电源连接器装置、电子设备及相应的方法
【专利说明】电源连接器装置、电子设备及相应的方法
[0001]相关申请的交叉引用
[0002]该专利申请主张申请日为2014年10月31日(申请名称为“电源连接器”、发明人为Guerardo Huerta和Ming-Tsung Su)的美国临时申请62/073，892、申请日为2015年4月24日(申请名称为“电源连接器”、发明人为Guerardo Huerta和Ming-Tsung Su)的美国临时申请62/152,673、以及申请日为2015年10月23日(申请名称为“微摄像机和多用途安装底座”、发明人为Guerardo Huerta和Ming-Tsung Su)的美国正式申请14/921,920的优先权。
技术领域
[0003]本发明涉及电源连接器。更具体地，本发明涉及一种插座，其通过磁场协助将电子设备安装在插座上。
【背景技术】
[0004]消费及商用电子设备通常从外部电源接收直流电(DC)，该外部电源将传统的交流电(AC)电源转换成满足电子设备的电源需求的直流电力信号。通常，电源包括位于一端的电源插头和位于对端的连接器，其中电源插头连接至传统的双芯或三芯电源插座，连接器插入电子设备，以为电子设备提供电源。
[0005]例如，连接器可包括公插头，该公插头以仅有的一种或两种可能方位的其中一种方位插入在插入母连接器中。电子设备可包括用于放置母连接器的外壳，该外壳向公连接器施加摩擦力，以使公连接器紧固至电子设备。母连接器也可包括与公连接器的触点相对应的一组电触点。通常，单独使用或相配合使用的母连接器的外壳和其电触点，都可设计为使公连接器紧固至母连接器。在一些连接器中，例如超小型连接器，公连接器和母连接器的外壳是拧在一起的，这将两者的物理连接限制为单一方位。
[0006]然而，公连接器和母连接器之间的这种坚固的物理连接有效地限制了两者能够配合的可能方位。
[0007]—些电源适配器尝试通过下述方式来提供额外的灵活性:纳入可插入墙壁插座或移动式插座的插座中的固定外部插芯，以及纳入可旋转的电气插座，该可旋转的电气插座允许外部设备的电源线或电源在插入可旋转的电气插座的同时进行旋转。然而，该可旋转的插座只允许绕一个旋转轴自由旋转。用户不能将设备插入可旋转插座的角度调节至一离轴的角度。
[0008]此外，可旋转的电气插座通常通过一组电线电连接至固定的外部插芯，这限制了可以在可旋转插座上进行旋转的旋转量。如果用户过旋转该可旋转插座，则用户将会受到电线的抗扭阻力。如果用户使电线进行过大的扭曲，则用户将会有折断电线或使电线从固定的外部插芯或可旋转插座中脱离的风险。
[0009]在又一个实施例中，用磁力连接器代替传统的交流(AC)电源对插芯的需求，从而减少精确对准的需要。磁力连接器可包括磁性表面、可与一电缆的电连接器配接的电连接器、和使电源连接器与外部电缆之间的多个电连接器对齐的外壳。配接的这些连接器的磁性表面通常有强大的力使磁性相吸的两半保持在一起，所以该两个磁性相吸的两半是很大的。磁性连接器通常配置为以外壳和电连接器来限定连接器的横向和径向运动，以保持导电性所需的方位。
【发明内容】
[0010]本发明的一方面提供了一种有利于安装和重新定位电子设备的电源连接器。该电源连接器可包括一曲形插座表面，该曲形插座表面包括形成半球形的、并能与电子设备的曲形接触表面相配合的表面。所述电源连接器和/或电子设备可包括设备耦合机构，在电子设备相对于电源连接器的角度产生变化的同时，该设备耦合机构能使电子设备的曲形接触表面保持压靠在电源连接器的曲形插座表面上。电源连接器和/或电子设备还可以包括功率传送机构，在电子设备相对于电源连接器的角度产生变化的同时，该功率传送机构能在电源连接器与电子设备之间没有电线的情况下，将功率由电源连接器传送至电子设备。
[0011]在一些实施例中，设备耦合机构不将电子设备机械地紧固至电源连接器。
[0012]在一些实施例中，设备耦合机构可包括设置于电源连接器上的、发出磁场的磁体。此外，该设备耦合机构可包括电子设备上的磁性敏感材料，从而该磁性敏感材料被吸至电源连接器上的磁体发出的磁场中。
