CN108767539A - 接口及应用其的电子设备 - Google Patents

Abstract

本申请是关于接口及应用其的电子设备。该接口包括多个尺寸各异的导体环；其中，每个导体环均呈旋转对称；各个导体环呈几何相似，并按照尺寸大小嵌套排布为同心环结构；所述导体环之间填充有绝缘材料，形成绝缘层。基于上述接口的旋转对称特性，可以将需要相互连接的两个接口中的任一接口，根据其所在环境因素，如有无障碍物、障碍物所在角度等，适应性旋转一定角度后再进行插接，以绕开障碍物；同时，可以实现两个电子设备的直接插接，不需要配置连接线、不需要考虑障碍物的影响。

Description

接口及应用其的电子设备

技术领域

本申请涉及电子配件技术领域，尤其涉及一种接口及应用其的电子设备。

背景技术

随着电子技术的发展，各种电子设备层出不穷。目前常见的各种电子设备通用充电或数据传输接口有USB Type-A接口、USB Type-C接口、Lightning接口等。这些接口的示意图可知，这些接口普遍为扁平设计，相匹配的接口公口和母口只能按照特定方式和方向才能成功插接；当一端接口放置角度固定时，如果该接口附近有障碍物，或者，待连接的设备本身外形与环境不适应，则可能导致与其匹配的另一端接口不能按照上述特定方式和方向插接到该接口上。

有鉴于此，为保证在任何场景下都能正常插接，现有技术不采用两个设备直接插接的连接方式，而是使用连接线将两个设备间接插接。以手机充电场景为例，如图1所示，充电器1固定于电源插座上，连接线2一端为USB Type-A接口公口21，与充电器1上设置USBType-A接口母口11相互匹配插接，连接线2的另一端为USB Type-C接口公口22，与手机3上设置的USB Type-C接口母口32相互匹配插接。

可见，基于现有接口形式，每个需要与其他设备连接的电子设备都要配置连接线，而连接线极易丢失或损坏，同样会影响相关电子设备的正常使用。

发明内容

本申请实施例提供了一种接口及应用其的电子设备。所述技术方案如下：

本申请实施例的第一方面，提供一种接口，包括：

多个尺寸各异的导体环；其中，每个导体环均呈旋转对称；各个导体环呈几何相似，并按照尺寸大小嵌套排布为同心环结构；

所述导体环之间填充有绝缘材料，形成绝缘层。

在一个可行的实施例中，所述多个尺寸各异的导体环包括多个直径不同的圆环。

在一个可行的实施例中，所述多个尺寸各异的导体环包括多个边数相同、边长不同的正多边形环。

在一个可行的实施例中，所述接口包括第一接口，和/或，与所述第一接口匹配的第二接口。

在一个可行的实施例中，所述第一接口的各个绝缘层的外顶面为第一弧形凹面，所述第一接口的各个导体环的外顶面为第一弧形凸面；

所述第二接口的各个绝缘层的外顶面为与所述第一弧形凹面相匹配的第二弧形凸面，所述第二接口的各个导体环的外顶面为与所述第一弧形凸面相匹配的第二弧形凹面。

在一个可行的实施例中，相邻的第一弧形凹面和第一弧形凸面在接点处相切，相邻的第二弧形凹面和第二弧形凸面在接点处相切。

在一个可行的实施例中，所述接口还包括：用于实现两个接口相互吸附的吸附层；所述吸附层与所述导体环呈几何相似且同心的环形结构。

在一个可行的实施例中，对于待连接的第一接口和第二接口：

所述第一接口的吸附层由永磁体材料制成，所述第二接口的吸附层由可被永磁体材料吸附的磁吸材料制成；所述可被永磁体材料吸附的磁吸材料包括：铁、钴、镍或其合金；

或者，所述第一接口和第二接口的吸附层环均由永磁体材料制成，且所述第一接口的吸附层的外顶面磁极与所述第二接口的吸附层的外顶面磁极相反。

在一个可行的实施例中，所述导体环包括：用于传输电能的电力导体环，和/或，用于传输数据的数据导体环。

本申请实施例的第二方面，提供一种电子设备，该电子设备包括：以上任一项实施例所述的接口。

由以上技术方案可知，本实施例中，构成设备接口的每个导体环均呈旋转对称形状，且各个导体环呈几何相似，并按尺寸大小依次嵌套排布为同心环结构，使得整个接口也呈旋转对称结构，从而在使用过程中，可以将相互插接的两个接口中的任意一个，根据其所在环境因素(如有无障碍物、障碍物所在角度等)适应性旋转一定角度后再进行插接，以绕开障碍物。

