FR3131476A1 - Molette de défilement motorisée pour un dispositif d'entrée - Google Patents
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Abstract
MOLETTE DE DÉFILEMENT MOTORISÉE POUR UN DISPOSITIF D'ENTRÉE Un dispositif périphérique peut comprendre un corps. Le dispositif peut comprendre une molette de défilement couplée de façon rotative avec le corps. La molette de défilement peut comprendre un rotor ferromagnétique. Le rotor peut être de forme généralement annulaire et peut définir un intérieur ouvert. Le rotor peut définir une première pluralité de dents disposées autour d'une périphérie de l'intérieur ouvert. Le dispositif peut comprendre un stator disposé dans l'intérieur ouvert. Le stator peut définir une seconde pluralité de dents qui sont alignables avec la première pluralité de dents. Le stator peut comprendre une pluralité d'aimants électro-permanents. Chacun des aimants électro-permanents peut être disposé à l'intérieur d'une bobine conductrice. Le dispositif peut comprendre un capteur de position qui est configuré pour détecter une position angulaire du rotor. Le dispositif peut comprendre un circuit de commande pour contrôler l'alimentation en courant des aimants électro-permanents du stator pour déterminer une vitesse de la molette de défilement. (Figure à publier avec l'abrégé : Figure 3)
Description
Cette demande est une demande non provisoire et revendique le bénéfice et la priorité de la demande de brevet américain provisoire n° 63/294,020, déposée le 27 décembre 2021 et intitulée « MOTORIZED SCROLL WHEEL FOR AN INPUT DEVICE », qui est incorporée par référence aux présentes dans son intégralité à toutes fins utiles.
Les utilisateurs utilisent souvent un dispositif d'entrée, tel qu'une souris d'ordinateur, pour naviguer sur des pages Web, des documents et d'autres écrans et interfaces sur des dispositifs informatiques. Par exemple, les utilisateurs utilisent souvent ces dispositifs d'entrée pour faire défiler ou naviguer d'une autre manière vers des sections antérieures ou postérieures de l'écran. Lors du défilement vers le haut et vers le bas de pages Web et de documents plus longs, un utilisateur doit souvent interagir avec la molette de défilement d'une souris de nombreuses fois pour atteindre une position souhaitée, telle que le bas du document. Cela peut prendre du temps et être inconfortable pour l'utilisateur et peut entraîner une expérience utilisateur saccadée car l'utilisateur doit faire tourner continuellement la molette de défilement pour faire avancer l'écran. Par conséquent, il serait souhaitable d'apporter des améliorations aux molettes de défilement.
La présente invention concerne des molettes de défilement motorisées pour un dispositif d'entrée, tel qu'une souris d'ordinateur, qui peuvent aider les utilisateurs à faire défiler des documents et des pages Web plus longs. Par exemple, lorsqu'elles sont activées, les molettes de défilement motorisées peuvent automatiquement avancer une position d'une page Web ou d'un document, ce qui peut accélérer, adoucir et/ou simplifier d'une manière ou d'une autre l'expérience de défilement de l'utilisateur. Les molettes de défilement motorisées peuvent être entraînées pour s'adapter à la vitesse d'une entrée utilisateur sur la molette de défilement ou peuvent être entraînées à une vitesse plus rapide ou plus lente. En outre, l'actionnement motorisé des molettes de défilement peut être arrêté lorsque la fin d'un document, d'une page Web ou d'un autre écran est détectée.
Une meilleure compréhension de la nature et des avantages de la technologie divulguée peut être obtenue en se référant aux autres parties de la spécification et aux dessins.
Plusieurs des figures sont incluses sous forme de schémas. Il est entendu que les figures sont données à titre d'illustration et qu'elles ne doivent pas être considérées comme étant à l'échelle, à moins qu'il ne soit spécifiquement indiqué qu'elles le sont. En outre, en tant que schémas, les figures sont fournies pour faciliter la compréhension et peuvent ne pas inclure tous les aspects ou informations par rapport aux représentations réalistes, et peuvent inclure des éléments exagérés à des fins d'illustration.
L'objet des modes de réalisation de la présente invention est décrit ici avec spécificité pour répondre aux exigences légales, mais cette description n'est pas nécessairement destinée à limiter la portée des revendications. L'objet revendiqué peut être mis en œuvre d'autres manières, peut inclure différents éléments ou étapes, et peut être utilisé en conjonction avec d'autres technologies existantes ou futures. Cette description ne doit pas être interprétée comme impliquant un ordre ou un agencement particulier parmi ou entre diverses étapes ou éléments, sauf lorsque l'ordre des étapes individuelles ou l'agencement des éléments est explicitement décrit.
Les formes d'exécution de la présente invention concernent généralement un dispositif périphérique commandant un dispositif hôte. Plus spécifiquement, et sans limitation, cette invention porte sur une souris d'ordinateur contrôlant un ordinateur. Un dispositif périphérique, tel qu'une souris d'ordinateur, peut être utilisé pour contrôler une ou plusieurs fonctions d'un dispositif informatique hôte. Un exemple de souris d'ordinateur est décrit plus en détail dans le brevet américain no 6,400,356 émis le 4 juin 2002. Les dispositifs périphériques conformes à la présente invention peuvent comprendre des molettes de défilement motorisées, qui peuvent être utilisées pour automatiser le processus de défilement d'un document, d'une page Web et/ou d'un autre écran ou d'une interface utilisateur sur le dispositif hôte. Les dispositifs périphériques peuvent comprendre un moteur à aimants électro-permanents (EPM) pour entraîner la rotation de la molette de défilement. La rotation motorisée de la molette de défilement peut éliminer la nécessité pour un utilisateur d'interagir continuellement avec la molette de défilement pour naviguer dans un document ou une page Web, et peut être particulièrement utile lorsqu'un utilisateur souhaite naviguer dans une interface longue. Dans certains modes de réalisation, l'actionnement motorisé de la molette de défilement peut inclure une rotation à une vitesse constante, ou peut inclure une accélération et/ou une décélération de la molette de défilement.
