CN116507429A - 线性致动器及操作方法 - Google Patents

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CN116507429A CN202180067059.0A CN202180067059A CN116507429A CN 116507429 A CN116507429 A CN 116507429A CN 202180067059 A CN202180067059 A CN 202180067059A CN 116507429 A CN116507429 A CN 116507429A
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Abstract

一种线性致动器包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中，该质量块具有磁性段；驱动力产生器，配置为选择性地在该线性位移路径的该定向上将加速度施加至该质量块；及反作用力路径，当该质量块自静止位置位移时产生返回力。该返回力处于该线性位移路径的该定向上且朝向该静止位置，该返回力的该振幅根据力响应曲线随该质量块在该线性位移路径中的位置而变化，该反作用力路径包括永磁力元件，该永磁力元件与该线性位移路径横向相邻地布置且与该磁性段磁耦合。

Description

线性致动器及操作方法
背景技术
存在多种类型的线性致动器。线性致动器通常涉及某种形式的质量块，该质量块可在线性路径中来回移动。线性路径通常为直的，但存在线性路径为弯曲的一些情况。诸如例如触觉致动器的一些线性致动器配置为产生加速力。或许加速力的最众所周知的实例为振动，但许多其他类型的加速力或加速力序列是可能的。此类线性致动器可以具有：反作用力路径，例如当质量块在其内移动远离平衡位置或区域时引起逐渐变化的力响应的路径；及驱动力产生器，可以独立于反作用力路径。除了由驱动力产生器及反作用力路径施加在质量块上的力(及通常最小化的量的摩擦力)外，质量块亦可以诸如通过沿着例如某种形式的线性引导件可移动地安装来自由地线性移动。尽管现有的线性致动器在一定程度上令人满意，但始终存在改进的空间。
发明内容
反作用力路径可以源自一个或多个弹簧、一个或多个磁体(与磁化质量块组合)、一个或多个止动件或例如弹簧、止动件及磁体的组合。例如，若质量块被磁化，则驱动力产生器可以源于电驱动电磁体(线圈)。诸如磁体及弹簧的不同类型的力元件相对于彼此可以具有个别优点及不便之处，且使用一种力元件或另一种力元件的选择可以取决于给定实施例的特性。
在具有线性致动器类型的触觉致动器的情况下，当质量块远离平衡位置或区域移动时，可能期望由反作用力路径产生的力响应曲线表现出返回力。进一步可以期望，反作用力路径配置为在驱动力产生器将最大惯性量施加至质量块的情境下含有质量块。实现该情况的一种方式为产生反作用力，该反作用力随着距平衡位置或区域的距离而逐渐增大。
图1A展示了系统10的简单情况的简化草图，该系统10具有由弹簧14固持的质量块12，当质量块12自平衡位置16移开时，弹簧14可以压缩或伸展操作。图1B为与图1A的系统10相关联的力响应曲线18的实例。
当质量块12被在给定频率下操作的驱动产生器(未展示)驱动来振荡时，该质量块12将在驱动频率下振荡。然而，图1A中的质量块12为具有固有频率W0的谐振荡器。若驱动频率接近固有频率，或与固有频率一致，则将观察到共振行为，且归因于此共振行为，将观察到显著更大的振荡振幅，且因此观察到加速度响应。具有诸如图1B中所展示的线性力曲线的线性致动器的加速度回应的频谱20呈现在图1C中。频谱20表示针对在给定驱动振幅下驱动的质量块12针对不同驱动频率将表现出的加速度位准(以Gs为单位的力)。共振频率W0与线性力响应曲线18的斜率k直接相关。
例如，在触觉致动器的情况下，通常寻求在现有约束内最大化质量块12的加速度回应。在诸如图1B中所展示的线性力响应曲线18的情况下，线性致动器可以表现出诸如图1C中所展示的频率响应谱20，可以看出频率响应谱20以固有频率W0为中心，且可以说在固有频率W0下具有共振。当在对应于固有频率W0的频率下归因于在彼频率下的共振而驱动时，质量块12将趋于显著振荡且表现出更强的加速度变化，但若在其他频率下驱动，则振荡少得多，且因此产生较小的加速度。固有频率W0的值与力响应曲线18的斜率k相关。例如，在触觉致动器的情况下，频率响应更通用且较不以例如单个共振频率为中心可能为较佳的。在一个实例中，可以期望使用单一品牌的触觉致动器来与各种电子装置模型一起操作，每一电子装置模型具有不同的驱动频率。例如，诸如图1C中所展示的窄带频率响应谱可能不能令人满意地满足该需要且可能需要使弹簧常数适应特定装置的驱动频率。例如，窄带频率响应谱亦可能不允许显著不同频率的触觉信号。
在其他不同的实例中，可以寻求其他改进领域，诸如降低生产成本，或提高可扩展性、加速度回应或可靠性，或简单地提供新类型的力响应曲线或频率响应谱，仅举几例。
根据第一方面，提供了一种线性致动器，其具有磁化质量块及至少一个磁体，该至少一个磁体配置为与磁化质量块相互作用以有助于界定力响应曲线。至少一个磁体可以与质量块的线性位移路径横向相邻地布置。实际上，源自与线性位移路径相邻地布置的磁体的力响应曲线可以与源自布置在线性位移路径的一端处的磁体的力响应曲线显著不同，且可以在至少在一些应用中产生新的及有利的力响应曲线中利用该差异。替代地，提供与线性位移相邻地布置的磁体可以简单地提供将磁体定位在线性位移路径的一端处的有利替代物，该情况例如可以允许在有限的长度要求的情境下限制线性致动器的足迹(footprint)的长度。仍替代地，当质量块的磁化部分与具有与质量块的磁化部分相同的磁性定向的磁体相邻地布置时，提供与线性位移路径相邻地布置的磁体可用于提供极强的返回力，或以其他方式提供有助于或界定力响应曲线的替代手段。
因此，根据第一方面，提供了：一种线性致动器，包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中，质量块具有永磁场；驱动力产生器，配置为选择性地在线性位移路径的定向上将加速度施加至质量块；及至少一个磁体，以与质量块的磁场相互作用且随之产生磁力的方式与线性位移路径横向相邻地布置，磁力的振幅根据力响应曲线取决于质量块在线性位移路径中的位置而变化。
根据第二方面，提供了一种线性致动器，其具有界定力响应曲线的反作用力路径，该力响应曲线在两个相对间隔开的拐点之间具有平台或相对稳定的非零返回力回应，每一拐点在返回力的显著增加区域之前，且拐点中的一个拐点与零力点或静止位置相关联。该情况可以通过使用一系列弹性部件来界定反作用力路径及具有两个相反定向的磁化部分的质量块来实现。
因此，根据第二方面，提供了：一种线性致动器，包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中；驱动力产生器，配置为选择性地在线性位移路径的定向上将驱动力施加至质量块；及反作用力路径，在线性位移路径的定向上对质量块产生返回力，返回力的振幅根据力响应曲线随质量块在线性位移路径中的位置而变化，力响应曲线具有与线性位移路径的数个相对端相关联的数个增加返回力的区域及位于该数个增加返回力的区域之间的非零返回力平台区，非零返回力在大于任一增加返回力的区域的长度的距离上介于最大返回力的5与30％之间。
因此，根据另一方面，提供了一种线性致动器，其包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中；驱动力产生器，配置为选择性地在线性位移路径的定向上将驱动力施加至质量块；及反作用力路径，配置为在线性位移路径的定向上将返回力施加于质量块上，质量块具有由第一磁化部分及第二磁化部分产生的永磁场，第一磁化部分及第二磁化部分彼此纵向隔开且每一磁化部分具有单独磁场，两个磁化部分的磁场纵向定向且彼此相反取向，反作用力路径由相对于线性位移路径彼此纵向隔开的元件的组合界定，该元件包含与质量块的第一端相关联的A型力元件及与质量块的第二端相关联的B型力元件及A型力元件的系列。
根据第三方面，提供了一种线性致动器的操作模式，该线性致动器通过使共振频率移位而具有宽的频率响应谱，该使共振频率移位包含使一侧或另一侧上的能量输入失衡。实际上，以该方式，单个线性致动器可以在显著不同的频率下在显著振幅下操作。
因此，根据第三方面，提供了：一种操作线性致动器的方法，该线性致动器具有：质量块，可移动地安装在线性位移路径中；驱动力产生器，配置为选择性地在线性位移路径的定向上将加速度施加至质量块；及反作用力路径，在线性位移路径的定向上对质量块产生返回力，返回力的振幅随质量块在线性位移路径中的位置而变化，方法包括：在第一频率及第一加速度振幅下在线性位移路径内振荡质量块，包括以最大力操作驱动力产生器，第一加速度振幅对应于最大加速度振幅；及随后在第二频率及第二加速度振幅下在线性位移路径内振荡质量块，第二频率与第一频率间隔第一频率的频率值的至少五分之一、较佳四分之一，第二加速度振幅具有第一加速度振幅的至少40％、较佳至少50％。
根据另一方面，提供了一种线性致动器，其具有：质量块，可移动地安装在线性位移路径中；驱动力产生器，配置为选择性地在线性位移路径的定向上将加速度施加至质量块；及反作用力路径，在线性位移路径的定向上对质量块产生返回力，返回力的振幅随质量块在线性位移路径中的位置而变化，返回力的振幅进一步根据频率响应曲线随质量块的振荡频率而变化，频率响应曲线具有：第一频率响应峰值，与质量块在反作用力路径的固有频率下振荡的最大频率响应相关联；及第二频率响应峰值，与第一频率响应峰值间隔第一频率响应峰值的频率值的至少五分之一、较佳四分之一，且具有第一频率响应峰值的振幅的至少40％、较佳至少50％的振幅。
根据另一方面，提供了一种线性致动器，其包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中，质量块具有磁性段；驱动力产生器，配置为选择性地在线性位移路径的定向上将加速度施加至质量块；及反作用力路径，当质量块自静止位置位移时产生返回力，返回力处于线性位移路径的定向上且朝向静止位置，返回力的振幅根据力响应曲线随质量块在线性位移路径中的位置而变化，反作用力路径包含永磁力元件，永磁力元件与线性位移路径横向相邻地布置且与磁性段磁耦合。
根据另一方面，提供了一种线性致动器，其包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中；驱动力产生器，配置为选择性地在线性位移路径的定向上将驱动力施加至质量块；及反作用力路径，当质量块自静止位置位移时产生返回力，返回力处于线性位移路径的定向上且朝向静止位置，返回力的振幅根据力响应曲线随质量块在线性位移路径中的位置而变化，力响应曲具有与线性位移路径的数个相对端相关联的数个增加返回力的区域及位于该数个增加返回力的区域之间的一平台区。
