本專(zhuān)利合作條約專(zhuān)利申請(qǐng)要求2014年3月24日提交的名稱(chēng)為“Magnetic Connection and Alignment of Connectible Devices”的美國(guó)臨時(shí)專(zhuān)利申請(qǐng)No.61/969,343的優(yōu)先權(quán)，該專(zhuān)利的公開(kāi)內(nèi)容全文以引用方式并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本公開(kāi)整體涉及可連接設(shè)備，并且更具體地，涉及可連接電子設(shè)備的磁性連接和對(duì)準(zhǔn)。

背景技術(shù)：

很多電子設(shè)備連接到其他電子設(shè)備。例如，電子設(shè)備諸如便攜式數(shù)字媒體播放器、可穿戴設(shè)備和/或其他種類(lèi)的便攜式計(jì)算設(shè)備可以連接到一個(gè)或多個(gè)塢站，以便充電、傳輸數(shù)據(jù)、連接到一個(gè)或多個(gè)附件諸如外部輸入/輸出設(shè)備等。連接可以機(jī)械耦接電子設(shè)備和/或可以電耦接電子設(shè)備，以實(shí)現(xiàn)供電和/或數(shù)據(jù)傳輸?shù)哪康?。利用一些傳統(tǒng)耦接技術(shù)，可能難以以一種方式維持電子設(shè)備之間的機(jī)械耦接，這種方式使其不會(huì)干擾或進(jìn)一步方便電子設(shè)備之間的電耦接。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本公開(kāi)公開(kāi)了用于連接和對(duì)準(zhǔn)可連接電子設(shè)備的系統(tǒng)與方法。第一可連接電子設(shè)備和第二可連接電子設(shè)備均可以包括連接表面和磁性元件?？梢詫蓚€(gè)設(shè)備置于接觸位置，并且磁性元件之間超過(guò)兩個(gè)表面之間摩擦系數(shù)的側(cè)向磁力可以使兩個(gè)設(shè)備進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)位置，其中磁性元件的橫向磁力可以連接兩個(gè)設(shè)備。一個(gè)或多個(gè)設(shè)備可以包括各種特征，其輔助橫向磁力超過(guò)摩擦系數(shù)并將兩個(gè)設(shè)備從接觸位置帶入對(duì)準(zhǔn)位置。

在一些具體實(shí)施中，這樣的特征可以包括由一種或多種低摩擦材料形成的連接表面中的一者或多者。在各種具體實(shí)施中，可以對(duì)應(yīng)地設(shè)定連接表面的形狀，以便當(dāng)兩種設(shè)備在接觸位置和對(duì)準(zhǔn)位置之間過(guò)渡時(shí)，降低兩個(gè)表面之間的摩擦系數(shù)。在一些具體實(shí)施中，磁性元件之間的橫向磁力可以在接觸位置和對(duì)準(zhǔn)位置之間增大。

在各種具體實(shí)施中，磁性元件中的一個(gè)或多個(gè)磁性元件可以具有面表面和通過(guò)多個(gè)側(cè)表面接合的相對(duì)表面，其中面表面面對(duì)相應(yīng)的連接表面，并且屏蔽元件可以至少部分地覆蓋相對(duì)表面和多個(gè)側(cè)表面。屏蔽元件可以由柔軟磁性材料、鐵磁材料和/或展示出容易變?yōu)榇判缘哪芰Φ娜魏纹渌牧希T如鐵鈷形成，可以在連接表面的方向上引導(dǎo)磁性元件的磁場(chǎng)。

在一些具體實(shí)施中，第一電子設(shè)備可以包括用于從第二電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)傳輸部件進(jìn)行接收的一個(gè)或多個(gè)接收部件。在這樣的情況下，兩個(gè)設(shè)備的連接和對(duì)準(zhǔn)可以至少用于對(duì)準(zhǔn)接收和傳輸部件的目的。例如，傳輸部件可以是感應(yīng)電力傳輸部件，并且接收部件可以是感應(yīng)電力接收部件。

在一些實(shí)施方案中，一種用于磁性連接和對(duì)準(zhǔn)可連接電子設(shè)備的系統(tǒng)包括第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備。第一電子設(shè)備包括第一連接表面和定位成與第一連接表面相鄰的第一磁性元件，并且第二電子設(shè)備包括第二連接表面和定位成與第二連接表面相鄰的第二磁性元件。第一磁性元件和第二磁性元件可以產(chǎn)生用于將第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備相對(duì)于彼此從初始位置移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)位置的磁力。第一連接表面可以在初始位置和對(duì)準(zhǔn)位置都接觸第二連接表面。

一個(gè)實(shí)施方案可以是一種電子設(shè)備，包括限定連接表面的外殼和定位成與第一連接表面相鄰并位于外殼內(nèi)的磁性元件。磁性元件可以被配置為通過(guò)將外殼和相鄰?fù)獗砻嬷械囊徽呦鄬?duì)于另一者移動(dòng)而達(dá)到對(duì)準(zhǔn)位置來(lái)將外殼與外表面對(duì)準(zhǔn)。磁性元件可以進(jìn)一步用于在外殼和外表面處于對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，抵制外殼從外表面斷開(kāi)連接。

另一個(gè)實(shí)施方案可以是一種用于磁性連接和對(duì)準(zhǔn)的系統(tǒng)，包括具有限定第一連接表面的第一外殼的第一電子設(shè)備和定位成與第一連接表面相鄰的第一磁性元件。該系統(tǒng)還可以包括具有限定第二連接表面的第二外殼的第二電子設(shè)備和定位成與第二連接表面相鄰的第二磁性元件。第一磁性元件和第二磁性元件可以產(chǎn)生用于將第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備相對(duì)于彼此從初始位置移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)位置的磁力。第一連接表面可以在初始位置和對(duì)準(zhǔn)位置都接觸第二連接表面。

另一個(gè)實(shí)施方案可以是一種用于對(duì)可連接電子設(shè)備進(jìn)行磁性連接和對(duì)準(zhǔn)的方法。該方法包括通過(guò)磁性方式相對(duì)于第二電子設(shè)備將第一電子設(shè)備從接觸位置移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)位置；以及利用第一磁性元件和第二磁性元件之間的磁力將第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備保持在對(duì)準(zhǔn)位置。

