按键结构和电子设备的制作方法

1.本发明涉及游戏设备领域，尤其涉及按键结构和电子设备。


背景技术：

2.目前，家用游戏设备为提升用户体验，在游戏控制手柄设备上增加了多种力反馈装置，以实现游戏内容与玩家的交互。现有力反馈方案为使用机械弹簧提供不通电的基准力反馈的效果，通电线圈提供的洛伦兹力作为驱动力，通过控制线圈电流方向、大小能对基准力进行调节，以实现大小及方向可调节的触觉反馈；单纯依靠通电线圈产生的洛伦兹力难以满足对大驱动力的需求。


技术实现要素：

3.本发明的主要目的是提出一种按键结构和电子设备，旨在解决现有的按键结构无法满足对大驱动力需求的问题。
4.为实现上述目的，本发明提出的一种按键结构，其中所述按键结构包括：
5.壳体；
6.按键组件，可移动地设于所述壳体；以及，
7.直线驱动组件，包括固定设于所述壳体内的定子、以及沿所述按键组件的移动方向可移动地设于所述壳体内的动子，所述动子与所述按键组件驱动连接，其中，所述定子和所述动子其中之一为线圈结构，另一为磁体结构，所述磁体结构形成有磁场，所述线圈结构处在所述磁场；
8.其中，所述线圈结构包括铁芯、以及绕设于所述铁芯周侧的线圈。
9.可选地，所述定子包括所述磁体结构，所述动子包括所述线圈结构；
10.所述磁体结构包括磁体组，所述磁体组包括两个磁体，两个所述磁体之间形成磁间隙，所述线圈结构设于所述磁间隙。
11.可选地，所述磁体组设置为至少两组，两组所述磁体组在所述按键移动方向布设，两组所述磁体组位于所述磁间隙同一侧的磁体的充磁方向反向设置，以使得所述磁间隙在对应所述两组磁体组处的磁场方向相反；
12.所述线圈结构在所述按键移动方向的两个相对设置的边、对应处在所述两组磁体组对应的所述磁间隙中。
13.可选地，所述壳体包括多个侧部，多个所述侧部围合形成沿所述移动方向延伸设置的安装通道，多个所述侧部包括呈相对设置的第一侧部和第二侧部，所述按键组件沿所述移动方向可滑动地设于所述安装通道；
14.所述磁体结构和所述线圈结构在所述第一侧部和所述第二侧部之间层叠设置。
15.可选地，所述按键结构还包括安装架，所述安装架沿所述移动方向可滑动地设于所述安装通道，以具有露设于所述安装通道外的第一端和位于所述安装通道内的第二端，所述第一端与所述按键组件连接，所述第二端形成有安装槽，所述安装槽用以容置所述动
子。
16.可选地，所述壳体包括与所述磁体结构对应设置的磁轭。
17.可选地，所述按键结构还包括控制器、位移传感器和供电模块，所述位移传感器用以检测所述按键组件的位移信号，所述控制器与所述位移传感器和所述供电模块电性连接，以根据所述位移信号控制所述供电模块的电流大小和电流方向。
18.可选地，所述按键结构还包括复位件，用以在所述按键组件活动时，与所述动子共同作用于所述按键。
19.本发明还提供一种电子设备，所述电子设备包括上述的按键结构，所述按键结构包括：
20.壳体；
21.按键组件，可移动地设于所述壳体；以及，
22.直线驱动组件，包括固定设于所述壳体内的定子、以及沿所述按键组件的移动方向可移动地设于所述壳体内的动子，所述动子与所述按键组件驱动连接，其中，所述定子和所述动子其中之一为线圈结构，另一为磁体结构，所述磁体结构形成有磁场，所述线圈结构处在所述磁场；
23.其中，所述线圈结构包括铁芯、以及绕设于所述铁芯周侧的线圈。
24.本发明提供的技术方案中，当用户手指需要按压所述按键组件的时候，为了满足虚拟模拟的反馈力需求，通过将所述动子和所述定子中的其中一个设置为所述铁芯和所述线圈，另一个设置为所述磁体结构，当所述线圈处于通电状态下，所述线圈与所述磁体结构之间产生洛伦兹力，所述铁芯由于其周侧绕设有所述线圈，以形成电磁铁结构，从而产生与所述磁体结构相斥的斥力，其中，斥力与洛伦兹力共同形成的合力反馈到用户手指上，从而能够提高虚拟模拟的反馈驱动力的大小，以满足所述按键结构对于大驱动力的需求。
附图说明
25.为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。
26.图1为本发明提供的按键结构一实施例的剖视结构示意图；
27.图2为本发明提供的按键结构一实施例的爆炸结构示意图；
28.图3为图1中直线驱动组件的装配结构示意图；
29.图4为本发明提供的按键结构位于工作状态的一实施例的剖视结构示意图。
30.附图标号说明：
[0031][0032][0033]
本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。
具体实施方式
