CN108525283A - 智能魔方及其传感器和轴心结构 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种智能魔方及其传感器和轴心结构，智能魔方的传感器包括定子，所述定子包括公共信号圈和角度信号圈；以及转子，所述转子与所述定子用于沿着中心轴的轴向设置且所述转子用于套设于所述中心轴上，所述转子可与中心块同步转动，所述转子包括转子本体和设于所述转子本体的导电件，所述导电件设有第一触电脚和第二触电脚，所述第一触电脚用于与所述公共信号圈接触，所述第二触电脚用于在所述中心块转动时与所述角度信号圈的不同位置接触。智能魔方的轴心结构包括轴心主体和若干个上述的传感器，所述传感器设于所述轴心主体上。智能魔方包括中心块和上述的轴心结构。本发明可实时检测魔方各个面转动情况，从而实现与外部电子设备同步。

Description

智能魔方及其传感器和轴心结构

技术领域

本发明涉及魔方技术领域，尤其涉及一种智能魔方及其传感器和轴心结构。

背景技术

魔方是由多个方块(也称为拼块)构成的玩具。通过旋转魔方可以改变魔方中部分小方块的相对位置，从而使得处于魔方同一个面的各个小方块的面上所呈现的颜色不同。玩魔方可以锻炼人的手脑并用能力，增强人的记忆力，丰富空间想象力，成为越来越受欢迎的娱乐休闲活动。然而，目前普遍使用的魔方功能较为单一，不能与外部电子设备同步，缺乏趣味性。

发明内容

基于此，本发明在于克服现有技术的缺陷，提供一种智能魔方的传感器，其可实时检测魔方各个面的转动情况，从而可将魔方转动状态同步到外部电子设备。

同时，本发明还提供一种包括所述传感器的智能魔方的轴心结构，其可实时检测魔方各个面的转动情况，实现魔方与外部电子设备的双向实时同步。

此外，本发明还提供一种包括所述传感器的智能魔方，可实时检测自身各个面的转动情况，用于实现与外部电子设备双向实时同步，增加了玩魔方的趣味性。

为达上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明一实施例所述的智能魔方的传感器，包括定子，所述定子包括公共信号圈和与所述公共信号圈同轴且绝缘的角度信号圈；以及转子，所述转子与所述定子用于沿着智能魔方的中心轴的轴向设置且所述转子与所述中心轴套设，所述转子可与智能魔方的中心块同步转动，所述转子包括转子本体和设于所述转子本体的导电件，所述导电件包括第一触电脚和第二触电脚，所述第一触电脚用于与所述公共信号圈接触，所述第二触电脚用于在所述中心块转动时与所述角度信号圈的不同位置接触，从而生成监测所述中心块转动状态的信号。

下面对上述传感器的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述角度信号圈包括周向相互间隔开的若干个分电极，所述定子还包括电阻组件，所述电阻组件、所述公共信号圈和所述角度信号圈配合形成若干个阻值不同的采集路径，所述分电极与所述采集路径一一对应，所述第二触电脚用于与不同的所述分电极接触，从而导通不同的所述采集路径。

在其中一个实施例中，相邻两个所述分电极之间的间距为0.05mm～0.5mm。

在其中一个实施例中，所述公共信号圈和所述角度信号圈均位于所述定子面向所述转子的一侧。

在其中一个实施例中，所述定子为电路板，所述电路板设有用于将所述传感器生成的信号引出的信号引出端。

在其中一个实施例中，所述转子还包括柔性刷，所述柔性刷设于所述转子本体上，所述柔性刷用于与所述定子相接触。在其中一个实施例中，所述导电件为导电弹片。

在其中一个实施例中，所述导电弹片包括底片、第一触电片和第二触电片，所述底片用于与所述转子本体连接，所述第一触电片即为所述第一触电脚，所述第二触电片即为所述第二触电脚，所述第一触电片和所述第二触电片间隔设于所述底片上，且所述第一触电片和所述第二触电片相对于所述底片倾斜设置。