根据另一方面，提供了一种操作线性致动器的方法，该线性致动器包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中，方法包括在线性位移路径的定向上将驱动力施加至质量块，从而沿着线性路径使质量块加速；反作用力路径，当质量块自静止位置位移时产生返回力，返回力处于线性位移路径的定向上且朝向静止位置，返回力的振幅根据力响应曲线随质量块在线性位移路径中的位置而变化，力响应曲线具有与线性位移路径的数个相对端相关联的数个增加返回力的区域及位于该数个增加返回力的区域之间的一平台区。
根据另一方面，提供了一种线性致动器，其包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中；驱动力产生器，配置为选择性地在线性位移路径的定向上将加速度施加至质量块；及反作用力路径，当质量块自静止位置位移时产生返回力，返回力处于线性位移路径的定向上且朝向静止位置，返回力的振幅根据力响应曲线随质量块在线性位移路径中的位置而变化，反作用力路径由至少两个力元件的组合形成，力元件包含A型力元件及B型力元件。
根据另一方面，提供了一种操作线性致动器的方法，该线性致动器包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中，方法包括在线性位移路径的定向上将驱动力施加至质量块，从而沿着线性路径使质量块加速；反作用力路径，当质量块自静止位置位移时产生返回力，返回力处于线性位移路径的定向上且朝向静止位置，返回力的振幅根据力响应曲线随质量块在线性位移路径中的位置而变化，反作用力路径由数个力元件的组合形成，该数个力元件包含第一A型力元件及与第一A型力元件相反定向的第二A型力元件，其中该施加驱动力在驱动频率及驱动振幅下以重复方式执行，其中作为对驱动力及反作用力路径的反应，使该质量块在第一频率及第一加速度振幅下在线性位移路径的数个相对端之间振荡。
根据另一方面，提供了一种线性致动器，其包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中；驱动力产生器，配置为选择性地在线性位移路径的定向上将驱动力施加至质量块；及反作用力路径，当质量块自静止位置位移时产生返回力，返回力处于线性位移路径的定向上且朝向静止位置，返回力的振幅根据力响应曲线随质量块在线性位移路径中的位置而变化，该力响应曲线相对于静止位置为不对称的，当驱动力产生器以重复方式在交替方向上在驱动频率及驱动振幅下施加驱动力时，力响应曲线使质量块在线性位移路径的相对端之间在加速度振幅下进行动态平衡振荡，其中加速度振幅针对恒定的驱动振幅根据频率响应曲线随驱动频率而变化。
根据另一方面，提供了一种操作线性致动器的方法，该线性致动器包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中，方法包括在线性位移路径的定向上将驱动力施加至质量块，从而沿着线性路径使质量块加速；反作用力路径，当质量块自静止位置位移时产生返回力，返回力处于线性位移路径的定向上且朝向静止位置，返回力的振幅根据力响应曲线随质量块在线性位移路径中的位置而变化，该力响应曲线相对于静止位置为不对称的，该施加包含以重复方式在交替方向上在驱动频率及驱动振幅下施加驱动力，从而使质量块在线性位移路径的相对端之间进行动态平衡振荡，其中加速度振幅针对给定驱动振幅根据频率响应曲线而取决于驱动频率。
在阅读本揭露之后，本领域技术人员将明白关于本改进的许多进一步特征及其组合。
附图说明
在附图中，
图1A为实例线性致动器的示意性简化视图，图1B呈现其力响应曲线，且图1C呈现其频率响应曲线；
图2A为在本文中将称为属于A型的力元件的实例的示意性简化视图，图2B呈现其力响应曲线，图2C及图2D呈现A型力元件的其他实例，且图2E至2G为力元件的不同实例的示意性简化横截面图；
图3A至3E为用于举例说明通过使提供给质量块的能量的量失衡来在不同频率下驱动质量块的各种曲线图；
图4A为A型力元件的另一实例的简化示意图，图4B呈现其力响应曲线；
图5A为在本文中将称为属于B型的力元件的实例的示意性简化视图，图5B呈现其力响应曲线，图5C呈现其频率响应曲线，图5D至图5F呈现B型力元件的其他实例；
图6A为力元件的另一实例的示意图，图6B呈现其力响应曲线，图6C及6D为该力元件的其他实例；
图7A及8A为力元件的其他实例，且图7B及图8B呈现个别力响应曲线，图8C为具有两个磁性段的实例质量块；
图9A呈现复合反作用力路径的实例，图9B及图9C为其单独元件的力响应曲线，图9D为针对系统的总力响应曲线，且图9E为其另一实例；
图10A呈现复合反作用力路径的另一实例，图10B至图10C为其单独元件的力响应曲线，图10D为针对系统的总力响应曲线，且图10E为其频率响应曲线，且图10F至图10K为该复合反作用力路径的其他实例；
图11A及图12A呈现图10A的复合反作用力路径的对应变体，且图11B及图12B呈现其个别频率响应曲线；
图13A及图13B呈现复合反作用力路径的替代实例；
图14A为实例线性致动器的斜视图，该线性致动器可以表现出诸如图10D中所展示的力响应曲线及诸如图10E中所展示的频率响应谱；图14B仅展示了其质量块元件；
图15为实例计算机的示意图；
图16为合并计算机及线性致动器的电子装置的示意图；
图17A至图17D为线性致动器的不同变体的示意图，其中使用不同的机构将质量块可移动地安装在线性位移路径中。
具体实施方式
图1A展示可用于提供触觉回馈的线性致动器22的相对简单的实例。使用该实例，将引入一些对将遵循的其他线性致动器的描述有用的语言。可以说线性致动器22通常包含质量块12，该质量块12可以沿着线性路径24线性地前后移动。线性路径24可以由线性引导件界定，诸如通过被壳体26外接来界定，该壳体26例如界定比质量块12长的线性路径24，质量块12可以在其中滑动地接合。界定线性路径的其他实例方式将在下文结合在下文所论述的图17B至图17D进行详述。
线性致动器22亦包含某种形式的驱动力产生器(未展示)，该驱动力产生器配置为选择性地将驱动力施加或不施加至质量块12上以推动其沿着线性路径24移动。在质量块12具有一个或多个磁性段的情况下，驱动力产生器可以为例如磁耦合至质量块12的永磁场的电磁体，但在其他实施例中，其他形式的驱动力产生器或驱动质量块的移动的方式可能是较佳的。
线性致动器22进一步设置有反作用力路径，在图1A至图1C中呈现的实例中，该反作用力路径完全借助于压缩弹簧14提供，该压缩弹簧14在一端28处固定在质量块12与壳体26之间。在该实施例中，压缩弹簧14具有弹簧常数k，弹簧常数k可以沿着线性路径24沿着整个位移跨度保持恒定，且因此产生线性力响应曲线18(图1B)。此处由图1A中的虚线框表示的反作用力路径32的力响应曲线18在图1B中呈现。如图1B的静止位置16的左侧上所展示，反作用力路径32产生逐渐(线性)增加返回力30。质量块沿着线性路径自静止位置16向左移动得愈远，弹簧14被拉伸得愈多，遵循典型的质量块/弹簧行为，由方程式F＝kx(其中x为位移)控制。如图1B的静止位置16的右手侧上所展示，质量块自静止位置16朝向右侧移动得愈远，反作用力路径32提供逐渐增加返回力30，从而压缩弹簧14。
在该情况下，在力响应曲线18具有恒定斜率k的意义上，力响应曲线18为线性的，且力响应与距静止位置16的距离成比例。因为线性位移路径的最大范围34及最大位移34的振幅可以在实施例间变化，所以以相对单位提供斜率k的值可能为实用的。实际上，独立于实施例，线性位移路径24可以具有静态静止位置16，亦称为平衡位置，质量块12可以自该静止位置16由驱动力产生器在两个方向上移动至线性位移路径24的对应端28、36。线性位移路径24的端28、36可以由反作用力路径界定，且甚至可以例如由硬止动件界定，或可以由诸如驱动力产生器的最大力及频率以及摩擦力的属性界定，该摩擦力例如可以在完美共振下转化为最大程度的位移。最大力38及最大位移范围/跨度34因此为独立于实施细节的给定线性致动器的属性。为了界定归一化单位，让吾等界定线性位移路径24的整个跨度的一半等于最大返回力38的单位。例如，最大位移范围34的1/2可以具有以最大位移为单位的值1，且反作用力路径所施加的最大返回力38可以具有以最大返回力38为单位的值1。斜率因此可以表示为每单位增加位移的增加力的单位。就线性反作用力路径之情境，使用上文所呈现的定义，在静止位置16的任一侧上沿着整个位移范围，斜率以此等单位保持恒定等于1。在静止位置16处的斜率亦为1，从而清楚地界定了静态静止位置16。力响应曲线18亦为对称的，从而提供独立于质量块相对于平衡位置16的位置定向而相等的返回力30。
力响应曲线18的形状因此亦为线性致动器的属性，且将由反作用力路径的力元件界定。在该实施例中，存在单个力元件，压缩弹簧14，该压缩弹簧14完全界定了力响应曲线18，但应当理解，在不脱离本揭露的情况下可以使用其他实施例。下文将呈现其他实施例的实例。
力响应曲线18的形状将带来可以在操作期间可视化的动态效应。在该实例中，例如，力响应曲线18包含：增加返回力30的第一区40，第一区40在静止位置16的第一侧上自静止位置16延伸至线性位移路径24的第一端28；及增加返回力30的第二区42，第二区42在平衡位置16的第二侧上自平衡位置16延伸至线性位移路径24的第二端36。增加返回力30的两个区40、42界定了力响应曲线18的整体。返回力30始终作用在位移的定向上，该情况可能归因于线性位移路径24将移动约束在彼定向内的实情，但取决于相对于静止位置16的一侧而作用在相反的方向上，且因此始终以使质量块12返回至静止位置16的方式起作用，因此表述为“返回”力。
若抵抗弹簧14的返回偏压移动至一侧且突然摆脱外力，则弹簧14会经过静止位置16将质量块12拉回，质量块12将在其能量因摩擦而消散且质量块12回至“静态”静止位置16(静止位置16可为区而非非线性系统中的点，但点在触觉中通常为较佳的)处之前的某一时间量内在静止位置16周围来回振荡。质量块12将来回振荡的频率为线性致动器的固有频率，且将表示为W0。W0取决于力响应曲线18的斜率，在该实施例中，力响应曲线18与弹簧常数k直接相关。若驱动力产生器配置为在接近固有频率W0的频率下向系统10中重复提供驱动能量，该情况可以通过例如用交流电操作线圈来完成，重复添加的能量将累加至“共振”中，且移动质量块12将达到愈来愈大的位移振幅及加速度振幅，直至该质量块12满足动态平衡振荡，其中归因于摩擦引起的能量损失将对应于在每一循环处引入系统中的能量的量。由于电磁体(线圈)并非本申请案中的主要焦点且为了清楚起见，在本揭露中所论述的各种附图中省略了电磁体线圈。然而，电磁体C，更具体地为电磁体的线圈，至少在图5F、图10A、图10F至图10J、图11A、图12A、图14A及图17A至图17D的实施例中展示。
通过参考图1C可以最好地理解表述“在接近固有频率的频率下将驱动能量重复地提供至系统中”。图1C呈现了展示对针对给定驱动能量振幅随驱动频率而变化的图1A的线性致动器22的力(加速度)响应谱20的曲线图。实际上，若向质量块12提供相同量的能量，但在与W0不同的频率下提供，则质量块12仍将被驱动，但一些能量将不会有效地转移至移动中，这是因为弹簧14的移动将不与驱动器共振，且因此，由驱动力驱动的质量块12的加速度及位移的振幅将较小。实际上，频率响应曲线图中所展示的峰值与频率W0对应。可以看到，随着驱动频率愈来愈远离固有频率W0地移位，所产生的力响应将逐渐减小。
