具有带可运动电池元件的触觉设备的便携式电子设备的制作方法

具有带可运动电池元件的触觉设备的便携式电子设备
[0001]
相关申请的交叉引用
[0002]
本专利申请为要求2019年7月22日提交的名称为“haptic devices that move battery elements”的美国专利申请号62/876,879的优先权的专利申请，该美国专利申请的公开内容全文以引用方式并入本文。
技术领域
[0003]
所描述实施方案整体涉及具有触觉设备的电子设备。更具体地，本文所述的实施方案涉及可运动电池元件以提供触觉输出的触觉设备。


背景技术：

[0004]
电子设备在现代世界中越来越普遍。这些电子设备包括用于与用户进行交互的多个不同输入或输出部件中的任一者。传统上，电子设备包括用于提供输入的一个或多个按钮或机电开关。然而，随着设备变得更小，用于集成传统按钮式输入设备的空间更小。一些设备包括用于接收输入的触摸传感器或触摸屏。然而，触摸传感器通常没有机械反馈来向用户警示输入已被登记。
[0005]
本文所述的系统和技术涉及可用于在设备操作期间向用户提供触觉反馈的触觉设备。更具体地讲，本文所述的实施方案涉及可运动电池元件以便沿设备的外表面产生能够触感感知的脉冲或振动的触觉设备。


技术实现要素：

[0006]
本公开涉及可运动电池元件的触觉设备。触觉设备可被包括在电子设备诸如电子手表中。触觉设备可包括电池元件、能够操作以可运动电池元件的致动机构、能够操作以允许电池元件运动的支撑机构以及在运动期间将电池元件电连接到另一部件的柔性连接器。
[0007]
在各种实施方案中，电子手表包括具有限定触敏表面的透明覆盖件的外壳、定位在外壳内并位于透明覆盖件下方的显示器以及被配置为沿触敏表面产生触觉输出的触觉设备。触觉设备包括电耦接到显示器的电池元件、磁性元件和线圈组件，该线圈组件相对于外壳固定并被配置为引起电池元件在平行于显示器的至少一部分的方向上的振荡运动以产生触觉输出。
[0008]
在一些示例中，电池元件限定第一表面和与第一表面相反的第二表面，磁性元件包括第一磁性元件和第二磁性元件，磁性元件包括第一磁性元件和第二磁性元件，该第一磁性元件沿第一表面耦接到电池元件并定位在电池元件和显示器之间，该第二磁性元件沿第二表面耦接到电池元件，并且线圈组件围绕电池元件、第一磁性元件和第二磁性元件延伸。在各种示例中，磁性元件包括第一磁性元件和第二磁性元件，并且电池元件围绕第一磁性元件的至少一部分和第二磁性元件的至少一部分延伸。在一些示例中，磁性元件是电池元件的壳体，或者磁性元件是设置在电池元件内限定的腔中的第一磁性元件和第二磁性元件。在多个示例中，电子手表还包括驱动电路，该驱动电路被配置为将振荡电流施加到线圈
组件，并且电池元件提供电力给驱动电路以产生振荡电流。
[0009]
在各种示例中，触觉设备还包括第一弹簧元件和第二弹簧元件，该第一弹簧元件定位在电池元件的第一端部处并被配置为产生第一恢复力，第二弹簧元件定位在电池元件的与第一端部相反的第二端部处并被配置为产生与第一恢复力相反的第二恢复力。在此类示例的多个具体实施中，电子手表还包括具有处理单元的电子电路，该电子电路沿电池元件的与显示器相反的一侧定位，并且第一弹簧元件包括柔性电路元件，该柔性电路元件具有将电池元件电耦接到电子电路的一个或多个导电迹线。
[0010]
在一些实施方案中，电子手表包括具有透明覆盖件的外壳、定位在外壳内并位于透明覆盖件下方的触敏显示器以及被配置为沿电子手表的外表面产生触觉输出的触觉设备。触觉设备包括电耦接到触敏显示器的电池元件、相对于外壳固定的第一磁性元件、相对于外壳固定的第二磁性元件以及线圈组件，该线圈组件相对于电池元件固定并被配置为引起电池元件平行于触敏显示器的至少一部分的振荡运动以产生触觉输出。
[0011]
在各种示例中，电子手表还包括驱动电路，该驱动电路电耦接到电池元件，并且该驱动电路电耦接到线圈组件并被配置为产生引起电池元件的振荡运动的驱动信号。在一些示例中，响应于触敏显示器所检测到的触摸输入而产生触觉输出，并且响应于触摸输入而修改触敏显示器的图形输出。在多个示例中，振荡运动产生沿透明覆盖件的外表面能够触感感知的振动。在各种示例中，振荡运动产生沿电子手表的外表面能够触感感知的惯性脉冲。在多个示例中，电子手表还包括沿电池元件的下侧定位的电路组件，并且触觉设备还包括将电池元件电连接到电路组件的柔性电路。在此类示例的一些具体实施中，柔性电路附接到挠曲元件，该挠曲元件被配置为向电池元件提供恢复力。
[0012]
在多个实施方案中，电子设备包括：具有透明覆盖件的外壳；触摸传感器，该触摸传感器定位在透明覆盖件下方并被配置为检测沿透明覆盖件的外表面的触摸输入；显示器，该显示器定位在外壳内并位于透明覆盖件下方；电池元件，该电池元件设置在外壳内在显示器下方；致动机构，该致动机构能够操作以沿平行于显示器的一部分的线性路径可运动电池元件以提供沿透明覆盖件的外表面能够触感感知的惯性输出；以及响应于电池元件的运动而变形并向电池元件提供恢复力的挠曲件。挠曲件包括在运动期间将电池元件电连接到显示器的一组导电迹线。
[0013]
在一些示例中，电子设备被配置为响应于检测到沿透明覆盖件的外表面的触摸输入而使致动机构可运动电池元件。在多个示例中，电子设备还包括沿电池元件的一侧定位的电路组件，并且挠曲件包括柔性金属基板和设置在柔性金属基板上的柔性电路层，该柔性电路层包括将电池元件电耦接到电路组件的一组导电迹线。在此类示例的一些具体实施中，柔性电路层包括多个导电迹线。
[0014]
在各种示例中，挠曲件包括通过接合部连接的两个直区段，并且该接合部被配置为响应于电池元件的运动而弯曲。在一些示例中，电子设备还包括被配置为接收电池元件的基座，该基座至少部分地围绕电池元件，并且当电池元件被致动机构运动时，基座与电池元件一起运动。
