一种升降装置和电子设备的制作方法

本申请涉及到电子设备技术领域，尤其涉及到一种升降装置和电子设备。

背景技术：

现阶段，大屏幕尺寸广泛应用在电子设备中，受制于电子设备的整体尺寸限制，屏幕的尺寸大小也受到了一定的限制。例如，手机的正面通常会设置显示屏、摄像头、扬声器等部件，由于摄像头及扬声器也需要占用一定的空间，因此，屏幕的尺寸会受到一定的限制。

为了进一步加大屏幕尺寸，现有市场上有些厂家将摄像头设置在手机的内部，以在手机的正面腾退出一定的空间用于放置屏幕，因此，在一定程度上能够提升屏幕的尺寸。其中，摄像头一般通过升降的方式伸出手机，或者缩入手机内部。例如，有些厂家的摄像头能够由手机的顶部伸出，当不需要使用摄像头时，驱动摄像头缩入手机内部，但是，当电机在驱动摄像头升降时会产生较大的噪音，为了掩盖该噪音，现阶段通常会在摄像头升降时播放音乐以掩盖噪音，但是这种方式并不能从根本上降低摄像头升降时所产生的噪音，同时，在较安静的环境中，用户不希望手机发出任何声音，因此，不利于提升用户的使用体验。

技术实现要素：

本申请的目的在于提供了一种升降装置，该升降装置应用在电子设备例如手机中，用于使摄像头实现升降动作。

上述目标和其他目标将通过独立权利要求中的特征来达成。进一步的实现方式在从属权利要求、说明书和附图中体现。

第一方面，本申请提供了一种升降装置，该升降装置应用在电子设备中，用于使摄像头实现升降动作。该升降装置包括支架、电机、摄像头支架和传动机构；其中，支架为非金属材料的注塑件；电机设置于所述支架；摄像头支架可滑动地设置于所述支架；传动机构与所述电机和所述摄像头支架传动连接；其中，所述电机用于通过所述传动机构驱动所述摄像头支架相对所述支架滑动。支架为非金属材料的注塑件，因此，具有制作成本低、生产速率高、形状及精度容易控制的优势；从而很大程度上提升了产品的竞争力。另外，由于支架采用非金属材料，因此，利于实现支架的轻量化，有助于降低电子设备的重量；同时，由于非金属材料中可以提供更好的抗震性能，因此，可以减弱电机在运行时震动的传递，进而降低升降装置在运行时的噪音。

在具体实施时，支架的材质可以为：聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、橡胶中的至少任意一种。在具体制备时，可以采用注塑成型工艺对支架进行制作；即，可以将熔融状态的注塑材料注入注塑模具中进行成型；采用注塑成型的方式可以提升支架的制作效率和质量。

另外，电机可以通过粘结剂粘接在支架上；通过粘接的方式可以很大程度上提升升降装置的装配效率；例如，在具体装配时，可以将电机放置在支架上相应的安装位置后，采用粘结剂对电机和支架进行粘接；装配过程简单、不易出错，从而能够很大程度上提升装配效率和良品率，同时，还便于实现自动化装配。

在具体实施时，所述粘结剂的材质为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯中的至少任意一种。其中，粘结剂的熔点可以低于支架的熔点，以避免高温的粘结剂对支架的形状结构产生不良影响。

在本申请提供的一个实施方式中，所述传动机构包括相互螺接的丝杠和滑动架；所述丝杠与所述电机的输出轴联结；所述滑动架与所述摄像头支架连接；其中，所述电机驱动所述丝杠转动时，所述滑动架带动所述摄像头支架沿所述丝杠的轴心方向移动。

在具体实施时，滑动架上可以设置有与丝杠相螺接的螺纹结构，当丝杠转动时，滑动架沿丝杠的轴心方向移动，从而带动摄像头支架沿丝杠的轴心方向移动。

另外，为了避免当摄像头受外力时对升降装置中的结构件或电机造成损害，所述传动机构还包括弹性件；所述滑动架和所述摄像头支架通过所述弹性件连接。具体的，当摄像头受外力时，可通过弹性件的形变来吸收该外力，从而避免升降装置中的结构件受力过大而损坏，同时也能避免电机因负载过大而烧毁。

