力反馈装置及电子设备的制作方法

1.本发明属于人机交互技术领域，尤其涉及一种力反馈装置及具有该力反馈装置的电子设备。


背景技术：

2.随着vr和游戏的发展，消费者对游戏的真实体验要求越来越高。作为触觉交互媒介的手柄对扳机力反馈的需求更加强烈。
3.直线电机直线运动一般使用滑轨的方式，由于滑轨尺寸大，小型化的滑轨价格昂贵，在手柄类应用中不适用。一般采用滑配方式做直线运动，由于物料及组装的公差，滑配一定存在间隙，运动时动子不可避免的会有偏心的问题，导致滑配部分局部的磨损，磨损严重后导致产品失效。


技术实现要素：

4.本发明的目的是至少解决动子组件与定子组件在沿直线方向滑配的同时存在偏心磨损的问题。该目的是通过以下方式实现的：
5.本发明的第一方面提出了一种力反馈装置，所述力反馈装置包括：
6.壳体，所述壳体的内部设有安装腔；
7.磁性组件，所述磁性组件设于所述安装腔并与所述壳体相连；
8.线圈组件，所述线圈组件至少包括线圈，所述线圈环设于所述壳体和所述磁性组件之间；
9.弹性件，至少部分所述弹性件插接于所述壳体和所述线圈之间；
10.其中，所述磁性组件和所述线圈组件能够沿所述线圈组件的轴向方向相对往复直线运动，且在相对往复直线运动的过程中，所述壳体和所述线圈共同夹紧所述弹性件并使所述弹性件沿径向方向呈压缩状。
11.根据本发明的力反馈装置，通过在壳体的内部设置磁性组件和线圈，并将磁性组件固定在壳体上，在线圈通电的情况下，磁性组件和线圈能够沿线圈的轴向方向相对往复直线运动，同时在壳体和线圈之间设置弹性件，并在磁性组件和线圈沿线圈组件的轴向方向的相对往复直线运动过程中始终保持对弹性件的挤压，能够对线圈和壳体的径向位置进行固定，从而防止磁性组件和线圈在轴向方向的相对往复直线运动过程中发生径向方向的偏离，避免线圈或磁性组件发生磨损，保证设备运行的可靠性和安全性，提高设备的使用寿命。
12.同时，由于弹性件在压缩状态下具有一定的径向力，线圈和壳体在弹性件件的径向力的作用下能够在径向方向上保持相对固定，从而能够在磁性组件和线圈的轴向方向相对直线运动过程中，将线圈和磁性组件停留在轴向方向的任意位置处，从而对线圈或壳体的固定位置进行有效地调节。
13.另外，根据本发明的力反馈装置，还可具有如下附加的技术特征：
14.在本发明的一些实施方式中，在所述磁性组件和所述线圈组件的相对往复直线运动过程中，所述壳体和所述磁性组件构成定子组件，所述线圈组件构成动子组件，并能够沿自身的轴向方向往复直线运动。
15.在本发明的一些实施方式中，在所述磁性组件和所述线圈组件的相对往复直线运动过程中，所述线圈组件构成定子组件，所述壳体和所述磁性组件构成动子组件，并能够沿所述线圈组件的轴向方向往复直线运动。
16.在本发明的一些实施方式中，所述线圈组件还包括固定支架，所述固定支架包括固定部和连接部，所述固定部插接至所述安装腔，至少部分所述连接部伸出至所述安装腔的外部，所述固定部的外侧面设有环形凹槽，所述线圈环设于所述环形凹槽内。
17.在本发明的一些实施方式中，所述弹性件与所述固定支架相连并设有远离所述线圈的弯折部，所述弯折部与所述壳体的内壁面的相抵接，且所述弯折部与所述线圈间设有挤压间隙；或所述弹性件与所述壳体的内壁面相连并设有朝向所述线圈的弯折部，所述弯折部与所述线圈相抵接，且所述弯折部与所述壳体的内壁面间设有挤压间隙。
18.在本发明的一些实施方式中，所述弹性件与所述固定支架相连，所述弹性件还设有安装部，所述安装部的边沿间隔环设有多个所述弯折部，所述安装部与所述固定部的端面相连，多个所述弯折部环设于所述线圈的外部并分别与所述线圈间设有所述挤压间隙。
19.在本发明的一些实施方式中，所述力反馈装置还包括盖板，所述壳体的一端开口，所述盖板盖设于所述开口处，所述连接部穿过所述盖板并伸出至所述安装腔的外部。
