CN108227911A - 包括用于使显示器变形的基于可移动磁体的致动器的电子设备及相关方法 - Google Patents

包括用于使显示器变形的基于可移动磁体的致动器的电子设备及相关方法 Download PDF

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CN108227911A CN201711234741.6A CN201711234741A CN108227911A CN 108227911 A CN108227911 A CN 108227911A CN 201711234741 A CN201711234741 A CN 201711234741A CN 108227911 A CN108227911 A CN 108227911A
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Abstract

本发明公开了包括用于使显示器变形的基于可移动磁体的致动器的电子设备及相关方法。本发明公开了一种电子设备，可包括设备外壳和由设备外壳携载的显示器。电子设备还可以包括被携载在设备外壳和显示器之间的致动器。致动器可包括具有致动器底部和从致动器底部向上延伸的侧壁的致动器主体，由致动器底部携载并向内与侧壁的相邻部分间隔开以限定沟道的第一引导构件，以及由侧壁携载的至少一个线圈。致动器还可以包括可在沟道内移动的磁体，以及耦接到磁体并且包括与第一引导构件协作的第二引导构件的致动器顶部。电子设备还可以包括控制器，控制器被配置为驱动至少一个线圈以使致动器底部和致动器顶部相对移动，从而使显示器变形。

Description

包括用于使显示器变形的基于可移动磁体的致动器的电子设 备及相关方法
技术领域
本公开涉及电子器件领域，并且更具体地讲，涉及触觉领域。
背景技术
触觉技术正在成为向用户输送信息的更受欢迎的方式。触觉技术，可以简单地将其称为触觉，是一种基于触感反馈的技术，该技术通过向用户施加相对量的力来刺激用户的触觉。
触觉设备或触觉致动器是向用户提供触感反馈的设备的示例。具体地讲，触觉设备或致动器可通过作为触觉设备的一部分的质量块的致动来向用户施加相对量的力。通过各种形式的触感反馈，例如生成的相对较长和较短的力的迸发或振动，可将信息输送给用户。
发明内容
本发明公开了一种电子设备，该电子设备可包括设备外壳和由该设备外壳携载的显示器。该电子设备还可以包括致动器，该致动器被携载在设备外壳和显示器之间。该致动器可包括具有致动器底部和从该致动器底部向上延伸的侧壁的致动器主体，由致动器底部携载并向内与侧壁的相邻部分间隔开以限定沟道的第一引导构件，以及由侧壁携载的至少一个线圈。该致动器还可以包括可在沟道内移动的磁体，以及耦接到该磁体并包括与第一引导构件协作的第二引导构件的致动器顶部。该电子设备还可以包括控制器，该控制器被配置为驱动至少一个线圈以使致动器底部和致动器顶部相对移动，从而使显示器变形。
该第一引导构件可包括例如其中具有通道的主体。该第二引导构件可包括被接收在主体的通道内的突出部。
该致动器还可以包括例如在主体的通道内携载的至少一个偏压构件。致动器顶部可包括顶板和位于顶板与磁体之间的间隔件。
致动器主体可包括含铁材料，例如含铁钢。致动器的侧壁可具有圆柱形形状。
至少一个线圈可包括例如铜。致动器顶部可包括含铁材料。
致动器顶部可包括磁性致动器顶部。磁体可包括永磁体。显示器可包括触摸显示器。
方法的一方面涉及一种将致动器耦接在设备外壳和电子设备的显示器之间的方法。该方法可包括形成具有致动器底部和从所述致动器底部向上延伸的侧壁的致动器主体，并定位由所述致动器底部携载并向内与所述侧壁的相邻部分间隔开以限定沟道的第一引导构件。该方法还可以包括定位由侧壁携载的至少一个线圈，定位可在沟道内移动的磁体，以及将致动器顶部耦接到磁体，使得第二引导构件与第一引导构件协作，并且使得在驱动至少一个线圈时使致动器顶部和致动器底部相对移动，从而使显示器变形。
附图说明
图1是根据一个实施方案的电子设备的透视图。
图2是图1的电子设备的示意框图。
图3是根据实施方案的致动器的透视的示意性剖视图。
图4是图3的致动器的侧面示意性剖视图。
图5是根据另一个施方案的致动器的侧面示意性剖视图。
图6是根据实施方案的示出未被驱动的致动器线圈的模拟磁通线的图。
图7是根据实施方案的示出致动器线圈未被驱动时的模拟磁通线的图。
图8是根据实施方案的示出致动器线圈未被驱动时的模拟磁通线的图。
图9是示出根据实施方案的越过致动器以及进入设备外壳的磁通泄漏的图。
图10是示出根据实施方案的具有不包括磁性或铁磁材料的致动器顶部时的xy轴平面中的模拟磁通泄漏的曲线图。
图11是示出具有图10的致动器顶部时的z轴平面中的模拟磁通泄漏的曲线图。
图12是示出根据实施方案的具有包括铁磁材料的致动器顶部时的xy轴平面中的模拟磁通泄漏的曲线图。
图13是示出具有图12的致动器顶部时的z轴平面中的模拟磁通泄漏的曲线图。
图14是示出根据实施方案的具有包括磁性材料或磁性致动器顶部时的xy轴平面中的模拟磁通泄漏的曲线图。
图15是示出具有图14的致动器顶部时的z轴平面中的模拟磁通泄漏的曲线图。
图16是根据实施方案的致动器的侧面示意性剖视图。
图17是图16的致动器的透视图。
图18是图16的致动器的透视剖视图。
