动态稳定的磁阵列的制作方法
【专利摘要】本公开一个方面涉及动态稳定的磁阵列。本申请涉及设备和附件，其包括或被配置成用电磁体和永久磁体的混合进行反应。特别是永久磁体被配置为保持元件之间的持久连接，而电磁体被配置为脉动或周期性地启动，以在特定情况下保持连接或固定各种连接的对准。
【专利说明】
动态稳定的磁阵列
技术领域
[0001]所描述的实施例一般涉及磁性附接特征。更具体地，本实施例涉及其中磁性附接特征用电磁体增强的配置。
【背景技术】
[0002]用永久磁体形成的附接特征提供用于暂时将组件连接在一起的鲁棒且一致的附接机构。使用永久磁体通常比使用电磁体优选，因为永久磁体不需要电源。不幸的是，因为由永久磁体发射的磁场的大小在强度和形状上是固定的，由永久磁体发射的磁场的强度和/或大小常常必须最小化，以避免磁场与附近类似信用卡磁条的磁敏感对象之间不利的相互作用。由于这个原因，所得到的附着力可足以在正常条件下保持组件连接，但是不足以在峰值或异常的操作条件下保持组件连接。例如，耦合组件的无意磕碰或推撞可施加通过克服附接力来解耦连接的组件的力。此外，即使当磁场的大小或强度不受约束时，磁耦合的强度可能不足以承受某些操作条件，因为即使稀土元素永久磁体也具有磁场不能被进一步增大的饱和点。
【发明内容】
[0003]本文描述了涉及磁性附接特征的各种实施例。
[0004]公开了一种电子设备，包括至少以下元件:电源；电磁体;包括开关的磁场传感器，当由磁场传感器检测的磁场的变化落入磁场特性的预定范围内时，所述开关将电磁体与电源电耦合来激励电磁体;以及包围电源、电磁体和磁场传感器的设备壳体。
[0005]公开一种便携式电子设备，至少包括下列元件:电源；多个电磁体组件，每个电磁体组件包括电磁体、磁场传感器和开关，当磁场传感器检测到磁场落入磁场特性的预定范围内时，该开关允许来自电源的电能激励电磁体；以及永久磁体，其被配置成固定磁性吸引设备到便携式电子设备的外表面。
[0006]公开一种便携式计算设备，至少包括以下:非铁材料制成的壳体;在壳体内设置的显示器组件；电池；以及设置在壳体内的多个电磁体组件，每个电磁体组件包括模拟开关机构，其当感应线圈检测到变化的磁场满足预定的磁场特性时，向电磁体提供来自电池的电力。
[0007]本发明的其他方面和优点将结合附图通过以下详细描述呈现，附图通过举例的方式示例所描述的实施例的原理。
【附图说明】
[0008]本公开将通过与附图结合的以下详细描述而容易理解，其中类似的附图标记表示类似的结构元件，并且其中:
[0009]图1A-1E示出了其中两个组件使用磁性耦合特征连接的各种配置；
[0010]图2A-2B示出电磁体的透视和剖面图；
[0011]图2C-2D示出电路图，描绘了磁场传感器可以如何配置；
图3A-3B示出了包括传感器致动电磁体的平板设备的各种实现方式，其可被配置为在检测到与触笔或跨度设备一致的磁场时致动。
[0012]图4A示出了其中设备的电磁体可以被配置为与嵌入在保护壳内的永久磁体和/或磁性吸引材料相互作用，以减少在坠落的情况下对设备的损坏；
[0013]图4B示出了在坠落期间电磁体可如何将设备移向保护壳内的磁性吸引元件；
[0014]图5A-5E描述了以各种输入设备形式的实施例；
[0015]图6示出了流程图，阐述了用于检测磁场的变化的方法；以及
[0016]图7示出了适合与所描述的实施例一起使用的电子设备的框图。
【具体实施方式】
[0017]根据本申请的方法和装置的代表性应用在本节中描述。提供这些实例只是为了增加情景和辅助对所描述的实施例的理解。因此，对本领域技术人员而言，所描述的实施例可以在没有一些或全部这些具体细节的情况下实施将是显而易见的。在其他情况下，公知的工艺步骤没有详细描述，以避免不必要地模糊所描述的实施例。其它应用也是可能的，使得以下实例不应被视为限制。
[0018]在下面的详细描述中，将参考附图，其形成说明书的一部分，在其中通过举例说明的方式示出，按照所述实施例的具体实施例。虽然这些实施例被充分详细描述以使本领域技术人员能够实现所描述的实施例，但是应该理解，这些实例不是限制性的；以使其它实施例可以被使用，并且在不脱离所描述实施例的精神和范围的情况下可以进行更改。
[0019 ]类似稀土元素磁体的高强度的永久磁体提供大的持续的磁场而没有电力成本。不幸的是，由永久磁体产生的场并不总是理想的，并且不能被调整以适应每个特定的情况。不幸的是，在某些情况下，由永久磁体产生的场可以与相邻部件或设备相干扰。此外，通过永久磁体产生的磁耦合可能并不能强到足以承受其中施加到磁耦合的峰值力超过磁吸引提供的力的具有挑战性的工作环境。而电磁体能产生甚至比最高强度的永久磁体强得多的磁场，并且该强度可被调制以适应不同的操作环境，电磁体必须附接到电源，并且在电磁体的操作过程中稳定地汲取来自电源的电力。
