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一种电磁 泵

阅读：1发布：2020-06-28

专利汇可以提供一种电磁泵专利检索，专利查询，专利分析的服务。并且一种个人使用的流体装置，使用时形式，即形状有多种变化，用户可选择单独或组合的多种变形，正常使用时动态振动可同时和交替控制，包括能插入、取出、旋转以及可手动或远程启用的多种可变功能特征。根据本发明的实施例，通过使用流体和电磁泵 / 阀门可进行局部和整体的变形，其中流体的使用应确保流体压力可使装置内的元件移动或装置内的元件膨胀/缩小。，下面是一种电磁泵专利的具体信息内容。

权利要求

1.一种电磁泵，其特征在于，包括：
由至少一个第一磁性材料形成的活塞，该活塞具有第一长度和第一预设横向尺寸；
由第一预设材料形成的线圈架磁芯，该线圈架磁芯具有第二长度及具有第二预设横向尺寸的第一内孔，且该线圈架磁芯被由第二预设材料形成且具有预设直径的第一电线圈所围绕；
设置在线圈架磁芯两端的第一和第二组件，其中每个组件包括依次远离线圈架磁芯设置的以下元件：
厚度等于第一厚度的内垫圈，该内垫圈包括第三预设横向尺寸的第二内孔，该内垫圈由第三预设材料形成，该第三预设材料具有铁磁性或顺磁性，该内垫圈在其表面上具有朝向该线圈架磁芯设置的凸起，该凸起具有第三长度和具有第三预设横向尺寸的第三内孔；
由第二磁性材料形成且厚度等于第二厚度的磁体，该磁体具有第四预设横向尺寸的第四内孔；
由第四预设材料形成且厚度等于第二厚度的磁铁壳，该磁铁壳具有第五预设横向尺寸的第五内孔，从而使该磁体被安装在该磁铁壳内；及
厚度等于第三厚度的外垫圈，该外垫圈具有第六预设横向尺寸的第六内孔且该外垫圈由第五预设材料形成；和
所述第一电线圈；和
由第六预设材料形成的主体套筒，具有以下元件：
中心孔，该中心孔具有相对于活塞的第一预设横向尺寸的预设公差，
外轮廓，该外轮廓由该线圈架磁芯的第二长度和第一内孔的第二预设横向尺寸居中限定，该外轮廓再在该第一和第二组件的各方向上分别沿以下方向轴向顺序远离：
在该内垫圈上的该凸起的该第三内孔的第三预设横向尺寸和该凸起的第三长度；
该内垫圈的第二内孔的第三预设横向尺寸以及该内垫圈的第一厚度；
该磁体的第二厚度和第四内孔的第四预设横向尺寸；
该外垫圈的第三厚度和第六内孔的第六预设横向尺寸；及
在该主体套筒的两端具有第四厚度的挡板，该挡板抵靠外垫圈的外表面，使第一和第二组件以及线圈架磁芯的元件保持彼此物理接触。
2.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中，每个内垫圈的凸起的外径向表面上的轮廓与线圈架磁芯的第一内孔的每端上的对应轮廓对准，从而第一和第二组件的每一个中的电磁泵内的磁场轮廓通过一对内垫圈及其相对于线圈架磁芯的第一内孔的自动调准来对准。
3.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中，主体套筒通过注射成型工艺形成，且在线圈架磁芯以及第一和第二组件均已组装在组装工具中时形成。
4.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，进一步包括至少以下一项：
设置在每个内垫圈和线圈架磁芯之间的隔离垫圈，该隔离垫圈具有第七内孔，第七内孔由内垫圈的第二内孔的第三预设横向尺寸和在内垫圈的表面上的凸起的宽度限定；及线圈架壳，从而该电线圈可位于线圈架磁芯和线圈架壳之间。
5.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中，活塞内形成有一个或多个槽，以便阻止径向涡流、环形涡流、电流、径向磁场和环磁场中的至少一个。
6.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，进一步包括，
设置在该电磁泵的一端的阀组件，该阀组件包括附接到主体套筒的挡板以及外垫圈、入口止回阀和出口止回阀中至少一个的壳体，从而电磁泵可在活塞的两个行程上泵送。
7.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中，活塞、内垫圈、磁铁壳和外垫圈均在几何形状上为圆形和/或外部横向尺寸相等。
8.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中
所述活塞具有直径相对于所述活塞的端部减小的中心主体，该中心主体具有预设横向尺寸和大于第三厚度的第一预设长度；及
所述活塞的第一长度使得活塞相对于线圈架磁芯居中定位时，活塞的端部经过磁体的外表面；及
活塞的外周和线圈架磁芯的第一内孔之间的间隙低于预设值，从而对于活塞的小行程长度，零电流磁阻力相对于活塞位移为近似线性，而对于大行程长度，小行程区域外的零电流磁阻力会振荡并大幅增加，从而活塞可受到磁力拉回电磁泵的中心。
9.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中，利用预设电流分布激活线圈，以产生力与位置曲线，该力与位置曲线将由活塞施加的能量重新分配到行程的中心，并使力在行程末端处为负，从而活塞可通过流体压力和由电磁泵的磁性施加的零电流磁阻力减速。
10.根据权利要求9所述的电磁泵，其特征在于，其中，电磁泵的振荡频率由整个活塞行程供给的力确定；及
将零电流磁阻力调到特定值，以最小电流达到期望的工作谐振频率。
11.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中，通过设定零电流磁阻力与活塞位移在预设的行程长度上初始时为近似线性，可使活塞从电磁泵的两端磁性弹开，但接着为了增加行程长度超过小行程长度，零电流磁阻初始时振荡并使信号反向，而随后大幅增加，从而活塞可受到磁力推回电磁泵的中心。
12.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中，活塞还包括以下元件中的至少一个：
由第七预设材料制成的异型端盖；
直径相对于该活塞的每个端部减小的中心主体以及由第八预设材料形成且围绕该中心主体设置、直径与该活塞的端部直径相同的填料器；
直径相对于该活塞的每个端部减小的中心主体，其中活塞被嵌入第九预设材料，该活塞具有等于第一预设横向尺寸的外径。
13.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中，主体套筒的内孔镀覆了低摩擦材料。
14.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中，活塞还包括润滑通道；及线圈架磁芯和主体套筒还包括润滑路径，以使润滑剂通过润滑路径供给到活塞的外表面。
15.根据权利要求1所述的电磁泵，其特征在于，其中，至少以下一项：
活塞和主体套筒具有设于其间预设位置的滚珠滚道，该滚珠滚道的预设长度根据电磁泵工作时活塞的行程长度来设定；
活塞和主体套筒具有沿活塞的长度设于其间预设位置的预定数量的滚珠轴承；
活塞和主体套筒具有沿活塞的长度设于其间预设位置的预设数量的滚珠轴承，该滚珠轴承的形成材料选自单一塑料、多种塑料、陶瓷、无机物和玻璃；
主体套筒的内孔包括相对于活塞最大行程设置在两端的筒端挡板，从而在活塞的每个全长行程上，泵送的流体可在活塞和筒端挡板之间压缩，以便将流体引导到活塞的外表面和主体套筒的内表面。
16.根据权利要求1所述的电磁泵，进一步包括至少以下一项：
第二电线圈；和
连接到所述第一电线圈的控制器，该控制器向电线圈提供脉冲宽度调制的控制信号。
17.一种电磁泵，其特征在于，包括：
由至少一个第一磁性材料形成的活塞，该活塞具有预设长度和第一预设横向尺寸；
由第一预设材料形成的线圈架壳，该线圈架壳具有第一长度的内壳且可限定具有第二预设横向尺寸和预设厚度的中心孔，由具有预设直径的且由第二预设材料形成的第一电线圈缠绕在该线圈架壳上；
设置在线圈架壳两端的第一和第二组件，其中每个组件包括依次远离线圈架壳设置且彼此物理接触的以下元件：
由具有第一厚度且由第二磁性材料形成的磁体，该磁体内孔的第三预设横向尺寸等于或大于第二预设横向尺寸；
由第三预设材料形成的外垫圈，该外垫圈具有第四预设横向尺寸、沿内孔的第二长度的内孔；及
由第四预设材料形成的主体套筒，该主体套筒具有内孔，该内孔具有相对于第一预设横向尺寸的活塞的预设公差，以线圈架壳的第一长度和线圈架壳的中心孔的第二预设横向尺寸居中限定，再在各方向上以磁体的第一厚度以及外垫圈内孔的第二长度和第四预设横向尺寸依次远离的外轮廓。
18.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，磁体由设置在该磁体和主体套筒之间的磁体支撑件支撑，其中该磁体支撑件由第五预设材料形成且具有所述第三预设横向尺寸的外部尺寸。
19.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，主体套筒通过注射成型工艺形成，且在线圈架壳以及第一和第二组件均已组装在一起时形成。
20.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，活塞内形成有一个或多个槽，以便阻止径向涡流、环形涡流、电流、径向磁场和环磁场中的至少一个。
21.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，进一步包括至少以下一项：
设置在每个磁体和线圈架磁芯之间的隔离垫圈，该隔离垫圈具有第七内孔，第七内孔由内垫圈的第三预设横向尺寸和在内垫圈的表面上的凸起的宽度限定；及线圈架壳，从而所述第一电线圈可位于线圈架磁芯和线圈架壳之间。
22.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，进一步包括
设置在该电磁泵的一端的阀组件，该阀组件包括附接到主体套筒的挡板以及外垫圈、入口止回阀和出口止回阀中至少一个的壳体，从而电磁泵可在活塞的两个行程上泵送。
23.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，活塞、内垫圈、磁铁壳和外垫圈均在几何形状上为圆形和/或外部横向尺寸相等。
24.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，所述活塞具有：
直径相对于端部减小的中心部分，该端部具有预设横向尺寸和大于第三厚度的第一预设长度；及
具有预设长度，从而活塞的端部可经过磁体；及
活塞的外周和磁体的内孔之间的间隙低于预设值，从而对于活塞的小行程长度，零电流磁阻力相对于活塞位移为近似线性，而对于大行程长度，小行程区域外的零电流磁阻力会振荡并大幅增加，从而活塞可受到磁力拉回电磁泵的中心。
25.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，利用预设电流分布激活线圈，以产生力与位置曲线，该力与位置曲线将由活塞施加的能量重新分配到行程的中心，并使力在行程末端处为负，从而活塞可通过流体压力和由电磁泵的磁性施加的零电流磁阻力减速。
26.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，电磁泵的振荡频率由整个活塞行程供给的力确定；及
将零电流磁阻力调到特定值，以最小电流达到期望的谐振频率。
27.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，活塞还包括以下元件中的至少一个：
由第六预设材料制成的异型端盖；
直径相对于活塞端部减小的中心部分以及围绕该中心部分设置、直径与活塞端部直径相同的第七预设材料的填料器；
直径相对于活塞端部减小的中心部分，活塞嵌入有第八预设材料且具有第一预设横向尺寸。
28.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，主体套筒的内孔镀覆了低摩擦材料。
29.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，活塞还包括润滑通道；
线圈架壳和主体套筒还包括允许润滑剂通过润滑路径供给到主体套筒的内孔的外表面的润滑路径，主体套筒的内孔镀覆有低摩擦材料。
30.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，其中，至少以下一项：
活塞和主体套筒具有设于其间预设位置的滚珠滚道，该滚珠滚道的预设长度根据电磁泵工作时活塞的行程长度来设定；
活塞和主体套筒具有沿活塞的长度设于其间预设位置的预定数量的滚珠轴承；
活塞和主体套筒具有沿活塞的长度设于其间预设位置、预设数量的滚珠轴承，该滚珠轴承的形成材料选自单一塑料、多种塑料、陶瓷、无机物和玻璃；
主体套筒的内孔包括相对于活塞最大行程设置在两端的筒端挡板，从而在活塞的每个全长行程上，泵送的流体可在活塞和筒端挡板之间压缩，以便将流体引导到活塞的外表面和主体套筒的内表面。
31.根据权利要求17所述的电磁泵，其特征在于，进一步包括以下至少一项：
第二电线圈；和
连接到所述第一电线圈的控制器，该控制器向电线圈提供脉冲宽度调制的控制信号。

说明书全文

一种电磁泵

[0001] 本案是以申请日为2013-09-26，申请号为201380058706.7，名称为“流体方法和装置”的发明专利为母案而进行的分案申请。

[0002] 相关申请文件的交叉引用

[0003] 本专利申请要求2012年9月26日提交的61/705,809题为“流体驱动成人装置的方法和装置”的优先权。

技术领域

[0004] 本发明涉及流体装置，尤其涉及电磁驱动泵、阀门和开关。

背景技术

[0005] 现有技术中所描述的流体装置是通过线性和/或旋转电机产生机械作用以达到所需的身体刺激。但实际上，也可使用流体实现所需的动作和压力，其中，通过使用流体并控制流体压力，使结构内的元件移动或膨胀/收缩。但迄今为止，流体仅限制在使用装置时作为润滑油或胶使用，以减少长时间使用装置或使用装置的用户的自然润滑较低时造成的摩擦和随后的疼痛/不适。在现有技术中，此类润滑装置包括但不限于：编号为6,749,557和7,534,203的美国专利以及编号为2004/0,034,315和2004/0,127,766的美国专利申请案。

[0006] 对于使用上述现有技术中装置的用户来说，上述装置在提供增强的功能性、使用时的动态装置适用性以及用户专用配置(例如)等方面，仍有诸多限制和缺点。

[0007] 如上所述，目前已开发出的流体用于装置的商业应用主要限制在装置使用过程中释放润滑剂，尽管多个现有技术提到了使用流体，包括如：标题为“治疗仪”、编号为3,910,262的美国专利，Stoughton；编号为4,407,275的美国专利，Schroeder；编号为5,690,603和
7,998,057的美国专利，Kain；编号为2003/0,073,881的美国专利申请案，Levy；编号为
2006/0,041,210的美国专利申请案，Regey；编号为7,534,203的美国专利，Gil；编号为
2005/0,049,453和2005/0,234,292的美国专利，Faulkner。

[0008] 其中，Faulkner设计的装置具有振动和/或使装置内元件有节奏变形的发明。Faulkner设计的液压驱动器可将工作流体移入和移出装置，从而有序而重复地对装置内的弹性元件进行充气和放气操作。Faulkner设计的简单液压驱动器，如液缸，通过固定在旋转轴上的偏心轮移动，进而注入或移出工作流体，使变形和流动形成正弦波形。设计中还包括采用凸轮的更复杂的液压驱动器或电脑控制的驱动器，其中形成的循环变形不再是简单的正弦波形。Faulkner设计的优选实施例包括一个语音线圈驱动器，其包括直接连接在活塞轴上的螺线管类线圈，其中活塞进一步依序连接在弹簧上，弹簧用于提供基本水平的压力。
这样，在线圈上施加低频交流电，进而驱动了轴的运转，然后驱动活塞使工作流体出入活塞，最终移动弹性刺激器。Faulkner设计的第二个浸液驱动器，如电圈驱动膜或压电晶体，用于从主活塞为基础的液压振荡器向低频循环压力振动施加更高频的压力振动。Faulkner的设计包括使装置的一个或多个元件通过循环的第一个液压振荡器进行循环运动，并通过第二个浸液液压振荡器施用振动的元件。

[0009] 因此，对于该领域的技术人员来说，显而易见的是，Faulkner、Gil、Kain、Levy、Schroeder和Stoughton设计的液压驱动装置并没有提供上述所需的优异功能，含电机的传统机械触发的已知装置中没有这些功能。进一步地，对于可能作为液压装置一部分而采用的流体泵，现有技术中当然有多种泵的设计。迄今为止，尽管现有技术针对流体装置和已知泵已有流体构想，但仍未开发出上述液压装置并应用于商业市场。这可能是由于流体泵体积大、效率低，且无法在此类装置所需的模式下运行，例如低频、持续时间可变，且对于具有初级泵功能的泵，脉动运行以便进行尺寸调节，或例如，对于具有二次泵功能的泵，高频运行以便进行振动和其他类型的运动/刺激。例如，传统的旋转泵在较低的每分钟转动次数(rpm)下的压力较低，电机、独立泵及多个移动部件的结构复杂，且相对较大、昂贵，甚至具有较小的叶轮，从小叶轮流出的有效流量低。

[0010] 在现有技术中，例如，电子机械驱动器，针对图11至图17中发明所述的实施例，可向下述装置提供其他泵，但仍存在其他限制和缺点。例如，与改进了流体泵吸技术兼容的所谓的语音线圈线性振动电机，相对于螺线管闭合力，并不会产生强力，但能增大随距离变化的力的线性度。示例包括磁性沿着电机轴线的长线圈-短隙，以及磁性垂直于电机轴线的短线圈电机。可提供比语音线圈电机更大力的螺线管针对长行程活塞上施加的力不够稳定，一般是几厘米，因此使用了恒定力螺线管，其行程短，在线圈、柱塞的主体和横截面的形状复杂程度有所增加。在现有技术中，基于驱动器螺线管的示例包括，Magnetic Innovations公司的FFA和MMA系列驱动器(www.magneticinnovations.com)。但此类驱动器主要设计用于行程长、装载排量大时，且可代替气动液缸。

[0011] 另一现有技术为Astratini-Enache等人在“含环形磁铁的可移动磁铁类驱动器”(J.电气工程，第61卷，第144-147页)中以及Leu等人在“可变气隙线性力电机的特点和最佳设计”(IEEE Proc.Pt B，第135卷，第341-345页)中所述的可移动磁铁电机，但其采用钕和钐钴稀土磁铁以尽量减小电机尺寸。Petrescu等人在“含永磁体的小型驱动器研究”(Adv.Elect.&Comp.Eng.，第9卷，第3-6页)中，由于机器人技术的要求未提供激活时，向可移动磁铁驱动器的任一端增加固定磁铁，以确定可移动磁铁位置以及确定驱动器的零激活位置，并调节驱动器的力以及相应的排量特征。Vladimirescu等人在标题为“线性开关驱动器”、编号为6,870,454的美国专利中提供用于微波开关应用的闭锁驱动器，其中驱动器包括任一端含永磁铁的电枢杆，以使一个或另一个永磁铁向结构闭锁线圈外移动。

