可换电池式智能中轴和智能魔方的制作方法

本实用新型涉及智能魔方技术领域，特别是涉及一种可换电池式智能中轴和智能魔方。

背景技术：

智能魔方是一种通过传感器实时感知魔方状态及旋转信号，并将实时状态和旋转信号等信息进行处理、存储及发送到外部设备的一种新型电子魔方。其中，魔方的智能中轴是一个智能魔方最核心的部分，其能够检测魔方每个魔方面的旋转信息，获取魔方整体的实时状态，以及和魔方外部的电子设备实时通信。由于智能魔方需要具备信息处理、信息存储和通信等诸多功能，智能魔方存在耗电量大、耗电快的问题，常常出现仅仅用了一小段时间就需暂停一段时间用于充电，导致玩家不得不停止继续使用该智能魔方。因此，传统的智能魔方存在着使用不方便的问题。

技术实现要素：

基于此，有必要针对使用不方便的问题，提供一种可换电池式智能中轴和智能魔方，该可换电池式智能中轴能够实现电池的可拆卸安装，无需进行充电以及无需因充电停止使用一段时间，方便玩家的使用。

一种可换电池式智能中轴，包括：核心、传感器和主控模块，所述核心包括具有空腔的壳体，所述主控模块安装于所述空腔内，所述传感器与所述主控模块电性连接，所述传感器安设于所述核心；

其中，所述空腔还用于安装电池，所述壳体设有供所述电池进出的缺口，所述缺口与所述空腔连通；或者，所述壳体的外部用于安装电池，所述壳体设有通孔，以使所述空腔通过所述通孔与所述壳体的外部连通。

上述可换电池式智能中轴中，传感器用于检测智能魔方的魔方层的转动信号，主控模块根据传感器获取各个魔方层的转动信号，并计算得到智能魔方的实时状态。其中，电池可拆卸地安装于空腔内或壳体的外部，该电池能通过导电件与位于空腔内的主控模块电连接，从而为主控模块及其他与主控模块电连接的耗电部件提供电能，保障智能魔方正常使用。当智能魔方电量不足时，玩家可拆下旧电池，换上新电池，即可立刻继续使用该智能魔方，无需进行充电以及无需停止使用一段时间，方便玩家的使用。

在其中一个实施例中，所述可换电池式智能中轴还包括导电件，所述导电件分别与所述电池和所述主控模块电连接，所述电池通过所述导电件为所述主控模块提供电能。

在其中一个实施例中，所述空腔内设有用于所述电池可拆卸安装的安装位；

其中，所述缺口位于所述安装位的正上方，以使所述电池通过所述缺口可竖直地安装到所述安装位上；或者，所述缺口位于所述安装位的斜上方，以使所述电池通过所述缺口可倾斜地安装到所述安装位上；再或者，所述缺口与所述安装位位于同一水平面，以使所述电池通过所述缺口可水平地安装到所述安装位上。

在其中一个实施例中，所述可换电池式智能中轴还包括电池盖，所述电池盖活动安装于所述缺口处，所述电池盖可打开或闭合所述缺口。

在其中一个实施例中，所述缺口位于所述安装位的斜上方，所述电池盖靠近所述空腔的一侧设有挤压斜面，所述电池盖在闭合所述缺口的过程中，所述挤压斜面抵触所述电池，以使所述电池沿所述挤压斜面滑行至所述安装位。

在其中一个实施例中，所述电池盖设有第一平面，所述电池盖闭合所述缺口时，所述第一平面抵触所述电池的端面。

在其中一个实施例中，所述缺口位于所述安装位的斜上方，所述壳体的内壁或所述导电件设有第一弹片，所述第一弹片驱动所述电池由所述安装位移动至所述缺口处。

在其中一个实施例中，所述壳体的内壁设有插槽，所述导电件可拆卸地安装于所述插槽中。

在其中一个实施例中，所述插槽的一侧侧壁设有夹块，所述夹块和所述插槽的另一侧侧壁共同夹持所述导电件。

在其中一个实施例中，所述导电件设有支撑部和用于导电的第二弹片，所述第二弹片的顶端设有用于抵触所述主控模块或所述电池的弹性部，所述支撑部的顶端高度位于所述弹性部的弹性移动范围内。

