外壳装置的制作方法

本发明涉及一种外壳装置。

背景技术：

1、越来越多的人们在移动时随身携带电子设备，因此由电池运行的产品正在成为我们生活中的一个重要部分。由于电池运行产品持续获得青睐，因而更好、更快的电池充电需求至关重要。

2、为了获得更短的充电时间，合理的解决方案是通过充电电缆和充电端口来增加功率输出。然而，随着功率输出的增加，热失控事件发生的风险也会相应地增加。特别是在充电端口中，产生短路的液体或污垢导致热失控的风险是主要问题，甚至在最坏的情况下，热失控事件可能会导致更大的火灾发生。

3、在充电端口的热失控事件中，产生的温度会传递到外壳装置的其它部件，例如，与充电端口相关联的电池。从充电端口传递的热量会导致电池本身开始经历热失控事件。在电池的热失控事件中，电池的温度会迅速上升，从而导致电池起火，并且在某些情况下，电池甚至会发生爆炸。当电池着火时，它可成为起火源。电池中的温度升高也会导致电池性能下降，即充放电特性劣化并且电池寿命缩短。

4、在充电端口的热失控事件中，充电端口本身会被加热到更高温度，申请人在对usb-c充电端口的测试过程中测得充电端口的温度高达550℃。因此，充电端口本身会构成火灾危险。

5、此外，充电端口产生的热量还会对充电端口附近的其它部件产生负面影响。

技术实现思路

1、本发明的一个目的在于提供一种改进的外壳装置，其克服或至少减轻现有技术的一些问题。根据本发明的第一方面提供一种外壳装置，包括：主壳体，包括在纵向方向上以第一长度纵向延伸的充电开口；可充电电池，布置在主壳体内；充电端口，与可充电电池电连接，以允许对可充电电池进行充电，并且其中充电端口可由外壳装置的用户经由充电开口接近；以及第一电路板，布置在第一主壳体内，其中，充电端口附接到第一电路板，并且其中充电端口与第一电路板电连接，其特征在于，外壳装置包括夹持装置，夹持装置附接到第一电路板并且被构造成将充电端口夹持到第一电路板上。

2、通过将充电端口夹持到第一电路板，可以防止充电端口在热失控事件中与第一电路板分离。在充电端口处的热失控事件过程中，充电端口从第一电路板分离的风险尤其明显。在热失控事件中，由于温度升高，充电端口和第一电路板之间的附接可能会劣化，例如由于充电端口与第一电路板脱焊而可能发生分离。通过防止充电端口从第一电路板上脱落，由于降低了充电端口从外壳装置上掉下来并作为起火器的风险，因而降低了充电端口构成火灾危险的风险。

3、热失控事件应被理解为产生热量的过程，其反过来又进一步加速该过程，因此达到越来越高的温度。该过程中的热量释放可以减缓或完全停止热失控事件。热失控事件可发生在充电端口处，由污垢或液体使充电端口短路而引起。热失控事件可发生在由升高的温度(例如，由于在充电端口产生的热量)引起的充电电池处。

4、外壳装置可以是被构造成容纳和/或保护某物的任何装置。外壳装置本身可以构成更大壳体的一部分。外壳装置可以是模块化部件。外壳装置可以是用于一个或多个无线装置的充电座，例如，耳塞或助听器的充电座。外壳装置可以是构成耳机一部分的耳杯(earcup)。

5、主壳体可以采用任何预期的形状。主壳体优选地包括被构造成容纳一个或多个物品的中空内部。可以通过隔板将主壳体分隔成子壳体。在一个优选实施例中，主壳体包括第一子壳体和第二子壳体。第一子壳体可限定用于接收一个或多个物品(例如一对耳塞)的第一中空内部。第二子壳体可限定用于容纳一个或多个部件的第二中空内部。优选地，第二子壳体被构造成容纳一个或多个电气部件，例如可充电电池、充电端口和/或第一电路板。

6、主壳体可以是耳机的耳杯或充电座，其包括一个或多个电气和/或机械部件，例如扬声器、麦克风、输入传感器、led(发光二极管)、处理器、用于无线通信等的收发器等。

7、充电开口可以采用长方形、圆形、或任何其它形状。优选地以与充电端口互补的形状形成充电开口。充电开口优选地形成在主壳体的外表面中。充电开口可以形成为主壳体的一个主要部分。充电开口可以通过成型工艺而与主壳体形成在一起。

