按键结构和电子设备的制作方法

1.本实用新型涉及游戏设备领域，尤其涉及按键结构和电子设备。


背景技术：

2.目前，家用游戏设备为提升用户体验，在游戏控制手柄设备(包含传统游戏手柄及ar/vr新型手持式手柄等)上设计了力反馈装置，增加了多种力反馈模式，以实现游戏内容与玩家的交互，模拟真实力反馈效果。
3.而现有力反馈的方案是使用传统压缩弹簧与普通转子电机带动齿轮箱配合实现转轴式力反馈效果，单体占用空间大，模组结构复杂，难以小型化。


技术实现要素：

4.本实用新型的主要目的是提出一种按键结构和电子设备，旨在解决现有的按键结构单体占用空间大，难以小型化的问题。
5.为实现上述目的，本实用新型提出的一种按键结构，其中所述按键结构包括：
6.壳体；
7.按键组件，沿按键的移动方向可滑动地设于所述壳体；以及，
8.直线驱动组件，包括固定设于所述壳体内的定子、以及沿所述按键的移动方向滑动设于所述壳体内的动子，所述动子与所述按键组件驱动连接，其中，所述定子和所述动子其中之一为扁平线圈，另一为磁体结构，所述磁体结构形成有磁场，所述扁平线圈处在所述磁场。
9.可选地，所述磁体结构包括磁体组，所述磁体组包括两个磁体，两个所述磁体之间形成磁间隙，所述扁平线圈设于所述磁间隙；
10.所述定子包括两个所述磁体，所述动子包括所述扁平线圈。
11.可选地，所述磁体组设置为至少两组，两组所述磁体组在所述按键的移动方向上布设，两组所述磁体组位于所述磁间隙同一侧的磁体的极性反向设置，以使得所述磁间隙在对应所述两组磁体组处的磁场方向相反；
12.所述扁平线圈在所述按键的移动方向上的两个相对设置的边、对应处在所述两组磁体组对应的所述磁间隙中。
13.可选地，所述壳体包括多个侧部，多个所述侧部围合形成沿所述按键的移动方向延伸设置的安装通道，多个所述侧部包括呈相对设置的第一侧部和第二侧部，所述按键组件沿所述按键的移动方向可滑动地设于所述安装通道；
14.所述磁体结构和所述扁平线圈在所述第一侧部和所述第二侧部之间层叠设置。
15.可选地，所述按键结构还包括安装架，所述安装架沿所述按键的移动方向可滑动地设于所述安装通道，以具有露设于所述安装通道外的第一端和位于所述安装通道内的第二端，所述第一端与所述按键组件连接，所述第二端形成有安装槽，所述安装槽用以容置所述动子。
16.可选地，所述安装槽为环形槽，所述扁平线圈卡持于所述环形槽内。
17.可选地，所述壳体包括与所述磁体结构对应设置的磁轭。
18.可选地，所述按键结构还包括控制器、位移传感器和供电模块，所述位移传感器用以检测所述按键组件的位移信号，所述控制器与所述位移传感器和所述供电模块电性连接，以根据所述位移信号控制所述供电模块的电流大小和电流方向。
19.可选地，所述按键结构还包括复位件，用以在所述按键组件活动时，与所述动子共同作用于所述按键组件。
20.本实用新型还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述的按键结构，所述按键结构包括：
21.壳体；
22.按键组件，沿按键的移动方向可滑动地设于所述壳体；
23.弹性件，其一端与所述按键组件连接，另一端与所述壳体连接；以及，
24.直线驱动组件，包括固定设于所述壳体内的定子、以及沿所述按键的移动方向滑动设于所述壳体内的动子，所述动子与所述按键组件驱动连接，其中，所述定子和所述动子其中之一为扁平线圈，另一为磁体结构，所述磁体结构形成有磁场，所述扁平线圈处在所述磁场。
25.可选地，所述电子设备包括游戏操作装置或者移动终端设备。
26.本实用新型提供的技术方案中，当用户手指需要按压操作所述按键的时候，所述弹性件产生的弹力反馈给用户手指，并且提供所述按键组件复位的复位力，当在按压所述按键组件的操作过程中，弹性件的反馈力和弹性件的形变量有关，当需要模拟虚拟的反馈力和按键的活动行程无直接联系时，通过将动子和定子中的一个设置为扁平线圈，另一个设置为磁体结构，所述扁平线圈处于所述磁体结构产生的磁场中，所述扁平线圈在通电状态下，所述扁平线圈和所述磁体结构之间产生相互作用的电磁力，从而反馈到所述动子上，和所述弹性件产生的弹力共同形成的合力反馈到用户手指，并且所述扁平线圈为扁平设置，所述直线驱动组件的整体结构在满足力反馈效果的前提下，能够实现扁平化及小型化超薄设计，适配不同类型手柄的应用需求，以解决现有的按键结构单体占用空间大，难以小型化的问题。
附图说明
27.为了更清楚地说明本实用新型实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
28.图1为本实用新型提供的按键结构一实施例的零部件爆炸示意图；