附图说明
[0015]
本公开通过下面结合附图的具体描述将更易于理解，其中类似的附图标记表示类
似的结构元件。
[0016]
图1a示出了包括触觉设备的示例性电子设备。
[0017]
图1b示出了图1a的电子设备，其中显示器被移除，使得第一示例性触觉设备可见。
[0018]
图1c示出了沿线a-a截取的图1a的电子设备的横截面。
[0019]
图1d示出了图1c的触觉单元的第一另选示例。
[0020]
图1e示出了图1c的触觉单元的第二另选示例。
[0021]
图1f示出了图1c的电池元件，其中一部分被切除以示出内部部件。
[0022]
图1g示出了电池单元的示例性具体实施。
[0023]
图1h示出了可用于实现图1a的示例性电子设备的示例性部件之间的示例性功能关系。
[0024]
图2a示出了第二示例性触觉设备。
[0025]
图2b示出了图2a的触觉设备，其中支撑机构和致动机构被移除。
[0026]
图3a示出了第三示例性触觉设备。
[0027]
图3b示出了省略第一磁性元件和第二磁性元件的第三示例性触觉设备的另选示例。
[0028]
图4示出了包括电池元件的第四示例性触觉设备，其中一部分被切除以示出内部部件。
[0029]
图5a示出了第五示例性触觉设备。
[0030]
图5b示出了图5a的电池元件的分解图。
[0031]
图6a示出了第六示例性触觉设备。
[0032]
图6b示出了图6a的触觉设备的底视图。
[0033]
图7示出了第七示例性触觉设备。
[0034]
图8示出了可用作图7的触觉设备中的挠曲件之一的挠曲件的另选示例。
[0035]
图9示出了第八示例性触觉设备。
[0036]
图10示出了第九示例性触觉设备。
[0037]
图11示出了第十示例性触觉设备。
[0038]
图12示出了第十一示例性触觉设备。
[0039]
图13示出了第十二示例性触觉设备。
[0040]
图14示出了第十三示例性触觉设备。
[0041]
图15a示出了第十四示例性触觉设备。
[0042]
图15b示出了图15a的触觉设备，其中电池元件耦接到保持环。
[0043]
图16示出了包括触觉设备的另选电子设备的内部视图。
具体实施方式
[0044]
现在将具体地参考在附图中示出的代表性实施方案。应当理解，以下描述不旨在将实施方案限制于一个优选实施方案。相反，其旨在涵盖可被包括在由所附权利要求书限定的所述实施方案的实质和范围内的另选形式、修改形式和等同形式。
[0045]
以下描述包括体现本公开的各种元素的样本系统、方法和装置。然而，应当理解，所描述的公开可以除本文所述的那些形式之外的多种形式来实施。
[0046]
电子设备变得越来越小，同时包括越来越多和/或越来越强大的部件。这可产生对使得用于电子设备的所有部件能够被包括在内部的解决方案的需要。内部空间可能非常宝贵，并且可在部件尺寸、部件性能和部件特征之间进行折衷。
[0047]
对于便携式设备诸如智能电话、平板计算设备、电子手表和/或其他可穿戴设备等可能尤其如此。便携式设备可甚至比其他电子设备更小，从而使内部空间更加宝贵，并且可另外包括可用于为一个或多个其他部件供电的一个或多个电池元件(尽管一些非便携式设备诸如车辆也可包括一个或多个电池元件)。电池寿命可至少部分地取决于电池元件尺寸，并且可在电池寿命和电池元件相对于其他部件(诸如能够操作以提供触觉输出的一个或多个触觉设备)的可用空间之间进行权衡。
[0048]
如本文所用，术语“触觉输出”可用于指沿设备的外表面能够触感感知的振动或惯性脉冲。触觉输出可单独产生或与其他设备输出协调产生，其他设备输出包括由设备扬声器产生的可听输出或由图形用户界面、显示器或发光元件产生的视觉输出。触觉输出可用于模拟响应于触摸或其他用户输入的机械反馈。触觉输出也可用于发信号通知警示或其他事件，诸如所接收的消息、定时器的完成、来电呼叫等。
[0049]
例如，可在电池寿命和电池元件相对于上述其他部件的可用空间之间进行权衡。便携式电子设备可包括用于供电的电池元件和使质量块(诸如钨砝码)运动以产生触觉输出的触觉设备两者。电池元件可以比在不包括触觉设备的情况下会可能的更小，从而降低可能的电池寿命(并因此降低可用便携式电子设备寿命)。类似地，触觉设备可以比在不包括电池元件的情况下原本可能的更小。可供触觉设备使用的空间越小，可供包括在触觉设备中的质量块使用的空间就越小。触觉设备的质量块越小，触觉设备可能就需要更远地使质量块运动以便产生相同的触觉输出。例如，第二质量块一半大的第一质量块可运动两倍远，以便生成相同大小的触觉输出。例如，两克砝码可运动0.8毫米以产生与使0.4毫米的四克砝码运动相同的触觉输出。因此，即使在质量块被制成较小以容纳较大的电池元件时，触觉设备使质量块运动所需的附加空间仍可限制电池元件尺寸的可用空间。较大的电池元件可要求较小的触觉设备，而较小的触觉设备可能不具有足够大的质量块和/或将质量块运动足够远以生成具有期望量值的触觉输出。
[0050]
该权衡可通过将(用于为电子设备供电的)电池元件集成到用于产生电子设备的触觉输出的振荡质量块中来克服。通过不包括单独的电池元件和触觉设备质量块，电池元件可更大，从而延长电池寿命。此外，较大的尺寸可减小触觉设备运动电池以便生成触觉输出的空间量，从而释放空间用于其他部件。使用电池元件作为触觉设备的质量块可涉及能够操作以可运动电池元件的致动机构、允许电池元件在运动期间保持电连接的柔性连接器、允许电池元件运动的支撑机构、不被运动损坏的电池元件配置等。
[0051]
以下公开涉及包括可运动电池元件的触觉设备。触觉设备可被包括在电子设备诸如电子手表中。触觉设备可包括电池元件、能够操作以可运动电池元件的致动机构、能够操作以允许电池元件运动的支撑机构以及在运动期间将电池元件电连接到另一部件的柔性连接器。
