CN210927595U - 防磁霍尔按键开关及机械键盘 - Google Patents

Abstract

本实用新型公开了一种防磁霍尔按键开关及机械键盘，所述按键开关包括开关本体、磁性元件和霍尔元件，所述开关本体包括上壳体、下壳体和按柄，所述上壳体与下壳体固定相连，按柄可上下移动地设置在上壳体上，所述上壳体与下壳体之间形成容置空间，所述容置空间内设有无磁弹性元件，所述无磁弹性元件位于按柄下方；还包括磁性元件和霍尔元件，所述磁性元件固定在按柄上，随按柄上下移动，所述霍尔元件设置在印制电路板上，且位于磁性元件的下方。本实用新型能够使机械键盘在复杂多变的工业环境中有更高的寿命和可靠性。

Description

防磁霍尔按键开关及机械键盘

技术领域

本实用新型涉及一种防磁霍尔按键开关及机械键盘，属于机械键盘的研究领域。

背景技术

目前，市面上的机械键盘上的按键开关，如机械按键开关、光学按键开关、光电按键开关、磁按键开关(又称霍尔按键开关)等，都是有磁弹簧，对于机械按键开关、光学按键开关、光电按键开关来说，在有磁环境中会受到影响，从而导致不能正常工作，但总的来说受到的影响不大，但对于磁按键开关来说，磁按键开关带有磁铁，由于磁铁的作用，弹簧总是偏向一边与塑胶制成的壳体摩擦，一是极大地影响了按键开关的寿命，二是手感变得很不好，三是由于磁铁的应力作用，使弹簧的回弹力不够，长时间使用还会影响按键开关的功能，并且在有磁环境下使用磁按键开关会使得情况变得更加复杂。

实用新型内容

本实用新型的目的是为了解决上述现有技术的缺陷，提供一种防磁霍尔按键开关，该按键开关能够使机械键盘在复杂多变的工业环境中有更高的寿命和可靠性。

本实用新型的另一目的在于提供一种包含上述防磁霍尔按键开关的机械键盘。

本实用新型的目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种防磁霍尔按键开关，包括开关本体，所述开关本体包括上壳体、下壳体和按柄，所述上壳体与下壳体固定相连，按柄可上下移动地设置在上壳体上，所述上壳体与下壳体之间形成容置空间，所述容置空间内设有无磁弹性元件，所述无磁弹性元件位于按柄下方；

还包括磁性元件和霍尔元件，所述磁性元件固定在按柄上，随按柄上下移动，所述霍尔元件设置在印制电路板上，且位于磁性元件的下方。

进一步的，还包括磁性金属件；

当按柄静止时，所述磁性金属件的吸面与磁性元件的上表面相吸；当按柄向下移动到按键开关导通的位置时，所述磁性金属件与磁性元件分离，从而产生段落感。

进一步的，所述磁性金属件固定在上壳体内；

或所述磁性金属件可上下移动地设置在容置空间内，所述磁性金属件的移动轨迹上设有限位件，且限位件位于磁性金属件的下方。

进一步的，所述霍尔元件位于磁性元件的一侧下方，霍尔元件的中心线垂直于对应磁性元件的水平中心线，且平行于对应磁性元件的垂直中心线；

当按柄静止时，磁性元件所产生的磁场作用在霍尔元件上，磁性元件所产生磁场的磁感线90度横向切割霍尔元件，当按柄下压使磁性元件到达与霍尔元件相对平行的位置时，磁性元件的水平中心线与霍尔元件平行，磁性元件所产生的磁场与霍尔元件的触点无感应。

