CN115698896A - 无源触觉装置 - Google Patents

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CN115698896A CN202180025470.1A CN202180025470A CN115698896A CN 115698896 A CN115698896 A CN 115698896A CN 202180025470 A CN202180025470 A CN 202180025470A CN 115698896 A CN115698896 A CN 115698896A
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Moving Magnet Technologie SA
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Abstract

本发明涉及无源触觉装置，包括相对于第二机械构件(2)移动的机械构件(1)，所述机械构件中的一个机械构件(1)具有以节距P1周期性地间隔开的多个磁化区域(10)，所述机械构件中的另一机械构件(2)具有以节距P2周期性地间隔开的第二多个磁化区域(20)，由所述机械构件(1、2)之间的磁相互作用产生随所述机械构件(1、2)的相对位置而周期性地变化的力，该磁相互作用根据周期Pt而变化，其特征在于，所述机械构件(1、2)中的至少一个机械构件的所有磁化区域在同一方向上被磁化。

Description

无源触觉装置
技术领域
本发明涉及无源触觉装置，即能够由手指或手或者甚至可能由使用者的脚操纵并且提供可变力反馈而不消耗电能的无源触觉装置。
本发明例如应用于计算机控制接口或机动载具内的控制接口或家用电器的控制接口。
背景技术
已知以纯磁性方式角度分度的人工触觉装置。这些装置基于磁场源US3885560，或基于两个磁场源US3934216，其单向定向并由永磁体构成，与软铁磁通量成圈部分相关联。这些部分彼此相对设置并限定磁气隙。其被切割成使得根据固定部分与移动部分之间的相位差来产生可变气隙的磁导率。当固定组件的齿面对移动组件的齿时，磁导率最小，然后位置被分度。这些成圈部分在固定部分和移动部分上具有相同数量的齿。该数量等于所寻求的稳定位置的数量。
还有专利申请DE4035011描述了如何在两个组件之间实现磁角分度。这是借助于多个不同极性的磁体来实现的，所述磁体相对于另一运动部件固定到一个运动部件。这些磁体的磁通量由软铁磁部分引导，所述软铁磁部分描述在两个组件的相对旋转期间具有可变磁阻的磁气隙。
实用证书申请FR2935497描述了一种基于使用固定部分和旋转部分之间的磁耦合的角度分度装置。这些部分中的各个部分具有与另一部分相反的交替磁极(北和南)。这些部分具有相同数量的磁极，数量等于所寻求的分度位置的两倍。当移动组件上的给定极性的所有磁体与固定组件上的相反极性的所有磁体对准时，位置被分度。该申请没有公开软铁磁通量成圈材料。
现有技术的缺点
如此确定的在现有技术中的缺点是多极组件的复杂性(当磁体在铁磁结构中交替时)，产生大量分度位置的复杂性，以及在大量和单个磁体上对具有交替变化的极性的磁极进行磁化的实际困难。
此外，在许多触觉装置中，通常需要实现位置传感器以能够控制装置的操作，例如当触觉接口是鼠标时计算机指针的移动，或者仪表板屏幕上的光标的移动，这些示例不是限制性的。现有技术的装置通常使用与触觉装置并置的光学传感器、电阻传感器或磁传感器，使得该方案笨重或不经济。
最后，现有技术的无源触觉装置具有由软铁磁材料制成的机械构件，在这些机械构件中，通过使用所述装置，磁感应变化很大。这些变化引起磁源的损耗(通过感应电流、通过磁滞效应等)，这带来显著的摩擦，这在装置的动态使用期间对触觉再现的质量有害。
