專利名稱：多級相關(guān)磁系統(tǒng)以及使用多級相關(guān)磁系統(tǒng)的方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明總體涉及多級相關(guān)磁系統(tǒng)以及使用該多級相關(guān)磁系統(tǒng)的方法。本文中描述了可集成一個或多個多級相關(guān)磁系統(tǒng)的各式各樣的裝置，包括瞬時快動開關(guān)、緩沖裝置、以及爆炸玩具等。

發(fā)明內(nèi)容
—方面，本發(fā)明提供一種多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其包括(a)第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu),其包括具有多個經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；(b)第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個互補的經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；(C)其中，第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)，從而所述第一部分位于彼此對面，且所述第二部分位于彼此對面；以及(d)其中，第一部分中的每一個相比第二部分產(chǎn)生更高的峰值力，而第一部分中的每一個相比第二部分具有更快的場消失速率(field extinctionrate)，使得(1)當(dāng)?shù)谝慌c第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)分開的距離等于過渡距離時，第一部分所產(chǎn)生的磁力與第二部分所產(chǎn)生的磁力抵消；(2)當(dāng)?shù)谝慌c第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)所具有的彼此間隔的間距小于過渡距離時，第一部分所產(chǎn)生的磁力強于第二部分所產(chǎn)生的磁力；并且(3)當(dāng)?shù)谝慌c第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)之間的間距大于過渡距離時，第一部分所具有的磁力弱于第二部分所產(chǎn)生的磁力。在另一個方面中，本發(fā)明提供了一種瞬時快動開關(guān)，其包括(a)快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)，所述快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)具有(i)第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；(ii)第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個互補的經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；和(iii)第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)，從而所述第一部分位于彼此對面，且所述第二部分位于彼此對面；以及(b)排斥裝置，所述排斥裝置被連接到第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)；(c)第一觸頭，所述第一觸頭被連接到第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)；(d)第二觸頭，當(dāng)?shù)谝幌嚓P(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)相距預(yù)定距離時，所述第二觸頭與第一觸頭接觸；以及(e)間隔件，所述間隔件阻止第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)完全接觸第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)。在又一個方面中，本發(fā)明提供了一種緩沖裝置，其包括(a)母組件，所述母組件包括第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，該第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)包括具有多個經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；以及(b)公組件，所述公組件包括第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，該第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)包括具有多個互補的經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；(C)第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)，從而所述第一部分與所述第二部分分別位于彼此對面；(d)母組件可移動地位于公組件上方；以及(e)間隔件，所述間隔件用于阻止第ー相關(guān)磁結(jié)構(gòu)完全接觸第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)。在又ー個方面中，本發(fā)明提供了ー種裝置(例如，爆炸玩具、觸發(fā)器等等)，包括
(a)第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；(b)第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個互補的經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有 一個或多個磁源的第二部分；(c)第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)，從而所述第一部分與所述第二部分分別位于彼此對面；(d)間隔件，所述間隔件用于阻止第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)完全接觸第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)；以及(e)將所述間隔件的大小使得如果第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此連接，則如果力施加給第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)或第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，則這使得第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)相互排斥。在又ー個方面，本發(fā)明提供了一種多級磁系統(tǒng)，其包括(a)相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，該相關(guān)磁結(jié)構(gòu)包括具有多個經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；以及
(b)磁結(jié)構(gòu)，其具有具有第一極性的第一部分以及具有第二極性的第二部分。在又ー個方面，本發(fā)明提供了ー種使用多級相關(guān)磁系統(tǒng)的方法。所述方法包括下述步驟(a)提供多級相關(guān)磁系統(tǒng)，所述多級相關(guān)磁系統(tǒng)具有(I)第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；(2)第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個互補的經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；(b)將第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)進行對準(zhǔn)，從而所述第一部分與所述第二部分分別位于彼此對面；以及(C)其中，所述第一部分中的每ー個相比第二部分產(chǎn)生更高的峰值壓力，而所述第一部分中的每ー個相比第二部分具有更快的場消失速率，使得(I)當(dāng)?shù)谝慌c第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)分開的距離等于過渡距離時，第一部分所產(chǎn)生的磁力與第二部分所產(chǎn)生的磁力抵消；(2)當(dāng)?shù)谝慌c第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)所具有的彼此相距的間距小于過渡距離時，第一部分所產(chǎn)生的磁力強于第二部分所產(chǎn)生的磁力；并且(3)當(dāng)?shù)谝慌c第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的間距大于過渡距離時，第一部分所具有的磁力弱于第二部分所產(chǎn)生的磁力。本發(fā)明其它方面將會在具體說明書、附圖以及任何權(quán)利要求中部分地予以闡述，并且部分地從具體說明書中得到，或者可以通過對發(fā)明的實施習(xí)得。應(yīng)當(dāng)理解的是，前述總體描述以及下面的具體說明只是示例性的和說明性的，而并非限制所公開的發(fā)明。


在結(jié)合附圖時，參照以下具體描述可以獲得對本發(fā)明更加完全的理解，在附圖中圖I至9是用于幫助解釋關(guān)于可以用于本發(fā)明不同實施例中的相關(guān)磁技術(shù)的不同概念的各個圖示；圖10描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的多級相關(guān)磁系統(tǒng)；圖11描繪了多級過渡距離確定曲線；圖12描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的多級相關(guān)磁系統(tǒng)；
圖13A描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的多級相關(guān)磁系統(tǒng)；圖13B和13C描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的可替選的相關(guān)磁系統(tǒng)結(jié)構(gòu)；圖14A和14B描繪了根據(jù)本發(fā)明的實施例使用多個多級結(jié)構(gòu)來實現(xiàn)兩個物體的無接觸連接；圖15A描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的瞬時快動開關(guān)；圖15B描繪了圖15A的快動開關(guān)的過渡距離確定曲線；圖15C描繪了圖15A的快動開關(guān)的力規(guī)律曲線；圖I 描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的圖15A所示瞬時快動開關(guān)的磁力的滯后；
圖16的圖示描繪了在彈簧與構(gòu)成圖15A所示瞬時快動開關(guān)的快動相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的兩個磁體之間的力與位置的關(guān)系；圖17A描繪了當(dāng)外力施加于圖15A的快動開關(guān)然后釋放時外力位置與快動開關(guān)的磁體位置的關(guān)系。圖17B描繪了當(dāng)外力施加于圖15A的快動開關(guān)然后釋放時磁體的力；圖17C描繪了當(dāng)外力施加于圖15A的快動開關(guān)然后釋放時磁體位置與外力位置的關(guān)系;圖18A-18F描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的多級系統(tǒng)的可替選的布置；圖19A描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的可替選的瞬時開關(guān)，其中，以用于產(chǎn)生排斥力的磁體來替代圖15A的彈簧；圖19B描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的可替選的瞬時開關(guān)，其中，以構(gòu)造成為無接觸連接多級系統(tǒng)的一半的磁體來替代圖15A的彈簧；圖19C描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的兩個磁體以及能夠代替圖19A和19B中所示中間磁體使用的可選間隔件；圖20A描繪了在外磁體與圖19A所示瞬時快動開關(guān)中的快動多級系統(tǒng)的兩個磁體之間的力與位置的關(guān)系；圖20B描繪了在外磁體與圖19B所示瞬時快動開關(guān)中的快動多級系統(tǒng)的兩個磁體之間的力與位置的關(guān)系；圖21A描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性瞬時開關(guān)的第一磁體和按鈕；圖21B描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性瞬時開關(guān)的、具有相關(guān)聯(lián)的電觸頭的第二磁體；圖21C描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性瞬時開關(guān)的基座和第三磁體；圖21D描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的具有上唇緣、頂部開口以及底部開口的示例性圓筒，其用于接收圖21A所示第一磁體和按鈕、圖21B所示第二磁體和電觸頭、以及圖21C所示第三磁體和基座；圖21E描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例處于其正常斷開狀態(tài)下的已裝配的示例性瞬時開關(guān)，其中，間隔件和觸頭置于槽中且在第三磁體頂部；圖21F描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例處于其閉合狀態(tài)下的圖21E的已裝配的示例性瞬時開關(guān)；圖22A描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的第一示例性磁緩沖裝置的母組件；圖22B描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的第一示例性磁緩沖裝置的公組件；
圖22C描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的已裝配的第一示例性磁緩沖裝置；圖23A描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的第二示例性磁緩沖裝置的母組件；圖23B描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的第二示例性磁緩沖裝置的公組件；圖23C描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的已裝配的第二示例性磁緩沖裝置；圖24描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的多個第一示例性磁緩沖裝置的第一示例性陣列；圖25示出根據(jù)本發(fā)明實施例的多個第一示例性磁緩沖裝置的第二示例性陣列；圖26描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的使用第一示例性磁緩沖裝置的另ー示例性陣列的示例性緩沖器； 圖27描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的使用多級磁性來在吸收震動時產(chǎn)生電流的減震器；圖28描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的多個級別的多級磁機構(gòu)；圖29A-29D描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的、經(jīng)編碼以產(chǎn)生三級磁性的兩個磁結(jié)構(gòu)；圖30A-30C描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的使用與關(guān)于圖29A-29D所述類似的兩個磁結(jié)構(gòu)的膝上型電腦；圖30D描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的用于轉(zhuǎn)動一個磁體以使其與第二磁體解相關(guān)的示例性機構(gòu)；圖31A-31K描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的兒童防護(proof) /動物防護裝置；圖32描繪了處于排斥取向的兩個傳統(tǒng)磁體的力曲線；圖33描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的五個不同代碼密度的カ曲線；圖34描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的與多級排斥和快動行為對應(yīng)的力曲線；圖35描繪了傳統(tǒng)排斥行為與根據(jù)本發(fā)明實施例的兩個不同多級排斥和快動カ曲線的比較；圖36A-36D示出根據(jù)本發(fā)明實施例的演示裝置以及它們相關(guān)聯(lián)的カ曲線；圖37A-37C描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例使用多級無接觸連接裝置來產(chǎn)生能夠關(guān)閉但并不觸碰的柜子；圖38A-38B描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的能夠用于產(chǎn)生爆炸玩具等并存儲能量的
裝置；圖39描繪了根據(jù)本發(fā)明實施例的使用磁力組件的復(fù)雜機器。