在其中一个实施例中，所述第一触电片和所述第二触电片远离所述底片的一端均设有弯折部，所述弯折部上设有凸包。

在其中一个实施例中，所述导电弹片的厚度为0.08mm～0.3mm。

在其中一个实施例中，还包括压紧机构，所述压紧机构用于给所述转子施加作用力使得所述导电件与所述定子紧密接触。

在其中一个实施例中，所述压紧结构包括弹性件，所述弹性件一端与所述转子相抵，另一端用于与所述中心块相抵；或所述压紧结构包括扣合结构，所述扣合结构用于连接所述定子和所述转子使得所述定子和所述转子之间压紧且可相对转动。

本发明一实施例所述的智能魔方的轴心结构，包括轴心主体和若干个上述的传感器，所述传感器设于所述轴心主体上，所述轴心主体包括内核和若干根中心轴，若干根所述中心轴间隔分布于所述内核上。

下面对上述轴心结构的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述传感器设于所述内核的腔体内。

在其中一个实施例中，所述定子与所述轴心主体之间设有固定件，所述定子通过所述固定件固定于所述轴心主体上；所述固定件设有锁扣，所述轴心主体设有与所述锁扣相卡扣配合的锁孔；或所述固定件设有锁孔，所述轴心主体设有与所述锁孔相配合的锁扣。

本发明一实施例所述的智能魔方，包括若干个中心块和上述的轴心结构，每根所述中心轴上对应设有一个所述中心块。

下面对上述智能魔方的技术方案作进一步的说明：

在其中一个实施例中，所述传感器设于所述中心块的腔体内，所述中心块包括底盒和盖体，所述盖体与所述底盒可拆卸式连接，所述底盒、所述转子以及所述定子依次套设于所述中心轴上，所述底盒内设有第一连接套，所述转子本体设有第二连接套；所述第一连接套上设有周向设置的若干个插件，所述第二连接套的侧壁上开设有与所述插件一一对应且配合的插口；或所述第一连接套上开设有周向设置的若干个插口，所述第二连接套的侧壁上设有与所述插件一一对应且配合的插件。

所述智能魔方及其传感器和轴心结构均至少包括以下优点，然而，实施本发明的任一产品并不需要同时达到以下所述的所有优点：

1、当魔方中心块所在的平面发生转动时，转子将随中心块一起转动，转子上导电件的位置发生变化，使得传感器的公共信号圈和角度信号圈之间的连接关系发生变化，从而可生成不同的信号。因此，所述传感器可采集魔方每个面的转动信息，在将魔方与外部电子设备通信连接的情况下，外部电子设备可实时获取魔方的转动信息，从而可实现魔方与外部电子设备的双向同步。此外，转子套设在中心轴上，转子虽是活动的，但中心轴对转子进行径向上的限位，使转子在径向上固定，从而使得转子和固定的定子在径向上的相对位置固定，不会引起偏差，从而保证转子上的导电件与定子之间不会错位断开，保证良好的导电性和检测精度。所述智能魔方及其轴心结构由于均包括有上述的传感器，因而也具备将魔方转动状态同步到外部电子设备的功能。

2、传感器中设置阻值不同的若干个采集路径，当中心块转动时，导电件跟随转子本体转动使得另一采集路径导通，传感器的阻值信息继而变化，通过获取传感器中的阻值信息即可得出魔方旋转的角度，使得魔方旋转到任一面均可被检测出。同时，角度信号圈上各分电极间隔设置，从而使得第二触电脚经过相邻两个分电极之间的间隙时传感器可以生成突变的信号，便于信号识别。另外，上述设置使得定子结构简单，设计合理，便于加工。

3、相邻两个所述分电极之间的间距为0.05mm～0.5mm，用于确保相邻的两个分电极之间的间距不会过大而导致检测时出现较大的空位，也用于确保相邻的两个分电极之间的间距不会过小而导致磨损的粉末填塞间隙中使得相邻的两个分电极导通。

4、所述公共信号圈和所述角度信号圈均位于所述定子面向所述转子的一面，使得导电件易于与定子接触且导通良好不易松脱。同时当传感器位于中心块内时，中心块的腔体本身径向尺寸较大，因而定子的径向尺寸可设置较大，足够设置宽度合适、导电性好的公共信号圈和角度信号圈，从而避免在定子的外周面上沿轴向设置宽度较大的公共信号圈和角度信号圈，进而可压缩定子的轴向尺寸，减少传感器在魔方中占用的轴向空间。