另外，由于本实施例提供的接口具有旋转对称特性，在使用时不受障碍物的影响，故利用本实施例提供的接口可以实现两个电子设备的直接插接，不需要配置连接线、不需要考虑障碍物的影响。

应当理解的是，以上的一般描述和后文的细节描述仅是示例性和解释性的，并不能限制本申请。

附图说明

此处的附图被并入说明书中并构成本说明书的一部分，示出了符合本申请的实施例，并与说明书一起用于解释本申请的原理。

图1是现有技术中手机充电场景中设备连接示意图。

图2是根据一示例性实施例示出的一种接口的俯视图。

图3是根据一示例性实施例示出的另一种接口的俯视图。

图4是根据一示例性实施例示出的又一种接口的俯视图。

图5是根据图4实施例所示接口的一种AA剖视图。

图6是根据图4实施例所示接口的另一种AA剖视图。

图7为图5及图6所示两种接口的连接示意图。

图8是根据图4实施例所示接口的又一种AA剖视图。

图9是根据图4实施例所示接口的又一种AA剖视图。

图10为图8及图9所示两种接口的连接示意图。

图11是根据一示例性实施例示出的又一种接口的俯视图。

具体实施方式

这里将详细地对示例性实施例进行说明，其示例表示在附图中。下面的描述涉及附图时，除非另有表示，不同附图中的相同数字表示相同或相似的要素。以下示例性实施例中所描述的实施方式并不代表与本申请相一致的所有实施方式。相反，它们仅是与如所附权利要求书中所详述的、本申请的一些方面相一致的装置和方法的例子。

为了解决上述技术问题，本申请实施例提供了一种具有旋转对称结构的接口，应用于手机、电脑、充电器、显示器等电子设备，以实现两种电子设备的物理连接，进而实现充电、数据传输等。

本实施例提供的接口，包括：

多个尺寸各异的导体环；其中，每个导体环均呈旋转对称；各个导体环呈几何相似，并按照尺寸大小嵌套排布为同心环结构；

所述导体环之间填充有绝缘材料，形成绝缘层。

本实施例中，构成接口的每个导体环均呈旋转对称形状，且各个导体环呈几何相似，并按尺寸大小依次嵌套排布为同心环结构，使得整个接口也呈旋转对称结构，从而在使用过程中，可以将相互插接的两个接口中的任意一个，根据其所在环境因素(如有无障碍物、障碍物所在角度等)适应性旋转一定角度后再进行插接，以绕开障碍物。

另外，由于本实施例提供的接口具有旋转对称特性，在使用时不受障碍物的影响，故利用本实施例提供的接口可以实现两个电子设备的直接插接，不需要连接线。以手机充电为例，由于不需要考虑障碍物的影响，可以直接将手机上的接口(即受电端接口)与充电器上的接口(即供电端接口)进行插接，实现对手机充电；该充电方式不需要使用连接线来连接充电器和手机，可以避免因连接线丢失或损坏而影响手机充电。又如，可以在受控设备(如电视机等)及其控制设备(如遥控器等)上分别设置本实施例所述接口；其中，受控设备上的接口与该受控设备的供电线路连接，作为供电端接口，控制设备上的接口则作为受电端接口，当用户不需要使用控制设备时，可以将两个设备的接口插接，既实现了在闲时(即不使用控制设备时)通过受控设备为控制设备充电，又可以省去为控制设备单独配置充电器及连接线，还可以解决控制设备因体积小、随意放置而易丢失的问题。

本实施例提供的接口中所述的导体环包括但不限于用于传输电能的电力导体环，和/或，用于传输数据的数据导体环。对于一个接口而言，其导体环的具体个数可以根据该接口的功能需求(或者接线需求)确定。例如，如果接口仅用于充电，则可以仅设置两个电力导体环，一个用于接电源正极，另一个用于接地；如果接口仅用于传输数据，则可以仅设置两个数据导体环，分别用于连接数据线的正极和负极；如果要求改接口既可以用于充电又可以用于传输数据，则可以同时设置两个电力导体环和两个数据导体环，电力导体环分别连接电源正极和接地，两个数据导体环分别连接数据线的正极和负极。

在一个可行的实施例中，构成该接口的所述多个尺寸各异的导体环包括多个直径不同的圆环，且各个圆环的圆心重合，形成同心圆环，如图2所示的一种设备接口的俯视图(即横截面图)。

