一种可用于锁业的环保机械电池制造技术

本发明专利技术公开一种可用于锁业的环保机械电池。包括：输力机构、单向传力机构、行程放大机构、微型发电机构、变压稳压电路、蓄电器件。它的输入是扭矩，单向行程做功产生电能，反向复位不产生电能。外部扭矩作用于输入机构时，经由单向传力机构，传递单向输入至行程放大机构，行程放大机构放大旋转行程，将扭矩传递至微型发电机构，微型发电机构接受输入的机械能，转换为电能，经变压稳压电路转换为稳压直流电输出至蓄电器件和电路负载，外部扭矩消失后，蓄电器件继续输出电能至电路负载。本发明专利技术可提供环保的短时长电能供小功率电路使用，可用于智能锁等设备。用于智能锁等设备。用于智能锁等设备。

【技术实现步骤摘要】
一种可用于锁业的环保机械电池


[0001]本专利技术涉及能源与环保领域，属于机电设备领域。具体而言，是一种适用于锁业的环保机械电池。

技术介绍

[0002]随着时代科技的进步和社会对安全的重视，使用电子技术的智能锁已经在日常生活中日趋广泛，智能锁的操作便利度，破解难度，生活场景的适应度远高于传统的机械锁。
[0003]传统机械锁使用钥匙与锁槽间物理形状匹配的低加密手段达成可控锁死的目的，这一方式极易被复制破解。而采用电子技术的智能锁，可以从人体生理特征的独一性结合电子信息加解密算法（如RSA,3DES,AES,椭圆曲线加密算法等）的高强度防破解能力达成可控锁死的目的。电子信息加密是信息时代的安全基石，守护着远超（百万倍于）个体家庭资产总价值的庞大信息资产，是一种极其可靠的可控锁死技术。
[0004]然而，电子技术的缺陷也显而易见。传统机械锁使用力学结构，无须外部能量供应，仅使用者对钥匙加力即可开门。而电子锁采用电子技术，需要外部电能供应，由此产生一系列的传统机械锁没有的硬性缺陷与环境伤害，如：1） 电量焦虑问题：供电不足（如电源断电，电池欠压）时，电子设备失效导致电子锁瘫痪。2） 电器老化问题：电路长时不断电运行，导致电子元器件的使用寿命相对机械产品而言极短。3） 电池污染问题：针对锁业而言的供电装置如电池等，其生产，使用，报废对环境伤害极大。
[0005]近一个世纪以来，酸雨，雾霾，气候变暖，极冠融化，河道坏死，土地沙化，森林枯死，动物剧减，癌症高发等极端现象频繁显现，高度发达的工业逐步瘫痪了自然环境的自净能力，也间接影响了人类的身体健康。环保是工业与人和自然形成良性平衡的可持续发展战略，也是当下迫在眉睫的时代需求。
[0006]在当前特定的时代背景下，如何有效降低各行各业的环境污染成为全球，全社会的普遍共识。因此，兼顾电子加密技术的高防破能力与高便利性，克服智能锁体中因使用电子器件而导致的硬性缺陷，同时，降低其对环境的伤害，必将成为低碳时代，锁业极其核心的问题。
[0007]
技术实现思路

