的另一目的在于提供一种自发电无线开关,其中在一些实施例中,所述开关板是一个悬浮式面板,其在未工作状态,以悬浮地并且平衡地方式被支撑,而被使用者按压时会产生运动,并且在按压操作结束后,因为所述自发电无线开关提供的弹性结构的复位作用,所述开关板也会被驱动恢复至初始的未工作状态。
本发明的另一目的在于提供一种自发电无线开关,其中在一些实施例中,所述磁组连接至可伸缩的弹性构件,从而在一个发电操作中,所述弹性构件变形并恢复原状,导致所述磁组和所述开关板复位,这样所述开关板被悬浮地支撑。
本发明的另一目的在于提供一种自发电无线开关,其中所述线圈铁芯连接至可复原的弹性元件,从而在一个发电操作中,所述弹性元件变形并恢复原状,驱使所述线圈铁芯移动从而所述线圈铁芯得以交替地接触磁组的相反磁极的导磁板从而完成自发电操作。
本发明的另一目的在于提供一种自发电无线开关,其中在一些实施例中,所述自发电无线开关可以提供一个自发电无线开关模组,所述自发电无线开关模组可以进行二次开发,并搭配不同外观设计的外壳及按键,就能开发出各自特色的自发电无线开关。
本发明的另一目的在于提供一种自发电无线开关,其中在一些实施例中,所述自发电无线开关模组提供一个或多个摆臂,将形成按键的盖板与所述摆臂耦接,所述盖板被按压时,能够通过所述摆臂启动所述自发电无线开关模组的发电操作,从而所述自发电无线开关模组能够方便地与不同样式的按键盖板搭配。
本发明的另一目的在于提供一种自发电无线开关,其中在一些实施例中,所述摆臂通过弹性元件连接至线圈铁芯,所述摆臂运动时,所述弹性元件经历形变和复原使得所述线圈铁芯得以接触磁组的相反磁极的导磁板,从而能够实现自发电操作。
为达到以上目的,本发明提供一种自发电无线开关,其包括:至少一个微型发电机以及一个控制器,所述控制器可工作地连接至所述微型发电机以用于产生无线控制信号并发送给一个电子设备。所述微型发电机包括一个磁组和一个线圈组,其彼此之间相对运动,通过所述线圈组产生感应电流。所述线圈组包括一个线圈铁芯和一个环绕于所述线圈铁芯的线圈从而形成一个电磁线圈。所述磁组被设置于所述线圈组的一侧并与所述线圈组的中心线对应地排列。所述磁组包括一个永磁体和被分别设置于所述永磁体的相反磁极的两个导磁板。
相应地,所述自发电无线开关进一步包括一个支撑板,其中所述微型发电机被所述支撑板支撑。两个可滑动面板对称间隔地延伸于所述支撑板,其中各个所述可滑动面板具有一个形成于其中的滑动槽。所述磁组的两侧以可滑动方式安装于所述可滑动面板的滑动槽。
在一个实施例中,所述线圈铁芯的一端伸出所述线圈以形成一个突出部分,其中所述线圈的延伸部分接触所述导磁板。
相应地,所述导磁板的两个延伸部分伸出所述永磁体在所述延伸部分之间形成一个磁隙。所述线圈铁芯的突出部分被设置于所述磁隙之间,其中当所述磁组上下移动时,所述线圈铁芯的突出部分能够在所述磁隙中被移动,并以交替方式去接触所述磁性传导面板的延伸部分的内侧。
相应地,所述磁组进一步包括一个具有一内部容纳腔的外部支撑支架,其中所述永磁体和所述导磁板被支撑于所述外部支撑支架的所述内部容纳腔之间。所述外部支撑支架进一步具有两个延伸于其两侧的可滑动构件,分别可滑动地结合于所述滑动面板的所述滑动槽。
相应地,所述支撑板进一步具有一个凸台,其中开关板的中部被可枢转地连接至所述支撑板的所述凸台,以便于在所述支撑板上可枢转地连接所述开关板。所述磁组耦接于所述开关板的一端,所述线圈组固定于所述支撑板。
相应地,所述开关板进一步具有两个延伸于其两侧的接合臂以及两个分别一体地形成于所述接合臂的两个自由端的接合勾。所述接合勾可拆卸式连接于所述外部支撑支架。
相应地,所述开关板具有一个形成于其底部的面板容纳腔,其中所述磁组被耦接于所述开关板的面板容纳腔的内壁。
相应地,一个弹性元件的一端耦接于所述支撑板,另一端耦接于所述线圈铁芯。
相应地,所述线圈铁芯具有一个W型,包括一个中间铁芯臂和两个侧铁芯臂,其中所述中间铁芯臂间隔地位于所述两个侧铁芯臂之间。所述弹性元件具有一个U型形状,其重叠设置于所述线圈铁芯上。所述弹性元件的弹性臂长于所述线圈铁芯的侧铁芯臂。所述弹性元件的弹性臂耦接于所述支撑板。
所述线圈铁芯具有一个线圈缠绕其附近的中间铁芯主体,一第一铁芯臂和以第二铁芯臂,其中所述第一和第二铁芯臂分别朝向相反方向地延伸于所述中间铁芯主体。所述第一铁芯臂可枢转地耦接于所述支撑板以使所述线圈铁芯的能够实现旋转运动。所述第二铁芯臂延伸于所述磁隙之间。所述磁组固定于所述支撑板。
所述自发电无线开关进一步包括一个呈环形的外构架以连接于所述支撑板和开关板的外边缘部。
相应地,在一些实施例中,三个微型发电机以交替方式被支撑于所述支撑板的上下部分,其中三个开关板分别耦接至所述微型发电机并且以并行的顺序耦接于所述支撑板。
根据本发明的另一方面,本发明提供一种自发电无线开关,其包括:
一控制器,用于生成一无线控制信号;
一开关板,被驱动用于生成一机械能;以及
一微型发电机,所述微型发电机可工作地连接所述开关板,并包括一磁组和一线圈组,所述磁组和所述线圈组相对于彼此地产生移动,用于将来自于所述开关板的机械能转换为电能并供给所述控制器,以便于以无电池方式驱动所述控制器。
在一个实施例中,所述线圈组包括一线圈铁芯和通过一线圈缠绕所述线圈铁芯而形成的一电磁线圈,其中所述线圈铁芯的一突出部分被延伸并与所述磁性感应地接触,通过所述电磁线圈生成感应电流。
在一个实施例中,所述磁组包括两个导磁板和一个夹设于所述导磁板之间的永磁体,并在其间形成一磁隙,其中所述线圈铁芯的突出部分延伸于所述磁隙之内,以磁性感应地去接触所述磁组。
在一个实施例中,所述线圈组进一步包括连接于所述线圈铁芯的一弹性元件,当所述线圈铁芯与所述磁组磁性感应地作用时,所述弹性元件用于提供一回弹力。
在一个实施例中,所述磁组连接于所述开关板,以传递所述机械能至所述微型发电机。
在一个实施例中,所述磁组连接于所述开关板,以传递所述机械能至所述微型发电机。
在一个实施例中,所述的自发电无线开关进一步包括一支撑板,其中所述线圈组被所述支撑板支撑,所述开关板可枢转地连接于所述支撑板。
在一个实施例中,所述磁组进一步包括一具有一内部容纳腔的外部支撑支架,所述永磁体和所述导磁板被支撑于所述外部支撑支架的所述内部容纳腔之内。
在一个实施例中,所述磁组进一步包括两个滑动面板,其对称间隔地延伸于所述支撑板,以在所述滑动面板之间形成一滑动腔,其中所述外部支撑支架进一步具有两个延伸于其两边的滑动元件,以分别可滑动地设置于所述滑动面板的滑动槽,以使所述外部支撑支架在所述滑动腔内可移动。
在一个实施例中,所述开关板进一步具有两个延伸于其两边的接合臂,以及分别一体地在所述接合臂的两个自由端形成的接合勾,其中当所述接合勾可拆卸式连接于所述外部支撑支架时,所述磁组在所述两个接合臂之间的位置被支撑于所述开关板的一面板容纳腔内。
在一个实施例中,所述线圈铁芯具有一W型形状,包括一中间铁芯臂和两个侧铁芯臂,其中所述电磁线圈设于所述中间铁芯臂,所述突出部分形成于所述中间铁芯臂的一自由端。
在一个实施例中,所述弹性元件具有一U型形状,其包括两个会被弯曲变形生成施加给所述线圈铁芯的所述回弹力的回弹臂。
在一个实施例中,所述的自发电无线开关进一步包括一支撑板和一弹性构件,其连接所述支撑板以抵压所述磁组,其中所述线圈组支撑于所述支撑板,所述开关板可移动的连接于所述支撑板从而移动所述磁组,以便于传递所述机械能至所述微型发电机。
在一个实施例中,所述的自发电无线开关进一步包括一控制模块,其可工作地连接至所述控制器用于生成不同的控制指令,其中所述控制模块设置有一个或多个启动器,其安装于所述开关板内,以至于当所述开关板被按压去驱动其中一个所述启动器作动的同时,所述控制器通过所述控制指令生成所述无线控制信号。
在一个实施例中,所述开关板具有一个或多个形成于其一外表面上的驱动区域,其中所述启动器分别在其驱动区域内并位于所述开关板的外表面下方。
在一个实施例中,所述线圈铁芯具有一T型形状,其包括一铁芯臂,其中所述电磁线圈形成于所述铁芯臂,所述突出部分位于所述铁芯臂的一自由端。
在一个实施例中,所述控制器包括用于生成所述无线控制信号的一信号发生器,可工作地连接至所述微型发电机以用于存储所述微型发电机生成的所述电能的一储能器,以及可工作地连接至所述储能器以用于为所述信号发生器将存储于所述储能器中的电能电压变换为一可用能源的一电压变换器。
根据本发明的另外一方面,本发明提供一种自发电无线开关,其包括:
至少一微型发电机,其包括:一磁组,一线圈铁芯,一电磁线圈和一弹性元件;其中所述磁组包括一永磁体和设置在所述永磁体相反两侧的形成相反磁极的两个导磁板,其中所述电磁线圈设置在所述线圈铁芯的周围,所述弹性元件连接于所述线圈铁芯;
至少一开关板,其可工作地联接于所述微型发电机;以及
一控制器,其中所述线圈铁芯接触其中一个所述导磁板,所述电磁线圈电性连接于所述控制器,其中当所述开关板被按压时,所述开关板用于抵压所述磁组使所述磁组移动,并且藉由所述弹性元件的变形和复原,所述线圈铁芯接触另一个所述导磁板,使所述电磁线圈中产生感应电流,以供给所述控制器从而电力驱动所述控制器生成无线控制信号。
根据本发明的一个实施例,所述磁组的两个所述导磁板各自具有延伸越过所述永磁体的突出部分,在两个所述突出部分之间形成磁隙,其中所述线圈铁芯包括一铁芯臂,所述铁芯臂的远端被置于所述磁隙中,以在所述磁隙中交替地接触两个所述导磁板的内表面。
根据本发明的一个实施例,所述线圈铁芯还包括一连接臂,其一体地延伸于所述铁芯臂的近端,其中所述连接臂连接于所述弹性元件。
根据本发明的一个实施例,所述连接臂横向地延伸于所述铁芯臂并使所述线圈铁芯呈T型。
根据本发明的一个实施例,所述电磁线圈环绕于所述铁芯臂,所述电磁线圈圈数为150-2000圈,其中所述电磁线圈导线直径为0.08mm-0.3mm。
根据本发明的一个实施例,所述弹性元件以层叠方式与所述线圈铁芯相组装。
根据本发明的一个实施例,所述弹性元件与所述线圈铁芯相组装使所述弹性元件形成所述线圈铁芯的延伸段从而形成整体的延长形结构。
根据本发明的一个实施例,所述弹性元件包括中部以及延伸于所述中部并且互相间隔地排列的两个弹性臂,以形成U型结构,其中所述弹性元件的所述中部与所述线圈铁芯的所述连接臂相连接,所述线圈铁芯的所述铁芯臂位于两个所述弹性臂之间的位置,并且使所述电磁线圈位于所述两个弹性臂之间。
根据本发明的一个实施例,所述线圈铁芯的所述铁芯臂的长度大于两个所述弹性臂的长度。
根据本发明的一个实施例,所述开关板包括一基板以及设置于所述基板底侧的推动臂,其中当所述基板被按压时,所述推动臂抵压所述磁组以驱动所述磁组移动。
根据本发明的一个实施例,所述基板包括一基板主体,所述推动臂一体地延伸于所述基板主体底侧的中部位置。
根据本发明的一个实施例,所述磁组进一步地包括一塑胶外部支撑支架,以容纳所述永磁体和所述导磁板,其中所述推动臂抵压所述外部支撑支架。
根据本发明的一个实施例,所述的自发电无线开关还包括一支撑板,其中所述开关板可活动地安装于所述支撑板,以用于产生机械能,其中所述微型发电机设置在所述开关板和所述支撑板形成的容纳空间之内。
根据本发明的一个实施例,所述支撑板包括一底板主体,和延伸于所述底板主体的阻挡部,其中所述开关板的所述基板进一步地包括自基板主体底侧延伸的接合部,其中所述阻挡部和所述接合部相扣合使所述开关板相对于所述支撑板可枢转地活动。
根据本发明的一个实施例,所述支撑板的所述阻挡部设置有向外侧凸起地延伸的阻挡凸起,其中所述开关板的所述基板的所述接合部设置有向内侧凸起地延伸的勾体,其中所述勾体扣合于所述阻挡凸起,以使所述开关板的所述接合部在所述阻挡部的外侧移动。
根据本发明的一个实施例,所述支撑板的所述阻挡部设置有向内侧凸起地延伸的阻挡凸起,其中所述开关板的所述基板的所述接合部设置有向外侧凸起地延伸的勾体,其中所述勾体扣合于所述阻挡凸起,以使所述开关板的所述接合部在所述阻挡部的内侧移动。
根据本发明的一个实施例,所述支撑板的所述阻挡部设置有多个定位孔,所述开关板的所述接合部形成有多个定位凸起,其中所述定位凸起定位于所述定位孔中并且能够在所述定位孔中滑动。
根据本发明的一个实施例,所述支撑板的所述阻挡部设置有多个定位凸起,所述开关板的所述接合部形成有多个定位孔,其中所述定位凸起定位于所述定位孔中并且能够在所述定位孔中滑动。
根据本发明的一个实施例,所述的自发电无线开关还包括一弹性构件,其中所述磁组被所述弹性构件支撑,当所述开关板被使用者按压时,所述磁组抵压所述弹性构件使所述弹性构件变形,而使用者按压操作结束后,所述弹性构件复原从而使所述磁组和所述开关板回到初始状态,从而所述开关板形成一个悬浮式面板。
根据本发明的一个实施例,所述的自发电无线开关还包括一弹性构件,其位于所述磁组和所述支撑板之间,其中所述磁组被所述弹性构件支撑,当所述开关板被使用者按压时,所述磁组抵压所述弹性构件使所述弹性构件变形,而使用者按压操作结束后,所述弹性构件复原从而使所述磁组和所述开关板回到初始状态,从而所述开关板形成一个悬浮式面板。
根据本发明的一个实施例,所述磁组进一步地包括一塑胶外部支撑支架,以容纳所述永磁体和所述导磁板,其中所述弹性构件实施为压缩弹簧,其两端分别安装于所述外部支撑支架和所述支撑板。
根据本发明的一个实施例,所述的自发电无线开关还包括一支撑板,其中所述开关板可活动地安装于所述支撑板,以用于产生机械能,其中所述微型发电机设置在所述开关板和所述支撑板形成的容纳空间之内,其中所述支撑板包括一底板主体和延伸于所述底板主体的固定柱,其中所述弹性元件的两个所述弹性臂连接于所述固定柱。
根据本发明的一个实施例,其中在未工作时,所述线圈铁芯与所述磁组底部的一个所述导磁板接触,当所述开关板被按压时,所述弹性元件产生弯曲形变并复原,驱使所述线圈铁芯离开底部的所述导磁板而与所述磁组顶部的另一个所述导磁板接触。
根据本发明的一个实施例,所述控制器包括一微型控制器,可工作地联接于所述微型控制器的一储能器,一电压变换器和一信号发生器,其中所述储能器将所述电磁线圈产生的感应电流的电能储存,经所述电压变换器稳压后供电给所述信号发生器,所述信号发生器用于发送无线控制信号。
根据本发明的一个实施例,所述开关板进一步地包括设置于所述基板顶部的至少一盖板,在所述基板和所述盖板之间设置有至少一控制模块,所述控制模块用于产生按键指令并可工作地联接至所述控制器,当所述盖板被按压时,所述控制模块中对应产生所述按键指令的电路被接通,从而所述控制器基于所述按键指令进一步地完成发送所述无线控制信号。
根据本发明的一个实施例,在上述自发电无线开关中,所述控制模块包括一个或多个启动器,以及一控制电路板,所述控制电路板具有一组或多组接触电极,各组所述接触电极包括两个未接通的接触电极,其中所述盖板形成有对应所述启动器的一个或多个按键驱动区域,其中当一个所述驱动区域被按压时,所述启动器将对应的两个所述接触电极之间的电路接通。
根据本发明的一个实施例,所述盖板是柔性不导电材料,所述启动器由导电材料制成。
根据本发明的一个实施例,所述盖板是柔性玻璃,所述启动器由导电橡胶材料制成。
根据本发明的另外一方面,本发明提供一种悬浮式开关板,应用于一开关,其中所述开关包括一支撑板,和一弹性构件,其中所述悬浮式开关板可枢转地组装于所述支撑板,并且在一未工作状态中,所述悬浮式开关板被基于所述弹性构件提供的弹性支撑力而悬浮地并且平衡地被支撑,其中当所述悬浮式开关板被使用者按压时,所述弹性构件产生形变,而当所述使用者按压操作结束后,所述弹性构件从形变中复原,以使所述悬浮式开关板基于所述弹性构件产生的复位功能而回到所述未工作状态。
根据本发明的一个实施例,所述弹性构件是一压缩弹簧,在所述悬浮式开关板被使用者按压时,所述压缩弹簧被压缩而储存弹性势能,而当所述使用者按压操作结束后,所述压缩弹簧弹回至初始状态,以使所述悬浮式开关板相应地回到所述未工作状态。
根据本发明的一个实施例,所述开关是自发电无线开关,其进一步地包括一微型发电机,其中所述微型发电机包括一磁组,和与所述磁组产生相对移动的线圈组,其中所述弹性构件安装于所述磁组和所述支撑板之间。
根据本发明的一个实施例,所述悬浮式开关板和所述支撑板通过对应的勾体和止挡凸起相扣合从而形成止挡配合。
根据本发明的一个实施例,所述悬浮式开关板和所述支撑板通过对应的定位凸起和定位孔形成可滑动配合。
根据本发明的一个实施例,所述开关还包括一控制器,用于生成一无线控制信号,其中所述磁组包括一永磁体和设置在所述永磁体相反两侧的形成相反磁极的两个导磁板,所述线圈组包括一线圈铁芯和一电磁线圈,其中所述电磁线圈设置在所述线圈铁芯的周围,所述微型发电机还包括一弹性元件,其中所述弹性元件连接于所述线圈铁芯,其中所述线圈铁芯接触其中一个所述导磁板,所述电磁线圈电性连接于所述控制器,其中当所述悬浮式开关板被按压时,所述悬浮式开关板用于抵压所述磁组使所述磁组移动,并且藉由所述弹性元件的变形和复原,所述线圈铁芯接触另一个所述导磁板,使所述电磁线圈中产生感应电流,以供给所述控制器从而电力驱动所述控制器生成所述无线控制信号。
根据本发明的一个实施例,所述悬浮式开关板包括一基板以及设置于所述基板底侧的推动臂,其中当所述基板被按压时,所述推动臂抵压所述磁组以驱动所述磁组移动。
根据本发明的一个实施例,所述基板包括一基板主体,所述推动臂一体地延伸于所述基板主体底侧的中部位置。
根据本发明的一个实施例,所述磁组进一步地包括塑胶一外部支撑支架,以容纳所述永磁体和所述导磁板,其中所述推动臂抵压所述外部支撑支架。
根据本发明的一个实施例,其中所述弹性构件组装于所述外部支撑支架和所述支撑板之间。
根据本发明的另外一方面,本发明提供一种自发电无线开关,其包括:
至少一微型发电机,其包括:一磁组,一线圈铁芯,一电磁线圈,一弹性元件和一摆臂;其中所述磁组包括一永磁体和设置在所述永磁体相反两侧的形成相反磁极的两个导磁板,其中所述电磁线圈设置在所述线圈铁芯的周围,所述弹性元件连接于所述线圈铁芯,所述摆臂连接于所述弹性元件;
至少一开关板,其可工作地联接于所述摆臂;以及
