用于电气设备的充电接口的制作方法

本发明涉及一种用于电气设备、尤其用于听力设备的充电接口。本发明还涉及一种电气设备以及一种具有电气设备和充电器的充电系统。

背景技术：

1、助听器是一种便携式听力设备，尤其供听力障碍者或听力受损者使用。为了满足众多的个性化需求，提供了不同结构形式的助听设备，例如耳背式助听器(hdo)、具有外置听筒的助听器(ric：receiver in the canal)以及耳内式助听器(ido、ite)，例如耳甲腔式助听器或耳道式助听器(cic：完全耳道式，iic：隐形耳道式)。

2、示例性设计的听力设备佩戴在助听器使用者的外耳上或耳道内。此外，市场上还提供骨传导助听器、植入式或振动触觉助听器。在此机械或电气地刺激受损的听觉系统。此类听力设备主要由输入转换器、放大器和输出转换器这三个核心(听力设备)部件构成。输入转换器通常是声电转换器、例如麦克风。输出转换器通常实现为电声转换器、例如微型扬声器(听筒)，或实现为机动转换器、例如骨传导听筒。放大器通常集成在信号处理单元中。

3、听力设备通常由电池供电。其工作时间受电池能量密度和听力设备性能要求的限制。鉴于微型化的普遍趋势，人们更倾向于使用小尺寸电池，这进一步限制了电池的能量容量。为了避免频繁更换耗尽的电池，听力设备可以使用可充电电池(蓄电池)供电，例如镍氢(nimh)或锂离子(li-ion)电池。

4、使用可充电电池运行的听力设备通常配备充电接口(充电端口)，以便与充电器建立电连接，从而在充电时无需取出电池即可直接在听力设备内进行充电。在此通常采用专有的充电接口。然而，从手机领域已知，目前许多厂商已开始采用标准化系统。部分配备可充电电池的设备还使用所谓的“插头式连接器”。这些系统通常存在的缺点是，建立接触所需的插入路径往往相对较长，使得在充电座式充电器中，难以“盲插”并轻松连接相应的接口。因此，该领域常采用结构相对扁平的弹簧触头(pogo-pin)。例如后者在无线固定电话领域已广为人知。

5、为了在充电过程中，其中通过充电器的充电电流为电池充电时，确保听力设备与充电器之间建立安全的电连接，可以施加保持力来固定电接触。

6、例如由文献ep 3 771 225 a1和ep 4 387 272 a1已知用于听力设备的充电器，其中充电器侧的充电触点接口设有永磁体，用于在接触状态下产生磁性保持力。

7、听力设备侧的充电接口例如具有可磁化的金属表面，该金属表面可通过充电器侧的永磁体相应地被磁化。由此，在充电过程中听力设备通过充电器侧的永磁体与听力设备侧的金属表面之间形成的磁性保持力被保持在充电器上。

8、因此，听力设备侧的金属表面会受到永磁体的磁场作用而至少暂时被磁化。换言之，这会产生感应磁化，从而在充电接口之间产生被动吸引力。金属表面的磁化强度通常相对较弱，稳定性较低，并且通常保持力如此定向，使得金属表面沿最短路径被吸引至永磁体方向。由此，虽然这种保持力会在充电接口之间产生磁吸力，但通常并不能确保用于电连接的接触元件和对接触元件彼此正确定位。

9、在此，例如可以设想设置机械导引轮廓，这些导引轮廓能够在磁吸力作用下将充电接口相互对齐，并将其置于执行充电过程所需的接触位置或接触状态。例如，听力设备侧的充电接口可以设计为漏斗状或半球状凹槽、例如球形凹陷作为导引轮廓，从而当充电器侧的充电接口插入该凹槽时，充电触点之间会实现机械对中。

10、附加或备选地，例如也可设想在听力设备侧的充电接口上设置永磁体(对应磁铁)。充电接口上的两个永磁体作为各自具有明确极性的独立磁场源相互作用，其中，听力设备和充电器内的永磁体被对准，使得在接触或充电状态下永磁体的北极朝向另一永磁体的南极。当两者接近时，由于固定的磁化状态，充电接口会自动对齐，使北极与南极相互贴合(产生吸引力)。这种自对准非常稳定，因为两个磁铁各自构成恒定的磁场源。因此，通过磁性自对准，充电接口的接触点能够自动调整至彼此之间的理想相对位置，从而减少或完全省去了对额外机械导引轮廓的需求。

11、通常，听力设备侧的永磁体位于听力设备内部，并且布置在充电接口的充电触头后方。通常，充电触头与永磁体之间还布置有与充电触头相连的电路板。因此，充电触头和永磁体位于电路板的不同侧。由此产生的空间距离必须由永磁体的磁通量跨越。这种设计并不理想，因为它会显著降低磁吸引力、保持力或自对准能力。因此，必须使用相应较强的永磁体，这导致此类永磁充电接口成本高昂且占用空间较大。