8、可充电电池可以是蓄电池。可以利用电力负载对可充电电池进行多次放电和充电。

9、第一电路板可以是任何类型的印刷电路板。优选地，利用刚性的电介质基材形成第一电路板。

10、充电端口可通过焊接、胶水或机械固定而附接到第一电路板。充电端口可以包括一个或多个突起，用于插入在第一电路板上形成的一个或多个互补形状的孔中。充电端口的一个或多个突起可被焊接或胶粘到第一电路板，从而将充电端口附接到第一电路板。在一些实施例中，充电端口的一个或多个突起将充电端口与第一电路板电连接。充电端口可以是usb-c端口、usb-a端口、usb-b迷你端口、usb-b微型端口、usb-c端口或闪电端口或者允许执行电力传输的任何其它类型的充电端口。充电端口可以是能够有利于可充电电池与外壳装置外的电源之间的电气连接的任何充电连接器。

11、夹持装置可由耐热材料制成，例如耐热钢合金或其它耐热金属合金，可选地，夹持装置可由陶瓷制成。夹持装置可被构造成向充电端口施加可调节的夹持力。可以通过杠杆、螺丝或凸轮来调节夹持力。夹持装置可被构造成向充电端口施加固定的夹持力。在一些实施例中，使夹持力固定较为有利，以使可移动部件的数量最小，从而使夹持装置简单，易于制造和安装。夹持装置可由单个元件或多个互连元件组成。优选地，夹持装置由弹性材料制成，其中夹持装置被构造成变形，从而施加夹持力。

12、夹持装置可以通过机械连接、胶水或焊接等方式与第一电路板附接。

13、在一个实施例中，夹持装置通过卡扣连接而附接到第一电路板。

14、因此，夹持装置的安装过程简单，不需要附加部件来实现附接。在本发明的上下文中，卡扣连接可被认为是通过将夹持装置与第一电路板的互锁部件推压到一起而获得的连接。在一个实施例中，卡扣连接是通过将夹持装置卡接到第一电路板的边缘上来实现的。

15、在一个实施例中，第一电路板包括附接通孔，其中夹持装置包括被构造成插入通孔以提供卡扣连接的卡扣连接器。

16、因此，通过在第一电路板上提供附接通孔以提供卡扣连接，夹持装置相对于第一电路板的移动，通过与第一电路板的卡扣连接而被限制在三维范围内，从而实现坚固、稳定的连接。优选地，该通孔以与卡扣连接器互补的形状形成，以确保通孔与卡扣连接器之间的滑动配合。

17、优选地，附接通孔形成为大致圆形的通孔，然而，该附接通孔也可形成为狭缝或矩形孔。

18、卡扣连接器优选地形成为弹性元件。卡扣连接器可被构造成在插入到附接通孔时发生压缩变形，并且在穿过附接通孔时，卡扣连接器膨胀，从而实现卡扣连接。在一个实施例中，卡扣连接器形成为v形。该v形可通过以下方式来提供卡扣连接：在将卡扣连接器插入到附接通孔中时使v形腿相向移动，并且在穿过附接通孔时，使v形腿相反移动以实现卡扣连接。v形腿相向移动的原因是因为腿部的跨度大于附接通孔的至少一个尺寸，因而使腿部在插入附接通孔时与附接通孔的边缘邻接，在腿部穿过附接通孔后，腿部不受附接通孔边缘的限制，并因而允许相反移动。尽管对于卡扣连接器只描述了v形，但是诸如u形、l形、钩形等其它形状也同样适用。

19、在一个实施例中，充电端口包括面向第一电路板的第一端口侧，并且其中充电端口包括与第一端口侧相反的第二端口侧，并且其中夹持装置在第二端口侧上延伸并朝向第一端口侧将夹持力施加到第二端口侧上。

20、因此，只需要将夹持力施加到充电端口的一侧，以确保充电端口与第一电路板之间的牢固夹持。

21、第一端口侧和/或第二端口侧可以形成为大致平面侧。可选地，第一端口侧和/或第二端口侧可形成为曲线侧，例如，每个形成半圆。优选地，第一端口侧和/或第二端口侧形成为大致平面侧以能够获得与夹持装置的大接触面积。