图19是示出图16的致动器线圈未被驱动时的模拟磁通线的图。
图20是示出图16的致动器线圈被驱动时的模拟磁通线的图。
图21是模拟行程距离与图16的致动器的致动力的关系曲线图。
图22是根据实施方案的模拟行程距离与力的关系曲线图。
图23是根据包括复原偏压构件的实施方案的模拟行程距离与力的关系曲线图。
图24是根据实施方案的模拟行程距离与力的关系曲线图。
图25是根据实施方案的包括复原偏压构件的致动器的侧面示意性剖视图。
图26是根据实施方案的包括复原偏压构件的致动器的分解透视剖视图。
图27是根据实施方案的示出平面内复原力的磁体偏移与磁力的关系曲线图。
图28是根据另一个实施方案的包括致动器的示意性剖视图的电子设备的一部分。
图29是图28的致动器的一部分，示出了期望的磁通路径和不期望的磁通泄漏。
图30是根据实施方案的致动器的模拟磁通密度和磁通流线的图。
图31是根据实施方案的用于致动器的模拟平面内磁通密度的图。
图32是根据另一实施方案的致动器和含铁屏蔽体的示意性剖视图。
图33是根据另一个施方案的致动器的示意性剖视图。
图34是图33中的致动器的模拟平面内磁通密度的图。
图35是根据另一个施方案的致动器的示意性剖视图。
具体实施方式
现在将结合示出了本发明的优选实施方案的附图而在下文更全面地描述本发明。然而，本发明可以多种不同的形式体现，并且不应将本发明理解为受限于本文所述的实施方案。相反，提供这些实施方案是为了使得本公开为周密且完整的，并且将向本领域的技术人员充分地表达本发明的范围。在全文中，类似的编号指示类似的元件，并且使用右上角加撇和加多个撇以及以100为增量的数字来指示替代实施方案中的类似元件。
首先参考图1至图4，电子设备20包括设备外壳21和由该外壳携载的显示器22。控制器23也由设备外壳21携载。电子设备20例示性地具有移动无线通信设备的形式，诸如智能电话。然而，电子设备20可以是另一种类型的设备，例如平板电脑、膝上型计算机或可穿戴设备。
无线通信电路25(例如，蜂窝、WLAN蓝牙等)也被携载在设备外壳21内，并耦接到设备控制器23。无线通信电路25与设备控制器23协作，以执行至少一种无线通信功能，例如用于语音和/或数据。在一些实施方案中，电子设备20可不包括无线通信电路25。
显示器22也由设备外壳21携载，并耦接到控制器23。本领域的技术人员将理解的是，显示器22可例如是液晶显示器(LCD)，或者可以是另一种类型的显示器。显示器22可例如包括玻璃或其他材料，当对其施加局部力时可能会变形。本领域的技术人员将理解的是，显示器22还可以例如具有触摸显示器的形式，并且响应于用户输入或触摸。
电子设备20还可以包括由设备外壳21携载的附加的和/或其他类型的输入设备，例如按键开关。其他和/或附加输入设备可与控制器23协作以响应于其操作执行设备功能。例如，设备功能可包括将电子设备20开机或关机、通过无线通信电路25发起通信和/或执行菜单功能。
电子设备20还包括耦接在设备外壳21和显示器22之间的致动器30。致动器30包括具有致动器底部32和从该致动器底部向上延伸的侧壁33的致动器主体31。侧壁33例示性地具有圆柱形形状。侧壁33可具有另一种形状。致动器主体31可包括含铁材料，例如含铁钢。致动器主体31可包括其他和/或附加材料。例如，致动器底部32可包括铁磁材料或非铁磁材料，而侧壁33可包括铁磁材料。
致动器30还包括由致动器底部32携载并向内与侧壁33的相邻部分间隔开以限定沟道35的第一引导构件40。第一引导构件40包括其中具有通道42的主体41。
线圈36由侧壁33携载。更具体地讲，线圈36被携载在侧壁内并与其齐平。例如，线圈36可包括铜。线圈36可包括其他和/或附加材料。此外，虽然示出了单个线圈36，但是应当理解，致动器30可包括不止一个线圈。
磁体34可在沟道35内移动。例如，磁体34可例如是永磁体。本领域的技术人员将理解的是，磁体34可例如是NdFeB磁体，并且可在平面内被极化。当然，磁体34可以是另一种类型的磁体。虽然磁体34以单个磁体的形式示出，但是该磁体可以是多个磁段或主体的形式。
致动器30还包括耦接到磁体34的致动器顶部37。致动器顶部37例示性地包括顶板45和位于该顶板和磁体34之间的间隔件46。本领域的技术人员将理解的是，尺寸例如间隔件46的长度可变化。致动器顶部37还包括与第一引导构件40协作的第二引导构件44。包括第二引导构件44的致动器顶部37可例如包括含铁材料和/或可以是磁性的。致动器顶部37可包括其他和/或附加材料。致动器顶部37在概念上可以被认为是例如质量或力的撒布件。
第二引导构件44包括接收在主体41的通道42内的突出部47。本领域的技术人员将理解的是，第一引导构件40和第二引导构件44提供或限定可增加x轴和y轴方向上的稳定性的引导界面。第一引导构件40和第二引导构件44所提供的引导界面可例如被认为是摩擦引导界面。然而，第一引导构件40和第二引导构件44可限定无摩擦界面，在这种情况下，简要参考图5，偏压构件48’可被携载在主体41′的通道42′内。偏压构件48′例示性地具有弹簧的形式。然而，在主体41′的通道42’内可使用或携载其他类型的偏压构件48′。可使用附加偏压构件48′和/或该偏压构件可被定位在其他位置，例如位于致动器顶部37′和第一引导构件40′或侧壁33′和/或沟道35′之间。
