一种触碰震动反馈的磁吸式电磁铁装置的制作方法

1.本实用新型涉及触觉回馈技术领域，特别是涉及一种触碰震动反馈的磁吸式电磁铁装置。


背景技术：

2.车载设备智能化与数字化是近几年来逐渐受到重视的产业，尤其在新能源车的发展下，共识蓬勃发展，其中，车用人机接口(human-machine interface；hmi)系统，是新能源车中重要的智能数字化装置，是机器与人之间的沟通接口，基本以视觉和听觉作为沟通媒介，因安全与方便性质，后续导入触觉沟通的技术，而触觉沟通需要机器给予回馈讯号，用户在使用过程中，能够及时感应与反应，涵盖了车用娱乐与安全的功能，最常见的装备是显示触碰屏，可直接与使用者互相接触与沟通，而其为任意形状、轻薄、微型化的设计，将使触觉回馈设备成为未来车用人机接口的重要装置之一。
3.使用触碰屏幕过程中，因为使用者需要使用手指触碰屏幕做确认按下的动作，而在驾驶过程中，使用者无法同时兼顾驾驶与使用触碰屏幕，在使用过程中容易造成安全性的问题，因此发展出了触觉回馈(haptic)的功能，当手指碰触到屏幕时，可感受到屏幕给予的回馈力量，以确认使用者有按下的动作，且不需要将专注力放在触碰屏幕的动作上，可专心驾驶，在技术原理分类上，分为电场、电容、超声波与驱动装置四种大类，以驱动装置而言，可使用线圈马达或致动器，压电装置、mems微结构驱动等方式产生振动，马达可使用偏心马达、线性马达与陶瓷马达等装置，而马达因为振动强度、柔顺度、响应时间、驱动电压等要求，其功能较致动器差，因此使用致动器做为触觉回馈核心对象是较佳的选择。致动器方面，可使用电磁铁作为触觉回馈主要的振动组件，达到驱动电压低、响应速度快、振动强度与高柔顺度等目标，电磁铁主要结构包含轴芯、绕线、衔铁、壳体等材料，其组装方便，设计容易，与触碰显示屏幕结合弹性大。
4.专利cn202121272716.9与cn201910271870.5为一款汽车装饰面板的触摸震动装置，使用电磁铁作为震动的驱动装置，经由磁感应触发电磁铁，吸附与释放装饰面板，使其产生快速形变，而有震动效果；另外，专利cn113808819a与专利cn216389005u中提及触摸震动装置可使用电磁铁驱动方式，内文提到使用传统电磁铁的结构设计，作为震动装置核心驱动件，主体包括定铁芯、动铁芯与外壳等组件。
5.本专利根据cn202121272716.9与cn201910271870.5两案，提出一款具有新颖性与进步性的新式触碰震动反馈装置，简化电磁铁结构，经由理论仿真优化与设计，可应用于车用装饰面板内，达到产品所需的振动强度与可靠度。


