一种发电装置和无线开关的制作方法

本实用新型涉及自发电领域，具体涉及一种发电装置和无线开关。

背景技术：

目前，无线通信、低功耗技术飞速发展，孕育了广阔的物联网和无线传感网络市场，无线开关也应运而生。因有线开关安装线路复杂、不便，且成本较高，线路存在维护和改造不便等问题，故这几年来无线开关变得越来越普及。然而，当前很多无线开关的电能是由镍镉电池提供，而镍镉电池因为存在重金属，会对环境造成污染，并且，化学电池为电子设备、无线传感网络供电，待机时间有限，需频繁充电、维护或更换。

技术实现要素：

本实用新型旨在一定程度上解决上述技术问题。为此，本实用新型的一个目的在于提供一种能将人手按压或其他形式按压的能量转换成电能的发电装置，本实用新型的另一个目的在于提供一种无线开关。

为实现以上目的，本实用新型公开了一种发电装置，其包括：

固定机构，所述固定机构包括绕组铁芯、线圈和U型铁芯，

所述绕组铁芯沿其长度方向设有固定端、绕线部和接触端，所述线圈套设在所述绕组铁芯的绕线部，

所述U型铁芯包括中间梁以及设于所述中间梁两侧的第一延伸臂和第二延伸臂，所述绕组铁芯的固定端与所述U型铁芯的中间梁固定连接；

活动机构，所述活动机构可转动地设置在所述固定机构上，所述活动机构包括永磁体以及分别与所述永磁体两磁极接触的第一铁片和第二铁片，

所述第一铁片包括第一接触片和第一衔接片，所述第二铁片包括第二接触片和第二衔接片；

所述绕组铁芯的接触端可随所述活动机构的转动而交替地与所述第一接触片和第二接触片接触；

当所述绕组铁芯的接触端与所述第一接触片接触时，所述第一衔接片与所述第一延伸臂抵接，以限制所述活动机构的转动；

当所述绕组铁芯的接触端与所述第二接触片接触时，所述第二衔接片与所述第二延伸臂抵接，以限制所述活动机构的转动。

本实用新型的发电装置具有以下有益效果：

1、通过绕组铁心的接触端交替地与第一接触片、第二接触片的接触，进而改变穿过所述线圈的磁场方向，从而使线圈产生感应电流。因此，该发电装置可将人手按压或其他形式按压的能量转换成电能，可以供诸如无线开关、无线物联网节点等低功耗的电子产品使用，可以解决无线开关的能源问题，解决传统无线开关采用普通电池时对环境带来的污染、使用寿命短、需频繁更换以及维护的问题。

2、第一衔接片和第二衔接片可分别与第一延伸臂和第二延伸臂抵接，不仅可达到导磁作用，还可起到限制活动机构转动的作用。换言之，绕组铁芯的接触端、第一延伸臂和第二延伸臂可共同作为受力部件，以解决由于绕组铁芯的接触端单独作为受力部件而导致绕组铁芯损坏的问题。

作为优选方案，所述第一铁片还包括向下弯折片，所述向下弯折片的上端与所述第一接触片连接，所述向下弯折片的下端与所述第一衔接片连接，所述第一铁片的形状呈“Z”型。本优选方案中，通过对第一铁片结构合理优化，将第一接触片和第一衔接片置于不同的空间平面上，将两个受力面分开，以减缓第一铁片的损坏。

作为优选方案，所述第一接触片、向下弯折片和第一衔接片一体成型。所述第一铁片为一体成型的部件，方便加工。

作为优选方案，所述第一延伸臂的下表面设有与所述第一衔接片配合的第一衔接台阶。第一衔接台阶的设置保证第一延伸臂和第一衔接片的准确配合。

作为优选方案，所述第二铁片还包括向上弯折片，所述向上弯折片的下端与所述第二接触片连接，所述向上弯折片的上端与所述第二衔接片连接，所述第二铁片的形状呈“Z”型。本优选方案中，通过对第二铁片结构合理优化，将第二接触片和第二衔接片置于不同的空间平面上，将两个受力面分开，以减缓第二铁片的损坏。

