用于触觉响应的磁性致动器制造技术

在一个实施例中，致动器或电路包括经由被定位在弯曲沟槽之间的轴承可移动地耦接的元件。轴承和弯曲部可施加恢复力，以使元件在移动之后恢复到初始位置，并且可为球形、立方形、圆柱形和/或包括与沟槽齿轮相互作用的齿轮。在一些实施例中，电线圈可与元件的表面共面，并且硬磁体可被定位在中心中并被极化成使该元件相对于另一个元件稳定或不稳定。在各种实施例中，磁性电路包括具有在多个方向上围绕该元件卷绕的电线圈的元件。在一些实施例中，致动器包括吸引元件，并且施加力使得元件接近、接触和/或磁性附接至吸引元件中的一个吸引元件。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】
本公开整体涉及触觉设备，并且更具体地涉及提供触觉响应的磁性致动器。
技术介绍
磁性致动器诸如在触觉设备中利用的那些磁性致动器通常包括相对于第二主体元件可移动的第一主体元件。此类移动可利用一个或多个电线圈、软磁体(不是永久磁性的但是响应于磁力的接近性而可变为磁性的材料)线圈、和/或一个或多个硬磁体(永久磁性的材料诸如稀土磁体)通过磁通的方向来实现。该移动可导致可作为触觉输出或反馈提供给用户的振动。
技术实现思路
本公开公开了一种磁性致动器和磁路。在各种实施例中，磁性致动器或磁路可包括可移动主体元件或条元件，该可移动主体元件或条元件经由被定位在一个或多个沟槽之间的一个或多个轴承可移动地耦接至固定主体元件或条元件。在一些情形下，沟槽可为弯曲的，使得导致可移动主体元件或条元件横向移动而施加的力使得轴承在沟槽的弯曲部上向上移动，使得轴承沿弯曲部向后移动并且在力不再施加之后使得可移动主体元件或条元件恢复到初始位置。在各种情形下，轴承可为球形的、立方形的、圆柱形的，和/或包括与沟槽的一个或多个齿轮元件相互作用的齿轮元件。在一些情形下，轴承导致可移动主体元件或条元件垂直平移并且横向移动，而在其他情形下，轴承仅导致可移动主体元件或条元件横向移动。在一些实施例中，主体元件可包括与该主体元件共面的一个或多个电线圈。在各种情形下，主体元件还可包括被定位在电线圈的中心中的一个或多个硬磁体，该一个或多个硬磁体被极化成使该主体元件相对于另一个主体元件居中稳定或不稳定。在各种实施例中，磁路可包括具有多个硬磁体和/或软磁体的第一条元件以及具有围绕第二条元件卷绕的一个或多个电线圈的第二条元件。在一些情形下，电线圈可包括在第一方向上卷绕的第一部分、在相反方向上卷绕的第二部分和在第一方向和第二方向之间转换的中间部分。在一个或多个实施例中，致动器可包括具有第一侧软磁体和第二侧软磁体的固定主体元件，该第一侧软磁体和第二侧软磁体可移动地耦接至可移动主体元件。施加力可导致可移动主体元件移动，使得可移动主体元件接近和/或接触第一软侧磁体或第二软侧磁体。此类接触可导致可作为触觉输出提供给用户的“轻击”。在接触时，可移动主体元件可磁性附接至相应软侧磁体并且在力不再施加之后可保持这样，直到施加使可移动主体元分离件并导致其移动以接近另一软侧磁体的另一个力。在一些实施例中，致动器可包括第一磁性吸引元件、第二磁性吸引元件和包括第一硬磁体、第二硬磁体以及电线圈的可移动构件。施加力可导致可移动构件移动，使得第一硬磁体接近和/或接触第一磁性吸引元件或第二硬磁体接近和/或接触第二磁性吸引元件。此类接触可导致可作为触觉输出提供给用户的“轻击”。在接触时，相应硬磁体可磁性附接至相应磁性吸引元件，并在力不再施加之后保持这样，直到施加使相应硬磁体分离并导致可移动构件移动使得另一个硬磁体接近另一个磁性吸引力构件的另一个力。