应当理解，虽然示出了第一引导构件40和第二引导构件44的特定布置，但是可存在其他布置或引导技术，例如第二引导构件可具有突出部，并且第一引导构件可具有通道。当然，第一引导构件40和第二引导构件44可不包括通道和突出部，而是包括其他和/或附加引导件，例如轨道、引导构件等。
控制器23被配置为驱动线圈36以使致动器底部32和致动器顶部37相对移动，从而使显示器22变形。换句话讲，在操作中，当需要触感反馈时，控制器23驱动线圈36，使得致动器顶部37远离或朝向致动器主体31的底部32移动，以例如从显示器22的背面施加力而使其变形。如果控制器23驱动线圈36以使致动器底部32向致动器顶部37移动，从而使显示器变形，则可能期望将致动器顶部固定到显示器22，例如通过粘合剂或其他结合或固定技术。例如，当显示器22是触摸显示器的形式时，控制器23可驱动线圈36来移动致动器底部32和致动器顶部37，以基于来自触摸显示器的输入使显示器变形。
例如，控制器23可驱动线圈36来以所需频率移动致动器底部32和致动器顶部37，以生成所需的力和所需类型的触感反馈。本领域的技术人员将理解的是，由控制器23生成的用于驱动致动器30的波形确定触感反馈的类型(例如，反馈对用户的感觉如何)。例如，控制器23可驱动致动器来获得所需反馈(例如，轻击、振动)。控制器23还可以驱动致动器30来使显示器22变形，使得用户的手指放置在与致动器相邻的显示器上时，可通过变形感觉到好像有对应的输入设备一样(例如，按键开关)。因此，当显示器22是触摸显示器的形式时，与致动器30相邻的用户输入可执行例如“Home”按钮的功能。
参考图6至图8示出了模拟磁通线61、62、63。图6示出了线圈36不被驱动(即，线圈关闭)时的磁通线61，这导致磁体34上的净零值力。图7示出了线圈36被驱动(即，线圈接通)时的磁通线62，这导致磁体34上的净向上的力，该力使致动器底部32和致动器顶部37相对移动(即，使致动器底部和致动器顶部移动分开)。本领域的技术人员将理解的是，可从能量最小化来计算磁体上的力34。例如，Fz＝dU/dz，其中U＝积分(B2/2μ,dV)。图8示出了线圈36被驱动时的磁通线63，并且致动器顶部37相对于它在图7中的位置沿着其行进路径处于不同的位置。本领域的技术人员将理解的是，致动器30基于磁阻电机原理，而不是基于可例如作为音圈电机的基础的洛仑兹力。
如上所述以及如图6至图8中所示，由磁体34生成的磁场在三维空间中形成一个环，因此，场强可通过其磁通密度来表征。参考图9，磁通64的一部分可泄露到致动器30之外以及设备外壳21之外，从而可能影响可能对磁场敏感的附近的对象(例如，信用卡、起搏器)。因此，可能需要控制任何不期望的磁通泄漏。
为了解决磁通泄漏，在一些实施方案中，致动器顶部可以是磁性的或包括铁磁材料。参考图10和图11，示出了致动器顶部不包括磁性或铁磁材料时的xy轴和z轴平面中的模拟磁通泄漏。图12和图13示出了致动器顶部包括铁磁材料时的xy轴和z轴平面中的模拟磁通泄漏。应当注意，作为图12和图13中的模拟磁通线的基础的致动器相对于图10和图11中对应的模拟磁通泄漏被翻转或倒转。图14和图15示出了致动器顶部包括磁性材料(即，是基于磁体的)时的xy轴和z轴平面中的模拟磁通泄漏。
现在参考图16至图18，在另一个示例性实施方案中，示出了致动器30″的另一个实施方案。致动器30″可被携载在设备外壳21″内，其相对于先前描述的实施方案被颠倒或倒置。换句话讲，致动器顶部37″和磁体34″可相邻于设备外壳21″定位，而致动器主体31″、第一引导构件40″以及线圈36″与显示器22″相邻，以便相对于致动器顶部可移动。换句话讲，在概念上，致动器顶部37″可被认为是在设备外壳21″内静止的，并且致动器主体31″以及第一引导构件40″和线圈36″可被认为移动以使显示器22″变形。
此外，轴承插入件49″可被携载在第一引导构件40″的通道42″内。换句话讲，轴承插入件49″可被携载在通道42″内的第二引导构件44″和第一引导构件40″之间。轴承插入件49″在致动器30″的组装、操作期间或掉落时保持对准。致动器主体31″和第一引导构件40″可形成为单个或单一单元，或者可以是多个离散段的形式。
在本实施方案中的致动器顶部37″可限定底板，该底板可大于致动器主体31″并且可耦接到连接器26″，该连接器可以是柔性的并包括连接点27″(例如，焊接点)(图17和图18)。
另外参考图19和图20，分别示出了线圈36″关断和打开时的致动器30″的模拟磁通线。图21中的曲线图70″中的线71″示出了模拟行程与致动器30″的致动力(不包括摩擦)的关系。
现在参考图22中的曲线72″，致动器30″在自然状态下是不稳定的，特别是在z方向上，这可致使致动器底部32″和致动器顶部37″“咬合”在一起。线73″示出了线圈36″被启用时的行程与力之间的关系，并且线74″示出了线圈被禁用时的行程与力之间的关系。因此，可能期望添加复原偏压构件，例如弹簧，以将致动器偏压分开或向上偏压并限制向上行进范围。线75″表示期望的行程与力的关系。图23中的曲线图78″中的线76″和线77″分别表示线圈36″被启用和禁用时的行程与力的关系。复原偏压构件或弹簧提供向上偏压，使得在约+0.8mm处发生稳定的平衡。图24中的曲线图79″中的线80″示出了行程与力的关系，其中行程＝0对应于标称位置。在这种情况下，线圈36″和磁体34″在z轴方向上以中心对中心对准。
