用于在输入设备的旋转控制组件中使用的步进电机制造技术

本文描述的主题内容的实施例涉及一种用于在输入设备的旋转控制组件中使用的步进电机。步进电机包括：轴；磁体，被耦合到轴并且可操作以随着轴的旋转而旋转，磁体生成第一磁场；第一线圈，被布置在磁体的旋转路径上；以及第一电流源，被配置为向第一线圈供应第一电流以使第一线圈生成第二磁场，在磁体旋转并且通过第一线圈时，第二磁场的主方向与第一磁场的主方向实质平行。

Stepper motor for use in rotating control components of input equipment

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于在输入设备的旋转控制组件中使用的步进电机
本文描述的主题内容的实施例总体上涉及电气设备，并且更具体地，涉及用于在输入设备的旋转控制组件中使用的步进电机。
技术介绍
在各种输入设备中，例如鼠标被广泛用于便于光标在目标位置处的定位或滚动显示在网页上的文档的内容。除了几个按钮(诸如左击按钮和右击按钮)之外，大多数鼠标还配备有轮子(也称为滚轮或指轮)。轮子可以通过用户的手指滚动，并且轮子的旋转随后被测量并且被转换为各种输入信号，以实现对显示器上的内容的滚动、缩放和其他操作。作为最常用的输入设备之一，鼠标尤其是其轮子对操作效率和用户体验有直接影响。由于类似的旋转机构，诸如音量控制和恒温器控制的其他类型的旋转控制组件可能面临类似的挑战，并且因此需要改进。
技术实现思路
本文描述的主题内容的实施例提供了一种用于在旋转控制组件中使用的步进电机。步进电机包括：轴；磁体，用于生成第一磁场；以及第一线圈，被布置在磁体的旋转路径上。磁体被耦合到轴，并且可操作以随着轴的旋转而旋转。步进电机还包括：第一电流源，第一电流源被配置为向第一线圈供应第一电流，以触发第一线圈生成第二磁场。在磁体旋转并且通过第一线圈时，第二磁场的主方向与第一磁场的主方向实质平行。基于第一磁场和第二磁场之间的相互作用，将在磁体和制动线圈(也称为第一线圈和第二线圈)之间产生所谓的“制动”，与诸如鼠标的轮子或音量控制的旋钮的旋转部件的旋转方向相反，这将进而向滚动旋转部件的用户提供触觉反馈。此外，在这种制动线圈的灵活设计和布置的情况下，以及根据本文所描述的主题内容的实施例的由电流源提供的受控和可变制动电流，可以根据需要实现许多甚至复杂的触觉反馈或“感觉”。应理解，本
技术实现思路
并非旨在标识本文描述的主题内容的实现的关键或必要特征，也不旨在用以限制本文描述的主题内容的范围。通过以下描述，本文描述的主题内容的其他特征将变得易于理解。附图说明通过本文结合附图描述的主题内容的示例实施例的更详细描述，本文描述的主题内容的上述和其他目的、特征和优点将变得更加明显，其中在本文所描述的主题内容的示例实施例中，相同的附图标记通常表示相同的部件。图1图示了根据本文所述主题内容的实施例的用于输入设备的轮子组件的步进电机的示意图。图2图示了轮子组件的局部透视图。图3图示了根据本文所述主题内容的其他实施例的用于输入设备的轮子组件的步进电机的示意图。图4图示了根据本文描述的主题内容的实施例的来自两个相线圈的输出电信号的顺序的波形。图5图示了根据本文描述的主题内容的实施例的用于制造步进电机的方法的流程图。在整个附图中，相同或相似的参考符号被用来指示相同或相似的元件。具体实施方式现在将参考附图中所示的若干示例实施例来描述本文描述的主题内容的原理。尽管在附图中图示了本文描述的主题内容的示例实施例，但是应当理解，描述实施例仅仅是为了便于本领域技术人员更好地理解并由此实现本文描述的主题内容，而不是以任何方式限制本公开的内容。如本文所使用的，短语“包括”及其变体应被解释为开放术语，意思是“包括但不限于”。短语“基于”应被解释为“至少部分地基于”。