CN114510147B - 力反馈装置和电子设备 - Google Patents

Abstract

本发明公开一种力反馈装置和电子设备。其中，力反馈装置包括扳机、齿轮组、二连杆机构及驱动组件；扳机具有相连接的固定端和移动端，移动端绕固定端的轴线可转动设置，以使扳机具有弹起位和下沉位；齿轮组具有传动连接的第一外接齿轮和第二外接齿轮，第一外接齿轮固定于固定端，以与固定端同步转动；二连杆机构的一端固定于第二外接齿轮，以与第二外接齿轮同步转动；驱动组件具有摆臂，摆臂的自由端与二连杆机构的另一端转动连接；其中，摆臂在摆动时带动二连杆机构的远离摆臂的一端转动，以驱动第二外接齿轮转动；第二外接齿轮在转动时带动第一外接齿轮转动，以驱动扳机在弹起位和下沉位之间变换。本发明可为用户提供更为优质的触觉反馈体验。

Description

力反馈装置和电子设备

技术领域

本发明涉及人机交互技术领域，特别涉及一种力反馈装置和应用该力反馈装置的电子设备。

背景技术

随着近年来例如各类操作手柄、玩具枪、虚拟现实设备、增强现实设备等外设的不断发展，用户对使用外设时的感官要求也越来越高。正因如此，如何能够满足用户对相关设备(例如各类操作手柄、玩具枪、虚拟现实设备、增强现实设备等)的感官要求，也成为了研发人员亟待解决的问题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种力反馈装置和应用该力反馈装置的电子设备，旨在为用户提供更为优质的触觉反馈体验，从而满足用户对相关设备(例如各类操作手柄、玩具枪、虚拟现实设备、增强现实设备等)的感官要求。

为实现上述目的，本发明的一实施例提出一种力反馈装置，该力反馈装置包括：

扳机，所述扳机具有相连接的固定端和移动端，所述移动端绕所述固定端的轴线可转动设置，以使所述扳机具有弹起位和下沉位；

齿轮组，所述齿轮组具有传动连接的第一外接齿轮和第二外接齿轮，所述第一外接齿轮固定于所述固定端，以与所述固定端同步转动；

二连杆机构，所述二连杆机构的一端固定于所述第二外接齿轮，以与所述第二外接齿轮同步转动；以及

驱动组件，所述驱动组件具有摆臂，所述摆臂的自由端与所述二连杆机构的另一端转动连接；

其中，所述摆臂在摆动时带动所述二连杆机构的远离所述摆臂的一端转动，以驱动所述第二外接齿轮转动；所述第二外接齿轮在转动时带动所述第一外接齿轮转动，以驱动所述扳机在弹起位和下沉位之间变换。

在本发明的一实施例中，所述第一外接齿轮和所述第二外接齿轮构成由所述二连杆机构至所述扳机的减速配合。

在本发明的一实施例中，所述齿轮组还具有第一减速齿轮和第二减速齿轮，所述第一减速齿轮与所述第一外接齿轮啮合，所述第二减速齿轮与所述第二外接齿轮啮合；

其中，所述第一减速齿轮同轴固定于所述第二减速齿轮，所述第二减速齿轮和所述第二外接齿轮构成由所述二连杆机构至所述第一减速齿轮的一级减速机构，所述第一减速齿轮和所述第一外接齿轮构成由所述第二减速齿轮至所述固定端的二级减速机构。

在本发明的一实施例中，所述固定端和所述第二减速齿轮分别位于所述第一外接齿轮的两侧。

在本发明的一实施例中，所述二连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述第二连杆的一端转动连接，所述第一连杆的背离所述第二连杆的一端同轴固定于所述第二外接齿轮，第二连杆的背离所述第一连杆的一端与所述摆臂的自由端转动连接；

所述第一连杆和所述驱动组件位于所述第二连杆的同侧，所述第二外接齿轮位于所述第一连杆的背离所述第二连杆的一侧。

在本发明的一实施例中，所述摆臂包括盘体部和由所述盘体部外缘向外延伸形成的尖端部，所述盘体部固定于所述驱动组件的动力源的输出轴，所述尖端部与所述二连杆机构的远离所述齿轮组的一端转动连接。

在本发明的一实施例中，所述驱动组件还包括旋转装置，所述摆臂固定于所述旋转装置的输出轴，所述旋转装置包括：

导磁外壳，所述导磁外壳包括筒体部和设于所述筒体部内侧壁的凸齿部；其中，所述凸齿部设有两个，两所述凸齿部相对设置，两所述凸齿部的自由端间隔设置，以形成转动空间；

转动体，所述转动体可转动地设置在所述转动空间中；

磁场发生组件，所述磁场发生组件设置在所述凸齿部上和/或所述转动体上，以在所述凸齿部和所述转动体之间形成电磁铁与磁场的配合，以在通电状态下驱使所述转动体转动；以及

输出轴，所述输出轴穿设于所述导磁外壳，所述转动体固定在所述输出轴上。

在本发明的一实施例中，所述凸齿部的朝向所述转动体的端面呈凹弧面设置，所述转动体的朝向所述凸齿部的端面呈凸弧面设置，所述凸弧面与所述凹弧面间隙配合，以形成气隙。

在本发明的一实施例中，定义所述气隙的宽度为δ，则满足条件：δ≤0.1mm。

本发明的一实施例还提出一种电子设备，该电子设备包括力反馈装置，该力反馈装置包括：

扳机，所述扳机具有相连接的固定端和移动端，所述移动端绕所述固定端的轴线可转动设置，以使所述扳机具有弹起位和下沉位；

齿轮组，所述齿轮组具有传动连接的第一外接齿轮和第二外接齿轮，所述第一外接齿轮固定于所述固定端，以与所述固定端同步转动；

二连杆机构，所述二连杆机构的一端固定于所述第二外接齿轮，以与所述第二外接齿轮同步转动；以及

驱动组件，所述驱动组件具有摆臂，所述摆臂的自由端与所述二连杆机构的另一端转动连接；

其中，所述摆臂在摆动时带动所述二连杆机构的远离所述摆臂的一端转动，以驱动所述第二外接齿轮转动；所述第二外接齿轮在转动时带动所述第一外接齿轮转动，以驱动所述扳机在弹起位和下沉位之间变换。