[0012] 现有技术中已有可移动铁块电机，可代替可移动磁铁电机，参见，例如，Ibrahim等人的“利用有限元分析进行压缩机往复运动的可移动铁块线性永磁电机的设计和优化”(Int.J.Elect.&Comp.Sci.IJECS-IJENS，第10卷，第84-90页)。如Ibrahim的设计一样，Evans等人的“静态和往复短行程电子机械系统的永磁线性驱动器”(IEEE/ASME Trans.Mechatronics，第6卷，第36-42页)，其中采用了稀土磁铁，以适应使用较低成本的磁铁，解决了现有技术的可移动磁铁线性电机中磁体分段所需的涡电流问题。Ibrahim通过增加尺寸、磁负荷以及电负荷，使降低了强度的磁铁的力最终降低，同时优化了50Hz电源运行的设计。长度为100mm(4英寸)、直径为55mm(2.2英寸)的电机比现有技术中的装置，以及针对采用流体驱动器的装置的的许多电机尺寸大。

[0013] 同样，标题为“往复泵系统的线性电机布置”、编号为5,833,440的美国专利(Berling)公开了一种利用对接永磁铁的极片磁性软材料的移动电磁驱动器，以在两个不同的磁流通道内进行磁通量。其中一个通道中，电枢被吸附在极片上，以使线圈驱动运动。但第二个通道中，电枢未被吸附在极片上，且没有排斥力，因此压缩弹簧用于将电枢推离极片。同样，Cedrat Technologies公司的可移动铁块可控驱动器(MICA)在磁场中使用了一对软磁极片，其中磁力本质为二次，也就是只能产生引力，进而复位，其中设置了复位弹簧，使其静止固定在一个位置。

[0014] 编号为2006/0,210,410的美国专利(Mokler)公开了一种泵，包括一对设置在管形构件周围的电磁铁，相互通过一个磁铁关联。两块磁铁之间设置了一对永磁铁，每个电磁铁外端部设置了永磁铁。这样，在电磁铁的作用下，永磁铁限制了磁铁的移动。Hertanu等人在“磁性活塞驱动的新颖微型泵”(J.Elec.Eng.，第61卷，第148-151页)中同样公开了位于任一端的永磁铁，以限制可移动磁铁的移动以及确定初始位置。但Hertanu也在可移动磁铁的任一端采用了铁磁流体环，其中铁磁流体符合凹槽形状，密封较好，可通过外磁场控制。

[0015] Ibrahim在“往复压缩机用短行程、单相管状永磁铁驱动器分析”(第六届工业应用线性驱动器国际研讨会，LDIA2007，2007)中公开了一种可移动磁铁驱动器，其中中心移动磁铁由一系列径向和轴向磁化的梯形环状磁铁堆叠在一起形成，其中磁场方向不同。因此，最终的磁铁结构复杂、价格昂贵。Ibrahim、T.Ibrahim、J.Wang和D.Howe在“含非铁磁支撑管的单相、准Halbach磁化管形永磁电机分析”(第14届电力电子、机器和驱动器IET国际会议，第1卷，第762-766页)中，对磁化环形磁铁的设计进行了调整，但仍需多个环堆叠在一起，且只简单地将梯形修改为矩形。另一个变体参见Lee等人的“空调用线性压缩”(2004年国际压缩机工程会议，文章C047)，其中，磁铁再次围绕一个内核布置，且为单一元件，压缩机采用了共振弹簧组件和控制器，控制器用于控制刺激频率，以通过系统共振跟进运算法则，使线性电机效率最大化。

[0016] 优选地，通过整体配置和尺寸以及局部变形，设置加大装置的运动范围的泵和阀门，且通过流体使多个移动元件动作，其中采用的流体应保证，通过控制压力和/或流体流量，使装置内的元件移动，或装置内的元件膨胀/收缩。如上所述，目前已开发出的流体主要限制在装置使用过程中释放润滑剂，尽管多个现有技术提到了使用流体，包括(例如)下述内容。因此，目前市场仍有提供适宜、有用功能的方法和装置的需求。尤其是需要提供具有针对现有技术的上述所有功能且同时能在可变形的装置内和/或具有可变形的元件的装置内提供这些功能的流体装置。进一步地，优选提供采用流体驱动器的装置，且该驱动器基本为非机械式，不易发生磨损，如防剥离传动齿轮等，进而增加可靠性、降低噪音。流体装置的优点包括高效率、高功率和粒度比，以及低成本、有限数量或单个可移动部件，以及通过设置活塞达到机械无弹性设计和功能复位的目的，即可为泵，也可为振动器。

[0017] 通过以下对本发明的具体实施例及附图的描述，本领域技术人员将对本发明的其他方面和特征有更清晰的了解。

发明内容

[0018] 本发明的目的在于，减少现有技术中存在的涉及流体装置尤其是电磁驱动泵、阀门和开关的限制。

[0019] 根据本发明的一个实施例，提供一种装置，包括：

[0020] 电磁驱动泵，用于将流体从入口抽吸到出口；及

[0021] 流体容器，一端连接电磁驱动泵，另一端连接流体系统；其中

[0022] 该流体容器包括具有第一预设弹性的第一预设部分和具有第二预设弹性的第二预设部分，第二预设弹性小于第一预设弹性，在电磁驱动泵的作用下，第二预设部分发生变形，根据流体容器设置在电磁驱动泵的入口侧或出口侧，使电磁驱动泵至少不会靠近或不会注入完整的流体系统。

[0023] 根据本发明的一个实施例，提供一种方法，包括：

[0024] 电磁驱动泵，用于以向前和向后的活塞行程抽吸流体；

[0025] 分别连接至电磁驱动泵两端的第一和第二阀组件，每个阀组件包括一个入口止回阀，一个出口止回阀，以及一个阀体，其中该阀体上包含一个连接至电磁驱动泵并进行流体控制的端口，一个连接至入口止回阀的端口和一个连接至出口止回阀的端口；及

[0026] 第一流体容器，设置在入口止回阀之前或出口止回阀之后；其中

[0027] 该第一流体容器包括具有第一预设弹性的第一预设部分和具有第二预设弹性的第二预设部分，第二预设弹性小于第一预设弹性，在电磁驱动泵的作用下，第二预设部分发生变形，根据流体容器设置在电磁驱动泵的入口侧或出口侧，使电磁驱动泵至少不会靠近或不会注入连接电磁驱动泵的流体系统。

[0028] 根据本发明的一个实施例，提供一种装置，包括：

[0029] 设置缠绕在绕线筒上的电子线圈，该绕线筒具有一个内部管状孔口，孔口直径至少为活塞直径，且绕线筒两端均为预设的锥形轮廓，锥形轮廓直径向绕线筒两端逐渐增大，预设的锥形轮廓根据电磁驱动装置的设计性能确定。

[0030] 设置一对电气绝缘薄垫圈，以使组件直接连接在线圈的任一侧，每个垫圈的内径至少等于绕线筒的最大预设直径；

[0031] 设置一对位于线圈任一侧的内部垫圈，每个内部垫圈紧挨一个电气绝缘薄垫圈，其中每个内部垫圈包括一个具有预设厚度的圆盘和一个与绕线筒的预设锥形轮廓相匹配的线圈内缘上的突出物；

[0032] 设置一对位于线圈任一侧的磁铁，每个磁铁紧挨一个内部垫圈；

[0033] 设置一对位于线圈任一侧的外部垫圈，每个垫圈紧挨一块磁铁；

[0034] 以正确的顺序将该电子线圈、该对电气绝缘薄垫圈、该对内部垫圈、该对磁铁和该对外部垫圈组装在夹具内，其中夹具包括一个中心圆环杆，用于确定圆筒的最小直径，该直径比绕线筒的最小直径小一个预设的量；

[0035] 将组装好的部件密封在夹具内；及

[0036] 拆卸密封组件，用于随后将预设尺寸的活塞插入密封材料内形成的圆筒内，以使电磁驱动装置处于适当的电气控制下。

[0037] 根据本发明的一个实施例，提供一种方法：

[0038] 提供一个电磁驱动装置，包括至少一个活塞，该活塞沿长度方向具有预设外部直径轮廓，以及相对于在电磁驱动电机内形成的圆筒的预设缝隙和公差，活塞在电机内移动；其中

[0039] 活塞外径轮廓至少按电磁驱动装置内活塞行程的特点确定，流体(活塞在其中移动)应确保在预设的最小活塞速度以上，能产生足够的流体动力压力，以便在活塞上产生足够的升力，抵消轴偏移定位的磁引力，避免活塞外表面和圆筒内表面之间存在表面-表面接触。

[0040] 根据本发明实施例的一个，提供一种方法，包括：

[0041] 模拟电磁驱动装置内流体中移动的活塞的动态，至少电流感应力作为输出，模拟可确定活塞位置、流体压力，以及随着时间变化的活塞速度；

[0042] 设立将能量传递到整个行程并允许活塞横穿整个所需的活塞长度的力信号曲线；

[0043] 通过优化方法绘制力信号曲线，其中特定力曲线的平均电流为最小值；

[0044] 将最终形成的力信号曲线转化成施加的电力驱动信号曲线，以向电子控制电路提供信号控制电流分布，驱动电磁驱动装置。

[0045] 根据本发明的一个实施例，提供一种装置，包括：

[0046] 电磁驱动装置，该装置包括：

[0047] 预设形状的活塞，含多个沿其轴设置的具有预设深度的凹槽；

[0048] 一对垫圈-磁铁-垫圈组件，每个组件设置在电磁驱动装置的电磁线圈的任一侧，其中每个垫圈具有一个切穿内缘至外缘厚度的凹槽；其中

[0049] 活塞和垫圈内形成的凹槽可降低各活塞和垫圈内径向或环形涡流的形成。

[0050] 根据本发明的一个实施例，提供一种装置，包括：

[0051] 电磁驱动装置；

[0052] 流体容器，该容器结合流体系统的其他元件充当低通流体过滤器，以平息电磁驱动装置在第一预设频率范围内因运行造成的压力波动；及

[0053] 控制电路，提供在第一预设频率范围内的频率下驱动电磁驱动装置的第一信号和驱动电磁驱动装置的第二信号，其中振荡信号高于低通流体过滤器的低通气短频率；其中[0054] 第二信号产生的脉动流体输出连接至流体系统，但第一信号产生的脉动流体输出被过滤后，可从电磁驱动装置提供预设波动的恒定流体流量。

[0055] 根据本发明的一个实施例，提供一种装置，包括：

[0056] 压力阀，其中，当施加的流体压力超过预设值时，压力阀打开，使连接至位于底座内的密封住压力阀内入口的滚珠轴承的弹簧的弹力无法将滚珠轴承保持在底座内的规定位置；

[0057] 传动销，由第一位置和第二位置之间的驱动器操作且其端部轮廓在过渡到第一位置时将滚珠轴承复位至底座内，其中第一位置阻止滚珠轴承移动，第二位置允许滚珠轴承移动；及控制电路，用于接收外部控制信号和控制其中的驱动器。

[0058] 根据本发明的一个实施例，提供一种方法，包括：

[0059] a)提供完成将个性化装置的功能元件联系起来这一动作的设置程序；

[0060] b)以预定步数在第一预定值和第二预定值之间自动改变与装置的功能元件有关的动作的方位，直至接收到个体的输入；及

[0061] c)个体提供与装置关联的多个曲线图的一个曲线图内的输入时，接收到个体的输入并将与动作方面相关的值存储起来后，终止步骤(b)。

[0062] 通过以下对本发明的具体实施例及附图的描述，本领域技术人员将对本发明的其他方面和特征有更清晰的了解。

附图说明

[0063] 以下通过举例和参考附图对本发明的实施例进行说明，其中：

[0064] 图1为根据本发明实施例所述的结合流体泵、储液器和阀门利用流体元件使并联和串联元件驱动的示意图；

[0065] 图2为根据本发明实施例所述的结合主流体泵、储液器和阀门利用二次流体泵和流体元件的串联元件结构；

[0066] 图3为根据本发明一个实施例所述的利用流体元件在使用过程中调节装置方位的装置；

[0067] 图4为根据本发明一个实施例所述的利用流体元件在使用过程中调节装置主元件和二次元件方位的装置；

[0068] 图5为根据本发明实施例所述的利用流体元件提供吮吸、振动或移动感觉的装置；

[0069] 图6为将流体驱动装置放在衣服内的本发明的一个实施例；

[0070] 图7A和图7B为根据本装置用户的偏好对利用根据本发明实施例所述的具有一种和多种功能的流体元件的装置进行设置的流程图；

[0071] 图8为对根据本发明实施例所述的利用流体元件的装置建立个性化设置及随后从远程位置进行存储/检索的流程图；

[0072] 图9为对根据本发明实施例所述的利用流体元件的装置建立个性化设置及对用户装置或另一装置随后从远程位置进行存储/检索的流程图；

[0073] 图10为利用流体泵、储液器、止回阀和阀门使根据本发明一个实施例所述的元件受流体控制膨胀/缩小的示意图；

[0074] 图11为根据本发明一个实施例所述的流体系统的电动阀门(EAV)或电动开关的示意图；

[0075] 图12为根据本发明一个实施例所述的流体系统的电控泵的示意图；

[0076] 图13和图14为根据本发明实施例所述的利用流体容器的流体系统用的电控泵的示意图；

[0077] 图15和图16为根据本发明实施例所述的流体系统用的电控泵的示意图；

[0078] 图17为根据本发明一个实施例所述的利用流体容器的流体系统的电控泵的示意图；

[0079] 图18和图19为根据本发明一个实施例所述的利用全循环流体作用的电控泵(ECPUMP)的示意图。

[0080] 图20A-20C为用于安装到根据本发明一个实施例所述的ECPUMP上的组件以提供带止回阀的入口和出口的示意图。

[0081] 图21-22D为根据本发明实施例所述的紧凑型和迷你型ECPUMP的示意图；

[0082] 图23A和图23B为根据本发明一个实施例所述的带连接到流体系统的双入口阀和出口阀组件的紧凑型ECPUMP及带和不带流体容器的此类ECPUMP的工作示意图；

[0083] 图24为根据本发明一个实施例所述的利用图35-36中电机的紧凑型ECPUMP；

[0084] 图25A和25B为根据本发明一个实施例所述的利用图21-22B中电机的紧凑型ECPUMP；

[0085] 图26为根据本发明一个实施例所述的紧凑型电控流体阀门/开关的示意图；

[0086] 图27为根据本发明一个实施例所述的可编程和自锁止回流体阀门的示意图；

[0087] 图28为根据本发明一个实施例所述的利用图35-36中电机的紧凑型ECPUMP的横截面图和尺寸图；

[0088] 图29和30为在基于设计分析数值的模拟过程中得到的紧凑型ECPUMP的磁通量分布的有限元模拟(FEM)结果；

[0089] 图31A为根据本发明实施例所述的紧凑型ECPUMP按活塞齿厚度和垫圈偏置量的参数变化的数值模拟结果；

[0090] 图31B为根据本发明实施例所述的紧凑型EAV按垫圈偏置量的参数变化的数值模拟结果；

[0091] 图32-36为根据本发明实施例所述的紧凑型ECPUMP按参数变化的数值模拟结果，显示了调整长行程特性的能力；

[0092] 图37和图38为根据本发明实施例所述的紧凑型ECPUMP的设计参数间的参数空间重叠；

[0093] 图39A-39C为根据本发明实施例所述的紧凑型ECPUMP特性与频率的函数；

[0094] 图39D为图37-39C中所示的数值分析采用的Y形管几何构造；

[0095] 图39E为产生电流驱动曲线图的模拟以在根据本发明实施例所述的ECPUMP的设计空间内产生预期行程特性；

[0096] 图40和图41为紧凑型ECPUMP系统的性能特性是结合Y形管设计参数的函数的等高线图表；

[0097] 图42-44为根据本发明实施例所述的紧凑型ECPUMP内的泵活塞的设计变体；

[0098] 图45和图46为优化活塞表面轮廓以减小摩擦的活塞润滑压力曲线图；

[0099] 图47为根据本发明一个实施例所述的ECPUMP用的示例性电力驱动电路图；

[0100] 图48为图47中电力驱动电路用的示例性电流驱动性能。

具体实施方式

[0101] 本发明的目的在于提供流体装置，尤其涉及带振动功能及非振动功能和动作、采用了流体控制的装置。

[0102] 以下仅对本发明的典型实施例进行说明，并不限制本发明的范围、适用性或其系统构造。更确切地说，以下将对本发明实施例进行说明，以方便本领域技术人员实施本发明的实施例。应了解的是，在不背离所附权利要求精神和范围的情况下，元件功能和设置可以有多种变化。因此，实施例只是发明的示例或实施方式，而非仅有的实施方式。“一个实施例”或“一些实施例”的不同说法并不一定均指相同的实施例。虽然本发明的各特征仅结合单一实施例的上下文进行说明，但这些特征也可独立提供或以适当的方式组合提供。相反，虽然为了表述清楚之目的，本发明在不同的实施例中进行了说明，但本发明也能够以单独实施例或组合实施例的方式实施。