5、将定子设置为电路板，可根据实际需要在电路板上走线，无需引出多根信号线，减少了布线和装配的差错，使得传感器线路简洁，结构简单紧凑，也利于实现批量生产。

6、柔性刷在转子转动的过程中刷除并收集转子与定子之间摩擦所产生的粉末，从而保证定子和转子之间相对转动顺畅，也可保证定子与转子之间良好的导电性。

7、所述导电件为导电弹片，在实际安装的过程中，可将导电件压合于转子本体和定子之间，导电件通过本身的弹力，使其与定子之间紧密接触，实现良好的导电性。

8、导电弹片上倾斜设置的第一触电片和第二触电片用于保证导电弹片受挤压可摆动变形，保证导电弹片具有良好的弹性。

9、第一触电片和第二触电片上弯折部以及弯折部上凸包的设置，用于保证第一触电片和第二触电片与定子接触时既能够实现导通，又可实现与定子的平滑接触，防止第一触电片和第二触电片弹片的末端刮坏定子。

10、导电弹片的厚度为0.08mm～0.3mm，在此厚度下，导电弹片具有合适的弹力。当导电弹片的厚度较大时，其弹力较大，导致定子磨损越严重；当导电弹片的厚度较小时，其弹力较小，导致导电弹片本身磨损严重。当导电弹片的厚度在0.08mm～0.3mm之间时，既可保证定子和导电弹片都不容易磨损，又可保证定子和导电弹片之间稳定接触。

11、压紧结构能够保证定子与转子之间紧密接触，保证良好的导电性。

12、可预先在轴心主体或固定件上设定好锁孔的方向，使得固定件与轴心主体卡扣配合时，定子上各分电极相对于魔方的各个面的角度已确定，无需在安装定子时调整定子的方位，使得定子安装方便。

13、中心块第一连接套和转子本体第二连接套之间的配合，使得中心块能够带动转子同步转动；同时，在弹性件的作用下，中心块在轴向上能够弹性地移动，使得魔方转动时具有一定的容错量，保证魔方转动顺畅，提升使用手感。

附图说明

图1为本发明一实施例所述的智能魔方的局部剖视图，其中，智能魔方的角块和棱块未示出；

图2为图1中的轴心结构的结构示意图；

图3为图2中的传感器与中心轴的装配关系图；

图4为图1的A处放大图；

图5为图4中的中心块和传感器的爆炸图；

图6为图5中的定子与导电件的装配关系图；

图7为图5中的转子的结构示意图；

图8为图1所示轴心结构的电路原理图；

图9为图5中的底盒与转子之间的装配关系图；

图10为图5中的固定件、定子及中心轴之间的装配关系图。

附图标记说明：

100、传感器，110、定子，111、公共信号圈，112、角度信号圈，1121、分电极，113、电阻组件，114、信号引出端，120、转子，121、转子本体，122、导电件，1221、底片，1222、第一触电脚，1223、第二触电脚，1224、弯折部，1225、凸包，123、柔性刷，124、第二连接套，1241、插口，130、弹性件，140、固定件，141、安装孔，142、锁扣，200、中心轴，210、锁孔，211、第一轴向段，212、周向段，213、第二轴向段，300、中心块，310、底盒，311、第一连接套，3111、插件，312、导向套，320、盖体，400、内核，410、主控模块，420、信号传输线。

具体实施方式

为使本发明的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合附图及具体实施方式，对本发明进行进一步的详细说明。应当理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用以解释本发明，并不限定本发明的保护范围。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件时，它可以直接固定于另一个元件，或者也可以通过居中的元件固定于另一个元件。当一个元件被称为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者也可以是通过居中的元件而连接于另一个元件。除非特别指出，本文中的术语“第一”及“第二”等描述仅仅用于区分说明书中的各个组件、元素、步骤等，而不是用于表示各个组件、元素、步骤之间的数量关系、逻辑关系或者顺序关系等。

如图1所示为本发明一实施例提供的智能魔方，包括轴心结构和若干个中心块300。如图2所示，轴心结构包括轴心主体和设于轴心主体上的若干个传感器100。轴心主体又包括内核400和若干根中心轴200。内核400呈球形，具有腔体。若干根中心轴200间隔分布于内核400上。请继续参见图1，每根中心轴200的末端与一个中心块300相连，每个中心块300内设有一个传感器100。在其他的实施例中，传感器100可设于内核400的腔体内。另外，智能魔方还包括角块和棱块(附图未示出)，角块和棱块可根据现有技术设置在图1所示结构上。