进一步的，所述按柄的一侧设有固定座，所述磁性元件固定在固定座内。

进一步的，所述按柄的下端设有第一导向柱，所述下壳体内的底部设有第二导向柱，所述第二导向柱具有导向孔，所述第一导向柱插入该导向孔。

进一步的，所述霍尔元件贴装在印制电路板的上表面。

进一步的，还包括背光灯，所述背光灯设置在印制电路板上，且位于开关本体的正下方。

进一步的，所述开关本体为全透明结构。

进一步的，所述开关本体为非透明结构，且开关本体上设有与背光灯对应的透光孔。

本实用新型的另一目的可以通过采取如下技术方案达到：

一种机械键盘，包括印制电路板，还包括多个上述的防磁霍尔按键开关，所述开关本体设置在印制电路板上。

本实用新型相对于现有技术具有如下的有益效果：

1、本实用新型在上壳体与下壳体之间形成的容置空间内设置无磁弹性元件，能够实现防磁的功能，避免由于磁性元件的作用而导致偏向一边与上壳体、下壳体摩擦，一是提高了按键开关的寿命，二是可以保持按键开关的手感，三是无磁弹性元件的回弹力足够，不会影响按键开关的功能，四是可以使得按键开关在有磁环境中使用，在按键开关上使用无磁弹性元件，能够使机械键盘在复杂多变的工业环境中提高了寿命和可靠性。

2、本实用新型还设置了磁性金属件，当按柄静止时，该磁性金属件的吸面与磁性元件的上表面相吸，当按柄向下移动到按键开关导通的位置时，该磁性金属件与磁性元件分离，从而产生更好的段落感，提高了用户的体验感和按压舒适感。

3、本实用新型将霍尔元件设置在印制电路板上，且霍尔元件位于磁性元件的一侧下方，霍尔元件的中心线垂直于对应磁性元件的水平中心线，且平行于对应磁性元件的垂直中心线，由于霍尔元件和磁性元件在水平方向上相对错位的放置方式，当按柄静止时，磁性元件处于起始位置，其产生的磁场作用在霍尔元件上,磁场的磁感线90度横向切割霍尔元件，当按柄下压使磁性元件到达与霍尔元件相对平行的位置时，磁性元件的水平中心线与霍尔元件平行，磁性元件所产生的磁场与霍尔元件的触点无感应，对霍尔元件而言，磁场强度近乎没有，相当于磁场消失，即霍尔元件所感应的磁场强度由原来的强弱变化变成了有无变化，使得按键开关的导通位置更加精确，即按键开关有了精确的导通点，从而使得机械键盘的各个按键开关具备了极好的一致性，而且抗干扰能力大大加强。

4、本实用新型的开关本体(上壳体、下壳体以及按柄)与霍尔元件是分离设置的，即机械和电子是完全分离设置的，这样就有利于印制电路板的拆卸，方便维护及维修；由于机械和电子是分离设置的，所以霍尔元件可以安装在印制电路板上表面，也可以安装在印制电路板下表面，不仅安装方便，而且便于维护。

附图说明

图1为本实用新型实施例1的防磁霍尔按键开关的侧面剖视结构图。

图2为本实用新型实施例1的防磁霍尔按键开关中开关本体的侧面剖视结构图。

图3为本实用新型实施例1的防磁霍尔按键开关中开关本体的正面剖视结构图。

图4为本实用新型实施例1的防磁霍尔按键开关中开关本体的立体分解结构图。

图5为本实用新型实施例1的防磁霍尔按键开关中按柄的结构图。

图6a～图6c为本实用新型实施例1的防磁霍尔按键开关中开关本体产生段落感的原理图。

其中，1-霍尔元件，2-磁性元件，3-上壳体，301-固定扣，302-第一开口，4-下壳体，401-第二导向柱，5-按柄，501-固定座，5011-凹槽，5012-第二开口，50121-驱动块，502-第一导向柱，6-印制电路板，7-无磁弹性元件，8-磁性金属件。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本实用新型作进一步详细的描述，但本实用新型的实施方式不限于此。

