CN109002197B - 一种无源电磁出水笔 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种无源电磁出水笔，包括笔芯和笔本体，笔本体包括第一铁芯和铁芯座舱，铁芯座舱由前至后依次设有笔芯夹具连杆、第二铁芯、第三铁芯、弹性部件、调压板和与所述调压板相配合的第一结构，第一铁芯外和第二铁芯外均绕有线圈，第一铁芯靠近笔芯的笔尖端，第二铁芯与铁芯座舱固定连接，笔芯穿过第一铁芯的中心后被笔芯夹具连杆的一端夹持，笔芯夹具连杆的另一端穿过第二铁芯的中心进而推动第三铁芯运动；调压板在旋转时通过表面与第一结构表面接触使调压板产生轴向位移，从而改变弹性部件的轴向位移。本发明采用了变电感技术，价格更低，性能更好；增设了调压板和第一结构，尺寸一致性和轻重感一致性好，可广泛应用于信息输入设备领域。

Description

一种无源电磁出水笔
技术领域
本发明涉及信息输入设备领域，尤其是一种无源电磁出水笔。
背景技术
随着数字化电子信息技术的不断发展，人机交互越来越贴近生活。电磁触控凭借其能够完美呈现原笔迹输入而越来越受到人们的追捧。
电磁触控主要器件包含天线板、控制板和电磁笔。其中电磁笔作为电磁触控的关键组成部分，不但可以点控，还可以利用其压感的特点进行绘画、练字等。
电磁笔依靠其内部的磁场闭合电路与应用电磁触控技术设备上的天线板传递电磁波来实现电磁笔的定位。电磁笔的磁场闭合回路一般由电感和电容组成，其中电感由铁芯和线圈组成，调整电感或电容的值可以改变电磁笔的频率。
虽然电磁输入技术现已广泛应用在平板、手机、电纸书、手写板、电子白板等电子设备上，但常见的电磁笔只能工作在相应的电磁设备上，无法在纸张上进行书写。为此，市场上出现了同时具有电磁书写和墨水书写功能的电磁出水笔。
目前电磁出水笔，大都通过变电容技术来实现，但变电容技术受限于可变电容的精度与价格，使得电磁出水笔在性能、价格等方面出现了普及上的困难。此外，电磁出水笔是由多件零件组成的，各零件有各自制造误差，各零件又是不同材质，所以往往在组装生产时会产生尺寸不一致的问题，导致电磁笔出厂时的实际尺寸小于或大于标准尺寸，不利于批量生产。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明的目的在于：提供一种价格低和一致性好的无源电磁出水笔。
本发明所采取的技术方案是：一种无源电磁出水笔，包括笔芯和笔本体，所述笔本体包括第一铁芯和铁芯座舱，所述铁芯座舱由前至后依次设有笔芯夹具连杆、第二铁芯、第三铁芯、弹性部件、调压板和与所述调压板相配合的第一结构，所述第一铁芯外和第二铁芯外均绕有线圈，所述第一铁芯靠近笔芯的笔尖端，所述第二铁芯与铁芯座舱固定连接，所述笔芯穿过第一铁芯的中心后被笔芯夹具连杆的一端夹持，所述笔芯夹具连杆的另一端穿过第二铁芯的中心进而推动第三铁芯运动；所述调压板在旋转时通过表面与第一结构表面接触使调压板产生轴向位移，从而改变弹性部件的轴向位移。
进一步，所述笔芯夹具连杆上设有阶梯。
进一步，所述调压板与第一结构的接触面为第一斜面，所述第一结构与调压板的接触面为第二斜面。
进一步，所述弹性部件包括硅胶棒和外套于硅胶棒的弹簧，所述硅胶棒与调压板固定连接。
进一步，所述调压板上设有与所述硅胶棒相配合的孔。
进一步，所述调压板上设有旋柄。
进一步，所述第二铁芯的外径小于第三铁芯的外径。
进一步，所述第二铁芯的中心开有第一通孔，所述第三铁芯的中心开有第二通孔，所述第一通孔的直径大于第二通孔的直径。
进一步，所述铁芯座舱外设有PCBA电路板。
进一步，所述PCBA电路板通过螺丝与铁芯座舱连接。