如图3所示，传感器100包括定子110和转子120，参见在智能魔方的组装状态中，定子110和转子120沿中心轴200的轴向依次套设于中心轴200上，且定子110相对于中心轴200静止，转子120可绕中心轴200转动，即转子120可相对定子110转动。

如图4所示，传感器100设于魔方的中心块300的腔体并与中心块300同步转动。请参见图5和图，图6为由下往上观看图5中的定子110和导电件122的视图，定子110包括公共信号圈111和角度信号圈112。公共信号圈111和角度信号圈112相互隔开绝缘。公共信号圈111和角度信号圈112之间也可接触，但之间采用绝缘材料隔开。请继续参见图5，转子120包括转子本体121和设于转子本体121上的导电件122。在智能魔方的组装状态中，公共信号圈111和角度信号圈112环绕中心轴200同轴设置。导电件122设有第一触电脚1222和第二触电脚1223。在智能魔方的组装状态中，第一触电脚1222与公共信号圈111接触，第二触电脚1223与角度信号圈112接触。其中，在中心块300转动时，第一触电脚1222始终与公共信号圈111压合且保持相对滑动接触；第二触电脚1223始终与角度信号圈112压合且保持相对滑动接触。随着中心块300的转动，导电件122的位置发生变化，第二触电脚1223切换到与角度信号圈112的不同位置接触，从而使得传感器100生成不同的监测信号。

因此，传感器100可采集魔方每个面的转动信息，在将魔方与外部电子设备(如电脑或手持电子设备等)通信连接的情况下，外部电子设备可实时获取魔方的转动信息，从而可实现魔方与外部电子设备的双向同步，进而可以实现魔方数据的实时联网，使得身处异地的玩家也可在线竞技，增加了玩魔方的趣味性。同时，外部电子设备也可根据魔方的实时状态自动计算出还原步骤，生成教学内容，使玩家可以边玩边学，提升学习效率。具体可通过动态实时处理运动数据机制，结合姿态解算算法和魔方运动规律等，可实时在外部电子设备上显示当前智能魔方的运动姿态及状态，即两端同步转动，使得人们可以通过智能魔方进行远程教学、竞技以及技术交流。

此外，由于定子110和转子120均套设在中心轴200上，使得定子110和转子120被限位在中心轴200上，定子110和转子120在径向上的相对位置固定，不会发生错位现象，从而使得导电件122与定子110之间紧密接触，保持良好的导电性。该种设计可避免魔方在非正常转动(如魔方上面或下面转动时，左面、右面、前面或后面也同时转动)时中心块300相对于中心轴200倾斜，导致转子120也跟随中心块300倾斜，进而导致转子120上的导电件122与定子110断开，影响信号采集。

需要说明的是，在其他的实施例中，也可仅将转子120套设于中心轴200上，定子110固定在内核400内。此时定子110与转子120仍然是沿中心轴200的轴向相对布置。由于定子110位置固定，中心轴200又对转子120进行径向上的限位，因而也可保证定子110和转子120在径向上的相对位置固定，不会发生错位现象，保证良好的导电性。

在本实施例中，如图6和图8所示，角度信号圈112包括周向间隔设置的若干个分电极1121。请结合图5，定子110还包括电阻组件113，公共信号圈111、角度信号圈112和电阻组件113配合形成阻值不同的若干个采集路径。采集路径与分电极1121一一对应。每个采集路径上接入电阻、分电极1121和公共信号圈111。导电件122转动使得不同的分电极1121和公共信号圈111接通，进而使得不同的采集路径导通。采集路径如图8中的路径S1、路径S2、路径S3和路径S4所示。各个采集路径的两端均汇合，其中一端汇合经由信号传输线420与内核400中的主控模块410连接，另一端汇合经由信号传输线420接地。每个采集路径均可设置一个或一个以上的电阻。如图8所示，路径S1上设有电阻R1，路径S2上设有电阻R2，路径上设有电阻R3，路径S4上设有电阻R4。然而，可以理解的是，电阻组件113中电阻的数量也可少于采集路径的数量，用于减少制作成本，具体可通过电阻之间串联或并联，使得每个采集路径中接入的电阻阻值不同。