具體實施例方式本發(fā)明包括多級相關(guān)磁系統(tǒng)以及使用該多級相關(guān)磁系統(tǒng)的方法。本發(fā)明的多級相關(guān)磁系統(tǒng)在某種程度上歸功于使用被稱作“相關(guān)磁”的新興的革命性技木。在2008年5月20日提交的題為“A Field Emission System and Method”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No. 12/123，718中首次完整描述和實現(xiàn)了本文稱之為“相關(guān)磁”的這個革命性技木。這篇文獻的內(nèi)容以引用方式并入本文中。在2009年I月23日提交的題為“A Field EmissionSystem and Method”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No. 12/358，423中描述并實現(xiàn)了第二代相關(guān)磁技木。這篇文獻的內(nèi)容以引用方式并入本文中。在2009年6月2日提交的題為“AField Emission System and Method”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No. 12/476，952中描述和實現(xiàn)了第三代相關(guān)磁技術(shù)。這篇文獻的內(nèi)容以引用方式并入本文中。在2009年2月4日提交的題為“A System and Method for Producing an Electric Pulse”的共同轉(zhuǎn)讓的美國專利申請No. 12/322，561中描述和實現(xiàn)了與相關(guān)磁有關(guān)的、被稱為“相關(guān)電感”的另一技術(shù)。這篇文獻的內(nèi)容以引用方式并入本文中。在提供關(guān)于本發(fā)明的多級相關(guān)磁系統(tǒng)及方法的細(xì)節(jié)論述之前，首先提供關(guān)于相關(guān)磁的簡要論述。相關(guān)磁技術(shù)該部分用于向讀者介紹基本磁體以及新的革命性的相關(guān)磁技術(shù)。這個部分包括涉及基本磁體、相關(guān)磁體以及相關(guān)電磁學(xué)的小節(jié)。應(yīng)當(dāng)理解的是，這個部分用于幫助讀者理解本發(fā)明，但不應(yīng)該用于限制本發(fā)明的范圍。A.磁體磁體是產(chǎn)生磁場的材料或物體，該磁場是具有方向和大小(也被稱為強度)的向量場。參照圖I，示出了示例性的磁體100，其具有南極102和北極104以及磁場向量106，該磁場向量106表不該磁體的力矩的方向和大小。磁體力矩是表征磁體100的整體磁屬性的向量。對于條形磁體，磁體力矩的方向從南極102指向北極104。在本文中，北極104和 南極102還被分別稱為正極(+)和負(fù)極(_)。參照圖2A，圖中示出，兩個磁體IOOa和IOOb對準(zhǔn)，使得它們的極性在方向上相反，得到排斥空間力200，該排斥空間力200使得這兩個磁體IOOa和IOOb相互排斥。與此形成對比，在圖2B的圖中示出，兩個磁體IOOa和IOOb對準(zhǔn)，使得它們的極性沿相同方向，得到吸引空間力202，該吸引空間力202使得這兩個磁體IOOa和IOOb相互吸引。在圖2B中，磁體IOOa和IOOb被示為彼此對準(zhǔn)，但它們也可以彼此部分地對準(zhǔn)，在這種情況下，它們?nèi)阅軌蛳嗷ァ罢匙　辈⑶谊P(guān)于彼此保持它們的位置。圖2C的圖示示出了磁體IOOaUOOb以及IOOc如何以其極性交替的方式自然地彼此堆疊。B.相關(guān)磁體取決于在上述美國專利申請No. 12/123，718,No. 12/358，432 以及 No. 12/476，952中描述的特定應(yīng)用，通過使用相關(guān)理論(一般與概率理論和統(tǒng)計相關(guān)聯(lián))、編碼理論(一般與通信系統(tǒng)和雷達系統(tǒng)相關(guān)聯(lián))以及磁體陣列(在本文中被稱為磁場發(fā)射源)的獨特結(jié)合，能夠以各種各樣的方式創(chuàng)建相關(guān)磁體。下面提供簡要論述以解釋如何以獨特而新穎的方式來使用這些變化多樣的技術(shù)以創(chuàng)建相關(guān)磁體?；旧希源?或電)場發(fā)射源的組合來生成相關(guān)磁體，所述磁場發(fā)射源根據(jù)具有期望的相關(guān)特性的預(yù)選代碼來配置。因而，當(dāng)將磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)與互補的、或鏡像的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)時，各磁場發(fā)射源將全部對準(zhǔn)以使得產(chǎn)生峰值空間吸引力，而磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)的不對準(zhǔn)會使得各磁場發(fā)射源以取決于用于設(shè)計這兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)的特定代碼的方式基本上相互抵消；與此形成對比，當(dāng)將磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)與完全相同的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)時，則各磁場發(fā)射源全部對準(zhǔn)使得產(chǎn)生峰值空間排斥力，而磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)的不對準(zhǔn)使得各磁場發(fā)射源以取決于用于設(shè)計這兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)的特定代碼的方式基本上相互抵消。上述空間力(吸引力、排斥力)具有的大小是兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)的相對對準(zhǔn)和它們對應(yīng)的空間力(或相關(guān))函數(shù)、這兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)之間的間距(或距離)、以及構(gòu)成這兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)的各個源的磁場強度和極性的函數(shù)。可以使用空間力函數(shù)來實現(xiàn)利用基本磁體無法實現(xiàn)的精確對準(zhǔn)和精確定位。此外，空間力函數(shù)能夠?qū)崿F(xiàn)精確控制磁場和相關(guān)聯(lián)的空間力，因而實現(xiàn)新形式的連接裝置用于精確對準(zhǔn)地連接物體，以及實現(xiàn)用于控制物體的精確移動的新的系統(tǒng)和方法。與相關(guān)磁體相關(guān)的另外的獨特特征涉及如下情形構(gòu)成兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)的各磁場源在它們失去對準(zhǔn)(其在本文中描述為釋放力)時可以有效地相互抵消。這個釋放力是用于構(gòu)造磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)的特定相關(guān)編碼的直接結(jié)果。編碼理論領(lǐng)域的技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到存在具有不同相關(guān)特性的許多不同類型的代碼，它們在通信中用于信道化目的、能量擴展、調(diào)制、以及其它目的。這種代碼的許多基本特征使得它們適用于產(chǎn)生本文所述的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)。例如，巴克碼(Barker code)因其自相關(guān)特性而聞名并且可以用于幫助構(gòu)造相關(guān)磁體。雖然針對圖3A-3B在下面的示例中使用了巴克碼 ，但是本領(lǐng)域中熟知的或未必熟知的其它形式的代碼由于它們的自相關(guān)、互相關(guān)或者其它特性也可適用于相關(guān)磁體，這些代碼包括，例如高德碼(Gold code)、卡沙米序列(Kasami sequence)、雙曲同余碼、二次同余碼、線性同余碼、韋斯持-科斯塔斯陣列碼(ffelch-Costas array code)、哥倫布-科斯塔斯陣列碼(Golomb-Costas array code)、偽隨機碼、無序碼、最佳哥倫布法則碼(Optimal Golomb Ruler code)、確定性碼、設(shè)計碼、一維碼、ニ維碼、三維碼、四維碼、或其結(jié)合，等等。參照圖3A，圖示用于解釋如何能夠?qū)涂碎L度為7的碼300用于確定構(gòu)成第一磁
場發(fā)射結(jié)構(gòu)304的磁體302a、302b、......、302g的極性和位置。磁體302a, 302b. · · 302g
中的每ー個均具有相同或基本上相同的磁場強度(或幅度)，該磁場強度為了這個示例起見而被設(shè)為單位I (其中，A =吸引，R =排斥,A = -R, A = I, R = -I)。與第一磁場發(fā)射結(jié)
構(gòu)304相同的第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)306 (包括磁體308a, 308b,......, 308g)被不為相對于第
一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304處于13個不同的對準(zhǔn)方式310-1至310-13。對于每一個相對對準(zhǔn)方式，計算出排斥的磁體的數(shù)量加上吸引的磁體的數(shù)量，其中，每個對準(zhǔn)方式具有的空間カ符
合基于磁體302a、302b、......、302g和308a、308b、......、308g的磁場強度和相關(guān)函數(shù)
的空間カ函數(shù)。針對所使用的具體巴克碼，空間カ從-I至7變化,其中，當(dāng)這兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304和306各自的代碼對準(zhǔn)而出現(xiàn)這兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304和306對準(zhǔn)時出現(xiàn)峰值。被稱為旁瓣力的非峰值空間カ從O至-1變化。像這樣,空間カ函數(shù)使得磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304和306總體相互排斥，除非磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304和306對準(zhǔn)而使得它們的每個磁體均與互補磁體相關(guān)(即，磁體的南極與另一個磁體的北極對準(zhǔn)，反之亦然)。換句話說，這兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304和306對準(zhǔn)為基本上互為鏡像的時候，它們實質(zhì)上彼此相關(guān)。在圖3B中，曲線圖描繪了兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304和306的空間カ函數(shù)，其由巴克長度為7的碼300的ニ進制自相關(guān)函數(shù)產(chǎn)生，其中，在每個對準(zhǔn)位置I至13處的值對應(yīng)于針對圖3A中所示兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304和306之間的13個對準(zhǔn)位置310-1至310-13所計算出的空間カ的值。因為相關(guān)磁場結(jié)構(gòu)的真實自相關(guān)函數(shù)是排斥的，且所想到的大多數(shù)使用會具有吸引相關(guān)峰值，所以在本文中，除非另外說明，使用術(shù)語“自相關(guān)”來表示互補相關(guān)。也就是說，兩個這樣的相關(guān)磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304和306的互作用面將會相互補償(即，互為鏡像)。在圖3A中可以看到這種互補自相關(guān)的關(guān)系，在圖3A中，具有模式“S S S N NSN”的第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304的底面被示為與具有模式“N NNSSN S”的第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)306的頂面相互作用，其中，第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)306的頂面是第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)304的底面的鏡像(模式)。參照圖4A，圖示出了根據(jù)示例性代碼來定位以產(chǎn)生示例性磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)402的19個磁體400的陣列，以及用于產(chǎn)生鏡像磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)406的19個磁體404的另一陣列。在這個示例中，該示例性代碼旨在產(chǎn)生第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)402，以當(dāng)與其鏡像磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)406對準(zhǔn)時具有第一較強鎖定，并且當(dāng)?shù)谝淮艌霭l(fā)射結(jié)構(gòu)402相關(guān)于其鏡像磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)406旋轉(zhuǎn)90°時具有第二較弱鎖定。圖4B描繪了磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)402與其鏡像磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)406相互作用以產(chǎn)生第一較強鎖定的空間力函數(shù)408?？梢钥闯?，空間力函數(shù)408具有峰值，其在兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)402和406基本上對準(zhǔn)時出現(xiàn)。圖4C描繪了與其鏡像磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)406相互作用的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)402在旋轉(zhuǎn)90°之后的空間力函數(shù)410?？梢钥闯?，空間力函數(shù)410具有較小的峰值，其在兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)402和406基本上對準(zhǔn)但一個結(jié)構(gòu)旋轉(zhuǎn)了 90°時出現(xiàn)。如果兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)402和406處于另外的位置，則它們可被容易分開。參照圖5，該圖示描繪了以其自身包裹在圓筒504(或者圓盤504、輪504)上的相關(guān)磁體表面502，以及其上設(shè)有鏡像相關(guān)磁體表面508的傳送帶/軌道結(jié)構(gòu)506。在這種情況下，圓筒504可通過一定的力而以順時針方向或以逆時針方向進行轉(zhuǎn)動，從而沿著傳送帶/軌道結(jié)構(gòu)506滾動。當(dāng)由一定的其它機構(gòu)(例如，馬達)轉(zhuǎn)動圓筒504時，固定的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)502和508提供牽引及抓持力(即，保持力)。當(dāng)圓筒504沿著傳送帶/軌道結(jié)構(gòu)506移動時，該抓持力將與摩擦力或重力無關(guān)地保持基本恒定，并且因而能夠在克服對準(zhǔn)的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)502和508的空間力的重力(其為物體重量的函數(shù))極限內(nèi)，用于相對于沿墻壁向上、穿過天花板、或者沿任何其它期望方向的軌道而移動物體。如果期望，還可以相對于其它旋轉(zhuǎn)相關(guān)表面而操作該圓筒504 (或者其它旋轉(zhuǎn)裝置)，以提供類似于齒輪的操作。由于牽制力等于牽引力，所以這些齒輪可松散連接，并仍給出確定的、非滑動的旋轉(zhuǎn)精度。此外，磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)502和508具有的表面可以是理想平滑的，但仍提供積極的、非滑動的牽引力。與傳統(tǒng)的基于摩擦的輪對比，由磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)502和508提供的牽引力很大程度上與在牽引輪與牽引表面之間的摩擦力無關(guān)，并且可以用于低摩擦表面。例如在包括太空、水下、垂直表面甚至是倒置等的無重力條件下，可以與重力無關(guān)地操作基于磁牽引而四處移動的裝置。參考圖6，該圖示描繪了示例性圓筒602，在該示例性圓筒602上包裹有第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)604,該第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)604具有碼圖(code pattern) 606,該碼圖606繞著圓 筒602的外側(cè)重復(fù)六次。在圓筒602的下面是物體608，該物體608具有相比圓筒602具有稍大曲率的彎曲表面，并且具有也使用碼圖606進行編碼的第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)610。