Les modes de réalisation des molettes de défilement motorisées peuvent permettre diverses fonctionnalités du dispositif périphérique. Par exemple, la molette de défilement motorisée peut être capable 1) de freiner et/ou de s'arrêter à une position demandée, par exemple à la fin d'un document et/ou en réponse à une entrée d'utilisateur, 2) d'assurer une rotation continue à une vitesse demandée (ou autre), 3) de fournir des couples et/ou des vitesses variables en fonction du contexte, par exemple en se basant sur des paramètres entrés par l'utilisateur (par ex, force, vitesse, direction de défilement, etc.), 4) assurer un couple de maintien programmable, qui peut être basé sur une entrée d'utilisateur, 5) assurer une rotation à couple nul (par exemple, rotation libre de la molette de défilement), 6) assurer une friction continue réglable, 7) fournir et/ou régler un nombre de cliquets ou d'autres indicateurs de défilement tactiles par tour, 8) assurer un changement d'intervalle de cliquet réglable, 9) fournir des notifications à l'utilisateur en utilisant un retour haptique et/ou d'autres fonctions.
Passons maintenant à la , dans laquelle un dispositif périphérique 100 est illustré. Le dispositif périphérique 100 peut être n'importe quel dispositif d'entrée qui peut être utilisé pour interagir avec un dispositif hôte, tel qu'un dispositif informatique. Comme le montre la figure, le dispositif périphérique 100 se présente sous la forme d'une souris d'ordinateur, bien que d'autres formes de dispositifs périphériques soient possibles dans divers modes de réalisation. Le dispositif périphérique 100 peut comprendre un corps 102 pouvant être saisi par un utilisateur. Une molette de défilement 104 peut être couplée de façon rotative avec le corps 102, avec au moins une partie de la molette de défilement 104 s'étendant au-delà du corps 102. Comme mieux l'illustré la , la molette de défilement 104 peut comprendre un rotor ferromagnétique 106, dont une surface extérieure peut être au moins partiellement recouverte d'un matériau polymère dans certains modes de réalisation. Le rotor ferromagnétique 106 peut être de forme généralement annulaire et peut définir un intérieur ouvert. Le rotor ferromagnétique 106 peut définir une première pluralité de dents 108 disposées autour d'une périphérie de l'intérieur ouvert. Un stator 110 peut être disposé dans l'intérieur ouvert du rotor ferromagnétique. Bien que cela ne soit pas illustré, le stator 110 et/ou le rotor 106 peuvent être montés sur un arbre et/ou un roulement qui sont couplés avec le corps 102 pour faciliter la rotation de la molette de défilement 104. Le stator 110 peut être maintenu dans un boîtier (non illustré). Le stator 110 peut définir une seconde pluralité de dents 112 qui sont au moins sensiblement alignables avec la première pluralité de dents 108. Un certain décalage angulaire est prévu entre les dents 108, 112, qui peut être obtenu grâce à la taille et/ou aux intervalles entre les dents 108, 112, et/ou en raison de légers désalignements dus aux tolérances de fabrication. Le stator 110 peut comprendre un certain nombre d'aimants électro-permanents (EPM) 114, chaque EPM 114 étant disposé à l'intérieur d'une bobine conductrice 116 qui permet de régler le champ magnétique de l'EPM 114 en contrôlant le courant appliqué à travers la bobine 116. Un certain nombre d'aimants permanents 115 peuvent être prévus à l'intérieur du stator 110.
Une fois que l'aimant électro-permanent (EPM) 114 est magnétisé (par exemple, tant la polarité que l'intensité magnétique) au moyen du courant appliqué à travers la bobine 116, l'alimentation à travers la bobine 116 peut être coupée et l'aimant électro-permanent (EPM) 114 maintient son intensité de champ magnétique nouvellement établie sans qu'aucune alimentation supplémentaire ne soit nécessaire pour la maintenir. Ainsi, il est possible d'obtenir n'importe quel profil de rétroaction souhaité, ce qui permet des réglages multiples pour certaines caractéristiques telles que des éléments d'entrée réglables linéairement (par exemple, des boutons, des touches, des déclencheurs, des structures de support, etc.), des éléments d'entrée réglables en rotation (par exemple, des molettes de défilement, des boutons, des volants et/ou des pédales de jeu, des charnières, etc.), ou similaires. Un champ magnétique dans un ensemble d'aimants électro-permanents (EPM) peut être coupé d'une manière similaire, ainsi que différents niveaux d'intensité magnétique en faisant varier l'impulsion et l'amplitude du courant, comme l'apprécierait une personne ayant une compétence ordinaire dans l'art avec le bénéfice de cette divulgation.
Les aimants électro-permanents (EPM) 114 peuvent avoir une coercivité intrinsèque inférieure à celle des aimants permanents 115. La coercivité intrinsèque inférieure des aimants électro-permanents (EPM) 114 permet à chaque bobine 116 d'émettre un champ magnétique d'une intensité suffisante pour inverser la polarité du champ magnétique émis par l'aimant électro-permanent (EPM) 114 respectif sans affecter la magnétisation des aimants permanents 115. Par exemple, dans certains modes de réalisation, une coercivité intrinsèque des aimants permanents 115 peut être plus de dix fois supérieure à la coercivité intrinsèque des aimants électro-permanents (EPM) 114. La coercivité intrinsèque plus faible des aimants électro-permanents (EPM) réduit également la quantité d'énergie électrique nécessaire pour inverser la polarité des aimants électro-permanents (EPM) 114, permettant ainsi un fonctionnement plus efficace du stator 110.