技术实现思路

1、本发明所要解决的技术问题是，提供一种特别适合于电气设备的充电接口。尤其是，应改善用于确保电化学充电连接的磁保持力。此外，优选还能使充电接口与对应充电接口之间实现磁性的自对准。此外，本发明所要解决的技术问题还在于，提供一种特别适合的电气设备和一种特别适合的充电系统。

2、在充电接口方面，所述技术问题通过一种用于电气设备、尤其用于听力设备的充电接口的特征解决，并且在电气设备方面，所述技术问题通过一种电气设备的特征解决，并且在充电系统方面，所述技术问题通过一种充电系统的特征解决。有利的实施方式和改进方案是本发明的技术方案。

3、关于充电接口所述的优点和设计方案，其含义同样适用于电气设备和/或充电系统，反之亦然。

4、此处及下文中的连词“和/或”应理解为：通过该连词连接的特征既可以共同存在，也可以作为彼此的替代方案。

5、按照本发明的充电接口设计用于电气设备，并且适合且设置用于该电气设备。所述电气设备尤其是听力设备，优选为助听器，例如耳背式听力设备(英语：behind-the-ear，bte)。

6、按照本发明的充电接口设计和设置用于与充电器的对应充电接口建立电接触，以便执行对设备内的储能器(设备电池)的充电过程。因此，充电接口和对应充电接口具有互补的电触头或接触触点，它们在充电过程中机械地相互接触。例如，可以使用申请人在欧洲申请的文献ep 3 771 225 a1或ep 4 872 272 a1中所述的对应充电接口。该文献的公开内容、尤其是其权利要求(连同相关说明)明确并入本技术中。

7、所述电气设备具有(设备)壳体，所述壳体具有壳体段。在此，壳体段尤其是壳体的外侧壳体壁(外壁)的区段。该壳体段具有中央的第一通孔和至少一个相对于第一通孔的径向偏移的第二通孔。这些孔状的通孔被设计为壳体段的将壳体的壳体内部与外部环境相连的贯通孔或贯穿孔，。

8、在此及下文中，“轴向”或“轴向方向”尤其指与第一通孔的中心轴平行的(同轴的)方向，即垂直于第一通孔开口面的方向。相应地，在此及下文中，“径向”或“径向方向”尤其指与第一通孔的中心轴垂直(横向)且沿第一通孔的半径方向的方位。在此及下文中，“切向”或“切向方向”尤其指沿第一通孔外周(周向、方位角方向)的方向，即垂直于轴向和径向的方向。

9、为了与对应充电接口建立电接触，并且在充电过程中传输能量，充电接口设有作为充电触点(连接触点)的触头件和接触元件。

10、所述触头件设计用于与对应充电接口的第一对应触头相接触。该触头件布置在第一通孔中。换言之，该触头件沿径向形状接合地嵌入通孔中。

11、在此及下文中，“形状接合”或“形状接合的连接”意味着至少两个相互连接的部件之间的结合，至少沿一个方向通过部件轮廓直接啮合，或者通过附加连接件的间接啮合实现。因此，在该方向上的相对运动被形状限制地锁定。

12、所述接触元件具有至少一个接触凸起，该接触凸起设计用于与对应充电接口的第二对应触头相接触。根据本发明，该接触元件还设计和设置为，能够与对应充电接口产生磁吸力。该接触凸起嵌入第二通孔中。换言之，该接触凸起至少部分地插入第二通孔中或贯穿该第二通孔。所述接触元件、尤其接触凸起由可磁化材料制成。这意味着，接触元件或接触凸起具有特定的磁导率，并由铁磁性、亚铁磁性或顺磁性材料制成。

13、充电接口还具有永磁性的磁性元件，该磁性元件与中央触头件轴向对齐地布置。因此，该磁性元件被设计为永磁体。

14、根据本发明，所述接触元件通过磁性元件被磁化，使得所述接触凸起作为磁极对所述对应充电接口施加磁吸力。因此，磁性元件使接触元件、尤其接触凸起产生基本上持久的感应磁化，从而将磁性元件的磁通量引导或聚焦至接触凸起的接触面或贴靠面，以作用于第二对应触头。因此，该接触面对于第二对应触头起到独立且稳定的磁场源的作用。由此实现了特别适合的电气设备的充电接口。尤其是，磁场源直接位于充电接口的电接触点上，从而为充电过程提供了可靠的磁保持力。

