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可变换的磁性装置

阅读:184发布:2021-08-20

专利汇可以提供可变换的磁性装置专利检索,专利查询,专利分析的服务。并且一种可变换的 磁性 装置,它具有安装在一 外壳 内的第一和第二永久磁体(10、11),以使诸磁体(10、11)能在一“完全断开” 位置 与一“完全合上”位置之间彼此相对转动,在一“完全断开”位置中第一磁体的北极和南极基本上分别与第二磁体的南极和北极对齐,该装置因此呈现一相对弱的外 磁场 ,而在一“完全合上”位置中第一磁体的北极和南极基本上分别 定位 成与第二磁体的北极和南极对齐,该装置呈现一相对强的外磁场。偏置装置(30)可操作地与两个磁体(10、11)中的一个或两个相连,以偏置所述磁体朝向完全合上的位置相对转动,其中,将所述装置放在或靠近 铁 磁体材料,致使磁体(10、11)转动到一相对的定向,以使装置呈现一相对强的外磁场。,下面是可变换的磁性装置专利的具体信息内容。

1.一种这样类型的可变换的磁性装置,它包括一外壳、一第一永久磁体、一第二永久磁体,第一和第二永久磁体安装在外壳内,以使第一和第二永久磁体能在“完全断开”位置与“完全合上”位置之间彼此相对地转动,在“完全断开”位置中第一永久磁体的北极和南极分别地与第二永久磁体的南极和北极对齐,且该磁性装置呈现一最小的外磁场,而在“完全合上”位置中第一永久磁体的北极和南极分别与第二永久磁体的北极和南极对齐,且所述磁性装置呈现一最大的外磁场,还包括致使第一和第二磁体相对转动的致动装置,其特征在于,所述磁性装置还包括自动将所述磁性装置转换到“合上”位置的自动合上的特征和自动将所述磁性装置转换到“断开”位置的自动断开的特征中的一个或两者,在“合上”位置,当所述磁性装置接触或紧密靠近一磁体材料时所述磁性装置具有相对强的外磁场,在“断开”位置,当所述磁性装置从接触或紧密靠近铁磁体材料中移开时,所述磁性装置具有相对弱的外磁场,其中,所述自动合上的特征由偏置装置构成,所述偏置装置可操作地与永久磁体相连,以偏置所述永久磁体的相对旋转位置而远离完全断开的位置,其中,所述自动断开的特征包括转动限制装置,以限制永久磁体相对转动的范围,并阻止所述永久磁体到达完全合上的位置。
2.如权利要求1所述的可变换的磁性装置,其特征在于,所述第一和第二永久磁体是圆柱形或盘形,被在直径上极化,并在外壳内彼此叠堆,从而能够绕一穿过第一和第二永久磁体的中心点的公共轴彼此相对旋转。
3.如权利要求1或2所述的磁性装置,其特征在于,偏置装置被设置成施加一旋转以偏置永久磁体的相对旋转,该旋转力的数值小于当磁性装置不接触或不紧密接近铁磁体材料时永久磁体的相对旋转朝向“完全合上”位置旋转所要求的旋转第一峰值力,但大于当磁性装置接触或紧密接近铁磁体材料时永久磁体的相对旋转朝向“完全合上”位置旋转所要求的旋转第二峰值力。
4.如权利要求3所述的磁性装置,其特征在于,偏置旋转力具有这样的数值:当磁性装置不接触或不紧密接近铁磁体材料时,第一和第二永久磁体中的北极和南极从“完全断开”的位置旋转偏离10至60°。
5.如权利要求4所述的磁性装置,其特征在于,所示偏离度是30°。
6.如权利要求3所述的磁性装置,其特征在于,偏置装置是一弹簧
7.如权利要求1或2所述的磁性装置,其特征在于,所述转动限制装置设置成当磁性装置离开与铁磁体材料的接触或紧密接近时,允许所述第一和第二永久磁体在一致动状态与一不致动状态之间相对旋转,在致动状态下磁性装置呈现一相对强的外磁场,而在不致动状态下,磁性装置呈现一相对弱的外磁场;
在不致动的状态中,第一永久磁体的北极和南极分别与第二永久磁体的南极和北极的旋转偏差角度是50度或更小;
在致动的状态中,第一永久磁体的北极和南极分别与第二永久磁体的北极和南极的旋转偏差角度小于15度。
8.如权利要求7所述的磁性装置,其特征在于,在不致动状态中,所述偏差角度是30度或更小。
9.如权利要求7所述的磁性装置,其特征在于,在不致动状态中,第一永久磁体的北极和南极分别与第二永久磁体的南极和北极的旋转对齐,而且磁性装置处于“完全断开”位置。
10.如权利要求7所述的磁性装置,其特征在于,在致动状态中,所述偏差角度为10度。
11.如权利要求7所述的磁性装置,其特征在于,所述转动限制装置包括阻挡件,所述阻挡件设置成在致动状态中,所述偏差角度为5度。
12.如权利要求7所述的磁性装置,其特征在于,所述转动限制装置设置成将第一和第二永久磁体的相对转动限制在小于或等于180度。
13.如权利要求7所述的磁性装置,其特征在于,所述转动限制装置设置成阻止所述永久磁体在第一和/或第二永久磁体的旋转过程中到达“完全合上”位置。
14.如权利要求13所述的磁性装置,其特征在于,转动限制装置包括一设置成阻止所述永久磁体旋转到完全合上位置的阻挡装置。
15.如权利要求13所述的磁性装置,其特征在于,转动限制装置包括一与第一和第二永久磁体中的一个或两个内接合以阻止第一和/或第二永久磁体转动到“完全合上”位置的阻挡装置。
16.如权利要求15所述的磁性装置,其特征在于,所述阻挡装置包括一可缩回的接合件,当形成在第一和第二永久磁体中的一个磁体的表面中的凹陷随着永久磁体朝“完全合上”位置转动而移动到与可缩回接合件对齐时,该缩回接合件移入到所述凹陷中。
17.如权利要求7所述的磁性装置,其特征在于,所述转动限制装置设置成施加保持力,以当磁性装置接触或紧密接近铁磁体材料时将永久磁体保持在致动状态中。
18.如权利要求17所述的磁性装置,其特征在于,将永久磁体保持在致动状态而施加的保持力大于当磁性装置接触或紧密靠近铁磁体材料时保持永久磁体在致动状态而要求的第一力,但小于当所述磁性装置不接触或不紧密靠近铁磁体材料时保持永久磁体在致动状态所要求的第二力,由此,当磁性装置从一接触或紧密靠近一铁磁体材料的位置移开时允许永久磁体自动地朝不致动状态转动。
19.如权利要求17所述的磁性装置,其特征在于,保持力是一在磁性装置内产生的摩擦力
20.如权利要求18所述的磁性装置,其特征在于,所述转动限制装置包括构造成施加保持力的超驰的保持力装置,当该磁性装置接触或紧密靠近铁磁体材料时,所述超驰的保持力装置将保持永久磁体在致动状态。
21.如权利要求20所述的磁性装置,其特征在于,保持力装置包括一产生预定力的闩装置,该力小于第二力但大于第一力。
22.如权利要求1或2所述的磁性装置,其特征在于,所述转动限制装置设置成允许第一和第二永久磁体从一不致动状态经过“完全合上”位置至一致动状态的相对转动,在不致动状态下,第一磁体的北极和南极分别最接近与第二磁体的南极和北极对齐,所述磁性装置呈现一相对弱的外磁场,而在致动状态下,第一永久磁体的北极和南极分别与第二磁体的南极和北极旋转偏差一小的角度,使得磁性装置呈现一相对强的外磁场,但该相对强的外磁场小于最大外磁场,使得磁性装置从接触或紧密靠近铁磁体材料中移开时将保持在致动状态。
23.如权利要求22所述的磁性装置,其特征在于,转动限制装置包括阻挡装置,所述阻挡装置位于超过完全合上位置的旋转位置,并设置成使得当致动装置的杠杆转动时,该杠杆抵靠阻挡装置,磁性装置的内磁场推动可移动永久磁体抵靠阻挡装置,由此,在致动状态下,当铁磁体材料从与磁性装置的接触中移离,装置保持在完全合上位置。
24.如权利要求1或2所述的磁性装置,其特征在于,所述致动装置包括一柔性部分,当致动装置被致动,磁性装置不接触也不紧密靠近铁磁体材料时,该柔性部分变形,从而限制所述第一和第二永久磁体的相对转动,所述柔性部分具有足够的屈服强度,以当磁性装置接触或紧密靠近铁磁体材料时在所述致动装置致动的过程中避免变形。
25.如权利要求24所述的磁性装置,其特征在于,所述柔性部分是一弹簧连接。
26.如权利要求24所述的磁性装置,其特征在于,所述柔性部分设置成可变形到一最大的程度,其中致动装置设置成在所述柔性部分变形到最大的程度之后使第一和第二永久磁体相对地转动。
27.如权利要求2所述的磁性装置,其特征在于,所述第一和第二永久磁体中的一磁体固定地安装在外壳内,而所述第一和第二永久磁体中的另一磁体是能在外壳内转动的永久磁体。
28.如权利要求1或2所述的磁性装置,其特征在于,外壳包括两个磁极片。
29.如权利要求1或2所述的磁性装置,其特征在于,外壳制成一体结构。
30.如权利要求29所述的磁性装置,其特征在于,外壳具有截面面积减小的两个部分,以使外壳用作两个被动磁极片。
31.如权利要求29所述的磁性装置,其特征在于,对外壳的两个部分进行处理,以使两个被处理过的部分变为非磁性的,由此外壳具有两个另外的未处理部分,所述两个另外的未处理部分提供了所述两个被动磁极片。
32.如权利要求2所述的磁性装置,其特征在于,外壳形成一腔室,第一和第二永久磁体安装在其中。
33.如权利要求32所述的磁性装置,其特征在于,第一和第二永久磁体的最下面的一个关闭腔室的下面的敞开端部。
34.如上述权利要求1或2所述的磁性装置,其特征在于,外壳由具有低磁阻的材料制成。
35.如上述权利要求1或2所述的磁性装置,其特征在于,第一和第二永久磁体是稀土型的磁体。
36.如权利要求2所述的磁性装置,其特征在于,所述可变换的磁性装置被构造成可操作地接合一个或多个功能性模,所述功能性模块适于提供或限制可变换的磁性装置的功能性,所述磁性装置还包括被构造成致使永久磁体相对转动的致动装置,其中,致动装置另外还被构造成被所述的至少一个功能性模块接合,以控制可变换的磁性装置的功能性,其中,所述一个或多个功能性模块包括如下中的至少一个:(a)一转动限制模块,所述转动限制模块将可变换的磁性装置的永久磁体的相对转动限制在一预定的角度范围内;(b)一偏置模块,所述偏置模块被构造成偏置可变换的磁性装置的永久磁体的相对转动;以及(c)一锁定模块,所述锁定模块被构造成可释放地锁定可变换的磁性装置的永久磁体的相对定向。
37.如权利要求36所述的磁性装置,其特征在于,还包括一操作选择模块,所述操作选择模块包括两个按钮以致动可变换的磁性装置的自动合上或自动断开的特征。
38.如权利要求29所述的磁性装置,其特征在于,所述外壳由单件的材料制成。
39.如权利要求35所述的装置,其特征在于,外壳由软、铁或坡莫合金制成。

说明书全文

可变换的磁性装置

[0001] 本申请是名称为“可变换的磁性装置”、申请日为2004年4月12日、申请号为02820169.8、国际申请日为2002年8月26日、国际申请号为PCT/AU02/01156的分案申请。 技术领域
[0002] 本发明涉及一种可变换的磁性装置。本发明的其它方面还涉及各种包括一可变换的磁性装置的装置。

