基于磁流变弹性体的形状可变换开关设备制造技术

本发明专利技术提供了基于磁流变弹性体的形状可变换开关设备。在实施例中，一种形状可变换开关设备包括设置在壳体内部的电磁铁，其中电磁体具有缠绕有电磁线圈的外圆周表面并且被配置为当向电磁线圈施加电力时提供磁场，磁流变弹性体(MRE)被设置在电磁体的上部，其中MRE被配置为当向电磁线圈施加电力时从初始软状态改变为相对硬状态，并且被配置为当电磁体向上移动时被按压并且向上移动，以及开关盖，开关盖被设置在壳体的上部，开关盖被配置为形成开关形状并且当MRE在向上方向上移动时向外突出。出。出。

【技术实现步骤摘要】
基于磁流变弹性体的形状可变换开关设备


[0001]本专利技术涉及一种基于磁流变弹性体(MRE)的形状可变换开关设备。更具体地，本专利技术涉及一种基于MRE的形状可变换开关设备，该设备使用电永磁体(EPM)，该EPM具有以下特性：N
‑
S极性通过施加到电磁线圈的电力而改变，从而通过使用由EPM引起的被向上推动到外部的MRE来提供使用开关的物理按钮的感觉，该EPM在EPM上形成磁场时向上移动。

技术介绍

[0002]通常，随着信息和通信终端(诸如笔记本计算机、智能电话、平板PC等)或电子设备(诸如视频游戏控制台、遥控器等)已经被发展，近来已经积极地进行了研究以向使用这些信息和通信终端和电子设备的用户提供更多的各种用户体验(UX)。
[0003]例如，常规用户终端显示二维平面屏幕并且仅提供简单水平的视听反馈以用于给出符合屏幕上所显示的内容的声音。然而，最近的用户终端可以提供具有三维立体效果的画面，并且还可以提供更复杂的视觉反馈、触觉反馈等，其使得用户能够与所提供的画面的内容一起感受力、运动的感觉、纹理等。
[0004]这里，这种触觉是指当用户触摸对象时可以由用户感知的触感，并且包括由在对象的表面上触摸的皮肤感知的触觉反馈并且包括在关节和肌肉的运动被干扰时感知的动觉力反馈。
[0005]最近，随着对电活性聚合物的研究已进行以提供触觉效果，对电活性聚合物在诸如化学、机械、电、医药、材料和食品之类的各种领域中的使用的期望正在增加。
[0006]例如，电活性聚合物不仅可用于诸如下一代微型机器人、微型飞行器等领域，还可用于诸如人工肌肉致动器等工业领域。
[0007]因此，在使用电活性聚合物的致动器中，致动器通过使用其中聚合物电介质膨胀并且当高电压被施加到布置在聚合物电介质的上表面和下表面处的柔性电极时被压缩的现象来提供触觉效果。
[0008]然而，在使用电活性聚合物的致动器中，由于施加过高的电压以提供足够的触觉效果，所以致动器存在用户安全问题并且还存在可能容易发生物理损坏的问题。

