CN219659483U - 魔方装置、智能魔方和具有无线充电功能的智能魔方中轴 - Google Patents

Abstract

本实用新型涉及一种魔方装置、智能魔方和具有无线充电功能的智能魔方中轴。该智能魔方中轴包括核心、无线充电接收单元、电池、传感器和主控模块，所述核心包括壳体和间隔设置在所述壳体上的若干连杆，所述壳体具有空腔，所述主控模块和所述电池均安装于所述空腔内；所述传感器用于获取智能魔方的转动信号，所述传感器安装于所述核心，所述传感器与所述主控模块电性连接；所述无线充电接收单元安装于所述核心，所述无线充电接收单元用于向所述电池充电。该智能魔方中轴能够实现电池的无线充电，无需考虑充电时电气线路的精准对位连接，操作十分方便。

Description

魔方装置、智能魔方和具有无线充电功能的智能魔方中轴

技术领域

本实用新型涉及魔方技术领域，特别是涉及一种魔方装置、智能魔方和具有无线充电功能的智能魔方中轴。

背景技术

智能魔方是一种通过传感器实时感知魔方状态及旋转信号，并将实时状态和旋转信号等信息进行处理、存储及发送到外部设备的一种新型电子魔方。其中，魔方的智能中轴是一个智能魔方最核心的部分，其能够检测魔方每个魔方面的旋转信息，获取魔方整体的实时状态，以及和魔方外部的电子设备实时通信。由于智能魔方需要具备信息处理、信息存储和通信等诸多功能，智能魔方存在耗电量大、耗电快的问题，需要经常进行充电。

传统的智能魔方充电时，智能魔方两侧的中心块分别预留阳极/阴极触片，充电器的两侧对应地设置有突起的第一电源顶针和突起的第二电源顶针，第一电源顶针和第二电源顶针均通过导线与电源线接口连通，第一电源顶针需要准确地插入其中一侧中心块内、并抵触到阳极触片，第二电源顶针同样需要准确地插入另一侧中心块内、并抵触到阴极触片，从而充电器能够对智能魔方进行充电。因此，传统的智能魔方在充电时，充电器需要准确定位，操作不便。

实用新型内容

基于此，有必要针对充电操作不便的问题，提供一种魔方装置、智能魔方和具有无线充电功能的智能魔方中轴，该智能魔方中轴能够实现电池的无线充电，无需考虑充电时电器线路的精准对位连接，操作十分方便。

一种具有无线充电功能的智能魔方中轴，包括核心、无线充电接收单元、电池、传感器和主控模块，所述核心包括壳体和间隔设置在所述壳体上的若干连杆，所述壳体具有空腔，所述主控模块和所述电池均安装于所述空腔内；所述传感器用于获取智能魔方的转动信号，所述传感器安装于所述核心，所述传感器与所述主控模块电性连接；所述无线充电接收单元安装于所述核心，所述无线充电接收单元用于向所述电池充电。

上述具有无线充电功能的智能魔方中轴，可应用在智能魔方中。其中，传感器用于获取智能魔方的转动信号；主控模块用于对该转动信号进行处理，以获取智能魔方的实时状态，实现魔方智能化；电池用于对主控模块进行供电，以保证主控模块正常工作。当电池的电量低或耗完时，该智能魔方中轴能够通过无线充电接收单元与外部的无线充电发射单元进行非接触式能量传输，以获取外部的电能，从而电池实现无线充电。因此，上述具有无线充电功能的智能魔方中轴能够实现电池的无线充电，无需考虑充电时电气线路的精准对位连接，操作十分方便。

在其中一个实施例中，所述无线充电接收单元安装于所述连杆，和/或，所述无线充电接收单元安装于所述空腔内。

在其中一个实施例中，所述无线充电接收单元安装于所述连杆时，所述连杆为空心杆，所述空心杆的内部与所述空腔连通，所述无线充电接收单元连接有导线，所述导线穿过所述空心杆后与位于所述空腔内的所述主控模块电性连接。

在其中一个实施例中，所述无线充电接收单元包括保护壳和安装于所述保护壳内的接收线圈，所述接收线圈连接有所述导线，所述保护壳设有供所述导线进出的通孔，所述保护壳套接于所述空心杆。

在其中一个实施例中，所述智能魔方中轴还包括安装在所述空心杆端部的固定件，所述固定件和所述空心杆中的一个设有锁扣，另一个设有与所述锁扣相卡扣配合的锁孔；所述固定件设有与所述保护壳相抵接的限位板。