Pour entraîner la rotation du rotor 106 et de la molette de défilement 104, un courant peut être délivré à un ou plusieurs des aimants électro-permanents (EPM) 114 par l'intermédiaire de la bobine 116 respective pour programmer une magnétisation de l'aimant électro-permanent 114 respectif de telle sorte que les pôles magnétiques d'un ou plusieurs des aimants électro-permanents (EPM) soient opposés ou alignés avec les pôles magnétiques d'un ou plusieurs aimants permanents 115. Si les pôles sont orientés dans une direction opposée, le champ magnétique concentré sur le rotor 106 à travers les dents 108, 112 peut être éliminé et/ou réduit, ce qui peut permettre un défilement en douceur de la molette de défilement 104 par l'utilisateur, sans qu'aucune force de rotation ne soit appliquée par le stator 110. Si les pôles sont orientés dans la même direction, le champ magnétique concentré sur le rotor 106 à travers les dents 108, 112 peut provoquer une force d'attraction ou de répulsion, qui peut entraîner la rotation du rotor 106 et de la molette de défilement 104 indépendamment de la force appliquée par l'utilisateur. Cette rotation peut être utilisée pour maintenir une vitesse de rotation constante, ou peut être utilisée pour accélérer/décélérer le rotor 106.
Le dispositif périphérique 100 peut comprendre au moins un capteur de position 118 qui est configuré pour détecter une position angulaire du rotor 106 par rapport au corps 102 et/ou à un autre point de référence du dispositif périphérique 100. Par exemple, le capteur de position 118 peut être positionné à proximité de la molette de défilement 104 et peut détecter le champ magnétique produit par un aimant permanent prévu à l'intérieur de la molette de défilement 104 (et à l'extérieur du stator 110). Sur la base du champ magnétique mesuré, le circuit de commande, tel qu'une commande électronique, peut déterminer une position angulaire de la molette de défilement 104.
En utilisant un certain nombre de mesures différentes provenant du capteur de position 118, le circuit de commande peut également déterminer une vitesse de rotation de la molette de défilement 104. Le stator 110 et/ou le rotor 106 peuvent comprendre un blindage magnétique de sorte que le capteur de position 118 ne détecte pas le champ magnétique généré par le stator 110 et/ou le rotor 106.
Dans certains modes de réalisation, le capteur de position 118 peut comprendre un capteur à effet Hall, bien que d'autres capteurs de position soient possibles dans divers modes de réalisation. Le capteur de position 118 peut avoir une fréquence d'échantillonnage d'au moins 10 kHz, ce qui peut permettre un contrôle précis de la synchronisation de l'envoi des impulsions de courant au stator 110.
Le circuit de commande peut être configuré pour commander la fourniture de courant aux aimants électro-permanents (EPM) 114 du stator 110 (par exemple à travers la bobine 116) pour commander une vitesse du rotor 106 et de la molette de défilement 104. Cela peut permettre un contrôle précis de la densité du flux de l'électroaimant en temps réel pour commander un actionnement (ou un freinage) motorisé de la molette de défilement 104. Par exemple, en synchronisant avec précision la fourniture d'impulsions et en utilisant le contrôle vectoriel du courant, le rotor 106 peut être mis en rotation en ajustant le champ magnétique dans les aimants électro-permanents (EPM) 114. Le circuit de commande peut être capable de fournir au moins deux modes selon la polarité de l'électroaimant. Par exemple, lorsque le champ magnétique est bouclé dans le stator 110, le rotor 106 peut tourner librement autour de l'arbre du stator. Lorsque le champ magnétique passe sur le rotor 106 à travers les dents, une sensation d'entaille peut être perçue par l'utilisateur.
Le circuit de commande peut être configuré pour actionner la molette de défilement 104 pour continuer et/ou ajuster une vitesse de rotation de la molette de défilement 104 et/ou peut démarrer la rotation de la molette de défilement 104 à partir d'une position entièrement statique. Par exemple, pour démarrer la rotation de la molette de défilement 104 à partir d'une position statique, le circuit de commande peut appliquer une séquence d'impulsions très courtes de manière aléatoire qui attire ou repousse le rotor 106 pour générer un mouvement de rotation du rotor 106. Plus précisément, le champ magnétique n'est pas uniforme entre les dents du rotor 108 et les dents du stator 112 (notamment en raison des tolérances de fabrication) et il n'existe donc pas de position statique unique où les dents 108, 112 sont parfaitement alignées. Lorsque la magnétisation d'au moins un des aimants électro-permanents (EPM) change, la variation du champ magnétique crée une force d'attraction, ce qui entraîne la rotation de la molette de défilement 104.
Le circuit de commande peut utiliser la différence de phase entre les dents 108, 112 et la magnétisation d'un ou plusieurs aimants électro-permanents (EPM) 114 pour continuer et/ou ajuster une vitesse de rotation de la molette de défilement 104. Par exemple, si la différence de phase entre les dents 108, 112 et les événements de magnétisation des aimants électro-permanents (EPM) est contrôlée, la molette de défilement 104 peut être accélérée ou décélérée. Si la différence de phase (entre la position des dents alignées et l'impulsion de magnétisation/ré-magnétisation) est nulle, alors une vitesse de rotation régulière de la molette de défilement 104 peut être maintenue. Par exemple, comme le montre le graphique de la , le passage de roue libre au rochet (F->R) fait démarrer le rotor 106 en raison du couplage magnétique non uniforme, même à partir de la position statique.
