CN115133740A - 三向触觉反馈电机 - Google Patents

Abstract

本发明涉及三向触觉反馈电机，包括壳体和线路板，壳体中设有质量块、线圈、磁体以及弹性件，壳体的内壁包括前内壁、后内壁、左内壁、右内壁、上内壁以及下内壁，质量块设有前壁面、后壁面、左壁面、右壁面、上壁面以及下壁面，弹性件至少包括第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件以及第四弹性件，质量块通过第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件以及第四弹性件悬浮在壳体中。本发明利用不同线圈和磁体可以实现不同方向的驱动，形成多个方向和多种类的触觉反馈，本发明只需设置一个质量块，其结构简易，整个反馈电机结构简凑。

Description

三向触觉反馈电机

技术领域

本发明涉及一种三向触觉反馈电机。

背景技术

触觉反馈电机是一种主要运用于智能电子设备的微特电机，如智能手机、智能手表、虚拟现实系统等。传统的智能电子设备可在视觉上渲染逼真画面场景，但缺乏模拟3D对象的触觉体验，视觉信息与触觉信息的映射往往十分困难。人们希望探索更加丰富的体验，在看到物体的同时可以触摸、感知虚拟物体。为达到该需求必须使用三向触觉反馈电机，以提供直观、真实的多自由度力触觉，指导用户手部运动，探索更加丰富的体验。例如在CN212278093U，名称为“XYZ三方向振动器”的中国实用新型专利中，公开了XYZ三方向振动器，包括机壳、底座、振子组件和定子组件，机壳和底座组合形成容纳空间，振子组件包括XY方向振动块和Z方向振动块，定子组件包括线圈和柔性电路板；XY方向振动块和Z方向振动块分别通过弹性件固定并悬浮在容纳空间内，XY方向振动块中间设置的圆孔，圆孔包围在Z方向振动块四周；XY方向振动块镶嵌有第一磁体组件和第二磁体组件，第一磁体组件平行镶嵌在XY方向振动块的短边侧两端，第二磁体组件镶嵌在第一磁体组件中间，第一磁体组件和第二磁体组件分别以圆孔为中心成对称结构，第一磁体组件和第二磁体组件对应底座方向设置有线圈；Z方向振动块底部设有导磁外壳，导磁外壳内部固定Z方向驱动磁石，导磁外壳和Z方向驱动磁石之间设有线圈；线圈与柔性电路板电连接，柔性电路板设置在底座上。

上述专利中的触觉反馈电机为了实现三向振动，需设置两个振动块，一个振动块负责XY方向的振动，另一个振动块负责Z方向的振动，由此带来零部件多，体积大，结构不紧凑的问题。

鉴于此，本案发明人对上述问题进行深入研究，遂有本案产生。

发明内容

本发明的目的在于提供一种结构简易和紧凑的三向触觉反馈电机。

为了达到上述目的，本发明采用这样的技术方案：

三向触觉反馈电机，包括壳体和线路板，壳体中设有质量块、与线路板电连接的线圈、与线圈配合的磁体以及弹性件，所述壳体的内壁包括前内壁、后内壁、左内壁、右内壁、上内壁以及下内壁，前内壁、后内壁、左内壁、右内壁、上内壁以及下内壁分别安装有所述线圈，所述质量块对应前内壁、后内壁、左内壁、右内壁、上内壁以及下内壁分别设有前壁面、后壁面、左壁面、右壁面、上壁面以及下壁面，前壁面、后壁面、左壁面、右壁面、上壁面以及下壁面均设有所述磁体，所述弹性件至少包括第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件以及第四弹性件，第一弹性件的一端安装在左壁面上，另一端通过第一滑块可前后移动地安装所述壳体中，第二弹性件的一端安装在右壁面上，另一端通过第二滑块可前后移动地安装在所述壳体中，第三弹性件的一端安装在上壁面上，另一端前后移动地安装在所述壳体中，第四弹性件的一端安装在下壁面上，另一端可前后移动地安装在所述壳体中，所述质量块通过第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件以及第四弹性件悬浮在壳体中。

作为本发明的优选方式，所述第一弹性件、所述第二弹性件、所述第三弹性件以及所述第四弹性件均为板簧，板簧包括第一固定部、第二固定部以及形成在第一固定部与第二固定部之间的弹性伸缩部。