應(yīng)當(dāng)理解，前述的一般描述和接下來(lái)的具體實(shí)施方式兩者均是為了舉例和說(shuō)明的目的并且未必限制本公開(kāi)。并入說(shuō)明書(shū)中并構(gòu)成說(shuō)明書(shū)的一部分的附圖示出了本公開(kāi)的主題。說(shuō)明書(shū)和附圖共同用于解釋本公開(kāi)的原理。

附圖說(shuō)明

圖1是示出了用于連接和對(duì)準(zhǔn)可連接電子設(shè)備的系統(tǒng)的等距前視圖。

圖2是沿圖1的截面A-A截取的圖1所示系統(tǒng)的橫截面前視圖，示出了處于對(duì)準(zhǔn)位置的可連接電子設(shè)備。

圖3示出了圖2的系統(tǒng)，示出了處于一種可能接觸位置的可連接電子設(shè)備。

圖4是沿圖2的截面B-B截取的圖2的系統(tǒng)的橫截面?zhèn)纫晥D。

圖5A示出了在從第一電子設(shè)備和屏蔽元件去除第一磁性元件時(shí)，圖2所示的第一磁性元件的磁場(chǎng)。

圖5B示出了包括從第一電子設(shè)備去除的圖2所示的屏蔽元件的第一磁性元件的磁場(chǎng)。

圖6是示出了用于連接和對(duì)準(zhǔn)可連接電子設(shè)備的方法的方法示意圖。該方法可通過(guò)圖1中的系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行。

圖7A是處于接觸位置的第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備的另選實(shí)施方案的第一磁性元件和第二磁性元件的近距離視圖。

圖7B是處于對(duì)準(zhǔn)位置的第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備的另選實(shí)施方案的第一磁性元件和第二磁性元件的近距離視圖。

圖8是示例頻率控制的感應(yīng)充電系統(tǒng)的簡(jiǎn)化框圖。示例頻率控制的感應(yīng)充電系統(tǒng)可用于圖2所示的系統(tǒng)。

圖9-圖11示出了樣本電子設(shè)備的等距視圖，其中可以利用本文公開(kāi)的磁性連接和對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的各種實(shí)施方案。

圖12是沿圖11中的區(qū)域C-C截取的圖11的可穿戴設(shè)備的示意性橫截面?zhèn)纫晥D。

具體實(shí)施方式

以下描述包括體現(xiàn)本公開(kāi)的各種要素的樣本系統(tǒng)、方法和裝置。然而，應(yīng)當(dāng)理解，所描述的公開(kāi)可以除本文所述的那些形式之外的多種形式來(lái)實(shí)施。

本公開(kāi)公開(kāi)了用于連接和對(duì)準(zhǔn)可連接電子設(shè)備的系統(tǒng)與方法。第一可連接電子設(shè)備和第二可連接電子設(shè)備均可以包括連接表面和磁性元件(其可以是永磁體)，連接表面可以是外殼或其他殼體的部分。可以將兩個(gè)設(shè)備置于連接表面接觸的若干可能不同初始或接觸位置的一者中。施加于磁性元件之間的磁力的側(cè)向矢量可以將兩個(gè)設(shè)備彼此對(duì)準(zhǔn)，只要矢量力超過(guò)兩個(gè)設(shè)備相鄰表面之間的摩擦力即可。設(shè)備中的一者或兩者的所得移動(dòng)既可以平移又可以旋轉(zhuǎn)，因?yàn)榇判栽臉O性可能會(huì)將一個(gè)或多個(gè)電子設(shè)備旋轉(zhuǎn)到對(duì)準(zhǔn)位置。在設(shè)備處于對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，磁性元件產(chǎn)生的磁力的橫向矢量可能會(huì)阻止兩個(gè)設(shè)備和/或相鄰表面之間解耦。橫向矢量可以大致與側(cè)向矢量橫交。

如本文所用，“側(cè)向磁力”是指將設(shè)備中的一者或兩者彼此相對(duì)側(cè)向移動(dòng)的磁力。側(cè)向磁力可以是施加于一個(gè)或多個(gè)設(shè)備上的側(cè)向力，在某些實(shí)施方案中，該力通常與兩個(gè)設(shè)備的相鄰表面之間的滑動(dòng)界面對(duì)準(zhǔn)。作為兩個(gè)設(shè)備彼此相對(duì)對(duì)準(zhǔn)的副作用，可能發(fā)生某種橫向(高度)運(yùn)動(dòng)，尤其是如果相應(yīng)設(shè)備的相鄰表面是彎曲的、階躍的或其他非平面的時(shí)。盡管如此，具有側(cè)向分量的運(yùn)動(dòng)(即使還有橫向運(yùn)動(dòng))可以被認(rèn)為是由側(cè)向磁力產(chǎn)生的。下文相對(duì)于圖1-圖3更充分地論述側(cè)向磁力。如本文所用，“橫向磁力”是指在大致與側(cè)向橫交的橫向方向上彼此吸引設(shè)備的磁力。橫向磁力可以用于使兩個(gè)設(shè)備居中并對(duì)準(zhǔn)，以及抵制兩個(gè)設(shè)備之間的分離或間隙增大。具有橫向分量的運(yùn)動(dòng)(即使還有側(cè)向運(yùn)動(dòng))可以被認(rèn)為是由橫向磁力產(chǎn)生的(或抵制的)。下文相對(duì)于1-圖3更充分地論述橫向磁力。如本文所述，側(cè)向磁力和橫向磁力可以是相同單一磁場(chǎng)的分量。兩者都可以基于磁性元件的位置而改變。

由于若干原因，在各種具體實(shí)施中，兩個(gè)設(shè)備的對(duì)準(zhǔn)可能是有用的。例如，在一些具體實(shí)施中，兩個(gè)設(shè)備可以分別包括感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的傳輸和接收部件。在這樣的情況下，兩個(gè)設(shè)備的連接和對(duì)準(zhǔn)可以對(duì)準(zhǔn)傳輸和接收部件以促進(jìn)感應(yīng)電力傳輸效率。

