專利名稱：高強(qiáng)度徑向場磁致動器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及磁學(xué)領(lǐng)域，并且特別地涉及利用作用于閥門元件上的 徑向磁場和導(dǎo)電線圈的直接驅(qū)動磁致動器。
背景技術(shù)：
致動器常規(guī)地是機(jī)械技術(shù)。大多數(shù)致動器包括閥門、彈簧，以及 移動閥門的繞軸旋轉(zhuǎn)元件。機(jī)械致動器的一個(gè)問題在于機(jī)械致動器的 部件具有磨損的傾向。當(dāng)彈簧變得較少彈性以及繞軸旋轉(zhuǎn)關(guān)節(jié)磨損 時(shí)，閥門停止以有效的方式工作。具有較少移動部件的致動器將易于 比常規(guī)機(jī)械致動器經(jīng)久耐用。目前，已產(chǎn)生對非常小的致動器的需求。例如，通過基本元件例 如慣性測量單元、傳感器和電源的小型化方面的快速進(jìn)步，已研發(fā)出微飛行器(MAV)。這些MAV被設(shè)計(jì)成只有15厘米那么小。這么 小的尺寸下的機(jī)械致動器非常不實(shí)用且不可靠。因此，在行業(yè)中存在對解決前述缺乏和不足的至今為止還未滿足 的需求。發(fā)明內(nèi)容本發(fā)明的實(shí)施方案提供一種用于提供磁致動器的系統(tǒng)及方法。 簡要地描述，在體系結(jié)構(gòu)上，除了還有其他方面之外可以如下實(shí) 施系統(tǒng)的一種實(shí)施方案。磁致動器系統(tǒng)提供至少一組兩個(gè)磁體，至少 一個(gè)磁體具有外磁體部分、中間磁體部分和外磁體部分。外磁體部分 具有至少部分指向軸向的磁化。中間磁體部分具有與外磁體部分的磁 化基本上垂直的磁化。內(nèi)磁體部分具有指向與外磁體部分的磁化基本 上反平行的磁化。裝置也包括布置成至少部分在兩個(gè)磁體之間的至少一個(gè)導(dǎo)電線圏。至少一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象布置成至少部分在兩個(gè)磁體 之間。棒與基本可導(dǎo)磁對象構(gòu)成整體并從中延伸。本發(fā)明也可以看作提供一種用磁力移動致動器的方法。在這點(diǎn) 上，除了還有其他方面之外，這種方法的一種實(shí)施方案可以寬泛地概括為以下步驟緊靠地裝配至少一組兩個(gè)磁體，磁體的至少一個(gè)包 括具有至少部分指向軸向的磁化的外磁體部分；具有與外磁體部分 的磁化基本垂直的磁化的中間磁體部分；以及具有指向與外磁體部分 的磁化基本反平行的磁化的內(nèi)磁體部分；將至少一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象 布置成至少部分在這組兩個(gè)磁體之間；將至少一個(gè)導(dǎo)電線圏布置成至 少部分在這組兩個(gè)磁體之間；以及在導(dǎo)電線圏中在第一方向上產(chǎn)生電 流，其用磁力將基本可導(dǎo)磁對象推向這組兩個(gè)磁體的第一磁體?；谙旅娴母綀D和詳細(xì)說明書的考查，本發(fā)明的其他系統(tǒng)、方法 及優(yōu)點(diǎn)將對于本領(lǐng)域技術(shù)人員變得明白。應(yīng)當(dāng)認(rèn)為所有這種另外的系 統(tǒng)、方法、特征及優(yōu)點(diǎn)都包含于本說明書內(nèi)，本發(fā)明的范圍內(nèi)，并且 受附加權(quán)利要求的保護(hù)。


參考下面的附圖可以更好地理解發(fā)明的許多方面。附圖中的部件 不一定是按比例的，而是布置了重點(diǎn)以清楚地說明本發(fā)明的原理。此 外，在附圖中，相似的參考數(shù)字貫穿幾個(gè)視圖指定相應(yīng)的部件。圖l是根據(jù)發(fā)明的第一示例實(shí)施方案的磁致動器的橫截面視圖。 圖2是根據(jù)發(fā)明的第一示例實(shí)施方案的圖1的磁致動器的透視圖。圖3是根據(jù)發(fā)明的第一示例實(shí)施方案的示范性的高強(qiáng)度徑向磁場 (HIRF)永久》茲體陣列的部分切除示意圖。圖4是根據(jù)發(fā)明的笫一示例實(shí)施方案的內(nèi)磁體的透視圖，其說明 由內(nèi)磁體的磁化建立的磁場線。圖5是根據(jù)發(fā)明的第一示例實(shí)施方案的中間磁體的透視圖，其說 明由中間磁體的磁化建立的磁場線。圖6是根據(jù)發(fā)明的第一示例實(shí)施方案的外磁體的透視圖，其說明 由外磁體的磁化建立的磁場線。圖7是說明根據(jù)發(fā)明的第一示例實(shí)施方案的圖1的永久磁體陣列 的徑向/水平磁場強(qiáng)度的圖表。圖8是說明根據(jù)發(fā)明的第一示例實(shí)施方案的在一個(gè)磁體陣列上方 且相交導(dǎo)電線圏的徑向磁場方向的箭頭圖。圖9A和圖9B是說明根據(jù)發(fā)明的第一示例實(shí)施方案的徑向磁場 方向的圖1的磁致動器的橫截面視圖。圖10是根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的磁致動器的橫截面視圖。圖11是根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的圖IO的磁致動器的透視圖。圖12A是根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的示范性的高強(qiáng)度徑向 磁場(HIRF)永久磁體的部分切除示意圖。圖12B是根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的另一個(gè)示范性高強(qiáng)度 徑向磁場(HIRF)永久磁體的橫截面?zhèn)纫晥D。圖13是根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的設(shè)置成由一組導(dǎo)體磁化 的單個(gè)磁體的一部分的橫截面視圖。圖14是說明根據(jù)第二示例實(shí)施方案的在一個(gè)磁體上方的徑向磁 場方向的箭頭圖。圖15是根據(jù)發(fā)明的第三示例實(shí)施方案的磁致動器的橫截面視圖。圖16是根據(jù)發(fā)明的第四示例實(shí)施方案的磁致動器的橫截面視圖。圖17是根據(jù)發(fā)明的第五示例實(shí)施方案的磁致動器的橫截面視圖。圖18是根據(jù)發(fā)明的第六示例實(shí)施方案的磁致動器的橫截面視圖。圖19是根據(jù)發(fā)明的第七示例實(shí)施方案的磁致動器的橫截面視圖。圖20顯示說明根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的圖IO的磁致動器 的可能實(shí)施的功能和操作的流程圖。圖21顯示說明根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的圖10的磁致動器 的可能裝配的功能和操作的流程圖。