现在参见图25和图26，因此可能期望在几个位置中的任何一个或多个位置添加复原偏压构件83″′(例如，弹簧)。例如，复原偏压构件83″′可被添加到以下位置中的任何一个或多个中：致动器顶部37″′和致动器底部32″′之间的侧壁33″′的外侧之外、致动器顶部和第一引导构件40″′的主体41″′之间，以及磁体34″′和致动器主体31″′或更具体地讲致动器底部之间。当然，任何复原偏压构件83″′可位于其他位置，并且具有不同的形式，例如形状和尺寸。
现在参考图27中的曲线图90″′，平面内的复原力可例示性地被认为是相对适度的。如前所述，磁体34″′在x/y/θ平面中相对不稳定，并且轴承插入件49″′或界面在组装、操作期间以及受钝力例如掉落时使磁体保持对准。对于+/-50μm磁体偏移，平面内的力<0.3N。假定静摩擦系数为20％，则摩擦力损失小于0.06N。线91″′、线92″′和93″′分别表示-345微米、0微米和536微米的z向偏移。
本领域的技术人员将理解的是，根据上述实施方案，为了实现致动器底部32和致动器顶部37的相对运动，致动器底部或致动器顶部中的任一个能够耦接到设备外壳21或由该设备外壳携载，或者与显示器22相邻，使得致动器底部或致动器顶部在概念上可以被认为相对于另一个移动。
方法的一方面涉及一种将致动器30耦接在电子设备20的设备外壳21和显示器22之间的方法。该方法包括形成具有致动器底部32和从该致动器底部向上延伸的侧壁33的致动器主体31。该方法还可以包括定位由致动器底部32携载并向内与侧壁33的相邻部分间隔开以限定沟道35的第一引导构件40，并且定位由侧壁携载的线圈36。该方法还包括定位可在沟道35内移动的磁体34，以及将致动器顶部37耦接到磁体，使得第二引导构件44与第一引导构件40协作，并且使得在驱动线圈36时，使致动器顶部和致动器底部32相对移动，从而使显示器22变形。
现在参考图28，在另一个实施方案中，电子设备120还包括耦接在设备外壳和显示器122之间的致动器130。致动器130包括具有致动器底部132和从该致动器底部向上延伸的侧壁133的致动器主体131。侧壁133例示性地具有圆柱形形状或轮廓。侧壁133可具有另一种形状或轮廓，例如矩形。致动器主体131可包括含铁材料，例如含铁钢，在这种情况下，含铁致动器主体可作为磁场集中器操作。致动器主体131可包括其他和/或附加材料。
磁体134由致动器底部132携载，并向内与侧壁133间隔开以限定沟道135。磁体134可例如是永磁体。磁体134可例如是NdFeB磁体。当然，磁体134可以是另一种类型的磁体。磁通量集中器138或主体由磁体134携载。磁通量集中器138可例如是含铁材料或包括含铁材料。
线圈136可在沟道135内移动。线圈136可例如包括铜。线圈136可包括其他和/或附加材料。此外，虽然示出了单个线圈136，但是应当理解，致动器130可包括不止一个线圈。
致动器130还包括耦接到线圈136的致动器顶部137。致动器顶部137可例如包括含铁材料和/或可以是磁性的。致动器顶部137可包括其他和/或附加材料。致动器顶部137在概念上可以被认为是例如质量或力的分布件。
控制器123被配置为驱动线圈136以使致动器底部132和致动器顶部137相对移动，从而使显示122变形。换句话讲，在操作中，当需要触感反馈时，控制器123驱动线圈136，使得致动器顶部137远离或朝向致动器主体131的底部132移动，以例如从显示器122的背面施加力而使其变形。如果控制器123驱动线圈136以使致动器底部132向致动器顶部137移动，从而使显示器变形，则可能期望将致动器顶部固定到显示器122，例如通过粘合剂或其他结合或固定技术。或者，在一些实施方案中，可通过偏压构件，例如，弹簧和/或其他非粘合性结合技术，将致动器顶部137偏压到显示器122。例如，当显示器122是触摸显示器的形式时，控制器123可驱动线圈136来移动致动器底部132和致动器顶部137，以基于来自触摸显示器的输入使显示器变形。
例如，控制器123可驱动线圈136以便以约250Hz的频率移动致动器底部132和致动器顶部137。以250Hz(例如，直接或平均)驱动致动器130可提供增加的反馈。
当然，本领域的技术人员将理解的是，由控制器123生成的用于驱动致动器130的波形确定触感反馈的类型(例如，反馈对用户的感觉如何)。例如，控制器123可驱动致动器来获得所需反馈(例如，轻击、振动)。控制器123还可以驱动致动器130来使显示122变形，使得用户的手指放置在与致动器相邻的显示器上时，可通过变形感觉到好像有对应的输入设备一样(例如，按键开关)。因此，当显示器122是触摸显示器的形式时，与致动器130相邻的用户输入可执行例如“Home”按钮的功能。
显示器122的约27微米的变形可对应于电子设备120的约3N至4N的力。然而，该量的力可对应于电子设备的类型。施加到显示器122以获得期望的变形量的力的量还可以基于显示器的厚度或弹性模量。例如，对于较厚的显示器122，可以使用更多的能量来获得相对于较薄显示器的期望变形。包括在显示器122中的材料的类型也可能影响用于使显示器以给定量变形的力的量。另选地或另外，可使用较大尺寸的致动器130。