本发明的有益效果是：笔本体包括铁芯座舱和绕有线圈的第一铁芯，铁芯座舱包括笔芯夹具连杆、第三铁芯以及绕有线圈的第二铁芯，通过笔芯的运动配合笔芯夹具连杆改变第二铁芯和第三铁芯的间的距离来改变无源电磁出水笔的电感，进而改变出水笔的频率，采用了变电感技术来取代变电容技术，价格更低，性能更好；增设了调压板和与所述调压板相配合的第一结构，调压板在旋转时通过表面与第一结构表面接触使调压板产生轴向位移，从而改变弹性部件的轴向位移，通过改变弹性部件的轴向位移使得无源电磁出水笔出厂时的实际尺寸等于标准尺寸，能保证每支无源电磁出水笔的书写轻重感保持一致，有利于批量生产。
附图说明
图1为本发明无源电磁出水笔的结构示意图；
图2为本发明无源电磁出水笔的剖视图；
图3为本发明无源电磁出水笔的一种实施例结构分解图；
图4为本发明无源电磁出水笔的另一种实施例结构分解图；
图5为本发明两铁芯间距与线圈电感值的关系曲线图；
图6为本发明调压板与橡胶棒的配合结构示意图；
图7为本发明调压板的剖视图；
图8为本发明第一结构的剖视图。
具体实施方式
下面结合说明书附图和具体实施例对本发明作进一步解释和说明。
参照图1、图2、图3和图4，本发明一种无源电磁出水笔，包括笔芯1和笔本体，所述笔本体包括第一铁芯2和铁芯座舱，所述铁芯座舱由前至后依次设有笔芯夹具连杆3、第二铁芯4、第三铁芯5、弹性部件、调压板9和与所述调压板9相配合的第一结构62，所述第一铁芯2外和第二铁芯4外均绕有线圈，所述第一铁芯2位于笔芯1的笔尖端，所述第二铁芯4与铁芯座舱固定连接，所述笔芯1穿过第一铁芯2的中心后被笔芯夹具连杆3的一端夹持，所述笔芯夹具连杆3的另一端穿过第二铁芯4的中心进而推动第三铁芯5运动；所述调压板9在旋转时通过表面与第一结构62表面接触使调压板9产生轴向位移，从而改变弹性部件的轴向位移。
本发明使用了三铁芯的结构来实现电感的改变，其中，第一铁芯2这一绕线铁芯，靠近笔芯的笔尖端，负责收发能量。而第二铁芯4为绕线铁芯，第三铁芯5为不绕线的铁芯。第二铁芯4中心的通孔，较第三铁芯5的中心通孔的大，这两铁芯置于笔芯后方，且第二铁芯4比第三铁芯5更靠近笔芯笔尖，这种结构可以让第三铁芯5的后方有足够的空间，去设计内部的弹性部件，让笔尖有优异的力反馈表现。
笔芯夹具连杆3，具有夹持笔芯和连杆的功能。如图3所示，笔芯夹具连杆3的一端可夹持笔芯1；笔芯夹具连杆3的另一端具有连杆功能，为一细长塑件长杆。笔芯夹具连杆3可从铁芯座舱的笔尖方向装入。
当笔芯受力时，笔芯1穿过第一铁芯2的中心后被笔芯夹具连杆3的一端夹持，笔芯夹具连杆3的另一端穿过第二铁芯4的中心进而推动第三铁芯5运动，改变第二铁芯4和第三铁芯5这两铁芯间的距离，造成电感值变化。
如图5所示，本发明当第二铁芯4和第三铁芯5这两铁芯紧贴时，两铁芯间气隙极小，当铁芯被笔芯微微推动时，两铁芯间产生气隙，此时磁路(即磁场封闭回路)上，增加了磁阻，电感值会大幅度地变低。本发明利用此特性，当笔芯微动时，就能产生够大的笔频率变化。运用在出水笔的使用场合，电子笔迹能在轻画时就能显现，能与真实的墨水笔、铅笔的使用感觉相同。
PCBA电路板上有固定电容值，第一铁芯2和第二铁芯4这两绕线电感，与板上电容并联接PCBA电路板上。初始时天线板发射一频率对笔充电，当天线板停止发射时，笔会从接收能量改为发射能量，而笔上的绕线电感发生变化，与PCBA电路板上的固定电容并联，会改变笔发射的频率，进而使天线板能获得不同的笔频率，产生不同笔压值的变化。
