TWI425720B - Magnetic connector structure - Google Patents

Description

磁性連接器結構

本發明係關於一種磁性連接器結構，包括一第一連接器及一第二連接器，該第一連接器之前側能被插接至該第二連接器的插接空間中，且該第一、第二連接器能藉由一磁性元件及一導磁元件相互結合，使該第一連接器的第一上、下連接端子與該第二連接器的第二上、下連接端子分別電氣連接，該第一、第二連接器能在受力後即時脫離，有效避免裝設有該第二連接器的電子裝置墜落至地面。

在各類電子系統中，連接器在裝置與裝置、元件與元件、系統與系統之間進行電連接和訊號傳遞，為構成一個完整系統所需要的基礎元件。第1圖所示者為傳統的連接器結構，包括一板端連接器10及一線端連接器11，其中，板端連接器10係裝設在一電子裝置12(如：筆記型電腦、平板電腦)上，且板端連接器10內的端子係與電子裝置12內部的電路板(圖中未示)相電氣連接。另一方面，線端連接器11內的端子係與一纜線13內部的導線相連接，該線端連接器11能插接至該板端連接器10中，使兩者內部的端子相互接觸。如此，電子裝置12便能透過板端連接器10、線端連接器11及纜線13，而與外部的其他電子設備相連接，並進行電子訊號的傳遞工作。

然而，上述連接器結構在實際使用上，仍有許多缺陷有待改善。當線端連接器11完全插接至板端連接器10後，若使用者不慎碰撞或拉扯到纜線13，而瞬間對纜線13產生一力量F，該線端連接器11將無法即時地自板端連接器10中脫離，如此，極有可能導致電子裝置12被纜線13拖曳而墜落至地面，進而造成電子裝置12嚴重損壞，相當不理想。再者，由於此時線端連接器11的受力方向不同於正常的插拔方向，更可能造成線端連接器11及板端連接器10變形損壞。

有鑑於前述習知連接器結構的缺點，乃有業者利用磁鐵，開發設計出另一種連接器結構，請參閱第2圖所示，此種連接器結構主要由一板端連接器20及一線端連接器21所構成，其中板端連接器20的一側面上設置有一磁鐵200，且同一側面上設置有複數個連接端子201。在第2圖中，連接端子201的右端係凹陷形成類似碗狀結構。另一方面，線端連接器21的一側面上亦設置有一磁鐵210，且該側面上凹設有複數個凹孔211，各凹孔211內分別設置有一彈性元件212，且各彈性元件212的末端分別連接一連接端子213。當板端連接器20與線端連接器21相接觸時，連接端子213的前端能伸入至連接端子201的凹陷部分，且連接端子213藉由其後方的彈性元件212，彈性地抵接至連接端子201上，使該等連接端子201、213形成電氣連接。同時，磁鐵200與磁鐵210係藉由磁力相互吸引，使該線端連接器21緊密地貼靠在板端連接器20上，以確保連接端子201、213的電氣連接。藉由此種連接器結構的硬體特徵，當使用者不慎碰撞或拉扯到纜線22時，磁鐵200與磁鐵210便能受力自動分離，使板端連接器20及線端連接器21相互脫離，如此，裝設有板端連接器20的電子裝置便不會因纜線22而掉落至地面。

然而，前述改良後的連接器結構，仍存在著設計上的缺陷。復請參閱第2圖所示，根據發明人的研究發現，當板端連接器20與線端連接器21相連接時，由於兩磁鐵200、210的磁性吸引力必須克服連接端子201、213彈性抵接的力量，方能使板端連接器20及線端連接器21的結合力達到設計所需的力量條件。一旦連接端子201、213的數量較多(如：10組以上)，連接端子201、213彈性抵接的總力量將會相當強，在此情況下，製造廠商必須使用高價的強力磁鐵作為該等磁鐵200、210，或者，必須大幅增加磁鐵200、210的表面積。惟，採用高價的強力磁鐵將大幅增加連接器(20、21)的設計製造成本，而在價格上失去競爭優勢，非常不理想。另一方面，增加磁鐵200、210的表面積，更會導致連接器(20、21)的體積或面積大增，不符合小型化之需求，且無法適用在行動電話或平板電腦等厚度較小的電子裝置上，明顯欠缺結構設計上的彈性及適用性。