[0052]
例如，电子手表可包括具有限定触敏表面的透明覆盖件的外壳、定位在外壳内并位于透明覆盖件下方的显示器以及被配置为沿触敏表面产生触觉输出的触觉设备。触觉设备可包括电耦接到显示器的电池元件、磁性元件和线圈组件，该线圈组件相对于外壳固定
并被配置为引起电池元件平行于显示器的振荡运动以产生触觉输出。
[0053]
又如，电子手表可包括具有限定触敏表面的透明覆盖件的外壳、定位在外壳内并位于透明覆盖件下方的显示器以及被配置为沿触敏表面产生触觉输出的触觉设备。触觉设备可包括电耦接到显示器的电池元件、相对于外壳固定的第一磁性元件、相对于外壳固定的第二磁性元件以及线圈组件，该线圈组件耦接到电池元件并且被配置为引起电池元件平行于显示器的振荡运动以产生触觉输出。
[0054]
在又一示例中，电子手表可包括具有限定触敏表面的透明覆盖件的外壳、定位在外壳内并位于透明覆盖件下方的显示器、设置在电子手表内的电池元件、能够操作以将电池元件从初始位置在平行于显示器的方向上运动以提供触觉输出的致动机构、以及挠曲件。挠曲件可变形以允许电池元件的运动，在运动之后使电池元件返回到初始位置，并且在运动期间将电池元件电连接到显示器。
[0055]
下文参考图1a至图16讨论这些实施方案和其他实施方案。然而，本领域的技术人员将容易地理解，本文相对于这些附图所给出的详细描述仅出于说明性目的，而不应被理解为是限制性的。
[0056]
图1a示出了包括触觉设备的示例性电子设备100。电子设备100可以是具有外壳101和显示器组件102(其可包括限定触敏表面的透明覆盖件和定位在透明覆盖件下方的显示器)和/或其他部件的电子手表。
[0057]
尽管电子设备100被例示和描述为电子手表，但应当理解这是示例。在各种具体实施中，电子设备100可以是任何种类的电子设备而不脱离本公开的范围，包括但不限于移动电话、平板计算设备、膝上型计算设备、媒体播放器设备或健康监测设备。其他示例性设备包括便携式电子设备、智能电话、移动计算设备、输入设备、计算机鼠标、平板计算设备、厨房家电、显示器、键盘等。
[0058]
图1b示出了图1a的电子设备100，其中显示器组件102被移除，使得第一示例性触觉设备103可见。触觉设备103可包括能够操作以可运动电池元件104的致动机构106、允许电池元件104运动的支撑机构105、以及在运动期间将电池元件104电连接到一个或多个电子部件(诸如电路组件111、经由电路组件111的图1a的显示器组件102，等)的柔性连接器107。
[0059]
致动机构106可被配置为引起电池元件104平行于图1a的显示器组件102的振荡运动，以沿图1a的显示器组件102产生触觉输出。如本文所用，术语“振荡运动”可用来指经过中心或静止位置的重复运动。运动不必是周期性的或具有规则的重复间隔。如本文所用，术语“振荡运动”可用于涵盖引起振动的反复运动以及引起惯性脉冲的运动。
[0060]
以举例的方式，致动机构106可被配置为将电池元件104在一个或多个方向(或线性路径)112上所示从初始位置运动。在该示例中，致动机构106可以是线圈组件，该线圈组件与一个或多个磁性元件相互作用以引起电池元件104的振荡运动。线圈组件或所述一个或多个磁性元件中的一者可耦接到电池元件104，而另一者相对于外壳固定，诸如耦接到外壳101和/或中间元件。例如，线圈组件可以是形成在环中的电磁线圈，交流电可通过该环。交流电可生成磁通，该磁通可与一个或多个磁性元件相互作用以在所述一个或多个方向112上可运动电池元件104。在一些具体实施中，可从电池元件104提供电流。然而，要理解的是，这是示例并且其他具体实施是可能的并且被设想而不脱离本公开的范围。
[0061]
支撑机构105可允许电池元件104运动。支撑机构105可允许电池元件104在一个或多个方向112上所示从初始位置运动，并且可以能够操作以随后使电池元件104返回到初始位置。例如，支撑机构105可以是一个或多个弹簧元件(诸如定位在电池元件104的第一端部处并被配置为产生第一恢复力的第一弹簧元件和定位在电池元件104的与第一端部相反的第二端部处并被配置为产生与第一恢复力相反的第二恢复力的第二弹簧元件)、挠曲件、凝胶、可变形材料、和/或允许电池元件104从初始位置运动和/或随后返回到初始位置的类似机构。然而，要理解的是，这是示例并且其他具体实施是可能的并且被设想而不脱离本公开的范围。
[0062]
柔性连接器107可以是允许电池元件104在电池元件104运动期间保持电连接到诸如电路组件111、经由电路组件111的图1a的显示器组件102等的任何种类的电连接器和/或通信连接器。例如，柔性连接器107可为挠性缆线或其他能够操作以在运动期间拉伸、弯曲和/或以其他方式变形(诸如在电池元件104的运动之后提供恢复力)的由柔性基板(诸如聚酰亚胺或类似材料、金属等等)形成的具有柔性导电迹线(诸如铜或类似材料)形成于其上(和/或形成到形成于其上的钝化层上)的柔性电路。然而，要理解的是，这是示例并且其他具体实施是可能的并且被设想而不脱离本公开的范围。
[0063]
尽管上文例示并描述了使用致动机构106来引起电池元件104平行于图1a的显示器组件102的振荡运动以产生沿图1a的显示器组件102的触觉输出，但应当理解这是一个示例。在各种具体实施中，致动机构106可用于经由图1a的显示器组件102、一个或多个输入设备诸如沿外壳101的侧面例示的冠部和/或按钮、外壳101的一个或多个表面、被图示为连接到外壳101的带、这些部件的任何组合等来产生触觉输出。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0064]