具體實(shí)施方式
圖1是磁致動器10的第一示例實(shí)施方案的橫截面視圖，而圖2 是透視圖。提供至少一組兩個(gè)嵌套磁體陣列12，每個(gè)嵌套磁體陣列 12具有外磁體14，中間磁體16和內(nèi)磁體18。三個(gè)磁體14, 16, 18 的磁化由磁體14， 16， 18中所示的箭頭說明。外磁體14具有至少部 分指向軸向的磁化。中間磁體16具有與外磁體14的磁化基本上垂直 的磁化。內(nèi)磁體18具有指向與外磁體14的磁化基本上反平行的磁 化。比較兩個(gè)嵌套磁體陣列12中的磁體14， 16， 18的磁化，兩個(gè)外 磁體14的磁化是反平行的，兩個(gè)中間磁體16的磁化是平行的，并且 兩個(gè)內(nèi)磁體18的磁化是反平行的。磁致動器10也包括布置成至少部 分在兩個(gè)嵌套磁體陣列12之間的至少一個(gè)導(dǎo)電線圏20。至少一個(gè)基 本可導(dǎo)磁的對象22布置成至少部分在兩個(gè)嵌套磁體陣列12之間。棒 24與基本可導(dǎo)磁對象22構(gòu)成整體。棒24可以永久地或可松開地連 接到基本可導(dǎo)磁對象22,或者棒和基本可導(dǎo)磁對象可以是整塊單 元。在該實(shí)施方案中，棒24在兩個(gè)嵌套磁體陣列12和導(dǎo)電線圏20 的每個(gè)中軸向地延伸。特別地，磁體陣列22提供將棒24布置在其中 的通孔。因此，棒24能夠穿過磁體陣列22垂直地移動。參考回圖1,銅片28可以粘貼到磁體陣列12之一上，將磁體陣 列12與導(dǎo)電線圈20分隔。銅片28的功能之一是可以用作散熱片， 將來自導(dǎo)電線圏20的熱量消散。銅片28可以包含徑向分隔以避免用 作線圈20中的電流的導(dǎo)體從而改變磁場的動力學(xué)。如可以從圖2中看到，本發(fā)明的嵌套磁體陣列12設(shè)計(jì)成單件圓 柱形磁體14， 16, 18。但是，可以使用其他幾何三維形狀，包括具有正方形，六角形或八角形橫截面的那些形狀。同樣地，雖然預(yù)想單件磁體14， 16， 18，但是嵌套磁體陣列12可以包括多個(gè)磁體件，它 們共同形成圓柱形或其他可接受的三維形狀。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn) 識到，對于可接受的嵌套磁體陣列12的形狀存在大量的互換。圖3是符合本發(fā)明的一個(gè)嵌套磁體陣列12的示意圖。應(yīng)當(dāng)注 意，雖然圖1中所示的磁體陣列12需要環(huán)形的內(nèi)磁體18，但是圖3 的磁體陣列12顯示為實(shí)心圓柱元件。該圖解只是用于說明目的。在 一些實(shí)施方案中，例如在圖1中，應(yīng)當(dāng)明白，內(nèi)》茲體18是環(huán)形的以 允許棒24居于其中以及在磁體陣列12中垂直地移動。嵌套磁體陣列12包括兩個(gè)嵌套的環(huán)形磁體14， 16以及也可以是 環(huán)形的圓柱形內(nèi)磁體18，它們分別在圖3中所示的方向或在相反的 方向上磁化。外磁體14具有軸向地指向陣列底部外的磁化；中間磁 體16的磁化與外磁體14的磁化垂直并且指向向內(nèi)的徑向；并且內(nèi)磁 體18的磁化指向與外磁體14反平行，即指向陣列頂部外。內(nèi)和外磁 體14， 18彼此反平4亍并且可以在相反的方向上磁化，而中間磁體16 可以在任一個(gè)徑向上磁化，在兩種情況中都取決于軸向上要強(qiáng)化磁場 的一側(cè)。由嵌套磁體陣列12中的三個(gè)嵌套磁體14， 16， 18的每個(gè)創(chuàng)建的 磁場在圖4-6中顯示。圖4顯示由內(nèi)磁體18創(chuàng)建的磁場線的方向。內(nèi)磁體18的磁場在 內(nèi)磁體18內(nèi)部垂直指向上，并且如由矢量A， B和C所示從頂部到 底部在內(nèi)磁體18的外部周圍旋巻。圖5顯示中間磁體16的磁場。磁化在中間磁體16內(nèi)部徑向地指 向內(nèi)。矢量D和E表示中間磁體16外部的磁場的方向。外磁體14的磁場在圖6中說明。外磁體14的磁化垂直向下。磁 場的方向在圖6中由矢量F， G和H表示。將圖4-6中的三個(gè)》茲體14， 16， 18的磁場疊加將產(chǎn)生圖7和8 中所示的磁體陣列12的磁場。參考圖4-6，矢量A， D和F分別表 示在磁體陣列12上方的三個(gè)磁體14， 16， 18的磁場。這三個(gè)矢量在12中間磁體16上方都指向相同方向，因此磁場加在一起建立徑向地指 向外的高強(qiáng)度磁場。矢量B和G表示沿著磁體陣列12側(cè)面的磁場。 這兩個(gè)矢量指向相反的方向，所以彼此部分抵消。最后，矢量C， E 和H表示在磁體陣列12下方的各個(gè)磁體14， 16, 18的磁場。中間 磁體16的磁場E指向與另外兩個(gè)磁體14， 18的磁場C和H相反的 方向。因此，在該區(qū)域中存在磁場的部分抵消。結(jié)果，在磁體陣列 12下方存在非常弱的磁場。磁場的矢量相加增加磁體陣列12上方的徑向磁場，同時(shí)降低磁 體陣列12下方的徑向磁場。通過反轉(zhuǎn)中間磁體16的磁化，高強(qiáng)度磁 場可以從磁體陣列12的上方移動下方?？蛇x地，內(nèi)和外》茲體14， 18 兩者的磁化矢量可以反轉(zhuǎn)以控制大的徑向磁場的位置。該磁體配置的特殊優(yōu)點(diǎn)是磁場從遠(yuǎn)離導(dǎo)體的不使用空間移動到布 置導(dǎo)電線圈20的地方。這導(dǎo)致來自嵌套磁體14， 16， 18的總磁場的 高效使用。圖7顯示磁場的徑向(水平)分量的強(qiáng)度。應(yīng)當(dāng)注意，在 導(dǎo)電線圏20在磁體陣列12上方的地方，磁場是強(qiáng)的，而在磁體陣列 12下方相對不存在。磁體陣列12的另一個(gè)重要方面在于磁場在磁體14， 16， 18上方 徑向地延伸。圖8說明在導(dǎo)電線圏20區(qū)域中的在磁體陣列12上方的 磁場方向的箭頭圖。應(yīng)當(dāng)注意，磁場的大小由不同尺寸的箭頭表示， 其中較大尺寸的箭頭表示較大的磁場幅度。在本發(fā)明的一個(gè)磁體陣列 12的該示例實(shí)施方案中，磁場從穿過導(dǎo)電線圏20的內(nèi)磁場旋巻到外 磁體14中。