作为本发明的优选方式，所述弹性伸缩部包括S形屈伸部和连接臂，连接臂与所述第二固定部连接，S形屈伸部与所述第一固定部连接。

作为本发明的优选方式，所述第一弹性件的第一固定部固定在所述左壁面上，所述第一弹性部的第二固定部固定在第一滑块上，第一滑块安装在所述下内壁上，所述第二弹性件的第一固定部固定在所述右壁面上，所述第二弹性块的第二固定部固定在第二滑块上，第二滑块安装在所述上内壁上，所述第三弹性件的第一固定部固定在所述上壁面上，所述第三弹性件的第二固定部固定在第三滑块上，第三滑块安装在所述左内壁上，所述第四弹性件的第一固定部固定在所述下壁面上，所述第四弹性件的第二固定部固定在所述第四滑块上，第四滑块安装在右内壁上。

作为本发明的优选方式，所述第一滑块、所述第二滑块、所述第三滑块以及所述第四滑块均通过平面滚珠轴承安装在对应位置，第一滑块、所述第二滑块、所述第三滑块以及所述第四滑块四者平行设置。

作为本发明的优选方式，所述质量块上设有用于限制所述质量块运动行程的第一限位块、第二限位块、第三限位块以及第四限位块，第一限位块向所述左内壁延伸，第二限位块向所述右内壁延伸，第三限位块向所述上内壁延伸，第四限位块向所述下内壁延伸。

作为本发明的优选方式，还包括第五弹性件和第六弹性件，第五弹性件设置在所述前壁面上，所述第六弹性件设置在所述后壁面上。

作为本发明的优选方式，所述第五弹性件和所述第六弹性件均为波形弹簧。

作为本发明的优选方式，所述前内壁、所述后内壁、所述左内壁、所述右内壁、所述上内壁以及所述下内壁分别设有限位凸台，所述线圈套设在限位凸台上，所述前壁面、所述后壁面、所述左壁面、所述右壁面、所述上壁面以及所述下壁面上均设有安装槽，所述磁体嵌装在安装槽中。

作为本发明的优选方式，所述壳体包括截面呈正方形的筒体和设置在筒体的轴向的两端的第一端盖和第二端盖，筒体、第一端盖以及第二端盖围成长方体。

采用本发明的技术方案后，通过在壳体的六个壁面设置线圈，在质量块的六个壁面设置磁体，线圈通电产生磁感线，从而带动磁体运动，利用不同线圈和磁体可以实现不同方向的驱动，形成多个方向和多种类的触觉反馈，本发明只需设置一个质量块，其结构简易，整个反馈电机结构简凑。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为本发明的局部分解结构示意图。

图3为本发明的结构示意图(其中第一端盖和第二端盖未示出)。

图4为本发明另一角度的结构示意图(其中第一端盖和第二端盖未示出)。

图5为本发明质量块的结构示意图。

图6为本发明中板簧的结构示意图。

图中：

左内壁11 右内壁12

上内壁13 下内壁14

前内壁15 后内壁16

限位凸台17 线圈20

左壁面31 右壁面32

上壁面33 下壁面34

前壁面35 后壁面36

安装槽37 第一限位块381

第二限位块382 第三限位块383

第四限位块384 板簧40

第一弹性件41 第二弹性件42

第三弹性件43 第四弹性件44

第六弹性件45 第一固定部401

第二固定部402 连接臂403

S形屈伸部404 第一滑块51

第二滑块52 第三滑块53

第四滑块54 平面滚珠轴承60

磁体70 第一端盖101

第二端盖102 筒体103

具体实施方式

为了进一步解释本发明的技术方案，下面结合实施例进行详细阐述。

参照图1至图6，三向触觉反馈电机，包括壳体和线路板(图中未示出)，壳体中设有质量块、与线路板电连接的线圈20、与线圈20配合的磁体70以及弹性件，线路板用于控制线圈20通电的大小和方向，其与外界电源电连接。本发明中，磁体70采用磁钢，具体采用钕铁硼永磁体70。所述壳体的内壁包括前内壁15、后内壁16、左内壁11、右内壁12、上内壁13以及下内壁14，前内壁15、后内壁16、左内壁11、右内壁12、上内壁13以及下内壁14分别安装有所述线圈20，所述质量块对应前内壁15、后内壁16、左内壁11、右内壁12、上内壁13以及下内壁14分别设有前壁面35、后壁面36、左壁面31、右壁面32、上壁面33以及下壁面34，前壁面35、后壁面36、左壁面31、右壁面32、上壁面33以及下壁面34均设有所述磁体70。