一個(gè)或多個(gè)設(shè)備可以包括各種特征，其輔助側(cè)向磁力超過(guò)兩個(gè)設(shè)備的外殼(或外殼的部分)之間的摩擦系數(shù)，由此將兩個(gè)設(shè)備從初始或接觸位置帶入對(duì)準(zhǔn)位置。在一些具體實(shí)施中，這樣的特征可以包括由一種或多種低摩擦材料形成的連接表面中的一者或多者，低摩擦材料諸如是晶體材料、具有摩擦減小涂層或處理的材料、拋光的表面等。

在各種具體實(shí)施中，可以對(duì)應(yīng)地設(shè)定連接表面(和/或外殼的其他部分)的形狀，以當(dāng)兩種設(shè)備在初始或接觸位置與對(duì)準(zhǔn)位置之間過(guò)渡時(shí)，降低兩個(gè)表面之間的摩擦系數(shù)。這種對(duì)應(yīng)的形狀設(shè)定還可以補(bǔ)充側(cè)向磁力，側(cè)向磁力使連接表面進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)位置，諸如，通過(guò)使重力輔助轉(zhuǎn)換兩個(gè)設(shè)備。這樣對(duì)應(yīng)地設(shè)定形狀可以包括對(duì)應(yīng)地彎曲表面，諸如其中使第一電子設(shè)備的連接表面外凸地彎曲，并且使第二電子設(shè)備的連接表面對(duì)應(yīng)地內(nèi)凹彎曲。

在一些具體實(shí)施中，當(dāng)設(shè)備從初始或接觸位置移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，磁性元件之間的橫向磁力可以增大。在一些情況下，橫向磁力可以在初始或接觸位置足夠弱，使得連接表面不會(huì)突然被拉在一起，這可以防止在使連接表面接觸時(shí)用戶(hù)察覺(jué)到可察覺(jué)的“猛吸效應(yīng)”。

例如，可以可移動(dòng)地安裝一個(gè)或多個(gè)磁性元件，以便在設(shè)備不在對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)使其偏置離開(kāi)相應(yīng)的連接表面。在設(shè)備過(guò)渡或移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，橫向磁力可以使磁性元件向相應(yīng)連接表面移動(dòng)。

在各種具體實(shí)施中，磁性元件中的一個(gè)或多個(gè)磁性元件可以具有面表面和通過(guò)多個(gè)側(cè)表面接合的相對(duì)表面，其中面表面面對(duì)相應(yīng)的連接表面，屏蔽元件可以至少部分地覆蓋相對(duì)表面和兩個(gè)側(cè)表面。在屏蔽元件和多個(gè)側(cè)表面之間可以存在間隙。屏蔽元件可以由柔軟磁性材料、鐵磁材料和/或展示出容易變?yōu)榇判缘哪芰Φ娜魏纹渌牧?，諸如鐵鈷形成，可以在連接表面的方向上引導(dǎo)磁性元件的磁場(chǎng)。這樣引導(dǎo)磁場(chǎng)可以使得能夠使用比本來(lái)可能的更小的磁性元件，并可以使得在設(shè)備處于對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)磁性元件之間的橫向磁力更強(qiáng)，并且在設(shè)備處于接觸或未對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)更弱。

在一些具體實(shí)施中，第一電子設(shè)備可以包括可用于從第二電子設(shè)備的一個(gè)或多個(gè)傳輸部件進(jìn)行接收的一個(gè)或多個(gè)接收部件。在這樣的情況下，兩個(gè)設(shè)備的連接和對(duì)準(zhǔn)可以至少用于對(duì)準(zhǔn)接收和傳輸部件的目的。例如，傳輸部件可以是感應(yīng)電力傳輸部件，并且接收部件可以是感應(yīng)電力接收部件。在一些情況下，第二電子設(shè)備可以作為第一電子設(shè)備的塢站而工作。

圖1是示出了用于連接和對(duì)準(zhǔn)可連接電子設(shè)備的系統(tǒng)100的等距前視圖。該系統(tǒng)可以包括第一電子設(shè)備101和第二電子設(shè)備102。盡管圖1將第一電子設(shè)備101示為具有特定形狀外殼的無(wú)繩電子設(shè)備，并且將第二電子設(shè)備102示為無(wú)繩電子設(shè)備的塢站，但應(yīng)當(dāng)理解，這僅僅是一個(gè)示例。在各種具體實(shí)施中，第一電子設(shè)備101或第二電子設(shè)備102都可以是任何種類(lèi)的電子設(shè)備，諸如膝上型計(jì)算機(jī)、平板電腦、移動(dòng)計(jì)算設(shè)備、智能電話、蜂窩電話、數(shù)字媒體播放器、連接到另一個(gè)電子設(shè)備用于充電和/或?qū)㈦娮釉O(shè)備連接到一個(gè)或多個(gè)外部部件的目的的塢站，和/或任何其他此類(lèi)電子設(shè)備。

如圖所示，第一電子設(shè)備101包括可用于接觸第二電子設(shè)備102的第二連接表面104的第一連接表面103。在一些情況下，第一連接表面103和第二連接表面104形成第一電子設(shè)備101和第二電子設(shè)備102之間的滑動(dòng)界面。如此，第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備可以在一個(gè)或多個(gè)方向上相對(duì)于彼此定位。

圖2是沿圖1的截面A-A截取的圖1的系統(tǒng)100的橫截面前視圖，示出了處于對(duì)準(zhǔn)位置的第一可連接電子設(shè)備101和第二可連接電子設(shè)備102。圖3示出了圖2的系統(tǒng)，示出了處于一種可能接觸位置的第一可連接電子設(shè)備101和第二可連接電子設(shè)備102。第一連接表面103和第二連接表面104可以在任意數(shù)量的不同點(diǎn)處接觸。如此，任意數(shù)量的不同接觸位置都是可能的，圖3是其一個(gè)示例。然而，如圖2中所示，第一可連接電子設(shè)備101和第二可連接電子設(shè)備102可以具有單個(gè)對(duì)準(zhǔn)位置，其中第一磁性元件105與第二磁性元件111連接，并且傳輸部件113a和113b(單個(gè)線圈的橫截面部分)與接收部件107a和107b(單個(gè)線圈的橫截面部分)對(duì)準(zhǔn)。