发明内容
本发明的目的是通过允许磁化无源触觉装置的移动和固定机械构件的简化和较经济的工业生产来克服现有技术的缺点。
为此，本发明提出通过组合固定部分和移动部分来产生用户感觉到的确定数量的切口，各个部分具有最小数量的交替的北/南磁极，优选地小于分度位置的期望数量，这使得较容易实现同时保持无源，也就是说，不使用电线圈并且不消耗电能。
本发明的另一目的是提出一种用于将位置传感器集成到这种触觉装置中的简单且经济的解决方案。
为此，在其最一般的含义上，本发明涉及一种无源触觉装置，所述无源触觉装置包括相对于第二机械构件移动的第一机械构件，所述第一机械构件具有磁体和以节距P1周期性地间隔开的第一多个磁化区域，所述第二机械构件具有第二磁体和以节距P2周期性地间隔开的第二多个磁化区域，由所述机械构件之间的磁相互作用产生随所述机械构件的相对位置而周期性地变化的力，该磁相互作用根据周期Pt而变化，
其特征在于，所述机械构件中的至少一个机械构件的所有磁化区域在相同意义上被磁化。
根据变型，本发明还涉及一种触觉接口，该触觉接口附加地具有以下特征中的一个或更多个，这些特征单独地或以任何技术上兼容的组合来采用：
-所述第一和第二多个磁化区域分别是所述第一磁体和所述第二磁体的一体部分，
-所述多个磁化区域中的至少一个磁化区域由软铁磁材料制成，并由集成到其机械构件中的磁体磁化，
-所述机械构件可相对平移移动，
-所述机械构件具有环形形状并且能够相对旋转地移动，
-所述环形机械构件的磁化区域在离心或向心意义上被径向磁化，
-所述环形机械构件中的至少一个环形机械构件的磁化区域被直径磁化，直径磁化的环具有带有相同节距的两组齿，这些组以非整数数量的节距隔开，该数量优选地为x+0.5个节距，其中x为正整数，齿的所述组优选地在直径磁化方向上沿径向定心，
-所述机械构件具有盘的形状并且能够相对旋转地移动，
-所述第一可运动机械构件包括可绕三个正交轴线旋转移动的球窝接头，
-所述节距P1与所述节距P2相同，
-位于机械构件和机械构件之间的机械气隙不具有软铁磁材料，
-所述运动机械构件具有磁体形式的突起，所述突起的磁场旨在由磁敏探头测量，以提供关于所述运动构件的位置的信息，
-所述磁体突起和所述磁体制成为同一部件，
-所述突起和所述磁体被沿相同方向并且在相同意义上磁化，
-所述磁体中的至少一个磁体通过注射填充有磁体粉末的塑料材料来制造，
-所述磁体中的至少一个磁体由烧结磁体制成，
-所述机械构件在至少两个方向上具有相对位移，关于第一方向的相对位移产生所述周期性地变化的力，而关于第二方向的相对位移产生与磁刚度类似的连续变化的力，
-所述第一机械构件具有以相同节距P1周期性地间隔开的两组多个磁化区域，并且所述多个磁化区域能够被机械地相移，以随所述机械构件的相对位置调制所述周期性地变化的力的幅度。
在本申请中，术语“环形”或“环形的”具有相同的含义，并且表示高度通常小于直径的大致管状部分的外壳的几何。
“软铁磁材料”是指具有低矫顽场(通常小于1000A/m)并具有大于100的相对磁导率的铁磁材料。
更具体地，本发明的主题是一种包括机械构件的无源触觉装置，该机械构件可以通过用户的动作(例如，通过由手指驱动旋转)相对于第二机械构件移动，本发明的目的的特征在于，所述机械构件中的至少一个机械构件的多个磁化区域全部在相同意义上被磁化。措辞“相同意义”是指对于磁化区域的各个点，磁化由坐标(m1,m2,m3)的矢量
Figure BDA0003869303450000041
来承载，这些坐标在与所考虑的各个点相关联的本地坐标系中是相同的，所述本地坐标系可能以笛卡尔坐标、柱面坐标或球面坐标来表达。换句话说，所述机械构件中的至少一个机械构件的所述多个磁化区域不具有北极和南极的交替。