因此，如何改善習知連接器結構的諸多問題，令板端連接器及線端連接器能在意外瞬間受力時，即時相互脫離，以避免裝設有板端連接器的電子裝置墜落至地面，並令板端連接器及線端連接器在結合時，無須與連接端子抵接的力量相對抗，以避免採用高價的強力磁鐵或增大連接器的體積，即為本發明在此欲探討的一重要課題。

有鑑於前揭習知連接器結構的諸多缺失，發明人經過長久努力研究與實驗，終於開發設計出本發明之磁性連接器結構，期令板端連接器及線端連接器在意外受力後能即時分離，避免電子裝置墜落後損壞，並降低連接器結構的製造成本，提高連接器結構的設計彈性。

本發明之一目的，係提供一種磁性連接器結構，包括一第一連接器及一第二連接器，其中，該第一連接器包括一第一絕緣座體、複數個第一上連接端子、複數個第一下連接端子及一磁性元件，該第一絕緣座體的前側係外露在該第一連接器的前端，該第一上連接端子係設置於該第一絕緣座體中鄰近頂側的位置，且該第一上連接端子鄰近前端的部分係外露在該第一絕緣座體的頂側；該第一下連接端子係設置於該第一絕緣座體中鄰近底側的位置，且該第一下連接端子鄰近前端的部分係外露在該第一絕緣座體的底側；該磁性元件係設置於該第一絕緣座體中；該第二連接器包括一第二絕緣座體、複數個第二上連接端子、複數個第二下連接端子及一導磁元件，其中，該第二絕緣座體的前側開設有一開口，且向內延伸設有一插接空間；該第二上連接端子係設置於該第二絕緣座體中鄰近頂側的位置，且該第二上連接端子鄰近前端的部分係延伸至該插接空間中；該第二下連接端子係設置於該第二絕緣座體中鄰近底側的位置，且該第二下連接端子鄰近前端的部分係延伸至該插接空間中；該導磁元件係設置於該第二絕緣座體中；該磁性元件與該導磁元件能藉由磁力相互吸引，使該第一連接器與該第二連接器相結合。如此，即便使用者不慎碰撞到組裝有該第一連接器的纜線，由於該第一、第二連接器係藉由磁力相結合，故能在受力後即時脫離。此外，由於該磁性元件及導磁元件的磁力無須與該等連接端子抵接的力量相對抗，因此，製造廠商無須使用高單價的強力磁鐵作為該磁性元件，且亦無須增加磁性元件及導磁元件的表面積，便能使該第一、第二連接器在所需的力量條件下相結合，大幅節省製造成本。

本發明之另一目的，係提供一種磁性連接器，包括一絕緣座體、複數個上連接端子、複數個下連接端子及一磁性元件，其中該上連接端子係設置於該絕緣座體中鄰近頂側的位置，且該上連接端子鄰近前端的部分係外露在該絕緣座體的頂側；該下連接端子係設置於該絕緣座體中鄰近底側的位置，且該下連接端子鄰近前端的部分係外露在該絕緣座體的底側；該磁性元件係設置於該絕緣座體中，且該磁性元件的前側係對應於該絕緣座體之前側。

本發明之又一目的，係提供一種磁性連接器，包括一絕緣座體、複數個上連接端子、複數個下連接端子及一導磁元件，其中該絕緣座體的前側開設有一開口，且向內延伸設有一插接空間；該上連接端子係設置於該絕緣座體中鄰近頂側的位置，且該上連接端子鄰近前端的部分係延伸至該插接空間中；該下連接端子係設置於該第二絕緣座體中鄰近底側的位置，且該第二下連接端子鄰近前端的部分係延伸至該插接空間中；該導磁元件係設置於該第二絕緣座體中，且該導磁元件的前側係對應於該插接空間。

為便　貴審查委員能對本發明之目的、結構及其功效，做更進一步之認識與瞭解，茲舉實施例配合圖式，詳細說明如下：

發明人在長期從事連接器等相關領域的研發及設計中，發現過去的板端連接器及線端連接器在插接結合後，常會因使用者意外碰撞或拉扯線端連接器的纜線，導致裝設有板端連接器的電子裝置墜落至地面等問題發生。目前雖有業者利用磁鐵設計出以磁力結合的連接器結構，但此種結構並不適用在連接端子數量較多的連接器上。業者雖欲進一步尋求上述問題的改善方案，但尚未獲得完善的解決辦法。有鑑於此，發明人乃思及改良磁性元件、導磁元件、連接端子的配置方式，以徹底解決習知連接器結構的問題。