[0013]在一些实施例中，设备耦合机构可包括设置于电源连接器上的电磁体和设置于电子设备上的磁性敏感材料。当有电流流经电磁体时，该电磁体可发出磁场，而磁性敏感材料即被吸至电源连接器上电磁体发出的磁场中。
[0014]在一些实施例中，插座表面包括一个或多个凹曲面，以及凸曲面。
[0015]在一些实施例中，电源连接器可包括发出第一磁场的磁体，该第一磁场将电子设备吸引至电源连接器的插座表面，还可包括在有电流通过时发出第二磁场的电磁体，该第二磁场增加了电源连接器装置与电子设备之间的磁吸引力。
[0016]在这些实施例的一些变化中，第二磁场足够强，以制止恶意实体将电子设备从电源连接器装置上分离。
[0017]在一些实施例中，磁场由电子设备发出，磁吸引设备包括被电子设备发出的磁场所吸引的磁性敏感材料。
[0018]在一些实施例中，功率传送机构包括位于插座表面上的至少两个触点，该两个触电能通过电子设备的接触表面上的两个对应触点将功率传送至电子设备。
[0019]在这些实施例的一些变体中，信号传送机构还可进一步操作，通过至少两个导电表面与电子设备交换数据信号，该至少两个导电表面可进一步操作，以在电力信号之上发送和接收数据信号。
[0020]在这些实施例的一些变化中，信号传送机构还可进一步操作，以通过位于电源连接器的插座表面和电子设备的接触表面上的一个或多个附加触点，与电子设备交换数据信号。
[0021]在这些实施例的一些变体中，所述至少两个触点包括以下中一个或多个:位于曲形插座表面或曲形接触表面的中心的接触销、位于曲形插座表面或曲形接触表面的中心部分的导电表面、位于曲形插座表面或曲形接触表面的偏离中心位置处的接触销、和位于曲形插座表面或曲形接触表面上的形成圆形环的导电表面。
[0022]在一些实施例中，功率传送机构包括主感应线圈，其可操作以在电子设备的次感应线圈中诱导电流。
[0023]在一些实施例中，当电子设备安装在电源连接器上时，主感应线圈至少部分环绕电子设备的次感应线圈。
[0024]在一些实施例中，电源连接器可包括传动装置，该传动装置可操作以调节电子设备相对于功率连接器装置的方位。
[0025]在一些实施例中，所述传动装置可包括安装于电源连接器的曲线插座表面上的轮子。当电子设备安装在电源连接器装置上时，该轮子可以与电子设备的曲形接触表面相接触。
[0026]在一些实施例中，电源连接器包括到电子设备的点对点通信接口，并从电子设备接收命令以激活传动装置。
[0027]在一些实施例中，所述传动装置可包括安装于电源连接器上的轮子，以使得该轮子与电子设备的接触表面相接触。电源连接器能够激活传动装置以使轮子旋转，这致使电子设备的方位沿着确定方向而改变。
[0028]在一些实施例中，所述传动装置可包括安装于电源连接器上的磁体，该磁体发出磁场以将电子设备上的设备侧朝电源连接器上的磁体吸引。当电源连接器激活传动装置时，传动装置使电源连接器上的磁体沿确定方向移动，以使磁场将设备侧磁体沿所述确定方向吸引至一新位置。
[0029]在一些实施例中，所述传动装置可安装于电子设备上，电源连接器可以通过发送信号至电子设备激活传动装置。电子设备可通过激活传动装置，以沿确定方向调节电子设备的方位而响应所述信号。
[0030]本发明的一方面提供了一种装置，包括:电源连接器，包括形成半球面的曲形插座表面;电子设备，包括形成半球面的曲形接触表面，该曲形接触表面与所述电源连接器的曲形插座表面配接;设备连接机构，其通过磁场保持所述电子设备的曲形接触表面与所述电源连接器的曲形插座表面的连接，并且该连接使所述电子设备能够以至少三个自由度旋转；以及电能传输机构，当所述电子设备相对于所述电源连接器重新定向时，该电能传输机构保持从所述电源连接器持续地传送电能至所述电子设备。
[0031]在一些实施例中，所述设备连接机构包括所述电源连接器内的磁体、以及所述电子设备上的磁敏材料，该磁敏材料被所述电源连接器内的所述磁体发出的磁场吸引。
[0032]在一些实施例中，所述电子设备包括摄像机装置。
[0033]在一些实施例中，所述电子设备还包括无线电装置，其用于把所述摄像机装置所捕获的视频流发送至位于远程的设备。