如果第一磁場從內(nèi)磁體18向外旋巻到外磁體14，那么 第二磁場也應(yīng)當(dāng)徑向地指向外，即中間磁體16磁化徑向地向內(nèi)并且 在中間磁體16外部的其磁場向外。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，雖然前述實(shí)施方案參考在導(dǎo)電線圏 20下方的磁體陣列12描述高強(qiáng)度徑向磁場("HIRF，，)致動器，但 是可選地，磁體陣列12可以位于導(dǎo)電線圏20的任一側(cè)或上方。這里所描述的磁體14, 16, 18可以包括稀土磁體，例如NdFeB 或SmCo。因?yàn)榭紤]磁場疊加，陶瓷和AlNiCo磁體對于某些應(yīng)用可能不怎么合乎需要，因?yàn)樗鼈儾痪哂谢旧暇€性的響應(yīng)，例如與NdFeB相比。但是，因?yàn)樘沾纱朋w在它們的工作曲線的一部分上是 線性的，所以它們在發(fā)明的某些非關(guān)鍵實(shí)施方案例如玩具的致動器中 可能具有潛在用途。以本發(fā)明方式使用的例如圖3中所示的磁體陣列12的示例尺寸 可以如下內(nèi)磁體18具有半徑r產(chǎn)2mm和lmm的高度；中間磁體 16具有內(nèi)半徑-n,外半徑r尸iYH).83mm和lmm的高度；并且外磁 體14具有內(nèi)半徑=1*2，外半徑r3=r2+0.63mm和lmm的高度。在這 里，導(dǎo)電線圏的尺寸可以是內(nèi)半徑-n,外半徑-n+0.83mm和高度 t=0.5mm。應(yīng)當(dāng)注意，三個(gè)磁體14， 16， 18的通量面積優(yōu)選地是恒 定的(雖然不是必需的)，并且通量面積可以用以下方程描述Al=pi*r (頂部) (Eq.l)A2二2頭p^r^t (側(cè)部) (Eq.2 )A3=pi*(r32-r22)(頂部)(Eq.3 )其中A1=A2=A3 (Eq.4)此外，相對磁體陣列12之間的(垂直)間隔是Z-1.6mm，并且 導(dǎo)電線圏20的安培匝數(shù)是NI=100安培匝。應(yīng)當(dāng)明白，上述幾何和尺寸只是說明性的，并且應(yīng)當(dāng)預(yù)期到，本 發(fā)明覆蓋沒有在這里具體說明和描述的具有可選幾何的陣列、致動器 和致動系統(tǒng)的其他實(shí)施方案。例如，雖然如上所述的導(dǎo)電線圏20的 尺寸可能產(chǎn)生高的熱量水平，并且因此可能適合于空氣動力學(xué)應(yīng)用例 如高強(qiáng)制對流或者10%或更少的占空度，但是應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，可以基 于以下因素例如期望的推力(壓力)和加熱來選擇替換的線圈尺寸。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，符合本發(fā)明的陣列的內(nèi)磁體18可 以是環(huán)形或管狀元件即中空的，或者可選地是實(shí)心圓柱形元件(這將 影響棒的配置)。內(nèi)磁體18具有沿著其中心軸的孔口或孔洞的符合 發(fā)明的磁體陣列12可以或可以不固定到作為致動系統(tǒng)之一部分的另 一部件上?？梢圆贾么胖聞悠?0,使得嵌套磁體陣列12之間的距離等于嵌套磁體陣列12的外磁體14的半徑的大約兩倍和嵌套磁體陣列12的 外磁體14的半徑的六倍之間。更優(yōu)選地，可以布置磁致動器10,使 得嵌套磁體陣列12之間的距離大約是嵌套磁體陣列12的外磁體14 的半^f圣的四倍。圖9A顯示各個(gè)》茲體14, 16， 18的磁化對導(dǎo)電線圏20和基本可 導(dǎo)磁對象22的影響。圖9A顯示沒有電流經(jīng)過導(dǎo)電線圏20的》茲致動 器10。如所示的， 一個(gè)嵌套磁體陣列12在導(dǎo)電線圏20和基本可導(dǎo) 磁對象22的上部，而另一個(gè)嵌套磁體陣列12顯示為處于下部。上部 嵌套磁體陣列12關(guān)于在下部的嵌套磁體陣列12磁性相反。也就是， 上部嵌套磁體陣列12被布置，使得上部內(nèi)磁體18中的磁場的方向與 下部內(nèi)磁體18中的磁場反平行，并且上部外磁體14中的》茲場的方向 與下部外磁體14中的磁場反平行。結(jié)果，上部嵌套磁體陣列12和下 部嵌套磁體陣列12的軸向力彼此基本上抵消，同時(shí)嵌套磁體陣列12 的徑向力組合，從而放大。導(dǎo)電線圍20和基本可導(dǎo)磁對象22的任一 個(gè)都不受影響，因?yàn)槿我豁?xiàng)都不能徑向地移動。圖9B顯示外加流過導(dǎo)電線圏20的電流的與圖9A相同的布局。 如所示的，電流在導(dǎo)電線圏20的以圓圏標(biāo)記的部分流出紙面，而在 導(dǎo)電線圏20的以"X，，標(biāo)記的部分流入紙面。作為導(dǎo)電線圏20中的電 流的結(jié)果，提供了額外的磁力，在該例子中，其在導(dǎo)電線圏20和基 本可導(dǎo)磁對象22上導(dǎo)致向下力。因?yàn)閷?dǎo)電線圏20基本上沒有提供在 軸向上移動的空間，所以導(dǎo)電線圏20對外加力基本上無動于衷。但 是，基本可導(dǎo)磁對象22向下移動，并且基本可導(dǎo)磁對象22所整體附 著的棒24也一樣。本發(fā)明所預(yù)想的一個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域是汽車領(lǐng)域。磁致動器10可以用 來提供完全電子控制的進(jìn)氣/排氣閥起動系統(tǒng)。簡單提供電流到導(dǎo)電 線圏20可以起動連接到棒24的閥門。完全電子控制的進(jìn)氣/排氣閥 起動系統(tǒng)完全取消凸輪軸，因此(1)消除因常規(guī)凸輪軸造型而對發(fā) 動機(jī)設(shè)置的封裝限制，以及(2)允許跨越整個(gè)發(fā)動機(jī)轉(zhuǎn)速和負(fù)荷范 圍的氣體交換過程的優(yōu)化。發(fā)動機(jī)中的進(jìn)氣和排氣閥的電子起動提供在機(jī)車的排放、總效率和性能上的更大控制。圖10是根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的一套磁致動器110的橫 截面視圖，而圖11是其透視圖。提供了至少一組兩個(gè)磁體112，每 個(gè)磁體112具有外磁體部分114、中間磁體部分116和外磁體部分 118。磁體部分114, 116， 118中所示的箭頭說明三個(gè)磁體部分 114， 116， 118的磁化。外磁體部分114具有至少部分指向軸向的磁 化。