如图1和2所示，本发明第一铁芯2、第二铁芯4和第三铁芯5可均为中空的结构，而笔芯1的笔尖端在左，笔尾端在右。如图3或图4所示，铁芯座舱包括相互配合的铁芯前部61和铁芯尾部(即第一结构)62，铁芯尾部62在装配时可以旋转的方式与铁芯前部61结合形成铁芯座舱。第二铁芯4可如图3所示从笔尾方向完全安装固定于铁芯座舱的内部或如图4所示通过铁芯座舱上的凹槽611装入铁芯座舱。而第三铁芯5位于第二铁芯4之后，安装在铁芯座舱的内部，可在铁芯座舱中移动；笔芯夹具连杆3穿过第二铁芯4的中心后推动第三铁芯5在铁芯座舱中移动。
调压板9在旋转时与第一结构62的接触产生轴向位移的方式可以是通过斜面(二者的接触面为斜面)的高低变化产生轴向位移的方式。
弹性部件，用于给笔芯1提供反向的作用力，使得笔芯1在书写时获得书写的轻重感。此外，弹性部件还提供了一定的弹性余量，能通过轴向位移使得无源电磁笔出厂时的实际尺寸等于标准尺寸。弹性部件可以采用弹簧、橡胶棒(如硅胶棒)等具有弹性的结构，也可以是弹簧和橡胶棒等组成的复合结构。
本发明的笔芯1可采用现有的墨水笔笔芯来实现。
具体地，如图1、图3或图4所示，笔本体还包括笔芯杆12，笔芯杆12在第一铁芯2和笔芯夹具连杆3之间，可保护笔芯1。装配时先将笔芯夹具连杆3从铁芯座舱的笔尖方向装入；笔芯夹具连杆3装入后，再将笔芯杆12从笔尖方向，与铁芯座舱前部61结合。
参照图1和图3，进一步作为优选的实施方式，所述笔芯夹具连杆3上设有阶梯31。
本发明的笔芯夹具连杆3，一端夹持笔芯1，另一端为一有阶梯差的细长塑件长杆。当笔芯1受力时，笔芯夹具连杆3具有连杆功能，其连杆末端有一阶梯31，能够穿过第二铁芯4的中心，通过阶梯31推动第三铁芯5运动。
参照图7和图8，进一步作为优选的实施方式，所述调压板9与第一结构62的接触面为第一斜面93，所述第一结构62与调压板9的接触面为第二斜面621。
其中，第一斜面93和第二斜面621，均不垂直或不平行于电磁出水笔的笔芯轴向。第一斜面93和第二斜面621的倾斜角度和倾斜方式(如左倾斜、右倾斜等)均可以根据实际需要灵活选取。
调压板9与第一结构62的接触面均采用了斜面的结构，这样调压板9在旋转时因与第一结构62的接触是斜面接触，所以会沿斜面升高或降低，进而改变容纳弹性部件的空间，使得弹性部件沿着轴向运动，如此就可以改变笔书写时的轻重感。
参照图3，进一步作为优选的实施方式，所述弹性部件包括硅胶棒7和外套于硅胶棒7的弹簧8，所述硅胶棒7与调压板9固定连接。
本发明硅胶棒7和弹簧8，用于给笔芯1提供反向的作用力，使得笔芯1在书写时获得书写的轻重感。具体地，硅胶棒7的部分长度，可固定于调压板9中，而硅胶棒7外套有弹簧8，当笔芯1受力时，硅胶棒7和弹簧8，会往铁芯座舱尾部(即第一结构)62方向施力，以获得反向的作用力。而硅胶棒7或弹簧8与调压板9的接触面可以是平面。
参照图6，进一步作为优选的实施方式，所述调压板9上设有与所述硅胶棒7相配合的孔92。
其中，孔92可为圆柱孔、不规则孔等结构的盲孔，其内径比硅胶棒7略大，硅胶棒7可插入该孔内实现固定功能。
参照图3或图4，进一步作为优选的实施方式，所述调压板9上设有旋柄91。
本发明通过增设的旋柄91来使得调压板9旋转起来更加方便。旋柄91可以部分露出铁芯座舱外表面。
进一步作为优选的实施方式，所述第二铁芯的外径小于第三铁芯的外径。
本发明没绕线的第三铁芯外径，比绕线的第二铁芯的大；靠近第二铁芯的一端，第三铁芯外径缩小，使得笔的整体外观，不会因为内部有没绕线的第三铁芯而造成外观突兀，整体外观一致性较好。
进一步作为优选的实施方式，所述第二铁芯的中心开有第一通孔，所述第三铁芯的中心开有第二通孔，所述第一通孔的直径大于第二通孔的直径。
本发明第二铁芯的第一通孔，较第三铁芯的第二通孔的直径大，能让笔芯通过笔芯夹具连杆末端的阶梯来推动第三铁芯。
