用于魔方的供电结构及魔方的制作方法

本发明属于益智玩具领域，具体地来说，是一种用于魔方的供电结构及魔方。

背景技术：

魔方，也称鲁比克魔方块，是一种益智玩具。魔方零件是像卡榫一般互相咬合在一起，不容易因为外力而分开，而且可以由任何材质制作。经过几十年的发展，魔方已是日新月异，目前已衍生多种类型和结构的魔方。

现有的魔方都有一个共同的特点，因其内部结构复杂，空间狭小，不足以安放其它零部件，如：电池、LED灯、马达、喇叭、电路板等，同时也因为魔方是需要能够360度任意旋转，魔方内部的电器元件供电、导电方面非常困难，因此也就更加难以加入新的电子技术。

技术实现要素：

为了克服现有技术的不足，本发明提供了一种用于魔方的供电结构及魔方，利用弹簧作为导电元件，使魔方在任意旋转时仍然能够稳定的给魔方内部的电器元件供电。

本发明的目的通过以下技术方案来实现：

一种用于魔方的供电结构，包括第一弹簧、第二弹簧及第三弹簧；

所述第一弹簧设置在所述魔方外部的魔方块内，所述第一弹簧的一端与设置在所述魔方块内的供电装置的一极电连接；

所述第二弹簧设置在所述魔方内部的与所述魔方块对应的中心轴内，所述第二弹簧的一端与设置在所述中心轴上的第一用电装置的一极电连接；

所述第一弹簧的另一端与所述第二弹簧的另一端通过所述魔方块和所述中心轴之间的连接件电连接；

所述第三弹簧的一端套设在所述中心轴外，并与所述第一用电装置的另一极电连接，所述第三弹簧的另一端与所述供电装置的另一极电连接。

作为对技术方案的改进，所述供电装置包括电源及与所述电源电连接的第一电路板，所述第一弹簧和所述第三弹簧分别与所述第一电路板上相应的触点电连接；和/或，所述第一用电装置包括第二电路板，所述第二弹簧和所述第三弹簧分别与所述第二电路板上相应的触点电连接。

作为对技术方案的改进，所述连接件的一端位于所述魔方块内，所述连接件的另一端位于所述中心轴内，所述第一弹簧的另一端与所述连接件的一端电连接，所述第二弹簧的另一端与所述连接件的另一端电连接。

本发明还提供了一种魔方，包括中心轴和魔方块，所述魔方内还设置有供电结构，所述供电结构包括第一弹簧、第二弹簧及第三弹簧；

所述第一弹簧设置在所述魔方块内，所述第一弹簧的一端与设置在所述魔方块内的供电装置的一极电连接；

所述第二弹簧设置在与所述魔方块对应的中心轴内，所述第二弹簧的一端与设置在所述中心轴上的第一用电装置的一极电连接；

所述第一弹簧的另一端与所述第二弹簧的另一端通过所述魔方块和所述中心轴之间的连接件电连接；

所述第三弹簧的一端套设在所述中心轴外，并与所述第一用电装置的另一极电连接，所述第三弹簧的另一端与所述供电装置的另一极电连接。

作为对技术方案的改进，所述供电装置包括电源及与所述电源电连接的第一电路板，所述第一弹簧和所述第三弹簧分别与所述第一电路板上相应的触点电连接；和/或，所述第一用电装置包括第二电路板，所述第二弹簧和所述第三弹簧分别与所述第二电路板上相应的触点电连接。

作为对技术方案的改进，所述连接件的一端位于所述魔方块内，所述连接件的另一端位于所述中心轴内，所述第一弹簧的另一端与所述连接件的一端电连接，所述第二弹簧的另一端与所述连接件的另一端电连接。

作为对技术方案的改进，所述第一用电装置包括发音元件和/或发光元件。进一步地，又和/或是无线充电模块及其它智能模块。

作为对技术方案的改进，所述魔方块内设置有第二用电装置，所述第二用电装置包括发音元件和/或发光元件。

作为对技术方案的改进，所述魔方块的外表面设置有充电插口，用于给所述供电装置充电；和/或，所述魔方块内设置有控制单元，用于控制所述供电结构。

作为对技术方案的改进，所述魔方为三阶魔方，所述魔方块为所述魔方外表面的中心块。

本发明的有益效果：以弹簧作为导电元件，借助弹簧的张力及可自由伸缩的特点，当魔方在任意方向旋转时，弹簧始终与供电结构中的其他部件保持电连接，使供电结构始终能够导电，最终实现了稳定的向魔方内部的电器元件供电。

