CN115118336A - 无接触式连接器及其组件 - Google Patents

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CN115118336A CN202110292124.1A CN202110292124A CN115118336A CN 115118336 A CN115118336 A CN 115118336A CN 202110292124 A CN202110292124 A CN 202110292124A CN 115118336 A CN115118336 A CN 115118336A
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徐昶腾
徐海军
吕政修
张肇中
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Foxconn Kunshan Computer Connector Co Ltd
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Abstract

本发明有关一种无接触式连接器，其可与另一无接触式连接器相互配合以传输信号，所述无接触式连接器包括可发光发射器及至少部分包覆所述光发射器的透光件，进一步包括对准机构，以使得所述光发射器和另一无接触式连接器上的光接收器的对准误差不大于5微米。

Description

无接触式连接器及其组件
【技术领域】
本发明有关一种无接触式连接器及其组件，尤指一种可藉由光学传输来实现信号传输的无接触式连接器及其组件。
【背景技术】
随着互联网技术和计算器技术在日常生活中的日益普及，在处理数据传输时，人们经常使用电连接器通过物理接触在不同电子设备之间进行数据传输，以将一个电子设备连接到另一电子设备。这些电连接器的频繁插入和拔出操作将不可避免地导致这些电连接器的结构损坏，造成接触不良，缩短电连接器的寿命。
无线数据传输(例如蓝牙和Wi-Fi传输)通过非接触式接口而不是常用的电连接器，解决了上述缺点。但是，由于大文件的数据速率的限制，无线数据传输也不适合大量数据传输，传输相对较大的文件将花费很多时间。此外，数据安全性和无线数据传输要解决的技术问题。
所以，有必要提供一种新的无接触连接器及其组件，其可实现信号的有效传输。
【发明内容】
本发明的主要目的在于：提供一种无接触式连接器，其可实现信号的有效地传输。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：一种无接触式连接器，其可与另一无接触式连接器相互配合以传输信号，所述无接触式连接器包括可发光发射器及至少部分包覆所述光发射器的透光件，进一步包括对准机构，以使得所述光发射器和另一无接触式连接器上的光接收器的对准误差不大于5微米。
本发明的另一主要目的在于：提供一种无接触式连接器组件其通过光信号传输来实现信号传输。
为解决以上技术问题，本发明采用如下技术方案：一种无接触式连接器组件，所述无接触式连接器组件包括相互配合以传输信号的第一无接触式连接器及第二无接触式连接器，所述第一无接触式连接器包括光发射器及至少部分包覆所述光发射器的第一透光件，所述第二无接触式连接器包括光接收器及至少部分包覆所述光接收器的第二透光件，进一步包括对准机构，以使得所述光发射器和所述光接收器对准误差不大于5微米。
与现有技术相比，本发明具有如下有益效果：本发明的无接触式连接器及其组件通过光信号来传输数据，形成无接触的输接口，并通过对准机构保证无接触式连接器之间信号的有效传输，本发明无接触式连接器及其组件用于许多不同的应用领域中。其通过光信号传输数据，并且实现精确对准，以保证信号的有效传输。
【附图说明】
图1是符合本发明的无接触式连接器组件的立体图。
图2是图1所示的无接触式连接器组件的部分分解图。
