CN113014066B - 一种高发电量旋转式无线开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种高发电量旋转式无线开关，至少包括第一发电部件与第二发电部件，在对所述无线无源装置施加外力作用的情况下，所述第一发电部件与所述第二发电部件彼此交互而触发至少一次有效操作，其中，所触发的有效操作指的是在所述第一发电部件与所述第二发电部件彼此交互过程中所产生的能够向该无线无源装置供能的操作，有效操作是摩擦电效应、静电感应效应、正压电效应和电磁感应效应中的一个或几个的耦合。

Description

一种高发电量旋转式无线开关

本发明是申请号为201911073618.X，申请日为2019年11月05日，申请类型为发明，申请名称为一种高发电量旋转式无线无源装置的分案申请。

技术领域

本发明涉及开关技术领域，尤其涉及一种高发电量旋转式无线开关。

背景技术

开关是最常见的控制装置，通过开关可以控制电路的接通和分断，在各行各业都有着广泛的应用。常见的开关有：拉线式、拨动式、旋钮式以及按键式等等。这些开关虽然外形差距较大，但其有一个明显的共性：必须接线安装，这就意味着在使用过程中，其实存在诸多不便，如：必须提前进行线路规划，设计好点位；安装和调试的过程费时费力，一旦安装出错或者不规范后果难以想象；当空间面临改造时需要重新装修、布线；成本较高且缺乏灵活性……随着工业控制和传感技术的发展，各种传感器和控制开关应用变得越来越普遍。传统的传感器和开关产品均需要用信号线传输信号和/或电源线供电才能正常工作。

可是在许多实际应用中，受环境限制，布线基本不可能或者成本非常贵，这时无线传感和控制技术，就成为理想选择。然而无线技术只是解决了不需要信号线的问题，但同样需要能量，因此在无法布电源线的场所，常常采用电池为无线传感器和开关供电。电池使用寿命受限，需要经常更换，这既增加了使用和维护成本，也常常由于更换不及时导致系统不能正常工作。由于日常使用的传感器和控制开关的自身体积和功耗都比较小，通常可以考虑收集来自压力等机械能或周边环境中的光能能量，将其转换成电能来给传感器和控制开关供电。光能收集方面，由于传感器和控制开关所在的室内光照强度可能不足，光能电池板的面积也受到整个传感器和开关的体积大小限制，在部分场所的使用效果并不理想。机械能收集方面，也曾经有人尝试利用压电陶瓷受到外力作用产生变形，从而产生电流和电压的原理来研制无线无源开关。但由于压电陶瓷技术成本较贵，且即使用多层压电陶瓷叠加所产生的电流和电压通常还不足以驱动开关电路，所以压电陶瓷技术也有较多限制。基于导电线圈电磁感应原理的机械能发电技术可以产生足够大的电流或电压，但如果采用传统的线圈和转子结构，其发电机体积则相对较大，一般不适合微型化传感器或扁平状控制开关的应用。

目前，全世界在室内照明控制领域，主要采用的是安装在墙壁上的86型跷板式有线开关来控制灯具的开启与关闭，这就要求在室内装修之前必须把各个开关的位置进行详细且准确的规划，并且，还要在墙体上预埋开关底盒、凿槽、预埋PVC管以及穿电缆等有效操作，不仅费时费力，浪费管线等材料，更重要的是，如果后期发现开关布局的位置不尽人意而需要移动或者更改的话，就必须重新凿墙布线，否则无法变更，而且开关不能安装在潮湿以及有防爆要求的场所。

针对上述的问题，现有技术中，也有采用无线遥控开关来控制灯具的开启与关闭，但是，现有技术中无线遥控开关之所以没有被大众普遍接受，无法成为主流应用，其存在多方面的原因：1)、人们的使用习惯难以改变；2)、一般无线遥控开关的随意放置会使得人们常常找不到它，开关灯具时还要去找无线遥控开关是一件很费神的事；3)、如果将无线遥控开关做成可以固定在墙壁上的形式，那今后更换电池将会比较麻烦，必须将无线遥控开关拆卸下来才可以更换，需要定期更换电池，并且电池使用久了若更换不及时会漏液腐蚀产品，产生有害物质污染环境，其可靠性也大大降低；上述这些不便利的因素阻碍了无线遥控开关在室内照明领域的广泛应用。另外，在国外也曾有过无线遥控开关的产品，但是其采用上下往复式按压发电，结构复杂、寿命短、可靠性差，且价格高昂，不能普及应用。