15、通过对接触凸起的磁化，从而在设备侧实现了位于壳体段上的磁极，该磁极与第二对应触头之间的距离尤其小。这对于采用对应充电接口的应用尤为有利，其中对应充电接口同样具有用于磁吸力的永磁性的磁性元件(对应磁铁)，因此基于磁极的取向，在接触凸起与第二对应触头之间能够实现磁力自对准。

16、优选地，该接触元件具有数个接触凸起，即多个接触凸起，例如三个接触凸起，它们分别位于配属的第二通孔中并且沿围绕第一通孔的切向分布。通过接触凸起与至少一个第二对应触头的磁力自对准，也实现了触头件与第一对应触头的磁力自对准。因此，当充电接口接近对应充电接口时，充电接口能够自动相对对准，并与之安全可靠地接触。因此，壳体段无需设置机械导引轮廓、例如漏斗状或半球状凹槽，使得该壳体段在接触点区域可设计为无弯曲或隆起。换言之，壳体段可设计为平面或平坦，从而为壳体设计提供了更大的自由度。

17、在一种优选的改进方案中，所述触头件和接触凸起至少部分地沿轴向从所述壳体段向上突出。触头件和接触凸起尤其分别具有相对于壳体段向壳体外轴向的高出距离。因此，充电接口与对应充电接口的接触点，即触头件和至少一个接触凸起可从壳体外部到达，必要时可轻松进行清洁，即清除污垢，例如耳垢。

18、在一种适宜的设计方案中，触头件的轴向高出距离基本上与接触凸起的轴向高出距离相同。换言之，接触点从壳体段以相同的方式向上突出。触头件与接触凸起的接触面尤其布置在同一平面中。因此，尤其在没有额外机械导引轮廓的壳体段的情况下，使得接触点的清洁变得尤为简单。

19、在一种优选的实施方式中，磁性元件与接触元件发生机械接触。也就是说，磁性元件至少部分地与接触元件接触。因此，磁性元件与接触元件之间存在直接或间接的接触。由此，在磁性元件与接触元件之间基本上不存在需要跨越磁场的净间距或间隙。这使得接触元件通过磁性元件的磁化效果得到增强，从而能够通过接触凸起实现更高的磁保持力。例如可以使用磁场强度较低的磁性元件，这有效降低了制造成本并且减少与通电部件之间的不利的相互作用。

20、在一种优选的实施方式中，接触元件被设计为环形轭，即包围或环绕磁性元件的套环，或者设计为空心柱体(管)。因此，磁性元件至少部分地沿径向形状接合地嵌入环形轭的中央(环形)开口中，并且在外周或切向上由环形轭限定。环形轭尤其设计为圆环柱体，其中，磁性元件尤其设计为圆柱形，并尽可能与环形轭开口紧密配合。在此，磁性元件例如可基于围绕环形轭的感应磁化所产生的磁吸引力而被保持或固定在位置上。附加或备选地，也可通过机械结构和/或材料结合的粘接连接来固持磁性元件。

21、在此，在朝向壳体段的侧面上，至少一个接触凸起沿轴向向上凸起地在环形轭上成型。该接触凸起一件式地，即单件或整体结构地在环形轭端面上成型。该接触凸起尤其设计为从端面向上凸起的环形轭环段。

22、通过将磁性元件布置在环形轭的内，确保了接触元件或每个接触凸起的可靠且均匀的磁化。在此尤其地，沿中央开口的环形内壁实现了与磁性元件的大面积且尽可能平齐的接触面。

23、在一种优选的改进方案中，充电接口包含位于磁性元件与触头件之间的壳体内部的电路板。因此，触头件布置在电路板的面向壳体段的底面，并且磁性元件以及优选的接触元件布置在相对置的顶侧上。

24、这种堆叠式的布置方式使得充电接口在壳体内具有尤其紧凑的结构。由于设备壳体内的安装空间需求减少，因此在设备壳体的外形尺寸和设计方面提供了更大的自由度。

25、例如，电路板在边缘或外周侧被接触凸起包围。因此，接触凸起绕过电路板，以插入壳体段的第二通孔。备选地也可以设想电路板具有与第二通孔轴向对齐的用于接触凸起的第三通孔。

26、电路板与触头件和接触元件建立电气连接并且将它们与设备电池相连。在此，触头件和接触元件、尤其环形轭优选直接贴靠电路板，并且与电路板例如焊接连接。优选地，触头件和/或接触元件作为表面贴装元件(英文：surface-mounted device，smd)安装或接触在印刷电路板上。由此，这进一步减少了充电接口所需的安装空间。

27、对于充电接口的轴向堆叠的表面贴装元件的设计方案，充电触头(触头件、接触凸起)相对于壳体段的轴向突出量可以相对精确地确定尺寸，因为这使得简单的公差控制成为可能，该公差控制主要仅针对接触元件或接触凸起与壳体段的尺寸进行调整。