在一些情形下，尽管在其他具体实施中磁性吸引元件可为软磁体，但是磁性吸引元件可为硬磁体。应当理解，前述一般描述和接下来的具体实施方式两者均是用于举例和说明的目的并且未必限制本公开。并入并构成说明书的一部分的附图示出了本公开的主题。同时，说明书和附图用于解释本公开的原理。附图说明图1A是示出了结合到电子设备中的跟踪垫的顶视图。图1B是沿图1A中的线1B获取的包括磁性致动器的第一实施例的电子设备的横截面侧视图。图1C是图1B中的第一可移动主体元件的底视图。图1D是图1B中的第二可移动主体元件的顶视图。图1E是图1C中的第一可移动主体元件的第一可移动主体元件沟槽的闭合侧视图。图1F是沿图1A中的线1F获取的示出了磁通的示例性流的电子设备的横截面侧视图。图1G示出了沿图1D中的线1G获取的图1B中的第二可移动主体元件的另选实施例的横截面侧视图。图1H是图1E中的第一可移动主体元件的第一可移动主体元件沟槽的另选实施例的闭合侧视图。图1I是沿图1A中的线1B获取的包括磁性致动器的第二实施例的电子设备的横截面侧视图。图1J是图1I中的轴承和第二可移动主体元件沟槽的闭合视图。图2A是磁性致动器的第三实施例的第一具体实施的横截面侧视图。图2B是图2A中的磁性致动器的第二具体实施的横截面侧视图。图3A是磁性致动器的第四实施例的横截面侧视图。图3B示出了在第一电流被施加到磁性致动器的电线圈之后的图3A中的磁性致动器。图3C示出了在第二电流被施加到磁性致动器的电线圈之后的图3B中的磁性致动器。图3D是磁性致动器的第四实施例的第二具体实施的前平面图。图3E是沿图3D中的线3E获取的图3D中的磁性致动器的横截面视图。图3F示出了在第一电流被施加到磁性致动器的电线圈之后的图3E中的磁性致动器。图3G示出了在第二电流被施加到磁性致动器的电线圈之后的图3F中的磁性致动器。图3H示出了具有围绕磁性致动器的部件的外壳的图3D的磁性致动器。图4A是磁路的第一实施例的前视图。图4B是图4A中的磁路的侧视图。图4C是磁路的第二实施例的前视图。图4D是磁路的第三实施例的前视图。图4E是磁路的第四实施例的前视图。具体实施方式以下描述包括体现本公开的各种元素的样本系统、方法和计算机程序产品。然而，应当理解，所描述的公开可以除本文所述的那些形式之外的多种形式实施。在许多磁性致动器中，第一主体元件和第二主体元件可经由一个或多个定心弹簧进行连接。当第一主体元件和第二主体元件从初始位置相对于彼此移动时，定心弹簧可将恢复力施加到第一主体元件和第二主体元件上。此恢复力可用于使第一主体元件和第二主体元件回到初始位置，使得第一主体元件和第二主体元件被定位用于随后的移动。本公开公开了磁性致动器和磁路。在各种实施例中，磁性致动器或磁路可包括经由被定位在一个或多个沟槽之间的一个或多个轴承可移动地耦接至第二元件的第一元件。在一些情况下，沟槽可为弯曲的。轴承和弯曲部可施加恢复力以使第一主体元件和第二主体元件在移动之后返回到初始位置。在各种情形下，轴承可为球形的、立方形的、圆柱形的，和/或包括与沟槽的一个或多个齿轮元件相互作用的齿轮元件。在一些实施例中，第二元件可包括与第二元件的表面共面的一个或多个电线圈。