就驱动力产生器具有最大驱动力产生器值(最大驱动能量的量)的情境，在电磁体(线圈)驱动器例如可以对应于最大电压的情况下，最大驱动力产生器将仅在其最大电压输入正确定时以在固有频率W0下在正与负之间振荡时才会产生最大加速度响应值Gmax，且最大驱动力产生器值将产生距其自固有频率W0操作远得多的较小加速度响应，且在该实例中，频率自W0移位1/5将仅产生可忽略不计的加速度响应，可能低于最大加速度响应值的5％。
在此再次说明，因为频率响应谱20由力响应曲线18界定，力响应曲线18转而由界定反作用力路径的力元件界定，所以可以说线性致动器22的频率响应谱20为线性致动器的属性，类似于力响应曲线18如何可为线性致动器22的属性或力元件的细节为线性致动器22的属性。
触觉致动器可用于电子装置，诸如智能型手机及遥控器。触觉致动器制造者可以专门制造触觉致动器，且可以将他的触觉致动器出售给不同的电子装置制造者。触觉致动器制造者可能想要以降低生产成本的方式工业化生产的单一型号的触觉致动器，以容易地适应不同情境，诸如可能在电子装置制造者间变化或即使在使用单个电子装置期间的驱动频率(例如，其中不同的驱动频率旨在产生用户可感知的不同振动频率)。人们将容易理解，诸如图1A中所呈现的线性致动器22可能不适于满足此类需求，因为该线性致动器22的加速度响应谱20强烈地以唯一值为中心。因此，可能需要具有更宽带频响应谱的线性致动器，或仅需要更适合于向使用者提供诸如某一频带上的振动的更复杂的触觉信号的线性致动器。例如，根据使用者的角度，该情况可以被感知为更慢或更快的振动(频率)的范围，而非仅更强或更弱的振动(振幅)。
以下描述探讨了许多替代的力元件、力元件对力响应曲线可以具有的影响及转而力元件对频率响应曲线的影响。例如，发现一些力元件及其组合更适于提供令人满意的更宽带频响应谱。
图2A呈现了第一种类型的力元件100的实例实施例。图2B呈现了其在图2A中所呈现的力响应曲线118。在图2A的实例实施例中，力元件100具有与质量块104的磁场耦合的永磁场102。然而，将注意到，在替代实施例中，可比较的力响应曲线118可以用弹簧元件114来实施，诸如图2C中图式化。因此，力响应曲线118可为比其制作细节或其与质量块112的相互作用的性质的细节明显更重要的特性，该特性界定了力元件的类型。因此，让我们专注于图2B的力响应曲线118的表征特征，与其他特性相反，以界定该第一类型的力元件，该第一类型的力元件在下文中将称为“A型”力元件。
如图2B中所展示，A型力元件在静止位置116的第一侧上提供增加返回力的区域140，且在静止位置116的第一侧上提供相对低的非零返回力的平台区142。实际上，若质量块112移动至静止位置116的左侧，则质量块112将感知到强烈增加的排斥力，该排斥力将作用以使质量块112朝向静止位置116返回——亦即，力回应线与图2B的曲线图上的零力轴相交。然而，若移动至静止位置116的右侧，则返回力将略微增加，且迅速达到相对恒定的返回力的平台。最大返回力点可以与静止位置116的左侧上的线性位移路径124的一端136相关联。如上文所呈现，最大返回力值可以由线性致动器的多个特性界定，该多个特性诸如驱动力产生器的最大力、驱动力产生器的频率、摩擦量及例如力响应曲线118的形状。在第一侧的该端136处的最大返回力——亦即，增加返回力的区域140，可以显著更高，诸如平台区142中所达到的力位准的超过两倍、超过三倍、超过5倍及甚至超过8倍。平台区142可以跨越至少等于增加返回力的区域140所跨越的线性位移距离或甚至至少该线性位移距离的1.5倍的线性位移距离。
因为最大返回力及最大位移范围的值可以取决于实施例及取决于所使用的单位彼此独立地变化，所以为了界定返回力变化对位移变化的斜率的目的，可以方便地界定归一化单位。在归一化单位中，最大返回力值可以被设置为等于线性位移路径124的距离跨度的一半的值。例如，线性致动器的最大返回力可以被设置为具有1返回力单位的值，且线性位移路径124的总跨度的1/2可以被设置为具有1位移单位的值。使用该定义，可以看到在静止位置116的左手侧上的增加返回力的区域140具有针对其跨度的超过3/4及甚至其跨度的全部保持高于1的斜率，而平台区142可以具有针对其跨度的超过3/4或甚至全部保持在零与1之间及甚至低于0.5的斜率。此外，平台区142中的返回力可以在其跨度的超过3/4上保持在最大返回力的5％与20％之间。根据移动动力学的观点，该平台区142为有趣的特征。
由此A型力元件100界定的力响应曲线118的形状在某种程度上让人想起由方程式y＝bx-1形成的指数函数。因此，可以说A型力元件具有响应曲线118，响应曲线118成形为由方程式y＝bX-1形成的指数函数形成的曲线的一部分，其中x＝0位置对应于力响应曲线118的静止位置116，其中返回力为零。
在图2A中所例示出的具体实施例中，力元件100具有永磁力元件106，永磁力元件106与线性位移路径124横向相邻地布置。永磁力元件106配置为产生磁场102，磁场102平行于质量块112的一个或多个磁性段的磁场104且在与该磁场104相同的方向上，该磁场102与该磁场104耦合。在例示出的实施例中，永磁力元件106在质量块112的至少两个横向侧108上以平衡且施加与移动定向紧密对准的力的方式产生磁场102。例如，永磁力元件106可以由围绕质量块112的单个环形磁体107组成，诸如图2E中图式化，或由在质量块112周围对称分布以便平衡的复数个磁体111组成，诸如图2F及图2G中所展示。虽然图2A的实施例使用永磁化力元件106，但替代实施例可以使用电磁体110或永磁体与电磁体的组合，诸如图2D的实例中所呈现。磁化力元件106与质量块112的线性位移路径124相邻地定位，以使得质量块112可以在磁化力元件106旁边移动。
图2A呈现了相对于力元件100处于静止位置116处的质量块112，或更具体地其磁性段/磁化部分。当在相对于A型永磁力元件106的静止位置116处时，可以看到质量块112的磁性段114与形成磁力元件106的一个或多个磁体纵向相邻。更具体而言，在静止位置116处，质量块112的磁性段114的纵向端可以与永磁力元件106的相对的纵向端146横向对准或非常接近横向对准。质量块的磁化段114在与形成驱动力产生器的至少一个磁体相同的定向及方向上磁化。力响应曲线118粗略地让人想起诸如图2C中所展示的弹簧元件114的力响应曲线，且在一些实施例中，诸如图2C中所展示的弹簧型元件可用作图2A的磁体型力元件106的替代物。类似地，图2A的磁力元件106可以被认为是诸如图2C中所展示的弹簧元件114的替代物，且在一些实施例中，磁力元件106可以具有优于图2C的弹簧元件114的优点。实际上，例如，磁力元件106可能比弹簧元件114更不容易磨损。类似地，例如，若线性致动器122用于触觉，则可能需要装配在电子装置内的有限足迹内。例如，足迹可以具有可能难以适应定位在位移路径的一端处的弹簧元件114且可以更容易适应与位移路径相邻定位的磁力元件106的长度规格。
图2D呈现了图2A的实施例的替代实施例，该实施例在力元件106中使用永磁体与电磁体110的组合而非单独的永磁体。当启动电磁体110时，例如，力响应曲线可以与图2B中所呈现的力响应曲线118相同或等效，而当去启动电磁体110时，力响应曲线的形状可以保持类似，但振幅减小。
为了本说明书的目的，诸如图2A、图2C及图2D中所呈现的弹性力响应路径元件可以被认为是“A型”。
在图2A中所呈现的实施例中，永磁力元件106具有平行于线性位移路径124定向的永磁场102，且在静止位置116处，永磁力元件106与质量块112的磁性段144相邻地线性定位，且永磁体102与磁性段144的永磁场平行且在相同方向上定向。
在此将注意到，在力响应曲线118取决于质量块112沿其移动的一侧而显著不同的意义上，A型元件的力响应曲线118为不对称的，且具有沿着其长度而变化的斜率。在此，沿着其长度对应线性位移路径124，以使得斜率基于沿着该线性位移路径124的位置x而变化。因为斜率沿其长度变化，其共振频率可以通过以人为地将动态移动中心移向一侧或另一侧的方式使驱动能量的量失衡而自固有频率W0移位一定程度。该情况在图3A中图式化，其中不同的共振频率由斜率W0、W1、W2表示。
图3B呈现了一种以平衡的方式用交流电驱动质量块112移动的方式。方形波148展示为一种最大化能量的量的可能方式，但可以替代地使用其他波形。能量在以下意义上为平衡的：相较于提供来将质量块向右驱动的能量的量，提供一样多的能量来将质量块112向左驱动。该情况通过图3B中的实例展示为在曲线图的正侧中具有与在曲线图的负侧中的电压振幅交替相等的电压振幅。该情况可以通过在图3A中所展示的固有频率W0下驱动质量块112而使得达到最大加速度振幅。图3C及图3D呈现了使能量的量在各侧间失衡的方式。在此通过向信号添加DC偏压来实现失衡。在图3C中，DC偏压152为正的，该情况将动态移动中心150向左移动，且将峰值共振频率自W0移位至较高频率W1。在图3D中，DC偏压154为负的，该情况将动态移动中心156向右移动，且将峰值共振频率自W0移位至较低频率W2。图3E为将峰值共振频率朝向W2移位的另一种方式的实例。在图3E中，代替添加DC偏压，波形以电磁体被正信号驱动的时间量A短于电磁体被负信号驱动的时间量B的方式改变。在图3E的实例及图3D的实例两者中，在相对于一个定向的另一定向上转移至质量块112的能量的量之间存在工程化不平衡。
应当理解，即使A型元件呈现在线性位移路径124的给定长度上延伸的平台区142，且由元件引起的加速度(在该情况下更准确地为减速度)的量对应于力响应曲线118在该长度上的积分，考虑到A型元件在静止位置116的右手侧上在返回力中缺乏更明显的“下降”(在本文中称为增加)，因此A型元件本身的使用可能会受到限制，且可能仅适用于相对较小的位移，该情况对于需要强加速度响应的实施例而言可能不理想。实际上，在诸如图3A中所呈现的实施例中，质量块可能趋于超过静止位置116的右手侧上的预期最大位移量。
图4A呈现了A型力元件100的另一实例。在该实例中，力元件100由永磁体形成且因此可以称为永磁力元件106。永磁力元件106包括两个子元件：磁体元件158，产生平行159于质量块104的磁场定向、在与该磁场相同的定向上且偏离该磁场的磁力线(其可称为简称与质量块112平行定向、偏移且在与其相同的定向上的磁体段144)，诸如上文所呈现的第一A型。磁性元件158紧随其后的为随后的磁体元件160，该磁性元件160产生垂直162于线性位移路径124定向、偏离该线性位移路径124且朝向该线性位移路径124定向的磁力线。垂直于线性位移路径124或以其他方式该横向向内定向的磁体元件160定位在第一磁体元件158与静止位置116之间。该组态可以称为Half-Halbach数组，且查看图4B中所呈现的力响应曲线164，可以看到垂直于线性位移路径124定向的磁体元件160的存在增加了静止位置116的左侧的力响应曲线164的斜率。在一些实施例中，可以期望增加静止位置116的左侧的力响应曲线164的斜率。此处将注意到，尽管为了简单起见，提及了“左侧”及“右侧”，但这些提及仅用于指设计在附图中呈现的方式，且将理解，若自相反定向查看装置，则附图的左侧及右侧可以颠倒。将注意到，与图2A及2B中所展示的实施例相比，就如图4A及4B中所展示添加横向向内定向的磁性元件160的情境，静止位置116的左手侧上的力响应曲线164的斜率可以更明显，从而导致更高的固有频率W0。