Le passage de rochet à la roue libre (R->F) permet d'utiliser l'inertie de la roue et de tourner librement avant qu'une autre impulsion n'accélère ou ne ralentisse la molette de défilement 104.
Comme indiqué ci-dessus, le circuit de commande peut utiliser la commande vectorielle pour ajuster la synchronisation de la fourniture d'impulsions de courant à un ou plusieurs des aimants électro-permanents (EPM) 114 pour commander la rotation automatique de la molette de défilement 104. Par exemple, le plan de rotation (ou vecteur) de chaque aimant électro-permanent (EPM) 114 est la position angulaire, la vitesse angulaire et l'accélération réelles de l'aimant électro-permanent (EPM), tandis que le plan de commande est un autre vecteur. Le rôle du circuit de commande est d'assurer la convergence de ces deux vecteurs en minimisant l'erreur (la différence angulaire) entre les deux vecteurs.
Pour mettre en œuvre la commande motorisée de la molette de défilement 104, la position instantanée du rotor 106 et/ou de chaque aimant électro-permanent (EPM) 114 est observée à l'aide du capteur de position 118. Le mode de fonctionnement (accélération/décélération/vitesse constante) définit la phase entre le vecteur EPM de la position actuelle (provenant du capteur de position 118) et les impulsions d'actionnement. Les impulsions d'actionnement sont gérées avec précision. Par exemple, s'il y a 24 dents sur le rotor 106 et que la molette de défilement 104 tourne à 300 tr/min (ou 5 rotations/sec), il y a 5*24=120 positions/sec à résoudre. Chaque position doit avoir au moins 4 angles de phase (simplifié) : PI/2 pour l'accélération, -PI/2 pour la décélération, 0 pour la même vitesse de rotation et PI pour le freinage. Par conséquent, la résolution de phase doit être de 120*4=480 événements/seconde pour la molette de défilement 104 tournant à 300 tr/min. Même lorsque la molette de défilement 104 tourne à 1000 tr/min, la fréquence des événements est inférieure à 2 kHz ou 500 µs par événement. En deçà de 500 µs, il est important d'avoir deux cycles EPM consécutifs pour magnétiser dans une direction et remagnétiser dans la direction opposée l'aimant permanent 115.
La illustre un contrôleur de courant continu linéaire exemplaire (qui peut constituer tout ou partie du circuit de commande du stator 110) permettant de réguler le courant vers une ou plusieurs bobines de magnétisation d'un aimant électro-permanent. Le convertisseur numérique-analogique 302 peut être configuré pour recevoir un signal d'entrée du microcontrôleur 304 et convertir le signal d'entrée en un réglage de courant 306 qui est reçu par l'amplificateur d'erreur 308 où il est comparé à une quantité de courant 307 généré par le système. Le réglage de courant 306 est fourni pendant une durée suffisante pour fournir une quantité souhaitée d'énergie électrique. Dans certains modes de réalisation, le contrôleur numérique-analogique 302 peut être remplacé par un modulateur de largeur d'impulsion et une combinaison intégrateur-filtre qui génère le réglage de courant 306 à partir du signal d'entrée. Une différence entre le courant fourni à la bobine de magnétisation 307 et le réglage du courant 306 est amplifiée par l'amplificateur d'erreur 308 et ensuite utilisée pour commander au moins partiellement le fonctionnement des modules de contrôle numérique et d'orientation du courant 310. Les modules de contrôle numérique et d'orientation du courant 310 sont configurés pour recevoir des signaux d'entrée provenant du microcondensateur 304, puis commander le fonctionnement du transistor à jonction bipolaire (BJT) 312 sur la base des entrées provenant du microcontrôleur 304 et de l'amplificateur d'erreur 308. De cette façon, une quantité de courant reçue par la bobine de magnétisation 314 en provenance du condensateur réservoir 311 peut être contrôlée en fonction du réglage du courant 306. Le système de commande étant électronique, le contrôleur peut être configuré pour modifier le profil de résistance généré par un aimant électro-permanent associé en réponse aux entrées de l'utilisateur ou en réponse aux indices fournis par une application manipulée par le dispositif d'entrée utilisateur. Par exemple, la rotation de la commande d'entrée rotative pourrait être temporairement interrompue en actionnant la bobine de magnétisation 314. Dans certains modes de réalisation, chaque aimant électro-permanent (EPM) 114 du stator 110 peut comprendre un contrôleur de courant dédié, tandis que dans d'autres modes de réalisation, un ou plusieurs aimants électro-permanents (EPM) 114 peuvent partager un seul contrôleur de courant. Par exemple, le système d'entraînement peut être un entraînement triphasé, et chaque phase peut comprendre un circuit de commande dédié.