在各种情形中，第二元件还可包括被定位在电线圈的中心中的硬磁体，该硬磁体被极化成使第二元件相对于第一元件居中稳定本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种致动器，包括：固定主体元件，所述固定主体元件包括至少一个第一沟槽和至少一个电线圈；可移动主体元件，所述可移动主体元件包括至少一个第二沟槽和第一硬磁体以及第二硬磁体；和至少一个轴承，所述至少一个轴承被定位在所述至少一个第一沟槽和所述至少一个第二沟槽之间，所述至少一个轴承将所述固定主体元件与所述可移动主体元件分开；其中所述可移动主体元件朝向所述固定主体元件被磁性吸引，所述第一硬磁体面向所述可移动主体元件的表面具有与所述第二硬磁体相反的极性，并且所述至少一个第一沟槽或所述至少一个第二沟槽中的至少一者是弯曲的，使得将横向力施加到所述可移动主体元件导致所述至少一个轴承迫使所述可移动主体元件垂直地远离所述固定主体元件。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种致动器，包括：
固定主体元件，所述固定主体元件包括至少一个第一沟槽和至
少一个电线圈；
可移动主体元件，所述可移动主体元件包括至少一个第二沟槽
和第一硬磁体以及第二硬磁体；和
至少一个轴承，所述至少一个轴承被定位在所述至少一个第一
沟槽和所述至少一个第二沟槽之间，所述至少一个轴承将所述固定
主体元件与所述可移动主体元件分开；
其中所述可移动主体元件朝向所述固定主体元件被磁性吸引，
所述第一硬磁体面向所述可移动主体元件的表面具有与所述第二硬
磁体相反的极性，并且所述至少一个第一沟槽或所述至少一个第二
沟槽中的至少一者是弯曲的，使得将横向力施加到所述可移动主体
元件导致所述至少一个轴承迫使所述可移动主体元件垂直地远离所
述固定主体元件。
2.根据权利要求1所述的致动器，其中停止施加所述横向力导致所述
至少一个轴承允许所述可移动主体元件移动更加接近所述固定主体
元件。
3.根据权利要求1所述的致动器，其中所述至少一个第一沟槽或所述
至少一个第二沟槽中的至少一者包括第一多个齿轮元件，所述至少
一个轴承包括第二多个齿轮元件，并且所述第一多个齿轮元件被配
置为与所述第二多个齿轮元件相互作用。
4.根据权利要求3所述的致动器，其中所述至少一个轴承是圆柱形的。
5.根据权利要求1所述的致动器，其中所述至少一个轴承与所述至少
一个第一沟槽或所述至少一个第二沟槽中的至少一者相互作用，以
在施加所述横向力之后施加恢复力来使所述固定主体元件相对于所
述固定主体元件返回到初始位置。
6.根据权利要求1所述的致动器，其中所述致动器将至少一个触觉输
出提供至电子设备的用户。
7.根据权利要求1所述的致动器，其中所述至少一个轴承是球形的。
8.根据权利要求1所述的致动器，其中所述可移动主体元件进一步包
括至少一个软磁体，所述至少一个软磁体被定位成使得所述第一硬
磁体和所述第二硬磁体被定位在所述至少一个软磁体和所述固定主
体元件之间。
9.根据权利要求8所述的致动器，其中所述至少一个软磁体包含含铁
金属。
10.根据权利要求1所述的致动器，其中所述至少一个轴承包括多个轴
承，所述至少一个第一沟槽包括多个第一沟槽，所述至少一个第二
沟槽包括多个第二沟槽，并且所述多个轴承中的每个轴承被定位在
所述多个第一沟槽中的一个第一沟槽与所述多个第二沟槽中的一个
第二沟槽之间。
11.根据权利要求1所述的致动器，其中所述至少一个轴承是立方体的。
12.一种致动器，包括：
第一主体元件，所述第一主体元件包括第一硬磁体和第二硬磁
体；和
第二主体元件，所述第二主体元件可移动地耦接至所述第一主
体元件并且包括至少一个电线圈和被定位在所述至少一个电线圈的
中心中的至少一个中心硬磁体；
其中所述中心硬磁体被极化成与磁通的方向相反或与所述磁通
的所述方向一致中的至少一种情况。