本发明的技术方案，扳机通过齿轮组和二连杆机构而与驱动组件传动连接。其中，二连杆机构的一端与驱动组件的摆臂的自由端转动连接，以随摆臂的摆动而位移，从而使二连杆机构张开或收拢；此时，二连杆机构的另一端与齿轮组的一端(即第二外接齿轮)同轴固定，便会在二连杆机构张开或收拢的过程中发生转动，从而带动齿轮组的第二外接齿轮转动，使齿轮组运行；此时，齿轮组的另一端(即第一外接齿轮)与扳机的固定端同轴固定，便会在齿轮组的运行过程中发生转动，从而带动扳机转动，使扳机弹起或下沉。这样，便可利用扳机的弹起而向用户的手指反馈作用力，利用扳机的下沉而撤销反馈在用户手指上的作用力，从而完成与用户的交互，为用户提供更为优质的触觉反馈体验，从而满足用户对相关设备(例如各类操作手柄、玩具枪、虚拟现实设备、增强现实设备等)的感官要求。

附图说明

为了更清楚地说明本发明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发明的一些实施例，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。

图1为本发明力反馈装置一实施例的结构示意图；

图2为图1中力反馈装置另一视角的结构示意图；其中，扳机已隐藏；

图3为图1中旋转装置第一实施例的结构示意图；

图4为图1中旋转装置第二实施例的结构示意图；

图5为图1中旋转装置第三实施例的结构示意图；

图6为图1中旋转装置第四实施例的结构示意图；

图7为图1中旋转装置第五实施例的结构示意图；

图8为图1中旋转装置第六实施例的结构示意图；

图9为图1中旋转装置第七实施例的结构示意图；

图10为图1中旋转装置第八实施例的结构示意图；

图11为图1中旋转装置第九实施例的结构示意图；

图12为图1中旋转装置第十实施例的结构示意图；

图13为图1中旋转装置第十一实施例的结构示意图；

图14为图1中旋转装置第十二实施例的结构示意图；

图15为图1中旋转装置第十三实施例的结构示意图；

图16为图1中旋转装置第十四实施例的结构示意图；

图17为图1中旋转装置中转动部分和固定部分之间的作用力大小与气隙大小之间的关系曲线图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	力反馈装置	502	尖端部
10	扳机	50b	旋转装置
				11	固定端	51	导磁外壳
13	移动端	511	筒体部
				30	齿轮组	513	凸齿部
31	第一外接齿轮	5131	定子齿槽
				33	第二外接齿轮	53	转动体
35	第一减速齿轮	531	转子齿槽
				37	第二减速齿轮	533	转子凸齿
40	二连杆机构	55	磁场发生组件
				41	第一连杆	551	线圈绕组
43	第二连杆	553	磁体
				50	驱动组件	555	辅助磁体
50a	摆臂	57	输出轴
				501	盘体部

本发明目的的实现、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

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明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发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，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，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)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。

另外，在本发明中如涉及“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。在本发明的描述中，“若干”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。

在本发明中，除非另有明确的规定和限定，术语“连接”、“固定”等应做广义理解，例如，“固定”可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系，除非另有明确的限定。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

另外，本发明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，也不在本发明要求的保护范围之内。

针对背景技术所反映的技术问题，本发明提出一种力反馈装置，旨在为用户提供更为优质的触觉反馈体验，从而满足用户对相关设备(例如各类操作手柄、玩具枪、虚拟现实设备、增强现实设备等)的感官要求。

下面将在具体实施例中对本发明提出的力反馈装置的具体结构进行说明：

如图1和图2所示，在本发明力反馈装置100一实施例中，该力反馈装置100包括：

扳机10，所述扳机10具有相连接的固定端11和移动端13，所述移动端13绕所述固定端11的轴线可转动设置，以使所述扳机10具有弹起位和下沉位；

齿轮组30，所述齿轮组30具有传动连接的第一外接齿轮31和第二外接齿轮33，所述第一外接齿轮31固定于所述固定端11，以与所述固定端11同步转动；

二连杆机构40，所述二连杆机构40的一端固定于所述第二外接齿轮33，以与所述第二外接齿轮33同步转动；以及

驱动组件50，所述驱动组件50具有摆臂50a，所述摆臂50a的自由端与所述二连杆机构40的另一端转动连接；

其中，所述摆臂50a在摆动时带动所述二连杆机构40的远离所述摆臂50a的一端转动，以驱动所述第二外接齿轮33转动；所述第二外接齿轮33在转动时带动所述第一外接齿轮31转动，以驱动所述扳机10在弹起位和下沉位之间变换。

可以理解地，力反馈装置100还可以配置有底座，用于为扳机10、齿轮组30、二连杆机构40、驱动组件50等提供稳定的安装平台；而底座既可以是为了安装扳机10、齿轮组30、二连杆机构40、驱动组件50等而专门设置的独立于电子设备外壳的部件，也可以由电子设备的外壳充当。

扳机10，既可以是各类操作手柄(例如游戏手柄等)的扳机10，也可以是玩具枪的扳机10，还可以是虚拟现实设备(简称VR设备)的扳机10，亦或者是增强现实设备(简称AR设备)的扳机10。扳机10用于与用户的手指接触：扳机10的固定端11可与底座转动连接，使得扳机10的移动端13可绕固定端11的轴线进行转动而发生位移，从而能够“弹起”至最高处而获得“弹起位”，或者“下沉”至最低处而获得“下沉位”，进而使得扳机10可向用户的手指反馈作用力，或者撤销反馈在用户手指上的作用力，进而完成与用户的交互。