在最一般的情况下，由于机械构件具有全部在相同意义上的多个磁化区域，在磁化矢量
Figure BDA0003869303450000042
的方向上并且沿着横穿多个磁化区域的路径，机械气隙中的磁感应的测量呈现对应于所述多个磁化区域的节距的基本周期的周期函数，所述周期函数能够呈现该基本周期的谐波。在触觉装置的激活期间，磁极节距P1和P2不必须相等，可变磁力的周期Pt优选地对应于基本周期P1的周期函数和基本周期P2的周期函数的最低公共谐波。
磁化实施方式变型
在变型中，为了获得磁感应的所述周期函数，具有在相同意义上磁化的多个区域的所述机械构件通过界定机械气隙的在表面处的齿的形状来构造。所述齿的形状是在齿结构的意义上采取的；因此，其不一定具有突出边缘，而是可以具有圆形的渐开线形状。因此，在该表面附近的磁感应的测量结果呈现由对应于所述多个磁化区域的节距的基本周期的周期函数调制的高幅度的连续分量。该表面可以以不同的方式通过齿形来构造，例如直接通过构造磁体或通过使用填充有磁体颗粒或粉末烧结的塑料的注射来模制，而且还通过添加具有这些齿形的铁磁片材(通过冲压或机加工来生产)。这些生产技术对本发明是非限制性的。
在具有圆柱形几何的变型中，对于该变型，这些机械构件是根据先前教导的环，以获得磁感应的所述周期性函数，具有在相同意义上磁化的多个区域的机械构件是根据横向直径方向，也就是说，根据笛卡尔坐标系在相同意义上磁化的。所述机械构件在其面对气隙的表面处由两组齿构成。这些齿组具有对应于该磁化区域的节距的相同的极节距，并且以等于所述磁化区域的整数个节距加上半节距的距离间隔开。因此，在所述表面附近沿与所述环同心的圆形轮廓的磁感应的测量结果呈现由较低幅度和对应于所述多个磁化区域的节距的基本周期的两个伪周期函数调制的高幅度和周期1的正弦分量，所述伪周期函数相移半个周期。
其他实施方式变型
在另一变型中，位于表面附近的空间没有由软铁磁材料制成的部件。这种空间在磁感应中具有最大的变化，这种配置对于限制感应电流引起的损耗是有利的，当装置以脉冲方式使用时，该损耗使装置减速。
在另一变型中，这些机械构件具有磁体支撑件，该磁体支撑件可以执行不同的功能，例如用于所述机械构件的机械对接，或用于增加所述机械构件的惯性，或甚至出于纯粹的美观原因。
附图说明
本发明的其他特征和优点将在参考附图阅读以下具体实施方式时变得清楚，这些附图分别示出：
[图1A]图1A是根据本发明的第一旋转实施方式的装置的截面图；
[图1B]图1B是图1A所示的装置的机械构件的机械气隙中的磁感应的仿真；
[图2A]图2A是根据本发明的第二旋转实施方式的装置的截面图；
[图2B]图2B是图2B所示的外部构件的机械气隙中的磁感应的仿真；
[图3]图3是本发明的第三旋转实施方式的装置的局部截面图。
[图4]图4是根据本发明的旋转实施方式的具有轴向联接的装置的透视图；
[图5]图5是根据本发明的旋转实施方式的装置的位置检测系统的后透视图；
[图6]图6是根据本发明的直线实施方式的装置的透视图；
[图7]图7是根据本发明的球形实施方式的装置的透视图；
[图8]图8根据是本发明的第四旋转实施方式所涉及的装置的截面图。
[图9]图9是根据本发明的第五旋转实施方式的装置的截面图；
[图10]图10是根据本发明的第六旋转实施方式的装置的局部截面图；
[图11A至图11B]图11A和图11B是根据本发明的第七旋转实施方式的装置的透视图，并且示出了不同的功能位置；
[图12A和图12B]图12A和图12B是根据本发明的第八旋转实施方式的装置的透视图，并且示出了不同的功能位置；
[图13]图13是根据本发明的第九旋转实施方式的装置的局部剖视图；
