稳固的磁性连接器的制作方法

相关专利申请的交叉引用

本专利申请要求2011年10月3日提交的美国专利申请No.13/251,290的优先权，所述美国专利申请要求2011年6月30日提交的美国临时专利申请No.61/503,598的权益，所述两个专利申请均以引用方式并入。

背景技术：

在过去数年内可供公众使用的电子设备的数量和类型大幅增加，并且这种增加未显现出任何减弱的迹象。设备例如便携式计算设备、平板计算机、台式计算机和一体化计算机、蜂窝电话、智能电话和媒体电话、存储设备、便携式媒体播放器、导航系统、监视器和其他设备已普遍存在。

这些设备通常使用各种电缆接收电力并共享数据。这些电缆在每一端上可具有连接器插件或插头。连接器插件可插入电子设备上的连接器插座，由此形成用于信号和电力的一个或多个传导通路。

在一些情况下，这些连接器插件可长时间保留在原处。但在其他应用中，可定期地将电缆从电子设备断开。这种重复的连接和断开可导致连接器插件和插座磨损和损坏。由于这些原因，因此希望提供稳固的连接器插件和插座。

另外，使用者在连接和断开这些电缆方面的经验可对使用者了解设备本身有极大的帮助。因此，希望提供运行良好并提供改善性能的连接器。

因此，需要的是这样的连接器插件和插座，所述连接器插件和插座可为稳固的、易于制造的并改善连接器性能。

技术实现要素：

因此，本发明的实施例提供了这样的连接器插件和插座，所述连接器插件和插座为稳固的、易于制造的并提供改善的连接器性能。

本发明的示例性实施例可提供具有位于接地表面中的电源触点的连接器插座。绝缘层可放置在电源触点与接地表面之间。接地表面可为弯曲的或平坦的(或大致平面的)，或者其可具有其他形状。电源触点可由高导电性材料例如黄铜、铜镍硅合金或银合金形成。接地表面可覆盖多个磁体，所述多个磁体布置成受到连接器插座中的磁性元件吸引。为了避免所得磁场发生分流，接地表面可由低导磁材料例如低碳钢(1010)、钛、不锈钢或其他钢或者其他合适材料形成，并且该接地表面可相对较薄。为了提高接地表面的电流容量，可将其制得相对较大。电源触点后面可包括弹簧，以有助于使电源触点保持连接至连接器插件中的触点。弹簧可使用钛铜、磷青铜或其他合适材料形成。

本发明的另一个示例性实施例可提供稳固的连接器插件。该连接器插件可包括贴合到电缆编织套上方并被压接的压接件。然后，压接件可附接到吸引板。吸引板可使用低碳钢(1010)、磁性不锈钢或其他铁磁材料形成。可附接覆盖件或壳体以提供进一步的加固。壳体可由铝(例如，以匹配设备外壳)或其他材料形成。

本发明的另一个示例性实施例可提供具有接地触点和电源触点的连接器系统，其中接地触点为先接后断式触点。该连接器系统可包括连接器插座或连接器插件，其中接地触点位于电源触点前方。