旋转开关是以旋转手柄来控制主触点通断的一种开关。旋转开关的结构形式也有两种，分别是单极单位结构和多极多位结构。单极单位旋转开关在应用中常与转轴式电位器共同使用，而多极多位旋转开关多用于工作状态线路的切换。旋转开关可以用来取代传统电阻式电位计模拟功能的旋转脉冲产生器，这些旋转开关通常应用在仪器前端面板和影音控制板的人机界面,旋转开关采用正交光学编码器作为取代模拟电位计的纯数字器件，这些旋转开关在外观上相似于传统或电阻式电位计，不过这些旋转开关的内部构造完全数字化并使用光学技术。和传统增量编码器产品相似有两个正交输出信号(通道A和通道B)，可以直接和编码器处理芯片相连接。常见的波段开关及万用电表的换挡开关均为旋转开关，其结构有两种：一种是BBM(Break Before Make)接点型，其特点是在换位时动接点先断开前接点后再接通后接点，其间有一个与前后接点都断开的状态：另一种是MBB(MakeBefore Break)接点型，其特点是在换位时动接点有一个与前后接点都接触的状态.然后再断开前接点，与后接点保持接触状态。在电路设计中应根据电路用途和电路安全来选择合适的旋转开关。

中国专利(公开号为CN207518356U)提出了一种无线供电单元及无线供电装置，本实施例所述的无线供电单元设置于具有旋转轴的支撑组件上，以采用无线传送电能的方式，构成对设置于旋转轴上的用电设备进行供电，所述无线供电单元包括无线发射模块，以及与所述无线发射模块配合设置的无线接收模块；所述无线发射模块相对于所述支撑组件固定设置，以将电能转化为磁场能，所述无线接收模块具有随动于旋转轴并位于磁场覆盖范围内的磁感应部，以将磁场能转化为电能。本实用新型所述的无线供电单元，采用无线供电技术为旋转轴上的用电设备进行供电，简化供电结构，降低维护成本，提高使用寿命。

现有技术中，无线供电单元及无线供电装置通过设置磁感应部与旋转轴之间磁通量的变化将磁场能转化为电能，该无线供电技术较为传统，尤其是本身开关底座体积较小，能力转换效率非常低，所能产生的电量也低，不能满足辅助无线发射模块与无线接收模块执行相应指令的使用需要；若要想提升其能量转换效率、提高无线供电装置所能产生的电量，往往需要把开关整体结构的体积做得更大，导致其所占用的空间非常多，不利于无线供电装置整体扁平化小型化的设计目标。

此外，一方面由于对本领域技术人员的理解存在差异；另一方面由于发明人做出本发明时研究了大量文献和专利，但篇幅所限并未详细罗列所有的细节与内容，然而这绝非本发明不具备这些现有技术的特征，相反本发明已经具备现有技术的所有特征，而且申请人保留在背景技术中增加相关现有技术之权利。

在本发明母案的审查过程中，第一次审查意见通知书仅指出形式性问题，未检索到最接近的现有技术。因此，本发明具有突出的实质性特点和显著的进步。

发明内容

针对现有技术之不足，诸如现有技术中单一地依赖于通过切割磁感线才能产生电能，导致现有技术中由于需要提高切割磁感线的导体长度而导致开关整体体积较大的问题，本发明所提供的旋转式无线无源装置由于其整体结构无需单一地依赖于切割磁感线产生电能的传统发电方式，而能够在高能量转换效率下更好地辅助无线无源装置的供电功能，进一步提高开关的信号稳定性和信号持续时长。该装置尤其适合远距离控制的使用场合，不仅能够优先地激活处于休眠状态的被操作对象并保持其激活后的信号通路，并且在强度更高的尾流作用下向被操控对象发送内容更为丰富的控制信息，被操控对象在激活的情况下因上电而具备更强的信号接收和处理能力。使得整体结构的体积大大减小，尤其是在高度上得到了趋向于扁平化小型化设计的整体结构，同时直径扩宽的整体结构能够有利于用户的对开关旋钮的把握和有效操作便捷性。

本发明提供了一种高发电量旋转式无线无源装置，至少包括第一发电部件与第二发电部件，在对所述无线无源装置施加外力作用的情况下，所述第一发电部件与所述第二发电部件彼此交互而触发至少一次有效操作，其中，所述无线无源装置能够利用所述第一发电部件与所述第二发电部件之间的交互作用触发第一有效操作和第二有效操作以完成第一发电和第二发电，能够利用所述第二发电部件触发第三有效操作以完成第三发电，至少一个所述第一有效操作和至少一个所述第三有效操作是在一次手部旋转的情况下同时完成的，使得第一有效操作所发电量与第三有效操作所发电量形成累加关系。优选地，至少一个所述第一有效操作和至少一个所述第三有效操作是在一次手部旋转的情况下同时完成的，而所述第二有效操作所发出的电量是紧随其后产生的并伴随有再次的所述第一有效操作以及所述第三有效操作，其中，所述第二有效操作与所述第一有效操作和所述第三有效操作的时间间隔是由用户在单次旋转时依据需求而决定的。

根据一种优选实施方式，所述第二有效操作是基于所述第一有效操作与所述第三有效操作所提供的动能而转换得到的势能来实现的，所述第三有效操作基于所述第二发电部件与所述无线无源装置之间的联动关系而在自所述无线无源装置启动至所述无线无源装置关闭的整个发电过程中均处于触发状态，其中，所述无线无源装置能够在与之对应的被操作对象处于休眠状态时基于用户的单次旋转而在相累加的第一发电与第三发电下激活其与所述被操作对象之间的信号通路，基于始终处于触发状态的第三有效操作而在所述第三发电下保持该信号通路的持续激活，并基于用户旋转后的释放动作而在相累加的第一发电、第二发电与第三发电下进行信号传输。

