CN107257151B - 一种自动调整对接的磁吸充电装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种自动调整对接的磁吸充电装置，包括与外部电源电连接的充电座、以及与电设备电连接的充电头，该充电座包括引导单元、以及至少一馈电单元，该馈电单元包括与外部电源电连接的馈电板、以及固定设置在该馈电板的第一磁体，至少二引导单元固定设置在该馈电板和该充电头的间隔距离内，该至少二引导单元形成一具有导入口的倾斜引导面，该倾斜引导面的导入口靠近且大致正对该馈电板，且该导入口口径大于该充电头的宽度。本发明的磁吸充电装置连接十分容易、便捷，只要在充电座的小范围将插头竖直落下，就能被充电座内的磁吸装置引导并捕捉，同时能将电路接通。

Description

一种自动调整对接的磁吸充电装置

技术领域

本发明涉及充电技术领域，尤其涉及一种自动调整对接的磁吸充电装置。

背景技术

随着科学技术和信息技术的不断进步发展，各种电子设备变得越来越智能，加之当今社会信息的网络化，人们的日常生活越来越离不开电子设备，尤其是手机，更是需要随身携带。随之而来的问题就是电子设备的耗电量增大，许多人在使用电子设备时需要每日对电子设备进行充电，有的甚至每日进行多次充电。目前，大多数电子设备通过连接线进行充电，充电时将连接线***到电子设备的充电接口内，连接线与电子设备的充电接口频繁的插拔，使得电子设备的充电接口容易出现老化、松动等问题，影响电子设备的使用寿命和使用体验；此外，在对电子设备充电时，较长或较多的连接线会使得周边非常杂乱，也让一些电子设备使用者感到烦恼。另外，有些充电装置主要通过无线发射线圈与无线接收线圈来传输电能，充电时无线发射线圈与无线接收线圈对齐，线圈需通过手动操作对准，且极易由于晃动出现偏移，影响充电效率，而且无线充电存在电能损耗大和发热较大的问题。

为解决上述问题，市场上已经出现了应用电磁感应原理设计的电子设备无线充电装置，但是这种电子设备无线充电装置仍然存在着需要手动将充电插头置于充电座附近，并不能解决一些特殊环境下的用电连接难题，而且日用可能出现人工插拔电路带来的漏电伤人隐患。

发明内容

本发明旨在提供一种用电器供电以及数据传输的便捷连接方式以及相应的连接设备。

为了实现上述目的，本发明采取的技术方案为：

本发明提供的一种自动调整对接的磁吸充电装置，包括与外部电源电连接的充电座、以及与电设备电连接的充电头，该充电座包括引导单元、以及至少一馈电单元，该馈电单元包括与外部电源电连接的馈电板、以及固定设置在该馈电板的第一磁体，至少二引导单元固定设置在该馈电板和该充电头的间隔距离内，该至少二引导单元形成一具有导入口的倾斜引导面，该倾斜引导面的导入口靠近且大致正对该馈电板，且该导入口口径大于该充电头的宽度，以将自上而下落到该充电座的该充电头通过该倾斜引导面导引到导入口，该充电头设置有第二磁体，该第一磁体与该第二磁体相向端的磁极相反，以让从导入口处导出的该充电头通过该第一磁体和第二磁体之间的磁吸作用实现该充电头与充电座之间的电连接。

进一步的，该引导单元为四棱锥形的充电头引导盖，至少二引导单元的靠近导入口的棱面组合形成该倾斜引导面。

进一步的，该充电座包括多个交错排列设置的馈电单元。

更进一步的，该充电座还包括一基座，该基座上开设有一凹槽，该基座凹槽上固定设置有13个馈电单元，该13个馈电单元形成五行五列的一正方形结构，该正方形结构具有四直角端、除去该四直角端的最外层环绕区域、以及除去该四直角端和最外层环绕区域的内层区域，位于内层区域的馈电单元被四周环绕设置的四引导单元所围合；位于四直角端的馈电单元外端环绕设置有二引导单元，该二引导单元和基座凹槽的内壁共同作用，以围合该位于四直角端的馈电单元的四周；位于最外层环绕区域的馈电单元外端环绕设置有三引导单元，该三引导单元和基座凹槽的内壁共同作用，以围合该位于最外层环绕区域的该馈电单元的四周，水平或竖直方向相邻的二馈电单元共用一个引导单元，斜对角相邻的二馈电单元共用两个引导单元。该引导单元结构简单，通过现有技术易实现，成本极低。只有一个充电头时，由于该充电头可与任意一个馈电单元适配，使得该充电头与该充电座的适配面积大大增加；还可以实现一个充电座同时与多个充电头配合的效果，适用范围变广。