假設(shè)，通過軸612以I轉(zhuǎn)每秒的轉(zhuǎn)速來轉(zhuǎn)動圓筒602。這樣，當(dāng)圓筒602轉(zhuǎn)動時，以下情況每秒出現(xiàn)六次圓筒602上的第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)604與物體608上的第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)610對準(zhǔn)，使得物體608由于兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)604和610的峰值空間力函數(shù)而受到排斥(即，向下移動)。類似地，如果使用與碼圖606鏡像的碼圖來對第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)610編碼，則以下情況每秒出現(xiàn)6次圓筒602的第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)604與物體608的第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)610對準(zhǔn)，這使得由于兩個磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)604和610的峰值空間力函數(shù)而吸引(即，向上移動)物體608。因而，圓筒602以及相對應(yīng)的第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)604的運動可用于控制具有其相應(yīng)的第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)610的物體608的運動。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到可與圓筒602連接的軸612可以由于風(fēng)轉(zhuǎn)動風(fēng)車、水車或渦輪、海浪運動以及其他方法而轉(zhuǎn)動，從而物體608的運動可以源自一些能源提取利用。像這樣，相關(guān)磁體使得物體之間的空間力能夠根據(jù)物體的移動而得到精確控制，并且還使得物體的移動能夠根據(jù)這樣的空間カ而得到精確控制。在上面的示例中，借助于諸如粘著剤、螺釘、螺栓與螺母之類的保持機構(gòu)，相關(guān)磁體304、306、402、406、502、508、604和610克服正常的“磁體取向”行為。在其它情況下，同一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)的磁體可能與其它磁體稀疏隔開(例如，在稀疏陣列中)，從而各個磁體的磁力基本上沒有相互作用，在這個情況中可以根據(jù)代碼來改變各個磁體的極性，而無需保持機構(gòu)來防止磁力“翻動”磁體。然而，磁體通常彼此足夠接近從而它們的磁力實質(zhì)上相互作用以使得它們中的至少ー個“翻動”以便它們的移動向量對準(zhǔn)，但是，通過使用諸如粘著齊U、螺釘、螺栓與螺母之類的保持機構(gòu)可以使這些磁體保持為期望的取向。像這樣，相關(guān)磁體通常利用某種保持機構(gòu)來形成不同的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)，其可以用于各種各樣的應(yīng)用，例如，鉆頭裝配、孔切削刀具裝配、機器沖壓工具、固 定器、滑動環(huán)機構(gòu)、以及結(jié)構(gòu)化組件等。此外，磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)可以包括轉(zhuǎn)動機構(gòu)、工具插槽、對準(zhǔn)標(biāo)記、鎖閂機構(gòu)、樞軸機構(gòu)、旋轉(zhuǎn)機構(gòu)、或者杠桿等。相關(guān)電磁學(xué)相關(guān)磁體可以通過電磁體的使用來承擔(dān)，該電磁體是磁體的ー種形式，在該電磁體中通過電流的流動來產(chǎn)生磁場。通過電流的方向來確定磁場的極性，并且當(dāng)電流終止時磁場消失。下面的ー對不例不出使用電磁體的陣列來產(chǎn)生第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)，該第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)相對于第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)隨著時間而移動，該第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)與物體相關(guān)聯(lián)因而使得物體移動。參照圖7,使用數(shù)個圖示來解釋2-D相關(guān)電磁示例,該示例中具有桌子700,該桌子700在其表面以下具有ニ維電磁陣列702 (第一磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)702)，并且具有移動平臺704，該移動平臺704具有至少ー個桌子接觸構(gòu)件706。在這個示例中，移動平臺704被示為具有四個桌子接觸構(gòu)件706，該四個桌子接觸構(gòu)件706中的每ー個均具有能夠由電磁陣列702吸引的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)708 (第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)708)。電磁陣列702的各個電磁體的狀態(tài)的計算化控制確定它們是否接通或關(guān)斷，并且確定它們的極性。第一示例710描繪了電磁陣列702的狀態(tài)，該狀態(tài)用于使得桌子接觸構(gòu)件706之一吸引磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)702內(nèi)的電磁體的子集712a。第二示例712描繪了電磁陣列702的不同狀態(tài)，該不同狀態(tài)用于使得桌子接觸構(gòu)件706中的所述之ー被磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)702內(nèi)的電磁體的不同子集712b所吸引(即，移動)。依據(jù)這兩個示例，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，通過改變電磁陣列702的電磁體的狀態(tài)，可以使桌子接觸構(gòu)件706圍繞桌子700移動。參照圖8，使用數(shù)個圖示來解釋3-D相關(guān)電磁學(xué)示例，在該示例中，存在第一圓筒802，該第一圓筒802比包含在其內(nèi)部的第二圓筒804稍大。將磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)806圍繞第一圓筒802 (或者可選地圍繞著第二圓筒804)放置。將電磁體陣列(未示出)與第二圓筒804(或者可選地與第一圓筒802)相關(guān)聯(lián)，并且控制電磁體的狀態(tài)以創(chuàng)建能夠吸引磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)806的移動鏡像磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)，從而使得第一圓筒802 (或者可選地第二圓筒804)相對于第二圓筒804 (或者可選地第一圓筒802)旋轉(zhuǎn)。在第二圓筒804上的電磁陣列于時間t = n、t = n+1以及t = n+2時所產(chǎn)生的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)808、810、以及812顯示出與圍繞第一圓筒802的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)806的圖樣成鏡像的圖案。該圖案被示為在時間上向下移動，從而使得第一圓筒802逆時針旋轉(zhuǎn)。照這樣，可以經(jīng)由構(gòu)成電磁陣列的電磁體的狀態(tài)改變來控制第一圓筒802(或者第二圓筒804)的運動速度和方向。在圖8中還描繪了電磁陣列814，其對應(yīng)于能夠置于表面上的軌道，從而移動的鏡像磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)可以用于在使用與磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)808、810和812所示出的相同的代碼轉(zhuǎn)換方法(對比圖5)的軌道上向前或向后移動第一圓筒802。參照圖9，示出了基于球體902的示例性閥機構(gòu)900，該球體902位于圓筒906內(nèi)(該球體902具有包裹在該球體上的磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)904 ;該圓筒906具有位于其上的電磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)908)。在這個示例中，可以通過改變電磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)908以在圓筒906內(nèi)向上或向下移動球體902，該圓筒906具有第一開口 910以及第二開口 912，該第一開口 910的圓周小于或等于球體902的圓周，而該第二開口 912的圓周大于球體902的圓周。由于能夠控制球體902在圓筒906內(nèi)的移動以控制氣體或液體通過閥機構(gòu)900的流速，因而這個配置是需要的。類似地，可以將閥機構(gòu)900用作壓力控制閥。此外，使一個物體在大小漸減的另一個物體內(nèi)運動的能力能實現(xiàn)各種類型的密封機構(gòu)，其可以用于窗戶、冰箱、冷凍室、食物貯藏容器、船艙蓋、潛艇艙蓋等的密封，其中可以精確地控制密封力的大小。本領(lǐng)域技術(shù)人 員應(yīng)當(dāng)意識到，可以通過使用相關(guān)磁體而采用包括墊圈、0型環(huán)之類的許多不同類型的密封機構(gòu)。另外，本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到，磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)可以具有源的陣列，所述源包括例如永久磁體、電磁體、駐極體、磁化的鐵磁材料、部分磁化鐵磁材料、軟磁材料、超導(dǎo)磁材料、或上述的特定組合等等。多級相關(guān)磁系統(tǒng)本發(fā)明提供了一種多級相關(guān)磁系統(tǒng)以及使用該多級相關(guān)磁系統(tǒng)的方法。其涉及與下列申請中所述有關(guān)的多級磁技術(shù)2009年6月2日提交的美國專利申請No. 12/476, 952 ；2009 年 9 月 22 日提交的題為 “A System and Method for Contactless Attachment ofTwo Objects”的美國臨時專利申請No. 61/277，214 ;2009年9月30日提交的題為“ASystem and Method for Contactless Attachment of Two 0bjects” 的美國臨時專利申請No. 61/278，900 ;2009 年 10 月 9 日提交的題為“A System and Method for ContactlessAttachment of Two Objects”的美國臨時專利申請 No. 61/278，767 ;2009 年 10 月 16 日提交的題為 “A System and Method for Producing Multi-level Magnetic Fields” 的美國臨時專利申請No. 61/280，094 ;2009年11月13日提交的題為“A System and Methodfor Producing Multi-level Magnetic Fields” 的美國臨時專利申請 No. 61/281,160 ;2009 年 12 月 9 日提交的題為 “A System and Method for Producing Multi-levelMagnetic Fields”的美國臨時專利申請No. 61/283，780 ;2009年12月17日提交的題為“ASystem and Method for Producing Multi-level Magnetic Fields”的美國臨時專利申請No. 61/284, 385 ;以及 2010 年 4 月 22 曰提交的題為“A System and Method for ProducingMulti-level Magnetic Fields”的美國臨時專利申請No. 61/342，988，將上述文獻的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。這種系統(tǒng)和方法描述于2009年2月4日提交的美國專利申請 No. 12/322，561 ;2009 年 6 月 5 日提交的美國專利申請 No. 12/479, 074,No. 12/478,889、No. 12/478，939、No. 12/478，911、No. 12/478，950、No. 12/478，969、No. 12/479，013、No. 12/479，073、No. 12/479，106 ；2009 年 6 月 7 日提交的美國專利申請 No. 12/479，818、No. 12/479,820、No. 12/479,832、No. 12/479, 832 ;2009 年 6 月 29 日提交的美國專利申請No. 12/494, 064 ;2009年6月30日提交的美國專利申請No. 12/495, 462 ;2009年7月I日提交的美國專利申請No. 12/496, 463 ;2009年7月7日提交的美國專利申請No. 12/499, 039 ；2009年7月11日提交的美國專利申請No. 12/501,425 ;以及2009年7月21日提交的美國專利申請No. 12/507，015，將上述文獻的全部內(nèi)容以引用方式并入本文中。根據(jù)本發(fā)明的一個實施例，多級相關(guān)磁系統(tǒng)包括第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)各自具有第一部分和第二部分，其中，第一部分包括多個互補的經(jīng)編碼磁源，而第二部分包括g在僅排斥或僅吸引的ー個或多個磁源。本發(fā)明所使用的磁源可以是永久磁源、電磁體、電永久磁體、或者其結(jié)合。根據(jù)本發(fā)明的另ー實施例，兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的兩個部分均可以包括多個互補的經(jīng)編碼磁源。對于這兩個實施例，當(dāng)?shù)谝幌嚓P(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)相距特定間距(即，位于過渡距離)時，多級相關(guān)磁系統(tǒng)從排斥模式過渡為吸引模式，或者從吸引模式過渡為排斥模式。因而，多級相關(guān)磁系統(tǒng)具有排斥級別和吸引級別。 可以將具有多個經(jīng)編碼磁源的、兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)中的每ー個的第一部分描述為近程部(short range portion),并且可以將兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)中的姆ー個的第二部分描述為遠(yuǎn)程部(long range portion),其中近程部和遠(yuǎn)程部產(chǎn)生彼此有效對抗的反向力。近程部產(chǎn)生的磁場相比由遠(yuǎn)程部產(chǎn)生的磁場具有更高的近場密度以及更低的遠(yuǎn)場密度。由于這些近場密度和遠(yuǎn)場密度的不同，所以近程部產(chǎn)生比遠(yuǎn)程部更高的峰值力，然而卻具有更快的場消失速率，從而近程部在間距小于過渡距離時強于遠(yuǎn)程部而在間距大于過渡距離時弱于遠(yuǎn)程部，其中，當(dāng)兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)分開的距離等于過渡距離時，由兩個部產(chǎn)生的力相互抵消。因而，兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的第一部分和第二部分產(chǎn)生兩個相反極性カ曲線，其對應(yīng)于吸收カ與兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)之間的間距的關(guān)系，以及排斥力與兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)之間的間距的關(guān)系O根據(jù)本發(fā)明的另ー實施例，兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的第一(近程)部分產(chǎn)生吸引カ并且這兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的第二(遠(yuǎn)程)部分產(chǎn)生排斥力。關(guān)于這個布置，當(dāng)將兩個互補結(jié)構(gòu)相互靠近時，它們初始時相互排斥直到處于過渡距離處為止，在此處，它們既不排斥也不吸引，隨后當(dāng)使它們靠近而相比過渡距離更近吋，它們開始強烈吸引，表現(xiàn)為“快動”。關(guān)于這個實施例，吸引曲線的范圍更短，而其峰值カ比范圍更長的排斥力曲線更強。根據(jù)本發(fā)明的又ー實施例，將カ曲線的極性顛倒，以使范圍更短但更強的峰值カ曲線是排斥的，而范圍更長但更弱的峰值カ曲線是吸引的。利用這個布置，所述兩個結(jié)構(gòu)當(dāng)在過渡距離之外時相互吸引，而當(dāng)在過渡距離內(nèi)時相互排斥，其結(jié)果是這兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)實現(xiàn)無接觸連接，其中，它們被鎖定于相對位置并且相對對準(zhǔn)，然而它們間隔開過渡距離。在本發(fā)明的一個實施例中，多級相關(guān)磁系統(tǒng)的近程部和遠(yuǎn)程部都能夠產(chǎn)生吸引力來產(chǎn)生具有強近場吸引力和強遠(yuǎn)場吸引カ兩者的相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其中，過渡點對應(yīng)于這兩個吸引カ曲線交叉處的點。類似地，近程部和遠(yuǎn)程部都能夠產(chǎn)生排斥力來產(chǎn)生具有強近場排斥力和強遠(yuǎn)場排斥カ兩者的相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其中，過渡點對應(yīng)于這兩個排斥力カ曲線交叉處的點。根據(jù)本發(fā)明的又ー實施例，將所述兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)連接到一個或多個移動約束結(jié)構(gòu)。移動約束結(jié)構(gòu)可以只允許兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)相互接近或彼此遠(yuǎn)離，其中，這兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)總是相互平行。移動約束磁結(jié)構(gòu)可以不允許扭轉(zhuǎn)(或旋轉(zhuǎn))任ー個相關(guān)磁場結(jié)構(gòu)。類似地，移動約束結(jié)構(gòu)可以不允許側(cè)向運動?？商孢x地，一個或多個這樣的移動約束結(jié)構(gòu)可以具有可變狀態(tài)，從而處于第一狀態(tài)中時以某一方式約束兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的移動，而在另一狀態(tài)期間不約束或以不同方式約束兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的移動。例如，移動約束結(jié)構(gòu)可以當(dāng)處于第一狀態(tài)時不允許任一個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)進行旋轉(zhuǎn)，而當(dāng)在另一狀態(tài)時允許相關(guān)磁結(jié)構(gòu)之一或
