线性致动器制造技术

本公开涉及线性致动器。这里描述的实施例可采取在操作过程中产生触觉输出的电磁致动器的形式。一般地，电磁线圈被缠绕在中心磁体阵列周围。轴穿过中心磁体阵列，使得在施加适当的力时中心阵列可沿轴移动。当电流穿过电磁线圈时，线圈产生磁场。线圈相对于致动器的外壳静止，而中心磁体阵列可沿外壳内的轴移动。因此，线圈的激励在中心磁体阵列上施加力，该中心磁体阵列响应该力而移动。通过线圈的电流的方向确定磁场的方向并且由此确定中心磁体阵列的移动。

【技术实现步骤摘要】
对相关申请的交叉引用本申请是在2014年6月3日提交的专利技术名称为“LinearActuator”的美国临时专利申请No.62/007301和在2014年9月2日提交的专利技术名称为“LinearActuator”的美国临时专利申请No.62/044881的非临时专利申请并且要求它们的优先权，它们中每一个的全部内容通过引用包括于此。
在这里描述的实施例一般涉及用于产生触觉力的致动器，更特别地，涉及响应电磁原动力(electromagneticmotiveforce)而双向移动的共振线性致动器。
技术介绍
许多当代的便携式电子设备包含用于提供警告和通知的致动器。作为一个常见的例子，许多移动电话包含具有偏心配重(eccentricweight)的旋转振动电动机，该偏心配重为了产生振动而迅速旋转。当电话例如静音时，该振动会警告用户到来的电话呼叫。振动取代标准音频警告并且可被正在触摸电话的用户感觉到。但是，振动在某些环境中仍然是有噪音的，并且，这可能是不希望的。此外，许多旋转质量致动器不仅产生可听到的蜂鸣声，而且具有不良的感觉。由于旋转质量致动器旋转到操作状态并然后停到停止状态(reststate)，因此，它们持续地抖动电子设备的外壳。这使用户感觉“嗡嗡响”，并且，除了控制输出的振幅或者在输出之间以长到不可接受的时间来提供离散的输出以外，在这种装置的触觉输出上，即使有控制，这种控制也很少。在一些电子设备中，使用某些线性致动器以替代旋转质量致动器。线性致动器可传输更清爽的触觉输出并且在某些情况下是更加安静的。但是，许多这种线性致动器相对较大，并且，一些只能沿单一方向移动质量。因此，改进的线性致动器会是有用的。
技术实现思路
这里描述的实施例可采取能够双向移动的线性致动器的形式。实施例可提供源自致动器内的质量的相对较小的运动的实质触觉输出。一个实施例可采取线性致动器的形式，该线性致动器包括：质量组件；穿过质量组件的轴；和电磁结构，该电磁结构操作为在质量组件上施加原动力，由此，质量组件可响应原动力而沿轴移动，其中，当质量组件处于停止状态时，电磁结构包围质量组件的至少一部分。在某些示例性实施例中，质量组件包含：磁体阵列，和附着于磁体阵列上的框架；当质量组件处于停止状态时，电磁结构包围磁体阵列，并且，框架围绕电磁结构的至少一部分延伸。此外，实施例可使用缠绕线圈作为电磁结构，并且定位线圈，使得它不邻接框架也不邻接质量组件。另一实施例可采取线性致动器的形式，该线性致动器包括：由接纳磁体阵列的框架形成的移动质量；穿过框架和围绕磁体阵列的至少一部分的线圈；贯穿框架、磁体阵列和线圈的轴，轴与框架、磁体阵列和线圈中的每一个分开；在轴的第一端部上位于轴的周围的第一弹簧；在轴的第二端部上位于轴的周围的第二弹簧；和包围移动质量、线圈、轴和第一和第二弹簧的壳体，其中，轴、第一弹簧和第二弹簧均附着于壳体上。当阅读整个说明书时，这些和其它实施例以及它们的操作和使用将十分明显。附图说明图1示出可加入这里描述的线性致动器的示例性电子设备。图2示出根据这里描述的实施例的示例性线性致动器。图3示出外壳的一部分被去除的图2的示例性线性致动器。图4示出沿图3的线4-4切取的图2的示例性线性致动器的断面图，为了清楚起见，挠性件被去除。图5示出沿图3的线5-5切取的图2的示例性线性致动器的断面图图6示出沿图2的线6-6切取的图2的示例性线性致动器的断面图。具体实施方式这里描述的实施例可采取在操作过程中产生触觉输出的电磁致动器的形式。一般地，电磁线圈被缠绕在中心磁体阵列周围。轴穿过中心磁体阵列，使得当施加适当的力时中心阵列可沿轴移动。当电流穿过电磁线圈时，线圈产生磁场。线圈相对于致动器的外壳静止，而中心磁体阵列和相关的框架可沿外壳内的轴移动。(框架和阵列一起形成质量组件)。因此，线圈的激励在中心磁体阵列上施加力，该中心磁体阵列响应该力移动。通过线圈的电流的方向确定磁场的方向并且由此确定中心磁体阵列的运动。但是，应当理解，替代性实施例可通过其它的手段，诸如纯粹通过由这里的其它地方描述的注射器磁体的操作将通量注入到线圈中，来产生原动力。一般地，中心磁体阵列可响应由线圈产生的磁场沿轴滑动。中心磁体阵列可位于诸如框架的配重(weight)内、与其耦合或者以其它方式与其关联，该配重也随阵列移动。框架向中心磁体阵列添加质量并因此会响应运动而提供比单独的阵列大的触觉输出。诸如宝石轴承的一个或多个轴承可形成中心磁体阵列与轴之间的界面。轴承可被整形为减少轴承内部与轴之间的接触，由此通过中心磁体阵列减少摩擦并且允许更大和/或更高速的沿轴的移动。并且，穿过轴承的孔的形状减少限制轴承和/或轴的可能性，由此避免由于致动器的各部分的不对准导致的接合和/或摩擦。轴可在两端被附着于致动器的外壳上。诸如蜂窝(或双蜂窝)弹簧的单独的弹簧可包围轴的各端并且邻接壳体的内部和框架。弹簧可借助到停止状态的各冲程允许线圈和阵列(例如，质量组件)增加阵列运动的幅度，并且，还可防止框架击碰到或撞到外壳内。并且，弹簧可使质量组件返回到其停止位置或者外壳的中心附近。在一些实施例中，弹簧可与线圈的磁场协作以使中心磁体阵列/质量组件返回到其停止位置。框架的运动以及运动方向的变化作为力被传送到致动器的外壳。因此，当框架移动和/或改变方向时，外壳经受导致其移动的力。该运动可被握持或以其它方式与致动器接触的人感觉或者以其它方式被感测；移动可由此提供由用户/配戴者感测的触觉输出。一般地，中心磁体阵列和框架的动量越大，则在短时间内施加到外壳上的力越大且触觉输出的大小越大。某些实施例可使用位于框架的相对侧或面部上的一组注射器磁体。注射器磁体可邻近或者以其它的方式接近稳定化轨道，该稳定化轨道也可以是磁性的(或者，在一些实施例中，可以是铁氧体)。注射器磁体与稳定化轨道之间的磁吸收可防止框架在其沿轴的横向运动中旋转。并且，由于注射器磁体和稳定化轨道不需要相互接触，因此它们不会产生否则将对抗框架沿轴的横向运动的摩擦。不存在这种摩擦可通过相同的行进量防止框架达到更高的速度，由此产生比使用引起摩擦的稳定化结构大的触觉输出。一般地，并且，如下面描述的那样，注射器磁体、稳定化轨道以及外壳的至少一些部分可产生控制和/或集中中本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种线性致动器，包括：质量组件；穿过质量组件的轴；和电磁结构，该电磁结构操作为在质量组件上施加原动力，由此，质量组件能响应原动力而沿轴移动，其中，当质量组件处于停止状态时，电磁结构包围质量组件的至少一部分。