进一步的，该充电头为一圆柱体，该馈电板为与充电头直径相同的另一圆柱体，该充电头由五层环状体互相嵌套构成，该五层环状体由内向外依次为第一电极、第一绝缘环、第二电极、第二绝缘环、以及防撞保护环，该第二磁体环设在该防撞保护环的外周；该馈电板由四层环状体互相嵌套构成，该四层环状体由内向外依次为第三电极、第三绝缘环、第四电极、以及第四绝缘环，该第一磁体环设在该第四绝缘环的外周，该第一电极与第三电极位置相对，该第二电极与该第四电极位置相对，该第一磁体与该第二磁***置相对。

更进一步的，该第一绝缘环、第二绝缘环、第三绝缘环、以及第四绝缘环内均设置有绝缘胶圈。该绝缘胶圈的设置，用于防止该第一电极与第二电极之间的电路导通，以及第三电极与第四电极之间的电路导通。

更进一步的，每个引导单元***设置有多个第三磁体，第三磁体均被定位设置，且该第三磁体靠近该倾斜引导面的相对较高端的磁极与该第二磁体靠近馈电板端的磁极相同，以对落到该倾斜引导面的相对较高端处的充电头施加一朝向导入口的辅助导向力。

更进一步的，每个引导单元下端均固定设置有1个竖向的条形第三磁体，该条形第三磁体上端的磁极与该第二磁体靠近馈电板端的磁极相同。该充电头引导盖直接固定设置在该条形状的第三磁铁上，不需要增加其它的固定支撑架，使得结构进一步简化。

进一步的，还包括固定设置在该馈电板外周上的多根导向柱，该多根导向柱形成一正对馈电板的导向槽，以让从导入口处落下的充电头在导向槽的导引下更好的落到该馈电板上。

进一步的，还包括一悬吊绳索、以及一配重块，该悬吊绳索与该充电头上端固定连接，该配重块固定设置在该悬吊绳索上。以让该充电头从高处落到大致对应该导入口处。通过人为控制该悬吊绳索，使得该充电头能很好的从高处掉落到大致对应该导入口处。

本发明采用如上技术方案，具有如下有益效果：

1.该磁吸充电装置连接十分容易、便捷，只要在充电座的小范围将插头竖直落下，就能被充电座内的磁吸装置引导并捕捉，同时能将电路接通。

2.可以人为的精准***插孔，也可以随意将充电头扔在充电板上，一般都会被充电板自动捕获并连接成功。可以替代现有充电器、用电器的插拔模式，让连接变得更为容易，让充电变得更为简单，让数据传输变得更为便捷。

3.充电头和充电座可以双向用电连接，具体可以根据使用情况和需求而定。

4.一个充电座可以多用，可以带动多个用电器和线路的链接

5.可作为供电线连接的使用，也可作为数据线连接使用，内部线芯可以根据需求设计使用。

6.可根据需求设计不同尺寸规格的充电头和充电座，可为日常的用电器设计，也可以为大功率危险电路使用设计，有效避免人工插拔电路带来的漏电伤人隐患。

7.使用这套自动调整对接的磁吸充电装置，在某些特殊环境下，例如高空作业的人员不用背带着电线和充电座爬上高处，也不用从高处抛绳子再将地面的线缆线板拉到高出，可以直接把充电头垂直降下至充电座上自动连接。

