CN111243895B - 一种无线门铃的按键发电机 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种无线门铃的按键发电机，包括两组磁铁组件、按键组件和复位组件；磁铁组件包括上下导磁板、磁铁和磁铁壳，上下导磁板夹住磁铁嵌入磁铁壳中；按键组件包括第一铁芯、第二铁芯和按键架，铁芯固定在按键架左右对称设置的横梁上，铁芯两末端各露出部分。露出的铁芯末端插入磁铁组件上下导磁板形成的空隙中，第二铁芯末端与两磁铁组件的上导磁板吸合，第一铁芯末端与两磁铁组件的下导磁板吸合，形成闭合磁回路。按下按压板，两铁芯变换导磁板吸合，磁回路中的磁场反向，产生一个电脉冲；松开按压板，按键架恢复原位，磁回路中的磁场方向又一次反向，产生一个反相电脉冲。本发明采用双线圈和双磁铁组件，解决了无线门铃结构兼容性问题，提升发电机的输出性能。

Description

一种无线门铃的按键发电机

技术领域

本发明涉及发电技术领域，尤其涉及一种无线门铃的按键发电机。

背景技术

目前无线电技术已经是我们生活中的重要部分，而且在大多领域都已广泛应用，并取得良好的反馈，无线门铃就是无线电技术运用的一种成功产品，然而供能问题一直是限制其发展的瓶颈。以往采用的都是内置电池来供电，使用电池不仅污染环境而且使用寿命不长。自发电无线门铃，将人体按压按键的机械能转化为电能，从而取代电池，成为无线门铃的功能来源。

无线门铃将手指按压的机械能转化电能，使得电子门铃、开关面板等不在需要额外的电池供电，实现微低功耗电子系统的自供电。

目前设计的自发电无线门铃过于单一化，结构不稳定，设备兼容性不高，且输出性能低不能满足无线门铃多功能的需求。

发明内容

发明目的：针对以上问题，本发明提出一种无线门铃的按键发电机，采用双线圈和双磁铁组件，结构稳定，输出性能高。

技术方案：为实现本发明的目的，本发明所采用的技术方案是：一种无线门铃的按键发电机，包括两组磁铁组件、按键组件和复位组件；按键组件包括第一线圈、第二线圈、第一铁芯、第二铁芯和按键架；按键架包括左右对称设置的横梁，铁芯固定在横梁上，且铁芯两末端各露出部分铁芯；复位组件包括回复弹簧和底座；磁铁组件包括上导磁板、磁铁、下导磁板和磁铁壳，磁铁壳设有容纳磁铁和导磁板的空间，上下导磁板夹住磁铁，嵌入磁铁壳中对应的空间，上下导磁板分别从磁铁壳中伸出一部分伸出端；磁铁组件中心设有轴孔；两组磁铁组件左右对称分布，磁铁上下方向极化，且两组磁铁组件极化方向相反。

按键架的横梁上均设有轴，按键架置于两组磁极组件中间，按键架的轴插入磁铁组件的轴孔；将按键组件与两组磁铁组件连接起来；按键架末端设有按压板，按压板下安装回复弹簧，回复弹簧将按键组件和复位组件连接起来。

露出的铁芯末端插入磁铁组件上下导磁板形成的空隙中，其中，第二铁芯的两个末端分别与两个磁铁组件的上导磁板吸合，第一铁芯的两个末端分别与两个磁铁组件的下导磁板吸合，在磁铁、导磁板、铁芯中形成闭合的磁回路；按下按压板时，两个铁芯变换导磁板吸合，使磁回路中的磁场反向，线圈中产生一个电脉冲；松开按压板，按键架恢复到原位置，磁回路中的磁场方向又一次反向，线圈产生一个反相的电脉冲。

进一步地，所述磁铁为一个或多个磁铁，同一磁铁组件中磁铁极化方向垂直于导磁板且同向。

进一步地，所述导磁板为矩形平板或C型板。

进一步地，所述磁铁壳设有导磁板通孔。

进一步地，上下导磁板从磁铁壳中的伸出端中间形成空隙，磁铁组件形成C型结构，且左右两个磁铁组件的C型开口相对设置。

进一步地，所述横梁在轴的两侧设有两个用于固定铁芯的通孔。

进一步地，所述铁芯外绕有线圈，两个铁芯的两端分别插入左右横梁对应的通孔。

进一步地，所述线圈为铜质漆包线绕制，线径为50~200微米。

有益效果：本发明的无线门铃的按键发电机，解决了无线门铃结构兼容性和输出性能的问题，采用了双线圈和双磁铁组件（左右各两个），提升了发电机的输出性能，并给设备提供了固定支点和底座，使得按键发电机模块化，使用在其他设备的兼容性高。