尽管上文将致动机构106、支撑机构105和柔性连接器107例示并描述成单独的部件，但应当理解这是一个示例。在各种具体实施中，这些部件中的一个或多个部件可被组合。例如，在各种具体实施中，支撑机构105可以既允许电池元件104的运动，又在运动期间将电池元件104电连接到一个或多个其他部件。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0065]
电池元件104可包括连接到柔性连接器107和/或电池保护电路108的一个或多个端子109(诸如一个或多个正端子、负端子、通信连接端子等)。类似地，电路组件111可包括一个或多个板连接器110(诸如一个或多个功率板连接器、通信连接板连接器等)。电池元件104可经由端子109、柔性连接器107和板连接器110连接到电路组件111和/或电池保护电路108。
[0066]
电路组件111可包括一个或多个电路板，诸如由多个电路板形成的堆叠、封装的芯片和基板组合(诸如系统级封装或“sip”)等。电路组件111可包括一个或多个处理单元和/或其他处理器或控制器、与图2的显示器组件102的一个或多个接口和/或各种输入/输出机构(诸如将功率从电池元件104提供给显示器组件102的一个或多个连接器)、一个或多个非暂态存储介质(其可采用但不限于以下形式：磁存储介质；光存储介质；磁光存储介质；只读存储器；随机存取存储器；可擦除可编程存储器；闪存存储器；等等)和/或与其的一个或多个连接等。电路组件111的处理单元和/或其他部件可以能够操作以控制致动机构106的操作，引导电池元件104的运动，将电池元件104电连接到其他部件(诸如图1a的显示器组件
102)，控制电池元件104的充电和/或放电，监测电池元件104的位置(诸如使用一个或多个霍尔效应传感器、定位传感器等)和/或基于此来改变控制电池元件104的运动(诸如以精确地控制振荡运动和/或停止此类运动以用于生成精确控制的触觉输出)等。在一些示例中，电路组件111可包括被配置为将振荡电流施加给线圈组件(诸如致动机构106的线圈组件)的驱动电路。电池元件104可向驱动电路提供电力以产生振荡电流。
[0067]
电池保护电路108可控制电池元件104的充电和/或放电。这可控制电池管理功能，诸如监测电池元件104的状态(诸如电池元件104的电荷量、电池元件104的温度、向电池元件104和/或从电池元件104提供的功率量，等等)、改变向电池元件104和/或从电池元件104提供的功率、监测电池元件104的位置(诸如使用一个或多个霍尔效应传感器、定位传感器等)等等。
[0068]
在各种具体实施中，触觉输出可与呈现在显示器组件102的显示器上的图形用户界面的一个或多个图形元素或项协调地提供。以举例的方式，在一些具体实施中，当检测到对图形用户界面的触摸时，可提供触觉输出。在其他示例中，当检测到与由图形用户界面呈现的图形项的位置对应的触摸时，可提供触觉输出。在其他示例中，当检测到触摸并且该触摸被解释为与由图形用户界面呈现的图形项的位置对应的触摸输入时可提供第一触觉输出，并且当检测到与所检测到的触摸持续时间相关的对该图形项的选择(这可发起与该选择对应的对图形用户界面的呈现的改变)时可提供第二触觉输出。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0069]
此外，尽管上文描述了响应于检测到的对应于在显示器组件102的显示器上呈现的图形用户界面的触摸而提供触觉输出，但应当理解这是一个示例。在其他具体实施中，触觉输出可响应于任何数量的不同动作而被提供。例如，触觉输出可响应于传入通知的接收、冠部的运动、固态和/或其他按钮的按压、应用事件、警报等而被提供。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0070]
图1c示出了沿线a-a截取的图1a的电子设备100的横截面。在该示例中，电池保护电路108可设置在电池元件104上并经由端子109连接到电池元件104。类似地，电池元件104可经由端子109、柔性连接器107和板连接器110而连接到电路组件111。电池元件104也可经由支撑机构105连接到外壳101。
[0071]
另外如图所示，致动机构106可以是环绕并耦接到电池元件104的线圈组件。线圈组件可操作以通过在电流被提供给电流组件时生成与一个或多个磁性元件220相互作用的磁通来引起电池元件104的运动。在该示例中，磁性元件220可通过耦接到电路组件111而相对于外壳固定。这样，线圈组件可与电池元件104一起运动，而磁性元件220不与电池元件104一起运动。
[0072]
如进一步所示，显示器组件102可包括限定触敏表面143的透明覆盖件141。显示器142可定位在外壳101内并位于透明覆盖件141下方。在一些具体实施中，显示器142可以是触摸显示器。在其他具体实施中，也可以包括一个或多个触摸传感器，并且其可以定位在显示器142上方和/或下方。
[0073]
图1d示出了图1c的触觉设备103的第一另选示例。类似于图1c，致动机构106能够操作以通过生成与一个或多个磁性元件220相互作用的磁通来使经由端子109、柔性连接器107和板连接器110连接到电路组件111的电池元件104运动。通过与图1c对比，图1d的电池
保护电路108设置在柔性连接器107上而不是在电池元件104上，并且经由柔性连接器107而不是直接通过端子109连接到电池元件104。
[0074]
图1e示出了图1c的触觉设备103的第二另选示例。类似于图1c，致动机构106能够操作以通过生成与一个或多个磁性元件220相互作用的磁通来使经由端子109、柔性连接器107和板连接器110连接到电路组件111的电池元件104运动。通过与图1c对比，图1e的电池保护电路108设置在电路组件111上而不是在电池元件104上，并且经由板连接器110和柔性连接器107而不是直接通过端子109连接到电池元件104。
