CN106602362B - 具有磁控开关的供电端口装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及一种供电端口装置，该供电端口装置包括：一个电源连接端，与电源连接，从而接收从电源提供的功率；一个负载连接端，与所述电源连接端和负载连接，以将经所述电源连接端接收的功率提供到所述负载；和一个磁控开关，连接在所述电源连接端和所述负载连接端之间，并且被构造为在感测到具有预定强度的磁场时接通，以使所述电源连接端连接到所述负载连接端，其中，所述磁控开关被构造为响应于感测到所述负载产生的磁场而接通，以将经所述电源连接端接收的功率经所述负载连接端提供到所述负载。示例性实施例的供电端口装置具有改善的供电安全性和使用便利性。

Description

具有磁控开关的供电端口装置

技术领域

本发明涉及一种供电端口装置，特别是一种具有磁控开关的供电端口装置，该供电端口装置能够用于从电源向负载提供电能，特别地以无线充电的方式提供电能。

背景技术

传统的电源插座或无线充电器设有连接市电或其他电源的端子，所述端子以有线或无线的方式给负载提供电能。由于该电源插座总是处于与电源的零线、火线和地线连接的状态，因此当所述端子被无意中接触到时，可能会存在意外短路和触电的危险。即使对于无线充电器而言，由于电磁线圈总是处于通电状态，该充电器也容易发生短路并且倾向于产生不必要的电能损耗。

为了避免意外短路和触电，目前通常采取的手段是为电源插座或无线充电器安装手动开关，以在不使用时将其关闭。但是，该开关需要手工操作，不能自动地根据需要开关电源，因此不能完全消除意外短路和触电的危险。

发明内容

示例性实施例所要解决的技术问题在于，克服上述和/或其它现有技术中存在的缺陷，提供一种用于安全供电的供电端口装置，用以提高安全性和使用便利性。

上述技术问题通过以下技术方案解决。

按照示例性实施例，提供了一种供电端口装置，其包括：

一个电源连接端，与电源连接，从而接收从电源提供的功率；

一个负载连接端，与所述电源连接端和负载连接，以将经所述电源连接端接收的功率提供到所述负载；和

一个磁控开关，连接在所述电源连接端和所述负载连接端之间，并且被构造为在感测到具有预定强度的磁场时接通，以使所述电源连接端连接到所述负载连接端，

其中，所述磁控开关被构造为响应于感测到所述负载产生的磁场而接通，以将经所述电源连接端接收的功率经所述负载连接端提供到所述负载。

示例性实施例基于以下认识，即，通过设置磁控开关，确保了只有在能够产生预定强度的磁场的负载被安装在所述供电端口装置上时，所述供电端口装置的负载连接端才能够给负载输出电能，而当供电端口装置闲置时或者当不能够产生预定强度的磁场的负载连接在供电端口装置上时，则自动断开电源，使得供电端口装置的负载连接端不带电，从而省去了手动开关的操作，有效避免了意外短路和触电的风险。

按照示例性实施例，所述供电端口装置可以是常规电源插座或无线充电座，所述负载可以是各种各样的电子电气设备，包括但不限于：电动汽车；和个人移动终端设备，如手机、笔记本、平板电脑、POS机和车载电脑。

根据示例性实施例的供电端口装置，其中，当所述负载或其端口靠近所述供电端口装置时，所述磁控开关响应于感测到所述负载产生的磁场而接通，从而在所述负载连接到所述负载连接端时，将经所述电源连接端接收的功率经所述负载连接端提供到所述负载。该设计方式能够实现简单有效地向负载提供无线充电且避免了无线充电座发生短路和产生不必要的电能损耗。

根据示例性实施例的供电端口装置可通过磁性吸引、卡扣、插接等方式安装在墙内、充电桩或其他相对静止的设施上。所述负载可以通过负载端口来与所述供电端口设备的负载连接端形成连接。在一种实施方式中，供电端口装置设有两个相邻的界面：供电端口装置的负载连接端与负载的负载端口交互的第一界面；供电端口装置的磁控开关与负载的能够产生磁场的磁性元件交互的第二界面。由此更有效地实现给负载的安全供电。

优选地，根据示例性实施例的供电端口装置还包括磁性构件，该磁性构件被构造为与所述负载通过磁性力来保持所述负载与所述负载连接端的连接。按照一种实施方式，所述磁性构件被构造为产生磁场的磁体，例如永磁体，以向所述负载施加磁性力。按照另一实施方式，所述磁性构件包括接受所述负载施加的磁性力的铁磁元件，例如铁片。