进一步地，扳机10通过齿轮组30和二连杆机构40而与驱动组件50传动连接。其中，二连杆机构40的一端与驱动组件50的摆臂50a的自由端转动连接，以随摆臂50a的摆动而位移，从而使二连杆机构40张开或收拢；此时，二连杆机构40的另一端与齿轮组30的一端(即第二外接齿轮33)同轴固定，便会在二连杆机构40张开或收拢的过程中发生转动，从而带动齿轮组30的第二外接齿轮33转动，使齿轮组30运行；此时，齿轮组30的另一端(即第一外接齿轮31)与扳机10的固定端11同轴固定，便会在齿轮组30的运行过程中发生转动，从而带动扳机10转动，使扳机10弹起或下沉。这样，便可利用扳机10的弹起而向用户的手指反馈作用力，利用扳机10的下沉而撤销反馈在用户手指上的作用力，从而完成与用户的交互，为用户提供更为优质的触觉反馈体验，从而满足用户对相关设备(例如各类操作手柄、玩具枪、虚拟现实设备、增强现实设备等)的感官要求。并且，通过齿轮加杆件进行传动，较传统结构而言，效率更高，延迟更小，噪音更低，寿命更长。

需要说明的是，除了摆臂50a外，驱动组件50还包括动力源。动力源既可以是后文中的旋转装置50b(如图3所示)，利用输出轴57输出转矩，以驱动摆臂50a摆动；也可以是电机、蜗杆、涡轮等进行配合的形式，利用涡轮输出转矩，以驱动摆臂50a摆动；还可以是直线型的动力源(例如气缸、电缸、丝杆传动机构等)，以利用直线型的动力源中做直线运动的滑移端，推动或拉动摆臂50a摆动。当然，本领域技术人员也可以根据实际应用场景的需求选择其他合理且有效的配置形式，在此不再一一赘述。

如图1和图2所示，在本发明力反馈装置100一实施例中，所述第一外接齿轮31和所述第二外接齿轮33构成由所述二连杆机构40至所述扳机10的减速配合。此时，由驱动组件50的摆臂50a输出的动力，在经过二连杆机构40后，会先经过齿轮组30的减速处理，再传递至扳机10，从而使得驱动组件50上的高转速可以转化为合适扳机10对用户手指输出的力度，以更好地贴合实际的应用场景，创建更好地触觉反馈体验。

如图1和图2所示，在本发明力反馈装置100一实施例中，所述齿轮组30还具有第一减速齿轮35和第二减速齿轮37，所述第一减速齿轮35与所述第一外接齿轮31啮合，所述第二减速齿轮37与所述第二外接齿轮33啮合；

其中，所述第一减速齿轮35同轴固定于所述第二减速齿轮37，所述第二减速齿轮37和所述第二外接齿轮33构成由所述二连杆机构40至所述第一减速齿轮35的一级减速机构，所述第一减速齿轮35和所述第一外接齿轮31构成由所述第二减速齿轮37至所述固定端11的二级减速机构。

此时，在驱动组件50的动力传递至扳机10的过程中，会经过两级的减速，减速效果更好。并且，两级减速的设计，更加便于对小尺寸齿轮的利用，优化齿比构成，从而有利于降低齿轮组30的体积，降低力反馈装置100的体积。

如图1和图2所示，在本发明力反馈装置100一实施例中，所述固定端11和所述第二减速齿轮37分别位于所述第一外接齿轮31的两侧。此时，可以提升齿轮组30的紧凑程度，从而有利于获得体积更小的齿轮组30，有利于获得体积更小的力反馈装置100，进而便于力反馈装置100的安装和使用。

如图1和图2所示，在本发明力反馈装置100一实施例中，所述二连杆机构40包括第一连杆41和第二连杆43，所述第一连杆41的一端与所述第二连杆43的一端转动连接，所述第一连杆41的背离所述第二连杆43的一端同轴固定于所述第二外接齿轮33，第二连杆43的背离所述第一连杆41的一端与所述摆臂50a的自由端转动连接；

所述第一连杆41和所述驱动组件50位于所述第二连杆43的同侧，所述第二外接齿轮33位于所述第一连杆41的背离所述第二连杆43的一侧。

此时，力反馈装置100的紧凑程度可进一步得到提升，从而有利于获得体积更小的力反馈装置100，以便于力反馈装置100的安装和使用。

如图1和图2所示，所述摆臂50a包括盘体部501和由所述盘体部501外缘向外延伸形成的尖端部502，所述盘体部501固定于所述驱动组件50的动力源的输出轴，所述尖端部502与所述二连杆机构40的远离所述齿轮组30的一端转动连接。可以理解地，该形状设计下的摆臂50a较杆状结构而言，可以提供更加稳定的输出能力，从而更好地帮助动力源表达其真实的动力意图，进而更好地模拟出各种触觉反馈，以为用户提供更为优质的触觉反馈体验。

如图1和图2所示，在本发明力反馈装置100一实施例中，所述驱动组件50还包括旋转装置50b，所述摆臂50a固定于所述旋转装置50b的输出轴。

目前，力反馈装置100基本是由扳机10、传动机构、直流旋转电机等组成。利用直流旋转电机作为动力源，在电机输入轴配置齿轮或者蜗轮蜗杆等传动机构，并将该传动机构与扳机10连接。手指主动施加不同的作用力到扳机10，通过与扳机10连接的传动机构将此作用力传递到直流旋转电机；此时，直流旋转电机按照相应的控制模式产生一种主动的运动状态，通过传动机构而反作用到扳机10上而形成力的反馈体感。

但是，上述力反馈装置100却存在以下几个方面的问题：(1)普通有刷直流旋转电机并未针对力反馈的用途进行优化，导致扭矩小、转速高，从而导致传动机构的复杂化；这样，不仅成本高、寿命短，而且噪音还大；(2)复杂的传动机构还会在反馈时造成较大的延迟，无法满足游戏等应用场景的即时需求；同时，还会造成产品的体积大，传动效率低，功耗大等缺陷。

