CN107971199A - 相控电磁定向振动装置 - Google Patents

Abstract

本发明涉及的相控电磁定向振动装置，包括以下部分：外壳、振动体、弹性结构、电磁铁阵列、控制线路板、底座，所述振动体通过弹性结构固定在外壳内，电磁铁阵列与控制线路板安装在底座上，振动体覆盖于电磁铁阵列上方；所述控制线路板通过改变每一个阵列电磁铁的电流相位，控制电磁铁阵列的磁力变化角度，实现振动体在磁场内特定角度的振动；所述控制线路板通过改变阵列电磁铁的电流波形，控制振动往复过程中磁力的变化速度，实现振动体的单向振动。本发明通过控制电磁铁阵列的电流相位和波形，控制振动体在磁场内特定角度和方向的定向振动，能够灵活控制振动的角度、方向、频率、强度，使振动装置的应用方式更加多样，运用在电子设备上就能实现信息更准确的体感反馈，拓展电子设备的人机沟通渠道，使人机交互更加迅速、更人性化、智能化。

Description

相控电磁定向振动装置

技术领域

本发明涉及一种振动装置，特别是涉及一种相控电磁定向振动装置。

背景技术

现有的振动装置局限于简单的往复振动，振动力度在两个往复运动方向上没有差异，不能形成单向振动，振动角度固定不变，不能按照需要灵活地控制或改变，在实际应用中有很多局限性。在电子设备中作为体感交互反馈装置时，能反馈的信息量十分有限，无法传递指向明确的信息与体感反馈。

发明内容

本发明的目的是针对上述现有技术的不足，而设计的一种相控电磁定向振动装置，通过控制电磁铁阵列的电流相位和波形，控制振动体在磁场内特定角度和方向的定向振动，能够对振动的角度、方向、频率、强度进行更准确的控制，使振动装置的应用方式更加多样，运用在电子设备上就能形成信息更准确的体感反馈，拓展电子设备的人机沟通渠道，使人机交互更加迅速、更人性化、智能化。

为了达到上述目的，本发明采用以下技术方案。

一种相控电磁定向振动装置，包括以下部分：外壳、振动体、弹性结构、电磁铁阵列、控制线路板、底座，所述振动体通过弹性结构固定在外壳内，电磁铁阵列与控制线路板安装在底座上，振动体覆盖于电磁铁阵列上方；所述控制线路板通过改变每一个阵列电磁铁的电流相位，控制电磁铁阵列的磁力变化角度，实现振动体在在磁场内特定角度的振动；所述控制线路板通过改变阵列电磁铁的电流波形，控制振动往复过程中磁力的变化速度，实现振动体的单向振动。

振动体通过弹性结构固定在外壳内，弹性结构能以任意角度变形和复位，使振动体可以在任意角度进行往复振动。

振动体采用铁、钴、镍等磁性材料制成，覆盖于对应的电磁铁阵列上方，受电磁铁阵列磁场的磁力作用，沿着电磁铁阵列的磁力变化角度在磁场中振动。

相控电磁定向振动装置，通过控制阵列中电磁铁的电流相位、波形、频率、强度，改变电磁铁阵列的磁力角度、方向、频率、强度，控制受磁力影响的振动体振动角度、方向、频率、强度。

一种相控电磁定向振动装置，由多个电磁铁组成电磁铁阵列，通过改变电磁铁阵列中每个电磁铁的电流相位，控制每个电磁铁磁力增强与减弱的变化顺序，在整个电磁铁阵列中产生按特定角度变化的磁力，自由调整电磁铁阵列的磁力变化角度。

电磁铁阵列由多个可独立控制的电磁铁，有规律地排列成与振动体对应的阵列磁场，组成电磁铁阵列的每个电磁铁，都可以通过移相器独立控制其电流相位。

通过控制阵列中所有电磁铁的电流相位，调整阵列中每个电磁铁磁力增强与减弱的变化顺序，以特定角度的电磁铁为中心，按照离开中心电磁铁的半径距离，依次控制其周围电磁铁的电流相位，形成以中心电磁铁为中点，垂直于周围相同相位角的电磁铁依次形成的磁力面，逐次增强与减弱的电磁力变化，在整个电磁铁阵列磁场中形成按特定角度变化的磁力。

一种相控电磁定向振动装置，通过调整电磁铁的电流波形上升与下降的速度差，控制振动往复过程中磁力变化的速度，影响振动体在磁场中振动过程的往复速度，实现振动体的单向振动。