如圖2所示，第一電子設(shè)備101可以包括一個(gè)或多個(gè)第一磁性元件105(其可以是永磁體并且可以包括屏蔽元件106)、接收部件107a和107b(分別包括屏蔽元件140a和140b的單個(gè)線圈的橫截面部分)、處理單元108、一種或多種非暫態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)109(其可以采取但不限于磁性存儲(chǔ)介質(zhì)；光學(xué)存儲(chǔ)介質(zhì)；磁光存儲(chǔ)介質(zhì)；只讀存儲(chǔ)器；隨機(jī)存取存儲(chǔ)器；可擦除可編程存儲(chǔ)器；閃存等形式)、和/或一種或多種電源110(諸如一個(gè)或多個(gè)電池)。處理單元108可以執(zhí)行非暫態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)109中存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)指令以執(zhí)行一種或多種第一電子設(shè)備操作，諸如通信操作、計(jì)算操作、存儲(chǔ)操作、輸入/輸出操作、時(shí)間操作、充電操作、利用接收部件的一種或多種接收操作等。

類(lèi)似地，第二電子設(shè)備102可以包括一個(gè)或多個(gè)第二磁性元件111(其可以是永磁體并且可以包括屏蔽元件112)、傳輸部件113a和113b(分別包括屏蔽元件141a和141b的單個(gè)線圈的橫截面部分)、處理單元114、一種或多種非暫態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)115和/或一種或多種電源116(諸如一個(gè)或多個(gè)交流或直流電源)。處理單元114可執(zhí)行非暫態(tài)存儲(chǔ)介質(zhì)115中存儲(chǔ)的一個(gè)或多個(gè)指令以執(zhí)行一種或多種第一電子設(shè)備操作，諸如計(jì)算操作、存儲(chǔ)操作、利用傳輸部件的一種或多種傳輸操作等。

在第一電子設(shè)備101和第二電子設(shè)備102被置于可能接觸位置的一個(gè)接觸位置時(shí)(諸如圖3中所示)，根據(jù)第一磁性元件和第二磁性元件的對(duì)準(zhǔn)情況，第一磁性元件105和第二磁性元件111可以產(chǎn)生施加側(cè)向和/或橫向磁力的磁場(chǎng)。在一些情況下，側(cè)向199磁力通常與第一連接表面103和第二連接表面104之間的界面對(duì)準(zhǔn)。第一磁性元件105和第二磁性元件111之間的側(cè)向199磁力可以使電子設(shè)備移動(dòng)到對(duì)準(zhǔn)位置(圖2中所示)，其中第一磁性元件和第二磁性元件之間的橫向198磁力可以居中或?qū)?zhǔn)兩個(gè)設(shè)備以及抵制兩個(gè)設(shè)備的任何橫向斷開(kāi)連接。這樣的移動(dòng)可以既是平移的又是旋轉(zhuǎn)的(但未必同時(shí)是)，因?yàn)槿绻谝浑娮釉O(shè)備和第二電子設(shè)備并非已經(jīng)旋轉(zhuǎn)對(duì)準(zhǔn)，磁性元件的極性可以用于將第一電子設(shè)備旋轉(zhuǎn)到對(duì)準(zhǔn)位置。盡管圖2和圖3大致示出了左右側(cè)向移動(dòng)，但應(yīng)當(dāng)理解，這是一個(gè)示例，并且側(cè)向移動(dòng)可以在各種方向的任一種中，使得只要第一連接表面103和第二連接表面104之間的界面允許移動(dòng)，兩個(gè)設(shè)備就可以在兩個(gè)維度而不是僅一個(gè)維度上對(duì)準(zhǔn)。設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)設(shè)備可以包括導(dǎo)致側(cè)向磁力超過(guò)摩擦力的各種特征中的一個(gè)或多個(gè)特征，摩擦力被表示為第一連接表面103和第二連接表面104之間的摩擦系數(shù)(諸如靜態(tài)和/或動(dòng)態(tài)摩擦系數(shù))。

在一些具體實(shí)施中，第一連接表面103和第二連接表面104中的一個(gè)或多個(gè)連接表面可以由低摩擦材料形成，諸如晶體材料、具有摩擦減小涂層或處理的材料、拋光的表面等。通過(guò)用低摩擦材料形成表面中的一個(gè)或多個(gè)表面，更少的側(cè)向磁力需要超過(guò)兩個(gè)表面之間的摩擦系數(shù)并使第一電子設(shè)備101和第二電子設(shè)備102從接觸位置到達(dá)對(duì)準(zhǔn)位置。如果側(cè)向磁力并非要超過(guò)摩擦系數(shù)，兩個(gè)表面之間的摩擦?xí)柚箖蓚€(gè)位置之間的過(guò)渡和/或使得這樣的過(guò)渡更困難。

在各種具體實(shí)施中，可以對(duì)應(yīng)地設(shè)定第一連接表面103和第二連接表面104的形狀，以在第一電子設(shè)備101和第二電子設(shè)備102在接觸位置和對(duì)準(zhǔn)位置之間過(guò)渡時(shí)，最小化兩個(gè)表面之間的摩擦系數(shù)。例如，如圖2所示，第一連接表面103可以外凸彎曲，并且第二連接表面104可以?xún)?nèi)凹彎曲，以對(duì)應(yīng)于第一連接表面的彎曲。通過(guò)這種方式使外殼的這些部分彎曲，重力可以輔助對(duì)準(zhǔn)這些設(shè)備。

