無觸點開關的製作方法
2023-05-08 19:13:51
專利名稱：無觸點開關的製作方法
技術領域：
本發明涉及一種無觸點開關和無觸點慣性開關，具體涉及磁敏、無觸點加速度開關、角速度開關、傾角開關、離心力開關，以及無觸點開關，振動開關，等等；但不僅極限於此。
背景技術：
目前，公知的無觸點開關如中國專利號200420051433.1，名稱「觸摸式無觸點開關」，其工作原理是通過人體觸摸通電工作的控制電路來達到控制電力通斷的目的，其不足之處在於，電路本身工作在帶電運行模式，需要電路的正常運行，其開關才能可靠的工作，這將影響開關的可靠性，另外，其開關的製造成本較高，應用範圍較窄，如不能簡單的改進後用作慣性開關，如本發明的所涉及的加速度開關，角速度開關，傾角開關，離心力開關，振動開關，等等慣性開關。對於加速度開關，在中國專利號ZL專利號99123606.8，名稱「微型機械加速度開關」，其不足之處在於其開關具有機械觸點，這將影響其開關的使用壽命，以及接觸的可靠性。
發明內容
本發明的目的在於克服現有技術的上述不足，提供一種新的無觸點開關，使開關的性能可靠，結構簡單，適用領域廣泛。
本發明通過下述途經實現根據本發明的第一個方面一種無觸點開關，包含磁敏開關電路，永磁體，彈性體等，其特徵在於所述的彈性體將永磁體、磁敏開關電路分隔，所述的永磁體、磁敏開關電路相距一個給定的距離，所述的磁敏開關電路不導通。所述的彈性體受到外力的作用時，彈性體倔服變形，永磁體、磁敏開關電路接近，磁敏開關電路導通，所述的彈性體受到的外力消失時，彈性體回復變形，彈性體將永磁體、磁敏開關電路分隔，磁敏開關電路不導通。
其最佳實施例是一種無觸點開關，由磁敏開關電路，永磁體，彈性體，外殼，手柄構成，其特徵在於所述手柄上配備有永磁體，所述彈性體將永磁體、磁敏開關電路分隔，所述的永磁體、磁敏開關電路相距一個給定的距離，所述磁敏開關電路不導通。所述手柄被按壓時，彈性體倔服變形，永磁體、磁敏開關電路接近，磁敏開關電路導通，所述被按壓的手柄釋放後，彈性體回復變形，彈性體將永磁體、磁敏開關電路分隔，磁敏開關電路不導通。
根據本發明的第二個方面一種無觸點慣性開關，包含磁敏開關電路，永磁體，彈性體，或者，磁敏開關電路，永磁體，彈性體，質量塊等，其特徵在於所述的磁敏開關電路固定，所述的彈性體的一端固定，彈性體的另外一端配備有永磁體，或者，彈性體另外一端配備有永磁體、質量塊，所述的永磁體、磁敏開關電路相距一個給定的距離，或者，永磁體、磁敏開關電路接近，所述的彈性體可以彈性變形，彈性變形的彈性體可帶動永磁體運動，使永磁體相距磁敏開關電路一個給定的距離，或者，接近磁敏開關電路。所述的永磁體、磁敏開關電路相距一個給定的距離時，磁敏開關電路不導通，所述的永磁體、磁敏開關電路接近時，磁敏開關電路導通。
本發明的有益效果是，結構簡單，成本低，電接觸效果良好，使用壽命較長，不產生動作火花，適用領域廣泛。
圖1是本發明的一種無觸點開關剖示原理示意圖；圖2是本發明的另一種無觸點開關剖示原理示意圖；圖3是本發明的一種無觸點慣性開關剖示原理示意圖；圖4是圖3頂部透視圖；圖5是圖3改進型原理示意圖；圖6是採用本發明原理的一種雙軸無觸點慣性開關俯視原理示意圖；圖7是本發明的無觸點慣性開關用於傾斜開關的原理示意圖；圖8是本發明的無觸點慣性開關用於離心力開關的原理示意圖；圖9是本發明的無觸點慣性開關用於加速度開關的原理示意圖。
下面結合附圖和實施例對本發明進一步說明如圖1所示，是本發明的一種無觸點開關原理剖面示意圖，其中，101為中心有通孔的圓凸形彈片，103為霍爾開關元件(亦可以是其它磁敏開關元件、電路、晶片)，104為103的電引出腳(包括輸入、輸出腳、供電電源腳，地線腳，等等，具體參照所選擇和設計的磁敏開關元件的管腳)，107為觸動(按動)手柄，102為鑲嵌在手柄107中的永磁體，105、106為外殼。