实施例1：

如图1～图5所示，本实施例提供了一种防磁霍尔按键开关，该按键开关包括开关本体、磁性元件1和霍尔元件2，开关本体包括上壳体3、下壳体4和按柄5，上壳体3与下壳体4固定相连，按柄5可上下移动地设置在上壳体3上，具体地，上壳体3上设有固定扣301和第一开口302，上壳体3通过固定扣301与下壳体4固定相连，按柄5穿过第一开口302，且可上下移动地设置在上壳体3上，磁性元件1固定在按柄5上，随按柄5上下移动，霍尔元件2设置在印制电路板(Printed circuit board，简称PCB)6上，且位于磁性元件1的下方。

为了更好地将磁性元件1固定在按柄5上，按柄5的一侧设有固定座501，磁性元件1固定在固定座501内，具体地，固定座501的底部设有凹槽5011，磁性元件1固定在固定座501的凹槽5011内。

进一步地，上壳体3与下壳体4之间形成容置空间，该容置空间内设有无磁弹性元件7，该无磁弹性元件7为无磁弹簧，可以采用NAS106N、SUS604PH等不锈钢无磁弹簧，也可以采用PC、POM、PEEK等塑料无磁弹簧，无磁弹性元件7位于按柄5下方，其使得按柄5可以被下压(向下运动)和弹起(向上运动)，使用无磁弹性元件7，避免由于磁性元件1的作用而导致偏向一边与上壳体3、下壳体4摩擦，一是提高了按键开关的寿命，二是可以保持按键开关的手感，三是无磁弹性元件7的回弹力足够，不会影响按键开关的功能，四是可以使得按键开关在有磁环境中使用；磁性元件1设置在按柄5上，且磁性元件1的NS极方向为水平方向，从图3和图4可以看到，本实施例的磁性元件1设置在按柄5的左侧，而霍尔元件2可以位于磁性元件1前侧下方或后侧下方，磁性元件1可以使霍尔元件2闭合或断开，由于霍尔元件2和磁性元件1在水平方向上相对错位的放置方式，可以实现按键开关的小型化。

进一步地，按柄5的下端设有第一导向柱502，相应地，下壳体4内的底部也设有第二导向柱401，该第二导向柱401具有导向孔，第一导向柱502插入该导向孔，无磁弹性元件7设在第一导向柱502和第二导向柱401外侧。

霍尔元件2采用全极霍尔效应的芯片，如MH248等，可以贴装在印制电路板6上，具体贴装在印制电路板6的上表面，磁性元件1可以采用磁块、磁铁等，其可以产生磁场，当按柄5静止时，磁性元件1处于霍尔元件2错位的上方，该位置为起始位置，磁性元件1产生的磁场作用在霍尔元件2上，磁感线401的垂直分量切割霍尔元件2，此时霍尔元件2闭合，按柄5下压使磁性元件1到达与霍尔元件2相对平行的位置时，该位置即为触发位置，磁性元件1的水平中心线与霍尔元件2平行，磁性元件1所产生的磁场与霍尔元件2的触点无感应，对霍尔元件2而言，磁场强度近乎没有，相当于磁场消失，此时霍尔元件2断开，使按键开关正常工作；按柄5弹起后，磁性元件1也随按柄5回到起始位置；可见，磁场方向在磁性元件1上下移动时始终90度横向切割霍尔元件，对于霍尔元件2而言磁场从有到无的变化，即按柄5从上到下的移动过程是磁场由有变无的过程；进一步地，磁性元件1的两端分别为N极和S极，磁性元件1的NS极在水平方向上，当磁性元件1下压到触发位置时，可以使磁性元件1的N极与霍尔元件2水平相对，也可以使磁性元件1的S极与霍尔元件2水平相对，即磁性元件1的N极或S极水平正对霍尔元件2，并与霍尔元件2水平方向平行，而磁性元件1的水平中心线(即N极或S极的中心线)与霍尔元件2的中心线垂直，磁性元件1的垂直中心线与霍尔元件2的中心线平行。