为使本发明的上述目的、特征和优点能更明显易懂，下文特举较佳实施例，并配合所附附图，作详细说明如下。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，应当理解，以下附图仅示出了本发明的某些实施例，因此不应被看作是对范围的限定，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他相关的附图。

图1是本发明实施例中用于魔方的供电结构的爆炸图；

图2是本发明实施例中用于魔方的供电结构的剖面图；

图3是本发明实施例中用于魔方的供电结构的轴测图；

图4是本发明实施例中魔方的轴测图；

图5是本发明实施例中魔方的正视图；

图6是本发明实施例魔方的剖面图。

主要元件符号说明：

1-魔方块面盖，2-存储卡，3-第一电路板，4-发音元件，5-第一弹簧，6-连接件，7-第四弹簧，8-魔方块壳体，9-第三弹簧，10-第二电路板，11-第二弹簧，12-中心轴，13-发光元件，14-电源，15-开关，16-充电接头插座，17-开关孔，18-充电插口，19-存储卡插口，20-出音孔，21-扣钩，22-触点。

具体实施方式

为了便于理解本发明，下面将参照相关附图对用于魔方的供电结构及魔方进行更全面的描述。附图中给出了用于魔方的供电结构及魔方的优选实施例。但是，用于魔方的供电结构及魔方可以通过许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施例。相反地，提供这些实施例的目的是使对用于魔方的供电结构及魔方的公开内容更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本文所使用的术语“垂直的”、“水平的”、“左”、“右”以及类似的表述只是为了说明的目的。

除非另有定义，本文所使用的所有的技术和科学术语与属于本发明的技术领域的技术人员通常理解的含义相同。本文中在用于魔方的供电结构及魔方的说明书中所使用的术语只是为了描述具体的实施例的目的，不是旨在限制本发明。本文所使用的术语“及/或”包括一个或多个相关的所列项目的任意的和所有的组合。

实施例1

参见图1、图4，本实施例提供了一种魔方，作为示例性的说明，本实施例中具体介绍了三阶魔方，其中心结构为六根分别沿前、后、左、右、上、下垂直设置且相交于魔方中心的中心轴12。实际上，本实施例中的魔方也可以据此供电、导电原理衍生其它类型的魔方。

本实施例中的魔方还包括魔方块，魔方块为中空结构，魔方块由位于魔方表面的魔方块面盖1和位于魔方块内部的魔方块壳体8构成，魔方块面盖1扣合在魔方块壳体8一侧的开口上。

魔方还包括供电结构，该供电结构包括第一弹簧5、第二弹簧11及第三弹簧9。第一弹簧5、第二弹簧11及第三弹簧9的材质均为导电材料，优选不锈钢材料。

参见图2，第一弹簧5设置在至少一个魔方块内，对于三阶魔方而言，优选设置在魔方至少一个外表面的中心块内。第一弹簧5的一端与设置在魔方块壳体8内的供电装置的一极电连接。在本实施例中，该电连接的具体方式优选焊接，即第一弹簧5的一端与供电装置的一极上的相应触点(图中未示出)焊接在一起。在本实施例中，供电装置的主体为电源14，电源14可以是锂电池，也可以是其他类型的电池。优选地，供电装置上的触点是铜箔。

参见图1、图2及图3，第二弹簧11设置在与魔方块对应的中心轴12内，第二弹簧11的一端与设置在中心轴12上的第一用电装置的一极电连接，该电连接的具体方式优选焊接，即第二弹簧11的一端与第一用电装置的一极上的相应触点焊接在一起。优选地，供电装置上的触点是铜箔。

在本实施例中，第一用电装置的主体为发光元件13或者发音元件4。发光元件13可以是LED灯或其他形式的发光元件。由于LED灯节能且灯光色彩丰富，本实施例中优选LED灯，可以进一步选择为LED三色灯，使发音元件13可以发出多种颜色的灯光。在本实施例中，发音元件4优选为喇叭。