本发明的各个实施例可结合本文所述的这些和其他特征中的一种或多种。通过参考以下详细说明和附图，可获得对本发明的实质和优点的更好理解。

附图说明

图1示出了可通过结合本发明的实施例而改进的电子系统；

图2示出了根据本发明的实施例的连接器插座；

图3示出了根据本发明的实施例的连接器插座的剖视图；

图4示出了根据本发明的实施例的连接器插件的一部分；

图5示出了根据本发明的实施例的连接器插件的顶视图；

图6示出了根据本发明的实施例的连接器插件的一部分；

图7示出了根据本发明的实施例的连接器插件的一部分的前视图；

图8示出了根据本发明的实施例的连接器插件的顶视图；

图9示出了根据本发明的实施例的连接器插件和连接器插座的横截面；

图10示出了根据本发明的实施例的连接器插座；

图11示出了根据本发明的实施例的连接器插座的剖视图；

图12示出了根据本发明的实施例的连接器插件；

图13示出了根据本发明的实施例的连接器插件的后视图；

图14示出了根据本发明的实施例的连接器插件的分解图；

图15示出了根据本发明的实施例的应力消除件和壳体的一部分；

图16示出了根据本发明的实施例的连接器插件的部分；

图17示出了根据本发明的实施例的连接器插座；

图18示出了图17的连接器插座的顶视图；

图19A和图19B示出了根据本发明的实施例的连接器插座和连接器插件；

图20示出了根据本发明的实施例的连接器插座和连接器插件；

图21示出了根据本发明的实施例的另一个连接器插座；并且

图22示出了根据本发明的实施例的连接器插座。

具体实施方式

图1示出了可通过结合本发明的实施例而改进的电子系统。该图示出了通过电源适配器130经由磁性连接器120和电缆132充电的膝上型计算机110。电源适配器130可从壁装电源插座、车载充电器或其他电源接收电力。电源适配器130可将该接收到的电力转换成可用于对膝上型计算机110中的电池(未示出)进行充电的形式。在该实例中，电源适配器130显示正对膝上型计算机110进行充电，但在本发明的其他实施例中，可对其他电子设备例如便携式计算设备、平板计算机、台式计算机和一体化计算机、蜂窝电话、智能电话和媒体电话、存储设备、便携式媒体播放器、导航系统、监视器和其他设备进行充电。

磁性连接器120可为连接器插件，该连接器插件为包括连接器插件和连接器插座的磁性连接器系统的一部分。与本发明的实施例一致的此类连接器插件和连接器插座的实例示出于下图中。

图2示出了根据本发明的实施例的连接器插座210。该图与其他所包括的图一样，出于举例说明目的而示出而并非限制本发明或权利要求的可能实施例。

连接器插座210可位于电子设备例如便携式计算设备、平板计算机、台式计算机或一体化计算机、蜂窝电话、智能电话和媒体电话、存储设备、便携式媒体播放器、导航系统、监视器或其他设备中。设备的外壳可包括开口，使得表面240和触点220为连接器插件可触及的。

连接器插座210包括触点220，其可以是例如连接器插针或触针。触点220可接收正电压并且可将电源适配器或其他设备提供的电流输送至包括连接器插座210的设备。作为另外一种选择，触点可提供正电压并且可向外部设备提供电力和电流。触点220可通过使用具有高导电率的材料而制得相对较小。触点220可由高导电性材料例如黄铜、铜镍硅合金或银合金形成。

绝缘部分230可将触点220上的正电源与接地表面240隔离。接地表面240可充当接地回路，以及围绕连接器插座的屏蔽罩的一部分。接地表面240可具有如图所示的弯曲表面以便于连接器插件的插入和拔出。

在本发明的各个实施例中，位于连接器插座210中的磁体可吸引连接器插件中的磁性元件。在本发明的其他实施例中，位于连接器插件中的磁体可吸引位于连接器插座210中的磁性元件。在本发明的具体实施例中，磁体可位于接地表面240后面。这些磁体可吸引连接器插件中的磁性元件，例如由铁磁材料制成的吸引板。

为了保持连接器插座210中的磁体与连接器插件之间的强磁场，接地表面240可制得相对较薄。另外，为了避免磁场分流离开连接器插件，接地表面240可由相对较低导电率的材料制成。

因此，为了对由较薄的低导电率材料形成的接地表面240进行补偿，接地表面240可制得相对较大。这为磁体提供了较大的表面以吸引连接器插件，并且还提供了足够的接地回路。接地表面240可使用低碳钢(1010)、钛铜、银合金、不锈钢或其他钢或者其他合适材料形成。在本发明的该实施例和其他实施例中，接地表面240可形成为连接器插座210的屏蔽罩的一部分。

图3示出了根据本发明的实施例的连接器插座的剖视图。在该实例中，可看到磁体260位于接地表面240后面。在本发明的各个实施例中，可使用各种数量的磁体。例如，可使用三个、四个或其他数量的磁体。这些磁体可具有交变极性以增强磁吸引。这些磁体可为稀土、电磁体或其他类型的磁体。

连接器210还包括弹簧310。可以看出，该弹簧环回到自身上并且放置在触点220后面。弹簧310可使用钛铜(例如，Ti-Cu NKT322EH)、磷青铜(例如，C5210R-H)或其他合适材料形成。当连接器插座210与连接器插件配合时，触点220可被按压并且可压缩弹簧310。弹簧310可因此提供力，以使触点220与连接器插件上的对应触点保持电接触。此类连接器插件的一个实例示出于下图中。

图4示出了根据本发明的实施例的连接器插件的一部分。该连接器插件包括吸引板410和触点420。绝缘区域422可将触点420与吸引板410隔离。

吸引板410可由低碳钢、磁性不锈钢、铁磁材料、一种或多种磁体或其他合适材料制成。吸引板410可形成接地通路的一部分。吸引板410可为弯曲的，以与连接器插座210中的接地表面240配合。触点420可相似地为弯曲的，以接纳连接器插座210中的触点220。此外，吸引板410和触点420的弯曲形状可实现连接器插件顺利且无联接的插入和拔出。电源触点420可由高导电性材料例如黄铜、铜镍硅合金或银合金形成。