附图说明

图1为本实施例总装俯视图。

图2为本实施例充电头、馈电单元、以及引导单元俯视图。

图3为本实施例充电头仰视放大图。

图4为本实施例馈电单元俯视放大图。

图5为本实施例第一状态图。

图6为本实施例第二状态图。

图7为本实施例第三状态图。

具体实施方式

为进一步说明各实施例，本发明提供有附图。这些附图为本发明揭露内容的一部分，其主要用以说明实施例，并可配合说明书的相关描述来解释实施例的运作原理。配合参考这些内容，本领域普通技术人员应能理解其他可能的实施方式以及本发明的优点。图中的组件并未按比例绘制，而类似的组件符号通常用来表示类似的组件。

现结合附图和具体实施方式对本发明作进一步说明。

如图1-图7所示，本实施例提供的一种自动调整对接的磁吸充电装置，包括与外部电源电连接(充电座1通过图1中的电源线9外接电源)的充电座1、以及与电设备(图中未示意，可为常规的电子设备或其它用电器等，在此不再详述)电连接的充电头2，该充电座1包括引导单元、以及至少一馈电单元(本实施例中包括13个馈电单元，分别为第一馈电单元110、第二馈电单元111、第三馈电单元112、第四馈电单元113、第五馈电单元114、第六馈电单元115、第七馈电单元116、第八馈电单元117、第九馈电单元118、第十馈电单元119、第十一馈电单元120、第十二馈电单元121、以及第十三馈电单元122，但不局限于此，也可以是2个或3个等，在此不再详述)，该馈电单元116(本实施例以第七馈电单元116为例，其它馈电单元的馈电板与该第七馈电单元116的馈电板完全一样)包括与外部电源电连接的馈电板1161、以及固定设置在该馈电板1161的第一磁体15(本实施例中，该第一磁体15和第二磁体26均为磁铁，但不局限于此，也可以是其它具有磁性的装置，在此不再详述)，至少二引导单元固定设置在该馈电板1161和该充电头2的间隔距离内(该间隔距离可根据实际需求来定，在此不再详述)，该至少二引导单元形成一具有导入口的倾斜引导面，该倾斜引导面的导入口靠近且大致正对该馈电板，且该导入口口径大于该充电头2的宽度，以将自上而下落到该充电座1的该充电头2通过该倾斜引导面导引到导入口，该充电头2设置有第二磁体26，该第一磁体15与该第二磁体26相向端的磁极相反(即该第一磁体15靠近充电头2端的磁极为N极的话，则该第二磁体26靠近馈电板1161端的磁极为S极；或者该第一磁体15靠近充电头2端的磁极为S极的话，则该第二磁体26靠近馈电板1161端的磁极为N极)，以让从导入口处导出的该充电头2通过该第一磁体15和第二磁体26之间的磁吸作用实现该充电头2与充电座1之间的电连接。

如图1、图2、图5、图6和图7所示，该引导单元为四棱锥形的充电头引导盖，至少二引导单元的靠近导入口的棱面组合形成该倾斜引导面31。

如图1、图2、图5、图6和图7所示，该充电座包括多个交错排列设置的馈电单元。优选的，该充电座1还包括一基座16，该基座16上开设有一凹槽，该基座凹槽上固定设置有13个馈电单元，该13个馈电单元形成五行五列的一正方形结构，该正方形结构具有四直角端、除去该四直角端的最外层环绕区域、以及除去该四直角端和最外层环绕区域的内层区域，位于内层区域的馈电单元被四周环绕设置的四引导单元所围合；位于四直角端的馈电单元外端环绕设置有二引导单元，该二引导单元和基座凹槽的内壁共同作用，以围合该位于四直角端的馈电单元的四周；位于最外层环绕区域的馈电单元外端环绕设置有三引导单元，该三引导单元和基座凹槽的内壁共同作用，以围合该位于最外层环绕区域的该馈电单元的四周，水平或竖直方向相邻的二馈电单元共用一个引导单元，斜对角相邻的二馈电单元共用两个引导单元。该引导单元结构简单，通过现有技术易实现，成本极低。只有一个充电头2时，由于该充电头2可与任意一个馈电单元适配，使得该充电头2与该充电座1的适配面积大大增加；还可以实现一个充电座1同时与多个充电头2配合的效果，适用范围变广。