22、夹持装置可以在第二端口侧的相反两端上延伸。使夹持装置在第二端口侧的相反两端上延伸可以有助于向充电端口提供均匀的夹持压力。夹持装置可以以蜿蜒方式在第二端口侧上延伸，例如，以s型、m型等延伸，而不是简单地以直线方式在第二端口侧上延伸。使夹持装置以蜿蜒路径在第二端口侧的相对两端上方延伸有助于向充电端口提供均匀夹持压力。优选地，夹持装置被形成为与第二端口侧相匹配，以便在夹持装置和第二端口侧之间形成大的接触面积，从而确保向充电端口施加均匀的夹持压力。均匀的夹持可防止局部夹持压力使充电端口变形，并且便于将夹持装置安装到充电端口上。

23、可选地，夹持装置可以向充电端口的若干端口侧施加夹持力，以进一步加大夹持装置和充电端口之间的接触面积。

24、在一个实施例中，第一电路板包括用于将第一电路板连接到主壳体的附接接口，并且其中第一电路板包括布置在充电端口和附接接口之间的隔离孔。

25、因此，在充电端口处产生的热量可被阻挡或至少被阻碍到达附接接口，从而使第一电路板和主壳体之间的连接劣化。特别是通过第一电路板传导的热量被阻止到达附接接口。

26、附接接口可以是用于接收螺钉的通孔，在此情况下，主壳体可以包括用于接收螺钉的相关螺钉塔(screw tower)。附接接口可以是胶垫，卡接锁或塑料壳体和电路板之间的任何其它机械啮合件。在热量升高的情况下，不同连接类型会严重劣化，例如，螺钉塔的螺纹可能部分融化或以其它方式在结构上减弱，或者与胶垫相关的胶水可变得不那么粘稠，从而从固体状态变成更多液体状态。因此，阻碍热量到达附接接口可以确保主壳体和第一电路板之间的良好连接。第一电路板可包括用于将第一电路板连接到主壳体的一个或多个附接接口。

27、隔离孔可被形成为在附接接口与充电端口之间延伸的槽。隔离孔被构造成用于限制充电端口和附接接口之间通过第一电路板的热传导。隔离孔可以延长在充电端口处产生的热量必须穿过第一电路板以到达附接接口的路径，或者产生热量必须经过的严苛路径。隔离孔可完全延伸穿过第一电路板以形成通孔。隔离孔可部分地穿过第一电路板，从而在第一电路板中形成槽或压痕。

28、在一个实施例中，外壳装置包括布置在主壳体内与第一电路板分开的第二电路板，其中可充电电池附接到第二电路板。

29、因此，在充电端口处产生并通过第一电路板传导的热量，被阻止通过热传导穿过第一电路板到达可充电电池。因而，限制通过第一电路板传导的热量到达可充电电池，从而启动热失控事件。将可充电电池布置在第二电路板上可以减轻在制造过程中对可充电电池的处理，并且便于在可充电电池与外壳装置的其它电气部件之间建立电气接口。

30、可选地，可充电电池未布置在第二电路板上，而是与主壳体内的第一电路板分开布置。例如，通过一条或多条电线或电缆与充电端口电连接。

31、在另一个实施例中，可充电电池布置在第一电路板上。

32、使可充电电池和充电端口都布置在相同电路板上，有利于空间效率结构。在一个实施例中，外壳装置包括第三电路板，其中第一电路板通过第三电路板与第二电路板电连接，并且其中第三电路板是柔性电路板。

33、因此，通过充电端口产生的热量需要通过热传导在第三块电路板上传导以到达电池。

34、在可选实施例中，第一电路板和第二电路板通过一条或多条电线电连接。

35、在一个实施例中，主壳体由玻璃转换温度低于130℃，优选地低于128℃，甚至更优选地低于125℃的聚合物材料制成。

36、因此，主壳体可融化和/或变形，以允许热量从主壳体输送到外部环境。特别地，充电开口可扩大以允许更多热量对流到主壳体外部的环境，从而减少在充电端口发生热失控事件的风险。此外，申请人发现，一些锂离子电池在132℃左右的温度下经历热失控，因此，通过使玻璃转化率低于130℃，可以确保电池本身在主壳体熔化和/或变形之前无法达到热失控温度，以允许更高的热量从主壳体输送出去，从而阻止或停止在充电端口发生热失控事件，从而阻止或停止在可充电电池处发生热失控事件。

