CN105551769A - 电连接装置 - Google Patents

Abstract

本发明提供电连接装置，其是具有简单的结构并且能够覆盖宽频带的非接触型的电连接装置。该电连接装置具备一对连接器(2)，所述一对连接器(2)分别具有匝数为一圈的环状的导电部(10)，并且导电部(10)的两端部被设置为端子部(15)，一对导电部(10)被配置为彼此空开间隔地对置，由此构成一对连接器(2)被电连接的电连接装置(1)。

Description

电连接装置

技术领域

本发明涉及不使两个连接器的导电部分彼此接触就将两者电连接的电连接装置。

背景技术

以往，已知能够在使一对导电部分彼此分离而不接触的状态下将两者电连接的所谓的非接触型的电连接装置。例如，在日本特开2013-214613号公报中公开了一种电力传送装置，其具备送电线圈(或者受电线圈)，所述送电线圈具有将线状导体卷绕成螺旋状而形成的平面线圈。

但是，由于日本特开2013-214613号公报中公开的平面线圈如上所述地卷绕成螺旋状，因此结构复杂。

发明内容

本发明为了解决上述课题，其目的在于提供具有简单的结构并且能够覆盖宽频带的非接触型的电连接装置。

(1)为了解决上述课题，本发明的一个方面的电连接装置具备一对连接器，所述一对连接器分别具有匝数为一圈的环状的导电部，并且该导电部的两端部被设置为端子部，一对所述导电部被配置为彼此空开间隔地对置，由此该一对连接器被电连接。

根据该结构，当在一个导电部中有电流流动时，利用随着该电流的时间变化而产生的磁场使得在另一导电部中也有电流流动。即，即使不使一对连接器各自具有的导电部彼此接触，也能够通过电磁感应(更具体而言是相互感应)将一对连接器电连接。这样，由于能够利用例如外壳等将导电部覆盖成不露出至外部，因此能够提供防水性和防尘性等优异的电连接装置。

此外，根据该结构，由于将导电部形成为匝数为一圈的环状，因此能够使导电部成为非常简化的形状。

并且，当如该结构那样将导电部形成为匝数为一圈的环状时，与具有多个谐振点的形成为涡旋状(螺旋状)的导电部不同，能够扩宽可传送的频带。因此，能够利用一个电连接装置覆盖宽频带。

因此，根据该结构，能够提供具有简单的结构并且能够覆盖宽频带的非接触型的电连接装置。

(2)优选的是，各所述连接器还具有覆盖各所述导电部的绝缘性的外壳。

根据该结构，通过以使各连接器的外壳彼此接触、或者一对导电部彼此对置的方式使各外壳隔着其它部件(基板等)对置，从而能够在防止各连接器的导电部彼此接触的同时使一对导电部彼此接近。由此，能够减少由在一个连接器的导电部流动的电流生成的磁通向外部泄漏。因此，能够将来自一个连接器的信号可靠地传送向另一连接器。

(3)优选的是，所述导电部的与该导电部所延伸的方向垂直的截面形成为长方形状，所述一对连接器被配置为所述截面的长边彼此对置。

根据该结构，在一对导电部中，面积宽的部分彼此对置。由此，能够利用一对连接器将可传送的频带宽频带化。并且，根据该结构，即使在使一对导电部对置时其位置稍微偏移的情况下，也能够确保在一对导电部中彼此对置的部分的面积。即，根据该结构，能够提供一定程度上可允许一对连接器的配置偏移、或者容纳在外壳内的导电部的相对于外壳的位置偏移等的电连接装置。另外，上述的长方形状中不仅包括长方形，例如作为一个示例还包括对长方形的角的部分实施了倒角那样的形状。