图5A呈现了力元件200的又一实例。图5B呈现了其力响应曲线218。在图5A的实例实施例中，力元件200具有与质量块204的磁场耦合的永磁场202。然而，将注意到，在替代实施例中，可比较的力响应曲线218可以用诸如图5D中图式化的实例弹簧元件214的弹簧元件来实施。图5A及5D的力元件200的一个界定特征为其以非线性的指数方式随着位移增加而施加增加的力斜率的特性。力响应曲线218可为界定力元件200的类型的比其制作细节或其与质量块212的相互作用的性质的细节更重要的特性。此处，力响应曲线218在某种程度上让人想起类型y＝-(x3)的三次多项式函数的中心部分(即以x＝0为中心的部分)，其中x＝0值对应于静止位置。该第二类型的力元件200在下文中将称为“B型”力元件。
更具体而言，最大返回力点可以与线性位移路径224的对应的相对端228、236相关联。力响应曲线218为对称的，且最大返回力点230的返回力值可以大小相等而方向相反。如上文所呈现，最大返回力值可以由线性致动器的多个特性界定，该数个特性诸如驱动力产生器的最大力或当前操作力、驱动力产生器的频率、摩擦量及例如力响应曲线218的形状。力元件可以提供在静止位置216的第一侧240上的增加返回力的区域、在静止位置216的第二侧241上的对称的增加返回力的区域及其间的平台区242。
平台区242可以跨越增加返回力的区域240、241所跨越的线性位移距离的至少一半或甚至等效于该线性位移距离。斜率可以如上文所界定，以线性致动器的最大返回力等于值1且线性位移路径的总跨度的1/2等于值1的单位来界定。使用该定义，可以看到在静止位置216的左手侧上的增加返回力的区域241具有针对其跨度的超过3/4及在此甚至其全部跨度保持高于1的斜率，而平台区242可以具有针对其跨度的超过3/4或在此甚至其全部跨度保持在零与1之间的斜率。此外，平台区242中的返回力可以在其跨度的超过3/4、在此其全部跨度上保持低于最大返回力的10％。在该实施例中，力响应曲线的斜率在静止位置216处稍低，这是因为平台区242穿过静止位置216。根据移动动力学的观点，该平台区242可为有趣的特征。
在图5A中所呈现的具体实施例中，与图4A及图2A的力元件那样，力元件200体现有永磁场202，该永磁场202配置为与质量块204的磁场相互作用，从而有助于界定反作用力路径。力元件200具有至少一个磁体111，磁体111可为永磁体、电磁体或永磁体与电磁体的组合，磁体111具有一般反平行(平行但相反取向)于质量块204的磁场且横向偏离质量块204的磁场的磁场202。更具体而言，其可以与质量块212的线性位移路径224相邻地定位，以使得质量块212可以在磁体111旁边移动。在一个实施例中，组合磁体111可以用在线性位移路径212的相对侧上或在质量块212的对应相对侧向侧上，彼此周向地间隔开或环绕线性位移路径224，诸如先前在图2E至2G中关于图2A中所展示的实施例所图式化那样，以便例如平衡且产生与线性位移路径224较佳地对准的所得力，以避免迫使质量块212在横向定向上移动。
图5A呈现了相对于力元件200处于平衡位置处的质量块212，或更具体地其磁化段244。将注意到，此B型磁力元件可以在静止位置216处与质量块212的磁化段244横向对准。换言之，虽然A型磁力元件106与其磁耦合的质量块112的磁性段144纵向相邻或偏离，且因此当处于静止位置116时不横向对准，但当处于静止位置216时，B型磁力元件206的纵向位置对应于其磁耦合的质量块212的磁性段244，或与该磁性段244的至少一部分重叠。因此可以说磁力元件206及磁性段244在静止位置216中横向对准。如图5B中所呈现的力响应曲线218中所展示，若移动至静止位置216的左侧，进入与磁力元件206相邻的位置，则质量块212将感知到第一弱的缓慢增加的排斥力，且随后感知到较强的愈来愈快的排斥力，该排斥力将作用于使质量块212返回至静止位置216。在该情况下，力响应曲线218为对称的，且在线性位移路径224的两个方向上的力响应为相同的。力响应曲线218粗略地让人想起由诸如图5D中所展示的逐渐变化的力弹簧元件214引起的力响应曲线，该力弹簧元件214表现出随着自静止位置216的位移而增加的弹簧常数k，且在一些实施例中，诸如图5D中所展示的弹簧元件214可以令人满意地用作图5A的磁力元件206的替代物。类似地，图5A的磁力元件206可以被认为是诸如图5D中所展示的弹簧元件214的替代物，且在一些实施例中，磁力元件206可以具有优于图5D的弹簧元件214的优点。实际上，例如，磁力元件206可能比弹簧元件214更不容易磨损。类似地，例如，若线性致动器用于触觉，则可能需要装配在电子装置内的有限足迹内。足迹可以具有可能难以适应定位在位移路径的一端处的弹簧且可以更容易适应例如与位移路径相邻地定位的磁体的长度规格。
图5E呈现了图5A的实施例的替代实施例，该实施例在磁力元件206中使用永磁体与电磁体210的组合而非单独的永磁体。当启动电磁体210时，例如，力响应曲线可以与图5B中所呈现的力响应曲线218相同或等效。
为了本说明书的目的，诸如图5A、5D及5E中所呈现的力元件可以称为“B型”。
图5F呈现了又一实例实施例，其中B型力元件由不同的B型子元件构成，不同的B型子元件在产生B型力响应曲线时协作。实际上，B型弹簧元件214与B型永磁元件111组合且其中两个元件的单独B型力响应曲线组合在所得的复合B型力响应曲线中，所得的复合B型力响应曲线例如可以与图5B中所呈现的力响应曲线218相同或等效。
具有属于B型的力响应曲线的线性致动器，即诸如图5B中所例示，可以具有诸如图5C中所呈现的频率响应谱220。此频率响应曲线220可以具有许多不同的特征。首先，例如，其可以具有比具有诸如图1B及1C中所呈现的线性力响应曲线的线性致动器的频率响应更宽的频带回应谱。在较宽的频带回应中，针对给定的驱动力振幅，质量块212的加速度(以G为单位的力)振幅针对与峰值频率266的给定频率差将比在较窄频带回应谱中减少得更少。此外，与在单个频率下的单个加速度振幅峰值相反，频率响应谱220中可以存在超过一个加速度振幅峰值或“凸起”。应当理解，当质量块被驱动在线性致动器的线性位移路径的相对端之间进行动态平衡振荡时，频率及加速度振幅峰值将被获取。最后，在频率响应谱的共振曲线的形状中可以存在线性效应，诸如折叠效应268。在折叠效应268中，针对相同的驱动力振幅及频率，诸如图5C中所标识的频率V，在给定频率下可以存在超过一个共振能量或动态平衡振荡状态。
存在多种人们可以利用源自线性致动器的频率响应谱220中存在的非线性的折叠效应268的方式，这些方式可以涉及主动选择哪个共振能量用于给定的驱动力振幅及频率。例如，在一个实施例中，人们可能偏好通过选择较低功率状态来提供较平坦、较中性的回应，或通过选择较高功率状态来提供较高G力输出。可以以两种不同的方式进行选择。在第一实例中，在第一频率下赋予第一驱动力振幅可导致激发第一较低功率状态。若需要第一较低功率状态，则驱动力振幅及频率可以保持恒定。若需要，现在将呈现可以允许达到第二较高功率状态的两种不同实例方法。首先，驱动力可以在相同的第一频率V下但在较高的驱动力振幅下激发。该情况可以激发较高功率状态。随后，一旦达到较高功率状态，驱动力振幅即可以减小回至第一驱动力振幅，该情况可能足以维持较高功率状态但不足以激发该较高功率状态。其次，驱动力可以在不同于第一频率的第二频率下及在沿着频率响应谱220的不存在折叠效应268的位置处被激发，但在与折叠区相邻且通向折叠区的位置处不被激发。在该实施例中，折叠区向右延伸，且因此第二频率可以处于折叠区的左侧处。例如，在图5C中，频率W不同于频率V且处于沿着频率响应谱220的不存在折叠效应268的位置处，但仍与含有折叠效应268的区相邻。因为在频率W下不存在折叠，所以激发了单个高功率状态。随后，频率自W向折叠区逐渐变化，该情况可以导致在折叠区中诸如在频率V下维持较高功率状态。尽管实情为，若频率无“折叠”，则该较高功率状态不会被激发。
图6A呈现了力元件300的另一实例。在该实例中，力元件300包括两个子元件：磁体元件311，垂直于质量块的磁场定向、横向向内取向且偏离该磁场，该质量块的磁场作为力元件的一部分设置在线性位移路径324外部；及对应磁体元件358，整合在质量块312内。整合在质量块312内的对应磁体元件358亦垂直于线性位移路径324定向且相对于该线性位移路径324横向向内取向，在与线性位移路径324外部的磁体元件311相同的定向上定向，且定位成与质量块的纵向磁化段344相邻。该组态可以产生诸如图6B中所呈现的力响应曲线318。力响应曲线318粗略地让人想起由诸如图6C中所展示的双相对的弹簧元件314引起的力响应曲线，且在一些实施例中，诸如图6C中所展示的弹簧元件314可用作图6A的磁力元件306的替代物。类似地，图6A的磁力元件306可以被认为是诸如图6C中所展示的弹簧元件314的替代物，且在一些实施例中，磁力元件306可以具有优于图6C的弹簧元件314的优点。实际上，例如，磁力元件306可能比弹簧元件314更不容易磨损。类似地，例如，若线性致动器用于触觉，则可能需要装配在电子装置内的有限足迹内。足迹可以具有可能难以适应定位在位移路径的一端处的弹簧且可以更容易适应例如与位移路径相邻地定位的磁体的长度规格。该力响应曲线318不表现出平台区，且按照在先前实施例中所提供的相同的单一定义在静止位置上提供大于1的斜率。
图6D呈现了图6A的实施例的替代实施例，该实施例在磁力元件306中使用永磁体与电磁体310的组合而非单独的永磁体。当启动电磁体310时，例如，力响应曲线可以与图6B中所呈现的力响应曲线318相同或等效。
出于本说明书的目的，诸如图6A、图6C及图6D中所呈现的力元件可以称为属于“C型”或产生C型力响应曲线。C型力响应曲线在某种程度上让人想起由函数形成的曲线。
图7A呈现了力元件400的另一实例，该实例合并了诸如图4A中所呈现的组态的一些元件，但在垂直于线性位移路径424定向的磁体元件160之后添加了另一磁体元件458。另一磁体元件458反平行于质量块412的磁场且反平行于第一磁体元件158的磁场定向。该组态可以产生诸如图7B中所呈现的力响应曲线418，力响应曲线418可以粗略地让人想起图1B中所呈现的力响应曲线18。在一些实施例中，诸如图1A中所展示的弹簧元件可以用作图7A的磁力元件406的替代物。类似地，图7A的磁力元件406可以被认为是诸如图1A中所展示的弹簧元件的替代物，且在一些实施例中，磁力元件406可以具有优于图1A的弹簧元件的优点。实际上，例如，磁力元件406可能比弹簧更不容易磨损。类似地，例如，若线性致动器用于触觉，则可能需要装配在电子装置内的有限足迹内。足迹可以具有可能难以适应定位在线性位移路径的一端处的弹簧且可以更容易适应例如与线性位移路径相邻地定位的磁体的长度规格。
