[发明专利]具有高清晰度性能的电磁触觉致动器

说明书

公开了具有外壳、可移动质块以及第一、第二和第三电磁体的触觉致动器。第一电磁体固定至外壳。可移动质块悬挂在外壳中并且至少部分地围绕第一电磁体。可移动质块具有在可移动质块第一端的铁磁性材料，以及在与第一端相对的第二端的铁磁性材料。其还具有多个永磁体，配置为将铁磁性材料磁化，从而使得当电流施加至第一电磁体时，第一和第二端中一端的铁磁性材料被吸引至第一电磁体，并且第一和第二端中另一端的铁磁性材料被排斥。第二电磁体和第三电磁体固定至外壳并且面向可移动质块的相对的两端。

技术领域

本发明涉及一种电磁触觉致动器，其具有在用户界面、游戏、汽车业、可穿戴物以及电子消费品方面的应用。

背景技术

电子设备制造商力图生产对用户丰富的界面。传统的设备使用视觉以及听觉提示来将反馈提供给用户。在某些界面设备中，也提供给用户动觉反馈(例如作用力和阻力反馈)以及/或者触感反馈(例如振动、质感和热)，并且作为触觉反馈或者更加普遍的触觉效应的例子。触觉反馈可以提供提示，该提示提升并且简化了使用用户界面的用户体验。特别地，振动效应或者振动触感型触觉效应在为电子设备的用户提供提示以提醒用户特别事项，或者提供现实反馈以创建在模拟或者虚拟环境中的更强烈的感应沉浸中是有用的。

触觉效应已经逐渐被纳入到便携式电子设备，例如手提电话、个人数字助理(“PDAs”)，便携式游戏设备或者游戏控制器、平板电脑以及多种其它便携式电子设备中。另外，手提电话或者PDAs等设备能够通过振动的方式为用户提供多种提示。例如，手提电话可以通过振动将传入的电话呼叫提示给用户。同样地，PDA能够将计划好的日程条目提示给用户或者为用户提供用于待办事项条目或约会日程表的提醒。

为了产生振动效应，一些电子设备使用致动器，例如偏心质块由电机移动的偏心旋转质块(“ERM”)致动器、将连接在弹簧的质块来回驱动的线性谐振致动器(“LRA”)或者使用如压电材料、电活性聚合物或形状记忆合金等智能材料的致动器。

发明内容

本文的实施例的一方面涉及一触觉致动器，包括外壳、第一电磁体、可移动质块(mass)、第二电磁体以及第三电磁体。第一电磁体固定至外壳并且配置为具有磁极，磁极与第一轴对齐并且处于第一电磁体的第一和第二端。可移动质块放置在外壳中并且至少部分地围绕第一电磁体。可移动质块具有i)在可移动质块第一端的铁磁性材料，以及在所述可移动质块与第一端相对的第二端的铁磁性材料，其中所述第一轴穿过所述可移动质块的第一端和第二端，以及ii)多个永磁体，配置为将在所述可移动质块的第一和第二端的铁磁性材料磁化，从而使得当对所述第一电磁体施加电流时，将在所述第一端和第二端中的一端的铁磁性材料吸引至所述第一电磁体，在所述第一端和第二端中的另一端的铁磁性材料被所述第一电磁体排斥。第二电磁体固定至外壳并且配置为具有与第一轴对齐的磁极。第三电磁体固定至外壳并且配置为具有与第一轴对齐的磁极。第二电磁体和第三电磁体分别面向所述可移动质块的相对的两端，从而使得所述可移动质块的第一端在第一电磁体与第二或第三电磁体中的一个之间，并且所述可移动质块的第二端在第一电磁体与第二或第三电磁体中的另一个之间。

在一实施例中，第二电磁体和第三电磁体分别固定至所述外壳相对的第一端和第二端。

在一实施例中，触觉致动器进一步包括控制器，通过对所述第一电磁体、第二电磁体和第三电磁体的每一个分别提供电流从而使电磁体的磁极具有相同极性的方式，来引起所述可移动质块的驱动。

在一实施例中，为了引起所述可移动质块的驱动而由控制器分别提供给所述第一、第二和第三电磁体的电流具有相同的频率和相同的相位。

在一实施例中，为了引起所述可移动质块的驱动而由控制器分别提供给所述第一、第二和第三电磁体的电流对应所述可移动质块的共振频率。

在一实施例中，控制器配置为通过对所述第二电磁体和第三电磁体分别提供电流从而使得所述第二电磁体和第三电磁体的磁极具有彼此相反的极性的方式，来引起可移动质块的制动。