[0103] 说明书中的“一个实施例”、“一些实施例”或“其他实施例”指本发明至少一个实施例(并非所有实施例)中包括与实施例相关的所述特定特征、结构或特点。本文件中采用的表达和术语仅用于说明，并不构成限制。应了解的是，权利要求书或说明书提及“一个”元件时，此类说法不得理解为仅限一个该元件。应了解的是，说明书中说明“可以”、“也许”、“能够”或“可能”包括一个部件、特征、结构或特点时，则表示不一定必须包含该特定部件、特征、结构或特点。

[0104] 术语“左”、“右”、“顶”、“底”、“前”、“后”等用于指定展示本发明实施例附图中特定特征、结构或元件的方位。显然，此类方向性术语对于装置的实际使用并没有特定意义，因用户可以多个方位使用该装置。

[0105] 术语“包含”、“包括”、“由......构成”及其语法变体并不排除可增加一个或多个部件、特征、步骤、完整体或群组，且这些术语不得理解为指定了部件、特征、步骤或完整体。同样，短语“基本由......构成”及其语法变体，在本文中使用时，不得理解为排除新增部件、步骤、特征、完整体或群组，而是新增的特征、完整体、步骤、部件或群组并不能从很大程度上改变要求保护的组成、装置或方法的基本特点和新颖特点。若说明书或权利要求书指的是“一个新增”元件，其意思是指并不排除一个以上的新增元件。

[0106] 本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“个人电子装置”(PED)是指用于通信和/或信息传输的无线装置，采用电池或其他独立供电方式供电。该类装置包括但不限于：蜂窝电话、智能手机、掌上电脑(PDA)、便携式电脑、寻呼机、便携式多媒体播放器、遥控器、便携式游戏机、笔记本电脑、台式电脑以及电子阅读器。

[0107] 本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“固定电子装置”(FED)是指要求以有线形式连接进行供电的装置。但该装置通过有线和/或无线接口连接一个或多个网络。该类装置包括但不限于：电视、电脑、笔记本电脑、游戏机、自助服务机、终端和交互式显示器。

[0108] 本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“服务器”是指作为其他电脑、PED、FED等的用户主机、运行一个或多个服务的实体计算机，为这些其他用户的客户需求服务。该类服务器包括但不限于：数据库服务器、文件服务器、邮件服务器、打印服务器、网站服务器、游戏服务器或虚拟环境服务器。

[0109] 本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“用户”指使用根据本发明实施例所述的装置的个人，其中使用是装置个人使用或另一个个人同时使用装置的结果。

[0110] 本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“振动器”指拟用于个人或用户自己或与其他个人或用户一起运用的电子流体装置，其中该振动器提供振动的机械功能以刺激神经或激发感觉。

[0111] 本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“非振动装置”指拟用于个人或用户自己或与其他个人或用户一起运用的流体装置，其中该非振动装置提供非振动的机械功能以刺激神经或激发感觉。

[0112] 本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“流体装置”指拟用于个人或用户自己或与其他个人或用户一起运用的流体装置，其中该装置提供一项或多项功能，包括但不限于非振动装置和振动器的功能。该流体装置/用具结合插入式、非插入式的设计特征可具有这些功能，设计特征包括提供振动和非振动的机械功能。

[0113] 本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“ECPUMP”指电动控制泵。

[0114] 本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“配置文件”指电脑和/或微处理器可读的数据文件，包括与流体装置的设置和/或限值有关的数据。该类数据包可由流体装置的制造商编制，或通过连接至流体装置的用户界面或与流体装置通信的PED/FED的用户编制。

[0115] 本文中使用的以及说明书相关内容涉及的“气球”指通过在其内注入流体调节物理体积的元件。该类气球可由多种弹性和非弹性材料构成，具有各种不同的未膨胀和膨胀的形状，包括球形、细长形、宽形、细形等。气球也可用于向流体装置表面和用户传递压力或压力波动，其中气球的体积变化应难以察觉或非常小。

[0116] 对于使用上述现有技术中的流体装置的用户，在提供增强的功能性、使用时动态流体装置的适用性以及(例如)用户专用配置等方面，仍有诸多限制和缺点。例如，单个流体装置在使用过程中优选支持长度和径向直径尺寸的各种变化，甚至用户握持流体装置使其保持静止时的尺寸变化，以及支持适应流体装置的用户或使用流体装置的个人。

[0117] 进一步地，流体装置优选可在使用过程中发生形状等结构方面的变化。更进一步地，该变化优选是流体装置操作惯例必不可少的要素。更进一步地，优选为该流体装置提供不对称结构的尺寸、形状可变的特征，使流体装置提供更高水平的感官控制。此类尺寸、形状可变的特征，如凸起、波纹、小凸块和中间隆起等，最好能在使用过程中可随意或结合一个或多个动作出现或消失。在有些情况下，优选沿着流体装置长度所选的部分增加直径，以满足特殊偏好和弯曲需求。在一些流体装置实施例中，优选在流体装置尖端设置突出部分，可伸入身体或撤回。进一步地，优选沿着轴的长度所选的部分不要增加直径(如，提供恒定和保持不变的半径)，以便随着流体装置长度变化而满足特殊偏好。在一些流体装置实施例中，优选流体装置的外表面或“表皮”在皮肤面上移动，使一块或多块皮肤对着流体装置外表面大部分，向用户提供摩擦功能。可选地，这些区域可同时垂直于皮肤表面移动。除了这些效果，优选独立地对各特点进行改变，如较宽范围内能控制初始接触和随后身体动作的可变加速的脉冲形状，以及能模拟/提供更自然的身体感觉的频率和振幅变化。例如，预设低频下的“冲击”动作可在循环结束时更改为振动。

[0118] 优选地，流体装置正常使用时，这类振动可同时和交替控制，包括能够插入、取出、旋转以及可单手、双手或无需用手即可启动这些可变功能，且无需用手重新调节或重新对位。在一些流体装置实施例中，优选在流体装置中提供两个或更多个组合的独立控制的形状变化，使在第一个配置中可使用第一种整体形状、振动、波动、移动等组合，而在第二个配置中可使用第二种组合。这些配置可依次提供或在不同的部分提供。在本发明另一个实施例中，这些配置数据可远程储存，并由现有流体装置、新的流体装置的所有人或与拥有另一个流体装置的另一个人一起作为一部分的另一个流体装置调用。可选地，该数据包的存储和传输也可使远程用户控制个人的流体装置。

[0119] 优选地，基于整体配置和尺寸以及局部变形，设置多个流体装置的动作组合，通过流体流动执行动作，其中采用的流体应保证，通过控制压力，使装置内的元件移动，或装置内的元件膨胀/收缩。在本发明实施例中，允许该用品存在大幅变化，且可在从近直流电频率至几百赫兹频率的范围内运行。进一步地，本发明实施例提供高效的连续流量/压力以及更大功率脉冲动作。进一步地，本发明实施例提供的活塞设计中无密封件或密封环。

[0120] 根据本发明实施例的示例，在2013年9月26日共同提交的美国、欧洲和专利合作协议专利申请案“流体驱动成人装置的方法及其装置”中(该申请案同时要求针对2012年9月26日提交的美国临时专利申请61/705,809的优先权，在此以引用方式整体并入本文)，提供具有紧凑型低功率流体泵、阀和开关等的流体驱动器系统和流体装置。

[0121] 流体驱动器配置

[0122] 图1为根据本发明实施例所述的结合流体泵、储液器和阀门利用流体元件使并联和串联元件驱动的示意图100A和100B。在并联驱动示意图100A中，第一至第三流体驱动器130A-130C一侧分别通过第一至第三入口阀门140A-140C连接至第一泵120A，另一侧分别通过第一至第三出口阀门150A-150C连接至第二泵120B。第一泵和第二泵120A、120B另一端连接至储液器110，以使，例如，第一泵120A分别向第一至第三流体驱动器130A-130C抽吸流体，第二泵120B将流体抽离至储液器。因此，第一至第三流体驱动器130A-130C中任一个驱动器均可分别通过打开各自的入口阀门抽吸流体，进而根据其设计增加内部压力、触发动作。第一至第三流体驱动器130A-130C中任一个驱动器均可分别保持压力增加，直到打开了各出口阀门且第二泵120B从驱动器移除流体。因此，第一至第三流体驱动器130A-130C可通过各阀门和泵依据压力曲线图独立进行控制。

[0123] 在相对的串联驱动示意图100B中，第一至第三流体驱动器180A-180C一侧连接至第一泵170A，另一侧连接至第二泵170B。第一泵和第二泵170A、170B另一端连接至储液器160，以使，例如，第一泵170A分别向第一至第三流体驱动器180A-180C抽吸流体，第二泵
170B将流体抽离至储液器。但在串联驱动示意图100B中，第一泵170A仅连接至第一储液器
180A，其中，若第一阀门190A关闭，第一泵170A的运行将增加第一储液器180A的压力，若第一阀门190A打开、第二阀门190B关闭，则连接至第二储液器180B，或若第一和第二阀门
190A、190B分别打开且第三阀门190C关闭，则连接至第三储液器180C。因此，虽然该图中并没有并联驱动示意图100A中存在的驱动器加压和中间加压的部分顺序，但通过分别控制第一至第三阀门190A-190C，可分别对第一至第三流体驱动器180A-180C加压。然而由于所需的阀门数量减少，通过降低复杂程度抵消了这些限制。对该领域技术人员显而易见的是，根据本发明实施例，结合流体泵、储液器和阀门利用流体元件使并联和串联元件驱动的示意图100A和100B可通过多个泵或单个泵配置在相同的流体装置内一起使用。在单个泵配置中，在第一驱动器180A前增设一个阀门，以便泵驱动其他流体驱动元件时将驱动器与泵隔离开来。

[0124] 图2为根据本发明实施例所述的第一和第二串联驱动的示意图200A-200B，其中，次级流体泵和流体元件结合第一和第二初级流体泵220A、220B、储液器210和阀门使用。在第一串联驱动示意图200A中，第一至第三流体驱动器240A-240C的配置与图1中串联驱动示意图100B的配置类似。但次级流体泵230设置在第一初级流体泵220A和第一流体驱动器240A之间。因此，次级流体泵230可提供的附加流体运动超过第一初级流体泵220A通过流体驱动器的增压所提供的运动。此类附加流体动作可为(例如)将周期脉冲应用到线性或正弦曲线加压，其中周期脉冲的频率可高于加压。例如，可对第一初级流体泵220A进行设置，使其依序驱动第一至第三流体驱动器240A-240C，以在第二初级泵220B在1秒内依序抽回流体前的1秒内延长该流体装置的长度，进而使流体装置的线性膨胀频率为0.5Hz。但次级流体泵230可在整体凹凸面上施加连续的10Hz正弦曲线压力，由此作为振动搭叠在流体装置的活塞运动上。根据本发明实施例，初级泵可提供几赫兹至几十赫兹的运行，而次级泵可提供与初级泵类似范围的几百和几十千赫的运行。

[0125] 第二串联驱动示意图200B展示了一种变体，其中，在第一和第三流体驱动器240A、240C前的流体线路中分别设置了第一和第二次级流体泵230、250，使第一和第二次级流体泵230、250可从第一初级泵220A向流体装置的整体加压施加不同的叠加压力信号。因此，通过上述示例，第一流体泵230可向流体装置的整体0.5Hz膨胀施加10Hz振荡信号，而当第三流体驱动器240C与该驱动器和第二流体驱动器240B之间阀门的开口接合时，第二流体泵
250向第三流体驱动器240C施加2Hz尖峰信号，其中，用户除了线性膨胀和振动外，还有感到“刺激”或“猛推”。只有当第二和第三流体驱动器240B、240C之间的阀门打开且第一初级泵
220A正在抽吸流体时，方能启用第二流体泵250。

[0126] 同时图2示出了并联启用示意图200C，其中线路与图1中所示的并联驱动示意图100A的线路相似。但在分别分离第一和第二流体驱动器240A、240B的流体流量前面设置了第一流体泵230，第二流体泵250连接在第三流体驱动器240C上。因此，通过采用与上述第二串联启用示意图200B相同的示例，第一初级泵220A提供了整体0.5Hz压力增量，该压力增量在阀门打开时驱动第一和第二流体驱动器240A、240B，以及第三流体驱动器240C。第一流体泵230向第一和第二流体驱动器240A、240B提供了10Hz的振荡信号，而第二流体泵向第三流体驱动器240C提供了5Hz的振荡信号。根据下述图3-图19中流体装置的部分实施例的论述，显而易见的是，第一和第二流体驱动器240A和240B可与流体装置的插入元件相连，而第三流体驱动器240C与流体装置的刺激器元件相连。可选地，第一和第二流体泵，或第一和第二流体泵中任一个泵，串联在一起，以便在流体系统内提供更高的压力，或提供不同的流体脉冲剖面，其中该剖面可独立提供。

[0127] 流体装置

[0128] 图3为根据本发明实施例所述的流体装置300，其中该装置采用了流体元件，以在使用时调节流体装置300的各个方面。如图3所示，流体装置300包括一个延伸部320，延伸部中设置了分别连接至第一至第三阀门390A-390C的第一至第三流体驱动器310A-310C。如图所示，第一至第三阀门390A-390C中每个阀门的一侧分别通过第二容器395B连接至泵模块370，另一侧通过第一容器395A连接至泵模块370。同时，该流体装置的形成部分为流体吸入元件380，该元件通过第三和第四容器395C、395D连接至泵模块370以及第四阀门390D。第一至第四阀门390A-390D和泵模块370分别连接至电子控制器360，该控制器根据由用户选择的购买时安装在电子控制器360内的程序，用户下载至流体装置的程序，或用户编制的程序，可向这些元件提供必要的控制信号，对第一至第三流体驱动器310A-310C和流体吸入元件380的流体抽吸进行排序。

[0129] 同时连接在电子控制器360上的还包括可充电电池350、充电座330和控制选择器340，该选择器可控制向电子控制器360的输出情况。控制选择器340可包括，例如，控制旋钮、按钮选择器、为用户设置信息的 LED灯、连接至远程电子流体装置的电子接头(以便程序传输至/从流体装置300进行程序传输)和无线接口线路中的至少一个，如根据蓝牙协议进行操作。如图所示，因此流体装置300可通过延伸部320提供插入振动器，通过流体吸入元件
380提供刺激器。因此，第一至第三流体驱动器310A-310C可包括，例如，一个或多个流体驱动器，如图1至图11中所述，以及简单的径向变体元件，其中压力使流体装置的元件直接沿着径向膨胀。在本发明的其他实施例中，多个线性流体驱动器，如第一至第三流体驱动器
310A-310C，可按径向布置，并以固定流速和/或可变流速同时运行、按序运行、以随机顺序运行、以预设的非按序运行。

[0130] 图4为根据本发明实施例所述的流体装置400，其中该装置采用了流体元件，以在使用时分别调节流体装置400的初级和次级元件460、450的各个方面。初级元件460包括膨胀元件，而次级元件450包括弯曲元件。初级和次级元件460、450均可连接至泵模块440，该连接通过连接至无线模块430和电池410的电子控制器420控制。因此，流体装置400一般包括插入元件、初级元件460、振动刺激器元件和次级元件450。可选地，如上所述，泵模块440中可设置第二泵，或在插入元件、初级元件460中另行提供振动功能，以及膨胀/缩小。可选地，泵模块440中可设置另一个泵，或结合次级元件450的弯曲动作另行提供振动功能。

[0131] 图5为根据本发明实施例所述的第一至第三流体装置500A-500C，其中装置中使用了流体元件提供吸入和振动感觉。第一至第三流体装置500A-500C中，任一装置均包括电池520、控制器510、泵530和储液器540。但在第一至第三流体装置500A-500C中，任一装置中的有源元件分别为吸入元件550、压力元件1760和摩擦元件1770。可选地，泵530包括初级和初级流体泵元件，以向使用了第一至第三流体装置500A-500C的身体部分提供低频和高频运动。

[0132] 然而，根据本发明实施例后文针对ECPUMP的说明，第一和第二泵显然实际上可为同一个ECPUMP，其中ECPUMP上施加了合适的电动控制信号。可选地，可采用单个泵控制器控制双头流体装置的两端，或设置双控制器。可选地，可采用所有泵只设置一个储液器的配置，而在其他实施例中，可从双头流体装置的一端向另一个流体装置提供流体，而部分功能可能同时不可用，或可异相提供。

[0133] 上述图1至图5所示的流体装置单独使用了流体驱动器，或结合其他机构使用，如偏轴重物为基础的振动器、传统电机等。在不偏离本发明范围的前提下，在其他实施例中结合上述的组合功能或使用其他流体驱动器，可有多种多样的其他流体装置。进一步地，根据各种不同的因素，包括但不限于市场人口统计学和用户偏好，该流体装置可设计为多种变体。

[0134] 在如上所述的根据本发明实施例所述的流体装置/装置功能及其设计中，显然通过这类元件以及其他利用基本流体动作原理的元件以及其他机械功能，也可提供其他组合式流体装置。根据图20的下述内容，多个独立的流体装置可以虚拟方式通过遥控器组合起来，使用户能(例如)在使用流体装置时根据与装置的连接利用遥控器可有多种功能/选择，其他流体装置或功能/选择可完全一样，但装置的运行可为同步、准同步或异步。

[0135] 在上述的本发明实施例中，主要强调了闭环流体系统、流体装置和驱动器。但很显然，通过调节流体装置的尺寸，可提供具有流体驱动器的结构，吸入/压缩装置的其他空腔或部分以操控第二流体。例如，设置一个小型流体驱动器组件后，可使流体装置外表面上的空腔膨胀/塌瘪，并进一步使(例如)含有小型外部孔口的空腔可提供吹气到用户皮肤上的感觉。或者，流体装置的该空腔能作用于第二流体上，作为在浴盆中使用时环绕在流体装置周围的流体，例如水、润滑油以及乳膏等，均存放在第二储液器中。因此，流体装置可“吸入”水，并通过流体驱动器将其抽吸至更高压力，采用或不用喷嘴进行喷水。