在本申请提供的另一实施方式中，所述传动机构还包括滑杆，所述滑杆设置于所述支架，且所述滑杆的轴心与所述丝杠的轴心平行；所述滑动架和所述摄像头支架均与所述滑杆滑动连接。这种结构设置，有助于提高滑动架和摄像头支架在移动过程中的平稳性，同时，也能防止滑动架相对丝杠转动，从而有助于提供传动效率。

第二方面，本申请还提供了一种电子设备，包括壳体、摄像头和上述任意一种所述的升降装置；所述支架设置于所述壳体，所述摄像头设置于所述摄像头支架。

在具体实施时，为了降低升降装置传递至壳体中的震动，可以在支架与壳体之间设置吸震材料；其中，吸震材料可以有效降之间与壳体之间震动的传递；同时还能够吸收电机在运行时所产生的噪音，进而能够提升用户的使用感受。

为了提升摄像头在动作时的稳定性，本申请提供的实施例中，电子设备还包括定位件，所述定位件固定在所述壳体内，所述摄像头具有滑槽；其中，所述定位件可滑动地设置在所述滑槽内，所述滑槽的长度方向与所述摄像头的滑动方向平行。通过这种方式，可以有效避免摄像头相对电子设备壳体产生晃动，从而提升了摄像头在动作时的平稳性。

附图说明

图1为本申请一实施例提供的升降装置的结构示意图；

图2为本申请一实施例提供的升降装置的分解图；

图3为本申请另一实施例提供的升降装置的部分结构示意图；

图4为本申请另一实施例提供的摄像头的结构示意图；

图5为本申请实施例提供的升降装置与摄像头连接后的结构示意图；

图6为本申请实施例提供的电子设备的结构示意图；

图7为本申请实施例提供的电子设备的另一种结构示意图；

图8为本申请实施例提供的步进电机系统的结构框图；

图9为本申请实施例提供的步进电机的剖面结构示意图；

图10为本申请实施例提供的步进电机的局部结构示意图；

图11为本申请实施例提供的步进电机结构示意图；

图12为本申请实施例提供的步进电机处于第一旋转状态时的结构示意图；

图13为本申请实施例提供的步进电机处于第二旋转状态时的结构示意图；

图14为本申请实施例提供的步进电机处于第三旋转状态时的结构示意图；

图15为本申请实施例提供的a相电流的一个细分波形；

图16为本申请实施例提供的a相电流的另一个细分波形；

图17为本申请实施例提供的a相电流的另一个细分波形；

图18为本申请实施例提供的a相电流的波形图；

图19为本申请实施例提供的h桥电路的示意图。

具体实施方式

以下实施例中所使用的术语只是为了描述特定实施例的目的，而并非旨在作为对本申请的限制。如在本申请的说明书和所附权利要求书中所使用的那样，单数表达形式“一个”、“一种”、“所述”、“上述”、“该”和“这一”旨在也包括例如“一个或多个”这种表达形式，除非其上下文中明确地有相反指示。还应当理解，在本申请以下各实施例中，“至少一个”、“一个或多个”是指一个、两个或两个以上。术语“和/或”，用于描述关联对象的关联关系，表示可以存在三种关系；例如，a和/或b，可以表示：单独存在a，同时存在a和b，单独存在b的情况，其中a、b可以是单数或者复数。字符“/”一般表示前后关联对象是一种“或”的关系。

在本说明书中描述的参考“一个实施例”或“一些实施例”等意味着在本申请的一个或多个实施例中包括结合该实施例描述的特定特征、结构或特点。由此，在本说明书中的不同之处出现的语句“在一个实施例中”、“在一些实施例中”、“在其他一些实施例中”、“在另外一些实施例中”等不是必然都参考相同的实施例，而是意味着“一个或多个但不是所有的实施例”，除非是以其他方式另外特别强调。术语“包括”、“包含”、“具有”及它们的变形都意味着“包括但不限于”，除非是以其他方式另外特别强调。为了方便理解本申请实施例提供的升降装置，下面首先说明一下其应用场景，该升降装置通常可以应用于电子设备，如手机、平板电脑或笔记本电脑等。但是无论采用哪种电子设备，其可以均包含本申请所公开的升降装置。