技术实现思路

[0009]实施例提供了基于磁流变弹性体(MRE)的形状可变换开关设备，该设备使用电磁体，该电磁体通过施加至电磁线圈的电力形成磁场，并且使用MRE的设备具有这样的特性，其中当未施加磁场时MRE保持初始软状态，但是当施加磁场时MRE变为相对硬状态。通过使用电磁体和MRE，当形成磁场时，电磁体沿着移动引导件移动，并且改变到硬状态的MRE向上移动，从而形成具有突出的形状的开关。因此，根据是否施加磁场，该设备能够根据开关的操作提供硬感的动觉。
[0010]实施例提供一种基于磁流变弹性体(MRE，Magnetorheological Elastomer)的形状可变换开关设备(shape
‑
transformable switch apparatus)，该设备包括：设置在壳体
内的电磁体，该电磁体具有缠绕有电磁线圈的外圆周表面，且该电磁体被配置为通过施加至该电磁线圈的电力形成磁场；MRE设置在电磁体的上部，MRE被配置为使得随着电力施加于电磁线圈，MRE从初始软状态改变为相对硬状态，并且MRE被配置为随着电磁体向上移动而被按压并向上移动；以及开关盖，设置在壳体的上部，开关盖被构造为形成开关形状并随着MRE向上移动而向外突出。
[0011]此外，根据本专利技术实施例的基于MRE的形状可变换开关设备还可包括：移动引导件，从壳体的内部连接至电磁体，移动引导件被配置为引导电磁体的移动路径，电磁体的移动路径可选地通过磁场沿磁场方向向上移动。
[0012]这里，移动引导件可被设置为从壳体内部直立设置的一对移动引导件，并且该对移动引导件可分别耦接至分别设置在电磁体的相对端部处的引导构件，由此引导电磁体的移动路径。
[0013]此外，根据本专利技术实施例的基于MRE的形状可变换开关设备还可包括：电源部，被配置为向缠绕在电磁体上的电磁线圈提供用于形成磁场的电力。
[0014]此外，电磁体可以由电永磁体(EPM)形成，在电永磁体(EPM)中，N
‑
S极性通过施加到电磁线圈的电力而改变。
[0015]此外，MRE可以插入并耦接至形成在壳体上部的中心的安装孔，并且当MRE通过电磁体改变到相对硬的状态时，随着MRE被电磁体按压，MRE可以可选地从安装孔突出。
[0016]开关盖可以由具有弹性的材料形成，并且可以被配置为使得开关盖的形状随着MRE通过安装孔向外突出而改变。
[0017]同时，根据本专利技术实施例的基于MRE的形状可变换开关设备还可包括设置在开关盖内部的感测构件，该感测构件被配置为通过使用根据物体的接近距离而改变的电容变化来感测接触状态。
[0018]在此，感测构件可由碳电极层形成，并且可附接至开关盖的内侧。
[0019]此外，电磁体可以被配置为使得随着电容的变化增加，可选地通过感测构件将电力施加在电磁体上，从而允许MRE在磁方向上移动。
[0020]此外，电磁体可以被配置为使得当开关盖处于突出状态时随着压力被施加到MRE而切断施加在电磁体上的电力，从而允许MRE沿着移动引导件向下移动。
[0021]这里，当施加在电磁体上的电力被关断时，MRE可以改变到初始状态，从而允许向外突出的开关盖的开关形状返回到初始形状。
[0022]实施方式提供了一种电磁体，该电磁体通过施加至电磁线圈的电力形成磁场，并且使用具有以下特性的MRE：在未施加磁场时，MRE保持初始软状态，但是在施加磁场时，MRE变成相对硬的状态。通过使用电磁体和MRE，当形成磁场时，电磁体沿着移动引导件移动，并且改变到硬状态的MRE向上移动，从而形成具有突出的形状的开关。因此，具有能够根据是否施加磁场来提供根据开关的操作的硬感的动觉感的效果。
[0023]此外，实施方式提供了，当用户的手指接近或接触开关以操作开关时，通过感测用户的手指是否接近或接触开关而将开关改变成突出的形状。此外，通过应用设置有可附接的碳电极层的结构，存在可以通过简单结构实现接近感测的效果。
附图说明
[0024]从以下结合附图的详细描述中，将更清楚地理解本专利技术的以上和其他目的、特征和其他优点，其中：
[0025]图1为示出根据本专利技术实施例的基于磁流变弹性体(MRE)的形状可变换开关设备的操作原理的概念图；
[0026]图2为示出了根据本专利技术实施例的基于MRE的形状可变换开关设备的构造的示图；
[0027]图3为示出了根据本专利技术实施例的基于MRE的形状可变换开关设备未被施加磁场时的构造的示图；
[0028]图4为示出了根据本专利技术实施例的基于MRE的形状可变换开关设备被施加磁场时的构造的示图；以及
[0029]图5为示出了根据本专利技术实施例的基于MRE的形状可变换开关设备的感测构件的示图。
具体实施方式
[0030]在下文中，将参考附图详细地描述本专利技术的示例性实施方式。
[0031]本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种形状可变换开关设备，包括：安排在壳体内部的电磁体，其中，所述电磁体具有缠绕有电磁线圈的外圆周表面，并且所述电磁体被配置为当向所述电磁线圈施加电力时提供磁场；磁流变弹性体(MRE)，设置在所述电磁体的上部，其中，所述磁流变弹性体(MRE)被配置为：当将电力施加于所述电磁线圈时，所述磁流变弹性体(MRE)从初始软状态改变为相对硬状态，以及当所述电磁体向上移动时，所述磁流变弹性体(MRE)被按压并向上移动；以及开关盖，设置在所述壳体的上部，所述开关盖被配置为形成开关形状，当所述磁流变弹性体(MRE)在向上方向上移动时所述开关盖向外突出。2.根据权利要求1所述的形状可变换开关设备，进一步包括：移动引导件，所述移动引导件连接到所述壳体内部的所述电磁体，其中，所述移动引导件被配置为提供用于所述电磁体的移动路径，使得所述电磁体能够在向上方向或向下方向上移动。3.根据权利要求2所述的形状可变换开关设备，其中，所述移动引导件包括位于所述壳体内部的一对竖直移动引导件，并且其中，所述一对竖直移动引导件分别耦接至布置在所述电磁体的相对端部处的引导构件。4.根据权利要求2所述的形状可变换开关设备，还包括：电源，其中，所述电源被配置为在所述开关盖处于所述开关形状的同时外部压力被施加到所述磁流变弹性体(MRE)时关断到所述电磁线圈的电力，从而允许所述磁流变弹性体(MRE)沿着所述移动引导件在向下方向上移动。5.根据权利要求4所述的形状可变换开关设备，其中，所述开关盖被配置为当所述磁流变弹性体(MRE)被改变至所述初始状态时从所述开关形状改变为初始形状。6.根据权利要求1所述的形状可变换开关设备，进一步包括：电源，被配置为将电力供应至所述电磁线圈。7.根据权利要求1所述的形状可变换开关设备，其中，所述电磁体是电永磁体...

【专利技术属性】
技术研发人员：林允，崔容源，金明会，金周河，李奭汉，高铉佑，金相延，
申请(专利权)人：起亚株式会社韩国技术教育大学校产学协力团，
类型：发明
国别省市：