一控制器,其中所述线圈铁芯接触其中一个所述导磁板,所述电磁线圈电性连接于所述控制器,其中当所述开关板被按压时,所述开关板用于驱动所述摆臂移动,使所述弹性元件产生变形并且所述弹性元件复原时,驱动所述线圈铁芯接触另一个所述导磁板,使所述电磁线圈中产生感应电流,以供给所述控制器从而电力驱动所述控制器生成无线控制信号。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述磁组的两个所述导磁板各自具有延伸越过所述永磁体的突出部分,在两个所述突出部分之间形成磁隙,其中所述线圈铁芯包括一铁芯臂,所述铁芯臂的远端被置于所述磁隙中,以在所述磁隙中交替地接触两个所述导磁板的内表面。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述线圈铁芯还包括一连接臂,其一体地延伸于所述铁芯臂的近端,其中所述连接臂连接于所述弹性元件。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述连接臂横向地延伸于所述铁芯臂并使所述线圈铁芯呈T型。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述电磁线圈设置于所述铁芯臂周围,并且所述电磁线圈圈数为150-2000圈,其中所述电磁线圈导线直径为0.08mm-0.3mm。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述弹性元件以层叠方式与所述线圈铁芯相组装。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述弹性元件与所述线圈铁芯相组装使所述弹性元件形成所述线圈铁芯的延伸段从而形成整体的延长形结构。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述弹性元件包括一中部弹性臂和延伸于所述中部弹性臂两端的两个安装臂,其中一个所述安装臂连接于所述线圈铁芯,另一个所述安装壁连接于所述摆臂。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,两个所述安装臂分别横向地延伸于所述中部弹性臂两端以使所述弹性元件呈H型结构。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,还包括一支撑板和一顶盖,所述顶盖包括至少一盖体,以与所述支撑板组装成一壳体以容纳所述微型发电机,其中所述壳体在一端侧具有开孔,藉由所述开孔的设置,所述开关板能够与所述摆臂相连接。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述开关板包括一个或多个基板,各个所述基板包括形成一按压板的一基板主体以及自所述基板主体底侧延伸的接合部,所述接合部和所述摆臂一体成形。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述开关板包括一个或多个基板,各个所述基板包括形成一按压板的一基板主体以及自所述基板主体一端部的底侧延伸的一接合部,所述接合部和所述摆臂可拆卸地连接。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述开关板的所述接合部设置有一定位部,所述定位部具有定位槽,所述摆臂远离所述弹性元件的一端可拆卸地限位于所述定位部。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述摆臂远离所述弹性元件的一端形成有定位槽,开关板的所述接合部一端部限位于所述定位槽。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述盖体中部位置两侧分别形成凸起的固定轴,所述开关板还包括自所述基板主体两侧延伸的具有安装孔的安装部,所述固定轴安装于所述安装孔使所述基板可活动地安装于所述盖体。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述盖体中部位置两侧分别形成安装孔,所述开关板还包括自所述基板主体两侧延伸的具有固定轴的安装部,所述固定轴安装于所述安装孔使所述基板可活动地安装于所述盖体。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述线圈铁芯还设置有铁芯套,其中所述铁芯套套设于所述线圈铁芯的所述铁芯臂,其中所述支撑板包括一底板主体和自所述底板主体延伸的相间隔的两个或多个立柱,其中所述铁芯套可活动地安装于相邻的两个所述立柱之间。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,各个所述定柱具有限位槽,所述铁芯套在两侧分别形成限位轴,所述限位轴可滑动地定位于所述限位槽。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述磁组还包括外部支撑支架,其中所述外部支撑支架用于容纳所述磁组,所述外部支撑支架安装于所述支撑板。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,还包括一线圈支架,其套设于所述线圈铁芯的铁芯臂,其中所述铁芯臂可摆动地设于所述线圈支架,所述电磁线圈环绕于所述线圈支架。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述线圈支架与所述磁组的所述外部支撑支架相组装或一体成形。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述支撑板包括一底板主体,和凸起地延伸于所述底板主体的支点部,其中所述支点部位于相邻两个所述立柱之间并用于支撑所述铁芯套,所述线圈铁芯相对于所述支点部转动以交替地接触两个所述导磁板。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关中,所述控制器包括一微型控制器,可工作地联接于所述微型控制器的一储能器,一电压变换器和一信号发生器,其中所述储能器将所述电磁线圈产生的感应电流的电能储存,经所述电压变换器电压变换以稳压后供电给所述信号发生器,所述信号发生器用于发送无线控制信号。
根据本发明的另外一方面,本发明还提供一种自发电无线开关模组,其适合于与开关板可拆卸地组装从而形成一个自发电无线开关,其中所述自发电无线开关模组包括:
至少一微型发电机,其包括:一磁组,一线圈铁芯,一电磁线圈,一弹性元件和一摆臂;其中所述磁组包括一永磁体和设置在所述永磁体相反两侧的形成相反磁极的两个导磁板,其中所述电磁线圈设置在所述线圈铁芯的周围,所述弹性元件连接于所述线圈铁芯,所述摆臂连接于所述弹性元件;
一壳体,用于容纳所述微型发电机,其中所述壳体在一端侧具有至少一开孔,以露出所述摆臂,其中所述开关板适合于与所述摆臂可拆卸地组装;以及
一控制器,其中所述线圈铁芯接触其中一个所述导磁板,所述电磁线圈电性连接于所述控制器,其中当所述开关板被按压时,所述开关板用于驱动所述摆臂移动,使所述弹性元件产生变形并且所述弹性元件复原时,驱动所述线圈铁芯接触另一个所述导磁板,使所述电磁线圈中产生感应电流,以供给所述控制器从而电力驱动所述控制器生成无线控制信号。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关模组中,所述壳体包括一支撑板和与所述支撑板相组装的一顶盖,其中所述顶盖在一端侧形成所述开孔。
在一个实施例中,针对上述自发电无线开关模组,所述开关板包括一个或多个基板,各个所述基板包括形成一按压板的一基板主体以及自所述基板主体一端部的底侧延伸的一接合部,所述接合部和所述摆臂可拆卸地连接。
在一个实施例中,针对上述自发电无线开关模组,所述开关板的所述接合部设置有一定位部,所述定位部具有定位槽,所述摆臂远离所述弹性元件的一端可拆卸地限位于所述定位部。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关模组中,所述摆臂远离所述弹性元件的一端形成有定位槽,开关板的所述接合部一端部限位于所述定位槽。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关模组中,所述盖体中部位置两侧分别形成凸起的固定轴,所述开关板还包括自所述基板主体两侧延伸的具有安装孔的安装部,所述固定轴安装于所述安装孔使所述基板可活动地安装于所述盖体。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关模组中,所述盖体中部位置两侧分别形成安装孔,所述开关板还包括自所述基板主体两侧延伸的具有固定轴的安装部,所述固定轴安装于所述安装孔使所述基板可活动地安装于所述盖体。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关模组中,所述磁组的两个所述导磁板各自具有延伸越过所述永磁体的突出部分,在两个所述突出部分之间形成磁隙,其中所述线圈铁芯包括一铁芯臂,所述铁芯臂的远端被置于所述磁隙中,以在所述磁隙中交替地接触两个所述导磁板的内表面。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关模组中,所述线圈铁芯呈T型,所述弹性元件呈H形,并且所述弹性元件设置于所述线圈铁芯和所述摆臂之间。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关模组中,所述支撑板包括一底板主体和延伸于所述底板主体的至少一支点部,所述线圈铁芯相对于所述支点部转动以交替地接触两个所述导磁板。
在一个实施例中,在上述自发电无线开关模组中,所述支撑板还包括延伸于所述底板主体并位于所述支点部的两个立柱,其中所述线圈铁芯还设置有一铁芯套,其中所述铁芯套被可滑动地限位于两个所述立柱之间。
根据本发明的另外一方面,本发明提供一种自发电无线开关,其包括:至少一微型发电机,其包括:一磁组,一线圈铁芯,一电磁线圈,一弹性元件,一摆臂和一支点装置;其中所述磁组包括一永磁体和设置在所述永磁体相反两侧的形成相反磁极的两个导磁板,其中所述电磁线圈设置在所述线圈铁芯的周围,所述弹性元件连接于所述线圈铁芯,所述摆臂连接于所述弹性元件,所述支点装置形成一通孔,所述线圈铁芯穿过所述通孔并接触其中一个所述导磁板,所述支点装置在所述通孔的两侧为所述线圈铁芯提供两个摆动支点;
至少一开关板,其可工作地联接于所述摆臂;以及
一控制器,其中所述线圈铁芯接触其中一个所述导磁板,所述电磁线圈电性连接于所述控制器,其中当所述开关板被按压时,所述开关板用于驱动所述摆臂移动,使所述弹性元件产生变形并且所述弹性元件复原时,驱动所述线圈铁芯接触另一个所述导磁板,使所述电磁线圈中产生感应电流,以供给所述控制器从而电力驱动所述控制器生成无线控制信号。
在一个实施例中,所述支点装置包括互相间隔地设置的第一和第二支点元件,以形成所述通孔,所述第一和第二支点元件分别位于所述线圈铁芯的相反两侧以提供两个所述摆动支点。
在一个实施例中,所述支点装置包括分别横向地延伸于所述第一和第二支点元件的第一和第二导磁臂,所述磁组设置于所述第一和第二导磁臂之间。
在一个实施例中,所述支点装置包括分别横向地延伸于所述第一和第二支点元件的第一和第二导磁臂,其中两个所述导磁板分别与所述第一和第二导磁臂一体成形。
在一个实施例中,所述第一支点元件和所述第一导磁臂形成铁芯材制的第一支点单元,所述第二支点元件和所述第二导磁臂形成铁芯材制的第二支点单元,从而所述第一和第二导磁臂进一步地起到导磁作用
根据本发明的另外一方面,本发明提供一种自发电无线开关用于控制电子设备的方法,其中所述自发电无线开关包括一个微型发电机,其包括磁组和线圈组,所述磁组包括永磁体和位于所述永磁体两侧的具有相反磁极的第一和第二导磁板,所述线圈组包括线圈铁芯,环绕于所述线圈铁芯的铁芯臂的电磁线圈,以及连接于所述线圈铁芯的弹性元件,其中所述方法包括如下步骤:
(a)回应于使用者对开关板的基板的按压动作,所述基板驱动推动臂移动,所述推动臂驱动所述磁组移动,同时所述磁组的所述第一导磁板藉由磁性吸力带动所述线圈铁芯移动,使所述弹性元件产生弯曲形变以储存势能并产生反向回弹力;
(b)当所述弹性元件的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯和所述第一导磁板之间的所述磁性吸力时,所述弹性元件恢复原状并驱使所述线圈铁芯脱离所述第一导磁板,并与所述磁组的所述第二导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈中相应地产生感应电流;以及
(c)所述感应电流的电能经储存和电压变换再供电给控制器的无线信号发生器发送控制指令,并进一步地控制所述电子设备的预设操作。
根据本发明的一个实施例,在步骤(a)中,所述磁组被驱动而移动时,进一步地包括步骤:所述磁组抵压弹性构件使所述弹性构件产生形变,这样当所述使用者结束所述按压动作时,所述弹性构件复位从而驱动所述磁组和所述开关板回到初始的未工作状态。
根据本发明的一个实施例,在步骤(a)中,所述弹性构件实施为一个压缩弹簧,所述磁组抵压弹性构件使所述弹性构件收缩以储存弹性势能,当所述使用者结束所述按压动作时,所述弹性构件复位从而驱动所述磁组和所述开关板回到初始的所述未工作状态。
根据本发明的一个实施例,在步骤(a)中,还包括步骤:通过一体地延伸于所述基板底侧中部的推动臂来驱动所述磁组移动,或者所述基板作用于连接于所述磁组的所述推动臂并推动所述磁组移动。
根据本发明的一个实施例,在未工作状态,所述线圈铁芯的所述铁芯臂的远端与底部的所述第一导磁板相接触,所述方法还包括步骤:当所述弹性元件从形变状态复原,并且所述磁组被进一步地按压而使所述第二导磁板到达所述未工作状态时所述第一导磁板所处的位置附近时,所述线圈铁芯的所述铁芯臂的远端与所述磁组的所述第二导磁板接触从而导致穿过所述线圈铁芯的磁感线发生反向改变。
根据本发明的一个实施例,在步骤(a)中,还包括步骤:回应于使用者按压所述开关板的所述基板的邻近一侧的所述止挡凸起的边缘位置时,所述基板以另一侧的所述止挡凸起为支点而类似杠杆地移动。
根据本发明的一个实施例,在步骤(a)中,还包括步骤:回应于使用者按压所述开关板的所述基板的中部位置时,所述基板驱动所述推动臂移动,两侧的勾体被驱使远离所述止挡凸起地移动。
根据本发明的一个实施例,在步骤(a)中还包括按键指令采集的步骤:回应于使用者按压所述开关板的盖板,所述盖板驱动启动器移动以与用于产生按键指令的控制电板板对应的两个相间隔的电极相接触,以将所述电极通过启动器的导体将电路接触,从而产生按键指令。
根据本发明的一个实施例,在步骤(c)中,所述信号发生将所述无线控制信号发送给对应的所述电子设备,从而控制所述电子设备的所述预设操作,
根据本发明的一个实施例,在步骤(c)中,所述信号发生将所述无线控制信号发送给一个智能中央控制单元,所述智能中央控制单元进一步地控制对应的一个或多个电子设备的所述预设操作。
根据本发明的一个实施例,在步骤(c)中,所述电子设备的所述预设操作包括控制所述电子设备的启动和关闭。
根据本发明的一个实施例,在步骤(c)中,所述电子设备的所述预设操作包括控制所述电子设备的参数设定和调整。
根据本发明的一个实施例,所述电子设备选自照明器、空调、电风扇、电子显示设备、智能窗帘、智能门、音效设备、电子安防设备、电子呼叫救护设备和电子门铃中的一种或几种。当然上述具体的电子设备只作为举例,在实际应用中还可以应用于可能的需要开关的其他电子设备。
根据本发明的另外一方面,本发明提供一种自发电无线开关的自发电方法,其中所述方法包括如下步骤:
(i)回应于使用者对开关板的基板的按压动作,所述基板驱动推动臂移动,所述推动臂驱动磁组移动,同时所述磁组的永磁体底侧的第一导磁板藉由磁性吸力带动线圈铁芯移动,使连接于线圈铁芯的弹性元件产生弯曲形变以储存势能并产生反向回弹力;以及
(ii)当所述弹性元件的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯和所述第一导磁板之间的所述磁性吸力时,所述弹性元件恢复原状并驱使所述线圈铁芯脱离所述第一导磁板,并与所述磁组的所述永磁体顶侧的第二导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,使环绕于所述线圈铁芯的电磁线圈中相应地产生感应电流,从而得以将所述开关板产生的机械能转化为电能。
在步骤(i)中,所述磁组被驱动而移动时,进一步地包括步骤:所述磁组抵压弹性构件使所述弹性构件产生形变,这样当所述使用者结束所述按压动作时,所述弹性构件复位从而驱动所述磁组和所述开关板回到初始的未工作状态。
根据本发明的另外一方面,本发明提供一种利用自发电无线开关控制电子设备的方法,其中所述自发电无线开关包括自发电无线开关模组和一个或多个开关板,其中所述自发电无线开关模组包括一个微型发电机,其包括磁组和线圈组,所述磁组包括永磁体和位于所述永磁体两侧的具有相反磁极的第一和第二导磁板,所述线圈组包括线圈铁芯,设于所述线圈铁芯的铁芯臂周围的电磁线圈,连接于所述线圈铁芯的弹性元件,以及连接于所述弹性元件的摆臂,其中所述开关板通过一定位部与所述摆臂可工作地联接,其中所述方法包括如下步骤:
(A)回应于使用者对所述开关板的基板的远离所述定位部的那一侧顶表面的按压动作,所述定位部的移动驱动所述摆臂移动,使所述弹性元件产生弯曲变形并产生回弹力;
(B)当所述弹性元件的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯和所述第一导磁板之间的磁性吸力时,所述弹性元件恢复原状并驱使所述线圈铁芯脱离所述第一导磁板,并与所述磁组的所述第二导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈中相应地产生感应电流;以及
(C)所述感应电流的电能经储存和电压变换再供电给控制器的无线信号发生器发送控制指令,进一步地控制电子设备的预设操作。
在一个实施例中,所述方法还包括步骤:
(D)回应于使用者对所述开关板的基板的邻近所述定位部的那一侧顶表面的按压动作,所述定位部的移动驱动所述摆臂移动,使所述弹性元件产生弯曲变形并产生回弹力;
(E)当所述弹性元件的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯和底部的所述第二导磁板之间的所述磁性吸力时,所述弹性元件恢复原状并驱使所述线圈铁芯脱离所述第二导磁板,并与所述磁组的所述第一导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈中相应地产生感应电流;以及
(F)所述感应电流的电能经储存和电压变换再供电给控制器的无线信号发生器发送控制指令,进一步地控制所述电子设备的另一预设操作。
在一个实施例中,所述方法步骤(A)至(C)和步骤(D)至(E)分别控制所述电子设备的启动和关闭功能。
在一个实施例中,所述方法中,在初始未工作状态,所述线圈铁芯的所述铁芯臂的远端与顶部的所述第一导磁板相接触,这样所述方法中:在步骤(B)中,所述弹性元件从朝向底侧方向的弯曲形变的状态复原时,使所述线圈铁芯的所述铁芯臂的远端与所述磁组的底部的所述第二导磁板接触从而导致穿过所述线圈铁芯的磁感线发生反向改变;在步骤(E)中,所述弹性元件从朝向顶侧方向的弯曲形变状态复原时,使所述线圈铁芯的所述铁芯臂的远端与所述磁组的顶部的所述第一导磁板接触从而导致穿过所述线圈铁芯的磁感线发生反向改变。
在一个实施例中,所述方法中,所述线圈铁芯在切换相接触的所述导磁板的过程中,还包括步骤:所述线圈铁芯相对于凸起地延伸于支撑板的底板主体的支点部转动,从而类似杠杆地快速地交替地接触相反磁极的导磁板。
在一个实施例中,所述方法还包括步骤:回应于所述使用者对所述开关板的所述基板的按压操作,所述开关板的所述基板相对于所述自发电无线开关模组的盖体两侧的固定轴转动,相应地驱动所述定位部翘起和回落。
在一个实施例中,所述方法中所述信号发生将所述无线控制信号发送给对应的所述电子设备,从而控制所述电子设备的所述预设操作,
在一个实施例中,所述方法中所述信号发生将所述无线控制信号发送给一个智能中央控制单元,所述智能中央控制单元进一步地控制对应的一个或多个电子设备的所述预设操作。
根据本发明的另外一方面,本发明提供一种自发电无线开关的自发电方法,其中所述方法包括如下步骤:
(I)回应于使用者对所述开关板的基板的远离定位部的那一侧顶表面的按压动作,所述定位部的移动驱动摆臂移动,使延伸于所述摆臂和线圈铁芯之间的弹性元件产生弯曲变形并产生回弹力;
(II)当所述弹性元件的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯和磁组的第一导磁板之间的磁性吸力时,所述弹性元件恢复原状并驱使所述线圈铁芯脱离所述第一导磁板,并与所述磁组的位于永磁体的另外一侧的第二导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,设置在所述线圈铁芯周围的电磁线圈中相应地产生感应电流,从而执行一次发电操作;
(III)回应于使用者对所述开关板的基板的邻近所述定位部的那一侧顶表面的按压动作,所述定位部的移动驱动所述摆臂移动,使所述弹性元件产生弯曲变形并产生回弹力;以及
(IV)当所述弹性元件的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯和所述第二导磁板之间的磁性吸力时,所述弹性元件恢复原状并驱使所述线圈铁芯脱离所述第二导磁板,并与所述磁组的所述第一导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈中相应地产生感应电流,从而执行另一次发电操作。
所述摆臂和所述开关板的定位部通过榫舌和定位榫槽的方式可拆卸地配合。
所述线圈铁芯在切换相接触的所述导磁板的过程中,还包括步骤:所述线圈铁芯相对于凸起地延伸于支撑板的底板主体的支点部转动,从而类似杠杆地快速地交替地接触相反磁极的导磁板。
根据本发明的另外一方面,本发明提供一种利用自发电无线开关控制电子设备的方法,其中所述自发电无线开关包括自发电无线开关模组和一个或多个开关板,其中所述自发电无线开关模组包括一个微型发电机,其包括磁组和线圈组,所述磁组包括永磁体和位于所述永磁体两侧的具有相反磁极的第一和第二导磁板,所述线圈组包括线圈铁芯,设于所述线圈铁芯的铁芯臂周围的电磁线圈,连接于所述线圈铁芯的弹性元件,以及连接于所述弹性元件的摆臂,其中所述开关板通过一定位部与所述摆臂可工作地联接,其中所述方法包括如下步骤:
(α)回应于使用者对所述开关板的基板的远离所述定位部的那一侧顶表面的按压动作或邻近所述定位部的那一侧底表面的抬升动作,所述定位部的移动驱动所述摆臂移动,使所述弹性元件产生弯曲变形并产生回弹力;
(β)当所述弹性元件的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯和顶部的所述第一导磁板之间的所述磁性吸力时,所述弹性元件恢复原状并驱使所述线圈铁芯以支点装置的第一支点元件为摆动支点类似杠杆地移动,并且其远端脱离所述第一导磁板,并与所述磁组的底部的所述第二导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈中相应地产生感应电流;
(γ)所述感应电流的电能经储存和电压变换再供电给所述控制器的无线信号发生器发送控制指令,进一步地控制电子设备的预设操作:
(δ)回应于使用者对所述开关板的所述基板的邻近所述定位部的那一侧顶表面的按压动作或所述基板的邻近定位部的那一侧底表面的抬升动作,所述定位部的移动驱动所述摆臂移动,使所述弹性元件产生弯曲变形并产生回弹力;