现在另外参考图29，可能需要控制由致动器130生成的磁通量。例如，示出了期望的磁通路径141和不期望的磁通泄漏142。由磁体134生成的磁场在三维空间中形成一个回路。场强可以通过其磁通密度来表征。磁通的一部分可例如超出致动器130，并且超出电子设备120的范围或期望的范围，这可能会影响可能对磁场敏感的附近的对象(例如，信用卡、起搏器)。因此，可能需要控制任何不期望的磁通泄漏。
现在另外参考图30和图31，示出了磁通泄漏，例如其中致动器顶部137不包括含铁的或磁性材料。在图30中示出了磁通密度和磁通流线143。
相对于图31，模拟的平面内磁通密度可能特别有利于估计磁通泄漏对相邻设备的影响。致动器130上方(144)和下方(145)的最大期望的平面内的磁通泄漏可具有特定的值。如图所示，朝向致动器130前方的磁通泄漏为240G。线150、151、152、153、154、155、156、157、158和159分别对应于50、100、150、250、300、350、400、450和500G的磁通泄漏(即，|Bxy|(G)))。对应产生的力为2.5N，品质因数为10.4N/kG。
现在简单地参考图32，在致动器顶部137′不是含铁的或磁性的实施方案中，为了减少磁通泄漏，电子设备120′可包括被携载在器件外壳121′内且与致动器130′相邻的含铁屏蔽体161a′、161b′。虽然示出了两个含铁屏蔽体161a′、161b′，但是本领域的技术人员将理解，可存在任何数量的可被携载在设备外壳121′并且与致动器130′分隔开的含铁屏蔽体，以例如提供提升的磁通泄漏控制。
现在参考图33，在另一个实施方案中，为了进一步控制或减少不期望的磁通泄漏，致动器顶部137″是磁性的。磁致动器顶部137″(即屏蔽磁体)的偏振方向被取向为与磁体134″相反，这导致相消干涉。在一些应用中，例如20kHz的音频，使用移动致动器顶部137″可能是不期望的。在较低带宽的应用中，例如<1kHz的触觉，可增加致动器顶部137″或运动的质量，从而允许使其具有磁性。在磁体134″和磁致动器顶部137″之间的小间隙162″以及相反的极性使磁通泄漏相对较大地减小。
参考图34中的曲线图，示出了具有磁致动器顶部137″的致动器130″的模拟磁通泄漏。如图所示，泄漏量为1.4G。线170″、171″、172″、173″、174″、175″、176″、177″、178′和179″分别对应于50、100、150、250、300、350、400、450和500G的磁通泄漏(即，|Bxy|(G)))。对应产生的力为2.9N，品质因数为2071N/kG。实际上，通过使致动器顶部137″具有磁性，可能会增加力的生成，并且磁通泄漏可降低几个数量级。为了与没有磁性致动器顶部的致动器进行比较，例如示出了致动器130″上方(144″)和下方(145″)的最大期望的平面内磁通泄漏阈值(图33)。
现在参见图35，在另一个实施方案中，致动器130″′包括悬浮系统147″′，该悬浮系统例示性地包括基座148″′和耦接在基座和致动器顶部137″′之间的悬浮元件149″′。悬浮系统147″′可包括聚醚醚酮(PEEK)或其他材料，并且可例如作为阻尼器操作。
方法的一方面涉及一种将致动器130耦接在电子设备120的设备外壳121和显示器122之间的方法。该方法包括形成具有致动器底部132和从所述致动器底部向上延伸的侧壁133的致动器主体131，并定位由所述致动器底部携载并向内与所述侧壁的相邻部分间隔开以限定沟道135的磁体134。该方法还可以包括定位可在沟道135内移动的线圈136并且将致动器顶部137耦接到该线圈，使得在驱动线圈时，致动器顶部和致动器底部132相对移动，从而使显示器122变形。
尽管在本文中已经描述了几个示例性实施方案，其中致动器顶部37从底部移动以使显示器22变形(例如，被驱动抵靠或接触)，但是本领域的技术人员应当理解，致动器可以被定位成使得致动器主体31与显示器相邻、直接接触或以其他方式使显示器变形。换句话讲，致动器30相对于显示器22的取向可被颠倒。此外，应当理解，例如在致动器30和显示器22之间可存在中间体，使得底部32和致动器顶部37相对移动致使中间体使显示器变形。
此外，虽然已经相对于单个致动器30描述了电子设备20，但是电子设备可具有不止一个致动器。例如，电子设备20可包括在设备外壳21内间隔开的致动器阵列，并且控制器可选择性地操作阵列中的每个致动器以获得期望的感觉或期望类型的反馈。
受益于前文描述及相关附图中所呈现的教导内容的本领域的技术人员将想到本发明的许多修改形式和其他实施例。因此，应当理解，本发明不限于所公开的具体实施例，并且修改形式和实施例旨在涵盖于所附权利要求书的范围内。

Claims (23)

1.一种电子设备，包括：
设备外壳；
显示器，所述显示器由所述设备外壳携载；
致动器，所述致动器被携载在所述设备外壳和所述显示器之间并包括
致动器主体，所述致动器主体具有致动器底部和从所述致动器底部向上延伸的侧壁，
第一引导构件，所述第一引导构件由所述致动器底部携载并向内与所述侧壁的相邻部分间隔开以限定沟道，
至少一个线圈，所述至少一个线圈由所述侧壁携载，
磁体，所述磁体能够在所述沟道内移动，和
致动器顶部，所述致动器顶部耦接到所述磁体并包括与所述第一引导构件协作的第二引导构件；和
控制器，所述控制器被配置为驱动所述至少一个线圈以使所述致动器底部和所述致动器顶部相对移动，从而使所述显示器变形。
2.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第一引导构件包括其中具有通道的主体。