[0075]
图1f示出了图1c的电池元件104，其中一部分被切除以示出内部部件。电池元件104可包括内部具有一个或多个电池单元115(诸如一个或多个圆柱卷绕袋和/或其他电池单元)的壳体113。在一些示例中，壳体113可由保护材料形成，诸如钢或其他金属或其他硬质物质。将电池单元115包封在壳体113中可用于保护电池单元115免受在运动期间可能发生的损坏。
[0076]
例如，图1g示出了电池单元115的示例性具体实施。如图所示，电池单元115可包括包封阳极集流器115a、设置在阳极集流器115a上的阳极活性材料115b、阴极集流器115d、设置在阴极集流器115d上的阴极活性材料115c、以及围绕阳极活性材料115b和阴极活性材料115c定位在阳极集流器115a和阴极集流器115d之间的电解质115e的袋115f。然而，要理解的是，这是示例并且在其他具体实施中，其他电池单元115配置是可能的而不脱离本公开的范围。
[0077]
电池单元115的组成也可被配置为保护电池单元115免受在运动期间可能发生的损坏。振动电池的一个挑战可能是随时间推移电池容量的更快劣化。许多电池单元115可包括与粘结剂诸如粘合剂混合的电极粒子(诸如在阳极活性材料115b和/或阴极活性材料115c中)。一旦固化，材料可为易碎的，并且振动可在电池单元115中引起破裂和剥落。一种解决方案可涉及增大电极涂层相对于典型电池单元115组成的粘结剂比率。这可增加对电极箔的粘附性并且使得电池单元115更不易因运动而损坏。这个比率通常可被最小化以使电池容量最大化，因为其将非活性材料更换为活性，但是损坏预防可使得折衷是值得的，尤其是因为组合电池和触觉砝码可允许增大的电池尺寸，从而弥补由于增大的粘结剂比率而导致的任何潜在损失的电池容量。另外，这可初始导致减小的电池容量，但由于不太容易受到损坏，所以可使得容量随时间推移而劣化的速率减小。以其他示例的方式，可以增加内部金属箔厚度。这可使得电池单元115对动态应力和撕裂更稳健。在又一示例中，电池单元115中(诸如在圆柱卷绕式电池单元中)增加的隔板悬突可缓冲在动态应力期间可能发生的冲击。以例示的方式，阳极集流器115a和阴极集流器115d比阳极活性材料115b和阴极活性材料115c延伸得更远，使得由阳极集流器115a和阴极集流器115d限定的悬突防止阳极活性材料115b和/或阴极活性材料115c的冲击。
[0078]
可使用其他部件超出电池单元115配置以防止损坏。例如，波形可用于驱动致动机构，该致动机构可运动电池元件104以在存在振动的情况下使电压电势最大化。又如，电池单元可被取向成在有振动的情况下使电压电势最大化。在其他示例中，可将泡沫或其他缓冲材料添加到壳体113以缓冲电池单元115的冲击。
[0079]
图1h示出了可用于实现图1a的示例性电子设备100的示例性部件之间的示例性功能关系。例如，处理单元180可操作以执行存储在非暂态存储介质181中的指令以执行各种
功能。此类功能可包括经由显示器142、扬声器182、触觉设备103和/或其他输出部件来提供输出。此类功能也可包括诸如经由麦克风183、包括在显示器142中和/或与显示器142相关联的触摸传感器等来获取输入。
[0080]
图2a示出了第二示例性触觉设备203。触觉设备203可包括电池元件204、支撑机构205和致动机构206。通过与触觉设备103对比，支撑机构205可以是由一片刚性材料形成的挠曲件，该刚性材料被弯曲成“v”形以限定由接合部连接的两个臂。支撑机构205可通过弯曲并允许“v”的两个臂的端部彼此接近而允许电池元件204运动。由于材料的刚性，支撑机构205可随后伸直(其可施加恢复力)，从而允许“v”的两个臂的端部再次远离彼此运动。
[0081]
在一些示例中，支撑机构205可由一种或多种导电材料形成。在此类示例中，支撑机构205也可操作作为柔性连接器，该柔性连接器将电池电连接到一个或多个其他部件。
[0082]
与触觉设备103类似，致动机构206可为线圈组件，该线圈组件包括围绕电池元件204缠绕成环的电磁线圈，电流可在方向221上运行通过该电磁线圈以生成磁通，该磁通与第一磁性元件220a和第二磁性元件220b相互作用以在方向222上产生运动。与触觉设备103对比，第一磁性元件220a和第二磁性元件220b可耦接到电池元件204，而线圈组件是固定的。因此，第一磁性元件220a和第二磁性元件220b可与电池元件204一起运动，而线圈组件不与电池元件204一起运动。
[0083]
图2b示出了图2a的触觉设备203，其中支撑机构205和致动机构206被移除。电池元件204可围绕第一磁性元件220a和第二磁性元件220b延伸。因此，电池元件204可限定相反的内部第一侧面和第二侧面，第一磁性元件220a和第二磁性元件220b分别耦接到该相反的内部第一侧面和第二侧面。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0084]
图3a示出了第三示例性触觉设备303。触觉设备303可包括电池元件304、支撑机构305和致动机构306。与触觉设备103对比，电池元件304可限定相反的第一侧面和第二侧面，第一磁性元件320a和第二磁性元件320b分别耦接到该相反的第一侧面和第二侧面。支撑机构305也可耦接到第一磁性元件320a和第二磁性元件320b。
[0085]