[图14]图14是本发明的第十旋转实施方式的装置的局部截面图。
具体实施方式
图1A示出了根据本发明的触觉装置的第一实施方式的局部剖视图，该触觉装置具有包括机械构件1、2的旋转致动。在该实施方式中，环形的第一机械构件1同心地容纳在也是环形的第二机械构件2内。所述机械构件1、2的特征在于各自包括环形磁体11、21，所述磁体11、21中的各个磁体具有根据各自的角度节距P1和P2周期性地间隔开的多个磁化区域10、20。所述磁化区域10与所述磁化区域20相互作用，以产生随所述机械构件1、2的相对位置变化的周期Pt的可变力。在本实施方式中，角度节距P1和P2相等，并产生周期为Pt＝P1＝P2的可变力。该实施方式的特征还在于各个磁化区域10、20不具有交替的北磁体和南磁体，而是具有相同的径向磁化方向和相同意义。因此，对于磁体11、21的多个磁化区域10、20的任意点P，矢量
Figure BDA0003869303450000061
总是与磁化矢量
Figure BDA0003869303450000062
共线，点O是环形机械构件1、2的中心，磁化矢量
Figure BDA0003869303450000063
则总是用特定于该点P的在本地坐标系
Figure BDA0003869303450000064
中的柱坐标(m1,m2＝0,m3＝0)来表达，m1可以改变但是总具有相同符号或等于零。对于这种类型的磁化，各个环形磁体11、21的一方面的所有内圆柱表面和另一方面的外圆柱表面构成极性相反的磁极，磁场在轴向“向平面外”方向上在这两个磁极之间回环。有利地，磁体11的外周边和磁体21的内周边由齿形构造以形成所述磁化区域10、20。因此，如图1B所例示，单独地对于机械构件1、2，沿靠近磁化区域10、20的圆形轮廓在径向方向上测量的感应呈现由对应于所述磁化区域10、20的角度节距P1、P2的基本周期的周期函数调制的DC分量。当组装机械构件1、2时，沿位于机械气隙40中的圆形轮廓的径向感应的测量结果呈现分别由基本周期P1和P2的周期函数调制的连续分量，这些函数因机械构件1和2的相对旋转位移而不同相。
可选实施方式的详细描述
图2A示出了第二实施方式的局部剖视图，其中旋转致动接近图1A所示的前一实施方式。其与第一实施方式的不同之处在于，机械构件2即外环的磁体21具有横向直径磁化方向。因此，对于磁体21的多个磁化区域20的任意点P，矢量
Figure BDA0003869303450000065
总是与磁化矢量
Figure BDA0003869303450000066
共线，点O是环形机械构件1、2的中心，磁化矢量
Figure BDA0003869303450000067
则总是用全局坐标系
Figure BDA0003869303450000071
中的笛卡尔坐标(m1,m2＝a×m1,m3＝0)来表达，a是常数，m1可以改变但是总具有相同符号或等于零。有利地，磁体21的内周边由分成两组齿的齿形状构成，这两组齿与没有形成所述磁化区域20的齿的区域50分开，并且以整数个节距P1加上半节距分开。在每组齿中，两个齿之间的齿距是相同的并且等于角度节距P2，并且两组齿优选地以半个角度节距P2不同相。因此，如图2B所示，对于直径地磁化的机械构件2，沿靠近磁化区域20的圆形轮廓在径向方向测量的感应具有由较低幅度和对应于角度节距P2的相同基本频率的两个伪周期函数调制的高幅度的周期1的正弦分量，一个伪周期函数调制周期1的正弦分量的正交替，另一伪周期函数调制周期1的正弦分量的负交替。两个伪周期函数以半个周期不同相。齿组的半角度节距P2的相移不是限制性的；这使得当装置在旋转中被致动时可以使磁力最大化，当齿组完全同相时所述力为零。