当中心块300所在的平面转动时，导电件122跟随转子本体121转动使得采集路径切换导通，传感器100的阻值信息发生变化。通过获取传感器100中的阻值信息即可得出魔方旋转的角度，使得魔方旋转到任一面均可被检测出。同时，角度信号圈112上各分电极1121间隔设置，从而使得第二触电脚1223经过相邻两个分电极1121之间的间隙时传感器100可以生成突变的信号，便于信号识别。另外，上述设置使得定子110结构简单，设计合理，便于加工。需要说明的是，在其他的实施例中，所述角度信号圈112也可设置为连续的渐变电阻，通过设置接入的电阻阻值不同来测定魔方中心块300转动的角度。

需要说明的是，本文中“不同的分电极”等类似描述，仅用于区分不同的主体，并不代表各分电极1121的属性不同。如本文中的描述“第二触电脚1223用于与不同的分电极1121接触”可以理解为第二触电脚1223与其中一个分电极1121接触切换到与另一个分电极1121接触。实际生产中，为了加工方便，本实施例中的各分电极1121也可制作成相同的电极片。

另外，分电极1121的数量可根据实际需要进行设定。当为正阶魔方时，如二阶、三阶、四阶和五阶等，分电极1121的数量可为四个或四的倍数个；当为金字塔魔方时，分电极1121的数量可为三个或三的倍数个；当为五魔方(十二面体魔方)时，则分电极1121的数量可为五个或五的倍数个。以此类推，分电极1121的数量可根据实际魔方的种类进行设定。

可选地，在角度信号圈112中，相邻两个分电极1121之间的间距为0.05mm～0.5mm。每两个分电极1121之间的间距可一样，也可不一样，但相邻的两个分电极1121的间距均在0.05mm～0.5mm之间，用于确保相邻的两个分电极1121之间的间距不过过大而导致检测时出现较大的空位，也用于确保相邻的两个分电极1121之间的间距不会过小而导致磨损的粉末填塞间隙中从而使得相邻的两个分电极1121导通。在其他的实施例中，相邻两个分电极1121之间的间距还可根据实际需要设定为0.05mm～0.5mm以外的数值。

本实施例中，公共信号圈111为连续电极，使得转子120转动一周通过切换不同的分电极1121即可得到不同的监测信号。然而，在其他的实施例中，也可根据实际需要将公共信号圈111设置为间隔设置的若干个分电极，仅需要保证转子旋转一圈，能够在不同角度得到不同的监测信号。

另外，公共信号圈111和角度信号圈112均位于定子110面向转子120的表面(如图5所示的定子110的下表面)，使得导电件122易于与定子110接触且导通良好不易松脱。同时在传感器100位于中心块300内，中心块300的腔体本身径向尺寸较大，因而定子100的径向尺寸可设置较大，足够设置宽度合适、导电性好的公共信号圈111和角度信号圈112，从而避免在定子110的外周面沿轴向设置宽度较大的公共信号圈111和角度信号圈112，进而可压缩定子100的轴向尺寸，减少传感器在魔方中占用的轴向空间。在其他的实施例中，也可将公共信号圈111和角度信号圈112的至少其中之一设于定子110的外周面上，或者将公共信号圈111和角度信号圈112分别设于定子110的相对面(上表面和下表面)上。

本实施例中，如图6所示，公共信号圈111为内圈，角度信号圈112为外圈，用以使得外圈的分电极1121的弧长较长，可以提升传感器100的检测精度。需要说明的是，在其他的实施例中，公共信号圈111也可为外圈，角度信号圈112则为内圈。

在本实施例中，如图5所示，定子110为电路板，电路板面向转子120的表面设有上述的公共信号圈111和角度信号圈112。电路板的另一表面设有上述的电阻组件113、走线和信号引出端114。信号引出端114用于与信号传输线420连接，从而将传感器生成的监测信号引出。将定子110设置为电路板，可根据实际需要在电路板上走线，无需引出多根信号线，减少了布线和装配的差错，使得传感器100线路简洁，结构简单紧凑，也利于实现批量生产。

可选地，请参见图5至图7，导电件122为导电弹片。在实际安装的过程中，可将导电件122压合于转子本体121和定子110之间，导电件122通过本身的弹力，使得其与定子110之间紧密接触，实现良好的导电性。在其他的实施例中，导电件122也可为刚性件。