图8A呈现了力元件500的另一实例。图8A类似于图7A，但另外在移动质量块512中整合了与磁体段544相邻的倾斜定向磁体元件558。倾斜定向磁体元件558对磁场线有影响且在诸如图8B中所呈现的右侧部分560中相对于力响应曲线518的静止位置516产生曲线。
上文引入的不同的力元件可以沿着线性位移路径在不同的纵向位置处组合，以便对质量块产生附加的变化的影响，且允许根据具体实施例的需要定制力响应曲线。类似地，质量块可以具有超过一个磁化段，且若存在超过一个磁化段，则这些磁化段可以在不同定向上被磁化。
实际上，例如参考图8C，具有两个磁性段644a、644b的质量块612的实例，磁性段644a、644b彼此反平行定向且由诸如软铁磁材料的铁磁材料间隔件660彼此纵向分开。如图8C中所例示，第二磁性段644b的磁场662b的存在可以压缩第一磁性段644a的磁场662a线且增加磁场662a线的曲率，铁磁材料间隔件660进一步促进了该曲率，且该情况可以转而导致更集中的磁场强度及与其他磁性元件的更大耦合。例如，若当质量块612处于其静止位置时驱动力产生器为围绕质量块612的电磁体，且其中电磁体以与铁磁材料间隔件660纵向重叠的方式横向对准，则与在驱动力产生器以其他方式与质量块612对准的情况下或在不存在第二磁性段644b的情况下相比，驱动力产生器可以在针对给定能量量向质量块612施加加速度方面显著地更有效。此外，更紧密地缠绕的磁场线可以更有效地与力元件相互作用，这些力元件与磁性段644a、644b中的一个或两个横向相邻地布置。
由单独元件的组合构成的复合反作用力路径的第一实例在图9A中呈现。在该实例中，使用了相反定向的两个A型元件762a、762b，分别在质量块712的磁化部分744的每一侧上。由第一元件762a具体引起的力响应曲线718a在图9B中呈现，且由第二元件762b具体引起的力响应曲线718b在图9C中呈现。第二元件762b的力响应曲线718b可以被视为第一元件762a的力响应曲线718a的反向，这是因为定向为相反的。将效应彼此相加以产生图9D中所呈现的所得复合力响应曲线718c。将注意到，尽管使用了A型元件，但所得力响应曲线718c的一般形状在某种程度上与图5B中所呈现的力响应曲线218类似，且与B型元件相关联，且因此可以被视为B型力响应曲线。一种或多种类型的力路径元件的组合可为实现期望频率响应谱的替代方式，且至少在一些实施例中可为有利的。图9E中所呈现的实例实施例可以提供类似于用图9A中所呈现的实例实现的力响应曲线，但可以使用两个相反定向的A型弹簧元件714而非两个相反定向的A型磁力元件762a、762b来实现该情况。
图10A中呈现了复合反作用力路径的第二实例。图10D呈现了所得复合力响应曲线818。特定而言，将注意到，图10A的实例中的复合反作用力路径包含A型力元件862a与B型力元件862b的组合，A型力元件862a的单独力响应曲线818a在图10C中表示，B型力元件862b的单独力响应曲线818b表示在图10B中。在图10A的实例实施例中，力元件具有与质量块812的磁场耦合的永磁场。然而，将注意到，在替代实施例中，与图10D中所呈现的复合力响应曲线相当的复合力响应曲线818可以用诸如例如图2C及图5D中所呈现的弹簧元件的弹簧元件的组合来实现。在此再次说明，与用于形成复合力响应曲线818的元件的细节相比，所得力响应曲线818可为界定线性致动器的较显著特性，且因此可以将焦点转向界定复合力响应曲线818的特征。首先转向形成反作用力路径的单独力元件862a、862b的力响应曲线818a、818b的优势及劣势。
实际上，将回忆起，B型力元件862b可以呈现在静止位置816b的第一侧上具有增加返回力的区域、在静止位置816b的第二侧上具有增加返回力的区域及具有其间的平台区(详见图5B)的优点。在一些触觉线性致动器实施例中，归因于两个相对的增加返回力的区域可以允许有效地将质量块限制在其间的实情，两个相对的增加返回力的区域的存在可为有利的。然而，力响应曲线818b与静止位置816b之间的交点处的低斜率可能并非期望的，该交点为该力响应曲线818b中的零力点，这是由于低斜率可能产生以下质量块：与在斜率较高的实施例中相比，在线性致动器不活动时该质量块更松散地固持在其静止位置816b处。
此外，将回忆起，就A型力元件862a提供的平台区具有更稳定的斜率且偏离零力线之情境，A型力元件862a可呈现在静止位置816a处具有更显著斜率的优点。然而，A型力元件862a仅具有一个增加返回力的区域且施加在另一侧上的较低力可能不能令人满意地将质量块限制在预期的线性位移路径内。
在图10D中所呈现的复合力响应曲线818中，可以看出，通过组合A型力响应曲线818a及B型力响应曲线818b，两个力响应曲线818a、818b的优点可以以消除或减轻单独缺点的方式相加。实际上，复合力响应曲线818可以具有两个增加返回力的区域864、866以及增加返回力的区域864、866之间的平台区842，每一增加返回力的区域864、866通向与对应最大返回力点相关联的线性位移路径824的对应端828、836。此外，静止位置816上的斜率可以高于诸如例如图10B中所展示的力响应曲线818b的B型力响应曲线中的斜率。平台区842的纵向范围可以大于B型力响应曲线中的平台区的纵向范围。平台区842可以具有大部分(若非全部)其处于极低斜率且处于非零力的范围。复合力响应曲线818的形状在触觉方面可为有利的，且甚至可以与能量的失衡组合使用以产生不同的潜在响应。实际上，通过朝向静止点816的左侧使力产生失衡，人们可以产生强的高频响应区，通过自静止点816朝向右侧失衡，人们可以产生强的较低频率响应区，且通过在朝向右侧的较强失衡的情况下利用长的平台区及平台区842的右手侧上的增加返回力的区域的高斜率，人们可以在“冲击”模式下操作致动器，其中强斜率用于产生显著的减速，且随后在相反定向上产生质量块812的加速。
实际上，更具体地观察图10D中所呈现的实例复合力响应曲线818，可以看出在两端828、836处的最大返回力可以显著较高，诸如平台区842内达到的力位准的超过两倍、超过三倍、超过5倍及甚至超过8倍。平台区842可以跨越至少等于任一增加返回力的区域864、866及实际上在此两个增加返回力的区域864、866所跨越的线性位移距离或甚至至少该线性位移距离的1.5倍或更多的线性位移距离。斜率可以如上文所界定，以线性致动器的最大返回力给定值1且线性位移路径的总跨度的1/2给定值1的单位来界定。使用该定义，可以看到在静止位置816的左侧上的增加返回力的区域866或在静止位置816的右侧上的增加返回力的区域864具有针对其跨度的超过3/4及甚至其跨度的全部保持高于1的斜率，而平台区842可以具有针对其跨度的超过3/4或甚至全部保持在零与1之间及甚至低于0.5的斜率。此外，平台区842中的返回力可以在其跨度的超过3/4上保持在最大返回力的5％与20％之间。根据移动动力学的观点，该平台区842为有趣的特征。
在图10A中所呈现的具体实施例中，质量块812具有两个相反定向的磁化部分844a、844b，相反定向的磁化部分844a、844b由软铁磁间隔件860分开。软铁磁间隔件860可以以压缩中心区中的磁场线且增加其曲率度的方式设定大小，诸如先前关于图8C中所展示的实施例所论述那样。在一些实施例中，该情况可以放大与B型元件862b及/或A型元件862a的耦合(在这些元件中的一者或两者被体现为磁体的实施例中)。在一些实施例中，诸如图10A中所例示的实施例，且因为磁场强度通常减小至第四距离指数，所以B型元件862b及A型元件862a可以仅显著地与质量块812的磁性段844a、844b中的一者相互作用。然而，在其他实施例中，A型或B型元件可以显著地与质量块的超过一个磁性段相互作用。为了说明力元件可能对力响应曲线具有的影响的复杂性，人们可以考虑以下实施例：与图10A中所呈现的B型力元件862b类似定位的B型力元件将进一步与另一磁性段844b相互作用。在第二磁化部分844a相对于B型元件的静止位置处，B型弹性路径元件对第一磁化部分844a的影响不显著。然而，若质量块812相对于A型元件862a及B型元件862b向右移动至一定程度，则B型弹性路径元件开始不仅对第二磁化部分844b具有B型响应，而且对第一磁化部分844a具有A型回应。此实例可以提供极适合的宽带频率响应，非常适于一些实施例，诸如例如一些触觉致动器实施例。
实际上，图10A中所呈现的具体实例在质量块812的相对端处使用两个相对的磁化部分844a、844b。B型元件862b与质量块812的第一磁化部分844a的静止位置相关联，从而产生图10B中所呈现的力响应曲线818b。此外，A型元件862a设置为自第一磁化部分844a略微凹进，因此以此方式定位以具有处于静止位置的质量块812的第一磁化部分844a，且产生图10C中所呈现的力响应曲线818a。所得力响应曲线818呈现在图10D中且包含：高频响应区，处于静止位置816的左侧上，该高频回应区对应于增加返回力的区域866；低频回应区；较高功率效率区，对应于平台区842；及冲击或磁返回区，对应于增加返回力的区域864，展示为平台区842的右侧处的下降。诸如例如图2B中所展示那样，通过为平台区842的右侧上的线性位移路径提供更稳健的“端”，在平台区842的右侧处的有弹性但仍然强的下降可以使力响应曲线818在一些实施例中比A型元件的力响应曲线更好地适应。
在图10F中呈现了图10A中所呈现的实施例的一个实例替代物。在图10F中所呈现的实施例中，质量块812具有单个磁性段，但A型磁力元件862a与A型磁力元件862b的组合保持且继续提供一般类似于图10D中所呈现的力响应曲线818的力响应曲线。图10G中所呈现的实施例类似于图10F中所呈现的实施例，但B型力元件862b以弹簧元件814的形式提供，诸如先前在图5D中所呈现那样。
存在在由A型力元件862a产生的力响应曲线中的平台区的一端处施加“下降”的其他方式。将第二增加返回力的区域添加至由A型力元件提供的增加返回力与平台的第一区为那些方式中的一者。例如，在图10H中所呈现的实施例中，可以通过在线性位移路径的与A型力元件862a的位置相对的第二端处添加排斥磁体868来添加第二增加返回力的区域，该情况可以取决于两者之间的间距的大小来为质量块812提供硬止动件。图10I为类似于图10H的实施例的实施例，但其中在线性位移路径的第二端处的排斥磁体868用磁力元件870置换，磁力元件870与线性位移路径横向相邻但仍然与磁性段磁耦合。图10J中所呈现的实施例类似于图10G中所呈现的实施例，但并非与质量块812连续接触，而是在质量块812与B型弹簧元件814之间提供间距872。此间距872可为一种利用A型力元件862a提供的潜在平台区跨度的方式。图10K中所呈现的实施例可以提供与例如图10J或图10I中所呈现的实施例的力响应曲线相当但仅使用以下的力响应曲线：弹簧元件814；及更具体而言，在线性位移路径的一端处的A型弹簧元件874及在线性位移路径的另一端处的B型弹簧元件876；及间距878，当质量块812处于此处由A型弹簧元件874界定的静止位置处时，间距878设置在B型弹簧元件876与质量块812之间。在该后一实施例中，A型弹簧元件874可保持连续附接至质量块812。
