CN112863934B - 一种具有自发电功能的开关机构 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及一种具有自发电功能的开关机构，包括基座及安装于基座的开关按键，还包括铁芯、线圈、第一磁铁及第二磁铁，线圈固定于基座且两端分别连接于电源，铁芯穿过线圈并沿线圈轴向移动于基座，第一磁铁及第二磁铁分别位于铁芯移动轨迹的两端并以磁性相斥的朝向固定于基座，开关按键与铁芯呈联动配合并在开关按键操作时铁芯与第一磁铁及第二磁铁切换接触。采用上述方案，本发明提供一种优化发电效果的具有自发电功能的开关机构。

Description

一种具有自发电功能的开关机构
技术领域
本发明涉及开关机构领域，具体涉及一种具有自发电功能的开关机构。
背景技术
开关机构是一种常见于各种装置的机构，通过手动按压控制装置的启停。随着人们环保意识的增强，研发了自发电的开关机构，利用手指操作时所使用的作用力，带动固定有线圈的铁芯摆动，使铁芯切换接触磁铁的不同磁极，从而产生电能，然而该种结构的产生的电压不足，影响发电效果。
发明内容
针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种优化发电效果的具有自发电功能的开关机构。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：包括基座及安装于基座的开关按键，其特征在于：还包括铁芯、线圈、第一磁铁及第二磁铁，所述的线圈固定于基座且两端分别连接于电源，所述的铁芯穿过线圈并沿线圈轴向移动于基座，所述的第一磁铁及第二磁铁分别位于铁芯移动轨迹的两端并以磁性相斥的朝向固定于基座，所述的开关按键与铁芯呈联动配合并在开关按键操作时铁芯与第一磁铁及第二磁铁切换接触，所述的线圈的匝数大于300。
通过采用上述技术方案，一方面，第一磁铁及第二磁铁的内侧磁场相斥，磁场分布于铁芯周围且与铁芯运动方向成一定的角度，铁芯移动于两个磁体之间时会产生动生电动势，由电生磁原理，铁芯自身会产生一个磁场，与此同时，铁芯与线圈相对运动，使线圈通过该磁场产生动生电动势，另一方面，铁芯与第一磁铁或第二磁铁接触时，其自身的磁场发生改变，在磁场变化时线圈会产生感生电动势，因此该机构产生的电压大小由感生电动势和动生电动势两部分组成，确保机构产生的电压足够大，实现更好的发电效果，优选线圈匝数为300以上，具有较好的实现效果。
本发明进一步设置为：所述的开关按键为翘板式按键，所述的翘板式按键两端作为操作端且中部铰接于基座，所述的翘板式按键靠近两个操作端分别设置有拨杆，所述的铁芯与各拨杆对应设置有凸筋，所述的操作端被按压时通过对应的拨杆推动凸筋，使铁芯向远离该操作端的方向移动。
通过采用上述技术方案，由操作端的拨杆推动凸筋的方式，使铁芯进行移动，结构精简，操作稳定。
附图说明
图1为本发明具体实施方式的工作状态一；
图2为本发明具体实施方式的工作状态二。
具体实施方式
下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”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和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
如图1—图2所示，本发明公开了一种具有自发电功能的开关机构，包括基座1及安装于基座1的开关按键，基座1仅作示意，未完全表示，还包括铁芯3、线圈4、第一磁铁5及第二磁铁6，线圈4固定于基座1且两端分别连接于电源，铁芯3穿过线圈4并沿线圈4轴向移动于基座1，铁芯3与线圈4呈导电配合，第一磁铁5及第二磁铁6分别位于铁芯3移动轨迹的两端并以磁性相斥的朝向固定于基座1，开关按键与铁芯3呈联动配合并在开关按键操作时铁芯3与第一磁铁5及第二磁铁6切换接触，一方面，第一磁铁5及第二磁铁6的内侧磁场相斥，磁场分布于铁芯3周围且与铁芯3运动方向成一定的角度，铁芯3移动时会产生动生电动势，由电生磁原理，铁芯自身会产生一个磁场，与此同时，铁芯3与线圈4相对运动，使线圈4通过该磁场产生动生电动势，另一方面，而铁芯3与第一磁铁5或第二磁铁6接触时，其自身的磁场发生改变，在磁场变化时线圈4会产生感生电动势，因此该机构产生的电压大小由感生电动势和动生电动势两部分组成，确保机构产生的电压足够大，实现更好的发电效果。
电压大小由感生电动势和动生电动势两部分组成，确保机构产生的电压足够大，具体如公式(1)：
ε＝ε1+ε2 (1)
其中ε1是指感生电动势，它是由机构作动过程中磁场变化产生的电动势；ε2是指动生电动势，它是由机构作动过程中铁芯3切割磁场产生的电动势。
机构产生的感生电动势ε1大小如式(2)：
Figure BDA0002897660520000031
其中n是指线圈44的匝数，Δφ是指机构作动过程中磁场变化量，Δt是指机构作动时间。
第一磁铁5及第二磁铁6安装时，内侧磁场相斥，磁场分布于铁芯3周围且与铁芯3运动方向成一定的角度，机构产生的动生电动势ε2大小如式(3)：
ε2＝BLVsinφ (3)
其中B是指机构中磁场的大小，L是指机构作动过程中切割磁感线的导体的长度，V是指机构中铁芯3运动速度，φ是指铁芯3的运动速度与磁场的角度。
经试验，在86面板开关里，两端各放置一组由3块40x12x4mm的长方形磁铁组成的磁铁组，铁芯3尺寸为50x20x5mm，线圈4匝数为1000的实验环境下，传统结构的开关机构产生的电压为300mV，本申请的开关机构产生的电压400mV，两者的电压总值存在明显差量。
开关按键为翘板式按键2，翘板式按键两端作为操作端21且中部铰接于基座1，翘板式按键2靠近两个操作端21分别设置有拨杆22，铁芯3与各拨杆22对应设置有凸筋31，操作端21被按压时通过对应的拨杆22推动凸筋31，使铁芯向远离该操作端的方向移动，由操作端的拨杆22推动凸筋31的方式，使铁芯3进行移动，结构精简，操作稳定。
线圈4的匝数大于300，优选线圈4匝数为300以上，具有较好的实现效果。
如图1所示，按压翘板式按键2左侧的操作端21，左侧的拨杆22挤压位于铁芯3左侧的凸筋31，使铁芯3右移，直至与第二磁铁6接触；如图2所示，按压翘板式按键2右侧的操作端21，右侧的拨杆22挤压位于铁芯3右侧的凸筋31，使铁芯3左移，直至与第一磁铁5接触。

Claims (1)

1.一种具有自发电功能的开关机构，包括基座及安装于基座的开关按键，其特征在于：还包括铁芯、线圈、第一磁铁及第二磁铁，所述的线圈固定于基座且两端分别连接于电源，所述的铁芯穿过线圈并沿线圈轴向移动于基座，所述的第一磁铁及第二磁铁分别位于铁芯移动轨迹的两端并以磁性相斥的朝向固定于基座，所述的开关按键与铁芯呈联动配合并在开关按键操作时铁芯与第一磁铁及第二磁铁切换接触；所述开关为86面板开关，开关按键为翘板式按键，所述的翘板式按键两端作为操作端且中部铰接于基座，所述的翘板式按键靠近两个操作端分别设置有拨杆，所述的铁芯与各拨杆对应设置有凸筋，所述的操作端被按压时通过对应的拨杆推动凸筋，使铁芯向远离该操作端的方向移动；所述的86面板开关里，两端各放置一组由3块方形磁铁组成的磁铁组，线圈4匝数为1000。
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