[0136] 图6为根据本发明的一个实施例，其中衣服600内包含流体动作流体装置。因此，在如图所示的衣服600中，用户穿着紧身衣605，其中第一至第三区610-630分别装有根据本发明实施例所述的采用了如上所述流体驱动器和如下所述流体线路元件的流体装置。所述的第一和第二区610、620可分别设置基于流体驱动器的吸入元件，第三区630可设置(例如)基于流体驱动器的压力元件。根据衣服的设计，流体系统可在衣服的一个区域内分布，以使流体装置的总体积对第三者来说并不明显，以便用户独立使用，或使该衣服从视觉美感上具有较大的冲击力。例如，储液器可储存一定体积的流体，但应看起来够薄，且分布在衣服的一个或多个部分的面积上。显然，第一至第三区610-630可分别具有多种组合功能。例如，第一和第二区610、620为摩擦动作结合吮吸效果，而第三区630可为吮吸、振动或摩擦组合效果。

[0137] 所述的衣服，如图所示的紧身衣605，可包括第一和第二组件600C、600D，其中组件与远程电子流体装置680联通。所述的第一组件600C包括连接至第一流体组件650的第一和第二流体驱动器640A、640B，以使(例如)第一和第二流体驱动器640A、640B分别设置在第一和第二区610、620处。第二组件600D包括连接至第二流体组件670的第三流体驱动器660，以使第三流体驱动器660可连接至第三区630。或者，第一至第三流体驱动器640A、640B、660可分别设置在单个组件、第二组件600E以及第三流体组件690中，其中该第三流体组件同样与远程电子流体装置680连接。

[0138] 显然，增设的流体驱动器根据特殊的设计和所需的功能与各组件和衣服相连。可选地，远程电子流体装置680可以是(例如)用户的“个人电子装置”(PED)，进而可通过手机、PDA等对安装在衣服内或独立设置的流体驱动流体装置进行调节和控制。在本发明的其他实施例中，还可采用连接至控制器的有线接口，而非无线接口。

[0139] 对该领域技术人员显而易见的是，图1至图5中所描述的流体装置可采用独立的流体驱动器以提供特定流体装置所需的特点，或采用机械元件，包括但不限于带偏轴重物的电机、传动螺杆、曲柄轴、杠杆、滑轮、线缆等以及压电元件等。部分可采用增设的电子元件，例如，用于支持电刺激术。例如，流体驱动器可结合滑轮组件使用，以支持固定在流体装置另一端的线缆的移动，确保线缆收回动作使流体装置发生变形，提供变曲率(例如)。大多数机械系统必须通过偏心轮和变速箱将高速旋转转化为低速线性运动，而流体驱动器根据驱动器的设计在1、2、3轴内默认提供线性运动。本发明的其他实施例可向用户提供重新配置和/或调整。例如，一个流体装置可包括由泵、电池、控制器等组成的基本单元，以及仅包含流体驱动器或结合其他机械和非机械元件使用的工作单元。因此，工作单元可设计成相对于工作单元滑动，并固定在一个或多个预设的从初始减少状态的偏离处，以使(例如)用户可在，例如，0、1、2英寸范围内进行流体长度调节，而流体长度调节可能最多为一英寸，这样一来，结合同一流体装置，可提供(例如)3英寸的长度变化。显然，在本发明的其他实施例中，随着流体直径的调节，该流体装置的核心，如插入物，可手动抽吸或机械膨胀至不同的宽度。显然，也可结合包括机械元件的流体动作流体装置有其他变形，提供更大的宽度变化。

[0140] 流体驱动器的个人化控制

[0141] 图7A为基于流体装置用户偏好、根据本发明实施例、采用了流体元件的流体装置的设置流程图700。如图所示，步骤705是流程开始的第一步，接着是用户触发流体装置设置的步骤710。然后在步骤715中，用户选择设置的功能，接着到步骤720，用流体装置控制器针对该功能将该装置设置到第一设置。接着，在步骤725中，该流体装置检查用户是否输入了停止命令，若没有，则进入步骤730，增加功能设置，再返回步骤725重复确定。若用户输入了停止命令，则进入步骤735，其中该功能的设置存入内存中。接着，在步骤740中，确定流体装置的上一个功能是否已设置好，若没有，则返回步骤715，否则进入步骤745并停止。

[0142] 因此，通过流程图700中的各步骤，使用户可根据个人偏好调节流体装置的设置。例如该类设置包括但不限于：流体装置的最大径向膨胀、最大线性膨胀、振动频率、压力元件的振幅以及膨胀频率。图7B为基于流体装置用户偏好、根据本发明实施例、采用了包含多种功能的流体元件的流体装置的设置流程图7000。如图所示，步骤7005是流程开始的第一步，接着进入步骤7010对流体装置的第一元件进行设置，例如，与流体装置400的初级元件
460相对应的上述插入元件。接着进入步骤700A，该步骤具体包括图7A所示的上述步骤
1615-1640。完成第一元件的设置后，进入步骤7020，确定流体装置的上一个元件是否已设置好。若未设置好，则返回再次执行步骤700A，方可设置流体装置的下一元件，否则将进入步骤7030并停止。

[0143] 例如，对于流体装置400，根据装置400的次级元件450的用户设置性能，设置流程可能会反复进行。在其他情况下，用户可选择设置该流体装置中的一个元件、一些元件或所有元件。可选地，用户可选择设置一个或所有流体装置，或者一个都不设置。对该领域技术人员显而易见的是，流程图7000中采用的是双头流体装置，进行设置确认的用户仅可一次更改设置好的装置的一端。

[0144] 图8为对根据本发明实施例所述的利用流体元件的流体装置805建立个性化设置及随后用PED820从远程位置进行存储/检索的流程图800。步骤825是流程图800开始的第一步，接着进入步骤700A，该步骤包括与流程图700相关的上述步骤710、600A和720，其中用户可设立针对该流体装置的偏好。完成步骤700A后，进入步骤830，并将用户偏好传输至远程电子装置，如PED，接着进入步骤835，其中用户可在远程电子装置上检索个性化设置，以在步骤840时选择其中一个。所选的设置随后在步骤845中传输到该流体装置，其中在步骤855中向用户提供选项，用于更改所选的设置。根据步骤855中的选项，进入步骤875并停止，其中用户在此使用的就是先前选择的设置，或进入步骤860，其中会跳出多个选项提示，告诉用户如何调节该流体装置的设置。例如，分别进入步骤865和870选择确定在流体装置或远程装置上的设置更改，再返回步骤835。

[0145] 因此，如图8所示，一个流体装置805可包括无线接口810，如蓝牙，以使该装置与远程电子装置进行通讯，如用户的PED 820。远程电子装置820存储了用户的设置，如图8所示的标题为“Natasha 1”、“Natasha 2”和“John 1”的三个示例。例如，“Natasha 1”和“Natasha 2”在可插入延长运动速度、径向扩展、延伸长度方面有所不同，代表了用户“Natasha”的不同设置。

[0146] 除了这些变化，用户程序还能对各特点进行改变，如较宽范围内的频率和振幅变化以及能控制初始接触的可变加速的脉冲形状、增加其他动作以更好地模拟/提供更自然的身体感觉或提供更增强的感觉。例如，用户能改变预设“冲击”动作的脉冲宽度、重复频率和振幅，然后对此进行修改，以在部分或全部“冲击动作”中以及“冲击”脉冲之间提供振动。

[0147] 图9为对根据本发明实施例所述的利用流体元件的流体装置建立个性化设置及随后从远离用户的流体装置或其他流体装置的位置进行存储/检索的流程图900。因此，步骤910是流程图开始的第一步，接着进入步骤700A，该步骤包括与流程图700相关的上述步骤
710、600A和720，其中用户可设立针对该流体装置的偏好。完成步骤700A后，进入步骤915，并将用户偏好传输至远程电子装置，接着进入步骤920，其中用户可选择是否通过远程网络服务存储该流体装置的设置。若选择是，则进入步骤925，在远程网络服务上存储用户偏好(设置)，之后进入步骤930，否则直接跳到步骤930。

[0148] 在步骤930中，会提示是否已设置好装置的所有流体分部。若没有，进入步骤700A，否则将根据用户是否在网络服务上存储偏好的选择进入935至950中的一个步骤。所述的步骤具体为：

[0149] -步骤935——检索远程配置文件，以向用户的远程电子装置进行传输；

[0150] -步骤940——检索远程配置文件，以向另一个用户的远程电子装置进行传输；

[0151] -步骤945——允许另一个用户调节该用户的远程配置文件；

[0152] -步骤950——用户向用户的远程配置文件增加购买的装置设置配置文件；及[0153] -步骤970——用户为一个或多个流体装置通过相关的用户配置文件购买多媒体内容。

[0154] 接着，在步骤955中，选择要求将用户偏好传输至远程电子装置进而至该流体装置的步骤，拟在步骤960中与所选的远程电子装置相关联的装置上更新的装置设置前，进行该步骤，然后进入步骤965并停止。因此，在步骤935中，用户可检索自己的配置文件并选择将其应用于其流体装置，或购买的全新流体装置上，而在步骤940中，用户可将该配置文件与另一个用户的远程电子装置关联，然后将其下载至远程电子装置，传输至与该远程电子装置关联的装置。所以，用户可加载自己建立的配置文件，并将其发送给朋友或伴侣，将其独立加载入其流体装置进行使用或结合伴侣关联的另一个配置文件一起使用。因此，用户可将其配置文件加载至与其他用户关联的双头流体装置的一端，作为与其他用户一起进行的行为的一部分，或加载至一个流体装置。或者，在步骤945中，允许另一个用户控制配置文件，使得(例如)一个远程用户可通过更新的配置文件控制该流体装置，同时可在网络视频上观看流体装置的用户；在步骤950中，用户可从流体装置制造商、第三方或其他自用的朋友/用户处购买新的数据包。步骤950的延伸步骤包括，通过步骤970继续，且用户购买了与根据本发明实施例所述的用于流体装置的配置文件关联的多媒体内容，如有声书、歌曲或视频，以使用户播放多媒体内容，配置文件通过远程电子装置(例如用户的PED或蓝牙电视)提供至流体装置上，以及依据重放多媒体内容执行的配置文件和多媒体内容供应商设置的配置文件。可选地，该多媒体内容可为多个配置文件，或配置文件的多个模块，以使多媒体内容的单个项目内容可与含不同功能和/或元件的多种流体装置一起使用。

[0155] 在图6至图9中所述的流程图中，用户可选择不同的与控制参数相关的动作模式，参数可涉及单个流体驱动器或多个流体驱动器。例如，用户可选择不同的频率、(与驱动信号振幅/功率相关的)不同的压力、不同的脉冲剖面和转换速率。在图8和图9中所示的本发明实施例中，该流体装置与远程电子装置联通，其中该远程电子装置可为用户的PED。可选地，该流体装置可接收数据而非配置文件，作为用户经验的一部分使用，例如音乐或其他视听/多媒体数据，以使流体装置内的电子控制器根据所接收到的数据直接再现声音或调节流体装置的各个方面。ECPUMP可作为中低频驱动器，结合较高频率的驱动器或合适的ECPUMP进行动作，电动控制可覆盖所有频带。可选地，当多媒体内容连接至流体装置上而非正在运行的流体装置上以响应多媒体内容时，控制器可采用原多媒体内容或处理过的多媒体内容，并同时在用户设置的偏好下保持流体装置的运行。同样，当多媒体内容包含提供至流体装置并与多媒体内容同步使用的配置文件时，该配置文件可确定控制器在用户设置偏好下设立的控制配置文件的动作。

[0156] 可选地，用户可选择执行个性化过程，如图8所示的流程图800，包括流体装置的初步购买和使用或随后对该装置的其他用法。但是，显然用户可在使用该流体装置时执行部分或全部个性化过程。由于用户从该流体装置所感受到的感觉的性质，显然一些个性化配置文件产生的流程可对该装置进行细分，以在其他方面的调节前对数据子集进行设置，并相互结合进行调节。

[0157] 流体组件

[0158] 本文所述的流体装置包括控制装置内流体空腔的膨胀/收缩的流体组件。流体组件包括流体流道、泵和阀门以及相关控制系统的组合。下文将详细说明具体流体组件的示例。但需了解的是，本发明所述的流体装置还可包括其他组件。

[0159] 在上述描述以及图1和图2的流体示意图的本发明实施例的流体装置中，已对包含连接流体连接器的泵和阀门的流体控制系统进行了说明，以向各种流体控制元件提供压力，如图1至图5所示。在图3中，第一至第三流体驱动器310A-310C均通过流体流道连接到泵模块370上，而不是图1和图2所述的配置，流体流道在第一至第三阀门390A-390C相关的一个地方汇合。参考图10，利用单个阀门使根据本发明一个实施例的元件受流体控制膨胀/缩小，如第一和第二状态1000A、1000B所示。如图所示，流体泵1010分别通过出口和入口流体容器1020、1030连接到出口和入口储液器1040、1050上。出口和入口储液器1040、1050上的第二端口分别通过止回阀连接到阀门上，如第一和第二状态1000A、1000B中的第一和第二配置1050A、1050B所示。在第一配置1050A中，阀门通过出口储液器1040将泵的出口连接到膨胀模式1060A的流体驱动器上以增大流体驱动器内的压力。在第二配置1050B中，阀门通过入口储液器1050将膨胀模式1060B的流体驱动器连接到泵的入口上以减小流体驱动器内的压力。因此，图10的流体控制电路提供了一种按图1和图2所述的代替控制技术。可选择不用止回阀。

[0160] 图11为根据本发明一个实施例所述的用于流体系统的电动阀门(EAV)1100，如按图10所述的阀门，但它还可构成运用在按图1和图2所述的流体控制示意图中的阀门的基础。相应地，如图所示，流体流道1120具有入口1190A和第一出口2950B，这两个端口设在阀室1195的一侧上。阀室1195的另一侧是合并到第二出口1190C上的两个端口。阀室1195内设有电磁阀芯，电磁阀芯可从第一位置1110A移动到第二位置1110B。在第一位置处，入口1190A和阀室的关联出口被堵住；在第二位置处，第一出口1190B和阀室的关联出口被堵住。
阀室1195的一端设有第一线圈1130，另一端设有第二线圈1160。因此，运行时，通过第一和第二线圈1130、1160的选定激发可将电磁阀芯从阀室1195的一端移动到另一端，从而有选择地将从入口1190A到第二出口1190C或从第一出口1190B到第二出口1190C的流体流道的其中一个或另一个堵上，如按图10所示和所述，以通过注入/排出流体选择使驱动器膨胀/缩小。

[0161] 运行时，当电磁阀芯的磁极取向如图所示时，若要建立第一位置1110A，阀芯的北(N)极在第一线圈1130的作用下被拉向左边，使有效南(S)极朝向EAV 1100的中部，阀芯的S极在第二线圈1160的作用下被拉向左边，使有效S极朝向EAV 1100的中部，即第二线圈1160中的电流与于第一线圈1130中的相反。相应地，若要建立第二位置1110B，第一线圈1130中的电流与先前方向相反，从而使有效北极朝向EAV 1100的中部，产生向右推的力，且电磁阀芯的S极在第二线圈1160的作用下被拉向右边，使有效N极朝向EAV 1100的中部。可选择根据控制电路的设计和可用电源，可每次只激发一个线圈以产生使电磁阀芯移动的力。此外，显然在本发明的一些实施例中仅设置了一个通电线圈。

[0162] 可选地，为了使EAV 1100闭锁和降低能耗，由于仅需要激发第一或第二线圈1130或1160即可使电磁阀芯在第一和第二位置1110A、1110B之间移动，因此可在阀室的每一端分别设置第一和第二磁铁1140、1170，极点取向能在电磁阀芯处于阀室1195的相关端时吸引阀芯。电磁阀芯一旦分别在第一和/或第二线圈1130、1160的电磁控制下移动到每一端，第一和第二磁铁1140、1170均会提供足够的吸引力将电磁阀芯保持在此端。可选择在本发明其他实施例中将被磁化的活塞/垫圈颠倒过来。

[0163] 第一和第二磁铁1140、1170可选择使用软磁材料制成的部件，以确保它们分别根据第一和第二线圈1130、1160的激励被磁化。或者，第一和第二磁铁1140、1170可为软磁材料，以确保当其与电磁阀芯接触时传导磁通量且当电磁阀芯在阀门另一位置处时基本不被磁化。显然，在不偏离本发明范围的情况下，可配置电动阀1100的变体，包括但不限于非自锁设计、自锁设计、单入口/单出口设计、单入口/多出口和多入口/单出口，以及采用阀室、入口/出口流体流道和连接到阀室上的设计的变体。可选地，在无电激发的情况下，电磁阀芯可设在第一和第二位置1110A、1110B之间，电磁阀芯相对阀位的长度能确保多个端口均“关闭”，如图11中的第一和第二出口1190B、1190C。