因此，本实施例将驱动组件50的动力源选择为了旋转装置50b，该旋转装置50b针对普通有刷直流旋转电机中转子仅做小角度转动的情形进行了优化设计，即：

在本实施例提出的旋转装置50b中，转子(转动部分)只会进行一定角度的偏转而无需整圈旋转；因此，其内部只配置了两个凸齿部513及相应的磁场发生组件55，不仅可以减小装置的体积，而且通过控制电路转换线圈绕组551中电流的方向即可产生正、反两向偏转而对外输出扭矩，输出形式既可以是震动、也可以是力、亦或是其他形式，从而模拟各种触觉反馈。

这样，便可避免直流旋转电机所导致的各种问题的出现，从而更好地满足力反馈装置100的需求，为用户提供更为优质的力反馈装置100，最终能够为用户提供更为优质的触觉反馈体验。

即，本实施例至少具有以下优势：(1)旋转装置50b结构紧凑、输出扭矩大、触觉体感强烈，热效率高，发热低；(2)旋转装置50b配合摆臂50a的输出形式，由于摆臂50a的偏心结构，可以在控制电路驱动下，直接输出震动，丰富了触觉反馈体验。并且，摆臂50a还可以与其他结构构成共振效果，从而增强了力反馈效果。

以下则是上述旋转装置50b的具体结构布置：

如图3所示，在本发明力反馈装置100一实施例中，所述旋转装置50b包括：

导磁外壳51，所述导磁外壳51包括筒体部511和设于所述筒体部511内侧壁的凸齿部513；其中，所述凸齿部513设有两个，两所述凸齿部513相对设置，两所述凸齿部513的自由端间隔设置，以形成转动空间；

转动体53，所述转动体53可转动地设置在所述转动空间中；

磁场发生组件55，所述磁场发生组件55设置在所述凸齿部513上和/或所述转动体53上，以在所述凸齿部513和所述转动体53之间形成电磁铁与磁场的配合，以在通电状态下驱使所述转动体53转动；以及

输出轴57，所述输出轴57穿设于所述导磁外壳51，所述转动体53固定在所述输出轴57上。

具体地，筒体部511既可以是一端开口、另一端封闭的筒状结构，也可以是两端开口的筒状结构。

当筒体部511是一端开口、另一端封闭的筒状结构时，其开口的一端可盖设端盖；此时，输出轴57穿设于该端盖并相对该端盖可转动，并且，输出轴57的里端可转动地固定在筒状结构的底壁上，以使输出轴57的外端外露，用于与其他结构连接(例如与力反馈装置100中的传动机构连接，以实现与扳机10的连接)；此时，转动体53固定在输出轴57上，当转动体53因电磁铁与磁场的配合而转动时，便可带动输出轴57转动，从而对外输出转矩。

而当筒体部511是两端开口的筒状结构时，其两端均可盖设端盖；此时，输出轴57穿设于其中一端盖并相对该端盖可转动，并且，输出轴57的里端可转动地固定在另一端盖上，以使输出轴57的外端外露，用于与其他结构连接(例如与力反馈装置100中的传动机构连接，以实现与扳机10的连接)；此时，转动体53固定在输出轴57上，当转动体53因电磁铁与磁场的配合而转动时，便可带动输出轴57转动，从而对外输出转矩。

因此，可以理解地，本实施例的技术方案至少具有如下优势：

(1)利用电磁铁与磁场的配合，即利用通电线圈产生的磁场与永磁体产生的磁场的相互作用，可产生转动力矩，实现转矩输出；并且，通过磁路设计，利用线圈电流的正反向通电，还可产生交变的正反向磁场，从而在与永磁体产生的磁场的相互作用下，改变转动体53的运动方向；过程中，由于仅仅需要用到电磁铁和永磁体，较现有旋转电机，做到了结构的简化，转动惯量的减小，从而极大地提高了动态响应速度，降低了体积；同时，较现有旋转电机，还实现了全新的输出形式，避免了现有旋转电机因采用直流有刷马达而不适合频繁的正反转和堵转的工作状况的情况；

(2)由于力反馈装置100中，偏转的角度很小，故可将转动部分和固定部分之间的气隙设计的很小，而转动部分和固定部分之间的作用力大小与气隙大小之间的关系曲线如图17所示：当气隙足够小时，转动部分和固定部分之间的作用力大小可以迅速提升；此时，启动转矩、堵转力矩都能够得到提升；

也即，本实施例的技术方案，通过采用电磁铁和磁场相互配合的方式作为动力源，较现有旋转电机而言，能够提供更大的反馈转矩，能够提供更快的响应速度，能够实现结构的简化、体积的减小，能够更好地适应频繁的正反转和堵转的工作状况，从而更好地满足力反馈装置100的需求，为用户提供更为优质的力反馈装置100，最终为用户提供更为优质的触觉反馈体验。

需要说明的是，导磁外壳51的材质是软磁材料，例如：铁硅合金、各种软磁铁氧体等。其中，筒体部511和凸齿部513既可以是一体成型的一体结构，也可以是独立的两个部件依靠例如粘接等连接方式固定在一起。此外，前述用于使筒体部511封闭的端盖既可以是导磁外壳51的一部分，也由软磁材料制成；也可以独立于导磁外壳51，而由其他材质(例如非软磁材料的铜、铝等)制成。

下面将对旋转装置50b中各部分的具体配置方式进行介绍：

如图3所示，在本发明旋转装置50b第一实施例中，所述转动体53为永磁体，所述永磁体具有背对设置的两极，所述永磁体的两极分别朝向两所述凸齿部513设置；

所述磁场发生组件55包括两线圈绕组551，两所述线圈绕组551分别绕制在两所述凸齿部513上，两所述线圈绕组551通电时电流的方向相反。

此时，旋转装置50b的内部结构由定子(固定部分)和转子(转动部分)组成。其中，定子包括筒体部511、两凸齿部513及两线圈绕组551；两凸齿部513相对设置，每一凸齿部513上绕制有一线圈绕组551；转子包括转动体53和输出轴57，转动体53是一块永磁体(例如磁钢等)，其背对设置的两端分别构成南极(即S极)和北极(即N极)，该永磁体的中部穿设输出轴57，以使转动体53悬置在转动空间中。