[0008]为了在满足锁类智能电子化的同时，至少解决上述的问题，本专利技术提供一种绿色环保的短时长供电电池方案。其供电特征为，发生扭矩输入时，提供短时长稳压直流电。其组成包括：输力机构，单向传力机构，行程放大机构，微型发电机构，变压稳压电路，蓄电器件。
[0009]本专利技术使用的技术原理是：基于物理学能量转换原理，将输入扭矩做功的机械能直接转换为电能。通过单向传力机构使输入扭矩在单一方向有效（简称做功行程），其反向空转（简称复位行程）用于输入装置复位。输力机构的输入扭矩在做功行程中，通过齿轮配
合传递给行程放大机构，行程放大机构将低速扭矩转换为高速扭矩并作用于微型发电机，微型发电机通过电磁感应原理产生电能，电能经由变压稳压电路转换为稳压直流电，电路产生2路输出，电能输出1供外部电路使用，电能输出2接蓄电器件。电能输出1与电能输出2是并联关系。
[0010]【本专利技术解决电量焦虑问题的对应特征】 针对电量焦虑问题，受限于锁体安装时的物理空间限制与适用改造难度，现有智能锁绝大多数采用电池供电方式，为对应电量焦虑问题，采用降低电路待机功耗的方式，使用具有超低功耗待机供能的芯片，延长干电池或充电电池的供电时长，在一定程度缓解了电量焦虑问题。但并未完整解决电量不足的边界失效问题，即：亏电且错过欠电警告的充电期，进而导致门锁无法开启。部分厂商采用外置充电接口或者内含传统开锁结构的方式，解决边界失效问题。这些解决方案一定程度缓解了电量焦虑。然而，受限于解决方案的缺陷，智能锁的应用目前仅局限于电能供应充足且配件充足的应用场景中，例如家庭，商业门店等。
[0011]基于本专利技术采用机械能转电能的物理原理这一前提，本专利技术对应电量焦虑的特征为：1)改变供电原理：以能源转换设备取代基于电化学反应的蓄电设备，且能源转换设备的输入为极易从使用者获取的机械能，无传统电池的电化学性能随时间自然降低的缺陷，2)结合优化的结构设计改变电池电量衰减的特征，电量衰减与使用次数有关，基本不随时间发生变化，进而延长安全使用年限，3)结合优化的结构设计，发生电量衰减时，无须接触电池进行改造，增加做功行程即可抵消电量衰减，进而延长安全使用年限。
[0012]具体而言，对于本专利技术的电池，电量衰减与两个因素相关：1).发电机永磁体发生消磁导致电磁效应产生的电量不足; 2). 机械磨损导致行程放大机构的放大比例减小，进而导致做功行程不足。
[0013]对于第一个因素消磁问题而言，永磁体耐寒惧热，不会发生自然退磁现象，仅在以下4种特殊情况下易发生消磁现象。相关情况及其对应的解决方法如下：1）高温退磁：由于本专利技术的机械电池，其输入是低速大力的扭矩，与外界的连接部分为输力机构，作为隔离对象的永磁体，与内部结构件（发电机转子外壳）采用耐高温的粘合剂粘合的方式，故而外部的温度通过结构连接件对永磁体产生的温度影响极低，而通过空气介质传递的温度，可通过永磁体表面涂刷抗高温介质降低温度传递2）高频撞击退磁：由于本专利技术的电池外部受力特征为低速大扭力。固定本专利技术的电池时，使用耐高温柔性垫片可有效抵抗高频撞击，固定方式不限定于四角凹型空腔固定（不使用螺丝）等。如外部机构本身已具备抗高频撞击的能力，可直接采用螺丝固定的方式使用本专利技术的电池3）高磁场退磁：由于本专利技术的电池外壳拟采用导磁良好的金属材料结构件密封，密封导磁体在磁场中具备良好的封磁性，外部强磁场作用于本专利技术的电池时，绝大部分磁场线从外壳通过，故而无法对内部的发电机永磁体形成具有消磁效果的高磁场4）杂质过多退磁：对于磁体的杂质问题，可采用热压热变形，粉末冶金等现代工艺生产合金永磁体，确保加工过程在真空环境中进行，同时成品表面电镀以防止使用过程中因氧化问题导致的杂质逐渐增多的问题同时，由于本专利技术的应用领域对永磁体的使用特征为：短时使用，长时间歇的低频
间歇式应用。在这一前提下不存在导致消磁的高温，高磁场，高频撞击，故消磁问题不是电量衰减的主要原因。
[0014]对第二个因素做功行程不足，这一问题可以通过增加做功行程解决，具体而言，借助蓄电器件蓄积电能，发生电量衰减时，采用增加做功行程的方式弥补电池的衰减导致的电能不足，进而提供足够的电能驱动电路工作。对于本专利技术而言，增加做功行程有两种方式（为描述方便，假定顺时针方向为做功行程方向，逆时针方向为复位行程方向）：a)顺时针方向加大扭转角度，可以增加做功行程;b)在输入角度固定有限的场景下且假定最大行程角度A，按类似[顺时针A度,逆时针A度,顺时针A度,逆时针A度
…
]的规律输入扭矩，可增加做功行程。
[0015]对本专利技术而言，在正常使用环境中，机械磨损是导致电量衰减的主要原因，由于本专利技术的电池本体中采用例如不锈钢等的合金钢作为制造材料，故而机械磨损的衰减周期极长（机械磨损的周期可参照汽车零部件，可参考相关行业标准），且机械磨损的衰减程度与使用次数密切相关，与产品的使用时长无强对应关系（密封件内的金属腐蚀周期极长）。本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种可用于锁业的环保机械电池，包括输力机构(1)、单向传力机构（2）、行程放大机构（3）、微型发电机构（4）、变压稳压电路(5) 、蓄电器件（6），其特征在于：所述的输力机构（1）由轴套（1001），空心齿轮柱（1002），轴套（1003）组成，轴套（1001）和轴套（1003）的圆内孔端面与空心齿轮柱（1002）的两个轴端面贴合；所述的单向传力机构(2) 由固定轴（2001）、固定导向轴（2002）、固定板（2003）、固定板（2004）、传动齿轮（2005）、传动齿轮轴导轨槽（2006）、卡簧（2007），旋转轴(2008)组成，传动齿轮（2005）与空心齿轮柱（1002）是齿轮配合；所述的行程放大机构（3）由变速齿轮组（3001），传动齿轮（3002）组成，变速齿轮组（3001）与传动齿轮（2005）是齿轮配合，行程放大机构的输入齿轮轴（3001
‑
01）与固定板（2003）与固定板（2004）的装配孔是孔轴松配；所述的微型发电机构（4）由微型三相发电机（4001），发电机转轴的齿轮（4002）组成，发电机转轴与齿轮（4002）的内孔是孔轴紧配，齿轮（4002）与传动齿轮（3002）是齿轮配合；所述的变压稳压电路（5）由三相整流元件（5001）和降压稳压电路5002组成，降压稳压电路5002含输入正极（5002
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01）、输入负极（5002
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02）、输出正极（5002
‑
03）、输出负极（5002
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04）共4个外部接口，三相整流元件（5001）的三相输入连接微型三相发电机（4001）的三相输出，输入正极（5002
‑
01）连接三相整流元件（5001）的输出正极，输入负极（5002
‑
02）连接三相整流元件（5001）的输出负极，输出正极（5002
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03）连接蓄电器件（6）的正极，输出负极（5002
‑
04）连接蓄电器...

【专利技术属性】
技术研发人员：甘伟，云霞，甘文霞，
申请(专利权)人：甘伟，
类型：发明
国别省市：