根据一种优选实施方式，所述第一发电部件上设置有至少一个第一发电片，所述第二发电部件是以其外壁上设置的至少一个第二发电片与所述第一发电片之间形成空隙的方式嵌套连接至所述第一发电部件中，其中，所述旋转式无线无源装置通过对其施加的外部载荷促使所述第一发电部件相对所述第二发电部件进行转动而彼此交互作用，使得所述第一发电片与所述第二发电片与之同时以消除所述空隙的方式分别在所述外部载荷作用下发生被迫弯曲形变，基于所述第一发电片与所述第二发电片的被迫弯曲形变触发所述第一有效操作，所述第一有效操作将由所述被迫弯曲形变所提供的机械能转变得到对外输出的第一发电。

根据一种优选实施方式，所述第一发电部件通过其内壁上所设置的至少一个预磁化磁体在所述第二发电部件所在的区域中提供电磁场，所述第二发电部件至少包括设于所述第二发电片上的至少一个磁感线切割件，其中，所述旋转式无线无源装置通过对其施加的外部载荷促使所述第一发电部件相对所述第二发电部件进行转动而彼此交互作用，使得所述磁感线切割件在所述转动过程中被动切割所述第一发电部件的电磁场，基于所述磁感线切割件与所述第一发电部件之间的电磁感应效应触发所述第三有效操作，所述第三有效操作将由所述磁感线切割过程所提供的机械能转变得到对外输出的第三发电。

根据一种优选实施方式，所述第二发电部件至少包括其中空内腔和通过弹性连接的方式设于所述该中空内腔中的至少一个悬臂梁，所述悬臂梁上设置有至少一个第三发电片，其中，所述旋转式无线无源装置通过对其施加的外部载荷促使所述悬臂梁相对所述第二发电部件的内壁进行转动，所述悬臂梁以其与所述第二发电部件上不同磁性区域相交替对应的方式与所述第二发电部件彼此交互作用，所述悬臂梁在所述交互作用下以其储存或释放弹性势能的方式使至少一个所述第三发电片产生被迫弯曲形变，基于所述第三发电片的被迫弯曲形变触发所述第二有效操作，所述第二有效操作将由所述被迫弯曲形变所提供的机械能转变得到对外输出的第二发电。

根据一种优选实施方式，所述悬臂梁至少包括沿与所述旋转式无线无源装置的转动平面相垂直的第一悬臂梁和第二悬臂梁，所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁之间设置有至少一个所述第三发电片，其中，该第三发电片能够在所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁分别与所述第二发电部件上不同磁性区域相交替对应的情况下处于平展状态或通过所述第一悬臂梁和所述第二悬臂梁分别朝向靠近彼此的方向弹性变形的方式处于压电状态。

根据一种优选实施方式，第一发电部件被配置为在对所述无线无源装置施加外部载荷而使其相对装置底座旋转时，以其与所述无线无源装置相连接的第二卷簧收卷而储存弹性势能的方式，与所述无线无源装置一起相对该装置底座进行转动，并在撤除所述外力载荷时，以释放所述第二卷簧的弹力势能的方式与所述无线无源装置一起相对装置底座反向转动至初始位置。

一种高发电量旋转式无线无源装置的发电控制方法，所述发电控制方法中至少包括第一发电部件与第二发电部件，所述发电控制方法至少包括以下步骤中的一个或几个：在对所述无线无源装置施加外力作用的情况下，所述第一发电部件与所述第二发电部件彼此交互而触发至少一次有效操作，其中，所述无线无源装置能够利用所述第一发电部件与所述第二发电部件之间的交互作用触发第一有效操作和第二有效操作以完成第一发电和第二发电，能够利用所述第二发电部件触发第三有效操作以完成第三发电，至少一个所述第一有效操作和至少一个所述第三有效操作是在一次手部旋转的情况下同时完成的，使得第一有效操作所发电量与第三有效操作所发电量形成累加关系。优选地，所述发电控制方法至少包括以下步骤中的一个或几个：至少一个所述第一有效操作和至少一个所述第三有效操作是在一次手部旋转的情况下同时完成的，所述第二有效操作所发出的电量是紧随其后产生的并伴随有再次的所述第一有效操作以及所述第三有效操作，其中，所述第二有效操作与所述第一有效操作和所述第三有效操作的时间间隔是由用户在单次旋转时依据需求而决定的。