上述设计方式的优点在于，能够进一步简化将负载连接到供电端口装置上的操作，避免操作人员因操作不当而造成负载与供电端口装置之间的连接故障。

根据示例性实施例，所述磁性构件产生的磁场与使所述磁控开关接通的磁场向所述磁控开关施加的磁性力的强度不同。这可以通过将所述磁性构件设置成相对于负载的能够产生磁场的磁性元件在空间上远离所述磁控开关来实现。该设计方式的优点是，避免所述磁性构件产生的磁场对磁控开关造成干扰，并且有效地避免了当供电端口装置处于闲置状态时错误地接通所述磁控开关。

根据示例性实施例的一种实施方式，磁控开关可为干簧管。干簧管可以具有2个或2个以上金属簧片。金属簧片上设有磁性材料制成的触点，这些触点能够在外加磁场下相互吸引并且接触或者相互排斥而分开。在一个优选实施方式中，当负载接在所述供电端口装置上时，在外加磁场，即所述负载的磁性元件的磁场的作用下，干簧管的触点闭合并且使得所述供电端口装置的电源连接端和负载连接端接通，该负载连接端进而向所述负载提供功率。这带来的优点在于，可容易地通过市售可得的产品实现示例性实施例。

根据示例性实施例的优选实施方式，所述磁控开关包括：

一个电路板，包括固定触点；

一个磁感应件，包括与所述固定触点接触的活动触点，其中，所述活动触点被构造为接受所述负载产生的磁场向所述活动触点施加的磁性力而相对于所述固定触点运动，以不再与固定触点接触；和

一个开关件，被构造为连接在所述电源连接端和所述负载连接端之间，并在所述活动触点与所述固定触点不接触时导通。

按照另一实施方式，所述活动触点被构造为接受所述负载产生的磁场向所述活动触点施加的磁性力而相对于所述固定触点运动，以与固定触点不接触，并且所述开关件被构造为在所述活动触点与所述固定触点接触时导通。

包含上述磁感应模块的磁控开关显著优于使用干簧管的磁控开关。干簧管的触点开关非常灵敏，但是却不能辨别外加磁场的方向，所以具有干簧管的磁控开关可能受到周围其它外加磁场，例如来自上文提及的用于将负载连接到供电端口装置的负载连接端上的磁性构件的外加磁场造成的干扰。通过具有固定触点和能够响应于负载产生的磁场而相对于所述固定触点运动的活动触点的磁控开关，有效避免了上述其它外加磁场的干扰，确保了只有当负载或其端子处于与磁控开关对应的位置时，供电端口装置才能给负载提供电能。

一种实施方式中，电路板的固定触点和磁感应件的活动触点可以任意选择，优选分别为一个或两个。按照一种实施方式，活动触点在不受到外加磁场时接触固定触点，而在受到外加磁场时离开固定触点；或者反之亦然，即活动触点在不受到外加磁场时远离固定触点，而在受到外加磁场时接触固定触点。

根据示例性实施例的优选实施方式，所述磁感应件还包括：一个弹性件，被构造为向所述活动触点施加方向与所述负载产生的磁场向所述活动触点施加的磁性力的方向相反的弹性力，从而在所述活动触点不再接收到所述负载产生的磁场所施加的磁性力时使所述活动触点朝向所述固定触点运动直到与所述固定触点接触。

以上设计方式以简单有效的方式实现了使磁感应件根据所述负载与供电端口装置的连接状态来进行往复运动。

根据示例性实施例，所述磁感应件可以是电磁感应线圈或者磁性材料，例如铁磁性材料或磁铁。所述弹性件可以是具有弹性的任何装置，例如，弹簧或合成橡胶弹性体，优选为弹簧。弹性件的数目可以设成一个或多个。一种实施方式中，磁感应件和弹性件可以集成在一起，也就是说，可以用一个部件来实现磁感应件和弹性件二者的功能。一种实施方式中，弹性件的一端与磁感应件固定连接，另一端固定连接在整个磁感应模块的外壳壁上。

根据示例性实施例的优选实施方式，所述电路板包括控制单元，所述控制单元被构造为在所述活动触点与所述固定触点不接触时控制所述磁控开关接通。所述控制可以通过有线或无线通信的方式实现。

