TWI753416B

TWI753416B - 滑鼠滾輪裝置

Info

Publication number: TWI753416B
Application number: TW109114592A
Authority: TW
Inventors: 鄭力魁; 蔡泳銘; 吳俊哲
Original assignee: 致伸科技股份有限公司
Priority date: 2020-04-30
Filing date: 2020-04-30
Publication date: 2022-01-21
Also published as: US11061493B1; TW202143009A

Abstract

本發明提供一種滑鼠滾輪裝置，包括滾輪組件、感測單元以及控制單元。滾輪組件包括定子與罩設於定子外的轉子。於第一使用模式下，轉子因應使用者所施加的外力而相對定子進行轉動。感測單元配置於滾輪組件的一側。感測單元用以感測轉子相對定子轉動的速度。控制單元電性連接於該滾輪組件與感測單元。於第一使用模式下，控制單元判斷感測單元所感測到轉子相對定子轉動的速度達到門檻值，進而控制滾輪組件由第一使用模式轉換至第二使用模式，於第一使用模式轉換至第二使用模式的過程中，滾輪組件由禁能狀態切換至致能狀態而使定子驅動轉子進行轉動。

Description

滑鼠滾輪裝置

本發明是關於一種滑鼠滾輪裝置，尤其是關於一種具有驅動馬達的滑鼠滾輪裝置。

滑鼠，係用於控制電腦螢幕上的游標並藉此對電腦進行操作。自1968年美國製作出了全世界第一隻滑鼠後，之後無論是文書處理、電玩競賽、工業製圖、設計製圖或媒體製作，滑鼠已經成為電腦設備中不可或缺的一部份。早期滑鼠係使用軌跡球作為滑鼠位移的偵測，隨著科技的進步且為提升其工作的效率，也慢慢演變成至今使用光學或雷射模組進行位移偵測的形式。此外，為提升滑鼠的功能性及便利性，滑鼠也從最早有線的單鍵滑鼠進化成現今無線的多鍵滾輪滑鼠。而為因應不同產業需求或個人喜好，各家電子廠商也開始製造各種不同外型的滑鼠以配合不同使用者的操作需求，此外，如何提升滑鼠按鍵如左右鍵、滾輪或操作的舒適性與靈敏度，亦漸漸為人們所重視。

當使用者在電子遊戲的過程中，如遇到需要不斷的滾動滾輪以對遊戲中的人物或者選項進行操作的情況時；亦或使用者於顯示螢幕所閱覽的文件資料量龐大而需快速找尋資料時，亦必須不斷的滾動滾輪來拉動顯示螢幕中的文件資料；以上情況，使用者皆必須利用手指不斷的滾動滾輪才可達到作業的效果，會造成不方便使用之狀況發生，因此，如何針對上述的問題進行改善，實為本領域相關人員所關注的焦點。

本發明的目的之一在於提供一種滑鼠滾輪裝置，其滾輪組件是由定子與轉子所構成的馬達，在快速轉動的使用模式下，滾輪組件自動切換成致能狀態而使定子驅動轉子進行轉動。

本發明的其他目的和優點可以從本發明所揭露的技術特徵中得到進一步的了解。

為達上述之一或部分或全部目的或是其他目的，本發明提供一種滑鼠滾輪裝置，包括滾輪組件、感測單元以及控制單元。滾輪組件包括定子與罩設於定子外的轉子。於第一使用模式下，轉子因應使用者所施加的外力而相對定子進行轉動。感測單元配置於滾輪組件的一側。感測單元用以感測轉子相對定子轉動的速度。控制單元電性連接於該滾輪組件與感測單元。於第一使用模式下，控制單元判斷感測單元所感測到轉子相對定子轉動的速度達到門檻值，進而控制滾輪組件由第一使用模式轉換至第二使用模式，於第一使用模式轉換至第二使用模式的過程中，滾輪組件由禁能狀態切換至致能狀態而使定子驅動轉子進行轉動。