(ε)当所述弹性元件的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯和底部的所述第二导磁板之间的所述磁性吸力时,所述弹性元件恢复原状并驱使所述线圈铁芯以第二支点元件为摆动支点类似杠杆地移动,并且其远端脱离所述第二导磁板,并与所述磁组的顶部的所述第一导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈中相应地产生感应电流;以及
(ζ)所述感应电流的电能经储存和电压变换再供电给所述控制器的无线信号发生器发送控制指令,进一步地控制所述电子设备的另一预设操作。
根据本发明的另外一方面,本发明还提供一种自发电无线开关的自发电方法,其中所述方法包括如下步骤:
回应于使用者对开关板的基板的远离定位部的那一侧顶表面的按压动作或基板的邻近定位部的那一侧底表面的抬升动作,所述定位部的移动驱动摆臂移动,使延伸于所述摆臂和线圈铁芯之间的弹性元件产生弯曲变形并产生回弹力;
当所述弹性元件的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯和磁组的所述第一导磁板之间的磁性吸力时,所述弹性元件恢复原状并驱使所述线圈铁芯以支点装置的第一支点元件为摆动支点进行移动并脱离所述第一导磁板,并与所述磁组的位于永磁体的另外一侧的所述第二导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,设置在所述线圈铁芯周围的电磁线圈中相应地产生感应电流,从而执行一次发电操作;
回应于使用者对所述开关板的基板的邻近所述定位部的那一侧顶表面的按压动作,所述定位部的移动驱动所述摆臂移动,使所述弹性元件产生弯曲变形并产生回弹力;以及
当所述弹性元件的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯和所述第二导磁板之间的磁性吸力时,所述弹性元件恢复原状并驱使所述线圈铁芯以所述支点装置的第二支点元件为摆动支点进行移动并脱离所述第二导磁板,并与所述磁组的所述第一导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈中相应地产生感应电流,从而执行另一次发电操作。
在一个实施例,所述方法还包括步骤通过分别横向地延伸于所述第一和第二支点元件的第一和第二导磁臂进行导磁。优选地,起导磁作用的所述第一和第二导磁臂分别位于所述磁组的相反两侧并分别与两个所述导磁板互相间隔地设置;或者起导磁作用的所述第一和第二导磁臂分别与所述磁组的两个所述导磁板一体成形。
相对于现有技术中的开关,本发明提供的所述自发电无线开关通过所述开关板的驱动生成感应电流,从而在所述磁组和所述线圈组之间产生运动。因此,所述自发电无线开关通过将所述微型发电机作为所述控制器的电源能够将来自于所述开关板的机械能转换为电能去发送所述无线控制信号。本发明用遥控开关是可靠、安全并且方便的。本发明是一个无电池的自发电装置,因此本发明不需要任何电池的替换,从而使电池污染减至最小。本发明不需要任何墙体布线结构或者线套,从而使安装的材料成本减至最小。本发明的安装时间能够被显著缩短从而减少其安装成本。本发明通过所述开关板的使用操作与传统的有线连接型开关是一样的。本发明能够被广泛地使用于日常生活中。
附图说明
图1为根据本发明一个优选实施例所述的自发电无线开关的爆炸立体图。
图2为根据本发明上述优选实施例所述的自发电无线开关中的微型发电机的立体图。
图3为根据本发明上述优选实施例所述的自发电无线开关中的磁组的爆炸立体图。
图4为根据本发明上述优选实施例所述的自发电无线开关中的磁组的立体图。
图5为根据本发明上述优选实施例所述的自发电无线开关中开关板的立体图,示出了所述磁组耦接于所述开关板。
图6为根据本发明上述优选实施例所述的自发电无线开关中开关板的立体图。
图7示出了本发明上述优选实施例所述的自发电无线开关中当所述磁组向下移动时所述磁组和所述线圈组之间的电磁感应情形。
图8示出了本发明上述优选实施例所述的自发电无线开关中当所述磁组向上移动时所述磁组和所述线圈组之间的电磁感应情形。
图9为根据本发明上述优选实施例所述的自发电无线开关至所述电子设备的框图。
图10为根据本发明上述优选实施例所述的自发电无线开关中线圈组的爆炸立体图
图11示出了本发明上述优选实施例所述的自发电无线开关生成感应电流的操作。
图12示出了本发明第二优选实施例所述的自发电无线开关生成感应电流的操作。
图13为根据本发明第二优选实施例所述的自发电无线开关中的线圈铁芯的侧视图。
图14为本发明第三实施例所述的自发电无线开关的剖视图。
图15为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中的微型发电机的立体结构示意图。
图16为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中的微型发电机的爆炸结构示意图。
图17为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中的微型发电机中的线圈组和磁组之间关系的立体结构示意图。
图18为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中的微型发电机中的线圈组和磁组之间关系的侧视图。
图19为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中的微型发电机中的线圈组和磁组之间关系的剖视立体结构示意图。
图20A、20B和20C为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中的开关板的不同的动作示意图。
图21为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中弹性元件的立体结构示意图。
图22示出了本发明第三实施例所述的自发电无线开关中磁组相对于线圈组的运动。
图23示出了本发明第三实施例所述的自发电无线开关中磁组和线圈组之间的磁感应线的变化。
图24为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中开关板形成的盖子和支撑板形成的盒子的爆炸结构示意图。
图25为本发明第三实施例所述的自发电无线开关的爆炸结构示意图。
图26示出了本发明第三实施例所述的自发电无线开关中形成于开关板外表面的一系列操作区域。
图27示出了利用本发明第三实施例所述的自发电无线以及一个电子控制系统形成的智能家居控制系统。
图28示出了在本发明第三实施例中控制模块嵌入开关板的结构示意图。
图29为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中控制模块嵌入开关板的爆炸结构示意图。
图30为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中控制模块嵌入开关板的剖视图。
图31A、31B和31C为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中自发电无线开关的操作得以同时产生无线控制信号和控制命令。
图32为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中微型发电机的输出电压图。
图33为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中微型发电机的输出电压通过控制器发生的改变。
图34为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中控制器的框形图。
图35为根据本发明第三实施例所述的自发电无线开关中开关板、控制模块、微型发电机以及控制器之间关系的爆炸结构示意图。
图36示出了本发明第三实施例中以浮动方式可拆卸地耦接于支撑板的开关板的可选方式。
图37示出了本发明第三实施例中以浮动方式可拆卸地耦接于支撑板的开关板的另外的可选方式。
图38为本发明第四实施例所述的自发电无线开关的自发电无线开关模组的立体结构示意图。
图39为本发明第四实施例所述的自发电无线开关的爆炸结构示意图。
图40为根据本发明第四实施例所述的自发电无线开关中按键盖板与自发电无线开关模组的组装在一起的结构示意图。
图41为根据本发明第四实施例所述的自发电无线开关的自发电无线开关模组内部结构示意图。
图42为根据本发明第四实施例所述的自发电无线开关的微型发电机组装于支撑板的结构示意图。
图43为根据本发明第四实施例所述的自发电无线开关的微型发电机的爆炸结构示意图。
图44为根据本发明第四实施例所述的自发电无线开关的微型发电机的磁组的结构示意图。
图45为根据本发明第四实施例所述的自发电无线开关的按键盖板与自发电无线开关模组的组装方法示意图。
图46为根据本发明第四实施例所述的自发电无线开关的按键盖板与自发电无线开关模组的组装在一起后的剖视结构放大示意图。
图47为根据本发明第四实施例所述的自发电无线开关的多组独立的微型发电机的结构示意图。
图48A,48B和48C示意根据本发明第四实施例所述的自发电无线开关的一种操作方式的放大示意图。
图49A,49B和49C示意根据本发明第四实施例所述的自发电无线开关的另一种操作方式的放大示意图。
图50是根据本发明的第五实施例的自发电无线开关的爆炸结构示意图。
图51是根据本发明的第五实施例的自发电无线开关的微型发电机的组装结构示意图。
图52A,52B和52C是示意根据本发明第五实施例所述自发电无线开关的一种操作方式的放大示意图。
图53A,53B和53C示意根据本发明第五实施例所述自发电无线开关的另一种操作方式的放大示意图。
图54是根据本发明的第六实施例的变形实施方式的自发电无线开关的爆炸结构示意图。
图55是根据本发明的第六实施例的变形实施方式的自发电无线开关的微型发电机的组装结构示意图。
图56A,56B和56C是示意根据本发明第六实施例的变形实施方式的所述自发电无线开关的一种操作方式的放大示意图。
图57A,57B和57C示意根据本发明第六实施例的变形实施方式的所述自发电无线开关的另一种操作方式的放大示意图。
具体实施方式
以下描述用于揭露本发明以使本领域技术人员能够实现本发明。以下描述中的优选实施例只作为举例,本领域技术人员可以想到其他显而易见的变型。在以下描述中界定的本发明的基本原理可以应用于其他实施方案、变形方案、改进方案、等同方案以及没有背离本发明的精神和范围的其他技术方案。
参阅附图1至图11,示出了根据本发明优选实施例所述的一自发电无线开关1,其中所述自发电无线开关1适用于连接任何电子设备。特别地,所述自发电无线开关1是一个以开关方式控制所述电子设备的自发电装置。比如,根据优选实施例所述的自发电无线开关1被用于以开关方式控制一个照明器。应领会的是,所述自发电无线开关1能够启动和关闭其他电子设备,比如电视、冰箱以及电扇等。
如图1至图4所示,所述自发电无线开关1包括一支撑板13作为基板,至少一个被所述支撑板13支撑的微型发电机14,一控制器15以及一开关板12。所述控制器15是一个为了发送无线控制信号的信号发送器。换句话说,当所述控制器15启动时,所述控制器15会生成并发送所述无线控制信号给所述电子设备以便于控制所述电子设备,比如,打开所述电子设备或者关闭所述电子设备。
所述微型发电机14包括以可移动地方式被支撑的一个磁组144,以及耦接于所述支撑板的一个线圈组。所述磁组144包括一个永磁体1443以及两个导磁板1442,其中所述导磁板1442分别位于所述永磁体1443的两个不同极性(N-S)的两侧。换句话说,所述导磁板1442分别被所述永磁体1443磁化以形成两个相反的磁极面板。所述线圈组包括一个线圈芯142,比如一个铁芯,以及一个线圈缠绕所述线圈铁芯142以形成一个电磁线圈147,其中所述线圈被电性连接至所述控制器15。根据法拉第定律,当所述线圈铁芯142的磁力线被改变生成一个电动势时,所述电磁线圈147通过所述线圈生成感应电流。
如图2、7及图8所示,所述磁组144位于所述线圈铁芯142的第一侧(右侧),其中任一所述导磁板1442的一面(左面)接触所述线圈铁芯142的一面(右面)。具体地,所述磁组144相对于所述线圈铁芯142是可移动的,比如上下滑动式运动。所述磁组144被设置于所述线圈组的一侧面向所述电磁线圈147的中心线,以使所述线圈铁芯142垂直地朝向所述磁组144。值得注意的是,为了生成所述感应电流,所述线圈铁芯142能够在任何角度面向所述磁组144以便于有磁性地诱导所述线圈铁芯142并改变所述线圈铁芯142的磁力线。
根据所述优选实施例,所述微型发电机14进一步包括两个滑动面板143对称间隔地延伸于所述支撑板13,在两个所述滑动面板143之间形成一个滑动腔,其中任一所述滑动面板143具有一个形成于其的滑动槽,以使所述滑动面板143的滑动槽相互面对。所述磁组144的两侧以可滑动式移动的方式与所述滑动面板143的所述滑动槽接合,以使所述磁组144被可移动地支撑于所述滑动腔。相应地,所述磁组144的滑行位移量被所述滑动槽的长度限制,以便于限制所述磁组144的上下滑行运动。换句话说,所述磁组144被所述滑动面板143限位,以确保所述线圈铁芯142垂直地面向所述磁组144。
相应地,所述磁组144进一步包括一具有内部容纳腔1444的外部支撑支架1441,其中所述永磁体1443及所述导磁板1442被支撑于所述外部支撑支架1441的内部容纳腔1444内。因此,所述永磁体1443能够被牢固地保持在所述两个导磁板1442之间去阻止所述永磁体1443和任一所述导磁板1442之间任何不必要的运动。所述外部支撑支架1441进一步具有两个延伸于其两侧的滑动元件1445,分别滑动地结合所述滑动面板143的滑动槽,以使所述磁组144以上下移动的方式能够滑落进所述滑动面板143的滑动槽。
如图1、5及图6所示,所述支撑板13进一步具有一凸台131,其中所述开关板12的中部被可枢转地耦接于所述支撑板13的凸台131,以便于可枢转地在所述支撑板13上耦接所述开关板12。所述开关板12具有一个形成于其底面的面板容纳腔,其中一枢轴臂121在其中部位置延伸于所述开关板12的所述面板容纳腔,通过可枢转地接合所述凸台131,以使所述开关板12在所述支撑板13上形成一个上下或来回摇动的面板。所述开关板12的第一端(右端)耦接于所述磁组144,其中当所述开关板12的一相反的第二端被驱动时,所述其第一端被枢转地移动去驱动所述磁组144进行往复的上下移动。因此,如图7和图8所示,所述永磁体1443以及所述导磁板1442同时被移动,以使所述导磁板1442以交替方式与所述线圈铁芯142接合。换句话说,当所述磁组144被向上移动时,一个所述导磁板1442将会与所述线圈铁芯142匹配接合,当所述磁组144被向下移动时,另外的导磁板1442将会与所述线圈铁芯142匹配接合。由于所述导磁板1442分别具有不同的磁极,也就是一个导磁板1442具有一N极而另一个具有一S极,所述磁组144的运动将有磁力地诱导所述线圈铁芯142进行改变所述线圈铁芯142的磁力线,以便于通过所述电磁线圈147生成所述感应电流。通过所述电磁线圈147生成的电流将会引导流向所述控制器15作为其电源,以便于确保所述控制器15被驱动发送所述无线控制信号以便于控制所述电子设备。值得注意的是,所述磁组144在所述磁组144被支撑于所述开关板12的面板容纳腔内的位置被耦接于所述开关板12的第一端。尤其是,所述磁组144被耦接于所述开关板12的面板容纳腔的内壁去牢固地保持所述磁组144在原位。相应地,所述开关板12进一步具有两个延伸于其两侧的接合臂123,以及两个分别一体地形成于所述接合臂123的两个自由端的接合勾124。所述磁组144被支撑于所述开关板12的面板容纳腔内所述两个接合臂123之间的位置,其中所述接合勾124可拆卸式结合于所述外部支撑支架1441,以便于阻止所述磁组144由于其运动而从所述开关板12分离。
如图2和图10所示,所述线圈组进一步包括一弹性元件141,其中当所述弹性元件141的另外相反端被耦接至一所述线圈铁芯142的对立的第二侧时,所述弹性元件141的一端连接所述支撑板13,以使所述线圈铁芯142的相反的第一侧朝向所述磁组144。相应地,所述具有一个U型的弹性元件141以悬浮方式被支撑,其中所述弹性元件141的自由端部耦接于所述线圈铁芯142的第二侧,以使所述线圈铁芯142的第一侧悬浮地被朝向所述磁组144支撑。如图7所示,当所述磁组144向下移动时,在所述磁组144和所述线圈铁芯142之间将会产生磁吸力去拉动所述线圈铁芯142向下,以便于向下弯曲所述弹性元件141,从而储存回弹力。当所述磁组144保持向下移动时,所述弹性元件141的回弹力将转化为作用于所述线圈铁芯142的反作用力。当所述弹性元件141的反作用力大于所述磁吸力,所述弹性元件141将会快速地向上弯曲至它的初始形状去快速地向上移动所述线圈铁芯142,以便于快速地改变所述线圈铁芯142的磁力线。换句话说,所述电磁线圈147将会生成大量的感应电流。同样地,如图8所示,当所述磁组144向上地被移动,所述磁组144和所述线圈铁芯142之间的磁吸力将会生成,并拉动所述线圈铁芯142向上地移动,以便于向上弯曲所述弹性元件141,从而储存回弹力。当所述磁组144保持向上移动时,所述弹性元件141的回弹力转化为作用于所述线圈铁芯142的反作用力。当所述弹性元件141的回弹力大于所述磁吸力,所述弹性元件141将会快速向下地弯曲至它的初始形状去快速地向下移动所述线圈铁芯142,以便于快速地改变所述线圈铁芯142的磁力线。换句话说,所述电磁线圈147将会生成大量的感应电流。
相应地,所述导磁板1442直接地接触所述线圈铁芯142,其中当所述导磁板1442上下移动时,所述导磁板1442与所述线圈铁芯142磁性相吸。换句话说,通过所述磁吸力,所述线圈铁芯142被上下驱动与所述导磁板1442的运动一致。因此,所述弹性元件141被相应弯曲。一旦所述弹性元件141的反作用力大于所述磁吸力,所述弹性元件141的反作用力将克服所述导磁板1442和所述线圈铁芯142之间的磁吸力。相应地,所述U型弹性元件142定义了一个中部并形成一个弹性平台与所述线圈铁芯142连接,以及延伸于所述中部的两个弹性臂,以使当所述弹性臂被弯曲时,所述弹性元件142的中部能够被快速地弹回去带动所述线圈铁芯142回到其初始位置,以便于阻止所述线圈铁芯142的变形。
如图2和图10所示,所述线圈铁芯142为W型,包括一个中间铁芯臂1421和两个侧铁芯臂1422,其中所述中间铁芯臂1421间隔地位于所述两个侧铁芯臂1422之间。所述线圈缠绕设置于所述中间铁芯臂1421以形成所述电磁线圈147并在所述中间铁芯臂1421的自由端定义所述线圈铁芯142的突出部分。所述线圈铁芯142重叠于所述弹性元件141上,并位于这样的位置:所述弹性元件141的所述中部固定于在所述侧铁芯臂1422之后的所述线圈铁芯142的一部分。。应领会的是,只要所述弹性元件141为所述线圈铁芯142提供足够的弹力,所述弹性元件141的形状可以改变,以便于确保所述线圈铁芯142回应于所述磁组144的运动返回其位置。根据优选实施例,所述线圈铁芯142通过铆钉24被重叠固定至所述弹性元件141。应领会的是,其他的紧固件能够被用于将所述线圈铁芯142固定到所述弹性元件141。相应地,所述弹性元件141的所述弹性臂1411比所述线圈铁芯142的侧铁芯臂长,其中所述弹性元件141的弹性臂1411被固定于两个一体地突出于所述支撑板13的固定柱145,以使所述线圈铁芯142的所述中间铁芯臂1421垂直于所述磁组144。相应地,所述电磁线圈147具有至少300转线圈。产生的所述感应电压与穿过的线圈数量成正比。因此,所述开关板12的每次驱动将会导致所述微型发电机14生成电压。在所述开关板12的每次驱动中,所述微型发电机14的生成时间大约1.5ms,通过所述微型发电机14生成的电压大约9V-15V,以及通过所述微型发电机14生成的电流大约30mA。值得注意的是,所述电磁线圈147的线圈数量,所述电磁线圈147的尺寸,以及所述磁场强度将会成为生成不同的输出电压和输出电流的影响因素。
图11示出了所述磁组的可替换方式,所述磁组包括了一个永磁体212以及把所述永磁体212夹在其中的两个导磁板211,其中所述永磁体212的长度短于各个所述导磁板211的长度,以使当所述导磁板211分别重叠耦接地设置于所述永磁体212的两侧时,所述导磁板211的两个延伸部分伸出所述永磁体212并在所述延伸部分之间定义一个磁隙。所述线圈铁芯142的一侧部分(右边部分)作为其突出部分被设置于所述磁隙内,其中当所述磁组被上下移动时,所述线圈铁芯222的突出部分在所述磁隙中被移动,并以交替方式去接触所述导磁板211的延伸部分的内侧,以便于磁化所述导磁板211.