参照图2，该接口包括：用于连接电源正极第一电力导体环102，用于接地的第二电力导体环103，用于连接数据线正极的第一数据导体环104，用于连接数据线负极的第二数据导体环105；各个导体环均为圆环，呈几何相似，且圆心重合，形成同心圆环，但直径各不相同，由大到小依次为：第一电力导体环102、第一数据导体环104、第二数据导体环105、第二电力导体环103；所述导体环之间填充有绝缘材料，形成多个圆环型的绝缘层101。如图2所示，任意两个相邻的导体环之间(第一电力导体环102和第二数据导体环105之间、第二数据导体环105和第一数据导体环104之间、第一数据导体环104和第二电力导体环103之间)，以及，位于同心圆环结构最内侧(即直径最小)的第二电力导体环103的中心空腔内，均设置有绝缘层，避免不同线路之间的干扰，为该接口实现充电、数据传输等功能提供硬件基础。

基于图2所示接口结构，在另一可行的实施例中，位于同心圆环结构最内侧的导体环还可以设计为外环半径与环的宽度相等的结构，即实心圆结构，如图3所示的第二电力导体环103。在所需导体环个数一定的情况下，相对于图2所示实施例，图3所示的接口结构可以省去一个绝缘层，从而缩小接口体积，也即缩小接口所占空间，更适用于微型及轻薄型设备。

由以上技术方案可知，本实施例提供的同心圆环结构的接口，关于其圆心(或中心轴)呈360°旋转对称，在使用时，可以根据实际使用场景随意旋转设备，从而避开某些角度的障碍物，实现具有该接口的两个设备直接插接，不再需要使用连接线、在绝大多数场景下不会受周围可能存在的障碍物的影响。

本实施例提供的接口，既可以应用于提供电能或发送数据的设备(如充电器等)，也可以用于储存电能或接收数据的设备(如需要充电或接收数据的手机、平板电脑等)；为叙述方便，本实施例将应用于提供电能或发送数据的设备上的接口，称为供电端接口，相应的，将应用于储存电能或接收数据的设备上的接口，称为受电端接口；两种接口结构相互匹配，保证在插接时两个接口中相同功能的导体环都可以吻合连接(如供电端接口和受电端接口中用于接地的导体环相吻合并稳定连接，且用于连接电源正极的导体环也相吻合并稳定连接)。

本申请实施例中，基于前文所述接口，除了导体环及绝缘层外，还可以包括吸附层，所述吸附层也为与导体环呈几何相似且中心重合的环形结构。所述吸附层用于实现两个接口相互吸附，保证两接口牢固连接。

可选的，所述吸附层设置于尺寸最大的导体环外侧。进一步的，该吸附层与该尺寸最大的导体环之间设置有绝缘层。

如图4所示的另一种接口的俯视图；该接口在图3所示接口的基础上，在直径最大的第一电力导体环102外设置圆环型的吸附层106，且第一电力导体环102和吸附层106之间设置有绝缘材料形成的绝缘层。圆环型的吸附层106的圆心与第一电力导体环102的圆心重合(即与任一导体环的圆心重合)，整个接口仍为同心环结构。

本申请实施例中，所述供电端接口的吸附层，可以为与该供电端接口中各个导体环同心的第一磁性环；相应的，所述受电端接口的吸附层，则可以为与所述第一磁性环相互吸附且与所述受电端接口的导体环同心的第二磁性环。

在一个可行的实施例中，第一磁性环可以采用磁性材料，如永磁体，制成；第二磁性环则采用可以被所述磁性材料吸附的磁吸材料制成，该磁吸材料包括但不限于：铁、钴、镍或其合金(如铁镍合金、铁钴合金等)。

在另一个可行的实施例中，所述第一磁性环和第二磁性环均由永磁体材料制成，且第一磁性环的外顶面磁极与所述第二磁性环的外顶面磁极相反。例如，第一磁性环的外顶面磁极为N极，第二磁性环的外顶面则对应设置为S极。

可以理解的是，在一些实施例中，第一磁性环和第二磁性环的材质也可以互换；例如，供电端接口的吸附层采用磁性材料，受电端接口的吸附层采用可以被所述磁性材料吸附的磁吸材料，只要保证相匹配的两个接口可以相互吸附固定即可。

以上介绍了通过设置吸附层来保证两个接口稳定连接的实施方式。在本申请实施例中，还可以通过导体环和绝缘层在中心轴方向上的凹凸变化来保证接口插接后不易脱落。以下参照图5进行具体介绍。