进一步地，当向凸齿部513上的线圈绕组551中通入电流时，就会在定子和转子之间的气隙中产生磁场而与转动体53(永磁体)产生的磁场相互作用；此时，线圈绕组551中电流的大小改变可以调节磁场的强弱，线圈绕组551中电流的方向改变则可以调节磁场的方向，根据同性相斥、异性相吸的原则，如果按照一定的频率反复地给线圈绕组551通入正反向电流，那么转动体53就会在吸力、斥力的作用下左右摇摆，实现振动。

另一方面，凸齿部513的朝向转动体53的端面呈凹弧面设置，转动体53的朝向凸齿部513的端面呈凸弧面设置，凸弧面与凹弧面间隙配合，以形成气隙；如此，可使定子(固定部分)和转子(转动部分)尽可能地接近，从而最大化地利用二者之间的作用力，以提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩。

基于本发明旋转装置50b的第一实施例，还可以进一步做如下设置：

如图4所示，在本发明旋转装置50b第二实施例中，所述磁场发生组件55还包括两辅助磁体555，每一所述凸齿部513中设有一所述辅助磁体555；两所述辅助磁体555均沿两所述凸齿部513的排布方向充磁，且两所述辅助磁体555的充磁方向均与所述转动体53的充磁方向一致。

基于本发明旋转装置50b的第一实施例，还可以进一步做如下设置：

如图5所示，在本发明旋转装置50b第三实施例中，所述磁场发生组件55还包括两辅助磁体555，每一所述凸齿部513中设有一所述辅助磁体555；两所述辅助磁体555沿两所述凸齿部513排布方向的垂直方向充磁，且两所述辅助磁体555的充磁方向相反。

也就是说，辅助磁体555的充磁方向，既可以横向设置，也可以竖向设置；横向设置时，需要两辅助磁体555的充磁方向相反；竖向设置，需要两辅助磁体555的充磁方向一致，且与转动体53的充磁方向一致。

此时，增设的辅助磁体555所产生的磁场，可以与线圈绕组551通电时所产生的磁场组合而形成混合磁场；并且，改变线圈绕组551中的通电方向，同样可使混合磁场的方向得以改变，从而与转动体53上的磁场相互作用，使转动体53左右摆动。这样，通过配置辅助磁体555，可以进一步增强与转动体53之间的相互作用力，提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩，从而更好地满足力反馈装置100的需求，为用户提供更为优质的力反馈装置100。

区别于前述第一至第三实施例，旋转装置50b还可以采用如下方式进行具体配置：

如图6所示，在本发明旋转装置50b第四实施例中，所述转动体53为软磁体553，所述转动体53具有背对设置的两端，所述转动体53的两端分别朝向两所述凸齿部513设置；

所述磁场发生组件55包括两线圈绕组551和两磁组，两所述线圈绕组551分别绕制在两个所述凸齿部513上，两所述线圈绕组551通电时电流的方向相反，两所述磁组分别设置在所述转动体53的两端上；

所述磁组包括两磁体553，两所述磁体553均嵌设在所述转动体53的朝向所述凸齿部513的端面上，且间隔设置；两所述磁体553均沿两所述凸齿部513的排布方向充磁，且充磁方向相反。

其中，位于转动体53不同端面的、且靠近转动体53同一侧部的两磁体553的充磁方向可以相反，也可以一致。

此时，旋转装置50b的内部结构由定子(固定部分)和转子(转动部分)组成。其中，定子包括筒体部511、两凸齿部513及两线圈绕组551；两凸齿部513相对设置，每一凸齿部513上绕制有一线圈绕组551。转子包括两磁组、转动体53及输出轴57，两磁组分别嵌设在转动体53背对设置的两个端面上；并且，同一个端面上的两个磁体553左右并排设置、均竖向充磁、但充磁方向相反，左侧的两个磁体553的充磁方向也相反，右侧的两个磁体553的充磁方向也相反；转动体53的中部穿设输出轴57，以使转动体53悬置在转动空间中。

进一步地，当向凸齿部513上的线圈绕组551中通入电流时，就会在定子和转子之间的气隙中产生磁场而与转动体53上磁组产生的磁场相互作用；此时，线圈绕组551中电流的大小改变可以调节磁场的强弱，线圈绕组551中电流的方向改变则可以调节磁场的方向，根据同性相斥、异性相吸的原则，如果按照一定的频率反复地给线圈绕组551通入正反向电流，那么转动体53就会在吸力、斥力的作用下左右摇摆，实现振动。

另一方面，凸齿部513的朝向转动体53的端面呈凹弧面设置，转动体53的朝向凸齿部513的端面呈凸弧面设置，凸弧面与凹弧面间隙配合，以形成气隙；如此，可使定子(固定部分)和转子(转动部分)尽可能地接近，从而最大化地利用二者之间的作用力，以提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩。

基于本发明旋转装置50b的第四实施例，还可以进一步做如下设置：

如图7所示，在本发明旋转装置50b第五实施例中，所述磁场发生组件55还包括两辅助磁体555，每一所述凸齿部513中设有一所述辅助磁体555；两所述辅助磁体555均沿两所述凸齿部513的排布方向充磁，且两所述辅助磁体555的充磁方向一致。

基于本发明旋转装置50b的第四实施例，还可以进一步做如下设置：

如图8所示，在本发明旋转装置50b第六实施例中，所述磁场发生组件55还包括两辅助磁体555，每一所述凸齿部513中设有一所述辅助磁体555；两所述辅助磁体555沿两所述凸齿部513排布方向的垂直方向充磁，且两所述辅助磁体555的充磁方向相反。

也就是说，辅助磁体555的充磁方向，既可以横向设置，也可以竖向设置；横向设置时，需要两辅助磁体555的充磁方向相反；竖向设置，需要两辅助磁体555的充磁方向一致。