技术实现要素：

6.本实用新型所要解决的技术问题是提供一种触碰震动反馈的磁吸式电磁铁装置，简化电磁铁结构，经由理论仿真优化与设计，可应用于车用装饰面板内，达到产品所需的振动强度与可靠度。
7.本实用新型解决其技术问题所采用的技术方案是：提供一种触碰震动反馈的磁吸式电磁铁装置，包括震动簧片、装置底座和电磁铁，所述的装置底座内安装有电磁铁，该装置底座上安装有与电磁铁配合的震动簧片，所述的电磁铁包括导磁框、铜线和骨架，该导磁框呈山字型结构，所述的导磁框包括底板、中间立柱和侧立柱，所述的底板上端中部竖直安装有中间立柱，该底板上端位于中间立柱的两侧各安装有一侧立柱，所述的中间立柱套接有骨架，该骨架上缠绕有铜线。
8.作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的中间立柱上端面的面积为a1，两个侧立柱其上端面的面积分别为a2和a3，a1≥a2 a3且a2＝a3。
9.作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的导磁框采用精密铸造、粉末烧结而成。
10.作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的震动簧片采用整块导磁材料冲压而成。
11.作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的震动簧片呈l字型结构，该震动簧片下端插入到装置底座通过螺栓固定。
12.作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的铜线的两端各安装有一铜片。
13.作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的导磁框与震动簧片之间的间距为l1，所述的震动簧片激磁后的位移为l2，l1》l2。
14.作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的中间立柱的前后两侧各开设有一凹点，所述的骨架内部设置有与凹点配合的凸起。
15.作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的侧立柱上部的内侧开设有卡槽，所述的骨架的上部以及下部分别是设置有上挡片和下挡片，该上挡片与卡槽配合。
16.作为对本实用新型所述的技术方案的一种补充，所述的导磁框的宽度为d1，长度为 d2，所述的震动簧片上端的中部左右两侧各开设有一圆弧缺口，两个圆弧缺口之间的距离为d3，所述的震动簧片上端位于导磁框的前后两侧各开设有一通孔，两个通孔之间的距离为d4，d1≥d3且d2≥d4。
17.有益效果：本实用新型涉及一种触碰震动反馈的磁吸式电磁铁装置，简化电磁铁结构，经由理论仿真优化与设计，可应用于车用装饰面板内，达到产品所需的振动强度与可靠度。
附图说明
18.图1是本实用新型的结构示意图；
19.图2是本实用新型所述的电磁铁的结构示意图；
20.图3是本实用新型所述的导磁框的结构示意图；
21.图4是本实用新型所述的骨架的内部结构示意图；
22.图5是本实用新型所述的震动簧片和装置底座的剖开图；
23.图6是本实用新型震动的原理图；
24.图7是本实用新型震动簧片的震荡位移仿真图；
25.图8是本实用新型安装上塞片后的结构示意图；
26.图9是本实用新型应用的震动反馈系统示意图；
27.图10是本实用新型所述的震动簧片和导磁框的结构示意图。
28.图示：101、震动簧片，102、圆弧缺口，103、通孔，200、电磁铁，201、导磁框，202、铜线，203、骨架，204、铜片，205、底板，206、中间立柱，207、侧立柱，208、凹点， 209、卡槽，210、凸起，211、上挡片，212、下挡片，300、装置底座，301、簧片定位孔， 302、底座定位孔，303、螺栓，400、塞片，601、触碰物件，602、控制单元，603、震动单元，604、电源单元。
具体实施方式
29.下面结合具体实施例，进一步阐述本实用新型。应理解，这些实施例仅用于说明本实用新型而不用于限制本实用新型的范围。此外应理解，在阅读了本实用新型讲授的内容之后，本领域技术人员可以对本实用新型作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本技术所附权利要求书所限定的范围。
30.本实用新型的实施方式涉及一种触碰震动反馈的磁吸式电磁铁装置，如图1-10所示，包括震动簧片101、装置底座300和电磁铁200，所述的装置底座300内安装有电磁铁200，该装置底座300上安装有与电磁铁200配合的震动簧片101，所述的电磁铁200包括导磁框201、铜线202和骨架203，该导磁框201呈山字型结构，所述的导磁框201包括底板 205、中间立柱206和侧立柱207，所述的底板205上端中部竖直安装有中间立柱206，该底板205上端位于中间立柱206的两侧各安装有一侧立柱207，所述的中间立柱206套接有骨架203，该骨架203上缠绕有铜线202，所述的铜线202的两端各安装有一铜片204，该铜线202与铜片204之间焊接导通。