如今，考虑到电子设备(例如手机等)的便携性，电子设备的整体尺寸都不会设置的特别大，然而，为了提升用户的使用感受，通常会将屏幕的尺寸进行最大化设置；较大屏幕能够为用户提供更多的显示内容和更好的视觉效果，但是电子设备的正面除了设置屏幕以外还需要设置较多的其他功能部件。

以手机为例，手机的正面通常会设置显示屏、摄像头和扬声器，其中，用户可通过该摄像头实现自拍、视频通话等功能，为了避免摄像头对手机正面的空间占用，目前手机中开始应用可升降的摄像头，即摄像头能够通过升降装置实现升降动作；例如，当用户需要拍照、视频通话时，升降装置可控制摄像头从手机内部伸出，当不需要使用摄像头时，升降装置可控制摄像头缩入手机内部，但是升降装置在控制摄像头进行伸出、缩入等动作时，会产生较大噪音，对手机内部器件会产生影响，也降低了用户的使用感受，为此，本申请实施例提供了一种能够改善噪音问题的升降装置，从而能够降低对手机内部其他器件的负面影响，同时也可以提升用户的使用感受。

如图1和图2所示，在本申请提供的一个实施例中，升降装置10包括支架110、电机120、传动机构(图中未标示出)，其中，传动机构可以包括丝杠140和滑动架150等部件)以及摄像头支架130；其中，支架110用于将电机120或传动机构设置于电子设备的壳体上，摄像头支架130用于将摄像头设置于升降装置；电机120通过传动机构带动摄像头支架130实现升降动作，从而使得摄像头能够相对于电子设备实现升降动作；其中，在具体应用时，摄像头可以通过柔性印刷电路板(flexibleprintedcircuit，fpc)与电子设备中的电路板、电源、处理器等元件电连接，以实现电能以及电信号的传输。

在具体实施时，支架110可以为一体成型的注塑件，从而能够降低支架110的制作成本，同时也利于实现支架110的轻量化。在进行具体制作时，可将熔融状态的注塑材料注入注塑模具中进行成型。采用注塑成型的制作方式，可提高支架110的生产速率，也便于实现自动化生产，另外，支架110的形状及精度也能够得到很好的控制，从而能够保证支架110的品质。

其中，注塑材料的材质具体可以为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、橡胶等非金属材质，当然，也可以为上述两种及两种以上的混合物。

在将电机120设置在支架110上时，可采用多种方式。例如，在本申请提供的一个实施例中，可以采用粘结剂将电机120粘接在支架110上。采用这种方式可以在很大程度上提升装配效率，从而能够降低制作成本。另外，由于有些粘结剂会具有一定的弹性，因此，还能够降低噪音的传递，即电机120在运转时所产生的震动能够被粘结剂吸收，从而降低了传递至支架110上的震动；同时，由于支架110可以为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、橡胶等非金属材质，因此，也具有较好的吸震特性，从而可以降低整个升降装置的噪音。

通常情况下，电子设备中会设置有容纳腔来容纳该升降装置，因此，当升降装置在动作时所产生的震动会直接传递到电子设备中，而且很有可能和电子设备引发共振。为了避免升降装置在控制摄像头升降时所产生的震动直接传递到电子设备中，和电子设备引发共振的问题，如图6和图7所示，以手机为例，在本申请提供的一个实施例中，升降装置10与手机40的壳体410之间还可以设置有吸音材料50。

在一些实施例中，吸音材料50可以为泡棉、硅胶片等；例如，当吸音材料为泡棉时，可以设置在升降装置10与手机壳体410之间。当然，吸音材料也可以设置在电机120的外围或者其他结构件的外围，以进一步提升降噪效果。

另外，将支架110设置在电子设备内可采用多种方式。例如，可以采用螺钉；具体的，可以在支架上设置通孔或螺纹孔，在电子设备中设置螺纹孔或通孔；螺钉穿过通孔后与螺纹孔螺接，从而实现支架与电子设备之间的固定连接。