与触觉设备103类似，致动机构306可为线圈组件，该线圈组件包括缠绕成环的电磁线圈，以生成磁通，该磁通与第一磁性元件320a和第二磁性元件320b相互作用以产生运动。与触觉设备103对比，环可缠绕在平行于电池元件304的平面中，使得电池元件304被定位在环的外部。因此，第一磁性元件320a和第二磁性元件320b可与电池元件304一起运动，而线圈组件不与电池元件304一起运动。另外，环可限定腔321，其他部件可设置在腔321中。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0086]
尽管图3a被例示和描述为包括与由致动机构306的电磁线圈产生的磁通相互作用以产生运动的第一磁性元件320a和第二磁性元件320b，但应当理解这是一个示例。在其他具体实施中，可以省略第一磁性元件320a和第二磁性元件320b。
[0087]
例如，图3b示出了第三示例性触觉设备303的另选示例。在该示例中，电池元件304的壳体或类似结构可由焊接的含铁材料或与由致动机构306的电磁线圈产生的磁通相互作用以产生运动的其他材料形成。因此，电池元件304的壳体本身可为磁性元件，并且可省略单独的磁性元件。
[0088]
图4示出了包括电池元件404的第四示例性触觉设备403，其中一部分被切除以示出内部部件。与触觉设备103类似，致动机构406可为线圈组件，该线圈组件包括缠绕成环以
生成磁通的电磁线圈，该磁通与第一磁性元件420a和第二磁性元件420b相互作用以产生运动。与触觉设备103对比，电池元件404可包括壳体413内部的一个或多个电池单元415，其中第一磁性元件420a和第二磁性元件420b嵌入在电池单元415和/或壳体413内。换句话讲，电池元件404可限定腔，第二磁性元件420a、420b可设置在该腔内。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0089]
图5a示出了第五示例性触觉设备503。图5b示出了图5a的电池元件504的分解图。参考图5a和图5b，与图3a的触觉设备303类似，致动机构506可以是与耦接到由电池元件504限定的相反的第一侧面和第二侧面的第一磁性元件520a和第二磁性元件520b相互作用的线圈组件。然而，与触觉设备403不同，电池元件504可限定搁板522(图5b)，线圈组件可围绕搁板522成环，使得不存在腔321。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0090]
图5a中的线圈组件被图示为与电池元件504以及第一磁性元件520a和第二磁性元件520b的组合组件齐平。然而，应当理解，这是示例。例如，图6a示出了第六示例性触觉设备603，其中致动机构606的线圈组件与第一磁性元件620a和第二磁性元件620b齐平地延伸，但在电池元件604上方延伸。这可限定腔623，其他部件可位于该腔中。图6b示出了图6a的触觉设备603的底视图。这示出了致动机构606如何悬突在电池元件604上方，但不悬突在第一磁性元件620a和第二磁性元件620b上方。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0091]
虽然磁性元件220a、220b、320a、320b、420a、420b、520a、520b和620a、620b在图2a至图6中被例示为具有特定极性配置，但应当理解，这些是示例。在各种示例中，可使用具有各种不同极性配置的磁性元件，而不脱离本公开的范围。
[0092]
图7示出了第七示例性触觉设备703。在该示例中，挠曲件705接触电池元件704的正端子709a、负端子709b、以及外壳701。挠曲件705可被配置为弯曲以允许电池元件704在一个或多个方向712上从初始位置的运动，然后伸直以使电池元件704返回到初始位置。挠曲件705也可由导电材料形成，以将正端子709a和负端子709b电连接到一个或多个其他部件。
[0093]
在一些具体实施中，挠曲件705可由单件导电材料形成。这可使得能够实现向和/或从正端子709a和/或负端子709b的单个导电通路。然而，应当理解，这是示例。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0094]
以举例的方式，图8示出了可用作图7的触觉设备中的挠曲件之一的挠曲件805的另选示例。挠曲件805可由基板824和形成在基板824上的柔性电路层形成，该柔性电路层由非导电基部825和形成在非导电基部825上的一个或多个迹线826构成。挠曲件805可包括通过接合部连接的两个直区段。接合部可被配置为响应于电池元件的运动而弯曲。
[0095]
迹线826可使得能够实现进入和/或离开电池元件(诸如图7的电池元件704)的一个或多个不同的电通路和/或通信通路。例如，迹线826可将包括在挠曲件805上的电池保护电路808电连接和/或可通信地连接到此类电池元件。
[0096]
例如，基板824可由刚性材料形成，该刚性材料使得挠曲件805能够在施加力的情况下弯曲并且在不再施加力时伸直，诸如金属，并且非导电基部825可由将迹线826与基板824电隔离的材料形成，诸如聚酰亚胺。在其他示例中，基板824可由非导电材料形成，并且
可以省略非导电基部825。
[0097]
在各种具体实施中，一种或多种导电材料可设置在迹线826的一个或多个部分上方。这可防止与迹线826的覆盖部分的非预期电接触，同时允许与迹线826的未覆盖部分的电接触。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0098]
图9示出了第八示例性触觉设备903。在该示例中，由柔性电路缆线形成的柔性连接器907耦接到能够在一个或多个方向912上运动的电池元件904。柔性电路缆线被配置为具有大致垂直于方向912定位的弯曲部925，所述弯曲部可用作滑轮以允许电池元件904在运动期间保持电连接。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0099]