图3是图2所示的无接触式连接器组件的另一视角的部分分解图。
图4是图3所示的无接触式连接器组件的第一无接触式连接器的分解图。
图5是图1所示的无接触式连接器组件的第二无接触式连接器的分解图。
图6是具有图1所示的第一实施例的对准机构的无接触式连接器组件沿A-A方向的剖视图。
图7是图6所示的无接触式连接器组件配合后的剖视图。
图8是具有符合本发明的第二实施例的对准机构的无接触式连接器组件的立体图。
图9是图8所示的无接触式连接器组件沿B-B方向的剖视图。
图10是具有符合本发明的第三实施例的对准机构的无接触式连接器组件的立体图。
图11是图10所示的无接触式连接器组件沿C-C方向的剖视图。
图12是图11所示的无接触式连接器组件配合后的剖视图。
图13是具有符合本发明的第四实施例的对准机构的无接触式连接器组件的立体图。
图14是图13所示的无接触式连接器组件沿D-D方向的剖视图。
图15是具有符合本发明的第五实施例的对准机构的无接触式连接器组件的立体图。
图16是图15所示的无接触式连接器组件的另一视角的部分立体图。
图17是图15所示的无接触式连接器组件沿E-E方向的剖视图。
图18是具有符合本发明的第六实施例的对准机构的无接触式连接器组件的立体图。
图19是图18所示的无接触式连接器组件沿F-F方向的剖视图。
图20是本发明的无接触式连接器组件的一种应用场景，其分别设置在手机和其对应的底座上的。
图21是图20去除手机其他外部结构和其对应的底座的其他外部机构。
【主要组件符号说明】
无接触式连接器组件 900 第一无接触式连接器 100
第二无接触式连接器 500 第一电路板 10
光发射器 20 光发射器控制芯片 30
第一透光件 40 第二电路板 60
光接收器 70 放大器芯片 80
第二透光件 90 第二光接收器 21
第二放大器芯片 31 单一芯片 301，801
第二光发射器 71 第二光发射器控制芯片 81
导电片 13，14 导电片 63，64
软板 18 第一安装座 25
第二安装座 75 第一磁性元件 11
第一配合面 401 第二配合面 901
另一面 403 第二磁性元件 61
第一外壳 101 第二外壳 501
第一配合部 412 第二配合部 912
凸出部 413 凹陷部 913
手机 300 底座 200
法兰部 404 通孔 405
导引柱 406 凸出部 423
凹陷部 923 法兰部 424
凸出部 433 凹陷部 933
凸出部 443 整体凸块 445
凹陷部 943 整体凹槽 945
第一配合部 452 第二配合部 952
凹槽 453 凸块 953
定位凸块 455 定位凹槽 955
第一孔 461 第二孔 961
定位柱 496 弹性件 50
【具体实施方式】
请参照图1至图19所示，为符合本发明的无接触式连接器组件900，其包括相互配合以传输信号的第一无接触式连接器100及第二无接触式连接器500。所述第一无接触式连接器100和第二无接触式连接器500之间形成非接触式的光传输接口。
请参照图1至图6所示，所述第一无接触式连接器100包括第一电路板10、设置在所述第一电路板10上的可将电信号转换为光信号的光发射器20、设置在所述第一电路板10上的控制所述光发射器20工作的光发射器控制芯片30及至少部分包覆所述第一电路板10、所述光发射器20及所述光发射器控制芯片30的第一透光件40。所述第二无接触式连接器500包括第二电路板60、设置在所述第二电路板60上的可接收所述光发射器20发出的光信号并将所接收的光信号转化成电性号的光接收器70、放大所述电信号的放大器芯片80及至少部分包覆所述第二电路板60、所述光接收器70及所述放大器芯片80的第二透光件90。所述第一透光件40和第二透光件90均不影响信号的发射和接收。