中間磁體部分116具有與外磁體部分114的磁化基本上垂直的磁 化。內(nèi)磁體部分118具有指向與外磁體部分114的磁化基本上反平行 的磁化。比較兩個(gè)磁體112中的磁體部分114， 116， 118的磁化，兩 個(gè)外磁體部分114的磁化是反平行的，兩個(gè)中間磁體部分116的磁化 是平行的，并且兩個(gè)內(nèi)磁體部分118的磁化是反平行的。這套磁致動 器110也包括布置成至少部分在兩個(gè)磁體112之間的至少一個(gè)導(dǎo)電線 圏120。至少一個(gè)基本可導(dǎo)磁的對象122布置成至少部分在兩個(gè)磁體 112之間。棒124與基本可導(dǎo)磁對象122構(gòu)成整體。棒124可以永久 地或可松開地連接到基本可導(dǎo)磁對象122，或者棒124和基本可導(dǎo)磁 對象122可以是整塊單元。在該實(shí)施方案中，棒124在兩個(gè)磁體112 和導(dǎo)電線圏120的每個(gè)中軸向地延伸。特別地，磁體122提供將棒 124布置在其中的通孔。因此，棒124能夠穿過磁體122垂直地移動。如可以從圖11中看到，本發(fā)明的磁體112 i殳計(jì)成單件圓柱形磁 體。但是，可以使用其他幾何三維形狀，包括具有正方形，六角形或 八角形橫截面的那些形狀。同樣地，雖然在該示例實(shí)施方案中預(yù)想單 件磁體112，但是磁體112可以包括多個(gè)磁體件，它們共同形成圓柱 形或其他可接受的三維形狀。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，對于可接 受的磁體112的形狀及其件數(shù)存在大量的互換。圖12A是根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的示例高強(qiáng)度徑向磁場 (HIRF)永久磁體的部分剖面示意圖。圖12B是根據(jù)發(fā)明的第二示 例實(shí)施方案的另一個(gè)示例高強(qiáng)度徑向磁場(HIRF)永久磁體的橫截 面?zhèn)纫晥D。應(yīng)當(dāng)注意，圖12A和圖12B的磁體112顯示為實(shí)心元件，雖然圖10中所示的磁致動器110需要環(huán)形磁體112。圖12A和 12B的說明只是用于說明的目的，并且如果需要的話，任一個(gè)磁體 112都可以做成環(huán)形，而不會脫離發(fā)明的范圍。在一些實(shí)施方案例如 圖10的實(shí)施方案中，應(yīng)當(dāng)明白，磁體112是環(huán)形的以允許棒124居 于其中以及在磁體112中垂直地移動。磁體112可以是盤狀的，如圖 12A中所示，或者它可以徑向切角的(radially canted)，如圖12B 中所示。針對圖12A和圖12B中所示的任一種磁體112的設(shè)計(jì)，導(dǎo) 電線圈120應(yīng)當(dāng)相對于磁體112的軸線而布置以構(gòu)成磁致動器110。 而且，關(guān)于圖12B的切角的磁體112，不管磁體112傾向?qū)щ娋€圏 120還是傾離導(dǎo)電線圏120,磁致動器110都將工作。磁體112可以是或可以不是環(huán)形的，并且可以分別在圖12A中 所示的方向上或在相反的方向上磁化。外磁體部分114具有軸向地指 向陣列底部外的磁化；中間磁體部分116的磁化與外磁體部分114的 磁化垂直并且指向向內(nèi)的徑向；并且內(nèi)磁體部分118的磁化指向與外 磁體部分114反平行，即指向陣列頂部外。內(nèi)和外》茲體部分114， 118彼此反平行并且可以在相反的方向上磁化，而中間磁體部分116 可以在任一個(gè)徑向上磁化，在兩種情況中都取決于軸向上要強(qiáng)化磁場 的一側(cè)。根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案，磁體112可以是具有在多個(gè)方向 上工作的磁場的單個(gè)磁體。期望的磁化場分布可以通過幾種已知的磁 化固定類型來獲得。因?yàn)橛谰么朋w材料必需被驅(qū)動至超過其大約 IT ~ 1.5T飽和值的典型3-4倍，所以可能要求3T ~ 6T的磁場峰值。 現(xiàn)今可獲得的三種基本類型的磁化器是電磁鐵磁化器、半周期磁化器 和電容性放電磁化器。電磁鐵磁化器可以提供長脈沖，并且主要用于 磁化鋁鎳鈷和鐵氧體。半周期磁化器基于線致動，并且需要高電流固 定設(shè)備。半周期磁化器可以提供一個(gè)，兩個(gè)或三個(gè)半周期電流脈沖， 并且主要用于鐵氧體磁體。電容性放電磁化器可以提供用于稀土永久 磁體的非常高的電流。期望的磁場模式由圖12A中所示的三個(gè)組成磁體部分的磁化指示。為了將對應(yīng)于三個(gè)組成磁體部分114, 116和118的期望磁場印 記到單個(gè)磁體112上需要獨(dú)特的導(dǎo)體線圏140布局。 一個(gè)這種布局在 圖13中顯示。圖13是根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的設(shè)置成由一組 導(dǎo)體140磁化的單個(gè)磁體112的一部分的橫截面視圖。對于所示的幾 何排列、各磁體112和線圏140軸142,應(yīng)當(dāng)基于最終件的期望尺 寸，根據(jù)期望的最終磁場和所示的比例調(diào)整電流(其中緊挨每個(gè)線圏 140提供^x，并且5x是五倍乘數(shù)，正乘數(shù)表示進(jìn)入紙面的電流，而 負(fù)乘數(shù)表示從紙面出來的電流)。對于所示形狀下的5mm厚的件， 電流比例的乘數(shù)應(yīng)當(dāng)是8000,即將需要±40,000安培-匝的峰值電流-匝。當(dāng)磁體112的相對形狀或其各個(gè)磁場改變時(shí)，可以在本發(fā)明的范 圍內(nèi)使用其他導(dǎo)體線圏140位置和比例。磁場有限元軟件包可用來幫 助設(shè)計(jì)者選擇導(dǎo)體線圏140位置和電流-匝值。磁場有限元計(jì)算的結(jié)果在圖14中顯示。圖14說明在磁體112上 方的磁場方向的箭頭圖。應(yīng)當(dāng)注意，磁場的大小由不同尺寸的箭頭表 示，其中較大尺寸的箭頭表示較大的磁場幅度。與關(guān)于第一示例實(shí)施 方案的圖8的說明類似，磁通量線在磁體112上方顯示。應(yīng)當(dāng)注意， 在比較實(shí)施方案時(shí)，可以使用單個(gè)磁體112、多個(gè)圓柱形磁體或不同 形狀的多個(gè)磁體來建立這種類似的磁場方向。