CN1700382A - 无触点开关 - Google Patents

Abstract

本发明涉及无触点开关和无触点惯性开关，具体涉及磁敏、无触点速度，加速度开关，角速度开关，倾角开关，离心力开关，振动开关，以及无触点开关，等等。无触点开关，由永磁体，磁敏开关电路，弹性体构成，通过使弹性体带动永磁体移动，使永磁体与磁敏开关电路间隔，或者，接近，实现磁敏开关电路的通、断。无触点惯性开关，由磁敏开关电路，永磁体，弹性体，质量块构成，通过使质量块带动弹性体、永磁体移动，使永磁体与磁敏开关电路间隔，或者，接近，实现磁敏开关电路的通、断。

Description

无触点开关

                    所属技术领域

本发明涉及一种无触点开关和无触点惯性开关，具体涉及磁敏、无触点加速度开关、角速度开关、倾角开关、离心力开关，以及无触点开关，振动开关，等等；但不仅极限于此。

                    背景技术

目前，公知的无触点开关如中国专利号：200420051433.1，名称：“触摸式无触点开关”，其工作原理是通过人体触摸通电工作的控制电路来达到控制电力通断的目的，其不足之处在于，电路本身工作在带电运行模式，需要电路的正常运行，其开关才能可靠的工作，这将影响开关的可靠性，另外，其开关的制造成本较高，应用范围较窄，如不能简单的改进后用作惯性开关，如本发明的所涉及的：加速度开关，角速度开关，倾角开关，离心力开关，振动开关，等等惯性开关。对于加速度开关，在中国专利号：ZL专利号99123606.8，名称：“微型机械加速度开关”，其不足之处在于其开关具有机械触点，这将影响其开关的使用寿命，以及接触的可靠性。

                    发明内容

本发明的目的在于：克服现有技术的上述不足，提供一种新的无触点开关，使开关的性能可靠，结构简单，适用领域广泛。

本发明通过下述途经实现：

根据本发明的第一个方面：一种无触点开关，包含：磁敏开关电路，永磁体，弹性体等，其特征在于：所述的弹性体将永磁体、磁敏开关电路分隔，所述的永磁体、磁敏开关电路相距一个给定的距离，所述的磁敏开关电路不导通。所述的弹性体受到外力的作用时，弹性体倔服变形，永磁体、磁敏开关电路接近，磁敏开关电路导通，所述的弹性体受到的外力消失时，弹性体回复变形，弹性体将永磁体、磁敏开关电路分隔，磁敏开关电路不导通。

其最佳实施例是：一种无触点开关，由磁敏开关电路，永磁体，弹性体，外壳，手柄构成，其特征在于：所述手柄上配备有永磁体，所述弹性体将永磁体、磁敏开关电路分隔，所述的永磁体、磁敏开关电路相距一个给定的距离，所述磁敏开关电路不导通。所述手柄被按压时，弹性体倔服变形，永磁体、磁敏开关电路接近，磁敏开关电路导通，所述被按压的手柄释放后，弹性体回复变形，弹性体将永磁体、磁敏开关电路分隔，磁敏开关电路不导通。

根据本发明的第二个方面：一种无触点惯性开关，包含：磁敏开关电路，永磁体，弹性体，或者，磁敏开关电路，永磁体，弹性体，质量块等，其特征在于：所述的磁敏开关电路固定，所述的弹性体的一端固定，弹性体的另外一端配备有永磁体，或者，弹性体另外一端配备有永磁体、质量块，所述的永磁体、磁敏开关电路相距一个给定的距离，或者，永磁体、磁敏开关电路接近，所述的弹性体可以弹性变形，弹性变形的弹性体可带动永磁体运动，使永磁体相距磁敏开关电路一个给定的距离，或者，接近磁敏开关电路。所述的永磁体、磁敏开关电路相距一个给定的距离时，磁敏开关电路不导通，所述的永磁体、磁敏开关电路接近时，磁敏开关电路导通。