20.在本发明的一些实施方式中，所述磁性组件包括沿轴向方向依次设置的第一磁体、导磁板和第二磁体，所述第一磁体或所述第二磁体与所述安装腔的底部相连，所述线圈与所述导磁板相对设置。
21.在本发明的一些实施方式中，所述弹性件为金属片。
22.本发明的另一方面还提出了一种电子设备，所述电子设备具有上述任一项所述的力反馈装置。
附图说明
23.通过阅读下文优选实施方式的详细描述，各种其它的优点和益处对于本领域普通技术人员将变得清楚明了。附图仅用于示出优选实施方式的目的，而并不认为是对本发明的限制。而且在整个附图中，用相同的附图标记表示相同的部件。其中：
24.图1为本实施方式的力反馈装置的整体结构示意图；
25.图2为图1中力反馈装置的沿轴线所在平面的剖视图；
26.图3为图2中线圈组件与弹性件的分解结构示意图；
27.图4为图2中a部的放大结构示意图。
28.附图中各标记表示如下：
29.1：力反馈装置；
30.10：壳体、11：安装腔；
31.20：磁性组件、21：第一磁体、22：导磁板、23：第二磁体；
32.30：线圈组件、31：线圈、32：固定支架、321：固定部、3211：环形凹槽、322：连接部、3221：伸出端；
33.40：弹性件、41：弯折部、42：安装部；
34.50：盖板；
35.60：端板。
具体实施方式
36.下面将参照附图更详细地描述本发明的示例性实施方式。虽然附图中显示了本发明的示例性实施方式，然而应当理解，可以以各种形式实现本发明而不应被这里阐述的实施方式所限制。相反，提供这些实施方式是为了能够更透彻地理解本发明，并且能够将本发明的范围完整的传达给本领域的技术人员。
37.应理解的是，文中使用的术语仅出于描述特定示例实施方式的目的，而无意于进行限制。除非上下文另外明确地指出，否则如文中使用的单数形式“一”、“一个”以及“所述”也可以表示包括复数形式。术语“包括”、“包含”、“含有”以及“具有”是包含性的，并且因此指明所陈述的特征、步骤、操作、元件和/或部件的存在，但并不排除存在或者添加一个或多个其它特征、步骤、操作、元件、部件、和/或它们的组合。文中描述的方法步骤、过程、以及操作不解释为必须要求它们以所描述或说明的特定顺序执行，除非明确指出执行顺序。还应当理解，可以使用另外或者替代的步骤。
38.尽管可以在文中使用术语第一、第二、第三等来描述多个元件、部件、区域、层和/或部段，但是，这些元件、部件、区域、层和/或部段不应被这些术语所限制。这些术语可以仅用来将一个元件、部件、区域、层或部段与另一区域、层或部段区分开。除非上下文明确地指出，否则诸如“第一”、“第二”之类的术语以及其它数字术语在文中使用时并不暗示顺序或者次序。因此，以下讨论的第一元件、部件、区域、层或部段在不脱离示例实施方式的教导的情况下可以被称作第二元件、部件、区域、层或部段。
39.为了便于描述，可以在文中使用空间相对关系术语来描述如图中示出的一个元件或者特征相对于另一元件或者特征的关系，这些相对关系术语例如为“内部”、“外部”、“内侧”、“外侧”、“下面”、“下方”、“上面”、“上方”等。这种空间相对关系术语意于包括除图中描绘的方位之外的在使用或者操作中装置的不同方位。例如，如果在图中的装置翻转，那么描述为“在其它元件或者特征下面”或者“在其它元件或者特征下方”的元件将随后定向为“在其它元件或者特征上面”或者“在其它元件或者特征上方”。因此，示例术语“在
……
下方”可以包括在上和在下的方位。装置可以另外定向(旋转90度或者在其它方向)并且文中使用的空间相对关系描述符相应地进行解释。
40.本发明提出了一种电子设备，该电子设备可以为vr手柄或游戏手柄，其中具有力反馈装置，力反馈装置用于对手柄的扳机力进行反馈，从而提高用户的感知体验。