[0164] 图12为根据本发明一个实施例所述的用于流体系统的电控泵(ECPUMP)1200的示意图。图中所示为ECPUMP 1200的横截面图，包括外部主体1260，主体1260内距轴线的第一半径处装入第一和第二线圈1280、1290，第一和第二线圈1280、1290分别设在左侧和右侧。在距轴线的第二较小半径处分别设置第一和第二永磁铁1240、1230。如图所示，第一和第二永磁铁的磁极远离ECPUMP 1200的轴线沿径方向设置，使北(N)极分别朝向第一和第二线圈
1280、1290，而南(S)极朝向中心轴。ECPUMP 1200的中心处设有磁性活塞1210。这样，交替激发第一和第二线圈1280、1290使磁性活塞1210沿ECPUMP 1200的轴线移动。激发第一线圈
1280，但不激发第二线圈1290，会导致产生电磁通路1280B，电磁通路1280B与永磁铁通路
1280A一起将磁性活塞1210向左拉。随后，去激发第一线圈1280并激发第二线圈使第二线圈
1290对磁性活塞1210产生新的电磁通路(为清晰起见，未示出)，同时电磁通路1280A、1280B消除，从而将磁性活塞1210向右拉。这样，磁性活塞1210向左运动，从第二流体流道1250抽出流体并使流体通过第四止回阀1270D，活塞随后向右运动，推动流体通过第三止回阀
1270C。同时，磁性活塞1210向左运动，推动流体通过第三止回阀1270A并使流体进入第一流体流道1220，活塞随后向右运动，从第一流体流道1220抽出流体并使流体通过第二止回阀
1270B。ECPUMP 1200可选择仅设置一个流体流道。

[0165] 图13为根据本发明一个实施例所述的用于流体系统的电控泵(ECPUMP)1300的横截面图X-X。其中，外部主体1350设有流体组件1300A，流体组件1300A包括一对带单向止回入口阀1390的入口1310和一对带单向止回出口阀1360的出口1320。每个入口1310和出口1320还包括流体容器1370。为了简单起见，图13仅显示一个流体组件1300A。外部主体1350的内部，在外部主体1350内的中心主体元件1380的上侧，在ECPUMP 1300一端的入口阀1310和ECPUMP 1300另一端的出口阀1320之间设有流体连接，即第一线圈1340A和第一磁铁
1330A。在外部主体1350内的中心主体元件1380的下侧，在ECPUMP 1300一端的入口阀1310和ECPUMP 1300另一端的出口阀1320之间设有流体连接，即第二线圈1340B和第二磁铁
1330B。这样，激发第一和第二线圈1330A、1330B使在外部主体1350和中心主体元件1380界定的区域内产生磁场，磁场驱动第一和第二磁铁1340A、1340B，从而使这两个磁铁抽出/推动ECPUMP1300中的流体。对该领域技术人员显而易见的是，ECPUMP 1300在第一和第二线圈
1340A、1340B产生的电磁感应力的作用下以相反方向循环时，单向止回入口阀1390和单向止回出口阀1360能防止在一个方向抽取的流体发生回流，从而有利于抽吸。对该领域技术人员同样显而易见的是，虽然单向止回入口和出口阀1390、1360在端视图中均显示为圆形，但外部主体内泵室的内部横截面结构可为磁铁和线圈适合装在其中的多种设计，包括但不限于圆形、正方形、矩形、弓形和多边形。第一和第二线圈1330A、1330B一般为相同的线圈且/或第一和第二磁铁1340A、1340B一般为相同的磁铁。

[0166] 与ECPUMP 1300前后的流体系统内流体的量相比，ECPUMP 1300只能抽取且每个循环只能抽吸极少量的流体。因此，发明人已发现，在ECPUMP 1300和每端的流体系统之间设置如按第一和第二电容性元件1370A、1370B所示的以及按前面图中所述的挠性元件，能对入口和出口侧流体的量进行充分的动态调节以利于ECPUMP 1300和本说明书中所述的其他泵的实施例的运行，并且从提供一个能由ECPUMP 1300排光/加满的储液器方面来说，它们基本上能用作流体容器，因此发明人对这些元件使用这一名称。

[0167] 图14为根据本发明一个实施例所述的用于流体系统的电控泵(ECPUMP)1400的示意图。其中，外部主体1450的一端设有带单向止回入口阀1490的入口1410，另一端设有带单向止回出口阀1460的出口1420。每个入口1410和出口1420还包括流体容器1430。在外部主体1450的内部，在上侧和下侧的内表面上分别设置了第一磁铁1440A和第二磁铁1440B。在外部主体1450的内部中心处设置了中心主体元件1455。第一磁铁1440A和中心主体元件1455之间设有第一线圈1470A，第一线圈1470A连接到柱塞1480上。同样在第二磁铁1440B和中心主体元件1455之间也设有第二线圈1470B，第二线圈1470B同样也连接到柱塞1480上。
这样，激发第一和第二线圈1470A、1470B使在外部主体1450和中心主体元件1455界定的区域内产生磁场，该磁场与第一和第二磁铁1440A、1440B的磁场共同作用使柱塞1480移动，从而实现流体在ECPUMP 1400中的抽取/推动。对该领域技术人员显而易见的是，ECPUMP 1400在以相反的方向循环时，单向止回入口阀1490和单向止回出口阀1460能防止在一个方向抽吸的流体发生回流，从而有利于抽吸。第一和第二磁铁1440A、1440B一般是单个径向磁铁或组装形成径向设计的一对半环形磁铁。

[0168] ECPUMP 1400截面图中未显示上泵室和下泵室之间的流体连接通路。对该领域技术人员同样显而易见的是，以与ECPUMP 1300类似的方式，ECPUMP 1400的外部主体1450内泵室的内部横截面结构可为磁铁和线圈适合装在其中的多种设计，包括但不限于圆形、正方形、矩形、弧形和多边形。根据本发明的另一实施例，第一和第二线圈1470A、1470B可通过柱塞1480固定以使ECPUMP 1400的其余部分能相对柱塞运动。第一线圈和第二线圈1470A、1470B一般为单个线圈。

[0169] 图15为根据本发明一个实施例所述的用于流体系统的电控泵(ECPUMP)1500的示意图。如横截面图所示，中心主体1510的内部设有线圈1530，并且中心主体1510包围着磁性材料构成的活塞1520。中心主体1510的每端均设有磁铁1540和外部部分1550。在此例中，每个磁铁1540的N极和S极沿ECPUMP 1500的轴线对齐，而不是按图12至图14所述的N极和S极在每个ECPUMP中径向设置。这样，激发线圈1530与活塞1520和每个磁铁1540内的磁场结合，使活塞1520在ECPUMP 1500中运动。相应地，当与附加流体元件结合时，ECPUMP 1500则成为一种复杂程度低、效率高、性能好、能量需求较低且可制造性得到改进的流体泵。为了清晰起见，所述附加流体元件已略去，但如按图12-14所述，包括但不限于入口、出口、止回阀和流体容器。影响该泵的一个方面是磁极相对磁体1540的取向，磁极现在沿ECPUMP 1500的轴线取向，而不是径向。活塞1520的行程与磁铁1540的厚度和活塞齿的厚度有关。

[0170] 图16为根据本发明一个实施例所述的用于流体系统的电控泵(ECPUMP)1600的横截面图。如图所示，外部主体1610的每一端均设有第一和第二线圈1620A、1620B。外部主体1610的内部设有磁性材料构成的泵体1640，所述泵体1630为空心且每一端均设有止回阀
1630。泵体1640每端的磁极沿着ECPUMP 1600的轴线方向。这样，与本发明的其他实施例一样，如图所示，依次激发第一和第二线圈1620A、1620B，使泵体1640相对于外部主体1610移动，进而通过止回阀1630的作用从左向右抽吸流体。当与附加流体元件结合时，ECPUMP
1600则成为一种复杂程度低、可制造性得到改进的流体泵，特别是在磁极相对于磁性材料构成的泵体1640的取向方面。为了清晰起见，所述附加流体元件已略去，但如按图12-14所述，包括但不限于入口、出口和流体容器。如图所示，ECPUMP 1600的泵体1640中设有2个止回阀1630且ECPUMP1600能直接通过内嵌方式并入流体系统中。在ECPUMP 1600任一侧，流体系统内可采用附加止回阀(为了清晰起见，未示出)以对总体流量进行控制。可选择除去其中一个止回阀1630。

[0171] 图17为根据本发明一个实施例所述的用于流体系统的电控泵(ECPUMP)1700的示意图。如图所示，ECPUMP 1700包括泵体1760每一端的第一和第二流体组件1700A、1700B，流体组件基本如以上对图13和流体组件1300的描述。泵体1760在其内部每一端均装有第一和第二线圈1720、1730以及一个轴向设置的活塞磁铁1710，磁铁1710的磁极沿外部壳体1760的轴线轴向设置。这样，激发第一和第二线圈1720、1730，使产生的电磁力以激活线圈确定的方向施加在活塞磁铁1710上。可选择分别在第一和第二流体组件1700A、1700B中设置第一和第二磁铁1740和1750，第一和第二磁铁1740、1750的磁极分别对着活塞磁铁1710，以在活塞磁铁1710在第一和第二线圈1720、1730的作用下分别被推向泵体1760的各端时配合提供排斥力。或者，第一和第二磁铁1740、1750可以与所示的磁极取向相反的方向进行取向，确保在活塞磁铁1710被推动时提供吸引力，而不是排斥力。在这些可选的配置中，第一和第二线圈1720、1730分别具有不同的电激发曲线。这些磁铁可选择使用软磁材料制成的部件，以确保它们分别根据第一和第二线圈1720、1730的激励被磁化。另外，第一和第二磁铁1740、1750还增大了磁通约束，从而提高了ECPUMP 1700的效率。

[0172] 图18和图19为根据本发明一个实施例所述的利用全循环流体作用的电控泵组件(ECPA)的示意图。参考图18，第一至第三个视图1800A-1800C，分别为ECPA的装配图、部分分解端视图和部分分解侧视图。如图所示，ECPA包括带入口1815的上蛤壳1810和带出口1835的下蛤壳1830，上下蛤壳分别安装在电机架1820的每一侧。电控流体泵组件(ECFPA)1840安装在电机架上。根据图19的第一至第三立体图1900A-1900C，显然ECFPA 1840包括第一和第二阀门组件(VALVAS)1860、1870，第一和第二阀门组件1860、1870分别设在电控磁感应流体泵(ECPUMP)1850的每一端。有利的是，当阀门后的出口直接开向ECPA内的流体后，图18和图19所示的ECPA会将泵所驱动的水的质量减少至接近最少量。

[0173] 可选地，若使用上蛤壳1810和下蛤壳1830以在ECPUMP的作用下提供弹性，则它们可用作本说明书中所述的流体容器。在其他实施例中，此类流体驱动器可设有足够的容积以用作该装置的储液器，而不需要使用单独的储液器。或者，上蛤壳1810和下蛤壳1830为刚性，以确保不会存在流体容器效应，在这种情况下，上下蛤壳以泵的频率振动，离开/进入蛤壳的流体不断脉动。有利的是，在柔性和刚性蛤壳配置中，上下蛤壳1810、1830均能向用户直接提供振动刺激。事实上，将入口1815直接连接到出口1835上提供了独立式液动装置，即带柔性上下蛤壳1810、1830的振动器，这种振动器以现有技术中的机械偏心轴电机无法达到的频率向用户提供振动。相反，刚性或柔性壁蛤壳的振幅不大，但它能提供脉动的水流。

[0174] VALVAS，例如根据本发明一个实施例的图18中的VALVAS 1860或1870，提供了带图20A-20C所示的止回阀的入口和出口以供装配到ECPUMP 1850上。图20为VALVAS 2000的分解图，例如在图18中提供了第一和第二VALVAS 1860和1870。它包括入口歧管2000A、阀体
2000B和出口歧管2000C。图20A、2010、2020和2030分别为阀体2000B的立体图、端视图、底视图和俯视图。入口歧管2000A装配到阀体2000B上，图20B、2040、2050和2060分别为入口歧管
2000A的立体图、侧视图、正视图和后视图。阀门(为清晰起见，未显示)通过第一底座2090A安装到入口歧管2000A上，设置在入口歧管2000A和阀体2000B之间，所述阀门可为图25中的半个阀门2500E。这样，该阀门的动作由进口歧管2000A限制在一个方向上，但不受阀体
2000B的限制，因此流体流动朝向阀体2000B。出口歧管2000C也装配到阀体2000B上，图20C、
2070、2080和2090分别为出口歧管2000C的立体图、侧视图、底视图和正视图。阀门(为清晰起见，未显示)通过第二底座2090B安装到阀体2000B上，设置在出口歧管2000C和阀体2000B之间，所述阀门可为图25中的半个阀门2500E。这样，该阀门的动作由阀体2000B限制在一个方向上，但不受出口歧管2000C的限制。因此，流体从阀体2000B流出，使入口歧管2000A、阀体2000B、出口歧管2000C和两个未显示的阀门整体合并后起到入口/出口止回阀的作用，连接到公共的端口上，该端口是阀体2000B与活塞面相邻底部的开口2025。

[0175] 图21-22B为根据本发明一个实施例所述的紧凑型ECPUMP 2110的不同视图。当与合适的外部连接合并时，该紧凑型ECPUMP 2110与入口和出口VALVAS 2000提供了具有全循环流体作用的ECFPA 2110。图21、22A和22B为ECPUMP 2110的内部分解透视图、分解透视图和横截面分解图。ECPUMP 2110包括活塞2130、线圈架磁芯2140、线圈架壳2150和隔离垫圈2160以及外垫圈2195、内垫圈2190、磁铁2180和磁铁壳2170。主体套筒2120支撑和固定所有这些元件。主体套筒2120，例如，可在ECPUMP 2110的其余元件均已在装配夹具中装配完成后立即通过注塑而成。如图22C的分解横截面详图所示，可以看出内垫圈2190自动对准区域
21000中的线圈架磁芯2140的内部轮廓。为清晰起见，已略去隔离垫圈2160。这样，随后定位好磁铁2180和磁铁壳2170后，显然产生的磁场分布通过线圈架磁芯的自对准在垫圈内进行适当的对准。图2130A和图2130B分别为活塞2130的端视图，显示了活塞2130上经机加工或制作的槽的两种不同构造。这些槽能破坏活塞2130内的涡流、电流和/或径向/环磁场。

[0176] 以下按图44对ECPUMP 2110的一个实施例的尺寸进行说明。但是，显然可根据流体系统的整体要求嵌入其他尺寸的ECPUMP。例如，通过采用直径为1.4”(约35.6mm)、长度为1.175”(约30mm)的ECPUMP(含直径为0.5”(约12.7mm)、长度为1”(约25.4mm)的活塞)，能以
3l/min的流量产生7psi的压力。相应地，这种泵占约2.7in3，重约150g。虽然也可制造其他尺寸的ECPUMP，但发明人只制造出了直径为1.25”-1.5”的ECPUMP的变体并进行了测试。

[0177] VALVAS，例如，可安装在线圈架磁芯3540的端部上面。或者，可使用多部件线圈架磁芯2140，所述多部件线圈架磁芯2140与ECPUMP 2110的其他元件一起分步组合起来。在每一种情况中，ECPUMP 2110的设计均旨在降低复杂程度、便于装配、适用于商品(大批量生产)和低成本利基市场(小批量生产)型应用(如该装置)的制造和装配以及降低成本。图22D为ECPUMP的一个变体，图中显示为迷你型ECPUMP 2200，它同样也包括线圈2220、外部主体2210、磁铁2230、磁铁支座2240和外垫圈2250。所有这些均安装和装配在主体套筒2260周围，活塞2270在主体套筒2260中运动。经发明人装配和测试后的迷你型ECPUMP 2200的实施例的外径为0.5”(约12.7mm)-0.625”(约16mm)，长度为0.75”(约19mm)，使用直径为0.25”(约6mm)、长度为0.5”(约12.5mm)的活塞。此类迷你型ECPUMP 2200重约20g且当流量相应较小时保持约7psi的压力。可选择不用磁铁支座2240。

[0178] 图23A和图23B为根据本发明一个实施例所述的带连接到流体系统的双入口阀和出口阀组件的紧凑型ECPUMP及带和不带流体容器的此类ECPUMP的工作的示意图；在图23A中，第一至第三视图2300A-2300C均与根据本发明一个实施例所述的支持两个流体系统的ECPUMP 2330有关。如第二视图2300B所示，ECPUMP 2330的一侧设有第一VALVAS 2320和第一端口2310，另一侧设有第二VALVAS 2340和第二端口2350。如第一立体视图2300A所示，ECPUMP 2330的一侧设有一对端口2310A/2310B，第一端口2310A/2310B连接到两个第一VALVAS 2320A/2320B上，而在另一侧，设有一对第二端口2320A/2320B，第二端口2320A/2320B连接到两个第二VALVAS 2320A/2320B上。这样，从横截面2300C可明显看出，活塞在ECPUMP 2330中向右运动，使流体从第一端口2310A被抽入后通过左侧(LHS)的第一VALVAS
2320，再通过第二VALVAS 2340被推出，然后进入第二端口2350B。反过来，活塞向左运动时，流体从第二端口2350A被抽入后通过第二VALVAS 2340，然而流体通过第一VALVAS 2320被排入第一端口2310B中。反复进行时，这一循环从第二Y形端口2365抽取流体，然后通过第一Y形端口2360将其推出。在本发明的一些实施例中，连接管2305A、2305B可为刚性，而在其他实施例中可为“弹性”以便当压力升高到预定值以上时，在止回阀(如图42所示)未打开前先膨胀。这样，流体系统的暂时过压在止回阀打开前能被吸收。例如，连接管2305A、2350B可设计成在压力高于7psi时膨胀，而止回阀在8psi时触发。