如图5-图7所示，该充电头2为一圆柱体，该馈电板1161为与充电头2直径相同的另一圆柱体，该充电头2由五层环状体互相嵌套构成，该五层环状体由内向外依次为第一电极21、第一绝缘环22、第二电极23、第二绝缘环24、以及防撞保护环25，该第二磁体26环设在该防撞保护环25的外周；该馈电板1161由四层环状体互相嵌套构成，该四层环状体由内向外依次为第三电极11、第三绝缘环12、第四电极13、以及第四绝缘环14，该第一磁体15环设在该第四绝缘环14的外周，该第一电极21与第三电极11位置相对，该第二电极23与该第四电极13位置相对，该第一磁体15与该第二磁体26位置相对。

本实施例中，该第一绝缘环22、第二绝缘环24、第三绝缘环12、以及第四绝缘环14内均设置有绝缘胶圈。该绝缘胶圈的设置，用于防止该第一电极21与第二电极23之间的电路导通，以及第三电极11与第四电极13之间的电路导通。

如图5-图7所示，每个引导单元***设置有多个第三磁体4，第三磁体4均被定位设置，且该第三磁体4靠近该倾斜引导面的相对较高端的磁极与该第二磁体26靠近馈电板1161端的磁极相同，以对落到该倾斜引导面的相对较高端处的充电头2施加一朝向导入口的辅助导向力。

如图5-图7所示，每个引导单元下端均固定设置有1个竖向的条形第三磁体4(本实施例中，该第三磁体4为磁铁，但不局限于此，也可以是其它具有磁性的装置，在此不再详述)，该条形第三磁体4上端的磁极与该第二磁体26靠近馈电板端1161的磁极相同。该充电头引导盖直接固定设置在该条形状的第三磁铁4上，不需要增加其它的固定支撑架，使得结构进一步简化。

如图5-图7所示，还包括固定设置在该馈电板1161外周上的多根导向柱7(本实施例中为两根，但不局限于此，在此不再详述)，该多根导向柱7形成一正对馈电板1161的导向槽，以让从导入口处落下的充电头2在导向槽的导引下更好的落到该馈电板1161上。

如图5-图7所示，还包括一悬吊绳索5、以及一配重块(图中未示意，为常规配重块，在此不再详述)，该悬吊绳索5与该充电头2上端固定连接，该配重块固定设置在该悬吊绳索5上，以让该充电头2从高处落到大致对应该导入口处。通过人为控制该悬吊绳索5，使得该充电头2能很好的从高处掉落到大致对应该导入口处。本实施例中，该配重块的重量可根据实际需求来定，在此不再详述，该配重块的设置，以让该充电头2更精准的落到对应该引导部处。

本实施例有两种连接方法，一种是直接用手将充电头瞄准充电座上的圆形插孔***，当充电头放入一半时，由于充电座下面的强磁铁与充电头顶部磁铁的磁吸力作用，充电头将自动***充电座底部，此时中心的线路接通。第二种方法是悬吊防落式，此方法用于特殊环境需求下的线路连接，具体实现方式是将充电座放置在高空用电器附近的垂直下方，位于高处的人将带有此充电头的线缆，垂直在充电座上空落下，只要在充电座上空的范围内落下，该装置便会自动寻找接口，并自动连接线路。