磁性元件1与霍尔元件2这种水平方向的相对错位的放置方式，霍尔元件所感应的磁场强度由原来的强弱变化变成了有无变化，可以更好的实现导通点的一致性，也可以更好地应用在超薄式按键开关上。由于磁性元件1的这种特别的方式，磁性元件1在水平方向上的磁场方向将被忽略不计，因为水平方向上的磁场无法切割霍尔元件2，只讨论垂直方向上的磁场，当磁性元件1处于霍尔元件2错位的上方时，垂直方向上的磁场的磁感线会切割霍尔元件2，使按键开关断开，当磁性元件1到达与霍尔元件2相对平行的位置时，磁性元件1在垂直方向上的磁场的磁感线无法切割到霍尔元件2，此时按键开关闭合。

本实施例由于常态是有磁场时按键开关断开，这样使得它的抗干扰能力大大提高，假设键盘此时按键开关没被按下，旁边刚好有带磁铁的耳机置于机械键盘的键帽上，由于耳机内的磁铁距离按键开关太近，有可能使传统的按键开关动作，但是本实施例的按键开关反而不会动作，因为外围磁场增强，按键开关更加不动作，要让按键开关动作就要外围磁场刚好将内部的磁场反向对冲相等才可以。

一般情况下，有磁场时霍尔元件闭合，无磁场时霍尔元件断开，但也可以做到有磁场时霍尔元件断开，无磁场时霍尔元件闭合，可以根据实际需要进行调整；此外，霍尔元件也可以采用单极霍尔效应的芯片或双极霍尔效应的芯片。

为了提高用户的体验感和按压舒适感，本实施例的按键开关还包括磁性金属件8，磁性金属件8为T形扭簧，其可上下移动地设置容置空间内，磁性金属件8的移动轨迹上设有限位件，且限位件位于磁性金属件8的下方，磁性金属件8的底部作为吸面，顶部两端往相反方向延伸，固定座501的顶部设有第二开口5012；当按柄5静止时，磁性金属件8的吸面穿过第二开口5012与磁性元件1的上表面相吸，此时磁性金属件8处于初始位置，如图6a所示；当按柄5向下移动到1.8mm时，磁性元件1随按柄5向下移动到1.8mm，此时按键开关导通，限位件使得磁性金属件8与磁性元件1分离，从而产生段落感，如图6b所示；当按柄5向下移动到3.5mm时，磁性元件1随按柄5向下移动到3.5mm，此时磁性金属件8完全离开磁性元件1，如图6c所示。

为了使磁性金属件8能更好地沿移动轨迹上下移动，本实施例的磁性金属件8的顶部两端可与一导轨滑动连接。

可以理解，本实施例的磁性金属件8还可以固定在上壳体3内，由于磁性金属件8是固定的，当按柄5向下移动到1.8mm时，磁性金属件8即可与磁性元件1分离，同样地，当按柄5向下移动到3.5mm时，磁性金属件8完全离开磁性元件1。

可以理解，本实施例的磁性金属件8还可以是铁片等磁性金属件。

为了实现背景发光功能，本实施例的按键开关还可以包括背光灯(图中未示出)，该背光灯采用LED灯，其设置在印制电路板6上，具体可以贴装在印制电路板6上，本实施例的开关本体为非透明结构，可以在上壳体3和下壳体4上设置与背光灯对应的透光孔，通过透光孔可以透射背光灯所发出的光；本领域技术人员可以理解，本实施例的开关本体也可以为透明结构，直接透射背光灯所发出的光。

本实施例利用上述的按键开关，可生产出一种机械键盘，该机械键盘包括印制电路板6和多个上述的按键开关，印制电路板6与按键开关之间可以设有固定板，开关本体通过固定板安装在印制电路板6上；印制电路板6与固定板之间通过螺钉或卡合的方式固定。

实施例2：

本实施例的主要特点是：霍尔元件2位于磁性元件1的正下方，磁性元件1的NS极在垂直方向上，磁场方向在上下移动时始终0°垂直切割霍尔元件2，对于霍尔元件2而言磁场始终存在，只是强弱的变化，按柄5从上到下的移动过程是磁场强度由弱变强的过程，当按柄5移动到某一位置时，磁场强度达到霍尔元件2动作的强度时，霍尔元件2闭合。其余同实施例1。