本发明的无线门铃的按键发电机，代替了传统的化学电池，绿色环保，不仅可用于按键门铃，还可用于无线开关面板、呼叫器、遥控器等无线控制器设备。

附图说明

图1是本发明的整体示意图。

图2是本发明实施例一的总结构示意图。

图3是本发明实施例一的磁铁组件示意图。

图4是本发明实施例一的按键组件示意图。

图5是本发明实施例一的复位组件示意图。

图6是本发明实施例一的状态一示意图。

图7是本发明实施例一的状态二示意图。

图8是本发明实施例二的磁铁组件示意图。

图9是本发明实施例三的磁铁组件示意图。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本发明的技术方案作进一步的说明。

如图1所示，本发明所述的包括两组磁铁组件、按键组件3和复位组件4。按键组件包括第一线圈331、第二线圈332、第一铁芯321、第二铁芯322和按键架311；按键架311包括左右对称设置的横梁，铁芯固定在横梁上，且铁芯两末端各露出部分铁芯。复位组件包括回复弹簧421和底座411。磁铁组件包括上导磁板、磁铁、下导磁板和磁铁壳，磁铁壳设有容纳磁铁和导磁板的空间，上下导磁板夹住磁铁，嵌入磁铁壳中对应的空间，上下导磁板分别从磁铁壳中伸出一部分伸出端；磁铁组件中心设有轴孔；两组磁铁组件左右对称分布，磁铁上下方向极化，且两组磁铁组件极化方向相反；

按键架311的横梁上均设有轴，按键架置于两组磁极组件中间，按键架的轴插入磁铁组件的轴孔；将按键组件3与两组磁铁组件连接起来；按键架311末端设有按压板，按压板下安装回复弹簧，回复弹簧421将按键组件3和复位组件4连接起来。

露出的铁芯末端插入磁铁组件上下导磁板形成的空隙中，其中，第二铁芯322的两个末端分别与两个磁铁组件的上导磁板吸合，第一铁芯321的两个末端分别与两个磁铁组件的下导磁板吸合，在磁铁、导磁板、铁芯中形成闭合的磁回路。按下按压板时，两个铁芯变换导磁板吸合，使磁回路中的磁场反向，线圈中产生一个电脉冲；松开按压板，按键架恢复到原位置，磁回路中的磁场方向又一次反向，线圈产生一个反相的电脉冲。

横梁在轴的两侧设有两个用于固定铁芯的通孔；铁芯外绕有线圈，两个铁芯的两端分别插入左右横梁对应的通孔。线圈为铜质漆包线绕制，线径为50~200微米。

磁铁为一个或多个磁铁，同一磁铁组件中磁铁极化方向垂直于导磁板且同向。导磁板为矩形平板或C型板。磁铁壳设有导磁板通孔；上下导磁板从磁铁壳中的伸出端中间形成空隙，磁铁组件形成C型结构，且左右两个磁铁组件的C型开口相对设置。

基于磁铁组件结构的不同可提出多个磁铁组件方案。

实施例一

如图2所示，无线门铃的按键发电机组成零件有导磁板121、导磁板122、导磁板221、导磁板222、磁铁111、磁铁112、磁铁211、磁铁212、按键架311、铁芯321、铁芯322、线圈331、线圈332、磁铁壳131、磁铁壳231、底座411、回复弹簧421。

由导磁板121、导磁板122、磁铁111、磁铁112组成磁铁组件1并嵌入磁铁壳131中，由导磁板221、导磁板222、磁铁211、磁铁212组成磁铁组件2并嵌入磁铁壳231中。按键组件3由按键架311、铁芯321、铁芯322、线圈331、线圈332组成，通过按键架311上的通孔3111、通孔3112、通孔3113、通孔3114将铁芯321、铁芯322固定在按键架311的横梁上，组成按键。复位组件4由回复弹簧421和底座411组成，通过回复弹簧421将按键组件3和复位组件4链接起来，通过按键架两侧各设的轴3115和轴3116将按键组件3与磁铁组件1、磁铁组件2组合起来，构成整个无线门铃的按键发电机。

如图3所示，磁铁111的上磁面1111和磁铁112的上磁面1121同为N磁极，磁铁111的下磁面1112和磁铁112的下磁面1122同为S磁极。

磁铁壳131的背面1310的中心有一个轴孔1311，轴孔外围有一个“口”型凹槽，分为磁铁111凹槽1312、磁铁112凹槽1313、导磁板121凹槽1314、导磁板122凹槽1315，凹槽的四角又开设四个大小与导磁板121的凸出部分1212、导磁板121的凸出部分1213、导磁板122的凸出部分1222、导磁板122的凸出部分1223大小相等的通孔1316、通孔1317、通孔1318、通孔1319。