[0020]克服上述问题的一种方法是利用既有永久磁体又有电磁体的磁性附接特征，其主要依靠永久磁体保持两个或多个部件之间的持久连接，而周期性地利用电磁体在某些情况下增强永久磁体。以这种方式，电磁体所需的功率消耗被最小化，而在永久磁体否则将不足的情况下永久磁体被增强。这样的配置有利地使设计人员能够减少由永久磁体发出的永久磁场的规模和强度，而不必担心组件分离。在一些实施例中，电磁体的致动可根据传感器，其测量由永久磁体发出的磁场的变化。这样的传感器可以被配置为检测由磁体相对彼此的初始运动产生的磁场变化。
[0021]在一个实施例中，用于检测磁体之间的相对运动的传感器可以由感应线圈实现，感应线圈与场效应晶体管(FET)开关电连通。因为FET开关对于由附近磁场的位置变化导致的在感应线圈中感应的电压变化敏感，因此FET开关可以被配置为响应于对应于两个或更多个磁耦合部件的分离的电压变化而激活或者去激活。在一些实施例中，FET开关的内部电路可以被设计成仅在对应于无意的分离事件的情况下致动。例如，FET开关可以设计为当检测到与故意分离相关的电压的更渐进的和更小的变化时保持闭合。以这种方式，电磁体仅当检测到意外分离时才致动。当FET为完全模拟时，内部电路的响应时间可以是特别及时的，因为逻辑都可以内置于开关的电路，而不会被通常与数字电路相关联的通信延迟减缓。应当注意的是，在下文中感应线圈和FET开关的实施例仅用于示例性目的，而不应当被解释为限制性的，因为任何能够检测磁场的变化和/或偏移的开关可以用来代替所描述的FET开关。例如，在一些实施例中，传感器可以被实施为霍尔效应传感器。其它机械感应机构也是可能的。例如，设置在板簧开关的端部的磁体也可以采用。
[0022]在一些实施例中，FET开关还可以被配置为改善磁性吸引部件连接的方式。例如，当与一个部件相关联的磁场首先被FET开关检测到时，电磁体可被配置成致动，以使得磁力开始作用并与部件连接的距离增加。在其他实施例中，电磁体可以被配置为当需要部件断开时，接收相反方向的电力。这样的结果可以是可取的，例如当电磁体被配置为除了通过用户接口具体要求断开的所有情况下保持部件。
[0023]在一些实施例中，FET开关可以被配置为在掉落事件期间抵销保护壳的响应，当磁力在感应线圈中产生指示掉落事件的电压变化时。在其它实施例中，其它传感器(诸如加速度计)可与FET开关协同使用，以确定何时发生掉落事件。响应于这样的检测，电磁体可以被配置以发射磁场，其使壳体的各部分延伸远离电子设备，使得在接触硬表面时电磁体可通过在电子设备和壳体之间产生间隙(其有效地在冲击期间用作加厚的壳体)来至少部分地控制电子设备减速的速率。此外，一旦电子设备和壳体之间的间隙闭合，电磁体可以在初始冲击回弹期间反转并帮助设备保持。以这种方式，掉落事件过程中的损坏可以被防止或被至少减少。
[0024]这些和其它实施例参照图1A-7讨论如下;然而，本领域技术人员将容易理解，关于这些附图，此处给出的详细描述仅用于解释的目的，而不应被解释为限制。
[0025]图1A-1E示出了其中两个组件可使用磁性耦合特征被暂时连接的各种配置。在一些实施例中，组件中的一个或两个可以是电子设备。在一些实施例中，电子设备可以是智能手机或平板设备的形式，所述智能手机或平板设备具有类似铝合金的材料形成的非铁或基本上磁中性的外壳，其围绕并保护所描述的组件。所示的不同的配置包括永久磁体与电磁体穿插的配置。图1A示出了其中设备100和150的电磁体102被定位在每个设备的一侧的两端的配置。在一些实施例中，电磁体102可以通过仅当磁场传感器106检测到预定磁标志时从电源104接收能量而被激活。在一些实施例中，磁场传感器106可被配置为识别多个磁性标志中的任何一个。在此特定实施例中，布置在设备100内的磁场传感器106可被配置成识别与永久磁体相一致的变化的磁场，其类似于接近设备100的设备150的永久磁体108的配置。一旦磁性标志达到预定强度，磁场传感器106可被构造成啮合开关，其允许存储在电源104内的能量激励电磁体1 2。如所描绘的，虚线显示了电磁体1 2如何与电源104通过磁场传感器106耦合。通过在磁场传感器106中包括开关设备，磁场传感器106可通过只要磁场传感器106检测到预定的刺激就致动开关设备，而电耦合电磁体102与电源104。值得注意的是，该配置允许具有相同或者基本类似的磁性配置的两个设备(例如设备100和150)连接在一起。例如，图1A示出了设备100和150具有基本相同的磁体配置，意思是通过180度旋转其中的一个可以将设备耦合在一起。图1A还示出了电磁体102之间的磁吸力110可以比永久磁体108之间的磁吸力112明显大。取决于电源104提供的能量的量，由电磁体102提供的力可以变化很大。在某些情况下，所提供的力可以少于永久磁体所提供的力，而在其他情况下，由电磁体所提供的力可以大于永久磁体所提供的力一个数量级。