背景技术

[0003] 在我们的共同待批的国际专利申请PCT/AU00/01505和我们的美国专利申请09/951905(本文援引其全部内容以供参考)中,设计了一可变换的永久磁性装置。该装置包括一外壳和安装在外壳内的第一和第二永久磁体。第一和第二磁体安装在外壳内,以使它们能相对地转动。这较佳地通过将其中一个磁体固定在一位置上,而实现第二磁体的转动。在我们的共同待批的国际专利申请PCT/AU00/0I505的装置中,第一和第二磁体可这样定位:第一磁体的北极和南极基本上与第二磁体的北极和南极对齐。当诸磁体处于如此定向时,装置呈现一强的外磁场。磁体也可彼此相对转动,以使第一磁体的北极基本上与第二磁体的南极对齐,而第一磁体的南极基本上与第二磁体的北极对齐。在此定向中,装置呈现一相对弱的外磁场。磁体借助于致动装置转动。

发明内容

[0004] 除非另有表述,在本说明书权利要求书中,使用了表述语“可变换的磁性装置”,该表述语应理解为这样一装置:它包括一第一磁体和一第二磁体,第一和第二磁体在一“断开”状态与一“合上”状态之间彼此相对转动,在所述“断开”状态中诸磁体的对齐使装置呈现一相对弱的外磁场,而在所述“合上”状态中诸磁体的对齐使装置呈现一相对强的外磁场。
[0005] 在第一方面,本发明提供一这样类型的可变换的磁性装置,它包括一外壳、一第一永久磁体、一第二永久磁体,第一和第二永久磁体安装在外壳内,以使第一和第二磁体能在一“完全断开”位置与一“完全合上”位置之间彼此相对地转动,在一“完全断开”位置中第一磁体的北极和南极基本上分别与第二磁体的南极和北极对齐,以使装置呈现一相对弱的外磁场,而在一“完全合上”位置中第一磁体的北极和南极基本上分别地与第二磁体的北极和南极对齐,以使装置呈现一相对强的外磁场,其特点在于,偏置装置可操作地与第一和第二磁体相连,以偏置所述磁体朝向完全合上的位置的相对转动,其中,将所述装置放在或靠近磁体材料,致使第一和第二磁体转动到一相对的定向,以使装置呈现一相对强的外磁场。
[0006] 较佳地,当所述装置放在或靠近铁磁体材料时,使第一和第二磁体向完全合上的位置相对转动所要求的在一第一预定力范围内,而当所述装置不接触或紧密靠近铁磁体材料时,使第一和第二磁体向完全合上的位置相对转动所要求的力在一第二预定力范围内,所述第二预定力范围具有比所述第一预定力范围高的峰值力,其中,当装置放在或紧密靠近铁磁体材料时,所述偏置装置施加一转动力以偏置所述磁体向完全合上的位置的相对转动,所述力大于第一预定力范围的峰值力但小于第二预定力范围的峰值力,由此,使磁体向完全合上的位置自动地转动。该偏置装置较佳地是一弹簧
[0007] 本发明的第一方面的装置提供一可变换的磁性装置,当该装置定位在或紧密靠近铁磁体材料时,装置可自动地变换到装置呈现一相对强的外磁场的“合上”位置。 [0008] 在第二方面,本发明提供一这样类型的可变换的磁性装置,该装置包括一外壳、一第一永久磁体、一第二永久磁体,第一和第二永久磁体安装在外壳内,以使第一和第二磁体能在一“完全断开”位置与一“完全合上”位置之间彼此相对地转动,在一“完全断开”位置第一磁体的北极和南极基本上分别与第二磁体的南极和北极对齐,以使装置呈现一相对弱的外磁场,而在一“完全合上”位置第一磁体的北极和南极基本上分别与第二磁体的北极和南极对齐,以使该装置呈现一相对强的外磁场,其特点在于,所述可变换的磁性装置还包括转动限制装置,以限制磁体相对转动的范围。
[0009] 该转动限制装置可允许磁体在一不致动位置与一致动位置之间相对转动,在不致动状态下,第一磁体的北极和南极最紧密地分别与第二磁体的南极和北极对齐,以使该可变换的磁性装置呈现一相对弱的外磁场,而在致动位置上第一磁体的北极和南极近似定位以分别与第二磁体的北极和南极对齐,以使该装置呈现一相对强的外磁场。 [0010] 在致动状态中,第一磁体的北极和南极分别与第二磁体的北极和南极的偏差度最好小于15度。更佳地偏差角度近似为10度。致动位置可以是完全合上的位置。 [0011] 在不致动状态中,第一磁体的北极和南极分别与第二磁体的南极和北极的偏差角度最好小于40度。更佳地偏差角度小于30度。在一特别优选的实施例中,不致动状态使诸磁体处于完全断开位置。
[0012] 该转动限制装置将磁体的相对转动限制在小于或等于180度。较佳地,该转动限制装置阻止所述磁体到达“完全合上”的位置。
[0013] 转动限制装置可允许磁体的相对转动达到大于180度的程度。较佳地,转动限制装置允许磁体的相对转动达到超过“完全合上”位置的定向。
[0014] 较佳地,在该可变换的磁性装置放在或紧密靠近铁磁体材料时的使用中要求一第一力将磁体保持在致动位置,而当所述可变换的磁性装置不紧密靠近铁磁体材料时要求一大于第一力的第二力将磁体保持在致动位置,其中,将磁体保持在致动位置的所施加的保持力大于第一力但小于第二力,由此,当该装置从一接触或紧密靠近一铁磁体材料的位置移开时允许磁体自动地朝不致动位置转动。
[0015] 保持力可以是一摩擦力。该可变换的磁性装置可进一步包括构造来施加一保持力的保持力装置,当该装置接触或紧密靠近一铁磁体材料时该保持力装置将磁体保持在致动位置。该保持力装置较佳地包括一产生预定力的闩装置,该预定力小于第二力但大于第一力。
[0016] 在第三方面,本发明提供一这样类型的可变换的磁性装置,它包括一外壳、一第一永久磁体和一第二永久磁体,第一和第二永久磁体安装在外壳内,以使第一和第二磁体能在一“完全断开”位置与一“完全合上”位置之间彼此相对地转动,在一“完全断开”位置中第一磁体的北极和南极基本上分别与第二磁 体的南极和北极对齐,以使装置呈现一相对弱的外磁场,而在一“完全合上”位置第一磁体的北极和南极基本上分别与第二磁体的北极和南极对齐,以使装置呈现一相对强的外磁场,其特点在于,第一和第二磁体的相对转动受到限制以阻止所述磁体到达完全合上的位置,但所述第一和第二磁体可转动到一预定的相对的定向,这样,第一磁体的北极和南极紧密地但不完全地与第二磁体的对应的北极和南极对齐,以使所述装置呈现一相对强的外磁场,而当所述装置从接触或紧密靠近一外铁磁体材料移开时所述装置自动地变换到一外磁场相对弱的状态。
[0017] 在第四方面,本发明提供一这样类型的可变换的磁性装置,它包括一外壳、一第一永久磁体和一第二永久磁体,第一和第二永久磁体安装在外壳内,以使第一和第二磁体能在一“完全断开”位置与一“完全合上”位置之间彼此相对地转动,在一“完全断开”位置第一磁体的北极和南极基本上分别与第二磁体的南极和北极对齐,以使该可变换的磁性装置呈现一相对弱的外磁场,而在一“完全合上”位置第一磁体的北极和南极基本上分别地与第二磁体的北极和南极对齐,以使该可变换的磁性装置呈现一相对强的外磁场,且致动装置构造成致使第一和第二磁体相对运动,其特点在于,所述致动装置包括一弹性部分,如果致动装置在缺乏外磁路的情况下致动,由此限制所述磁体的相对转动,则该弹性部分变形,所述弹性部分具有足够的屈服强度以在外磁路存在的情形下致动所述致动装置的过程中基本上避免变形。
[0018] 较佳地,所述弹性部分是一弹簧连接。
[0019] 较佳地,所述弹性部分可变形到一最大的程度,此后,致动装置的继续致动起到致使磁体相对地转动的作用。
[0020] 在本发明第四方面的一实施例中,如果建立一外磁路且该可变换的磁性装置变换到“合上”位置,则如果强行移去外磁路该可变换的磁性装置仍可保持在“合上”位置。因此,该可变换的磁性装置可起作一“记忆”参谋,它的状态可告诉人们是否达到与外磁路的成功的接触。
[0021] 外壳可包括一对被动的铁磁体元件,例如,它们通过一空气隙或通过高磁阻材料在磁力上分离。该外壳最合适地形成一第一和第二磁体定位的腔室。该腔室可具有敞开端,或较佳地是一闭合腔室。该腔室闭合件合适地用来关闭该 腔室。
[0022] 在另一实施例中,外壳是由一单片材料制成的一体结构。在此实施例中,较佳地,外壳具有截面面积减小的两个部分,以使外壳用作两个被动的磁极。或者,外壳的部分处理成为非磁性部分,由此,导致外壳用作两个被动的磁极。
[0023] 外壳较佳地由具有低磁阻的材料制成。软、铁或坡莫合金是用于外壳的合适材料的实例。
[0024] 外壳最好包括一对被动磁极。通过形成该对被动磁极可使外磁场强度最大化,这样,它们围绕第一和第二永久磁体的周缘反射磁场强度。
[0025] 第一和第二磁体较佳地大致呈盘形。最佳地,第一和第二磁体基本上呈圆柱形,且圆柱体的高度小于圆柱体的直径。应该认识到:第一和第二磁体不需是准确的圆柱形,且圆形截面的略微的变化也落入在本发明的范围之内。磁体高度可在一宽的范围内变化,而直径对高度之比也可在一宽的范围内变化。
[0026] 第一和第二磁体较佳地也在直径上磁化。其含义是指:北极区域与南极区域被磁体的圆柱形表面的直径分离。北极区域和南极区域存在于磁体的上方和下方的大致的圆形面上,并延伸通过磁体的长度或高度。
[0027] 如前所述,较佳地是,一个磁体固定在外壳内,而一个磁体可在外壳内转动。尤其较佳地是,转动的磁体可围绕其基本圆形面的中心点转动。在此结构形式中,避免在外壳的内壁与转动磁体之间要求大的间隙。在此实施例中,可转动的磁体的转动体的形状与磁体本身的形状相同(即,在俯视或平面图中为大致的圆形),因此,磁体可转动,但相对于外壳的壁仍保持其定位。
[0028] 用来致使磁体相对转动的致动装置较佳地包括一与磁体之一连接的手柄或把手。手柄或把手可通过一个或多个中间件连接到一磁体上。
[0029] 采用电动、气动、液压,双金属带的膨胀作用或任何其它合适的方法,使手柄或把手互相可转动。
[0030] 如上所述,外壳较佳地包括两个被动的磁极,还为较佳地是,一个磁体固定在外壳内,在此特别优选的实施例中,一个磁体固定在位以使磁极片永久地激活。还应认识到:在本发明的某些实施例中,两个磁体都可转动。
[0031] 在本发明中的永久磁体可以是任何合适的类型。目前最佳的是稀土磁体,因为它们具有一强磁场。这样的磁体也具有一高的矫顽磁力,这意味着它们抵 抗变为退磁的。可以设想,永久磁性技术将继续发展,在不久的将来适用于本发明的更加强大的磁体将会可能问世。
[0032] 第一和第二磁体基本上彼此相同。
[0033] 或者,第一和第二磁体可具有不同的磁特性。诸磁体彼此可具有相同的或不同的物理尺寸。第一和第二磁体的变化的磁特性或物理尺寸可用于本发明的某些实施例中,以改变磁性变换的特性。