将注意到，在该情况下，图10E中所呈现的频率响应曲线820实务上包含彼此间隔超过100Hz的频率差的两个加速度振幅峰值880、882。两个加速度振幅峰值880、882由显著平台区884彼此分开，该平台区884将在该平台区内提供的力维持高于最大力(以G为单位)响应的50％，最大力响应在最高峰值882的频率下提供。此宽带频率响应曲线820在各种应用中可能极有趣。特别而言，在出于各种原因而没有提供或不能以其他方式提供确切频率且例如在平台884内提供的力对于给定应用而言为足够的的应用中。
此外，如图10E中所展示，频率响应曲线820可以进一步包含折叠效应884，折叠效应884可以以类似于上文关于图5C所提供的解释的方式加以利用。
此外，可以通过组合额外的力元件来实现较复杂的频率响应行为，且所得潜在组合是巨大的。在图11A中呈现了一个实例，其中单独的A型元件962a及B型元件962b与图10A中所呈现的A型元件862a及B型元件862b类似地布置，但这些元件皆为混合永磁体/电磁体元件，其中电磁体部分可以选择性地打开、关闭或甚至以相反的极性操作，以对力响应曲线产生显著影响。此外，具有类似于先前参考图4A所呈现的结构的结构的另一A型元件962c可以添加在相对于第二磁性段944b的平衡位置中，且与图10A中所呈现的实施例的力响应曲线818相比，可在对应的力响应曲线中的静止位置的左侧上产生更陡峭的斜率。
在图11A中所呈现的变体中，与第一磁化部分944a相关联的B型力元件962b及A型力元件962a为永磁体与电磁体910的组合。更具体而言，可以选择性地启动每一电磁体910以显著衰减或显著放大相关联的永磁体的磁场。因此，图10D的力响应曲线818通过启动电磁体以显著放大永磁体的磁场来实现。在图11A中所例示的操作模式中，B型力元件962b的电磁体的极性可以反转以基本上抵消B型力元件在整体力响应曲线918a中的影响，而维持A型力元件962a的电磁体910的起始极性，如图11B中所表示，其可用于选择性地增加高频回应，由高频回应峰值982a的振幅的增加以较低频率响应峰值980a的振幅为代价展示。图11B展示了图11A中所展示的实施例的与先前关于图10E所论述的频率响应曲线820相比的频率响应曲线920a。
图12A呈现了相同装置的另一种潜在操作模式，其中B型力元件962b的电磁体及A型力元件962a的电磁体两者的极性经反转以抵消它们单独在整体力响应曲线918b中的影响。此方法可以产生以高频响应峰值982b的振幅为代价强烈增加低频响应峰值980b的振幅的效应，如图12B中所呈现的频率响应曲线920b中所呈现。此响应就例如冲击触觉的情境可为有用的。图12B展示了图12A中所展示的实施例的与先前关于图10E所论述的频率响应曲线820相比的频率响应曲线920b。
中间效应可以通过关闭电磁体910或通过例如以中间强度操作电磁体910而非完全反转其极性来实现。
可以提供可以实现适合的力响应曲线的多个实例替代实施例。例如，在图13A中，呈现了实施例，该实施例可以具有在某种程度上类似于图5F中所呈现的实施例的力响应曲线的行为，但其中图13A中的左侧上所展示的质量块1012的一端处添加了补充的相对低的力的吸引磁体1090，可以潜在地施加更大的不对称性及甚至更长的跨度平台区。如所见，在质量块1012的相对端处可以进一步存在对应的相对补充的相对低的力的排斥磁体1092以进一步辅助不对称。应当理解，在替代实施例中，在不脱离本揭露的情况下，可以仅使用吸引磁体1090或排斥磁体1092中的一者。在图13B中所呈现的实施例中，所实现的力响应曲线类似于图10J中所呈现的实施例所提供的力响应曲线，但在此，磁性元件1011仅存在于质量块1012的第一侧向侧上，且因此不“平衡”。平衡由线性引导件(未展示)实现。此外，线圈1096可以横向于线性位移路径1024定向，而非通过盘绕在线性位移路径1024周围定向，且仍然通过与质量块1012的磁性段的磁耦合产生驱动力。后两个特征可以单独使用或组合使用以修改本文中所呈现的实例实施例中的一些，例如，而不脱离本揭露。仍有许多其他潜在的变体为可能的。
图14A呈现了大致基于图10A中所呈现的反作用力路径的概念的线性致动器1100的实例实施例。将注意到，在此，质量块1112具有长圆形或“跑道”横截面形状，且A型永磁元件1162a及B型永磁元件1162b因此在质量块1112的相对的水平横向侧1190a、1190b处配置有匹配质量块1112的凸半圆形横向侧1190a、1190b的凹半圆形凹槽。图14B单独展示了质量块1112。在该实施例中，质量块1112的第一较长部分1192具有由铁磁间隔件1160彼此间隔开的两个相反极性磁性段1144a、1144b的序列。在静止位置处，如图14A中所例示，线圈1194横向对准，且与铁磁间隔件1160纵向重叠。第一部分1192在一端处亦具有质量块段1196a。质量块段1196a的目的既可以用作与磁力元件1162a、1162b协作的引导件，亦可以向质量块1112添加质量以供增加力回应。质量块1112的第一部分1192具有第一宽度1197。在该实施例中，质量块1112的第二部分1198具有第二较大宽度1199且完全由质量块段1196b形成。第二较大宽度1199可用作与塑料外壳协作的硬止动件，该塑料外壳以其他方式紧密匹配元件(未展示)的形状。通过允许将质量块1112引入由线圈1194形成的线性路径中及将磁力元件1162a、1162b自例如具有第一较窄宽度1197的一侧引入静止位置中，使第一质量块段1196a保持狭窄，作为第一部分1192的延伸或其他部分。
两个质量块段1196a、1196b可由给定应用所需的任何材料制成。例如，在某些实施例中，可能期望材料被优化以便具有高密度，同时避免导致高成本的材料。这种材料可为有色金属材料，诸如例如钨。进一步应理解，质量块段1196a、196b可由彼此接合且最终形成质量块段1196a、1196b的复数种材料制成。例如，在一些实施例中，可能期望质量块段具有由高密度材料制成的内核，例如，与围绕内核材料的外层材料相比，该内核可以具有较脆的材料特性，该外层材料亦为高密度材料，但与核材料相比具有增加的延展性或全方位耐久性。进一步应理解，质量块段1196a、1196b可以由不同的材料制成，或在由相同的材料制成的同时具有不同的结构，而不脱离本揭露。
图16为合并控制器1202及线性致动器1204的电子装置1200的示意图。控制器1202可用于控制线性致动器1204的驱动力产生器。在实施例中，控制器1202可以具有某种形式的处理器及某种形式的内存且因此可为计算机。控制器1202可用于例如根据诸如先前在图3B至3E中所呈现的驱动信号来驱动线性致动器1204的线圈元件。在该特定实施例中，电子装置1200为具有屏幕1208的可携式手机1206。应当理解，电子装置1200可为任何其他类型的电子装置，其可以包含或省略屏幕1208。
应当理解，如本文中所使用的表述“计算机”不应以限制方式进行解释。其在广义上更广泛地用于一般指某种形式的一个或多个处理器与处理器可访问的某种形式的内存的组合。内存系统可为非暂时性的。如本文中所使用的单数形式的表述“计算机”的使用在其范畴内包含协作工作以执行给定功能的两个或更多个计算机的组合。此外，如本文中所使用的表述“计算机”在其范畴内包含给定处理器的部分能力的使用。
计算机1300的示图式化实例在图15中呈现，且可以看出一般包含处理器1302、内存1304及输入/输出接口1306。
处理器1302可以以通用微处理器或微控制器、数字信号处理(DSP)处理器、集成电路、现场可程序门阵列(FPGA)、可重配置处理器、可程序只读存储器(PROM)，仅举数个实例。
内存1304可以包含任何适合类型的计算机可读内存的适合组合，该计算机可读内存位于内部、外部且可由处理器以有线或无线方式直接或经由诸如因特网的网络访问。计算机可读内存可以体现为以下形式：随机存取内存(RAM)、只读存储器(ROM)、光盘只读存储器(CDROM)、电光内存、磁光内存、可抹除可程序只读存储器(EPROM)及电可抹除可程序只读存储器(EEPROM)、铁电RAM(FRAM)，仅举数个实例。
计算机1300可以具有一个或多个输入/输出(I/O)接口1306以允许经由相关联的输入端、输出端或输入/输出装置与人类用户及/或与另一计算机进行通信，该输入/输出装置诸如为键盘、鼠标、触控屏幕、天线、端口等。每一I/O接口可以使计算机能够与其他元件通信及/或交换数据，访问及连接至网络资源，接受应用程序的服务及/或通过连接至能够承载数据的网络(或多个网络)来执行其他计算应用，网络包含因特网、以太网络、简易老式电话服务(POTS)线、公共交换电话网络(PSTN)、整合服务数字网络(ISDN)、数字用户线(DSL)、同轴电缆、光纤、卫星、移动、无线(例如Wi-Fi、蓝牙、WiMAX)、SS7信令网络、专线、局域网、广域网，仅举数个实例。
应当理解，计算机1300可以经由硬件或硬件与软件两者的组合来执行功能或制程。例如，硬件可以包含作为处理器的硅芯片的一部分所包含的逻辑闸。软件(例如应用程序、制程)可呈数据的形式，诸如储存在一个或多个处理单元可访问的非暂时性计算机可读内存中的计算机可读指令1308。关于计算机或处理单元，表述“配置为”是关于可操作以执行相关联的功能的硬件或硬件与软件的组合的存在。
如将理解，上文所描述及所例示的实例仅旨在为示范性的。
例如，除了触觉致动器之外的其他类型的线性致动器可以受益于诸如上文所呈现的反作用力路径或力元件。此外，存在多种实现线性引导件的方式，该线性引导件可以提供质量块沿着线性位移路径的移动能力，同时亦限制沿着线性位移路径的移动能力。图17A至图17D中展示了数个实例。图17A展示了滑动引导件1400的实例，其中滑动引导件1400及质量块1412两者的整个横截面周边或其专用部分配置为相对于彼此相对紧密地沿着整个线性位移路径1424滑动。在此实施例中，线性引导件1400、质量块1412或两者可以具有特定的适配或以其他方式限制滑动移动期间摩擦量的组态。诸如例如特氟龙的一些塑料在抵抗一些金属滑动时可以表现出此低摩擦行为。图17C呈现与图17A的实施例的一些相似之处，但其中使用滚柱1406轴承以在质量块1412与线性引导件之间形成低摩擦滑动界面。
图17B呈现了另一实例，其中质量块1412由多个不同的弯曲部1402“悬挂”，弯曲部1402例如可为金属或弹性体弹簧元件。在质量块1412沿着线性位移路径移动时，弯曲部1402可以弹性弯曲，同时以其他方式在维持质量块与线性位移路径1424对准方面相对刚性。在一些实施例中，这些“弯曲部”1402可为一个或多个力元件的一部分，该一个或多个力元件进一步有助于界定或自身界定反作用力路径，且更具体而言，界定力响应曲线，且在一些实施例中可以构成唯一力元件。图17D中所呈现的实施例可以与图17B的实施例具有一些相似之处，其中可以使用弹性隔膜1404代替弹性弯曲部1402。当就弯曲部1402及隔膜1404引导及约束质量块1412沿着线性位移路径1424的移动的情境使用时，弯曲部1402及隔膜1404可以被认为形成一种类型的线性引导件。