[0026]图1B示出了当向电磁体102提供电能时考虑差分场强的情况。例如，在所描述的实施例中，来自磁场传感器106-1的读数将趋向于比来自磁场传感器106-2的读数明显更大。在没有比较器电路114的情况下，磁场传感器106-2将趋向于在磁场传感器106-1之前致动其相应的电磁体102。通过添加比较器电路114来比较从每个磁场传感器106-1和106-2所接收的输入，比较器114可使得通过磁场传感器106-2的电磁体102的致动被延迟，同时通过磁场传感器106-1电磁体102的致动可以毫不延迟地执行。以这种方式，设备100和120的侧面可以在大大平坦的取向上合在一起。当例如该设备被配置为具有需要特定取向以耦合在一起的连接器时，这种类型的取向规范化可以是有益的。在一些实施例中，当磁场传感器106-1和106-2之间的差特别大时，较近的磁场传感器106-2可以被配置为命令其关联的电磁体102施加排斥力。应当指出基于差分磁场传感器数据的电磁体输出的差异可应用于包括多个磁场传感器的所述实施例中的任何一个。
[0027]图1C示出了其中电磁体102仅包括在电子设备130中，并且附件设备150仅包括永久磁体和磁性吸引材料的配置。以这种方式，不具有电磁体的附件设备150不需要包括致动电磁体的电源。图1C还示出了传感器106可以如何被布置在设备170的任一端，以允许它们分离一相当大的距离。以这种方式，由比较器114接收的来自传感器106的差分数据可被突出。还应当指出的是，电子设备130可具有对称的磁配置，从而允许附件设备150以至少两个不同的取向被附接到电子设备130。图1C还示出了其中附件设备150与电子设备130磁耦合的配置。当分离力152被不对称地施加到附件设备150的一端时，电磁体102可以通过与磁场传感器106相关联的FET电路的致动而被激励，从而导致力132在电磁体102中产生。当力152是突然施加的力时，通过电磁体102产生的力132可以为短的持续时间以抵抗力152。在一些实施例中，当力152是长的稳定的拉力而不是一个脉冲时，则FET电路可被配置为忽略与稳定的拉力相关联的相对较慢的变化的磁场。
[0028]图1D示出了另外的替代配置，其中磁场传感器106为单个FET开关和传感器线圈相结合的形式，其被定位在电子设备160的一侧的中部，用于通过两个电磁体102执行的脱离、检测和致动操作。通过这种方式，较少的传感器需要被包括在设计中。此外，单个FET开关配置可以根据由单个传感器接收的磁场读数来致动，所以数据不必进行交叉检查。在一些实施例中，可以使用更复杂的FET开关，其可以表征由电子设备170所发出的磁场的取向。以这种方式，电磁体102的多样致动仍然可以基于由电子设备180所发射的磁场的确定的取向来命令。在一些实施例中，与电子设备170相关联的磁传感器172可以配置不同于电子设备170的磁场传感器。例如，电子设备170的电磁体102的致动可以被延迟，直到电子设备160的电磁体102的致动通过磁场传感器172被检测到。以这种方式，更复杂、成本更高的磁场传感器106可以包括在主设备中，而较低成本的磁场传感器172可以被包括在电子设备170中。
[0029]图1E示出了一个附加的实施例，其中电子设备180包括电源104，而电子设备190没有。在本实施例，电源104被配置为将电力供应到两个电子设备180和190的电磁体。从磁场传感器106运行的虚线显示了来自电源104的能量可以如何在设备之间进行路由。设备间能量传输可以以任何多种方式实现，包括例如通过分立的电连接器，或在某些情况下，通过感应能量传输。尽管依赖于电子设备180的电源104对电子设备190的电磁体102激励，可以限制电子设备190的电磁体102可以被采用的情况的次数，这些电磁体仍然由可与电子设备180内的磁体发射的吸引场交互的磁性吸引材料形成。尽管在这两个设备中示出电磁体，但是应当理解，在一些实施例中，电子设备180可以根本不包括电磁体，并且可以完全依赖电子设备190的电磁体102的激励。