短语“实施例”或“一个实施例”应被解释为“至少一个实施例”。短语“另一实施例”应被解释为“至少一个其他实施例”。短语如“第一”和“第二”可以指不同或相同的对象。在以下描述中也可以显式地和隐式地包括其他定义。以下可以描述一些值或值范围。应理解，这些值和值范围仅用于说明的目的，这对于实践本文所述主题内容的思想可能是有利的。然而，这些示例的描述并非旨在以任何方式限制本文所述主题内容的范围。根据具体的应用场景和需求，可以以其他方式设置值或值范围。虽然将参考输入设备(例如鼠标)的轮子组件来说明本文所述主题内容的原理，但应理解，相同的原理也可以被应用于其他系统中的其他类型的旋转控制组件，诸如立体系统中的音量控制和恒温器中的恒温器控制。诸如机械轮或红外轮的用于输入设备的一些常规轮子在轮子滚动过程中不能向用户提供触觉/触觉反馈，以指示例如轮子正在滚动或到达特定的角度位置，更不用说可以由用户编程的可调谐触觉/触觉反馈。因此，优选的是，用户可以具有代表由轮子实现的控制或操作类型的这种“感觉”。用户还希望用软件编程以实现可变或可控的触觉反馈。图1示意性地图示了根据本申请实施例的用于输入设备的轮子组件100的步进电机10。输入设备的示例包括但不限于鼠标、跟踪球或可以在远程控制系统中使用的任何其他形式的指示设备。其轴1被联接到输入设备的轮子6的步进电机10可以被用作轮子组件100的主要部件。在这种情况下，步进电机10可以在手动模式下或作为发电机在用户的手指在轮子上滚动时操作。如图1所示，所示的步进电机10一般包括轴1、联接到轴1的磁体2和线圈3(下文称为“第一线圈”)。如图1所示，生成第一磁场的磁体2被联接到轴1并且可操作以随轴1的旋转而旋转。如图2中更清楚地示出的轴1用作旋转轴线，其一端连接到磁体2，并且另一端连接到轮子6。以这种方式，用户的手指可以滚动轮子6，以经由通过轴1提供的扭矩沿着切线方向C旋转磁体2。从图1中还可以看出，线圈3被布置在磁体2的旋转路径L(由虚线圆圈标记)上。另外，步进电机10被配备有电流源4，其可以被配置(例如编程)为向线圈3供应第一电流I1以触发(也称为激励)线圈3以生成第二磁场。根据本文描述的主题内容的实施例，第一线圈3以以下方式定向：所生成的第二磁场的主方向与第一磁场的主方向实质平行，同时磁体2旋转并经过第一线圈3。然后，第一磁场和第二磁场在实质平行的方向上彼此相互作用，并且将产生磁体2和第一线圈3之间的吸引力或排斥力。以这种方式，将产生与磁体的旋转方向C相反的所谓的制动力F，并且这种制动力旨在将磁体2保持或“锁定”在第一线圈3的位置处。利用这种布置，如果用户试图继续滚动轮子6，则用户将需要提供比正常扭矩更高的扭矩(至少稍高的扭矩)以克服该制动力，这将进而将诸如齿槽效应或摩擦感的触觉反馈提供回操作轮子组件100的用户。应当理解，磁体2的顺时针旋转方向以及如图1所示的制动力F的方向是仅是示例性的，并且磁体2的逆时针旋转方向以及其对应的制动力F的相反方向也是可能的。在示例性实现中，第一线圈3可以被安装在步进电机10的定子上，例如围绕定子的相应分支/凸角缠绕，使得第一线圈3朝向定子的中心径向定向。相应地，如图1所描绘的磁体2可以是具有南极S和北极N的条形磁体。在一些其他实施例中，磁体2可以具有圆柱形状并且包括半圆柱形南极S和半圆柱形北极N。根据需要也可以考虑具有其他配置或形状的磁体2。利用这种配置，当磁体2旋转并且通过第一线圈3时，与磁体2相关联的第一磁场将与通过第一线圈3的电流I1触发的第二磁场相互作用。这样，如果第一线圈3由适当的电流(具有选定的电流密度和电流方向)触发，该电流进而生成与和磁体2相关联的第一磁场平行的第二磁场，则至少是临时的吸引力或排斥力将在磁体2和线圈3之间产生。如上所述，所产生的吸引力或排斥力然后引起用户可以感觉到的制动。在一些实施例中，电流源4被配置为供应具有预定义模式的第一电流I1。