根据优选实施例,在所述磁组144相对于所述线圈组运动期间,当所述线圈铁芯142面向所述导磁板1442时,所述导磁板1442被磁性吸引至所述线圈铁芯142。应领会的是,只要所述线圈铁芯142能够被磁化产生电流,也可以在所述导磁板1442和所述线圈铁芯142之间形成间隙。
如图1所示,三个微型发电机14被间隔地支撑在所述支撑板13上,其中三个开关板12被可枢转地耦接于所述支撑板13并分别对应三个微型发电机14。特别地,所述三个开关板12被依次地并行连接至所述支撑板13,分别去操控所述三个微型发电机14。换句话说,本发明所述的自发电无线开关1在一个开关装置上提供了多个开关板12,以使所述开关板12能被选择性地驱动操控相应的微型发电机14,以便于控制不同的电子设备。所述微型发电机14的数量能够根据所述电子设备的需要进行选择性地配置。两个或更多个微型发电机14能够通过其不同的电路被电性连接至一个控制器15。换句话说,能够增加所述控制器15中的二极管电压变换器去形成每个微型发电机14的电源分区,以使各个开关板12被驱动去单独地操控相应的所述微型发电机14,以便于防止所述微型发电机14之间的冲突。
如图1所示,所述自发电无线开关1进一步包括一个环形的外构架11,以连接于所述支撑板13和开关板12的外围部分。因此,所述开关板12能够可靠地连接于所述支撑板12去保护所述微型发电机14和所述控制器15。为了安装所述自发电无线开关1,所述外构架11和所述开关板12能够从所述支撑板13上被分离,以使所述支撑板13能够通过螺丝被固定于墙面。然后,所述外构架11和所述开关板12能够被安装于所述支撑板13去完成本发明的墙面安装。优选地,所述支撑板13和所述开关板12呈矩形,其中所述外构架11呈矩形。应领会的是,所述支撑板13和所述开关板12能够呈其他形状,其中所述外构架11的也具有对应的形状。
值得注意的是,所述开关板12是作为一个启动器去带动所述磁组144上下移动的示例。其他能够执行相同功能的执行机构也能够在本发明中被使用。例如,所述磁组144能够直接手动地被移动。在所述微型发电机14对应于所述线圈组作为基本单位被移动之后,其他执行机构,包括所述开关板12,能够被改变去完成所述磁组144的相同结果。
相应地,所述自发电无线开关1的所述支撑板13能够通过附加方法被耦接于木材表面、玻璃表面、大理石表面或者瓷砖表面,比如粘贴。如上所述,所述支撑板13能够通过螺丝被连接与任何表面。因此,本发明的安装不需要在墙上设置任何预制槽,从而最小化噪音并且阻止了传统安装过程中的任何污染。本发明的操作与传统的有线开关一样的都是通通开关板的驱动,以使本发明被认为是为了商业用途的环保产品。
相应地,本发明的工作原理如下所述:
套设于所述电磁线圈147的所述线圈铁芯142提供了磁化和磁通量改变的功能。如图7所示,假设下方的所述导磁板1442具有一个S极,而上方的所述导磁板1442具有一个N极。首先,所述铁芯线圈142的侧面被磁性吸引至所下方的导磁板1442。一旦所述线圈铁芯142被磁化,下方导磁板1442的S极长度将会被继续延伸至所述线圈铁芯142。换句话说,磁场将会穿透所述电磁线圈147,所述磁力线将会形成N-S,也就是说,从A点到B点通过所述线圈铁芯142(即从所述线圈铁芯142的左侧进入,并从线圈铁芯142的右侧离开)。如图8所示,当所述开关板12驱动所述磁组144向下移动,所述磁组144和所述线圈铁芯142之间的相对位移被改变。所述线圈铁芯142从下方的导磁板1442移动到上方的导磁板1442,以使所述线圈铁芯142的侧面被磁性吸引至上方的导磁板1442。同时,所述线圈铁芯142被磁化,上方的导磁板1442的N极将被进一步延伸至所述线圈铁芯142。作为结果,所述磁场将穿透所述电磁线圈147,所述磁力线将会形成N-S,也就是说,从B点到A点通过所述线圈铁芯142(即从所述线圈铁芯142的右侧进入,并从所述线圈铁芯142的左侧离开)。
如图11所示,在所述磁组144运动期间,所述磁组144和所述线圈铁芯142之间磁力线将会被改变。作为结果,所述线圈铁芯142的磁力线23(电磁感应线)被反向改变。根据法拉第感应定律,当电磁线圈生成感应电流时,电压也会相应地生成。值得注意的是,线圈生成的交流电将会通过电压变换器转换成直流电,以使直流电流作为其电源带领流向所述控制器。所述控制器15包括一个整流二极管和一个无线信号发生器,其中从所述微型发电机、所述整流二极管到所述无线信号发生器的电线被按序电性连接在一起。换句话说,所述电磁线圈147生成的交流电流被带领穿过所述整流二极管。所述电磁线圈147在开关板12驱动下生成的所述电流的正负极与电磁线圈147被开关板12在前面一次驱动生成的电流正负极是相反的。所述整流二极管将会从所述电磁线圈147整流,去确保合适的电流传到所述无线信号发生器。因此,所述无线信号发生器被供电启动以生成所述无线控制信号,从而控制所述期望的电子设备。如图9所示,所述无线控制信号能够是一个编码控制信号,以使当所述电子设备接收所述无线控制信号时,所述电子设备的继电器开关被激活去控制所述电子设备的开和关。
如图1所示,所述开关板12能够被在其两端被移动,从而带动所述磁组144上下移动,以便于将机械能转换成电能从而为所述控制器提供电力。它形成所述自发电装置去生成无线控制信号。本发明所述自发电无线开关1与传统的线型控制开关相比是可靠的。它使用起来是安全的,因为没有电源线电性连接至本发明所述的自发电无线开关1。此外,本发明所述的自发电无线开关1为无电池装置,以至于安装时不需要电池,能够最小化本发明所述自发电无线开关1的操作成本,并且减少环境污染。值得注意的是,将所述开关连接至所述电子设备没有电线布线要求,以使材料成本,比如电线和PVC线管等,能够被显著地减少。安装过程也将会简化和缩短,以及所述控制开关的位置能够被选择性调整。使用者能够通过所述开关板12的驱动作为传统开关的驱动进行开启或关闭所述电子设备。
如图12和13所示,为根据第二实施例所述的自发电控制开关2,示出了本发明所述第一实施例的替换方式,其中所述自发电控制开关2的结构形式与第一实施例中是类似的,区别点如下:
在所述自发电控制开关2中,所述磁组21连接于所述控制器13,其中所述磁组21位于所述线圈铁芯222的一侧(右侧)。所述导磁板211分别被重叠于所述永磁体212的两侧,其中所述永磁体212的长度短于各个所述导磁板211的长度,以使所述导磁板211的两个延伸部分伸出所述永磁体212在所述延伸部分之间定义一个磁隙213,所述线圈铁芯222的一侧部分(右侧部分)被设置于所述磁隙213内。所述线圈铁芯222具有一个所述线圈221缠绕于其周围的中间铁芯主体2221,一第一铁芯臂2223(左铁芯臂),和一第二铁芯臂2222(右铁芯臂),其中所述第一铁芯臂2223和第二铁芯臂2222反向对齐地延伸于所述中间铁芯主体2221。所述第一铁芯臂2223连接于所述支撑板13。所述第二铁芯臂2222延伸于所述磁隙213之内。所述线圈铁芯222能够在第一铁芯臂2223被驱动移动,使所述导磁板211的延伸部分的内侧以交替方式去接触所述第二铁芯臂2222。所述第一铁芯臂2223和所述第二铁芯臂2222一体地伸出于所述中间铁芯主体2221去形成一个一体的延长体。应领会的是,所述中间铁芯主体2221、第一铁芯臂2223和第二铁芯臂2222能够是三个彼此结合的单独构件。
相应地,当所述线圈铁芯222的所述第一铁芯臂2223相对于其支点旋转时,所述线圈铁芯222的所述线圈221被驱动进行移动。因此,当所述线圈铁芯222的所述第二铁芯臂2222被向上移动去接触所述上方导磁板211的延伸部分的内侧时,然后会向下移动去接触所述下方导磁板211的延伸部分的内侧时。如图11所示,所述线圈铁芯222的所述磁力线23被改变,以使所述线圈铁芯222如上所述将生成感应电流。
如图14、24和25所示,本发明第三实施例所述的自发电无线开关为上述本发明的第一实施例和第二实施例的替换形式。第三实施例所述的自发电无线开关与上述的第一实施例和第二实施例具有相同的结构布局。
自发电无线开关包括一个用于将无线控制信号传送至电子器件的控制器15A,一个能够驱动产生机械能的开关板12A,以及可工作地连接于所述控制器15A的至少一个微型发电机14A,其中,所述微型发电机14A用于将所述机械能转化为电能,以便于用无电池的方式为所述控制器15A提供动力。
所述自发电无线开关进一步包括一个支撑板13A,其中,至少一个开关板12A与所述支撑板13A形成悬浮式配对。所述支撑板13A充当一个基座去容纳所述微型发电机14A和控制器15A。相应地,所述开关板12A被驱动从而产生机械能。
如图15至17所示,所示微型发电机14A包括一个磁组144A和一个线圈组,两者进行相对的移动。所述磁组144A包括一个永磁体1443A和两个导磁板1442A,其中所述导磁板1442A分别位于所述永磁体1443A的两端的极性相反的极(N-S)。换句话说,所述导磁板1442A被所述永磁体磁化,从而分别形成两个相反的磁极。
所述线圈组包括一个线圈芯142A,如一个铁芯,和一个环绕于所述线圈铁芯142A的线圈,从而形成一个电磁线圈147A,其中所述线圈电性连接于所述控制器15A。根据法拉第感应定律,当所述线圈铁芯的磁力线142A发生改变就能产生电动势能,并且所述电磁线圈147A通过线圈会产生感应电流。
所述线圈铁芯142A为T型,包括一个铁芯臂1421A,其中所述线圈围绕于所述铁芯臂1421A从而形成所述电磁线圈147A以及伸出于所述电磁线圈147A的突出部分。
相应地,所述磁组144A进一步包括一个外部支撑支架1441A,该外部支撑支架1441A具有一个内部容纳腔1444A,其中所述永磁体1443A和所述导磁板1442A被所述外部支撑支架1441A中的内部容纳腔1444A支撑。因此,所述永磁体1443A得以稳固地保持于所述两个导磁板1442A之间,进而防止所述永磁体1443A和各个所述导磁板1442A之间的任何无益的移动。所述外部支撑支架1441A能够由塑料材料制成。
如图18和图19所示,所述永磁体1443A被夹在所述两个导磁板1442A之间,其中所述永磁体1443A的长度短于各个所述导磁板1442A的长度,因此当所述导磁板1442A分别重叠成对设置于所述永磁体1443A的两侧时,所述导磁板1442A的两个延长部分被延伸出所述永磁体1443A用于在所述延长部分之间形成一个磁隙。所述线圈铁芯142A的突出部分,作为其突出部分地被设置于所述磁隙中,其中当所述磁组144A进行上下运动时,所述线圈铁芯142A的突出部分能够在所述磁隙的内部运动并以交替的方式去接触所述导磁板1442A的延长部分的内侧,磁化所述导磁板1442A。
所述线圈组进一步包括一个弹性元件141A,所述弹性元件141A具有一个贴合于所述支撑板13A的第一部分和一个耦接于所述线圈铁芯142A的另一侧的第二部分,以使所述线圈铁芯142A被所述弹性元件141A支撑并朝向所述磁组144A。因此,具有一个U型的所述弹性元件141A以悬浮方式被支撑,其中,所述弹性元件141A具有两个延伸于中部的弹性臂1411A。因此,所述弹性元件141A的中部通过一个铆钉24A与所述铁芯线圈142A重叠地耦接,从而使得当所述弹性元件141A与所述铁芯线圈重叠地耦接时,所述线圈铁芯142A的铁芯臂1421A位于所述弹性元件141A的弹性臂之间。尤其是,所述线圈铁芯142A的铁芯臂1421A的长度长于各个所述弹性元件141A的弹性臂的长度。因此,所述线圈铁芯142A的突出部分被悬浮地支撑并朝向所述磁组144A。所述弹性元件141A的弹性臂1411A固定于凸出于所述支撑板13A的两个所述固定柱145A。
所述微型发电机14A进一步包括一个被所述支撑板13A支撑并抵压所述磁组144A的弹性构件18A。如图14和图16所示,所述弹性构件18A包括一个压缩弹簧,其下端贴合于所述支撑板13A,上端贴合于所述外部支撑支架1441A。优选地,两个所述弹性构件18A互相间隔地耦接于所述外部支撑支架1441A的两侧部分,以平衡地方式移动所述磁组144A。如图14所示,所述磁组144A被所述弹性构件18A向上推动至位于这样的位置:即使所述铁芯线圈142A的突出部分与所述导磁板1442A底侧的延长部分接触。
如图14所示,所述开关板12A形成一个悬浮地支撑于所述支撑板13A并将所述微型发电机14A封装于其中的盖板。因此,所述支撑板13A具有一个阻挡部131A,其中所述开关板12A具有一个接合部122A且可移动式耦接于所述支撑板13A的阻挡部,用于防止所述开关板12A从所述支撑板13A上脱离。所述开关板12A进一步包括一个从内侧延伸出来的推动臂121A,用于抵压所述磁组144A。特别地,所述推动臂121A一体地突出于所述开关板12A的中部位置。因此,使用者能够在任何位置推动所述开关板12A,从而通过所述推动臂121A使所述磁组144A向下移动。当所述开关板12A的左侧被按压时,如图20A所示,所述磁组144A被所述推动臂121A向下推动从而压缩所述弹性构件18A。当从所述开关板12A的右侧按压时,如图20B所示,所述磁组144A被所述推动臂121A向下推动从而压缩所述弹性构件18A。同样地,当从所述开关板的中部按压时,如图20C所示,所述磁组144A被所述推动臂121A向下推动从而压缩所述弹性构件18A。如图26所示,在所述开关板12A的外表面设置有多个驱动区域120A,使得使用者能够通过按压所述开关板12A的任一驱动区域120A,得以使所述磁组144A产生机械力。
如图22所示,当所述磁组144A被向下移动时,所述磁组144A和所述线圈铁芯142A之间会产生一个磁吸力,用于拉动所述线圈铁芯142A向下移动,以便于弯曲所述弹性元件141A中的弹性臂使之向下移动,从而积蓄回弹力。当所述磁组144A继续向下移动时,所述弹性元件141A的回弹力转化为作用于所述线圈铁芯142A的反作用力。当所述弹性元件141A的反作用力大于所述磁吸力时,所述弹性元件141A将会快速地向上弯曲至初始形状,并快速地带动所述线圈铁芯142A向上移动,以便于快速地改变所述线圈铁芯142A的磁力线。换句话说,所述电磁线圈147A将会产生大量的感应电流。同样地,当所述磁组144A向上移动时,所述磁组144A和所述线圈铁芯142A之间的磁吸力将会产生并拉动所述线圈铁芯142A向上移动,以便于弯曲所述弹性元件141A中的弹性臂使之向上移动,从而积蓄回弹力。当所述磁组144A继续向上移动时,所述弹性元件141A的回弹力转化为作用于所述线圈铁芯142A的反作用力。当所述弹性元件141A的反作用力大于所述磁吸力时,所述弹性元件141A将会快速地向下弯曲至初始形状,并快速地带动所述线圈铁芯142A向下移动,以便于快速地改变所述线圈铁芯142A的磁力线。换句话说,所述电磁线圈147A将会产生大量的感应电流。因此,如图23所示,所述磁感应线的方向在所述磁组144A的运动中被反向地改变。
如图27所示,示出的是本发明的结构结合电子控制系统的形式,其中本发明所述自发电无线开关被用于从所述开关板12A中收集机械能并通过所述微型发电机14A将该机械能转换为电能。然后,通过所述微型发电机14A产生的电能将通过一个电压变换器转换成使用电力,从而为所述控制器15A的供电。同时,所述控制器15A也会从控制模块19A接受一个控制指令,从而使所述控制器15A回应所述控制指令进行发送无线控制信号到电子控制系统。因此,所述电子控制系统能够作为智能家居控制系统,其可工作地通过一个中央控制单元连接至不同的电子器件,比如照明器、窗帘操控单元、空调控制单元和一个指示单元。
根据优选实施例,为了通过所述自发电无线开关控制不同的电子器件,所述控制模块19A包括多个启动器191A,并分别被嵌入所述开关板12A的驱动区域120A。因此,当一压紧力作用于任一驱动区域120A时,相应的启动器191A被驱动。优选地,所述启动器191A包括一个被橡胶保护层覆盖的导体。因此,所述控制模块19A进一步包括一个控制电路板192A,比如PCB板,安装于所述开关板12A的下方并将所述启动器191A和所述控制器15A电性连接,以使得当其中一个所述启动器191A被驱动而连接电路时,所述相应的控制命令会发送至所述控制器15A。如图28至图30所示,所述开关板12A包括一个基板125A以及一个盖板126A,所述启动器191A被间隔地支撑于基板125A上,其间隔地被支撑于所述基板125A上用于封装所述启动器191A。值得一提的是,在所述基板125A和所述盖板126A之间形成了一个间隙,使盖板126A能被压低以启动所述启动器191A。优选地,所述间隙大概0.6mm。相应地,所述盖板126A是由软材料制成,比如柔性玻璃或者塑料,其中所述驱动区域120A形成于所述盖板126A上。所述盖板126A的厚度大约0.5mm,当按压力作用于所述盖板126A上时,所述盖板126A能够进行轻微变形。
图31A至图31C示出了对本发明的操作,其中当使用者的手指按压所述盖板126A的期望的驱动区域120A时,如图31A所示,所述盖板126A轻微弯曲启动所述相应的启动器191A。当使用者的手指保持继续按压所述盖板126A时,所述基板125A被驱动向下移动,以便于向下移动所述磁组144A。如图31B所示,同时,所述磁组144A和所述线圈铁芯142A之间将产生所述磁吸力去拉动所述线圈铁芯142A向下,从而朝下弯曲所述弹性元件141A的弹性臂。一旦所述基板125A被保持按压直到所述基板125A的向下运动被所述支撑板13A阻止,如图31C所示,所述弹性元件141A的回弹力转化为作用于所述线圈铁芯142A的反作用力。当所述弹性元件141A的回弹力大于所述磁吸力时,所述弹性元件141A将会快速地向上弯曲至其原始形状,并快速地向上移动所述线圈铁芯142A,以便于快速地改变所述线圈铁芯142A的磁力线,如图31C所示,其结果是,所述电磁线圈147A将会产生大量的感应电流。所述弹性元件141A的反作用力弾回时间大约0.002秒。值得一提的是,所述感应电流将被所述控制器15A调制,以便于所述控制模块19A也受所述被调制的电流驱动。因为所述启动器191A被使用者的手指保持按压着,所述控制模块19A将产生一个相应的控制指令并发送至所述控制器15A。因此,所述控制器15A将会回应于所述控制指令地发送所述无线控制信号至所述电子控制系统。相应地,所述电磁线圈147A具有大约150-2000转线圈且直径为0.08mm-0.3mm,能量输出大约为200-800uj。
根据优选实施例,所述控制器15A包括一个用于生成无线控制信号的信号发生器151A,一个储能器152A,其可操作地连接至所述微型发电机14A,以用于储存由所述微型发电机14A产生的电能,以及一个电压变换器153A,其可工作地连接至所述储能器152A,用于将存储于所述储能器152A中的所述电能电压变换至可用的能量,以供所述信号发生器151A之用。
图32示出了所述微型发电机14A产生的电压。所述微型发电机14A在瞬时产生的电压是相当高的,也就是0.002秒,电压峰值将达到约20V。而所述控制器15A可行的电压范围大约为1.8V-5V,所述微型发电机14A生成的高压不能直接被用于所述控制器15A。因此,在所述微型发电机14A生成电压后,为了能正常工作,所述控制器15A将会存储所述能量并且调整所述电压去控制电压振幅小于2V,以及作业时间大于6ms。
如图33所示,所述储能器152A包括一第一电容C1和一第二电容C2,所述电压变换器153A为一个2MHz电压变换器,通过一个感应器L对所述储能器152A反复地充放电,从而延长作业时间至12ms。因此,所述第二电容C2的输出电压大约为2V。