(4)优选的是，所述导电部形成为圆环状。

根据该结构，能够增大被该导电部围绕的部分的面积与导电部的周长的比率。由此，能够利用电连接装置确保可传送的频带并使导电部小型化。

(5)进一步优选的是，所述一对连接器被配置为，形成为圆环状的各所述导电部的中心轴线同轴。

根据该结构，在一个导电部中流动的电流形成的磁通变得容易穿过被另一导电部围绕的部分。由此，能够将来自一个连接器的信号更可靠地传送到另一连接器。

(6)优选的是，各所述连接器还具有作为磁性体的磁性部，所述磁性部的至少一部分与所述导电部紧贴或者与形成于该导电部的表面的包覆部紧贴。

根据该结构，能够利用波长缩短效果使连接器小型化。

发明效果

根据本发明，能够提供具有简单的结构并且能够覆盖宽频带的非接触型的电连接装置。

附图说明

图1是将本发明的实施方式的电连接装置与通过该电连接装置而被电连接的两个设备一同示出的示意图。

图2是图1所示的电连接装置的立体图，(A)是从上方侧观察的图，(B)是(A)所示的立体图，并且是将其内部包括的导电部用细线示出的图。

图3是图2所示的连接器的立体图，(A)是从上方侧观察的图，(B)是从下方侧观察的图。

图4是示出磁性部的形状的图，(A)是立体图，(B)是俯视图。

图5是示出导电部的形状的图，(A)是立体图，(B)是俯视图。

图6是用于对通过电连接装置将差动信号从一个连接器向另一连接器输入时的眼图的模拟结果进行说明的图，(A)是示出一对连接器的端子部彼此沿180度相反方向配置的状态的图，(B)是一对连接器在图6的(A)所示的状态下连接时的模拟结果。

图7是示意性地仅示出连接状态的一对连接器的磁性部及导电部的剖视图，并且是以包括上下方向的面剖切的剖视图。

图8的(A)和(B)是示出变形例的电连接装置的一对导电部的形状的立体图。

图9的(A)和(B)是示出变形例的电连接装置的一对导电部的形状的立体图。

图10的(A)和(B)是示出变形例的电连接装置的一对导电部的形状的立体图。

图11的(A)和(B)是示出变形例的电连接装置的一对导电部的形状的立体图。

图12的(A)和(B)是示出变形例的电连接装置的一对导电部的形状的立体图。

图13的(A)和(B)是示出变形例的电连接装置的一对导电部的形状的立体图。

标号说明

1：电连接装置

2：连接器

10、20～30：导电部

15：端子部

具体实施方式

下面，参照附图对用于实施本发明的方式进行说明。

图1是将实施方式的电连接装置1与通过该电连接装置1而被电连接的两个设备A1、A2一同示出的示意图。如图1所示，本实施方式的电连接装置1用于将第一设备A1电连接于第二设备A2。此外，如下面详细说明的那样，本发明的实施方式的电连接装置1具备一对连接器2，无需使各连接器2的导电部10彼此接触就能够将各连接器2彼此电连接。即，本实施方式的电连接装置1是所谓的非接触型的电连接装置。

例如作为一个示例，电连接装置1适合用于将笔记本电脑(第一设备A1)电连接于所谓的扩展坞(dockingstation)(第二设备A2)。具体而言，参照图1，当将笔记本电脑A1连接于扩展坞A2时，设置于笔记本电脑A1的多个连接器2、2、···各自与设置于扩展坞A2的多个连接器2、2、···各自电连接。由此，能够进行笔记本电脑A1与扩展坞A2之间的数据传送。但是，不限于此，本发明能够广泛地应用于将两个连接对象(第一设备和第二设备)电连接的非接触型的电连接装置。

[整体结构]

图2是电连接装置1的立体图，(A)是从上方侧观察的图，(B)是(A)所示的立体图，并且是将其内部包括的导电部用细线示出的图。此外，图3是连接器2的立体图，(A)是从上方侧观察的图，(B)是从下方侧观察的图。本实施方式的电连接装置1具备彼此形状相同的两个连接器2。

[连接器的结构]

参照图2，连接器2形成为上下方向的厚度薄、并且俯视观察时(从上下方向观察)为大致正方形状。例如，作为一个示例，连接器2的尺寸为20mm正方形。连接器2具有外壳3和被容纳在外壳3内的磁性部7及导电部10。另外，连接器的尺寸不限于上述的尺寸(20mm正方形)，可以根据用户的要求、使用的频带等进行变更。