[0030 ]图2A-2D示出电磁体1 2的透视和剖视图。特别是，图2A示出电磁体1 2的透视图。如所描绘的，电磁体102是由基本上包裹在线圈204内的磁性吸引基板202而形成。线圈204可以由具有0.06毫米和0.25毫米之间的线直径的线形成，且在一些实施例中具有大约5mm的平均绕组直径。通过电源的线圈204的致动可以产生磁场，其产生穿过磁性吸引基板202延伸的场线。在一些实施例中，磁性吸引基板202可包括布置成任何数量的形状的多个金属中的任何一个，所述金属包括不锈钢和mu金属。附图描绘磁性吸引基板202为具有U形几何形状。在一些实施例中，磁性吸引基板202可以是类似稀土金属磁体或铁磁化合物的磁化磁性基板。磁性基板具有即使没有接收电流也提供持久的磁场的优点；然而，在某些情况下，不锈钢或mu金属基板可以产生比磁性基板大得多的磁场，因为用于mu金属和不锈钢的磁场饱和度水平比用于磁性基板的饱和度水平高得多。当线圈204以电流的形式接收电能时，可发射磁场。磁性吸引基板202由线圈204所包围，使得当电流通过线圈204被路由时，磁性吸引基板202作用是帮助放大由线圈204产生的磁场。在一些实施例中，线圈可以被配置为描述的保持大约电线的相同厚度并随着磁性吸引基板202在靠近电磁体102基部处变宽而变宽。电磁体102还包括元件206，其可配置以帮助使磁性吸引基板202与它从其他附近的磁性敏感元件传导的磁场绝缘。
[0031]图2B示出了电磁体102的剖视图，以及磁性吸引基板202如何引导通过场线208表示的磁场穿过电磁体102。以这种方式，在区域210的磁场可以按与区域212相对的方向定向。图2B还示出了电磁体102如何与磁场传感器106电连通。在一些实施例中，磁场传感器106的FET电路可以被布置成使得FET电路内的磁场感应的电压变化的速率对应于FET电路的开关机构是否被致动。例如，在一些实施例中，磁场传感器106的FET电路被配置为以各种方式对由磁场的偏移所感应的电压变化作出响应。在一个配置中，磁场传感器106的FET电路可被配置为过滤掉与施加到附件设备的缓慢连续力一致的磁场的变化。在这样的配置中，FET电路可以被布置为当检测到变化的磁场时致动电磁体102，所述变化的磁场与施加到附件设备快速拉力或推挤一致。以这种方式，可命令电磁体102的足以防止附件设备的分离的快速激励，而与附件设备上的持续拉力一致的有意去除可以实现而不激励电磁体102。例如，当在移动平台(诸如通勤公共汽车或火车)上操作电子设备时，这样的配置可能是有用的。当移动平台行进压过隆起或切换轨道时，施加到该设备和附件的所得短暂的力可以通过电磁体102的快速启动而抵消。不幸的是，在某些情况下，这种类型的配置当施加意外持久力时，可能允许附件设备的断开。这样的断开对于将在很长时间段致动电磁体102以抵消意外持久力的系统可能是优选的，因为电磁体102的持久性致动可能不适当地汲取附件设备所磁耦合的设备的电池。
[0032]图2C示出了适合用于所述实施例的模拟FET电路开关的示范性布局。所描述的元件的电阻和电容的变化可有助于调整控制FET的FET电路的响应，以改变由磁场移位导致的跨感应线圈经历的电压变化，感应线圈为磁场传感器106的形式。在一些实施例中，所描述的FET电路可当作带通滤波器，这有助于FET电路避免误触发并限制占空比，所以电能至磁体的支出可以被限制以便不会不适当地降低与该电磁体相关联的设备的电池寿命。应当指出的是，带通滤波器并不是驱动带有感应线圈的FET电路的要求，并且在某些应用中磁场传感器之间直接连接。应当指出，虽然图2C示出了一个完全模拟的电路，但其它数字电路可以包括在内。例如，在一些实施例中，可以并入附加开关，其基于数字通过的信号将电力路由到电磁体102。当电磁体102致动是基于由数字电路提供的附加传感器时，这样的配置可以是有益的，其输出可以被组合并通过处理器来分析，以确定是否激励电磁体102的任一个或激励多少。在一些实施例中，其他的开关配置可以包括来自相关联的设备的磁力计或加速计的输入。
[0033]图2D示出了用于开关电路的替代布局。特别是图2D示出了一个简化的布局，其中磁场传感器106和电磁体102相结合，并省略了带通滤波器。磁场传感器106可以通过将激励电磁体102的线圈配置为感应线圈而与电磁体102包含在一起。以这种方式，由改变或移位磁场引起的电磁线圈中的电压变化可以用来致动和去激活FET开关。替代地，电磁体102可包括在其周围缠绕的第二组线圈，其被配置为测量由磁场变化产生的电压变化。这种配置有效地使电磁体102感应并产生磁场。