第一弹簧5的另一端与第二弹簧11的另一端通过魔方块和中心轴12之间的连接件6电连接。在本实施例中，连接件6由导电材质制成，优选不锈钢材料，且该电连接的具体方式优选焊接。参见图2，连接件6的一端位于魔方块内，连接件6的另一端位于中心轴12内，第一弹簧5的另一端与连接件6的一端焊接在一起，第二弹簧11的另一端与连接件6的另一端焊接在一起。由于第一弹簧5、连接件6及第二弹簧11均由导电材料制成，且三者顺次焊接连接，由此实现第一弹簧5的另一端与第二弹簧11的另一端通过魔方块1和中心轴12之间的连接件6电连接。

参见图1、图2，连接件6构造为螺钉形式，其具有一头部及一杆部。连接件6的头部位于魔方块壳体8内，魔方块壳体8背离魔方块面盖1的一侧设有开口，且连接件6的头部的尺寸大于该开口的尺寸。由此，连接件6的头部不能从该开口中脱出。如此设计具有使魔方块与连接件6之间可相对滑动和转动，但二者无法分离的效果。

参见图1、图2，连接件6的杆部尾端设有外螺纹。中心轴12构造为空心圆柱状，且中心轴12的内壁表面设置有内螺纹。连接件6上的外螺纹与中心轴12上的内螺纹相匹配，用于将连接件6和中心轴12固定。由此，魔方块以可滑动和转动的方式与中心轴12连接。

参见图1-3，第三弹簧9的一端套设在中心轴12外，并与第一用电装置的另一极电连接，第三弹簧9的另一端与供电装置的另一极电连接。具体地，第三弹簧9的一端与第一用电装置的另一极上的触点22焊接在一起。第三弹簧9的另一端穿过魔方块壳体8后与供电装置的另一极上的触点焊接在一起。上述电连接的具体方式优选焊接，优选地，供电装置上的触点是铜箔。

此外，关于第三弹簧9的另一端与供电装置的另一极电连接的具体方式，除了图1-3示出的上述方式外，本领域还有其它方式，例如在魔方块壳体8上设置触点，第三弹簧9的另一端与该触点电连接，该触点通过导线与供电装置的另一极电连接。

优选地，魔方块内还设置有第四弹簧7，第四弹簧7套装在连接件6上。当魔方块在外力的作用下朝远离中心轴12的方向滑动时，第四弹簧7一端与连接件6的头部抵接，另一端与魔方块壳体8的内壁抵接。当外力消失后，魔方块在第四弹簧7的张力的作用下自动回复到滑动的初始位置。

在本实施例中，设置有供电结构的魔方块和中心轴12的数量是可选地。以三阶魔方为例，图1-3示出了设置有供电结构的魔方块和中心轴12的数量为一个的情况。图6示出了设置有供电结构的魔方块和中心轴12的数量为多个的情况。

在本实施例中，如图4-6所示，对于三阶魔方而言，设置有供电结构的魔方块优选为魔方外表面的中心块。对于其他阶魔方(图中未示出)，由于中心轴的位置并不一定对应魔方外表面的中心块，因而设置有供电结构的魔方块是本领域技术人员可根据中心轴和魔方块的实际位置对应情况酌情进行选择的。

本实施例提供的魔方的供电结构的具体供电原理是，供电装置中电源的一极通过第一弹簧5、连接件6、第二弹簧11导通到魔方的中心轴12上的第一用电装置，第一用电装置又经第三弹簧导通到电源的另一极，由此形成闭合回路。借助弹簧的张力及可自由伸缩的特点，魔方在任意方向旋转时，弹簧始终与供电结构中的其他部件保持电连接，使供电结构始终能够导电，最终实现了稳定的向魔方内部的电器元件供电。

实施例2

参见图1、图2，本实施例与实施例1的区别在于，除了电源14外，供电装置还包括与电源14电连接的第一电路板3。该电连接的具体连接方式是，电源14正、负极通过导线接入电路板3。优选地，电源14被固定在电路板3上。优选地，第一电路板3由PCB板构成。