作为优选方案，所述第二延伸臂的上表面设有与所述第二衔接片配合的第二衔接台阶。第一衔接台阶的设置保证第二延伸臂和第二衔接片的准确配合。

作为优选方案，所述第二接触片、向上弯折片和第二衔接片一体成型。所述第二铁片为一体成型的部件，方便加工。

作为优选方案，所述固定机构还包括绝缘垫圈，所述绝缘垫圈套设在所述绕组铁芯上，所述绝缘垫圈设置在所述线圈和所述U型铁芯的中间梁之间。

作为优选方案，所述活动机构还包括绝缘转动支架，所述绝缘转动支架的一端与所述U型铁芯转动连接，所述绝缘转动支架的另一端设有凸块。

作为优选方案，所述第一接触片和第二接触片分别铆接固定在所述绝缘转动支架的相对两个端面上，所述绝缘转动支架包括：

磁体安装槽，所述永磁体位于由所述磁体安装槽、第一接触片和第二接触片形成的封闭空间内；

空腔，所述空腔与所述磁体安装槽间隔设置，所述空腔面向所述绕组铁芯的接触端开口设置，所述绕组铁芯的接触端位于由所述空腔、第一接触片和第二接触片形成的半封闭空间内。空腔和磁体安装槽间隔设置，可避免绕组铁芯接触端和永磁体直接接触。

作为优选方案，所述绝缘转动支架包括分设于所述绝缘转动支架两侧的第一转动臂和第二转动臂；

所述第一转动臂设有第一转轴，所述第一延伸臂设有与所述第一转轴配合的第一轴孔；

所述第二转动臂设有第二转轴，所述第二延伸臂设有与所述第二转轴配合的第二轴孔。

作为优选方案，所述发电装置包括按压机构和壳体，所述按压机构包括：

按压座，所述按压座与所述绝缘转动支架的凸块连接；

复位弹簧，所述复位弹簧设置所述按压座和壳体底部之间。复位弹簧的设置可保证在外力撤去时，按压座和绝缘转动支架可返回原来的位置。

作为优选方案，所述按压座的底部设有复位弹簧安装槽，所述壳体底部设有复位弹簧限位柱，所述复位弹簧的一端套接在所述复位弹簧限位柱上，所述复位弹簧的另一端设于所述复位弹簧安装槽内。

作为优选方案，所述按压座设有限位台阶，所述壳体设有限位卡扣，所述限位卡扣和限位台阶相配合以限制所述按压座往复位弹簧伸展的方向移动。限位台阶和限位卡扣的设置可保证按压座只在壳体内运动。

作为优选方案，所述按压机构包括功能弹簧，所述凸块的顶部设有功能弹簧安装槽，所述按压座设有容纳槽，所述凸块位于所述容纳槽内，所述功能弹簧的一端与所述容纳槽的顶部抵接，所述功能弹簧的另一端设于所述功能弹簧安装槽内。本方案的有益效果是：当按压座受外力作用时，功能弹簧会被压缩，当功能弹簧对凸块的压力大于绕组铁芯接触端对第二接触片的吸附磁力时，绝缘转动支架会快速转动，绕组铁芯的接触端会快速地与第一接触片接触，以此产生更大的感应电动势，即线圈产生的感应电流更大，提高了发电装置的发电效率。

作为优选方案，所述按压机构包括功能弹簧，所述凸块的顶部设有功能弹簧安装槽，所述按压座设有容纳槽，所述凸块位于所述容纳槽内，所述功能弹簧的一端与所述容纳槽的顶部抵接，所述功能弹簧的另一端设于所述功能弹簧安装槽内。

