智能钥匙及其开锁机构.pdf

本发明涉及一种开锁工具，特别涉及一种防误操作钥匙和开锁机构。本发明一种智能钥匙，其包括一外壳、ID编码头、控制单元和一开锁机构，该开锁机构包括手柄、两个复位弹簧、齿条、电磁铁、电磁铁翻板、转动轴、齿轮式电极轴和机构状态检测单元，该齿条与齿轮式电极轴上的齿轮啮合，该电磁铁、机构状态检测单元和ID编码头均与控制单元电连接，该电磁铁翻板可绕转动轴转动，该两个复位弹簧位于手柄内侧，该电磁铁为双稳态电磁铁，所述手柄位于齿条长轴方向外端。由于本发明在不增加齿轮力矩传动机构力矩传输比的前提下，通过采用手握开锁方式增加人

1、  一种智能钥匙，其包括一外壳、ID编码头、控制单元和一开锁机构，该开锁机构包括手柄、两个复位弹簧、齿条、双稳态电磁铁、电磁铁翻板、转动轴、齿轮式电极轴和机构状态检测单元，该齿条与齿轮式电极轴上的齿轮啮合，该电磁铁、机构状态检测单元和ID编码头均连接于控制单元，该电磁铁翻板可绕转动轴转动，该两个复位弹簧位于手柄内侧，其特征在于，所述手柄位于齿条长轴方向外端。

2、  根据权利要求1所述的智能钥匙，其特征在于，所述机构状态检测单元包括锁具开启检测单元和钥匙复位检测单元。

3、  根据权利要求1所述的智能钥匙，其特征在于，所述手柄与齿条为一体式机构。

4、  一种开锁机构，其包括手柄、两个复位弹簧、齿条、齿轮式电极轴、双稳态电磁铁和机构状态检测单元，该齿条与齿轮式电极轴上的齿轮啮合，该两个复位弹簧位于手柄内侧，其特征在于，所述手柄位于齿条长轴方向外端。