29.图2为图1中的按键结构的平面示意图；
30.图3为图2中a-a截面部分示意图。
31.附图标号说明：
[0032][0033][0034]
本实用新型目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0035]
下面将结合本实用新型实施例中的附图，对本实用新型实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本实用新型的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本实用新型中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本实用新型保护的范围。
[0036]
需要说明，若本实用新型实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0037]
另外，若本实用新型实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本实用新型要求的保护范围之内。
[0038]
目前，家用游戏设备为提升用户体验，在游戏控制手柄设备(包含传统游戏手柄及ar/vr新型手持式手柄等)上设计了力反馈装置，增加了多种力反馈模式，以实现游戏内容与玩家的交互，模拟真实力反馈效果。而现有力反馈的方案是使用传统压缩弹簧与普通转子电机带动齿轮箱配合实现转轴式力反馈效果，单体占用空间大，模组结构复杂，难以小型化。
[0039]
为了解决上述问题，本实用新型提供一种按键结构100，图1至图3为本实用新型提供的按键结构100的具体实施例。
[0040]
请参阅图1至图2，所述按键结构100包括壳体1、按键组件和直线驱动组件4，所述按键组件2沿按键的移动方向可滑动地设于所述壳体1；所述直线驱动组件4包括固定设于所述壳体1内的定子41、以及沿所述按键的移动方向滑动设于所述壳体1内的动子42，所述动子42与所述按键组件2驱动连接，其中，所述定子41和所述动子42其中之一为扁平线圈
421，另一为磁体结构，所述磁体结构形成有磁场，所述扁平线圈421处在所述磁场。
[0041]
本实用新型提供的技术方案中，当用户手指需要按压操作所述按键的时候，当需要模拟虚拟的反馈力大小和按键的活动行程无直接线性关系时，可以通过将动子42和定子41中的一个设置为扁平线圈421，另一个设置为磁体结构，所述扁平线圈421处于所述磁体结构产生的磁场中，所述扁平线圈421在通电状态下，所述扁平线圈421和所述磁体结构之间产生相互作用的安培力，从而反馈到所述动子42上，并且所述扁平线圈421为扁平设置，所述直线驱动组件4的整体结构在满足力反馈效果的前提下，能够实现扁平化及小型化超薄设计，适配不同类型手柄的应用需求，以解决现有的按键结构100单体占用空间大，难以小型化的问题。
[0042]
进一步地，所述按键结构还包括复位件，用以在所述按键组件活动时，与所述动子共同作用于所述按键组件，所述复位件可以是弹性件3，所述弹性件3产生的弹力反馈给用户手指，并且提供所述按键组件2复位的复位力，当在按压所述按键组件2的操作过程中，弹性件3的反馈力和弹性件3的形变量有关，此时所述弹性件3产生的弹力和安培力共同形成的合力反馈到用户手指。
[0043]
具体地，请参阅图3，在本实施例中，所述磁体结构包括磁体组41a，所述磁体组41a包括两个磁体，两个所述磁体之间形成磁间隙，所述扁平线圈421设于所述磁间隙，所述定子41包括两个所述磁体411，所述动子42包括所述扁平线圈421。在所述扁平线圈421通以交流电时，处在所述磁间隙中的所述扁平线圈421的一部分将产生安培力，具体可以根据左手定则进行判断：伸开左手，使拇指与其他四指垂直且在一个平面内，让磁感线从手心流入，四指指向电流方向，大拇指指向的就是安培力方向(即导体受力方向)。由此可以得出在磁场中扁平线圈421所受到力的作用的方向，当需要增大反馈力的阻碍感时，可将所述扁平线圈421内的电流方向设置为其产生的安培力朝向用户手指的方向，当需要有泄力感时，可将所述扁平线圈421内的电流方向设置为其产生的安培力背向用户手指的方向。
[0044]
需要说明的是，因安培力是磁体和通电导线之间相互作用而产生的力，可以理解的是，请参阅图3，所述定子41可以是包括两个所述磁体411，所述动子42包括所述扁平线圈421，当两个所述磁体411固定于所述壳体1的时候，所述扁平线圈421被安培力驱动活动，当然，当所述扁平线圈421固定于所述壳体1的时候，安培力作用于两个所述磁体411，所述扁平线圈421可以认定为所述定子41，两个所述磁体411可以理解为所述动子42。