本发明中所述第一无接触式连接器100可将电信号转化为光信号，并发出光信号的功能，第二无接触式连接器500具有接收光信号的功能并将光信号电信号的功能。当然，所述第一无接触式连接器100和所述第二无接触式连接器500根据需要也可均具有发出光信号和接收光信号的功能。具体的通过以下设置来实现，所述第一无接触式连接器100进一步包括可接收光信号并将所接收的光信号转化成电信号的第二光接收器21及放大所述电信号的第二放大器芯片31。所述第二放大器芯片31与所述光发射器控制芯片30集成为单一芯片301。所述第二无接触式连接器500进一步包括设可将电信号转化为光信号的第二光发射器71及设置在所述第二电路板60上的控制所述第二光发射器71工作的第二光发射器控制芯片81。所述放大器芯片80与所述第二光发射器控制芯片81集成为单一芯片801。具体地，本实施例中，所述放大器芯片80和第二放大器芯片31均为后置放大器集成电路控制器，所述光发射器控制芯片30和第二光发射器控制芯片81均为所述为激光二极管驱动控制器。优选地，本发明中，所述光发射器20和所述第二光发射器71发出的光的波长为850nm，光的波长也可以是其他合适的波长。所述第二光接收器21和所述光接收器70均可为砷化镓光电二极管或磷化铟光电二极管。根据实际需要所述第一无接触式连接器100和所述第二无接触式连接器500之间根据需要可设置一条或多条光路，具体的，通过以下设置来实现，所述光发射器20和第二光接收器21均可设置为一个或多个，对应的光接收器70和第二光发射器71可设置为多个或1个。所述第一电路板10上设有电信号输入的导电片13和电信号输出的导电片14。所述第二电路板60上设有电信号输入的导电片63和电信号输出的导电片64。各导电片可连接到板端基座的弹簧端子(未图示)或软板18。
所述第一无接触式连接器100进一步包括安装在所述第一电路板10上的第一安装座25，所述光发射器20和第二光接收器21可安装在所述第一安装座25上。根据需要安装对应高度的第一安装座25在电路板上。所述第一无接触式连接器100也可不包括第一安装座25，所述光发射器20和第二光接收器21可直接安装在所述第一电路板10上。同样的所述第二无接触式连接器500也可以包括安装在所述第二电路板上的第二安装座75。
本发明的无接触式连接器具有较小的尺寸，具体的，本发明中，所述第一无接触式连接器100和第二无接触式连接器均大致为长方形，其尺寸为长18.5毫米，宽10毫米，高5毫米。根据实际需要也可设计为其他的形状。
为便于理解，下面的描述中所述第一无接触式连接器100上仅设置有光发射器20，所述第二无接触式连接器500上仅设置有光接收器70。所述无接触式连接器组件900进一步包括对准机构，以使得所述光发射器20与所述光接收器70的对准误差不大于5微米。所述第一透光件40包括第一配合面401，所述第二透光件90包括与所述第一配合面401相互配合的第二配合面901，所述第一透光件40的与所述第一配合面401相反的另一面403设有调整所述对准机构对准的弹性件50，具体地本实施例中，所述弹性件50为弹簧。所述第一无接触式连接器100进一步包括设置在所述第一电路板10上的第一磁性元件11，所述第一磁性元件11设置在所述第一电路板10上与设置所述光发射器20相反的一侧。所述第二无接触式连接器500进一步包括设置在所述第二电路板60上的第二磁性元件61，所述第二磁性元件61设置在所述第二电路板60上与设置所述光接收器70相反的一侧。所述第一磁性元件11与所述第二磁性元件61相互吸引，以使得对准机构相互对准并提供所述第一无接触式连接器100与所述第二无接触式连接器500的配合力。具体地，本实施例中，所述第一磁性元件11和所述第二磁性元件61均为磁铁。所述第一无接触式连接器100进一步包括将其固定的第一外壳101，所述第二无接触式连接器500进一步包括将其固定的第二外壳501。