本發明係一種磁性連接器結構，在本發明之較佳實施例中，請參閱第3、4圖所示，該磁性連接器結構包括一第一連接器3及一第二連接器4，在本較佳實施例中，該第一連接器3即線端連接器，而該第二連接器4為板端連接器，其中，該第一連接器3包括一第一絕緣座體30、複數個第一上連接端子31、複數個第一下連接端子32及一磁性元件33(如：磁鐵)。請參閱第4、5圖所示，該第一絕緣座體30係由一第一上座體300及一第一下座體301所構成，該第一上座體300的前側向內凹設有一第一上容置空間3000，該第一下座體301的前側向內凹設有一第一下容置空間3010，請參閱第4、5圖所示，當該第一下座體301與該第一上座體300相互結合，以構成該第一絕緣座體30時，該第一上容置空間3000及第一下容置空間3010共同構成一第一容置空間302。需特別一提的是，在本較佳實施例中雖謂該第一絕緣座體30係由第一上座體300及第一下座體301所構成，惟，本發明並不以此為限，製造廠商在根據本發明之概念設計該第一絕緣座體30時，亦能以一體成形或其他方式製作該第一絕緣座體30，凡本發明領域之人士所能輕易思及之變化，均應涵蓋在本發明之申請專利範圍中，合先陳明。

承上，復請參閱第4圖所示，該第一絕緣座體30的前側係外露在該第一連接器3的前端，該第一上連接端子31係設置於該第一上座體300中鄰近頂側的位置，且該第一上連接端子31鄰近前端(圖中左端)的部分係外露在該第一上座體300的頂側，該第一上連接端子31的後端(圖中右端)延伸至該第一絕緣座體30的後側外。此外，該第一下連接端子32係設置於該第一下座體301中鄰近底側的位置，且該第一下連接端子32鄰近前端(圖中左端)的部分係外露在該第一下座體301的底側，該第一下連接端子32的後端(圖中右端)延伸至該第一絕緣座體30的後側外。該磁性元件33係被夾持在第一上座體300及第一下座體301之間，而被設置於該第一絕緣座體30中，且該磁性元件33的前側係對應於該第一絕緣座體30之前側。

在本較佳實施例中，請參閱第4、6圖所示，該第二連接器4包括一第二絕緣座體40、複數個第二上連接端子41、複數個第二下連接端子42及一導磁元件43，其中，該第二絕緣座體40係設在該第二連接器4內，且該第二絕緣座體40係由一第二上座體400及一第二下座體401所構成，且一金屬殼體44係包覆住該第二上座體400及一第二下座體401。在第4圖中，該第二絕緣座體40的前側(圖中右側)開設有一開口402，且向內延伸設有一插接空間403，該插接空間403的構形係與該第一連接器3之前側的構形相匹配。該第二上連接端子41係設置於該第二上座體400中鄰近頂側的位置，且該第二上連接端子41鄰近前端(圖中右端)的部分係延伸至該插接空間403中，該第二上連接端子41的後端(圖中左端)延伸至該第二絕緣座體40的後側外，而能被焊接在一電子裝置(圖中未示)的電路板上。另一方面，該第二下連接端子42係設置於該第二下座體401中鄰近底側的位置，且該第二下連接端子42鄰近前端(圖中右端)的部分係延伸至該插接空間403中，該第二下連接端子42的後端(圖中左端)延伸至該第二絕緣座體40的後側外，而能被焊接在前述電路板(圖中未示)上。

該導磁元件43可由鎳鐵合金或其他具導磁性之材質所製成，該導磁元件43係被夾持於該第二上座體400及第二下座體401之間，而設置於該第二絕緣座體40中，且該導磁元件43的前側(圖中右側)係對應於該插接空間403。請參閱第7圖所示，在該第一連接器3之前側被插接至該插接空間403內的狀態下，該磁性元件33與該導磁元件43能藉由磁力相互吸引，使該第一連接器3與該第二連接器4相結合，且該第二上連接端子41能接觸該第一上連接端子31，該第二下連接端子42能接觸該第一下連接端子32，以分別形成電氣連接。需特別一提的是，在本較佳實施例中，係將磁性元件33設置在第一連接器3中，且將導磁元件43設置在第二連接器4中，惟，本發明並不以此為限，製造廠商在根據本發明設計製造該等連接器3、4時，亦可調換磁性元件33與導磁元件43的位置，將磁性元件33設計在第二連接器4中，並將導磁元件43設置在第一連接器3中，或者，甚至可將該導磁元件43替換為另一磁性元件，使兩磁性元件相互吸引，同樣能達成本發明所欲追求的效果。有鑑於前述說明，該磁性元件33與導磁元件43的位置調動僅為本發明的簡單轉換，應屬本發明之等效變化，仍不脫離本發明所主張保護之技術範圍，凡本技術領域之人士所能輕易思及之組合、變換與轉用，均應涵蓋在以下申請專利範圍內，合先陳明。