即，可以形成第一連接表面103和第二連接表面104的對(duì)應(yīng)彎曲，使得如果表面之間的摩擦力充分弱，則重力導(dǎo)致第一連接表面相對(duì)于第二連接表面移動(dòng)。因此，重力可以輔助側(cè)向199磁力使連接表面進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)位置?？梢酝坎?、加工、拋光或以其他方式處理對(duì)應(yīng)的彎曲以減小一個(gè)或多個(gè)表面移動(dòng)期間第一連接表面103和第二連接表面104之間的摩擦力。在圖3中可以看出，第一連接表面和第二連接表面的對(duì)應(yīng)彎曲可以導(dǎo)致重力輔助兩個(gè)設(shè)備過(guò)渡到對(duì)準(zhǔn)位置(圖2中所示)，因?yàn)榈谝浑娮釉O(shè)備101可以從第二連接表面104上的斜坡上的更高位置滑到最低位置(即，對(duì)準(zhǔn)位置)。

圖4是沿圖2中的截面B-B截取的圖2的系統(tǒng)的橫截面?zhèn)纫晥D，進(jìn)一步示出了內(nèi)凹地彎曲的第二連接表面104可以如何對(duì)應(yīng)于外凸彎曲的第一連接表面103。

盡管圖3和圖4示出了對(duì)應(yīng)彎曲的具體實(shí)施例，但應(yīng)當(dāng)理解，這是一個(gè)示例，并且其他對(duì)應(yīng)的表面配置也是可能的并被想到。例如，在各種具體實(shí)施中，第二連接表面104可以外凸地彎曲，并且第一連接表面103可以?xún)?nèi)凹地彎曲。

在一些具體實(shí)施中，第一磁性元件105和第二磁性元件111之間的橫向198磁力可以在接觸位置和對(duì)準(zhǔn)位置之間增大。由于橫向磁力可能在接觸位置足夠微弱，從而不會(huì)將第一連接表面103和第二連接表面104突然拉倒一起，這可能防止用戶(hù)在接觸連接表面時(shí)感覺(jué)到可察覺(jué)的“猛吸效果”。此外，由于橫向磁力可以在各個(gè)接觸位置更弱，在對(duì)準(zhǔn)位置更強(qiáng)(與接觸位置中的一個(gè)或多個(gè)接觸位置相比增大)，因此可以在第一設(shè)備101和第二設(shè)備102從接觸位置過(guò)渡到對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，利用磁性元件在對(duì)準(zhǔn)位置連接第一設(shè)備101和第二設(shè)備102而不增大第一連接表面和第二連接表面之間的摩擦系數(shù)。

例如，如圖7A所示，在設(shè)備不處于對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，可以可移動(dòng)地安裝磁性元件105和111中的一個(gè)或多個(gè)磁性元件，以(諸如經(jīng)由分別連接到彈簧底座131和133的彈簧132和/或134)使其從相應(yīng)的連接表面偏置離開(kāi)。如圖7B所示，在設(shè)備過(guò)渡到對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，橫向198磁力可以使磁性元件向相應(yīng)連接表面移動(dòng)(拉伸彈簧132和/或134)。

此外，再次參考圖2，在各種具體實(shí)施中，第一磁性元件105和第二磁性元件111可以分別包括屏蔽元件106和112。每個(gè)磁性元件可以具有由多個(gè)側(cè)面接合的面表面和相對(duì)表面，使面表面面向(圖示為正在面向)相應(yīng)的連接表面。相應(yīng)的屏蔽元件可以至少部分地覆蓋相對(duì)表面和兩個(gè)側(cè)表面。在相應(yīng)屏蔽元件和多個(gè)側(cè)表面之間可以存在(由其限定)間隙117或118并使它們偏移。

屏蔽元件106或112可以由柔軟磁性材料、鐵磁材料和/或展示出容易變?yōu)榇判缘哪芰Φ娜魏纹渌牧希T如鐵鈷形成，可以在連接表面的方向上引導(dǎo)磁性元件的磁場(chǎng)。這樣引導(dǎo)磁場(chǎng)可以使得能夠使用比本來(lái)可能的更小的磁性元件，并可以使得在第一電子設(shè)備101和第二電子設(shè)備102處于對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)磁性元件之間的橫向198磁力更強(qiáng)，并且在設(shè)備處于接觸位置時(shí)更弱，而不會(huì)不利地影響磁性元件之間的側(cè)向199磁力。

圖5A示出了從第一電子設(shè)備101和屏蔽元件106去除的圖2所示的第一磁性元件105的磁場(chǎng)120A(包括樣本場(chǎng)線)。作為對(duì)比，圖5B示出了包括從第一電子設(shè)備101去除的圖2所示的屏蔽元件106的第一磁性元件105的磁場(chǎng)120A(再次包括樣本場(chǎng)線)。通過(guò)比較圖5A和圖5B可以看出，包括屏蔽元件106可以向第一連接表面103引導(dǎo)磁場(chǎng)120A。

盡管圖5A和圖5B將磁場(chǎng)120A的方向示為沿一個(gè)樣本方向循環(huán)，但應(yīng)當(dāng)理解這是一個(gè)示例。在其他實(shí)施方案中，在不脫離本公開(kāi)的范圍的情況下，可將磁場(chǎng)120A反向。

返回到圖2，在一些具體實(shí)施中，第一電子設(shè)備101可以包括用于從第二電子設(shè)備102的一個(gè)或多個(gè)傳輸部件113a和113b接收的一個(gè)或多個(gè)接收部件107a和107b。在這樣的情況下，兩個(gè)設(shè)備的連接和對(duì)準(zhǔn)可以至少用于對(duì)準(zhǔn)接收和傳輸部件的目的。

例如，傳輸部件113a和113b(分別包括屏蔽元件141a和141b的單個(gè)線圈的橫截面部分)可以是感應(yīng)電力傳輸部件，并且接收部件107a和107b(分別包括屏蔽元件140a和140b的單個(gè)線圈的橫截面部分)可以是感應(yīng)電力接收部件。如此，第一電子設(shè)備101和第二電子設(shè)備102的連接和對(duì)準(zhǔn)可以至少用于對(duì)準(zhǔn)感應(yīng)電力接收部件107a和107b以及感應(yīng)電力傳輸部件113a和113b的目的。