本发明中，所述弹性件至少包括第一弹性件41、第二弹性件42、第三弹性件43以及第四弹性件44，第一弹性件41的一端安装在左壁面31上，另一端通过第一滑块51可前后移动地安装所述壳体中，第二弹性件42的一端安装在右壁面32上，另一端通过第二滑块52可前后移动地安装在所述壳体中，第三弹性件43的一端安装在上壁面33上，另一端前后移动地安装在所述壳体中，第四弹性件44的一端安装在下壁面34上，另一端可前后移动地安装在所述壳体中，所述质量块通过第一弹性件41、第二弹性件42、第三弹性件43以及第四弹性件44悬浮在壳体中。

作为本发明的优选方式，所述第一弹性件41、所述第二弹性件42、所述第三弹性件43以及所述第四弹性件44均为板簧40，板簧40呈扁平状，板簧40包括第一固定部401、第二固定部402以及形成在第一固定部401与第二固定部402之间的弹性伸缩部。

作为本发明的优选方式，所述弹性伸缩部包括一体成型的S形屈伸部404和连接臂403，连接臂403与所述第二固定部402连接，S形屈伸部404与所述第一固定部401连接。

作为本发明的优选方式，所述第一弹性件41的第一固定部401固定在所述左壁面31上，所述第一弹性部的第二固定部402固定在第一滑块51上，第一滑块51安装在所述下内壁14上，所述第二弹性件42的第一固定部401固定在所述右壁面32上，所述第二弹性块的第二固定部402固定在第二滑块52上，第二滑块52安装在所述上内壁13上，所述第三弹性件43的第一固定部401固定在所述上壁面33上，所述第三弹性件43的第二固定部402固定在第三滑块53上，第三滑块53安装在所述左内壁11上，所述第四弹性件44的第一固定部401固定在所述下壁面34上，所述第四弹性件44的第二固定部402固定在所述第四滑块54上，第四滑块54安装在右内壁12上。本发明中，第一弹性件41、第二弹性件42、第三弹性件43以及第四弹性件44可以通过激光焊接固定在相应的位置。

作为本发明的优选方式，所述第一滑块51、所述第二滑块52、所述第三滑块53以及所述第四滑块54均通过平面滚珠轴承60安装在对应位置，第一滑块51、所述第二滑块52、所述第三滑块53以及所述第四滑块54四者平行设置。为了更好地引导滑块运动，本发明在壳体的内壁设置相应的滑轨。

作为本发明的优选方式，所述质量块上设有用于限制所述质量块运动行程的第一限位块381、第二限位块382、第三限位块383以及第四限位块384，第一限位块381向所述左内壁11延伸并于左内壁11之间形成活动间隙，第二限位块382向所述右内壁12延伸并与右内壁12之间形成活动间隙，第三限位块383向所述上内壁13延伸并与上内壁13之间形成活动间隙，第四限位块384向所述下内壁14延伸并于下内壁14之间形成活动间隙。

作为本发明的优选方式，还包括第五弹性件和第六弹性件45，第五弹性件设置在所述前壁面35上，所述第六弹性件45设置在所述后壁面36上，具体可以通过激光焊接的方式实现固定。

作为本发明的优选方式，所述第五弹性件和所述第六弹性件45均为波形弹簧。

作为本发明的优选方式，所述前内壁15、所述后内壁16、所述左内壁11、所述右内壁12、所述上内壁13以及所述下内壁14分别设有限位凸台17，所述线圈20套设在限位凸台17上，为了保证绝缘，在限位凸台17上进行包胶处理。所述前壁面35、所述后壁面36、所述左壁面31、所述右壁面32、所述上壁面33以及所述下壁面34上均设有安装槽37，所述磁体70嵌装在安装槽37中。

作为本发明的优选方式，所述壳体包括截面呈正方形的筒体103和设置在筒体103的轴向的两端的第一端盖101和第二端盖102，筒体103、第一端盖101以及第二端盖102围成长方体。第一端盖101和第二端盖102可以通过胶粘剂或螺钉锁定在筒体103上。