具体地，如图6和图7所示，导电弹片(导电件122)包括底片1221和设于底片1221上的第一触电片和第二触电片，第一触电片和第二触电片间隔设置。底片1221用于与转子本体121连接，第一触电片即为第一触电脚1222，第二触电片即为第二触电脚1223。第一触电片(第一触电脚1222)和第二触电片(第二触电脚1223)相对于所述底片1221倾斜设置，用于保证导电弹片受挤压可摆动变形，保证导电弹片具有弹性。第一触电片和第二触电片具体的倾斜角度可根据实际需要进行设定，仅需要保证第一触电片和第二触电片的末端能够和定子稳定接触即可。

进一步地，如图7所示，所述第一触电片和所述第二触电片远离底片1221的一端均设有弯折部1224，所述弯折部1224上设有凸包1225。弯折部1224和凸包1225用于保证第一触电片和第二触电片与定子110接触时既能够实现导通，又可实现与定子100的平滑接触，防止第一触电片和第二触电片的末端刮坏定子100。

可选地，导电弹片的厚度为0.08mm～0.3mm。在此厚度下，导电弹片具有合适的弹力。当导电弹片的厚度较大时，其弹力较大，导致定子110磨损较严重；当导电弹片的厚度较小时，其弹力较小，导致导电弹片本身磨损严重。当导电弹片的厚度在0.08mm～0.3mm之间时，既可保证定子110和导电弹片都不容易磨损，又可保证定子和导电弹片之间稳定接触。需要说明的是，导电件122的厚度还可设置为0.08mm～0.3mm以外的数值，具体厚度根据实际需要设置即可。

本实施例中，在智能魔方的组装状态中，第一触电片和第二触电片分布在中心轴200的两侧，而需要说明的是，在其他的实施例中，第一触电片和第二触电片可均分布在中心轴200的一侧。另外，本发明对导电件122的具体形状和结构不作限定，其可根据实际使用需要和实际制作工艺制成相应的形状和结构。

请继续参见图5，转子120还进一步包括柔性刷123，柔性刷123设于转子本体121上且位于转子本体121与定子110之间。在转子120转动的过程中，柔性刷123始终与定子110的公共信号圈111和角度信号圈112接触且保持相对滑动状态。柔性刷123由多孔材料制成，用于在转子120转动的过程中刷除并收集导电件122与定子110之间摩擦所产生的粉末，从而保证定子110和转子120之间相对转动顺畅，也可保证定子110与转子120之间良好的导电性。

传感器100还包括压紧结构，压紧结构用于给转子120施加作用力使得导电件122与定子110紧密接触，从而保证导电件122与定子110之间保持良好的导电性。

在本实施例中，如图5所示，压紧结构包括弹性件130，弹性件130为压簧，弹性件130的一端与转子120相抵，另一端与中心块300的底部相抵。此时的弹性件130用于给转子120和中心块300均施加压力。而在另一个实施例中，弹性件130也可为拉簧，用于给转子120施加朝向定子110的拉力。需要说明的是，所述压紧结构也可包括扣合结构(附图未示出)，扣合结构设于定子110与转子120之间使得定子110与转子120之间可以相对转动，但可限制定子110与转子120之间的轴向自由度，从而保证定子110与转子120之间始终压紧，保持良好的导电性。扣合结构的具体结构和形状可根据实际需要设置。

在本实施例中，请继续参见图5，中心块300包括底盒310和盖体320，盖体320与底盒310可拆卸式扣合，且两者相互配合，围合成收容传感器100的腔体。传感器100设于中心块300的腔体，底盒310、转子120以及定子110依次套设于中心轴200上，可以理解，盖体320的表面对应于智能魔方中心块的外表面。在其他的实施例中，也可按照转子120、定子110和底盒310的顺序依次安装于中心轴200上。其中，转子120与底盒310之间设有连接结构，连接结构用于实现转子120和中心块300的同步转动且保证中心块300具有在中心轴200的轴向的自由度，从而使得魔方在转动的过程中，中心块300在弹性件130的作用下在轴向上能够弹性地移动，进而使得魔方转动时可具有一定的容错量，保证魔方转动顺畅，提升使用手感。