二者進行旋轉(zhuǎn)。本發(fā)明的一個實施例包括圓形相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其具有圍繞圓形區(qū)域的單極性圓環(huán)，在該圓形區(qū)域內(nèi)存在經(jīng)編碼磁源的集合。在對應(yīng)于快動行為的一個布置下，經(jīng)編碼磁源的集合將生成范圍更短、更強的峰值吸引力曲線，而圓環(huán)將生成范圍更遠(yuǎn)、更弱的峰值排斥力曲線。在對應(yīng)于無接觸連接行為的第二布置下，這些角色將顛倒。在本發(fā)明的另一實施例中，將圓形相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的配置顛倒，其中，經(jīng)編碼磁源的經(jīng)編碼的集合占據(jù)外部圓環(huán)且內(nèi)圓為單極。在對應(yīng)于快動行為的布置下，存在于外部圓環(huán)中的經(jīng)編碼磁源的集合會產(chǎn)生范圍更短、更強的峰值吸引力曲線，而內(nèi)圓將生成范圍更短、更弱的峰值排斥力曲線。在對應(yīng)于無接觸連接行為的第二布置下，這些角色將顛倒。
在本發(fā)明的又一實施例中，可以使用生成附加磁場的附加調(diào)制元件來增加或減少多級磁場系統(tǒng)1000的過渡距離。如果以電磁體或電永久磁體來實施所述第一部分和第二部分中的一個或多個，則可以使用控制系統(tǒng)來改變近程力曲線或遠(yuǎn)程力曲線。根據(jù)本發(fā)明使用的空間力函數(shù)可設(shè)計為允許多級相關(guān)磁系統(tǒng)的相關(guān)磁結(jié)構(gòu)中的至少一個移動(或旋轉(zhuǎn))，以改變近程力曲線或遠(yuǎn)程力曲線。參照圖10，示出了示例性的多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000，其包括第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a以及第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002b。將第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a劃分為外部1004a和內(nèi)部1006a。類似地，將第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002b劃分為外部1004b和內(nèi)部1006b。第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a的外部1004a以及第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002b的外部1004b各自具有一個或多個磁源，該磁源具有根據(jù)與第一空間力函數(shù)對應(yīng)的第一代碼來編碼的極性和位置。第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a的內(nèi)部1006a以及第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002b的內(nèi)部1006b各自具有一個或多個磁源，該磁源具有根據(jù)與第二空間力函數(shù)對應(yīng)的第二代碼來編碼的極性和位置。在一個布置下，外部1004a、1004b各自包括多個磁源，這些磁源被互補編碼從而它們在其互補(即，極性相反)源對基本對準(zhǔn)時將產(chǎn)生吸引力，并且具有陡峭的吸引力對間距(或行程)的曲線，并且內(nèi)部1006a、100b還包括多個磁源，這些磁源被反互補編碼從而它們在其反互補(即，極性相同)源對基本對準(zhǔn)時產(chǎn)生排斥力，但是具有更寬的、更緩的排斥力對間距(或行程)的曲線。這樣，當(dāng)相互接近并且基本上對準(zhǔn)時，第一和第二相關(guān)磁場結(jié)構(gòu)1002a、1002b將具有快動行為，借此它們的空間力從排斥力過渡為吸引力?？商孢x地，內(nèi)部1006a、1006b各自可以包括具有相同極性取向的多個磁源,或者可各自使用僅僅一個磁源來實施，在該情況中將產(chǎn)生類似的快動行為。在另一個布置下，外部1004a、1004b各自包括多個磁源，這些磁源被反互補編碼從而它們在其反互補(即，極性相同)源對基本對準(zhǔn)時將產(chǎn)生排斥力，并且具有陡峭的排斥力對間距(或行程)的曲線，并且內(nèi)部1006a、1006b還包括多個磁源，這些磁源被互補編碼從而它們在其互補(即，極性相反)源對基本對準(zhǔn)時產(chǎn)生吸引力，但是具有更寬的、更緩的吸引力對間距(或行程)的曲線。這樣，當(dāng)相互接近并且基本上對準(zhǔn)時，第一和第二相關(guān)磁場結(jié)構(gòu)1002a、1002b將具有無接觸連接行為，其中，它們在過渡距離處實現(xiàn)均衡，在該過渡距離處，它們的空間カ從吸引力過渡為排斥力?？商孢x地，外部1004a、1004b各自可以包括具有相同極性取向的多個磁源，或者可各自使用僅僅ー個磁源來實施，在該情況中將產(chǎn)生類似的無線連接行為。針對所述外部1004a、1004b以及內(nèi)部1006a、1006b都包括多個經(jīng)編碼磁源的布
置，由于附加的相關(guān)，因而能夠更大地控制它們對運動的反應(yīng)。例如，當(dāng)相對于ー個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)而扭轉(zhuǎn)另ー個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)時，可以使遠(yuǎn)程部以與近程部相同或相似的速率來去相關(guān)，從而在鎖定位置保持更高的準(zhǔn)確性?？商孢x地，多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000可以使用如下關(guān)于圖18A-18F詳細(xì)論述的非編碼磁源的特殊配置。圖11描繪了多級過渡距離確定曲線圖1100，其標(biāo)繪了第一力的絕對值對間距的曲線1102，該曲線1102對應(yīng)于構(gòu)成多級磁場結(jié)構(gòu)1000的兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b的近程部；并且還標(biāo)繪了第二力的絕對值對間距的曲線1104，該曲線1104對應(yīng)于這兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b的遠(yuǎn)程部。這兩個曲線在過渡點1106處交叉，當(dāng)兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b相互接近時該過渡點1106對應(yīng)于過渡距離1108，在該過渡距離1108處，取 決于是否將近程部配置為吸引并將遠(yuǎn)程部配置為排斥或者相反，兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b將從排斥模式過渡為吸引模式或者從吸引模式過渡為排斥模式。圖12描繪了具有第一和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b的多級磁場結(jié)構(gòu)1000的示例性實施例，該第一和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b各自具有外部1004a、1004b以及內(nèi)部1006a、1006b,該外部1004a、1004b具有正負(fù)交替模式的磁源并且該內(nèi)部1006a、1006b具有一個正磁源。這樣,第一和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b是基本相同的?？商孢x地，兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b的編碼可以互補但不采用正負(fù)交替模式，在該情況中這兩個磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b將不相同。圖13A描繪了具有第一和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b的多級磁場結(jié)構(gòu)1000的又ー實施例，該第一和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b各自具有內(nèi)部1006a、1006b以及外部1004a、1004b,該內(nèi)部1006a、1006b具有正負(fù)交替模式的磁源并且該外部1004a、1004b具有一個負(fù)磁源。這樣，第一和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b相同，但能夠結(jié)合以產(chǎn)生近程吸引力和遠(yuǎn)程排斥力。圖13B描繪了圖13A的相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002b的可替選方式，其除了外部1004b具有正極之外幾乎相同。這兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b可以結(jié)合以產(chǎn)生近程排斥力和遠(yuǎn)程吸引力。圖13C描繪圖13A的相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a的又一可替選方式，其中相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a是圓形的并且內(nèi)部1006a的編碼并不對應(yīng)于正負(fù)交替模式。為了完成多級磁場系統(tǒng)1000，所使用的第二圓形相關(guān)磁系統(tǒng)1002b所具有的內(nèi)部1006b具有互補的編碼，并且所具有的外部1004b具有與第一圓形相關(guān)磁場結(jié)構(gòu)1002a的外部1004a相同的極性。圖14A和圖14B提供了由于三個不同的多級裝置1000所實現(xiàn)的無接觸連接而非接觸連接的第一物體1400和第二物體1402的不同視圖，該三個不同的多級裝置1000每個均包括第一和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)意識到,可以使用ー個或兩個或者更多的多級結(jié)構(gòu)100來提供這兩個物體1400、1402之間的無接觸連接。事實上，本發(fā)明的ー個方面在于其可以用于在兩個物體1400、1402之間沒有接觸的情況下控制物體1400相對于另ー個物體1402的位置。
如上所論述，可以一起使用多個多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000來提供兩個物體1400、1402的無接觸連接。例如，可以使用三個或更多的這樣的結(jié)構(gòu)來扮演類似于磁性“不可見的腿”，以將物體保持在表面上的適當(dāng)位置。類似地，可以使用兩個或更多的“快動”實施來將物體保持在另一個物體上。例如，可以使用置于防水布(tarp)的四個角的四個快動多級結(jié)構(gòu)來覆蓋方形開口。通常，可以使用無接觸連接結(jié)構(gòu)與快動結(jié)構(gòu)的不同結(jié)合。例如，快動結(jié)構(gòu)可以將物體固定至旋轉(zhuǎn)軸的末端，并且可以使用無接觸連接結(jié)構(gòu)以與在另一表面上方旋轉(zhuǎn)的物體之間保持分開。特別地，在下表面或者上表面上的第一圓形帶狀多級相關(guān)磁結(jié)構(gòu)可能與在相對面上的另一個圓形帶狀多級相關(guān)磁結(jié)構(gòu)相互作用，或者甚至可以在表面之一上使用更小的拱形(即，所述帶之一的子集)。
在另一個布置下，可以將“無接觸”多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000用作磁性彈簧或者減震器。這樣的磁性彈簧可以用于無接觸應(yīng)用中，其中，磁性彈簧吸收震動、防止損壞等等。尤其地，通過將導(dǎo)體定位在磁場中并且允許由于其運動而生成短路渦電流以抑制振動，可以創(chuàng)建減震器的耗散單元。在又一布置下，“無接觸”多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000可以用于制作靜音的門和抽屜，原因在于可以將門和抽屜設(shè)計成使得門、柜門以及抽屜會關(guān)閉且磁性附著，但不接觸。在另一布置下，可以將“無接觸”多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000用于兒童安全和動物防護裝置，該裝置需要兒童或者動物例如通過對物體進行推或拉而在某物咬合之前克服排斥力。如果期望，新的設(shè)備可以具有電開關(guān)、機械閂鎖之類的形式，其中，可將排斥力規(guī)定為兒童或者動物發(fā)現(xiàn)難于克服該力而大人卻不會。這種裝置可選地使用間隔件來對裝置能夠?qū)崿F(xiàn)的吸引力的大小(如果有的話)進行控制。通常，通過使盲人能夠以已知的位置和取向來連接物體，使得這些物體更容易定位和操縱，從而相關(guān)磁結(jié)構(gòu)可用于幫助盲人。獨特的編碼還能夠提供物體的獨特磁標(biāo)識，從而將物體放置在錯誤位置時會被拒絕(或者不準(zhǔn)許)。發(fā)電機裝置可被設(shè)計為包含“無接觸”多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000并且與緩慢運動的物體(例如風(fēng)車等)一起工作，而無須當(dāng)前使用的齒輪，以實現(xiàn)足夠的發(fā)電?？砂盁o接觸”多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000的一個應(yīng)用在于用于鋸子的抗反彈(anti-kick)鋸片釋放機構(gòu),從而當(dāng)鋸片鋸入物體(例如木頭)中時，該機構(gòu)會變?yōu)殒i定，否則會彈起鋸片和/或彈出該物體，鋸片會脫離。在這種情況出現(xiàn)時鋸子將自動關(guān)閉?！盁o接觸”多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000的另一應(yīng)用是關(guān)于可飛行的模型飛機，其能夠使得諸如機翼等部分易于連接以實現(xiàn)飛行，但是易于分離進行儲藏和運輸。下面是包含“無接觸”多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000技術(shù)的裝置的一些其它創(chuàng)意 用于在住院期間減小和/或消除褥瘡的、基于磁排斥的漂浮病床。將磁體內(nèi)置于病人載運器中，于是通過床上對應(yīng)的磁體將其支撐和保持在合適的位置。 病人輪床，其使用相關(guān)磁體以將它固定鎖定在救護車內(nèi)。代替受制于彈簧磨損、變臟、腐蝕等等的現(xiàn)有的鎖。 使用相關(guān)磁體的病人約束裝置。能夠利用病人衣服上的鍵控(keyed)磁體以及在椅子上的相應(yīng)的磁體等等。 使用多級無接觸連接裝置來減小或消除振動的引擎或馬達底座。 易于拆卸的座襯。
靴子/鞋子扣件，以淘汰系帶和維可牢搭扣。 拖車的自對準(zhǔn)鉤(hitch)。 電梯門鎖，以替代現(xiàn)有的機械鎖。 鍵控的磁體備胎基座。 可互換的鞋底(運動鞋，個人穿著物等等)。 電燈泡基座，以代替螺旋座。 使用低速馬達技術(shù)的烤箱爐烤肉架。 使用低速馬達技術(shù)的廚房微波旋轉(zhuǎn)臺?！o接觸的離合器片、消除耐磨的摩擦片。