Les Figures 4A et 4B illustrent différentes configurations d'aimants électro-permanents (EPM) 114 qui peuvent être utilisées dans le stator 110. Par exemple, comme illustré dans la , le stator 110 peut comprendre un certain nombre d'aimants électro-permanents (EPM) 114 (représentés ici par trois, bien que n'importe quel nombre d'aimants électro-permanents (EPM) 114 peut être utilisé dans divers modes de réalisation) disposés à intervalles angulaires égaux autour du stator 110. Chaque aimant électro-permanent (EPM) 114 peut comprendre un aimant électro-permanent (EPM) réversible 114a, tel qu'un aimant AlNiCo, et un aimant permanent 114b, tel qu'un aimant en néodyme. Par exemple, l'aimant électro-permanent (EPM) réversible 114a peut avoir une coercivité inférieure à celle de l'aimant permanent 114b, de sorte qu'il est possible de sélectionner une impulsion de courant qui modifie le champ magnétique de l'aimant électro-permanent (EPM) réversible 114a sans affecter l'aimant permanent 114b. Des paires d'aimants 114a, 114b sont prévues à l'intérieur de bobines 116 respectives. Le couplage de l'aimant électro-permanent (EPM) réversible 114a et de l'aimant permanent 114b peut produire un couple de décrochage élevé, car les paires d'aimants peuvent soit produire un champ magnétique dans une direction (si les pôles sont alignés), soit ne produire aucun champ magnétique net (si les pôles sont opposés). Le couple maximal dépend de nombreux facteurs, notamment la construction de l'aimant électro-permanent (EPM) et sa courbe B-H, l'entrefer, la surface des guides de flux, la réluctance des guides de flux, etc.
La illustre un autre mode de réalisation d'une configuration des aimants électro-permanents (EPM) à l'intérieur du stator 110. Par exemple, le stator 110 peut comprendre un certain nombre d'aimants électro-permanents (EPM) 114 (représentés ici par trois aimants disposés dans une configuration triangulaire, bien que n'importe quel nombre d'aimants électro-permanents (EPM) 114 peut être utilisé dans divers modes de réalisation) disposés à intervalles angulaires égaux autour du stator 110. Chaque aimant électro-permanent (EPM) 114 peut comprendre un aimant électro-permanent (EPM) réversible 114c, tel qu'un aimant AlNiCo, sans la présence d'aimants permanents. Chaque aimant électro-permanent (EPM) 114c peut être prévu à l'intérieur d'une bobine 116 respective. L'utilisation des seuls aimants électro-permanents (EPM) réversibles 114c peut produire un couple de décrochage inférieur, mais peut engendrer des vitesses supérieures de la molette de défilement. Par exemple, en utilisant uniquement des aimants électro-permanents (EPM) 114c, chaque aimant électro-permanent (EPM) 114c peut être magnétisé sur toute la plage de polarité, ce qui permet aux pôles d'un ou plusieurs des aimants électro-permanents (EPM) 114c d'être réversibles pendant une seule rotation. Par exemple, avec trois aimants électro-permanents (EPM) 114c, en une seule rotation, six pôles peuvent être utilisés (chaque pôle de chaque aimant) pour entraîner une rotation plus rapide du rotor 106.
La vitesse maximale de pointe (par exemple, tr/min) peut être calculée comme 60/(3 phases * T actionnement * N dents). Par exemple, pour un rotor 106 ayant 24 dents 108 et un temps d'actionnement de 1 ms, la vitesse maximale = 833 tr/min.
Dans certains modes de réalisation, la vitesse maximale de la molette de défilement 104 peut être d'au moins 2400 tr/min. Le couple maximal disponible peut être d'au moins 10 mNm et le couple de décrochage minimal peut être de 20 mNm.
Les aimants électro-permanents (EPM) 114 peuvent être disposés à l'intérieur du stator 110 dans une configuration en étoile (par exemple, avec les axes longitudinaux des aimants électro-permanents (EPM) 114 orientés radialement) comme illustré dans les figures 4A et 4B, ou peuvent être disposés dans une configuration triangulaire (par exemple, avec les axes longitudinaux des aimants électro-permanents (EPM) 114 orthogonaux aux lignes radiales) comme illustré dans les figures 4C et 4D.
Dans certains modes de réalisation, d'autres moteurs peuvent être utilisés pour entraîner la rotation de la molette de défilement 104. Par exemple, comme illustré dans la , un moteur à courant continu sans balais 500 peut être utilisé pour faire tourner le rotor 506. Le rotor 506 peut comprendre un certain nombre d'aimants permanents et le stator 510 comprend un certain nombre de bobines 516. Le moteur 500 peut être de type in-runner ou out-runner (par exemple, le rotor 506 prévu à l'extérieur ou à l'intérieur). Le diamètre extérieur de la molette de défilement 104 (par exemple, l'interface avec le doigt de l'utilisateur) doit toujours être relié mécaniquement au rotor 506. Le circuit de commande peut générer un courant dans les bobines du stator 516, et donc générer un champ magnétique. En commandant séquentiellement les bobines 516, un champ magnétique rotatif est généré qui peut provoquer une rotation correspondante du rotor 506 en raison de l'attraction et de la répulsion exercées simultanément par le champ magnétique rotatif. Le courant peut aller dans les deux sens, ce qui peut générer 2 pôles magnétiques (par exemple, Nord ou Sud) à l'aide de la même bobine 516. Le circuit de commande peut être conçu pour générer un courant dans chaque bobine 516 avec une synchronisation, une direction et une intensité correctes de sorte que le rotor 506 tourne avec une vitesse, une direction et un couple souhaités. Le nombre de bobines 516 et d'aimants permanents du rotor peut être adapté selon les besoins. Un plus grand nombre de bobines 516/aimant permanent de rotor peut permettre au rotor 506 de tourner constamment et d'avoir un couple régulier sur une rotation complète. Une architecture de système du moteur 500 est illustrée dans la .
Quelques avantages de l'utilisation du moteur 500 sont 1) une taille réduite du moteur, 2) une construction mécanique simple qui est facile à entretenir, 3) un haut niveau de fiabilité (en raison de l'absence de balais) même à des vitesses de fonctionnement élevées, 4) un rendement élevé du moteur (pertes presque nulles sur le rotor 506), 5) un rapport couple-poids élevé (par exemple, une densité de couple), 6) la capacité de contrôler précisément le couple et la vitesse, 7) une réponse dynamique rapide et 8) une production de couple régulière.