37、在一个实施例中，主壳体由聚合物材料形成，其点火温度高于550℃，优选地高于560℃，甚至更优选地高于570℃。

38、因此，即使在充电端口处发生热失控事件的情况下，也可以确保主壳体不起火且不对周围环境造成火灾危险。

39、在一个实施例中，第一电路板在纵长方向上以第二长度延伸，其中第二长度大于第一长度，优选地第二长度大于第一长度的1.5倍以上，甚至更优选地大于2倍以上。

40、因此，在主壳体因温度升高而变形或软化的情况下，阻止第一电路板从主壳体中掉出来以及因而构成的火灾危险。特别地，由于充电开口靠近充电端口，因此充电开口容易因温度升高而变形。通过使第一电路板的长度大于充电开口，可以阻止第一电路板从充电开口中掉出，即使在充电开口开始变形时也是如此。

41、在一个实施例中，外壳装置包括使充电端口与可充电电池隔绝的绝热材料。

42、因此，减少充电端口和充电电池之间因对流和辐射引起的热传输。减少充电端口和可充电电池之间的热传输可以降低因在充电端口处温度升高而导致的在可充电电池中发生的热失控事件的风险。

43、通过部分地或完全地包围充电端口，绝热材料可以使充电端口与可充电电池隔绝。通过布置在充电电池和充电端口之间，绝热材料可以使充电端口与充电电池隔绝。

44、可使用被构造成由承受高温(例如，高于550℃，优选地高于560℃，甚至更优选地高于570℃)的材料来制造绝热材料。绝热材料被构造成阻碍热量通过该绝热材料进行传输。绝热材料可包括陶瓷纤维，例如硅酸盐纤维。绝热材料在20℃时的热传导率优选地低于1.5wm-1k-1，更优选地低于1wm-1k-1，甚至更优选地低于0.5wm-1k-1。

45、在一个实施例中，绝热材料与第一电路板和主壳体形成热室，并且其中充电端口布置在热室中。

46、因此，热量可被封装，并阻碍其到达外壳装置的其它敏感部件。此外，通过局部加热，可以在充电端口处产生类似烤箱的效果，这种高度集中加热会加速在充电开口处的熔化或其它结构劣化，从而扩大充电开口且有利于增加远离充电端口的热量。因此，在充电端口处产生的热量到达可充电电池之前，热量会被引离外壳装置。

47、热室基本上将充电端口与主壳体的其它电气部件隔开。优选地，由大致邻接主壳体和/或在靠近主壳体延伸(例如在主壳体的3mm、2mm、1mm、0.5mm内延伸)的绝热材料和第一电路板形成热室，从而为充电端口形成大致封闭的空间。绝热材料、第一电路板和主壳体可形成热室的壁。热量可通过充电开口排出热室。

48、在一个实施例中，绝热材料的厚度为1mm-5mm，优选为2mm-4mm。

49、申请人发现，即使是1mm-5mm的小厚度，也足以防止在充电端口处产生的热量到达可充电电池并产生热失控事件。对外壳装置的空间要求严格非常有利，从而对不同部件的可用空间施加限制。

50、在本发明的上下文中，绝热材料的厚度可被理解为阻挡充电端口和可充电电池之间的直接路径的绝热材料的量。例如，如果绝热材料的厚度为3mm，则在充电端口处产生的热量在绝热材料和可充电电池之间的直接路径就会被3mm的绝热材料阻挡。直接路径应被解释为两个物体之间的最小距离。

51、在一个实施例中，绝热材料的移动由第一电路板和主壳体限定。

52、在一个实施例中，充电端口是usb-c端口。

53、在一个实施例中，主壳体被构造成存储一个或多个听力装置，并且其中可充电电池被构造成对外壳装置所存储的一个或多个听力装置进行充电。

54、可选地，外壳装置可形成为耳机的耳杯，其中可充电电池被构造成为耳机供电。

55、本发明的这些和其它目的是通过独立权利要求中限定的和在以下描述中解释的发明来实现的。本发明的另外目的是通过从属权利要求书和本发明的详细描述中所限定的实施例来实现的。

56、在本文中，单数形式的“一/一个”和“该”表明相应实体的存在，例如特征、操作、元件或部件，但并不排除其它实体的存在或增加。同样地，“具有”、“包括”和“包含”等词语表明相应实体的存在，但并不排除其它实体的存在或增加。术语“和/或”表明一个或多个相关实体的存在。