非接觸式連接器、非接觸式連接器系統和非接觸式連接器的製造方法

2023-11-11 05:38:17

非接觸式連接器、非接觸式連接器系統和非接觸式連接器的製造方法
【專利摘要】本發明涉及非接觸式連接器(100)、包括非接觸式連接器(100)和相應配合連接器(200)的系統、及非接觸式連接器的製造方法。為使非接觸式連接器(100)能向/從相應配合連接器傳輸/接收功率，本發明提出在非接觸式連接器處提供內部鐵氧體元件(102)和布置成至少部分地包圍內部鐵氧體元件的電感式耦接元件(110)。非接觸式連接器的外部鐵氧體元件(107)布置成至少部分包圍電感式耦接元件(110)，其中外部鐵氧體元件(107)的面向配合端(101)的前端(108)沿非接觸式連接器的軸線方向相對於內部鐵氧體元件(102)的面向配合端的前端(103)凹進。外部鐵氧體元件(107)後端(109)磁性連接到內部鐵氧體元件(102)後端(104)。電感式耦接支撐元件(601)圍繞內部鐵氧體元件(102)布置。電感式耦接元件是圍繞電感式耦接支撐元件(601)纏繞以形成包括多個線圈繞組(115)的線圈的線材。電感式耦接支撐元件(601)包括向外延伸的中間盤，該中間盤將線圈繞組(115)劃分為第一和第二線圈繞組部分。中間盤(602)具有形成線圈線材通路的狹槽(603)，線圈線材從中穿過敷設。
【專利說明】非接觸式連接器、非接觸式連接器系統和非接觸式連接器 的製造方法

【技術領域】
[0001] 本發明涉及電感式連接到相應的配合連接器的非接觸式連接器、包括兩種連接器 的非接觸式連接器系統和非接觸式連接器製造方法。具體地，本發明提供包括內部鐵氧體 磁芯和圍繞內部鐵氧體磁芯纏繞的線圈的非接觸式連接器。此外，提供僅僅包圍部分線圈 的外部鐵氧體元件。線圈和鐵氧體元件的布置允許向/從配合的非接觸式連接器電感式傳 送/接收電功率。

【背景技術】
[0002] 本發明總體涉及用於電感式功率傳輸的非接觸式連接器。非接觸式功率連接器 因它們優於常規功率連接器的各種優點而得到廣泛使用，即由於例如對於接觸破壞的高抗 性，無限次的配合循環，低磨損，防觸電、火花和電流洩漏W及它們在髒或惡劣環境下的可 操作性。
[0003] 具體地，用於功率傳輸的非接觸式連接器可用在各種工業用裝置中，諸如，例如機 器人技術、旋轉應用和成型設備。該種非接觸式連接器需要在惡劣環境影響下可操作，W抵 抗在配合循環期間的高磨損量，或者可用於在潮溼、爆破或者可燃環境中的功率傳輸。
[0004] 非接觸式功率連接器系統的已知構造允許在非接觸式連接器和配合連接器之間 傳輸電功率。
[0005] 但是，在電感式傳輸高功率水平期間，必需考慮到由於例如潤流而產生的明顯量 的熱。熱散失因此是重要的方面，但該導致對於適當殼體材料的需求。因此，外殼體可W由 金屬形成，該導致部分磁場線趨於流過金屬殼體。因此，殼體內的那些場力線導致額外損 耗。整體上，由於在電感式加熱器中的功率損失，功率傳輸減小。
[0006] 而且，已知的無線功率連接器考慮到配合連接器部分要求準確的對準。


【發明內容】

[0007] 因此，存在對於改進的非接觸式連接器的需求，該非接觸式連接器改善了前述缺 陷。
[0008] 本發明的目的在於提出一種非接觸式連接器和非接觸式連接器系統，該非接觸式 連接器系統允許實現對非接觸式連接器和配合連接器在配合狀態下在兩者間傳輸功率時 的錯位的降低的敏電感式。
[0009] 本發明另一目的在於提出一種非接觸式連接器和非接觸式連接器系統，該非接觸 式連接器系統更有效地傳輸功率W便允許減小非接觸式連接器的全長。
[0010] 該些目的通過獨立權利要求的主題來解決。在從屬權利要求中列舉了有利實施 例。
[0011] 本發明提供了用於在配合端電感式連接相應的配合連接器的非接觸式連接器，女口 權利要求1所限定的。有利地，在非接觸式連接器禪接到相應的配合連接器時，建立閉合的 磁環。非接觸式連接器包括內部鐵氧體元件。該一元件另外可w稱為中也鐵氧體磁芯，其 可例如具有管狀形狀。非接觸式連接器的電感式禪接元件布置成至少部分地包圍內部鐵氧 體元件，並且向/從相應的配合連接器傳輸/接收功率。非接觸式連接器的外部鐵氧體元 件布置成至少部分地包圍電感式禪接元件，其中外部鐵氧體元件的面向配合端的前端在非 接觸式連接器的軸線方向上相對於內部鐵氧體元件的面向配合端的前端凹進，並且其中外 部鐵氧體元件的後端磁性連接到內部鐵氧體元件的後端。外部鐵氧體元件另外可W稱為外 部鐵氧體磁芯，其可具有管狀形狀。
[0012] 內部鐵氧體元件和外部鐵氧體元件的該特殊布置有利地可W允許在連接器被電 感式禪接到配合連接器時在連接器頭部處的優化磁通量引導和寬的通量場。特別地，外部 鐵氧體磁芯的前端可W相對於中也鐵氧體磁芯的前端鑑於連接器的縱向軸線（在下文中， 也稱為軸線方向U凹進。
[0013] 例如，凹進的外部鐵氧體元件的該種具體布置允許令人滿意的禪接，即使在連接 器和配合連接器之間的錯位情況下也是如此。電感式元件例如僅由外部鐵氧體磁芯的後部 (後部定義為與非接觸式連接器的配合端相反）覆蓋的另一個優點，在非接觸式連接器的 頭部處提供寬的磁通量場。因此，可W實現向/從相應的配合連接器的可靠的功率傳輸/ 接收。
[0014] 作為示例，內部和外部鐵氧體元件可W在機械上在它們各自的後部被連接，W便 形成U形橫截面，具有面向非接觸式連接器的配合端的開口。替代地，內部鐵氧體元件和外 部鐵氧體元件可W例如一體地提供為單件。
[0015] 根據非接觸式連接器的部件的特殊布置的另一個優點，該構造例如允許適當的功 率傳送，即使在被禪接的連接器從它們的縱向軸線看角向錯位時或者垂直於它們的縱向軸 線橫向/平面地失配時也是如此。另外，上述構造允許例如對於兩個電感式禪接的連接器 之間的變化距離的較小敏電感式。具有對於錯位的較低敏電感式的該有利效果可W例如實 現的原因是於，由於凹進的外部鐵氧體元件而產生了寬的通量場。
[0016] 另外，由於該特殊布置，在配合部件略失準時，磁場線可能例如不在同一非接觸式 連接器內形成閉合的磁環。相反，由於在錯位狀態下的寬磁通量場，磁場線可W例如連接到 配合連接器的鐵氧體元件。
[0017] 電感式禪接元件可W例如僅僅通過使用線材形成為線圈，諸如例如實芯線圈線 材、多股線圈線材等等。線材材料可W是適於所述目的的任何材料，諸如，例如銅。
[0018] 例如，非接觸式連接器可W用作帶有功率傳輸的非接觸式W太網禪接器。在該方 面，在傳輸側的非接觸式W太網禪接器可具有外部功率輸入端，並且在接收側的配合非接 觸式W太網禪接器可具有外部功率輸出端。外部功率輸入端的一部分可W分別在傳輸和接 收側分支，W便對傳輸側的W太網電路W及接收側的W太網電路供電。該可例如允許實現 靈活應用W及大的可傳輸功率範圍。作為變型，在傳輸側，要傳輸的功率可W例如從傳輸側 的數據線W電感式方式獲得。可選地，為了最大的靈活性W及增大的可傳輸功率水平也可 W應用外部電源。
[0019] 作為另一示例，要由該些W太網禪接器傳輸的功率可W從傳輸側的數據線電感式 地獲得，而接收的功率可WW電感式方式施加於接收側的數據線。可選的在傳輸側的外部 功率輸入和可選的在接收側的外部功率輸出是可能的。在本示例的變化中，在接收側的接 收功率可用於僅僅接收側的內部電源。
[0020] 非接觸式連接器能夠例如另外用在醫療場合。在該方面，連接器可W例如用在人 造關節或者人骨骼構造中。