[0034]图3A-3B示出了包括传感器致动的电磁体的平板设备的各种实现，传感器致动的电磁体可配置为在检测到与触笔或跨度设备一致的磁场时致动。图3A示出了固定到平板300—侧的具有永久磁体阵列304和306的触笔302。在一些实施例中，触笔302中的一个取向传感器可被用于通过改变触笔302内电磁体发出的磁场或者通过调制放置在平板300内的电磁体102发射的磁场保持触笔302的取向与平板300的取向一致。这种类型的系统可以以任何数量的方式来实现。例如，在一些实施例中，当触笔302和平板300是以有线或无线连接(例如蓝牙连接)的方式通信时，在平板和触笔二者中的取向传感器可以进行比较，以确定是否需要对触笔302进行对准。当检测到不对准时，电磁体102可以发射一个快速脉冲，其引导触笔302内的磁体到预定位置。或者无论何时触笔与平板300无线通信，快速脉冲可定期发出。在一些实施例中，这可以在相对于平板300的表面的基本平行的取向上保持触笔302。在一些实施例中，平板300可以被配置为激活电磁体102以发起触笔302的初始连接或断开。尽管没有特别示出，但平板300可以包括永久磁体用于保持触笔302抵靠平板300的外表面。这样，电磁体不必保持激励以维持触笔302与平板300接触。
[0035]图3B示出了用于触笔或跨度连接器的磁性连接的另一个优化，其中触笔或跨度设备的取向可以被校正以与相关联的电子设备对准。在一些实施例中，平板310可以包括磁通检测传感器，其配置为在与跨度312相关联的磁场发射具有最小预定磁通量的磁通时激活电磁体102。最小磁通量水平可以与电磁体102可以快速朝着平板310拉曳跨度312的距离一致。
[0036]图4A示出了一种实现方式，其中设备400的电磁体102可被配置成与嵌入保护壳体410内的永久磁体和/或磁性吸引材料相互作用，以降低在坠落的情况下设备的损坏。类似加速度计和/或陀螺仪的设备400的传感器可以被配置为确定任何时间设备400处于自由落体中。当设备400能够确定最有可能的冲击点时，保护壳体410内的设备400的位置可以通过激活电磁体102中的选定电磁体而进行调整。保护壳体410的磁性吸弓I材料可以包括磁性吸引或磁化材料。在一些实施例中，磁性吸引材料可以包括柔性钢壳，其可以由设备400的电磁体102操纵，从而使保护壳体410的角部412和设备400之间的距离能够通过啮合设备400的电磁体102-1和102-2被最大化，以朝如图3D中所示的保护壳体410的最上面的角部操纵设备400。在一些实施例中，代替由磁性吸引材料形成保护壳体410的全部，只有离散元件414可以是磁性吸弓I或磁性的。
[0037]图4B示出了电磁体102-1和102-2如何朝向保护壳体410的磁性吸引元件414偏置设备400。一旦保护壳体410的角部412撞击硬表面，保护壳体410和设备400之间的空间形成挤压区域，其降低撞击的力施加到设备400的速率，从而减少损伤的可能性。在一些实施例中，提供给电磁体102-1和102-2的电力可以慢慢减少以进一步进行控制。一旦建立的挤压区域已经变平并且不再有任何剩余，这可以是特别有效的因为它可以允许在减速的速率上甚至更大的控制。设备400内的FET开关可被用于确定何时设备400相对于保护壳体410的移动超过预定阈值时。即使通过FET开关的这样的检测可以用于通过激活选定电磁体102来调整设备400相对于保护壳体410的移动。应当指出，虽然描绘的实施例中角部冲击固体表面，但所描述的实施例也可以在其中保护壳体410的一侧基本上全部撞击硬表面的掉落事件中采用。此外，在某些实施例中，类似前面所述那些的FET开关可用于通过监视FET开关与其电接触的感应线圈内的电压变化来确定设备400是否处于正在从保护壳体410脱离的过程中。在这种情况下，全部或适当数量的电磁体102可以被施以脉冲以在保护壳体410内保持设备400。