31.所述的中间立柱206的前后两侧各开设有一凹点208，所述的骨架203内部设置有与凹点208配合的凸起210。
32.所述的侧立柱207上部的内侧开设有卡槽209，所述的骨架203的上部以及下部分别是设置有上挡片211和下挡片212，该上挡片211与卡槽209配合。
33.当铜片204导通使得铜线202产生激磁后，震动簧片101因磁力向下变形，如图7所示，当断电后因震动簧片101的l型结构可上下震荡位移产生震感。
34.如图2所示，电磁铁200由导磁框201、铜线202、骨架203及铜片204组成，铜线 202缠绕于骨架上，缠绕完成后铜线202与铜片204焊接导通，线圈组装入导磁框201内，利用导磁框201的凹点208及卡槽209与骨架203的凸点210及上挡片211配合实现固定。
35.所述的中间立柱206上端面的面积为a1，两个侧立柱207其上端面的面积分别为a2 和a3，a1≥a2 a3且a2＝a3，在有限同体积下可达到较佳的电磁力配比。
36.所述的导磁框201采用精密铸造、粉末烧结而成，可避免采用硅钢片造成涡流的电磁力损失。
37.所述的震动簧片101采用整块导磁材料冲压而成，厚度超过电磁力的激磁效应，其厚度无法带来电磁力提升效果，厚度过厚亦造成向下变形量变小影响震感。
38.所述的震动簧片101呈l字型结构，该震动簧片101下端插入到装置底座300内，所述的震动簧片101下部开设有簧片定位孔301，所述的装置底座300一侧开设有底座定位孔302，该底座定位孔302与簧片定位孔301对齐并通过螺栓303进行固定。
39.所述的导磁框201与震动簧片101之间的间距为l1，所述的震动簧片101激磁后的
位移为l2，l1》l2。
40.所述的导磁框201的宽度为d1，长度为d2，所述的震动簧片101上端的中部左右两侧各开设有一圆弧缺口102，两个圆弧缺口102之间的距离为d3，所述的震动簧片101上端位于导磁框201的前后两侧各开设有一通孔103，两个通孔103之间的距离为d4，d1 ≥d3且d2≥d4。当d1＜d3对电磁力提升无帮助，当d2＜d4，造成电磁过大，造成震动簧片101直接撞击导磁框201产生噪声。
41.如图8所示，电磁铁200上放置塞片400，震动簧片101与震动物件连接，如图5所示，震动簧片101插入到装置底座300中，螺栓303穿过簧片定位孔301及底座定位孔302 并锁固定位。
42.如图9所示，当使用者触碰触碰物件601后，触碰对象601将讯号传递至控制单元602 将讯号传递给震动单元603，震动单元603可为单一个震动电磁铁或是多个电磁铁(电磁铁数组)，电源单元604提供电源给震动单元603。
43.在本实用新型的描述中，需要理解的是，方位词如“前、后、上、下、左、右”、“横向、竖向、垂直、水平”和“顶、底”等所指示的方位或位置关系通常是基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本实用新型和简化描述，在未作相反说明的情况下，这些方位词并不指示和暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位或者以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制；方位词“内、外”是指相对于各部件本身的轮廓的内外。
44.为了便于描述，在这里可以使用空间相对术语，如“在
……
之上”、“在
……
上方”、“在
……
上表面”、“上面的”等，用来描述如在图中所示的一个器件或特征与其他器件或特征的空间位置关系。应当理解的是，空间相对术语旨在包含除了器件在图中所描述的方位之外的在使用或操作中的不同方位。例如，如果附图中的器件被倒置，则描述为“在其他器件或构造上方”或“在其他器件或构造之上”的器件之后将被定位为“在其他器件或构造下方”或“在其他器件或构造之下”。因而，示例性术语“在
……
上方”可以包括“在
……
上方”和“在
……
下方”两种方位。该器件也可以其他不同方式定位(旋转90度或处于其他方位)，并且对这里所使用的空间相对描述做出相应解释。
45.此外，需要说明的是，使用“第一”、“第二”等词语来限定零部件，仅仅是为了便于对相应零部件进行区别，如没有另行声明，上述词语并没有特殊含义，因此不能理解为对本实用新型保护范围的限制。
46.以上对本技术所提供的一种触碰震动反馈的磁吸式电磁铁装置，进行了详细介绍，本文中应用了具体例对本技术的原理及实施方式进行了阐述，以上实施例的说明只是用于帮助理解本技术的方法及其核心思想；同时，对于本领域的一般技术人员，依据本技术的思想，在具体实施方式及应用范围上均会有改变之处，综上所述，本说明书内容不应理解为对本技术的限制。