[0179] 在图23B中，2300D和2300E分别为带第一和第二阀门2370A和2370B的VALVAS/端口配置的展开图和分解图。第一和第二阀门2370A、2370B为装配的ECPUMP组件的每一端提供了止回入口和出口阀门。分解图2300E所示为VALVAS，其中紧接着阀门(如第二阀门2370B)设置的是流体容器2390，流体容器2390由容器端口2375、扩口法兰2380和盖子2385组成。这样，通过壁厚和材料选择等设计盖子2385可提供VALVAS用作流体容器的挠性部分或者它也可为刚性。这种流体容器2390为按图13、15和17所示和所述的以及下文其他变体和变化中所述的流体容器。第一至第三图表23100-23300为不同配置泵的流体作用的示意图，如常规单端作用、不带流体容器的发明人称之为全循环流体作用和带流体容器的发明人称之为全循环流体作用。第一图表23100为ECPUMP的运行过程，其中ECPUMP的一端配置如图19-22B和图23A所述的入口/出口止回阀。因此，在每个循环中，泵仅在后半循环推动流体。第二图表23200中显示了如图23A所述的ECPUMP，其中ECPUMP的两端通过公共入口/出口端口连接在一起，如第一和第二Y形端口2360和2365。因此，在每个半循环中，流体被抽吸到出口Y形端口，使得流体系统经历第二图表23200所示的总流体曲线图，以致“左”和“右”半循环结合。
但是，在很多应用中(例如该装置)，当产生的身体脉动以双倍的ECPUMP驱动信号的驱动频率发生时，则可能并不是想要的(或者是非常想要的)。因此，发明人已证实，基本上使系统的流体时间常数大于ECPUMP的频率响应就能使靠近阀门的流体容器抑制第二图表23200的压降或使其平滑。这样就会产生出光滑的ECPUMP输出曲线，从而提高了该装置或根据本发明实施例所述的其他装置内的ECPUMP的性能。根据本发明的实施例，流体容器可选择设在两条流体路径汇合和/或分开前和/或后。进一步地，通过对几何构造、壁厚和材料等的设计，可改变流体容器的性能以便以不同程度吸收/减少来自根据本发明实施例所述的ECPUMP和/或EAV的流体变化。在本发明的其他实施例中，ECPUMP的输出，例如，可在与流体容器结合前耦合到第一组流体驱动器上，以使第二组流体驱动器的流体激发。以这种方式，例如，第一组流体驱动器接收脉动输入并进行相应振动，而第二组流体驱动器接收恒定输入并产生伸长/膨胀。可选地，在第一组流体驱动器前设置另一组流体容器，这组流体容器对脉动ECPUMP/EAV输入进行平滑化处理以使第一组流体驱动器产生更加正规的正弦曲线。

[0180] 参考图24，第一视图2400A为根据本发明一个实施例所述的利用ECPUMP 2480(如按图21-22D所述和所示的ECPUMP 2100或ECPUMP 2200)的紧凑型ECPFA。如图所示，ECPUMP 2480设在上VALVAS和下VALVAS之间，上下VALVAS为按图19-21所述的VALVAS的变体。因此，上VALVAS包括第一主体2425A，第一主体2425A包括带第一阀门2430A的第一入口2440A和带第二阀门2420A的第一出口2410A；而下VALVAS包括第二主体2425B，第二主体2425B包括带第三阀门2430B的第二入口2440B和带第四阀门2420B的第二出口2410B。第一和第二入口
2440A、2440B分别连接到Y形输入管2460上，而第一和第二出口2410A、2410B分别连接到Y形输出管2470上。第二视图2400B为上VALVAS的详图。

[0181] 显然，图中画出了第一入口2450A、第一主体2425A和第一出口2410A的内部轮廓。这些轮廓与第一和第二阀门2420A、2440A的特性根据ECPUMP的压力和流动特性量身定制，以最大程度地减小运行时的损失，从而提供ECPUMP及其相关用品的总体效率。此外，可通过使Y形输出管2470的管臂变形以在回弹性和弹性力方面改变Y形输出管2470的特性，从而使流体容器不同于按图23A和图23B所示的流体容器。可选地，Y形输入管2460同样可用预定弹性力等实施，以在ECPUMP的输入侧提供流体容器。

[0182] 参考图25A，第一和第二视图2500A、2500B均为根据本发明一个实施例所述的利用ECPUMP 2580(如按图21-22D所述和所示的ECPUMP 2100或ECPUMP 2200)的紧凑型ECPFA。ECPUMP 2580的每一端设有第一和第二VALVAS。第一和第二VALVAS的入口阀门2530A/2530B和出口阀门2550A/2550B分别连接到入口2520A/2520B和出口2560A/2560B上。在本ECPFA中，第一和第二Y形管2510A、2510B分别将外部物理系统连接到ECPUMP 2580上以利用全循环流体作用原理。与前面所述的其他ECPUMP相比，ECPUMP 2580设有第一和第二弹簧2540A、
2540B，第一和第二弹簧分别从第一和第二弹簧壳2590A、2590B连接到活塞上。因此，活塞在ECPUMP2580中的电磁运动使第一和第二弹簧2540A、2540B交替压缩/伸展，相应地，弹簧的作用使活塞返回到中心位置。因此，发送给ECPUMP 2580的驱动信号可不同于ECPUMP 2100、
2200中的信号，因为引起移动的脉冲是通过弹簧的作用制止，而不是结合施加在ECPUMP内线圈上的电控制信号和永磁铁或软磁铁实现。

[0183] 在图25B中，第一视图2500C为弹簧壳2594和外壳2590。第一和第二弹簧2540A和2540B分别连接到弹簧壳2594上。在弹簧壳2594内的一对入口和出口中，每一个均有用于支持分别插入相关入口或出口阀门2530A/2550A的底座2592。每个入口/出口阀门2530A/
2550A都具有阀座2596，外壳2590到ECPUMP 2580的流体密封通过O形密封圈2505实现。对该领域技术人员显而易见的是，在不偏离本发明范围的情况下，可应用其他密封技术。在弹簧壳2594内，有四个阀门、两个入口阀门2530A和两个输出阀门2550A。这样就增大了入口和出口上阀门的面积，降低了流体阻力。可选地，外壳2590本身可为刚性或挠性。当为挠性时，外壳2590提供了一个非常接近入口和出口阀门的流体容器。

[0184] 根据Y形管合并器/拆分器(如图24的Y形输入管2470和Y形输出管2460)的设计，使流体系统中该元件的运行与ECPUMP产生共振。有利的是，共振Y形管在“前进”/“倒退”行程开始时提供“抽”/“吸”，以在行程结束时有助于向活塞施加力。这可减少每个行程尽头需要的电磁驱动。如图23B中的第三图片2300F所示，通过提供一个总时间常数大于ECPUMP运行的共振器，这种流体容器使ECPUMP和流体组件能够平稳运行，以致能量不会浪费在击打ECPUMP上游或下游的水体/柱上。

[0185] 除以上和随后确认的关于根据本发明实施例所述的ECPUMP和ECFPA的所有其他设计问题，在设计阶段中需要根据建议的工作环境温度范围、用户预计使用时间内ECPUMP的实际温度等因素着手解决热膨胀问题。例如，必须允许活塞能膨胀，图21中的内垫圈和外垫圈2190、2195设计成具有较大内径以便在ECPUMP变热时在运行中能实现膨胀。显然，由于根据本发明实施例所述的ECPUMP/EAV的元件可利用多种不同的材料，如活塞使用铁，筒芯使用塑料，设计分析应包括调节公差接近的相邻元件的热膨胀。

[0186] 显然，如按图18-25B所述的及以下按图28-47所述的ECPUMP实施时每一个输入和输出端口可不设止回阀。显然，如按图18-25B所述的及以下按图28-47所述的ECPUMP可构成如按图12-17所述的其他电磁驱动流体泵的变体的基础。

[0187] 图26中包含了根据本发明一个实施例所述的紧凑型电控流体阀门/开关(ECFVS)的第一至第四视图2600A-2600D。如第一和第二视图2600A、2600B所示，ECFVS分别包括第一和第二主体2610、2620。这两个主体之间设有连接这两个元件的两个端口和电控驱动器(ECA)的联接器2630，联接器包括磁性垫圈2640、2660。虽然为清晰起见，已略去ECA的其他方面(如线圈等)，但该领域技术人员应清楚。根据第三和第四视图可明显看出，线圈的运行使磁铁2670向左或向右移动，从而堵住/打开第二和第一主体2630、2610中的右侧和左侧路径。磁性垫圈2640、2660使得能够对ECA进行闭锁操作。

[0188] 当ECFVS在任何时候只需要端口B和端口C中的一个工作时，图26所示的ECFVS可视作背对背连接在一起的两个阀门。第三和第四视图2600C、2600D分别对此进行了描绘。ECFVS的一个此种实施为，端口A连接到流体驱动器上，端口B连接到ECPUMP的出口上，端口C连接到所述(或另一)ECPUMP的入口上。因此，端口C“关闭”时，流体从端口B抽向端口A，从而驱动流体驱动器；然后端口C“打开”，流体从流体驱动器抽向端口A再到端口C。在另一个配置中，输入端口A的流体可切换到端口B或端口C并通过适当的电子控制来调整活塞到端口B和端口C的位置。可选地，在有控制信号的可变脉冲宽度调制“PWM”的情况下，第一配置的ECFVS可“颤振”，以便即使在所有流体驱动器都完全膨胀时，也能持续引入/提取少量流体，以确保流体系统中总有流体在流动。在后一种配置中，可变PWM模式运行可使驱动器能够以不同的填充率或流量同时进行填充和/或驱动。另外，第五视图2600E为替代阀门的示意图，其中只有两个独立流动路径中的一个或另一个在工作。如上所述，激发线圈的可变脉冲运行使得能够实现可变的开口比，这样阀门还可用作可变分液器。虽然通常采用10-15ms的线圈激励周期，但本发明的实施例具有低至5ms的开/闭时间。

[0189] 对该领域技术人员显而易见的是，高效率的自锁阀具有自锁磁引力，该磁引力应尽可能小以使阀门内的活塞顶着其关闭的压力水头。对于大多数装置，均希望阀门体积小、反应迅速、运行功率低且容易制造。阀门可为并入到歧管中的多个阀门中的一个。在一些阀门中，抵抗压力关闭阀门时可能比打开阀门时需要更多的功率，因为打开时压力能帮助推动活塞。本说明书中描述的任何线圈/磁性驱动电机均可实施在替代设计的锁中并起到阀门而不是泵的作用。“开关阀”通常不使用单向阀，例如可能与循环泵合并。可选地，开关阀门可部分用直流模式供电，以可控地减小锁闭活塞吸持力，使关闭的阀门部分打开，或相反，使打开的阀门部分关闭。或者，开关阀门可并入闭环反馈来影响线圈驱动信号，从而影响活塞吸持力。

[0190] 在如图26中所示的EAV中，并不是总是需要完全密封。在一些应用中，关闭的阀门有一些泄漏(如1％)，因为这不会显著影响系统的运行或总体效率。考虑到图26所示的EAV的设计，或另一种阀门/开关，密封开关阀的闸门可用较软的一致材料以与活塞表面很好地配合，或者所述闸门还可用制作主体其他部分的相同较硬塑料制成。可选地，活塞可为铁质，垫圈为磁铁，或活塞可为磁铁，垫圈为软磁性材料。同样，在EAV设计中可使用单线圈、双线圈和ECPUMP设计的各种其他方面。EAV可选择仅在一端锁上，或者在EAV的一端而不是两端具有闸门/端口的替代设计。通过适当的设计，级联EAV元件可构成流体开关和调节电路的基础。

[0191] 图27为根据本发明实施例所述的可编程和自锁止回流体阀门的示意图。第一视图2700A为可编程止回阀，它包括主体2710、螺纹阀体2720、弹簧2750、弹簧座圈2730、轴承壳
2740和滚珠轴承2760。当螺纹阀体2720拧进主体2710中时，弹簧2750受到弹簧座圈2730和轴承壳2740的作用被压缩，从而使通过转动滚珠轴承2760克服弹簧压力和打开可编程止回阀所需的力增加。第二视图2700B为可编程止回阀的分解图。第三视图2700C为自锁可编程止回阀，其中(例如)如按第一和第二视图2700A和2700B所述的止回阀2700在螺纹阀体上另外安装了销子2775，所述销子2775受连接到驱动电路2780上的电磁驱动器2770控制。这样，在驱动电路2780的引导下，销子2775可通过电磁驱动2770啮合在滚珠轴承后面。啮合后，销子2775阻止滚珠轴承转动，从而阻止止回阀动作。因此，对该领域技术人员显而易见的是，这种自锁可编程止回阀或自锁止回阀能够解决现有技术中的卸压阀存在的滞后问题。

[0192] 图28包含了根据本发明一个实施例所述的利用按图18-25A所述和所示的构想的紧凑型ECPUMP 2800B的横截面图2800A和尺寸图；横截面图2800A提供了根据本发明实施例所述的ECPUMP的模拟和建模中发明人采用的尺寸以及物理实验和装置的变体的名称。相应地，图45-47也参考了这些尺寸。标有尺寸的紧凑型ECPUMP 2800B描绘的是本发明的按图18至36和图37-46所述的一个实施例。紧凑型ECPUMP 2800B的直径为1.4″(约35.6mm)，长度为1.175″(约30mm)，带有0.5″(约12.7mm)x 1″(约25.4mm)长的活塞。紧凑型ECPUMP2800B以
3
3l/min的流量产生7psi的压力，体积约为2.7in，重量约为150g。

[0193] 图29和图46为根据发明人进行的设计分析模拟在数值模拟过程中得到的紧凑型ECPUMP磁通量分布的FEM建模结果；在图29中，第一FEM2900为根据原设计的、外径为0.625”、长度为0.75”的一个设计，即设计6。磁铁厚度为Tm＝0.075"，定子长度Ty＝0.450"，定子齿尖Hst＝0.025"，槽口b＝0.250"，活塞“齿”长Trt＝0.100"活塞的总直线行程Z＝
0.140"。第一FEM 2900为Z＝0.000"I＝1.0A时的磁通量图，即中间行程。使用N42NdFeB磁铁，绕192圈28AWG导线且力常数为Kf≈1.0lbf/A时，RMS输入功率约为0.5W，用正弦波驱动。
第二FEM2950为根据原设计的、外径为0.625”、长度为1.025”的一个随后迭代设计，即设计
21。磁铁厚度为Tm＝0.100"，定子长度Ty＝0.675"，定子齿尖Hst＝0.030"，槽口b＝0.425"，活塞“齿”长Trt＝0.125"活塞的总直线行程Z＝0.200"。第二FEM 2950为Z＝0.000"I＝1.0A时的磁通量图，即中间行程。使用N42M NdFeB磁铁，绕170圈22AWG导线且力常数为Kf≈
3.0lbf/A时，RMS输入功率约为2.45W，用正弦波驱动。

[0194] 与此对照，图30的第一至第三FEM图3000A-3000C分别为中间行程时闭路和开路以及全行程时开路的基线ECPUMP设计。该基线ECPUMP的外径为0.75”，长度为2.150”。磁铁厚度为Tm＝0.200"，定子长度Ty＝1.350"，定子齿尖Hst＝0.025"，槽口b＝0.800"，活塞“齿”长Trt＝0.125"活塞的总直线行程Z＝0.200"。使用N42M NdFeB磁铁时，总体效率约为40％，力常数为Kf≈4.0lbf/A，RMS输入功率约为6.9W，用正弦波驱动。因此，对第一至第三FEM图3000A-3000C所示的基线设计与图4的第二FEM 2950中的设计21进行比较时可清楚看出，发明人已经能够在ECPUMP保持输出泵力的性能方面做出实质性改进，同时减小了ECPUMP的尺寸，降低了能耗，提高了效率。

[0195] 图31A-46是发明人对流体ECPUMP和流体装置做出的优化的示例。图31A为当齿宽在0.075”-0.140”之间变动时该范围±0.125"内不同行程位置处ECPUMP活塞的每一端的不同齿宽Trt的力常数Kf(lbf/A)的变化，图中显示了随着齿宽的增大，峰值力常数值和低峰值力常数值的偏离增大。在上面的图表中，磁铁厚度Tex为0.100"，而在下面的图表中，磁铁厚度减小至0.075"。

[0196] 图31B为原基线设计的不同EAV变体的垫圈偏置的影响。0V时基线设计显示，随着垫圈偏置的增大，力开始增大，但接着线性减小。但是，显然0.015”虽然减小了最大的力，但显著平化了力与垫圈偏置的图表。虽然通过减小半径也达到了类似效果，但是用有0.015”垫圈间隙的N50磁铁代替N42磁铁产生了足够的力，用于抵抗流体压力使电磁阀流体保持关闭，这在这些模拟中是以7psi和磁铁的设计水平准备为基础。因此，通过修改垫圈，例如图35中的内垫圈3590/3595，和调整磁铁特性，可增大装配/制造效率中针对偏移的制造公差。

[0197] 图31B中的力常数与自锁阀有关，是当自锁阀锁在ECPUMP上建立了7psi流体系统压力而关闭时，其中的阀门垫圈和闭锁磁铁之间的吸持闭锁力。在这些模拟的基础上，确立了阀门保持9psi压力的设计目标，这样开关阀门只需要较低的功率，但仍保持了闭锁作用。

[0198] 参考图32和图33，与紧凑型ECPUMP 2800B尺寸图和对图29中第二FEM 2950的设计21所述的类似的ECPUMP变体的力常数Kf描绘为在0A和2A驱动条件下在该范围±0.120"内是行程偏移的函数。因此，对于恒定的外垫圈厚度Tex＝0.075"，有空气间隙Lg、内垫圈的内齿宽度Tti的参数变化曲线。因此，从图33中可以看出，在2A时，峰值磁阻力随空气间隙Lg迅速减小，但对于不同的内齿宽度Tti却相对恒定。另外，显然这些曲线相对零活塞位置偏移，并且与距该峰值位置约±0..040"具有显著不同的特性，力常数对于接近+0.120"正偏移变为负，力常数早期反向是在较低的空气间隙，并在-0.120”的负偏移下保持为负。参考图32可以看出，对于不同的空气间隙和内齿宽度，Tti在距0±0..040"的范围内，0A磁阻力的大小和曲线图接近恒定，并且除周期特性外，在从0的较高活塞偏移处观察到磁阻大小有显著变化。