本发明的有益效果是，结构简单，成本低，电接触效果良好，使用寿命较长，不产生动作火花，适用领域广泛。

附图说明：

图1是本发明的一种无触点开关剖示原理示意图；

图2是本发明的另一种无触点开关剖示原理示意图；

图3是本发明的一种无触点惯性开关剖示原理示意图；

图4是图3顶部透视图；

图5是图3改进型原理示意图；

图6是采用本发明原理的一种双轴无触点惯性开关俯视原理示意图；

图7是本发明的无触点惯性开关用于倾斜开关的原理示意图；

图8是本发明的无触点惯性开关用于离心力开关的原理示意图；

图9是本发明的无触点惯性开关用于加速度开关的原理示意图。

下面结合附图和实施例对本发明进一步说明：

如图1所示，是本发明的一种无触点开关原理剖面示意图，其中，101为中心有通孔的圆凸形弹片，103为霍尔开关元件(亦可以是其它磁敏开关元件、电路、芯片)，104为103的电引出脚(包括输入、输出脚、供电电源脚，地线脚，等等，具体参照所选择和设计的磁敏开关元件的管脚)，107为触动(按动)手柄，102为镶嵌在手柄107中的永磁体，105、106为外壳。

图1中的弹片101处于原始状态(最初位置)，此时，弹片101将永磁体102、霍尔开关元件分隔，(分离到一定距离时)霍尔开关元件103未感受到102产生的、可以使其导通的磁场，此时，霍尔开关元件103不导通(阻抗为最大值)；当按下手柄107时，弹片101变形，永磁体102与霍尔开关元件103接近，(接近到一定距离时)霍尔开关元件103可以感受到102产生的、可以使其导通的磁场，霍尔开关元件103导通(阻抗为最小值)；当释放按下的手柄107时，弹片101带动手柄107将永磁体102与霍尔开关元件103分隔，(分离到一定距离时)霍尔开关元件103不感受到永磁体102产生的、可以使其导通的磁场，此时，霍尔开关元件103不导通(阻抗为最大值)；由此构成本发明的轻触(触动)无触点开关。

应当注意到：弹片101的弹力(弹性限度)应可以使手柄107带动永磁体、102与霍尔开关元件103分隔(分开)，并且，永磁体102与霍尔开关元件103分隔(分开)时，霍尔开关元件103不感受到永磁体102产生的、可以使其导通的磁场；永磁体102与霍尔开关元件103的导通距离，不导通距离在制造时应经过选择；并且，霍尔开关元件103面对永磁体102产生的磁场磁极，磁场强度，根据所选择的霍尔开关元件103的需求选择；另外，最好使霍尔开关元件103的磁场灵敏度最高点对准永磁体102产生磁场(最强)的中心点。

如图2所示，是本发明的另外一种无触点开关原理剖面示意图，其中，201为螺旋弹簧，203为霍尔开关元件(亦可以是其它磁敏开关元件、电路、芯片)，204为203的电引出脚(包括输入、输出脚、供电电源脚，地线脚，等等，具体参照所选择和设计的磁敏开关元件的管脚)，207为触动(按动)手柄，202为粘接在手柄207上的永磁体，205、206为外壳。手柄207下端有一横向通孔，中间串入弹簧201，弹簧201的两端固定于外壳205的两侧，由此，通过弹簧201，手柄207，限制、保持永磁体202与霍尔开关元件203的距离。其开关的工作原理，注意事项与图1所示的无触点开关相同。

如图3、图4所示，是本发明的一种无触点惯性开关原理剖面示意图，其中，303、304为螺旋弹簧，301为霍尔开关元件(亦可以是其它磁敏开关元件、电路、芯片)，306为301的电引出脚(包括输入、输出脚、供电电源脚，地线脚，等等，具体参照所选择和设计的磁敏开关元件的管脚)，永磁体302粘接、固定在螺旋弹簧303、304一端上，307为外壳，螺旋弹簧303、304的另一端分别固定在外壳上，霍尔开关元件301通过粘接物305固定在外壳上，由此，固定永磁体302与霍尔开关元件301的间距；其中，永磁体302的作用不但是一产生磁场的元件，而且，还要求具有一定的重量，即：还是一质量块。

如图3所示的无触点惯性开关，在禁止时(无触点惯性开关的任何状态下)，永磁体302与霍尔开关元件301的距离使霍尔开关元件301未感受到永磁体302产生的、可以使其导通的磁场，此时，霍尔开关元件301不导通(阻抗为最大值)。

例如，当无触点惯性开关发生偏斜，如图7所示；永磁体302由于质量作用，当无触点惯性开关偏斜的一定的阈值角度时，永磁体302的质量大于弹簧303、304的结束力，永磁体302朝霍尔开关元件301靠(接)近，当接近到一定的距离时，霍尔开关元件301感受到永磁体302产生的、可以至使霍尔开关元件301导通的磁场，霍尔开关元件301导通；当无触点惯性开关朝原始位置复位时，或者，倾角小于一定的阈值角度时，永磁体302的质量小于弹簧303、304的结束力，永磁体302离开霍尔开关元件301，霍尔开关元件301未感受到永磁体302产生的、可以至使霍尔开关元件301导通的磁场，霍尔开关元件301不导通。由此，构成本发明的无触点倾角开关。