此外，盡管接收部件107a和107b被示為平行于第一電子設(shè)備101的頂表面，并且傳輸部件113a和113b被示為平行于第二電子設(shè)備102的底表面，從而它們不和第一連接表面103和第二連接表面104平齊對(duì)準(zhǔn)，但應(yīng)當(dāng)理解這是一個(gè)示例。在其他具體實(shí)施中，接收部件107a和107b可以是彎曲的并與第一連接表面103平齊和/或傳輸部件113a和113b可以是彎曲的并與第二連接表面104平齊而不脫離本公開(kāi)的范圍。在這樣的具體實(shí)施中，接收部件107a和107b以及傳輸部件113a和113b可以相對(duì)于第一電子設(shè)備101的頂表面和/或第二電子設(shè)備102的底表面形成角度。

在一些情況下，第二電子設(shè)備102可以作為第一電子設(shè)備101的塢站而工作。例如，如上所述，在第一電子設(shè)備101和第二電子設(shè)備102包括感應(yīng)電力傳輸部件113a和113b以及接收部件107a和107b時(shí)，第一電子設(shè)備101和第二電子設(shè)備102可以是感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)中的參與者，其中第二電子設(shè)備102通過(guò)感應(yīng)地向第一電子設(shè)備101傳輸電力而充當(dāng)?shù)谝浑娮釉O(shè)備101的充電塢站而運(yùn)行，第一電子設(shè)備101將電力存儲(chǔ)在電源110中。

圖6是示出了用于將可連接電子設(shè)備連接和對(duì)準(zhǔn)的方法600的方法示意圖。例如，可以由圖1的系統(tǒng)來(lái)執(zhí)行該方法。

可以在框601處開(kāi)始流程，其中第一電子設(shè)備的第一連接表面與處于接觸位置的第二電子設(shè)備的第二連接表面接觸。該流程隨后可前進(jìn)到框602。

在框602，分別利用第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備的第一磁性元件和第二磁性元件之間的側(cè)向磁力，使第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備從接觸位置進(jìn)入對(duì)準(zhǔn)位置。這樣的移動(dòng)可以既是側(cè)向的又是旋轉(zhuǎn)的，磁性元件的極性可能會(huì)將電子設(shè)備中的一個(gè)或多個(gè)電子設(shè)備旋轉(zhuǎn)到對(duì)準(zhǔn)位置。側(cè)向磁力可以超過(guò)第一連接表面和第二連接表面的摩擦系數(shù)。該流程然后可以前進(jìn)到框603，其中利用第一磁性元件和第二磁性元件之間的橫向磁力在對(duì)準(zhǔn)位置連接第一電子設(shè)備和第二電子設(shè)備。

盡管方法600被例示和如上所述為包括按照特定次序執(zhí)行的特定操作，但應(yīng)當(dāng)理解這是一個(gè)示例。在各種具體實(shí)施中，在不脫離本公開(kāi)的范圍的情況下，可執(zhí)行各種配置的相同、相似和/或不同的操作。例如，框602和603被例示并描述為按照線性次序執(zhí)行。然而，在各種具體實(shí)施中，可以并行地或基本并行地執(zhí)行這些操作。

現(xiàn)在參考圖8，示出了示例頻率控制的感應(yīng)充電系統(tǒng)800的簡(jiǎn)化框圖，其可用于圖2的系統(tǒng)100的傳輸部件113a和113b以及接收部件107a和107b。感應(yīng)充電系統(tǒng)包括操作地連接到控制器804和直流轉(zhuǎn)換器806的時(shí)鐘電路802。時(shí)鐘電路802可以生成用于感應(yīng)充電系統(tǒng)800的定時(shí)信號(hào)。

控制器804可以控制直流轉(zhuǎn)換器806的狀態(tài)。在一個(gè)實(shí)施方案中，時(shí)鐘電路802生成周期性信號(hào)，控制器804使用該周期性信號(hào)在每個(gè)周期激活并去活直流轉(zhuǎn)換器806中的開(kāi)關(guān)。任何合適的直流轉(zhuǎn)換器806都可用于感應(yīng)充電系統(tǒng)800中。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，可以將H橋用作直流轉(zhuǎn)換器。H橋是現(xiàn)有技術(shù)中公知的，因此本文僅描述H橋操作的簡(jiǎn)短概要。

控制器804控制四個(gè)開(kāi)關(guān)S1、S2、S3、S4(未示出)的閉合和斷開(kāi)。斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S2和S3并且在給定時(shí)間段內(nèi)閉合開(kāi)關(guān)S1和S4時(shí)，電流可以通過(guò)負(fù)載從正端子向負(fù)端子流動(dòng)。類(lèi)似地，斷開(kāi)開(kāi)關(guān)S1和S4并且在另一給定時(shí)間段閉合開(kāi)關(guān)S2和S3時(shí)，電流從負(fù)端子向正端子流動(dòng)。開(kāi)關(guān)的這種斷開(kāi)和閉合通過(guò)反復(fù)反轉(zhuǎn)電流通過(guò)同一負(fù)載的方向而產(chǎn)生時(shí)變電流。

在另選的實(shí)施方案中，可以不需要H橋。例如，單個(gè)開(kāi)關(guān)可以控制來(lái)自直流轉(zhuǎn)換器806的電流的流動(dòng)。這樣，直流轉(zhuǎn)換器806可以充當(dāng)方波發(fā)生器。

由直流轉(zhuǎn)換器806產(chǎn)生的時(shí)變信號(hào)或方波信號(hào)可以輸入到變壓器808中。通常，變壓器諸如上述有繩充電系統(tǒng)中使用的那些包括耦接到次級(jí)線圈的初級(jí)線圈，每個(gè)線圈都纏繞于公共鐵芯上。然而，如本文所述的感應(yīng)充電系統(tǒng)包括由氣隙隔開(kāi)的初級(jí)和次級(jí)線圈以及包含每個(gè)線圈的相應(yīng)外殼。因此，如圖所示，變壓器808可能未必是物理元件，而可能是指兩個(gè)感應(yīng)鄰近的電磁線圈，諸如初級(jí)線圈810(可以是圖2系統(tǒng)100的傳輸部件113a和113b)和次級(jí)線圈812(可以是圖2系統(tǒng)100的接收部件107a和107b)之間的關(guān)系和接口。