导磁板121以突出部分1212、突出部分1213指向导磁板121凹槽1314的方式嵌入磁铁壳131处，突出部分1212、突出部分1213从通孔1316、通孔1318伸出。

导磁板122以突出部分1222、突出部分1223指向导磁板122凹槽1315的方式嵌入磁铁壳131处，突出部分1222、突出部分1223从通孔1317、通孔1319伸出。

磁铁111以上磁面1111朝向导磁板121的底面1211的方式嵌入磁铁壳131的磁铁111凹槽1312处，使得导磁板121的1211面与磁铁111的上磁面1111贴合接触，磁铁111的下磁面1112与导磁板122的顶面1221贴合面接触。磁铁111的上磁面1111为N磁极使得导磁板121的极性变为N磁极。使得导磁板121的突出部分1212、突出部分1213极性变为N磁极。磁铁111的下磁面1112为S磁极使得导磁板122极性变为S磁极。使得导磁板122的突出部分1222、突出部分1223的极性变为S磁极。

磁铁112以上磁面1121朝向导磁板121的底面1211的方式嵌入磁铁壳131的磁铁112凹槽1313处，使得导磁板121的1211面与磁铁112的上磁面1121贴合接触，磁铁112的下磁面1122与导磁板122的顶面1221贴合面接触。磁铁112的上磁面1121为N磁极使得导磁板121的N磁极极性增强。使得导磁板121的突出部分1212、突出部分1213的N磁极极性增强。磁铁112的下磁面1122为S磁极使得导磁板122的S磁极极性增强。使得导磁板122的突出部分1222、突出部分1223的S磁极极性增强。

磁铁211、磁铁212、导磁板221、导磁板222、磁铁壳231的组合与磁铁111、磁铁112、导磁板121、导磁板122、磁铁壳131的组合是对称的，除磁铁211、磁铁212安装极性与磁铁111、磁铁112相反以外，其余部分安装相同。

本磁铁组设计方案由于采用的导磁板与磁铁体积最小，因此该方案是三种方案中质量最轻的。

如图4所示将线圈331置于按键架的通孔3111、通孔3113之间使得线圈通孔3311与按键架的通孔3111、通孔3113对齐。铁芯321从通孔3111穿入通过线圈通孔3311最终从通孔3113穿出。将线圈332置于按键架的通孔3112、通孔3114之间使得线圈通孔3321与按键架的通孔3112、通孔3114对齐。铁芯322从通孔3112穿入通过线圈通孔3321最终从通孔3114穿出。这样就将线圈331、线圈332就固定在按键架的两个横梁上，由于铁芯321、铁芯322的长度长于通孔3111、通孔3113和通孔3112、通孔3114的距离，因此铁芯321、铁芯322在通孔3111、通孔3113、通孔3112、通孔3114各伸出一截。

按键架311的轴3115为旋转轴，从磁铁壳131背面1310的反面嵌入磁铁壳131的轴孔1311，将磁铁壳131与按键架311固定。同理将磁铁壳231与按键架311固定。使得磁铁壳131、按键架311、磁铁壳231连为一体，并且按键架311以轴3115和轴3116构成的点为圆心转动，使得铁芯321、铁芯322以轴3115和轴3116为圆心转动。

铁芯321以轴3115和轴3116为圆心转动其在通孔3111的凸出部分受到导磁板121的凸出部分1212、导磁板122的凸出部分1222的限制，其在通孔3113的凸出部分受到导磁板221的凸出部分2212、导磁板222的凸出部分2222的限制，导磁板121的凸出部分1212、导磁板221的凸出部分2212成为铁芯321顺时针的旋转上限，导磁板122的凸出部分1222、导磁板222的凸出部分2222成为铁芯321逆时针的旋转上限。

铁芯322以轴3115和轴3116为圆心转动其在通孔3112的凸出部分受到导磁板121的凸出部分1213、导磁板122的凸出部分1223的限制，其在通孔3114的凸出部分受到导磁板221的凸出部分2213、导磁板222的凸出部分2223的限制，导磁板121的凸出部分1213、导磁板221的凸出部分2213成为铁芯322逆时针的旋转上限，导磁板122的凸出部分1223、导磁板222的凸出部分2223成为铁芯322顺时针的旋转上限。

回复弹簧421的底部4212嵌入底座411的圆柱突起4111处，回复弹簧421的顶部4211嵌入按键架311的圆柱突起3117处，由于回复弹簧421的弹力将按键架311的按压板3118撑起，使得发电机在状态一，如图6所示。