图3示出了类似于图2A所示的实施方式。其不同之处在于内环磁体和外环磁体的特性是相反的。
可选实施方式的详细描述
图4示出了接近图2A所例示的实施方式的实施方式。该实施方式是图2A所示的径向旋转型式变换成轴向型式。该实施方式的不同之处在于，机械构件1、2是相对旋转运动的盘，并且在轴向上由机械气隙40间隔开。该机械构件2具有磁体21，该磁体包括多个磁化区域20，这些磁化区域都在相同的轴向方向上并且在相同意义200上被磁化。因此，对于磁体21的多个磁化区域20的任意点P，磁化矢量
Figure BDA0003869303450000072
总是与矢量
Figure BDA0003869303450000073
共线。所述机械构件2的特征在于，多个磁化区域的朝向机械气隙40的表面由间隔相同节距P2的齿的形状构成，并且与第二机械构件1相对。所述第二机械构件1还具有磁体11，所述磁体11包括全部在相同方向上的多个磁化区域10，并且其朝向机械气隙40的表面由具有相同节距P1的两组齿构成，这些齿组理想地与没有齿的区域50分开，并且以整数个节距P1加上半节距分开。一组齿内的多个磁化区域具有与第二组齿内的多个磁化区域的磁化意义102相反的相同磁化意义101。因此，所述两组齿在磁性上相差半个周期，并构成两个伪磁周期，其重要性在图2A的描述中说明。位于运动部分的上部中的磁体突起15可以有利地是磁体11的子部分，并且具有与位于下方的齿组相同的磁化。在磁体突起15上产生的这种磁交替可被用作用于将被定位在运动部分1附近的磁敏位置传感器的场源，这构成了成本大大降低的集成解决方案，磁体11能够在单个操作中完全磁化以提供双重功能，既实现与磁体21相互作用的触觉效果，又提供运动机械构件1的位置信息。
可选实施方式的详细描述
图5示出了用于具有旋转致动的实施方式的用于测量可运动机械构件2的绝对角度位置的磁传感器的集成模式。该集成模式与所有先前的实施方式兼容，但是根据图2A所示的第二实施方式进行例示，未示出磁体支架22。在该实施方式中，机械构件2是可运动的，并且磁体21在一个轴向端处是封闭的，并且具有在横向直径方向200上磁化的圆柱形突出部25。通过磁敏探头30测量所述突起25的磁场，以获得所述机械构件2的绝对角度位置。
该实施方式在多个磁化区域20具有横向直径磁化方向的情况下特别有利。在这种情况下，整个磁体21具有单个磁化方向200，这使得磁化工具的结构特别简单，并且增强了由磁敏探头30测量的磁场。
可选实施方式的详细描述
图6示出了根据本发明的具有直线致动的实施方式。这是在图2A中在径向旋转型式中或在图4中在轴向旋转型式中解释的型式的线性变换。此时，机械构件1、2可以相对直线位移移动，并由平面机械气隙40隔开。机械构件2具有磁体21，磁体21包括多个磁化区域20，磁化区域20全部在相同的垂直方向和相同意义200上磁化。因此，对于磁体21的多个磁化区域20的任意点P，磁化矢量
Figure BDA0003869303450000081
总是与矢量
Figure BDA0003869303450000082
共线。所述机械构件2的特征在于，多个磁化区域的朝向机械气隙40的表面由间隔相同节距P2的齿的形状构成，并且与第二机械构件1相对。第二机械构件1还具有磁体11，磁体11包括全部在相同方向上的多个磁化区域10，并且磁体11的朝向机械气隙40的表面由相同节距P1的两组齿构成，这些齿组理想地由整数个节距P1加上半节距分开。一组齿内的多个磁化区域具有与第二组齿内的多个磁化区域的磁化意义102相反的相同磁化意义101。因此，所述两组齿在磁性上相差半个周期，并构成两个伪磁周期，其重要性在图2A的描述中说明。位于运动部分的上部中的磁体突起15可以有利地是磁体11的子部分，并且具有与位于下方的齿组相同的磁化。在磁体突起15上产生的这种磁交替可用作用于将被定位在机械构件1附近的磁敏位置传感器的场源，这构成了成本大大降低的集成解决方案，磁体11能够在单个操作中被完全磁化以提供双重功能，既实现与磁体21相互作用的触觉效果，又提供运动机械构件1的位置信息。