13.根据权利要求12所述的致动器，其中所述中心硬磁体被极化成与所
述磁通的所述方向一致，并施加恢复力以使所述第二主体元件在横
向移动之后相对于所述第一主体元件返回到初始位置。
14.根据权利要求12所述的致动器，其中所述中心硬磁体被极化成与所
述磁通的所述方向相反，并抵抗所述第二主体元件返回到所述初始
位置。
15.根据权利要求12所述的致动器，其中所述中心硬磁体被极化成与所
述磁通的所述方向相反，并使得所述第二主体元件相对于所述第一
主体元件居中不稳定。
16.根据权利要求12所述的致动器，其中所述第一主体元件进一步包括
至少第一软磁体元件，其中所述第一硬磁体或所述第二硬磁体中的
至少一者被定位在所述第一软磁体与所述第二主体元件之间。
17.根据权利要求12所述的致动器，其中所述第二主体元件进一步包括
至少第二软磁体元件，其中所述至少一个电线圈或所述至少一个中
心硬磁体中的至少一者被定位在所述第二软磁体与所述第一主体元
件之间。
18.一种磁路，包括：
可移动条元件，所述可移动条元件包括至少第一硬磁体和第二
硬磁体；和
固定条元件，所述固定条元件包括围绕所述固定条元件卷绕的
电线圈结构，其中所述电线圈结构的第一部分围绕所述固定条元件
的第一区域在第一方向上卷绕，并且所述电线圈结构的第二部分围
绕所述固定条元件的第二区域在第二方向上卷绕；
其中所述可移动条元件可移动地耦接至所述固定条元件。
19.根据权利要求18所述的磁路，其中所述第一方向和所述第二方向是
相反的方向。
20.根据权利要求18所述的磁路，其中所述电线圈结构包括中间部分，
在所述中间部分处，卷绕的方向在所述第一方向与所述第二方向之
间改变。
21.根据权利要求18所述的磁路，其中所述中间部分附接至所述固定条
元件。
22.根据权利要求21所述的磁路，其中利用粘合剂来将所述中间部分附
接至所述固定条元件。
23.根据权利要求18所述的磁路，其中所述可移动条元件进一步包括至
少一个软磁体，其中所述第一硬磁体或所述第二条磁体中的至少一
者被定位在所述至少一个软磁体与所述固定条元件之间。
24.根据权利要求18所述的磁路，其中所述可移动条元件通过被定位在
至少一个第一沟槽与至少一个第二沟槽之间的至少一个轴承来可移
动地耦接至所述固定条元件。
25.根据权利要求24所述的磁路，其中所述至少一个轴承是立方体。
26.根据权利要求24所述的磁路，其中所述至少一个轴承包括与多个第
一齿轮元件中的至少一个第一齿轮元件或多个第二齿轮元件中的至
少一个第二齿轮元件相互作用的多个轴承齿轮元件。
27.根据权利要求18所述的磁路，还包括通过所述固定条元件与所述可
移动条元件分开的附加可移动条元件，其中所述附加可移动条元件可
移动地耦接至所述固定元件并包括至少第三硬磁体和第四硬磁体。
28.根据权利要求27所述的磁路，其中所述附加可移动条元件通过被定
位在至少一个第三沟槽与至少一个第二沟槽之间的至少一个轴承可
移动地耦接至所述固定条元件。
29.根据权利要求18所述的磁路，其中所述可移动条元件进一步包括至
少一个质量添加元件。
30.根据权利要求29所述的磁路，其中所述至少一个质量添加元件包含
钨。
31.根据权利要求29所述的磁路，其中所述至少一个质量添加元件被定
位在所述第一硬磁体与所述第二硬磁体之间。<...

【专利技术属性】
技术研发人员：C·默塞提，J·B·莫雷尔，P·凯斯勒，S·B·威斯，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US