Comme l'illustrent les figures 7A et 7B, un moteur à entrefer plat 700 ayant un champ magnétique axial et un entrefer axial peut être utilisé pour entraîner la rotation de la molette de défilement 104. Par exemple, un rotor 706 peut être formé d'un matériau non magnétique (par exemple, PCB) avec des conducteurs en cuivre 720. Le rotor 706 peut être situé entre deux disques minces de stator 710 contenant des aimants permanents 715. Les aimants 715 peuvent être disposés avec les pôles nord et sud alternés de façon à ce que les champs magnétiques entre les paires adjacentes d'aimants 715 s'opposent l'un à l'autre. Sur le rotor 706, le courant circule dans les conducteurs en cuivre 720 radialement à partir du centre du moteur 700 vers sa périphérie et inversement, ce qui crée une force perpendiculaire (force de Lorentz). Le courant est commuté dans chaque fil imprimé /conducteurs 720 au moyen d'une connexion physique sur les commutateurs 722. Le variateur génère un modèle de courant (par exemple PWM) qui ira au fil conducteur en cuivre 720 sur le rotor 706 par le biais d'un ensemble de balais (non représentés). Ce courant peut aller dans les deux sens pour changer le sens de rotation. Une architecture de système du moteur 700 est illustrée dans la .
L'utilisation d'un moteur à entrefer plat peut permettre un faible encombrement du moteur du rotor/de la molette de défilement. En outre, le rotor 706 n'a pas besoin d'inclure de fer, ce qui permet d'éviter toute force de denture (« cogging ») sur le système qui pourrait perturber le mouvement régulier de la molette de défilement 104.
En motorisant la molette de défilement 104, plusieurs fonctions peuvent être activées. Par exemple, la molette de défilement 104 peut fonctionner dans une configuration de roue libre infinie dans laquelle la molette de défilement 104 continue à tourner à une vitesse constante ou variable jusqu'à ce que la fin du document soit atteinte. Par exemple, le capteur de position 118 peut détecter une entrée d'utilisateur, telle qu'un geste rapide du doigt ou une autre rotation de la molette de défilement 104 par l'utilisateur. En fonction de l'entrée d'utilisateur, le circuit de commande peut délivrer une ou plusieurs impulsions de courant à un ou plusieurs aimants électro-permanents (EPM) 114 du stator 110 pour entraîner la rotation de la molette de défilement 104 sans autre intervention de l'utilisateur. Dans certains modes de réalisation, le courant peut être appliqué de telle sorte que la vitesse motorisée de la molette de défilement peut s'adapter ou correspondre sensiblement à la vitesse de l'entrée d'utilisateur. Dans d'autres modes de réalisation, le courant peut être appliqué de telle sorte que la vitesse motorisée de la molette de défilement peut être inférieure ou supérieure à la vitesse de l'entrée d'utilisateur. Par exemple, lors de la réception de l'entrée d'utilisateur, le circuit de commande peut appliquer à un ou plusieurs des aimants électro-permanents (EPM) 114 un courant qui amène le rotor 106 et la molette de défilement 104 à accélérer et/ou décélérer à une vitesse souhaitée par rapport à la vitesse de l'entrée d'utilisateur.
Dans certains modes de réalisation, un certain nombre de plages de vitesse de la molette de défilement peuvent être définies, chaque plage de vitesse de la molette de défilement étant associée à une vitesse d'entraînement unique. Lors de la détection de la vitesse de l'entrée d'utilisateur, le circuit de commande peut déterminer dans quelle plage se situe la vitesse de l'entrée d'utilisateur. Sur la base de la plage de vitesses de la molette de défilement identifiée, le circuit de commande peut délivrer une ou plusieurs impulsions de courant à un ou plusieurs des aimants électro-permanents (EPM) 114 du stator 110 pour entraîner la rotation de la molette de défilement 104 à la vitesse d'entraînement associée à la plage de vitesses de la molette de défilement identifiée.
Dans certains cas, le circuit de commande peut déterminer un contexte associé à l'entrée de l'utilisateur sur la base d'une ou plusieurs mesures de capteurs. Par exemple, sur la base de la vitesse de rotation de l'entrée d'utilisateur, d'une vitesse et/ou d'une force dans une direction z (par exemple, une direction verticale) et/ou d'une autre mesure provenant d'un ou plusieurs capteurs (qui peuvent inclure le capteur de position 118 et/ou d'autres capteurs), le circuit de commande peut déterminer si l'utilisateur veut faire défiler jusqu'au bas du document/de la page ou s'il veut faire défiler en partie vers le bas du document/de la page. En fonction du contexte déterminé de l'entrée d'utilisateur, le courant peut être appliqué pour générer une rotation motorisée de la molette de défilement 104 qui correspond au contexte.
Lorsque la fin du document, de la page web et/ou d'un autre écran est atteinte, le stator 110 peut délivrer des impulsions qui provoquent le freinage du rotor 106. Par exemple, un logiciel peut avertir le circuit de commande qu'une partie inférieure (ou une autre position d'arrêt de défilement) de l'écran a été atteinte. À ce stade, le circuit de commande peut appliquer un courant à un ou plusieurs des aimants électro-permanents (EPM) pour freiner la molette de défilement 104 à l'endroit souhaité.