在其中一个实施例中，所述传感器的定子为电路板，所述电路板与所述主控模块电性连接，所述无线充电接收单元为线圈，所述线圈印刷在所述电路板上。

一种智能魔方，包括若干魔方块和上述智能魔方中轴，所述魔方块安装于所述智能魔方中轴。该智能魔方能够方便快捷地对智能魔方中轴内的电池进行无线充电。

一种魔方装置，包括充电座和上述智能魔方，所述智能魔方可放置于所述充电座上，所述充电座设有与所述无线充电接收单元相配合的无线充电发射单元，从而充电座和智能魔方之间无需精准对位进行接线，便能通过无线充电发射单元和无线充电接收单元对电池进行无线充电，充电操作方便。

在其中一个实施例中，还包括如下中的至少一种：

所述充电座的顶部设有用于容纳所述智能魔方的凹槽或平台；

所述充电座的内部设有安装腔，所述无线充电发射单元安装于所述安装腔内；以及

所述充电座中，所述无线充电发射单元通过电磁感应方式、磁共振方式、WiFi无线充电方式或超声波无线充电方式与所述无线充电接收单元进行能量传输。

一种魔方装置，包括充电座和上述智能魔方，所述智能魔方设有第一磁吸件，所述充电座设有第二磁吸件和无线充电发射单元，所述第二磁吸件可与所述第一磁吸件相磁吸配合，所述无线充电发射单元与所述无线充电接收单元相配合。

附图说明

图1为本实用新型一实施例中魔方装置的结构示意图；

图2为图1中所述魔方装置的轴向剖视图；

图3为图2中的A处放大图；

图4为本实用新型一实施例中智能魔方中轴的结构示意图；

图5为图4中所述智能魔方中轴的无线充电接收单元的安装示意图；

图6为图4中所述智能魔方中轴的无线充电接收单元的结构示意图；

图7为图6中所述无线充电接收单元的内部结构图；

图8为另一实施例中智能魔方的轴向剖视图；

图9为又一实施例中魔方装置的局部结构示意图。

10、智能魔方，100、核心，110、壳体，111、空腔，120、连杆，121、锁孔，200、无线充电接收单元，201、导线，210、保护壳，220、接收线圈，300、电池，400、传感器，410、接触式传感器的定子，420、接触式传感器的转子，421、第一触电脚，422、第二触电脚，500、主控模块，600、固定件，610、限位板，700、第一磁吸件，20、充电座，21、无线充电发射单元，22、凹槽，23、安装腔，24、发射处理电路，25、发射线圈，26、第二磁吸件。

具体实施方式

为了便于理解本实用新型，下面将参照相关附图对本实用新型进行更全面的描述。附图中给出了本实用新型的较佳实施方式。但是，本实用新型可以以许多不同的形式来实现，并不限于本文所描述的实施方式。相反地，提供这些实施方式的目的是使对本实用新型的公开内容理解的更加透彻全面。

需要说明的是，当元件被称为“固定于”另一个元件，它可以直接在另一个元件上或者也可以存在居中的元件。当一个元件被认为是“连接”另一个元件，它可以是直接连接到另一个元件或者可能同时存在居中元件。相反，当元件被称作“直接在”另一元件“上”时，不存在中间元件。本实用新型中所述“第一”、“第二”不代表具体的数量及顺序，仅仅是用于名称的区分。

实施例一

结合图1至图3所示，一种魔方装置，包括智能魔方10和充电座20。智能魔方10可放置于充电座20上。该智能魔方10包括若干魔方块和具有无线充电功能的智能魔方中轴。

其中，该智能魔方中轴包括核心100、无线充电接收单元200、电池300、传感器400和主控模块500。核心100包括壳体110和间隔设置在壳体110上的若干连杆120，壳体110具有空腔111，主控模块500和电池300均安装于空腔111内。传感器400用于获取智能魔方10的转动信号，传感器400安装于核心100，传感器400与主控模块500电性连接。无线充电接收单元200安装于核心100，无线充电接收单元200用于向电池300充电。

在上述智能魔方10中，魔方块安装于智能魔方中轴。魔方块包括中心块、角块和棱块中的至少一种。若干魔方块拼接成若干个可绕连杆120的轴线旋转的魔方层。魔方层是魔方在转动过程中的最小转动单位。比如，对三阶正魔方而言，魔方层从上到下地可分为顶层、中层和底层。其中，位于顶层的魔方层包括了九个魔方块，顶层转动时，九个魔方块同步转动。