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn) 識到使用多種形狀或大小的多個(gè)磁體建立類似的磁場方向的許多方 法。產(chǎn)生與所公開方向相似的磁場方向的所有預(yù)期的磁體配置^L認(rèn)為 處于發(fā)明的范圍內(nèi)。幾個(gè)有用的磁性材料，例如NdFeB,被發(fā)現(xiàn)基本上是各向異性 的。各向異性意味著材料在不同方向上具有不同的磁性能。為了增加 存儲的磁場，以及為了適應(yīng)材料的這種特性，可以在磁化發(fā)生之前根 據(jù)期望的磁化模式在磁化夾具中將材料預(yù)校直。在已按所示方式磁化 永久磁體材料之后，可以根據(jù)應(yīng)用，單獨(dú)地或具有氣隙而成對地使用 單件磁體或者可以它們堆疊在一起。圖1中所示的發(fā)明的第一示例實(shí)施方案和圖10中所示的發(fā)明的 第二示例實(shí)施方案之間的一個(gè)不同在于第 一示例實(shí)施方案講授嵌套磁18體陣列12，而第二示例實(shí)施方案講授單件磁體112。同樣地，本領(lǐng)域 技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識到，存在使用在兩個(gè)示例實(shí)施方案中講授的技術(shù)的 組合嵌套兩個(gè)磁體的發(fā)明的其他實(shí)施方案，并且那些實(shí)施方案被認(rèn)為 處于本發(fā)明的范圍內(nèi)。圖15是磁致動器210的第三示例實(shí)施方案的橫截面視圖。提供 了至少一組兩個(gè)磁體212，每個(gè)磁體212具有外磁體部分214、中間 磁體部分216,以及內(nèi)磁體部分218。磁體部分214， 216， 218中所 示的箭頭說明三個(gè)磁體部分214， 216， 218的磁化。外磁體部分214 具有至少部分指向軸向的磁化。中間磁體部分216具有與外磁體部分 214的磁化基本上垂直的磁化。內(nèi)磁體部分218具有指向與外磁體部 分214的磁化基本上反平行的磁化。比較兩個(gè)磁體212中的磁體部分 214， 216， 218的磁化，兩個(gè)外磁體部分214的/P茲化是反平行的，兩 個(gè)中間磁體部分216的》茲化是平行的，并且兩個(gè)內(nèi)磁體部分218的》茲 化是反平行的。磁致動器210也包括布置成至少部分在兩個(gè)磁體212 之間的至少一個(gè)導(dǎo)電線圏220。至少一個(gè)基本可導(dǎo)磁的對象222布置 成至少部分在兩個(gè)磁體212之間，并且在該第三示例實(shí)施方案中，至 少部分在徑向上在至少一個(gè)導(dǎo)電線圏220中。棒224與基本可導(dǎo)磁對 象222構(gòu)成整體，并且在兩個(gè)磁體212和導(dǎo)電線圏220的每個(gè)中軸向 地延伸。特別地，磁體212提供將棒224布置在其中的通孔。因此， 棒224能夠穿過磁體212垂直地移動?？蓪?dǎo)磁護(hù)鐵226連接到磁體組212的外磁體部分214的每個(gè)并且 在每個(gè)之間延伸?？蓪?dǎo)磁護(hù)鐵226用來匯聚磁場的路徑并且可以與這 里所描述的發(fā)明的任何實(shí)施方案一起用于該目的。在其他實(shí)施方案 中，可導(dǎo)磁護(hù)鐵226可以更有用地布置在磁體212的其他位置之間。電流可以在導(dǎo)電線圏220上分布，其中至少一個(gè)磁體212的磁場 可以基本上垂直于導(dǎo)電線圏220中的電流。棒224可以是基本上不可 導(dǎo)磁的。如果棒224是可導(dǎo)磁的，磁致動器210將工作，但是棒224 則可能干擾磁化，結(jié)果導(dǎo)致磁致動器210較無效率地工作。圖16是磁致動器310的第四示例實(shí)施方案的橫截面視圖。磁致動器310包括兩組雙磁體312。每個(gè)磁體312具有外磁體部分314、 中間磁體部分316，以及內(nèi)磁體部分318。磁體部分314， 316， 318 中所示的箭頭說明三個(gè)磁體部分314， 316， 318的磁化。外磁體部分 314具有至少部分指向軸向的磁化。中間磁體部分316具有與外磁體 部分314的磁化基本上垂直的磁化。內(nèi)磁體部分318具有指向與外磁 體部分314的磁化基本上反平行的磁化。比較每組的兩個(gè)磁體312中 的磁體部分314， 316， 318的磁化，兩個(gè)外磁體部分314的磁化是反 平行的，兩個(gè)中間磁體部分316的磁化是平行的，并且兩個(gè)內(nèi)磁體部 分318的磁化是反平4亍的。兩組雙》茲體312軸向?qū)?zhǔn)且彼此鄰接。比 較每組的鄰接磁體312中的磁體部分314， 316， 318的磁化，兩個(gè)外 磁體部分314的磁化是反平行的，兩個(gè)中間磁體部分316的磁化是平 行的，并且兩個(gè)內(nèi)》茲體部分318的磁化是反平行的。磁致動器310也 包括兩個(gè)導(dǎo)電線圏320。 一個(gè)導(dǎo)電線圍320布置成至少部分在兩組磁 體312的每個(gè)中。 一個(gè)基本可導(dǎo)磁的對象322布置成至少部分在兩組 雙磁體312的每個(gè)之間。棒324與基本可導(dǎo)萬茲對象322構(gòu)成整體，并 且在雙磁體組312和導(dǎo)電線圏320的每個(gè)中軸向地延伸。特別地，磁 體312提供將棒324布置在其中的通孔。因此，棒324能夠穿過磁體 312垂直地移動。如圖16中所示，如果兩個(gè)基本可導(dǎo)磁對象322都連接到一個(gè)棒 324，那么將兩組磁體312鄰接對于增加施加到棒324上的力而不增 加獨(dú)個(gè)磁體312的強(qiáng)度會是有用的?？蛇x地，將磁體312鄰接的布局 可以用來影響相同區(qū)域中的兩個(gè)不同棒324，雖然影響兩個(gè)棒324將 必然需要沿著這組雙磁體312之間的空間的外圍布置至少 一 個(gè)基本可 導(dǎo)磁對象322，在這里進(jìn)一步討論這種布局。圖16中所示的獨(dú)特鄰 接磁體312將反平行磁力施加在內(nèi)磁體部分318和外磁體部分314 上，基本上抵消了來自那些磁體部分314， 318的磁力而僅留下來自 中間磁體部分316的組合徑向磁力?？蛇x地，僅具有徑向磁力的單個(gè) 磁體可以用來代替獨(dú)特鄰接磁體312。圖17是磁致動器410的第五示例實(shí)施方案的橫截面視圖。提供了一組兩個(gè)嵌套磁體412，每個(gè)磁體412具有外磁體部分414、中間 磁體部分416，以及內(nèi)磁體部分418。磁體414， 416， 418中所示的 箭頭說明三個(gè)磁體414， 416, 418的磁化。