可选实施方式的详细描述
图7示出了根据本发明的在三个正交方向上旋转致动的实施方式。该实施方式可以看作是如图1A所示的三个触觉装置的组合。这三个装置中的各个装置，一方面由分别固定到固定机械构件2的轨道构成，另一方面由附接到由用户致动的控制装置的可运动机械构件1构成。沿第一方向作用的第一触觉装置包括根据图1A的特征磁化的轨道13a和23a。第二装置包括在第二致动方向的轨道13b和23b。最后一对带齿磁体13c和23c在第三方向上产生触觉效果。轨道13a、13b、13c穿过磁体11的多个磁化区域10，轨道23a、23b、23c穿过磁体21的多个磁化区域20，所述磁化区域10、20中的至少一个磁化区域都在相同意义上被磁化。因此，与前述实施方式类似，对于全部在磁体11、21的相同意义上的多个磁化区域10、20的任意点P，矢量
Figure BDA0003869303450000091
总是与磁化矢量
Figure BDA0003869303450000092
共线，点O是球形机械构件1、2的中心，磁化矢量
Figure BDA0003869303450000093
总是用特定于点P的在本地坐标系
Figure BDA0003869303450000094
中的球坐标(m1,m2＝0,m3＝0)来表达，m1可以变化，但总是具有相同的符号或等于零。
图8示出了类似于图1A和图2A所示的实施方式。其区别在于机械构件1(即内环)具有多个磁化区域10，磁化区域具有交替的北极和南极，并且区别在于角度节距P1和P2不同。因此，周期Pt对应于内环和外环的周期P1和P2的周期性磁化函数的公共谐波。用于控制触觉效果的幅度的途径之一是对磁化函数的谐波的幅度起作用。在所例示的情况下，多个磁化区域10具有不同宽度的北极和南极的交替；其具有增加偶数阶磁化谐波的幅度的效果。当然，可以设想本领域技术人员能够想到的控制磁化谐波的任何其它途径，例如电感器的特定设计或磁化区域的结构化。
图9示出了类似于图1A所示的实施方式；其不同之处在于机械构件1的多个磁化区域10具有交替的北极和南极。该实施方式不是限制性的，具有由交替的北/南极构成的外环和具有带齿的单极磁体的内环的构造也是可能的。
图10示出了类似于图2A所示的实施方式。其不同之处在于，机械构件1的多个磁化区域10通过在两个半圆柱形部分16、17中切割齿而产生，所述两个半圆柱形部分16、17以节距P1间隔开，所述两个半圆柱形部分16、17具有由软磁铁磁材料制成的圆弧形状的截面，所述截面联结到平行六面体形状的磁体11。磁体11在由软铁磁材料制成的两个磁极的对称平面限定的方向100上被磁化。为了产生期望的触觉周期Pt，可运动机械构件2的多个磁化区域20通过以节距P2间隔开并且在相同的径向方向200上磁化的磁体21的齿形式的结构化而产生，其中Pt＝P1＝P2。还设想了其中内环和外环的特性被互换的配置。
可选实施方式的详细描述
图11A和图11B示出了根据本发明的具有旋转致动的可选实施方式。该实施方式与图2A所示的实施方式的不同之处在于，呈内环形式的机械构件1具有轴向叠置的两个晶片，这两个晶片各自具有径向磁化的多个磁化区域10a和10b。有利地，两个晶片可以暂时分离，并且第一晶片的多个磁化区域10a可以与机械构件1的第二晶片的多个磁性区域10b不同相。因此，图11A示出了多个磁化区域10a和10b处于相反相位的配置，当机械构件1、2设定为相对运动时，其具有通过多个磁化区域10a、10b与机械构件2的多个磁化区域20的磁相互作用使切口效应最小化的效果。在所呈现的实施方式中，磁化区域10a和10b安装在同一轴上。其相移是通过固定到包括多个磁化区域10a的第一晶片的臂14来实现的。当锁定装置19被释放时，可以调节相移，臂14能够有角度地移动，而包括多个磁化区域10b的第二晶片借助于锁定装置19相对于触觉装置保持固定。