图5示出了根据本发明的实施例的连接器插件的顶视图。在该实例中，电缆505包括被编织套540围绕的中心导体。可围绕绝缘夹套507回拉编织套540。可将压接件530放置在编织套540上方并压缩，由此与编织套540建立接触。压接件530可包括插片532和534，其可被点焊、焊接或以其他方式固定至连接器插件部分520。中心导体可接触金属部分550，该金属部分继而可连接至触点420或为触点420的一部分。

这样，通过电缆505中的导体形成电源通路，该导体连接至金属部分550，该金属部分继而连接至触点420或形成为触点420的一部分。通过电缆505的编织套540形成接地通路，该编织套接触压接件530，该压接件经由插片534和532连接至金属件520。吸引板410可连接至与连接器插件部分520相同的部件或由与连接器插件部分520相同的部件形成。

图6示出了根据本发明的实施例的连接器插件的一部分。在该实例中，热缩管610已放置在电缆505的一端上方。

图7示出了根据本发明的实施例的连接器插件的一部分的前视图。

图8示出了根据本发明的实施例的连接器插件的顶视图。在该实例中，顶件810已使用紧固件820固定至连接器插件。将包塑件830(可为软塑料或其他材料)放置在连接器插件上方以提供电隔离以及可由使用者持握的表面。

此外，根据本发明的实施例的连接器插件中的连接器插座可用于向膝上型计算机提供电力。在这种情况下，连接器插件可插入膝上型计算机的一侧中，如图1所示。在这种情况下，电缆的重量可将连接器插件下拉。在最坏情况下，电缆可充分下拉而将连接器插件从其连接器插座断开。因此，本发明的实施例可调节连接器插座的一种或多种尺寸来防止该情况。例如，本发明的实施例可为发生在向下方向上的断开提供轻微的联接，同时允许向上拖拽而易于将连接器插件从连接器插座断开。如何进行此操作的一个实例示出于下图中。

图9示出了根据本发明的实施例的连接器插件和连接器插座的横截面。在该实例中，连接器插座中的触点220与连接器插件中的触点420配合。通过在向下方向上降低触点220，连接器插件可在向下方向上拉动时稍微联接。触点220的位移还可允许连接器插件在向上方向上拉动时更易移除。

在以上实例中，连接器插座与连接器插件之间的配合表面显示为弯曲的。虽然就有利于连接器插件从连接器插座顺利插入和拔出而言这可具有期望特性，但仍可能遇到各种制造难题。因此，本发明的实施例可提供具有更平坦表面的连接器插座和连接器插件。实例示出于下图中。

图10示出了根据本发明的实施例的连接器插座。连接器插座1010包括触针1020、接地表面1040和绝缘环1030。如前所述，磁体1050可位于接地表面1040后面。也如前所述，触点220可由高导电性材料形成。电源触针1020可由高导电性材料例如黄铜、铜镍硅合金或银合金形成。接地表面1040可由如上所述的低导电性材料制成。例如，接地表面1040可使用低碳钢(1010)、钛铜、银合金、不锈钢或其他钢或者其他合适材料形成。因此，接地表面1040可制得相对较大。另外，在本发明的该实施例中，与接地表面240相比，接地表面1040相对较平坦，并且也相对较大。

图11示出了根据本发明的实施例的连接器插座的剖视图。如前所述，弹簧1110可用于提供力，以当连接器插件与连接器插座1010接合时使触针1020与连接器插件上的触点保持接触。在该实例中，可提供阻挡件1115以限制触针1020可按压到连接器插座1010中的距离。弹簧1110可使用钛铜(例如，Ti-Cu NKT322EH)、磷青铜(例如，C5210R-H)或其他合适材料形成。

图12示出了根据本发明的实施例的连接器插件。该连接器插件包括电源盖1220、绝缘部分1222和吸引板1210。连接器还包括壳体1230和应力消除件1240。电源盖1220可由高导电性材料例如黄铜、铜镍硅合金或银合金形成。壳体1230可使用铝或其他材料形成。

图13示出了根据本发明的实施例的连接器插件的后视图。此外，该连接器插件包括壳体1230和应力消除件1240。

图14示出了根据本发明的实施例的连接器插件的分解图。该连接器插件包括吸引板1210、绝缘部分1222、电源盖1220、电源绝缘体覆盖件1410、压接件1430、壳体1230和应力消除件1240。

图15示出了应力消除件1240和壳体1230的一部分。应力消除件1240包括凸起部分1510。凸起部分1510可施加弹簧力以在组装后保持连接器插件的各部件之间的接触。