在其中一个实施例中，还包括电池，所述电池通过所述缺口可拆卸地安装到所述空腔内，所述空腔为球形空腔，所述电池安装于所述球形空腔的中部。

在其中一个实施例中，还包括电池，所述电池通过所述缺口可拆卸地安装到所述空腔内，所述电池为纽扣电池。

一种智能魔方，包括魔方块和上述可换电池式智能中轴，所述魔方块安装于所述可换电池式智能中轴，所述魔方块拼接形成若干魔方层，所述传感器用于检测所述魔方层的转动信号。

上述智能魔方使用时，电池可拆卸地安装于空腔内或壳体的外部，该电池能为主控模块及其他与主控模块电连接的耗电部件提供电能，保障智能魔方正常使用。当智能魔方电量不足时，玩家可拆下旧电池，换上新电池，即可立刻继续使用该智能魔方，无需进行充电以及无需停止使用一段时间，方便玩家的使用。

附图说明

图1为本实用新型实施例一中智能魔方的结构示意图；

图2为图1中所述智能魔方的可换电池式智能中轴的结构示意图；

图3为图2中所述智能中轴的内部结构示意图；

图4为图2中所述智能中轴的电池的安装示意图一；

图5为图2中所述智能中轴的电池的安装示意图二；

图6为图2中所述智能中轴的电池盖的连接示意图；

图7为图3中所述智能中轴的导电件的安装示意图；

图8为图7中所述智能中轴的第一半壳的结构示意图；

图9为图7中所述智能中轴的其中一个导电件的结构示意图；

图10为图7中所述智能中轴的另一个导电件的结构示意图；

图11为图2中所述智能中轴的传感器的结构示意图；

图12为本实用新型实施例二中智能魔方的结构示意图；

图13为本实用新型实施例三中可换电池式智能中轴的结构示意图；

图14为本实用新型实施例四中智能魔方的结构示意图。

100、核心，110、壳体，111、空腔，112、缺口，113、通孔，114、安装位，115、插槽，116、夹块，117、第一半壳，118、第二半壳，119、第二平面，1120、安装槽，120、连杆，200、传感器，210、接触式传感器的定子，211、公共信号圈，212、角度信号圈，220、接触式传感器的转子，221、第一触电脚，222、第二触电脚，310、主控模块，320、蜂鸣器，400、电池，500、导电件，510、第一弹片，520、支撑部，530、第二弹片，531、弹性部，600、电池盖，610、挤压斜面，620、第一平面，700、紧固件，20、魔方块。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

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。本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

实施例一

图1显示本实用新型实施例一中的智能魔方的结构示意图。结合图1和图2，该智能魔方，包括魔方块20和可换电池式智能中轴，魔方块20安装于可换电池式智能中轴，魔方块20拼接形成若干魔方层。其中，魔方块20包括中心块、角块或棱块中的一种或多种。智能魔方可以是二阶魔方、三阶魔方、高阶魔方或异型魔方。

请一并参阅图3，上述可换电池式智能中轴包括核心100、传感器200和主控模块310。核心100包括具有空腔111的壳体110，主控模块310安装于空腔111内，传感器200与主控模块310电性连接，传感器200安设于核心100。传感器200用于检测魔方层的转动信号。空腔111还用于安装电池400，壳体110设有供电池400进出的缺口112，缺口112与空腔111连通。

上述可换电池式智能中轴中，传感器200用于检测智能魔方的魔方层的转动信号，主控模块310根据传感器200获取各个魔方层的转动信号，并计算得到智能魔方的实时状态。其中，电池400可拆卸地安装于空腔111内，该电池400与位于空腔111内的主控模块310电连接，从而为主控模块310及其他与主控模块310电连接的耗电部件提供电能，保障智能魔方正常使用。当智能魔方电量不足时，玩家可拆下旧电池400，换上新电池400，即可立刻继续使用该智能魔方，无需进行充电以及无需停止使用一段时间，方便玩家的使用。

此外，传统智能魔方的中轴需要具备充电功能，则需要配置有复杂的外部充电结构和设备，同时需要在中轴内做复杂的充电保护电路和剩余电量识别电路，电源自漏电比较高、容量小，续航时间段，不仅成本高，而且制造难度大。而本申请的可换电池式智能中轴可以大大简化魔方中轴的整体结构和加工制造成本。

具体地，参见图3，可换电池式智能中轴还包括电池400。电池400通过缺口112可拆卸地安装到空腔111内。由于智能中轴的内部空间有限，导致电池400的尺寸受到限制，相应地，电池400的容量有限，通过更换电池400，能够提高智能中轴的使用时间，方便玩家的使用。