外磁體部分414具有至少 部分指向軸向的磁化。中間磁體部分416具有與外磁體部分414的磁 化基本上垂直的磁化。內(nèi)磁體部分418具有指向與外磁體部分414的 磁化基本上反平行的磁化。比較兩個(gè)嵌套磁體412中的磁體414， 416， 418的磁化，兩個(gè)外磁體部分414的磁化是反平行的，兩個(gè)中 間磁體部分416的磁化是平4亍的，并且兩個(gè)內(nèi)磁體部分418的磁化是 反平行的。第三磁體430安裝在兩個(gè)嵌套磁體412之間。第三磁體 430具有與中間磁體部分416的磁化基本上平行的單一磁化。磁致動 器410也包括兩個(gè)導(dǎo)電線圏420， 一個(gè)導(dǎo)電線圏420布置成至少部分 在第三磁體430和這兩個(gè)嵌套磁體412的每個(gè)之間。提供了兩個(gè)基本 可導(dǎo)磁對象422， 一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象422布置成至少部分在第三磁 體430和這兩個(gè)嵌套磁體412的每個(gè)之間。棒424與基本可導(dǎo)磁對象 422構(gòu)成整體，并且在兩個(gè)嵌套磁體412、第三》茲體430以及導(dǎo)電線 圏420的每個(gè)中軸向地延伸。特別地，磁體412提供將棒424布置在 其中的通孔。因此，棒424能夠穿過》茲體412垂直地移動。圖16和圖17基本上是等效的。圖17中的第三磁體430在磁致 動器410中具有與兩個(gè)鄰接磁體312在圖16的磁致動器310的中央 處所具有的相同效果。由圖16的磁致動器310的中央處的兩個(gè)鄰接 磁體312產(chǎn)生的合力等效于由圖17的磁致動器410的第三磁體430 產(chǎn)生的力。圖18是磁致動器510的第六示例實(shí)施方案的橫截面視圖。提供 了至少一組兩個(gè)磁體212，每個(gè)嵌套磁體陣列512具有外磁體部分 514、中間磁體部分516，以及內(nèi)磁體部分518。磁體部分514, 516, 518中所示的箭頭i兌明三個(gè)磁體部分514， 516， 518的磁化。 外》茲體部分514具有至少部分指向軸向的磁化。中間磁體部分516具 有與外》茲體部分514的磁化基本上垂直的磁化。內(nèi)磁體部分518具有 指向與外磁體部分514的磁化基本上反平行的磁化。比較兩個(gè)磁體512中的磁體部分514， 516， 518的磁化，兩個(gè)外磁體部分514的磁 化是反平行的，兩個(gè)中間磁體部分516的磁化是平行的，并且兩個(gè)內(nèi) 磁體部分518的磁化是反平行的。磁致動器510也包括布置成至少部 分在兩個(gè)磁體512之間的至少一個(gè)導(dǎo)電線圏520。至少一個(gè)基本可導(dǎo) 磁的對象522布置成至少部分在兩個(gè)磁體512之間，并且徑向上在導(dǎo) 電線圏520的外面。棒524與基本可導(dǎo)磁對象522構(gòu)成整體，并且沿 著兩個(gè)磁體512軸向地延伸?？蓪?dǎo)磁護(hù)鐵526布置在磁體512的內(nèi)磁 體部分518之間。圖18中所示的磁致動器510的第六示例實(shí)施方案允許棒524布 置在磁體512的外面而不是穿透磁體512。本領(lǐng)域技術(shù)人員應(yīng)當(dāng)認(rèn)識 到，該實(shí)施方案可以針對不同的效用而與多種其他實(shí)施方案結(jié)合?？?以提供兩組鄰接的磁體512， 一組具有在磁體512外面的棒524，而 一組具有穿透磁體512的棒524。棒524可以封裝磁體512的中空圓 柱形，或者棒524可以簡單地粘貼到磁體512的僅一側(cè)上。圖19是磁致動器610的第七示例實(shí)施方案的橫截面視圖。磁致 動器610包括具有磁力的磁體612，磁力具有至少垂直分量和徑向分 量。導(dǎo)電線圏620與磁體612在軸向上對準(zhǔn)并且布置成緊靠磁體612 以增強(qiáng)以及/或者改變磁力。具有一定活動范圍的基本可導(dǎo)磁對象622 布置成足夠緊靠磁體612以借助由導(dǎo)電線圏620增強(qiáng)或改變的磁力而 移動。平衡器632布置成緊靠基本可導(dǎo)磁對象622以限制基本可導(dǎo)磁 對象622的活動范圍，由此基本可導(dǎo)磁對象622保持緊靠磁體612。 可導(dǎo)磁護(hù)4失626連接到磁體612的外磁體部分614并從中延伸。平衡器632可以是彈簧、磁體、彈性物體、剛性物體、重力或特 別地當(dāng)磁力或因缺乏磁力而促使基本可導(dǎo)磁對象622遠(yuǎn)離磁體612時(shí) 能夠約束基本可導(dǎo)磁對象622的任意其他元件或力。平衡器632將基 本可導(dǎo)磁對象622保持緊靠磁體612以及/或者能夠?qū)⒒究蓪?dǎo)磁對 象622推到緊靠磁體612的位置?？梢耘c第二示例實(shí)施方案的所述磁 體112相同地形成第七示例實(shí)施方案中的磁體612，或者可以另外地 設(shè)計(jì)它。雖然這里所公開的示例實(shí)施方案主要從事一個(gè)或多個(gè)磁體與線圏 和致動棒一起的使用，但是存在其他應(yīng)用使用這里所公開的磁體作為 致動器。例如，可以使用單個(gè)磁體和印刷在柔性膜上的線圏制造致動 器，并且至少部分在軸向上與磁體對準(zhǔn)(其中磁場是基本上徑向的以 及垂直于線圏)。當(dāng)電流流經(jīng)線圏時(shí)，力被施加到磁體和線圏之間， 這有助于使柔性膜彎曲。因流過線圏的電流導(dǎo)致的柔性膜的彎曲可以 像揚(yáng)聲器那樣產(chǎn)生聲音、扭曲鏡面、攪動/搖動流體、使用于拋光表 面的裝置振動。相反地，膜或線圏的外部位移可以產(chǎn)生例如可由麥克風(fēng)xc測和記錄的電壓。通過已知的印刷和刻蝕工藝，可以制造疊縮線圏(從線圏的初始平面向外的運(yùn)動)，其依賴于在磁體存在的情況下 流過線圏的電流的極性在任一方向上延伸。圖20的流程圖顯示根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的，圖10的磁 致動器110的可能實(shí)施的功能和操作。在這點(diǎn)上，每個(gè)方框表示包括 用于實(shí)施指定功能的一個(gè)或多個(gè)指令的模塊、部分或步驟。還應(yīng)當(dāng)注 意到，在某些可選實(shí)施中，在方框中表示的功能可能在圖20中所表 明的順序之外發(fā)生。例如，圖20中相繼顯示的兩個(gè)方框?qū)嶋H上可能 依賴于將在這里進(jìn)一步闡明的相關(guān)功能而基本同時(shí)地執(zhí)行，或者方框 可能有時(shí)候以相反的順序執(zhí)行。