振动往复过程中磁力增大和减小的变化速度一快一慢，受此影响的振动体震动往复速度也一快一慢，形成振动力度趋向于往复中速度更快一边的单向振动；振动往复过程中的磁力增大和减小速度相同时，振动体在振动过程中的往复速度也相同，形成没有明确振动方向的双向振动。

电磁铁的电流波形为锯齿波时，处于波形中电流斜向上升的过程中，电磁铁的磁力逐渐增大，振动体在磁力作用下向一个方向逐渐移动；当处于波形中电流突然降低的过程时，电磁铁的磁力随之骤降，振动体在磁力作用下向相反方向快速移动，振动体在锯齿波控制的磁力作用下，在往复震动的两个方向上，一边缓慢运动，另一边相对快速运动，不断往复形成趋向于磁力骤降一边的单向振动。

电磁铁的电流波形为倒锯齿波时，处于波形中电流突然上升的过程时，电磁铁的磁力随之骤升，振动体在磁力作用下向一个方向快速移动；当处于波形中电流斜向下降的过程中，电磁铁的磁力逐渐减小，振动体在磁力作用下向相反方向逐渐移动，振动体在倒锯齿波控制的磁力作用下，在往复震动的两个方向上，一边快速运动，另一边相对缓慢运动，不断往复形成与锯齿波控制的振动相反，趋向于磁力骤升一边的单向振动。

由于采用了如上技术方案，本发明具有如下有益效果和特点。

1、本发明通过控制电磁铁阵列的电流相位和波形，控制振动体在磁场内特定角度和方向的定向振动，无机械旋转部件，控制方便结构简单，易于实现小型化。

2、能够全面灵活地控制振动的角度、方向、频率、强度，可以满足各种不同设备设施和实际应用对震动功能的需要，应用范围广、通用化程度高。

3、运用在电子设备上，能形成信息量更大、更准确的体感反馈，拓展电子设备的人机沟通渠道，使人机交互更加迅速、更人性化、智能化。

附图说明

图1为本发明相控电磁定向振动装置的结构组成示意图。

图2为本发明相控电磁定向振动装置的磁力角度变化示意图。

图3为本发明相控电磁定向振动装置的控制电流波形与控制电路示意图。

具体实施方式

为了使本发明实现的技术手段、特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合一种实施例的图示，进一步阐述本发明。

如图1所示，一种相控电磁定向振动装置，包括以下部分：外壳1、振动体2、底座3、控制线路板4、电磁铁阵列5、弹性结构6，所述振动体2通过弹性结构6固定在外壳1内，电磁铁阵列5与控制线路板4安装在底座3上，磁性材料振动体2为半球形壳体，覆盖于对应的半球面电磁铁阵列5上方；所述控制线路板4通过改变每一个阵列电磁铁5的电流相位，控制电磁铁阵列5的磁力变化角度，实现振动体2在磁场范围内指定角度的振动；所述控制线路板4通过改变阵列电磁铁5的电流波形，控制振动往复过程中磁力的变化速度，实现振动体2的单向振动。

如图2左图所示，左上图中：电磁铁阵列5的侧剖面，各电磁铁控制电流的相位不做移相处理，所有电磁铁的电流相位为相同的角度φ0，阵列电磁铁在控制电流的作用下同时产生磁力7，使震动体2在与电磁铁阵列5平行的整个面上，同时受到相同大小磁力7作用，振动体2受磁力7影响,垂直于电磁铁阵列5上下振动；左下图中：电磁铁阵列5的侧剖面，各电磁铁控制电流的相位，按照距离最右侧电磁铁的远近，分别设定为角度按一定值依次递增的相位角φ0、φ1、φ2、φ3、φ4，最右侧电磁铁相位角φ0，距离相同的相邻电磁铁相位角φ1，更远距离的电磁铁相位角依次递增为φ2、φ3、φ4，整个电磁铁阵列5的磁力7以最右侧电磁铁为中点，垂直于周围相同相位角（φ1、φ2、φ3、φ4）的电磁铁依次形成的磁力面而增减变化，振动体2受磁力7影响以这个角度往复振动。