外壳3是构成连接器2的外形轮廓的部分，并且是通过组合多个部件而形成为内部具有空间的薄的长方体状的箱型的部分。外壳3由具有绝缘性的树脂材料构成。作为用于外壳3的树脂材料，可以列举例如LCP(液晶聚合物)等。但是，用于外壳3的树脂材料不限于此，可以列举热塑性树脂(聚氯乙烯树脂、聚乙烯、聚苯乙烯、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物)树脂、丙烯酸树脂、聚丙烯、改性PPE(聚苯醚)、聚碳酸酯、聚酰胺、聚甲醛、聚对苯二甲酸丁二酯、聚苯硫醚、液晶聚合物等)、或者热固性树脂(苯树脂、尿素树脂、密胺树脂、环氧树脂、聚氨酯等)。

外壳3具有上面部4、下面部5和四个侧面部6。上面部4是外壳3的上侧的面部，并且形成为从俯视观察为正方形状。下面部5是外壳3的下侧的面部，并且与上面部4同样地形成为俯视观察为正方形状。下面部5相对于上面部4在上下方向上空开微小间隔地设置成与上面部4对置。四个侧面部6设置成将上面部4和下面部5连接、并且与上面部4和下面部5垂直。在四个侧面部6中的一个侧面部的中央部分形成有开口部6a，导电部10的一部分(具体而言是详细情况后面进行说明的端子部15、15)经由该开口部6a而露出至外壳3的外部。

图4是示出磁性部7的形状的图，(A)是立体图，(B)是俯视图。磁性部7是被容纳在外壳3内的形成为大致薄板状的部件。例如，作为一个示例，磁性部7由作为磁性体的铁素体构成。磁性部7以与导电部10组合的状态被容纳在外壳3内。作为铁素体，可以列举硬质铁氧体、软性铁氧体、MO·Fe₂O₃(其中，M是Fe、Mn、Zn、Ni、Mg、Co、Cu等金属离子)、Mn-Zn铁素体、Ni-Zn铁素体等。另外，在本实施方式中，作为用于磁性部7的材料，例举了铁素体，但不限于此，也可以采用导磁率高(例如，初磁导率约为10H/m～15000H/m)的其它材料。并且，作为用于磁性部7的材料，更优选的是，电容率高(例如，相对电容率约为5～20)的材料。作为可用作磁性部7的材料，可以列举例如磁钢、铝、镍、钴、软钢、硅钢、非晶态金属等。

在磁性部7的上表面形成有槽部8，所述槽部8形成为从上方观察为大致环状。具体而言，槽部8由圆环状槽部8a和一对伸出部用槽部8b构成，所述圆环状槽部8a形成为一处被切去的圆环状(即，形成为C字状)，所述一对伸出部用槽部8b形成为从圆环状槽部8a的各端部向磁性部7的外侧延伸。

槽部8的宽度(例如，作为一个示例是1.5mm～2.5mm)形成为长于该槽部8的深度(例如，作为一个示例是0.2mm～0.4mm)。此外，槽部8的底部形成为平坦状。在该槽部8嵌入有具体情况后面进行说明的导电部10的圆环部11和伸出部16。

图5是示出导电部10的形状的图，(A)是立体图，(B)是俯视图。导电部10是由具有导电性的金属材料(例如，铝、铜、铁等金属或者它们的合金等)形成的部件。例如，作为一个示例，将通过冲压冲裁加工而形成的金属板弯折，从而导电部10形成图5所示那样的形状。具体而言，导电部10形成为匝数为一圈的环状。导电部10除了作为其一部分而设置的端子部15以外被容纳在外壳3内。另外，与磁性部7的导电性相应地，对导电部10的表面实施具有绝缘性的涂层(包覆部)。具体而言，在采用导电性高的材料作为磁性部7的情况下，需要用于将导电部10和磁性部7电绝缘的涂层。另一方面，在采用导电性低的材料作为磁性部7的情况下，不需要涂层。

导电部10具有圆环部11和一对端子部15，它们形成为一体。

圆环部11是形成为一部分被切去的圆环状的部分。即，圆环部11形成为字母C字状。圆环部11形成为横截面(与圆环部11延伸的方向、即圆环部11的周向垂直的截面)为沿该圆环部11的径向细长的长方形状。由此，圆环部11的横截面的径向的长度(例如，作为一个示例是1.5mm～2.5mm)长于该横截面的上下方向的长度(例如，作为一个示例，圆环部11的厚度是0.2mm～0.4mm)。