第一弹簧5和第三弹簧9分别与第一电路板3上相应的触点电连接。优选地，第一电路板3上的触点是铜箔。

优选地，本实施例中的第一用电装置包括第二电路板10，第二弹簧11和第三弹簧9分别与第二电路板10上相应的触点22电连接。该电连接的具体连接方式优选焊接，即第二弹簧11和第三弹簧9分别与第二电路板10上相应的触点22焊接在一起。优选地，第二电路板10由PCB板构成。优选地，第二电路板10上的触点22是铜箔。

在本实施例中，第二电路板10中心设置有孔，第二电路板10套装在中心轴12上，并与中心轴12固定连接。二者固定的方式可以是焊接，也可以可拆卸式的固定连接。

图1、图2示出了一种第二电路板10以可拆卸的方式套装在中心轴12上的类型。套接第二电路板10的中心轴12的相邻中心轴上设置有扣钩21，扣钩21卡接在第二电路板10的外边缘上，防止第二电路板10脱落。为了保证紧固效果，设置有扣钩21的中心轴的数量至少为两个。

需要特别说明的是，如图6所示，当设置有供电结构的魔方块和中心轴12的数量为多个时。如果第二电路板10以可拆卸的方式套装在中心轴12上，为了避免结构之间产生干涉，应当避免使用扣钩21，而采用其他可拆卸的链接方式，例如螺纹连接。

电路板，尤其是PCB板，是电子元器件电气连接的提供者。本实施例中通过在供电装置和/或第一用电装置中设置电路板，提高了魔方内供电结构的稳定性、集成度，而且便于安装、拆卸各种电器元件，为后续对魔方的功能进行扩展提供了条件。

实施例3

参见图1、图2，本实施例与实施例1、实施例2的区别在于，除了设置在中心轴12上的第一用电装置外，魔方块中设置有第二用电装置。第二用电装置为发光元件13或者发音元件4，也可以是其它电器元件。

在本实施例中，第一用电装置和第二用电装置上电器元件的类型是可选的，二者可以是相同类型的电器元件，也可以是不同类型的电器元件。例如，第一用电装置和第二用电装置可以都是发光元件，都是发音元件，或者其中一个是发光元件而另一个是发音元件。

此外，第一用电装置、第二用电装置上电器元件的数量也是可选的，可以仅具有一个，也可以有若干个。

优选地，第二用电装置上设置的电器元件为发音元件4，第一用电装置设置的电器元件为发光元件13。优选地，发音元件4固定在第一电路板3上，发光元件13固定在第二电路板3上。

进一步地，参见图1、图5，魔方块面盖1上设置若干个出音孔20，以便于发音元件4发出的声音能够传播到魔方外部。

实施例4

与前述实施例相比，本实施例中电源14为可充电式的。参见图1、图5，魔方块面盖1上设置有充电插口18，第一电路板3设置有充电接头插座16，将外部电源上带有的插头插入充电接头插座16，即可给电源14充电。

进一步地，魔方块内设置有控制单元，用于控制魔方内的各种电器。优选地，控制单元包括控制芯片(图中未示出)，控制芯片固定在第一电路板3上。

进一步地，参见图1、图5，魔方块面盖1上设置有存储卡插口19，用于插入存储卡2。第一电路板3上设置有对应的存储卡插座，用于插入存储卡2。在本实例中，存储卡2的类型为TF型存储卡或SD型存储卡。存储卡2的作用是存储数据以及使控制单元读取存储卡2中的数据进而控制发音元件4、发光元件13等电器元件。存储的数据为声音类型、灯光类型、时长等。控制单元可控制发光元件13及发音元件4安装预设的方式工作。

进一步地，参见图1、图2，第一电路板3上设置有开关15，用于控制供电结构的通断。魔方块面盖1上设置有开关孔17，开关孔17的位置与开关15对应，使开关15上的按钮或手柄露出开关孔17，方便操作者在魔方外部操作开关15。

在这里示出和描述的所有示例中，任何具体值应被解释为仅仅是示例性的，而不是作为限制，因此，示例性实施例的其他示例可以具有不同的值。

应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。

以上所述实施例仅表达了本发明的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对本发明专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本发明的保护范围。因此，本发明专利的保护范围应以所附权利要求为准。