41.结合图1和图2所示，本实施方式的力反馈装置1包括壳体10、磁性组件20、线圈组件30和弹性件40。其中，壳体10为一端开口的筒状结构，筒状结构的内部设有安装腔11。磁性组件20设于安装腔11并与壳体10相连，本实施方式的磁性组件20包括沿轴向方向依次设置的第一磁体21、导磁板22和第二磁体23，其中，第一磁体21、导磁板22和第二磁体23的横截面均为圆形且直径尺寸相同，第一磁体21、导磁板22和第二磁体23同轴设置，导磁板22的两个端面分别与第一磁体21和第二磁体23胶接，从而形成磁性组件20，且成型后的磁性组件20为各横截面的直径尺寸均相同的圆柱形结构。其中，第二磁体23与安装腔11的底部相
连，具体连接方式可以为胶接或卡接，从而将磁性组件20固定于安装腔11。
42.结合图2和图3所示，本实施方式的线圈组件30包括固定支架32和线圈31，其中固定支架32包括固定部321和连接部322，固定部321插接至安装腔11，固定部321的中心设有通孔，通孔的直径尺寸大于磁性组件20的直径尺寸，从而能够将固定部321套设于磁性组件20的外部，且与磁性组件20的外周面形成一定的间隙，保证固定支架321能够沿磁性组件20的轴向方向往复直线运动的同时，有效地避免磁性组件20与固定支架321间发生接触，从而避免磁性组件20发生磨损，提高设备使用的安全性和可靠性。
43.具体地，本实施方式的固定部321的外周面设有环形凹槽3211，线圈31环设于环形凹槽3211内并与导磁板32相对设置，设于环形凹槽3211内的线圈31的最大直径尺寸与固定部321的直径尺寸基本一致，从而使线圈组件30设于安装腔11内的部分的各横截面的直径尺寸大致相等，进而保证线圈组件30和磁性组件20间能够相对轴向运动，避免线圈组件30和磁性组件20在相对轴向运动过程中发生干涉现象。连接部322设于安装腔11的外部并与固定部321的一端相连，本实施方式的连接部322包括多个伸出端3221，多个伸出端环3221设于固定部321的边沿并间隔设置，通过伸出端3221能够与壳体10外部的其他部件相连接，从而用于对力反馈装置1进行按压或固定。
44.结合图2、图3和图4所示，本实施方式的弹性件40包括安装部42和弯折部41，其中安装部42为圆环形结构并贴合设于固定部321远离连接部322的一端，安装部42的中心位置同样设有通孔，且通孔的直径尺寸大于磁性组件20的直径尺寸，即大于磁性组件20任意横截面的直径尺寸，从而能够将安装部42套设于磁性组件20的外部，并能够沿磁性组件20的轴向相反往复直线运动。具体地，安装部42与固定部321之间可以采用胶接、铆接或焊接等多种连接形式。安装部42的边沿环设有多个间隔设置的弯折部41，多个弯折部41分别朝向远离线圈31的方向凸出设置并环设于线圈31的外部，任一个弯折部41与线圈31间均设有挤压间隙。具体地，弯折部41的两端与固定部321相贴合，弯折部41的中间位置朝向远离线圈31的方向凸出设置。本实施方式的弹性件40为金属片，具体可以为铜、铜化合物、铝或铝化合物等种材料制成，具有良好的可变形和耐磨性。其中，壳体10和线圈31共同夹紧弹性件40并使弹性件40沿径向方向呈压缩状。在磁性组件20和线圈组件30沿线圈组件30的轴向方向相对往复直线运动过程中，弹性件40始终套设于线圈31的外部并处于径向压缩状态，从而能够对线圈31和壳体10的径向位置进行固定，进而防止磁性组件20和线圈30在轴向方向的相对往复直线运动过程中发生径向方向的偏离，避免线圈30或磁性组件20发生磨损，保证电子设备运行的可靠性和安全性，提高电子设备的使用寿命。
45.同时，由于弹性件40在压缩状态下具有一定的径向力，线圈31和壳体10在弹性件40的径向力的作用下能够在径向方向上保持相对固定，从而能够在磁性组件20和线圈31的轴向方向相对往复直线运动过程中，将线圈31和磁性组件20停留在轴向方向的任意位置处，从而对线圈20或壳体10的固定位置进行有效地调节。