本实用新型还公开了一种无线开关，其包括以上任意一个方案中的发电装置。

附图说明

图1是本实用新型某实施例中所述的发电装置的结构示意图；

图2是本实用新型某实施例中所述的发电装置的结构示意图；

图3是本实用新型某实施例中所述的固定机构的结构示意图；

图4是本实用新型某实施例中所述的活动机构的结构示意图；

图5是本实用新型某实施例中所述的绝缘转动支架的结构示意图；

图6是本实用新型某实施例中所述的按压机构的结构示意图；

图7是本实用新型某实施例中所述的按压机构和壳体的装配示意图；

图8是本实用新型某实施例中所述的发电装置的结构示意图；

图9A是本实用新型某实施例中所述的发电装置的结构示意图，此时发电装置处于放松状态；

图9B是本实用新型某实施例中所述的发电装置的结构示意图，此时发电装置处于放松状态；

图9C是本实用新型某实施例中所述的发电装置的结构示意图，此时发电装置处于放松状态；

图10A是本实用新型某实施例中所述的发电装置的结构示意图，此时发电装置处于按压状态；

图10B是本实用新型某实施例中所述的发电装置的结构示意图，此时发电装置处于按压状态；

图10C是本实用新型某实施例中所述的发电装置的结构示意图，此时发电装置处于按压状态。

附图标记：

1、固定机构；

11、绕组铁芯；111、固定端；112、绕线部；113、接触端；

12、线圈；13、绝缘垫圈；

14、U型铁芯；141、第一延伸臂；1411、第一衔接台阶；1412、第一轴孔；142、中间梁；143、第二延伸臂；1431、第二衔接台阶；1432、第二轴孔；

2、活动机构；

21、永磁体；

22、第一铁片；221、第一接触片；222、向下弯折片；223、第一衔接片；

23、第二铁片；231、第二接触片；232、向上弯折片；233、第二衔接片；

24、绝缘转动支架；241、第一转臂；2411、第一转轴；242、第二转臂；2421、第二转轴；243、空腔；244、磁体安装槽；

245、凸块；2451、功能弹簧安装槽；2452、功能弹簧限位柱；

3、按压机构；

31、按压座；311、复位弹簧安装槽；312、容纳槽；313、限位台阶；

32、复位弹簧；33、功能弹簧；

4、壳体；41、复位弹簧限位柱；42、限位卡扣。

具体实施方式

下面详细描述本实用新型的实施例，所述实施例的示例在附图中示出。下面通过参考附图描述的实施例是示例性的，旨在用于解释本实用新型，而不能理解为对本实用新型的限制。

在本实用新型的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”、“轴向”、“径向”、“周向”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实用新型和简化描述，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实用新型的限制。

此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本实用新型的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本实用新型中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接或彼此可通讯；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本实用新型中的具体含义。

如图1所示，本实施例提供一种发电装置，包括壳体4、固定在壳体4上的固定机构1、可转动地设置在固定机构1上的活动机构2、与活动机构2连接的按压机构3。

如图1-3、8所示，固定机构1包括绕组铁芯11、线圈12、绝缘垫圈13和U型铁芯14。

具体地，绕组铁芯11沿其长度方向依次设有：设于绕组铁芯11后部的与U型铁芯14固定连接的固定端111、设于绕组铁芯11中部的用于套设线圈12的绕线部112、设于绕组铁芯11后部的与活动机构2接触的接触端113。

U型铁芯14包括：与绕组铁芯11的固定端111固定连接的中间梁142、设于中间梁142左侧的向前延伸而成的第一延伸臂141、设于中间梁142右侧的向前延伸而成的第二延伸臂143。第一延伸臂141的后部设有与活动机构2活动连接的第一轴孔1412，第一轴孔1412延第一延伸臂141的厚度方向设置。第二延伸臂143的后部设有与活动机构2活动连接的第二轴孔1432，第二轴孔1432延第二延伸臂143的厚度方向设置。第一延伸臂141前部的下表面设有第一衔接台阶1411，第二延伸臂143前部的上表面设有第二衔接台阶1431。