端子部15是与圆环部11的各端部形成为一体的片状的部分，并且通过焊接等与各设备A1、A2的传送线路(省略图示)连接。端子部15具有伸出部16、垂直部17和足部18，它们形成为一体。伸出部16形成为从圆环部11的各端部向该圆环部11的径向外方稍稍延伸，其前端部经由外壳3的开口部6a向外壳3的外侧露出。垂直部17从伸出部16的前端向垂直下方弯折而延伸到外壳3的下表面附近。足部18是形成为从垂直部17的前端弯折而向圆环部11的径向外侧稍稍延伸的部分。足部18是被焊接于各设备A1、A2的传送线路的部分。垂直部17和足部18成为向外壳3的外侧露出的状态。

参照图4和图5等，在连接器2中，导电部10的圆环部11被嵌入于磁性部7的圆环状槽部8a，并且各伸出部16被嵌入于所对应的伸出部用槽部8b。由此，圆环部11的下表面13和伸出部16的下表面与磁性部7的槽部8的底部紧贴，并且圆环部11的外周缘部和内周缘部以及伸出部16的宽度方向两侧的缘部与磁性部7紧贴。即，导电部10的被容纳在外壳3内的部分中，除了圆环部11的上表面12和伸出部16的上表面的部分都与磁性部7紧贴。另外，也有时由于导电部10或磁性部7的尺寸误差等使除了圆环部11的上表面12和伸出部16的上表面以外的所有部分不与磁性部7紧贴而仅一部分与磁性部7紧贴。此外，在对导电部10实施有涂层的情况下，磁性部7与导电部10上实施的涂层紧贴而不与导电部10直接紧贴。

此外，在连接器2中，圆环部11和伸出部16嵌入于槽部8的状态下的磁性部7和导电部10被容纳在外壳3内。在该状态下，磁性部7与外壳3的内侧紧贴，并且圆环部11的上表面12和伸出部16的上表面与外壳3的上面部4紧贴。另外，也有时由于导电部10、磁性部7或者外壳3的尺寸误差等使圆环部11的上表面12和伸出部16的上表面均不与外壳3的上面部4紧贴而仅其一部分与外壳3的上面部4紧贴。

[第一设备和第二设备的连接状态]

参照图1至图3，在将第一设备A1连接于第二设备A2时，第一设备A1以内置于第一设备A1中的连接器2的上面部4与内置于第二设备A2中的连接器2的上面部4彼此接触的方式设置于第二设备A2。此时，对应的一对连接器2、2配置成各导电部10、10的中心轴线同轴。这样，各连接器2的导电部10接近而不彼此接触(例如，作为一个示例为0.1mm～1mm)，各连接器2电连接。具体而言，在上述那样的状态下，当在一个连接器2的导电部10中流动电流时，由于随着该电流的时间变化而产生的磁场，使得另一连接器2的导电部10中有电流流动。即，一对连接器2通过电磁感应(更具体而言是相互感应)而彼此电连接。由此，第一设备A1和第二设备A2被电连接，能够在双方之间进行数据传送。另外，例如，作为一个示例，允许如上所述地各导电部10、10的中心轴线同轴地配置时的中心轴线的偏移量约为-2mm～2mm。

[关于差动信号的传送]

并且，根据本实施方式的电连接装置1，也可以从一个连接器2向另一连接器2传送差动信号。

图6是用于对通过电连接装置1将差动信号从一个连接器2向另一连接器2输入时的眼图的模拟结果进行说明的图。具体而言，图6的(A)是示出一对连接器2的端子部15彼此沿180度相反方向配置的状态的图，图6的(B)是一对连接器2的端子部15在图6的(A)所示的状态时的模拟结果。

在本模拟中，制作端子部15的方向为图6的(A)的情况下的电连接装置1的模型来实施电磁场分析，并且采用通过该电磁场分析得到的结果来确认将传送速度为5Gbps的差动信号经由一个连接器2向另一连接器2输入时的眼图的波形。另外，作为输入模式，使用了移位寄存器的级数为7级的伪随机模式。

如图6所示，根据电连接装置1(具体而言，根据一对连接器2的端子部15彼此沿180度相反方向配置的情况下的电连接装置1)，能够得到比较良好的眼图。由此，根据电连接装置1，可以确认能够进行差动传送。

[效果]