综上所述，本实用新型在上壳体与下壳体之间形成的容置空间内设置无磁弹性元件，能够实现防磁的功能，避免由于磁性元件的作用而导致偏向一边与上壳体、下壳体摩擦，一是提高了按键开关的寿命，二是可以保持按键开关的手感，三是无磁弹性元件的回弹力足够，不会影响按键开关的功能，四是可以使得按键开关在有磁环境中使用，在按键开关上使用无磁弹性元件，能够使机械键盘在复杂多变的工业环境中有更高的寿命和可靠性；此外，本实用新型还设置了磁性金属件，当按柄静止时，该磁性金属件的吸面与磁性元件的上表面相吸，当按柄向下移动到按键开关导通的位置时，该磁性金属件与磁性元件分离，从而产生更好的段落感，提高了用户的体验感和按压舒适感。

以上所述，仅为本实用新型专利较佳的实施例，但本实用新型专利的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型专利所公开的范围内，根据本实用新型专利的技术方案及其实用新型构思加以等同替换或改变，都属于本实用新型专利的保护范围。

Claims (10)

1.一种防磁霍尔按键开关，包括开关本体，所述开关本体包括上壳体、下壳体和按柄，所述上壳体与下壳体固定相连，按柄可上下移动地设置在上壳体上，所述上壳体与下壳体之间形成容置空间，其特征在于，所述容置空间内设有无磁弹性元件，所述无磁弹性元件位于按柄下方；

还包括磁性元件和霍尔元件，所述磁性元件固定在按柄上，随按柄上下移动，所述霍尔元件设置在印制电路板上，且位于磁性元件的下方。

2.根据权利要求1所述的防磁霍尔按键开关，其特征在于，还包括磁性金属件；

当按柄静止时，所述磁性金属件的吸面与磁性元件的上表面相吸；当按柄向下移动到按键开关导通的位置时，所述磁性金属件与磁性元件分离，从而产生段落感。

3.根据权利要求2所述的防磁霍尔按键开关，其特征在于，所述磁性金属件固定在上壳体内；

或所述磁性金属件可上下移动地设置在容置空间内，所述磁性金属件的移动轨迹上设有限位件，且限位件位于磁性金属件的下方。

4.根据权利要求1-3任一项所述的防磁霍尔按键开关，其特征在于，所述霍尔元件位于磁性元件的一侧下方，霍尔元件的中心线垂直于对应磁性元件的水平中心线，且平行于对应磁性元件的垂直中心线；

当按柄静止时，磁性元件所产生的磁场作用在霍尔元件上，磁性元件所产生磁场的磁感线90度横向切割霍尔元件，当按柄下压使磁性元件到达与霍尔元件相对平行的位置时，磁性元件的水平中心线与霍尔元件平行，磁性元件所产生的磁场与霍尔元件的触点无感应。

5.根据权利要求1-3任一项所述的防磁霍尔按键开关，其特征在于，所述按柄的一侧设有固定座，所述磁性元件固定在固定座内。

6.根据权利要求1-3任一项所述的防磁霍尔按键开关，其特征在于，所述霍尔元件贴装在印制电路板的上表面。

7.根据权利要求1-3任一项所述的防磁霍尔按键开关，其特征在于，还包括背光灯，所述背光灯设置在印制电路板上，且位于开关本体的正下方。

8.根据权利要求7所述的防磁霍尔按键开关，其特征在于，所述开关本体为全透明结构。

9.根据权利要求7所述的防磁霍尔按键开关，其特征在于，所述开关本体为非透明结构，且开关本体上设有与背光灯对应的透光孔。

10.一种机械键盘，包括印制电路板，其特征在于，还包括多个权利要求1-9任一项所述的防磁霍尔按键开关，所述开关本体设置在印制电路板上。

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