根据示例性实施例的供电端口装置，电路板、磁感应件和弹性件的顺序可以任意设置，只要能够实现在受到外加磁场时固定触点和活动触点的接触状态发生变化即可。根据示例性实施例，磁感应件相对于电路板更靠近负载的磁性元件这样的设置是优选的。其优点在于能够实现磁感应件以更高的灵敏度感应磁性元件产生的磁场。

从上述方案中可以看出，通过示例性实施例的设计方式，供电端口装置中的磁控开关能与负载中的磁性元件配合，以实现用电时的自动供电和不用电时的自动断电，兼具设备上的安全性和使用上的便利性。

附图说明

下文将以明确易懂的方式通过对优选实施例的说明并结合附图来对本发明上述特性、技术特征、优点及其实现方式予以进一步说明。其中：

图1为根据示例性实施例的供电端口装置的示意图。

图2为根据示例性实施例的供电端口装置的电路原理图。

图3为根据示例性实施例的供电端口装置的磁控开关的示意图。

图中：

10、供电端口装置 11、电源连接端 12、负载连接端

13、磁控开关 14、磁性构件

131、电路板 132、固定触点 133、磁感应件 134、活动触点

135、弹性件 136、开关件

20、负载 21、磁性元件 22、负载端口 23、配对磁性构件

具体实施方式

图1示出了根据示例性实施例的供电端口装置10的示意图。供电端口装置10包括电源连接端11、负载连接端12、磁控开关13和磁性构件14。与之匹配的负载20包括磁性元件21、负载端口22和配对磁性构件23。

在本实施例中，供电端口装置10可安装在建筑物墙壁中预安装的86*86mm盒子中，负载20可为智能家庭系统产品，供电端口装置10和负载20通过无线充电的方式进行充电。

供电端口装置10的电源连接端11与市电电源连接，供电端口装置10的负载连接端12包含给负载20提供能量的电磁线圈。与之相应地，负载20包括用于从负载连接端12接收能量的负载端口22，负载端口22包含电磁线圈。

供电端口装置10设有磁性构件14，该磁性构件14沿着供电端口装置10与负载20的对接面的边缘延伸，并且磁性构件14通过与负载20的配对磁性构件23之间形成磁性吸引的方式将负载20的用于接收功率的负载端口22连接到所述负载连接端12以便充电。该磁性构件14在此应该尽可能地在空间上远离磁控开关13，以避免干扰磁控开关13的功能。在此，磁性构件14可以是永磁体，而配对磁性构件23可以是铁磁性材料，如铁片。

负载20具有磁性元件21。当负载20的负载端口22被固定在充电位置时，磁性元件21在空间上尽可能地覆盖所述供电端口装置10的磁控开关13，使得磁性元件21的磁场最大程度地被磁控开关13感应到。

图2示出了按照示例性实施例的供电端口装置10的示意性电路图。磁控开关13连接在所述电源连接端11和所述负载连接端12之间并且控制电源连接端11和负载连接端12的接通或断开。当磁控开关13接通时，供电端口装置10将经所述电源连接端11接收的功率经所述负载连接端12提供到所述负载20。当磁控开关13断开时，负载连接端12不带电，由此避免了供电端口装置10处于闲置状态时例如由于触摸带来的电击风险，另外还能够防止负载连接端12的电磁线圈由于长时间通电而造成不必要的电耗费、甚至短路。

图3示出了根据示例性实施例的供电端口装置10的磁控开关13的示意图。在此，磁控开关13包括电路板131、磁感应件133和弹性件135和开关件136。电路板131为印刷电路板组件(PCBA)，磁感应件133为易于磁化的铁片，弹性件135为弹簧。

电路板131设有固定触点132，磁感应件133设有活动触点134。电路板131具有控制单元和用于检测固定触点132的电阻的检测单元，并且当检测单元所检测的电阻超出阈值时，电路板131的控制单元能够给开关件136发送信号S，开关件136在接收到信号S后接通电源连接端11和负载连接端12。

如图3A所示，当供电端口装置10闲置或不工作时，弹性件135被设成将磁感应件133和进而将活动触点134朝向电路板131上的固定触点132偏压，以使得活动触点134与固定触点132接触。这时，电路板131的控制单元不给开关件136发送信号，开关件136在没有接收到信号时呈断开状态，由此导致负载连接端12没有功率输出。在另一种实施方式中，电路板131也可设成在供电端口装置10闲置时给开关件136发送不同于信号S的信号，开关件136在接收到所述信号时呈断开状态。