如图6所示，铁芯321的底面3212与导磁板122的凸出部分1222接触此端为S极，铁芯321的底面3214与导磁板222的凸出部分2222接触此端为N极。此时穿过线圈321的磁场方向由导磁板222的凸出部分2222通过铁芯321指向导磁板122的凸出部分1222。

铁芯322的顶面3221与导磁板121的凸出部分1213接触此端为N极，铁芯322的顶面3223与导磁板221的凸出部分2213接触此端为S极。此时穿过线圈322的磁场方向由导磁板导磁板121的凸出部分1213通过铁芯322指向导磁板221的凸出部分2213。

当手指按下按键架311的按压板3118时按键架311以轴3115和轴3116为圆心顺时针旋转，同时回复弹簧421受力压缩，将手指按压产生的能量存储于回复弹簧421中，此时发电机处于状态二，如图7所示，按下按压板3118时铁芯321的底面3212与导磁板122的凸出部分1222分离，铁芯321的底面3214与导磁板222的凸出部分2222分离，铁芯321的顶面3211与导磁板121的凸出部分1212接触此端为N极，铁芯321的顶面3213与导磁板221的凸出部分2212接触此端为S极。此时穿过线圈331的磁场与状态一相比为反向，产生感应电流。

同时铁芯322的顶面3221与导磁板121的凸出部分1213分离，铁芯322的顶面3223与导磁板221的凸出部分2213分离，铁芯322的底面3222与导磁板122的凸出部分1223接触此端为S极，铁芯322的底面3224与导磁板222的凸出部分2223接触此端为N极。此时穿过线圈332的磁场与状态一相比为反向，产生感应电流。

当人松开按键架311的按压板3118时，回复弹簧421释放储存在内的能量，使得按键架以轴3115和轴3116为圆心逆时针旋转至状态一，如图6，此时铁芯321的磁场方向再次反向，线圈331由于磁场方向的反转产生感应电流。此时铁芯322的磁场方向也再次反向，线圈332由于磁场方向的反转产生感应电流，且磁场方向于同一时刻的线圈331磁场方向相反。在下一次按压发生时，按键保持此状态，磁场不发生变化，线圈331、线圈332不产生感应电流，直到下次按压再次发生。

实施例二

如图8所示，导磁板121、导磁板122由方案一的C型改为矩形。磁铁111的上磁面1111和磁铁112的上磁面1121同为N磁极，磁铁111的下磁面1112和磁铁112的下磁面1122同为S磁极。

磁铁壳131的背面1310中心的“口”型凹槽为适应本方案做出改部分改动，磁铁111凹槽1312、磁铁112凹槽1313不变，导磁板121凹槽1314、导磁板122凹槽1315改为与导磁板121和磁导板122厚度长度相等的导磁板121通孔1314、导磁板122通孔1315。

导磁板121嵌入导磁板121通孔1314处并与磁铁壳131的背面1310对齐，导磁板121一部分从导磁板121通孔1314处露出，将导磁板122嵌入导磁板122通孔1315处并与磁铁壳131的背面1310对齐，导磁板122一部分从导磁板122通孔1315处露出。

磁铁111以上磁面1111朝向导磁板121的底面1211的方式嵌入磁铁壳131的磁铁111凹槽1312处，使得导磁板121的1211面与磁铁111的上磁面1111贴合接触，磁铁111的下磁面1112与导磁板122的顶面1221贴合面接触。磁铁111的上磁面1111为N磁极使得导磁板121的极性变为N磁极。磁铁111的下磁面1112为S磁极使得导磁板122极性变为S磁极。

磁铁112以上磁面1121朝向导磁板121的底面1211的方式嵌入磁铁壳131的磁铁112凹槽1313处，使得导磁板121的1211面与磁铁112的上磁面1121贴合接触，磁铁112的下磁面1122与导磁板122的顶面1221贴合面接触。磁铁112的上磁面1121为N磁极使得导磁板121的N磁极极性增强。磁铁112的下磁面1122为S磁极使得导磁板122的S磁极极性增强。

由于磁铁211、磁铁212、导磁板221、导磁板222、磁铁壳231的组合与磁铁111、磁铁112、导磁板121、导磁板122、磁铁壳131的组合是对称的，除磁铁211、磁铁212安装极性与磁铁111、磁铁112相反以外，其余部分安装相同。