在本發明的一實施例中，上述的於第二使用模式下，控制單元判斷感測單元所感測轉子相對定子轉動的速度低於門檻值，進而控制滾輪組件由第二使用模式轉換至第一使用模式，於第二使用模式轉換至第一使用模式的過程中，滾輪組件由致能狀態切換至禁能狀態。

在本發明的一實施例中，上述的滾輪組件的轉子包括凹槽、轉軸以及多個永久磁體，凹槽包括彼此鄰接的底壁與側壁，該轉軸配置於底壁，這些永久磁體間隔排列地分佈於該側壁的內表面並環繞於轉軸。

在本發明的一實施例中，上述的滾輪組件的定子包括殼體、第一軸承以及第二軸承，殼體具有彼此相對的第一開口與第二開口，第一開口位於轉子的凹槽內，第二開口位於轉子的凹槽外，且第一開口位於凹槽的底壁與第二開口之間，第一軸承配置於第一開口處，第二軸承配置於第二開口處，轉子的轉軸依序穿過第一軸承、殼體與第二軸承。

在本發明的一實施例中，上述的定子更包括導磁結構，導磁結構環設於殼體的外表面並位於轉子的凹槽內，導磁結構包括多個導磁單元與多個線圈單元，這些導磁單元朝向靠近凹槽的側壁的方向延伸而分別對應於這些永久磁鐵，這些線圈單元分別纏繞於這些導磁單元上。

在本發明的一實施例中，上述的每一導磁單元具有朝向對應的永久磁鐵的導磁表面。

在本發明的一實施例中，上述的導磁結構的材質為矽鋼。

在本發明的一實施例中，上述的感測單元為霍爾感測器。

在本發明的一實施例中，上述的滑鼠滾輪裝置更包括電路板，電路板配置於滾輪組件的定子上，且定子位於轉子與電路板之間，感測單元與控制單元配置於電路板上。

本發明實施例的滑鼠滾輪裝置，其滾輪組件是由定子與轉子所構成的外轉子馬達，在第一使用模式下，使用者可直接轉動滾輪組件的轉子，使得轉子相對定子進行轉動，並透過感測單元來感測轉子相對定子的轉動速度，當控制單元判斷感測單元所感測轉子相對定子的轉動速度達到門檻值時，控制單元控制滾輪組件進入第二使用模式，在第一使用模式轉換成第二使用模式的過程中，滾輪組件由禁能狀態自動切換成致能狀態而使定子驅動轉子進行轉動。此外，藉由轉子的多個永久磁鐵與定子的導磁結構的搭配，讓使用者在轉動滾輪組件時產生清晰的頓點感，進而提升使用者轉動滾輪組件的手感。

為讓本發明之上述和其他目的、特徵和優點能更明顯易懂，下文特舉較佳實施例，並配合所附圖式，作詳細說明如下。

1:滑鼠滾輪裝置

11:滾輪組件

12:感測單元

13:控制單元

14:電路板

111:定子

112:轉子

1110:殼體

1111:第一軸承

1112:第二軸承

1113:導磁結構

1120:凹槽

1121:轉軸

1122:永久磁鐵

C:線圈單元

G:導磁單元

H1、H2:貫穿孔

O1:第一開口

O2:第二開口

S:導磁表面

W1:底壁

W2:側壁

圖1本發明一實施例的滑鼠滾輪裝置的立體結構示意圖。

圖2為圖1所示的滑鼠滾輪裝置的側視示意圖。

圖3為沿著圖2所示AA線段的剖面示意圖。

圖4為圖1所示的滑鼠滾輪裝置的功能方塊示意圖。

請參閱圖1至圖4，圖1為本發明一實施例的滑鼠滾輪裝置的立體結構示意圖。圖2為圖1所示的滑鼠滾輪裝置的側視示意圖。圖3為沿著圖2所示AA線段的剖面示意圖。圖4為圖1所示的滑鼠滾輪裝置的功能方塊示意圖。如圖1至圖4所示，本實施例的滑鼠滾輪裝置1包括滾輪組件11、感測單元12以及控制單元13。滾輪組件11包括定子111以及轉子112，轉子112罩設於定子111的外側而使滾輪組件11構成外轉子馬達的結構。感測單元12配置於滾輪組件11的一側。控制單元13電性連接於滾輪組件11與感測單元12。於第一使用模式下，滾輪組件11的轉子112因應使用者所施加的外力而相對定子111轉動，感測單元12用以感測轉子112相對定子111轉動的速度，當控制單元13判斷感測單元12所感測到轉子112相對定子111轉動的速度達到門檻值時，控制單元13控制滾輪組件11由上述第一使用模式轉換至第二使用模式，且在第一使用模式轉換至第二使用模式的過程中，滾輪組件11由禁能狀態切換至致能狀態而使滾輪組件11的定子111驅動轉子112進行轉動。