使用可變反向磁體的更持久的健身自行車(消除基于摩擦的元件)。 錢包卡環(huán)。 鍵控門閂。 使用線性磁體以停止失控的電梯或其它機械設(shè)備。參考圖15A-15B，示出了另ー個布置，其中，“快動”多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000可用于生產(chǎn)根據(jù)本發(fā)明實施例的瞬時快動開關(guān)1500。如圖15A所示，示例性瞬時快動開關(guān)1500包括彈簧1502、兩個觸頭1504a和1504b、間隔件1506及快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000。間隔件1506的用途是防止快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000的元件1002a和1002b接觸，從而保持凈カ是排斥的。圖15B和圖15C示出了間隔件1506的用途，在此，圖15B相對于相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a和1002b的分開程度示出了快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000的吸引力和排斥力曲線的絕對值，而圖15C相對于Y軸上的快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000的響應(yīng)カ示出了快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000的吸引力和排斥力曲線的和(其在X軸上標(biāo)記為輸入的外力)。參考圖15B，間隔件1506阻止這兩個相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a和1002b接觸并阻止快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000過渡為吸引狀態(tài)，這防止當(dāng)移除外力時相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b粘住。參考圖15C，間隔件接觸距離是在峰值排斥力和介于吸引狀態(tài)和排斥狀態(tài)之間的過渡點之間的某個位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，為防止快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000過渡到吸引狀態(tài)，可以有多種配置和各種方式。下面關(guān)于圖15D描述瞬時快動開關(guān)1500的滯后作用。當(dāng)彈簧1502由外力1508壓縮時，其使得相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b互相靠近。這可通過沿著圖15D中的45度線向上來表示。壓縮快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000所需的外力1508増加，直至在某個距離處該カ開始隨著進ー步壓縮而減小。這產(chǎn)生不穩(wěn)定性，該不穩(wěn)定性會導(dǎo)致快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000加速閉合直至觸頭1504a、1504b閉合。此時，快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000僅需要小的保持力來保持觸頭1504a、1504b閉合，而受壓縮的彈簧1502可容易提供這個力。當(dāng)彈簧1502上的外力1508放松時，觸頭1504a、1504b仍閉合，直至彈簧1502的力與快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000的排斥力相等的另ー個臨界點。此時，快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000開始加速打開直至它們達到最大力點并接著開始減小，從而抵抗外力1508而壓縮彈簧1502。觸頭1504a、1504b然后分開一定量，該分開量導(dǎo)致排斥力和外力(彈簧力)相等。通過接著再次壓縮彈簧1502可重復(fù)這個循環(huán)。這后一瞬態(tài)特性在圖KD中通過上面的兩個箭頭在接近45度線上的穩(wěn)定位置時示出。圖16的示圖示出在彈簧1502和組成圖15A的瞬時快動開關(guān)1500的快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000的兩個磁體1002a、1002b之間的力-位置關(guān)系。圖17A的示圖示出了隨著向圖15A的瞬時快動開關(guān)1500施加外力1508 —段時間然后釋放力，外力1508的位置與瞬時快動開關(guān)1500的相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a的位置的關(guān)系。參考圖17A，施加給瞬時快動開關(guān)1500的外力1508(例如，手指)的位置由第一曲線1702示出，在此，外力1508從與瞬時快動開關(guān)1500處于斷開位置時對應(yīng)的第一位置移動到與瞬時快動開關(guān)1500處于閉合位置時對應(yīng)的第二位置，然后當(dāng)從瞬時快動開關(guān)1500撤回外力1508時回到第一位置。本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，外力1508可由任何對象例如一個自動化裝備來施加。下面可關(guān)于第一曲線1702描述由第二曲線1704示出的相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a的位置。參考兩個曲線1702、1704，相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a始于其斷開位置，且當(dāng)外力1508壓下彈簧1502并往下按壓在瞬時快動開關(guān)1500上時，相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a更靠近第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002b而移動。起初，由于快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000處于排斥狀態(tài)(或模式)，彈簧1502和相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a實質(zhì)上彼此互推，因此相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a相對于外力1508的移動而線性移動。當(dāng)接近過渡距離時，快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000開始從排斥狀態(tài)過渡為吸引狀 態(tài)。由于相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a的力規(guī)律始于峰值排斥力且開始趨向零，施加給彈簧1502的外力1508對遇到越來越小的排斥力，導(dǎo)致相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a快速向下移動，直至間隔件1506阻止相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a更加靠近其它相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002b。相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a的位置保持不變，直至外力1508位置已遠(yuǎn)離開關(guān)的閉合位置并朝向開關(guān)的斷開位置而充分移動，使得相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a被排斥離開間隔件1506，其與第二曲線1704中的突然上升對應(yīng)。由于已從瞬時快動開關(guān)1500去除外力1508，因此相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a隨后線性地移動，直至快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000再次處于其斷開位置。圖17B示出了當(dāng)向圖15A的瞬時快動開關(guān)1500施加外力1508然后釋放時的磁力。參考圖17B,由曲線1706表示的磁力以最小排斥力開始，當(dāng)快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000處于其斷開位置時出現(xiàn)該最小排斥力。隨著外力1508的施加，磁力增加，直至相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a開始接近過渡距離，其在該過渡距離時開始從排斥狀態(tài)過渡到吸引狀態(tài)時。由于相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a的力規(guī)律始于峰值排斥力且開始趨向零，施加給彈簧1502的外力1508遇到越來越小的排斥力，導(dǎo)致相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a快速地向下移動，直至間隔件1506阻止它更靠近其它相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002b而移動。磁力保持不變，直至外力1508的位置已遠(yuǎn)離開關(guān)的閉合位置并朝向開關(guān)的斷開位置而充分移動，使得相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a被排斥而遠(yuǎn)離間隔件1506，這與第二曲線1706中的突然升起對應(yīng)。相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a排斥且力增加，直至它被彈簧1502向下推并此后它們達到平衡。磁力隨后由于外力1508移除而減小，直至磁力再次處于與其斷開位置對應(yīng)的最小排斥力。圖17C示出了當(dāng)向圖15A的瞬時快動開關(guān)1500施加外力1508然后釋放時相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a的位置相對于外力1508的位置的關(guān)系。參考圖17C及曲線1708，相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a和外力1508開始于與開關(guān)的斷開位置對應(yīng)的第一位置，其位于曲線圖的右上角。由于相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a和彈簧1502是平衡的(即，彼此互推)，因此曲線1708隨著外力1508的施加而線性變化。隨著相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a開始接近過渡距離，此時其開始從排斥狀態(tài)過渡為吸引狀態(tài)，它的力規(guī)律始于峰值排斥力且開始趨向零。在這時，施加給彈簧1502的外力1508遇到越來越小的排斥力，導(dǎo)致相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a快速向下移動而外力1508位置處 于相同的位置，直至間隔件1506阻止相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a更靠近其它相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002b移動。當(dāng)施加以外力1508時，相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a保持在相同位置，直至快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000到達它的閉合位置，并且相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a繼續(xù)保持在相同的位置，直至外力1508位置已遠(yuǎn)離開關(guān)的閉合位置且朝向開關(guān)的斷開位置而充分移動使得相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a被排斥遠(yuǎn)離間隔件1506，其與曲線1708中突然 的右拐對應(yīng)。相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a和彈簧1502再次達到平衡、然后線性移動，直至它們已到達該曲線中與開關(guān)的斷開位置對應(yīng)的右上角位置。圖18A-18F示出了根據(jù)圖15A的瞬時快動開關(guān)1500可使用的用于快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000的可替選的布置。非常重要的是，圖18A-18F的快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000的相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a和1002b的相對大小和磁場強度被配置為產(chǎn)生與圖15A的瞬時快動開關(guān)1500的期望操作特性對應(yīng)的滯后性能。此外，盡管關(guān)于圖15A中的瞬時快動開關(guān)1500中使用的快動-排斥的磁結(jié)構(gòu)對多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000進行了描述，但是本領(lǐng)域技術(shù)人員可意識至IJ，如前所述，多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000可以替選地被配置為具有無接觸連接行為。參考圖18A,多級磁系統(tǒng)1000包括第一磁結(jié)構(gòu)1002a和第二磁結(jié)構(gòu)1002b。第一磁結(jié)構(gòu)包括第一外部1004a和第一內(nèi)部1006a,而第二磁結(jié)構(gòu)1002b包括第二外部1004b和第二內(nèi)部1006b。第一外部1004a和第二外部1004b具有帶相反極性的磁源，因此它們將產(chǎn)生吸引力。第一內(nèi)部1006a和第二內(nèi)部1006b具有帶相同極性的磁源，因此它們將產(chǎn)生排斥力。在ー個布置下，在常規(guī)磁體1002a的正側(cè)的第一內(nèi)部1006a中磁化正磁源，而在常規(guī)磁體1002b的負(fù)側(cè)的第二內(nèi)部1006b中磁化正磁源。在ー個可替選的布置下，在常規(guī)磁體1002a的正側(cè)的第一內(nèi)部1006a中磁化負(fù)磁源，而在常規(guī)磁體1002b的負(fù)側(cè)的第二內(nèi)部1006b中磁化負(fù)磁源。在另ー個布置中，在第一內(nèi)部1006a中磁化正磁源而在第一磁結(jié)構(gòu)1002a的第一外部1004a中磁化負(fù)磁源，且在第二內(nèi)部1006b中磁化正磁源而在第二磁結(jié)構(gòu)1002b的第二外部1004b中磁化正磁源。在又ー個布置中，在第一內(nèi)部1006a中磁化負(fù)磁源,而在第一磁結(jié)構(gòu)1002a的第一外部1004a中磁化正磁源，且在第二磁結(jié)構(gòu)1002b的第ニ外部1004b中磁化負(fù)磁源。參考圖18B，多級磁系統(tǒng)1000包括磁結(jié)構(gòu)1002和常規(guī)磁體1800，常規(guī)磁體1800在ー側(cè)具有第一極性并在其另ー側(cè)具有與第一極性相反的第二極性。磁結(jié)構(gòu)1002包括外部1004和內(nèi)部1006。在ー個布置下，常規(guī)磁體1800的第一極性是正極性，且磁結(jié)構(gòu)1002的內(nèi)部1006被磁化為具有正極性而該磁結(jié)構(gòu)1002的外部1004被磁化為具有負(fù)極性。在另ー個布置下，磁結(jié)構(gòu)1002初始是具有與第一常規(guī)磁體1800相反的極性的第二常規(guī)磁體，但是磁結(jié)構(gòu)1002的內(nèi)部1006隨后被磁化為具有與第一常規(guī)磁體1800相同的極性。這樣，當(dāng)磁結(jié)構(gòu)1002的示出側(cè)及常規(guī)磁體1800的示出側(cè)置于一起時，它們將產(chǎn)生多級排斥及快動行為。圖18C-18F g在說明不同的形狀可用于組成多級磁系統(tǒng)1000的磁結(jié)構(gòu)1002、1002a、1002b、1004a、1004b、1800 以及磁結(jié)構(gòu) 1002、1002a、1002b、1004a、1004b、1800 的內(nèi)部 1006、1006a、1006b 和外部 1004、1004a、1004b。在圖 18C 中，磁結(jié)構(gòu) 1002a、1002b 是矩形，且內(nèi)部1006a、1006b是圓形。在圖18D中，磁結(jié)構(gòu)1002的內(nèi)部1006是矩形。在圖18E和圖18F中，內(nèi)部1006、1006a具有六角形形狀。通常,本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到,可使用兩個磁結(jié)構(gòu)的第一部分和第二部分的許多不同變型，以包括彼此挨著而不嵌套的部分，從而有內(nèi)部和外部。例如，可使用具有不同強度的并排的條狀部。