具体地，请结合图9，连接结构包括设于底盒310上的第一连接套311和设于转子本体121上的第二连接套124。第一连接套311上设有插件3111，第二连接套124的侧壁上开设有与插件3111相配合的插口1241。插口1241为轴向上的条形口。通过插件3111和插口1241的配合，使得中心块300可以带动转子120转动，同时中心块300还可在插口1241内沿轴向移动，也即具有轴向的自由度。在其他的实施例中，插件3111和插口1241的位置也可互换，也即所述第一连接套311上设置插口，第二连接套124上设置插件。

此外，由于弹性件130设于同步运转的转子120和中心块300之间，可以使得弹性件130仅承受轴向的作用力(如压力)，不受扭力，从而可防止弹性件130跳动，避免弹性件130跳动产生杂音。而目前有的技术中，弹性件设于固定的定子与转动的中心块之间。弹性件与定子接触的一段不发生扭转，而弹性件与中心块接触的一端也跟随中心块扭转，导致弹性件既承受轴向的作用力，又承受扭力，使得弹性件容易发生跳动现象，产生杂音；也使得弹性件容易错位，影响整个传感器的装配质量。

请继续参见图9，所述底盒310上还设有由所述第一连接套311环绕的导向套312，所述弹性件130套设于所述导向套312和所述第一连接套311之间，保证弹性件130在既定的空间内伸缩移动，不易错位。

如图10所示，在本实施例中，定子110通过固定件140固定于中心轴200上。具体地，定子110套设于固定件140上，固定件140套设于中心轴200上。固定件140设有用于供中心轴200穿过的安装孔141，安装孔141的内壁设有锁扣142，中心轴200的外壁设有与锁扣142相卡扣配合的锁孔210。

其中，锁孔210包括依次连接的第一轴向段211、周向段212和第二轴向段213。第一轴向段211和第二轴向段213均沿着中心轴200的轴向设置，周向段212沿着中心轴200的周向设置。第一轴向段211远离内核400的一端延伸至中心轴200的端部，第二轴向段213远离内核400的一端封闭。固定件140按照图示方向由上往下套入中心轴200，其中，锁扣142沿着第一轴向段211下行，之后在周向段212上径向转动一定角度，再沿第二轴向段213移动至尽头，即可实现固定件140与中心轴200卡合，可将定子110锁定在中心轴200上。固定件140的设置使得定子110拆装方便。

同时，可预先在中心轴200上设定好锁孔210的方向，使得固定件140与中心轴200卡扣配合时，定子110上各分电极1121相对于魔方的各个面的角度已确定。如在本实施例中，定子110在第二轴向段213最终就位时，其上的相邻两个分电极1121之间的间隔可位于相邻的两根中心轴200之间，使得魔方转动一次，信号则发生一次突变。本发明实施例无需在安装定子110时调整定子110的方位，使得定子110安装方便。如，采用螺纹连接时，则需要在旋合时调整定子的方位。

需要说明的是，在其他的实施例中，当传感器设于内核400的内侧时，则定子110通过固定件140固定于内核400的内侧，此时，内核400的内侧结构上设置锁孔210来与固定件140上的锁扣142相配合。或者也可将锁扣142与锁孔210的位置对调，即锁扣142设于轴心主体上，锁孔210设于固定件140上。另外，锁孔210也可根据实际需要设置为其他形状。

综上所述，所述智能魔方及其传感器和轴心结构，可采集魔方每个面的转动信息，在将魔方与外部电子通信连接的情况下，外部电子设备可实时获取魔方的转动信息，从而可实现魔方与外部电子设备的双向同步。同时，其结构设计合理，使得定子110与转子120之间紧密接触，形成良好的导电性，保证信号采集的精度。另外，柔性刷123可刷除并收集定子110与转子120之间摩擦所产生的粉末，从而保证定子110和转子120之间相对转动顺畅，也可进一步保证两者之间具有良好的导电性。

以上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。

Claims (17)

1.一种智能魔方的传感器，其特征在于，包括：

定子，所述定子包括公共信号圈和与所述公共信号圈同轴且绝缘的角度信号圈；以及

转子，所述转子与所述定子用于沿着智能魔方的中心轴的轴向设置且所述转子与所述中心轴套设，所述转子可与智能魔方的中心块同步转动，所述转子包括转子本体和设于所述转子本体的导电件，所述导电件包括第一触电脚和第二触电脚，所述第一触电脚用于与所述公共信号圈接触，所述第二触电脚用于在所述中心块转动时与所述角度信号圈的不同位置接触，从而生成监测所述中心块转动状态的信号。