其中，空腔111为球形空腔(比如，空腔111为标准球状、或类球状)，电池400安装于球形空腔的中部。由于球形空腔的中部尺寸大，可容纳大尺寸的电池400，相应地，电池400的尺寸可设计得更大，电池400的容量相应增大，能够提高智能中轴的续航时间，减少更换电池400的频率，方便玩家的使用。可选地，电池400的尺寸与球形空腔的中部尺寸相适配，以尽量提高电池400的尺寸，增大电池400的容量。

具体地，电池400为大容量电池。电池400可选为纽扣电池、石墨烯电池或可充电的锂电池。大容量电池能够提高智能中轴的续航时间，减少更换电池400的频率，方便玩家的使用，提高使用舒适度。此外，电池400选为纽扣电池。纽扣电池技术成熟，质量稳定，便于运输和储存，尤其是在长时间的海运过程中，能够保证运输过程的安全。并且，纽扣电池的成本较低，可进一步降低智能中轴的成本。相对而言，纽扣电池容量大，尺寸与球形空腔相适配，能够尽可能地利用球形空腔的空间，提高自身的体积，提高容量。

在前述实施例的基础上，结合图3、图4、图7、图9和图10，可换电池式智能中轴还包括导电件500。导电件500分别与电池400和主控模块310电连接，电池400通过导电件500为主控模块310提供电能。导电件500可选为金属片或导电线。

具体地，结合图3和图4，空腔111内设有用于电池400可拆卸安装的安装位114。可以理解，安装位114可以是位于空腔111内相对独立的一个腔室结构，也可以是位于空腔111内的支撑台阶或其他支撑结构，以实现电池400的可拆卸放置。

进一步地，请一并参阅图5和图6，缺口112位于安装位114的斜上方，以使电池400通过缺口112可倾斜地安装到安装位114上。结合图1，在智能魔方中，壳体110的外部安装有多个魔方块20。当安装位114位于空腔111的中部时(尤其是空腔111为球形空腔时，由于球形空腔的中部尺寸大，可容纳大尺寸大容量的电池400)，若缺口112位于安装位114的斜上方，则只需要拆卸位于智能魔方上层的少数魔方块20，该缺口112便外露，方便玩家进行电池400的更换。

可以理解，在其他实施例中，缺口112可选为位于安装位114的正上方(参见下文的实施例三)，以使电池400通过缺口112可竖直地安装到安装位114上。或者，缺口112可选为与安装位114位于同一水平面，以使电池400通过缺口112可水平地安装到安装位114上(参见下文的实施例四)。

进一步地，结合图3，可换电池式智能中轴还包括电池盖600。电池盖600活动安装于缺口112处，电池盖600可打开或闭合缺口112。电池400更换完毕后，电池盖600闭合该缺口112，对空腔111内的电池400、主控模块310以及其他部件起到保护作用。可以理解，在其他实施例中，缺口112处可不设置有电池盖600。由于电池400可拆卸地稳定安装在安装位114，比如粘接、卡接等方式实现固定在安装位114，则该缺口112可不封闭，电池400不会脱落出来，不会影响智能魔方的正常使用。

可选地，参见图6，电池盖600可分离地安装在缺口112处。比如，电池盖600通过紧固件700安装到壳体110上，以闭合该缺口112。当然，电池盖600还可以是螺纹连接或卡扣连接在壳体110上。可以理解，在其他实施例中，电池盖600还可以是可翻转地安装在缺口112处(类似门的铰接安装方式)；或者，可旋转地安装在缺口112处；再或者，可抽拉地安装在缺口112处(参见图14)。

在前述实施例的基础上，结合图3和图5，缺口112位于安装位114的斜上方，电池盖600靠近空腔111的一侧设有挤压斜面610，电池盖600在闭合缺口112的过程中，挤压斜面610抵触电池400，以使电池400沿挤压斜面610滑行至安装位114。电池400倾斜安装过程中，电池400通过缺口112后不能贴合在安装位114上。如此，电池盖600在闭合缺口112过程中，电池盖600的挤压斜面610能够抵触电池400，推动电池400下移，以使电池400沿挤压斜面610滑行至安装位114，顺利准确地落在安装位114上，方便玩家进行电池400更换。

具体地，结合图3和图5，电池盖600设有第一平面620。电池盖600闭合缺口112时，第一平面620抵触电池400的端面。电池400安装到安装位114后，同时受到电池盖600的第一平面620支撑，能够更稳定地安装在空腔111内，保证电池400与导电件500之间的良好接触，提高使用舒适度。