圖19A示出了可替選的示例性瞬時快動開關(guān)1900，在此，由配置用于與相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a產(chǎn)生排斥力1904的磁體1902代替圖15A的彈簧1502。參考圖19A，瞬時快動開關(guān)1900采用了 用作快動多級系統(tǒng)1000的兩個磁體1002和1004(例如，相關(guān)磁結(jié)構(gòu)1002a、1002b)以及用于與磁體1002產(chǎn)生排斥力的上磁體1902。三個磁體1002、1004、1902被約束在活動約束系統(tǒng)1906內(nèi)，活動約束系統(tǒng)1906僅允許上磁體1902和中間磁體1002的上下移動。另外，瞬時快動開關(guān)1900采用兩個觸頭1910a和1910b，在此，觸頭1910a與磁體1002相關(guān)聯(lián)而觸頭1910b與磁體1004相關(guān)聯(lián)。而且，瞬時快動開關(guān)1900采用附連到磁體 1004的間隔件1912，該間隔件1912用于防止快動多級磁系統(tǒng)1000的部件接觸，從而保持凈力是排斥的。間隔件1912可替代地附連到磁體1002?？商孢x地，第一間隔件1912可附連到磁體1004而第二間隔件1912可附連到磁體1002。在操作中，當(dāng)向上磁體1902施加外力1908時，在上磁體1902和中間磁體1002之間的排斥力的表現(xiàn)與圖15A中的彈簧1502類似，其中，因為排斥力1904比在磁體1002、1004之間產(chǎn)生的排斥力大，意味著快動多級系統(tǒng)1000將產(chǎn)生與彈簧1502實質(zhì)相同的滯后行為。然而，因為僅采用了磁性，所以滯后行為應(yīng)該保持不變，本質(zhì)上可永遠(yuǎn)使用永久性磁體1002、1004、1902。圖19B示出了可替選的瞬時開關(guān)1900’，在此，由配置作為無接觸連接多級系統(tǒng)1000的一半的磁體1902(另一半是1002)代替圖15A的彈簧1502。本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，圖19A和圖19B中的瞬時開關(guān)1900和1900’功能相同，而不論器件1900和1900’的朝向(例如，它可上下顛倒)如何。因此，術(shù)語“上磁體”和“上下移動”并非旨在限制，而僅僅是在給定了圖19A和圖19B中所示朝向的情況下的描述。而且，本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，用于產(chǎn)生磁結(jié)構(gòu)1002、1004、1902的代碼的特性決定了所需平移及旋轉(zhuǎn)約束的類型。圖19C示出了兩個磁體1914、1916及可選的間隔件1918，該間隔件1918可代替圖19A和圖19B所示的中間磁體1002使用。圖20A示出了在圖19A的外磁體1902與瞬時快動開關(guān)1900中的快動多級系統(tǒng)1000的兩個磁體1002、1004之間的力與位置的關(guān)系。圖20B示出了在圖19B的外磁體1902與瞬時快動開關(guān)1900’中的快動多級系統(tǒng)1000的兩個磁體1002、1004之間的力與位置的關(guān)系。圖21A-21F示出了使用根據(jù)本發(fā)明實施例的瞬時快動開關(guān)1900的示例性圓筒2100。圖21A示出了附連到示例性瞬時開關(guān)1900的第一磁體1902的按鈕2102。圖21B示出了示例性瞬時開關(guān)1900的、具有相關(guān)聯(lián)的電觸頭1910a的第二磁體1002。圖21C示出了示例性瞬時開關(guān)1900的第三磁體1004(其支撐在基座2104上)。圖21D示出了示例性圓筒2100，其包括用于接收圖21A的按鈕2102和第一磁體1902以及圖21B的第二磁體1002和觸頭1910a的上唇2106、槽2108、上孔2110及下孔2112，以及圖21C的第三磁體1004和基座2104。圖21E示出了帶有示例性瞬時開關(guān)1900的裝配后的圓筒2100，該瞬時開關(guān)1900處于其正常斷開狀態(tài)，間隔件1912和觸頭1910b位于槽2108內(nèi)且在第三磁體1004的上方。圖21F示出了帶有處于閉合狀態(tài)的示例性瞬時開關(guān)1900的裝配后的圓筒2100。本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，為了產(chǎn)生期望具有可重復(fù)的滯后行為的不同瞬時開關(guān)、其它開關(guān)以及其它類型的器件，可存在許多不同的用于圖21A-21F的示例性圓筒2100中的示例性瞬時開關(guān)1900的變型。變型包括這種器件中所包含的磁體1002、1004、1902的不同形狀和移動約束系統(tǒng)1906的不同形狀以及約束磁體1002、1004、1902的不同方法。例如，可使用圍繞中心圓筒的環(huán)形磁體，其與外部約束不同。內(nèi)部及外部約束方法均可使用。任何各種類型的機械裝置例如鉸鏈等可用于約束磁體。通常，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明可設(shè)計眾多的配置以產(chǎn)生這樣的可重復(fù)的滯后形成。圖22A-22C示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的示例性磁緩沖器件2210。圖22A示出了示例性磁緩沖器件2200的母元件2202。圖22B示出了示例性磁緩沖器件2200的公元件2204(例如，活塞2204)。圖22C示出了裝配后的示例性磁緩沖器件2200，其中母元件2202(包括磁體1002和間隔件1912)可活動地位于公元件2204(包括磁體1004)上。磁緩沖器件2200與圖21A-22F的示例性瞬時開關(guān)1900的底部相似之處在于，它的兩個磁體1002和1004及間隔件1912產(chǎn)生具有可重復(fù)的滯后行為的多級排斥快動行為。然而，圖22A-22C的磁緩沖器件2200不作為開關(guān)，不需要用于開關(guān)的電路，而是更像是用作使用磁、性而非彈簧的緩沖器那樣。磁緩沖器件2200可用于使用彈簧用作緩沖的所有類型的應(yīng)用，包括床，例如家用床或者醫(yī)用床；在家中、飛機、交通工具、賽車、公共汽車、火車等的椅子的座位或靠背；用于交通工具的減震器；用于交通工具的緩沖器；用于交通工具的保護屏等等。然而，不同于彈簧(其中，隨著外力的施加，彈簧的力不斷增加)，磁緩沖器件2200展現(xiàn)出峰值排斥力，并且隨著磁體1002和1004靠近移動直至由間隔件1912保持隔開，排斥力減小。間隔件1912可附連到磁體1002和1004中的任一個。圖23A-23C示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的另一個示例性磁緩沖器件2300。圖23A示出示例性磁緩沖器件2300的母元件2302。圖23B示出了示例性磁器件2300的公元件(例如，活塞2304)。圖23C示出了裝配后的示例性磁緩沖器件2300，其中母元件2302(包括磁體1002和間隔件1912)可活動地位于公元件2304(包括磁體1004)上。磁緩沖器件2300與圖21A-22F的示例性瞬時開關(guān)1900的底部相似之處在于，它的兩個磁體1002和1004及間隔件1912產(chǎn)生具有可重復(fù)的滯后行為的多級排斥快動行為。然而，圖23A-23C的磁緩沖器件2300不作為開關(guān)，不需要用于開關(guān)的電路，而是更像用作使用磁性而非彈簧的緩沖器那樣。磁緩沖器件2300可用于使用彈簧用作緩沖的所有類型的應(yīng)用，包括床，例如家用床或者醫(yī)用床；在家中、飛機、交通工具、賽車、公共汽車、火車等的椅子的座位或靠背；用于交通工具的緩沖器；用于交通工具的緩沖器；用于交通工具的保護屏等等。然而，不同于彈簧(其隨著外力的施加，彈簧的力不斷增加)，隨著磁體1002和1004靠近移動直至由間隔件1912保持隔開，磁緩沖器件2300展現(xiàn)出峰值排斥力并且隨后排斥力減小。該示例性磁緩沖器件2300與磁緩沖器件2200相比，旨在說明本領(lǐng)域技術(shù)人員可使用不同形狀的磁體1002和1004及殼體2302和2304以產(chǎn)生根據(jù)本發(fā)明的任何類型的所期望的緩沖器件。圖24示出了多個示例性磁緩沖器件2200的第一示例性陣列2400。如圖所示，每一行緩沖器件2200被推移了大約圓形緩沖器件2200寬度的一半，從而使它們能夠緊湊地在一起而在它們之間具有更小的空氣間隙。圖25示出了行和列對齊的多個示例性磁緩沖器件2200的第二示例性陣列2500。通常，本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，取決于所采用的磁體的形狀、用于產(chǎn)生緩沖器件2200、2300的殼體以及可替選物，可使用各種布置使得一起良好地用作例如座墊或床墊的一部分。圖26示出了使用示例性磁緩沖器件2200的另一個示例性陣列的示例性墊子2600。這樣的墊子2600可用于褥墊中，用作坐墊或其它所述。本領(lǐng)域技術(shù)人員會理解，傳統(tǒng)的方法，例如使用彈簧、泡沫或其它類型的材料，可與磁緩沖器件2200結(jié)合使用。例如，根據(jù)本發(fā)明的緩沖器件2200和2300可用于制造鞋或靴子的后跟且可用作鞋底或者放入鞋或靴子的鞋墊。相似的緩沖器件2200和2300可用于膝蓋墊、肘墊或由運動員、工人、軍事人員或類似的人使用的任何類型的保護裝置，以吸收沖擊從而防止傷害人。圖27示出了根據(jù)本發(fā)明實施例的具有發(fā)電能力的示例性減震器2700。示例性減震器2700利用之前在圖22A-22C中描述的緩沖器件2200(包括兩個磁體和一個間隔件)以及ー個或多個其它磁體2702和相應(yīng)的線圈2704以產(chǎn)生電2706。圖27示出了減震器2700，ー個軸2708附連到緩沖器件2200的一端并在另一端附連有軸2710，該軸2710周圍圍繞有磁體2702，且該磁體2702繞有線圈2704。在另ー個布置下，可制造包括多層多級磁系統(tǒng)1000的器件，該多層多級磁系統(tǒng)1000包括那些具有可重復(fù)的滯后行為的系統(tǒng)。圖28示出了具有三個多級磁系統(tǒng)1000、1000’和1000”的示例性器件2800。第一和第二多級磁系統(tǒng)1000和1000’是“排斥-快動”而第三多級磁系統(tǒng)1000”是“無接觸連接”。如圖所示，示例性器件2800包括四個磁體， 其中的兩個具有用于產(chǎn)生三個多級磁系統(tǒng)1000、1000’和1000”的間隔件且每個展現(xiàn)多級磁性行為。如圖所示，磁體I和2各自具有間隔件。磁體I和2以及磁體2和3結(jié)合產(chǎn)生排斥快動行為而磁體3和4產(chǎn)生無接觸連接。四個磁體1、2、3、4的相結(jié)合的組合與可編程的可重復(fù)的滯后對應(yīng)。本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，能夠通過結(jié)合多種前述多級磁系統(tǒng)1000而產(chǎn)生所有類型的行為。在另ー個布置下，可設(shè)計兩個磁結(jié)構(gòu)以產(chǎn)生多層的多級磁性。使用僅兩個磁結(jié)構(gòu)，可產(chǎn)生磁化區(qū)的許多不同組合。圖29A-29D示出了兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904，對它們編碼以產(chǎn)生三級磁性。具體地，隨著兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904彼此靠近，存在外吸引層(或級)、排斥層以及當(dāng)它們附連時的吸引層。圖29A示出了兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904，每個磁結(jié)構(gòu)由三個編碼區(qū)2902a、2902b、2902c或2904a、2904b和2904c組成，在此，對第一和第ニ編碼區(qū)2902a、2902b、2904a和2904b編碼以產(chǎn)生無接觸連接行為，并且對它們的第三編碼區(qū)2902c和2904c編碼以產(chǎn)生牢固的附連層，該牢固的附連層相比由第二和第三編碼區(qū)2902b,2902c,2904b和2904c產(chǎn)生的平衡距離具有小得多的短的沖程。圖29B示出了這兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904，它們分開的距離大于外吸引層的接合距離。圖29C示出了這兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904，它們彼此相對設(shè)置，使得它們處于它們的外吸引層和它們的排斥層之間的平衡距離。圖29D示出了接觸的這兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904，在此，它們處于非常薄但卻很牢固的吸引層中，在此，由于內(nèi)吸引層的厚度，吸引力比排斥カ大。本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，并不要求兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904的各個區(qū)是連續(xù)的(即，并排的或接觸的)。相反，在磁化區(qū)位于不同片材上的情況下也可產(chǎn)生磁結(jié)構(gòu)，這些不同的片材彼此分離配置但能配置為一起工作以產(chǎn)生多級磁性。這種方式與使用不連續(xù)的(即，単獨的)磁體作為磁源而不是壓印在單個片材上的maxel (磁元)類似。一般而言，所有類型的結(jié)合都是可能的兩個互相作用的磁結(jié)構(gòu)2902和2904中的每ー個可以是單個片材、或多個片材、鄰接的片材或者非鄰接的片材、不連續(xù)的磁體或者壓印的磁源等。圖29B到圖29D還示出了可用作控制系統(tǒng)(未示出)的一部分的可選的傳感器2906。通常，可使用一個或多個傳感器2906來測量在兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904之間的磁性特性，在此，測量值可對應(yīng)于不同的控制狀態(tài)(例如，非接合狀態(tài)、平衡狀態(tài)、以及閉合狀態(tài))。圖29E示出了用于圖29A-29D的兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904的示例性力曲線2908。如圖所示，兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904具有外吸引力層，在該外吸引力層，在過渡到排斥力層(在排斥力層，第一個過零點對應(yīng)于平衡位置或分離位置)之前，力達到峰值吸引力。兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904然后可被強制穿過排斥層，從而在力于第二過零點處衰減到零之前克服峰值排斥力，隨后這兩個磁結(jié)構(gòu)將在內(nèi)吸引層內(nèi)吸引并附連。如之前所述，可使用間隔件防止這兩個機構(gòu)2902和2904變得比期望的分離距離(例如，與第二過零點對應(yīng)的距離)更近。類似地，兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904的第三編碼區(qū)可代替間隔件使用，以產(chǎn)生與排斥快動行為對應(yīng)的可重復(fù)的滯后，在此，還存在最內(nèi)的排斥層，其具有與吸引力相同的強度和沖程，否則會實現(xiàn)快動行為。因此，排斥力將達到峰值且然后在某個分離距離處降為零并在該距離內(nèi)保持為零。應(yīng)注意，多級結(jié)構(gòu)2902和2904未必是對稱的并且并非必須是圓形的(例如，包括同心圓區(qū))。多級磁性能夠通過使用類似條帶的編碼、與不規(guī)則圖案對應(yīng)的編碼、在圓周內(nèi)與條帶對應(yīng)的編碼以及使用無數(shù)的其它編碼布置來實現(xiàn)。圖30A-30D示出了具有人機工程學(xué)的示例性便攜式計算機3002，其根據(jù)其上部3004(即，具有顯示屏的部分)相對于下部3006(即具有鍵盤的部分)的位置控制其狀態(tài)。如在圖30A中所示，傳感器數(shù)據(jù)指出嵌入便攜式計算機的上部3004和下部3006中的兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904分開，其距離大于它們的接合距離，這與“開啟”狀態(tài)對應(yīng)。在圖30B中，便攜式計算機3002的用戶已將上部3004向下推，直至它變得由兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904的無接觸連接多級編碼區(qū)的吸引部吸引。上部3004將到達平衡(或懸停)距離且保持在這個距離，傳感器數(shù)據(jù)指出這種情況，導(dǎo)致便攜式計算機3002進入“睡眠(SLEEP)”狀態(tài)。用戶然后可再次向上打開便攜式計算機3002，或者可以推動穿過排斥力以使便攜式計算機的上部3004和下部3006如圖30C所示附連，由此，傳感器數(shù)據(jù)將指出這兩個部3004和3006附連且導(dǎo)致便攜式計算機3002進入其“關(guān)閉(OFF)”狀態(tài)。本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到，為了實現(xiàn)與三個狀態(tài)位置(“0N”、“SLEEP”和“OFF”)對應(yīng)的人機工程學(xué)方面，并不要求使用傳感器及控制系統(tǒng)。如在圖30D中所示，便攜式計算機3002還可包括器件3008(滑行機構(gòu)3008)，用于轉(zhuǎn)動磁結(jié)構(gòu)2902或2904之一以使它們?nèi)ハ嚓P(guān)，則在此情況下磁結(jié)構(gòu)2902和2904在附連狀態(tài)時會更強得多。通常，根據(jù)本發(fā)明的多級方面配置的便攜式計算機3002可具有以下特點 至少三個狀態(tài)不接合、懸停及完全接合(關(guān)閉)。 在兩個磁結(jié)構(gòu)2902和2904至少之一附近的霍爾傳感器，用于通過在該位置測量的磁性級別讀出狀態(tài)。 將檢測值轉(zhuǎn)換為離散狀態(tài)，其以數(shù)字形式與計算機/處理器對接。 操作系統(tǒng)或運行的應(yīng)用將中斷這些狀態(tài)并適當(dāng)?shù)仨憫?yīng)，例如，打開_>正常運行、懸停- >屏幕保護或待機、完全關(guān)閉- >休眠或待機。 可根據(jù)期望的人機工程學(xué)對任何或所有計算機響應(yīng)從檢測開始延遲。 磁場可由包含產(chǎn)生所述行為所需的場的單個磁基底產(chǎn)生，或者由提供所述行為所需的組合場的各個磁體產(chǎn)生。