图5为图4所示接口的一种AA剖面图，其中，虚线OO’为该接口的对称轴，即各个导体环关于OO’呈旋转对称，整个剖面关于该OO’呈轴对称；参照图5，本实施例提供的接口500中，各个导体环(包括前文所述的第一电力导体环102、第一数据导体环104、第二数据导体环105和第二电力导体环103)的外顶面与吸附层106的外顶面持平(即在同一平面内)，如虚线L1所示，各个绝缘层101的外顶面持平，如虚线L2所示，同时，导体环和吸附层的外顶面所在平面低于绝缘层的外顶面所在平面，如虚线L1和L2之间的高度差(假设高度差为△H_L1-L2＝-h)，整个接口500的外顶面沿直径方向凹凸交替(即呈方波形起伏变化)，形成环形卡槽。

与图5所示接口结构相匹配的，本实施例还提供了图4所示接口的另一种AA剖面图，即图6。与图5类似的，图6所示接口600中，虚线OO’为接口的对称轴；各导体环(包括第一电力导体环102、第一数据导体环104、第二数据导体环105和第二电力导体环103)的外顶面和吸附层106的外顶面持平，如虚线L1’所示，各个绝缘层101的外顶面持平，如虚线L2’所示；与图5所示接口500的区别在于，图6所示接口600中，导体环和吸附层的外顶面(即L1’所在平面)高于绝缘层的外顶面(即L2’所在平面)，且高度差为△H_L1’-L2’＝h，形成与接口500互补的环形卡槽。

相互匹配的两个接口可以分别采用图5和图6所示结构(例如，供电端接口采用图5所示结构、受电端接口采用图6所示结构，或者，供电端接口采用图6所示结构、受电端接口采用图5所示结构)，通过凹凸结构实现插接，如图7所示接口500和接口600插接及拆解操作的示意图。可见，互相匹配连接的两个接口的外顶面凹凸变化恰好吻合互补，插接后两接口的导体环即可互相接触，形成相应的电力或数据传输通路。

在本申请其他可行的实施例中，还提供了外顶面为弧面的两种互补结构的接口，如图8和图9所示剖视图(对应的俯视图仍为图4，虚线OO’仍为对称轴)。

参照图8，该接口800中，导体环各个(包括导体环102～105)和吸附层106的外顶面均为弧形凹面(以下称为第一弧形凹面)，中间间隔的绝缘层101的外顶面则为弧形凸面(以下称为第一弧形凸面)；与图8相对的，图9所示接口900中，导体环(包括导体环102～105)和吸附层106的外顶面为与所述第一弧形凹面弧度相匹配(弧长相同且半径相同)的弧形凸面(以下称为第二弧形凸面)，中间间隔的绝缘层101的外顶面则为与所述第一弧形凸面相匹配的弧形凹面(以下称为第二弧形凹面)。

实际应用中，相互匹配的两个接口可以分别采用图8和图9所示结构(例如，供电端接口采用图8所示结构、受电端接口采用图9所示结构，或者，供电端接口采用图9所示结构、受电端接口采用图8所示结构)。图10为图8和图9两种结构的接口插接和拆解时的示意图；根据两种接口外顶面的弧度变化可知，两种接口的外顶面呈互补的波浪形起伏，插接后，接口800的导体环及吸附层所在的第一弧形凹面和另一接口900的导体环及吸附层所在的第二弧形凸面吻合相接，接口800的绝缘层所在的第一弧形凸面与另一接口900的绝缘层所在的第二弧形凹面吻合相接。

可选的，接口800中，相邻的第一弧形凹面和第一弧形凸面在接点处相切；接口900中，相邻的第二弧形凹面和第二弧形凸面在接点处相切。本实施例所提供的接口，外顶面均为弧形面，且相邻的户型面在接点处相切，使得整个接口外顶面呈平滑的波浪形曲面，避免插拔过程中对外顶面的冲击、摩擦，延长接口使用寿命。

对比图7和图10可知，相对于外顶面为平面的接口(如图5及图6所示)只能沿对称轴方向将接口插入或拔出的情况，外顶面为弧面的接口，在插接或拆解时，不仅可以沿对称轴方向将接口插入或拔出，还可以以任意倾斜角度插入/拔出接口，并不会造成凸起部分断裂，即不需要考虑插接操作的方向，且更有利于克服两接口的吸附层之间(即磁性材料和磁吸材料之间)的吸引力，拆解接口时更省力。

前文图2至图4所示的接口，其导体环、绝缘层等均为圆环结构，在本申请其他可行的实施例中，构成接口的所述多个尺寸各异的导体环也可以为多个边数相同、边长不同的正多边形环。