[0021] 非接觸式連接器可W例如設置在柔性電纜內，或者設置在剛性連接器外殼中，或 者M12連接器外殼，或者比M12連接器外殼厚且短的外殼中，或者可W例如設置在正方形形 狀的殼體內，或設置在成角形的外殼內。另外，連接器可W例如設置為使得連接器的電子電 路可W被設置在遠離連接器的機械部分的單獨外殼中，而柔性電纜連接該兩個部件。
[0022] 作為另一示例，非接觸式連接器可W適於例如在含有水和/或油的場合操作。在 該方面，非接觸式連接器能夠提供到配合非接觸式連接器的穩定且可靠連接，而配合非接 觸式連接器也可W在含水和/或含油的環境中操作或者在其外部操作。例如，非接觸式連 接器可W進一步形成為使得水和/或油被允許流過連接器的內部。
[0023] 本發明的非接觸式連接器另外包括布置在內部鐵氧體元件周圍的電感式禪接支 撐元件。電感式禪接支撐元件另外可W稱為電感式禪接元件的安裝支撐，或者安裝架。例 女口，電感式禪接支撐元件可W由非導電/絕緣的材料製成，例如塑料、樹脂等等。電感式禪 接支撐元件可W圍繞內部鐵氧體元件布置，W便其在其內部凹進處接觸內部鐵氧體元件的 外表面，即電感式禪接支撐元件的內表面可W接觸內部鐵氧體元件的外表面。電感式禪接 支撐元件的凹進優選地是沿著電感式禪接支撐元件的整個長度延伸的開口。根據具體優選 實施例，電感式禪接支撐元件具有中空圓筒形狀，具有圓形橫截面，帶有沿著電感式禪接支 撐元件的整個縱向軸線延伸的開口。
[0024] 有利地，藉助於提供該些電感式禪接支撐元件（其可W例如被提供為線軸），線圈 繞組在例如自動纏繞處理（通過機器，例如）過程中的安裝可W被明顯簡化。另外，線圈繞 組的穩定性在製造過程之後保持它們圍繞內部鐵氧體元件的位置方面得W提高。換句話 說，線圈繞組可W在纏繞處理期間和之後被牢固地保持。特別是，在例如連接器的前部與連 接器的後部相比包括更多線圈繞組層的情況下。優選地，至少一層線圈繞組形成在支撐元 件的外表面上，為第一線圈繞組層的形式。其它線圈繞組層優選地根據線圈要求形成在第 一線圈繞組層的頂部上。
[0025] 本發明的非接觸式連接器的電感式禪接支撐元件包括帶有狹槽的中間盤。中間盤 (也可稱為中間壁）有利地允許例如將非接觸式連接器的前部和後部的不同層線圈繞組分 開或隔開為不同的線圈繞組部分，每個部分具有優選數目的線圈繞組層。至少一個中間盤 從電感式禪接支撐元件的外表面向外延伸。亦即，中間盤在背離電感式禪接支撐元件的縱 向軸線的方向上延伸。根據電感式禪接支撐元件的優選實施例，其具有中空圓筒形狀，並且 中間盤因而沿著其徑向方向延伸。中間盤優選地布置在所述電感式禪接支撐元件的前端和 後端之間。中間盤優選地具有圓形橫截面。狹槽有利地可W允許例如在例如自動纏繞處理 期間的線圈繞組鋪設。因此，狹槽形成線圈線材可從中通過鋪設的線圈線材通路。中間壁 能夠包括多個該線圈線材通路，即狹槽。此外，狹槽（另外可稱為中間盤的凹進）也可避免 由於在被中間盤分開的電感式禪接支撐元件的兩個部分之間的穿過線圈繞組，使得所製造 的非接觸式連接器在中間盤的區域中具有更大直徑。狹槽允許線圈線材通過中間壁纏繞， W便優選地同一線圈線材形成由至少一個中間壁分開的各線圈繞組部分。
[0026] 本發明非接觸式連接器的電感式禪接元件是該樣的線圈，該線圈包括多個繞組。 例如，繞組可w布置在沿著支撐元件外表面的至少一個層中。由此，電感式禪接元件是該樣 的線材，該線材被纏繞W形成包括多個線圈繞組的線圈。線圈繞組圍繞電感式禪接支撐元 件纏繞。
[0027] 根據可在上述實施例之外附加地或替代地使用的本發明有利實施例，電感式禪接 元件徑向地、優選對稱地布置在電感式禪接支撐元件周圍。例如，線圈繞組可圍繞電感式禪 接支撐元件的外表面（其徑向向外面向）纏繞。由此，線圈的線圈線材圍繞支撐元件（例 女口，線軸）的外表面纏繞。根據特別優選實施例，電感式禪接元件即線圈形成為使得其形成 圓筒形狀，且因此具有圓形橫截面。由於線圈圍繞優選地具有中空圓筒形狀的支撐元件纏 繞，線圈的優選形狀因此也是中空圓筒形狀。
[0028] 根據可在上述實施例之外附加地或替代地使用的本發明有利實施例，線圈在位於 內部鐵氧體元件的未被外部鐵氧體元件包圍的前部處的第一部分中與在位於內部鐵氧體 元件的被外部鐵氧體元件包圍的後部處的第二部分中相比，具有更多的纏繞層。
[0029] 有利地，在內部鐵氧體元件的前部分處設置更多線圈層允許繞組集中在內部鐵氧 體元件的未被外部鐵氧體元件覆蓋的那些部分中。在前部分中具有更多層線圈繞組允許提 高功率傳輸的效率。因此，與具有均勻分布線圈層的連接器相比，可減小非接觸式連接器的 全長，同時維持或甚至增大最大允許轉換功率水平。
[0030] 根據可在上述實施例之外附加地或替代地使用的本發明另一有利實施例，線圈在 第一和第二部分包括偶數個層。該允許該非接觸式連接器的成本有效組裝。
[0031] 根據可在上述實施例之外附加地或替代地使用的本發明有利實施例，非接觸式連 接器的非導電外罩元件布置成包圍內部鐵氧體元件、電感式禪接元件和外部鐵氧體元件的 至少部分。例如，非導電外罩元件可W是用於安裝在連接器上的預製蓋子構件。
[0032] 根據本發明的特別優選實施例，非導電外罩元件被二次模製。例如，非導電外罩元 件可W通過二次模製工藝提供，諸如，例如注塑處理。通過將鐵氧體元件和線圈繞組模塑W 形成該二次模製外罩元件，可提高整個連接器的穩定性。
[0033] 根據可在上述實施例之外附加地或替代地使用的本發明另一有利實施例，非接觸 式連接器可W包括相對於非接觸式連接器的軸線方向L從外部鐵氧體元件的後端分開預 定距離的殼體元件。
[0034] 有利地，在外部鐵氧體元件和殼體元件之間具有間隙的該構造允許例如明顯減小 會在殼體元件內發生的潤流。潤流的減小可例如達到其中電流損失可忽略的水平。間隙G 指的是外部鐵氧體元件的後表面與殼體元件的前表面之間的距離，即沿著連接器的縱向軸 線測量的距離。優選地，將外部鐵氧體元件的後表面和殼體元件的前表面之間的距離設置 在2至3mm之間，W實現更好的結果。
[00巧]根據另一優選實施例，非接觸式連接器包括至少一個天線元件。天線信號可W優 選的載頻傳輸，諸如60GHz或者2. 4GHz。天線元件優選地布置在非接觸式連接器內，且能夠 例如布置在非接觸式連接器的配合端和內部鐵氧體元件的前端之間。配合端例如被理解為 電感式禪接支撐元件的前側，而前側的平面垂直於非接觸式連接器的軸線方向L。替代地， 天線元件可相對於非接觸式連接器的配合端布置在內部和/或外部鐵氧體元件的後方。在 內部和/或外部鐵氧體元件後方的該布置例如被理解為內部和/或外部鐵氧體元件位於非 接觸式連接器的天線元件和配合端之間。
[0036] 天線元件是例如環形天線、拋物面天線、偶極子天線、定向天線或者任何其它合適 天線類型。在環形天線類型的情況下，優選的優化環形天線用於近端通信，W便數據傳輸僅 在近程（例如10mm或更小）範圍內是可能的。該環形天線型元件是有利的，因為它減小了 串擾特性，且還降低了與其它電子裝置W及鄰近其它非接觸式連接器對偶的幹擾。
[0037] 天線另外例如被電連接到布置在非接觸式連接器後部的電子電路，用於輸送和/ 或接收無線電波。例如，天線可W直接由天線連接線W直角連接。該可進一步減小天線元 件在非接觸式連接器縱向方向上的空間需求。在天線元件布置在非接觸式連接器的配合端 處的情況下，W直角連接可例如導致天線布置為接近於內部鐵氧體元件，由此導致非接觸 式連接器的緊湊結構。