【技术特征摘要】
2014.06.03 US 62/007,301;2014.09.02 US 62/044,8811.一种线性致动器，包括：
质量组件；
穿过质量组件的轴；和
电磁结构，该电磁结构操作为在质量组件上施加原动力，由此，
质量组件能响应原动力而沿轴移动，其中，
当质量组件处于停止状态时，电磁结构包围质量组件的至少一部
分。
2.根据权利要求1的线性致动器，其中，
质量组件包含：
磁体阵列；和
附着于磁体阵列上的框架，
当质量组件处于停止状态时，电磁结构包围磁体阵列，并且，
框架围绕电磁结构的至少一部分延伸。
3.根据权利要求2的线性致动器，其中，
电磁结构是缠绕线圈，并且，
线圈不邻接框架也不邻接质量组件。
4.根据权利要求3的线性致动器，其中，
当向线圈施加电流时，线圈产生电磁场，
洛伦兹力源自电磁场的产生，并且，
在线圈保持静止的同时，洛伦兹力移动磁体阵列。
5.根据权利要求3的线性致动器，其中，
第一空气间隙分开缠绕线圈与质量组件，
第二空气间隙分开缠绕线圈与框架，并且，
第一和第二空气间隙处于缠绕线圈的相对侧。
6.根据权利要求2的线性致动器，还包括：
附着于框架上并且可滑动地接合轴使得框架不直接接触轴的轴
承。
7.根据权利要求5的线性致动器，其中，轴承的内表面为凸形。
8.根据权利要求2的线性致动器，还包括容纳轴、质量组件和电
磁结构的壳体。
9.根据权利要求8的线性致动器，其中，壳体的至少一部分由铁
磁材料形成，由此限定磁通量返回路径的至少一部分。
10.根据权利要求9的线性致动器，其中，壳体减少线性致动器
的操作过程中的磁通量的泄漏。
11.根据权利要求9的线性致动器，其中，壳体的第二部分由非
铁磁材料形成。
12.一种线性致动器，包括：
由接纳磁体阵列的框架形成的移动质量；
穿过框架并围绕磁体阵列的至少一部分的线圈；
贯穿框架、磁体阵列和线圈的轴，所述轴与框架、磁体...

【专利技术属性】
技术研发人员：B·W·德格纳，B·J·哈梅尔，D·H·纳雷乔斯基，J·A·哈勒，M·E·勒克来克，S·B·威斯，S·T·霍恩，P·凯瑟勒，
申请(专利权)人：苹果公司，
类型：发明
国别省市：美国;US