[0034] 在本发明的所有方面,该可变换的磁性装置还可在致动装置中包括一防止儿童的锁或防止儿童的掣子型结构,以使磁体在可转动之前要求由使用者给予某些额外的操纵。例如,该致动装置可包括一按钮,该按钮必须按下,然后施加到按钮的转动力才能传递到磁体上。对于本技术领域内的技术人员容易明白的其它的结构也将是容易被接受的。 [0035] 本发明的一实施例也可用来提供小范围的空间加速,它通过与地球或其它星球的磁性层的相互作用和/或与在太空船中的铁磁体材料的吸力/斥力作用,实现上述的空间加速。宇航员可使用这种空间加速游动或应急。为了增加吸力或斥力的距离,可在太空船内安装一第二可变换的永久磁体。
[0036] 根据本发明的另一方面,设置有一用来在围绕一具有一行星磁场的行星的轨道上控制卫星定向的系统,所述系统包括至少一个安装在卫星上的可变换的磁性装置,以使至少一个可变换的磁性装置的定向可相对于卫星变化,其中,在使用中,当磁体处于第二位置时,通过偏转可变换的磁性装置的磁性轴线相对于行星磁场的方向可该变卫星的定向,由此,致使改变卫星的定向,至少部分地重新定向至少一个可变换的磁性装置的磁性轴线相对于行星磁场的方向。
[0037] 至少一个可变换的磁性装置可安装在卫星的杠杆臂上。
[0038] 较佳地,所提出的系统包括多个成对布置的可变换的磁性装置,其中,各对可变换的磁性装置共同作用来控制围绕一轴线的卫星的定向。更佳的是,系统包括至少两对可变换的磁性装置。该系统可包括至少三对可变换的磁性装置,其中,成对的可变换的磁性装置的对应的轴线互相正交
[0039] 一个或多个可变换的磁性装置可在合上或断开状态之间有选择地变化,以便定期地重新定向卫星。在卫星发射和/或展开的过程中,至少一个可变换的磁性装置可有利地处于断开状态。
[0040] 根据本发明的另一方面设置有一收集铁磁性物品的装置,所述收集铁磁性物品装置包括:一铁磁性收集部分,它构造成通过磁性吸力来收集和保持铁磁性物品;一表面接合部件,它构造成在使用中接合于该收集铁磁性物品装置保持抵靠的一铁磁性支承表面,所述收集铁磁性物品装置还包括至少一个可在一“断开”位置与一“合上”位置之间变换的可变换的磁性装置,在“断开”位置铁磁性收集部分基本上退磁,而在“合上”位置可变换的磁性装置的外磁场将收集部分磁化,以便收集和保持接触或紧密靠近收集部分的铁磁性物品,并通过磁性吸力保持该装置抵靠铁磁性支承表面。
[0041] 较佳地,当可变换的磁性装置处于“断开”位置时,可忽略铁磁性收集部分与铁磁性物品之间以及可变换的磁性装置与支承表面之间的磁性吸力。
[0042] 该装置还可包括构造来在合上位置与断开位置之间变换可变换的磁性装置的致动装置。
[0043] 在一优选的实施例中,该装置还包括至少一个位于可变换的磁性装置与铁磁性收集部分之间的铁磁性分路,当该可变换的磁性装置处于断开位置时它优先于铁磁性收集部分先行磁化,由此,当该可变换的磁性装置处于断开位置时有效地阻止铁磁性收集部分的磁化。当该可变换的磁性装置处于断开位置时铁磁性分路较佳地不磁饱和,但当该可变换的磁性装置处于合上位置时它磁性饱和。该装置还可包括在可变换的磁性装置与表面接合部分之间的高磁阻区域,其中,高磁阻区域具有足够的磁阻,以使在表面接合部分处的磁通基本上与支承表面磁特性无关。
[0044] 根据本发明的另一方面,设置有一适于夹住至少一个物品的夹具装置(clamping means),所述夹具装置包括:一第一夹紧件;一朝向和背离第一夹紧件滑动的第二夹紧件,它与第一夹紧件间隔开以形成一能使被夹持的物品可插入其中的间隙;一安装在或紧密靠近第一或第二夹紧件中之一的可变换的磁性装置,所述可变换的磁性装置包括用来将可变换的磁性装置变换成断开或合上位置的致动装置,由此,当可变换的磁性装置处在合上位置时第一和第二夹紧件彼此相向移动,由此,夹持住一插入在两个夹紧件之间的间隙内的物品。
[0045] 夹持器(holder)较佳地包括一个或多个附加夹紧件,它们相对于第一和第二夹紧件可滑动,并布置成:被夹持的物品可插入其中的间隙,形成在相邻成 对的夹紧件之间,由此,当可变换的磁性装置处于“合上”位置时相邻成对的夹紧件彼此相向移动,由此,夹持住一插入在相邻成对的夹紧件之间的间隙内的物品。夹持器还可包括一个或多个安装在一个或多个附加的夹紧件上的附加的可变换的磁性装置。
[0046] 较佳地,该夹持器还包括用来操作致动装置的一装置,该致动装置是所述可变换的磁性装置之一与一个或多个附加的可变换的磁性装置中的至少另一个相合作的一装置。 [0047] 根据本发明的另一方面,设置有一可变换的磁性装置,该可变换的磁性装置构造成可操作地接合一个或多个功能性模,它们适于提供或限制该可变换的磁性装置的功能性。
[0048] 一个或多个功能性模块可包括一个或多个下列类型的模块:
[0049] 一转动限制模块,它将可变换的磁性装置的磁体的相对转动限制在一预定的角度范围内;
[0050] 一偏置模块,它构造成偏置可变换的磁性装置的磁体的相对转动;以及 [0051] 一锁定模块,它构造成可释放地锁定可变换的磁性装置的磁体的相对定向。 [0052] 该锁定模块较佳地构造成沿一个或多个预定的定向可释放地锁定可变换的磁性装置的磁体。
[0053] 较佳地,该可变换的磁性装置还包括构造成致使磁体相对转动的致动装置,其中,该致动装置另外还构造成被所述的至少一个功能性模块接合,以控制可变换的磁性装置的功能性。
[0054] 根据本发明的另一方面,设置有一构造成抓持一表面的抓持装置(grippingdevice),所述抓持装置包括至少一个具有一适于密封地接合一表面的、能抽空的空穴类型的抓取装置(gripping means),其中,通过部分地抽空空穴,所述抓取装置通过在该表面与抓取装置之间形成的一抽吸力来抓取表面,其中,所述抓持装置还包括至少一个可变换的磁性装置,它构造成在该表面是铁磁性时产生一与一表面附加的磁性接合。 [0055] 较佳地,当抓取装置密封地与一表面接合时,所述至少一个可变换的磁性装置接触或紧密地靠近于该表面。
[0056] 在使用中,如果密封接合部分地或全部地破坏,则至少一个可变换的磁性 装置的磁性接合用来至少部分地再次建立抓取装置与该表面的密封接合。
[0057] 抓持装置可包括致动装置,以在合上和/或断开位置之间变换可变换的磁性装置,以便能使抓持装置分别地附连和/或脱开于该表面。
[0058] 抓持装置还可包括一个或多个磁极延伸装置,该磁极延伸装置提供一相对高渗透性的磁路,以便将可变换的磁性装置的外磁场大致地导向铁磁性表面,从而增加与它的磁性吸力。抓持装置还可包括多个抓取装置或可变换的磁性装置。
[0059] 根据本发明的另一方面设置有一耦联器(coupling),它包括一第一磁性装置和一第二磁性装置,第一磁性装置是一可变换的磁性装置,所述第一磁性装置和所述第二磁性装置彼此排列成:当第一磁性装置处于断开位置时所述第二磁性装置吸引第一磁性装置,而当所述第一磁性装置处于合上位置时所述第二磁性装置排斥第一磁性装置。 [0060] 第二磁性装置可包括一磁体。较佳地,第二磁性装置包括一第二可变换的磁性装置,而当所述第一和第二可变换的磁性装置处于合上位置时第一和第二可变换的磁性装置彼此排斥。
[0061] 较佳地,第一磁性装置相对地朝向和背离第二磁性装置移动。 [0062] 根据本发明的另一方面,设置有一包括一可变换的磁性装置的耦联装置(coupling means)和至少一个第二磁性装置,,所述可变换的磁性装置和所述第二磁性装置彼此排列成:当可变换的磁性装置处于合上位置且第二磁性装置接触或紧密地靠近可变换的磁性装置时第二磁性装置相当强地吸引可变换的磁性装置,由此,将所述第二磁性装置耦联到可变换的磁性装置,而当所述可变换的磁性装置处于断开位置时第二磁性装置相当弱地吸引可变换的磁性装置,这样,第二磁性装置和可变换的磁性装置可解除耦联。 [0063] 较佳地,耦联器包括至少一个相对于第二磁性装置布置的附加的磁性装置,这样,当可变换的磁性装置处于合上位置且第二磁性装置接触或紧密地靠近可变换的磁性装置、附加磁性装置接触或紧密地靠近第二磁性装置时,附加磁性装置耦联到第二磁性装置,而当所述可变换的磁性装置处于断开位置时第二和附加磁性装置相当弱地吸引可变换的磁性装置,这样,第二磁性装置和可变换的磁性装置可解除耦联。
[0064] 可变换的装置可相对地朝向和背离第二磁性装置移动。附加磁性装置较佳地相对地朝向和背离第二磁性装置和可变换的装置移动。至少一个第二磁性装置和/或至少一个附加的磁性装置可以是铁磁性件。
[0065] 耦联器还可包括构造成断开可变换的磁性装置以允许解除耦联该耦联装置的致动装置。较佳地,该致动装置附加地构造成可合上可变换的磁性装置,以致使耦联装置耦联。
[0066] 耦联装置还可包括多个间隔的第二磁性装置,其中,可变换的磁性装置可移动,以使可变换的磁性装置耦联到多个间隔的第二磁性装置中选择的一个装置上。 [0067] 根据本发明的另一方面,设置有一闩锁装置,它包括一可在一延伸位置与一缩回位置之间移动的闩锁件,在延伸位置上它可被接纳到闩锁凹陷内以使闩锁装置闩锁,而在缩回位置上一第一磁性装置和一可变换的磁性装置彼此相对地移动,并安装成:所述第一磁性装置或可变换的磁性装置中的一个耦联到所述闩锁件,以使可变换的磁性装置的致动造成闩锁件相对运动。
[0068] 第一磁性装置较佳地是一磁体。
[0069] 可变换的磁性装置或第一磁性装置可耦联到闩锁件上。
[0070] 较佳地,可变换的磁性装置和第一磁性装置彼此相对地布置,这样,当可变换的磁性装置处于合上位置时可变换的磁性装置吸引第一磁性装置。或者,可变换的磁性装置和第一磁性装置彼此相对地布置,这样,当可变换的磁性装置处于合上位置时可变换的磁性装置排斥第一磁性装置。
[0071] 第一磁性装置也可由一铁磁性材料形成,而可变换的磁性装置和第一磁性装置彼此相对地布置,这样,当可变换的磁性装置处于合上位置时可变换的磁性装置吸引第一磁性装置。
[0072] 第一磁性装置或可变换的磁性装置可安装在闩锁件上。
[0073] 该装置较佳地还包括偏置装置,它将闩锁销偏置到延伸的位置或缩回的位置。 [0074] 在一实施例中,闩锁件和第一磁性装置安装在第一件上,可变换的磁性装置安装在相对于第一件可移动的第二件上,其中,闩锁装置构造成将第一件闩锁于第二件。 [0075] 在一变化的实施例中,闩锁销和第一磁性装置以及可变换的磁性装置安装在第一件上,而闩锁件适于被接纳到相对于第一件可移动的第二件的接纳孔中,其中,闩锁装置构造成将第一件闩锁于第二件。闩锁件可包括第一磁性件。