此外，如图3所示，壳体110包括相互连接的第一半壳117和第二半壳118。第一半壳117和第二半壳118可拆卸连接(具体地，通过螺丝连接)，形成空腔111，便于主控模块310的安装。第一半壳117设有该安装位114和缺口112。参见图8，壳体110的内壁还设有第二平面119。第二平面119抵触电池400的端面。如此，电池400安装到安装位114后，同时受到第一平面620和第二平面119的支撑，能够更稳定地安装在空腔111内。第一平面620和第二平面119与电池400的端面相贴合。当电池400的端面为平面时，第一平面620和第二平面119位于同一水平面。

具体地，结合图3、图4、图5、图7和图9，缺口112位于安装位114的斜上方，壳体110的内壁或导电件500设有第一弹片510，第一弹片510驱动电池400由安装位114移动至缺口112处。如此，电池400采用倾斜安装的方式时，第一弹片510能够将电池400从安装位114推送至缺口112处，从而方便玩家从缺口112处取出电池400，便于电池400的更换，方便玩家的使用，提高使用舒适度。当导电件500设有第一弹片510，第一弹片510可选为导电弹片或绝缘弹片(比如，塑料弹片)。其中，第一弹片510为导电弹片时，第一弹片510与电池400弹性接触，相互抵触，保证导电件500与电池400之间接触良好。

此外，电池盖600在闭合缺口112的过程中，挤压斜面610能够推动电池400克服第一弹片510的弹力，顺利地安装在安装位114上。

在前述实施例的基础上，图3、图7和图8，壳体110的内壁设有插槽115，导电件500可拆卸地安装于插槽115中。导电件500插接在壳体110的内壁中，方便拆装，且连接紧固。

其中，导电件500为两个。一个导电件500的一端与电池400的正极接触，另一端与主控模块310接触。另一个导电件500的一端与电池400的负极接触，另一个与主控模块310接触。电池400、主控模块310和两个导电件500形成一个电路回路。

具体地，结合图7和图8，插槽115的一侧侧壁设有夹块116，夹块116和插槽115的另一侧侧壁共同夹持导电件500。如此，插槽115的宽度无需刚好匹配导电件500的厚度，插槽115的宽度尺寸可以设计得更大。更大宽度尺寸的插槽115容易生产制造，避免窄的插槽115在冲压制造过程中模具的损坏。其中，夹块116可以为两个以上，两个以上夹块116间隔设置在插槽115上。

具体地，结合图7、图9和图10，导电件500设有支撑部520和用于导电的第二弹片530，第二弹片530的顶端设有用于抵触主控模块310或电池400的弹性部531，弹性部531用于实现导电件500与主控模块310或电池400之间良好地电导通。支撑部520的顶端高度位于弹性部531的弹性移动范围内。如此，当主控模块310或电池400抵触到弹性部531时，弹性部531发生弹性移动，保证第二弹片530与主控模块310或电池400之间接触良好。并且，支撑部520的顶端高度位于弹性部531的弹性移动范围内，能够防止弹性部531过渡变形，避免弹性部531发生塑性变形，失去弹力。比如，当主控模块310抵触弹性部531后，继续压迫弹性部531时，会抵触到支撑部520，避免弹性部531继续变形。主控模块310抵触支撑部520，将带动整个导电件500整体移动，也能推动导电件500顺利在插槽115中安装到位。

在前述实施例的基础上，传感器200安设在核心100上的方式很多。传感器200可安装在壳体110的内部、外部或内壁中。当核心100包括连杆120时，传感器200也可选择安装在连杆120上。

结合图2和图11，具体地，传感器200包括定子和转子。定子安设在核心100上，转子被配置为能与智能魔方的魔方层同步转动，从而使得转子能够随魔方层相对于定子转动，进而传感器200获取魔方层的转动信号。主控模块310依据魔方层的转动信号，计算出魔方的状态信号，状态信号用于表征魔方中各个魔方块20之间的相对位置关系，即魔方实现智能化。

传感器200可选为接触式传感器、电磁传感器和光电传感器中的一种。

其中，参见图11，接触式传感器的定子210包括公共信号圈211和与公共信号圈211同轴且绝缘的角度信号圈212，接触式传感器的转子220为导电元件，导电元件包括第一触电脚221和第二触电脚222，第一触电脚221用于与公共信号圈211接触，第二触电脚222用于在智能魔方的魔方层转动时与角度信号圈212的不同位置接触，从而获取魔方层的转动信号。当魔方层发生转动时，第一触电脚221始终与公共信号圈211压合且保持相对滑动接触。第二触电脚222始终与角度信号圈212压合且保持相对滑动接触。接触式传感器的转子220将随魔方层一起转动，接触式传感器的转子220上导电元件的位置发生变化，使得接触式传感器200的公共信号圈211和角度信号圈212之间的连接关系发生变化，从而可生成不同的信号，实现主控模块310感知魔方层的转动信号。