除上述技術特徵外，復請參閱第3圖所示，該第一上座體300的頂側鄰近兩端的位置，分別向上凸設有一導引部303，另一方面，請參閱第3、6圖所示，該第二上座體400內對應於各該導引部303的位置，分別凹設有一導軌404，當該第一連接器3之前側被插接至該第二連接器4內時，各該導引部303能分別進入至各該導軌404中。藉由此一防呆設計，使用者即無法將第一連接器3反插(上下相反)至該第二連接器4中，而僅能以單一方向插接該第一連接器3。

綜上所述，即便使用者不慎碰撞到組裝有該第一連接器3的纜線C(如第3圖所示)，由於該第一、第二連接器3、4係藉由磁力相結合，故能在受力後即時脫離，不僅能有效避免與第二連接器4相連接的電子裝置墜落至地面，更能有效防止該第一、第二連接器3、4發生變形損壞。不僅如此，由於該等連接端子31、32、41、42抵接的方向(上下方向)與磁力的方向(前後方向)相互垂直，該磁性元件33及導磁元件43的磁力無須與該等連接端子31、32、41、42抵接的力量相對抗，因此，即便該等連接端子31、32、41、42的數量較多，抵接的總力量較強，製造廠商仍無須使用高價的強力磁鐵作為該磁性元件33，且亦無須增加磁性元件33及導磁元件43的表面積，便能使該第一、第二連接器3、4在所需的力量條件下相結合，不僅大幅節省製造成本，更令連接器的結構設計具備彈性。

按，以上所述，僅為本發明之較佳實施例，惟本發明之技術特徵並不侷限於此，凡任何熟悉該項技藝者，在本發明之技術領域內，可輕易思及的變化或修飾，皆應涵蓋在以下本發明的申請專利範圍中。

3．．．第一連接器

30．．．第一絕緣座體

300．．．第一上座體

3000．．．第一上容置空間

3010．．．第一下容置空間

301．．．第一下座體

302．．．第一容置空間

303．．．導引部

31．．．第一上連接端子

32．．．第一下連接端子

33．．．磁性元件

4．．．第二連接器

40．．．第二絕緣座體

400．．．第二上座體

401．．．第二下座體

402．．．開口

403．．．插接空間

404．．．導軌

41．．．第二上連接端子

42．．．第二下連接端子

43．．．導磁元件

44．．．金屬殼體

C．．．纜線

第1圖係習知連接器結構之平面示意圖；

第2圖係另一種習知連接器結構之示意圖；

第3圖係本發明之較佳實施例之立體示意圖；

第4圖係本發明之較佳實施例之剖面示意圖；

第5圖係本發明之第一連接器之立體分解圖；

第6圖係本發明之第二連接器之立體分解圖；及

第7圖係本發明之較佳實施例之另一剖面示意圖。

3．．．第一連接器

30．．．第一絕緣座體

300．．．第一上座體

301．．．第一下座體

303．．．導引部

31．．．第一上連接端子

33．．．磁性元件

4．．．第二連接器

402．．．開口

403．．．插接空間

404．．．導軌

42．．．第二下連接端子

43．．．導磁元件

44．．．金屬殼體

C．．．纜線

Claims (12)