参照图3或图4，进一步作为优选的实施方式，所述铁芯座舱外设有PCBA电路板10。
其中，PCBA电路板10与线圈电连接，以将变化的电感转换为频率的变化，进而令天线板能获得不同的笔频率，产生不同的笔压值。具体地，PCBA电路板10位于铁芯座舱的后面，可以通过螺丝11等方式与铁芯座舱固定连接，如图3或图4所示。
如图3或图4所示，进一步作为优选的实施方式，所述PCBA电路板10通过螺丝11与铁芯座舱连接。
本发明一种无源电磁出水笔的工作原理为：在笔芯笔尖书写受力时，笔芯穿过第一铁芯的中心被笔芯夹具连杆的一端夹持，笔芯夹具连杆的另一端(长杆)穿过第二铁芯的中心，通过阶梯推动第三铁芯运动，从而在第二铁芯与第三铁芯间形成不同的距离，使得第二铁芯线圈上的电感值发生改变，第二铁芯发生变化的电感和第一铁芯线圈的电感与PCBA电路板上的固定电容并联，进而改变笔发射的频率，产生不同笔压值的变化，同时第三铁芯沿轴向运动会挤压硅胶棒和弹簧等构成的弹性部件，给笔芯反向的作用力，使得笔芯书写时有轻重感。此外，本发明增设了调压板和与所述调压板相配合的第一结构，在要使无源电磁出水笔出厂时的实际尺寸等于标准尺寸或获得不同的书写轻重感时，只需要旋转调压板的旋柄，使得调压板因与第一结构表面的接触方式改变(如接触的斜面升高或降低)而产生轴向位移即可，调压板产生轴向位移会令容纳硅胶棒和弹簧的空间发生改变，让硅胶棒和弹簧也产生相应的轴向位移(可以使无源电磁出水笔出厂时的实际尺寸等于标准尺寸或获得不同的书写轻重感)。
以上是对本发明的较佳实施例进行了具体说明，但本发明并不限于所述实施例，熟悉本领域的技术人员在不违背本发明精神的前提下还可做作出种种的等同变形或替换，这些等同的变形或替换均包含在本申请权利要求所限定的范围内。

Claims (9)

1.一种无源电磁出水笔，其特征在于：包括笔芯和笔本体，所述笔本体包括第一铁芯和铁芯座舱，所述铁芯座舱由前至后依次设有笔芯夹具连杆、第二铁芯、第三铁芯、弹性部件、调压板和与所述调压板相配合的第一结构，所述第一铁芯外和第二铁芯外均绕有线圈，所述第一铁芯靠近笔芯的笔尖端，所述第二铁芯与铁芯座舱固定连接，所述笔芯穿过第一铁芯的中心后被笔芯夹具连杆的一端夹持，所述笔芯夹具连杆的另一端穿过第二铁芯的中心进而推动第三铁芯运动；所述调压板在旋转时通过表面与第一结构表面接触使调压板产生轴向位移，从而改变弹性部件的轴向位移，所述笔芯夹具连杆上设有阶梯。
2.根据权利要求1所述的一种无源电磁出水笔，其特征在于：所述调压板与第一结构的接触面为第一斜面，所述第一结构与调压板的接触面为第二斜面。
3.根据权利要求1所述的一种无源电磁出水笔，其特征在于：所述弹性部件包括硅胶棒和外套于硅胶棒的弹簧，所述硅胶棒与调压板固定连接。
4.根据权利要求3所述的一种无源电磁出水笔，其特征在于：所述调压板上设有与所述硅胶棒相配合的孔。
5.根据权利要求1-4任一项所述的一种无源电磁出水笔，其特征在于：所述调压板上设有旋柄。
6.根据权利要求1-4任一项所述的一种无源电磁出水笔，其特征在于：所述第二铁芯的外径小于第三铁芯的外径。
7.根据权利要求1-4任一项所述的一种无源电磁出水笔，其特征在于：所述第二铁芯的中心开有第一通孔，所述第三铁芯的中心开有第二通孔，所述第一通孔的直径大于第二通孔的直径。
8.根据权利要求1-4任一项所述的一种无源电磁出水笔，其特征在于：所述铁芯座舱外设有PCBA电路板。
9.根据权利要求8所述的一种无源电磁出水笔，其特征在于：所述PCBA电路板通过螺丝与铁芯座舱连接。
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