例如，当无触点惯性开关置于圆周运动的载体上(固定)时，受离心力作用的原理，如图8所示；永磁体302由于质量的惯性作用，当圆周运动的载体的转速n达到一定的值时，永磁体302的受到的离心力大于弹簧303、304的约束力，永磁体302朝霍尔开关元件301靠(接)近，当接近到一定的距离时，霍尔开关元件301感受到永磁体302产生的、可以至使霍尔开关元件301导通的磁场，霍尔开关元件301导通；当圆周运动的载体的转速n小于一定的值时，永磁体302的受到的离心力小于弹簧303、304的约束力，永磁体302离开霍尔开关元件301，当离开到一定的距离时，霍尔开关元件301未感受到永磁体302产生的、可以至使霍尔开关元件301导通的磁场，霍尔开关元件301不导通。由此，构成本发明的无触点转速、离心力、角速度开关。

例如，当无触点惯性开关置于运动的载体汽车上(固定)时，受加速度作用的原理，如图9所示；由于永磁体302的惯性作用，当汽车运动的加速度a达到一定的值时，永磁体302的受到的惯性力(牛顿运动定律、F＝ma)大于弹簧303、304的约束力(胡克定律F＝-kx)，永磁体302朝霍尔开关元件301靠(接)近，当接近到一定的距离时，霍尔开关元件301感受到永磁体302产生的、可以至使霍尔开关元件301导通的磁场，霍尔开关元件301导通；当汽车运动的加速度a达到一定的值时，永磁体302的受到的离心力小于弹簧303、304的约束力，永磁体302离开霍尔开关元件301，当离开到一定的距离时，霍尔开关元件301未感受到永磁体302产生的、可以至使霍尔开关元件301导通的磁场，霍尔开关元件301不导通。由此，构成本发明的无触点加速度开关。

反之，如果，在禁止时，永磁体302与霍尔开关元件301接近(接近到一定距离)时，霍尔开关元件301可感受到永磁体302产生的、可以使其导通的磁场，此时，霍尔开关元件301导通；当无触点惯性开关偏斜；或者，受到的离心力；或者，加速度，达到一定的值时，永磁体302与霍尔开关元件301的距离加大，(距离加大到一定时)，永磁体302所产生的磁场不会使霍尔开关元件301导通(阻抗为最大值)，如图9中的汽车作后退加速运动；可构成本发明的常闭惯性开关。

在图3中，如果拆去螺旋弹簧304，或者303中的一个，亦可实现本发明的无触点惯性开关。或者，不用螺旋弹簧304，303，而将螺旋弹簧改为308的安装形式结构，亦可以构成本发明，如图5所示。

如果在图3中的另一个方向再加装一个霍尔开关元件310，并用粘接物310固定，可以构成一种双轴无触点惯性开关，如图6所示。同理，应当理解到，在其它方向再加装一个或者多个霍尔开关元件，可以构成多轴无触点惯性开关

应当注意到：螺旋弹簧303、304的倔强能力，永磁体302的质量大小，永磁体302产生的磁场强度，霍尔开关元件301对磁场的灵敏度，永磁体302与霍尔开关元件301的距离，等等，决定霍尔开关元件301的导通或关闭，即决定无触点惯性开关的阈值；或者说：对无触点惯性开关的开、关动作的角度值，或者，加速度值，或者，角速度值，或者，离心力值有关系；在制造时应加以选择；其计算、选择方法不在本发明的讨论之列，具体可参照牛顿运动定律，胡克定律等。同理，霍尔开关元件301面对永磁体302产生的磁场磁极，磁场强度，根据所选择的霍尔开关元件301对磁场磁极的需求而定。霍尔开关元件301的磁场灵敏度最高点应对准永磁体302产生最大磁场的点的位置。

本发明无触点惯性开关的永磁体既是一个磁场产生体，同时，又是一个质量元件，必要时，永磁体可以由一永磁铁与一质量块(铅质量块，铜质量块，塑料质量块)组成，这样有利于可以使用体积较小的永磁铁，以降低产品成本。