1. 一種磁性連接器結構，包括：一第一連接器及一第二連接器，其中，該第一連接器包括：一第一絕緣座體，其前側係外露在該第一連接器的前端；複數個第一上連接端子，係設置於該第一絕緣座體中鄰近頂側的位置，且該第一上連接端子鄰近前端的部分係外露在該第一絕緣座體的頂側；及一磁性元件，係設置於該第一絕緣座體中，且該磁性元件的前側係對應於該第一絕緣座體之前側；該第二連接器包括：一第二絕緣座體，係設在該第二連接器內，其前側開設有一開口，且向內延伸設有一插接空間，該插接空間的構形係與該第一絕緣座體之前側的構形相匹配；複數個第二上連接端子，係設置於該第二絕緣座體中鄰近頂側的位置，且該第二上連接端子鄰近前端的部分係延伸至該插接空間中，該第二上連接端子的後端係延伸至該第二絕緣座體的後側外；及一導磁元件，係設置於該第二絕緣座體中，且該導磁元件的前側係對應於該插接空間；在該第一絕緣座體之前側被插接至該插接空間內的狀態下，該磁性元件與該導磁元件能藉由磁力相互吸引，使該第一連接器與該第二連接器相結合，且該第二上連接端子能接觸該第一上連接端子，以形成電氣連接。
2. 如請求項1所述之磁性連接器結構，其中該第一連接器尚包括複數個第一下連接端子，該第一下連接端子係設置於該第一絕緣座體中鄰近底側的位置，且該第一下連接端子鄰近前端的部分係外露在該第一絕緣座體的底側；該第二連接器尚包括複數個第二下連接端子，該第二下連接端子係設置於該第二絕緣座體中鄰近底側的位置，且該第二下連接端子鄰近前端的部分係延伸至該插接空間中，該第二下連接端子的後端係延伸至該第二絕緣座體的後側外。
3. 如請求項2所述之磁性連接器結構，其中該第一絕緣座體係由一第一上座體及一第一下座體所構成，該第一上連接端子係設置於該第一上座體中鄰近頂側的位置，該第一下連接端子係設置於該第一下座體中鄰近底側的位置。
4. 如請求項3所述之磁性連接器結構，其中該磁性元件係被夾持在第一上座體及該第一下座體之間，而被設置於該第一絕緣座體中。
5. 如請求項4所述之磁性連接器結構，其中該第一絕緣座體的頂側鄰近兩端的位置，分別向上凸設有一導引部，該第二絕緣座體內對應於各該導引部的位置，分別凹設有一導軌，在該第一連接器之前側被插接至該插接空間內的狀態下，各該導引部能分別進入至各該導軌中。
6. 如請求項2所述之磁性連接器結構，其中該第二絕緣座體係由一第二上座體及一第二下座體所構成，該第二上連接端子係設置於該第二上座體中鄰近頂側的位置，該第二下連接端子係設置於該第二下座體中鄰近底側的位置。
7. 如請求項6所述之磁性連接器結構，其中該導磁元件係被夾持在第二上座體及該第二下座體之間，而被設置於該第二絕緣座體中。
8. 如請求項7所述之磁性連接器結構，其中該第一絕緣座體的頂側鄰近兩端的位置，分別向上凸設有一導引部，該第二絕緣座體內對應於各該導引部的位置，分別凹設有一導軌，在該第一連接器之前側被插接至該插接空間內的狀態下，各該導引部能分別進入至各該導軌中。
9. 一種磁性連接器，包括：一絕緣座體，係由一上座體及一下座體所構成；複數個上連接端子，係設置於該上座體中鄰近頂側的位置，且該上連接端子鄰近前端的部分係外露在該下座體的頂側；複數個下連接端子，係設置於該絕緣座體中鄰近底側的位置，且該下連接端子鄰近前端的部分係外露在該絕緣座體的底側；及一磁性元件，係設置於該絕緣座體中，且該磁性元件的前側係對應於該絕緣座體之前側。
10. 如請求項9所述之磁性連接器，其中該磁性元件係被夾持在上座體及該下座體之間，而被設置於該絕緣座體中。
11. 一種磁性連接器，包括：一絕緣座體，其前側開設有一開口，且向內延伸設有一插接空間，該絕緣座體係由一上座體及一下座體所構成；複數個上連接端子，係設置於該上座體中鄰近頂側的位置，且該上連接端子鄰近前端的部分係延伸至該插接空間中；複數個下連接端子，係設置於該下座體中鄰近底側的位置，且 該第二下連接端子鄰近前端的部分係延伸至該插接空間中；及一導磁元件，係設置於該絕緣座體中，且該導磁元件的前側係對應於該插接空間。
12. 如請求項11所述磁性連接器，其中該導磁元件係被夾持在上座體及該下座體之間，而被設置於該絕緣座體中。