请参照图1至图7所示，为具有符合本发明的第一实施例的对准机构的无接触式连接器组件900，本实施例中，所述对准机构包括设置在所述第一配合面401上的第一配合部412及设置在所述第二配合面901上的与所述第一配合部412相匹配的第二配合部912。所述第一配合部412和所述第二配合部912中一个为凹陷部，另一个为与相应的所述凹陷部匹配的凸出部。具体地，本实施例中，所述第一配合部412为凸出部413，所述第二配合部912为凹陷部913，所述凸出部413对称地设置在所述光发射器20的两侧，所述凹陷部913对称地设置在所述光接收器70的两侧，所述凸出部413和所述凹陷部913为相互匹配的圆柱形。所述第一透光件40的两侧分别设有向外侧凸出的法兰部404，所述法兰部404上设有通孔405，一对导引柱406分别安装在对应的所述通孔405中，所述弹簧50位于所述法兰部404下侧并安装于所述导引柱406。所述导引柱406和所述第一透光件40也可以是一体成型。
请参照图8至图10所示，为具有符合本发明的第二实施例的对准机构的无接触式连接器组件900，与第一实施例相比，本实施例中，所述凸出部423对称的设置在所述光发射器20的四周，所述凹陷部923对称的设置在所述光接收器70的四周，所述凸出部423和所位凹陷部923为相互匹配的三角形。所述弹簧50不通过导引柱，直接位于所述法兰部424下侧。
请参照图10至图11所示，为具有符合本发明的第三实施例的对准机构的无接触式连接器组件900，与第二实施例相比，本实施例中，所述凸出部433和所位凹陷部933为相互匹配的U形。
请参照图12至图14所示，为具有符合本发明的第四实施例的对准机构的无接触式连接器组件900，与前面的实施例相比，本实施例中，或者所述凸出部443为从第一配合面401凸出的周边倾斜的整体凸块445，所述凹陷部943为向所述第二配合面901凹陷并且与所述整体凸块445相匹配的周边倾斜的整体凹槽945。
请参照图15至图17所示，为具有符合本发明的第五实施例的对准机构的无接触式连接器组件900，与前面的实施例相比，本实施例中，所述第一配合部452包括从所述第一配合面401向内凹陷并沿第一方向贯通的凹槽453及从所述凹槽453的两侧壁向所述凹槽453凸伸的定位凸块455，所述第二配合部952包括从所述第二配合面901上向外凸伸的与所述凹槽453匹配的凸块953及设置在所述凸块953上的与所述定位凸块455匹配的定位凹槽955。
请参照图18至图19所示，为具有符合本发明的第六实施例的对准机构的无接触式连接器组件900，与前面的实施例相比，本实施例中，所述对准机构包括位于所述光发射器20两侧的穿过所述第一透光件40的第一孔461、位于所述第二透光件90的光接收器70两侧的第二孔961及同时位于所述第一孔461和所述第二孔961的定位柱496。所述弹簧50安装于所述定位柱496上。
本发明的无接触式连接器及其组件，形成无接触的输接口，通过光信号来传输数据，并且对准机构保证无接触式连接器之间信号的有效传输。本发明的无接触式连接器组件900具有广泛的应用前景，其可应用到需要传输高速数据和视频的接口，比如，数据中心交换器；可应用到对EMI极为敏感的设备，比如医疗和军事；另外从两个无接触式连接器中传输的光信号在空气或液体中都可以传输；因为有芯片和光电转换的功能，它可以传输多种信号，比如LVDS(中文全称：低压差分信号)、TMDS(中文全称：最小化传输差分信号)、CML(中文全称：电流模式逻辑)及其他可以传输的信号。
同时本发明的无接触式连接器具有极小尺寸，可应用于3C消费产品，例如手机、笔记本或平板电脑，短距离和高速板连接，例如数据中心交换机或服务器，手术台内窥镜等抗电磁干扰的设备。也可以通过光纤将两个连接器连接起来，从而将大面板或电视GPU(显卡)内部传输到控制器。
图20至图21所示，为本发明无接触式连接器组件900的一种应用场景，在本应用场景中所述第一无接触式连接器100位于底座200内，所述第二无接触式连接器500位于手机300中，所述第一外壳101为底座200的组成部分，所述第二外壳501为手机300的组成部分。