[0038] 有利地，在內部鐵氧體元件的前端之前實施天線元件允許實現配合連接器與天線 元件之間的短距離。因此，需要較小的發射功率，由此允許降低與連接器附近的其它電子零 件之間的幹擾。
[0039] 根據可與上述實施例另外地或替代地使用的本發明有利實施例，非接觸式連接器 另外包括用於連接天線元件的天線連接線，其中天線連接線布線為至少部分地通過鐵氧體 元件。該優選實施例建議將天線信號或者天線"信息"鋪設為通過鐵氧體磁芯，優選地通過 內部鐵氧體磁芯。在至少一個天線元件相對於配合端布置在內部和/或外部鐵氧體元件之 後的情況下，該連接線能夠例如由布置在內部鐵氧體元件開口內的天線棒形成。利用天線 棒的該優選設計已經表現出對於近似60GHz的載頻的有利結果。在天線元件布置在連接器 配合端的情況下，連接線優選地布線為通過內部鐵氧體磁芯。兩種布置避免了例如需要在 非接觸式連接器的徑向外部處提供連接線或者其它連接機構。在連接線的情況下，其必需 長度可W例如被保持為最小，W便信號的發送/接收可W得到提高。
[0040] 本發明進一步提供了包括根據先前所述實施例中一個的非接觸式連接器和相應 的配合連接器的非接觸式連接器系統，所述相應的配合連接器連接到該非接觸式連接器， W便非接觸式連接器允許將功率傳輸到相應的配合連接器/從相應的配合連接器接收功 率。
[0041] 本發明進一步提供了如獨立方法權利要求11中限定的非接觸式連接器的製造方 法。內部鐵氧體元件可W插入在將電感式禪接元件布置在電感式禪接支撐元件周圍之前或 之後插入凹進，優選地插入電感式禪接支撐元件的開口（例如，孔）。優選地，內部鐵氧體元 件插入電感式禪接支撐元件的開口，電感式禪接支撐元件具有中空圓筒形狀且帶有圓形橫 截面，其中所述開口沿著支撐元件的整個縱向軸線延伸。
[0042] 該方法的有利方面在於，其允許提及部件的全自動組裝。因此，使得能夠實現非接 觸式連接器的成本有效製造。
[0043] 根據所述方法的進一步優選實施例，線圈纏繞處理在電感式禪接支撐元件的同一 端開始和結束。優選地，整個線圈在該樣的連續操作期間形成，在該操作期間，同一線圈線 材被纏繞W形成由至少一個中間壁分開的各種線圈繞組單元。例如，在將線圈形成在包括 帶有僅僅一個狹槽的僅僅一個中間盤的支撐元件上的情況下，線圈線材在形成整個線圈的 處理期間，即在線圈的全部線圈繞組單元的形成期間，優選地被布線通過同一狹槽兩次。在 包括帶有兩個狹槽的中間壁的情況中，線圈線材優選地在線圈形成處理期間被布線通過各 狹槽一次。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0044] 附圖整合在說明書中並且形成說明書的一部分，W例示本發明的多個實施例。該 些附圖結合說明書用W解釋本發明的原理。附圖僅用於例示如何製作和使用本發明的優選 和可選示例，並且不被闡釋成將本發明限制為所例示和所描述的實施例。此外，多個方面的 實施例可W分別地或W不同組合形式形成根據本發明的方案。下面所述的實施例因此可被 單獨地或W它們的任意組合來考慮。根據如在附圖中例示的本發明各種實施例的W下更具 體描述，其它特徵和優點將變得明顯，在附圖中，同樣的附圖標記指示同樣的元件，其中：
[0045] 圖la和化示意性地示出了根據本發明第一示例性實施例的非接觸式連接器沿著 縱向軸線的截面圖，其為示出非接觸式連接器沿著線A-A的橫截面的細節圖；
[0046] 圖2示意性地示出了根據本發明第一示例性實施例的非接觸式連接器和相應的 配合連接器沿著縱向軸線的截面圖；
[0047] 圖3 W沿著根據本發明第一示例性實施例的非接觸式連接器的縱向軸線的截面 圖示意性地示出了非接觸式連接器的電感式禪接元件的纏繞順序；
[0048] 圖4示意性地示出了根據本發明第一示例性實施例的非接觸式連接器沿著縱向 軸線的截面圖；
[0049] 圖5示意性地示出了根據本發明第一示例性實施例的被整合在管狀殼體中的非 接觸式連接器沿著縱向軸線的截面圖；
[0050] 圖6示意性地示出了根據本發明第二示例性實施例的非接觸式連接器的透視圖；
[0051] 圖7示意性地示出了根據本發明第二示例性實施例的非接觸式連接器沿著縱向 軸線的截面圖；
[0052] 圖8示意性地示出了根據本發明第二示例性實施例的非接觸式連接器的電感式 禪接元件和電感式禪接支撐元件的透視圖；
[0053] 圖9示意性地示出了根據本發明第二示例性實施例的非接觸式連接器的電感式 禪接元件和電感式禪接支撐元件的進一步透視圖；
[0054] 圖10 W沿著根據本發明第二示例性實施例的非接觸式連接器的縱向軸線的截面 圖示意性地示出了非接觸式連接器的電感式禪接元件的纏繞順序；
[0055] 圖11示意性地示出了根據本發明第二示例性實施例的非接觸式連接器的鐵氧體 元件的透視圖；和
[0056] 圖12示意性地示出了根據本發明第一示例性實施例的包括另一天線構造的非接 觸式連接器的沿著縱向軸線的截面圖。

【具體實施方式】
[0057] 圖1至5和12示出了非接觸式連接器的第一優選實施例，而圖6至11示出了非 接觸式連接器的第二優選實施例。兩個實施例中的類似部件、元件和/或結構在W下說明 書中可由相同的附圖標記標示。
[005引參考圖la,例示了非接觸式連接器100沿著縱向軸線的截面圖。此外，圖化例示 了圖la中的非接觸式連接器100沿著線A-A的橫截面。
[0059] 在下文中，使用術語"非接觸式連接器"。應指出，非接觸式連接器也可W是非接觸 式插塞式連接器。
[0060] 根據圖la的非接觸式連接器100的截面圖，例圖示出了非接觸式連接器100的前 端組件。前端組件相對於如圖la中水平虛線所示的軸線（縱向軸線）對稱。換句話說，非 接觸式連接器100 W環狀圍繞軸線布置。連接器的該圓形布置可特別地從圖化的橫截面 圖中得出。
[0061] 如在圖la中進一步示出的，非接觸式連接器100包括內部鐵氧體元件102,內部鐵 氧體元件102優選地具有管狀形狀W便內部鐵氧體元件102圍繞中也軸線、即如水平虛線 所示的縱向軸線緊密布置。由於所述管狀形狀，內部鐵氧體元件102包括沿著縱向軸線的 圓筒形開口。該在下文中也稱為內部鐵氧體元件102的中空開口 106。
[0062] 而且，非接觸式連接器100包括外部鐵氧體元件107,外部鐵氧體元件107也圍繞 縱向軸線對稱地布置。外部鐵氧體元件107也是管狀形狀，具有比內部鐵氧體元件102的 直徑大的直徑。該直徑上的差異導致內部鐵氧體元件102的外表面和外部鐵氧體元件107 的內表面之間的空間。
[0063] 如從圖la可進一步看到的，外部鐵氧體元件107關於縱向方向L(平行於縱向軸 線）的長度比內部鐵氧體元件102沿著縱向軸線的長度短。換句話說，外部鐵氧體元件107 的前端108相對於內部鐵氧體元件102的前端103凹進。由此，表述"前端"表示非接觸式 連接器100的面向連接器100的配合端101的頂端。配合端101定義為非接觸式連接器 100的面向配對連接器、即配合連接器200(配合非接觸式連接器200)的端部。由此，配對 非接觸式連接器200是接收由非接觸式連接器100發射的功率的部件，如圖la所示。
[0064] 另外，根據實施例，外部鐵氧體元件107的前端108相對於內部鐵氧體元件102的 前端103凹進的特殊布置提供了改進非接觸式連接器100和相應的配合連接器200之間的 禪接特性的效果。目P，使得外部鐵氧體管件107凹進引起對於非接觸式連接器100和相應 的配合連接器200的錯位的低敏電感式。該將結合圖2進一步描述。