懸停磁體及附連磁體中的任ー個或二者可處于距蓋子的旋轉(zhuǎn)軸不同的半徑，以提供機械優(yōu)勢并根據(jù)需要修正場的范圍、場的強度等以產(chǎn)生期望行為。便攜式計算機、電話、個人數(shù)字助理(PDA)及其它類似的設(shè)備也可以以其它方式包括前述的相關(guān)磁技術(shù) 用于電話、媒體播放器等的具有相關(guān)磁密封的防震/防水外売。 具有360度一致移除カ的電源線。 在產(chǎn)品內(nèi)部的相關(guān)磁體，用于減小過量的磁場。 具有相關(guān)磁體的橡皮墊，用于向下保持便攜式計算機。 對接站。 在接ロ處以聚集的磁通進行無線充電。 精確對齊。 貫穿從生產(chǎn)到銷售到最終使用的生命周期使用相關(guān)磁體的概念。 生產(chǎn)過程。 安全線連接——去除相關(guān)磁體編碼繩會響起警報。 包括集成反饋回路的基于相關(guān)磁的開關(guān)。根據(jù)本發(fā)明的另ー個實施例，排斥快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000(例如)可用于產(chǎn)生兒童安全及動物防護器件，該器件要求兒童或動物能夠克服排斥カ從而接合或解開鎖定機構(gòu)或其它這樣的機構(gòu)。力可以通過拉或推或者某些其它方式來施加。這樣的器件可使兒童或動物難以打開設(shè)備，例如，垃圾處理器。圖31A-31K示出了可用作電開關(guān)或機械閂鎖或用于某種其它目的的示例性兒童防護器件3100的各種示意圖。通常，該器件3100設(shè)計為當(dāng)兩個磁結(jié)構(gòu)1002a和1002b處于特定的對齊位置時展現(xiàn)出“多級排斥快動”行為，并且當(dāng)磁結(jié)構(gòu)1002a和1002b處于除所述特定對齊位置之外的對齊位置時展現(xiàn)出“僅排斥”行為。這樣，兒童或動物將必須克服排斥力以致使器件3100使開關(guān)或閂鎖接合，或者在兩個磁結(jié)構(gòu)1002a和1002b接觸(或近似接觸)時執(zhí)行功能。一旦這兩個磁結(jié)構(gòu)1002a和1002b變?yōu)榻佑|，它們將快動在一起并保持在一起，直至磁結(jié)構(gòu)1002a和1002b之一被旋鈕3102轉(zhuǎn)動，從而使得它們?nèi)ハ嚓P(guān)，因而導(dǎo)致吸引層的吸引力被器件3100中存在的排斥力克服。如圖所示，器件3100被構(gòu)造成使得旋鈕3102將在引導(dǎo)部3104(例如導(dǎo)桿3104)內(nèi)轉(zhuǎn)動以使它到達其正常的對齊位置。依據(jù)互補的代碼是對齊還是不對齊，器件3100可從排斥快動過渡到僅排斥。如在圖31K中所示，器件3100如需要可引入間隔件3106，其附連到磁結(jié)構(gòu)之一 1002a(例如)。因此，當(dāng)另ー個磁結(jié)構(gòu)1002b與間隔件3106相遇吋，它可閉合例如電連接(例如，激活門鈴)和/或作用于機械閂鎖或其它器件。這要求要維持該力以實現(xiàn)器件(例如，垃圾處理器)的操作?？梢岳斫?，排斥快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000(例如)可用在許多不同的兒童安全及動物防護器件中。通過要求兒童或動物在ー些接合(例如，電接合或機械接合)之前例如 通過推或拉物體而克服排斥力，可采用新形式的電開關(guān)、閂鎖等等，在此，可規(guī)定排斥力使得對于兒童或動物難以克服該カ而對于成人則不會。這樣的器件可能任選地采用間隔件以控制該器件可能實現(xiàn)的吸引力(如果有)的大小，從而使得這些器件能夠利用與實現(xiàn)接觸所用的力(例如，推力)相反的力(例如拉力)而去除。如果需要，可對排斥快動多級相關(guān)磁系統(tǒng)1000 (例如)編碼，由此，當(dāng)對應(yīng)的磁結(jié)構(gòu)1002a和1002b之一相對于另ー個旋轉(zhuǎn)時它們不會去相關(guān)，或者可對該系統(tǒng)進行編碼，使得當(dāng)由于旋轉(zhuǎn)(和/或平移運動)而改變對齊位置時出現(xiàn)去相關(guān)。因此，在兩個多級磁結(jié)構(gòu)1002a和1002b之間的力可隨這兩個結(jié)構(gòu)1002a和1002b的分離距離以及相對對齊位置而變化。下述討論意在比較傳統(tǒng)磁體力曲線與經(jīng)編碼磁結(jié)構(gòu)的力曲線的限制。傳統(tǒng)的磁體對根據(jù)它們偶極子的空間定向而彼此吸引或者彼此排斥。傳統(tǒng)的磁體可能具有強磁場，由于該磁場的線性達到而可能負(fù)面影響信用卡、手機、起博器等。由于相同的原因，這些磁體操作起來還可能很危險。而且，由于間接關(guān)系假設(shè)而限制了磁體設(shè)計，該間接關(guān)系假設(shè)將力描述為與磁體之間的線性距離成反比。由于這個限制，設(shè)計工程師們長久以來依賴于材料科學(xué)和先進制造技術(shù)來生產(chǎn)特定應(yīng)用所需要的具有合適的吸引和/或排斥力性能特性的磁體。在圖32中所示的力曲線描述了關(guān)于兩個標(biāo)準(zhǔn)的釹鐵硼(NdFeB)N42級碟狀磁體(1-1/2”直徑X 1/8”厚)的排斥力分布。示出了兩個磁體3200a和3200b，它們的北極彼此相對，因而產(chǎn)生隨著分開距離而迂回變化的排斥力。相關(guān)磁技術(shù)通過實現(xiàn)對磁器件編程 以精確規(guī)定磁場、因而規(guī)定磁行為，從而消除了這種限制假設(shè)。具體地，磁體設(shè)計者現(xiàn)在可使用成組的和/或交替的磁元件(或者磁元)的圖案，該磁元件(或者磁元)可各自表現(xiàn)為如同磁偶極子，但可作為整體展現(xiàn)許多不同的行為?？赏ㄟ^數(shù)個設(shè)計參數(shù)來控制力的分布的形狀，設(shè)計參數(shù)包括磁元件總數(shù)、極性、幅值以及磁元(場發(fā)射源)的大小、形狀和位置。在磁體表面上每單位面積(代碼密度)的磁元極性變化的量會影響接觸時峰值力的水平。代碼密度還會影響在遠(yuǎn)場中力的剩余水平以及力曲線的衰減速率或斜率。隨著代碼密度的增加，峰值吸引力也增加。然而，吸引力衰減越快，遠(yuǎn)場力會明顯減小。因此，與傳統(tǒng)磁體形成鮮明對比，采用相關(guān)磁技術(shù)的自定義設(shè)計的磁場可展現(xiàn)帶有很短“沖程”的更強的峰值力，得到安全得多的磁器件。圖33示出了通過改變磁元的代碼密度產(chǎn)生的多個力曲線，其中的磁元是使用簡單交替極性代碼的實例而編程到磁體對中的。在這種情況下，材料是1/8”厚的NdFeB N42級3/4”正方形磁體，且代碼密度從傳統(tǒng)磁體(代碼密度=I)到經(jīng)編碼磁體表面上的256個磁元。盡管代碼密度影響力曲線的傾斜程度以及峰值力及遠(yuǎn)場力的級別，但是磁元的大小、形狀和幅值影響編程到磁體對中的力的接合距離。而且，如之前描述，可同時采用相反的力(吸引和排斥)，為設(shè)計者提供向力曲線引入變形的能力。在“壓印/生產(chǎn)”磁體時，可通過改變感應(yīng)線圈上的輸入功率而調(diào)整每個磁元的幅值，而這會影響力曲線的形狀。可增加或減小吸引力及排斥力，且可規(guī)定變形點以滿足特定應(yīng)用需要。圖34示出了被編程為具有排斥和快動行為的兩個磁體3400a和3400b的力的分布，從而互補的磁元模式已被壓印在傳統(tǒng)磁體上以實現(xiàn)兩個力曲線。該分布示出了多級磁性，在此，排斥力增加、達到峰值、然后隨著一對經(jīng)編碼磁體3400a和3400b彼此接近而過渡為吸引力。這種可編程的力行為使設(shè)計工程師能夠規(guī)定產(chǎn)品、元件和子系統(tǒng)的精準(zhǔn)的阻尼和阻力行為，且它使得能夠制造具有確定性重量支持特性的緩沖器件。相關(guān)磁性多力器件代表一種用于改進減震裝置、減震器、醫(yī)用床、兒童防護及動物防護的開關(guān)和閂鎖、微開關(guān)及其它的實現(xiàn)技術(shù)。圖35示出了改變輸入功率對力分布形狀的影響。用于產(chǎn)生吸引力的輸入功率的大小是175V (線條3502)和200V (線條3504)，而排斥力未改變。為了比較，還示出了關(guān)于常規(guī)磁體的力曲線(線條3506)。圖36A-36D示出了幾個多級排斥和快動樣品3602、3604、3606和3608，它們重點突出了在常規(guī)磁體和經(jīng)編碼磁體之間的差別，在此，粘附到四個固體圓筒的下表面的碟狀磁體以類似于彈簧的方式與裝配在四個圓筒管的底部的磁體相互作用。每個圓筒3602、3604、3606和3608的力曲線描述了磁體沿著軸豎直向下行進時所經(jīng)歷的排斥力性質(zhì)。最左邊圓筒3602的特征在于兩個常規(guī)磁體，隨著磁體接近觸頭，這兩個常規(guī)磁體展現(xiàn)出越來越剛硬的阻力。另外三個圓筒3604、3606和3608中的每ー個的特征在于多級阻力及快動經(jīng)編程磁體對，該磁體對提供越來越剛硬的阻力直至到達距表面觸頭大約6/10英寸的變形點。在這個點，阻力下降并在距表面觸頭大約2/10英尺處實際過渡為吸引力，在此，磁體對然后快動在一起并聯(lián)結(jié)?？擅黠@感到由較高功率吸引力代碼和較低功率吸引カ代碼提供的阻力的差異。最右邊圓筒36 08示出了“分離墊”行為。圓筒行程受間隔件限制，使得磁體對不能進入吸引力區(qū)。凈效應(yīng)是排斥力降至接近零，但是圓筒在被釋放時仍將回到其開始位置。因此，新的緩沖器件可設(shè)計為在達到規(guī)定的カ時回撒。由于カ曲線現(xiàn)在是可編程的，所以設(shè)計者可以定制磁行為以匹配應(yīng)用要求并支持新的磁體應(yīng)用。磁體現(xiàn)在可包括能夠?qū)崿F(xiàn)全新應(yīng)用領(lǐng)域的吸引力和排斥カ的結(jié)合。對磁體及其力曲線編程，可為整個行業(yè)的產(chǎn)品改革和效率提高提供強有力的新能力。通常，可將具有不同力曲線的多個區(qū)構(gòu)造成一起工作以產(chǎn)生定制的合力曲線。合力曲線可以例如在某個范圍的間距上具有平坦部(其代表恒定的力)，使得器件的行為類似于非常長的彈簧。而且，如之前描述，磁元可以壓印在常規(guī)磁體上，由此將表面場放在它們上。通過將薄的相關(guān)磁層放在已磁化的基底上，體內(nèi)場被投入到遠(yuǎn)場中且相關(guān)磁表面作用改變近場中的力曲線。根據(jù)本發(fā)明的實施例，多級無接觸連接器件可用于制造靜音的門和抽屜，原因在于它們可以設(shè)計成使得門、柜門及抽屜會關(guān)閉并磁力附連但不接觸。圖37A-37C示出了示例性柜子3702、柜門3704、鉸鏈3706和3708以及磁結(jié)構(gòu)3710和3712，磁結(jié)構(gòu)3710和3712具有多級無接觸連接編碼，該編碼導(dǎo)致磁結(jié)構(gòu)3710和3712關(guān)閉但是不完全閉合，因此使它們安靜地關(guān)閉。在這個示例中，為了多級無接觸連接，對磁結(jié)構(gòu)3710和3712進行編碼。如果要求，磁結(jié)構(gòu)3710和3712可設(shè)在柜門3704與柜子3702重疊的重疊區(qū)3714中。磁結(jié)構(gòu)3710和3712可通過粘合劑、釘子、螺絲釘?shù)雀竭B到柜子3702和柜門3704。此外，如果使用了過多的カ來關(guān)閉柜門3704(例如，撞擊)，可使用間隔件3716防止磁體接觸。如果需要，當(dāng)將磁結(jié)構(gòu)3710和3712安裝到櫥柜3702和櫥柜門3704時，可使用安裝引導(dǎo)件3718。圖38A-38B示出了兩個磁體3802和3804，它們被編碼成具有多級排斥和快動行為，并在它們之間具有間隔件3806，并帶有吸引層3810和排斥層3812。在一側(cè)施加力3814以克服排斥力，從而兩個磁體3802和3804快動在一起，而間隔件3806處在它們之間。然后，如果對磁體3802 (例如)的一側(cè)施加力3816，會導(dǎo)致磁體3802在間隔件3806上樞軸轉(zhuǎn)動，于是這將導(dǎo)致磁體3802和3804彼此排斥(例如，爆炸分離)。因此，這種布置提供了相對不穩(wěn)定的器件，該器件將保持在一起直至它接收到某種導(dǎo)致兩個磁體3802和3804飛離(例如，很像爆炸)的沖擊。因此，可采用這樣的器件生產(chǎn)各種類型的玩具(爆炸玩具)、扳機等?？筛淖冮g隔件3806的大小、厚度、形狀和其它方面以確定器件不穩(wěn)定性的級別。這樣的器件還可用作能量儲存設(shè)備的形式，由此施加很小的力就能釋放很大的力。
依據(jù)本發(fā)明的另一個方面，施加給構(gòu)成多級器件的至少一個磁結(jié)構(gòu)的外力可由于熱、壓力或并非物理力的某種其它外力原因而變化。例如，連接到多級器件的雙金屬條可用于產(chǎn)生期望的恒溫器或第一滅火系統(tǒng)扳機的滯后。類似地，壓力可導(dǎo)致多級器件從關(guān)閉位置變?yōu)榇蜷_位置，使得氣體能夠從容器中溢出。根據(jù)本發(fā)明的另一個方面，通過改變兩個磁結(jié)構(gòu)的相對對齊位置并通過隨間距而變的多級磁性，以非線性方式改變這兩個磁結(jié)構(gòu)之間的力的能力，使得能夠?qū)崿F(xiàn)全新類型的簡單機械，包括六種典型的簡單機械(即，杠桿、輪和軸、滑輪、斜面、楔及螺絲釘)。通常新型非線性設(shè)計尺寸使得力特性能夠針對給定的距離和對齊位置而變化。而且，基于新的簡單機械的組合，新型復(fù)雜機械現(xiàn)在變成可能。圖39示出了包括桿3902的示例性復(fù)雜機械3900，桿3902的一端在表面3904上樞軸轉(zhuǎn)動，并且在對端上具有滑輪3906，從該對端通過繩3910等懸掛重物3908。在沿著桿3902上的某一點，通過磁力元件3914施加力3912，該磁力元件3914是被編碼用于產(chǎn)生期望的力關(guān)于距離的曲線的兩個或更多的磁結(jié)構(gòu)。通過使用具有不同的力關(guān)于距離的曲線(例如，力曲線)的不同磁結(jié)構(gòu)，可產(chǎn)生復(fù)雜機械3900 的不同功能。例如，如果力曲線被編程為展現(xiàn)出擴展的正弦曲線函數(shù)，則在該曲線是準(zhǔn)確的范圍上，在重物3908上的力是線性的，模擬很長彈簧的作用。下面是關(guān)于包含相關(guān)磁技術(shù)的器件的一些其它想法 使用多級無接觸連接器件的發(fā)動機或馬達，用于減小或消除振動。 無接觸離合器片，去除可磨損的摩擦片。生物應(yīng)用 使用無接觸連接能力用于機械元件和生物元件之間的對接以及用于兩個生物元件之間的對接。原因是，如果在生物組織例如皮膚上施加太多的壓力，它會阻止毛細(xì)管流入組織并會導(dǎo)致它在一小時內(nèi)死亡。這種現(xiàn)象(缺血壓力壞死)，使得機械元件和生物元件的交互-以及經(jīng)常是不想通過縫合或其它方法長久參與的兩個生物元件的交互-很困難。無接觸附連可作為強有力的工具來解決這個問題?？蛇m于用于機械到生物的附連的潛在應(yīng)用包括附連彌補術(shù)即在皮膚下面植入一個磁體、附連外部的微小的泵以及作為保持牙齒移植的方法、避免牙齒在TMJ中摩擦以及作為固定并對齊假牙的方法。為了從生物到生物的附連，應(yīng)用的想法包括將磁體植入在軟的上顎及為了避免睡眠窒息植在骨上，以及用于解決遺尿。相關(guān)磁性可以作為在胃上方的電子管的基礎(chǔ)，能夠克服灼燒感以解決胃酸倒流。 在患有慢性竇問題的人的竇中植入帶有無接觸連接的相關(guān)磁系統(tǒng)。然后可以拿著另一個相關(guān)磁體靠近臉頰以使竇擴張，幫助內(nèi)部液體流出。 關(guān)節(jié)替換(膝蓋、脊椎盤等)_使用無接觸附連，因此沒有磨損。從上面的描述，本領(lǐng)域技術(shù)人員會意識到本發(fā)明包括多級相關(guān)磁系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括(a)第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；(b)第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個互補的經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；(c)其中，第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)對齊，使得第一部分彼此位于對面，且第二部分彼此位于對面；及(d)其中，每個第一部分相比第二部分產(chǎn)生更高的峰值力，而每個第一部分相比第二部分具有更快的場消失速率，使得(I)當(dāng)?shù)谝缓偷诙嚓P(guān)磁結(jié)構(gòu)分開的距離等于過渡距離時，第一部分產(chǎn)生的磁力被第二部分產(chǎn)生的磁力抵消，(2)當(dāng)?shù)谝缓偷诙嚓P(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此相距的間距大于過渡距離時，第一部分產(chǎn)生的磁力比第二部分產(chǎn)生的磁力更強，及(3)當(dāng)?shù)谝缓偷诙嚓P(guān)磁結(jié)構(gòu)之間的間距大于過渡距離時，第一部分具有比第二部分產(chǎn)生的磁力更弱的磁力。在一個示例中，第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的多個經(jīng)編碼磁源包括第一場發(fā)射源并且第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的多個互補的經(jīng)編碼磁源包括第二場發(fā)射源，每個場發(fā)射源具有與期望的空間カ函數(shù)相關(guān)的位置和極性，該空間力函數(shù)與第一和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)在場域內(nèi)的相對對齊位置對應(yīng)，其中，空間カ函數(shù)與代碼一致，在此，該代碼對應(yīng)于第一場發(fā)射源的代碼模(modulo)及第ニ場發(fā)射源的互補代碼摸。該代碼定義峰值空間力，該峰值空間カ與第一場發(fā)射源的代碼模和第二場發(fā)射源的代碼模的實質(zhì)性對齊對應(yīng)，其中，該代碼還定義多個非峰值空間力，其與第一場發(fā)射源的代碼模和第二場發(fā)射源的代碼模的多個不同的未對齊對應(yīng)，其中，多個非峰值空間力具有最大的非峰值空間力，在此最大非峰值空間力小于峰值空間カ的一半。盡管已對本發(fā)明的多個實施例通過所附附圖進行了闡述并在前述詳細(xì)說明中進行了描述，但是應(yīng)該理解，本發(fā)明并非限于所掲示的實施例，而在不脫離所附權(quán)利要求所提出和限定的發(fā)明的情況下，能夠做出許多的重新布置、變型和替換。還應(yīng)注意，本文提及“本發(fā)明”或“發(fā)明”與示例性實施例相關(guān)，但是并不一定與所附權(quán)利要求所涵蓋的每個實施例 相關(guān)。
權(quán)利要求