Bien que les cas d'utilisation décrits ci-dessus soient principalement décrits dans le contexte du stator 110 entraîné par les aimants électro-permanents (EPM), il sera apprécié qu'une fonctionnalité similaire puisse être réalisée avec d'autres systèmes de moteur, y compris, mais sans s'y limiter, le moteur à courant continu sans balais 500 et le moteur à entrefer plat 700 décrits dans le présent document.
Il convient de noter que les systèmes et les dispositifs discutés ci-dessus ne sont que des exemples. Il faut souligner que divers modes de réalisation peuvent omettre, remplacer ou ajouter diverses procédures ou composants, selon le cas. De même, les caractéristiques décrites en ce qui concerne certains modes de réalisation peuvent être combinées dans divers autres modes de réalisation. Différents aspects et éléments des modes de réalisation peuvent être combinés de manière similaire. En outre, il convient de souligner que la technologie évolue et que, par conséquent, de nombreux éléments sont des exemples et ne doivent pas être interprétés comme limitant la portée de l'invention.
Des détails spécifiques sont donnés dans la description pour permettre une compréhension approfondie des modes de réalisation. Toutefois, une personne ayant une compétence ordinaire dans l'art comprendra que les modes de réalisation peuvent être mis en pratique sans ces détails spécifiques. Par exemple, des structures et des techniques bien connues ont été présentées sans détails inutiles afin de ne pas obscurcir les modes de réalisation. Cette description fournit uniquement des exemples de réalisation et n'a pas pour but de limiter la portée, l'applicabilité ou la configuration de l'invention. Au contraire, la description qui précède des modes de réalisation fournira à l'homme du métier une description permettant de mettre en œuvre des modes de réalisation de l'invention. Diverses modifications peuvent être apportées à la fonction et à la disposition des éléments sans s'écarter de l'esprit et de la portée de l'invention.
De même, les mots « comprennent », « comprenant », « contient », « contenant », « incluent », « y compris » et « inclut », lorsqu'ils sont utilisés dans cette spécification et dans les revendications suivantes, visent à indiquer la présence de caractéristiques, d'entiers, de composants ou d'étapes indiqués, mais ils n'excluent pas la présence ou l'addition d'une ou plusieurs autres caractéristiques, entiers, composants, étapes, actes ou groupes.
Sauf définition contraire, tous les termes techniques et scientifiques utilisés dans le présent document ont la même signification que celle qui leur est communément ou conventionnellement attribuée. Dans le présent document, les articles « un » et « une » font référence à un ou plusieurs (c'est-à-dire au moins un) objets grammaticaux de l'article. À titre d'exemple, « un élément » désigne un élément ou plus d'un élément. Les termes « environ » et/ou « approximativement », tels qu'ils sont utilisés dans le présent document en référence à une valeur mesurable telle qu'une quantité, une durée temporelle et autres, englobent des variations de ±20% ou ±10%, ±5% ou +0,1% par rapport à la valeur spécifiée, dans la mesure où ces variations sont appropriées dans le contexte des systèmes, dispositifs, circuits, méthodes et autres mises en œuvre décrites dans le présent document. Le terme « sensiblement », tel qu'il est utilisé dans le présent document en référence à une valeur mesurable telle qu'une quantité, une durée temporelle, un attribut physique (tels que la fréquence) et autres, englobe également des variations de ±20% ou ±10%, ±5% ou +0,1% par rapport à la valeur spécifiée, dans la mesure où ces variations sont appropriées dans le contexte des systèmes, dispositifs, circuits, méthodes et autres mises en œuvre décrites dans le présent document.
Lorsqu'une plage de valeurs est fournie, il est entendu que chaque valeur intermédiaire, jusqu'à la plus petite fraction de l'unité de la limite inférieure, à moins que le contexte n'indique clairement le contraire, entre les limites supérieure et inférieure de cette plage, est également spécifiquement divulguée. Toute plage plus étroite entre des valeurs indiquées ou des valeurs intermédiaires non indiquées dans une plage indiquée et toute autre valeur indiquée ou intermédiaire dans cette plage indiquée est englobée. Les limites supérieures et inférieures de ces plages plus petites peuvent être incluses ou exclues indépendamment de la plage, et chaque plage dans laquelle l'une ou l'autre des limites, aucune ou les deux limites sont incluses dans les plages plus petites est également englobée dans la technologie, sous réserve de toute limite spécifiquement exclue dans la plage indiquée. Lorsque la plage indiquée comprend l'une des limites ou les deux, les plages excluant l'une ou l'autre de ces limites ou les deux sont également incluses.
Tel qu'utilisé dans le présent document, y compris dans les revendications, le terme « et » dans une liste d'éléments précédés de l'expression « au moins un des » ou « un ou plusieurs des » indique que toute combinaison des éléments énumérés peut être utilisée. Par exemple, une liste de « au moins un élément parmi A, B et C » comprend l'une quelconque des combinaisons A ou B ou C ou AB ou AC ou BC et/ou ABC (c'est-à-dire A et B et C). En outre, dans la mesure où plus d'une occurrence ou utilisation des éléments A, B ou C est possible, les utilisations multiples de A, B et/ou C peuvent faire partie des combinaisons envisagées. Par exemple, une liste de « au moins un élément parmi A, B et C » peut également inclure AA, AAB, AAA, BB, etc.