[0065] 另外，圖la示出了外部鐵氧體元件107的後端109和內部鐵氧體元件102的後端 104磁性連接。該可W例如是其間具有氣隙的外部和內部鐵氧體元件之間的磁性連接。根 據本實施例的示例性實現，外部和內部鐵氧體元件107U02可W-體地提供為一個單件， 如圖la所示。但是，在本實施例的另外示例性實現中，外部和內部鐵氧體元件分別地也可 由如下多個鐵氧體（塊）元件組成，該多個鐵氧體（塊）元件在元件之間不包括氣隙，並且 彼此機械連接。該接觸可例如是粘合接觸或者焊接、粘結或者通過各種手段的結合。根據 本實施例的另一示例性實現，外部和內部鐵氧體元件分別可由多個鐵氧體件（鐵氧體塊元 件）組成，該多個鐵氧體件之間具有一個或者更多個氣隙。根據本實施例的另一示例性實 現，外部鐵氧體元件107或者內部鐵氧體元件102被一體地提供為一個單件（即，W單件制 成），而相應的另一個由多個鐵氧體塊/件組成。
[0066] 根據與圖la有關的實施例，內部鐵氧體元件102和外部鐵氧體元件107在它們的 各後部處相連，並且形成橫截面U形形狀，具有相對於如圖la中例示的沿著縱向軸線的截 面圖的在非接觸式連接器100前端處的開口。
[0067] 關於內部鐵氧體元件102,其同樣可W是管狀形狀元件，即磁芯鐵氧體元件，在示 例性實施例中具有4暈米+/-〇. 1暈米的外徑和2暈米+/-〇. 3暈米的內徑和12暈米+/-〇. 6 毫米的長度。
[0068] 外部鐵氧體元件107也可W具有管狀形狀，在示例性實施例中具有6毫米+/-0. 15 暈米的長度、9暈米+/-〇. 4暈米的外徑和7暈米+/-〇. 3暈米的內徑。
[0069] 此外，根據本實施例的示例性實現，內部和外部鐵氧體元件可W-體地W單件提 供。
[0070] 根據本實施例的另一示例性實現，內部鐵氧體元件102可W進一步包括插口盤 (標示為內部鐵氧體元件102的後部，或者換句話說，整個鐵氧體磁芯組件的後部），其中該 一插口盤可具有2毫米+/-0. 3毫米的厚度，例如管狀形狀的外部鐵氧體元件107沿軸線方 向L安裝在其上。
[0071] 根據上述的示例性實現，包括內部和外部鐵氧體元件的上述尺寸，可設有圍繞內 部鐵氧體元件102的兩層線圈繞組115,該兩層線圈繞組在非接觸式連接器100的兩個鐵氧 體元件的U形開口（相對於圖la的截面圖）的後端處開始。如圖la中進一步示例性所示 的，可W圍繞內部鐵氧體元件102在其中線圈繞組115沿縱向方向L的不被外部鐵氧體元 件107包圍的區域中設有H層線圈繞組115。
[0072] 在本實施例的進一步示例性實現中，非接觸式連接器100包括可例如位於外部鐵 氧體元件107外側的殼體元件111 (如在圖la中進一步例示的）。即根據本實施例的該第 一示例性實現，殼體元件111可W接觸外部鐵氧體元件107的外表面。因此，殼體元件111 的直徑大於外部鐵氧體元件107的直徑。殼體元件111可W被採用，W便提供連接器布置 的足夠水平的熱散失和/或額外穩定性。根據本實施例的示例性實現，殼體元件111可W 例如由金屬製成。如果選擇金屬作為材料，則殼體元件111也可W作用為用於設置在連接 器內的電路的屏蔽元件。
[0073] 而且，應指出，殼體111的直接接觸外部鐵氧體元件107外表面的比面積與引起的 固定損耗（standing loss)即潤流成正比。因此，通過使得殼體111的前端112相對於外 部鐵氧體元件107的前端108 (且因此也相對於內部鐵氧體元件102的前端103)凹進實現 該接觸區域的減小，導致潤流的減小。由此，能夠明顯增大連接器的功率傳輸的效率。
[0074] 根據本實施例的進一步示例性實現，非接觸式連接器100的殼體元件111可W由 銅、鉛、媒、錫或者它們的合金（諸如黃銅巧5-86%銅））提供。另外，殼體111可W被鍛媒。
[0075] 根據本實施例的另一示例性實現，殼體元件111可W例如由塑料形成。該種實現 會減小生產成本，同時提供令人滿意的連接器機械穩定性。
[0076] 根據該第一實施例，殼體元件111如圖la所示相對於外部鐵氧體元件107凹進。 更詳細地，殼體的前端在連接器100的軸線方向L上相對於外部鐵氧體元件107的前端108 凹進。
[0077] 在W上描述中，已經使用表述"凹進"來表明內部鐵氧體元件102、外部鐵氧體元件 107和殼體元件111沿著縱向軸線的不同長度/位置。但是，該些具體關係也可W描述為外 部鐵氧體元件107從殼體元件111沿軸線方向L伸出特定長度。另外，關於鐵氧體元件的 軸線方向的尺寸，圖la示出了內部鐵氧體元件102從外部鐵氧體元件107在軸線方向L上 朝向非接觸式連接器100的配合端101伸出。
[0078] 根據涉及圖la的實施例，非接觸式連接器100還包括包圍內部鐵氧體元件102的 電感式禪接元件110。該電感式禪接元件110用於將功率傳輸到相應的配合連接器200或 者從相應的配合連接器200接收功率。雖然在圖la中未示出，該電感式禪接元件110可W 從電子電路401 (也未示出）的輸電線接收電功率，W便電流通過電感式禪接元件110。結 合鐵氧體元件，電感式禪接元件110建立電磁場，該電磁場然後由相應的配合連接器200的 電感式禪接元件接收。
[0079] 在本實施例的示例性實現中，電感式禪接元件110可W是至少一個線圈層。替代 地，根據本實施例的另一示例性實現，電感式禪接元件110可W由圍繞內部鐵氧體元件102 提供且由外部鐵氧體元件107部分地覆蓋的線圈繞組（材料可W例如是銅）組成。如在圖 la中所示的，該線圈繞組的不同層數（至少一層）可用於電感式禪接元件110。雖然圖la 示出線圈繞組，但該僅是示例性示出了本實施例的電感式禪接元件110的一個實現。電感 式禪接元件110可W另外包括至少一個鉛層，諸如銅鉛層，而不是圖la中例示的線圈繞組 115。
[0080] 根據涉及圖la的實施例，電感式禪接元件110可W僅僅由外部鐵氧體元件107部 分地覆蓋/包圍。亦即，電感式禪接元件110可W由外部鐵氧體元件107在內部鐵氧體元 件102的後部/後端包圍，而電感式禪接元件110不被外部鐵氧體元件107在內部鐵氧體 元件102的前部包圍/覆蓋，其中前部/前端定義為面向非接觸式連接器100的配合端101 的部分。
[0081] 此外，根據本實施例的另一示例性實現，線圈在第一部分（其位於內部鐵氧體元 件102的前部/前端103處）與在第二部分（其位於內部鐵氧體元件102的後部）相比包 括更多纏繞層。線圈繞組的該特殊布置可在圖la中看到。例如，內部鐵氧體元件102可由 兩個線圈繞組層相對於內部鐵氧體元件102的整個長度在軸線方向L包圍，而內部鐵氧體 元件102的前部可W由H層線圈繞組包圍。應指出，在前部/前端處的線圈繞組層數不局 限於H層，而是優選地大於包圍內部鐵氧體元件102的後部的線圈繞組層數。
[0082] 而且，在電感式禪接元件110的前部處提供更多的纏繞層的該特殊布置，如在本 實施例的示例性實現中所述的，允許提高效率，該又導致增大非接觸式連接器100處單位 體積可發射功率比率的優點和技術效果。由於功率傳輸的效率通過上述特殊布置得W改 進，實現了非接觸式連接器100的前端組件的全長的明顯減少。例如，上述非接觸式連接器 100可具有10. 5毫米的前端直徑、12毫米的前端組件長度，並且能夠W高效率W 10-15瓦 功率大小傳送功率。