如上所述，在本实施方式的电连接装置1中，当在一个导电部10中有电流流动时，由于随着该电流的时间变化而产生的磁场，使得在另一导电部10中有电流流动。即，即使不使一对连接器2、2各自具有的导电部10彼此接触，也可以通过相互感应将一对连接器2、2电连接。由此，可以利用外壳3将导电部10覆盖成不露出至外部，因此能够提供防水性和防尘性等优异的电连接装置。

此外，在电连接装置1中，由于将导电部10形成为匝数为一圈的环状，因此能够使导电部10成为非常简化的形状。

并且，如电连接装置1那样，当将导电部10形成为匝数为一圈的环状时，与具有多个谐振点的形成为涡旋状的导电部不同，能够扩宽可传送的频带。因此，可以利用一个电连接装置1覆盖宽频带(例如，作为一个示例为100MHz～7.5GHz)。

因此，根据电连接装置1，能够提供具有简单的结构并且能够覆盖宽频带的非接触型的电连接装置。

此外，在电连接装置1中，通过使各连接器2的外壳3彼此接触，从而能够在防止各连接器2的导电部10彼此的接触的同时使一对导电部10、10彼此接近。由此，能够减少由一个连接器2、2的导电部10产生的电流的时间变化产生的磁通向外部的泄漏。因此，能够将来自一个连接器2的信号可靠地传送向另一连接器2。另外，即使不使各连接器2的外壳3彼此接触，也可以通过以一对导电部10彼此对置的方式使各外壳3隔着其它部件(基板等)对置而将一对连接器2电连接。

此外，在电连接装置1中，在一对导电部10、10中，面积宽的部分彼此对置。由此，能够利用一对连接器2、2将可传送的频带宽频带化。并且，根据电连接装置1，即使在使一对导电部10、10对置时其位置多少偏移的情况下(例如，作为一个示例约为-2mm～2mm)，也能够确保在一对导电部10、10中彼此对置的部分的面积。即，根据电连接装置1，能够提供一定程度上可允许一对连接器2、2的配置偏移、或者容纳在外壳3内的导电部10的相对于外壳3的位置偏移等的电连接装置。

此外，在电连接装置1中，导电部10形成为圆环状，因此，与具有相同周长的矩形等多边形相比，能够增大被该导电部10围绕的部分的面积与导电部10的周长的比率。由此，能够利用电连接装置1确保可传送的频带并使导电部10小型化。

此外，在电连接装置1中，一对导电部10、10的中心轴线同轴地配置，因此，在一个导电部10中流动的电流形成的磁通变得容易穿过被另一导电部10围绕的部分。由此，能够将来自一个连接器2的信号更可靠地传送到另一连接器2。

此外，在电连接装置1中，如上述的模拟结果那样，可以将从一个连接器2输入的差动信号传送向另一连接器2。

此外，在电连接装置1中，由于使由铁素体构成的磁性部7紧贴于导电部10，因此，能够利用波长缩短效果使连接器2小型化。

此外，在电连接装置1中，利用磁性部7覆盖在导电部10中与对方侧的导电部10对置的部分以外的部分(具体而言是圆环部11的下表面13和圆环部11的内周缘部和外周缘部)。由此，在将一对连接器2、2彼此连接时(即，使一对导电部10、10彼此接近地对置时)，可以利用磁性部7疑似地形成闭磁路L(参照图7)。由此，能够减少磁通向外部泄漏，因此能够增大连接器间的距离。

此外，在电连接装置1中，采用导磁率高的磁性体(在本实施方式中是铁素体)构成上述的闭磁路L。由此，能够将磁通、特别是低频区域的磁通收聚在该闭磁路L。

此外，在电连接装置1中，通过适当地选择构成该电连接装置1的各构成要素的尺寸(例如，导电部10的形状、大小、宽度和厚度)、用于外壳3和磁性部7的材料的种类等，从而能够适当地构成具有符合用户要求的尺寸和频率特性的电连接装置。

此外，在电连接装置1中，与例如通过一对天线来收发电波的情况不同，不需要具有放大器、调制解调电路等的收发信号电路。由此，与采用天线的情况相比，能够简化采用电连接装置1的系统的结构。

以上对本发明的实施方式进行了说明，但本发明不限于这些，在不脱离本发明主旨的范围内可以进行各种变更。

[变形例]