此时，增设的辅助磁体555所产生的磁场，可以与线圈绕组551通电时所产生的磁场组合而形成混合磁场；并且，改变线圈绕组551中的通电方向，同样可使混合磁场的方向得以改变，从而与转动体53上的磁场相互作用，使转动体53左右摆动。这样，通过配置辅助磁体555，可以进一步增强与转动体53之间的相互作用力，提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩，从而更好地满足力反馈装置100的需求，为用户提供更为优质的力反馈装置100。

区别于前述第四至第六实施例，旋转装置50b还可以采用如下方式进行具体配置：

如图9所示，在本发明旋转装置50b第七实施例中，所述转动体53为软磁体553，所述转动体53具有背对设置的两端，所述转动体53的两端分别朝向两所述凸齿部513设置；

所述磁场发生组件55包括两线圈绕组551、两磁组及两辅助磁组，两所述线圈绕组551分别绕制在两个所述凸齿部513上，两所述线圈绕组551通电时电流的方向相反，两所述磁组分别设置在所述转动体53的两端面上，两所述辅助磁组分别设置在两所述凸齿部513的端面上；

所述磁组包括两磁极，所述磁组的两磁极沿两所述凸齿部513排布方向的垂直方向并排设置，且两所述磁组的磁极布置相反；

所述辅助磁组包括两磁极，所述辅助磁组的两磁极沿两所述凸齿部513排布方向的垂直方向并排设置，且两所述辅助磁组的磁极布置相反；

其中，相对的磁组和辅助磁组的磁极布置相反。

此时，旋转装置50b的内部结构由定子(固定部分)和转子(转动部分)组成。其中，定子包括筒体部511、两凸齿部513、两线圈绕组551及两辅助磁组；两凸齿部513相对设置，每一凸齿部513上绕制有一线圈绕组551，每一凸齿部513的端面上设置有一辅助磁组；并且，上方的辅助磁组的两个磁极在左右方向上并排设置——S极在左、N极在右，下方的辅助磁组的两个磁极也在左右方向上并排设置——N极在左、S极在右。转子包括两磁组、转动体53及输出轴57，两磁组分别设置在转动体53背对设置的两个端面上；并且，上方的磁组的两个磁极在左右方向上并排设置——N极在左、S极在右，下方的磁组的两个磁极也在左右方向上并排设置——S极在左、N极在右；转动体53的中部穿设输出轴57，以使转动体53悬置在转动空间中。

进一步地，当向凸齿部513上的线圈绕组551中通入电流时，就会在定子和转子之间的气隙中产生磁场而与转动体53上磁组产生的磁场相互作用；此时，线圈绕组551中电流的大小改变可以调节磁场的强弱，线圈绕组551中电流的方向改变则可以调节磁场的方向，根据同性相斥、异性相吸的原则，如果按照一定的频率反复地给线圈绕组551通入正反向电流，那么转动体53就会在吸力、斥力的作用下左右摇摆，实现振动。

另一方面，辅助磁组的朝向磁组的表面呈凹弧面设置，磁组的朝向辅助磁组的表面呈凸弧面设置，凸弧面与凹弧面间隙配合，以形成气隙；如此，可使定子(固定部分)和转子(转动部分)尽可能地接近，从而最大化地利用二者之间的作用力，以提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩。

区别于前述第七实施例，旋转装置50b还可以采用如下方式进行具体配置：

如图10所示，在本发明旋转装置50b第八实施例中，所述转动体53为软磁体553，所述转动体53具有背对设置的两端，所述转动体53的两端分别朝向两所述凸齿部513设置；

所述磁场发生组件55包括两线圈绕组551，两所述线圈绕组551分别绕制在两个所述凸齿部513上，两所述线圈绕组551通电时电流的方向相反；

所述凸齿部513的朝向所述转动体53的端面开设有定子齿槽5131；

所述转动体53的一端面开设有与所述定子齿槽5131相对的转子齿槽531，所述转动体53的另一端面形成有与所述定子齿槽5131相对的转子凸齿533。

此时，旋转装置50b的内部结构由定子(固定部分)和转子(转动部分)组成。其中，定子包括筒体部511、两凸齿部513及两线圈绕组551；两凸齿部513相对设置，每一凸齿部513上绕制有一线圈绕组551，每一凸齿部513的端面上开设有两个定子齿槽5131，两个定子齿槽5131在左右方向上间隔设置。转子包括转动体53和输出轴57，转动体53的一端面开设有两个转子齿槽531，两个转子齿槽531在左右方向上间隔设置，且与两个定子齿槽5131一一对齐设置；转动体53的另一端面形成有两个转子凸齿533，两个转子凸齿533在左右方向上间隔设置，且与两个定子齿槽5131一一对齐设置；转动体53的中部穿设输出轴57，以使转动体53悬置在转动空间中。

进一步地，通过线圈绕组551的轮流通电，产生磁场，从而与转动体53的转子凸齿533相吸(或排斥)，进而拖动转动体53运转。

另一方面，凸齿部513的朝向转动体53的端面呈凹弧面设置，转动体53的朝向凸齿部513的端面呈凸弧面设置，凸弧面与凹弧面间隙配合，以形成气隙；如此，可使定子(固定部分)和转子(转动部分)尽可能地接近，从而最大化地利用二者之间的作用力，以提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩。

基于本发明旋转装置50b的第八实施例，还可以进一步做如下设置：

如图11所示，在本发明旋转装置50b第九实施例中，所述磁场发生组件55还包括两辅助磁体555，每一所述凸齿部513中设有一所述辅助磁体555，两所述辅助磁体555均沿两所述凸齿部513的排布方向充磁，且两所述辅助磁体555的充磁方向相反。

此时，增设的辅助磁体555所产生的磁场，可以与线圈绕组551通电时所产生的磁场组合而形成混合磁场；并且，改变线圈绕组551中的通电方向，同样可使混合磁场的方向得以改变，从而与转动体53相互作用，使转动体53左右摆动。这样，通过配置辅助磁体555，可以进一步增强与转动体53之间的相互作用力，提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩，从而更好地满足力反馈装置100的需求，为用户提供更为优质的力反馈装置100。