[0034]在一些实施例中，所述电子设备还包括:用于所述无线电装置的曲形天线，其中所述曲线天线在所述电子设备的曲形接触表面的周边；以及散热片，所述电子设备的所述曲形接触表面至少部分包围所述散热片。
[0035]在一些实施例中，所述电子设备还包括以下的一个或多个:麦克风、声音再现机构、运动传感器、和光源。
[0036]在一些实施例中，所述电源连接器的曲形插座表面形成凹的半球面;并且所述电子设备的曲形接触表面形成凸的半球面。
[0037]在一些实施例中，所述电源连接器还与所述电子设备交换数据信号，该交换通过以下的一个或多个实现:至少两个电力传导表面，该电力传导表面发送和接收在电力信号上的数据信号；以及在所述曲形插座表面上的一个或多个传导表面，该传导表面与所述电子设备交换独立的数据信号。
[0038]在一些实施例中，进一步包括传动装置，该传动装置调整所述电子设备相对于所述电源连接器的方向。
[0039]在一些实施例中，其中所述电能传输机构包括所述曲形插座表面上的至少两个导电区域以及所述曲形接触表面上的至少两个相应的导电区域，当所述电子设备相对于所述电源连接器重新定向时，所述曲形插座表面上的至少两个导电区域与所述曲形接触表面上的至少两个相应的导电区域保持接触，以便通过所述导电区域保持从所述电源连接器连续地把电能传送至所述电子设备。
[0040]在一些实施例中，所述曲形插座表面上的至少两个导电区域包括位于所述曲形插座表面中心的导电表面、以及位于所述曲形插座表面的偏离中心位置的接触销，而所述曲形接触表面上的至少两个相应的导电区域包括位于所述曲形接触表面的中心的接触销、以及所述曲形接触表面上的包围该接触销的导电表面，所述曲形插座表面中心的导电表面将电能传导至所述曲形接触表面中心的接触销，所述曲形插座表面上的偏离中心位置的接触销将电能传导至所述曲形接触表面上的所述导电表面。
[0041]在一些实施例中，所述曲形插座表面上的至少两个导电区域包括位于所述曲形插座表面中心的接触销、以及位于所述曲形插座表面的包围该接触销的导电表面，而所述曲形接触表面上的至少两个相应的导电区域包括位于所述曲形接触表面的中心的导电表面、以及所述曲形接触表面上的偏离中心位置的接触销，所述曲形插座表面中心的接触销将电能传导至所述曲形接触表面中心的导电表面，所述曲形插座表面上的所述导电表面将电能传导至所述曲形接触表面上的所述偏离中心位置的接触销。
[0042]在一些实施例中，所述电能传输机构包括位于所述电源连接器上的主感应线圈，所述主感应线圈在所述电子设备上的次感应线圈上诱导持续的电流。
[0043]本发明的一方面提供了一种方法，包括:可拆卸地连接电子设备至电源连接器的曲形插座表面，其中所述电子设备能够相对所述电源连接器在至少三个自由度上旋转；当把所述电子设备相对所述电源连接器重新定向时，保持从所述电源连接器至所述电子设备的连续电能供应;使用位于所述电子设备内的收发器建立无线网络连接;使用位于所述电子设备的图像传感器捕获视频流；以及使用所述收发器通过所述无线网络把所述视频流发送至位于远程的设备。
[0044]在一些实施例中，将所述电子设备通过球窝式接合可拆卸地连接至所述电源连接器。
[0045]在一些实施例中，所述可拆卸地连接所述电子设备至所述电源连接器的曲形插座表面包括:将所述电子设备的曲形接触表面放在离所述电源连接器的曲形插座表面足够近处，使所述电源连接器的磁场能够吸引所述电子设备的磁敏元件。
[0046]在一些实施例中，所述保持从所述电源连接器至所述电子设备的连续电能供应包括:当所述电子设备相对于所述电源连接器在三个自由度上旋转时，通过位于所述电源连接器的曲形插座表面和所述电子设备的曲形接触表面之间的至少两个电隔离的接触点提供电能。
[0047]在一些实施例中，所述使用所述收发器通过所述无线网络把所述视频流发送至位于远程的设备包括:通过嵌在所述电子设备内的曲形天线发送射频信号，其中当所述电子设备相对于所述电源连接器在三个自由度上旋转时，所述射频信号通过所述无线网络连接把不间断的视频流发送至位于远程的设备。