[0038]图5A-5E根据所述实施例描述了以各种输入设备形式的多个实施例。特别是，描述了配置为向用户提供视觉和触觉反馈的输入设备500。输入设备500可以通过固定到输入设备500的顶层504的顶表面的柔性显示器502提供视觉反馈。通过除去否则将掩盖输入设备500的边缘的柔性覆盖物，图5A还示出了输入设备500内的内部元件。如所描绘的，示出磁性元件506的阵列，其沿输入设备500的底层508的向内表面分散，而磁性元件510的另一阵列分散在顶层504的向内表面。图5A示出其中磁性元件506和510的阵列是具有交替极性的永久磁体的阵列的配置，其被配置为施加相斥磁场以强制输入设备500的顶层504的基本上全部成大致平面的配置。图5A还示出了嵌入底层508内的电磁体512的阵列。电磁体512可以被配置为产生明显大于斥力场的有吸引力的场，使得顶层504的一部分被压下预定量之后，电磁体随后通电并拉动相关联的磁性元件510接触或紧密接近相关联的磁性元件506。电磁体512可以配备有类似如上所述的FET开关的离散磁场传感器，以确定何时已达到特定距离。在一些实施例中，尺寸的减小可以通过将与FET开关相关联的感应线圈集成到相关电磁体512来实现。以这种方式，可以提供正反馈，以向用户确保输入已检测到。应当指出，在一些实施例中，磁性元件506和510的阵列可被布置成一配置，其允许通过横向移动顶层504或底层508以对齐各磁性元件而使顶层504被压向底层508。以这种方式，产生吸引力将两个层拉在一起，以形成在不使用时可以很容易地存储或以其他方式定位的低Z型因子输入设备500。
[0039]图5B示出了柔性显示器502可如何配置以指示顶层504的各个区域，其定义用户输入。当在指示区域之一内，诸如区域514，516或518中的一个内，触摸被显示器502的触摸传感器检测到时，位于检测到触摸的指示区域下方的磁性元件506和510可连接在一起，这样当磁性元件510之一被按压时，电磁体512驱动其它磁性元件510跟随接收力的磁性元件。区域518被描绘为在致动的状态，其中多个磁性元件510—起移动，以提供响应于用户输入的暂时凹下的大的键的外观。虽然描绘按钮的通用图案，但是应当理解的是，键的任何期望的图案可以通过柔性显示器502和磁性元件阵列来限定。
[0040]图5C和5D示出了可选的输入设备550，其包括至少在输入设备550的底层的向内表面上的电磁体，其与附连到输入设备550的顶层的永久磁体合作以控制输入设备550的外形。输入设备550中的电磁体可以有选择地致动以限定各种控制方案。图5C示出了示例性控制方案，其中通过命令要被通电的电磁体的某些组合而形成突起。在一些实施例中，每个键可以对应于对彼此施加相对的磁场的离散电磁体和永久磁体。输入设备550可以被包裹在许多不同的材料中，如塑料、织物或者甚至微纤维。在一些实施例中，单个键可以由多对磁性元件506和510形成。以这种方式，可以创建具有定制的形状的较大的键。在一些实施例中，每个键的触觉响应可以完全由供给各电磁体的电流量驱动。图5C还示出了显示器502如何配置以提供关于各键的信息，如可看到的键描述I和2。在一些实施例中，显示器502还可以包括所描绘的示例I。示例I可以包括具有任何量的功利性或美化价值的任何装饰性或功能性影像。键552的每一个可以被配置成当用户施加一个力到特定的键552上时提供触觉反馈给用户。例如，在一些实施例中，点击感是可以期望的，其中电阻最初是大，然后电阻减小，以允许键在它返回到其原来的位置之前下降。在一些实施例中，每个键可以配置为在任何情况下都以特定的方式作出反应，而在其他实施例中，反馈响应可以根据所选择的应用或用户接口布局而改变。
[0041 ] 例如，在一些实施例中，输入设备400可以被配置为如图5D中所示的，显示一个钢琴式键盘接口。在钢琴配置中，键盘将由两种类型的键组成，黑键554和白键556。在一些实施例中，只有黑键554可以升高，而白键556仅通过由显示器502提供的视觉线索来限定。在一些实施例中，白键412可升高只有黑键410的一半之多，从而可以为键盘的每个键提供触觉反馈。在一些实施例中，电磁体和永久磁体的相应组合可以根据在输入设备550上限定三维形状时所需的分辨率的量更大或更小。尽管示出了钢琴布局，其它实施例，例如鼓布局，或在某些情况下，标准键盘布局，也是可能的。
[0042]图5E示出了可根据所描述的实施例命令的各种反馈响应曲线。反馈响应曲线560可以适合于图5A-5C所描述的按钮实施例。由磁场的相斥产生电阻的初期增加;然而一旦位移达到一定量，电磁体被致动，其向下拉动键盘以用于已经接收到键击的非常令人满意的用户指示。所描述的实施例可按1:1的反馈比率的量级提供超级反馈响应，因为不像更传统的圆顶开关，一旦足够的力已经施加，曲线的斜率可以是非常陡峭的，如响应曲线560所描绘。通过提供这样一个确定的反馈响应，各键或按钮的行进的量可以减少，而不妨碍用户接收键或按钮致动的明确无误的反馈。图5E也显示了响应曲线570。这种响应曲线可适合与可变反馈键(例如图5D中描绘的钢琴键盘)一起使用。按压键的压力的慢倾斜上升可以与真正的钢琴一致。应当指出的是，响应曲线不应被解释为限制，并且电磁体驱动的按钮和键可以假设许多不同曲线，以匹配许多不同的用户接口配置。在一些实施例中，附连到输入设备500或550的设备可以被配置为发送不同的用户接口方案并为许多应用中的任何一个控制反馈。