为了从所述控制模块19A接收所述控制指令,如图34和图35所示,所述控制器15A进一步包括一个指令收集终端154A,其可工作地通过所述启动器191A连接至所述控制模块19A,以及具有Flash存储器的一个微型控制器(MCU),其可工作地连接至所述指令收集终端154A。因此,可执行程序被安装进所述Flash存储器内。根据所述优选实施例,所述信号发生器151A是一个射频(RF)信号发生器,并可工作地连接至所述MCU,以射频(RF)形式地产生具有所述控制指令的所述无线控制信号。
相应地,本发明上述优选实施例提供了一种组装自发电无线开关的方法,其包括组装用于发送无线控制信号的控制器15A,组装用于执行自发电操作的微型发电机14A以及组装用于通过被使用者按压而启动所述自发电操作的开关板12A等步骤。
更具体地,在组装用于发送无线控制信号的控制器15A的步骤中,其包括:将信号发生器151A可工作地连接于具有指令收集终端154A的微型控制器(MCU);将储能器152A和电压变换器153A可工作地连接并进一步地可工作地连接至所述微型控制器(MCU)。并且在后续步骤中进一步地将控制电路板192A可工作地连接至所述控制器15A的指令收集终端154A,其中所述控制电路板192A提供多组接触电极1921A。
在组装用于执行自发电操作的微型发电机14A的步骤中,包括如下的步骤。组装磁组144A:将永磁体1443A的相反两侧分别设置导磁板1442A,这样两个所述导磁板1442A具有不同的磁极,并且进一步地将所述永磁体1443A和所述导磁板1442A放置于一个外部支撑支架1441A内,以形成一个磁组144A,其中两个所述导磁板1442A具有延伸越过所述永磁体1443A的突出部分,从而在两个所述突出部分之间形成磁隙1446A,其中所述外部支撑支架1441优选地可以实施为一个塑胶外套,其包覆在所述永磁体1443A和所述导磁板1442A的外部并且具有开口以露出所述磁隙1446A。
将磁组144A连接于支撑板13A:将可收缩的一个或多个弹性构件18A的一端接合于支撑板13A,相反的另一端接合于磁组144A,其中该弹性构件18A在这个实施例中可以实施为压缩弹簧,其相反的两端分别连接至所述支撑板13A和所述磁组144A的塑胶外套1441A,当然本领域技术人员可以理解的所述弹性构件18A也可以包括其他能够复原形状的弹性部件,如具有螺旋弹簧主体和分别延伸于该螺旋弹簧主体两端的两个压脚的压簧。
组装线圈组:将电磁线圈147A环绕于T型线圈铁芯142A的铁芯臂1421A,并且所述铁芯臂1421A的远端14211A未被所述电磁线圈147A环绕并被置于所述磁组144A的所述磁隙1446A中;将呈U型的弹性元件141A的分别延伸于其中部1412A的两个弹性臂1411A安装于延伸于所述支撑板13A的固定柱145A,并且将所述U型的弹性元件141A的中部1412A与所述T型线圈铁芯142A横向地延伸于所述铁芯臂1421A的连接臂1422A,如图15和图16所示,所述弹性元件141A可以实施为一个U型弹性片,所述弹性元件141A与所述线圈铁芯142A呈层叠地方式布置并使所述铁芯臂1421A位于两个所述弹性臂1411A之间的位置,所述电磁线圈147A也相应地位于两个所述弹性臂1411A之间。所述铁芯臂1421A的长度可以长于所述弹性臂1411A,从而其远端14211A适用置于所述磁隙1446A中,以用于分别接触相反磁极的所述导磁板1442A。所述电磁线圈147A进一步地连接至所述控制器15A的所述储能器152A,以将产生的电能供应给所述控制器15A。值得一提的是,在这个优选实施例中,当所述自发电无线开关处于未工作状态中,所述铁芯臂1421A的远端14211A被置于所述磁组144A的所述磁隙1446A中,并且与底部的导磁板1422A相接触。
组装开关板12A:将所述开关板12A的基板125A可活动地安装于所述支撑板13A的阻挡部131A,更具体地,所述支撑板13A可以实施为一个底壳,其包括底板主体130A和横向地延伸于所述底板主体130A的所述阻挡部131A,并且从所述阻挡部131A的外壁进一步地凸起地延伸止挡凸起1311A;所述基板125A包括基板主体1250A和横向地延伸于所述基板主体1250A的接合部122A,并且所述接合部122A进一步具有向内侧凸起地延伸的勾体1221A,在图14所示的例子中,所述接合部122A的所述勾体1221A扣合于所述阻挡部131A的所述止挡凸起1311A,以防止所述基板125A从所述支撑板13A脱离。并且所述基板125A的所述基板主体1250A的底侧中部区区域进一步地凸起地延伸有推动臂121A,其可以与所述基板125的所述基板主体1250A一体成形,也可以是安装于所述基板主体1250A,在另外的实施例中,所述推动臂121A也可以安装在所述磁组中,与所述外部支撑支架1441A组装。当所述基板125A与所述支撑板13A可活动地组装时,所述基板125A和所述支撑板13A形成容纳腔,以容纳所述微型发电机14A,所述推动臂121A抵压于所述磁组144A,从而所述弹性构件18A用来支撑所述磁组144A和所述基板125A。这样所述开关板12A的所述基板125A是一个悬浮式按压板,在其未工作状态,其通过所述弹性构件18A得以被悬浮式支撑,在使用者的按压操作结束后,所述弹性构件18A的弹性恢复作用,使得所述开关板12A会回复至初始的未工作状态。
在进一步地配置按键指令采集结构的步骤中,所述开关板12A还进一步提供有安装于所述基板125A的盖板126A,所述盖板126A优选地可以由柔性玻璃制成并且实施为按键板,其具有多个有效按键区域,即上述的驱动区域120A。具体地,将用于产生控制指令的控制电路板192A和对应的启动器191A安装于所述基板125A顶部,然后盖上所述盖板126A,以使包括所述控制电路板192A和对应的所述启动器191A的控制模块19A位于所述盖板126A和所述基板125A之间,如图28,29和31A至31C中所示,在这个优选实施例中,示出了三块柔性玻璃片形成的三个所述盖板126A,所述控制电路板192A提供六组接触电极1921A,从而形成六键键盘。所述控制按键可以是控制对应的同一个或不同的电子设备的启动和关闭指令,或者其他操作指令如设置照明器的亮度,设置空调温度和调节等级等。本领域技术人员可以理解的是,根据需要,也可以布置任意数量按键键盘的所述控制电路板192A和对应数量的所述启动器191A。所述所述盖板126A进一步地优选地可以通过双面胶或其他粘剂粘贴于所述基板125A。所述控制电路板192A和所述启动器191A在定位于所述盖板126A和所述基板125A之间的空间中时,所述启动器191A并不接触所述控制电路板192A的电极1921A。值得一提的是,在这个实施例中,一个所述开关板12A的基板125A可以对应多个用于按键的所述驱动区域120A,按压每个所述驱动区域120A都可以驱动所述基板125A而进一步地启动所述微型发电机14A执行发电操作。
可以理解的是,上述组装方法只作为举例,并不限制本发明的范围。上述组装方法的描述用于更详细地说明本发明的这个优选实施例的无线开关的结构,并且上述具体结构也只作为举例,其组装方法中一些步骤也没有特定的先后顺序。
相应地,本发明提供了一种利用自发电无线开关控制电子设备的方法,其中所述自发电无线开关包括一个微型发电机14A,其包括磁组144A和线圈组,所述磁组144A包括永磁体1443A和位于所述永磁体1443A两侧的具有相反磁极的第一和第二导磁板1442A,所述线圈组包括线圈铁芯142A,环绕于所述线圈铁芯142A的铁芯臂1421A的电磁线圈147A,以及连接于所述线圈铁芯142A的弹性元件141A,其中所述方法包括如下步骤:
(a)回应于使用者对所述开关板12A的基板125A的按压动作,所述基板125A驱动推动臂121A移动,所述推动臂121A驱动所述磁组144A移动,同时所述磁组144A的所述第一导磁板1442A藉由磁性吸力带动所述线圈铁芯142A移动,使所述弹性元件141A产生弯曲形变以储存势能并产生反向回弹力;
(b)当所述弹性元件141A的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯142A和所述第一导磁板1442A之间的所述磁性吸力时,所述弹性元件141A恢复原状并驱使所述线圈铁芯142A脱离所述第一导磁板1442A,并与所述磁组144A的所述第二导磁板1442A相接触,使穿过所述线圈铁芯142A的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈147A中相应地产生感应电流;以及
(c)所述感应电流的电能经储存和电压变换再供电给控制器15A的无线信号发生器151A发送控制指令,并进一步地控制电子设备的预设操作。
在步骤(a)中,所述磁组144A被驱动而移动时,进一步地包括步骤:所述磁组144A抵压弹性构件18A使所述弹性构件18A产生形变,这样,当所述使用者结束所述按压动作时,所述弹性构件18A复位从而驱动所述磁组144A和所述开关板12A回到初始的未工作状态。更具体地,当所述弹性构件18A实施为一个压缩弹簧时,所述磁组144A抵压弹性构件18A使所述弹性构件18A收缩以储存弹性势能,当所述使用者结束所述按压动作时,所述弹性构件18A伸长并复位从而驱动所述磁组144A和所述开关板12A回到初始的未工作状态。这样,所述开关板12A和所述磁组144A被提供有复位功能,并且所述开关板12A可以实施为一个悬浮式面板,在未工作状态,通过所述弹性构件19A经由所述磁组144A提供弹性支撑作用,而在一个按压操作结束后,经由所述弹性构件19A的弹性恢复性能,能够使所述开关板12A回到平衡的悬浮状态。
在步骤(a)中,还可具体地包括步骤:通过一体地延伸于所述基板125A底侧中部的所述推动臂121A来驱动所述磁组144A移动,或者所述基板125A作用于连接于所述磁组144A的所述推动臂121A并推动所述磁组144A移动。
所述第一和第二导磁板1442A具有相反的磁极,如第一导磁板1442A是N极,而第二导磁板1442A是S极,或者第一导磁板1442A是S极,而第二导磁板1442A是N极。
在本发明的这个优选实施例中,在未工作状态,所述线圈铁芯142A的所述铁芯臂1421A的远端14211A与底部的所述第一导磁板1442A相接触,当所述弹性元件141A从形变状态复原,并且所述磁组144A被进一步地按压而使所述第二导磁板1442A到达所述未工作状态时所述第一导磁板1442A所处的位置附近时,所述线圈铁芯142A的所述铁芯臂1421A的远端14211A与所述磁组144A的所述第二导磁板1442A接触从而导致穿过所述线圈铁芯142A的磁感线发生反向改变。
另外,在步骤(a)中,所述使用者可以按压所述开关板12A的所述基板125A顶表面的任意位置。例如,回应于使用者按压所述开关板12A的所述基板125A的邻近一侧的所述止挡凸起1311A的边缘位置时,所述基板125A以另一侧的所述止挡凸起1311A为支点而类似杠杆地移动,从而使得按压边缘的时候用力更轻巧,节省大约50%的力。回应于使用者按压所述开关板12A的所述基板125A的中部位置时,所述基板125A驱动所述推动臂121A移动,两侧的所述勾体1221A被驱使远离所述止挡凸起1311A地移动。
本发明这个实施例中,上述应用方法进一步地包括按键指令采集的步骤,更具体地,在步骤(a)中,回应于使用者按压所述开关板12A的盖板126A,所述盖板126A驱动启动器191A移动以与用于产生按键指令的控制电板板192A对应的两个相间隔的电极1921A相接触,以将所述电极1921A通过启动器191A的导体将电路接触,从而产生按键指令,所述按键指令被进一步地发送给所述控制器,从而用于控制所述电子设备的所述预设操作。
进一步地,回应于使用者继续按压所述开关板12A的所述盖板126A,所述基板125A经由所述盖板126A被按压而被驱动而移动从而启动后续的所述微型发电机14A的发电操作。优选地,所述开关板12A的所述盖板125A实施为按键板,并且可以为柔性玻璃,从而方便操作。
另外,所述控制器15A经由所述无线信号发生器151发出的控制指令可以直接发送给对应的所述电子设备,也可以发送给一个智能中央控制单元,所述智能中央控制单元进一步地控制所述电子设备的所述预设操作,如所述电子设备的启动和关闭,或调节等级的选择等操作。
如图36所示,根据另外的变形实施方式,所述开关板将所述开关板12A的基板125A可活动地安装于所述支撑板13A的阻挡部131A,更具体地,所述支撑板13A可以实施为一个底壳,其包括底板主体130A和横向地延伸于所述底板主体130A的所述阻挡部131A,并且从所述阻挡部131A的内壁进一步地凸起地延伸止挡凸起1311A;所述基板125A包括基板主体1250A和横向地延伸于所述基板主体1250A的接合部122A,并且所述接合部122A进一步具有向外侧凸起地延伸的勾体1221A,在图36所示的例子中,所述接合部122A的所述勾体1221A被定位于所述阻挡部131A的所述止挡凸起1311A,以防止所述基板125A从所述支撑板13A脱离。并且类似地,所述基板125A的所述基板主体1250A的底侧中部区区域进一步地设置有推动臂121A,用来启动所述微型发电机14A。
这样,当所述开关板12A的所述基板125A被按压时,所述基板125A适合于在所述支撑板13B的所述阻挡部131A的内侧沿其内壁移动。而在上述实施例中,所述基板125A适合于在所述支撑板13B的所述阻挡部131A的外侧沿其外壁移动。
图37示出了所述开关板12B以悬浮方式可移动地耦接于所述支撑板13B的一个可替换方式。所述开关板12B的基板125B具有自基板主体1250B底侧延伸的接合部122B,并且从所述接合部122B向内侧凸起地延伸有多个如四个定位凸起1222B,所述支撑板13B可以实施为一个底壳,其包括底板主体130B,以及自所述底板主体130B顶侧延伸的阻挡部131B,所述阻挡部131B形成有多个如四个定位孔1312B,所述定位孔1312B可以是穿过所述阻挡部13B的穿孔,也可以不用完全穿过所述阻挡部13B而形成一个凹槽孔。所述定位凸起1222B延伸进入所述定位孔1312B并能够在所述定位孔1312B中移动,从而将所述基板125B可活动地与所述支撑板13B组装。当所述基板125B被按压时,所述定位凸起1222B在所述定位孔1312B中移动从而进一步使得所述基板125B能够启动所述微型发电机。
可以理解的是,所述定位孔1312B是一个延长形孔,其沿着所述基板125B的可移动方向具有延长的长度,如图36中所示的竖直方向上具有长度,从而使得所述定位凸起1222B能够在所述定位孔1312B中沿竖直方向可移动。当然,上述竖直方向只为举例说明的目的,在所述自发电无线开关应用于墙壁开关,并安装于墙壁内时,所述开关板12B可能是沿着大致水平方向被按压。另外,本领域技术人员也可以理解的是,所述定位凸起1222B也可以形成于所述支撑板13B的所述阻挡部131B,而所述定位孔1312B形成于所述基板125B的所述接合部122B。
如图38至图48C所示是根据本发明的第四个优选实施例的自发电无线开关,这个优选实施例的自发电无线开关利用杠杆原理来实现发电操作。更具体地,所述自发电无线开关包括一自发电无线开关模组10C,其适合于搭配不同外壳或按键,就能开发出各具特色的自发电无线开关产品。也就是说,所述自发电无线开关模组10C是模块化结构,其集成了发电和无线通信功能,从而适合于提供给下游厂家进一步地根据实际需求或喜好进行二次开发,而下游厂家不需要了解所述自发电无线开关模组10C的发电和无线通信原理。利用本发明的这个优选实施例制得的自发电无线开关,其外形和尺寸可以做到与现有的有线开关的外形和尺寸一致,从而便于取代传统的有线开关。
更具体地,如图38至图47所示,所述自发电无线开关模组10C包括模组顶盖11C,模组支撑板13C,微型发电机14C,以及控制器15C。其中所述顶盖11C和所述支撑板13C组装成一个模组壳体,以用于容纳可工作地连接的所述微型发电机14C和所述控制器15C。类似地,所述微型发电机14C可以执行发电操作,以将机械能转化为电能,从而供应给所述控制器15C,所述控制器15C与上述实施例中的控制器15A结构类似,并且包括上述的储能器152A,电压变换器153A,微型控制器(MCU),无线信号发生器151A等结构,从而所述控制器15C被提供电能后可以工作并发送控制指令以控制相应的电子设备的预设操作。
在本发明的这个实施例中,更具体地,所述顶盖11C包括一个或多个相连接的盖体111C,所述盖体111C包括多个侧板相接而形成的盖体主体1111C,以及在所述盖体主体1111C在两侧分别凸起地延伸的固定轴1112C,所述盖体主体1111C的一端还形成有开孔1113C,如图38,39,40和图45中所示。
本发明的所述自发电无线开关模组10C适合搭配一个或多个开关板12C,其实施为按键盖板,各个所述开关板12C包括基板125C,从所述基板125C的端部的底侧延伸的接合部122C,以及从所述接合部122C向内侧延伸的定位部127C,所述定位部127C进一步地包括两个定位段并且在两个所述定位段之间形成有一定位槽1271C。各个所述开关板12C在两侧还包括从基板125C的中部位置分别自底侧延伸的安装部128C,其形成有安装孔1281C,所述安装孔1281C可以是穿过所述安装部128C厚度的穿孔,也可以是没有完全穿过所述安装部128C厚度的凹槽孔。
所述开关板12C对应地安装于各个所述盖体111C,通过所述盖体111C的两个所述固定轴1112C定位于对应的两个安装孔1281C,使得所述开关板12C适合于绕着所述固定轴1112C转动。本领域技术人员可以理解的是,所述安装孔1281C也可能形成于所述盖体111C,而所述固定轴1112C可以形成于所述开关板12C。从而这样的接合方式,方便组装又便于所述开关板12C相对于所述盖体111C活动。
如图38至图40所示,在这个优选实施例中,所述开关板12C包括三个独立的基板125C,即三个按键板,对应三个所述基板125C配置有对应的三个独立的微型发电机14C,这样相当于提供了三个独立的开关,每个开关都可以独立运作而不互相影响。当然,上述三个独立开关的实施例只作为举例,根据实际需要,可以提供一个,两个或更多个所述开关。
如图41至图47所示,各个所述微型发电机14C包括一磁组144C,一线圈铁芯142C,一电磁线圈147C,一弹性元件141C和一摆臂148C。更具体地,所述磁组144C包括一永磁体1443C和位于所述永磁体1443C两侧的分别具有相反磁极如分别具有N极和S极并且对称地布置的两个导磁板1442C,以及一外部支撑支架1441C,所述外部支撑支架1441C具有内部容纳腔1444C以用于容纳所述永磁体1443C和两个所述导磁板1442C。两个所述导磁板1442C可以分别是第一和第二导磁板1442C,其具有相反的磁极,如第一导磁板1442C是N极,而第二导磁板1442C是S极,或者第一导磁板1442C是S极,而第二导磁板1442C是N极。类似地,两个所述导磁板1442C长度长于所述永磁体1443以在两个所述导磁板1442C的突出部分之间形成一磁隙1446C,其中所述外部支撑支架1441C包围所述永磁体1443C和两个所述导磁板1442C并且露出所述磁隙1446C。值得一提的是,在本发明的这个优选实施例中,所述磁组144C可以固定于所述支撑板13C,例如通过将所述外部支撑支架1441C藉由合适的连接部件如螺钉螺母等安装于所述支撑板13C,即不像上述实施例中需要将磁组144A安装于弹性构件18A,在这个实施例可以不提供上述弹性构件18A,从而不需要藉由类似上述弹性构件18A实现自动复位功能。