5、  根据权利要求4所述的开锁机构，其特征在于，所述手柄与齿条为一体式机构。

智能钥匙及其开锁机构
技术领域
本发明涉及电力系统防误闭锁技术领域，特别涉及一种应用于电厂或者电站等配送电厂站为防止误操作而使用的微机防误闭锁装置及其部件。
背景技术
目前，在现有微机防误闭锁装置中，一般采用具有编码识别功能的智能钥匙(俗称电脑钥匙)和机械锁具配合完成防误闭锁功能；所述电脑钥匙具有位于外壳上的编码头和包含于外壳内的作为电脑钥匙最重要的执行机构的开/闭锁机构；目前常用的开/闭锁机构有推钮式、按钮式和转轮式几种，所述开/闭锁机构一般包括机构状态检测单元、电磁铁、齿轮传动机构等几部分组成；如图1所示为推钮式开/闭锁机构的示意图；在该开/闭锁机构中，所述齿轮传动机构包括推钮1、齿条2和齿轮式大电极轴3，机构状态检测单元包括光控孔和闭锁/检测盘，所述闭锁/检测盘位于齿轮式大电极轴3的齿轮部分与电磁铁之间，闭锁/检测盘的作用包括检测齿轮位置和闭锁；所述电磁铁为单稳态电磁铁；电脑钥匙主控单元控制单稳态电磁铁动作后允许推钮1移动，从而推动齿条滑动，继而带动齿轮式大电极轴3转动实现开锁或者闭锁。但该开/闭锁机构仍有其自身缺点：1.机构的开锁力矩(人体施加的作用力与开锁机构齿轮分度圆半径的积)较小；2.采用单稳电磁铁在操作过程中均需连续通电数秒钟才能完成一次操作，电能消耗较大；3.由于该开/闭锁机构的外形体积较大，导致整个电脑钥匙的外形较大。
发明内容
本发明所要解决的技术问题之一在于，提供一种开锁力矩比较大、开锁电能消耗小的开/闭锁机构。
本发明所要解决的技术问题之二在于，提供一种具有开锁力矩大、开锁电能消耗小的开/闭锁机构的智能钥匙。
本发明所要解决的技术问题是通过如下技术方案实现的：
一种开锁机构，其包括手柄、至少一复位弹簧、齿条、齿轮式电极轴、电磁铁和机构状态检测单元，该齿条与齿轮式电极轴上的齿轮啮合，该至少一复位弹簧位于手柄内侧，其特征在于，该电磁铁为双稳态电磁铁，所述手柄位于齿条长轴方向一端的延长线上。
一种智能钥匙，其包括一外壳、ID编码头、控制单元和一开锁机构，该开锁机构包括手柄、至少一复位弹簧、齿条、电磁铁、电磁铁翻板、转动轴、齿轮式电极轴和机构状态检测单元，该齿条与齿轮式电极轴上的齿轮啮合，该电磁铁、机构状态检测单元和ID编码头均与控制单元电连接，该电磁铁翻板可绕转动轴转动，该至少一复位弹簧位于手柄内侧，其特征在于，该电磁铁为双稳态电磁铁，所述手柄位于齿条长轴方向一端的延长线上。
由于本发明中开锁机构的手柄位于齿条长轴方向一端的延长线上，作用在手柄上的力直接传递到齿条，在不增加齿轮力矩传动机构力矩传输比的前提下，通过采用手握开锁方式增加人体可施加的力矩，从而大幅度提高机构的开锁力矩；另外，本发明采用双稳态电磁铁作为开/闭锁执行单元，即电磁铁翻板有两种稳定状态，使开/闭的动作切换在短时间内迅速完成，从而使该机构的电能消耗指标大大降低。
附图说明
图1为现有技术中推钮式开锁机构示意图；
图2为本发明所述的开锁机构示意图；
图3为本发明的智能钥匙局部剖视图；
具体实施方式
参见图2，一种开锁机构18，其包括手柄11、至少一复位弹簧(图中未示出)、齿条12、齿轮式电极轴15、电磁铁13和机构状态检测单元14，该齿条12与齿轮式电极轴15上的齿轮啮合，该至少一复位弹簧位于手柄11内侧，其中，该电磁铁13为双稳态电磁铁，所述手柄11位于齿条12长轴方向一端的延长线上。
参见图3，一种使用上述开锁机构18的智能钥匙，一种智能钥匙，其包括一外壳16、ID编码头19、控制单元(图中未示出)和一开锁机构，该外壳16由上盖组件和底座组件组成；所述控制单元和所述开锁机构18位于所述外壳16内，且所述开锁机构18中的手柄11位于所述智能钥匙外壳16的一侧面；在所述外壳与上述侧面相对应的侧面上还设有一凹位，供手指钳握，便于施力。所述ID编码头19安装在所述外壳的一端，在所述ID编码头19的一边设有小电极；该开锁机构18包括手柄11、至少一复位弹簧(图中未示出)、齿条12、电磁铁13、电磁铁翻板131、转动轴132、齿轮式电极轴15和机构状态检测单元14，该齿条12与齿轮式电极轴15上的齿轮啮合，该电磁铁13、机构状态检测单元14和ID编码头19均与控制单元电连接，该电磁铁翻板可绕转动轴转动，该至少一复位弹簧位于手柄内侧，该电磁铁13为双稳态电磁铁，所述手柄位于齿条长轴方向一端的延长线上。
下面简要介绍一下智能钥匙及其开/闭锁机构的工作过程：开锁时，首先由ID编码头19检测编码，检验到正确编码后，将信号传递给控制单元，控制单元控制电磁铁13吸合，电磁铁翻板131绕转动轴132旋转(按图2中顺时针方向)，此时手柄11可以被操作，且由于电磁铁翻板131的旋转，当手柄11移动一定距离时电磁铁翻板131将限制手柄11复位，本实施例中设定距离为2mm左右。当锁具开启后，机构状态检测单元14将信号传递给控制单元，控制单元控制电磁铁13吸合，电磁铁翻板131绕转动轴132旋转(按图2中逆时针方向)，此时手柄11可以复位。当手柄11允许被操作时，手指施加于手柄11上的力直接传递并作用于力矩传动机构12，由于力矩传动机构12与齿轮式电极轴15上的齿轮啮合，受力并运动的齿条12使齿轮式电极轴15顺时针旋转，将锁具开启；当锁具开启后或者闭锁时复位弹簧沿齿条长轴方向对手柄11施回复力，使齿轮式电极轴15逆时针旋转，锁扭复位，此时智能钥匙可以从锁具上取下。
智能钥匙开锁机构作为智能钥匙最重要的执行部件。其性能的优劣与否主要有以下几个方面的指标：
1.机构的开锁力矩；
2.开锁机构的电能消耗；
3.开锁机构的外形和体积大小。
开锁力矩的大小直接决定了该机构适合操作的锁具类型和允许的最大锁具锈蚀程度，通常开锁力矩越大，其开锁性能就越好，开锁电能消耗是影响智能钥匙整体电性能指标的主要因素，开锁电能消耗越小，智能钥匙一次充电可开锁次数就会相应增加，因此尽量减少开锁电量消耗至关重要；开锁机构的外形和体积需根据智能钥匙的外形及内部构造的要求确定，同时要在最大程度上考虑人体学方面因素。
本发明采用钳握式开锁机构，该智能钥匙开锁机构由钳握式手柄11、齿条12、双稳态电磁铁13和机构状态检测单元14等部分组成。该机构检测单元14包括锁具开启检测单元和钥匙复位检测单元。在开锁力矩方面：与其它开锁机构相比，在不增加齿轮力矩传动机构力矩传输比的前提下，通过采用手握开锁方式增加人体可施加的力矩，从而大幅度提高机构的开锁力矩，同时在最大程度上考虑人体学方面因素。通过试验证明，最大开锁力矩可达1.1N.m，是推扭式和按钮式开锁机构的一倍多。开锁电能消耗方面：传统的开锁机构均采用单稳态电磁机构作用开/闭锁执行单元，在操作过程中均需连续通电数秒钟才能完成一次开/闭锁操作，电能消耗在1000mA.S数量级。钳握式开锁机构独创性地采用双稳态电磁铁作为开/闭锁执行单元，使开/闭的动作切换在20ms内就可以完成，并可长久维持动作状态，从而使该机构的电能消耗指标大大降低，约为30mA.S左右。在机构外形和体积方面：由于采用水平侧向受力方式开锁，使机构的厚度大大缩减，可为智能钥匙留出一定空间用于布置其他设备(如：LCD显示器、键盘、喇叭等)，有利于减少钥匙整体尺寸。
本发明还有其他一些变形或者改进，手柄11与力矩传动机构12也可以为一体式机构；上盖组件与底座组件之间的扣合方式也有多种，如螺钉连接等。如果本技术领域的技术人员受到本发明的启发做出的显而易见地非实质性的改变或者改进，均属于本发明权利要求书的保护范围。