区别于前述第八和第九实施例，旋转装置50b还可以采用如下方式进行具体配置：

如图12所示，在本发明旋转装置50b第十实施例中，所述转动体53为软磁体553，所述转动体53具有背对设置的两端，所述转动体53的两端分别朝向两所述凸齿部513设置；

所述磁场发生组件55包括线圈绕组551和两磁组，所述线圈绕组551绕制在所述转动体53上，两所述磁组分别设置在所述转动体53的两端上；

所述磁组包括两磁体553，两所述磁体553均嵌设在所述凸齿部513的朝向所述转动体53的端面上，且间隔设置；两所述磁体553均沿两所述凸齿部513的排布方向充磁，且充磁方向相反。

其中，位于不同凸齿部513上、且靠近转动体53同一侧部的两磁体553的充磁方向可以相反，也可以一致。

此时，旋转装置50b的内部结构由定子(固定部分)和转子(转动部分)组成。其中，定子包括筒体部511、两凸齿部513及两磁组；两凸齿部513相对设置，每一凸齿部513的端面上嵌设有一磁组；并且，同一个端面上的两个磁体553左右并排设置、均竖向充磁、但充磁方向相反，左侧的两个磁体553的充磁方向一致，右侧的两个磁体553的充磁方向也一致。转子包括线圈绕组551、转动体53及输出轴57，线圈绕组551绕制在转动体53上；转动体53的中部穿设输出轴57，以使转动体53悬置在转动空间中。

进一步地，当向转动体53上的线圈绕组551中通入电流时，就会在定子和转子之间的气隙中产生磁场而与凸齿部513上磁组产生的磁场相互作用；此时，线圈绕组551中电流的大小改变可以调节磁场的强弱，线圈绕组551中电流的方向改变则可以调节磁场的方向，根据同性相斥、异性相吸的原则，如果按照一定的频率反复地给线圈绕组551通入正反向电流，那么转动体53就会在吸力、斥力的作用下左右摇摆，实现振动。

另一方面，凸齿部513的朝向转动体53的端面呈凹弧面设置，转动体53的朝向凸齿部513的端面呈凸弧面设置，凸弧面与凹弧面间隙配合，以形成气隙；如此，可使定子(固定部分)和转子(转动部分)尽可能地接近，从而最大化地利用二者之间的作用力，以提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩。

基于本发明旋转装置50b的第十实施例，还可以进一步做如下设置：

如图13所示，在本发明旋转装置50b第十一实施例中，所述磁场发生组件55还包括两辅助磁体555，每一所述转动体53的端面嵌设有一所述辅助磁体555，两所述辅助磁体555均沿两所述凸齿部513的排布方向充磁，且两所述辅助磁体555的充磁方向一致。

此时，增设的辅助磁体555所产生的磁场，可以与线圈绕组551通电时所产生的磁场组合而形成混合磁场；并且，改变线圈绕组551中的通电方向，同样可使混合磁场的方向得以改变，从而与凸齿部513上磁组的磁场相互作用，使转动体53左右摆动。这样，通过配置辅助磁体555，可以进一步增强与凸齿部513之间的相互作用力，提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩，从而更好地满足力反馈装置100的需求，为用户提供更为优质的力反馈装置100。

区别于前述第十和第十一实施例，旋转装置50b还可以采用如下方式进行具体配置：

如图14所示，在本发明旋转装置50b十二实施例中，所述转动体53为软磁体553，所述转动体53具有背对设置的两端，所述转动体53的两端分别朝向两所述凸齿部513设置；

所述磁场发生组件55包括线圈绕组551和两磁体553，所述线圈绕组551绕制在所述转动体53上，每一所述凸齿部513中设有一所述磁体553，两所述磁体553均沿两所述凸齿部513排布方向的垂直方向充磁，且两所述磁体553的充磁方向相反。

此时，旋转装置50b的内部结构由定子(固定部分)和转子(转动部分)组成。其中，定子包括筒体部511、两凸齿部513及两磁体553；两凸齿部513相对设置，每一凸齿部513的端面上嵌设有一磁体553；两磁体553均沿左右方向充磁，两磁体553的充磁方向相反。转子包括线圈绕组551、转动体53及输出轴57，线圈绕组551绕制在转动体53上；转动体53的中部穿设输出轴57，以使转动体53悬置在转动空间中。

进一步地，当向转动体53上的线圈绕组551中通入电流时，就会在定子和转子之间的气隙中产生磁场而与凸齿部513上磁体553产生的磁场相互作用；此时，线圈绕组551中电流的大小改变可以调节磁场的强弱，线圈绕组551中电流的方向改变则可以调节磁场的方向，根据同性相斥、异性相吸的原则，如果按照一定的频率反复地给线圈绕组551通入正反向电流，那么转动体53就会在吸力、斥力的作用下左右摇摆，实现振动。

另一方面，凸齿部513的朝向转动体53的端面呈凹弧面设置，转动体53的朝向凸齿部513的端面呈凸弧面设置，凸弧面与凹弧面间隙配合，以形成气隙；如此，可使定子(固定部分)和转子(转动部分)尽可能地接近，从而最大化地利用二者之间的作用力，以提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩。

区别于前述第十和第十一实施例，旋转装置50b还可以采用如下方式进行具体配置：

如图15所示，在本发明旋转装置50b十三实施例中，所述转动体53为软磁体553，所述转动体53具有背对设置的两端，所述转动体53的两端分别朝向两所述凸齿部513设置；

所述磁场发生组件55包括线圈绕组551和两磁体553，所述线圈绕组551绕制在所述转动体53上，每一所述凸齿部513中设有一所述磁体553，两所述磁体553均沿两所述凸齿部513的排布方向充磁，且两所述磁体553的充磁方向一致。

此时，旋转装置50b的内部结构由定子(固定部分)和转子(转动部分)组成。其中，定子包括筒体部511、两凸齿部513及两磁体553；两凸齿部513相对设置，每一凸齿部513的端面上嵌设有一磁体553；两磁体553均沿竖直方向充磁，两磁体553的充磁方向一致。转子包括线圈绕组551、转动体53及输出轴57，线圈绕组551绕制在转动体53上；转动体53的中部穿设输出轴57，以使转动体53悬置在转动空间中。