根据一种优选实施方式，所述第二有效操作是基于所述第一有效操作与所述第三有效操作所提供的动能而转换得到的势能来实现的，所述第三有效操作基于所述第二发电部件与所述无线无源装置之间的联动关系而在自所述无线无源装置启动至所述无线无源装置关闭的整个发电过程中均处于触发状态，所述发电控制方法至少包括以下步骤中的一个或几个：所述无线无源装置能够在与之对应的被操作对象处于休眠状态时基于用户的单次旋转而在相累加的第一发电与第三发电下激活其与所述被操作对象之间的信号通路；基于始终处于触发状态的第三有效操作而在所述第三发电下保持该信号通路的持续激活；基于用户旋转后的释放动作而在相累加的第一发电、第二发电与第三发电下进行信号传输。

根据一种优选实施方式，所述发电控制方法中至少包括设于所述第一发电部件上的至少一个第一发电片，所述第二发电部件是以其外壁上设置的至少一个第二发电片与所述第一发电片之间形成空隙的方式嵌套连接至所述第一发电部件中，其中，所述发电控制方法至少包括以下步骤中的一个或几个：所述旋转式无线无源装置通过对其施加的外部载荷促使所述第一发电部件相对所述第二发电部件进行转动而彼此交互作用，使得所述第一发电片与所述第二发电片与之同时以消除所述空隙的方式分别在所述外部载荷作用下发生被迫弯曲形变，基于所述第一发电片与所述第二发电片的被迫弯曲形变触发所述第一有效操作，所述第一有效操作将由所述被迫弯曲形变所提供的机械能转变得到对外输出的第一发电。

本发明提供的高发电量旋转式无线无源装置至少具有如下有益技术效果：

针对现有技术中单一地依赖于通过切割磁感线才能产生电能，导致现有技术中因切割磁感线的导体长度的提高而导致开关整体体积较大的问题，本发明所提供的旋转式无线无源装置由于其整体结构无需单一地依赖于切割磁感线产生电能的传统发电方式，而能够在高能量转换效率下更好地辅助无线无源装置的供电功能，进一步提高开关的信号稳定性和信号持续时长；

本发明提供的高发电量旋转式无线无源装置尤其适合远距离控制的使用场合，不仅能够优先地激活处于休眠状态的被操作对象并保持其激活后的信号通路，并且在强度更高的尾流作用下向被操控对象发送内容更为丰富的控制信息，被操控对象在激活的情况下因上电而具备更强的信号接收和处理能力。从而使得整体结构的体积大大减小，尤其是在高度上得到了趋向于扁平化小型化设计的整体结构，同时直径扩宽的整体结构能够有利于用户的对开关旋钮的把握和有效操作便捷性。

附图说明

图1是本发明提供的一种优选实施方式的高发电量旋转式无线无源装置的简化结构连接关系示意图；

图2是本发明提供的第一发电部件的简化俯视结构连接关系示意图。

附图标记列表

1：第一发电部件 2：第二发电部件 3：第一发电片

4：第二发电片 5：第三发电片 6：磁感线切割件

7：第一悬臂梁 8：第二悬臂梁 9：第二卷簧

具体实施方式

下面结合附图对本发明进行详细说明。

如图1所示，高发电量旋转式无线无源装置，至少包括第一发电部件1与第二发电部件2。在对无线无源装置施加外力作用的情况下，第一发电部件1与第二发电部件2彼此交互而触发至少一次有效操作。第一发电部件1与第二发电部件2之间相互交互作用是基于用户转动无线无源装置时的操作而同步进行的。本发明所提供的无线无源装置能够利用第一发电部件1与第二发电部件2之间的交互作用触发第一有效操作和第二有效操作以完成第一发电和第二发电。无线无源装置能够利用第二发电部件2触发第三有效操作以完成第三发电。其中，所触发的有效操作指的是在第一发电部件1与第二发电部件2彼此交互过程中所产生的能够向该无线无源装置供能的操作。有效操作可以是摩擦电效应、静电感应效应、正压电效应和电磁感应效应中的一个或几个的耦合。

现有技术中已有针对如何实现更高发电量的技术问题所提出的较多无线无源装置，然而现有的无线无源装置始终集中于如何在用户单次操作的同时产生更高的发电量，其技术方案通常集中在诸如提高用户单次操作的瞬间所引起的磁通量变化、或是提高用户单次操作的瞬间所引起的压电形变量等，但实际上该技术方案所得到的瞬间高发电量全部被消耗在强化信号传输的稳定性上，因此该技术方案未提及的却极为重要的隐性条件在于无线无源装置对应的被操作对象长期处于待机状态，以此才能随时接收到传输信号，然而被操作对象要保持待机状态的话就必须始终消耗着电量，电量的持续消耗与无线无源装置的低电耗目标相悖。

基于该现有的无线无源装置无法在高发电量下实现其低电耗目标的问题，本发明区别于现有的无线无源装置集中于在用户单次操作的同时产生更高的发电量的技术方案，本发明提供的高发电量旋转式无线无源装置致力于改进多个发电部件之间的交互作用方式，来提供无线无源装置能够分步激活及控制被操作对象所需的不同强度的电量，而在该设置下，该被操作对象可以长期处于休眠状态而不是持续消耗电量的待机状态，处于休眠状态下的被操作对象完全无需电量维持。