将注意到，在附图中所例示的实施例中，按照惯例，磁体的北极与箭头的头部相关联。然而，应当理解，在许多实施例中，北极及南极皆可以互换而不会显著影响实施例的操作。
因此，范围由所附权利要求指示。

Claims (70)

1.一种线性致动器，包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中，所述质量块具有磁性段；驱动力产生器，配置为选择性地在所述线性位移路径的定向上将加速度施加至所述质量块；及反作用力路径，当所述质量块自静止位置位移时产生返回力，所述返回力处于所述线性位移路径的所述定向上且朝向所述静止位置，所述返回力的振幅根据力响应曲线随所述质量块在所述线性位移路径中的位置而变化，所述反作用力路径包含永磁力元件，所述永磁力元件与所述线性位移路径横向相邻地布置且与所述磁性段磁耦合。
2.如权利要求1所述的线性致动器，其中所述磁性段为第一磁性段，且所述质量块进一步具有由铁磁材料间隔件与所述第一磁性段纵向分开的第二磁性段，两个磁性段具有平行于所述线性位移路径定向且彼此相反地取向的数个对应永磁场。
3.如权利要求1所述的线性致动器，其中所述驱动力产生器为与所述线性位移路径横向相邻地布置的电磁体。
4.如权利要求3所述的线性致动器，其中所述磁性段为第一磁性段，且所述质量块进一步具有由铁磁材料间隔件与所述第一磁性段纵向分开的第二磁性段，两个磁性段具有平行于所述线性位移路径定向且彼此相反地取向的数个对应永磁场；其中当所述质量块处于所述静止位置时，所述电磁体与所述间隔件横向对准。
5.如权利要求1所述的线性致动器，其中所述永磁力元件具有平行于所述线性位移路径定向的永磁场。
6.如权利要求5所述的线性致动器，其中当所述质量块处于所述静止位置时，所述永磁力元件与所述磁性段纵向相邻，且所述永磁力元件的所述永磁场在与所述磁性段的永磁场相同的方向上取向。
7.如权利要求6所述的线性致动器，其中所述永久力元件表现出单独力响应曲线，所述单独力响应曲线成形为由方程式y＝bx-1形成的指数函数形成的曲线的一部分，x＝0的位置对应于所述力响应曲线的静止位置。
8.如权利要求6所述的线性致动器，其中所述反作用力路径进一步包含第二永磁力元件，所述第二永磁力元件表现出第二单独力响应曲线，所述第二单独力响应曲线成形为由类型y＝(x3)的三次多项式函数形成的曲线的一部分，所述曲线的所述部分以x＝0为中心，所述x＝0的位置对应于所述力响应曲线的所述静止位置。
9.如权利要求5所述的线性致动器，其中当所述质量块处于所述静止位置时，所述永磁力元件与所述磁性段横向对准，且所述永磁场或所述永磁力元件与所述磁性段的永磁场在相反方向上取向。
10.如权利要求9所述的线性致动器，其中所述永磁力元件表现出第一单独力响应曲线，所述第一单独力响应曲线成形为由类型y＝(x3)的三次多项式函数形成的曲线的一部分，所述曲线的所述部分以x＝0为中心，所述x＝0的位置对应于所述力响应曲线的所述静止位置。
11.如权利要求9所述的线性致动器，进一步包括第二永磁力元件，所述第二永磁力元件具有平行于所述线性位移路径定向的第二永磁场，当所述质量块处于所述静止位置时，所述第二永磁力元件与所述磁性段纵向相邻，且所述第二永磁力元件的所述永磁场在与所述磁性段的所述永磁场相同的方向上取向。
12.如权利要求1所述的线性致动器，其中所述永磁力元件为第一永磁力元件，进一步包括第二永磁力元件，每个永磁力元件具有平行于所述线性位移路径定向的永磁场，当所述质量块处于所述静止位置时，所述第一永磁力元件与所述磁性段纵向相邻，且所述第一永磁力元件的所述永磁场在与所述磁性段的永磁场相同的方向上取向，当所述质量块处于所述静止位置时，所述第二永磁力元件与所述磁性段横向对准，且所述永磁场或所述第二永磁力元件在与所述磁性段的所述永磁场相反的方向上取向。
13.如权利要求12所述的线性致动器，其中所述力响应曲线具有与所述线性位移路径的数个相对端相关联的数个增加返回力的区域及位于所述数个增加返回力的区域之间的平台区。
14.如权利要求12所述的线性致动器，其中所述驱动力产生器为与所述线性位移路径横向相邻地布置的电磁体，其中所述磁性段为第一磁性段，且其中所述质量块进一步具有由铁磁材料间隔件与所述第一磁性段纵向分开的第二磁性段，两个磁性段具有数个对应永磁场，所述数个对应永磁场平行于所述线性位移路径定向且彼此相对地取向；其中所述驱动力产生器为与所述线性位移路径横向相邻地布置的电磁体；且其中当所述质量块处于所述静止位置时，所述电磁体与所述间隔件横向对准。
15.一种线性致动器，包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中；驱动力产生器，配置为选择性地在所述线性位移路径的定向上将驱动力施加至所述质量块；及反作用力路径，当所述质量块自静止位置位移时产生返回力，所述返回力处于所述线性位移路径的所述定向上且朝向所述静止位置，所述返回力的所述振幅根据力响应曲线随所述质量块在所述线性位移路径中的位置而变化，所述力响应曲线具有与所述线性位移路径的数个相对端相关联的数个增加返回力的区域及位于所述数个增加返回力的区域之间的平台区。
16.如权利要求15所述的线性致动器，其中所述平台区具有对应于所述线性位移路径的一部分的跨度，所述跨度大于所述数个增加返回力的区域中的至少一个增加返回力的区域的跨度。
17.如权利要求16所述的线性致动器，其中所述平台区的所述跨度大于所述数个增加返回力的区域中的任一增加返回力的区域的所述跨度的1.5倍。
18.如权利要求16所述的线性致动器，其中数个区或增加返回力中的至少一者产生与所述线性位移路径的对应端相关联的最大返回力点，其中在最大返回力值等于所述线性位移路径的所述距离跨度的一半的所述值的数个归化单位中，所述平台区界定为所述线性位移路径的连续部分，其中返回力变化对位移变化的斜率保持低于1，所述平台区在所述力响应曲线的所述斜率等于1的数个点之间延伸。
19.如权利要求18所述的线性致动器，其中所述数个增加返回力的区域在其个别跨度的多于3/4上具有保持高于1的斜率。
20.如权利要求18所述的线性致动器，其中针对所述平台区的所述跨度的超过3/4，所述平台区的所述斜率保持低于0.5。
21.如权利要求16所述的线性致动器，其中所述数个增加返回力的区域中的至少一个增加返回力的区域产生与所述线性位移路径的对应端相关联的最大返回力点，其中所述返回力在所述平台区的所述跨度的超过3/4上保持在所述最大返回力的5％与20％之间。
22.如权利要求15所述的线性致动器，其中所述数个增加返回力的区域中的至少一个增加返回力的区域产生与所述线性位移路径的对应端相关联的最大返回力点，其中在最大返回力值等于所述线性位移路径的所述距离跨度的一半的所述值的数个归化单位中，所述数个增加返回力的区域在其个别跨度的超过3/4上具有高于1的返回力变化对位移变化的斜率，所述平台区在所述平台区的跨度的超过3/4上具有低于1的斜率，且其中所述返回力在所述平台区的所述跨度的超过3/4上保持低于所述最大返回力的10％。
23.如权利要求22所述的线性致动器，其中所述返回力在所述平台区的所述整个跨度上保持低于所述最大返回力的10％。
24.如权利要求22所述的线性致动器，其中所述力响应曲线成形为由类型y＝(x3)的三次多项式函数形成的曲线的一部分，所述部分以x＝0为中心，所述x＝0的位置对应于所述力响应曲线的所述静止位置。
25.如权利要求15所述的线性致动器，其中所述反作用力路径由至少两个力元件的组合形成，所述力元件包含第一力元件及第二力元件，所述第一力元件表现出第一单独力响应曲线，所述第一单独力响应曲线成形为由类型y＝(x3)的三次多项式函数形成的曲线的一部分，所述部分以x＝0为中心，所述x＝0的位置对应于所述力响应曲线的所述静止位置，所述第二力元件表现出第二单独力响应曲线，所述第二单独力响应曲线成形为由方程式y＝bx-1形成的指数函数形成的曲线的一部分，所述x＝0的位置对应于所述力响应曲线的所述静止位置。
26.如权利要求15所述的线性致动器，其中所述反作用力路径由包含A型力元件及B型力元件的至少两个力元件的所述组合形成。
27.如权利要求26所述的线性致动器，其中所述反作用力路径由至少一第一永磁力元件与第二永磁力元件的组合形成，每个永磁力元件具有平行于所述线性位移路径定向的永磁场，当所述质量块处于所述静止位置时，所述第一永磁力元件与所述磁性段纵向相邻，且所述第一永磁力元件的所述永磁场在与所述磁性段的永磁场相同的方向上取向，当所述质量块处于所述静止位置时，所述第二永磁力元件与所述磁性段横向对准，且所述永磁场或所述第二永磁力元件在与所述磁性段的所述永磁场相反的方向上取向。
28.如权利要求15所述的线性致动器，其中所述力响应曲线相对于所述静止位置为不对称的。
29.如权利要求15所述的线性致动器，其中所述线性致动器为触觉致动器，其中所述质量块介于0.5kg与2kg之间，且所述线性致动器的峰值固有频率介于5Hz与500Hz之间。
30.如权利要求15所述的线性致动器，其中数个区或增加返回力中的至少一者产生与所述线性位移路径的对应端相关联的最大返回力点，其中在最大返回力值等于所述线性位移路径的所述距离跨度的一半的所述值的数个归一化单位中，其中返回力变化对位移变化的斜率在静止位置处高于0.5。
31.如权利要求30所述的线性致动器，其中所述返回力变化对位移变化的斜率在所述静止位置处高于0.8。
32.一种操作线性致动器的方法，所述线性致动器包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中，所述方法包括在所述线性位移路径的所述定向上将驱动力施加至所述质量块，从而沿着所述线性路径使所述质量块加速；反作用力路径，当所述质量块自静止位置位移时产生返回力，所述返回力处于所述线性位移路径的所述定向上且朝向所述静止位置，所述返回力的所述振幅根据力响应曲线随所述质量块在所述线性位移路径中的位置而变化，所述力响应曲线具有与所述线性位移路径的数个相对端相关联的数个增加返回力的区域及位于所述数个增加返回力的区域之间的平台区。
33.如权利要求32所述的方法，其中所述施加驱动力在驱动频率及恒定振幅下以重复方式执行，其中作为对所述驱动力及所述反作用力路径的反应，使所述质量块在第一频率及第一加速度振幅下在所述线性位移路径的数个相对端之间振荡。
34.如权利要求33所述的方法，其中所述平台区具有对应于所述线性位移路径的一部分的跨度，所述跨度大于数个增加返回力的区域中的至少一个增加返回力的区域的所述跨度，其中数个区或增加返回力中的至少一者产生与所述线性位移路径的对应端相关联的最大返回力点，其中在最大返回力值等于所述线性位移路径的所述距离跨度的一半的所述值的数个归化单位中，所述平台区界定为所述线性位移路径的连续部分，其中返回力变化对位移变化的斜率保持低于1，所述平台区在所述力响应曲线的所述斜率等于1的数个点之间延伸。
35.如权利要求33所述的方法，其中数个区或增加返回力中的至少一者产生与所述线性位移路径的对应端相关联的最大返回力点，其中在最大返回力值等于所述线性位移路径的所述距离跨度的一半的所述值的数个归化单位中，所述数个增加返回力的区域在其个别跨度的超过3/4上具有高于1的返回力变化对位移变化的斜率，所述平台区在所述平台区的跨度的超过3/4上具有低于1的所述斜率，且其中所述返回力在所述平台区的所述跨度的超过3/4上保持低于所述最大返回力的10％。