[0083] 在本實施例的進一步示例性實現中，非接觸式連接器100可W額外包括非導電外 罩元件114,非導電外罩元件114可W由樹脂、塑料等等提供，其中非導電外罩元件114布置 成包圍內部鐵氧體元件102、電感式禪接元件110和外部鐵氧體元件107的至少部分。如果 沒有殼體元件111設置在非接觸式連接器100處，則非導電外罩元件114也可W完全地覆 蓋外部鐵氧體元件107。
[0084] 根據本實施例的進一步示例性實現，在殼體元件111設置在非接觸式連接器100 處的情況下，非導電外罩元件114可W基本上覆蓋外部鐵氧體元件107的不被殼體覆蓋的 前部，W及電感式禪接元件110的不被外部鐵氧體元件107覆蓋的部分，W及非接觸式連接 器100的配合端101的前表面（其垂直於軸線方向）。另外，如圖la所示，非導電外罩元件 114覆蓋非接觸式連接器100的上述的部分，W便形成的非接觸式連接器100具有帶有殼體 元件111的直徑的圓筒形形狀，而非導電外罩元件114的前部相對於縱向軸線方向L延伸 超過內部鐵氧體元件102 -定量。
[0085] 根據本實施例的另一示例性實現，其中在非接觸式連接器100包括殼體元件111 的情況下，非導電外罩元件114的至少一部分被殼體元件111重疊。
[0086] 根據本實施例的示例性實現，殼體111的前端112和外部鐵氧體元件107的前端 108之間的距離可W例如是近似4毫米。另外，在內部鐵氧體元件102的前端103和外部鐵 氧體元件107的前端108之間的距離可W是近似5毫米。由此，在殼體111的前端112和 內部鐵氧體元件102的前端103之間的距離可W例如是近似9毫米。而且，表示從內部鐵 氧體元件102的前端103至鐵氧體元件的後端113沿軸線方向L測量的全長的、前端組件 的全長可W例如是近似12毫米。
[0087] 總體上，如在本實施例的各種示例性實現中所述的，提高功率傳輸的效率W及減 小連接器100在配合狀態下的錯位敏電感式的優點通過至少將內部鐵氧體元件102布置成 從外部鐵氧體元件107伸出來實現。換句話說，該些優點通過使得外部鐵氧體元件107的 前端108相對於內部鐵氧體元件102的前端103凹進來實現。
[0088] 功率傳輸效率的進一步提高允許連接器全長的減小，該通過額外地在非接觸式連 接器100的前部提供更多線圈繞組來實現。
[0089] 另外實現相對於外部鐵氧體元件107凹進的（金屬）殼體元件111具有明顯減少 電流損失（諸如潤流）的效果，因為直接包圍或者接觸外部鐵氧體元件107的殼體111的 那些部件的面積得W減小。換句話說，減少了殼體111中的其中磁場可能引起潤流/熱的 區域/表面。
[0090] 注意到，在該示例性第一實施例，殼體元件111描述為重疊外部鐵氧體元件107的 外表面的一部分。但是，殼體元件111也可W相對於外部鐵氧體元件107的後端109進一 步凹進，W便不具有重疊，即在殼體元件111和外部鐵氧體元件107不具有直接接觸。該布 置可見根據圖6至11稍後描述的第二示例性實施例。
[0091] 如上所述，圖化示出了圖la中的非接觸式連接器100沿線A-A的橫截面。
[0092] 如從圖化能夠看到的，非導電外罩元件114已被省略W例示殼體元件111、內部和 外部鐵氧體元件102、107 W及電感式禪接元件110,如結合圖la已經詳述的。雖然圖化示 出了外部鐵氧體元件107的部件，該僅是示例性地表明電感式禪接元件110 (在圖化中示 例性地顯示為線圈繞組115)具有比管狀形狀外部鐵氧體元件107的外徑小的外徑。但是， 注意到，根據本實施例的另一示例性實現，非接觸式連接器100的電感式禪接元件110的外 徑可W等於外部鐵氧體元件107的直徑。
[0093] 圖2示出了根據本發明實施例的非接觸式連接器100和相應的配合連接器200在 配合狀態下沿著縱向軸線的截面圖。該構造也稱為根據本發明的非接觸式連接器系統。
[0094] 如圖中可看到的，非接觸式連接器100和配合連接器200沿著縱向軸線（水平虛 線）彼此相對布置且對準。亦即，連接器的各個配合端101/201面向彼此，同時在配合端 101/201之間具有氣隙217。例如，氣隙217可W是近似5毫米。如由磁場線216指示的，在 連接器的配合狀態下，建立閉合的磁環。由於兩個例示的連接器中的凹進的外部鐵氧體元 件107/207,使得場力線216傾向於保持磁性連接兩個非接觸式連接器100/200的外部鐵氧 體元件107/207,即使在連接器沿著垂直於縱向軸線的方向平面未對準的情況下也是如此。 另外，在兩個連接器的該平面錯位情況下，防止在兩個連接器的內部鐵氧體元件102/202 中流動的磁場線216在各相應非接觸式連接器中形成閉合的磁環。更詳細地，在該兩個連 接器的平面錯位情況下，磁場線216被防止從外部鐵氧體元件107流回到非接觸式連接器 100內的內部鐵氧體元件102,（對配合連接器也是一樣）。
[0095] 因此，明顯的是例示的構造允許不僅在垂直於它們的縱向軸線的橫向/平面失配 情況下而且甚至在禪接的連接器相對於它們的縱向軸線角向未對準情況也可實現適當的 功率傳送。根據上述的實施例實現，所述構造因此還允許關於兩個電感式禪接的連接器之 間的變化距離（氣隙）的低敏電感式。
[0096] 在電感式禪接的連接器的錯位狀態下的低敏電感式的效果可基本上視為由於與 其中外部鐵氧體元件不凹進的情況相比，凹進的外部鐵氧體元件107/207建立了更寬的通 量場。
[0097] 圖3 W非接觸式連接器沿著縱向軸線的截面圖示出了根據本發明進一步示例性 實施例的非接觸式連接器100的電感式禪接元件110的纏繞順序。
[0098] 圖3中每個包括號碼的矩形示意性地示出了線圈繞組115的橫截面（其實際上具 有圓形形狀）。
[0099] 關於纏繞順序描述，纏繞在U形的內部和外部鐵氧體元件的內部後部（與連接器 100的配合端101相反的內側）處開始和結束（該內部後部也可稱為鐵氧體元件的鐵氧體 磁芯基部（盤）與連接器100的配合端101相反的一側）。
[0100] ?在第一步驟中，第一最內層從鐵氧體磁芯基部（盤）開始，其中線圈115圍繞內 部鐵氧體元件102纏繞至內部鐵氧體元件102的配合端101/前端方向。
[0101] ?在第二步驟中，將線圈115在內部鐵氧體元件102的頂端纏繞形成第二層線圈繞 組，之後在內部鐵氧體元件102的頂端形成第H層線圈繞組。
[0102] ?接著，沿朝著鐵氧體元件的內部後部的方向重複執行第二步驟（線圈繞組W兩 個不同層交替布置），直到到達外部鐵氧體元件107的前端108。該可W例如導致6X3層 的線圈繞組115。
[0103] ?然後，在下一步驟中，僅在第二層中繼續纏繞線圈115直至到達作為鐵氧體元件 的內部後部的鐵氧體磁芯基部（盤）。
[0104] 圖4示意性地示出了根據本發明另一示例性實施例的非接觸式連接器100沿著縱 向軸線的截面圖。
[0105] 圖4示出了包括有位於連接器100的前部中的天線元件402的天線構造。天線元 件402為環形天線類型。
[0106] 天線元件可W例如安裝在非接觸式連接器100的配合端101和內部鐵氧體元件 102的前端103之間。例如，天線元件402可W在非接觸式連接器100的前端處實施（模製 在）非導電外罩元件114中。該天線元件402允許兩個配合連接器之間與功率傳輸無關的 無線數據傳送。所述天線可W例如提供在朝向配合連接器的縱向方向上直至5毫米的距離 的高速率數據傳送。在另一示例性實現中，天線可W實施為RF近場天線禪接元件。