具体地，至少一个第一有效操作和至少一个第三有效操作是在一次手部旋转的情况下同时完成的，使得第一有效操作所发电量与第三有效操作所发电量形成累加关系。其中，一次手部旋转指的是用户在操作该无线无源装置时单向转动该无线无源装置至用户停止转动该装置之间的过程。由于第一有效操作与第三有效操作均是在该一次手部旋转过程中同时完成的，因而在第一有效操作所发电量与第三有效操作所发电量的相互累加下所形成的发电量较强，基于接收器的自动增益控制作用，无线无源装置具有较好的发射功率以及较为稳定的发射信号。在该较为稳定的发射信号下，足以激活处于休眠状态的被操作对象。因此，不同于牺牲被操作对象的耗电量来提高传输信号的稳定性的现有技术方案，本发明所提供的无线无源装置的高发电量解决方案在于小范围改进现有结构而不增加制造成本的基础上，将所得到的部分发电量用于优先激活被操作对象，因而，本发明所提供的无线无源装置是真正低耗电、低成本的有效解决方案。

第二有效操作所发出的电量是紧随其后产生的并伴随有再次的第一有效操作以及第三有效操作。第二有效操作是在用户松开该无线无源装置后至无线无源复位之间的过程中实现的，即紧随在先的第一有效操作以及第三有效操作。与之同步地，第二有效操作伴随有再次的第一有效操作以及第三有效操作，在第一有效操作、第二有效操作以及第三有效操作所发电量的相互累加下形成更强的发电量，基于接收器的自动增益控制作用，无线无源装置具有良好的发射功率以及稳定的发射信号。在被操作对象已经处于激活状态的情况下，该稳定的发射信号能够大幅度减小杂散信号的干扰，进而能够支持该无线无源装置将较为复杂的控制信号准确发射至被操作对象实现多功能控制。

其中，第二有效操作与第一有效操作和第三有效操作的时间间隔是由用户在单次旋转时依据需求而决定的。第一有效操作/第三有效操作与第二有效操作是在用户单次操作的情况下通过方向相反的两次转动完成的。并且第一有效操作/第三有效操作与第二有效操作分别对应的转动操作的总行程未达到360°。期间，对于用户而言，用户只能感知到操作上具有时间间隔的“第一有效操作/第三有效操作”和“第二有效操作”，其中第二有效操作被用来设定时间间隔，相较于消耗更多的能源且安全性较差的软件实现方式，这种间隔的获得是脱离软件实现方式而得以实现的，更为可靠且经久耐用。并且，该间隔的设定能够允许该无线无源装置在用户的单次操作下具备至少四项操作功能，例如：白光照明/黄光照明/日光色照明/闪烁照明。与之相比，现有的无线无源装置所提供的操作功能切换方案中，要么采用反复多次按压/转动/滑移的逻辑操作，要么依赖于软件实现方式，前者方案在长期的重复多次的相对运动下会导致开关寿命的降低，后者方案基于软件技术本身存在难以消除的软件差错而导致其可靠性不佳，并且在软件版本过旧或受损导致的无法正常获取网络或更新软件的情况下，不利于长时间工作的固定环境。本发明所提出的利用机械结构实现时间间隔来配置开关功能、且同时带来开关操作所需信号的创造性技术方案未记载于本发明做出之前的任何文献，本领域技术人员基于现有的多次操作式开关以及软件编程方案，也没有动机对成熟的现有无线无源装置进行上述改进。

具体地，例如，在预先对用户操作进行设定时，将单次转动且1秒内松开无线无源装置设定为开启被操作对象，和/或将单次转动且3秒内松开无线无源装置设定为进入颜色切换模式，和/或将单次转动且5秒内松开无线无源装置设定为关闭被操作对象，其中对应的时长即为第二有效操作与第一有效操作和第三有效操作的时间间隔，基于用户单次旋转时的需求，可选择性的保持住处于转动状态下的无线无源装置，直至达到相应时长时松开对无线无源装置的控制，无线无源装置将其所得到的相应操作指令传输至被操作对象实现相应的功能控制。区别于现有技术中，虽然现有无线无源装置同样地根据用户的不同操作实现对被操作对象的功能控制，但其技术方案集中于对用户不同次的旋转操作的组合进行识别控制，即为在单次旋转操作下只能实现单一功能，例如连续转动装置两次时控制被操作对象的亮度提高或单次转动装置时控制被操作对象的开启，无线无源装置的有限操作方式导致其被操作对象可实现的功能有限。因此，本发明所提供的无线无源装置的改进多个发电部件之间的交互作用方式的技术方案，不仅仅是解决了现有技术中电量的持续消耗与无线无源装置的低电耗目标相悖的技术问题，同时在该交互作用方式下丰富了被操作对象的功能。