[0076] 根据本发明的另一方面,设置有这样一类型的可变换的磁性装置,该可变换的磁性装置包括一外壳、一第一永久磁体和一第二永久磁体,第一和第二永久磁体安装在外壳内,这样,第一和第二磁体在一断开位置与一合上位置之间彼此相对可转动,在一断开位置该装置呈现一相对弱的外磁场,而在一合上位置该装置呈现一相对强的外磁场,其特点在于,该可变换的磁性装置还包括一安装在外壳的至少一第一部分上的低磁阻的分路,当装置处于断开位置时它构造成至少部分地磁化,这样,可忽略邻近外壳的第一部分的由装置呈现的外磁场,该可变换的磁性装置还包括一在其磁体与外表面的一部分之间的高磁阻区域,其中,该高磁阻区域具有足够的磁阻,以使装置外表面的所述部分呈现的磁通基本上恒定不变。
[0077] 当该可变换的磁性装置处于断开位置时,分路较佳地被可变换的磁性装置的外磁场几乎磁饱和。该分路较佳地是铁磁性的。
[0078] 根据本发明的另一方面,设置有这样一类型的可变换的磁性装置,该可变换的磁性装置包括一外壳、一第一永久磁体和一第二永久磁体,第一和第二永久磁体安装在外壳内,这样,第一和第二磁体在一断开位置与一合上位置之间彼此相对可转动,在一断开位置该装置呈现一相对弱的外磁场,而在一合上位置该装置呈现一相对强的外磁场,其特点在于,该可变换的磁性装置还包括一低磁阻的分路,它构造成当该可变换的磁性装置处于断开位置时至少部分地磁化,这样,可忽略邻近分路的、由装置呈现的外磁场。 [0079] 在本发明的上述诸方面中,分路构造成:当该可变换的磁性装置处于合上位置时它对邻近分路呈现一相对强的外磁场,分路与磁体较佳地被一气隙分离。更佳地是,当该可变换的磁性装置处于断开位置时分路不被磁饱和,但当该可变换的磁性装置处于合上位置时它被磁饱和。
[0080] 根据本发明的另一方面,设置有这样一类型的可变换的磁性装置,该可变换的磁性装置包括一外壳、一第一永久磁体和一第二永久磁体,第一和第二永久磁体安装在外壳内,这样,第一和第二磁体在一断开位置与一合上位置之间 彼此相对可转动,在一断开位置该装置呈现一相对弱的外磁场,而在一合上位置该装置呈现一相对强的外磁场,其特点在于,该可变换的磁性装置还包括一在其磁体与外表面的一部分之间的高磁阻区域,其中,该高磁阻区域具有足够的磁阻,以使该装置外表面的所述部分呈现的磁通基本上恒定不变。该高磁阻区域可以是一空气隙。
[0081] 高磁阻区域可以任何已知方式形成,其中包括:通过提供一包围形成高磁阻区域的外壳的外部壳体、一安装在外壳外面的间隔件、一在外壳内的空穴、一在磁体与外壳之间的间隙或非磁性间隔件。
[0082] 可变换的磁性装置还包括一用来可释放地沿第一相对定向保持磁体的可释放的保持装置,所述可释放的保持装置可被释放以允许磁体移向第二相对定向。较佳地,可变换的磁性装置包括用来致动可释放的保持装置以释放所述磁体的致动装置。该致动装置较佳地包括一推钮结构。可释放的保持装置较佳地可释放地保持偏置装置。 [0083] 根据本发明的另一方面,设置有一构造成与一外部导体电气连接的电气耦联,所述耦联包括至少一个构造成形成电气连接的接触部分,而一可变换的磁性装置构造成:当可变换的磁性装置处于合上位置时使接触部分与外部导体保持导电的接触。 [0084] 较佳地,接触部分安装在可变换的磁性装置的外壳上。接触部分可与可变换的磁性装置的外壳一体地形成。电气的耦联可包括两个或多个接触部分。较佳地,耦联还在所述两个或多个接触部分之间包括一导电线路。耦联还可包括电缆接纳装置,它适于接纳和与导电电缆形成电气的接触。
[0085] 电气的耦联较佳地还包括致动装置,它适于在合上与断开状态之间相对地转动可变换的磁性装置的磁体,以便有选择地允许电气耦联装置的耦联和解除耦联。 [0086] 在优选的实施例中,耦联还包括电气变换装置,它构造成有选择地防止或允许电流通过耦联。
[0087] 致动装置可与电气变换装置相连,这样,当可变换的磁性装置处于断开位置时阻止电流通过耦联。电气耦联也可包括电气绝缘装置。
[0088] 耦联可有利地构造成用于焊接的接地耦联。
[0089] 根据本发明的另一方面,设置有这样一类型的可变换的磁性装置,该可变换的磁性装置包括一外壳、一第一永久磁体和一第二永久磁体,第一和第二永久磁体安装在外壳内,这样,第一和第二磁体在一断开位置与一合上位置之间彼此相对可转动,在一断开位置该装置呈现一相对弱的外磁场,而在一合上位置该装置呈现一相对强的外磁场,其特点在于,第一和第二磁体的相对定向可在合上与断开位置之间变化,以产生一强度变化的外磁场。
[0090] 第一和第二磁体的相对定向较佳地在合上与断开位置之间连续地变化。第一和第二磁体的相对定向也可在合上与断开位置之间增量地变化。
[0091] 根据本发明的另一方面,设置有一颗粒偏转装置(particle deflectionmeans),该颗粒偏转装置适于偏转带有电荷的颗粒移动通过偏转装置,所述偏置装置包括一构造成产生一偏转所述颗粒的外磁场的可变换的磁性装置。
[0092] 根据本发明的另一方面,设置有一构造成在第一流体端口与第二流体端口之间形成流体连接的流体耦联,其特点在于,所述流体耦联还包括至少一个可变换的磁性装置,它构造成在可变换的磁性装置处于合上位置时保持诸流体端口彼此流体连通。 [0093] 流体耦联还可包括致动装置,它适于在合上与断开状态之间相对地转动可变换的磁性装置的磁体,以便有选择地允许流体耦联装置的耦联和解除耦联。流体耦联也可包括构造成在第一与第二流体端口之间控制流体流动的流体控制装置。致动装置较佳地与流体控制装置相连,这样,当可变换的磁性装置处于断开位置时防止流体的流动。 [0094] 根据本发明的另一方面,设置有一悬置装置,它具有一相对于第二件悬置的第一件,该类型的装置包括一与第一件相连的第一磁性装置,而第二磁性装置与第二件相连,其特点在于,所述第一或第二磁性装置包括一可变换的磁性装置。
[0095] 第一和第二磁性装置可布置成:当所述可变换的磁性装置呈现一相当强的外磁场时它们彼此排斥。或者,第一和第二磁性装置可布置成:当所述可变换的磁性装置呈现一相当强的外磁场时它们彼此吸引。在此情形中,第一和第二磁性装置还可布置成:当所述可变换的磁性装置呈现一相当弱的外磁场时它们彼此吸引。
[0096] 磁性悬置装置还可包括阻尼装置,它包括一耦联到第一或第二件上的导电部分,这样,第一和第二件的相对运动致使导电部分在由第一或第二磁性装置产生的磁场内移动。
[0097] 第一和第二件较佳地彼此相对地滑动。第一磁性装置和/或第二磁性装置可包括一可变换的磁性装置。
[0098] 在使用中,可变换的磁性装置的外磁场可较佳地改变,以在悬置时变化第一和第二件的分离。
[0099] 根据本发明的另一方面,设置有这样一类型的磁性制动装置,其中,通过对导体件施加磁性力可减小导体件相对于磁性装置的运动,其特点在于,磁性装置包括一可变换的磁性装置。
[0100] 较佳地,在使用中,可变换的磁性装置的外磁场可在相对低平与高水平之间改变,以改变导体件和磁性装置的相对运动降低的速率。
[0101] 在优选的实施例中,可变换的磁性装置还包括指示磁体相对定向的指示装置。在使用中,如果可变换的磁性装置从外磁路强制移去,则指示装置可在移去之前指示磁体的相对定向。该指示装置可包括致动装置。附图说明
[0102] 尽管还有落入本发明范围内的其它的形式,但现将仅参照附图借助于实例来描述本发明的优选实施例,在诸附图中:
[0103] 图1A示出一相对力对角位移的曲线图,示出在没有外磁路的情况下作用在该可变换的磁性装置上作为彼此相向的磁体的角位移的函数的内力;
[0104] 图1B是类似于图1A的曲线图,但在存在外磁路的情况下示出; [0105] 图2示出类似于图3的对于原型的可变换的磁性装置的曲线图,示出对于与外磁路分离的范围内相对力对角位移的曲线;
[0106] 图3示出图1和2彼此叠加的曲线图,以解释本发明第一方面的功能; [0107] 图4A示出用来解释本发明的第二和第三方面的功能所要求的力; [0108] 图5A是我们的共同待批的国际专利申请PCT/AU00/01505的图2的再现,示出可变换的磁性装置的一基本结构;
[0109] 图5B示出根据本发明的一方面的装置的端视图,示出磁极片的一变化的形状。 [0110] 图6是根据本发明的一实施例的可变换的磁性装置的局部剖视的俯视图; [0111] 图7示出用于本发明的第二和第三方面的一可变换的磁性装置的俯视图; [0112] 图8示出使用一扭矩敏感的杠杆作为致动装置的本发明的实施例的剖视俯视图;以及
[0113] 图9示出体现本发明的一自动防故障装置内涉及的诸力;
[0114] 图10示出根据本发明的一实施例的装置内的转角与外磁场之间的关系; [0115] 图11A示出使用根据本发明的一实施例的可变换的磁性装置的收集盘(correction tray);
[0116] 图11B示出图11A的收集盘的底座部分的局剖图;
[0117] 图12A和12B示出使用一可变换的磁性装置来致动锁定销的运动的闩锁机构的示意图;
[0118] 图13A和13B示出使用一可变换的磁性装置的闩锁机构的第二变体; [0119] 图14A和14B示出一闩锁机构的另一实施例,该闩锁机构包括一根据本发明的一实施例的可变换的磁性装置;
[0120] 图15A和15B示出一包含可变换的磁性装置的刀具块;
[0121] 图16示出一用于卫星的、包括一可变换的磁性装置的定向控制系统的示范的实施例;
[0122] 图17A和17B示出一包括一可变换的磁性装置的混合真空/磁性保持器的实施例;
[0123] 图18示出一具有一模块结构的可变换的磁性装置;
[0124] 图19和20示出演示根据本发明的另一方面的另一耦联器的操作原理的示意图; [0125] 图21示出使用一可变换的磁性装置的可调谐的悬置装置的局剖的示意图; [0126] 图22示出使用一可变换的磁性装置的可调整的制动系统的第一实施例;以及 [0127] 图23示出使用一可变换的磁性装置的可调整的制动系统的第二实施例。 [0128] 附图具体实施方式
[0129] 应该认识到,附图示出的是本发明的优选实施例。提供这些附图的目的在于说明本发明的优选实施例,所以,本发明不能认为局限于所示的具体的实施例。 [0130] 本发明的各个方面,由本发明人在我们的共同待批的国际专利申请PCT/AU00/01505的可变换的磁性装置中进行进一步研究得到发展。这些研究业已表明,将可变换的磁性装置从“断开”转到“合上”位置所要求的力随外磁路的渗透性而变化。尤其是,业已发现:当没有外磁路时,将装置从“断开”位置变换到“合上”位置所要求的力远大于当存在外磁路时将装置变换到“合上”位置所要求的力。例如,当该可变换的磁性装置放置在接触或紧靠一外铁磁性材料时可存在高渗透性的外磁路。图1A示出变换我们的共同待批的国际专利申请PCT/AU00/01505中所述的可变换的磁性装置的致动装置所需要的相对力对角位移的曲线图。从图1A中可见,如果外磁性渗透性较低,则将该装置变换到“合上”位置(在图1A的曲线中显示在180°的角位移处)所要求的力较高。这是因为当不存在高渗透性外磁路时装置固有的高磁场强度。因此,必须作功来克服由该固有的磁场产生的阻力。朝合上位置(即,在图1A中的180°)的磁体的转动将机械能转换到磁的势能,该势能储存在两个磁极之间的高的通量密度的斥力磁场内。