[0034]
下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
[0035]
需要说明，若本发明实施例中有涉及方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后
……
)，则该方向性指示仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。
[0036]
另外，若本发明实施例中有涉及“第一”、“第二”等的描述，则该“第一”、“第二”等的描述仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示其相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。另外，全文中出现的“和/或”的含义，包括三个并列的方案，以“a和/或b”为例，包括a方案、或b方案、或a和b同时满足的方案。另外，各个实施例之间的技术方案可以相互结合，但是必须是以本领域普通技术人员能够实现为基础，当技术方案的结合出现相互矛盾或无法实现时应当认为这种技术方案的结合不存在，也不在本发明要求的保护范围之内。
[0037]
目前，家用游戏设备为提升用户体验，在游戏控制手柄设备上增加了多种力反馈装置，以实现游戏内容与玩家的交互。现有力反馈方案为使用机械弹簧提供不通电的基准力反馈的效果，通电线圈提供的洛伦兹力作为驱动力，通过控制线圈电流方向、大小能对基准力进行调节，以实现大小及方向可调节的触觉反馈；单纯依靠通电线圈产生的洛伦兹力难以满足对大驱动力的需求。
[0038]
为了解决上述问题，本发明提供一种按键结构，图1至图4为本发明提供的按键结构的具体实施例。
[0039]
请参阅图1、图3和图4，所述按键结构100包括壳体1、按键组件2以及直线驱动组件3，所述按键组件2可移动地设于所述壳体1；所述直线驱动组件3包括固定设于所述壳体1内的定子31、以及沿所述按键组件2的移动方向可移动地设于所述壳体1内的动子32，所述动子32与所述按键组件2驱动连接，其中，所述定子31和所述动子32其中之一为线圈32b结构，另一为磁体311结构，所述磁体311结构形成有磁场，所述线圈32b结构处在所述磁场；其中，
所述线圈32b结构包括铁芯32a、以及绕设于所述铁芯32a周侧的线圈32b。
[0040]
本发明提供的技术方案中，当用户手指需要按压所述按键组件2的时候，为了满足虚拟模拟的反馈力需求，通过将所述动子32和所述定子31中的其中一个设置为所述铁芯32a和所述线圈32b，另一个设置为所述磁体311结构，当所述线圈32b处于通电状态下，所述线圈32b与所述磁体311结构之间产生洛伦兹力，所述铁芯32a由于其周侧绕设有所述线圈32b，以形成电磁铁结构，从而产生与所述磁体311结构相斥的斥力，其中，斥力与洛伦兹力共同形成的合力反馈到用户手指上，从而能够提高虚拟模拟的反馈驱动力的大小，以满足所述按键结构100对于大驱动力的需求。
[0041]
具体地，请参阅图1至图3，在本实施例中，所述定子31包括所述磁体311结构，所述动子32包括所述线圈32b结构；所述磁体311结构包括磁体组31a，所述磁体组31a包括两个磁体311，两个所述磁体311之间形成磁间隙，所述线圈32b结构设于所述磁间隙。在所述线圈32b通以直流电时，处在所述磁间隙中的所述线圈32b中的运动电荷将产生洛伦兹力，具体可根据左手定则进行判断：伸开左手，让磁感线穿过手心，四指指向正电荷运动的方向或负电荷运动的反方向，则大拇指指向的就是洛伦兹力的方向，由此可以得出在磁场中所述线圈32b所受到洛伦兹力的作用的方向；此外，处在所述磁间隙中的所述铁芯32a与所述线圈32b组合形成的电磁铁结构与所述磁体311结构之间将会产生斥力，具体可根据右手定则进行判断：用右手握螺线管，让四指弯向螺线管中电流方向，大拇指所指的那端就是螺线管的n极。即在本技术中，通过握住所述线圈32b，从而可以判断所述铁芯32a与所述线圈32b组合形成的电磁铁结构的磁极方向，而其磁极方向与所述磁体组31a的磁极方向相斥，由此可以得出在磁场中所述铁芯32a与所述线圈32b组合形成的电磁铁结构所受到磁力的作用的方向；此外，由于所述的洛伦兹力和斥力均受所述线圈32b中的电流大小的影响，当需要增大或减小反馈力的阻碍感时，可通过增大或减小驱动电流的方式实现。
[0042]