[0199] 因此，鉴于Lg＝0.005"(约0.125mm或125μm)，对于内齿宽度为0.125"、0.100"和0.075"，磁阻力表现出周期特性，早期峰值依次为1、2、3。在+0.080"处，磁阻力从-2.5lbf(对于/Tti＝0.125")向下变至约为0(在Lg＝0.020"/Tti＝0.075"处)，这遵循着图33的2A电流数据中的相同变化。因此，发明人已建立通过起始电磁激励利用大行程长度但具有0A处磁阻力和流体压力结合确定的大行程特性的ECPUMP设计。另外，根据图32可明显看出，这些零电流长行程特性可通过ECPUMP的适当设计建立。

[0200] 参考图34和图36，与紧凑型ECPUMP 2800B尺寸图和对图29中第二FEM 2950的设计21所述的类似的ECPUMP变体的磁铁的不同磁性材料的影响描绘为脉冲驱动条件下行程偏移的函数。电流分布用这两个图表中间的虚线图表示。在图34中，从N30NdFeB磁铁(10,800高斯)变为N52NdFeB磁铁(14,300高斯)的影响显示很小。更重要的是，从标准软磁性钢变为Hiperco 50铁钴钒软磁合金。铁钴钒软磁合金的磁饱和高(24千高斯)、最大直流磁导率高、直流矫顽力低且交流磁芯损耗低。图35描绘了N52磁铁对于两个活塞齿宽度Trt和三个活塞总长度的力的变化与位置的关系曲线。因此，力与位置的总体曲线图可根据流体系统的预期特性进行修改，例如改进力的大小与活塞位置的总体关系曲线。

[0201] 同样，图36描绘了两种不同磁性材料(N30和N42)的紧凑型ECPUMP使用不同的电流在不同的活塞位置处获得的数值模拟结果，所述紧凑型ECPUMP根据紧凑型ECPUMP 2800B尺寸图和对图29中第二FEM 2950的设计21所述的类似的ECPUMP变体得到。因此，在电流为0时，每个均在0位置偏移处穿过0值的力并与活塞位置具有周期特性。随着电流的增大，力的长行程特性变化较慢，而中心短行程特性变化较快。当电流在0A至2A之间时，在0”活塞位置(中间行程)处，两个磁铁的力均从0lbf到达约8.5lbf，而在-0.100”行程距离处，N30磁铁ECPUMP的力从约1.8lbf到达约2.3lbf，N30磁铁ECPUMP的力从约3.3lbf到达4.0lbf。

[0202] 如上述线性活塞泵，例如按图18-23B所述和所示的ECPUMP，由于泵活塞需要逆转方向，从而导致泵室下游的面积平均流量波动。由于需要使沿流动路径的所有流体加速和减速，流量的波动导致泵电机上的瞬时负载增大，流动路径长度也增大。如上所述，发明人已确定紧靠泵室的上游和下游采用可膨胀的弹性膜。本节给出了针对目标ECPUMP/装置配置的设计空间分析。发明人进行设计空间分析的目的是：

[0203] -根据产品要求最大程度地将流量波动减小至可接受和/或预期水平；

[0204] -一些速度和压力波动是允许的，而且实际上也是想要的，但应限制为不会严重影响效率和最终用户的满意度；

[0205] -确定流量和/或压力的波动以使用户可利用的水柱振动能量最大化；

[0206] -通过减少流体上的做功，使机械能效率最大化；及

[0207] -根据预期目的，将泵活塞上的流体压力最小化或最大化，同时实现Q＝3L/min的流量和7psi(表压)的出口压力。

[0208] 为了评估发明人的构想，为与流体响应压力连接的弹性容器的动态特性制定了数学模型。频率为0-50Hz的活塞正弦波速度用作模型的输入，本分析中未考虑活塞力学。按图37-39C描绘和描述其模拟结果的模型如图39D所示，用隐式有限容积法离散化，并用总变差减小解法进行数值求解。进行数值模拟时，独立改变不同部分的流动路径长度S45和S67、膜半径R4、R5、R6和R7以及弹性系数k。选择弹性膜和泵送系统的尺寸来改变系统的阻尼截止频率，从而过滤掉弹性膜下游的流量和压力波动。流体力学的分析通常使用非定常欧拉方程和质量连续性方程进行，非定常欧拉方程和质量连续性方程沿从液缸工作面开始到膜下游结束的流线合并。弹性膜被建立成薄壁压力容器，其中采用应力-应变关系来得到压力变化导致的膜膨胀和压缩。膜在特定流向位置处的瞬时膨胀率由方程(1)k＝(0.67)/(Et0)给出，并为弹性刚度，弹性刚度与硅树脂的弹性模量E和弹性膜的厚度有关t0。系数0.67是通过分析得到并经过实验验证的校正因子，以考虑到应变期间弹性膜厚度变薄的情况。

[0209]

[0210] 从普遍观点来看，改变几何参数k、S和R具有以下影响：

[0211] -增大R和S会增大弹性膜的阻尼效应，从而使摩擦损失和压力惯性分量减小；

[0212] -增大R还会减小速度大小，从而将压力的惯性分量和粘滞损失减至最小；

[0213] -增大S会直接增大压力惯性分量；

[0214] -减小S会减小压力惯性分量，但同时会减小粘滞阻尼效应；及

[0215] -增大k会增大阻尼效应，但会减小电容器能够工作的临界压力。

[0216] 弹性膜的长度S45和S67从基准初始值按比例S/S0等比缩放；膜半径按比例R/R0等比缩放；刚度系数k按比例k/k0以同样的方式缩放。进行模拟时，独立改变S/S0、R/R0和k/0，并用3D参数空间将图37和38中的数据可视化。图37描绘了模拟的参数空间图，其中采用了31个不同的k值，0.5≤(k/k0)≤2.0、51个不同的S值，1≤(S/S0)≤4、和31个不同的R值，1≤(R/R0)≤3，进行了共49011次模拟。图38描绘了该分析的参数空间结果，其中绘制了最小速度波动、最大效率和最小机械输入功率等值面的图。因此，每个(S/S0、R/R0、k/k0)坐标对应一个不同的泵配置，且对应不同的效率特性。等值面显示了某一参数具有具体水平的所有坐标。例如，机械表面表明最近的最佳机械效率值为68％的所有配置。输出流量波动等值面和效率等值面的交点代表效率和速度波动之间的最佳折中线。表面上确认了几个给出不同折中方法的点，如下表1所示。

[0217]

[0218] 表1：设计配置点、关键参数和设计折中汇总

[0219] 图39A-39C分别显示了与初始基准条件相比，这些不同的设计的优化配置的流量波动减小，泵缸平均压力减小，而泵的效率却相应提高。通过更多模拟实现了进一步改善。模拟时，独立地改变和优化泵的半径，将泵到电容器的流动路径最小化并优化了伞形阀引起的损失。这样进一步将紧凑型ECPUMP的理论机械效率改进到87％。图40和图41为该分析中k/k0＝0.5,1.0,1.5,2.0在S-R二维平面内速度波动、效率和机械输入功率的等高线图。
在图40和图41的每个图中，空白白色区域代表膜内的压力超过或接近临界压力使膜膨胀(鼓起)而导致破裂的情况。这种不稳定性发生的原因是流体容器弹性膜的刚度回弹性不够而导致它不断地积聚流体。

[0220] 当爆裂压力(PBURST)接近7psi的设计压力时，膜膨胀和收缩程度较大，以致膜从流体中吸收更多的能量。膜的膨胀和收缩循环与流体压力不协调接近180°，因此膜可用于在行程开始和结束时减小泵的压力负荷。

[0221] 发明人进行的另一设计优化与解决电机力输出问题有关。从图39E的第一图表3900A可清楚看出，泵活塞上的压力随着时间的变化需要在整个泵循环过程中一直有正向力，才能使活塞经过0.2"的整个行程和实现正弦波的速度曲线图。因此，若任何时间施加的力不够，活塞会提早减速，使活塞无法到达对端，从而减小了流量。但是，磁电机的特性可对在行程结束时施加的正向力产生阻止或限制作用。进一步地，在行程的任一端，电机效率大大减小，而电机朝向行程中心时效率最大。

[0222] 因此，本发明的一个目的是找到一种力输入信号以实现在达到电机输出能力的同时使活塞完成其全部行程并规定可利用电机的电流-力转换效率曲线的力信号，从而将功率需要量最小化并将电能与机械能转换效率最大化。为此，对活塞力学进行了建模并将其并入流体系统模拟中，以将力规定为输入，活塞位置按随时间变化的流体压力和速度进行求解。在整个行程中传递的能量等于力曲线传递的能量的任意形状的力信号如图39E的第一图表3900A所示，它使活塞能经历整个行程长度。力信号被定义为任意曲线，对其进行控制以使整个行程长度内其积分产生的能量与图39E的第一图表3900A所示的力曲线的积分相同。然后，力信号曲线用成本最小化优化方法进行演变，其中在模拟时将由特定力曲线算得的平均电流最小化。

[0223] 根据这一优化，确定了改进后的力与活塞位置曲线，如图39的第二和第三图表3900B、3900C所示。第一图表3900A为经优化以实现0.2"行程和使用最小输入电流的力信号，而第三图表3900C为因此产生的活塞位置与时间的曲线。图39E的第二图表3900B所示的力曲线重新分布朝向行程中心的活塞所传递的能量并使力在结束时能为负向，并使得泵活塞能在弹性膜传递的流体压力和电机磁性元件传递的零电流磁阻力的作用下减速。因而，由此产生的活塞位置曲线在朝向行程循环周期的中间和结束时经历了相当快的加速和减速过程。相应的速度曲线图在机械效率上却稍有下降，其从电能-机械能转换效率中获得了更多的补偿。活塞的振荡频率由整个行程中提供的力确定。正如我们希望的，在行程结束时施加较少的电流，因此活塞的零电流磁阻力调整到用最小电流实现共振频率所需要的具体值(40Hz时，为±1.75lbf)。然后，该力曲线能转换成所需的如图39的第四图表3900D所示的驱动电流。从图中可以看出，在循环开始和结束时需要施加最小的电流。

[0224] 图47为根据本发明一个实施例所述的用于ECPUMP的控制电路的示例。如图所示，数字电路4700A包括高性能数字信号控制器，例如Microchip dsPIC33FJ128MC302 16位数字信号控制器，所述数字信号控制器产生输出脉冲宽度调制(PWM)驱动信号PWML和PWMH，驱动信号PWML和PWMH耦合到第一和第二驱动电路4720和4730上，驱动电路4720和4730产生施加到ECPUMP 3510内线圈上的电流驱动信号。图48为所产生的施加到ECPUMP线圈上的驱动电流。不是连续信号，而是根据本发明一个实施例所述的所产生的驱动电流，在该实施例中，数字电路4710产生频率为18Hz、振幅变化的脉冲。因此，图48所示的450ms驱动电流信号由这种18kHz信号的约8000个离散振幅加权循环。

[0225] 采用图48所示的驱动信号能使ECPUMP连续运行，这样通过流体容器可获得到流体系统和阀门的恒定流体压力/流量。但是，显然在利用PWM技术驱动EAV的控制器的指导下，EAV能快速打开和关闭以将流体驱动器(如气球)保持在预定的填充水平，如25％、50％和100％。例如，利用以40Hz振荡的EAV和脉冲宽度调制，根据预期的填充水平，阀门可保持在
0.1Hz-40Hz的范围内。以这种方式，单个ECPUMP能够根据整个流体系统内阀门、开关等的动作填充多个气球并/或保持相应的填充水平。同样，ECPUMP可以10Hz-60Hz的不同频率运行。
另外，频率模拟可通过一系列阀门的时序完成。另外，显然由于基于PWM的控制器技术使驱动器可进行复杂的膨胀或生成曲线图，因此能够模仿身体接触(如用户的手指接触皮肤所施加的压力)。因此，可使流体执行器膨胀以提供模仿另外一个人的手指触摸他们的压力曲线。

[0226] 图42-44为根据本发明实施例所述的紧凑型ECPUMP内的泵活塞的设计变体。从按图29-36所示的模拟及其他分析可以清楚看出，ECPUMP的性能对间隙敏感，以致较低间隙Lg导致力增大等。但是，显然在这种低间隙处，ECPUMP的活塞和圆筒(如图21中的筒套2120)之间存在摩擦并会增大。另一方面，活塞齿的尖锐轮廓能提高性能，但会进一步增大流体、活塞齿和筒套之间界面的摩擦问题。因此，图42的第一至第四设计4200A-4200D代表了解决设计变体中该问题的几个选择方案。每一个的ECPUMP 4210的设计如图21所述。在第一图片4200A中，活塞4220具有异型端盖4230(例如用塑料制成)，这样能控制流体界面朝向活塞
4220的齿与筒套内表面之间的窄隙，为清晰起见，未示出筒套。第二图片4200B为类似的变体，但齿之间的活塞主体同样填充了材料(如塑料)。第三图片4200C对其进行了进一步的延伸，其中活塞齿的外径略有减小以将活塞4240埋置到其他材料2450(如塑料)中，使活塞齿的尖锐边缘和活塞的制造变化在直接接触筒套内表面时去除。进一步地，在第四图片4200D中，筒套的内表面镀覆了薄膜4260或一种薄层材料，使得埋在材料4250内的活塞4240进入薄膜4260中。若套筒是模制到ECPUMP 4210的其他部分上，所述薄膜的特性的设计是为了减小摩擦，而不是为了获得相对筒套的机械强度等。

[0227] 图43的第一至第四设计4300A-4300D代表了解决设计变体中摩擦问题的另外几个选择方案。每一个的ECPUMP 4310的设计如图35所述。在第一图片4300A中，活塞4320的齿廓进行了修改以使得活塞4220和筒套内表面之间的间隙为平滑的锥形，而不是尖锐的直角。或者在第二图片4300B中，流体用ECPUMP 4310通过润滑路径4350注入活塞表面上的润滑槽
4340。虽然图中润滑槽4340显示在活塞的中心部分，但显然它们也可实施在活塞末端直接进入活塞齿上的润滑槽中，如图42的第一图片4200A中的4220。可以单独采用这种润滑方式，或者也可与本说明书中所述的其他技术结合使用。可对槽4340进行优化以将承载表面面积最大化，但仍为活塞表面提供足够厚的膜润滑。若润滑剂与整个流体系统中的流体相同，显然ECPUMP抽吸的部分流体可“反馈”到润滑路径4350中。虽然很显然，若制造公差可确定为预期的成本/收益点以对其进行改善，但与活塞和筒套之间的流线一样厚的膜润滑的基准被大约定为0.001"。另外，本发明的其他实施例可利用薄膜润滑、界面层和/或挤压层润滑。显然，在ECPUMP的非内嵌应用中，活塞周围不需要完全密封。

[0228] 第三图片4300C为一种方案，其中活塞4355埋置在材料4360(如塑料)中，所述材料做成发明人称之为双筒的形状。第四图片4300D为一种变体，其中活塞4380埋置在另一种材料4390(如塑料)中，筒套的内表面上已镀覆一层薄膜4370。在本发明的其他实施例中，可采用滚珠轴承滚道，如(例如)图44的第一和第二图片4400A和4400B中的例子所示。在第一图片4400A中，仅设置一个带一定宽度的槽口的滚珠滚道4420。照此，滚珠滚道4420可与槽口一样宽或比其窄，这取决于活塞长度、槽口和活塞行程长度以使活塞能够自由地纵向运动。在第二图片4400B中，滚珠轴承4430设在活塞内的槽中。在这种情况下，由于滚珠轴承随活塞一起移动，滚珠滚道长度上的问题得到解决。滚轴轴承4430，例如，可用一种或多种合适的塑料材料、陶瓷、无机物或玻璃制成。

[0229] 图43的第三图片4300C为活塞4340与筒端挡板4350之间形成的区域，筒端挡板4350从筒内表面向内伸(为清晰起见，未示出)。因此，在本发明的一个实施例内运行时，活塞像平常一样在ECPUMP内运动。但是，由于筒端挡板设在比正常运行最大行程稍长的位置处，因此，若活塞超过最大行程，当其越来越靠近铜端挡板4350时，活塞4340末端和ECPUMP该端处筒端挡板4350之间的流体开始以反方向压缩和向活塞施加压力，使活塞4340在反向前减速并最终停止下来。在本发明的另一实施例中，筒端挡板4350设在接近活塞4340的最大行程的位置处，以便每次达到活塞全行程时，活塞4340和筒端挡板4350之间的该压缩流体区会将流体导向活塞4340周边和筒内表面之间的区域。这对于活塞4340和筒内表面之间间隙很小、活塞齿带或不带锥形轮廓的活塞设计很有利。

[0230] 除如按图42-43及图47和图48所述的通过从活塞在流体中运动的流体动力学方面考虑以减小摩擦来重新设计活塞和活塞齿几何构造外，显然也可调整其他因素以减小ECPUMP运动活塞与静止主体之间的总摩擦系数。因此，此类因素包括但不限于活塞用钢的选择、筒用塑料的选择、活塞表面抛光、筒成型用模具表面抛光、每个元件的制造公差和筒表面精加工。另外，所有这些还必须根据与ECPUMP泵本身相关的设计因素考虑，包括但不限于黏度、磁场侧负荷、由装配/制造原因导致的线圈产生的磁场的不均匀性、活塞设计、活塞速度、流体选择、工作温度范围等。另外，考虑到以下这一点也很重要，即虽然在整个行程中，活塞能在中间行程时以每秒数十厘米到每秒数十米的速度运动，但在每个行程结束时，活塞先减速、然后停下来，最后反向。因此，流体润滑还应能“支持”活塞，以便在静止时，活塞被膜包围而使得在活塞速度足以产生按图47和图48所述的流体动力效应前在ECPUMP的该运行阶段时可利用厚(或薄)膜的润滑(如利用)。