[0131] 图1B示出与图1A相同的曲线,但该可变换的磁性装置存在有高渗透性的外磁路。例如,这可通过将装置放置在接触或紧密靠近一外铁磁性材料来实现,例如,发生磁体附连在一外部铁载荷时。如图1B所示,尽管曲线的大致形状类似于图1A,但在断开位置与合上位置之间移动磁体所要求的相对力远低于没有高渗透性的外磁路时。在图1B中的在断开位置与合上位置之间移动磁体所要求的力低于图1A中的力,因为外磁路的高渗透性导致磁通找到一较容易的外磁路,它从排斥的磁极之间偏转某些磁通量。
[0132] 在图1A和1B中,除了在180°(即,完全合上位置,此时顺时针和逆时针力保持平衡,即使是不稳定平衡或准稳定平衡状态)之外,角位移力试图朝向0°或360°定向返回磁体(即,完全断开位置)。
[0133] 图2是表示一系列转换原型可变换的磁性装置的致动装置所要求的相对力对角位移的曲线图。各个单独的曲线图代表可变换的磁性装置处于离一铁磁性物质的不同间距处时的转换力。图2001示出了当可变换的磁性装置下载时,即,它不紧密靠近铁磁性表面时力的角度对位移角的曲线。图2002示出当可变换的磁性装置离外部磁性物体3.5毫米时的力对位移角的曲线。图2003、2004 和2005示出当可变换的磁性装置分别离磁路2毫米、0.5毫米和0.1毫米时的力对位移角的曲线。图2006示出当可变换的磁性装置接触铁磁性材料时的力对位移角的曲线。从这些图中可见,随着可变换的磁性装置更靠近外铁磁性材料,转动可变换的磁性装置的磁体所要求的力显著地减小。当可变换的磁性装置接触外铁磁性磁路时,在断开位置(0度)和合上位置(180度)之间转动磁体所要求的峰值力小于可变换的磁性装置下载时所要求的峰值力的20%。
[0134] 由于作用在磁体上的力总是(除磁体在180度的平衡状态之外)试图将磁体返回到断开的位置(0或360度),所以,当磁体返回到断开位置时返回将磁体转动到合上位置所作的功。
[0135] 在本发明的第一方面,该可变换的磁性磁性装置包括一可操作地与磁体相连的偏置装置,以便将磁体从完全断开位置偏移。如上所述,当可变换的磁性装置没有外磁路时,例如,在该装置不接触或不紧密靠近一外铁磁性材料的情形中,将该装置从断开位置变换到合上位置所要求的力相当高。偏置装置布置成:它对磁体施加的转动力小于没有外磁路情况下将致动装置移动到合上位置所要求的峰值力,但在有外磁路情况下具有足够力将致动装置移动到合上位置。其结果,当根据本发明的第一方面的可变换的磁性装置放置在紧密靠近或接触一外铁磁性材料时,装置自动地变换到合上的位置。因此,本发明第一方面的磁性装置可以说具有一“自动合上”的特征。
[0136] 在本发明的第一方面的磁性装置中,偏置装置起作将致动装置保持在离开全部断开的位置。例如,偏置装置可如图3所示施加一力F,当没有外磁路存在时该力将致动装置偏离0°或完全断开位置。在图3的实例中,当没有外磁路时由偏置装置施加的偏置力F将致动装置从完全断开的位置保持在近似的30°。当外磁路关闭时力F大于移动磁体所要求的力,因此,装置自动地移到合上位置。换句话说,偏置装置对磁体施加一转动力F。在没有外磁路(图31)的情形中,需要有最大力F2来将装置移到“合上”位置。当F小于F2时,装置在没有一外磁路的情形下不移动到“合上”位置。然而,一旦一外磁路到位(图32),移动到“合上”位置需要施加的最大力减小到F1。由于由偏置装置提供的力F大于F1,当外磁路完成时装置自动移到“合上”位置。
[0137] 再次参照图2,当该可变换的磁性装置下载时,施加大约2顿力的偏置 装置将磁体不转动到合上位置,但一旦可变换的磁性装置放置在0.1毫米内,或与外铁磁性物品接触,将磁体转动到合上位置。在此实施例中,当可变换的磁性装置卸载时,偏置装置的2牛顿的力致使磁体停止在约35°的相对定向处。
[0138] 根据本发明的第二和第三方面的实施例可描述为包括一“自动断开”的特征,其中,如果移去外磁路该装置自动地转向断开,例如,通过从一外铁磁性材料强制地移去该装置。一般来说,通过防止磁体转入“全部合上”位置,即可实现“自动断开”的特征。这种作用可参照角位移对相对力的图4A连同图6和7进行解释,曲线A示出没有外磁路情形的力,而曲线B示出有外磁路情形的力。
[0139] 对于操作在自动断开模式中的装置,可利用该装置的内摩擦,或可使用一故意构成超驰的保持装置(purpose built overridable retaining device)。当外磁路中断时,可激发复位的特征。
[0140] 图4示出在依赖于该装置内摩擦的自动断开结构的一实施例中施加的力。在此实施例中,假定装置切换到合上位置,例如,175°,即不在180°准平衡位置上,且装置接触或紧密靠近一诸如铁磁性材料的外磁路,曲线B代表了由在此情形中的磁体之间的磁性斥力造成的排斥的转动力。在此结构中,存在一反向力W(图4A),它被用来将磁体转向断开的定向。175°处的内摩擦图中示于X处。该摩擦力阻止磁性斥力W,因为摩擦力大于W,变换保持在175°位置上,只要高渗透性外磁路到位。如果高渗透性磁路破坏,则诸磁体之间的斥力变成如曲线A所示的力,且斥力变成大于X的Y。其结果,可移动的磁体被驱动朝向断开位置,直到曲线A的磁性斥力和摩擦力在Z处平衡为止。
[0141] 尽管摩擦线在图4A中表示为一直线,但摩擦力可随转动而变化,例如,由于磁体之间的磁性互相作用随位置的变化的效应。除了摩擦之外的其它的因素(例如,磁体的惯性)也可在外磁路存在时帮助将该装置保持在合上位置。
[0142] 在自动断开特征需要一更大或更精确的控制的情形中,可使用一可激发的闩锁机构,它将在曲线A的磁性斥力下产生。这样一闩锁的实施例类似于三角形截面的弹簧加载的闩锁,它沿合上方向具有一垂直的“前导”边缘和一坡度的尾部边缘。该弹簧加载的闩锁可与合适的凹陷接合,该凹陷以要求的转动角 (例如,175°)位于相对移动的成对磁体的其它部分上或其对应的载体上。可调整弹簧张力来控制自动转换断开的力,而同时提供更加可预言的闩锁力。
[0143] 在本发明的另一实施例中,该可变换的磁性装置包含自动合上的特征和自动断开的特征。较佳地,自动合上的特征类似于本发明的第一方面的特征,而自动断开的特征类似于本发明的第二或第三方面的特征。
[0144] 在本发明的第一方面的实施例中,与致动装置可操作地相连的偏置装置较佳地包括一个或多个弹簧。或者,偏置装置可包括空气压力装置、气动装置、双金属片弹簧,或用来施加一偏置力的任何合适的装置。
[0145] 较佳地是,偏置装置施加一偏置力,以使在没有外磁路存在时第一和第二磁体偏离完全断开位置约为10°至60°,更佳地是20°至40°,最佳约30°。
[0146] 在本发明的第二或第三方面的实施例中,转动限制装置可包括一阻止致动装置转到完全合上位置的阻挡装置。或者,转动限制装置可包括阻挡装置,它与第一和第二磁体中的一个或两个互相接合,以阻止第一和/或第二磁体转动到完全合上位置。在此实施例中,阻挡装置可包括一可缩回的接合件,当凹陷随着磁体朝合上位置转动而移动到与可缩回件对齐时,该缩回接合件移入到形成在诸磁体中之一的一表面内上的凹陷中。当磁体朝向断开位置转回时,为了能使可缩回件与磁体内的凹陷脱开,可设置一倾斜的或有锥度的表面。 [0147] 现转向图5A,在我们的共同待批的国际专利申请PCT/AU00/01505和美国专利申请09/951905中描述的基本装置包括一第一磁体10和一第二磁体11。两个磁体10、11是大致的圆柱形或盘形磁体,并类似于如PCT/AU00/01505中的图1所示的磁体1在直径上极化。磁体10、11容纳在一由磁极片12、13制成的外壳内。磁极片12、13较佳地由具有低磁阻的铁磁性材料制成。磁极片12、13布置成:它们固定地将下磁体10保持在一固定的位置。然而,上磁体11能在由磁极片12、13形成的外壳内转动。
[0148] 为了便于上磁体11的转动,上磁体沿其垂直侧壁形成有狭缝或槽14、15。狭缝或槽14、15接纳杆18的向下悬置的臂16、17。杆18被接纳在形成在凸台20上的槽19内。凸台20连接于短杆21,短杆又固定地连接于柄或杠杆22。通过该装置,柄或杠杆22的转动致使第二磁体11转动。应该认识到,第二磁体11基本上绕其中心点转动。 [0149] 该装置还包括一固定地固定到由磁极片12和13形成的外壳上的顶盖23。盖23密封由磁极片12和13形成的外壳的顶。应该指出的是:凸台20延伸通过顶盖23内的开口,而密封件24有助于围绕该开口形成一水密和防尘的密封。
[0150] 在如图5A所示的装置的实施例中,下磁体10的下表面形成装置的下表面的一部分。在此实施例中,下磁体10的最下表面定位成基本上位于对应的磁极片12、13的下表面的附近。在另一实施例中,下盖(未示出)提供装置的下表面。在另一实施例中,较佳地是,装置基本上密封,这样,它基本上防水和防尘。这能使装置使用在一苛刻的环境中,例如,灰尘的环境、潮湿的环境或甚至完全地浸没在水中。
[0151] 现转向图6,它示出根据本发明的一可变换的磁性装置,图6的基本的装置大致地类似于图5中所示的装置,并且相同的部件已用相同的标号表示。图6中所示的装置包括本发明的第一方面的实施例和本发明的第二方面的实施例。应该认识到:本发明的其它实施例可提供本发明的第一方面的自动合上的特征或本发明的第二或第三方面的自动断开的特征。
[0152] 除了与图5A的实施例共同的特征之外,图6的装置还包括一呈盘簧形式的偏置弹簧30,其一端31连接在磁极13上,而其内端连接到轴21上。盘簧30偏置轴21,这样,当没有外磁路存在时,轴21和由此的顶部转动磁体保持在离完全断开位置约为30°的一角度α1。完全断开的位置用标号32表示。一高磁阻的外磁路,导致由偏置弹簧30产生的、试图将装置转向合上位置的力与平衡此力的内磁场的阻力之间的平衡。这导致该装置采纳一稳定的备用状态。用足够低的磁阻的磁路关闭外磁路,将降低内磁场,而由偏置弹簧产生的力现将足够将装置变换到合上的位置。
[0153] 如图6所示的装置,该装置可设置有一位于180°前(比如说175°)的阻挡件33。该阻挡件33简单地是一从装置的磁极片12上表面向上延伸的突出,随着杠杆22朝向完全合上的位置转动,装置与其接合。阻挡件33阻止杠杆22转动到完全合上的位置。较佳地是,允许杠杆22转动靠近但不到180°,这使该装置几乎但不进入到完全合上位置。在此情形中,如果外磁路如上所述地强制地被移去,则装置将自动地返回到低的外磁场状态。