该模式指定第一电流I1的强度和持续时间中的至少一个。例如，第一电流的强度可以确定制动强度。在一些实施例中，该电流源4可以是计算机控制的电流源，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种用于在旋转控制组件(100)中使用的步进电机(10)，包括：轴(1)；磁体(2)，被耦合到所述轴(1)并且可操作以随着所述轴(1)的旋转而旋转，所述磁体(2)生成第一磁场；第一线圈(3)，被布置在所述磁体(2)的旋转路径(L)上；以及第一电流源(4)，被配置为向所述第一线圈(3)供应第一电流(I1)以使所述第一线圈(3)生成第二磁场，在所述磁体(2)旋转并且通过所述第一线圈(3)时，所述第二磁场的主方向与所述第一磁场的主方向实质平行。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种用于在旋转控制组件(100)中使用的步进电机(10)，包括：轴(1)；磁体(2)，被耦合到所述轴(1)并且可操作以随着所述轴(1)的旋转而旋转，所述磁体(2)生成第一磁场；第一线圈(3)，被布置在所述磁体(2)的旋转路径(L)上；以及第一电流源(4)，被配置为向所述第一线圈(3)供应第一电流(I1)以使所述第一线圈(3)生成第二磁场，在所述磁体(2)旋转并且通过所述第一线圈(3)时，所述第二磁场的主方向与所述第一磁场的主方向实质平行。2.根据权利要求1所述的步进电机(10)，其中所述第一线圈(3)被布置为在所述磁体(2)旋转并且通过所述第一线圈(3)时生成第一电信号(A1)。3.根据权利要求1所述的步进电机(10)，其中所述第一电流源(4)被配置为供应具有预定义的模式的所述第一电流(I1)，所述模式指定所述第一电流(I1)的强度和持续时间中的至少一个。4.根据权利要求1所述的步进电机(10)，其中所述第一电流源(4)是DC电流源，所述DC电流源被配置为供应DC电流。5.根据权利要求1所述的步进电机(10)，还包括：第一放大器(7)，被耦合到所述第一线圈(3)并且被配置为放大所述第一电信号(A1)。6.根据权利要求4所述的步进电机(10)，还包括：第一滤波器(8)，被耦合在所述第一电流源(4)和所述放大器(7)之间，并且被配置为消除DC分量。7.根据权利要求2所述的步进电机(10)，还包括：第二线圈(5)，被布置在所述磁体(2)的所述旋转路径(L)上，所述第二线圈(5)被布置为在所述磁体(2)旋转并且通过所述第二线圈(5)时生成第二电信号(A2)，所述第二电信号(A2)和所述第一电信号(A1)具有大约90度的相位差，所述第二电信号(A2)和所述第一电信号(A1)一起指示所述步进电机(10)中的所述磁体(2)的旋转方向和所述旋转方向上的步数中的至少一个。8.根据权利要求7所述的步进电机(10)，还包括：第二放大器(9)，被耦合到所述第二线圈(5)并且被配置为放大所述第二电信号(A2)。9.根据权利要求6所述的步进电机(10)，还包括：第二电流源(12)，被配置为向所述第二线圈(5)供应第二电流(I2)以使所述第二线圈(5)生成第三磁场，当所述磁体(2)旋转并且通过所述第二线圈(5)时，所述第三磁场的主方向与所述第一磁场的主方向实质平行。10.根据权利要求9所述的步进电机(10)，还包括：第二滤波器(11)，被耦合在所述第二电流源(12)和所述第二放大器(11)之间，并且被配置为去除DC分量。11.一种用于在输入设备中使用的旋转控制组件(100)，包括：旋转部件(6)；轴(1)；磁体(2)，经由所述轴(1)被耦合到所述旋转部件(6)并且可操作以随着所述轴(1)的旋转而旋转，所...

【专利技术属性】
技术研发人员：J·格林斯莱德，
申请(专利权)人：微软技术许可有限责任公司，
类型：发明
国别省市：美国,US