本发明无接触式连接器组件可用于无线充电，无线电话间信号传输，双面板之间及可拆卸笔记本电脑，可折迭和可扩展的笔记本电脑的应用，视频墙的应用，大型电视或笔记本电脑内部传输。另外本发明的无接触式连接器及其组件通过光信号实现连接器之间的信号传输，损耗小信号传输稳定，所述无接触式连接器可用于许多不同的应用领域中。
光通信模块包括光信号发射器和光信号接收器，所述光信号发射器和光信号接收器通过定位销和定位槽的接合以及磁体的吸引而自对准。并且，光信号接收器机械地耦合到光收发器，以确保沿着光传输路径从光发射器到光接收器的光传输通过光收发器的发射透镜和光信号接收器的接收透镜。非接触式界面。
以上所述仅为本发明的一种实施方式，不是全部或唯一的实施方式，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变化，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (10)

1.一种无接触式连接器，其可与另一无接触式连接器相互配合以传输信号，所述无接触式连接器包括可发光发射器及至少部分包覆所述光发射器的透光件，其特征在于：进一步包括对准机构，以使得所述光发射器和另一无接触式连接器上的光接收器的对准误差不大于5微米。
2.如权利要求1所述的无接触式连接器，其特征在于：所述透光件包括与另一无接触式连接器配合的配合面及与所述配合面相反的另一面，所述另一面上设有调整所述对准机构对准的弹性件。
3.一种无接触式连接器组件，所述无接触式连接器组件包括相互配合以传输信号的第一无接触式连接器及第二无接触式连接器，所述第一无接触式连接器包括光发射器及至少部分包覆所述光发射器的第一透光件，所述第二无接触式连接器包括光接收器及至少部分包覆所述光接收器的第二透光件，其特征在于：进一步包括对准机构，以使得所述光发射器和所述光接收器对准误差不大于5微米。
4.如权利要求3所述的无接触式连接器组件，其特征在于：所述第一透光件包括第一配合面，所述第二透光件包括与所述第一配合面相互配合的第二配合面，所述第一透光件的与所述第一配合面相反的一面设有调整所述对准机构对准的弹性件。
5.如权利要求4所述的无接触式连接器组件，其特征在于：所述第一无接触式连接器上设有第一磁性元件，所述第二无接触式连接器上设有第二磁性元件，所述第一磁性元件与所述第二磁性元件相互吸引，以使得对准机构相互对准并提供所述第一无接触式连接器与所述第二无接触式连接器的配合力。
6.如权利要求5所述的无接触式连接器组件，其特征在于：所述对准机构包括设置在所述第一配合面上的第一配合部及设置在所述第二配合面上的与所述第一配合部相匹配的第二配合部。
7.如权利要求6所述的无接触式连接器组件，其特征在于：所述第一配合部和所述第二配合部中一个为凹陷部，另一个为与相应的所述凹陷部匹配的凸出部。
8.如权利要求7所述的无接触式连接器组件，其特征在于：所述凸出部和所述凹陷部对称地设置在所述光发射器或所述光接收器的两侧，所述凸出部和所述凹陷部为相互匹配的圆柱形，或者所述凸出部和所述凹陷部对称的设置在所述光发射器或光接收器的四周，所述凸出部和所位凹陷部为相互匹配的三角形或U形，或者所述凸出部为周边倾斜的整体凸块，所述凹陷部为与所述整体凸块相匹配的周边倾斜的整体凹槽。
9.如权利要求6所述的无接触式连接器组件，其特征在于：所述第一配合部包括从所述第一配合面向内凹陷并沿第一方向贯通的凹槽及从所述第二配合面上向外凸伸的与所述凹槽匹配的凸块，所述凹槽中设有向从凹槽的两侧壁向所述凹槽凸伸的定位凸块，所述凸块上设有与所述定位凸块匹配的定位凹槽。
10.如权利要求5所述的无接触式连接器组件，其特征在于：所述对准机构包括位于所述光发射器两侧的穿过所述第一透光件的第一孔、位于所述第二透光件的光接收器两侧的第二孔及同时穿过所述第一孔和所述第二孔的定位柱。
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