圖1中的彈片101處於原始狀態(最初位置)，此時，彈片101將永磁體102、霍爾開關元件分隔，(分離到一定距離時)霍爾開關元件103未感受到102產生的、可以使其導通的磁場，此時，霍爾開關元件103不導通(阻抗為最大值)；當按下手柄107時，彈片101變形，永磁體102與霍爾開關元件103接近，(接近到一定距離時)霍爾開關元件103可以感受到102產生的、可以使其導通的磁場，霍爾開關元件103導通(阻抗為最小值)；當釋放按下的手柄107時，彈片101帶動手柄107將永磁體102與霍爾開關元件103分隔，(分離到一定距離時)霍爾開關元件103不感受到永磁體102產生的、可以使其導通的磁場，此時，霍爾開關元件103不導通(阻抗為最大值)；由此構成本發明的輕觸(觸動)無觸點開關。
應當注意到彈片101的彈力(彈性限度)應可以使手柄107帶動永磁體、102與霍爾開關元件103分隔(分開)，並且，永磁體102與霍爾開關元件103分隔(分開)時，霍爾開關元件103不感受到永磁體102產生的、可以使其導通的磁場；永磁體102與霍爾開關元件103的導通距離，不導通距離在製造時應經過選擇；並且，霍爾開關元件103面對永磁體102產生的磁場磁極，磁場強度，根據所選擇的霍爾開關元件103的需求選擇；另外，最好使霍爾開關元件103的磁場靈敏度最高點對準永磁體102產生磁場(最強)的中心點。
如圖2所示，是本發明的另外一種無觸點開關原理剖面示意圖，其中，201為螺旋彈簧，203為霍爾開關元件(亦可以是其它磁敏開關元件、電路、晶片)，204為203的電引出腳(包括輸入、輸出腳、供電電源腳，地線腳，等等，具體參照所選擇和設計的磁敏開關元件的管腳)，207為觸動(按動)手柄，202為粘接在手柄207上的永磁體，205、206為外殼。手柄207下端有一橫向通孔，中間串入彈簧201，彈簧201的兩端固定於外殼205的兩側，由此，通過彈簧201，手柄207，限制、保持永磁體202與霍爾開關元件203的距離。其開關的工作原理，注意事項與圖1所示的無觸點開關相同。
如圖3、圖4所示，是本發明的一種無觸點慣性開關原理剖面示意圖，其中，303、304為螺旋彈簧，301為霍爾開關元件(亦可以是其它磁敏開關元件、電路、晶片)，306為301的電引出腳(包括輸入、輸出腳、供電電源腳，地線腳，等等，具體參照所選擇和設計的磁敏開關元件的管腳)，永磁體302粘接、固定在螺旋彈簧303、304一端上，307為外殼，螺旋彈簧303、304的另一端分別固定在外殼上，霍爾開關元件301通過粘接物305固定在外殼上，由此，固定永磁體302與霍爾開關元件301的間距；其中，永磁體302的作用不但是一產生磁場的元件，而且，還要求具有一定的重量，即還是一質量塊。
如圖3所示的無觸點慣性開關，在禁止時(無觸點慣性開關的任何狀態下)，永磁體302與霍爾開關元件301的距離使霍爾開關元件301未感受到永磁體302產生的、可以使其導通的磁場，此時，霍爾開關元件301不導通(阻抗為最大值)。
例如，當無觸點慣性開關發生偏斜，如圖7所示；永磁體302由於質量作用，當無觸點慣性開關偏斜的一定的閾值角度時，永磁體302的質量大於彈簧303、304的結束力，永磁體302朝霍爾開關元件301靠(接)近，當接近到一定的距離時，霍爾開關元件301感受到永磁體302產生的、可以至使霍爾開關元件301導通的磁場，霍爾開關元件301導通；當無觸點慣性開關朝原始位置復位時，或者，傾角小於一定的閾值角度時，永磁體302的質量小於彈簧303、304的結束力，永磁體302離開霍爾開關元件301，霍爾開關元件301未感受到永磁體302產生的、可以至使霍爾開關元件301導通的磁場，霍爾開關元件301不導通。由此，構成本發明的無觸點傾角開關。