所述线圈铁芯142C包括铁芯臂1421C和横向地延伸于所述铁芯臂1421C近端的连接臂1422C,从而在这个优选实施例中大致呈T形结构。所述电磁线圈147C环绕于所述线圈铁芯142C的所述铁芯臂1421C,并且使所述线圈铁芯142C的远端未被所述电磁线圈147C环绕,而所述线圈铁芯142C的远端延伸进入所述磁组144C的所述磁隙1446C中。值得一提的是,在这个优选实施例中,从所述磁组144C的所述外部支撑支架1441C进一步地连接有线圈支架1447C,优选地其可以一体成形,并且所述线圈支架1447C环绕于所述铁芯臂1421C,而所述电磁线圈142C环绕于所述线圈支架1447C。
所述弹性元件141C连接于所述线圈铁芯142C,更具体地,所述弹性元件141C与所述线圈铁芯142C的所述连接臂1422C相连接,并形成延长形结构。也就是说,与上述第三个优选实施例的弹性元件141A和线圈铁芯142A的层叠结构不同,所述弹性元件141C与所述线圈铁芯142C形成相连接的延伸结构,从而所述弹性元件141C连接于所述线圈铁芯142C后使得整体结构的长度变长。在这个优选实施例中,所述弹性元件141C可以实施为由可复原材料制成的弹性片。可以理解的是,所述弹性元件141在其他可能的变形实施例中,同样可以层叠的方式与所述线圈铁芯142C相连接。
更具体地,在本发明的这个优选实施例中,所述弹性元件141C包括一中部的弹性臂1413C和一体地横向地延伸于所述中部的弹性臂1413C的两端的安装臂1414C,从而形成大致H型结构。一端的所述安装臂1414C与所述线圈铁芯142C的所述连接臂1422C重叠地通过一个或多个如两个第一连接部件1415C如螺钉或铆钉等连接,相应地,所述安装臂1414C与所述线圈铁芯142C的所述连接臂1422C提供有用于安装所述连接部件1415C的第一安装孔1416C。
所述摆臂148C进一步地连接于所述弹性元件141C的相反的另一端,从而所述线圈铁芯142C,所述弹性元件141C和所述摆臂148C依次序连接而形成一个整体的延长形结构。更具体地,在这个优选实施例中,所述摆臂148C一端1481C与所述弹性元件141C另一端的所述安装臂1414C通过一个或多个如两个第二连接部件1417C如螺钉或铆钉等连接,相应地,所述安装臂1414C与所述摆臂148C一端提供有用于安装所述连接部件1417C的第二安装孔1418C。
所述摆臂148C的另一端1482C延伸穿过所述盖体111C的开孔1113C,这样所述开关板12C从所述接合部122C延伸的所述定位部127C适合与所述摆臂148C的另一端1482C相接合,具体地,所述摆臂148C的另一端1482C定位于所述定位部127C的所述定位槽1271C,这样,当所述开关板12C被按压时,会藉由所述定位部127C驱动所述微型发电机14C执行发电操作,在下文中将更进一步地具体描述。本领域技术人员可以理解的是,所述摆臂148C的另一端1482C可以实施为所述定位部127C的结构,即具有所述定位槽1271C,而所述定位部127C可以只是一个能够定位于所述定位槽1271C的延伸于所述接合部122C的凸起。当然,所述开关板12C的所述接合部122C和所述摆臂148C也可能采用其他的可拆卸地连接结构。值得一提的是,所述开关板12C的所述接合部122C和所述摆臂148C的可拆卸连接结构,使得本发明的这个优选实施例的自发电无线开关模组适合于被二次开发而搭配各种样式的自行设计的开关板,而当不需要进行二次开发时,在一些实施例中,所述摆臂148C和所述接合部122C也可能一体地连接。
另外,线圈铁芯142C进一步地可设置有一铁芯套1448C,并且所述铁芯套1448C两侧具有限位轴1449C。所述铁芯套1448C套设于所述线圈铁芯142C的所述铁芯臂1421C邻近所述线圈支架1447C,并且可选择地和所述线圈支架1447C相连接或一体成形。
如图41和42所示,所述支撑板13C的所述底板主体130C顶侧延伸有多个立柱132C,各个所述立柱132C形成有限位槽1321C,并且在相邻的两个所述立柱132C之间形成有凸起地延伸于所述底板主体130C的支点部133C。这样,所述铁芯套1448C与所述立柱132C相配合,使两侧的所述限位轴1449C可滑动地设于对应的两个所述立柱132C的限位槽1321C,这样一个独立的微型发电机14C夹持在两个所述立柱132C之间,并且进一步地由所述支点部133C所支撑,所述限位槽1321C的长度限制了所述线圈铁芯142的移动距离。
所述铁芯套1448C并不与所述支撑板13C的所述底板主体130C相接触,而是由凸起地设置的所述支点部133C支撑。优选地,所述支点部133C形成锥形结构,即自底侧至顶侧其内径逐渐减小。所述支点部133C形成了一个杠杆支点,所述线圈铁芯14C适合于相对于其做转动运动。
如图48A至图48C所示,所述自发电无线开关的操作方法如下,在未工作状态,如图48A所示,所述线圈铁芯142C的所述铁芯臂1421C的远端位于两个所述导磁板1442C之间并与顶侧的所述第一导磁板1442C相接触。当使用者按压图48B中的开关板12C的基板125C左侧时,所述开关板12C的基板125C绕着自发电无线开关模组的盖体11C的固定轴1113C转动,并进一步地使所述基板125C的右侧翘起,从而拉动所述接合部122C翘起,从而进一步地驱动所述摆臂148C移动,导致所述弹性元件141C产生向下的弯曲形变。当使用者继续按压时,所述弹性元件141C的形变产生的回弹力作用于所述线圈铁芯142C的近端并使得所述线圈铁芯142C以所述支点部133C为杠杆支点移动,并使所述铁芯臂1421C的远端离开所述第一导磁板1442C而与底部的所述第二导磁板1442相接触,如图48C所示,从而使通过所述线圈铁芯142C的磁感线发生反向改变,这样所述电磁线圈147C中产生感应电流,从而执行了发电操作,所述感应电流产生的电能供应给所述控制器15C,所述控制器15C进一步地发送控制指令以控制相应的电子设备的操作。
如图49A至图49C所示,在上述状态,如图49A所示,所述线圈铁芯142C的所述铁芯臂1421C的远端位于两个所述导磁板1442C之间并与底侧的所述第二导磁板1442C相接触。当使用者按压图49B中的开关板12C的基板125C右侧时,所述开关板12C的基板125C绕着自发电无线开关模组的盖体11C的固定轴1113C转动,并进一步地使所述基板125C的左侧翘起,从而促使所述接合部122C移动,进一步地驱动所述摆臂148C移动,导致所述弹性元件141C产生向上的弯曲形变。当使用者继续按压时,所述弹性元件141C的形变产生的回弹力作用于所述线圈铁芯142C的近端并使得所述线圈铁芯142C以所述支点部133C为杠杆支点移动,并使所述铁芯臂1421C的远端离开所述第二导磁板1442C而与顶部的所述第二导磁板1442相接触,如图49C所示,从而使通过所述线圈铁芯142C的磁感线发生反向改变,这样所述电磁线圈147C中产生感应电流,从而执行了发电操作,类似地,所述感应电流产生的电能供应给所述控制器15C,所述控制器15C进一步地发送控制指令以控制相应的电子设备的操作。
值得一提的是,上述图48A至图48C与图49A至图49C所示的工作过程可以用来控制电子设备的相反的操作,例如可以是对应的启动和关闭的操作。上述图中示意的运动方向也只作为举例,而并不限制本发明,在实际应用中,所述自发电无线开关也可能呈竖直方向安装于墙壁中,从而使用者沿水平方向按压所述开关板12C。
值得一提的是,在这个优选实施例中,多个独立的所述微型发电机14C可以可工作地连接至同一个所述控制器15C,也可以各自连接至单独的所述控制器15C。独立的所述微型发电机14C和所述开关板12C形成的多个独立的开关组合,每个开关组合可以用于产生不同的控制指令,可以用来控制同一个电子设备也可以用来控制不同的电子设备,其可以根据实际需要而设计。
相应地,上述第四实施例提供一种组装自发电无线开关的方法,其包括组装用于执行发电操作和无线通信操作的自发电无线开关模组10C的步骤,以及针对所述自发电无线开关模组再设计对应的开关板12C的步骤。在组装所述自发电无线开关模组10C时,其进一步地包括组装用于整合电能并发送无线控制信号的控制器15C,组装用于执行自发电操作的微型发电机14C等步骤。
更具体地,在组装用于发送无线控制信号的控制器15C的步骤中,所述控制器15C与上述第三个实施例的控制器15A结构类似,从而对应地其包括:将信号发生器151A可工作地连接于的微型控制器(MCU);将储能器152A和电压变换器153A可工作地连接并进一步地可工作地连接至所述微型控制器(MCU)。
在组装用于执行自发电操作的微型发电机14C的步骤中,包括如下的步骤。组装磁组144C:将永磁体1443C的相反两侧分别设置导磁板1442C,这样两个所述导磁板1442C具有不同的磁极,并且进一步地将所述永磁体1443C和所述导磁板1442C放置于一个一体支架的外部支撑支架1441C内,以形成一个磁组144C,其中两个所述导磁板1442C具有延伸越过所述永磁体1443C的突出部分,从而在两个所述突出部分之间形成磁隙1446C,其中所述外部支撑支架1441C可以实施为一个塑胶外套,其包覆在所述永磁体1443C和所述导磁板1442C的外部并且具有开口以露出所述磁隙1446C。其中该一体支架包括用于容纳所述永磁体1443C和所述导磁板1442C的外部支撑支架1441C以及线圈支架1447C。所述外部支撑支架1441C进一步地可以固定于所述支撑板13C以防止其移动。
组装线圈组:将摆臂148C的一端1481C与实施为H型弹性片的所述弹性元件141C的一安装臂1414C通过连接部件相连接;将所述弹性元件141C相反的另一侧的安装臂1414C通过连接部件连接于T型线圈铁芯142C的连接臂1422C;将铁芯套1448C套设于所述T型线圈铁芯142A的铁芯臂1421A;将电磁线圈147C环绕于上述一体支架的所述线圈支架1447C,将所述线圈支架1447C进一步地环绕于所述线圈铁芯142C的铁芯臂1421C并邻近铁芯套1448C;所述T型线圈铁芯142C的铁芯臂1421C延伸进入所述铁芯臂1421C的远端14211C并被置于所述磁组144C的所述磁隙1446C与顶部的所述第一导磁板1422C相接触;将所述铁芯套1448C两侧的定位轴1449C进一步地定位于所述支撑板13C的两个立柱132C的限位槽1321C,并且所述铁芯套1448C被所述支点部133C所支撑。所述电磁线圈147C进一步地连接至所述控制器15C的所述储能器以将产生的电能供应给所述控制器15C。值得一提的是,在这个优选实施例中,与上述第一个实施例有区别的是,当所述自发电无线开关处于未工作状态中,上述第三个优选实施例中所述铁芯臂1421C的远端14211C被置于所述磁组144C的所述磁隙1446C中,并且与底部的导磁板1422C相接触,而在这个实施例中,所述铁芯臂1421C的远端被置于所述磁组144C的所述磁隙1446C中,并且与顶部的导磁板1422C相接触。
进一步地,将模组顶盖11C组装于所述支撑板13C从而将所述微型发电机14C容纳于所述模组顶盖11C和所述支撑板13C的壳体中,并且使所述摆臂148C的另一端1482C延伸出各个所述盖体111C的开孔1113C。这样就形成了一个模块化的能够执行发电操作和无线通信操作的自发电无线开关模组10C。
组装开关板12C:所述开关板12C的基板125C两侧安装孔1281C分别套设于所述盖体111C两侧的固定轴1112C以使所述基板125C可活动地安装于所述盖体111C,并且所述基板125一侧的设置于接合部122C的定位部127C与所述摆臂148C的另一端1482C相接合,所述定位部127C的所述定位槽1271C的形状和尺寸与所述摆臂148C的另一端1482C相配合,例如可以是过盈配合。在这个优选实施例中,将三个所述开关板12C的所述基板125分别与三个独立的所述微型发电机14C相配合。
可以理解的是,上述自发电无线开关的所述自发电无线开关模组10C和所述开关板12C的组装方法也只作为举例,并不限制本发明的范围。上述组装方法的描述用于更详细地说明本发明的这个优选实施例的无线开关的结构,并且上述具体结构也只作为举例,其组装方法中一些步骤也没有特定的先后顺序。另外,值得一提的是,所述开关板12C的组装可以由下游厂家来完成。
相应地,本发明提供了一种利用自发电无线开关控制电子设备的方法,其中所述自发电无线开关包括自发电无线开关模组10C和一个或多个开关板12C,其中所述自发电无线开关模组10C包括一个微型发电机14C,其包括磁组144C和线圈组,所述磁组144C包括永磁体1443C和位于所述永磁体1443C两侧的具有相反磁极的第一和第二导磁板1442C,所述线圈组包括线圈铁芯142C,设于所述线圈铁芯142C的铁芯臂1421C周围的电磁线圈147C,连接于所述线圈铁芯142C的弹性元件141C,以及连接于所述弹性元件141C的摆臂148C,其中所述开关板12C包括与所述摆臂148C相接合的定位部127C,其中所述方法包括如下步骤:
(A)回应于使用者对所述开关板12C的基板125C的远离所述定位部127C的那一侧顶表面的按压动作,所述定位部127C的移动驱动所述摆臂148C移动,使所述弹性元件141C产生弯曲变形并产生回弹力;
(B)当所述弹性元件141C的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯142C和顶部的所述第一导磁板1442C之间的所述磁性吸力时,所述弹性元件141C恢复原状并驱使所述线圈铁芯142C脱离所述第一导磁板1442C,并与所述磁组144C的底部的所述第二导磁板1442C相接触,使穿过所述线圈铁芯142C的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈147C中相应地产生感应电流;以及
(C)所述感应电流的电能经储存和电压变换再供电给控制器15C的无线信号发生器发送控制指令,进一步地控制电子设备的预设操作。
相应地,上述方法还包括步骤:
(D)回应于使用者对所述开关板12C的基板125C的邻近所述定位部127C的那一侧顶表面的按压动作,所述定位部127C的移动驱动所述摆臂148C移动,使所述弹性元件141C产生弯曲变形并产生回弹力;
(E)当所述弹性元件141C的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯142C和底部的所述第二导磁板1442C之间的所述磁性吸力时,所述弹性元件141C恢复原状并驱使所述线圈铁芯142C脱离所述第二导磁板1442C,并与所述磁组144C的顶部的所述第一导磁板1442C相接触,使穿过所述线圈铁芯142C的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈147C中相应地产生感应电流;以及
(F)所述感应电流的电能经储存和电压变换再供电给控制器15C的无线信号发生器发送控制指令,进一步地控制所述电子设备的另一预设操作。
相应地,在一个优选实施例中,所述方法中步骤(A)至(C)和步骤(D)至(E)可以分别控制所述电子设备的启动和关闭功能。
在本发明的这个优选实施例中,在初始未工作状态,所述线圈铁芯142C的所述铁芯臂1421C的远端与顶部的所述第一导磁板1442C相接触。在步骤(B)中,所述弹性元件141C从朝向底侧方向的弯曲形变的状态复原时,使所述线圈铁芯142C的所述铁芯臂1421C的远端与所述磁组144C的底部的所述第二导磁板1442C接触从而导致穿过所述线圈铁芯142C的磁感线发生反向改变。而在步骤(E)中,所述弹性元件141C从朝向顶侧方向的弯曲形变状态复原时,使所述线圈铁芯142C的所述铁芯臂1421C的远端与所述磁组144C的顶部的所述第一导磁板1442C接触从而导致穿过所述线圈铁芯142C的磁感线发生反向改变。
值得一提是,在所述切换相接触的导磁板1442C的过程中,所述线圈铁芯142C相对于凸起地延伸于支撑板13C的底板主体130C的支点部133C转动,从而类似杠杆地快速地交替地接触相反磁极的导磁板1442C,从而在极短的时间内所述电磁线圈147C内产生感应电流。
另外,所述方法还包括步骤:回应于所述使用者对所述开关板12C的所述基板125C的按压操作,所述开关板12C的所述基板125C相对于所述自发电无线开关模组10C的盖体111C两侧的固定轴1112C转动,相应地驱动所述定位部127C翘起和回落。
另外,类似地,所述控制器15C经由所述无线信号发生器发出的控制指令可以直接发送给对应的所述电子设备,也可以发送给一个智能中央控制单元,所述智能中央控制单元进一步地控制所述电子设备的所述预设操作,如所述电子设备的启动和关闭,或调节等级的选择等操作。所述电子设备可以是智能家具如智能门和智能窗,或智能家电如照明灯、空调、电风扇、电子显示设备、音效装置,或办公电器等等。
如图50至图53C所示是根据本发明的第五个优选实施例的自发电无线开关,类似地,这个优选实施例的自发电无线开关利用杠杆原理来实现发电操作。更具体地,所述自发电无线开关包括一自发电无线开关模组10D,其适合于搭配不同外壳或按键,就能开发出各具特色的自发电无线开关产品。也就是说,所述自发电无线开关模组10D是模块化结构,其集成了发电和无线通信功能,从而适合于提供给下游厂家进一步地根据实际需求或喜好进行二次开发,而下游厂家不需要了解所述自发电无线开关模组10D的发电和无线通信原理。利用本发明的这个优选实施例制得的自发电无线开关,其外形和尺寸可以做到与现有的有线开关的外形和尺寸一致,从而便于取代传统的有线开关。
更具体地,如图50至图51所示,所述自发电无线开关模组10D包括模组顶盖11D,模组支撑板13D,微型发电机14D,以及控制器15D。其中所述顶盖11D和所述支撑板13D组装成一个模组壳体,以用于容纳可工作地连接的所述微型发电机14D和所述控制器15D。类似地,所述微型发电机14D可以执行发电操作,以将机械能转化为电能,从而供应给所述控制器15D,所述控制器15D与上述实施例中的控制器15A结构类似,并且包括上述的储能器152A,电压变换器153A,微型控制器(MDU),无线信号发生器151A等结构,从而所述控制器15D被提供电能后可以工作并发送控制指令以控制相应的电子设备的预设操作。
在本发明的这个实施例中,更具体地,所述顶盖11D包括一个或多个相连接的盖体111D,所述盖体111D包括多个侧板相接而形成的盖体主体1111D,以及在所述盖体主体1111D在两侧分别凸起地延伸的固定轴1112D,所述盖体主体1111D的一端还形成有开孔1113D。
本发明的所述自发电无线开关模组10D适合搭配一个或多个开关板12D,其实施为按键盖板,各个所述开关板12D包括基板125D,从所述基板125D的端部的底侧延伸的接合部122D,以及从所述接合部122D向内侧延伸的定位部127D,所述定位部127D进一步地包括两个定位段并且在两个所述定位段之间形成有一定位槽1271D。各个所述开关板12D在两侧还包括从基板125D的中部位置分别自底侧延伸的安装部128D,其形成有安装孔1281D,所述安装孔1281D可以是穿过所述安装部128D厚度的穿孔,也可以是没有完全穿过所述安装部128D厚度的凹槽孔。
所述开关板12D对应地安装于各个所述盖体111D,通过所述盖体111D的两个所述固定轴1112D定位于对应的两个安装孔1281D,使得所述开关板12D适合于绕着所述固定轴1112D转动。本领域技术人员可以理解的是,所述安装孔1281D也可能形成于所述盖体111D,而所述固定轴1112D可以形成于所述开关板12D。从而这样的接合方式,方便组装又便于所述开关板12D相对于所述盖体111D活动。
类似地,在这个优选实施例中,所述开关板12D包括三个独立的基板125D,即三个按键板,对应三个所述基板125D配置有对应的三个独立的微型发电机14D,这样相当于提供了三个独立的开关,每个开关都可以独立运作而不互相影响。当然,上述三个独立开关的实施例只作为举例,根据实际需要,可以提供一个,两个或更多个所述开关。