(1)图8是示出变形例的电连接装置的一对导电部的形状的立体图。在上述实施方式中，将导电部10、10的形状形成为圆环状，但不限于此。具体而言，也可以如图8所示地将导电部20形成为俯视观察为矩形。即使在该情况下也能够与上述实施方式的情况同样地提供具有简单的结构的非接触型的电连接装置。

(2)图9至图11分别是示出变形例的电连接装置的一对导电部的形状的立体图。在上述实施方式中，使一对导电部10、10的形状为彼此相同的形状，但不限于此，也可以如图9至图11所示为彼此不同的形状。在图9所示的示例中，各导电部21、22均形成为矩形，但一个导电部21的左右方向的长度比另一导电部22的左右方向的长度短。此外，在图10所示的示例中，一个导电部23形成为圆环状，另一导电部24形成为矩形。此外，在图11所示的示例中，各导电部25、26均形成为圆环状，但一个导电部25的圆环状的部分的外径大于另一导电部26的圆环状的部分的外径。即使在这些情况下也能够与上述实施方式的情况同样地提供具有简单的结构的非接触型的电连接装置。

(3)图12是示出变形例的电连接装置的一对导电部的形状的立体图。在上述的实施方式和变形例中，使导电部一对一地对应，但不限于此。具体而言，也可以使一个连接器中包括的多个(在图12所示的示例中是四个)导电部28对应于另一连接器中包括的一个导电部27。即使在该情况下也能够与上述实施方式的情况同样地提供具有简单的结构的非接触型的电连接装置。

(4)图13是示出变形例的电连接装置的一对导电部的形状的立体图。在上述的实施方式和变形例中，将导电部的形状形成为平坦状，但也可以如图13所示地形成为三维状(立体的)。在图13所示的示例中，双方的导电部29、30形成为沿球面的框状，一个导电部29成为进入到另一导电部30的内侧的状态。即使在该情况下也能够与上述实施方式的情况同样地提供具有简单的结构的非接触型的电连接装置。

(5)在上述的实施方式和变形例中，列举在电连接的状态下彼此相对的位置关系被固定的连接器为例进行了说明，但不限于此，也可以应用于连接器的位置关系彼此相对地移位那样的机构。具体而言，还可以这样：在具有彼此相对地旋转自如的一对要素的旋转机构中分别设置连接器并使彼此接近，以该一对连接器的中心轴线为旋转中心而驱动旋转上述旋转机构。由此，不需要将彼此旋转的一对要素电连接的线缆等，因此，能够消除线缆断线的顾虑。特别是，若将上述的具有图13所示的导电部29、30的电连接装置应用于上述的旋转机构，则无需采用线缆等就能够进行所谓的万向接头那样的动作。

(6)在上述的实施方式和变形例中，例举矩形和圆形作为导电部的形状进行了说明，但不限于此，只要是环状，则可以是任何形状。例如，既可以是矩形以外的其它四边形(例如正方形、梯形、菱形等)、四边形以外的多边形状(三角形或者五角形以上的多角形)，或者也可以是椭圆形状。

产业上的可利用性

本发明可以作为非接触型的电连接装置而广泛地应用。

Claims (6)

1.一种电连接装置，其特征在于，

所述电连接装置具备一对连接器，所述一对连接器分别具有匝数为一圈的环状的导电部，并且该导电部的两端部被设置为端子部，一对所述导电部被配置为彼此空开间隔地对置，由此该一对连接器被电连接。

2.根据权利要求1所述的电连接装置，其特征在于，

各所述连接器还具有覆盖各所述导电部的绝缘性的外壳。

3.根据权利要求1或2所述的电连接装置，其特征在于，

所述导电部的与该导电部所延伸的方向垂直的截面形成为长方形状，

所述一对连接器被配置为所述截面的长边彼此对置。

4.根据权利要求1或2所述的电连接装置，其特征在于，

所述导电部形成为圆环状。

5.根据权利要求4所述的电连接装置，其特征在于，

所述一对连接器被配置为，形成为圆环状的各所述导电部的中心轴线同轴。

6.根据权利要求1或2所述的电连接装置，其特征在于，

各所述连接器还具有作为磁性体的磁性部，所述磁性部的至少一部分与所述导电部紧贴或者与形成于该导电部的表面的包覆部紧贴。