进一步地，当向转动体53上的线圈绕组551中通入电流时，就会在定子和转子之间的气隙中产生磁场而与凸齿部513上磁体553产生的磁场相互作用；此时，线圈绕组551中电流的大小改变可以调节磁场的强弱，线圈绕组551中电流的方向改变则可以调节磁场的方向，根据同性相斥、异性相吸的原则，如果按照一定的频率反复地给线圈绕组551通入正反向电流，那么转动体53就会在吸力、斥力的作用下左右摇摆，实现振动。

另一方面，凸齿部513的朝向转动体53的端面呈凹弧面设置，转动体53的朝向凸齿部513的端面呈凸弧面设置，凸弧面与凹弧面间隙配合，以形成气隙；如此，可使定子(固定部分)和转子(转动部分)尽可能地接近，从而最大化地利用二者之间的作用力，以提升旋转装置50b的响应速度和输出转矩。

此外，需要说明的是，当图15中的磁体553的大小逐渐增大到侵占了凸齿部513的位置时，即当图15中的凸齿部513由磁体553所取代时，便可得到图16所示的旋转装置50b的第十四实施例，其设计和原理与旋转装置50b的第十三实施例一致，在此不再一一赘述。

如图6所示，在本发明力反馈装置100一实施例中，定义所述气隙的宽度为δ，则满足条件：δ≤0.1mm。

由于力反馈装置100中，偏转的角度很小，故可将转动部分和固定部分之间的气隙设计的很小，而转动部分和固定部分之间的作用力大小与气隙大小之间的关系曲线如图17所示：当气隙足够小时，转动部分和固定部分之间的作用力大小可以迅速提升；此时，启动转矩、堵转力矩都能够得到提升。

因此，在本实施例的设计下，气隙的宽度δ被设定在了0.1mm以下，从而为驱动组件50转矩的提升提供可靠保障。

本发明还提出一种电子设备，该电子设备包括如前所述的力反馈装置100，该力反馈装置100的具体结构参照前述实施例。由于本电子设备采用了前述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有前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。

可以理解地，电子设备可以是各类操作手柄、玩具枪、虚拟现实设备、增强现实设备等。

以上所述仅为本发明的可选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明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发明的专利保护范围内。

Claims (9)

1.一种力反馈装置，其特征在于，包括：

扳机，所述扳机具有相连接的固定端和移动端，所述移动端绕所述固定端的轴线可转动设置，以使所述扳机具有弹起位和下沉位；

齿轮组，所述齿轮组具有传动连接的第一外接齿轮和第二外接齿轮，所述第一外接齿轮固定于所述固定端，以与所述固定端同步转动；

二连杆机构，所述二连杆机构包括第一连杆和第二连杆，所述第一连杆的一端与所述第二连杆的一端转动连接，所述第一连杆的背离所述第二连杆的一端同轴固定于所述第二外接齿轮；

所述第一连杆和驱动组件位于所述第二连杆的同侧，所述第二外接齿轮位于所述第一连杆的背离所述第二连杆的一侧；以及

所述驱动组件具有摆臂和旋转装置，所述摆臂的一端固定于所述旋转装置的输出轴，所述摆臂的自由端与所述第二连杆的背离所述第一连杆的一端转动连接；

其中，所述摆臂在摆动时带动所述二连杆机构的远离所述摆臂的一端转动，以驱动所述第二外接齿轮转动；所述第二外接齿轮在转动时带动所述第一外接齿轮转动，以驱动所述扳机在弹起位和下沉位之间变换。

2.如权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述第一外接齿轮和所述第二外接齿轮构成由所述二连杆机构至所述扳机的减速配合。

3.如权利要求2所述的力反馈装置，其特征在于，所述齿轮组还具有第一减速齿轮和第二减速齿轮，所述第一减速齿轮与所述第一外接齿轮啮合，所述第二减速齿轮与所述第二外接齿轮啮合；

其中，所述第一减速齿轮同轴固定于所述第二减速齿轮，所述第二减速齿轮和所述第二外接齿轮构成由所述二连杆机构至所述第一减速齿轮的一级减速机构，所述第一减速齿轮和所述第一外接齿轮构成由所述第二减速齿轮至所述固定端的二级减速机构。

4.如权利要求3所述的力反馈装置，其特征在于，所述固定端和所述第二减速齿轮分别位于所述第一外接齿轮的两侧。

5.如权利要求1所述的力反馈装置，其特征在于，所述摆臂包括盘体部和由所述盘体部外缘向外延伸形成的尖端部，所述盘体部固定于所述驱动组件的动力源的输出轴，所述尖端部与所述二连杆机构的远离所述齿轮组的一端转动连接。

6.如权利要求1至5中任一项所述的力反馈装置，其特征在于，所述旋转装置包括：

导磁外壳，所述导磁外壳包括筒体部和设于所述筒体部内侧壁的凸齿部；其中，所述凸齿部设有两个，两所述凸齿部相对设置，两所述凸齿部的自由端间隔设置，以形成转动空间；

转动体，所述转动体可转动地设置在所述转动空间中；

磁场发生组件，所述磁场发生组件设置在所述凸齿部上和/或所述转动体上，以在所述凸齿部和所述转动体之间形成电磁铁与磁场的配合，以在通电状态下驱使所述转动体转动；以及

输出轴，所述输出轴穿设于所述导磁外壳，所述转动体固定在所述输出轴上。

7.如权利要求6所述的力反馈装置，其特征在于，所述凸齿部的朝向所述转动体的端面呈凹弧面设置，所述转动体的朝向所述凸齿部的端面呈凸弧面设置，所述凸弧面与所述凹弧面间隙配合，以形成气隙。

8.如权利要求7所述的力反馈装置，其特征在于，定义所述气隙的宽度为δ，则满足条件：δ≤0.1mm。

9.一种电子设备，其特征在于，包括如权利要求1至8中任一项所述的力反馈装置。