本发明所述的弹性体，包含：金属，合金，凝胶，橡胶构成的弹性体，如：弹簧，弹片，应变梁，波纹管，板，片，及其组合等等在内。

本发明所述的永磁体，包含：(稀土、环氧体等)永磁铁，磁性塑料，以及磁性涂料，磁性布料，装于膜盒中的磁性液体，等磁性材料，产生永久磁场的磁性体在内。同时，包含：永久磁铁与非(永久)磁性材料组合而成的可以产生永久磁场的永磁体，例如：永久磁铁与普通铁，永久磁铁与铁合金，等等。

本发明的弹性体，外壳材料的选择，应不影响永磁体对磁敏开关电路的磁场、磁路。其外壳材料可以是塑料，铁屏蔽外壳；或是塑料加铁屏蔽外壳等等。

本发明所述的无触点开关的改进，包含：对手柄的改进为：船形(翘板、踏板)，并加装锁定装置，可形成：船形(翘板、踏板)开关；对手柄加装锁定装置，可形成直键、自锁(互锁)开关，以及拔动开关，等等。

本发明所述的惯性开关，包括：加速度开关，角速度开关，倾角开关，离心力开关，振动开关，等等由于惯性运动引起质量块、带动永磁体接近，或者，离开磁敏开关电路，并且，导致磁敏开关电路导通，或者，关闭变化的一切惯性开关在内。

本发明所述的磁敏开关电路，包含：霍尔开关电路、元件，磁敏开关芯片，磁敏开关二极管，磁敏开关三极管，磁阻开关电路，巨磁阻开关电路等等在内。

本发明所述的磁敏开关电路，可以与可控硅，晶体管等等功率器件组合，以扩大开关电路的功率。

本发明所述的磁敏开关电路，永磁体，弹性体可以制作在同一芯片上，以便构成微机械惯性无触点开关，其中，弹性体、永磁体，磁敏开关电路，可以通过芯片的三维制造技术和方法在芯片上形成，由此形成，微机械惯性无触点开关；其制造工艺不在本发明的讨论之列。

上述所述只是本发明的举例，不可能完全描述本发明的可以想象到的组合，排列，以及结构、布局的变异，添加附加部件，方法的应用、选择方式，等等；本发明的旨在涵盖所有类似的修改和变异，它们均落在本发明所述的权利要求书的精神和范围之列。

Claims (6)

1.一种无触点开关，包含：磁敏开关电路，永磁体，弹性体等，其特征在于：

所述的弹性体将永磁体、磁敏开关电路分隔，

所述的永磁体、磁敏开关电路相距一个给定的距离，

所述的磁敏开关电路不导通。

2.根据权利要求1所述的无触点开关，其特征在于：

所述的弹性体受到外力的作用时，弹性体倔服变形，永磁体、磁敏开关电路接近，磁敏开关电路导通，

所述的弹性体受到的外力消失时，弹性体回复变形，弹性体将永磁体、磁敏开关电路分隔，磁敏开关电路不导通。

3.一种无触点开关，由磁敏开关电路，永磁体，弹性体，外壳，手柄构成，其特征在于：

所述手柄上配备有永磁体，

所述弹性体将永磁体、磁敏开关电路分隔，

所述的永磁体、磁敏开关电路相距一个给定的距离，

所述磁敏开关电路不导通。

4.根据权利要求3所述的无触点开关，其特征在于：

所述手柄被按压时，弹性体倔服变形，永磁体、磁敏开关电路接近，磁敏开关电路导通，

所述被按压的手柄释放后，弹性体回复变形，弹性体将永磁体、磁敏开关电路分隔，磁敏开关电路不导通。

5.一种无触点惯性开关，包含：磁敏开关电路，永磁体，弹性体，或者，磁敏开关电路，永磁体，弹性体，质量块等，其特征在于：

所述的磁敏开关电路固定，

所述的弹性体的一端固定，弹性体的另外一端配备有永磁体，或者，弹性体的另外一端配备有永磁体、质量块，

所述的永磁体、磁敏开关电路相距一个给定的距离，或者，永磁体、磁敏开关电路接近。

所述的弹性体可以弹性变形，弹性变形的弹性体可带动永磁体运动，使永磁体相距磁敏开关电路一个给定的距离，或者，接近磁敏开关电路。

6.根据权利要求5所述的无触点惯性开关，其特征在于：

所述的永磁体、磁敏开关电路相距一个给定的距离时，磁敏开关电路不导通，

所述的永磁体、磁敏开关电路接近时，磁敏开关电路导通。

Images