例如，當無觸點慣性開關置於圓周運動的載體上(固定)時，受離心力作用的原理，如圖8所示；永磁體302由於質量的慣性作用，當圓周運動的載體的轉速n達到一定的值時，永磁體302的受到的離心力大於彈簧303、304的約束力，永磁體302朝霍爾開關元件301靠(接)近，當接近到一定的距離時，霍爾開關元件301感受到永磁體302產生的、可以至使霍爾開關元件301導通的磁場，霍爾開關元件301導通；當圓周運動的載體的轉速n小於一定的值時，永磁體302的受到的離心力小於彈簧303、304的約束力，永磁體302離開霍爾開關元件301，當離開到一定的距離時，霍爾開關元件301未感受到永磁體302產生的、可以至使霍爾開關元件301導通的磁場，霍爾開關元件301不導通。由此，構成本發明的無觸點轉速、離心力、角速度開關。
例如，當無觸點慣性開關置於運動的載體汽車上(固定)時，受加速度作用的原理，如圖9所示；由於永磁體302的慣性作用，當汽車運動的加速度a達到一定的值時，永磁體302的受到的慣性力(牛頓運動定律、F＝ma)大於彈簧303、304的約束力(胡克定律F＝-kx)，永磁體302朝霍爾開關元件301靠(接)近，當接近到一定的距離時，霍爾開關元件301感受到永磁體302產生的、可以至使霍爾開關元件301導通的磁場，霍爾開關元件301導通；當汽車運動的加速度a達到一定的值時，永磁體302的受到的離心力小於彈簧303、304的約束力，永磁體302離開霍爾開關元件301，當離開到一定的距離時，霍爾開關元件301未感受到永磁體302產生的、可以至使霍爾開關元件301導通的磁場，霍爾開關元件301不導通。由此，構成本發明的無觸點加速度開關。
反之，如果，在禁止時，永磁體302與霍爾開關元件301接近(接近到一定距離)時，霍爾開關元件301可感受到永磁體302產生的、可以使其導通的磁場，此時，霍爾開關元件301導通；當無觸點慣性開關偏斜；或者，受到的離心力；或者，加速度，達到一定的值時，永磁體302與霍爾開關元件301的距離加大，(距離加大到一定時)，永磁體302所產生的磁場不會使霍爾開關元件301導通(阻抗為最大值)，如圖9中的汽車作後退加速運動；可構成本發明的常閉慣性開關。
在圖3中，如果拆去螺旋彈簧304，或者303中的一個，亦可實現本發明的無觸點慣性開關。或者，不用螺旋彈簧304，303，而將螺旋彈簧改為308的安裝形式結構，亦可以構成本發明，如圖5所示。
如果在圖3中的另一個方向再加裝一個霍爾開關元件310，並用粘接物310固定，可以構成一種雙軸無觸點慣性開關，如圖6所示。同理，應當理解到，在其它方向再加裝一個或者多個霍爾開關元件，可以構成多軸無觸點慣性開關應當注意到螺旋彈簧303、304的倔強能力，永磁體302的質量大小，永磁體302產生的磁場強度，霍爾開關元件301對磁場的靈敏度，永磁體302與霍爾開關元件301的距離，等等，決定霍爾開關元件301的導通或關閉，即決定無觸點慣性開關的閾值；或者說對無觸點慣性開關的開、關動作的角度值，或者，加速度值，或者，角速度值，或者，離心力值有關係；在製造時應加以選擇；其計算、選擇方法不在本發明的討論之列，具體可參照牛頓運動定律，胡克定律等。同理，霍爾開關元件301面對永磁體302產生的磁場磁極，磁場強度，根據所選擇的霍爾開關元件301對磁場磁極的需求而定。霍爾開關元件301的磁場靈敏度最高點應對準永磁體302產生最大磁場的點的位置。
本發明無觸點慣性開關的永磁體既是一個磁場產生體，同時，又是一個質量元件，必要時，永磁體可以由一永磁鐵與一質量塊(鉛質量塊，銅質量塊，塑料質量塊)組成，這樣有利於可以使用體積較小的永磁鐵，以降低產品成本。
本發明所述的彈性體，包含金屬，合金，凝膠，橡膠構成的彈性體，如彈簧，彈片，應變梁，波紋管，板，片，及其組合等等在內。
本發明所述的永磁體，包含(稀土、環氧體等)永磁鐵，磁性塑料，以及磁性塗料，磁性布料，裝於膜盒中的磁性液體，等磁性材料，產生永久磁場的磁性體在內。同時，包含永久磁鐵與非(永久)磁性材料組合而成的可以產生永久磁場的永磁體，例如永久磁鐵與普通鐵，永久磁鐵與鐵合金，等等。