3.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述第二引导构件包括被接收在所述主体的所述通道内的突出部。
4.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述致动器进一步包括被携载在所述主体的所述通道内的至少一个偏压构件。
5.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述致动器顶部包括顶板和位于所述顶板与磁体之间的间隔件。
6.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述致动器主体包含含铁材料。
7.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述致动器主体包含含铁钢。
8.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述致动器的所述侧壁具有圆柱形形状。
9.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述至少一个线圈包含铜。
10.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述致动器顶部包含含铁材料。
11.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述致动器顶部包括磁性致动器顶部。
12.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述磁体包括永磁体。
13.根据权利要求1所述的电子设备，其中所述显示器包括触摸显示器。
14.一种致动器，所述致动器被携载在电子设备的设备外壳和显示器之间，所述致动器包括：
致动器主体，所述致动器主体具有致动器底部和从所述致动器底部向上延伸的侧壁；
第一引导构件，所述第一引导构件由所述致动器底部携载并向内与所述侧壁的相邻部分间隔开以限定沟道；
至少一个线圈，所述至少一个线圈由所述侧壁携载；
磁体，所述磁体能够在所述沟道内移动；和
致动器顶部，所述致动器顶部耦接到所述磁体并包括与所述第一引导构件协作的第二引导构件，所述致动器顶部被配置为相对于所述致动器底部移动，从而基于驱动所述至少一个线圈来使所述显示器变形。
15.根据权利要求14所述的致动器，其中所述第一引导构件包括其中具有通道的主体。
16.根据权利要求14所述的致动器，其中所述第二引导构件包括被接收在所述主体的所述通道内的突出部。
17.根据权利要求14所述的致动器，还包括被携载在所述主体的所述通道内的至少一个偏压构件。
18.根据权利要求14所述的致动器，其中所述致动器顶部包括顶板和位于所述顶板与磁体之间的间隔件。
19.一种将致动器耦接在电子设备的设备外壳和显示器之间的方法，所述方法包括：
形成具有致动器底部和从所述致动器底部向上延伸的侧壁的致动器主体；
定位由所述致动器底部携载并向内与所述侧壁的相邻部分间隔开以限定沟道的第一引导构件；
定位由所述侧壁携载的至少一个线圈，
定位能够在所述沟道内移动的磁体；以及
将致动器顶部耦接到磁体，使得第二引导构件与所述第一引导构件协作，并且使得在驱动所述至少一个线圈时使所述致动器顶部和所述致动器底部相对移动，从而使所述显示器变形。
20.根据权利要求19所述的方法，其中所述第一引导构件包括其中具有通道的主体。
21.根据权利要求19所述的方法，其中所述第二引导构件包括被接收在所述主体的所述通道内的突出部。
22.根据权利要求19所述的方法，还包括定位被携载在所述主体的所述通道内的至少一个偏压构件。
23.根据权利要求19所述的方法，其中所述致动器顶部包括顶板和位于所述顶板与磁体之间的间隔件。
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Families Citing this family (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10744531B2 (en) * 2016-09-23 2020-08-18 Apple Inc. Multi-core, multi-dimension electromagnet
US10848874B2 (en) * 2018-02-20 2020-11-24 Google Llc Panel audio loudspeaker electromagnetic actuator
US10976824B1 (en) * 2019-09-26 2021-04-13 Apple Inc. Reluctance haptic engine for an electronic device
WO2021063504A1 (en) * 2019-10-02 2021-04-08 Huawei Technologies Co., Ltd. Magnet actuator assembly for electronic device

Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130257776A1 (en) * 2010-10-20 2013-10-03 Dav Haptic feedback touch-sensitive interface module
CN104100754A (zh) * 2013-04-09 2014-10-15 费希尔控制国际公司 智能致动器以及用于监视致动器健康性和完整性的方法
CN105511623A (zh) * 2015-12-15 2016-04-20 深圳先进技术研究院 交互方法及装置
US20160233012A1 (en) * 2013-09-27 2016-08-11 Apple Inc. Polarized Magnetic Actuators for Haptic Response

Family Cites Families (30)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4871992A (en) * 1988-07-08 1989-10-03 Petersen Robert C Tactile display apparatus
FR2648633B1 (fr) * 1989-06-16 1991-10-04 Moving Magnet Tech Actionneur electromagnetique monophase de faible encombrement
US5172092A (en) * 1990-04-26 1992-12-15 Motorola, Inc. Selective call receiver having audible and tactile alerts
US5717423A (en) * 1994-12-30 1998-02-10 Merltec Innovative Research Three-dimensional display
US6705868B1 (en) * 1998-03-18 2004-03-16 Purdue Research Foundation Apparatus and methods for a shape memory spring actuator and display
US8169402B2 (en) * 1999-07-01 2012-05-01 Immersion Corporation Vibrotactile haptic feedback devices
US6209380B1 (en) * 2000-02-28 2001-04-03 Northrop Grumman Corporation Pin tip assembly in tooling apparatus for forming honeycomb cores
US6734785B2 (en) * 2000-10-27 2004-05-11 Robert C. Petersen Tactile display system
US7183948B2 (en) * 2001-04-13 2007-02-27 3M Innovative Properties Company Tangential force control in a touch location device
US7586739B2 (en) * 2006-07-31 2009-09-08 Lenovo (Singapore) Pte. Ltd. Arrangements for averting flat panel display damage
US9110506B2 (en) * 2007-04-05 2015-08-18 Synaptics Incorporated Tactile feedback for capacitive sensors
US7950611B2 (en) * 2007-04-12 2011-05-31 Hewlett-Packard Development Company, L.P. Computing device support system
US7741979B2 (en) * 2007-07-06 2010-06-22 Pacinian Corporation Haptic keyboard systems and methods
US8740618B2 (en) * 2007-07-20 2014-06-03 Keith N. Shaw Braille module with compressible pin arrays
US8232976B2 (en) * 2010-03-25 2012-07-31 Panasonic Corporation Of North America Physically reconfigurable input and output systems and methods
US8803798B2 (en) * 2009-05-07 2014-08-12 Immersion Corporation System and method for shape deformation and force display of devices
US8654524B2 (en) * 2009-08-17 2014-02-18 Apple Inc. Housing as an I/O device