所提出的相移装置是完全机械的，但是，可以想象，其可以通过集成到机械构件1中的电磁致动器来实现。
可选实施方式的详细描述
图12A和图12B示出了根据本发明的具有旋转和轴向致动的变型实施方式。该实施方式与图1A所示的实施方式的不同之处在于，机械构件1在轴向方向上具有附加的自由度。机械构件1的多个磁化区域10与第二机械构件2的多个磁化区域20的协作在两个机械构件1、2沿轴向方向的相对运动期间产生刚度效应。因此，图12A示出了两个机械构件1、2之间的轴向返回力最大时的机械构件1的轴向位置，而图12B示出了返回力为零时的稳定位置。对于所呈现的变型，该第二机械构件2是固定的并且该第一机械构件1可以使用致动接口105来轴向地和旋转地移动，该致动接口被固定到所述机械构件1上并且具有呈轴向圆柱形突出部的形式。在与所述致动接口105相反的一侧上，机械构件1具有两个磁体突起15、25，第一磁体突起是环形的并且第二磁体突起是圆柱形的并且容纳在第一磁体突起中。这两个突起各自与磁敏探头30、31协作，第一磁敏探头30能够与具有直径或旋转磁化的磁体突起15协作来测量两个机械构件1、2的相对旋转位移。第二磁敏探头与具有轴向磁化的磁体突起25配合，能够测量两个机械构件1、2之间的相对轴向位移。与所述位移的检测相关联的具有弹性回复的轴向位移可以使得能够执行选择按钮功能。
当然，这种具有轴向位移的变型不限于基于图1A所示实施方式的实施方式，而是延伸到与本领域技术人员兼容的切口装置的所有形式。
因此，轴向位置的检测不必须需要增加第二磁体和第二探头，因为本领域技术人员可以以特定的方式设置磁敏探头30，并选择磁体突起15的适当磁化，以利用该单个传感器获得角度位移和轴向位移信息。具有两个传感器的版本仅提供所述位移测量的分辨率的改进。
最后，同一机械构件不必须同时具有旋转自由度和轴向平移自由度；本领域技术人员可以设想，一个机械构件仅具有轴向运动，而另一机械构件仅具有旋转运动，在这种情况下，本领域技术人员将知道如何正确地设置与磁敏探头协作的磁体以测量各种位移。
注意，切口效应随着两个机械构件1、2的轴向未对准而减小；然后，这种构造可用于产生不同的触觉感觉，当机械构件1、2轴向对准时产生切口模式，当机械构件1、2未对准时产生称为自由轮的无切口模式。
可选实施方式的详细描述
图13示出了根据本发明的具有旋转致动的变型实施方式。该实施方式与图1A所示的实施方式的不同之处在于，机械构件1的多个磁化区域10具有与第二机械构件2的多个磁化区域20相反的磁化方向100。这意味着当多个磁化区域10、20相位相反时，在两个机械构件1、2之间获得角度磁平衡的位置。这种结构还表现出轴向磁不稳定性。这种效果可用于获得图12A和图12B所示装置的另选的排斥形式。
可选实施方式的详细描述
图14示出了根据本发明的具有旋转和轴向致动的变型实施方式。该实施方式与图1A所示的实施方式的不同之处在于，多个磁化区域10、20被制成非突出齿的形式，也就是说，齿的角形端部18、28不是锐边的，而是在径向方向上逐渐收缩，例如形成圆角或倒角。这些角形端部18、28的形状使得可以塑造两个机械构件1、2的相对运动期间获得的扭矩分布，并因此个性化触觉渲染。

Claims (18)