本发明所提供的涉及开关技术领域的高发电量旋转式无线无源装置，改变了传统的通过设置磁感应部与旋转轴之间磁通量的变化将磁场能转化为电能的单一发电形式，针对其能力转换效率非常低的问题，本发明所提供的无线无源装置通过设置彼此相互作用的多个发电体以及多个压电片，在用户仅需如日常使用旋转开关一样旋转其开关旋钮的简单有效操作的同时，利用多个发电体以及多个压电片之间的配合使用连接关系，保证最大程度上对用户施加的机械能的利用。优选地，在被操作对象处于至颜色切换模式下，可以预先对用户操作进行设定，例如将短时连续转动两次无线无源装置设定为切换被操作对象的参数例如颜色，和/或将短时连续转动一次无线无源装置设定为结束切换被操作对象的颜色切换模式。进一步，多个发电部件之间的交互作用方式有利于用户自定义其操作与被操作对象的功能之间的丰富的对应关系。

根据一种优选实施方式，第二有效操作是基于第一有效操作与第三有效操作所提供的动能而转换得到的势能来实现的。第三有效操作基于第二发电部件2与无线无源装置之间的联动关系而在自无线无源装置启动至无线无源装置关闭的整个发电过程中均处于触发状态。其中，无线无源装置能够在与之对应的被操作对象处于休眠状态时基于用户的单次旋转而在相累加的第一发电与第三发电下激活其与被操作对象之间的信号通路。无线无源装置能够基于始终处于触发状态的第三有效操作而在第三发电下保持该信号通路的持续激活。无线无源装置能够并基于用户旋转后的释放动作而在相累加的第一发电、第二发电与第三发电下进行信号传输。

优选地，至少一个第一有效操作和至少一个第三有效操作是在一次手部旋转的情况下同时完成的，与之同时虽然同步执行有第二有效操作，但由于用户单次手部旋转操作时的速度较慢，基于电磁感应效应的第二有效操作中的导体切割速度较小而使得因第二有效操作所得到的第二发电较小可忽略不计。与之相对的当用户松开无线无源装置而使其以弹性势能释放的方式快速反向回转，基于电磁感应效应的第二有效操作中的导体切割速度较快而使得因第二有效操作所得到的第二发电大大增加。结合与之相伴随第一有效操作与第三有效操作所发电量，使得无线无源装置快速反向回转时所获得电量大大增加。

根据一种优选实施方式，如图2所示，第一发电部件1上设置有至少一个第一发电片3。第二发电部件2是以其外壁上设置的至少一个第二发电片4与第一发电片3之间形成空隙的方式嵌套连接至第一发电部件1中。其中，旋转式无线无源装置通过对其施加的外部载荷促使第一发电部件1相对第二发电部件2进行转动而彼此交互作用，使得第一发电片3与第二发电片4与之同时以消除空隙的方式分别在外部载荷作用下发生被迫弯曲形变。旋转式无线无源装置基于第一发电片3与第二发电片4的被迫弯曲形变触发第一有效操作。第一有效操作将由被迫弯曲形变所提供的机械能转变得到对外输出的第一发电。根据一种优选实施方式，至少一个该第一发电片3被配置为沿第一发电部件1的周向以其片体垂直于第一发电部件1的内壁的方式彼此相邻地依次布置于其内壁上，以使得至少一个该第一发电片3的片体所在的平面与第一发电部件1的中心轴线之间具有多个交点。优选地，如图2所示，沿第一发电部件1的内壁设置有多个第一发电片3。优选地，本发明所提及的发电片可以指的是压电陶瓷片。

根据一种优选实施方式，至少一个该第二发电片4被配置为沿该第二发电部件2的环向以其片体垂直于该第二发电部件2外壁且分别与该第一发电片3的位置相对应的方式彼此相邻地依次布置于该第二发电部件2外壁上。至少一个该第二发电片4的片体与至少一个第一发电片3的片体之间以部分重叠的方式相互接触或保持间隙。优选地，沿第二发电部件2的外壁上设置有多个第二发电片4。

根据一种优选实施方式，该第一发电片3上可以包括电极层或摩擦层。优选地，在第一发电片3上包括摩擦层的情况下，该第一发电片3被配置为在对该旋转式无线无源装置施加外部载荷而使得其摩擦层与该第二发电部件2之间相互接触或保持间隙时，在该摩擦层与该第二发电部件2之间产生摩擦电势差，以此产生并输出至少一次电信号。如图1所示，第一发电部件1和第二发电部件2的形状可以由圆柱状所限定。