46.同时，由于本实施方式的弹性件40的弯折部41套设于线圈31的外部，在线圈31和壳体10的相对运动过程中，弹性件40始终对线圈31进行保护作用，弹性件40与线圈31间始终设有挤压间隙，从而避免线圈31在直线往复运动过程中发生磨损，进一步地提高电子设备的使用寿命。
47.本技术中的安装部42的设置，是为了便于弹性件40与固定支架32间进行连接。在
本技术的其他实施方式中，还可取消安装部42的设置，并将弯折部41的两端沿轴向方向分别与固定部321的外周面相连，同样能够对线圈31进行保护，同时在磁性组件20和线圈31的相对往复直线运动过程中沿径向方向进行定位。
48.在本技术的其他实施方式中，多个弯折部41间还可以相互连接，从而构成环形结构，且环形结构的中心朝向远离线圈31的方向凸出设置，并与线圈31间设有挤压间隙。
49.在本技术的其他实施方式中，弹性件40还可以与壳体10的内壁面相连，并设有朝向线圈31的弯折部41，弯折部41与线圈31相抵接，且弯折部41与壳体10的内壁面间设有挤压间隙，同样能够对线圈组件30和磁性组件20沿径向方向进行有效地定位。进一步地，为了防止线圈31和壳体10的相对运动过程中导致线圈31磨损，在线圈31与弯折部41的接触面上设有耐磨材料或耐磨件。
50.本实施方式中，在磁性组件20和线圈组件30的相对往复直线运动过程中，壳体10和磁性组件20构成定子组件，并固定安装于电子设备上，线圈组件30构成动子组件，并能够沿自身的轴向方向往复直线运动。在力反馈装置1的运动过程中，壳体10和磁性组件20相对电子设备的位置保持不变，线圈组件30相对于磁性组件20沿自身轴向方向直线往复运动，从而输出力反馈。
51.在本技术的其他实施方式中，磁性组件20和线圈组件30的相对往复直线运动过程中，线圈组件30构成定子组件，壳体10和磁性组件20构成动子组件，并能够沿线圈组件30的轴向方向往复直线运动。
52.进一步地，本实施方式的力反馈装置1还包括盖板50，盖板50盖设于壳体10上设有开口的一端，盖板50的边缘位置设有通孔，伸出端3221能够通过盖板50上的通孔伸出至安装腔11的外部。通过盖板50的设置，能够对线圈组件30的轴向位移进行限位，使固定部321和线圈31的轴向位移仅限于安装腔11的底部和盖板50之间，防止因线圈组件30的轴向位移过大而导致力反馈装置1的失效，同时盖板50的设置，便于对磁性组件20和线圈组件30进行拆卸和安装。
53.进一步地，本实施方式的力反馈装置1还包括端板60，端板60设于安装腔11的外部并与多个伸出端3221的端部相连接。通过设置端板60，可通过按压端板60对线圈组件30的轴向位置进行固定，并与力反馈装置1的驱动力一起作用于电子设备，进一步地提高用户的体验感。
54.根据本发明的力反馈装置1和电子设备，通过在壳体10的内部设置磁性组件20和线圈31，并将磁性组件20固定在壳体10上，在线圈31通电的情况下，磁性组件20和线圈31能够沿线圈31的轴向方向相对往复直线运动，同时在壳体10和线圈31之间设置弹性件40，并在磁性组件20和线圈31沿线圈组件30的轴向方向的相对往复直线运动过程中始终保持对弹性件40的挤压，能够对线圈31和壳体10的径向位置进行固定，从而防止磁性组件20和线圈31在轴向方向的相对往复直线运动过程中发生径向方向的偏离，避免线圈31或磁性组件20发生磨损，保证电子设备运行的可靠性和安全性，提高电子设备的使用寿命。
55.以上所述，仅为本发明较佳的具体实施方式，但本发明的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本发明揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本发明的保护范围之内。因此，本发明的保护范围应以权利要求的保护范围为准。