1.一種多級相關(guān)磁系統(tǒng),其包括 第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分； 第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個互補的經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有ー個或多個磁源的第二部分； 其中，所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與所述第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)，從而所述第一部分位于彼此對面，且所述第二部分位于彼此對面；并且 其中，所述第一部分各自相比所述第二部分產(chǎn)生更高的峰值力，而所述第一部分各自相比所述第二部分具有更快的場消失速率，使得(I)當(dāng)所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)分開的距離等于過渡距離時，所述第一部分產(chǎn)生的磁力被所述第二部分產(chǎn)生的磁力抵消；(2)當(dāng)所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)具有的彼此間的間距小于所述過渡距離時，所述第一部分所產(chǎn)生的磁力強于所述第二部分所產(chǎn)生的磁力；并且(3)當(dāng)所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)之間的所述間距大于所述過渡距離時，所述第一部分所具有的磁力弱于所述第二部分所產(chǎn)生的磁力。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述第一部分產(chǎn)生吸引磁力并且所述第二部分產(chǎn)生排斥磁力，使得(I)當(dāng)所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)被分開的距離大于所述過渡距離時，所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此排斥；(2)當(dāng)所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)被分開的距離等于所述過渡距離時，所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此既不排斥也不吸引；并且(3)當(dāng)所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)被分開的距離小于所述過渡距離時，所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此吸引。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，當(dāng)所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)被分開的距離小于所述過渡距離時，所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)快動在一起，于是，如果所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)中的一個相對于另ー個轉(zhuǎn)動，則所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此排斥。
4.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述第一部分產(chǎn)生排斥磁力并且所述第二部分產(chǎn)生吸引磁力，使得(I)當(dāng)所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)被分開的距離大于所述過渡距離時，所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此吸引；(2)當(dāng)所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)被分開的距離等于所述過渡距離時，所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此既不排斥也不吸引；并且(3)當(dāng)所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)被分開的距離小于所述過渡距離時，所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此排斥。
5.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，還包括ー個或多個移動約束結(jié)構(gòu)，其將所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)附著到所述第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，從而所述ー個或多個移動約束結(jié)構(gòu)只允許所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)朝向或遠(yuǎn)離彼此移動，同時確保所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)相互平行。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，還包括間隔件，其附著到所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)或者所述第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，以防止所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)完全接觸所述第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，通過將表示所述經(jīng)編碼磁源的磁元壓印在第一現(xiàn)有磁體上來產(chǎn)生所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，并且通過將表示所述經(jīng)編碼磁源的磁元壓印在第二現(xiàn)有磁體上來產(chǎn)生所述第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)。
8.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中， 所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)包括所述第一部分、所述第二部分、以及具有多個經(jīng)編碼磁源的第三部分； 所述第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)包括所述第一部分、所述第二部分、以及具有多個經(jīng)編碼磁源的第三部分；并且， 其中，所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與所述第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)，從而所述第一部分位于彼此對面，所述第二部分位于彼此対面，且所述第三部分位于彼此対面。
9.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述第一相關(guān)磁系統(tǒng)的所述第二部分包括多個經(jīng)編碼磁源，并且所述第二相關(guān)磁系統(tǒng)的所述第二部分包括多個互補的經(jīng)編碼磁源。
10.根據(jù)權(quán)利要求I所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述多個經(jīng)編碼磁源包括第一場發(fā)射源，并且所述多個互補的經(jīng)編碼磁源包括第二場發(fā)射源，每個場發(fā)射源具有與期望的空間カ函數(shù)有關(guān)的極性與位置，所述期望的空間カ函數(shù)對應(yīng)于場域內(nèi)所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的相對對準(zhǔn)，其中，所述空間力函數(shù)與代碼一致，其中，所述代碼對應(yīng)于所述第一場發(fā)射源的代碼模以及所述第二場發(fā)射源的互補代碼摸。
11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述代碼定義峰值空間力，所述峰值空間カ對應(yīng)于所述第一場發(fā)射源的所述代碼模與所述第二發(fā)射源的所述互補代碼模的基本對準(zhǔn)，其中，所述代碼還定義多個非峰值空間力，所述非峰值空間カ對應(yīng)于所述第一場發(fā)射源的所述代碼模與所述第二發(fā)射源的所述互補代碼模的多個不同的未對準(zhǔn)，其中，所述多個非峰值空間力具有最大非峰值空間力，其中，所述最大非峰值空間力小于所述峰值空間カ的一半。
12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，根據(jù)至少一個相關(guān)函數(shù)確定所述場發(fā)射源中的每ー個的所述位置和所述極性。
13.根據(jù)權(quán)利要求12所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述至少一個相關(guān)函數(shù)與所述代碼一致。
14.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述代碼是偽隨機碼、確定性碼、或者設(shè)計碼中的ー個。
15.根據(jù)權(quán)利要求13所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述代碼是ー維碼、ニ維碼、三圍碼、或者四維碼中的ー個。
16.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述場發(fā)射源中的每ー個均具有根據(jù)所述期望的空間カ函數(shù)確定的對應(yīng)的場發(fā)射幅度和向量方向，其中，所述第一與第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)之間的間距以及所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)的相對對準(zhǔn)產(chǎn)生與所述期望的空間力函數(shù)一致的空間力。
17.根據(jù)權(quán)利要求16所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述空間力包括吸引空間カ和排斥空間カ中的至少ー個。
18.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述場域?qū)?yīng)于與第二磁場發(fā)射相互作用的第一磁場發(fā)射，所述第一磁場發(fā)射來自于所述第一場發(fā)射結(jié)構(gòu)的所述場發(fā)射源，所述第二磁場發(fā)射來自于所述第二磁場發(fā)射結(jié)構(gòu)的所述第二場發(fā)射源。
19.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，所述場發(fā)射源的所述極性包括北-南極或正-負(fù)極中的至少ー個。
20.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，至少ー個所述場發(fā)射源包括磁場發(fā)射源或者電場發(fā)射源。
21.根據(jù)權(quán)利要求10所述的多級相關(guān)磁系統(tǒng)，其中，至少ー個所述場發(fā)射源包括永久磁體、電磁體、駐極體、磁化鐵磁材料、部分的磁化鐵磁材料、軟磁材料、或者超導(dǎo)磁材料
22.ー種裝置，其包括 第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分； 第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個互補的經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有ー個或多個磁源的第二部分； 所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與所述第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)，從而所述第一部分位于彼此対面，且所述第二部分位于彼此對面； 間隔件，其用于防止所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)完全接觸所述第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)；并且 所述間隔件的大小使得如果所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此連接，隨后如果カ施加給所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)或第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，則這使得所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)相互排斥。
23.根據(jù)權(quán)利要求22所述的裝置，其中 所述第一部分中的每ー個相比所述第二部分產(chǎn)生更高的峰值力，而所述第一部分中的每ー個相比所述第二部分具有更快的場消失速率，使得(I)當(dāng)所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)分開的距離等于過渡距離時，所述第一部分所產(chǎn)生的磁力與所述第二部分所產(chǎn)生的磁力抵消；(2)當(dāng)所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)所具有的彼此相距的間距小于所述過渡距離吋，所述第一部分所產(chǎn)生的磁力強于所述第二部分所產(chǎn)生的磁力；并且(3)當(dāng)所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)之間的所述間距大于所述過渡距離時，所述第一部分所具有的磁力弱于所述第二部分所產(chǎn)生的磁力； 所述第一部分產(chǎn)生吸引磁力并且所述第二部分產(chǎn)生排斥磁力，使得(I)當(dāng)所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)被分開的距離大于所述過渡距離時，所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此排斥；(2)當(dāng)所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)被分開的距離等于所述過渡距離時，所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此既不排斥也不吸引；并且(3)當(dāng)所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)被分開的距離小于所述過渡距離時，所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)彼此吸引。
24.ー種使用多級相關(guān)磁系統(tǒng)的方法，所述方法包括步驟 提供所述多級相關(guān)磁系統(tǒng)，所述多級相關(guān)磁系統(tǒng)具有 -第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分； -第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)，其包括具有多個互補的經(jīng)編碼磁源的第一部分以及具有一個或多個磁源的第二部分；將所述第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)與所述第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)對準(zhǔn)，從而所述第一部分位于彼此對面，且所述第二部分位于彼此對面；并且 其中，所述第一部分中的每ー個相比所述第二部分產(chǎn)生更高的峰值力，而所述第一部分中的每ー個相比所述第二部分具有更快的場消失速率，使得(I)當(dāng)所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)分開的距離等于過渡距離時，所述第一部分所產(chǎn)生的磁力與所述第二部分所產(chǎn)生 的磁力抵消；(2)當(dāng)所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)所具有的彼此相距的間距小于所述過渡距 離時，所述第一部分所產(chǎn)生的磁力強于所述第二部分所產(chǎn)生的磁力；并且(3)當(dāng)所述第一與第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)之間的所述間距大于所述過渡距離時，所述第一部分所具有的磁力弱于所述第二部分所產(chǎn)生的磁力。
全文摘要
本發(fā)明記載了一種包括第一相關(guān)磁結(jié)構(gòu)(1002a)和第二相關(guān)磁結(jié)構(gòu)(1002b)的多級相關(guān)磁系統(tǒng)(1000)以及使用該多級相關(guān)磁系統(tǒng)的方法。本文中還描述了可集成一個或多個所述多級相關(guān)磁系統(tǒng)的各種裝置，包括瞬時快動開關(guān)、緩沖裝置、以及爆炸玩具。
文檔編號F16C39/06GK102667974SQ201080043175
公開日2012年9月12日 申請日期2010年9月18日 優(yōu)先權(quán)日2009年9月22日
發(fā)明者戴維·P·馬查多 申請人:相關(guān)磁學(xué)研究公司