2.根据权利要求1所述的智能魔方的传感器，其特征在于，所述角度信号圈包括周向相互间隔开的若干个分电极，所述定子还包括电阻组件，所述电阻组件、所述公共信号圈和所述角度信号圈配合形成若干个阻值不同的采集路径，所述分电极与所述采集路径一一对应，所述第二触电脚用于与不同的所述分电极接触，从而导通不同的所述采集路径。

3.根据权利要求2所述的智能魔方的传感器，其特征在于，相邻两个所述分电极之间的间距为0.05mm～0.5mm。

4.根据权利要求1所述的智能魔方的传感器，其特征在于，所述公共信号圈和所述角度信号圈均位于所述定子面向所述转子的一侧。

5.根据权利要求1至4中任一项所述的智能魔方的传感器，其特征在于，所述定子为电路板，所述电路板设有用于将所述传感器生成的信号引出的信号引出端。

6.根据权利要求1所述的智能魔方的传感器，其特征在于，所述转子还包括柔性刷，所述柔性刷设于所述转子本体上，所述柔性刷用于与所述定子相接触。

7.根据权利要求1所述的智能魔方的传感器，其特征在于，所述导电件为导电弹片。

8.根据权利要求7所述的智能魔方的传感器，其特征在于，所述导电弹片包括底片、第一触电片和第二触电片，所述底片用于与所述转子本体连接，所述第一触电片即为所述第一触电脚，所述第二触电片即为所述第二触电脚，所述第一触电片和所述第二触电片间隔设于所述底片上，且所述第一触电片和所述第二触电片相对于所述底片倾斜设置。

9.根据权利要求8所述的智能魔方的传感器，其特征在于，所述第一触电片和所述第二触电片远离所述底片的一端均设有弯折部，所述弯折部上设有凸包。

10.根据权利要求7至9中任一项所述的智能魔方的传感器，其特征在于，所述导电弹片的厚度为0.08mm～0.3mm。

11.根据权利要求1至4中任一项所述的智能魔方的传感器，其特征在于，还包括压紧结构，所述压紧结构用于给所述转子施加作用力使得所述导电件与所述定子紧密接触。

12.根据权利要求11所述的智能魔方的传感器，其特征在于，所述压紧结构包括弹性件，所述弹性件一端用于与所述转子相抵，另一端用于与所述中心块相抵；或所述压紧结构包括扣合结构，所述扣合结构用于连接所述定子和所述转子使得所述定子和所述转子之间压紧且可相对转动。

13.一种智能魔方的轴心结构，其特征在于，包括轴心主体和若干个如权利要求1至12中任一项所述的传感器，所述传感器设于所述轴心主体上，所述轴心主体包括内核和若干根中心轴，若干根所述中心轴间隔分布于所述内核上。

14.根据权利要求13所述的智能魔方的轴心结构，其特征在于，所述传感器设于所述内核的腔体内。

15.根据权利要求13或14所述的智能魔方的轴心结构，其特征在于，所述定子与所述轴心主体之间设有固定件，所述定子通过所述固定件固定于所述轴心主体上；所述固定件设有锁扣，所述轴心主体设有与所述锁扣相卡扣配合的锁孔；或所述固定件设有锁孔，所述轴心主体设有与所述锁孔相配合的锁扣。

16.一种智能魔方，其特征在于，包括若干个中心块和如权利要求13至15中任一项所述的轴心结构，每根所述中心轴上对应设有一个所述中心块。

17.根据权利要求16所述的智能魔方，其特征在于，所述传感器设于所述中心块的腔体内，所述中心块包括底盒和盖体，所述盖体与所述底盒可拆卸式连接，所述底盒、所述转子以及所述定子套设于所述中心轴上，所述底盒内设有第一连接套，所述转子本体设有第二连接套；所述第一连接套上设有周向设置的若干个插件，所述第二连接套的侧壁上开设有与所述插件一一对应且配合的插口；或所述第一连接套上开设有周向设置的若干个插口，所述第二连接套的侧壁上设有与所述插件一一对应且配合的插件。