如图11所示的接口俯视图(截面图)，即由4个正六边形结构的导体环(包括前文所述的第一电力导体环102、第一数据导体环104、第二数据导体环105和第二电力导体环103)排布为同心环结构，并在导体环之间填充绝缘层101。当然，在其他实施例中，导体环也可以为正四边形环(即正方形环)、正五边形环、正八边形环等形状。从极限思维来说，前文所述的接口中的圆环结构也可以视为边数无穷多，边长无穷小的正多边形环。

可选的，上述正多边形结构的接口还可以设置吸附层，以实现两个接口之间的牢固连接，如图11所示的吸附层106。

上述正多边形结构的接口的剖面图与圆环结构的接口剖视图相似，且上述正多边形结构的接口的外顶面也可以采用平面或弧面，可参照图5至图10，此处不再赘述。

相对于圆环型接口可以在360°内旋转任意角度，上述正多边形型接口的可旋转角度较为固定，且与正多边形的边数相关。仍以图11为例，该正六边形型接口，可以旋转的角度为60°(即360°/6)的整倍数，即60°、120°、180°、240°、300°及360°。

本申请实施例还提供一种电子设备，该电子设备包括上述任一实施例所述的接口。该电子设备可以为充电器、手机、平板电脑、笔记本电脑、智能电视等。通过该接口，该电子设备可以与设置有相应匹配接口的其他电子设备直接插接，以实现充电、数据传输等功能。

本申请实施例中，利用上述接口的旋转对称特性，可以将需要相互连接的两个设备中的任一设备，根据其所在环境因素(如有无障碍物、障碍物所在角度等)适应性旋转一定角度后再进行插接，以绕开障碍物；同时，可以实现两个电子设备的直接插接，不需要配置连接线、不需要考虑障碍物的影响。

本领域技术人员在考虑说明书及实践的公开后，将容易想到本申请的其它实施方案。本申请旨在涵盖本申请的任何变型、用途或者适应性变化，这些变型、用途或者适应性变化遵循本申请的一般性原理并包括本申请未公开的本技术领域中的公知常识或惯用技术手段。说明书和实施例仅被视为示例性的，本申请的真正范围和精神由下面的权利要求指出。

应当理解的是，本申请并不局限于上面已经描述并在附图中示出的精确结构，并且可以在不脱离其范围进行各种修改和改变。本申请的范围仅由所附的权利要求来限制。

Claims (10)

1.一种接口，其特征在于，包括：

多个尺寸各异的导体环；其中，每个导体环均呈旋转对称；各个导体环呈几何相似，并按照尺寸大小嵌套排布为同心环结构；

所述导体环之间填充有绝缘材料，形成绝缘层。

2.根据权利要求1所述的接口，其特征在于，所述多个尺寸各异的导体环包括多个直径不同的圆环。

3.根据权利要求1所述的接口，其特征在于，所述多个尺寸各异的导体环包括多个边数相同、边长不同的正多边形环。

4.根据权利要求1至3任一项所述的接口，其特征在于，所述接口包括第一接口，和/或，与所述第一接口匹配的第二接口。

5.根据权利要求4所述的接口，其特征在于，

所述第一接口的各个绝缘层的外顶面为第一弧形凹面，所述第一接口的各个导体环的外顶面为第一弧形凸面；

所述第二接口的各个绝缘层的外顶面为与所述第一弧形凹面相匹配的第二弧形凸面，所述第二接口的各个导体环的外顶面为与所述第一弧形凸面相匹配的第二弧形凹面。

6.根据权利要求5所述的接口，其特征在于，相邻的第一弧形凹面和第一弧形凸面在接点处相切，相邻的第二弧形凹面和第二弧形凸面在接点处相切。

7.根据权利要求1至3任一项所述的接口，其特征在于，还包括：用于实现两个接口相互吸附的吸附层；所述吸附层与所述导体环呈几何相似且同心的环形结构。

8.根据权利要求7所述的接口，其特征在于，对于待连接的第一接口和第二接口：

所述第一接口的吸附层由永磁体材料制成，所述第二接口的吸附层由可被永磁体材料吸附的磁吸材料制成；所述可被永磁体材料吸附的磁吸材料包括：铁、钴、镍或其合金；

或者，所述第一接口和第二接口的吸附层环均由永磁体材料制成，且所述第一接口的吸附层的外顶面磁极与所述第二接口的吸附层的外顶面磁极相反。

9.根据权利要求1至3任一项所述的接口，其特征在于，所述导体环包括：用于传输电能的电力导体环，和/或，用于传输数据的数据导体环。

10.一种电子设备，其特征在于，包括：权利要求1至8任一项所述的接口。