尽管低磁阻的外磁路到位,但内部摩擦可以足够将磁体保持在切换到合上位置(参照图4A所描述的)。
[0154] 在本实施例的一变化的型式中,杠杆22的转动可允许超过180°到一阻挡件(未示出),比如说在185°。当杠杆22转动到抵靠在阻挡件时,内磁场将推动可移动磁体抵靠阻挡件。因此,如果外磁路被强制移去,则装置将保持在完全合上的位置。这种情形可想像为与磁性的过中心触发(over-the-centre toggle)相当。
[0155] 在某些情形中,可能要求确保外磁路的磁阻足够低,以将转向合上的力减小到预定的阈值以下,这表明:在允许可变换的磁性装置切换到“合上”位置之前,预定量的磁通已经偏转通过外磁路。
[0156] 柄可包括一扭矩敏感的杠杆,它不允许施加到一磁体上的扭矩超过一预定的量。如上所述,当没有外载荷施加到装载上时,要求更大的力来在工作与不工作的状态之间切换g该装置。使用一扭矩敏感的杠杆作为致动装置的一部分,如果不存在足够的外磁路,则导致其不可能在工作与不工作的状态之间切换装置。该特征可用来作为自动防故障装置,在与一物体的磁耦连(magnetic coupling)不足够安全地提升物体的情形中,用来防止连接到该物体上的企图。
[0157] 在扭矩限制开关的第一结构中,转动机构,例如柄或杠杆通过如图8所示的扭矩敏感的弹簧机构连接到可移动的磁体上。相应的力示于图4B中。如果克服磁性斥力所要求的力超过图9所示的阈值,例如,曲线C上的所示的V(一种表示)指明不充分的磁通已偏转到外磁路上,或者,换句话说,外磁路的磁阻太高。当施加到柄上的力超过阈值时,限制扭矩的装置可用作一空转装置,以使杠杆继续转动,但阻止将转动传输到可移动的磁体上。 [0158] 图8示出一使用一扭矩杠杆作为致动装置的本发明的实施例。在此情形中,轴21被一内环40和一外环41包围。内环40包含一用来接纳活塞42的尖端的凹陷。外环41包括一活塞42通过其间的通道。活塞42包含在一外壳43内。活塞42借助于压缩弹簧44而被弹簧加载,压缩弹簧定位在外壳43内,并在活塞42与可调整的埋头螺钉45之间延伸。如果没有外磁路存在的情形下企图使杠杆22转动,则由装置的内磁场造成的转动阻力导致施加到杠杆22上的力超过一现有值。这导致活塞42的末端从内环40内的凹陷移位,然后,杠杆连同外环滑动,因此,脱离力的流动(the flow of force)到达固定在轴上的内环。顶部磁体因此返回到断开状态。这样,可实现外磁路与装置的控制的合上的功能之间的连接。
[0159] 在如图9所示的实施例中,它是本发明的第四方面的一实施例,转动柄22通 过一弹性连接件(例如,一弹簧50)连接在转动的磁体上。选择弹簧50:当装置在外磁路存在时,诸如当装置放置在一铁磁性材料上时,如果转动的柄22转动则它基本上不变形。然而,如果在外磁场不存在的情况下转动柄22操作,则转动磁体所要求的大得多(见图1)且弹簧50变形。这导致转动柄的转动被弹簧50的变形吸收,因此,磁体不转动。最后,转动柄可转得足够远,以使弹簧50完全地变形(或压缩),且转动柄22的进一步转动传输到磁体的转动。
[0160] 应该认识到:图1A-4B中所示的力对角位移的曲线图已经提供来说明本发明所包含的原理。然而,还应该认识到:图1A至4B所示的力对角位移的曲线的形状不必要正确,曲线的实际形状可不同于图示地变化。
[0161] 如上所述,在本文和上述共同待批申请中所述的可变换的磁性装置可用于完全合上与完全断开的位置之间的中间的状态。图10示出外磁场的转角和变化之间的类似的关系。曲线的准确的特征取决于其物理形状及磁极形状(图5A的12、13)中磁体磁化的方式。磁性盘10、11的磁能输出比的变化可在图10中的曲线实现进一步的修改,以适应特殊的应用。
[0162] 外磁场强度的进一步提高可通过以下方法实现:成形磁极片12、13的壁厚应成形得使它们能反映围绕永久磁化盘10、11的周缘的磁场强度的变化。
[0163] 图5B表示根据围绕永久磁化盘10、11的周缘的磁场强度H的变化成形的磁极片12、13的设计。磁场的平方反比律的应用达到良好的结果,但特定材料和应用影响较佳的磁极形状。业已确定,磁极的壁厚可变化好几种,其包括如下:
[0164] 椭圆形磁极,壁厚是磁体周缘的磁场强度的数学函数;
[0165] 椭圆形磁极,壁厚是磁体10和11的磁性质量分布的数学函数; [0166] 圆形磁极片,其中,壁厚恒定,磁场强度低但围绕周缘磁场强度均匀。 [0167] 图5B示出一具有椭圆形磁极的实施例,它使外磁场强度最大化,并有助于将装置保持在不完全磁路中的一定位置上。当在装置的底部与装置附连的表面之间存在空气隙时,或存在插入在装置附连的表面与装置的底部之间的非磁性材料的情形中,在实践中,会遇到这种不完全磁路。
[0168] 较佳地,诸磁极是最短可能长度的。磁极形成磁路(连同磁体)的部分,并具有导致磁能损失的固有的磁性阻力(“磁阻”)。因此,将磁极的长度减 到最小可最大程度地减小磁能的损失,因此,使外磁场强度最大化。
[0169] 本发明的实施例可用作可变换的磁性保持装置。例如,装置可用来夹紧在表面上,尤其是金属表面上。可利用可变换的磁性装置的所有面来附连到磁性材料上。然而,由于磁场强度围绕外壳在不同位置处变化,所以,围绕外壳不同点处产生的保持力也将变化。在优选的实施例中,装置附连的表面位于邻近下磁体的下表面或下磁体的下表面的下方。在另一实施例中,装置附连的表面位于磁体侧表面的附近或在侧表面的旁边。因此,在一优选的实施例中,可使用可变换的磁性装置的多至四个面。
[0170] 如参照图11B所进一步描述的,可变换的磁性装置的各四个面可用于一“磁通恒定”的结构中,通过在可变换的磁性装置与装置附连的表面之间提供一合适的气隙或高磁阻磁路得以实现这种结构。
[0171] 如上所述,本发明基于我们先前的的共同待批的专利申请PCT/AU00/01505中所述的可变换的磁性装置,因此,本发明者业已确定:本发明的各个方面的实施例可有利地以模块方式使用。因此,本发明额外地涉及用于可变换的磁性装置模块式的结构以及用于这样装置中的诸模块。
[0172] 现将参照图18描述一具有一模块结构的可变换的磁性装置的实施例。模块式的可变换的磁性装置2000的基础是结合图5A所述的可变换的磁性装置2010,并如在PCT/AU00/01505中进一步描述。从底部到顶部安装在可变换的磁性装置2010的顶上的是以下的模块:转动限制模块2020、弹簧模块2030、操作模式选择模块2040以及致动器2070。 [0173] 转动限制模块2020适于将可转动的磁体的转动限制到一预定的角度范围内。这样的转动限制模块2020可包括一带有槽或孔的平板,所述槽适于接纳一安装在可变换的磁性装置2010的可转动的磁体的顶上的销或阻挡件。槽的尺寸和形状做成限制转动磁体的转角的范围,以限制销或阻挡件在槽或孔内允许的移动。转动限制模块2020可将转动磁体的转角范围限制到离完全断开位置180度,这样,通过完全地转动致动装置,使用者可容易地将可变换的磁性装置转动到合上位置。或者,转动限制模块2020可将转动磁体的转角范围限制到离开完全断开位置185-190度,以利用如上所述的可变换的磁性装置的“过中心激发”操作。转动限制模块2020将转动磁体的转角范围限制到小于离开 完全断开位置180度,例如,170度,以提供如上所述的自动转向断开的功能。
[0174] 弹簧模块2030包括:一具有安装在其中的可转动部分的外壳,它适于接纳可变换的磁性装置2010的致动轴;以及,一个或多个连接到转动部分上的偏置装置,以便偏置可变换的磁性装置2010的致动。因此,弹簧模块可提供自动转向合上的功能。 [0175] 操作模式选择模块2040根据本发明包括两个按钮2050、2060,它们可用来致动可变换的磁性装置2010的自动合上或自动断开功能。操作模式选择模块2040可用于或不用于转动限制模块,并用来有选择地将转动磁体的转角范围限制到提供自动断开或“过中心”的功能的某预定范围。操作模式选择模块2040还可构造成与弹簧模块互相作用,以有选择地允许偏置装置的张紧高于阈值水平而致动自动合上模式。操作模式选择模块2040还可包括一锁定装置,以将致动装置锁定在某一预定定向,例如,合上或断开位置。 [0176] 由此描述的模块结构在制造中允许较大程度的灵活性。具体来说,根据产品所描述的用途,可变换的磁性装置可形成添加到其上的大量的和合适的模块。还应该认识到:可使用以上所述的带有不同功能的模块。
[0177] 正如本技术领域内的技术人员将会认识到的,本文和共同待批的专利申请PCT/AU00/01505和美国专利申请US 09/951905中所描述的可变换的磁性装置的特征,致使它们适用于可变换的磁性装置先前尚未用过的各种应用中。
[0178] 因此,现将借助于非限制性的实例来描述上述的和PCT/AU00/01505中所述的可变换的磁性装置的示范的应用。
[0179] 图11A示出使用根据本发明的一实施例的可变换的磁性装置的收集盘1000。这样一个收集盘可磁性地附连到铁磁性支承表面1050上,并用来收集铁磁性物品。 [0180] 在此应用中,在可变换的磁性装置的顶部和底部处的磁场都被使用。在可变换的磁性装置1040的底部的磁场用来将收集盘保持在支承表面1050上,而在可变换的磁性装置1040的顶部的磁场用来将铁磁性物品保持在收集盘1010的收集井1030内。 [0181] 图11B示出收集盘1000的底座部1020的剖视图。如图11B所示,底座部1020包括一可变换的磁性装置1040。附连到收集盘1000上的任何外磁路的范围和渗透性采取两种形式:或者物品保持在碗1010内,或者碗支承在一铁磁 性表面上,它们将会影响由可变换的磁性装置产生的磁场。就这一点来说,要求将盘1000保持在支承表面1050上的磁场通常独立于支承表面1050的厚度和磁特性。还要求:当收集盘1000合上时在收集井1030内可供最大可能的磁场,且当收集盘1000断开时在收集井1030内存在最小残余的磁性。通过在碗1010的收集井1030与可变换的磁性装置1040的顶表面之间的气隙1061中提供高渗透性的分路,并在可变换的磁性装置1040的底表面与支承表面1050之间提供一第二的较大的气隙1070,可获得具有这些要求的磁性品质的收集盘。残余磁场分路1060应具有尽可能低的磁阻。理想地是,分路1060和用于分路1060的材料的尺寸应选择得如此小,以致在可变换的磁性装置1040处于断开位置时应使任何残余的磁通将几乎饱和该分路。因此,当可变换的磁性装置1040变换到合上位置时,残余磁场分路1060变得饱和,因此有效地变成一空气隙。