为了使U型铁芯14的中间梁142与线圈12绝缘，在线圈12和中间梁142的前端面之间设有绝缘垫圈13，绝缘垫圈13套设在绕组铁芯11上。

如图1-8、9A-9C、10A-10C所示，活动机构2包括：与U型铁芯14活动连接的绝缘转动支架24、永磁体21、分别与永磁体21两磁极接触的第一铁片22和第二铁片23。

具体地，延竖直面向后的方向看，第一铁片22的形状为Z型。从上往下的方向上，第一铁片22依次包括第一接触片221、向下弯折片222和第一衔接片223。向下弯折片222的上端和第一接触片221的左端连接，向下弯折片222的下端与第一衔接片223的右端连接。换言之，第一接触片221的左端向下弯折延伸，以形成向下弯折片222；向下弯折片222的下端向左弯折延伸，以形成第一衔接片223。为加工方便，第一铁片22为一体成型件。

延竖直面向后的方向看，第二铁片23的形状为Z型。从下往上的方向上，第二铁片23依次包括第二接触片231、向上弯折片232和第二衔接片233。向上弯折片232的下端和第二接触片231的右端连接，向上弯折片232的上端和第二衔接片233的左端连接。换言之，第二接触片231的右端向上弯折延伸，以形成向上弯折片232；向上弯折片232的上端向右弯折延伸，以形成第二衔接片233。为加工方便，第二铁片23为一体成型件。

绝缘转动支架24包括：设于绝缘转动支架24中部的用以放置永磁体21的磁体安装槽244，设于绝缘转动支架24前部的凸块245、靠近绕组铁芯11的接触端113设置的与磁体安装槽244间隔设置的空腔243、分别从绝缘转动支架24后部左右侧向后延伸的第一转臂241和第二转臂242。

更具体地，第一接触片221铆接固定在绝缘转动支架24的上端面，第二接触片231铆接固定在绝缘转动支架24的下端面。永磁体21位于由第一接触片221、第二接触片231和磁体安装槽244形成的封闭空间内。空腔243面向绕组铁芯11的接触端113开口设置，因此，绕组铁芯11的接触端113可伸入到由第一接触片221、第二接触片231和空腔243形成的半封闭空间内。绕组铁芯11的接触端113可交替地与第一接触片221、第二接触片231接触。

第一转臂241的后端设有与第一轴孔1412配合的第一转轴2411，第二转臂242的后端设有与第二轴孔1432配合的第二转轴2421。通过第一轴孔1412与第一转轴2411的配合以及第二轴孔1432与第二转轴2421的配合，以实现活动机构2活动连接在固定机构1上。

凸块245的顶部设有功能弹簧安装槽2451，功能弹簧安装槽2451的底部向上凸出设有功能弹簧限位柱2452。

如图6-8、9A-9C、10A-10C所示，按压机构3包括按压座31、两个复位弹簧32以及一个功能弹簧33。按压座31的上端面用以承受外力（如人手按压产生的压力），按压座31的后端面设有与凸块245配合的容纳槽312，按压座31的左右两侧设有限位台阶313，按压座31的底部设有两个复位弹簧安装槽311。壳体4在靠近两个复位弹簧安装槽311的位置对应设有两个复位弹簧限位柱41，复位弹簧32的一端套接在复位弹簧限位柱41上，复位弹簧32的另一端插入复位弹簧安装槽311中，并和复位弹簧安装槽311的顶部抵接。复位弹簧32的压缩方向与外力方向同向，复位弹簧32可使按压座31在外力撤去后返回到原来的位置上，使绕组铁芯11的接触端113重新与第二接触片231接触。壳体4在靠近限位台阶313的位置设有与限位台阶313配合的限位卡扣42，限位台阶313与限位卡扣42相互配合以保证按压座31始终能在壳体4内运动，而不会因复位弹簧32的作用弹出壳体4外。