需特別說明的是，上述的第一使用模式是使用者以正常的第一速度轉動滾輪組件11的轉子112進行操作，當使用者因應操作上的需求而以較快的第二速度轉動滾輪組件11的轉子112時，倘若控制單元13判斷第二速度已達到門檻值，則進一步控制滾輪組件11轉換至第二使用模式，也就是說，上述的第二使用模式是在滾輪組件11被致能的情況下，定子111驅動轉子112以較快的第二速度進行轉動，或者是定子111驅動轉子112以更快的第三速度進行轉動，本發明並不加以限定於第二使用模式下定子111驅動轉子112轉動的速度，定子111驅動轉子112轉動的速度可依照實際情況的需求而有所提高或降低。

以下再針對本發明實施例的滑鼠滾輪裝置1的其它細部結構做更進一步的詳細說明。

如圖1至圖3所示，本實施例滾輪組件11的轉子112包括凹槽1120、轉軸1121以及多個永久磁鐵1122。凹槽1120包括彼此鄰接的底壁W1與側壁W2，凹槽1120的側壁W2從底壁W1延伸而出並圍繞出容置空間，轉子112罩設於定子111的外側而使部分定子111位於凹槽1120的容置空間內。轉軸1121配置於凹槽1120的底壁W1，且轉軸1121 從凹槽1120的底壁W1朝靠近定子111的方向延伸。這些永久磁鐵1122間隔排列地分佈於凹槽1120的側壁W2的內表面而環繞於轉軸1121。

如圖1至圖3所示，本實施例滾輪組件11的定子111包括殼體1110、第一軸承1111以及第二軸承1112。殼體1110具有彼此相對的第一開口O1與第二開口O2，殼體1110的第一開口O1位於轉子112的凹槽1120內，也就是位於凹槽1120的容置空間內，殼體1110的第二開口O2位於轉子112的凹槽1120外，也就是位於凹槽1120的容置空間外，且殼體1110的第一開口O1位於凹槽1120的底壁W1與第二開口O2之間。第一軸承1111配置於殼體1110的第一開口O1處，也就是配置於第一開口O1的上方。第二軸承1112配置於殼體1110的第二開口O2處，也就是配置於第二開口O2的內部。在本實施例中，第一軸承1111與第二軸承1112分別具有貫穿孔H1、H2，第一軸承1111的貫穿孔H1與殼體1110的第一開口O1連通，第二軸承1112的貫穿孔H2與殼體1110的第二開口O2連通，而轉子112的轉軸1121依序穿過第一軸承1111的貫穿孔H1、殼體1110的第一開口O1、第二開口O2以及第二軸承1112的貫穿孔H2，進而使轉子112與定子111組設於彼此。

如圖1至圖3所示，本實施例滾輪組件11的定子111更包括導磁結構1113。導磁結構1113環設於殼體1110的外表面並位於轉子112的凹槽1120內。導磁結構1113包括多個導磁單元G以及多個線圈單元C。這些導磁單元G朝向靠近凹槽1120的側壁W2的方向延伸而分別對應這些位於側壁W2上的永久磁鐵1122，且每一導磁單元G具有朝向對應的永久磁鐵1122的導磁表面S，而這些線圈單元C分別纏繞於這些導磁單元G上。在本實施例中，導磁單元G的材質例如是矽鋼，但本發明並不以此限。