图10示出了第九示例性触觉设备1003。与触觉设备903类似，触觉设备1003包括由柔性电路缆线形成的柔性连接器1007，该柔性电路缆线耦接到能够在一个或多个方向1012上运动的电池元件1004。与触觉设备903不同，触觉设备1003中的柔性电路缆线中的弯曲部1026可在方向1012上变形(弯曲和/或伸直)而不是充当滑轮。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0100]
图11示出了第十示例性触觉设备1103。在该示例中，电池元件1104包括被配置为电连接到电接触板1127的一组电接触板1128。这些对电接触板1127、1128被配置为沿彼此滑动并允许电池元件1104在保持电连接的同时运动。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0101]
图12示出了第十一示例性触觉设备1203。与触觉设备1103类似，触觉设备1203包括成对的电接触板1229、1230，所述成对的电接触板1229、1230被配置为沿彼此滑动并在电池元件1204运动时保持电连接。通过与触觉设备1103对比，触觉设备1203包括定位在成对的电接触板1229、1230之间的导电滚珠轴承1231。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0102]
图13示出了第十二示例性触觉设备1303。在该示例中，电池元件1304使用支撑机构1305可运动地安装到外壳1301。致动机构1306能够操作以通过致动滑轮系统1332来可运动电池元件1304，该滑轮系统包括经由带连接到电池元件1304的滑轮驱动器。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0103]
图14示出了第十三示例性触觉设备1403。在该示例中，电池元件1404由一对支撑机构1405支撑在两个压电元件1406之间。这两个压电元件1406可耦接到外壳1401。可将电流施加到压电元件1406中的一者或多者，以使该压电元件1406朝向和/或远离电池元件1404变形。这可使相应的支撑机构1405运动，从而产生电池元件1404的振荡运动。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0104]
在上述示例中的若干示例中，所述触觉设备可包括可直接连接到各种所述致动机构、支撑机构和/或柔性连接器的电池元件。在其他示例中，可使用模块化配置，使得电池元件可以可移除地耦接到此类结构。例如，图15a示出了第十四示例性触觉设备1503。在该示例中，电池元件1504可耦接到基座1534的孔1537。基座1534可经由接触保持环端子的导电挠曲件1505而电连接和机械连接到其他部件(例如，部件1501，其可以是手表的外壳、外壳内的框架或任何其他合适的部件)。基座1534可包括连接器1536，该连接器在电池元件1504耦接到基座1534的孔1537时接触电池元件1504的端子1509。图15b示出了图15a的触觉设备1503，其中电池元件1504耦接到基座1534。这样，电池元件1504可以经由端子1509、连接器
1536、基座1534的端子和导电挠曲件1505而可移除地耦接到其他部件。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0105]
虽然图1a至图1h例示并描述了可为具有显示器组件102和带有涉及与一个或多个磁性元件相互作用的线圈组件的致动机构106的触觉设备103的电子手表的电子设备100，但应当理解这是一个示例。在其他示例中，可具有或不具有显示器以及可使用其他类型的力产生机构用于触觉的其他类型的电子设备，不脱离本公开的范围。
[0106]
例如，图16示出了包括设置在壳罩1601内的触觉设备1603的另选电子设备1600的内部视图。触觉设备1603可包括通过支撑机构1603耦接到致动机构1606的电池元件1604。在该示例中，电子设备1600可以是触笔或者其他可以不包括显示器的电子设备。此外，在该示例中，支撑机构1603可以是一个或多个弹簧，并且致动机构1606可以是耦接到壳罩1601的一个或多个压电元件。可将电流施加到压电元件中的一者或多者，以使压电元件朝向和/或远离电池元件1604变形。这可使支撑机构1605运动，从而使得电池元件1404在一个或多个方向1612上运动。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0107]
以上例示并描述了多个实施方案。应当理解，这些是示例。在各种具体实施中，来自一个或多个实施方案的一个或多个特征可与一个或多个其他实施方案组合和/或一起使用。在不脱离本公开的范围的情况下，各种配置是可能的和预期的。
[0108]
在各种具体实施中，电子手表可包括具有限定触敏表面的透明覆盖件的外壳、定位在外壳内并位于透明覆盖件下方的显示器以及被配置为沿触敏表面产生触觉输出的触觉设备。触觉设备可包括电耦接到显示器的电池元件、磁性元件和线圈组件，该线圈组件相对于外壳固定并被配置为引起电池元件平行于显示器的振荡运动以产生触觉输出。
[0109]
在一些示例中，电池元件可限定第一表面和与第一表面相反的第二表面；磁性元件可包括第一磁性元件和第二磁性元件；第一磁性元件可沿第一表面耦接到电池元件并定位在电池元件和显示器之间；第二磁性元件可沿第二表面耦接到电池元件；并且线圈组件可围绕电池元件、第一磁性元件和第二磁性元件延伸。在各种示例中，磁性元件可包括第一磁性元件和第二磁性元件，并且电池元件可围绕第一磁性元件的至少一部分和第二磁性元件的至少一部分延伸。在多个示例中，第一磁性元件和第二磁性元件可设置在电池元件内。