各个所述微型发电机14D包括一磁组144D,一线圈铁芯142D,一电磁线圈147D,一弹性元件141D,一摆臂148D和一支点装置149D。更具体地,所述磁组144D包括一永磁体1443D和位于所述永磁体1443D两侧的分别具有相反磁极如分别具有N极和S极并且对称地布置的两个导磁板1442D,以及一外部支撑支架1441D,所述外部支撑支架1441D具有内部容纳腔1444D以用于容纳所述永磁体1443D和两个所述导磁板1442D。另外,两个所述导磁板1442D可以分别是第一和第二导磁板1442D,其具有相反的磁极,如第一导磁板1442D是N极,而第二导磁板1442D是S极,或者第一导磁板1442D是S极,而第二导磁板1442D是N极。类似地,两个所述导磁板1442D长度长于所述永磁体1443以在两个所述导磁板1442D的突出部分之间形成一磁隙1446D,其中所述外部支撑支架1441D包围所述永磁体1443D和两个所述导磁板1442D并且露出所述磁隙1446D。值得一提的是,在本发明的这个优选实施例中,所述磁组144D可以固定于所述支撑板13D或所述顶盖11D,例如通过将所述外部支撑支架1441D藉由合适的连接部件如螺钉螺母等安装于所述支撑板13D,所述外部支撑支架1441D可以由各种合适的材料制成,例如可以是弹性塑胶材质。
所述线圈铁芯142D包括铁芯臂1421D和横向地延伸于所述铁芯臂1421D近端的连接臂1422D,从而在这个优选实施例中大致呈T形结构。所述电磁线圈147D环绕于所述线圈铁芯142D的所述铁芯臂1421D,并且使所述线圈铁芯142D的远端未被所述电磁线圈147D环绕,而所述线圈铁芯142D的远端延伸进入所述磁组144D的所述磁隙1446D中。值得一提的是,在这个实施例中,所述电磁线圈147D直接环绕于所述铁芯臂1421D,当然,也可以类似上述第四个优选实施例中,从所述磁组144D的所述外部支撑支架1441D进一步地连接有线圈支架,优选地其可以一体成形,并且所述线圈支架环绕于所述铁芯臂1421D,而所述电磁线圈142D环绕于所述线圈支架。
所述弹性元件141D连接于所述线圈铁芯142D,更具体地,所述弹性元件141D与所述线圈铁芯142D的所述连接臂1422D相连接,并形成延长形结构。在这个优选实施例中,所述弹性元件141D可以实施为由可复原材料制成的弹性片。可以理解的是,所述弹性元件141在其他可能的变形实施例中,同样可以层叠的方式与所述线圈铁芯142D相连接。
更具体地,在本发明的这个优选实施例中,所述弹性元件141D包括一中部的弹性臂1413D和一体地横向地延伸于所述中部的弹性臂1413D的两端的安装臂1414D,从而形成大致H型结构。一端的所述安装臂1414D与所述线圈铁芯142D的所述连接臂1422D重叠地通过一个或多个如两个第一连接部件1415D如螺钉或铆钉等连接,相应地,所述安装臂1414D与所述线圈铁芯142D的所述连接臂1422D提供有用于安装所述连接部件1415D的第一安装孔1416D。
所述摆臂148D进一步地连接于所述弹性元件141D的相反的另一端,从而所述线圈铁芯142D,所述弹性元件141D和所述摆臂148D依次序连接而形成一个整体的延长形结构。更具体地,在这个优选实施例中,所述摆臂148D一端1481D与所述弹性元件141D另一端的所述安装臂1414D通过一个或多个如两个第二连接部件1417D如螺钉或铆钉等连接,相应地,所述安装臂1414D与所述摆臂148D一端提供有用于安装所述连接部件1417D的第二安装孔1418D。
所述摆臂148D的另一端1482D延伸穿过所述盖体111D的开孔1113D,这样所述开关板12D从所述接合部122D延伸的所述定位部127D适合与所述摆臂148D的另一端1482D相接合,具体地,所述摆臂148D的另一端1482D定位于所述定位部127D的所述定位槽1271D,这样,当所述开关板12D被按压时,会藉由所述定位部127D驱动所述微型发电机14D执行发电操作,在下文中将更进一步地具体描述。本领域技术人员可以理解的是,所述摆臂148D的另一端1482D可以实施为所述定位部127D的结构,即具有所述定位槽1271D,而所述定位部127D可以只是一个能够定位于所述定位槽1271D的延伸于所述接合部122D的凸起。当然,所述开关板12D的所述接合部122D和所述摆臂148D也可能采用其他的可拆卸地连接结构。值得一提的是,所述开关板12D的所述接合部122D和所述摆臂148D的可拆卸连接结构,使得本发明的这个优选实施例的自发电无线开关模组适合于被二次开发而搭配各种样式的自行设计的开关板,而当不需要进行二次开发时,在一些实施例中,所述摆臂148D和所述接合部122D也可能一体地连接。另外,也可能是所述定位部127D穿过所述开孔1113D并与所述摆臂148D相接合。
所述支点装置149D在这个优选实施例中用于提供两个摆动支点,从而使所述线圈铁芯142D的所述铁芯臂1421D可以相对两个所述摆动支点类似杠杆地移动,从而交替地接触不同磁极的两个所述导磁板1442D。更具体地,在这个优选实施例中,所述支点装置149D包括第一支点单元1491D和第二支点单元1492D,并且两者形成一通孔1493D,其中所述铁芯臂1421D延伸穿过所述通孔1493D以使其远端置入所述磁隙1446D中。
值得一提的是,提供两个所述摆动支点的结构可以有各种合适的方式,如可以是分别从所述支撑板13D和所述顶盖11D延伸的凸起作为摆动支点,可以是分别安装于所述支撑板13D和所述顶盖11D的支点结构等。也可以是形成一体结构,中间形成所述通孔1493D。
在本发明的这个实施例中,所述第一支点单元1491D包括第一支点元件14911D和横向地延伸于所述第一支点元件14911D的第一导磁臂14912D;所述第二支点单元1492D包括第二支点元件14921D和横向地延伸于所述第二支点元件14921D的第二导磁臂14922D。其中所述第一支点元件14911D和所述第二支点元件14921D提供了两个摆动支点,例如图中所示的所述铁芯臂1421D两侧的顶侧摆动支点和底侧摆动支点,这样,所述铁芯臂1421D可分别以这两个摆动支点作支点类似杠杆地运动。而额外提供的所述第一和第二导磁臂14912D和14922D可以提供导磁的作用。可以理解的是,在这个优选实施例中,当上述支点元件和相应的导磁臂由相同材料制成并且一体成形时,所述通孔的尺寸略大于所述铁芯臂1421D的厚度,以使所述铁芯臂1421D只与所述第一和第二支点元件14911D和14921D中的其中之一相接触,这样在所述铁芯臂1421D被驱动分别以所述第一和第二支点元件14911D和14921D作为摆动支点移动时,可以使通过所述铁芯臂1421D的磁感线方向发生变向。当然,可以理解的是,当所述第一和第二支点单元1491D和1492D的所述第一和第二支点元件14911D和14921D由非导磁材料制成或分别再套设有非导磁材料时,所述铁芯臂1421D也可能与所述第一和第二支点元件14911D和14921D两者相接触。
在本发明的这个优选实施例中,所述磁组144D进一步地位于两个所述支点单元1491D的所述导磁臂14912D和14922D之间,并且所述电磁线圈147D也位于所述两个所述支点单元1491D的所述导磁臂14912D和14922D之间。另外,通过设置两个所述摆动支点元件14911D和14921D,所述线圈铁芯142D和所述弹性元件141D以及所述摆臂148D的整体延长形结构被两个所述摆动支点元件14911D和14921D划分成为阻力臂L1和动力臂L2。进一步地,所述铁芯臂1421D延伸进入所述导磁臂14912D和14922D之间的部分界定形成所述阻力臂L1,而述线圈铁芯142D和所述弹性元件141D以及所述摆臂148D的整体延长形结构的其他剩余部分形成所述动力臂L2。值得一提的是本发明的这个优选实施例的结构非常省力,所述动力臂L2的长度可以根据需要设置预设的长度,从而可以调节使用者需要按压或推动压的大小。
另外,所述第一和第二支点单元1491D和1492D可以是独立的部件,也可能是形成一个整体结构,并形成所述通孔1493D以供所述铁芯臂1421D穿过。更优选地,在这个优选实施例中,所述第一和第二支点单元1491D和1492D是互相独立的部件,并且互相间隔地设置。所述第一和第二支点元件14911D和14921D互相间隔地设置以在两者之间形成所述通孔1493D,所述第一和第二导磁臂14912D和14922D互相间隔地设置以在两者之间形成容纳空间以供容纳所述磁组144D以及所述电磁线圈147D和所述铁芯臂1421D形成所述阻力臂L1的部分。
值得一提的是,上述第一和第二导磁臂14912D和14922D进一步地固定于所述顶盖11D和所述支撑板13D形成的模组壳体中,如通过合适的卡合配合结构,或者上述第一和第二导磁臂14912D和14922D进一步地套设有如塑胶外套,然后通过塑胶外套进行固定。这样,在这个优选实施例中,所述磁组144D,所述电磁线圈147D所述支点装置149D可以固定不动,所述摆臂148D移动时驱动所述线圈铁芯142D交替地接触所述磁组的两个所述导磁板1442D,从而使穿过所述线圈铁芯142D的磁感线发生变化,这样在所述电磁线圈147D中产生感应电流。另外,所述电磁线圈147D线圈圈数可以是150-2000圈,导线直径为0.08mm-0.3mm,并且上述具体数值只作为举例,而并不限制本发明。
另外,还值得一提的是,根据本发明的这个优选实施例中,所述第一和第二支点单元1491和1492D进一步地也各自由铁芯制成,从而形成第一和第二副铁芯。
如图52A至52C以及53A至53C所示,所述自发电无线开关的操作方法如下,在未工作状态,所述线圈铁芯142D的所述铁芯臂1421D的远端位于两个所述导磁板1442D之间并与顶侧的所述第一导磁板1442D相接触,所述线圈铁芯142D可以支撑于所述第二支点元件14921D。当使用者按压所述开关板12D的基板125D左侧时,所述开关板12D的基板125D绕着自发电无线开关模组的盖体11D的固定轴1113D转动,并进一步地使所述基板125D的右侧翘起,从而拉动所述接合部122D翘起,从而进一步地驱动所述摆臂148D移动,导致所述弹性元件141D产生向下的弯曲形变,所述线圈铁芯142D离开所述第二支点元件14921D。当使用者继续按压时,所述弹性元件141D的形变产生的回弹力作用于所述线圈铁芯142D的近端并使得所述线圈铁芯142D以顶侧所述第一支点元件14911D为杠杆支点移动,并使所述铁芯臂1421D的远端离开所述第一导磁板1442D而与底部的所述第二导磁板1442相接触,从而使通过所述线圈铁芯142D的磁感线发生反向改变,这样所述电磁线圈147D中产生感应电流,从而执行了发电操作,所述感应电流产生的电能供应给所述控制器15D,所述控制器15D进一步地发送控制指令以控制相应的电子设备的操作。
进一步地,当所述线圈铁芯142D的所述铁芯臂1421D的远端位于两个所述导磁板1442D之间并与底侧的所述第二导磁板1442D相接触。当使用者按压所述开关板12D的基板125D右侧时,所述开关板12D的基板125D绕着自发电无线开关模组的盖体11D的固定轴1113D转动,并进一步地使所述基板125D的左侧翘起,从而促使所述接合部122D移动,进一步地驱动所述摆臂148D移动,导致所述弹性元件141D产生向上的弯曲形变,所述线圈铁芯142D离开所述第一支点元件14911D。当使用者继续按压时,所述弹性元件141D的形变产生的回弹力作用于所述线圈铁芯142D的近端并使得所述线圈铁芯142D底侧所述第二支点元件14921D为杠杆支点为杠杆支点移动,并使所述铁芯臂1421D的远端离开所述第二导磁板1442D而与顶部的所述第二导磁板1442相接触,从而使通过所述线圈铁芯142D的磁感线发生反向改变,这样所述电磁线圈147D中产生感应电流,从而执行了发电操作,类似地,所述感应电流产生的电能供应给所述控制器15D,所述控制器15D进一步地发送控制指令以控制相应的电子设备的操作。
值得一提的是,类似地,上述所示的工作过程可以用来控制电子设备的相反的操作,例如可以是对应的启动和关闭的操作。上述图中示意的运动方向也只作为举例,而并不限制本发明,在实际应用中,所述自发电无线开关也可能呈竖直方向安装于墙壁中,从而使用者沿水平方向按压所述开关板12D。并且在未工作状态时,所述线圈铁芯142D可以选择性与其中一个所述导磁板1442D接触,而在工作过程中,被驱动去接触另一个所述导磁板1442D,从而实现交替地接触两个不同磁极的所述导磁板1442D。
值得一提的是,在这个优选实施例中,多个独立的所述微型发电机14D可以可工作地连接至同一个所述控制器15D,也可以各自连接至单独的所述控制器15D。独立的所述微型发电机14D和所述开关板12D形成的多个独立的开关组合,每个开关组合可以用于产生不同的控制指令,可以用来控制同一个电子设备也可以用来控制不同的电子设备,其可以根据实际需要而设计。
相应地,上述第五实施例提供一种组装自发电无线开关的方法,其包括组装用于执行发电操作和无线通信操作的自发电无线开关模组10D的步骤,以及针对所述自发电无线开关模组再设计对应的开关板12D的步骤。在组装所述自发电无线开关模组10D时,其进一步地包括组装用于整合电能并发送无线控制信号的控制器15D,组装用于执行自发电操作的微型发电机14D等步骤。
更具体地,在组装用于发送无线控制信号的控制器15D的步骤中,所述控制器15D与上述第三个实施例的控制器15A结构类似,从而对应地其包括:将信号发生器151A可工作地连接于的微型控制器(MDU);将储能器152A和电压变换器153A可工作地连接并进一步地可工作地连接至所述微型控制器(MDU)。
根据本发明的这个优选实施例,在组装用于执行自发电操作的微型发电机14D的步骤中,其包括如下的步骤,本领域技术人员应理解的是,下述组装步骤以及步骤中涉及到的结构只作为举例而并不限制本发明。
组装磁组144D:将永磁体1443D的相反两侧分别设置导磁板1442D,这样两个所述导磁板1442D具有不同的磁极,并且进一步地将所述永磁体1443D和所述导磁板1442D放置于一个外部支撑支架1441D内,以形成一个磁组144D,其中两个所述导磁板1442D具有延伸越过所述永磁体1443D的突出部分,从而在两个所述突出部分之间形成磁隙1446D,其中所述外部支撑支架1441D可以实施为一个塑胶外套,其包覆在所述永磁体1443D和所述导磁板1442D的外部并且具有开口以露出所述磁隙1446D。所述外部支撑支架1441D进一步地可以固定于所述支撑板13D或所述顶盖11D以防止其移动。
组装线圈组:将摆臂148D的一端1481D与实施为H型弹性片的所述弹性元件141D的一安装臂1414D通过连接部件相连接;将所述弹性元件141D相反的另一侧的安装臂1414D通过连接部件连接于T型线圈铁芯142D的连接臂1422D;将电磁线圈147D环绕于所述线圈铁芯142D的铁芯臂1421D;将所述铁芯臂1421D穿过所述支点装置149D的所述第一和第二支点元件14911D和14921D之间的所述通孔1493D,并且适当调整所述支点装置149D和所述铁芯臂1421D之间的相对位置以调整所述阻力臂L1和所述动力臂L2的长度分配。并且所述T型线圈铁芯142D的铁芯臂1421D延伸进入所述铁芯臂1421D的远端14211D并被置于所述磁组144D的所述磁隙1446D与顶部的所述第一导磁板1422D相接触。所述支点装置149D的第一和第二支点单元1491D和1492D进一步地会在后续步骤中分别稳固于所述顶盖14D和所述支撑板13D。所述电磁线圈147D进一步地连接至所述控制器15D的所述储能器以将产生的电能供应给所述控制器15D。值得一提的是,在初始未工作状态,这个优选实施例中,所述铁芯臂1421D的远端被置于所述磁组144D的所述磁隙1446D中,并且可以选择与顶部或底部的所述导磁板1422D相接触。
进一步地,将模组顶盖11D组装于所述支撑板13D并将所述微型发电机14D容纳于所述模组顶盖11D和所述支撑板13D的壳体中,并且使所述摆臂148D的另一端1482D延伸出各个所述盖体111D的开孔1113D,或者在其他例子中,所述开关板12D的所述定位部127D会延伸进入所述开孔111D以与所述摆臂148D相接合。这样就形成了一个模块化的能够执行发电操作和无线通信操作的自发电无线开关模组10D。
组装开关板12D:所述开关板12D的基板125D两侧安装孔1281D分别套设于所述盖体111D两侧的固定轴1112D以使所述基板125D可活动地安装于所述盖体111D,并且所述基板125一侧的设置于接合部122D的定位部127D与所述摆臂148D的另一端1482D相接合,所述定位部127D的所述定位槽1271D的形状和尺寸与所述摆臂148D的另一端1482D相配合,例如可以是过盈配合。在这个优选实施例中,将三个所述开关板12D的所述基板125分别与三个独立的所述微型发电机14D相配合。
可以理解的是,上述自发电无线开关的所述自发电无线开关模组10D和所述开关板12D的组装方法也只作为举例,并不限制本发明的范围。上述组装方法的描述用于更详细地说明本发明的这个优选实施例的无线开关的结构,并且上述具体结构也只作为举例,其组装方法中一些步骤也没有特定的先后顺序。另外,值得一提的是,所述开关板12D的组装可以由下游厂家来完成。
相应地,本发明提供了一种利用自发电无线开关控制电子设备的方法,其中所述自发电无线开关包括自发电无线开关模组10D和一个或多个开关板12D,其中所述自发电无线开关模组10D包括一个微型发电机14D,其包括磁组144D和线圈组,所述磁组144D包括永磁体1443D和位于所述永磁体1443D两侧的具有相反磁极的第一和第二导磁板1442D,所述线圈组包括线圈铁芯142D,设于所述线圈铁芯142D的铁芯臂1421D周围的电磁线圈147D,连接于所述线圈铁芯142D的弹性元件141D,连接于所述弹性元件141D的摆臂148D,以及设置于所述磁组144D和所述电磁线圈147D的周围的支点装置149D,并且所述铁芯臂1421D穿过所述支点装置149D的两个互相间隔地设置第一和第二支点元件14911D和14921D之间的所述通孔1493D,其中所述开关板12D包括与所述摆臂148D相接合的定位部127D,其中所述方法包括如下步骤:
(α)回应于使用者对所述开关板12D的基板125D的远离所述定位部127D的那一侧顶表面的按压动作,所述定位部127D的移动驱动所述摆臂148D移动,使所述弹性元件141D产生弯曲变形并产生回弹力;
(β)当所述弹性元件141D的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯142D和顶部的所述第一导磁板1442D之间的所述磁性吸力时,所述弹性元件141D恢复原状并驱使所述线圈铁芯142D以第一支点元件14911D为摆动支点类似杠杆地移动,并且其远端脱离所述第一导磁板1442D,并与所述磁组144D的底部的所述第二导磁板1442D相接触,使穿过所述线圈铁芯142D的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈147D中相应地产生感应电流;以及
(γ)所述感应电流的电能经储存和电压变换再供电给控制器15D的无线信号发生器发送控制指令,进一步地控制电子设备的预设操作。
相应地,上述方法还包括步骤:
(δ)回应于使用者对所述开关板12D的基板125D的邻近所述定位部127D的那一侧顶表面的按压动作,所述定位部127D的移动驱动所述摆臂148D移动,使所述弹性元件141D产生弯曲变形并产生回弹力;