36.如权利要求33所述的方法，其中所述在驱动频率及驱动振幅下以重复方式施加驱动力包含在两个相反定向上以在相对于一个定向的另一定向上的给定比例的驱动力能量交替地将驱动力能量施加至所述质量块。
37.如权利要求36所述的方法，进一步包括改变所述给定比例的驱动力能量，从而使所述质量块在第二加速度振幅下振荡。
38.如权利要求37所述的方法，其中所述第二频率与所述第一频率间隔所述第一频率的频率值的至少五分之一、较佳四分之一、更佳1/3，所述第二加速度振幅具有所述第一加速度振幅的至少30％、较佳40％、较佳至少50％，所述第二加速度振幅低于所述第一加速度振幅。
39.一种线性致动器，包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中；驱动力产生器，配置为选择性地在所述线性位移路径的所述定向上将加速度施加至所述质量块；及反作用力路径，当所述质量块自静止位置位移时产生返回力，所述返回力处于所述线性位移路径的所述定向上且朝向所述静止位置，所述返回力的所述振幅根据力响应曲线随所述质量块在所述线性位移路径中的位置而变化，所述反作用力路径由至少两个力元件的组合形成，所述力元件包含A型力元件及B型力元件。
40.如权利要求39所述的线性致动器，其中所述A型力元件表现出第一单独力响应曲线，所述第一单独力响应曲线成形为由类型y＝(x3)的三次多项式函数形成的曲线的一部分，所述部分以x＝0为中心，所述x＝0的位置对应于所述力响应曲线的所述静止位置，且B型力元件表现出第二单独力响应曲线，所述第二单独力响应曲线成形为由方程式y＝bx-1形成的指数函数形成的曲线的一部分，所述x＝0的位置对应于所述力响应曲线的所述静止位置。
41.如权利要求39所述的线性致动器，其中所述A型力元件具有第一永磁力元件且所述B型力元件具有第二永磁力元件，且所述质量块具有磁性段，其中每个永磁力元件具有永磁场，所述永磁场平行于所述线性位移路径定向，当所述质量块处于所述静止位置时，所述第一永磁力元件与所述磁性段纵向相邻，且所述第一永磁力元件的所述永磁场在与所述磁性段的永磁场相同的方向上取向，当所述质量块处于所述静止位置时，所述第二永磁力元件与所述磁性段横向对准，且所述永磁场或所述第二永磁力元件在与所述磁性段的所述永磁场相反的方向上取向。
42.如权利要求41所述的线性致动器，其中所述磁性段为第一磁性段，且其中所述质量块进一步具有由铁磁材料间隔件与所述第一磁性段纵向分开的第二磁性段，两个磁性段具有平行于所述线性位移路径定向且彼此相反地取向的数个对应永磁场。
43.如权利要求42所述的线性致动器，其中所述驱动力产生器为与所述线性位移路径横向相邻地布置的电磁体，当所述质量块处于所述静止位置时，所述电磁体与所述间隔件横向对准。
44.如权利要求42所述的线性致动器，进一步包括与所述第二磁性段磁耦合且与所述第一A型力元件相对定向的第二A型力元件。
45.如权利要求44所述的线性致动器，其中所述B型力元件进一步具有第二电磁力元件，所述第二电磁力元件配置为以第一极性可操作以放大所述第二永磁力元件的磁场且以第二极性可操作以抵消所述第一永磁力元件的磁场。
46.如权利要求45所述的线性致动器，其中所述第一A型力元件进一步具有第一电磁力元件，所述第一电磁力元件配置为以第一极性可操作以放大所述第一永磁力元件的所述磁场且以第二极性可操作以抵消所述第一永磁力元件的所述磁场。
47.一种操作线性致动器的方法，所述线性致动器包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中，所述方法包括在所述线性位移路径的所述定向上将驱动力施加至所述质量块，从而沿着所述线性路径使所述质量块加速；反作用力路径，当所述质量块自静止位置位移时产生返回力，所述返回力处于所述线性位移路径的所述定向上且朝向所述静止位置，所述返回力的所述振幅根据力响应曲线随所述质量块在所述线性位移路径中的位置而变化，所述反作用力路径由数个力元件的组合形成，所述力元件包含第一A型力元件及与所述第一A型力元件相反定向的第二A型力元件，其中施加驱动力在驱动频率及驱动振幅下以重复方式执行，其中作为对所述驱动力及所述反作用力路径的反应，使所述质量块在第一频率及第一加速度振幅下在所述线性位移路径的数个相对端之间振荡。
48.如权利要求47所述的方法，进一步包括抵消所述第一A型力元件对所述力响应曲线的影响。
49.如权利要求48所述的方法，进一步包括在所述第二A型力元件的方向上向所述质量块施加驱动力，及从而在抵消所述第一A型力元件的所述影响的同时产生至少一个偶发的冲击触觉影响。
50.如权利要求47所述的方法，其中所述力元件进一步包含B型力元件，所述方法进一步包括在维持所述第一A型力元件对所述力响应曲线的影响的同时抵消所述B型力元件对所述力响应曲线的影响。
51.如权利要求50所述的方法，其中在维持所述第一A型力元件及所述B型力元件两者对所述力响应曲线的所述影响的同时执行所述在所述第一频率下振荡，所述方法进一步包括以一方式施加所述驱动力以在抵消所述B型力元件对所述力响应曲线的影响且维持所述第一A型力元件对所述力响应曲线的影响时，使所述质量块在第二频率下振荡。
52.如权利要求51所述的方法，其中所述施加驱动力在驱动频率及驱动振幅下以重复方式执行且包含在两个相反定向上以在相对于一个定向的另一定向上的给定比例的驱动力能量交替地将驱动力能量施加至所述质量块。
53.如权利要求51所述的方法，其中所述使所述质量块在第二频率下振荡包含改变所述驱动频率。
54.如权利要求53所述的方法，其中所述使所述质量块在第二频率下振荡包含在第二加速度振幅下振荡所述质量块，所述第二频率与所述第一频率间隔所述第一频率的频率值的至少五分之一、较佳四分之一、更佳1/3，所述第二加速度振幅具有所述第一加速度振幅的至少30％、较佳40％、较佳至少50％，所述第二加速度振幅低于所述第一加速度振幅。
55.一种线性致动器，包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中；驱动力产生器，配置为选择性地在所述线性位移路径的所述定向上将驱动力施加至所述质量块；及反作用力路径，当所述质量块自静止位置位移时产生返回力，所述返回力处于所述线性位移路径的所述定向上且朝向所述静止位置，所述返回力的所述振幅根据力响应曲线随所述质量块在所述线性位移路径中的位置而变化，所述力响应曲线相对于所述静止位置为不对称的，当所述驱动力产生器以重复方式在数个交替方向上在驱动频率及驱动振幅下施加所述驱动力时，所述力响应曲线使所述质量块在所述线性位移路径的相对端之间在加速度振幅下进行动态平衡振荡，其中所述加速度振幅针对恒定的驱动振幅根据频率响应曲线随所述驱动频率而变化。
56.如权利要求55所述的线性致动器，其中所述频率响应曲线在第一频率处具有至少一个加速度振幅峰值，且在第二频率处具有第二加速度振幅，所述第二频率与所述第一频率间隔所述第一频率的频率值的至少五分之一、较佳四分之一、更佳1/3，所述第二加速度振幅具有所述第一加速度振幅的至少30％、较佳40％、更佳至少50％，所述第二加速度振幅低于所述第一加速度振幅。
57.如权利要求55所述的线性致动器，其中所述频率响应曲线的所述加速度振幅保持在所述第一频率与所述第二频率之间的所述第一加速度振幅的至少30％，较佳至少40％。
58.如权利要求55所述的线性致动器，其中所述频率响应曲线具有两个不同的加速度振幅峰值，每个加速度振幅峰值自数个相邻区突出至少10％，较佳至少15％。
59.如权利要求58所述的线性致动器，其中所述不同的加速度振幅峰值中的一个加速度振幅峰值自数个相邻区突出至少30％，较佳40％。
60.如权利要求55所述的线性致动器，其中所述频率响应曲线具有对应于加速度振幅峰值的折叠区。
61.如权利要求60所述的线性致动器，其中在所述折叠区中，针对单个驱动频率及单个驱动振幅，存在具有数个不同加速度振幅的至少两个动态平衡振荡状态。
62.如权利要求61所述的线性致动器，进一步包括控制器，所述控制器配置为在所述至少两个动态平衡振荡状态中的任一动态平衡振荡状态下选择性地操作所述线性致动器。
63.一种操作线性致动器的方法，所述线性致动器包括：质量块，可移动地安装在线性位移路径中，所述方法包括在所述线性位移路径的所述定向上将驱动力施加至所述质量块，从而沿着所述线性路径使所述质量块加速；反作用力路径，当所述质量块自静止位置位移时产生返回力，所述返回力处于所述线性位移路径的所述定向上且朝向所述静止位置，所述返回力的所述振幅根据力响应曲线随所述质量块在所述线性位移路径中的位置而变化，所述力响应曲线相对于所述静止位置为不对称的，所述施加包含以重复方式在数个交替方向上在驱动频率及驱动振幅下施加所述驱动力，从而使所述质量块在所述线性位移路径的相对端之间进行动态平衡振荡，其中所述加速度振幅针对给定驱动振幅根据频率响应曲线而取决于所述驱动频率。
64.如权利要求63所述的方法，其中所述动态平衡振荡为在第一加速度振幅及第一频率下的第一动态平衡振荡，所述方法进一步包括改变所述驱动频率以使所述质量块进入在第二加速度振幅及第二频率下的第二动态平衡振荡。
65.如权利要求64所述的方法，其中所述第一加速度振幅为所述频率响应曲线的加速度振幅峰值，所述第二频率与所述第一频率间隔所述第一频率的频率值的至少五分之一、较佳四分之一、更佳1/3，所述第二加速度振幅具有所述第一加速度振幅的至少30％、较佳地40％、较佳至少50％，所述第二加速度振幅低于所述第一加速度振幅。
66.如权利要求65所述的方法，其中所述质量块的所述加速度振幅保持在所述第一频率与所述第二频率之间的所述第一加速度振幅的至少30％，较佳至少40％。
67.如权利要求65所述的方法，其中所述质量块的所述加速度振幅在所述第一动态平衡振荡与所述第二动态平衡振荡之间减小至少10％，较佳15％，且随后增加至少10％，较佳15％。
68.如权利要求67所述的方法，其中所述质量块的所述加速度振幅在所述第一动态平衡振荡与所述第二动态平衡振荡之间减小至少30％，较佳40％。
69.如权利要求64所述的方法，其中在所述第二频率下，所述频率响应曲线具有两个潜在的动态平衡振荡状态，包含所述第二动态平衡振荡及第三较低加速度振幅的动态平衡振荡，所述方法进一步包括自所述第一动态平衡振荡至所述第二动态平衡振荡增加所述加速度振幅。
70.如权利要求63所述的方法，其中所述动态平衡振荡为在第一加速度振幅及第一频率下的第一动态平衡振荡，其中在所述第一频率下，所述频率响应曲线具有两个潜在的动态平衡振荡状态，所述潜在的动态平衡振荡状态包含所述第一动态平衡振荡及与第一驱动振幅相关联的第二较低加速度振幅的动态平衡振荡，所述方法进一步包括在达到所述第一动态平衡振荡之后将所述驱动振幅降低至所述第一驱动振幅，且尽管存在所述驱动振幅的降低，其后仍维持所述第一动态平衡振荡。
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