[0110]
在各种示例中，可将电流从电池元件施加到线圈组件以引起振荡运动。在一些示例中，线圈组件可围绕电池元件延伸。在多个示例中，线圈组件可在平行于电池元件的方向上延伸。
[0111]
在一些具体实施中，电子手表可包括具有限定触敏表面的透明覆盖件的外壳、定位在外壳内并位于透明覆盖件下方的显示器以及被配置为沿触敏表面产生触觉输出的触觉设备。触觉设备可包括电耦接到显示器的电池元件、磁性元件和线圈组件，该线圈组件相对于外壳固定并被配置为引起电池元件在平行于显示器的至少一部分的方向上的振荡运动以产生触觉输出。
[0112]
在一些示例中，电池元件可限定第一表面和与第一表面相反的第二表面，磁性元件可包括第一磁性元件和第二磁性元件，该第一磁性元件可沿第一表面耦接到电池元件并定位在电池元件和显示器之间，该第二磁性元件可沿第二表面耦接到电池元件，并且线圈组件可围绕电池元件、第一磁性元件和第二磁性元件延伸。在各种示例中，磁性元件可包括第一磁性元件和第二磁性元件，并且电池元件可围绕第一磁性元件的至少一部分和第二磁
性元件的至少一部分延伸。在一些示例中，磁性元件可以是电池元件的壳体，或者磁性元件可以是设置在电池元件内限定的腔中的第一磁性元件和第二磁性元件。在多个示例中，电子手表可以还包括驱动电路，该驱动电路可被配置为将振荡电流施加到线圈组件，并且电池元件可提供电力给驱动电路以产生振荡电流。
[0113]
在各种示例中，触觉设备可以还包括第一弹簧元件和第二弹簧元件，该第一弹簧元件定位在电池元件的第一端部处并被配置为产生第一恢复力，该第二弹簧元件定位在电池元件的与第一端部相反的第二端部处并被配置为产生与第一恢复力相反的第二恢复力。在多个此类示例中，电子手表可以还包括具有处理单元的电子电路，该电子电路可沿电池元件的与显示器相反的一侧定位，并且第一弹簧元件可以是柔性电路元件，该柔性电路元件具有将电池元件电耦接到电子电路的一个或多个导电迹线。
[0114]
在一些具体实施中，电子手表可包括具有透明覆盖件的外壳、定位在外壳内并位于透明覆盖件下方的触敏显示器以及被配置为沿电子手表的外表面产生触觉输出的触觉设备。触觉设备可包括电耦接到触敏显示器的电池元件、相对于外壳固定的第一磁性元件、相对于外壳固定的第二磁性元件以及线圈组件，该线圈组件相对于电池元件固定并被配置为引起电池元件平行于触敏显示器的至少一部分的振荡运动以产生触觉输出。
[0115]
在各种示例中，电子手表可以还包括驱动电路，该驱动电路电耦接到电池元件，并且该驱动电路可电耦接到线圈组件并可被配置为产生引起电池元件的振荡运动的驱动信号。在一些示例中，触觉输出可响应于触敏显示器检测到的触摸输入而产生，并且触敏显示器的图形输出可响应于触摸输入而被修改。在多个示例中，振荡运动可产生沿透明覆盖件的外表面能够触感感知的振动。在各种示例中，振荡运动可产生沿电子手表的外表面能够触感感知的惯性脉冲。在多个示例中，电子手表可以还包括沿电池元件的下侧定位的电路组件，并且触觉设备可以还包括将电池元件电连接到电路组件的柔性电路。在一些此类示例中，柔性电路可附接到挠曲元件，该挠曲元件可被配置为向电池元件提供恢复力。
[0116]
在多个具体实施中，电子设备可包括：具有透明覆盖件的外壳；触摸传感器，该触摸传感器定位在透明覆盖件下方并被配置为检测沿透明覆盖件的外表面的触摸输入；显示器，该显示器定位在外壳内并位于透明覆盖件下方；电池元件，该电池元件设置在外壳内在显示器下方；致动机构，该致动机构能够操作以沿平行于显示器的一部分的线性路径可运动电池元件以提供沿透明覆盖件的外表面能够触感感知的惯性输出；以及响应于电池元件的运动而变形并向电池元件提供恢复力的挠曲件。该挠曲件可包括在运动期间将电池元件电连接到显示器的一组导电迹线。
[0117]
在一些示例中，电子设备可被配置为响应于检测到沿透明覆盖件的外表面的触摸输入而使致动机构可运动电池元件。在多个示例中，电子设备可以还包括沿电池元件的一侧定位的电路组件，并且挠曲件可包括柔性金属基板和设置在柔性金属基板上的柔性电路层，该柔性电路层包括将电池元件电耦接到电路组件的一组导电迹线。在一些此类示例中，柔性电路层可包括多个导电迹线。
[0118]
在各种示例中，挠曲件可包括通过接合部连接的两个直区段，并且该接合部可被配置为响应于电池元件的运动而弯曲。在一些示例中，电子设备还可以包括被配置为接收电池元件的基座，该基座可至少部分地围绕电池元件，并且当电池元件被致动机构运动时，基座可与电池元件一起运动。
[0119]
尽管上文例示和描述了多个实施方案，但应当理解，这些是示例，并非旨在是限制性的。在各种具体实施中，可以不同地组合一个或多个不同实施方案的特征，而不脱离本公开的范围。多个配置是可能的，并且被设想到。
[0120]
如上所述且如附图中所示，本公开涉及可运动电池元件的触觉设备。触觉设备可被包括在电子设备诸如电子手表中。触觉设备可包括电池元件、能够操作以可运动电池元件的致动机构、能够操作以允许电池元件运动的支撑机构以及在运动期间将电池元件电连接到另一部件的柔性连接器。
[0121]
为了说明的目的，前述描述使用具体命名以提供对所述实施方案的透彻理解。然而，对于本领域的技术人员而言将显而易见的是，不需要具体细节即可实践所述实施方案。因此，出于例示和描述的目的，呈现了对本文所述的具体实施方案的前述描述。这些描述并非旨在是穷举性的或将实施方案限制到所公开的精确形式。对于本领域的普通技术人员而言将显而易见的是，鉴于上面的教导内容，许多修改和变型是可行的。