在上述魔方装置中，充电座20设有与无线充电接收单元200相配合的无线充电发射单元21。其中，无线充电发射单元21可非接触式与无线充电接收单元200进行能量传输。

上述具有无线充电功能的智能魔方中轴，应用到智能魔方10后，传感器400用于获取智能魔方10的转动信号；主控模块500用于对该转动信号进行处理，以获取智能魔方10的实时状态，实现魔方智能化；电池300用于对主控模块500进行供电，以保证主控模块500正常工作。电池300可直接或间接地(比如通过主控模块500)向传感器400供电。当电池300的电量低或耗完时，该智能魔方中轴能够通过无线充电接收单元200与外部的无线充电发射单元21进行非接触式能量传输，以获取外部的电能，从而电池300实现无线充电。因此，上述智能魔方中轴的电池300能够实现无线充电，从而无需考虑充电时电气线路的精准对位连接，充电操作十分方便。

结合图2和图3，具体地，在魔方装置中，充电座20的顶部设有用于容纳智能魔方10的凹槽22或平台。凹槽22或平台的设置能够在充电过程中对智能魔方10进行定位，保证充电过程稳定。

在一实施例中，充电座20的内部设有安装腔23。无线充电发射单元21安装于安装腔23内，能够对无线充电发射单元21进行保护，同时，也是对用户进行保护。可选地，无线充电发射单元21与无线充电接收单元200的位置相对。

在一实施例中，充电座20中，无线充电发射单元21通过电磁感应方式、磁共振方式、WiFi无线充电方式或超声波无线充电方式与无线充电接收单元200进行能量传输。

其中，结合图2和图3，无线充电发射单元21选择通过电磁感应方式与无线充电接收单元200进行能量传输时，无线充电发射单元21包括发射线圈25，无线充电接收单元200包括接收线圈220，充电座20和智能魔方中轴相靠近，发射线圈25基于一定频率的交流电通过电磁感应在接收线圈220中产生一定的电流，从而将点能量从无线充电发射单元21转移到无线充电接收单元200，便开始从充电座20向电池300进行供电。可选地，无线充电发射单元21还可包括发射处理电路24。发射处理电路23包括驱动电路、降压电路和解调电路。无线充电接收单元200还包括整流电路和降压电路。电能通过系统外部的电源适配器输入到驱动电路，经降压电路、解调电路传输到发射线圈25，将电能通过无线功率传输到接收线圈220，经整流电路、降压电路传输到电池300，提供电能。

无线充电发射单元21选择通过磁共振方式与无线充电接收单元200进行能量传输时，无线充电发射单元21的发射线圈和无线充电接收单元200的接收线圈构成作为共振器，发射线圈以一定频率振动向周围发散出电磁场，而接收线圈需要同样以相同频率振动，才能接收到这个传递过来的能量。基于磁共振的方式，无线充电实现了长传输距离、高效的供电，并且是一对多的供电方式。

无线充电发射单元21选择通过WiFi无线充电方式与无线充电接收单元200进行能量传输时，无线充电发射单元21为Wi-Fi接入点(路由器)，无线充电接收单元200为充电传感器。无线充电发射单元21选择通过超声波无线充电方式与无线充电接收单元200进行能量传输时，无线充电接收单元200可将无线充电发射单元21发射出的音频转换为电力。

在智能魔方中轴中，结合图8，无线充电接收单元200安装于空腔111内。当无线充电接收单元200安装于空腔111内时，无线充电接收单元200靠近电池300，方便二者之间布线。图8中显示该智能魔方中轴的空腔111内安装有无线充电接收单元200。

在智能魔方中轴中，结合图2和图3，无线充电接收单元200安装于连杆120。当无线充电接收单元200安装于连杆120时，无线充电接收单元200靠近智能魔方10的魔方面，从而缩短与无线充电发射单元21的距离，方便能量的传输。

具体地，结合图2、图5和图6，连杆120为空心杆，空心杆的内部与空腔111连通。无线充电接收单元200安装于空心杆。可选地，无线充电接收单元200位于空心杆的中部或末端。无线充电接收单元200连接有导线201，导线201穿过空心杆后与位于空腔111内的主控模块500电性连接。空心杆的设置方便无线充电接收单元200与电池300之间进行导线201连接，避免导线201外露于智能魔方中轴的外部。