工作原理：

在充电头头接触到充电座之前，只要是从充电座正上方范围内竖直落下的充电头，只有两种可能，一种可能是落在了充电头引导盖的顶部，一种就是落在了顶部以外的范围，当充电头落在顶部时，上方的人可以将其位置微调，移开顶部上方，当降落到接近顶部时，四棱锥充电头引导盖下面内置的磁铁由于上部和充电头下部的磁极相同会产生排斥力，以纠正下落的充电头的位置，引导其掉落在正确的位置，以顺利的完成对接过程，这时，下落的充电头被磁力推到了四个四棱锥充电头引导盖中间的位置，随着充电头的下落，充电座底部的强磁铁对充电头的磁铁的吸引力越来越强，从而引导充电头顺着四棱锥充电头引导盖的侧面滑向充电座底部，从而实现充电头与充电座的对接过程。工作示意过程如下：如图5所示，当充电头2正好移动到了左端四棱锥充电头引导盖61的斜上方或者正上方，由于这时候充电头2离底座磁铁的距离较远，离左端四棱锥充电头引导盖61的距离最近，所以其充电座和右端充电头引导盖62对充电头2的力远小于左端充电头引导盖61的N极对充电头2的N极的排斥力，此时充电头2所受到的合力不为0，而是水平向右的，而当合力不为0时，充电头2便产生了运动，此时充电头2在水平方向上会向引导中心方向移动，在竖直方向上随着充电头2被放下，充电头2渐渐接触到了左端充电头引导盖61的侧面，此时充电头2会在磁力合力、重力与拉力和倾斜引导面的支持力的共同作用下沿着倾斜引导面慢慢滑动到导入口附近(如图6所示)，此时左端充电头引导盖61下端的磁铁与充电座下端的强磁铁距离越来越近，所以充电座的S极对充电头2的N极的引力开始慢慢起到主导作用，当充电头2移动到充电座的正上方时，充电座2在水平面的磁力合力几乎为0了，此时在充电座对充电头2的强磁力的主导下，随着充电头2被逐渐落下，充电头2与充电座相接触，紧紧磁吸在一起，而此时，包裹在其中的线路也同时实现了连通对接(如图6所示)，至此连接的过程结束。断开连接的方法：因为充电座有一定的重量，充电头2和充电座之间的吸引力设置在较大程度上小于充电座重力的值，此时只需要用一定力将充电头2向竖直上方提起，充电头2瞬间就会脱离充电座了。此时就完成了线路的断开，整个过程十分便捷、简单、可行、实用。

本发明旨在提供一种用电器供电以及数据传输的便捷连接方式以及相应的连接设备，目的在于解决特殊环境要求下的供电以及数据传输需求，本产品可以被设计应用于大型电缆的供电连接，也可以设计用于日常家用的电源插板。例如，在公共场所、会议室、餐厅、咖啡厅等场所，人流量较大，人们带上自己的电脑在公共场所用一会电就会离开，需要有一个快速通电且便捷断电离开的插头装置；例如，无人机起降自动充电可以用到本技术，无人机可以在起落架上集成充电头，自动降落在插座上，以实现自动充电；例如，地下管网工程作业供电可以用到本技术；例如，高空施工作业人员用电可以用到本技术。本自动调整对接的磁吸充电装置操作简便，一人就可以操作线路的对接，对接容易、成功率高，亦可以同时为多条线路提供对接供电、传输数据，随用随插，随走随拔，不用用力链接有磁吸引导自动连接，拔走时只要力量稍大于磁吸力即可断开连接。

具体的，本发明具有如下有益效果：

1.该磁吸充电装置连接十分容易、便捷，只要在充电座的小范围将插头竖直落下，就能被充电座内的磁吸装置引导并捕捉，同时能将电路接通。

2.可以人为的精准***插孔，也可以随意将充电头扔在充电板上，一般会被充电板自动捕获并连接成功。可以替代现有的充电器、用电器的插拔模式，让连接变得更为容易，让充电变得更为简单，让数据传输变得更为便捷。

3.充电头和充电板可以双向用电连接，具体可以根据使用情况和需求而定。

4.一个充电座可以多用，可以带动多个用电器和线路的链接

5.可作为供电线连接的使用，也可作为数据线连接使用，内部线芯可以根据需求设计使用。

6.可根据需求设计不同尺寸规格的连接充电头和充电座，可为普通用日常用电器设计，可以为大功率危险电路使用设计，以避免人工插拔电路带来的漏电伤人隐患。

7.使用这套自动调整对接的磁吸充电装置，在某些特殊环境下，例如高空作业的人员不用背带着电线和充电座爬上高出，也不用从高出抛绳子再将地面的线缆线板拉到高出，可以直接把电线垂直降下至地面自动连接，在高处引出现有用电器的充电座，即可直接使用现有充电头的用电器。