[0107] 根據本實施例的示例性實施，天線元件402的連接線可W穿過內部鐵氧體元件 102的中空內部106, W便電連接到用於輸送和/或接收無線電波的電子電路401 (位於非 接觸式連接器100的後部）。鐵氧體磁芯（內部鐵氧體元件102)的中空中也部因此提供了 朝向位於非接觸式連接器100前方的天線元件402的用於阻抗受控的傳輸線的路徑。
[0108] 有利地，在內部鐵氧體元件102的前端103前方實施天線元件402允許至相應的 配合連接器200的另一天線元件402的短距離。由此，需要小的發射功率，從而降低了與配 合連接器附近的其它電子零件的幹擾。
[0109] 根據本實施例的進一步示例性實施，真空輔助灌封部405可設置在非接觸式連接 器100的鐵氧體元件的後端之後，W允許完全地填充非接觸式連接器100的前端組件並且 提供組件在整個連接器的管道殼體內的穩定性和堅實一體化（另見圖5)。
[0110] 圖4示出了鐵氧體元件和電子電路401之間的線圈供電線路404。線圈供電線路 404將電流供給到電感式禪接元件110的線圈繞組115。
[0111] 如圖5所示，連接器外殼501可W例如由具有高電導率（用於低的潤流損失）和 導熱性（用於良好的熱分散）的材料形成，特別是在靠近內部和外部鐵氧體元件102U07 的外殼501區域中。
[0112] 根據本實施例的進一步示例性實施，螺紋403可W設置在殼體111的外表面上。例 女口，如果將連接器實施為M12連接器，則可W提供M12連接器螺紋。
[0113] 圖5示意性地示出了根據本發明另一示例性實施例的被整合在管狀連接器外殼 501中的非接觸式連接器100沿著縱向軸線的截面圖。
[0114] 提供在管狀連接器外殼501中的整個連接器布置可W包括例如整合在所示連接 器外殼501的前部分/頭部分處的非接觸式連接器100 (如圖1至4所示）、由管狀連接器 外殼501包圍的電子電路401、在管狀連接器外殼501的外表面處的螺紋403, W及在管狀 連接器外殼501的後端處的連接分界面502,允許到其它電路（未示出）的連接。
[0115] 根據本實施例的進一步示例性實施，管狀連接器外殼501可W實施為非接觸式 M12連接器。在該外殼中，管狀連接器外殼501具有小的M12形狀因子，而管狀連接器外殼 501的外表面處的螺紋403可W是M12連接器螺紋。
[0116] 在一個示例性實施中，圖5中所示的M12連接器的外徑可W為在前端（連接器的 頭部）近似10. 5毫米。另外，圖5中所示的M12連接器的管狀連接器外殼501的外徑可W 近似為12. 5毫米，而圖5中所示的M12連接器的管狀連接器外殼501可W為近似9. 6毫米。
[0117] 之後的圖6至11示出了本發明的第二優選實施例。在下文中，將不重複第二實施 例中與第一實施例相類似的那些特徵。因此，第一和第二實施例使用的相同的附圖標記描 述類似部件。
[0118] 圖6示意性地示出了非接觸式連接器100的一些部件的透視圖，特別是根據第二 實施例的電感式禪接支撐元件601。
[0119] 如在本圖中可看到的，電感式禪接支撐元件601環狀布置在內部鐵氧體元件102 周圍。因此，電感式禪接支撐元件601包括沿著其縱向軸線（即非接觸式連接器100的軸 線方向L)的圓筒形凹進或者開口（例如，孔），W便允許將內部鐵氧體元件102容納在所述 凹進或者開口中。
[0120] 另外，如從圖6可看到的，電感式禪接支撐元件601包括；前盤604,其布置為使得 前盤604的平面垂直於非接觸式連接器100的軸線方向L。前盤604設置在非接觸式連接 器100的配合端101側。
[0121] 另外，如在圖6中所示，電感式禪接支撐元件601包括中間盤602,中間盤602布 置為使得中間盤602的平面也垂直於非接觸式連接器100的軸線方向L。但是，中間盤602 從前盤604朝向非接觸式連接器100的後端沿著非接觸式連接器100的軸線方向L移位， 由此形成位於前盤和中間盤604、602之間的空間。由所述盤602、604形成的空間提供可布 置線圈繞組的區域。特別是，設置前盤和中間盤604、602利於通過自動安裝處理來安裝線 圈繞組115。此外，該些盤602、604允許將安裝的線圈繞組115在製成之後牢固地保持在它 們的相應位置。
[0122] 為允許實現線圈繞組115的通往和來自前盤604和中間盤602之間的區域的連 接，在中間盤602中設有狹槽603。狹槽603可W是相對於中間盤602的輪廓的小的凹口或 者凹槽，或者可W延伸到包圍內部鐵氧體元件102的電感式禪接支撐元件601的表面。另 夕F，狹槽603可具有各種寬度。例如，所述寬度可W允許並列容納將至少兩個線圈繞組115。
[0123] 應指出，電感式禪接支撐元件601可W例如稱為線軸。
[0124] 根據圖6至11且如下面結合第二實施例所述的電感式禪接支撐元件601也可W 實施為如圖1至5和12所示且如結合第一實施例所述的非接觸式連接器100。
[0125] 圖7示意性地示出了非接觸式連接器100的截面圖，具有如關於圖6所述的整合 的電感式禪接支撐元件601和安裝的線圈繞組115。
[0126] 如在本圖中可看到的，電感式禪接支撐元件601另外包括後盤702,後盤702布置 為使得後盤702的平面也垂直於非接觸式連接器100的軸線方向L。後盤702從中間盤602 朝向非接觸式連接器100的後端沿著非接觸式連接器100的軸線方向移位，由此在後盤702 和所述中間盤602之間形成用於容納線圈繞組的空間。例如，後盤702可W接觸外部鐵氧 體元件107的內部後部（在先前實施例中稱為鐵氧體磁芯基部（盤）），如在圖7中最佳地 看到的。
[0127] 在圖7所示的實施例中，前盤604和中間盤602的外徑相等，而後盤702的外徑小 於前盤和中間盤的外徑。例如，盤的各外徑可W相關於電感式禪接元件110的外徑，即電感 式禪接支撐元件601的各前部和後部中的線圈繞組層的高度。
[0128] 圖7進一步示例性地示出了電感式禪接支撐元件601的前部（即，前盤604和中 間盤602之間的空間）包括4層線圈繞組115,而電感式禪接支撐元件601的後部（即，中 間盤602和後盤702之間的空間）包括2層線圈繞組115。根據本實施例的進一步實施，電 感式禪接支撐元件601的兩個部分、即前部和後部包括偶數層的線圈繞組115。
[0129] 非接觸式連接器100包括該樣的天線構造，該天線構造包括設置在非接觸式連接 器100的配合端101處的天線元件402a，並且在其連接點處具有僅一個彎曲部。亦即，天線 元件402a可W例如被天線連接線701接觸，而天線連接線701 W直角接觸天線元件402a。 在本實施例示例中，不需要如例如在圖4實施例中所示的（在截面圖中看到的）U形天線元 件402。因此，根據本實施例的天線元件402a允許直接安裝在電感式禪接支撐元件601的 前盤604的表面上，由此提供整體更為緊湊的結構，特別是在軸線方向L上。此外，天線連 接線701可W穿過內部鐵氧體元件102。天線元件402a構造成優選地W 2. 4GHz的頻帶操 作。
[0130] 如在圖7中可進一步看到的，殼體元件Ilia的前端112相對於非接觸式連接器 100的鐵氧體元件的後端113凹進。兩者間的距離/間隙G優選在2-3毫米之間，測試表明 潤流損失可忽略。