在组装过程中，电缆505中的电源导体可布设穿过电源绝缘体覆盖件1410并焊接至电源盖1220。编织套1420可如图所示回拉。可将电源盖1220放置在绝缘部分1222中，然后将绝缘部分1222放置在吸引板1210中。然后可将压接件1430放置在编织套1420上方。

该情况的实例示出于下图中。

图16示出了根据本发明的实施例的连接器插件的部分。在该实例中，压接件1430与吸引板1210接合。这可在组装过程中通过如下方式完成：沿电缆滑动压接件1430，然后逆时针旋转压接件1430直到压接件1430上的臂与吸引板1210之间建立接触。可在臂部分1610处将压接件1430点焊、激光焊接、焊接或以其他方式固定至吸引板1210，如图所示。吸引板1210可包括凹槽1620以形成阶梯，以便更牢固地保持臂部分1610。可对压接件1430进行压接，以形成安全连接。可通过围绕压接件在多个方向上同时施加力进行该压接。例如，可使用四个工具压模元件对压接件1430进行压接。所得部件可注塑成型以将各个部件固定至彼此并防止意外电连接形成。然后可将壳体1230放置在吸引板1210的一部分上方。具体地讲，插针1440可与壳体1230中的沟槽1520对齐，如图15所示。吸引板1210和压接件1430可使用低碳钢、钛、不锈钢或其他钢或者其他合适材料形成。

在本发明的各个实施例中，希望在连接器插件附接至连接器插座时形成任何其他连接之前形成接地连接。类似地，在断开过程中，希望使接地连接为最后断开的连接。这可称为先接后断式接地连接。此类连接可通过本发明的各个实施例实现。实例示出于下图中。

图17示出了根据本发明的实施例的连接器插座。该连接器插座包括由接地连接1735围绕的触点1710。绝缘部分1730可将电源触点1720与接地触点1735隔离。接地表面1740可与接地触点1735接触。当连接器插件与该连接器插座配合时，接地触点1735首先与连接器插件中的对应触点配合。然后按压接地触点1735，由此允许电源触点1720与连接器插件中的对应触点配合。电源触点1720和接地触点1735可由高导电性材料例如黄铜、铜镍硅合金或银合金形成。

图18示出了图17的连接器插座的顶视图。如前所述，为电源触点1720提供弹簧1810。为了允许接地触点1730被按压，包括了第二弹簧1820。该双弹簧布置允许接地触点和电源触点被独立地按压，并允许先接后断式接地连接。弹簧1810和1820可使用钛铜(例如，Ti-Cu NKT322EH)、磷青铜(例如，C5210R-H)或其他合适材料形成。

图19A和图19B示出了根据本发明的实施例的连接器插座和连接器插件。图19A示出了在台面1940上具有电源触点1920和接地触点1930的连接器插座的前视图。图19B示出了根据本发明的实施例的连接器插件和连接器插座的顶视图。连接器插座1901同样具有电源触点1920和接地触点1930。连接器插件1902包括用以接纳电源触点1920的凹陷部分1950，以及用以接纳接地触点1930的凸起部分1960。当连接器插件1901接合连接器插座1902时，在触点1920与凹陷部分1950接合之前接地触点1930与凸起部分1960接合。相似地，当插件1902从插座1901断开时，在触点1920从凹陷部分1950断开之后接地触点1930从凸起部分1960断开。

图20示出了根据本发明的实施例的连接器插座和连接器插件。该图包括连接器插座2001和连接器插件2002。在该实例中，当插件2002接合插座2001时，在电源触点2040接合电源触点2010之前接地触点2050接合接地触点2020。

图21示出了根据本发明的实施例的另一个连接器插座。在该实例中，接地触点2120引导电源触点2110形成先接后断式接地通路。

图22示出了根据本发明的实施例的连接器插座。连接器插座2201包括电源触点2220和接地触点2210。在该实例中，将接地触点2210放置在电源触点2220前方，使得它们在电源触点2220接合连接器插件中的对应电源触点之前接合连接器插件中的对应接地触点。

出于举例说明和描述目的，展示了对本发明的实施例的以上描述。并非旨在穷举或将本发明限制为所描述的确切形式，并且根据上述教导，可以有多种修改形式和变型形式。选择和描述这些实施例以充分阐明本发明的原理及其实际应用，从而使本领域的其他技术人员能够充分利用各种实施例中的以及具有适合于所构想的特定用途的各种修改的本发明。因此，应当理解本发明旨在涵盖下列权利要求书范围内的所有修改形式和等同形式。