另外，还可以采用粘结剂将支架110粘接在电子设备内。采用这种方式可以在很大程度上提升装配效率，从而能够降低制作成本。另外，由于有些粘结剂会具有一定的弹性，因此，还能够降低噪音，即升降装置在动作时所产生的震动能够被粘结剂吸收，从而降低了传递至电子设备的震动。

在具体实施时，还可采用热固性胶水将支架110粘接在电子设备内；其中，该热固型胶水的具体材质可以为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。

另外，将电机120采用粘结剂固定在支架110上的时，粘结剂具体可以为热固型胶水；其中，该热固型胶水的具体材质可以为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯等。

由于采用热固型胶水将电机120固定在支架110上，因此，在此过程中需要对热固型胶水进行加热，在加热过程中可能会加速电机120内润滑油的流失；因此，在本申请提供的一个实施例中，在采用热固型胶水将电机120固定在支架110上后，工作人员可以对电机120进行补油，以提升电机120中运动部件之间的润滑效果，从而能够在一定程度上降低电机在运行时所产生的噪音。

其中，在一些实施例中，电机120可以通过传动机构使摄像头实现升降动作，其中，传动机构的具体结构设置可以为多种。如图1和图2所示，在本申请提供的一个实施例中，电机120可以通过丝杠螺母的传动形式实现摄像头支架的升降。

具体的，电机120的输出轴与丝杠140联结，当输出轴转动时带动丝杠140一同转动，丝杠140在转动时丝杠140与螺母之间相对旋转，从而驱动螺母沿丝杠140的轴向上做直线运动。

其中，在本申请提供的实施例中，该传动机构还可以包括滑动架150，螺母与滑动架构造为一体结构；具体来说，滑动架150上设置有用于与丝杠140相配合的螺纹结构，当电机120驱动丝杠140转动时，丝杠140与滑动架150之间可以相对转动，从而驱动滑动架150沿丝杠140的轴向上做直线运动。

为了保证滑动架150在运动时的平顺性，在另一些实施例中，传动机构还可以包括设置于支架110上的滑杆160；滑动架150上具有与滑杆160滑动配合的滑孔，滑杆160可滑动地穿设在滑动架150的滑孔内；其中，滑杆160的轴心与丝杠140的轴心相互平行且不同轴设置。

当电机120驱动丝杠140转动时，丝杠140与滑动架150之间相对转动，同时，在滑杆160的作用下，滑动架150仅能沿丝杠140或滑杆160的轴向上滑动而不能发生旋转，因此保证了滑动架150在滑动时的稳定性和平顺性。

在本申请提供的上述实施例中，丝杠140定位设置在支架110上，为了保证丝杠140的定位精度，如图2所示，丝杠140可通过轴承180设置于支架110上；另外，通过轴承180将丝杠140设置于支架110上，还能够降低丝杠140在转动时的摩擦阻力，同时，也能够降低丝杠140在转动过程中所产生的噪音。

在本申请提供的实施例中，摄像头支架130与滑动架150连接，当滑动架150升降时，可带动摄像头支架130进行升降动作。

其中，摄像头在伸出电子设备时，可能会受到外力的阻碍。例如，当摄像头在逐渐伸出电子设备时，可能会被用户的手部或者其他物体所阻挡，为了防止电机过载、升降装置的结构件发生损坏，在本申请提供的一个实施例中，传动机构还包括弹簧。

具体的，如图3所示，滑动架150与摄像头支架130之间可以通过弹簧170进行连接。在同时参照图1和图2，当需要将摄像头伸出电子设备内时，电机120转动，并通过丝杠140驱动滑动架150滑动，滑动架150通过弹簧170带动摄像头支架130滑动，从而将摄像头从电子设备内推出；在此过程中若摄像头受到阻碍而不能继续伸出，则弹簧170被压缩，同时滑动架150在电机的驱动下仍能继续滑动，从而可以保证电机及升降装置中结构件的安全性，防止电机过载和结构件受力过大而损坏的情况。另外，当摄像头在缩入电子设备内部时，可能会受到外力时而不能移动；例如，当用户握住摄像头防止其缩入电子设备内时，电机仍能驱动滑动架150滑动，此时，弹簧170被拉伸，从而也可以保证,电机及升降装置中结构件的安全性，防止电机过载和结构件受力过大而损坏的情况。