[0131] 圖7進一步示出了非導電外罩元件114a被圍繞連接器布置提供，W便還填充鐵氧 體元件的後端113和殼體元件Ilia之間的間隙G。在所示的優選實施例中，非導電外罩元 件是二次模製的部件114a，並且確保整個連接器具有足夠水平的機械強度/穩定性。因此， 根據本實施例的示例性實施，不需要殼體元件Ilia和外部鐵氧體元件107的外表面之間的 重疊W提供連接器布置的機械穩定性。該不僅從製造的觀點有利，而且提供了沿徑向方向 的更緊湊連接器設計。亦即，本優選實施例的該一方面允許更緊湊設計，因為沒有殼體元件 Ilia和外部鐵氧體元件107之間的重疊部。
[0132] 圖8示意性地示出了電感式禪接支撐元件601、即線軸W及與電子電路401相連的 根據圖7的線圈繞組115a的透視圖。
[0133] 由於電感式禪接支撐元件601的前部比電感式禪接支撐元件601的後部可支撐更 多的纏繞層，所W線圈繞組在線圈繞組115a的自動纏繞處理過程中在狹槽603的區域中橫 穿。
[0134] 電感式禪接支撐元件601、即線軸另外包括平行於非接觸式連接器100的軸線方 向L從後盤702凸出的兩個安裝銷801。該些安裝銷801分別保持金屬銷802a、802b，如圖 8中最佳地示出的。金屬銷802、80化連接到電子電路401。因此，金屬銷802a、802b實現 與如圖4中所示的線圈供電線路404類似的功能。因此，依據本實施例，金屬銷802a、802b 是線圈的供電線。
[0135] 電感式禪接支撐元件601即線軸601的安裝銷801通過外部鐵氧體元件107的後 表面113、特別是通過外部鐵氧體元件107的開口 1101凸出，如在圖11中最佳地看到的。 形成線圈的線材圍繞金屬銷802a、802b纏繞且與之固定。線圈繞組115a的線材然後將由 安裝銷801保持，如圖8中所示，其具有適於線材形狀的凹進部分。因此，電流從PCB流到 金屬銷802a、802b，然後流過線圈繞組115a的線材，用於將功率傳輸到相應的配合連接器/ 從相應的配合連接器接收功率。因此，確保了本領域技術人員已知的電流流動。圖9例示 了天線元件402a如何被布置在電感式禪接支撐元件601的前盤604處。在本示例中，天線 元件402a呈環狀沿著線軸601的前盤604的外側形狀布置。
[0136] 圖10 W沿著非接觸式連接器的縱向軸線的截面圖示出了根據本發明進一步示例 性實施例的非接觸式連接器100的電感式禪接元件110的纏繞順序。
[0137] 圖10中每個包括號碼的矩形示意性地示出了線圈繞組115的橫截面（其實際上 具有圓形形狀）。
[013引此外，圖10中的截面圖中的陰影部分標示電感式禪接支撐元件601，包括其前盤 604、中間盤602和後盤702。
[0139] 關於纏繞順序說明，纏繞在後盤702處開始和結束。特別地，在繞線軸601開始纏 繞處理之前，線圈線材繞第一金屬銷802a纏繞，然後被引入線軸601。在完成繞線軸601的 各層線圈繞組115a之後-稍後詳細說明-繞第二金屬銷80化纏繞線圈線材，完成處理。
[0140] 該纏繞處理另外在圖9中示出，圖9示出線圈線材的離開線軸601的一個線材 端-在後盤702區域-從最上線材層離開。另外，圖8詳細示出了在繞金屬銷802a纏繞 之後，線圈線材的進入線軸601區域的另一線材端進入，並且在線圈形成且由線軸601支撐 時，該線材布置在下層中。在下文中，將進一步詳細說明自動線圈纏繞處理。
[0141] ?在第一步驟中，第一最內層從後盤702開始，其中線圈115繞線軸601纏繞至前 盤604的方向。根據本實施例示例，在第6和第7繞組之間，線圈被布線通過線軸601的中 間盤602的狹槽603。
[0142] ?在第二步驟中，從前盤604纏繞線圈115直至到達中間盤602, W形成電感式禪接 支撐元件601 (即線軸601)的前部的第二層線圈繞組。然後，W第H層提供下一繞組（W 圖10中的繞組17例示）。
[0143] ?在第H步驟中，第H層延續直到再次到達前盤604 (在圖10中W繞組21例示）。 然後，W第四層提供下一繞組（在圖10中W繞組22例示）。
[0144] ?在第四步驟中，電感式禪接支撐元件601的前部的第四層延續直至再次到達中 間盤602。在將線圈的線材鋪設通過狹槽603時，繞組在電感式禪接支撐元件601的後部的 第二層處沿著朝向鐵氧體元件的內部後部的方向延續，直至到達線軸601的後盤702。
[0145] 根據本示例，電感式禪接支撐元件601的前部可包括4層線圈繞組115,而電感式 禪接支撐元件601的後部可包括2層線圈繞組115。圖10僅涉及示例，並且示出了在電感 式禪接支撐元件601的前部和後部中通過利用自動纏繞處理獲得了偶數層的線圈繞組。
[0146] 依據優選的製造設置，內部鐵氧體元件102可W在上述纏繞處理之前、期間或之 後引入線軸601。帶有完成的繞組的線軸601然後被布置在外部鐵氧體元件107中，而可W 在帶有線圈繞組的所述線軸601已被布置在外部鐵氧體元件102內後，首先也將內部鐵氧 體元件102布置在線軸601中。因此，圖10示出了線軸601、內部和外部鐵氧體元件102、 107的組裝階段。
[0147] 前盤604在線圈繞組處理（未示出）之後可被移除。因此，最後安裝在連接器中 的線軸不需要包括前盤。
[014引圖11示意性地示出了根據本發明另一示例性實施例的非接觸式連接器100的鐵 氧體元件的透視圖。
[0149] 根據該圖中的圖示，外部鐵氧體元件107的後端113(即底部）包括開口 1101，W 便容納電感式禪接支撐元件601的安裝銷801。
[0150] 使供電線路、即金屬銷802a、802b穿過安裝銷801內部進一步允許非接觸式連接 器符合M12形狀因子。特別是，因為該樣金屬銷不需要被在外部鐵氧體元件107的外表面 處敷設。
[0151] 圖12示意性地示出了非接觸式連接器300的沿著縱向軸線L的截面圖，其包括另 一天線構造。非接觸式連接器300是基於如圖1至5中所示的各個非接觸式連接器100、 200,其中相應部件被賦予相應的附圖標記和術語。為簡潔起見，省略關於相應部件的詳細 描述。
[0152] 具體而言，非接觸式連接器包括內部鐵氧體元件102 ;布置成至少部分地包圍內 部鐵氧體元件102的電感式禪接元件110 ;和布置成至少部分地包圍電感式禪接元件110 的外部鐵氧體元件107。外部鐵氧體元件107的面向配合端的前端108相對於內部鐵氧體 元件102的前端103沿軸線方向凹進。外部鐵氧體元件107的後端109磁性連接到內部鐵 氧體元件102的後端104。
[0153] 如在第一實施例的各圖示中示出的，內部鐵氧體元件102優選地具有管狀形狀， W便內部鐵氧體元件102可W緊密地圍繞中也軸線、即如水平虛點劃線所示的縱向軸線L 布置。由於該管狀形狀，內部鐵氧體元件102包括沿著縱向軸線的圓筒形開口。該開口在 下文中也稱為內部鐵氧體元件102的中空開口 106。非接觸式連接器300另外包括該樣的 天線構造，該天線構造包括相對於非接觸式連接器300的配合端布置在內部和/或外部鐵 氧體元件102、107之後的天線元件402b。換句話說，天線元件40化的布置被設置在非接觸 式連接器300內，即其中內部和/或外部鐵氧體元件102、107在非接觸式連接器300的天 線元件40化和配合端103之間的部位。例如，天線元件40化可W實現為具有偶極子結構。 天線元件40化構造成優選地W 60GHz頻帶工作。
[0154] 天線元件40化在非接觸式連接器300內的該布置允許非接觸式連接器300的整 體緊湊結構，因為包圍內部鐵氧體元件102、電感式禪接元件110和外部鐵氧體元件107的 非導電外罩元件114能夠在連接器的前部沿縱向軸線L的方向製成為較薄。換句話說，非 導電外罩元件不再需要保護和/或圍住天線元件402或者402a，如圖4或7中所示。因此， 該布置允許減小非導電外罩元件114相對於內部鐵氧體元件103前端的外伸，且因此提高 了非接觸式連接器的電感式禪接元件110和相應非接觸式連接器之間在配合狀態下的功 率傳輸效率。