如图2右图所示，分别从侧剖面、立面、俯视面，显示了多个电磁铁排列组成的半球面电磁铁阵列5，以一个指定角度的电磁铁为中心，按照距离中心电磁铁的远近，分别设定为角度按一定值依次递增的相位角φ0、φ1、φ2、φ3、φ4，按照相位角控制的电流，在电磁铁阵列5表面形成以相位角为φ0的电磁铁为中心，垂直于相同相位角（φ1、φ2、φ3、φ4）的电磁铁依次形成的磁力面，按照指定角度增减变化的磁力7。

如图3所示，左上图中：当电磁铁的电流波形中电流升高与降低速度一致，比如成正弦波或方波12时，电磁铁磁力增大和减小的速度一致，受磁力影响的振动往复速度也一致，形成没有特定方向的双向往复振动；左中图中：当电磁铁电流波形呈锯齿波13时，处于波形中电流斜向上升的过程15中，电磁铁的磁力逐渐增大，振动体在磁力作用下向一个方向逐渐移动，当处于波形中电流突然降低的过程16时，电磁铁的磁力随之骤降，振动体在磁力作用下向相反方向快速移动，振动体在锯齿波13控制的磁力作用下，在往复震动的两个方向上，一边缓慢运动，另一边相对快速运动，不断往复形成趋向于磁力骤降一边的单向振动；左下图中：电磁铁的电流波形为倒锯齿波14时，处于波形中电流突然上升的过程17时，电磁铁的磁力随之骤升，振动体在磁力作用下向一个方向快速移动；当处于波形中电流斜向下降的过程18中，电磁铁的磁力逐渐减小，振动体在磁力作用下向相反方向逐渐移动，振动体在倒锯齿波14控制的磁力作用下，在往复震动的两个方向上，一边快速运动，另一边相对缓慢运动，不断往复形成与锯齿波13控制的振动相反，趋向于磁力骤升一边的单向振动。

如图3所示，右图中：控制线路板按照振动控制10的需求，通过电流波形控制9改变每个电磁铁5的电流波形，控制整个电磁铁阵列磁力7的强度、频率、方向；通过移相器控制11调整每个电磁铁5对应的移相器8，改变每个电磁铁5的电流相位，调整整个电磁铁阵列的磁力7变化角度，控制在磁力7作用下的振动体，按照振动控制10的要求，在指定角度上按照需求的强度、频率、方向往复振动。

以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (9)

1.一种相控电磁定向振动装置，包括以下部分：外壳、振动体、弹性结构、电磁铁阵列、控制线路板、底座，所述振动体通过弹性结构固定在外壳内，电磁铁阵列与控制线路板安装在底座上，振动体覆盖于电磁铁阵列上方；所述控制线路板通过改变每一个阵列电磁铁的电流相位，控制电磁铁阵列的磁力变化角度，实现振动体在磁场内特定角度的振动；所述控制线路板通过改变阵列电磁铁的电流波形，控制振动往复过程中磁力的变化速度，实现振动体的单向振动。

2.如权利要求1所述的相控电磁定向振动装置，其特征在于，所述振动体通过弹性结构固定在外壳内，可以在任意角度进行往复振动。

3.如权利要求1所述的相控电磁定向振动装置，其特征在于，所述振动体覆盖于电磁铁阵列上方，按照电磁铁阵列的磁力变化角度在磁场中振动。

4.如权利要求1所述的相控电磁定向振动装置，其特征在于，所述相控电磁定向振动装置，通过控制阵列中电磁铁的电流相位、波形、频率、强度，控制振动体的振动。

5.一种相控电磁定向振动装置，由多个电磁铁组成电磁铁阵列，通过控制电磁铁阵列中每个电磁铁的电流相位，调整电磁铁阵列的磁力变化角度。

6.如权利要求5所述的相控电磁定向振动装置，其特征在于，所述电磁铁阵列，由多个可独立控制的电磁铁，有规律地排列成与振动体对应的阵列磁场。

7.如权利要求5所述的相控电磁定向振动装置，其特征在于，所述电磁铁阵列，通过控制阵列中所有电磁铁的电流相位，在磁场中形成按特定角度变化的磁力。

8.一种相控电磁定向振动装置，通过控制电磁铁的电流波形上升与下降的速度差，调整振动往复过程中磁力变化的速度，实现振动体的单向振动。

9.如权利要求8所述的相控电磁定向振动装置，其特征在于，所述振动往复过程中磁力增大和减小的速度一快一慢，受此影响的振动体震动往复速度一快一慢，形成趋向于往复过程中速度更快一边的单向振动。