[0045]
进一步地，因所述扁平线圈421在横截面上的两个部分的导线的电流方向反向设置，为了使得反馈力的力度有较大的区间值，能够充分满足用户的体验感，在本实施例中，所述磁体组41a设置为至少两组，两组所述磁体组41a在所述按键的移动方向上布设，两组所述磁体组41a位于所述磁间隙同一侧的磁体的极性反向设置，以使得所述磁间隙在对应所述两组磁体组41a处的磁场方向相反，所述扁平线圈421在所述按键的移动方向上的两个相对设置的边、对应处在所述两组磁体组41a对应的所述磁间隙中。这样所述扁平线圈421在所述按键的移动方向上的两个相对设置的边都能够同时感应到同方向的安培力，使得所述反馈力的理论值增大了一倍。当然，调节反馈力的大小，除了可以设置更多的所述磁体组41a和所述扁平线圈421之外，还可以改变所述扁平线圈421的电流值，当电流值越大，安培力越大，反之安培力越小。
[0046]
具体地，为了配合所述扁平线圈421的扁平化和超薄化设计，请参阅图3，在本实施
例中，所述壳体1包括多个侧部，多个所述侧部围合形成沿所述按键的移动方向延伸设置的安装通道，优选地，所述安装通道的横截面的形状为长方形，多个所述侧部包括呈相对设置的第一侧部11和第二侧部12，所述按键组件2沿所述按键的移动方向可滑动地设于所述安装通道，所述磁体结构和所述扁平线圈421在所述第一侧部11和所述第二侧部12之间层叠设置，使得所述按键结构100在厚度方向上结构紧凑，适合不同类型的手柄扳机的需求。
[0047]
具体地，在本实施例中，所述按键结构100还包括安装架，所述安装架沿所述按键的移动方向可滑动地设于所述安装通道，以具有露设于所述安装通道外的第一端和位于所述安装通道内的第二端，所述第一端与所述按键组件2连接，通过设置所述安装架，可以使得所述按键组件2在所述按键的移动方向上获得更大的活动行程，使得用户操作体验感更强，并且在所述第二端形成有安装槽51，所述安装槽51用以容置所述扁平线圈421，当所述扁平线圈421受到安培力的驱动时，所述扁平线圈421对所述安装槽51的侧壁施加作用力，从而实现所述按键组件2的磁力驱动的力反馈。
[0048]
进一步地，为了实现尽可能的超薄化，在本实施例中，所述安装槽51为环形槽，所述扁平线圈421卡持于所述环形槽内，通过所述环形槽的周壁对所述扁平线圈421的周侧进行卡持，在保证所述安装架的强度的情况下，所述环形槽可以设置得与所述扁平线圈421同等高度尺寸，或是尺寸更小，以实现扁平化。
[0049]
因所述磁体结构具有磁场，为了使得所述磁体结构产生的磁场能够最大能效的作用于所述扁平线圈421，在本实施例中，所述壳体1包括与所述磁体结构对应设置的磁轭，因磁轭的导磁率较高，能够约束所述磁场，以使得所述磁体结构的磁场能够发挥较大的能效。
[0050]
在本实施例中，所述按键结构100还包括控制器、位移传感器和供电模块，所述供电模块用以给所述扁平线圈421提供不同大小和不同电流方向的电流，所述位移传感器用以检测所述按键组件2的位移信号，所述控制器与所述位移传感器和所述供电模块电性连接，以根据所述位移信号控制所述供电模块的电流大小和电流方向。
[0051]
在实际应用中，用户在游戏使用时，扣动扳机，按压所述按键组件2进行进行游戏操作，例如假定为赛车游戏操作时，当游戏内的汽车处于静止状态时，游戏的信息不产生电流，此时用户按压下所述按键组件2后，感受到的反馈力即为所述弹性件3产生的复位弹力；当汽车在开动时，此时在游戏场景中的阻力较小，所述供电模块提供的电流为负向电流，负向电流通过所述扁平线圈421，并与所述磁体结构之间产生的安培力方向与前述的排斥力方向相反，用户感受的反馈力为复位弹力减去安培力的合力，即用户感受到的游戏反馈力也较小，比较容易开动；同理，当汽车撞上障碍时，此时所述供电模块提供的电流为正向电流，安培力方向与复位弹力方向相同，因此用户感受到的游戏反馈力为复位弹力与安培力之和，此时对应游戏内容反馈力变大，难以开动。
[0052]
本实用新型还提供一种电子设备，所述电子设备可以是游戏手柄，可以是游戏机、游戏操作装置或者移动终端设备等，该电子设备包括所述按键结构100，该按键结构100的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0053]
以上所述仅为本实用新型的优选实施例，并非因此限制本实用新型的专利范围，凡是在本实用新型的实用新型构思下，利用本实用新型说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本实用新型的专利保护范围内。