1.一种无源触觉装置，所述无源触觉装置包括相对于第二机械构件(2)移动的第一机械构件(1)，所述第一机械构件(1)具有磁体(11)和以节距P1周期性地间隔开的第一多个磁化区域(10)，所述第二机械构件(2)具有第二磁体(21)和以节距P2周期性地间隔开的第二多个磁化区域(20)，由所述机械构件(1、2)之间的磁相互作用产生随所述机械构件(1、2)的相对位置而周期性地变化的力，该磁相互作用根据周期Pt而变化，其特征在于，所述机械构件(1、2)中的至少一个机械构件的所有磁化区域在相同意义上被磁化。
2.根据权利要求1所述的无源触觉装置，其特征在于，所述第一多个磁化区域(10)和第二多个磁化区域(20)分别是所述第一磁体(11)和所述第二磁体(21)的一体部分。
3.根据权利要求1所述的无源触觉装置，其特征在于，所述多个磁化区域(10、20)中的至少一个磁化区域由软铁磁材料制成，并由集成到其机械构件(1、2)中的磁体(11、21)磁化。
4.根据权利要求1所述的无源触觉装置，其特征在于，所述机械构件(1、2)能够相对平移移动。
5.根据权利要求1所述的无源触觉装置，其特征在于，所述机械构件(1、2)具有环形形状并且能够相对旋转地移动。
6.根据权利要求3所述的无源触觉装置，其特征在于，所述环形机械构件(1、2)的磁化区域(10、20)在离心或向心意义上被径向磁化。
7.根据权利要求3所述的无源触觉装置，其特征在于，所述环形机械构件(1、2)中的至少一个环形机械构件的磁化区域(10、20)被直径磁化，直径磁化的环具有带有相同节距的两组齿，这些组以非整数数量的节距隔开，该数量优选地为x+0.5个节距，其中x为正整数，齿的所述组优选地在直径磁化方向上沿径向定心。
8.根据权利要求1所述的无源触觉装置，其特征在于，所述机械构件(1、2)具有盘的形状并且能够相对旋转地移动。
9.根据权利要求1所述的无源触觉装置，其特征在于，所述第一可运动机械构件(1)包括能够绕三个正交轴线旋转移动的球窝接头(22)。
10.根据前述权利要求中的任一项所述的无源触觉装置，其特征在于，所述节距P1与所述节距P2相同。
11.根据前述权利要求中的任一项所述的无源触觉装置，其特征在于，位于机械构件(1)和机械构件(2)之间的机械气隙(40)不具有软铁磁材料。
12.根据前述权利要求中的任一项所述的无源触觉装置，其特征在于，所述运动机械构件(1、2)具有磁体(15、25)形式的突起，所述突起的磁场旨在由磁敏探头(30)测量，以提供关于所述运动构件(1、2)的位置的信息。
13.根据前一权利要求所述的无源触觉装置，其特征在于，所述磁体突起(15、25)和所述磁体(11、21)制成为同一部件。
14.根据权利要求10或11所述的无源触觉装置，其特征在于，所述突起(15、25)和所述磁体(11、21)被沿相同方向并且在相同意义上磁化。
15.根据前述权利要求中的任一项所述的无源触觉装置，其特征在于，所述磁体(11、21)中的至少一个磁体通过注射填充有磁体粉末的塑料材料来制造。
16.根据前述权利要求中的任一项所述的无源触觉装置，其特征在于，所述磁体(11、21)中的至少一个磁体由烧结磁体制成。
17.根据权利要求1所述的无源触觉装置，其特征在于，所述机械构件(1、2)在至少两个方向上具有相对位移，关于第一方向的相对位移产生所述周期性地变化的力，而关于第二方向的相对位移产生与磁刚度类似的连续变化的力。
18.根据权利要求1所述的无源触觉装置，其特征在于，所述第一机械构件(1)具有以相同间距P1周期性地间隔开的两组多个磁化区域(10a、10b)，并且所述多个磁化区域能够被机械地相移，以随所述机械构件(1、2)的相对位置调制所述周期性地变化的力的幅度。
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