Claims (15)
- Un dispositif périphérique, comprenant :
un corps ;
une molette de défilement couplée de façon rotative avec le corps, la molette de défilement comprenant un rotor ferromagnétique, dans lequel :
le rotor ferromagnétique est généralement annulaire et définit un intérieur ouvert ; et
le rotor ferromagnétique définit une première pluralité de dents disposées autour d'une périphérie de l'intérieur ouvert ;
un stator disposé dans l'intérieur ouvert du rotor ferromagnétique, le stator définissant une seconde pluralité de dents qui sont au moins sensiblement alignables avec la première pluralité de dents, dans lequel le stator comprend au moins un aimant permanent et une pluralité d'aimants électro-permanents, dans lequel chacun de la pluralité d'aimants électro-permanents est disposé à l'intérieur d'une bobine conductrice ;
un capteur de position qui est configuré pour détecter une position angulaire du rotor ferromagnétique ; et
un circuit de commande qui est configuré pour :
délivrer une ou plusieurs impulsions de courant à la pluralité d'aimants électro-permanents du stator pour modifier un champ magnétique présenté entre la première pluralité de dents du rotor et la seconde pluralité de dents du rotor, générant ainsi un champ magnétique net attractif ou répulsif pour faire tourner le rotor et la molette de défilement par rapport au corps. - Le dispositif périphérique selon la revendication 1, dans lequel :
le circuit de commande est configuré pour :
déterminer une vitesse de la molette de défilement à partir d'une entrée utilisateur sur la base d'une pluralité de mesures provenant du capteur de position ; et
délivrer une ou plusieurs impulsions de courant à la pluralité d'aimants électro-permanents du stator pour entraîner la rotation de la molette de défilement à la vitesse respective. - Le dispositif périphérique selon la revendication 2, dans lequel :
le circuit de commande est configuré pour :
recevoir un signal indiquant qu'une fin d'écran a été atteinte ; et
ajuster l'envoi d'une ou plusieurs impulsions de courant à la pluralité d'aimants électro-permanents du stator pour arrêter la rotation de la molette de défilement. - Le dispositif périphérique selon la revendication 1, dans lequel :
le circuit de commande est configuré pour :
déterminer une première vitesse de la molette de défilement à partir d'une entrée utilisateur sur la base d'une pluralité de mesures provenant du capteur de position ; et
délivrer une ou plusieurs impulsions de courant à la pluralité d'aimants électro-permanents du stator pour entraîner la rotation de la molette de défilement à une seconde vitesse qui est différente de la première vitesse. - Le dispositif périphérique selon la revendication 1, dans lequel :
le circuit de commande est configuré pour :
déterminer une première vitesse de la molette de défilement à partir d'une entrée utilisateur sur la base d'une pluralité de mesures provenant du capteur de position ;
identifier une plage de vitesses de la molette de défilement d'une pluralité de plages de vitesses de la molette de défilement dans lesquelles la première vitesse se situe, dans laquelle chacune de la pluralité de plages de vitesses de la molette de défilement est associée à une vitesse d'entraînement unique ;
délivrer une ou plusieurs impulsions de courant à la pluralité d'aimants électro-permanents du stator pour entraîner la rotation de la molette de défilement à la vitesse d'entraînement associée à la plage de vitesses de la molette de défilement identifiée. - Le dispositif périphérique selon la revendication 1, dans lequel :
le capteur de position a une fréquence d'échantillonnage d'au moins 10 kHz. - Le dispositif périphérique selon la revendication 1, dans lequel :
la pluralité d'aimants électro-permanents comprend trois aimants électro-permanents disposés selon une configuration triangulaire. - Le dispositif périphérique selon la revendication 1, dans lequel :
chacun de la pluralité d'aimants électro-permanents est couplé à un aimant permanent respectif qui est disposé à l'intérieur de la bobine conductrice respective. - Un dispositif périphérique d'ordinateur comprenant :
un corps ;
une molette de défilement couplée au corps ;
un moteur électrique comprenant au moins deux parties, dans lequel :
une première partie du moteur électrique est couplée à la molette de défilement ;
une seconde partie du moteur électrique est couplée au corps ; et
le moteur électrique est configuré pour entraîner la rotation de la molette de défilement. - Le dispositif périphérique d'ordinateur selon la revendication 9, dans lequel :
le moteur électrique est en outre configuré pour entraîner la rotation de la molette de défilement à une vitesse constante qui est proportionnelle à une entrée de rotation externe appliquée à la molette de défilement. - Le dispositif périphérique d'ordinateur selon la revendication 9, dans lequel :
le moteur électrique est en outre configuré pour entraîner la rotation de la molette de défilement à une vitesse constante qui est supérieure à une entrée de rotation externe appliquée à la molette de défilement. - Le dispositif périphérique d'ordinateur selon la revendication 9, dans lequel :
le moteur électrique est en outre configuré pour entraîner la rotation de la molette de défilement à une vitesse constante qui est inférieure à une entrée de rotation externe appliquée à la molette de défilement. - Le dispositif périphérique d'ordinateur selon la revendication 9, dans lequel :
le moteur électrique est en outre configuré pour accélérer la vitesse de rotation de la molette de défilement par rapport à la vitesse d'une entrée de rotation externe appliquée à la molette de défilement. - Le dispositif périphérique d'ordinateur selon la revendication 9, dans lequel :
le moteur électrique est en outre configuré pour décélérer la vitesse de rotation de la molette de défilement par rapport à la vitesse d'une entrée de rotation externe appliquée à la molette de défilement. - Le dispositif périphérique d'ordinateur selon la revendication 9, dans lequel :
le dispositif périphérique d'ordinateur est en communication de données avec un dispositif hôte ; et
le moteur électrique est en outre configuré pour contrôler la vitesse de rotation de la molette de défilement sur la base, au moins en partie, d'un événement se produisant sur le dispositif hôte et des données liées à l'événement qui sont communiquées au dispositif périphérique d'ordinateur.
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2024
- 2024-02-29 US US18/592,245 patent/US20240201801A1/en active Pending
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