需要说明的是，由于所述磁体311结构的磁极方向不变，例如，可以通正向电流使所述线圈32b产生的洛伦兹力和电磁铁结构产生的斥力共同作用于手指部位以提高虚拟反馈力，相应的，可以通反向电流使所述线圈32b产生的洛伦兹力方向与上述通正向电流的洛伦兹力的方向相反，而电磁铁结构与磁体311结构之间会存在引力，从而可降低虚拟反馈力。
[0043]
进一步地，因所述线圈32b在横截面上的两个部分的导线的电流方向反向设置，为了使得反馈力的力度有较大的区间值，能够充分满足用户的体验感，在本实施例中，所述磁体组31a设置为至少两组，两组所述磁体组31a在所述按键移动方向布设，两组所述磁体组31a位于所述磁间隙同一侧的磁体311的充磁方向反向设置，以使得所述磁间隙在对应所述两组磁体组31a处的磁场方向相反；所述线圈32b结构在所述按键移动方向的两个相对设置的边、对应处在所述两组磁体组31a对应的所述磁间隙中。这样所述线圈32b在所述按键移动方向的两个相对设置的边都能够同时感应到同方向的洛伦兹力，使得所述反馈力的理论值增大了一倍。当然，调节反馈力的大小，也可以设置更多的所述磁体组31a和所述线圈32b及所述铁芯32a。
[0044]
具体地，为了配合所述线圈32b的扁平化和超薄化设，请参阅图2，在本实施例中，所述壳体1包括多个侧部，多个所述侧部围合形成沿所述移动方向延伸设置的安装通道，多个所述侧部包括呈相对设置的第一侧部和第二侧部，所述按键组件2沿所述移动方向可滑
动地设于所述安装通道；所述磁体311结构和所述线圈32b结构在所述第一侧部和所述第二侧部之间层叠设置，使得所述按键结构100在厚度方向上结构紧凑，适合不同类型的手柄扳机的需求。
[0045]
具体地，在本实施例中，所述按键结构100还包括安装架4，所述安装架4沿所述移动方向可滑动地设于所述安装通道，以具有露设于所述安装通道外的第一端和位于所述安装通道内的第二端，所述第一端与所述按键组件2连接，所述第二端形成有安装槽41，所述安装槽41用以容置所述动子32。通过设置所述安装架4，可以使得所述按键组件2在所述第一方向上获得更大的活动行程，使得用户操作体验感更强，并在在所述第二端形成有安装槽41，所述安装槽41用以容置所述铁芯32a和所述线圈32b，当所述铁芯32a与所述线圈32b收到洛伦兹力和斥力的驱动时，所述线圈32b对所述安装槽41的侧壁施加作用力，从而实现所述按键组件2的磁力驱动的力反馈。
[0046]
此外，因所述磁体311结构具有磁场，为了使得所述磁体311结构产生的磁场能够最大能效的作用于所述线圈32b，在本实施例中，所述壳体1包括与所述磁体311结构对应设置的磁轭5，因磁轭5的导磁率较高，能够约束所述磁场，以使得所述磁体311结构的磁场能够发挥较大的能效。
[0047]
在本实施例中，所述按键结构100还包括控制器、位移传感器和供电模块，所述位移传感器用以检测所述按键组件2的位移信号，所述控制器与所述位移传感器和所述供电模块电性连接，以根据所述位移信号控制所述供电模块的电流大小和电流方向。
[0048]
在实际应用中，用户在游戏使用时，扣动扳机，按压所述按键组件2进行进行游戏操作，例如假定为赛车游戏操作时，当游戏内的汽车处于静止状态时，游戏的信息不产生电流，此时用户按压下所述按键组件2后，感受到的反馈力即为所述弹性件产生的复位弹力；当汽车在开动时，此时在游戏场景中的阻力较小，所述供电模块提供的电流为负向电流，负向电流通过所述线圈32b，并与所述磁体311结构之间产生的洛伦兹力方向与前述的排斥力方向相反、电磁铁结构与所述磁体311结构之间相互吸引，用户感受的反馈力也较小，比较容易开动；同理，当汽车撞上障碍时，此时所述供电模块提供的电流为正向电流，因此用户感受到的游戏反馈力变大，难以开动。
[0049]
进一步地，请参阅图1和图2，所述按键结构100还包括复位件6，用以在所述按键活动时，与所述动子32共同作用于所述按键。其中，所述复位件6自身具备一定的弹性形变能力，当用户手指需要按压操作所述按键组件2的时候，所述复位件6产生的弹力会反馈给用户的手指，并且提供所述按键组件2复位的复位力。
[0050]
本发明还提供一种电子设备，所述电子设备可以是游戏手柄，可以是游戏机、游戏操作装置或者移动终端设备等，该电子设备包括所述按键结构100，该按键结构100的具体结构参照上述实施例，由于本电子设备采用了上述所有实施例的全部技术方案，因此至少具有上述所有实施例的全部技术方案所带来的所有有益效果，在此不再一一赘述。
[0051]
以上所述仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。