[0043]图6示出了用于检测改变或移位磁场并对其进行反应的方法600的流程图。在步骤602中检测到变化的磁场。变化的磁场可以用许多方法来检测，但是在一个实施例中与FET开关组合的感应线圈可用于检测磁场的变化并对其进行反应。FET开关内的电路可以调整，以筛选出磁场变化的某些类型。在步骤604，当改变的磁场与预定磁场曲线相匹配时，开关被啮合。在步骤606中，开关的啮合激励电磁体。被激励的电磁体可以被配置为执行许多任务，包括预防附件从设备断开，发起两个设备之间的连接，或甚至向用户输入提供触觉响应等。在步骤608，当改变磁场不再与预定磁场曲线相匹配时，电磁体断电。
[0044]图7是适合于所述实施例使用的电子设备700的框图。电子设备700示出了代表计算设备的电路。该电子设备700包括处理器702，其涉及用于控制电子设备700的整体操作的微处理器或控制器。电子设备700存储与文件系统704和高速缓存706中的媒体项目有关的媒体数据。典型地，文件系统704是存储盘或多个盘。典型地，文件系统704为电子设备700提供高容量存储能力。然而，由于对文件系统704的访问时间是相对慢的，因此电子设备700可以还包括一个高速缓存706。例如，高速缓存706是由半导体存储器提供的随机存取存储器(RAM)。高速缓存706的相对存取时间比文件系统704短得多。但是，高速缓存706不具有文件系统704的大存储容量。此外，当激活时，文件系统704比该高速缓存706消耗更多的功率。当电子设备700是由电池708供电的便携式媒体设备时，功率消耗常常是一个问题。该电子设备700还可以包括RAM 710和只读存储器(R0M)712。该ROM 712可以存储以非易失性的方式执行的程序、实用程序或进程。RAM 710提供诸如用于高速缓存706的易失性数据存储。
[0045]该电子设备700还包括用户输入设备714，其允许电子设备700的用户与电子设备700进行交互。例如，用户输入设备714可以采取各种形式，诸如按钮、小键盘、拨盘、触摸屏、音频输入接口、视觉/图像捕获输入接口、传感器数据等的形式的输入。更进一步，电子设备700包括显示器716(屏幕显示)，其可以由处理器702来控制以显示信息给用户。数据总线718可促进至少在文件系统704、高速缓存706、处理器702和编解码器720之间的数据传输。
[0046]在一个实施例中，电子设备700用于在文件系统704中存储多个媒体项目(例如，歌曲、播客等等)。当用户希望有电子设备播放特定媒体项目时，在显示器716上显示可用媒体项目的列表。然后，利用用户输入设备714，用户可以选择可用媒体项目中的一个。处理器702在接收到特定媒体项目的选择时，对特定媒体项目的媒体数据(例如，音频文件)提供给编码器/解码器(C0DEC)720XODEC 720然后为扬声器722产生模拟输出信号。扬声器722可以是电子设备700内部或电子设备700外部的扬声器。例如，连接到电子设备700的头戴耳机或耳机将被认为是外部扬声器。
[0047]该电子设备700还包括耦合到数据链路726的网络/总线接口724。数据链路726允许电子设备700与主机计算机或附属设备进行通信。数据链路726可以通过有线连接或无线连接来提供。在无线连接的情况下，网络/总线接口 724可包括无线收发器。媒体项目(媒体资产)可以关于一个或多个不同类型的媒体内容。在一个实施例中，媒体项目是音轨(例如歌曲、有声书、和播客)。在另一个实施例中，媒体项目是图像(例如，照片)。然而，在其它实施例中，媒体项目可以是音频、图形或视觉内容的任意组合。传感器728可以采取电路的形式，用于检测任何数量的触发。例如，传感器728可包括响应于外部磁场的霍尔效应传感器、音频传感器、光传感器(例如光度计)等等。
[0048]所描述的实施例的各个方面、实施例、实现或特征可以单独地或以任意组合使用。所描述的实施例的各个方面可以用软件、硬件或硬件和软件的组合来实现。所描述的实施例也可实施为在计算机可读介质上的用于控制制造过程的计算机可读代码，或作为在计算机可读介质上的用于控制生产线的计算机可读代码。计算机可读介质是能够存储此后可被计算机系统读取的数据的任何数据存储设备。该计算机可读介质的例子包括只读存储器、随机存取存储器、光盘、硬盘驱动器，DVD、磁带和光数据存储设备。该计算机可读介质还可以在网络耦合的计算机系统上分布，从而计算机可读代码以分布方式被存储和执行。