如圖20中所示，用于移動致動器的方法700包括緊靠地裝配至 少兩個(gè)磁體112 (方框702)。每個(gè)義茲體112包括具有至少部分指向 軸向的磁化的外磁體部分114。每個(gè)磁體112包括具有與外磁體部分 114的磁化基本垂直的磁化的中間磁體部分116。每個(gè)磁體112也包 括具有指向與外磁體部分U4的磁化基本反平行的磁化的內(nèi)磁體部分118。至少一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象122布置成至少部分在兩個(gè)磁體112 之間(方框704)。至少一個(gè)導(dǎo)電線圏120布置成至少部分在兩個(gè)磁 體112之間(方框706)。在導(dǎo)電線圏20中在第一方向上啟動電 流，其用磁力將基本可導(dǎo)磁對象122推向這組兩個(gè)磁體112的第一磁 體122 (方框708 )。圖21的流程圖顯示根據(jù)發(fā)明的第二示例實(shí)施方案的，圖10的磁致動器110的可能裝配的功能和操作。如圖21中所示，用于裝配致 動器的方法800可以包括共軸地、相隔預(yù)定距離地、緊靠地布置至少 兩個(gè)磁體112 (方才匡802)。兩個(gè)磁體112的至少一個(gè)被磁化(方框 804)，使得磁化的磁體112包括具有至少部分指向軸向的磁化的外 磁體部分114;具有與外磁體部分114的磁化基本垂直的磁化的中間 磁體部分116;以及具有指向與外磁體部分114的磁化基本反平行的 磁化的內(nèi)磁體部分118。至少一個(gè)導(dǎo)電線圈120布置成至少部分在兩 個(gè)磁體112之間(方框806 )。至少一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象122布置成 至少部分在兩個(gè)磁體112之間(方框808)。致動棒124與基本可導(dǎo) 磁對象122構(gòu)成整體并從中延伸。將磁體組112的至少一個(gè)磁體112磁化(方框804)可以包括將 多個(gè)導(dǎo)電線圏140布置成靠近磁體112，其中磁體112材料處于預(yù)對 準(zhǔn)狀態(tài)。然后，發(fā)起多個(gè)電流流過導(dǎo)電線圏140，從而磁化磁體112 材料。應(yīng)當(dāng)強(qiáng)調(diào)的是，本發(fā)明的上述實(shí)施方案只是可能的實(shí)施例，只是 為了發(fā)明原理的清晰理解而闡述?？梢詫Πl(fā)明的上述實(shí)施方案進(jìn)行許 多變化和修改，而基本上不背離發(fā)明的本質(zhì)和原理。所有這種修改和 變化被認(rèn)為在這里包含于本公開內(nèi)容和本發(fā)明的范圍內(nèi)并且受下面的 權(quán)利要求保護(hù)。
權(quán)利要求
1.一種裝置，包括一組至少兩個(gè)磁體；兩個(gè)磁體的至少一個(gè)包括具有至少部分地指向軸向的磁化的外磁體部分；具有與外磁體部分的磁化基本垂直的磁化的中間磁體部分；以及具有指向與外磁體部分的磁化基本反平行的磁化的內(nèi)磁體部分；布置成至少部分地在兩個(gè)磁體之間的至少一個(gè)導(dǎo)電線圈；布置成至少部分地在兩個(gè)磁體之間的至少一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象；以及與基本可導(dǎo)磁對象構(gòu)成整體并從中延伸的致動棒。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括連接到每個(gè)磁體并在每個(gè)磁 體之間延伸的護(hù)鐵。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括分布在導(dǎo)電線圏上的電流， 其中磁體的至少一個(gè)的磁場與導(dǎo)電線圏中的電流基本垂直。
4. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，其中所述棒是基本上不可導(dǎo)磁的。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，還包括粘貼到磁體上的至少一個(gè)銅 片，銅片布置在一個(gè)磁體和一個(gè)導(dǎo)電線圏之間。
6. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，包括 兩組雙磁體，其中每一單組雙磁體包括布置成至少部分地在單組雙磁體中的一個(gè)導(dǎo)電線圏；以及布置成至少部分地在單組雙磁體之間并且至少部分地在徑向上在該一個(gè)導(dǎo)電線圏中的一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象；并且 其中所述棒與每個(gè)基本可導(dǎo)磁對象構(gòu)成整體，并且在每組雙磁體 和每個(gè)導(dǎo)電線圏中軸向地延伸。
7. 根據(jù)權(quán)利要求l的裝置，還包括具有與中間磁體部分的磁化基本平行的磁化的第三磁體，該第三 磁體軸線地布置在這組兩個(gè)磁體之間；其中該至少一個(gè)導(dǎo)電線圏還包括兩個(gè)導(dǎo)電線圏， 一個(gè)導(dǎo)電線圏布 置成至少部分地在這組兩個(gè)磁體中的每個(gè)磁體和第三磁體之間；其中該至少一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象還包括兩個(gè)基本可導(dǎo)磁對象，一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象布置成至少部分地在這組雙磁體中的每個(gè)磁體和第 三磁體之間。
8. 根據(jù)權(quán)利要求1的裝置，其中所述棒在這組雙磁體的每個(gè)和 導(dǎo)電線圏的每個(gè)中軸向地延伸。
9. 一種致動方法，所述方法包括步驟 緊靠地裝配至少一組兩個(gè)磁體，磁體包括具有至少部分地指向軸向的磁化的外磁體部分；具有與外磁體部分的磁化基本垂直的磁化的中間磁體部分；以及具有指向與外磁體部分的磁化基本反平行的磁化的內(nèi)磁體部分；將至少 一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象布置成至少部分地在這組兩個(gè)磁體之間；將至少一個(gè)導(dǎo)電線圏布置成至少部分地在這組兩個(gè)磁體之間；以及啟動在導(dǎo)電線圏中在第一方向上的電流，其用磁力將基本可導(dǎo)磁對象推向這組兩個(gè)磁體的第一磁體。
10. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，還包括將電流重新定向到與第一方 向相反的方向上，將基本可導(dǎo)磁對象推向這組兩個(gè)磁體的第二磁體。
11. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，還包括用粘貼到一個(gè)磁體上的導(dǎo)熱 片消散在導(dǎo)電線圏附近的熱量。
12. 根據(jù)權(quán)利要求9的方法，還包括通過插入連接磁體的護(hù)鐵而 匯聚磁體的磁化。
13. —種用于磁力移動致動器的系統(tǒng)，該系統(tǒng)包括 用于提供第一磁場的裝置，第一磁場至少具有第一垂直方向和第一徑向；與用于提供第一磁場的裝置靠近的用于提供第二磁場的裝置，第 二磁場具有與第一垂直方向相反的第二垂直方向以及與第一徑向協(xié)同 的第二徑向；用于致動的裝置，通過第一磁場和第二磁場被近似靜態(tài)平衡；以及用電學(xué)方法添加第三磁場的裝置， 一旦添加了第三磁場，該磁場 使用于致動的裝置失去平衡并且使用于致動的裝置移動。
14. 一種致動器，包括具有第一磁場的第一磁體，第一磁場至少具有第一軸向和第一徑向；具有第二磁場的第二磁體，第二磁體靠近第一磁體，并且第二磁 場具有第二軸向和第二徑向，其中第一軸向和第二軸向是對稱相反 的，并且第一徑向和第二徑向是協(xié)同的；布置成至少部分地在第一和第二磁體之間的導(dǎo)電線圏；以及布置在第一和第二磁體之間的基本可導(dǎo)磁對象。
15. 根據(jù)權(quán)利要求14的致動器，還包括連接到基本可導(dǎo)磁對象 的致動棒，其中該致動棒是基本不可導(dǎo)磁的。
16. —種致動裝置，包括 第一磁體，其包括具有至少部分地指向軸向的磁化的外磁體部分； 具有與外磁體部分的磁化基本垂直的徑向磁化的中間磁體部 分；以及具有指向與外磁體部分的磁化基本反平行的磁化的內(nèi)磁體部分。
17. 根據(jù)權(quán)利要求16的致動裝置，其中第一磁體是環(huán)形的。
18. 根據(jù)權(quán)利要求16的致動裝置，還包括 第二磁體，其包括具有至少部分地指向軸向的磁化的第二磁體的外磁體部分； 具有與外磁體部分的磁化基本垂直的徑向磁化的第二磁體的 中間磁體部分；具有指向與外磁體部分的磁化基本反平行的磁化的第二磁體 的內(nèi)磁體部分；以及布置在第一磁體和第二磁體之間的導(dǎo)電線圏，電流分布在導(dǎo)電線 圏的巻上，其中第一磁體的第一磁場與導(dǎo)電線圏中的電流基本垂直， 并且第二磁體的第二磁場與導(dǎo)電線圏中的電流基本垂直。
19. 根據(jù)權(quán)利要求16的致動裝置，還包括在導(dǎo)電線圏的巻上分 布有電流的導(dǎo)電線圏，其中第一磁體的磁場與線圏中的電流基本垂 直。
20. 根據(jù)權(quán)利要求19的致動裝置，還包括連接到第一磁體并從 中延伸的護(hù)鐵。
21. 根據(jù)權(quán)利要求16的致動裝置，其中第一磁體是切角的。
22. 根據(jù)權(quán)利要求16的致動裝置，還包括 與第一磁體軸向?qū)?zhǔn)并且布置成靠近第一磁體的導(dǎo)電線圈； 布置成足夠緊靠第一磁體具有一定移動范圍以通過磁力可移動的基本可導(dǎo)磁對象；以及被布置以限制基本可導(dǎo)磁對象的運(yùn)動范圍從而基本可導(dǎo)磁對象保 持緊靠磁體的平衡器。
23. 根據(jù)權(quán)利要求22的致動器，其中平衡器是第二磁體。
24. 根據(jù)權(quán)利要求22的致動器，還包括與基本可導(dǎo)磁對象構(gòu)成 整體的棒，并且其中平衡器是彈簧。
25. 根據(jù)權(quán)利要求16的致動器，還包括印刷在柔性膜上的線 圏，該線圏至少部分地與磁體對準(zhǔn)，從而當(dāng)電流流經(jīng)線圏時(shí)，柔性膜 將相對于磁體在軸向上移動。
26. —種致動器，包括具有第一磁場的第一磁體，第一磁場具有第一徑向； 具有第二磁場的第二磁體，第二磁體緊靠第一磁體，并且第二磁 場具有第二徑向，其中第一徑向和第二徑向是平行的；布置成至少部分地在第一和第二磁體之間的導(dǎo)電線圏；以及 布置在第一和第二磁體之間的基本可導(dǎo)磁對象。
27. —種構(gòu)成磁致動器的方法，該方法包括步驟 共軸地、相隔預(yù)定距離地布置至少兩個(gè)磁體； 磁化兩個(gè)磁體的至少一個(gè)，使得兩個(gè)磁體的該至少一個(gè)包括具有至少部分地指向軸向的磁化的外磁體部分； 具有與外磁體部分的磁化基本垂直的磁化的中間磁體部分；以及具有指向與外磁體部分的磁化基本反平行的磁化的內(nèi)磁體部分；將至少一個(gè)導(dǎo)電線圏布置成至少部分地在兩個(gè)磁體之間；以及 將至少一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象布置成至少部分地在兩個(gè)磁體之間， 致動棒與基本可導(dǎo)磁對象構(gòu)成整體并從中延伸。
28. 根據(jù)權(quán)利要求27的方法，其中磁化兩個(gè)磁體的至少一個(gè)的 步驟還包括將多個(gè)導(dǎo)電線圏布置成緊靠磁體，其中磁體的材料處于預(yù)對準(zhǔn)狀 態(tài)；以及通過導(dǎo)電線圏產(chǎn)生多個(gè)電流，從而磁化磁體的材料。
29. —種用于產(chǎn)生磁力的方法，該方法包括步驟 產(chǎn)生巻入導(dǎo)電線圏的磁場，磁場包括從磁體的內(nèi)磁體部分旋巻向磁體的外磁體部分的第 一磁場和從磁體的中間磁體部分徑向地指向外 的第二磁場的疊加；以及 施加流過線圏的電流。
全文摘要
提供了至少一組兩個(gè)磁體(12)，至少一個(gè)磁體具有外磁體部分(14)、中間磁體部分(16)和內(nèi)磁體部分(18)。外磁體部分具有至少部分指向軸向的磁化。中間磁體部分具有與外磁體部分的磁化基本上垂直的磁化。內(nèi)磁體部分具有指向與外磁體部分的磁化基本上反平行的磁化。裝置也包括布置成至少部分在這組兩個(gè)磁體之間的至少一個(gè)導(dǎo)電線圈(20)。至少一個(gè)基本可導(dǎo)磁對象(22)布置成至少部分在這組兩個(gè)磁體之間。棒(24)與基本可導(dǎo)磁對象構(gòu)成整體。
文檔編號H01F7/20GK101248496SQ200680016459
公開日2008年8月20日 申請日期2006年3月6日 優(yōu)先權(quán)日2005年4月1日
發(fā)明者安德魯·M·賴特, 戴維·庫普 申請人:工程物資公司