28、在一种优选的改进方案中，所述壳体段具有一件式成型的保持装置，用于沿轴向和径向保持所述接触元件。通过固持触点元件，磁性元件、电路板和触头件也间接地相对于壳体段在径向和轴向被固持。由此实现了充电接口在设备壳体中的确定的安装位置。

29、在一种可行的实施方式中，所述保持装置具有至少一个卡钩，用于沿轴向卡锁或卡接在所述接触元件的边缘上。所述卡钩在此壳体段的内表面一件式地并且沿轴向向上突起地成型。由此简化了在壳体段上的安装，因为无需单独的固定或安装元件(例如螺钉)。

30、卡钩在松弛状态下具有沿轴向延伸的卡接板，该卡接板在自由端部设有例如楔形的卡接横档。卡钩或卡接板设计为径向柔性弯曲结构，这意味着卡接板能够克服沿径向的回弹力，以弹性方式发生偏转。

31、这使得在壳体中对充电接口进行轴向插装变得尤其简单。为此，将磁性元件、接触元件、电路板和触头件作为(预装配的)组件朝壳体段的方向沿轴向移动，使得卡钩与接触凸起的自由端部相接触。在此，卡接横档沿接触凸起的边缘或棱边滑动，从而发生径向位移或偏转。这会对卡接板产生机械张力，当卡接横档完全越过接触元件的边缘或棱边后，凭借由此产生的复位力，卡接横档会径向向内回弹。随后，卡接横档钩住接触元件的边缘或棱边，使得卡钩通过轴向的形状接合和/或摩擦接合，与作为对应轮廓的接触元件边缘卡锁或卡紧。

32、在此及下文中，至少两个相互连接的部件之间的“摩擦接合”或“摩擦接合的连接”尤其理解为，由于至少两个相互连接的部件之间的相互作用的摩擦力阻止它们沿彼此滑动。如果缺乏产生这种摩擦力的“连接力”(即使部件相互压紧的力，例如螺钉力或重力本身)，则无法维持摩擦接合的连接，从而导致连接松脱。

33、接触元件的保持装置通过多个切向分布的卡钩实现径向的形状接合。优选地，保持装置具有与接触凸起数量相对应的卡钩数量。

34、在一种实用的设计方案中，所述卡钩成型在所述第二通孔的边缘上，因此卡钩的外侧与第二通孔的边缘沿切线接触。换言之，卡钩、尤其是卡接板与第二通孔的边缘沿轴向对齐。此时，卡接横档在径向上覆盖通孔。因此，在卡钩与第二通孔之间，壳体段不存在底切。这使得在注塑成型过程中，壳体段能够尤其容易地脱模。这尤其使得能够制造在结构上特别简单的注塑模具。

35、在一种优选的改进方案中，充电接口设有密封元件，用于从壳体内侧密封所述第一和第二通孔。该密封元件尤其设置在壳体段的内表面与电路板之间。这样尤其能防止污染物(例如耳垢)进入壳体。备选或附加地，该密封元件还设置和设计用于防止液体和/或气态物质进入壳体。

36、密封元件例如可以沿轴向弹性压缩，并且在安装位置上至少部分地沿轴向被压缩。因此，密封元件在安装位置上产生轴向回弹力，将组件(电路板、触头件、磁性元件、接触元件)从壳体段的内侧推离，从而通过拉伸应力确保接触元件与保持装置的卡钩之间的轴向的形状接合。因此，通过可压缩的密封元件实现了对接触元件的形状接合式卡扣的沿轴向的摩擦接合的固定。这使得充电接口的安装位置尤其稳定，从而进一步简化了安装过程。

37、根据本发明的电气设备尤其设计为听力设备，优选为助听器。电气设备具有具备壳体段的设备壳体。在壳体段上安置有前述的充电接口。由此实现了尤其适用的电气设备。因此尤其实现一种电气设备，其中在充电过程中能够通过增强的磁吸力来确保电化学充电连接。

38、根据本发明的充电系统包括上述电气设备以及用于给电气设备的设备电池充电的充电器。该充电器具有用于与充电接口进行电气、电化学接触的对应充电接口。该对应充电接口具有用于与触头件电气接触的第一对应触头，以及用于与接触元件的接触凸起接触的第二对应触头。该充电器还具有永磁性的磁性元件，该磁性元件在第二对应触头方向上产生磁场。

39、通过磁化的接触凸起以及朝向第二对应触头的磁场，有效地实现了两个磁极之间的磁相互作用，这既提高了磁保持力，也实现了电接触接口之间的磁力自对准。由此，实现一种尤其合适的充电系统。