其中，为了保证摄像头支架130在滑动时的稳定性，该摄像头支架可滑动地设置于滑杆160上；摄像头支架130上具有与滑杆160相配合的滑孔。

如图4和图5所示，为了保证摄像头20在滑动时的稳定性，防止摄像头20相对电子设备晃动；在本申请提供的一个实施例中，电子设备中具有定位件30，摄像头20中设有滑槽210，该滑槽210与定位件30滑动配合，其中，滑槽210的长度方向与丝杠140或滑杆160的轴心平行；具体来说，当摄像头在电机120的驱动下进行升降动作时，该定位件30能够在滑槽210内相对摄像头20滑动；另外，该定位件30与滑槽210的左、右两个侧壁相抵或保持微小间隙，从而防止摄像头20相对该定位件30晃动。

另外，该定位件30与滑槽210的配合还能对摄像头20进行升降时的行程进行限制。例如，当摄像头伸出电子设备一定长度后，定位件30与滑槽210内下部的侧壁相抵，从而防止摄像头继续伸出；当摄像头缩入电子设备内部后，定位件30与滑槽210内上部的侧壁相抵，从而防止摄像头继续缩入。

在另一些实施例中，摄像头在进行升降时的行程还可以通过电机来控制。例如，在该电机可以为步进电机；由于步进电机是把电脉冲信号转换成机械角位移的元件，且一个电脉冲信号能够驱使步进电机转动一个步距角，因此，步进电机中转子转过的角度与电脉冲的个数呈正比关系，因此可以直接对脉冲信号数量的控制来控制步进电机中转子转过的角度，进而控制摄像头的行程。

具体的，如图8所示，在步进电机系统中一般包括控制器、驱动器以及步进电机等结构。其中，控制器用于向驱动器发生脉冲信号；在具体实施时，控制器可以为单片机、控制卡等，也可以为电子设备中的电源ic(powermanagementic)。驱动器的功能是把控制器所发的脉冲信号转换为角位移然后再发送给步进电机，以驱动步进电机转动。步进电机的运行速度与脉冲信号的频率呈正比，转子转过的角度与脉冲信号的数量呈正比。

如图9所示，在结构上，步进电机120可以由定子121和转子122两部分构成，其中，定子121和转子122均为磁性材料；例如，在本申请提供的一个实施例中，请参阅图11，转子122具有十个磁极，其中，十个磁极按照n极、s极间隔均匀分布；如图10所示，定子具有第一层爪极1211和第二层爪极1212，其中，第一层爪极1211的外周围设有控制绕组，记为a相绕组，当a相绕组通电后，第一层爪极1211中会产生交替的n、s磁极；第二层爪极1212的外周围设有控制绕组，记为b相绕组，当b相绕组通电后，第二层爪极1212中会产生交替的n、s磁极；当步进电机工作时，a相绕组、b相绕组同时通电，通过改变a相绕组、b相绕组的通电方向来改变n、s磁极的位置，从而驱动转子转动。

如图12所示，此时a相绕组通正向电流、b相绕组通正向电流。如图13所示，当a相绕组改为负向电流、b相绕组通正向电流时，第一层爪极1211中n、s磁极的位置产生替换，从而驱动转子122沿顺时针方向转动。如图14所示，当a相绕组通负向电流、b相绕组改为通负向电流时，第二爪极1212中n、s磁极的位置产生替换，从而继续驱动转子沿顺时针方向转动。

为了降低步进电机在运行时所产生的噪音，在本申请提供的一个实施例中，驱动器可以采用pwm细分技术对步进电机进行驱动。具体来说，就是使通过各控制绕组的电流由传统的矩形波变成阶梯上升或下降的波。即在0和最大值之间给定多个稳定的中间状态。

如图15所示，例举出了a相电流的一个细分波形；其中，im表示最大电流值。传统的脉冲电流要么为零，要么为最大值im。在本申请提供的实施例中，对脉冲电流进行细分，零到最大值被分成多段；如图16和图17所示，随着段数的增加，波形不断接近正弦波。在实际应用中，段数多从2到32之间或者更多。