[0048]本发明的一方面提供了一种电源连接器装置，包括:曲形插座表面，包括形成半球面的表面，该表面与电子设备的曲形接触表面配接;设备连接机构，其使所述电子设备的曲形接触表面可拆卸地连接至所述电源连接装置的曲形插座表面，同时使所述电子设备能够在至少三个自由度上旋转；电能传输机构，在把所述电子设备相对于所述电源连接器重新定向时，该电能传输机构持续地传送电能至所述电子设备，而无需在所述电源连接器和所述电子设备之间的电线。
[0049]在一些实施例中，所述插座表面形成凹的半球面。
[0050]在一些实施例中，所述设备连接机构包括发出磁场的磁体。
[0051 ]在一些实施例中，进一步包括电磁体，当电流流经所述电磁体时，所述电磁体发出第二磁场，增加所述电源连接器装置和所述电子设备之间的磁力吸引。
[0052]在一些实施例中，所述第二磁场足够强，以防止将所述电子设备从所述电源连接器装置上分离。
[0053]在一些实施例中，所述设备连接机构包括电磁体，当电流流经所述电磁体时，所述电磁体发出磁场。
[0054]在一些实施例中，所述电能传输机构包括:至少两个位于所述插座表面的导电区域，当所述导电区域与所述电子设备的曲形接触表面上的至少两个相应的导电区域接触时，通过所述导电区域把电能传送至所述电子设备。
[0055]在一些实施例中，所述电能传输机构进一步与所述电子设备交换数据信号，该交换通过以下的一个或多个实现:所述至少两个导电区域，该至少两个导电区域发送和接收在电力信号上的数据信号；以及一个或多个位于所述曲形插座表面的附加的导电区域，与所述电子设备交换数据信号。
[0056]在一些实施例中，所述至少两个导电区域包括以下的一个或多个:位于所述曲形插座表面中心的接触销;位于所述曲形插座表面中心的传导表面;位于所述曲形插座表面偏离中心位置的接触销;位于所述曲形插座表面上的形成圆环的传导表面。
[0057]在一些实施例中，所述电能传输机构包括主感应线圈，其在所述电子设备的次感应线圈中诱导电流。
[0058]在一些实施例中，进一步包括传动装置，所述传动装置包括安装于所述电源连接器的曲形插座表面上的轮子，用于调整所述电子设备相对于所述电源连接器装置的方向，其中当所述电子设备安装于所述电源连接器上时，所述轮子与所述电子设备的曲形接触表面接触。
[0059]本发明的一方面提供了一种电子设备，包括:曲形接触表面，包括形成半球面的表面，该表面与电源连接器的曲形插座表面配接;设备连接机构，通过磁场使所述电子设备的曲形接触表面可拆卸地、非机械地连接至所述电源连接器的曲形插座表面；以及电能传输机构，从所述电源连接器至少接收持续传输的电能。
[0060]在一些实施例中，所述设备连接机构未将所述电子设备机械地紧固至所述电源连接器。
[0061]在一些实施例中，所述接触表面为凸的曲形表面。
[0062]在一些实施例中，所述设备连接机构包括发出磁场的磁体。
[0063]在一些实施例中，所述设备连接机构包括磁敏材料，所述磁敏材料被所述电源连接器发出的磁场吸引。
[0064]在一些实施例中，所述电能传输机构包括:位于所述曲形接触表面的至少两个导电区域，当所述导电区域与所述电源连接器的曲形插座表面上的至少两个相应的导电区域接触时，所述导电区域通过至少两个相应的导电区域从所述电源连接器上接收电能。
[0065]在一些实施例中，所述电子设备与所述电源连接器交换数据信号，该交换通过以下的一个或多个实现:所述至少两个导电区域，该至少两个导电区域进一步发送和接收电力信号上的数据信号；以及一个或多个位于所述曲形接触表面的附加的导电区域，该附加的导电区域与所述电源连接器交换数据信号。
[0066]在一些实施例中，所述至少两个导电区域包括以下的一个或多个:位于所述曲形接触表面中心的接触销;位于所述曲形接触表面中心的传导表面;位于所述曲形接触表面偏离中心位置的接触销;位于所述曲形接触表面上的形成圆环的传导表面。
[0067]在一些实施例中，所述电能传输机构包括次感应线圈，该次感应线圈通过所述电源连接器的主感应线圈诱导产生电流。
[0068]在一些实施例中，其进一步包括稳压器，该稳压器从所述次感应线圈接收输入电流，并且转换所述输入电流以得到适合所述电子设备的电力负载的电压。
[0069]在一些实施例中，所述电子设备包括摄像机装置。
[0070]在一些实施例中，所述电子设备还包括无线电装置，其用于把所述摄像机装