[0049]出于解释的目的，前面的描述使用了特定的术语来提供对所述实施例的透彻理解。然而，具体细节不是为了实施所述实施例而需要的，这将对本领域技术人员是显而易见的。因此，具体实施例的前面描述是为了说明和描述的目的。它们不旨在穷举或将所述实施例限制为所公开的精确形式。很明显对本领域的普通技术人员来说鉴于上述教导许多修改和变化是可能的。
【主权项】
1.一种电子设备附接系统，包括: 电源； 电磁体;和 磁场传感器，包括开关，当磁场传感器检测的磁场的变化落入磁场特性的预定范围内时，所述开关将电磁体与电源电耦合以激励电磁体。2.如权利要求1所述的电子设备附接系统，还包括: 包围电源、电磁体和磁场传感器的壳体.3.如权利要求1所述的电子设备附接系统，其中所述磁场传感器为第一磁场传感器，电磁体为第一电磁体，并且其中所述电子设备还包括: 第二电磁体； 第二磁场传感器，将第二电磁体与电源电耦合；以及 比较器，确定由第一磁场传感器和第二磁场传感器检测的磁场变化之间的差， 其中所述比较器引导第一磁场传感器和第二磁场传感器独立地修改对应于被激励的第一电磁体和第二电磁体的磁场特性的预定范围.4.如权利要求1所述的电子设备附接系统，其中所述电磁体包括开关电路，所述开关电路被配置为反转流经电磁体的线圈的电流方向。5.如权利要求1所述的电子设备附接系统，其中当磁场传感器检测到与通过磁场耦合到电子设备的附件设备从电子设备解耦相符合的磁场变化时，磁场传感器将电源电耦合至电磁体。6.如权利要求4所述的电子设备附接系统，还包括与磁场相互作用以将附件设备耦合到电子设备的永久磁体。7.如权利要求1所述的电子设备附接系统，还包括用户接口， 其中，当用户接口接收到请求所述附件设备从所述电子设备断开的用户输入时，与所述用户接口通信的处理器将信号发送到开关，以引导释放附件设备。8.如权利要求7所述的电子设备附接系统，其中，所述用户接口包括触摸敏感显示器组件，并且所述电源包括电池。9.如权利要求1所述的电子设备附接系统，还包括设置在设备壳体内的永久磁体， 其中所述磁场由通过永久磁体与电子设备磁耦合的设备发射。10.一种便携式电子设备，包括: 电源； 多个电磁体组件，每个电磁体组件包括电磁体、磁场传感器和开关，当磁场传感器检测到磁场落在磁场特性的预定范围内时，所述开关允许来自电源的电能激励电磁体;以及永久磁体，被配置为将磁性吸引设备固定到便携式电子设备的外表面.11.如权利要求10所述的便携式电子设备，还包括: 比较器，比较由每个磁场传感器检测的磁场读数，并根据磁场读数调整磁场特性的预定范围.12.如权利要求11所述的便携式电子设备，还包括多个永久磁体，所述多个永久磁体被布置成与由磁性吸引设备的永久磁体形成的极性图案互补的交替极性图案。13.如权利要求11所述的便携式电子设备，其中所述比较器调整磁场特性的预定范围，以使第一电磁体在第二电磁体之前被激励。14.如权利要求13所述的便携式电子设备，其中电磁体的顺序激励按间隔来执行，所述间隔使得当便携式电子设备和磁性吸引设备的配合表面第一次相接触时，所述便携式电子设备和磁性吸引设备的配合表面对准。15.如权利要求14所述的便携式电子设备，其中所述磁性吸引设备与便携式电子设备相同。16.如权利要求10所述的便携式电子设备，其中所述电磁体包括围绕大致为U形的磁性吸引材料的相对端部布置的两组线圈，所述电磁体发射相邻的极性相反的磁场。17.如权利要求10所述的便携式电子设备，还包括处理器，所述处理器被配置为引导经过至少一个电磁体的能量流动反转.18.一种便携式计算设备，包括: 由磁中性材料制成的壳体； 设置在所述壳体内的显示器组件； 电池;以及 设置在所述壳体内的多个电磁体组件，每个电磁体组件包括模拟开关机构，当感应线圈检测到变化的磁场满足预定磁场特性时，所述模拟开关机构向电磁体提供来自电池的电力。19.如权利要求18所述的便携式计算设备，其中所述模拟开关机构包括场效应晶体管开关.20.如权利要求19所述的便携式计算设备，其中所述场效应晶体管开关包括带通滤波器，所述带通滤波器确定预定磁场特性是否满足并限制电磁体的占空比。
【文档编号】G06F1/18GK106055042SQ201610310781
【公开日】2016年10月26日
【申请日】2016年3月25日
【发明人】J·A·斯瑞克
【申请人】苹果公司