通过这种方式可降低转子在转动时的震动，从而降低步进电机的噪音。

通常情况下，驱动器依靠步进电机中控制绕组的电感特性实现pwm电流调节。随着pwm控制开始，电源电压被加到电机绕组上，从而产生驱动电流。一旦电流达到设定值，驱动器中的h桥电路(请参阅图19)就会切换控制状态，使得输出电流衰减。在此过程中会造成电流的急剧衰减。如图18所示，由于im值大于该设定值，因此，在h桥电路的控制下，会造成电流的急剧衰减，从而可以增加转子的震动及噪音。为此，在本申请提供的实施例中，可以对最大电流值im进行减弱，使最大电流值im不大于该设定值，因此，不会造成电流的急剧衰减，从而还可以提升转子在转动时的平顺性，降低噪音。在具体实施时，可以通过大量实验来获得该最大电流值，例如电子设备中的电源ic可适当降低最大电流值的输出，从而提升转子在转动时的平顺性。

另外，步进电机在对摄像头进行升降驱动时，为了实现良好的升降效果，可以设置步进电机所产生的力矩相对摄像头在升降过程中受到的阻力的差值大一些。

具体的，摄像头在升降过程中受到的阻力包括但不限于为传动机构中的各组成部件在相互运动时所产生的摩擦阻力。例如，滑动架相对支架滑动时，滑动架与滑杆之间会存在一定的摩擦阻力；丝杠与滑动架相对转动时，也会产生一定的摩擦阻力。

通过上述设计，由于用于驱动步进电机动作的脉冲电流过大后，会加大电机产生的噪音。因此，在本申请提供的实施例中，对脉冲电流的最大值im进行合理降低，使得步进电机所产生的力矩略大于摄像头升降时受到的阻力，从而可以降低电机在运行时所产生的噪音。

当然，在具体实施时，还可以通过对h桥电路中的电阻r1的电阻值进行调整，或者同时对脉冲电流值im以及电阻r1进行调整，以实现降低电机运行时所产生的噪音的效果。

以上实施例中所用，根据上下文，术语“当…时”或“当…后”可以被解释为意思是“如果…”或“在…后”或“响应于确定…”或“响应于检测到…”。类似地，根据上下文，短语“在确定…时”或“如果检测到(所陈述的条件或事件)”可以被解释为意思是“如果确定…”或“响应于确定…”或“在检测到(所陈述的条件或事件)时”或“响应于检测到(所陈述的条件或事件)”。另外，在上述实施例中，使用诸如第一、第二之类的关系术语来区份一个实体和另一个实体，而并不限制这些实体之间的任何实际的关系和顺序。

在上述实施例中，可以全部或部分地通过软件、硬件、固件或者其任意组合来实现。当使用软件实现时，可以全部或部分地以计算机程序产品的形式实现。所述计算机程序产品包括一个或多个计算机指令。在计算机上加载和执行所述计算机程序指令时，全部或部分地产生按照本发明实施例所述的流程或功能。所述计算机可以是通用计算机、专用计算机、计算机网络、或者其他可编程装置。所述计算机指令可以存储在计算机可读存储介质中，或者从一个计算机可读存储介质向另一个计算机可读存储介质传输，例如，所述计算机指令可以从一个网站站点、计算机、服务器或数据中心通过有线(例如同轴电缆、光纤、数字用户线(dsl))或无线(例如红外、无线、微波等)方式向另一个网站站点、计算机、服务器或数据中心进行传输。所述计算机可读存储介质可以是计算机能够存取的任何可用介质或者是包含一个或多个可用介质集成的服务器、数据中心等数据存储设备。所述可用介质可以是磁性介质，(例如，软盘、硬盘、磁带)、光介质(例如，dvd)、或者半导体介质(例如固态硬盘solidstatedisk(ssd))等。

需要指出的是，本专利申请文件的一部分包含受著作权保护的内容。除了对专利局的专利文件或记录的专利文档内容制作副本以外，著作权人保留著作权。