进一步地，结合图2、图3、图4和图7，无线充电接收单元200包括保护壳210和安装于保护壳210内的接收线圈220，接收线圈220连接有导线201。保护壳210设有供导线201进出的通孔，保护壳210套接于空心杆。保护壳210的设置能够避免接收线圈220外露，对接收线圈220起到保护作用。

可选地，保护壳210为绝缘壳。

进一步地，结合图2、图4和图5，上述智能魔方中轴还包括安装在空心杆端部的固定件600。固定件600和空心杆中的一个设有锁扣(图未示)，另一个设有与锁扣相卡扣配合的锁孔121，从而固定件600可拆卸地固定在空心杆上。固定件600设有与保护壳210相抵接的限位板610。保护壳210远离壳体110的一侧抵触该限位板610，避免无线充电接收单元200沿空心杆的轴线晃动而脱离该空心杆。

可选地，参见图2至图5，传感器400套接在空心杆上，无线充电接收单元200位于传感器400和固定件600之间，从而无线充电接收单元200被夹持固定于空心杆上。或者，无线充电接收单元200固定套接在空心杆上。

其中，传感器400包括定子和转子，定子固定安装在空心杆上，转子被配置为与魔方层同步转动，从而根据定子与转子之间的相对转动，可获取魔方层的转动信号。主控模块500依据各个魔方层的转动信号，计算出智能魔方10的状态信号。状态信号用于表征魔方中各个魔方块之间的相对位置关系，即魔方实现智能化。

传感器400可选为接触式传感器、电磁传感器和光电传感器中的一种。

可参考图5，接触式传感器的定子410包括公共信号圈(图未示)和与公共信号圈同轴且绝缘的角度信号圈(图未示)，接触式传感器的转子420为导电件，导电件包括第一触电脚421和第二触电脚422，第一触电脚421用于与公共信号圈接触，第二触电脚422用于在智能魔方10的魔方层转动时与角度信号圈的不同位置接触，从而获取魔方层的转动信号。当魔方层发生转动时，第一触电脚421始终与公共信号圈压合且保持相对滑动接触。第二触电脚422始终与角度信号圈压合且保持相对滑动接触。接触式传感器的转子420将随魔方层一起转动，接触式传感器的转子420上导电件的位置发生变化，使得接触式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(比如根据连接的路径不同，得到的电阻阻值不同)，实现主控模块500感知魔方层的转动信号。

对于电磁传感器而言，电磁传感器的转子为多个磁铁，各个磁铁的磁场强度互不相同，电磁传感器的定子为磁敏传感器件。磁敏传感器件可选为霍尔感应器、磁敏二极管、磁敏诂极管、磁敏电阻器或专用集成电路等。当魔方层转动时，磁敏传感器件经过不同磁铁时，产生不同的电压，根据电压的不同，获取魔方层的转动信号。

对于光电传感器而言，光电传感器的转子包括光源和安装在光源下方的挡板，挡板设有一缺口，光电传感器的定子为多个光线接收器。当挡板随着魔方层转动时，缺口转动至对准不同的光线接收器，则光线接收器能接收光源的光线，获取魔方层的转动信号。

在前述实施例的基础上，可结合图3、图5和图6进行理解，传感器400的定子为电路板。电路板与主控模块500电性连接，无线充电接收单元200为线圈，线圈印刷在电路板上。如此，将无线充电接收单元200和传感器400的定子制作成一个整体，便于安装。同时，线圈可通过传感器400的定子与主控模块500电性连接，进而再借助主控模块500向电池300充电，省去线圈单独布线的操作。

实施例二

图9为本实用新型又一实施例中魔方装置的局部结构示意图。

具体地，该魔方装置包括充电座20和上述实施例中提及的任意一种智能魔方10。智能魔方10设有第一磁吸件700，充电座20设有第二磁吸件26和无线充电发射单元21。第二磁吸件26可与第一磁吸件700相磁吸配合，无线充电发射单元21与无线充电接收单元200相配合。该智能魔方10和充电座20之间通过磁力吸附在一起，便于无线充电发射单元21和无线充电接收单元200之间稳定地进行能量传输。