[0182] 为了确保磁场从支承表面的影响中解耦,由此,不管表面磁特性如何,磁场保持基本恒定的磁通,并确保在收集盘的碗1030内存在最大的磁场强度,较佳地是,空气隙1061应比空气隙1070显著地小。
[0183] 收集盘的操作还可通过以下的事实进一步提高:当可变换的磁性装置1040断开时,盘1010的收集井1030内的磁场转动,并倒置其方向。这帮助收集颗粒的退磁。 [0184] 可变换的磁性装置的另一应用是用于磁性闩锁和用于或窗等的耦联。包含有可变换的磁性装置的闩锁通常落入两种类型,即,使用可变换的永久磁体来致动可移动的锁定元件或诸如此类元件的类型,以及使用磁性吸力作为固定装置的类型。现将描述多个闩锁实施例,它们使用一个或另一个这样的闩锁机构。尽管这些示范的实施例将结合闩锁门或窗来进行描述,但可以想象这些实施例通常可应用于任何可移动的物品,例如,工具箱盖,橱柜的门等。
[0185] 图12A和12B示出一使用可变换的磁性装置来移动一锁定销的闩机构的示意图。该闩包括两个部分:第一部分1200,它可安装在门或诸如此类的元件内;以及,第二部分
1210,它可安装在门柱内或门抵靠其关闭的其它表面内。显然,闩的部分1200和1210可互换地安装在门或门柱内。
[0186] 锁定装置的第一部分1200包括一具有附连在其上的致动件1225的可变换 的磁性装置1220。致动件1225还附连在手柄或其它的装置上,以允许致动件1225运动。附连到可变换的磁性装置另一侧上的是一可接纳一锁定销的铁磁性匹配凹陷(ferromagnetic mating recess)1230。因此,第一部分1200一般包括一在铁磁性材料内的凹陷,它可具有可有选择地施加的磁场。第二部分可滑动地安装在门柱上,并包括一安装在可滑动的锁定销1250上的永久磁性部分1240。第二部分1210安装在门或门柱合适位置内的凹陷内,以便在门处于锁定位置时接合第一部分1200。
[0187] 在图12A中,可变换的磁性装置1220处于断开位置,因此,铁磁性凹陷1230不具有磁场。在此情形中,当门抵靠门柱关闭时,安装在可滑动锁定销1250上的永久磁体1240将如箭头1260所示被吸引朝向凹陷1230的铁磁性材料。这曳拉锁定销1250进入到凹陷1230内并锁定两个部件1200和1210,由此,将门锁定到门柱上。当致动手柄1225转动时,可变换的磁性装置1220合上形成一外磁场。图12B示出类似于图12A的视图,例外之处在于可变换的磁性装置产生一外磁场。由可变换的磁性装置1220产生的外磁场的极性与安装在锁定销1250上的固定的永久磁体1240的极性对齐。永久磁体1240的磁场和可变换的磁性装置1220的对齐,致使在诸磁性元件之间形成将锁定销1250推离第一部件1200的凹陷1230的斥力,由此,释放门锁。
[0188] 如本技术领域内的技术人员将会认识的,可设计出基于类似于上述的闩锁原理的各种变化的实施例。一优选的实施例包括具有永久磁体的可滑动的锁定件以及在门内的可变换的磁性装置,并使用由于磁场的相反对齐所产生的吸力,以将固定在永久磁体上的锁定销撤回到门内。在此实施例中,可通过使用一弹簧或诸如此类的元件将锁定销偏置到锁定位置内,或允许永久磁体附连到门柱上的铁磁性的撞击表面,由此,可实现锁定。 [0189] 图13A和13B示出使用上述类型的可变换的磁性装置的闩锁机构的第二变体。在此变体中,闩锁1300包括一通常安装在门上或诸如此类的元件上的可变换的磁性装置
1310以及安装在门柱上的撞击板1305。撞击板1305和可变换的磁性装置1310彼此对齐,以在门关闭时可变换的磁性装置1310接触于撞击板1305。撞击板1305由一铁磁性材料制成。在此实施例中,应该指出的是:可变换的磁性装置不是用来致动锁定销或其它的机械闩锁装置,但相反,它在 门与门柱之间形成一磁性吸力,必须克服该力才能打开门,因此,磁性吸力提供闩锁1300的固定元素。
[0190] 在此实施例中,较佳地使用具有如图6中所述的自动合上特征的可变换的磁性装置。如下文中将描述的,也可使用一额外地具有一自动断开特征的可变换的磁性装置。 [0191] 如上所述,带有自动合上特征的可变换的磁性装置形成一小的残余磁场,当门紧密靠近撞击板时,残余磁场造成一将门拉向闩锁位置的力。一旦门接触撞击板,如图13B所示,可变换的磁性装置被激发到“合上”的位置,造成一将闩锁闩锁到撞击板1305上的更大的磁场。
[0192] 如果有足够的力施加到闩锁上,将可变换的磁性装置1310与撞击板1305分离,或通过将可变换的磁性装置切换到“断开”的位置,这样,门才可被打开。通过转动附连到可变换的磁性装置1310的致动装置1320上的手柄1330,可实现将可变换的磁性装置1310切换到断开位置。
[0193] 根据该实施例的闩锁特别适用于要求私密性而不是安全性的场所,例如,医院的内部门、养老院或诸如此类的机构。不使用工具而强制打开门的能力使得闩锁特别适用于在紧急情况下需要进入一房间的那些场合。
[0194] 如上所述,可有利地使用具有一如图7所述的自动断开设施的可变换的磁性装置。这确保在门被强制地打开的情形下可变换的磁性装置自动地返回到低磁性的状态。 [0195] 图14A和14B示出一闩锁机构的另一实施例,它包括一根据本发明的一实施例的可变换的磁性装置。该实施例的闩锁1400适用于带有多个部件的闩锁物品,例如,带有百叶窗等的六角琴类的门或窗。闩锁1400包括变化数量的部件,它视被闩锁的移动部件的数量而定,并包括一以固定关系保持在要求的闩锁位置上的可变换的磁性装置1410以及一由铁磁性材料形成的端板1420,该端板安装在多个被闩锁的可移动的部件中的最远的部件上。在被闩锁各个中间的可移动的部件上,定位一也由铁磁性材料形成的中间的闩锁件1430。在闩锁打开的位置上,如图14A所示,可变换的磁性装置1410转向断开,而物品的可移动部分因少有或没有残余磁场而可自动地移动。为了闩锁可移动部分,诸可移动部分接触,以使中间闩锁件1430和端板1420与可变换的磁性装置 1410对齐(如图14B所示)。
在此位置,可变换的磁性装置1410可转向合上,在中间闩锁件1430、端板1420和可变换的磁性装置1410之间建立一磁路,因此,将可移动部分保持在闩锁位置上。 [0196] 现参照图19和20,它们示出根据本发明的另一闩锁或耦联装置,在此实施例中,耦联器3100包括一第一可变换的磁性装置3102和一第二可变换的磁性装置3104。在图
19中,可变换的磁性装置3102、3104处于“合上”位置。而且,从图中可见,装置3102、3104布置成在它们处于“合上”位置时它们对应的北极和南极对齐。在如图19所示的结构中,两个磁性装置3102、3104彼此排斥。
[0197] 在如图20所示的结构中,可变换的磁性装置3102已切换到“合上”位置,这样,它呈现一相对弱或不显著的外磁场。由于可变换的磁性装置3102包括铁磁性材料,它被吸引到仍处于“合上”位置的第二可变换的磁性装置3104。因此,耦联器3100可积极地耦联。将可变换的磁性装置102切换到如图19所示的“合上”位置后将造成排斥,而耦联器将积极地解除耦联。
[0198] 示于图19和20中的耦联器也允许第二可变换的磁性装置3104切换到“断开”位置。如果可变换的磁性装置3102、3104都切换到一“断开”位置,则耦联器进入到一被动的状态,其中,既不发生吸力也不发生斥力。如果不要求这样的被动状态,则可变换的磁性装置3102、3104的合上的状态可被诸如永久磁体之类的磁体所替代。
[0199] 第一和第二磁性装置应布置成它们能彼此相对和相背地相对运动,以允许它们的耦联和解除耦联。例如,第一磁性装置可安装在一门上,而第二磁性装置安装在一门柱上,这样,可打开和关闭门。
[0200] 在第一和/或第二磁性装置是可变换的磁性装置的实施例中,它们较佳地可参照这里所述的任何的示范的可变换的磁性装置那样进行描述。
[0201] 可使用与用于六角琴类型门类似的原理来将物品锁定在保持器上。结合图15A和15B所述的保持器被描述为一刀具保持器,然而,正如将会认识的,该保持器也可用来保持相对薄厚度的非铁磁性物品,因此,不应看作限制于保持铁磁性物品或刀具。 [0202] 现将结合图15A和15B来描述使用适于保持刀具的可变换的磁性装置的保 持器的实施例。未经固定的刀具在厨房中可以是危险的,尤其对于儿童。然而,用来将小刀或诸如此类的刀具锁定在刀架内的以前已知的装置已限制于机械的装置,它们的应用受到相当的限制,以至于它们通常只能将特殊规格的刀具锁定在刀架的预定的槽缝内。图15A和15B示出一包含一可变换的磁性装置的刀具架,它克服先前已知刀具架的诸多缺点。 [0203] 图15A和15B示出构造成保持4把刀1505的示范的刀具架1500。显然,所述类型的保持器可设计成比本实施例保持或多或少一些的物品,因此,本发明的这一方面不应认为限制在任何具体的保持能力上。
[0204] 在图15A中,可变换的磁性装置显示为其断开的位置,且刀具可自由地从中拔出以及放回刀刀架内。而图15B显示刀具被锁定的结构状态下的刀具架。
[0205] 该刀具架1500包括有主体1510,它们通常具有多个刀具接纳孔或槽(未示出)。刀具架1500还包括两个可变换的磁性装置1515,它们位于刀具架1500的相对侧,并与刀具1505的行列对齐以便保持在刀架内。诸可变换的磁性装置1515中的一个或两个可滑动地安装,以使可变换的磁性装置之间的相对分离可以变化。可变换的磁性装置1515安装成:当它们合上时它们的磁极相对地对齐。安装在可变换的磁性装置1505之间的是多个由高渗透性铁磁性材料制成的可滑动的中间部件1520。中间部件1520和可变换的磁性装置
1515的面对的表面形成刀具1505可插入的间隙。
[0206] 为了将刀具锁定在刀架1500内,两个可变换的磁性装置1515转向合上位置。这建立一磁场,它通过由可变换的磁性装置1515、可滑动的中间件1520和刀具1505的物品的接合部分形成的磁路进行导磁,该磁场稳固地将刀具保持在刀架内,夹紧在可变换的磁性装置1505与中间件之间。在这种类型的刀架中,由于被夹紧的诸物品通常是铁磁性的,所以,形成多个附加的磁路。相邻的刀具物品之间也存在着磁路,它们起到增加施加在刀具上的夹紧力的作用。
[0207] 较佳地是,两个可变换的磁性装置1515的致动装置连接在一起,以使它们一致地合上和断开。将会容易地明白的是:中间件端部的外形可另外地做成适合特别的刀具物品,诸如磨锋利的钢或诸如此类的物品,以便产生最大的保持力。