[0231] 根据本发明实施例所述和所示的ECPUMP利用了电磁铁，电磁铁设在磁性活塞周围。电磁铁同中心地围绕活塞设置，并在径向和轴向上吸引活塞。若活塞的质心位于磁通量场的中心，则活塞不会承受任何净径向力。但若活塞从磁通量场的质心稍微移开，则活塞会受到向外的径向力并被压到外壳侧壁上。这样就产生了金属对金属的接触，从而产生大量的摩擦损失。应用按图42和图43所述的干和/或湿润滑目的在于通过防止或限制因较大的径向力产生的摩擦接触并结合相对较小的接触面积来解决摩擦问题。

[0232] 因此，发明人利用流体动力润滑理论确定能产生足够升力的活塞侧面轮廓，以抵消估计的磁吸引力和防止面面接触。通常80％的行程循环寻求使用流体动力润滑，模拟时采用30％-70％的丙二醇作为润滑剂/泵抽流体以便无需再反复添加润滑剂。通过对安装在包含活塞的平面中心部分的端部上的弯曲端盖的分析，得到了能产生升力和使得无需对活塞进一步加工所需的侧面轮廓，因为去除活塞磁性材料会影响磁已确定的电机配置。在流体动力分析中，由于压力与速度成正比，因此采用了约为峰值模拟活塞速度10％的恒定速度以确保计算的升力稳妥且活塞保持在流体动力润滑模式。

[0233] 居中时，活塞到缸(筒)壁的间隙(c)均匀并不会产生任何径向压力分布。当活塞移向外缸壁，活塞到筒壁的间隙发生变化，产生如图45的第一和第二图片4500A、4500B所示的压力分布。当活塞平行于外缸壁时，压力分布对称并不产生升力，但俯仰力矩常常会将最靠近缸壁的前缘抬离缸壁。此时，活塞上仰，相对缸壁形成了很小的角，这样通过楔效应在活塞下面形成了压力场，如图45的第三和第四图片4500C、4500D所示。压力场使活塞上抬并从缸壁排开。用Fp和Mp对流体动力润滑效应产生的力和力矩进行归一化，其中Fp和Mp分别表示将活塞向侧壁吸引的磁扰力以及施加的相应力矩(若通过磁铁的前齿施加磁力)。

[0234] F/FP>1的力确保活塞能使约2lbf的侧向磁力偏转，M/MP>1的力矩表明产生了足够的力矩使活塞向上倾斜以形成所需的升力。当活塞上仰时，升力增大，俯仰力矩减小。因此在某一角度，流体动力产生的俯仰力矩使下附磁力矩达到平衡，这会影响可能形成的最大升力。因此，确定适当的配置时，在独立改变端帽楔形轮廓长度l和高度h0的同时，用多个前缘倾斜高度来计算俯仰力矩和力。图46为显示的M/MP＝1.1所有配置的等值面，所述等值面用显示形成的升力的灰度等高线加阴影来表示。在倾斜高度为零时，所有配置形成零升力，因此必须在该等值面的阴影区选择一个点。升力和俯仰力矩随l成线性增大，但随高度的增大h0成反比例减小。选择较小的高度对机器越来越复杂，而选择较长的端盖长度会延长电机的长度。因此，在这两个因素之间寻求折中，例如(l＝0.125",h0＝0.003")。

[0235] 显然，ECPUMP的很多不同因素(包括但不限于流体动力流体效应、活塞设计、筒设计、制造和装配)的设计原理也可应用到其他电控磁感应装置中(例如阀门和开关)。可选地，针对压型以支持在活塞和筒之间形成厚/薄层及流体动力校正活塞在筒中的偏离进行描述的本发明任何实施例中的活塞可修改为在整个长度和/或活塞齿上一端的轮廓与另一端不同的不对称活塞，使得在运行时，流体从活塞的外面循环到活塞旁的区域，然后从活塞的另一端出来。采用这种方式可减轻流体对活塞的局部降解作用。

[0236] 对该领域技术人员显而易见的是，在所述说明和图纸中关于本发明实施例的ECPUMP和ECFPA描绘未显示或描述制作或设置励磁线圈。此类线圈的设计和缠绕在该领域中为大家所熟悉，因此为了清楚描绘ECPUMP和/或ECFPA的其余元件，已将其略去。例如，在图21、22A和22B中，线圈绕在或成形在线圈架磁芯2140上并装在线圈架壳2150中，所述线圈架壳包含一个或多个供导线穿进/出以连接到外部驱动电路和控制电路上。此类线圈包括，例如170/22、209/23、216/24、320/24、352/24、192/28(例如8层，每层24 匝)、234/28、468/32和574/33。每组数字表示所用导线的绕组数量和美国线规。

[0237] 对该领域技术人员显而易见的是，可以实施由弹性元件、弹力元件和流体驱动器构成的其他结构，其中装置的元件和装置本身的运动、尺寸等的一个或多个方面根据装置的元件和/或装置本身内的流体驱动器的相同子集的动作顺序改变。此外，显然一个或多个有源元件(如流体泵和流体阀门)可设计成单个模块而不是多个模块。

[0238] 对该领域技术人员显而易见的是，通过按图12-17所述的ECPUMP的适当设计，除提供泵的作用和用作按图1和图2所述的初级泵外，它们还能用作这些图中所示的第二泵以及起到振动器类型的功能。进一步地，在对图12-17中的电控泵所述的本发明的实施例中，对该领域技术人员显而易见的是，虽然所描述的均提供流体容器，但可根据整个装置各方面(包括但不限于用于将流体系统的各个元件连接在一起的管道或流体系统贴近流体泵的那些部分)的设计进行省略。在有些情况下，除去流体容器可使循环/周期压力分布施加在电子控制器确定的整体曲线图上，其中循环/周期压力分布向装置的用户提供另外的刺激。显然，在本发明的其他实施例中，流体容器可用作抑制低频压力变化但让较高频率的压力变化通过的高通过滤器。在在本发明的其他实施例中，ECPUMP可形成紧凑型RAM/锤泵的基础。

[0239] 在本发明的其他实施例中，流体驱动器可用作流体容器且在有些情况下，设置成可与其他流体驱动器从该流体驱动器进行连接，而不是直接从泵或通过阀门从泵连接。在本发明的其他实施例中，流体容器可设在泵的一侧，例如入口侧。

[0240] 可选地，入口流体容器可设计成向装置运动提供最小影响或设计成影响装置的运动，例如通过不对泵的作用调整尺寸。在这种情况下，当泵活塞试图抽吸流体且一个或多个流体驱动器的控制阀门已打开而使泵和流体驱动器之间已建立有效的流体连接时，流体从流体驱动器抽向活塞。但是，若一个或多个阀门未打开或流体驱动器全都坍缩，泵活塞入口处的“真空度”会增大，卸压阀能使流体从高压入口流体容器或直接从阀门流出，并当流体驱动器体积不变时使流体开始循环流通。以这种方式，即使在装置处于流体驱动器的体积无调整的状态时，泵也能继续运行，例如提供振动。

[0241] 在本发明的一些实施例中，可除去流体容器的功能，以使得流体系统将所有可能产生的压力，即泵活塞能施加的所有压力，通过刚性管和控制阀导向流体驱动器以将泵活塞的运动转变成进入/流出流体驱动器的流体的运动。这可在流体驱动器与泵之间的距离相对较短且泵活塞推动流体的体积/重量不是太大的情况下采用。因此，根据流体线路的设计，若一个以上的阀门打开，流体流动将共享，但若无阀门打开或阀门打开但流体驱动器无法扩大或收缩，则通过流体驱动器和周围材料的设计控制一些压力/真空限值，泵活塞上的背压/真空会上升直至卸压阀打开并使流体再从泵出口流通到泵入口。因此，泵活塞能一直运行，而装置不发生任何运动。显然，在本发明的此种实施例中，带容器的流体系统只能包含小储液器或不含任何储液器。

[0242] 按带储液器和/或流体容器的本发明的实施例所述的流体系统仍可采用卸压阀或可选择对压力进行监控以在(例如)泵因阀门关闭而失速或流体驱动器不运动或压力超过预定阈值等情况下将泵关闭。例如，需要时，用力挤压装置可防止装置扩大，从而使泵失速，但压力监控可能已经将泵关闭。可选地，整个控制电路中还可采用热熔断器。可选地，可调整泵的频率或触发阀门以将ECPUMP进入与驱动器隔离的闭环状态中一段预定的时间或直至压力降至可接受的水平。显然，可做出更复杂的判定，如估定压力是周期性/非周期性的，例如并非个人挤压装置。显然，使用ECPUMPS能改变泵频率、泵行程长度、泵脉冲剖面等以改变装置内流体运动的有效压力、流量和脉冲频率，从而改变这些运动通过阀门、开关和拆分器所连接的流体驱动器的作用。在本发明的其他实施例中，可允许ECPUMP失速并通过适当的设计而不致过热。

[0243] 若嵌入了压力传感器，它自己可确定用户希望感受的预期压力，然后确定在改变其他泵参数的情况下达到这一预期效果所需的泵驱动信号，如若用户调整在用户配置阶段中运行的频率，则可保持压力分布。显然，可对ECPUMP的性能进行监控。例如，可测量产生的背电磁场(EMF)以确定活塞在ECPUMP的位置，并与预期位置和导出位置-时间曲线进行比较以确定是否需要调整控制信号以达到预期装置和/或ECPUMP的性能。或者，电容式或其他传感器可获取活塞位置、加速度以及流体流量且还可监控ECPUMP处的压力以对性能进行检验。

[0244] 或者，流体系统可设计成泵始终运行并根据某一预期模式(包括刺激振动模式)改变每分钟转数(RPM)，同时阀门不断地打开和关闭以便装置总在一个或另一个方位运动，因此在无流体容器或不当流体容器、储液器或卸压旁通阀的设计方案中泵无需关闭。

[0245] 材料

[0246] 在图1至图31中所述的流体组件、驱动器、装置、流体阀门和流体泵中，所述的流体可为气体或液体。若装置发生失效产生流体泄漏，则泄漏出的流体不得对用户有毒害作用，且不得对装置内与流体接触的不同组件中使用的材料有腐蚀性。在本发明的其他实施例中，流体可采用温度调节，例如进行加热。例如，流体可为50％的丙二醇和50％水的混合物，但根据液体所需的黏度也可采用其他比例。根据所需的流体性能也可采用其他一系列材料，这类性能包括但不限于，抗霉菌、润滑剂、润滑油添加剂、存放和/或运行范围内的防冻、抗菌、消泡、防腐蚀、无毒性，以及在密封的流体系统中的使用寿命长。该类流体可包括但不限于，例如，植物油、矿物油、硅、水和合成油。

[0247] 对于制作该装置的材料，可结合流体驱动器采用各种材料，包括，例如，闭孔泡沫材料、开孔泡沫材料、聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯、挤塑聚苯乙烯泡沫材料、聚氨酯泡沫材料、酚醛泡沫材料、橡胶、乳胶、果冻胶、硅胶、弹性体、不锈钢、Cyberskin虚拟肤质和玻璃。许多本发明实施例中的流体驱动器设计为，在压力增加(或注入流体)时膨胀，在压力降低(或抽出流体)时塌瘪。因此，流体驱动器一般可采用弹性材料制成，例如，可包括橡胶、乳胶、硅胶和弹性体。在本发明一些实施例中，流体驱动器和流体泵和/或阀门之间的流体接口可由与流体驱动器相同的材料制成，不允许采用其他材料。在这种情况下，流体驱动器可由减少了壁厚的材料制成。此类制作工艺包括但不限于，例如，浸涂、吹塑、真空模塑、热压成型和注塑成型。显然，在单个工艺步骤中，可同时形成多个驱动器，作为一个整体零件。或者，通过热粘合、超声波粘合、机械特性、粘合剂等方式，将多个独立的驱动器直接连接在一起，或通过过渡管道连接在一起。可采用相同的方式将流体驱动器固定在阀门、开关、ECPUMP、ECFPA、EAV等。

[0248] 装置配置

[0249] 在强调自配的独立装置的同时，根据本发明实施例可明显看出，该装置可分割成多个单元，例如泵组件，其中装置通过软管连接至泵组件上，软管可为几十厘米、一米或几米长。在本发明的其他实施例中，可采用一根非常短的管将泵组件与装置的其他部分隔离开来，或作为主体柔性部位的一部分，用于用户调节诸如装置的部分的弧度。显然，根据本发明实施例的装置可设计为：使用时握持的形式；作为一套用具的一部分配合使用；通过附件配置在用户身体或另一个用户身体一部分(如手、大腿或脚等)；或通过吸盘或其他安装方式固定在一个物体上，如墙、地面或桌子。

[0250] 根据本发明实施例所述的装置和电子控制器，附图所示的上述内容说明了电源采用电池供电形式，可为标准可更换(消耗品)设计，如碱性、锌碳、硫化锂铁(LiFeS2)类电池，或可充电的设计，如镍镉合金(NiCd或Nicad)、镍锌和金属氢化物镍(NiMH)电池。一般情况下，该类电池为七号或五号电池，包括但不限于，一号、二号和PP3型电池。因此，此类装置应为设置在主体内的自带电源、控制器、泵、阀门和驱动器。显然，对于电池驱动的运行，尽管电源连接可缓解此类设计限制，但流体泵、电子控制器和流体阀门仍优选低功率、高能效的设计。例如，对于流体驱动器工作压力约为2-6psi，典型尺寸和效率的流速约为的装置，功耗约为3W。对于4节1.3V的五号直流充电电池，可提供大约的功率，以总体能在大约的速率下提供约1小时的大约的功率，即大约，以在装置内可运行多个泵。

[0251] 但是，在其他实施例中，该装置也可为所谓的棒式结构，示例可参见现有技术的日立魔杖，其中典型做法为增加尺寸，但该装置另外还包括一根电源线，并通过变压器由电源直接控制供电。可选地，该装置可设计为包含电池，以及通过具有小型电气接头的电源线将电源连接至远程变压器，并包含一个电源插头。但是，显然本发明的其他实施例可设计为，在一个包含流体驱动器的独立模块内包含泵、阀门、电源和电子控制器的预设部分。

[0252] 根据本发明实施例所述的装置及其电子控制器，附图所示的上述内容说明了该电子控制器位于该装置内。但是，可选地，该控制器可通过电线远程连接至装置，或通过间接方式，例如无线通信方式等，进行通信。另外，所述电子控制器可向流体泵和阀门以及该装置的其他有源元件提供控制信号。但是，在本发明一些实施例中，电子控制器可从嵌入装置内或位于装置外的传感器接收输入。例如，传感器可根据用户通过收缩等施加在装置该部分的压力提供输出，其中控制器可根据最大压力、速度、转换速率和延伸等调节装置动作的一个或多个方面。可选地，其他传感器可布设在装置的内部，以监控装置的性能，包括，例如，采用线性传感器监控延伸长度，采用压力传感器监控装置内预设点的流体压力。

[0253] 根据本发明实施例所述的使用了阀门、开关、ECPUMP、ECFPA、EAV等的流体装置的上述内容，该装置为流体装置。但是，显然上述流体装置、阀门、开关、ECPUMP、ECFPA、EAV等可能会在其他各类应用中使用到，以获取紧凑的低功率流体部件、分部、装置等。同样地，本发明实施例可适用于具有不同流速、压力、流体管径等的各类应用中的其他阀门、开关、ECPUMP、ECFPA、EAV等。

[0254] 上述具体内容仅为便于彻底理解实施例而提供。应了解的是，实施例也可不参考上述具体内容实施。例如，线路可以框图显示，以便不会因无关紧要的内容使实施例费解。在其他情况下，众所周知的线路、工艺、算法、结构和技术可无需展示无关紧要的细节，以避免使实施例费解。

[0255] 上述描述的技术、模块、步骤和方法可采用多种实施方式。例如，这些技术、模块、步骤和方法可以硬件、软件或软硬件结合的方式实施。若为硬件实施方式，处理单元可在一个或多个应用专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理装置(DSPD)、可编程逻辑装置(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微型控制器、微型处理器中实施，其他电子单元设计用于执行上述功能和/或其组合。

[0256] 同时需注意的是，实施例可表述为一个过程，附图显示为流程表、流程图、数据流程图、结构示意图或框图。虽然流程图可说明按序进行的操作顺序，但很多操作步骤可平行进行或同时进行。此外，操作顺序可进行更改。操作完成后，则过程结束，但过程中仍可能包括图中未包含的其他步骤。过程可能对应于方法、功能、程序、子程序、辅程序等。当过程对应于功能时，过程的结束则对应于该功能返回至呼叫功能或主功能。

[0257] 以上是本发明实施例的公开内容，目的在于说明本发明，而并非使其内容详尽无遗或将本发明范围限制于公开的几种具体形式。鉴于上述公开内容，本领域技术人员将能清楚了解针对上述实施例所做的多种变化和修改。本发明范围由所附权利要求书及其等效内容界定。

[0258] 进一步地，在描述本发明典型实施例的过程中，说明书部分可能已逐步介绍了本发明中提供的方法和/或过程。但由于该方法或过程并不仅限于本发明中规定的特定步骤，因此，该方法或过程的步骤不受本发明中所述步骤的特定顺序限制。本领域技术人员应了解的是，这些步骤也可能按其他顺序进行。因此，本说明书中规定的步骤的特定顺序不应限制所附权利要求。此外，针对本发明中提出的方法和/或过程的权利要求不应局限于规定步骤下产品的性能。本领域技术人员很清楚，规定的步骤顺序可能会发生变化，但依然不背离本发明精神且在本发明范围内。

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