本發明的彈性體，外殼材料的選擇，應不影響永磁體對磁敏開關電路的磁場、磁路。其外殼材料可以是塑料，鐵屏蔽外殼；或是塑料加鐵屏蔽外殼等等。
本發明所述的無觸點開關的改進，包含對手柄的改進為船形(翹板、踏板)，並加裝鎖定裝置，可形成船形(翹板、踏板)開關；對手柄加裝鎖定裝置，可形成直鍵、自鎖(互鎖)開關，以及拔動開關，等等。
本發明所述的慣性開關，包括加速度開關，角速度開關，傾角開關，離心力開關，振動開關，等等由於慣性運動引起質量塊、帶動永磁體接近，或者，離開磁敏開關電路，並且，導致磁敏開關電路導通，或者，關閉變化的一切慣性開關在內。
本發明所述的磁敏開關電路，包含霍爾開關電路、元件，磁敏開關晶片，磁敏開關二極體，磁敏開關三極體，磁阻開關電路，巨磁阻開關電路等等在內。
本發明所述的磁敏開關電路，可以與可控矽，電晶體等等功率器件組合，以擴大開關電路的功率。
本發明所述的磁敏開關電路，永磁體，彈性體可以製作在同一晶片上，以便構成微機械慣性無觸點開關，其中，彈性體、永磁體，磁敏開關電路，可以通過晶片的三維製造技術和方法在晶片上形成，由此形成，微機械慣性無觸點開關；其製造工藝不在本發明的討論之列。
上述所述只是本發明的舉例，不可能完全描述本發明的可以想像到的組合，排列，以及結構、布局的變異，添加附加部件，方法的應用、選擇方式，等等；本發明的旨在涵蓋所有類似的修改和變異，它們均落在本發明所述的權利要求書的精神和範圍之列。
權利要求
1.一種無觸點開關，包含磁敏開關電路，永磁體，彈性體等，其特徵在於所述的彈性體將永磁體、磁敏開關電路分隔，所述的永磁體、磁敏開關電路相距一個給定的距離，所述的磁敏開關電路不導通。
2.根據權利要求1所述的無觸點開關，其特徵在於所述的彈性體受到外力的作用時，彈性體倔服變形，永磁體、磁敏開關電路接近，磁敏開關電路導通，所述的彈性體受到的外力消失時，彈性體回復變形，彈性體將永磁體、磁敏開關電路分隔，磁敏開關電路不導通。
3.一種無觸點開關，由磁敏開關電路，永磁體，彈性體，外殼，手柄構成，其特徵在於所述手柄上配備有永磁體，所述彈性體將永磁體、磁敏開關電路分隔，所述的永磁體、磁敏開關電路相距一個給定的距離，所述磁敏開關電路不導通。
4.根據權利要求3所述的無觸點開關，其特徵在於所述手柄被按壓時，彈性體倔服變形，永磁體、磁敏開關電路接近，磁敏開關電路導通，所述被按壓的手柄釋放後，彈性體回復變形，彈性體將永磁體、磁敏開關電路分隔，磁敏開關電路不導通。
5.一種無觸點慣性開關，包含磁敏開關電路，永磁體，彈性體，或者，磁敏開關電路，永磁體，彈性體，質量塊等，其特徵在於所述的磁敏開關電路固定，所述的彈性體的一端固定，彈性體的另外一端配備有永磁體，或者，彈性體的另外一端配備有永磁體、質量塊，所述的永磁體、磁敏開關電路相距一個給定的距離，或者，永磁體、磁敏開關電路接近。所述的彈性體可以彈性變形，彈性變形的彈性體可帶動永磁體運動，使永磁體相距磁敏開關電路一個給定的距離，或者，接近磁敏開關電路。
6.根據權利要求5所述的無觸點慣性開關，其特徵在於所述的永磁體、磁敏開關電路相距一個給定的距離時，磁敏開關電路不導通，所述的永磁體、磁敏開關電路接近時，磁敏開關電路導通。
全文摘要
本發明涉及無觸點開關和無觸點慣性開關，具體涉及磁敏、無觸點速度，加速度開關，角速度開關，傾角開關，離心力開關，振動開關，以及無觸點開關，等等。無觸點開關，由永磁體，磁敏開關電路，彈性體構成，通過使彈性體帶動永磁體移動，使永磁體與磁敏開關電路間隔，或者，接近，實現磁敏開關電路的通、斷。無觸點慣性開關，由磁敏開關電路，永磁體，彈性體，質量塊構成，通過使質量塊帶動彈性體、永磁體移動，使永磁體與磁敏開關電路間隔，或者，接近，實現磁敏開關電路的通、斷。
文檔編號H01H36/00GK1700382SQ200510078288
公開日2005年11月23日 申請日期2005年6月4日 優先權日2005年6月4日
發明者許建平 申請人:許建平