根据一种优选实施方式，第一发电部件1通过其内壁上所设置的至少一个预磁化磁体在第二发电部件2所在的区域中提供电磁场，第二发电部件2至少包括设于第二发电片4上的至少一个磁感线切割件6，其中，旋转式无线无源装置通过对其施加的外部载荷促使第一发电部件1相对第二发电部件2进行转动而彼此交互作用，使得磁感线切割件6在转动过程中被动切割第一发电部件1的电磁场，基于磁感线切割件6与第一发电部件1之间的电磁感应效应触发第三有效操作，第三有效操作将由磁感线切割过程所提供的机械能转变得到对外输出的第三发电。根据一种优选实施方式，该第一发电部件1具有中空内腔。第二发电部件2能够通过该中空内腔，以其能够相对该第一发电部件1转动的方式嵌套连接至该第一发电部件1上。该第一发电部件1的内壁的半径延伸方向上布置有彼此极性不同的至少两部分内壁。例如不相邻的两个1/4的圆周内壁为N极磁性而另外两个不相邻的1/4的圆周内壁为S极磁性。该第一发电部件1用于提供与该第二发电部件2相交的磁场以此使得所述磁感线切割件6能够利用电磁感应效应进行发电。所述磁感线切割件6可以是设置在第二发电片4外侧的金属质框架。金属质框架通过切割磁感线发电。

根据一种优选实施方式，第二发电部件2至少包括其中空内腔和通过弹性连接的方式设于该中空内腔中的至少一个悬臂梁。悬臂梁上设置有至少一个第三发电片5。旋转式无线无源装置通过对其施加的外部载荷促使悬臂梁相对第二发电部件2的内壁进行转动。悬臂梁以其与第二发电部件2上不同磁性区域相交替对应的方式与第二发电部件2彼此交互作用。悬臂梁在交互作用下以其储存或释放弹性势能的方式使至少一个第三发电片5产生被迫弯曲形变。基于第三发电片5的被迫弯曲形变触发第二有效操作，第二有效操作将由被迫弯曲形变所提供的机械能转变得到对外输出的第二发电。优选地，悬臂梁以其一端为自由端的方式被配置于第二发电部件2内的转轴上。该转轴与第二发电部件2的壳体之间转动连接而互不影响，该转轴延伸出该壳体而固接至所述无线无源发电装置壳体的内壁上而同步运动。

根据一种优选实施方式，悬臂梁至少包括沿与旋转式无线无源装置的转动平面相垂直的第一悬臂梁7和第二悬臂梁8。第一悬臂梁7和第二悬臂梁8之间设置有至少一个第三发电片5。其中，该第三发电片5能够在第一悬臂梁7和第二悬臂梁8分别与第二发电部件2上不同磁性区域相交替对应的情况下处于平展状态或通过第一悬臂梁7和第二悬臂梁8分别朝向靠近彼此的方向弹性变形的方式处于压电状态。其中，如图1所示，在第二发电部件2壳体的内壁上设置有至少一个磁铁，位于内壁上方的磁铁的磁性与位于内壁下方的磁铁的磁性相反。靠近第二发电部件2壳体内壁上方的第一悬臂梁7上设置有至少一个磁铁，该磁铁上靠近所述壳体内壁的一端面与位于内壁上方的磁铁的磁性相同而相互排斥。靠近第二发电部件2壳体内壁下方的第二悬臂梁8上设置有至少一个磁铁，该磁铁上靠近所述壳体内壁的一端面与位于内壁下方的磁铁的磁性相同而相互排斥。在第一悬臂梁7与第二悬臂梁8分别与第二发电部件2壳体内壁之间相互排斥时，由于上下相向作用的排斥力，加上第一悬臂梁7与第二悬臂梁8之间的相互吸引力，使得第一悬臂梁7与第二悬臂梁8之间的距离急剧靠近但不至于贴合。位于第一悬臂梁7与第二悬臂梁8的至少一个第三发电片5被迫发生弹性变形而处于压电状态向外输出电势能。同时，由于第一悬臂梁7与第二悬臂梁8之间的距离急剧靠近，第一悬臂梁7与第二悬臂梁8分别弹性弯曲，使得位于第一悬臂梁7与第二悬臂梁8上的至少一个发电片5弹性变形而处于压电状态向外输出电势能。当第二发电部件2内部的转轴相对其壳体进行转动时，靠近第二发电部件2壳体内壁上方的第一悬臂梁7上设置有至少一个磁铁，该磁铁上靠近所述壳体内壁的一端面与位于内壁上方的磁铁的磁性相异而相互吸引。靠近第二发电部件2壳体内壁下方的第二悬臂梁8上设置有至少一个磁铁，该磁铁上靠近所述壳体内壁的一端面与位于内壁下方的磁铁的磁性相异而相互吸引。因而使得彼此靠近的第一悬臂梁7与第二悬臂梁8分别朝向远离彼此的方向移动。且由于位于第一悬臂梁7与第二悬臂梁8上的至少一个发电片5的长度限制而不会使得第一悬臂梁7或第二悬臂梁8被吸附至第二发电部件2的壳体内壁上。

根据一种优选实施方式，第一发电部件1被配置为在对无线无源装置施加外部载荷而使其相对装置底座旋转时，以其与无线无源装置相连接的第二卷簧9收卷而储存弹性势能的方式，与无线无源装置一起相对该装置底座进行转动。在撤除外力载荷时，第一发电部件1以释放第二卷簧9的弹力势能的方式与无线无源装置一起相对装置底座反向转动至初始位置。