此种方案优势在于加工件相对于方案一规则形状，加工成本低，相对于方案三重量轻。

实施例三

如图9所示，磁铁111改为条形磁铁增大了磁铁的体积以及磁铁111与导磁板121、导磁板122的接触面积，导磁板121、导磁板122由方案一的C型改为矩形。磁铁111的上磁面1111为N极，下磁面1112为S极，为适应本方案中的磁铁组件，磁铁壳131的凹槽改为矩形，凹槽的高度等于导磁板121、导磁板122、和磁铁111的高度和，并将方案一凹槽的导磁板121凹槽1314、导磁板122凹槽1315改为导磁板121和磁导板122厚度长度相等的导磁板121通孔1314、导磁板122通孔1315。导磁板121嵌入导磁板121通孔1314处并与磁铁壳131的背面1310对齐，导磁板121一部分从导磁板121通孔1314处露出，将导磁板122嵌入导磁板122通孔1315处并与磁铁壳131的背面1310对齐，导磁板122一部分从导磁板122通孔1315处露出，磁铁111以N极为上的方式嵌入磁铁壳131，且与磁铁壳131的背面1310对齐，由于凹槽的高度刚好等于导磁板121、导磁板122、和磁铁111的高度和，磁铁111的上磁面1111与导磁板121的底面1211接触，使得导磁板121极性为N极，磁铁111的下磁面1112与导磁板122的顶面1221贴合面接触，使得导磁板122极性为S极。

同理于方案一由于磁铁211、导磁板221、导磁板222、磁铁壳231的组合与磁铁111、导磁板121、导磁板122、磁铁壳131的组合是对称的，除磁铁安装极性相反以外，其余部分安装相同。

此种方案优势在于加工件加工形状为规则形状，加工成本低，磁力大，产生的感应电流大。

Claims (8)

1.一种无线门铃的按键发电机，其特征在于，包括两组磁铁组件、按键组件（3）和复位组件（4）；

按键组件包括第一线圈（331）、第二线圈（332）、第一铁芯（321）、第二铁芯（322）和按键架（311）；按键架（311）包括左右对称设置的横梁，铁芯固定在横梁上，且铁芯两末端各露出部分铁芯；

复位组件包括回复弹簧（421）和底座（411）；

磁铁组件包括上导磁板、磁铁、下导磁板和磁铁壳，磁铁壳设有容纳磁铁和导磁板的空间，上下导磁板夹住磁铁，嵌入磁铁壳中对应的空间，上下导磁板分别从磁铁壳中伸出一部分伸出端；磁铁组件中心设有轴孔；两组磁铁组件左右对称分布，磁铁上下方向极化，且两组磁铁组件极化方向相反；

按键架（311）的横梁上均设有轴，按键架置于两组磁极组件中间，按键架的轴插入磁铁组件的轴孔；将按键组件（3）与两组磁铁组件连接起来；

按键架（311）末端设有按压板，按压板下安装回复弹簧，回复弹簧（421）将按键组件（3）和复位组件（4）连接起来；

露出的铁芯末端插入磁铁组件上下导磁板形成的空隙中，其中，第二铁芯（322）的两个末端分别与两个磁铁组件的上导磁板吸合，第一铁芯（321）的两个末端分别与两个磁铁组件的下导磁板吸合，在磁铁、导磁板、铁芯中形成闭合的磁回路；

按下按压板时，两个铁芯变换导磁板吸合，使磁回路中的磁场反向，线圈中产生一个电脉冲；松开按压板，按键架恢复到原位置，磁回路中的磁场方向又一次反向，线圈产生一个反相的电脉冲。

2.根据权利要求1所述的无线门铃的按键发电机，其特征在于，所述磁铁为一个或多个磁铁，同一磁铁组件中磁铁极化方向垂直于导磁板且同向。

3.根据权利要求1所述的无线门铃的按键发电机，其特征在于，所述导磁板为矩形平板或C型板。

4.根据权利要求1所述的无线门铃的按键发电机，其特征在于，所述磁铁壳设有导磁板通孔。

5.根据权利要求4所述的无线门铃的按键发电机，其特征在于，上下导磁板从磁铁壳中的伸出端中间形成空隙，磁铁组件形成C型结构，且左右两个磁铁组件的C型开口相对设置。

6.根据权利要求1所述的无线门铃的按键发电机，其特征在于，所述横梁在轴的两侧设有两个用于固定铁芯的通孔。

7.根据权利要求5所述的无线门铃的按键发电机，其特征在于，所述铁芯外绕有线圈，两个铁芯的两端分别插入左右横梁对应的通孔。

8.根据权利要求1所述的无线门铃的按键发电机，其特征在于，所述第一线圈（331）和第二线圈（332）为铜质漆包线绕制，线径为50~200微米。

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