本发明的产品形式并非限于本案实施例，任何人对其进行类似思路的适当变化或修饰，皆应视为不脱离本发明的专利范畴。

Claims (10)

1.三向触觉反馈电机，包括壳体和线路板，壳体中设有质量块、与线路板电连接的线圈、与线圈配合的磁体以及弹性件，其特征在于：所述壳体的内壁包括前内壁、后内壁、左内壁、右内壁、上内壁以及下内壁，前内壁、后内壁、左内壁、右内壁、上内壁以及下内壁分别安装有所述线圈，所述质量块对应前内壁、后内壁、左内壁、右内壁、上内壁以及下内壁分别设有前壁面、后壁面、左壁面、右壁面、上壁面以及下壁面，前壁面、后壁面、左壁面、右壁面、上壁面以及下壁面均设有所述磁体，所述弹性件至少包括第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件以及第四弹性件，第一弹性件的一端安装在左壁面上，另一端通过第一滑块可前后移动地安装所述壳体中，第二弹性件的一端安装在右壁面上，另一端通过第二滑块可前后移动地安装在所述壳体中，第三弹性件的一端安装在上壁面上，另一端前后移动地安装在所述壳体中，第四弹性件的一端安装在下壁面上，另一端可前后移动地安装在所述壳体中，所述质量块通过第一弹性件、第二弹性件、第三弹性件以及第四弹性件悬浮在壳体中。

2.如权利要求1所述的三向触觉反馈电机，其特征在于：所述第一弹性件、所述第二弹性件、所述第三弹性件以及所述第四弹性件均为板簧，板簧包括第一固定部、第二固定部以及形成在第一固定部与第二固定部之间的弹性伸缩部。

3.如权利要求2所述的三向触觉反馈电机，其特征在于：所述弹性伸缩部包括S形屈伸部和连接臂，连接臂与所述第二固定部连接，S形屈伸部与所述第一固定部连接。

4.如权利要求3所述的三向触觉反馈电机，其特征在于：所述第一弹性件的第一固定部固定在所述左壁面上，所述第一弹性部的第二固定部固定在第一滑块上，第一滑块安装在所述下内壁上，所述第二弹性件的第一固定部固定在所述右壁面上，所述第二弹性块的第二固定部固定在第二滑块上，第二滑块安装在所述上内壁上，所述第三弹性件的第一固定部固定在所述上壁面上，所述第三弹性件的第二固定部固定在第三滑块上，第三滑块安装在所述左内壁上，所述第四弹性件的第一固定部固定在所述下壁面上，所述第四弹性件的第二固定部固定在所述第四滑块上，第四滑块安装在右内壁上。

5.如权利要求4所述的三向触觉反馈电机，其特征在于：所述第一滑块、所述第二滑块、所述第三滑块以及所述第四滑块均通过平面滚珠轴承安装在对应位置，第一滑块、所述第二滑块、所述第三滑块以及所述第四滑块四者平行设置。

6.如权利要求5所述的三向触觉反馈电机，其特征在于：所述质量块上设有用于限制所述质量块运动行程的第一限位块、第二限位块、第三限位块以及第四限位块，第一限位块向所述左内壁延伸，第二限位块向所述右内壁延伸，第三限位块向所述上内壁延伸，第四限位块向所述下内壁延伸。

7.如权利要求6所述的三向触觉反馈电机，其特征在于：还包括第五弹性件和第六弹性件，第五弹性件设置在所述前壁面上，所述第六弹性件设置在所述后壁面上。

8.如权利要求7所述的三向触觉反馈电机，其特征在于：所述第五弹性件和所述第六弹性件均为波形弹簧。

9.如权利要求8所述的三向触觉反馈电机，其特征在于：所述前内壁、所述后内壁、所述左内壁、所述右内壁、所述上内壁以及所述下内壁分别设有限位凸台，所述线圈套设在限位凸台上，所述前壁面、所述后壁面、所述左壁面、所述右壁面、所述上壁面以及所述下壁面上均设有安装槽，所述磁体嵌装在安装槽中。

10.如权利要求9所述的三向触觉反馈电机，其特征在于：所述壳体包括截面呈正方形的筒体和设置在筒体的轴向的两端的第一端盖和第二端盖，筒体、第一端盖以及第二端盖围成长方体。

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