如圖1至圖3所示，本實施例的滑鼠滾輪裝置1更包括電路板14。電路板14配置於滾輪組件11的定子111上，且定子111位於轉子112與電路板14之間，具體而言，電路板14配置於定子111的殼體1110上，且電路板14鄰近於殼體1110的第二開口O2處，在本實施例中，感測單元12以及控制單元13皆配置於電路板14上。需特別說明的是，本發明並不加以限定電路板14的配置位置，在感測單元12能夠感測到位於轉子112上的這些永久磁鐵1122的磁場的前提下，電路板14的配置位置可依照實際情況的需求而有所改變。

以下再針對本發明實施例的滑鼠滾輪裝置1的操作方式做更進一步的詳細說明。

如圖1至圖4所示，首先，於第一使用模式下，使用者對滾輪組件11施以外力，使得滾輪組件11的轉子112以正常的速度相對定子111進行轉動，此時，感測單元12持續感測轉子112相對定子111轉動的速度，在本實施例中，感測單元12例如是霍爾感測器，但本發明並不以此為限，具體而言，感測單元12所感測到的轉動速度是根據在單位時間內位於轉子112上的這些永久磁鐵1122通過感測單元12的數量，進而形成關於上述轉子112的轉動速度感測信號，而感測單元12進一步將此轉動速度感測信號輸出至控制單元13，並經由控制單元13來判斷此轉動速度是否已達到門檻值；倘若控制單元13判斷轉子112的轉動速度已達門檻值，則控制單元13控制滾輪組件11轉換至第二使用模式；在第二使用模式下，滾輪組件11切換成致能狀態，也就是讓定子111的導磁單元G上的線圈單元C通電，進而使轉子112的這些永久磁鐵1122與定子111的導磁單元G的導磁表面S之間產生交變磁場，藉以驅動轉子112進行轉動，此時，使用者無需手動轉動轉子112，轉子112藉由定子111的驅動而自動轉動，且轉子112的轉動速度大於在第一使用模式下轉子112的轉動速度；在第二使用模式下，感測單元12仍舊持續感測轉子112相對定子111轉動的速度，倘若控制單元13判斷轉子112的轉動速度已低於門檻值，也就是滾輪組件11的轉子112被使用者觸碰而造成轉動速度下降，則控制單元13控制滾輪組件11轉換回第一使用模式，於第二使用模式轉換至第一使用模式的過程中，滾輪組件11致能狀態切換成禁能狀態。

值得一提的是，在第一使用模式下，由於轉子112的多個永久磁鐵1122與定子111的導磁單元G彼此兩兩相對，藉由每一個永久磁鐵1122與對應的導磁單元G之間的磁吸力，讓使用者在第一使用模式下轉動滾輪組件11的轉子112時產生清晰的頓點感。

綜上所述，本發明實施例的滑鼠滾輪裝置，其滾輪組件是由定子與轉子所構成的外轉子馬達，在第一使用模式下，使用者可直接轉動滾輪組件的轉子，使得轉子相對定子進行轉動，並透過感測單元來感測轉子相對定子的轉動速度，當控制單元判斷感測單元所感測轉子相對定子的轉動速度達到門檻值時，控制單元控制滾輪組件進入第二使用模式，在第一使用模式轉換成第二使用模式的過程中，滾輪組件由禁能狀態自動切換成致能狀態而使定子驅動轉子進行轉動。此外，藉由轉子的多個永久磁鐵與定子的導磁結構的搭配，讓使用者在轉動滾輪組件時產生清晰的頓點感，進而提升使用者轉動滾輪組件的手感。

惟以上所述者，僅為本發明之較佳實施例而已，當不能以此限定本發明實施之範圍，即大凡依本發明申請專利範圍及發明說明內容所作之簡單的等效變化與修飾，皆仍屬本發明專利涵蓋之範圍內。另外，本發明的任一實施例或申請專利範圍不須達成本發明所揭露之全部目的或優點或特點。此外，摘要部分和標題僅是用來輔助專利文件搜尋之用，並非用來限制本發明之專利範圍。此外，本說明書或申請專利範圍中提及的”第一”、”第二”等用語僅用以命名元件(element)的名稱或區別不同實施例或範圍，而並非用來限制元件數量上的上限或下限。