如图3B所示，当供电端口装置10工作时，即，当负载20通过磁性构件14与配对磁性构件23之间的磁性力被连接到供电端口装置10时，负载20的磁性元件21对供电端口装置10中的磁感应件133具有磁性吸力，使得磁感应件133连同活动触点134克服弹簧135的偏压力而朝向远离固定触点132的方向移动，从而活动触点134与固定触点132不接触。这时，电路板131的控制单元给开关件136发送信号S，开关件136在接收到信号S时呈接通状态，由此导致将经所述电源连接端11接收的功率经所述负载连接端12提供到所述负载20。

当充电完成时，负载20离开供电端口装置10，由此磁性元件21的磁力不再作用于磁感应件133，磁感应件133连同其上的活动触点134在弹性件135的作用下朝向固定触点132移动，使得活动触点134与固定触点132接触。这时，电路板131的控制单元不再给开关件136发送信号，开关件136在没有接收到所述信号时恢复成如图3A所示的断开状态，由此再次导致负载连接端12没有功率输出。

虽然在前述说明中阐述了示范性的实施形式，但应该指出的是，大量的变型方案是可能的。此外需要指出的是，所述示范性的实施形式仅是举例，而不应认为是对按照示例性实施例的保护范围、应用性和设备构造以任何形式的限定。更确切的说，概述与实施形式的描述是为专业人员提供用于实施至少一个示范性的实施形式的指导说明，其中，能够在所述组件的功能和布局方面进行各种修改，只要不背离权利要求书和等同的特征组合所确定的保护范围即可。

Claims (8)

1.供电端口装置(10)，其特征在于，该供电端口装置(10)包括：

一个电源连接端(11)，与电源连接，从而接收从电源提供的功率；

一个负载连接端(12)，与所述电源连接端(11)和负载(20)连接，以将经所述电源连接端(11)接收的功率提供到所述负载(20)；和

一个磁控开关(13)，连接在所述电源连接端(11)和所述负载连接端(12)之间，

其中，所述磁控开关(13)被构造为响应于感测到所述负载(20)产生的具有预定强度的磁场而接通，以将经所述电源连接端(11)接收的功率经所述负载连接端(12)提供到所述负载(20)，

其中，所述磁控开关(13)包括：

一个电路板，包括固定触点(132)；

一个磁感应件(133)，包括与所述固定触点(132)接触的活动触点(134)，其中，所述活动触点(134)被构造为接受所述负载(20)产生的磁场向所述活动触点(134)施加的磁性力而相对于所述固定触点(132)运动从而不再与固定触点(132)接触；和

一个开关件(136)，被构造为连接在所述电源连接端(11)和所述负载连接端(12)之间，并在所述活动触点(134)与所述固定触点(132)不接触时导通。

2.根据权利要求1所述的供电端口装置(10)，其特征在于，当所述负载(20)靠近所述供电端口装置(10)时，所述磁控开关(13)响应于感测到所述负载(20)产生的磁场而接通，从而在所述负载(20)连接到所述负载连接端(12)时，将经所述电源连接端(11)接收的功率经所述负载连接端(12)提供到所述负载(20)。

3.根据权利要求1所述的供电端口装置(10)，其特征在于，所述供电端口装置(10)还包括：

磁性构件(14)，被构造为通过磁性力来保持与所述负载(20)的连接。

4.根据权利要求3所述的供电端口装置(10)，其特征在于，所述磁性构件(14)包括磁体，所述磁体产生磁场以向所述负载(20)施加磁性力。

5.根据权利要求3所述的供电端口装置(10)，所述磁性构件(14)包括接受所述负载(20)施加的磁性力的铁磁元件。

6.根据权利要求3所述的供电端口装置(10)，其特征在于，所述磁性构件(14)产生的磁场的强度与使所述磁控开关(13)导通的磁场的预定强度不同。

7.根据权利要求1所述的供电端口装置(10)，其特征在于，所述磁感应件(133)还包括：

一个弹性件(135)，被构造为向所述活动触点(134)施加方向与所述负载(20)产生的磁场向所述活动触点(134)施加的磁性力的方向相反的弹性力，从而在所述活动触点(134)不再接收到所述负载(20)产生的磁场所施加的磁性力时使所述活动触点(134)朝向所述固定触点(132)运动以使所述固定触点(132)与所述固定触点(132)接触。

8.根据权利要求1所述的供电端口装置(10)，其特征在于，所述电路板(131)包括控制单元，所述控制单元被构造为在所述活动触点(134)与所述固定触点(132)不接触时控制所述磁控开关(13)导通。

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