以上是發(fā)射器及其與感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的次級(jí)線圈812交互的簡(jiǎn)化描述。發(fā)射器可被配置為向初級(jí)線圈810提供時(shí)變電壓，以便在次級(jí)線圈812內(nèi)誘發(fā)電壓。盡管交流電和方波都被用作示例，但應(yīng)當(dāng)理解，設(shè)想了其他波形。在這樣的情況下，控制器804可以控制直流轉(zhuǎn)換器806的若干狀態(tài)。例如，控制器804可以控制電壓、電流、占空比、波形、頻率或它們的任意組合。

控制器804可以周期性地修改施加于初級(jí)線圈810的波形的各種特性，以便增大電力傳輸電路的操作效率。例如，在某些情況下，如果確定次級(jí)線圈812可能并非感應(yīng)鄰近初級(jí)線圈810，控制器804就可以中止向初級(jí)線圈810提供的全部電力。這種確定可以多種適當(dāng)?shù)姆绞綄?shí)現(xiàn)。例如，控制器804可被配置為檢測(cè)初級(jí)線圈810上的感應(yīng)負(fù)載。如果感應(yīng)負(fù)載降到某些所選擇的閾值以下，控制器804可以推斷，次級(jí)線圈812可能并非感應(yīng)鄰近初級(jí)線圈810。在這樣的情況下，控制器804可以中止向初級(jí)線圈810提供的全部電力。

在其他情況下，在一個(gè)實(shí)施方案中，控制器804可以將占空比設(shè)置成變壓器808的諧振頻率或在其附近。在另一個(gè)實(shí)施例中，可以選擇定義占空比的活動(dòng)狀態(tài)(即，高)的波形周期，使其處在變壓器808的諧振頻率處或在附近。應(yīng)當(dāng)理解，此類(lèi)選擇可以增大初級(jí)線圈810和次級(jí)線圈812之間的電力傳輸效率。

在另選的實(shí)施例中，如果感測(cè)到感應(yīng)負(fù)載中的尖峰，控制器804可以中止向初級(jí)線圈810提供的所有電力。例如，如果感應(yīng)負(fù)載以高于某些所選擇閾值的特定速率發(fā)生尖峰，控制器804可以推斷，中間對(duì)象被放置成感應(yīng)鄰近初級(jí)線圈810。在這樣的情況下，控制器804可以中止向初級(jí)線圈810提供的全部電力。

在其他實(shí)施例中，控制器804可以修改施加到初級(jí)線圈810的波形的其他特性。例如，如果接收器電路需要額外的電力，控制器804就可以增大施加到初級(jí)線圈810的波形的占空比。在相關(guān)實(shí)施例中，如果接收器電路需要更少電力，控制器804就可以減小施加到初級(jí)線圈810的波形的占空比。在這些實(shí)施例的每個(gè)中，可以修改施加到初級(jí)線圈810的時(shí)間平均功率。

在另一個(gè)實(shí)施例中，控制器804可被配置為修改施加到初級(jí)線圈810的波形的幅度。在這樣的實(shí)施例中，如果接收器電路需要額外的電力，控制器804就可以放大施加到初級(jí)線圈810的波形的最大電壓。在相關(guān)的情況下，如果接收器電路需要更少電力，可以減小波形的最大電壓。

參考圖8且如上所述，可以配置感應(yīng)電力傳輸系統(tǒng)的發(fā)射器部分以向初級(jí)線圈810提供時(shí)變信號(hào)，以通過(guò)初級(jí)線圈810和次級(jí)線圈812之間的感應(yīng)耦合在接收器中的次級(jí)線圈812內(nèi)誘發(fā)電壓。這樣，可以通過(guò)初級(jí)線圈810中的時(shí)變信號(hào)形成變化的磁場(chǎng)，從而從初級(jí)線圈810向次級(jí)線圈812傳輸電力。

可以由將時(shí)變信號(hào)轉(zhuǎn)換為直流信號(hào)的直流轉(zhuǎn)換器814接收次級(jí)線圈812中產(chǎn)生的時(shí)變信號(hào)。任何合適的直流轉(zhuǎn)換器814都可以用于感應(yīng)充電系統(tǒng)800中。例如，在一個(gè)實(shí)施方案中，可以將整流器用作直流轉(zhuǎn)換器。然后，可以由可編程負(fù)載816接收直流信號(hào)。

在一些實(shí)施方案中，接收器直流轉(zhuǎn)換器814可以是半橋。在此類(lèi)實(shí)施例中，次級(jí)線圈812可以具有數(shù)量增加的繞組。例如，在一些實(shí)施方案中，次級(jí)線圈可以具有兩倍的繞組。這樣，應(yīng)當(dāng)理解，可以由半橋整流器有效地將次級(jí)線圈812兩端誘發(fā)的電壓降低一半。在某些情況下，這一配置可以需要顯著更少的電子部件。例如，半橋整流器可以需要全波橋整流器的晶體管的一半。由于電子部件更少，可以顯著降低電阻損耗。

在某些其他實(shí)施方案中，接收器還可以包括電路以調(diào)出發(fā)射器內(nèi)存在的磁化電感。如現(xiàn)有技術(shù)中可能已知的，磁化電感可能導(dǎo)致不完美耦接線圈形成的變壓器內(nèi)的損耗。在其他泄漏電感中，這一磁化電感可能顯著降低發(fā)射器的效率。應(yīng)當(dāng)進(jìn)一步理解，因?yàn)榇呕姼锌梢允浅跫?jí)和次級(jí)線圈之間耦接的函數(shù)，所以可以不必在發(fā)射器自身內(nèi)進(jìn)行完全補(bǔ)償。因此，在本文所述的某些實(shí)施方案中，可以在接收器內(nèi)包括調(diào)諧電路。例如，在某些實(shí)施方案中，可以平行于可編程負(fù)載816定位電容器。