对于电磁传感器而言，电磁传感器的转子为多个磁铁，各个磁铁的磁场强度互不相同，电磁传感器的定子为磁敏传感器件。磁敏传感器可选为霍尔感应器、磁敏二极管、磁敏电阻器或专用集成电路等。当内层转动魔方层或外层转动魔方层转动时，磁敏传感器经过不同磁铁时，产生不同的电压，根据电压的不同，获取魔方层的转动信号。

对于光电传感器而言，光电传感器的转子包括光源和安装在光源下方的挡板，挡板设有一通光口，光电传感器的定子为多个光线接收器。当挡板随着内层转动魔方层或外层转动魔方层转动时，通光口转动至对准不同的光线接收器，则光线接收器能接收光源的光线，获取魔方层的转动信号。

进一步地，参见图3，壳体110内还安装有输出模块和/或移动感知模块。

其中，输出模块与主控模块310电性连接，主控模块310根据智能魔方的状态信号驱动输出模块产生对应的输出模式，增加魔方与玩家之间的互动。比如，主控模块310根据智能魔方的状态信号，获取智能魔方处于何种情境模式——比如属于开始启动模式、复原完成模式或剩余时间不足的告警模式。输出模块可选为发光元件、发声元件或振动元件。发声元件可选为蜂鸣器320。该发光元件以灯光来表达具体的情境模式。振动元件可选为机电驱动元件，机电驱动元件以振动来表达具体的情境模式。

移动感知模块与主控模块310电性连接，移动感知模块用于开启或关闭主控模块310，以及用于感知智能魔方的整体移动量和整体翻转角度。可选地，移动感知模块为加速度传感器、震动开关或触摸开关。当智能魔方被玩家拾起时，移动感知模块开启主控模块310，使得主控模块310开始工作。当智能魔方被玩家放下后，移动感知模块关闭主控模块310，使得主控模块310进入休眠状态。

此外，移动感知模块为加速度传感器、地磁传感器或陀螺仪时，移动感知模块可感知智能魔方的整体移动量和整体翻转角度，进而感知智能魔方的实时空间姿态，便于玩家通过显示器用同一个视角观看到智能魔方的实时空间姿态。

实施例二

实施例二与实施例一的区别在于，电池400安装在壳体110的外部。

具体地，结合图12，可换电池式智能中轴包括核心100、传感器200和主控模块310。核心100包括具有空腔111的壳体110，主控模块310安装于空腔111内，传感器200与主控模块310电性连接，传感器200安设于核心100。传感器200用于检测魔方层的转动信号。壳体110的外部用于安装电池400，壳体110设有通孔113，以使空腔111通过通孔113与壳体110的外部连通。

上述可换电池式智能中轴中，传感器200用于检测智能魔方的魔方层的转动信号，主控模块310根据传感器200获取各个魔方层的转动信号，并计算得到智能魔方的实时状态。其中，电池400可拆卸地安装于壳体110的外部。导电件500的一端与该电池400电连接，另一端穿过通孔113后与位于空腔111内的主控模块310电连接，从而电池400实现为主控模块310及其他与主控模块310电连接的耗电部件提供电能，保障智能魔方正常使用。当智能魔方电量不足时，玩家可拆下旧电池400，换上新电池400，即可立刻继续使用该智能魔方，无需进行充电以及无需停止使用一段时间，方便玩家的使用。

请继续参阅图12，壳体110的外部设有容纳电池400的安装槽1120。电池400可拆卸地设置在该安装槽1120内。

实施例三

实施例三与实施例一的区别在于，缺口112位于安装位114的上方。电池400竖直地安装到安装位114上。

具体地，结合图13，空腔111内设有安装位114，壳体110设有缺口112，缺口112位于安装位114的上方。电池400通过该缺口112竖直地安装到安装位114上。

实施例四

实施例四与实施例一的区别在于，缺口112与安装位114位于同一水平面。电池400水平地安装到安装位114上。

具体地，结合图14，其中，该智能魔方为二阶魔方，部分魔方块20拆除，以便于观察电池400的安装。缺口112和安装位114位于同一个水平面。电池400可水平地安装到安装位114上。电池盖600滑动抽拉式设置在安装位114处，便于电池400的更换。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

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