其中，第一磁吸件700和第二磁吸件26的设置，使得智能魔方10和充电座20之间的位置关系及安装位置更加灵活。比如，充电座20可以位于智能魔方10的顶部、左侧、右侧或底部。并且，第一磁吸件700和第二磁吸件26之间相互磁力吸附，以使无线充电发射单元21和无线充电接收单元200之间的位置相应，实现自动准确定位，方便无线充电发射单元21和无线充电接收单元200之间高效地进行能量传输。

可选地，第一磁吸件700安装于智能中轴上或魔方块上。比如，第一磁吸件安装在连杆120上。第一磁吸件700和第二磁吸件26可为磁铁。

在一些实施例中，充电座20的内部设有安装腔23。无线充电发射单元21和第二磁吸件26位于安装腔23内。

可选地，充电座20的外壳可拆卸地安装到插座上，或者，充电座20和插座一体成型，从而方便地获取市电。

以上所述实施例的各技术特征可以进行任意的组合，为使描述简洁，未对上述实施例中的各个技术特征所有可能的组合都进行描述，然而，只要这些技术特征的组合不存在矛盾，都应当认为是本说明书记载的范围。

以上所述实施例仅表达了本实用新型的几种实施方式，其描述较为具体和详细，但并不能因此而理解为对实用新型专利范围的限制。应当指出的是，对于本领域的普通技术人员来说，在不脱离本实用新型构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些都属于本实用新型的保护范围。因此，本实用新型专利的保护范围应以所附权利要求为准。

Claims (10)

1.一种具有无线充电功能的智能魔方中轴，其特征在于，所述智能魔方中轴包括：核心、无线充电接收单元、电池、传感器和主控模块，所述核心包括壳体和间隔设置在所述壳体上的若干连杆，所述壳体具有空腔，所述主控模块和所述电池均安装于所述空腔内；所述传感器用于获取智能魔方的转动信号，所述传感器安装于所述核心，所述传感器与所述主控模块电性连接；所述无线充电接收单元安装于所述核心，所述无线充电接收单元用于向所述电池充电。

2.根据权利要求1所述的智能魔方中轴，其特征在于，所述无线充电接收单元安装于所述连杆，和/或，所述无线充电接收单元安装于所述空腔内。

3.根据权利要求2所述的智能魔方中轴，其特征在于，所述无线充电接收单元安装于所述连杆时，所述连杆为空心杆，所述空心杆的内部与所述空腔连通，所述无线充电接收单元连接有导线，所述导线穿过所述空心杆后与位于所述空腔内的所述主控模块电性连接。

4.根据权利要求3所述的智能魔方中轴，其特征在于，所述无线充电接收单元包括保护壳和安装于所述保护壳内的接收线圈，所述接收线圈连接有所述导线，所述保护壳设有供所述导线进出的通孔，所述保护壳套接于所述空心杆。

5.根据权利要求4所述的智能魔方中轴，其特征在于，所述智能魔方中轴还包括安装在所述空心杆端部的固定件，所述固定件和所述空心杆中的一个设有锁扣，另一个设有与所述锁扣相卡扣配合的锁孔；所述固定件设有与所述保护壳相抵接的限位板。

6.根据权利要求1所述的智能魔方中轴，其特征在于，所述传感器的定子为电路板，所述电路板与所述主控模块电性连接，所述无线充电接收单元为线圈，所述线圈印刷在所述电路板上。

7.一种智能魔方，其特征在于，所述的智能魔方包括若干魔方块和如权利要求1至6任意一项所述的智能魔方中轴，所述魔方块安装于所述智能魔方中轴。

8.一种魔方装置，其特征在于，所述的魔方装置包括充电座和如权利要求7所述的智能魔方，所述智能魔方可放置于所述充电座上，所述充电座设有与所述无线充电接收单元相配合的无线充电发射单元。

9.根据权利要求8所述的魔方装置，其特征在于，还包括如下中的至少一种：

所述充电座的顶部设有用于容纳所述智能魔方的凹槽或平台；

所述充电座的内部设有安装腔，所述无线充电发射单元安装于所述安装腔内；以及

所述充电座中，所述无线充电发射单元通过电磁感应方式、磁共振方式、WiFi无线充电方式或超声波无线充电方式与所述无线充电接收单元进行能量传输。

10.一种魔方装置，其特征在于，所述的魔方装置包括充电座和如权利要求7所述的智能魔方，所述智能魔方设有第一磁吸件，所述充电座设有第二磁吸件和无线充电发射单元，所述第二磁吸件可与所述第一磁吸件相磁吸配合，所述无线充电发射单元与所述无线充电接收单元相配合。