需要注意的是，上述具体实施例是示例性的，本领域技术人员可以在本发明公开内容的启发下想出各种解决方案，而这些解决方案也都属于本发明的公开范围并落入本发明的保护范围之内。本领域技术人员应该明白，本发明说明书及其附图均为说明性而并非构成对权利要求的限制。本发明的保护范围由权利要求及其等同物限定。

Claims (3)

1.一种高发电量旋转式无线开关，至少包括第一发电部件(1)与第二发电部件(2)，其特征是，在对所述高发电量旋转式无线开关施加外力作用的情况下，所述第一发电部件(1)与所述第二发电部件(2)彼此交互而触发至少一次有效操作，

其中，所触发的有效操作指的是在所述第一发电部件(1)与所述第二发电部件(2)彼此交互过程中所产生的能够向该无线开关供能的操作，有效操作是摩擦电效应、静电感应效应、正压电效应和电磁感应效应中的一个或几个的耦合，第二有效操作是基于第一有效操作与第三有效操作所提供的动能而转换得到的势能来实现的，所述第三有效操作基于所述第二发电部件(2)与所述无线开关之间的联动关系而在自所述无线开关启动至所述无线开关关闭的整个发电过程中均处于触发状态，其中，

所述无线开关能够在与之对应的被操作对象处于休眠状态时基于用户的单次旋转而在相累加的第一发电与第三发电下激活其与所述被操作对象之间的信号通路，基于始终处于触发状态的第三有效操作而在所述第三发电下保持该信号通路的持续激活，并基于用户旋转后的释放动作而在相累加的第一发电、第二发电与第三发电下进行信号传输，

所述第一发电部件上设置有至少一个第一发电片，所述第二发电部件是以其外壁上设置的至少一个第二发电片与所述第一发电片之间形成空隙的方式嵌套连接至所述第一发电部件中，其中，所述高发电量旋转式无线开关通过对其施加的外部载荷促使所述第一发电部件相对所述第二发电部件进行转动而彼此交互作用，使得所述第一发电片与所述第二发电片与之同时以消除所述空隙的方式分别在所述外部载荷作用下发生被迫弯曲形变，基于所述第一发电片与所述第二发电片的被迫弯曲形变触发所述第一有效操作，所述第一有效操作将由所述被迫弯曲形变所提供的机械能转变得到对外输出的第一发电，

所述第一发电部件(1)通过其内壁上所设置的至少一个预磁化磁体在所述第二发电部件(2)所在的区域中提供电磁场，所述第二发电部件(2)至少包括设于第二发电片(4)上的至少一个磁感线切割件(6)，其中，

所述旋转式无线开关通过对其施加的外部载荷促使所述第一发电部件(1)相对所述第二发电部件(2)进行转动而彼此交互作用，使得所述磁感线切割件(6)在转动过程中被动切割所述第一发电部件(1)的电磁场，基于所述磁感线切割件(6)与所述第一发电部件(1)之间的电磁感应效应触发所述第三有效操作，所述第三有效操作将由磁感线切割过程所提供的机械能转变得到对外输出的第三发电，

所述第二发电部件(2)至少包括其中空内腔和通过弹性连接的方式设于该中空内腔中的至少一个悬臂梁，所述悬臂梁上设置有至少一个第三发电片(5)，其中，

所述旋转式无线开关通过对其施加的外部载荷促使所述悬臂梁相对所述第二发电部件(2)的内壁进行转动，所述悬臂梁以其与所述第二发电部件(2)上不同磁性区域相交替对应的方式与所述第二发电部件(2)彼此交互作用，所述悬臂梁在所述交互作用下以其储存或释放弹性势能的方式使至少一个所述第三发电片(5)产生被迫弯曲形变，基于所述第三发电片(5)的被迫弯曲形变触发所述第二有效操作，所述第二有效操作将由所述被迫弯曲形变所提供的机械能转变得到对外输出的第二发电。

2.根据权利要求1所述的旋转式无线开关，其特征是，所述悬臂梁至少包括沿与所述旋转式无线开关的转动平面相垂直的第一悬臂梁(7)和第二悬臂梁(8)，所述第一悬臂梁(7)和所述第二悬臂梁(8)之间设置有至少一个所述第三发电片(5)，其中，

该第三发电片(5)能够在所述第一悬臂梁(7)和所述第二悬臂梁(8)分别与所述第二发电部件(2)上不同磁性区域相交替对应的情况下处于平展状态或通过所述第一悬臂梁(7)和所述第二悬臂梁(8)分别朝向靠近彼此的方向弹性变形的方式处于压电状态。

3.根据权利要求2所述的旋转式无线开关，其特征是，第一发电部件(1)被配置为在对所述无线开关施加外部载荷而使其相对装置底座旋转时，以其与所述无线开关相连接的第二卷簧(9)收卷而储存弹性势能的方式，与所述无线开关一起相对该装置底座进行转动，并在撤除所述外部载荷时，以释放所述第二卷簧(9)的弹力势能的方式与所述无线开关一起相对装置底座反向转动至初始位置。

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