在其他實(shí)施例中，可以由控制器做出上文提到的樣本修改的組合。例如，控制器804除了減小占空比外，可以使電壓倍增。在另一個(gè)實(shí)施例中，在隨時(shí)間推移減小占空比的同時(shí)，控制器可以隨時(shí)間推移而增大電壓。應(yīng)當(dāng)理解，本文設(shè)想了任意數(shù)量的適當(dāng)組合。

其他實(shí)施方案可以包括多個(gè)初級(jí)線圈810。例如，如果存在兩個(gè)初級(jí)線圈，可以獨(dú)立或同時(shí)激活或使用每個(gè)。在這樣的實(shí)施方案中，每個(gè)個(gè)體線圈均可以耦接到控制器804。在其他實(shí)施例中，可以有選擇地縮短若干個(gè)體初級(jí)線圈810中的一者。例如，可以將開(kāi)關(guān)定位成平行于線圈，使得在開(kāi)關(guān)關(guān)閉時(shí)，電流可以流經(jīng)電感器。另一方面，在開(kāi)關(guān)導(dǎo)通時(shí)，將沒(méi)有電流流經(jīng)線圈。開(kāi)關(guān)可以是任何適當(dāng)類(lèi)型的手動(dòng)、固態(tài)或基于繼電器的開(kāi)關(guān)。這樣，可以有選擇地控制流經(jīng)幾個(gè)線圈中的每個(gè)線圈的電流增加量。例如，在具有高電感負(fù)載的環(huán)境中，可以關(guān)閉開(kāi)關(guān)以與初級(jí)線圈810一起包括電路中的線圈。

圖9-圖11示出了樣本電子設(shè)備901-1101的等距視圖，其中可以利用本文公開(kāi)的磁性連接和對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的各種實(shí)施方案。如圖所示，圖9示出了智能電話901，圖10示出了平板電腦1001，并且圖11示出了可穿戴設(shè)備1101，本文被示為手表。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這些為示例，并且可以在很寬范圍的不同電子設(shè)備中利用本文公開(kāi)的磁性連接和對(duì)準(zhǔn)技術(shù)的實(shí)施方案而不脫離本公開(kāi)的范圍。

盡管圖1-圖8示出了部件(諸如接收部件107a和107b、傳輸部件113a和113b，以及磁性元件105和111)的各種配置，但應(yīng)當(dāng)理解，這些是示例。在不脫離本公開(kāi)的范圍的情況下，在各種具體實(shí)施中各種其他配置也是可能的。

例如，圖12是沿圖11的截面C-C截取的圖11的可穿戴設(shè)備1101的示意性橫截面?zhèn)纫晥D，示出了接收部件1107a和1107b、第一磁性元件1105、第一連接表面1103、屏蔽元件1140a和1140b，以及屏蔽元件1106的另一種樣本配置。然而，應(yīng)當(dāng)理解，這種配置也是示例，并且在不脫離本公開(kāi)范圍的情況下，其他配置也是可能的。此外，可穿戴設(shè)備1101可以包含在圖12的橫截面?zhèn)纫晥D中為了清晰起見(jiàn)而省略的其他部件?？纱┐髟O(shè)備可以在其外殼內(nèi)包括輸入機(jī)構(gòu)、處理器、存儲(chǔ)器、顯示器、輸出元件諸如發(fā)動(dòng)機(jī)、傳感器等的任何一種或所有或多種。

如上文所述并且如附圖中例示的，本公開(kāi)公開(kāi)了用于連接和對(duì)準(zhǔn)可連接電子設(shè)備的系統(tǒng)與方法。第一可連接電子設(shè)備和第二可連接電子設(shè)備均可以包括連接表面和磁性元件?？梢詫蓚€(gè)設(shè)備置于若干可能的不同接觸位置中的一個(gè)位置，其中連接表面相互接觸，并且超過(guò)兩個(gè)表面之間的摩擦系數(shù)的磁性元件之間的側(cè)向磁力可以將兩個(gè)設(shè)備帶入對(duì)準(zhǔn)位置。在設(shè)備處于對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，磁性元件的橫向磁力可以連接兩個(gè)設(shè)備。任選地，在設(shè)備處于對(duì)準(zhǔn)位置時(shí)，可以從一個(gè)設(shè)備對(duì)另一個(gè)設(shè)備進(jìn)行感應(yīng)充電。

在本公開(kāi)中，所公開(kāi)的方法可利用指令集或操作集。應(yīng)當(dāng)理解，本發(fā)明所公開(kāi)的方法中的步驟的特定順序或分級(jí)結(jié)構(gòu)為樣本方法的實(shí)施例。在其他實(shí)施方案中，當(dāng)保持在本發(fā)明所公開(kāi)的主題內(nèi)時(shí)，可重新布置方法中的步驟的特定順序或分級(jí)結(jié)構(gòu)。所附方法權(quán)利要求呈現(xiàn)樣本順序中的各種步驟的元素，并且并不一定意味著局限于所呈現(xiàn)的特定順序或分級(jí)結(jié)構(gòu)。

據(jù)信，通過(guò)前述描述將理解本公開(kāi)及其所附的許多優(yōu)點(diǎn)，并且將顯而易見(jiàn)的是可在不脫離本發(fā)明所公開(kāi)的主題或不犧牲所有其材料優(yōu)勢(shì)的情況下在部件的形式、結(jié)構(gòu)和布置上作出各種更改。所描述的形式僅僅是說(shuō)明性的，并且以下權(quán)利要求書(shū)旨在涵蓋和包括此類(lèi)更改。

雖然已參照各種實(shí)施方案描述了本公開(kāi)，但應(yīng)當(dāng)理解，這些實(shí)施方案是例示性的，并且本公開(kāi)的范圍并不限于這些實(shí)施方案。許多變型、修改、添加和改進(jìn)是可能的。更一般地，已在上下文或特定實(shí)施方案中描述了根據(jù)本公開(kāi)的實(shí)施方案。在本公開(kāi)的各種實(shí)施方案中可以不同方式將功能在框中分開(kāi)或組合在一起，或以不同術(shù)語(yǔ)進(jìn)行描述。這些和其他變型、修改、添加和改進(jìn)可落入如以下權(quán)利要求書(shū)中所限定的本公開(kāi)的范圍內(nèi)。