[0155] 為確保天線元件40化（相對於非接觸式連接器300的配合端布置在內部和/或外 部鐵氧體元件102、107之後）的有效信號傳輸，非接觸式連接器300的天線構造額外包括 有設置在非接觸式連接器300的內部鐵氧體元件102的開口內的天線棒1201，用於在非接 觸式連接器300的配合端和天線元件40化之間遞送電磁波。
[0156] 具體地，天線棒1201具有圓錐形形狀，其中天線棒1201的前側（即，天線棒1201 面向非接觸式連接器300的配合端的一側）的直徑小於天線棒1201的相反側的直徑。天 線棒1201的橫向尺寸適於內部鐵氧體元件102的內徑。該天線棒1201的漸縮形構造允許 沿非接觸式連接器的配合端方向集中的天線構造模式。另外，內部鐵氧體元件102的表面 可適於改進對天線元件杆1201傳播的電磁波的反射，W用作天線元件40化的波導。
[0157] 另外，天線棒1201在內部鐵氧體元件103的前端和內部鐵氧體元件104的後端之 間延伸。天線棒1201也適於天線元件40化的載頻的波長。更詳細地，天線棒1201的長度 根據預定比率對應於載頻，即載頻波長的整數倍數。圖12中所示的天線棒1201適於W近 似60GHz的載頻傳播無線電波。
[015引天線元件40化電連接到電子電路401，電子電路401包括有用於無線數據傳送的 發送/接收電路。另外，天線元件40化布置在非接觸式連接器300內，接近天線棒1201的 向內面向側，具體地在允許天線元件40化和天線棒1201之間的高效電磁禪接的一段距離 處。
[0159] 如從上述關於非接觸式插塞式連接器的說明中易於清楚的，包括天線元件40化 和天線棒1201的天線構造是如圖4中所示的天線元件402和圖7中所示的天線元件402a 的替代。因此，上述天線構造，即包括有天線元件40化和天線棒1201，也可W整合到第二實 施例的非接觸式連接器中，即包括有線軸601的實施例。
[0160] 對於如例如圖7中所示的第二實施例的非接觸式連接器100,代替於天線元件 402a，天線元件40化可相對於非接觸式連接器的配合端布置在內部和/或外部鐵氧體元件 102、107之後。同時，天線棒1201可設置在內部鐵氧體元件102內，W便它具有沿非接觸式 連接器的配合端的方向的福射圖案。天線棒1201連接到天線元件40化，經由非接觸式連接 器的配合端發送/接收電磁波。
[0161] 附圖標記
[0162]

【權利要求】
1. 非接觸式連接器（100)，用於電感式連接在相應的配合連接器（200)的配合端 (101) ，所述非接觸式連接器（100)包括： 內部鐵氧體元件（102); 電感式耦接元件（110)，所述電感式耦接元件布置成至少部分地包圍所述內部鐵氧體 元件（102)，用於向/從所述相應的配合連接器（200)傳輸/接收功率； 外部鐵氧體元件（107)，所述外部鐵氧體元件（107)布置成至少部分地包圍所述電感 式耦接元件（110)，其中所述外部鐵氧體元件（107)的面向所述配合端的前端（108)在所述 非接觸式連接器（100)的軸線方向上相對於所述內部鐵氧體元件（102)的面向所述配合端 的（101)的前端（103)凹進，並且其中所述外部鐵氧體元件（107)的後端（109)磁性連接 到所述內部鐵氧體元件（102)的後端（104);和 電感式耦接支撐元件￠01)，所述電感式耦接支撐元件圍繞所述內部鐵氧體元件 (102) 布置； 其中所述電感式耦接元件（110)是纏繞以形成線圈的線材，所述線圈包括圍繞所述電 感式耦接支撐元件（601)纏繞的多個線圈繞組（115); 其中所述電感式耦接支撐元件（601)包括向外延伸的中間盤（602)，所述中間盤將所 述線圈繞組（115)劃分為第一線圈繞組部分和第二線圈繞組部分，並且 其中所述中間盤（602)具有形成線圈線材通路的狹槽（603)，所述線圈線材穿過所述 狹槽敷設。
2. 根據權利要求1所述的非接觸式連接器（100)，其中，所述電感式耦接元件（110)沿 徑向布置在所述電感式耦接支撐元件￠01)周圍。
3. 根據權利要求1或2所述的非接觸式連接器（100)，其中，所述線圈在位於所述內部 鐵氧體元件（102)的未被所述外部鐵氧體元件（107)包圍的前部處的第一部分中與在位於 所述內部鐵氧體元件（102)的被所述外部鐵氧體元件（107)包圍的後部處的第二部分中包 括更多的纏繞層。
4. 根據權利要求3所述的非接觸式連接器（100)，其中，所述線圈在所述第一和第二部 分中包括偶數個層。
5. 根據先前權利要求中一項所述的非接觸式連接器（100)，還包括非導電外罩元件 (114)，所述非導電外罩元件布置成包圍所述內部鐵氧體元件（102)、所述電感式耦接元件 (110)和所述外部鐵氧體元件（107)的至少一部分。
6. 根據權利要求5所述的非接觸式連接器（100)，其中，所述非導電外罩元件（114)是 二次模製的。
7. 根據先前權利要求中一項所述的非接觸式連接器（100)，還包括殼體元件（111)，所 述殼體元件（111)相對於所述非接觸式連接器（100)的軸線方向從所述外部鐵氧體元件 (107)的後端（109)分開預定距離。
8. 根據先前權利要求中一項所述的非接觸式連接器（100)，還包括至少一個天線元件 (402,402a,402b)〇
9. 根據權利要求8所述的非接觸式連接器（100)，還包括用於連接所述天線元件（402、 402a、402b)的天線連接線（701、1201)，其中所述天線連接線（701、1021)被敷設通過所述 鐵氧體元件（102)。
10. 非接觸式連接器系統，包括根據權利要求1至9中一項所述的非接觸式連接器 (100)和相應的配合連接器（200)，所述相應的配合連接器（200)與所述非接觸式連接器 (100)相連，以便所述非接觸式連接器（100)允許向/從所述相應的配合連接器（200)傳輸 /接收功率。
11. 製造非接觸式連接器的方法，所述方法包括如下步驟： 提供電感式耦接支撐元件，所述電感式耦接支撐元件包括具有狹槽￠03)的向外延伸 的中間盤（602); 通過纏繞線材以形成包括圍繞所述電感式耦接支撐元件￠01)纏繞成第一線圈繞組 部分和第二線圈繞組部分的多個線圈繞組的線圈，將電感式耦接元件圍繞所述電感式耦接 支撐元件布置； 將內部鐵氧體元件插入所述電感式耦接支撐元件的凹進內；以及 以外部鐵氧體元件圍住圍繞所述電感式耦接支撐元件布置的所述電感式耦接元件的 至少一部分， 其中所述方法還包括在形成所述線圈繞組部分的同時將所述線圈線材鋪設通過所述 狹槽（603)的步驟。
12. 根據權利要求11所述的方法，進一步包括以下步驟： 將天線元件設置在所述非接觸式連接器內；以及 設置非導電外罩元件以便包圍所述電感式耦接支撐元件、所述電感式耦接元件、所述 內部鐵氧體元件、所述外部鐵氧體元件和所述天線元件。
【文檔編號】H04B5/00GK104488044SQ201380038996
【公開日】2015年4月1日 申請日期:2013年6月10日 優先權日:2012年6月11日
【發明者】G.哈布拉肯, W.範吉爾斯, P.D.耶格, G.默滕斯, S.倫, L.伯納多德拉克魯茲, R.P.黃, A.阿布多爾卡尼 申請人:泰科電子連接荷蘭公司