尽管结合优选实施方案具体展示和介绍了本发明，但所属领域的技术人员应该明白，在不脱离所附权利要求书所限定的本发明的精神和范围内，在形式上和细节上可以对本发明做出各种变化，均为本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种自动调整对接的磁吸充电装置，包括与外部电源电连接的充电座、以及与电设备电连接的充电头，其特征在于：该充电座包括引导单元、以及至少一馈电单元，该馈电单元包括与外部电源电连接的馈电板、以及固定设置在该馈电板的第一磁体，至少二引导单元固定设置在该馈电板和该充电头的间隔距离内，该至少二引导单元形成一具有导入口的倾斜引导面，该倾斜引导面的导入口靠近且大致正对该馈电板，且该导入口口径大于该充电头的宽度，以将自上而下落到该充电座的该充电头通过该倾斜引导面导引到导入口，该充电头设置有第二磁体，该第一磁体与该第二磁体相向端的磁极相反，以让从导入口处导出的该充电头通过该第一磁体和第二磁体之间的磁吸作用实现该充电头与充电座之间的电连接；引导单元为四棱锥形的充电头引导盖，至少二引导单元的靠近导入口的棱面组合形成该倾斜引导面；每个引导单元***设置有多个第三磁体，第三磁体均被定位设置，且该第三磁体靠近该倾斜引导面的相对较高端的磁极与该第二磁体靠近馈电板端的磁极相同，以对落到该倾斜引导面的相对较高端处的充电头施加一朝向导入口的辅助导向力。

2.根据权利要求1所述的自动调整对接的磁吸充电装置，其特征在于：该充电座包括多个交错排列设置的馈电单元。

3.根据权利要求2所述的自动调整对接的磁吸充电装置，其特征在于：该充电座还包括一基座，该基座上开设有一凹槽，该基座凹槽上固定设置有13个馈电单元，该13个馈电单元形成五行五列的一正方形结构，该正方形结构具有四直角端、除去该四直角端的最外层环绕区域、以及除去该四直角端和最外层环绕区域的内层区域，位于内层区域的馈电单元被四周环绕设置的四引导单元所围合；位于四直角端的馈电单元外端环绕设置有二引导单元，该二引导单元和基座凹槽的内壁共同作用，以围合该位于四直角端的馈电单元的四周；位于最外层环绕区域的馈电单元外端环绕设置有三引导单元，该三引导单元和基座凹槽的内壁共同作用，以围合该位于最外层环绕区域的该馈电单元的四周，水平或竖直方向相邻的二馈电单元共用一个引导单元，斜对角相邻的二馈电单元共用两个引导单元。

4.根据权利要求1所述的自动调整对接的磁吸充电装置，其特征在于：该充电头为一圆柱体，该馈电板为与充电头直径相同的另一圆柱体，该充电头由五层环状体互相嵌套构成，该五层环状体由内向外依次为第一电极、第一绝缘环、第二电极、第二绝缘环、以及防撞保护环，该第二磁体环设在该防撞保护环的外周；该馈电板由四层环状体互相嵌套构成，该四层环状体由内向外依次为第三电极、第三绝缘环、第四电极、以及第四绝缘环，该第一磁体环设在该第四绝缘环的外周，该第一电极与第三电极位置相对，该第二电极与该第四电极位置相对，该第一磁体与该第二磁***置相对。

5.根据权利要求4所述的自动调整对接的磁吸充电装置，其特征在于：该第一绝缘环、第二绝缘环、第三绝缘环、以及第四绝缘环内均设置有绝缘胶圈。

6.根据权利要求1所述的自动调整对接的磁吸充电装置，其特征在于：每个引导单元下端均固定设置有1个竖向的条形第三磁体，该条形第三磁体上端的磁极与该第二磁体靠近馈电板端的磁极相同。

7.根据权利要求1所述的自动调整对接的磁吸充电装置，其特征在于：还包括固定设置在该馈电板外周上的多根导向柱，该多根导向柱形成一正对馈电板的导向槽，以让从导入口处落下的充电头在导向槽的导引下更好的落到该馈电板上。

8.根据权利要求1所述的自动调整对接的磁吸充电装置，其特征在于：还包括一悬吊绳索、以及一配重块，该悬吊绳索与该充电头上端固定连接，该配重块固定设置在该悬吊绳索上。