US9417695B2 (en) * 2010-04-08 2016-08-16 Blackberry Limited Tactile feedback method and apparatus
US8552997B2 (en) 2010-04-23 2013-10-08 Blackberry Limited Portable electronic device including tactile touch-sensitive input device
JP2014509117A (ja) 2011-01-18 2014-04-10 バイエル・インテレクチュアル・プロパティ・ゲゼルシャフト・ミット・ベシュレンクテル・ハフツング フレキシャ装置、システム、および方法
US8934228B2 (en) * 2011-03-21 2015-01-13 Apple Inc. Display-based speaker structures for electronic devices
WO2013169299A1 (en) 2012-05-09 2013-11-14 Yknots Industries Llc Haptic feedback based on input progression
WO2013170099A1 (en) 2012-05-09 2013-11-14 Yknots Industries Llc Calibration of haptic feedback systems for input devices
US20150109223A1 (en) 2012-06-12 2015-04-23 Apple Inc. Haptic electromagnetic actuator
KR102060338B1 (ko) * 2012-06-27 2019-12-31 삼성전자주식회사 ３차원 촉각 제공 장치 및 방법
US20150177899A1 (en) 2012-07-26 2015-06-25 Apple Inc. Elastomeric shear Material Providing Haptic Response Control
US9116546B2 (en) * 2012-08-29 2015-08-25 Immersion Corporation System for haptically representing sensor input
KR20140122433A (ko) * 2013-04-10 2014-10-20 삼성디스플레이 주식회사 휴대 단말기 및 휴대 단말기의 형상 변형 방법
EP4286061A3 (en) * 2013-05-09 2024-03-06 IMAX Theatres International Limited Methods and systems of vibrating a screen
WO2015020663A1 (en) 2013-08-08 2015-02-12 Honessa Development Laboratories Llc Sculpted waveforms with no or reduced unforced response

Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US20130257776A1 (en) * 2010-10-20 2013-10-03 Dav Haptic feedback touch-sensitive interface module
CN104100754A (zh) * 2013-04-09 2014-10-15 费希尔控制国际公司 智能致动器以及用于监视致动器健康性和完整性的方法
US20160233012A1 (en) * 2013-09-27 2016-08-11 Apple Inc. Polarized Magnetic Actuators for Haptic Response
CN105511623A (zh) * 2015-12-15 2016-04-20 深圳先进技术研究院 交互方法及装置

Non-Patent Citations (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
M KHATIR 等: "An Ultra Compact and High Speed Magneto-Optic Surface Plasmon Switch", 《JOURNAL OF LIGHTWAVE TECHNOLOGY》 *
董圣英: "电磁制动器节能控制电路设计", 《低压电器》 *

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Publication number Publication date
CN108227911B (zh) 2021-03-23
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CN208044542U (zh) 2018-11-02

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