(ε)当所述弹性元件141D的所述反向回弹力大于所述线圈铁芯142D和底部的所述第二导磁板1442D之间的所述磁性吸力时,所述弹性元件141D恢复原状并驱使所述线圈铁芯142D以第二支点元件14921D为摆动支点类似杠杆地移动,并且其远端脱离所述第二导磁板1442D,并与所述磁组144D的顶部的所述第一导磁板1442D相接触,使穿过所述线圈铁芯142D的磁感线的方向发生反向改变,所述电磁线圈147D中相应地产生感应电流;以及
(ζ)所述感应电流的电能经储存和电压变换再供电给控制器15D的无线信号发生器发送控制指令,进一步地控制所述电子设备的另一预设操作。
相应地,在一个优选实施例中,所述方法中步骤(α)至(γ)和步骤(δ)至(ζ)可以分别控制所述电子设备的启动和关闭功能。
在本发明的这个优选实施例中,在初始未工作状态,所述线圈铁芯142D的所述铁芯臂1421D的远端与顶部的所述第一导磁板1442D相接触。在步骤(β)中,所述弹性元件141D从朝向底侧方向的弯曲形变的状态复原时,使所述线圈铁芯142D的所述铁芯臂1421D的远端与所述磁组144D的底部的所述第二导磁板1442D接触从而导致穿过所述线圈铁芯142D的磁感线发生反向改变。而在步骤(ε)中,所述弹性元件141D从朝向顶侧方向的弯曲形变状态复原时,使所述线圈铁芯142D的所述铁芯臂1421D的远端与所述磁组144D的顶部的所述第一导磁板1442D接触从而导致穿过所述线圈铁芯142D的磁感线发生反向改变。
值得一提是,在所述切换相接触的导磁板1442D的过程中,所述线圈铁芯142D分别相对于所述支点装置149D的所述第一和第二支点元件14911D和14921D转动,从而类似杠杆地快速地交替地接触相反磁极的导磁板1442D,从而在极短的时间内所述电磁线圈147D内产生感应电流。
另外,所述方法还包括步骤:回应于所述使用者对所述开关板12D的所述基板125D的按压操作,所述开关板12D的所述基板125D相对于所述自发电无线开关模组10D的盖体111D两侧的固定轴1112D转动,相应地驱动所述定位部127D翘起和回落。
另外,类似地,所述控制器15D经由所述无线信号发生器发出的控制指令可以直接发送给对应的所述电子设备,也可以发送给一个智能中央控制单元,所述智能中央控制单元进一步地控制所述电子设备的所述预设操作,如所述电子设备的启动和关闭,或调节等级的选择等操作。所述电子设备可以是智能家具如智能门和智能窗,或智能家电如照明灯、空调、电风扇、电子显示设备、音效装置、安防设备、呼叫救护设备、门铃或办公电器等等。
如图54至图57C所示,根据本发明的第六个优选实施例的变形实施方式,其结构与上述第五个优选实施例的结构类似,区别在于,这个实施例中,所述磁组144D的所述第一和第二导磁板1442E分别与所述支点装置149E的所述第一和第二导磁臂14912E和14922E一体成形,即由相同材料制成如由铁芯材料或合适的能导磁的合金材料制成,从而一体成形的所述第一导磁板1442E和所述第一导磁臂14912E与一体成形的另一所述第一导磁板1442E和所述第二导磁臂14922E更能较佳地起到导磁作用。
另外,值得一提的是,所述开关工作时,使用者也可以不采用按压操作,而是推动动作,具体地,在上述第五个优选实施例,其中所述方法的步骤(α)可以实施为包括如下步骤:(α’)回应于使用者对所述开关板12E的基板125E的邻近所述定位部127E的那一侧底表面的抬升动作,所述定位部127E的移动驱动所述摆臂148E移动,使所述弹性元件141E产生弯曲变形并产生回弹力。上述步骤(δ)可以实施为包括如下步骤:(δ’)回应于使用者对所述开关板12E的基板125E的远离所述定位部127E的那一侧底表面的按压动作,所述定位部127E的移动驱动所述摆臂148E移动,使所述弹性元件141E产生弯曲变形并产生回弹力。
根据所述优选实施例,本发明还提供如下优点:
(1)结构简单可靠;
(2)所述微型发电机独立地被相应的开关板操控,从而简化整体结构便于大量生产;
(3)本发明的服务生命周期被延长,以及其维护费用被最小化。
(4)本发明为无电池自发电装置,因此本发明不需要任何电池的替换,从而最小化电池带来的污染;
(5)本发明不需要任何墙体布线结构或电线保护套,从而最小化与安装有关的材料成本;
(6)本发明能够被操控,并且没有任何湿度和爆炸问题;
(7)本发明的操作比传统的线型开关安全;
(8)本发明的安装时间能够显著地被缩短,从而减少其安装成本;
(9)本发明能够被选择性地安装于任何表面,并且能够在任何时间改变它的位置。值得注意的是,不需要在墙上预成型电线槽;
(10)本发明的所述开关板操作可以与传统线型开关的操作相同;
(11)本发明能够适用于任何新的或旧的电子设备,只要所述电子设备能够从本发明接收无线控制信号。因此,本发明用遥控开关是可靠、安全、方便的,并且能够在日常生活中被广泛使用。
本领域的技术人员应理解,上述描述及附图中所示的本发明的实施例只作为举例而并不限制本发明。本发明的目的已经完整并有效地实现。本发明的功能及结构原理已在实施例中展示和说明,在没有背离所述原理下,本发明的实施方式可以有任何变形或修改。
Claims (53)
1.一自发电无线开关,其特征在于,包括:
一微型发电机,其中所述微型发电机包括一磁组和一线圈组,其中所述磁组包括一永磁体和设置在所述永磁体相反两侧的形成相反磁极的两个导磁板,其中各所述导磁板分别具有延伸越过所述永磁体的延伸部分,以此于两所述延伸部分之间形成一磁隙,其中所述线圈组包括一线圈铁芯和一电磁线圈,其中所述电磁线圈被设置于所述线圈铁芯的周围,其中所述线圈铁芯的一侧部分作为其突出部分被设置于所述磁隙并能够交替地接触两所述导磁板,从而于所述电磁线圈中产生感应电流;和
一控制器,其中所述控制器电性连接于所述微型发电机并包括一整流二极管、一信号发生器,其中所述整流二极管电性连接于所述线圈组的所述电磁线圈,其中所述电磁线圈中所产生的感应电流经所述整流二极管整流后被输出至所述信号发生器;
一开关板,用以收集机械能并通过所述微型发电机将该机械能转换为电能;
一支撑板,其中所述微型发电机和所述控制器被设置于所述开关板与所述支撑板形成的容纳空间内;
一摆臂,其中所述摆臂连接于一弹性元件,所述弹性元件连接于所述微型发电机,所述微型发电机、所述弹性元件和所述摆臂依次序连接而形成一整体的延长形结构,其中所述开关板能够与所述摆臂相连接,以当所述开关板被按压时,所述开关板驱动所述摆臂移动而使得所述弹性元件产生变形,以此藉由所述弹性元件的变形和复原使得所述线圈铁芯交替地接触两所述导磁板,从而使得所述微型发电机产生电能,进而驱动所述信号发生器生成一无线控制信号。
2.根据权利要求1所述的自发电无线开关,其中所述开关板进一步包括一推动臂,所述推动臂一体地突出于所述开关板的中部位置,以使所述推动臂可抵压于所述磁组;其中所述自发电无线开关还包括一弹性构件,其中所述弹性构件的一端接合于所述支撑板,相反的另一端接合于所述磁组,从而使所述弹性构件被所述支撑板支撑并抵压所述磁组;其中所述弹性构件经由所述磁组向所述开关板提供弹性支撑作用,所述支撑板具有阻挡部,所述开关板具有接合部且可移动地耦接于所述支撑板的阻挡部,以防止所述开关板从所述支撑板上脱离;其中回应于使用者对所述开关板的按压动作,所述开关板驱动所述推动臂移动,所述推动臂驱动所述磁组移动,所述线圈铁芯的所述突出部分脱离与其接触的第一导磁板,转而与第二导磁板相接触,使穿过所述线圈铁芯的磁感线的方向发生反向改变,由此所述电磁线圈中相应地产生感应电流。
3.根据权利要求2所述的自发电无线开关,其中所述支撑板被实施为一底壳;其中所述支撑板的所述阻挡部具有向外侧凸起地延伸的阻挡凸起,其中所述开关板的所述接合部具有向内侧凸起地延伸的勾体,其中所述勾体扣合于所述阻挡凸起,以使得所述开关板的所述接合部在所述阻挡部的外侧移动,由此所述开关板可移动地耦接于所述支撑板。
4.根据权利要求2所述的自发电无线开关,其中所述支撑板被实施为一底壳;其中所述支撑板的所述阻挡部具有向内侧凸起地延伸的阻挡凸起,其中所述开关板的所述接合部具有向外侧凸起地延伸的勾体,其中所述勾体扣合于所述阻挡凸起,以使得所述开关板的所述接合部在所述阻挡部的内侧移动,由此所述开关板可移动地耦接于所述支撑板。
5.根据权利要求3所述的自发电无线开关,其中,回应于使用者按压所述开关板的邻近一侧的止挡凸起的边缘位置时,所述开关板以另一侧的所述止挡凸起为支点而类似杠杆地移动,位于所述开关板的中部位置的所述推动臂被驱动,从而使得按压边缘的时候用力更轻巧;回应于使用者按压所述开关板的中部位置时,位于所述开关板的中部位置的所述推动臂被驱动,两侧的所述勾体被驱使远离所述止挡凸起地移动,由此使得所述自发电无线开关的顶表面的任意位置被按压时,均能生成一无线控制信号。
6.根据权利要求5所述的自发电无线开关,进一步包括被设置于所述开关板的一控制模块,其中当所述开关板被驱动时,所述控制模块产生一相应的按键指令并发送至所述控制器,所述微型发电机被驱动而产生电能以供所述控制器以无电池的方式回应于所述控制指令地发出所述无线控制信号。
7.根据权利要求6所述的自发电无线开关,其中所述开关板包括一个或多个基板和设置于所述基板顶部的至少一盖板,其中所述推动臂设置于所述基板底侧的中部位置,其中所述控制模块被设置于所述基板和所述盖板之间,当所述盖板被按压时,所述控制模块中对应产生所述按键指令的电路被接通,从而所述控制器基于所述按键指令地发送所述无线控制信号。
8.根据权利要求7所述的自发电无线开关,其中所述控制模块包括一个或多个启动器,以及一控制电路板,所述控制电路板具有一组或多组接触电极,各组所述接触电极包括两个未接通的接触电极,其中所述盖板形成有对应所述启动器的一个或多个按键驱动区域,其中当一个所述按键驱动区域被按压时,所述启动器将对应的两个所述接触电极之间的电路接通。
9.根据权利要求8所述的自发电无线开关,其中所述盖板是柔性不导电材料,所述启动器由导电材料制成。
10.根据权利要求8所述的自发电无线开关,其中所述盖板是柔性玻璃,所述启动器由导电橡胶材料制成。
11.根据权利要求8所述的自发电无线开关,其中所述线圈组进一步包括连接于所述线圈铁芯的一弹性元件,藉由所述弹性元件的变形和复原,所述线圈铁芯的突出部分于所述磁隙中以交替方式被接触于各所述导磁板,从而于所述电磁线圈中生成感应电流。
12.根据权利要求11所述的自发电无线开关,其中所述线圈铁芯包括一中间铁芯臂和两侧铁芯臂,其中所述中间铁芯臂间隔地位于两个所述侧铁芯臂之间,以此所述线圈铁芯为一W型形状,其中所述电磁线圈设于所述中间铁芯臂,其中所述线圈铁芯的所述突出部分形成于所述中间铁芯臂的一自由端。
13.根据权利要求12所述的自发电无线开关,其中所述弹性元件包括中部以及延伸于所述中部的两个弹性臂,以此形成U型结构,其中所述弹性元件的所述中部固定于在所述侧铁芯臂之后的所述线圈铁芯的一部分,所述线圈铁芯的所述中间铁芯臂位于两个所述弹性臂之间的位置,并且使所述电磁线圈位于所述两个弹性臂之间。
14.根据权利要求13所述的自发电无线开关,其中所述线圈铁芯的所述中间铁芯臂的长度长于各所述弹性元件的所述弹性臂的长度。
15.根据权利要求11所述的自发电无线开关,其中所述线圈铁芯包括一铁芯臂,其中所述铁芯臂的远端被设置于所述磁隙中,以在所述磁隙中交替地接触两个所述导磁板的内表面。
16.根据权利要求15所述的自发电无线开关,其中所述线圈铁芯进一步包括一连接臂,其中所述连接臂一体地横向延伸于所述铁芯臂的近端,以此所述线圈铁芯为一T型形状,其中所述电磁线圈形成于所述铁芯臂,所述线圈铁芯的所述突出部分形成于所述铁芯臂的一自由端。
17.根据权利要求16所述的自发电无线开关,其中所述弹性元件以层叠方式与所述线圈铁芯相组装。
18.根据权利要求16所述的自发电无线开关,其中所述弹性元件与所述线圈铁芯相组装而使得所述弹性元件形成所述线圈铁芯的延伸段,从而形成整体的延长形结构。
19.根据权利要求7至18中任一所述的自发电无线开关,其中所述支撑板的所述阻挡部设置有多个定位孔,所述开关板的所述接合部形成有多个定位凸起,其中各所述定位凸起分别定位于各所述定位孔中并且能够分别于各所述定位孔中滑动。
20.根据权利要求19所述的自发电无线开关,其中所述基板包括一基板主体,所述推动臂一体地延伸于所述基板主体底侧的中部位置。
21.根据权利要求20所述的自发电无线开关,其中所述推动臂也可以是被安装于所述开关板底侧的中部位置,或者也可以是安装在所述磁组。
22.根据权利要求21所述的自发电无线开关,其中所述磁组进一步包括一外部支撑支架,以容纳所述永磁体和所述导磁板,其中所述推动臂抵压所述外部支撑支架以用于驱动所述磁组移动。
23.根据权利要求22所述的自发电无线开关,所述永磁体和两所述导磁板被所述外部支撑支架中的内部容纳腔支撑,所述永磁体得以稳固地保持于所述两个导磁板之间,进而防止所述永磁体和各个所述导磁板之间的任何无益的移动。
24.根据权利要求23所述的自发电无线开关,其中所述弹性构件的一端接合于所述支撑板,相反的另一端接合于所述外部支撑支架,从而使所述弹性构件被所述支撑板支撑并抵压所述磁组。
25.根据权利要求23所述的自发电无线开关,其中所述外部支撑支架由塑料材料制成。
26.根据权利要求5至18中任一所述的自发电无线开关,其中,在初始的未工作状态,所述弹性构件经由所述磁组向所述开关板提供弹性支撑作用而形成平衡的悬浮状态;其中当所述开关板被按压时,所述磁组抵压所述弹性构件而使得所述弹性构件变形,当所述开关板的按压操作结束后,所述弹性构件复原而使得所述磁组和所述开关板回复至初始状态,从而所述开关板形成一个悬浮式面板。
27.根据权利要求22所述的自发电无线开关,其中,在初始的未工作状态,所述弹性构件经由所述磁组向所述开关板提供弹性支撑作用而形成平衡的悬浮状态;其中当所述开关板被按压时,所述磁组抵压所述弹性构件而使得所述弹性构件变形,当所述开关板的按压操作结束后,所述弹性构件复原而使得所述磁组和所述开关板回复至初始状态,从而所述开关板形成一个悬浮式面板。
28.根据权利要求27所述的自发电无线开关,其中所述弹性构件被实施为一压缩弹簧,其中所述压缩弹簧的两端分别被安装于所述外部支撑支架和所述支撑板。
29.根据权利要求1所述的自发电无线开关,所述开关板被实施为按键盖板,并进一步包括一基板。
30.根据权利要求29所述的自发电无线开关,其中所述弹性元件包括一中部弹性臂和延伸于所述中部弹性臂两端的两个安装臂,其中一个所述安装臂连接于所述线圈铁芯,另一个所述安装臂连接于所述摆臂。
31.根据权利要求30所述的自发电无线开关,其中两个所述安装臂分别横向地延伸于所述中部弹性臂两端以使所述弹性元件呈H型结构。
32.根据权利要求31所述的自发电无线开关,进一步包括一支撑板和一顶盖,所述顶盖包括至少一盖体,以与所述支撑板组装成一壳体以容纳所述微型发电机,其中所述壳体在一端侧具有开孔,藉由所述开孔的设置,所述开关板能够与所述摆臂相连接。
33.根据权利要求32所述的自发电无线开关,其中所述基板包括形成一按压板的一基板主体以及延伸自所述基板主体底侧的一接合部,其中所述接合部与所述摆臂一体成形。
34.根据权利要求32所述的自发电无线开关,其中所述基板包括形成一按压板的一基板主体以及延伸自所述基板主体底侧的一接合部,其中所述接合部与所述摆臂可拆卸地连接。
35.根据权利要求34所述的自发电无线开关,其中所述接合部被设置有一定位部,所述定位部具有定位槽,其中所述摆臂远离所述弹性元件的一端可拆卸地限位于所述定位部。
36.根据权利要求34所述的自发电无线开关,其中所述摆臂远离所述弹性元件的一端形成有定位槽,其中所述接合部的一端部限位于所述定位槽。
37.根据权利要求34所述的自发电无线开关,其中所述盖体的中部位置两侧分别形成凸起的固定轴,其中所述开关板进一步包括自所述基板主体两侧延伸的具有安装孔的安装部,其中所述固定轴安装于所述安装孔而形成所述基板可活动地安装于所述盖体的状态。
38.根据权利要求34所述的自发电无线开关,其中所述盖体的中部位置两侧分别形成安装孔,其中所述开关板进一步包括自所述基板主体两侧延伸的具有固定轴的安装部,其中所述固定轴安装于所述安装孔而形成所述基板可活动地安装于所述盖体的状态。
39.根据权利要求34所述的自发电无线开关,其中所述线圈铁芯进一步被设置有一铁芯套,其中所述铁芯套套设于所述线圈铁芯的铁芯臂,其中所述支撑板包括一底板主体和自所述底板主体延伸的相间隔的两个或多个立柱,其中所述铁芯套可活动地安装于相邻的两个所述立柱之间。
40.根据权利要求39所述的自发电无线开关,其中所述立柱具有限位槽,其中所述铁芯套在两侧分别形成限位轴,其中所述限位轴可滑动地定位于所述限位槽。
41.根据权利要求40所述的自发电无线开关,其中所述磁组进一步包括一外部支撑支架,其中所述外部支撑支架用于容纳所述磁组,其中所述外部支撑支架安装于所述支撑板。
42.根据权利要求41所述的自发电无线开关,进一步包括一线圈支架,其中所述线圈支架套设于所述线圈铁芯的所述铁芯臂,其中所述铁芯臂可摆动地设置于所述线圈支架内,其中所述电磁线圈环绕于所述线圈支架。
43.根据权利要求42所述的自发电无线开关,其中所述线圈支架与所述磁组的所述外部支撑支架相组装或一体成形。
44.根据权利要求41所述的自发电无线开关,其中所述支撑板包括一底板主体和凸起地延伸于所述底板主体的支点部,其中所述支点部位于相邻两个所述立柱之间并用于支撑所述铁芯套,其中所述线圈铁芯相对于所述支点部转动以交替地接触两个所述导磁板。
45.根据权利要求32至43中任一所述的自发电无线开关,进一步包括一支点装置,其中所述支点装置形成一通孔,其中所述线圈铁芯穿过所述通孔并接触其中一个所述导磁板,其中所述支点装置在所述通孔的两侧为所述线圈铁芯提供两个摆动支点,其中所述线圈铁芯的铁芯臂能够在所述摆臂被驱动移动时相对于两个所述摆动支点进行移动。
46.根据权利要求45所述的自发电无线开关,其中所述支点装置包括相互间隔地设置的第一支点元件和第二支点元件,以形成所述通孔,其中所述第一支点元件和所述第二支点元件分别位于所述线圈铁芯的相反两侧以提供两个所述摆动支点。
47.根据权利要求46所述的自发电无线开关,其中所述支点装置包括分别横向地延伸于所述第一支点元件和所述第二支点元件的第一导磁臂和第二导磁臂,其中所述磁组被设置于所述第一导磁臂和所述第二导磁臂之间。
48.根据权利要求46所述的自发电无线开关,其中所述支点装置包括分别横向地延伸于所述第一支点元件和所述第二支点元件的第一导磁臂和第二导磁臂,其中两个所述导磁板分别与所述第一导磁臂和所述第二导磁臂一体成形。
49.根据权利要求47所述的自发电无线开关,其中所述第一支点元件和所述第一导磁臂形成铁芯材制的第一支点单元,其中所述第二支点元件和所述第二导磁臂形成铁芯材制的第二支点单元,从而所述第一导磁臂和所述第二导磁臂进一步地起到导磁作用。
50.根据权利要求48所述的自发电无线开关,其中所述第一支点元件和所述第一导磁臂形成铁芯材制的第一支点单元,其中所述第二支点元件和所述第二导磁臂形成铁芯材制的第二支点单元,从而所述第一导磁臂和所述第二导磁臂进一步地起到导磁作用。
51.根据权利要求47所述的自发电无线开关,其中所述第一导磁臂和所述第二导磁臂分别被稳固于所述顶盖和所述支撑板。
52.根据权利要求48所述的自发电无线开关,其中所述第一导磁臂和所述第二导磁臂分别被稳固于所述顶盖和所述支撑板。
53.根据权利要求1至18、29至44中任一所述的自发电无线开关,其中所述电磁线圈圈数为150-2000圈,其中所述电磁线圈导线直径为0.08mm-0.3mm。
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