功能弹簧33的一端插入功能弹簧安装槽2451内并套接在功能弹簧限位柱2452上，功能弹簧33的另一端抵接在容纳槽312内表面的顶部。功能弹簧33的有益效果为：当按压座31受外力作用时，功能弹簧33会被压缩，当功能弹簧33对凸块245的压力大于绕组铁芯11接触端113对第二接触片231的吸附磁力时，绝缘转动支架24会快速转动，绕组铁芯11的接触端113会快速地与第一接触片221接触，以此产生更大的感应电动势，即线圈12产生的感应电流更大，提高了发电装置的发电效率。

如图9A、9B、9C所示，此时发电装置处于放松状态，按压座31不受外力作用，由于复位弹簧32的作用，绕组铁芯11的接触端113与第二接触片231保持接触。第二接触片231还同时与永磁体21的S极接触。第一接触片221与永磁体21的N极接触。第一衔接片223与第一衔接台阶1411保持接触，第二衔接片233与第二衔接台阶1431分离。此时磁路中磁力线的方向为：永磁体21的N极→第一接触片221→第一衔接片223→第一衔接台阶1411→第一延伸臂141→中间梁142→绕组铁芯11的接触端113→第二接触片231→永磁体21的S极。绕组铁芯11中的磁力线为从后往前的方向。

如图10A、10B、10C所示，此时发电装置处于按压状态，按压座31受到外力作用而向下运动，绕组铁芯11的接触端113转变为与第一接触片221接触。第一衔接片223与第一衔接台阶1411分离，第二衔接片233与第二衔接台阶1431保持接触。此时磁路中磁力线的方向为：永磁体21的N极→第一接触片221→绕组铁芯11的接触端113→中间梁142→第二延伸臂143→第二衔接台阶1431→第二衔接片233→第二接触片231→永磁体21的S极。绕组铁芯11中的磁力线为从前往后的方向，即与发电装置处于放松状态时的磁力线方向相反。经过线圈12的磁力线的方向随着发电装置从放松到按压状态再到放松的状态时发生改变，以产生感应电流，产生的电能可供后续的无线开关或其他耗电器件使用。

第一衔接片223和第二衔接片233可分别与第一延伸臂141的第一衔接台阶1411和第二延伸臂143的第二衔接台阶1431抵接，不仅可达到导磁作用，还可起到限制活动机构2转动的作用。换言之，发电装置从放松状态和按压状态之间来回转变的过程中，绕组铁芯11的接触端113、第一延伸臂141和第二延伸臂143可共同对活动机构2起限位作用，即绕组铁芯11的接触端113、第一延伸臂141和第二延伸臂143可共同作为受力部件，以解决由于绕组铁芯11的接触端113单独作为受力部件而导致绕组铁芯11损坏的问题。

当发电装置由放松状态转变为按压状态时，需要克服绕组铁芯11接触端113对第二接触片231的吸附磁力，即按压座31受到的外力至少需要大于所述吸附磁力，由于功能弹簧33的设置，因此在按压座31受力向下运动的过程中，功能弹簧33会压缩并对凸块245施加弹力，当功能弹簧33压缩至一定程度且所述弹力超过所述吸附磁力时，凸块245会快速向下移动，即绝缘转动支架24会快速转动，换言之，绕组铁芯11的接触端113会快速地从与第二接触片231接触转变为与第一接触片221接触，以此产生更大的感应电动势，即线圈12产生的感应电流更大，提高了发电装置的发电效率。

本实用新型的其他实施例中提供了一种无线开关，所述无线开关包括以上实施例所述的发电装置。

在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本实用新型的至少一个实施例或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不一定指的是相同的实施例或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任何的一个或多个实施例或示例中以合适的方式结合。

尽管上面已经示出和描述了本实用新型的实施例，可以理解的是，上述实施例是示例性的，不能理解为对本实用新型的限制，本领域的普通技术人员在不脱离本实用新型的原理和宗旨的情况下在本实用新型的范围内可以对上述实施例进行变化、修改、替换和变型。