[0208] 可变换的磁性装置合上时的另一应用是一保持的装置,它可有利地用来夹持具有铁磁性特性的表面,例如,金属片、机动车镶板、箱等。保持装置的优选的 实施例是一在抽吸杯,或真空垫,与磁性保持器之间的混合型。示于图17中的保持装置包括一可变形的裙座部分1710,它一般地类似于用于已知的抽吸杯或真空垫,而一可变换的磁性装置1720安装在裙座1710的中心位置上。
[0209] 可变形的裙座部分1710以与现有技术的抽吸杯相同的方式进行操作,并通过从形成在裙座1710与表面1730之间的空穴内部分地排空空气,形成一朝向表面1730的抽吸力。当可变换的磁性装置转向合上位置时,可变换的磁性装置1720产生一朝向表面的磁性吸力,由此,如果密封破坏或局部破坏,则起到在变形的裙座部分1710与表面之间重新建立或保持密封。通过可变换的磁性装置转向断开位置,可移去可变换的磁性装置1720与表面1730之间的磁性吸力,密封可以更加容易破坏,以允许保持器1700从表面移去。或者,可添加一以允许释放抽吸的压力。较佳地,可使用相同的致动装置来使可变换的磁性装置1720断开,并释放裙座1710内的抽吸压力。
[0210] 一具有自动合上特性的可变换的磁性装置在本实施例中将特别地有利。如果使用这样一个可变换的磁性装置,则使用者可简单地将保持器推向表面,以附连该保持器。推压保持器的作用将排空裙座,以形成一抽吸力,并且也将可变换的磁性装置转向合上位置,以产生磁性的保持力。
[0211] 图17B示出类似于图17A所示的一保持器1701的一变化的实施例。同样的零件具有同样的标号。两个实施例之间的唯一差别在于,在图17B的实施例中添加一基本上刚性的制成壳1740。该制成壳可由塑料材料制成,并用来提供添加的稳定性和防止可能在裙座1710与表面1730之间造成密封破坏的保持器的摇动。然而,在特别优选的实施例中,支承壳包括至少两个部分,例如,由铁磁性材料形成的1750,其从邻近可变换的磁性装置的一位置延伸到壳1740的周缘1760,并起作磁极的延伸。较佳地,壳1740的铁磁性部分定位成它们与表面接触,当施加抽吸和磁场时保持器1700与该表面接合。因此,当磁极延伸部分比可变换的磁性装置1720的主本体更靠近表面时保持器1700和表面之间的磁性吸力增加。
[0212] 可变换的磁性装置比起永久磁体的应用具有许多优点,在永久磁体应用中,杂散磁场例如在空间和卫星应用中可造成破坏。因为可变换的磁性装置可被放置到“断开”状态,其中,由装置产生的外磁场最小,所以,可减小可变换的磁性装置干扰发射航天器或卫星的机会。
[0213] 多个可变换的磁性装置可用来控制围绕行星轨道内的卫星的定向。现将结合图16来描述用于卫星的定向控制系统(OCS),该系统使用至少一对可变换的磁性装置和一用于控制这样一卫星的方法。
[0214] 示于图16中的OCS包括三对可变换的磁性装置1610、1620、1630,它们安装在卫星上并受卫星导航系统的控制。各对可变换的磁性装置1610、1620、1630与行星的磁性层互相作用,并被用来在一平面内控制卫星的定向,且以类似于罗盘针的方式达到这一点。可变换的磁性装置1610、1620、1630各可转动地安装在卫星上,并被一驱动装置驱动,在重新定向的过程中与其对应物一致,以选择卫星转动方向。各对可变换的磁性装置在一平面内控制卫星的定向。
[0215] 当一对可变换的磁性装置转向合上位置时,它们将力图将卫星的轴线与外磁场对齐。当它们转向断开位置时,没有其它的转动运动施加到卫星上。因此,通过有选择地在(和包括)合上与断开位置之间变化可变换的磁性装置的磁体的对齐状况,以改变产生的外磁场,还通过变化它们相对于卫星的定向可变化卫星的三维的定向。 [0216] 可变换的磁性装置还可用来形成一磁场来探测带电的或磁性的颗粒。可通过改变可变换的磁性装置的磁体的相对定向来改变由可变换的磁性装置产生的外磁场,可控制偏转的程度(如结合图10所描述的)。
[0217] 例如,可使用一磁场来偏转来自航天器或卫星周围的带电的颗粒,用与磁性层相同的方式偏转来自地球周围的颗粒。一可变换的磁性装置可朝向一航天器或卫星的“上游”端安装,并切换到合上的位置以产生一大的外磁场,它将与移动的带电颗粒或磁性颗粒互相作用,以将它们偏转避免与航天器碰撞。如上所述,因为当需要时可变换的磁性装置可被切换到合上或断开位置,所以,可将与卫星或航天器系统的干扰降到最小。 [0218] 可变换的磁性装置与磁性层之间的互相作用也可用来在空间内提供短程的加速,例如,在空间行走过程中定位或复原。
[0219] 还可设计出根据本发明的实施例的可变换的磁性装置的其它的应用。例如,在传输液体或气体过程中,可使用一个或多个可变换的磁性装置来固定软管连接。在这样一应用中,具有一自动合上特征(automatic-on feature)的可变换的磁性装置特别地有利,因为从事连接的人员不需执行任何额外的步骤来致使磁性固定的发 生。
[0220] 还可使用可变换的磁性装置作为用于焊接等的电气连接。在使用中,可使用磁体来保持被焊接的工件以及在焊机与工件之间提供电气的连接。较佳地,保持有磁体的外壳额外地用来形成电源与被焊接的金属之间的电气连接。有利地是,使用稀土磁体的可变换的磁性装置被用于焊接应用中。
[0221] 稀土磁体具有高的矫顽磁力,因此,在这样的使用中可能遇到的大电流的情况下,将不会产生退磁。
[0222] 图21示出使用一可变换的磁性装置的可调谐的悬置系统的局剖的示意图。该悬置系统2500包括一安装成可在气缸2520内往复运动的活塞。安装在活塞2510下端的是一永久磁体2515。安装在气缸2520的底部的是一包括一致动装置2530的可变换的磁性装置2525,它适于变化可变换的磁性装置2525的磁体的相对定向,以改变由可变换的磁性装置2525所呈现的外磁场。安装在活塞2510端部上的磁体2515和可变换的磁性装置2525互相对齐,这样,当可变换的磁性装置转向合上位置时它们将彼此排斥。因此,当可变换的磁性装置处于合上位置时,活塞2510悬置在气缸2520内并能在气缸内上下往复运动。永久磁体2515与可变换的磁性装置2525之间的斥力的作用表现类似于一弹簧,可移动地支承活塞2510。
[0223] 如上所述,由可变换的磁性装置呈现的外磁场2525根据可变换的磁性装置2525的磁体之间对齐的程度而变化。该变化的外磁场可用来改变磁体2515与可变换的磁性装置2525之间的斥力水平,并以此提供一可调谐的悬置系统。通过增加可变换的磁性装置的外磁场,提高了活塞2510相对于气缸2520的平衡位置,相反,通过减小可变换的磁性装置2525的外磁场强度,使活塞2510相对于气缸2520的平衡位置下降。迫使活塞2510朝向可变换的磁性装置2525所要求的力也随可变换的磁性装置的外磁场强度的增加而增加。 [0224] 在如上所述的悬置系统的优选实施例中,活塞2510邻近其下端包括一高导电部分。高导电部分可由,或其它高导电材料制成。设置高导电部分对悬置系统引入一阻尼作用。活塞2510的高导电部分在由可变换的磁性装置呈现的磁场内运动时,将在活塞
2510的导电部分内产生涡流,由此,对气缸2520内的活塞2510的振动造成一阻尼作用。 [0225] 如将被本技术领域内的技术人员所认识的那样,如上所述的悬置系统2500可 有利地用来代替盘簧或液压的或气动的阻尼装置。
[0226] 此外,当可变换的磁性装置转向完全断开位置时,安装在活塞2510上的磁体2515被吸向可变换的磁性装置2525的铁磁性磁极部分2526,并致使悬置装置锁定在一缩回的位置。
[0227] 如将被本技术领域内的技术人员所认识的那样,永久磁体2515可被第二可变换的磁性装置替代,以对悬置系统提供附加的调谐性,并当其它可变换的磁性装置处于断开位置时防止悬置的锁定。可变换的磁性装置和永久磁体2515的相对位置可互换。此外,本技术领域内的技术人员将会认识到:使用一个或多个可变换的磁性装置的悬置系统不需呈一活塞和气缸的形式,并可包括其中相对移动的部件可具有与其相连的相对的磁性装置的任何结构。
[0228] 图22和23示出使用一可变换的磁性装置来提供一变化的制动装置的两个结构。示于图22和23中的结构依赖于这样的原理:相对于磁场移动的导电材料体内将感应出涡流,且这些涡流将在相对运动的导体内造成制动效应。由可变换的磁性装置提供的外磁场的变化性可被有利地用于一涡流制动装置内,以提供可变化强度的制动。 [0229] 现转向示出一圆盘2210的图22,它具有邻近其侧面安装的可变换的磁性装置
2220。该圆盘2210相对于可变换的磁性装置2220沿着箭头″2211″的方向转动。当可变换的磁性装置正呈现一外磁场时,圆盘2210和可变换的磁性装置2220的相对运动将在圆盘2210内邻近可变换的磁性装置的区域2230内造成涡流。涡流的强度和由此而生的制动力强度可通过提高可变换的磁性装置2220的诸磁体的相对对齐而提高,这样,提高所呈现的外磁场。为了降低制动力,可降低可变换的磁性装置2220的诸磁体的相对对齐(即,诸磁体可朝向断开位置移动)。
[0230] 图23示出使用可变换的磁性装置提供制动的另一变化的结构。在此实施例中,可变换的磁性装置2320安装在一气缸2310内,该气缸相对于可变换的磁性装置2320沿箭头″2311″所示的方向可移动。可变换的磁性装置2320布置成其磁极2325横贯气缸2310的直径延伸。在此实施例中,当可变换的磁性装置处于合上的位置时,可变换的磁性装置2320将在移动气缸2310的区域内感应出涡流。
[0231] 还是通过改变化可变换的磁性装置2320的诸磁体的对齐可改变涡流2330的程度,因此,可改变作用在气缸2310的制动作用。
[0232] 如将被本技术领域内的技术人员所认识的那样,使用可变换的磁性装置的可变化的制动原理可包括相对于可移动的导电件安装的多个可变换的磁性装置。此外,可变换的磁性装置可布置成围绕一固定的导电件移动,以在可变换的磁性装置上提供制动作用。此外,两个可变换的磁性装置和导电件可以是移动的。
[0233] 如将被本技术领域内的技术人员所认识的那样,如本文所述的可变换的磁性装置可有利地用于需要一磁场的任何的应用中,尤其是,可用于要求强度可变化的一磁场的情况。因此,本发明应被认为延伸到本文中所述的任何一个实施例的可变换的磁性装置的所有的应用中。
[0234] 本技术领域内的技术人员将会认识到,本发明可易于作出这些具体描述实施例之外的各种变体和改型。应该理解的是,本发明包括所有这些落入本发明的精神和范围内的变体和改型。
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