專利名稱：：永磁體致動機(jī)構(gòu)的制作方法相關(guān)申請的交叉引用本申請要求2000年3月16日提交的序列號為60/189,943、題目為“雙穩(wěn)態(tài)致動器”(BistableActuator)的美國臨時申請和2001年3月9日提交的序列號為09/802,423的美國申請的優(yōu)先權(quán)。永磁體部件以相互排斥的方式使用在此以前是要避免的，因為磁鐵存在消磁的問題。然而，隨著可以抵抗消磁的新的強(qiáng)磁性材料的發(fā)現(xiàn)，現(xiàn)在可以設(shè)計出永磁體以相互排斥方式安排的新式致動機(jī)構(gòu)。在許多機(jī)械和電子機(jī)械系統(tǒng)中，需要通過一個部件的移動來移動另一個部件，而被移動的部件不直接接觸移動的部件。例如，在流體管道中，通過一個位于管道外部的致動部件的移動來使滑閥移動，當(dāng)外部部件與滑閥沒有實際連接時，這具有很大的好處。密封件、閥桿以及提升閥組件中通常使用的其它部件的取消，避免了管道中流體的潛在泄露和/或污染。本發(fā)明的一個主要目的是利用磁排斥通過一個受控制部件的移動來影響一個部件的移動。本發(fā)明的另一個目的是通過驅(qū)動受控制的部件完成目標(biāo)部件的移動，而受控制的部件不直接接觸目標(biāo)部件。本發(fā)明進(jìn)一步的目的是允許目標(biāo)部件移動，甚至在移動的部件和受控制的部件之間有障礙隔開。本發(fā)明的一個重要目的是在許多應(yīng)用中通過受控制的或主動部件的可逆移動為目標(biāo)或從動部件提供可逆的移動。作為另一個目的，在主動部件和從動部件的可逆移動中，各個部件采用固定的狀態(tài)，其中形成一個雙穩(wěn)態(tài)致動裝置。在主動部件和從動部件可逆的固定狀態(tài)中，不需要能量來把各個部件維持在它們各自的可切換的固定狀態(tài)下。本發(fā)明的永磁體致動機(jī)構(gòu)包括相互排斥的永磁體部件，當(dāng)一個部件通過外力開始移動時，會影響各個磁鐵部件的相對移動。磁鐵部件的移動使得磁鐵致動裝置具有切換裝置特別是雙穩(wěn)態(tài)切換裝置的功能。在其它的應(yīng)用中，磁鐵致動裝置作為一個反向位移裝置來運行，其中一個磁鐵部件在一個方向的位移影響另一個磁鐵部件在相反方向上的位移。磁鐵部件的相對位移，使得永磁體致動機(jī)構(gòu)除了應(yīng)用在所述的閥裝置和切換裝置以外還可以應(yīng)用在許多裝置中。這些應(yīng)用包括，但不限于此，活塞裝置、震動器、夾緊裝置和其它的需要反向位移和可逆移動的系統(tǒng)。由于本發(fā)明的目的和機(jī)構(gòu)實現(xiàn)的性質(zhì)，本領(lǐng)域的技術(shù)人員能夠修改結(jié)構(gòu)和調(diào)整運行的參數(shù)來適應(yīng)上面提出的各種應(yīng)用類型。其中一個永磁體部件是主動部件，被安裝在框架上，它的相對位移大于成為從動部件的另一個部件的位移。主動部件從它的一個極限位置到另一個極限位置的位移，突然使從動部件從它的一個極限位置反向移動到另一個極限位置。主動部件和從動部件然后通過磁鐵部件的相互排斥力保持在切換的位置。在所描述的優(yōu)選實施例中，每個磁鐵部件每個都是磁鐵部件和磁級部件的組件，安裝磁極部件目的是為想要的應(yīng)用優(yōu)化一個和多個選定的運行參數(shù)。另外，在一個實施例中，永磁體致動機(jī)構(gòu)包括與主永磁體部件相連的彈簧部件，以調(diào)整把主動磁鐵部件移動到位移距離所需的力?？梢岳斫猓跊]有彈簧或其它衰減裝置的永磁體致動機(jī)構(gòu)中，對稱系統(tǒng)典型的力曲線大致是正弦曲線。主動磁鐵部件被迫的位移達(dá)到峰值阻力，并且在主動磁鐵部件的終點位置之間的一個中立位置降低到零，在這點，從動部件自動切換位置，變成負(fù)值，被轉(zhuǎn)變的從動部件的排斥力驅(qū)動到相反的位置。例如，通過合適的選擇和接合壓縮彈簧，移動主動磁鐵部件其他方面的能量損失可以被捕獲作為壓縮的彈簧部件的潛在能量，在主動部件的下一次移動中使用。彈簧或其它輔助驅(qū)動的裝置例如液壓的使用，在永磁體致動應(yīng)用中提供了一個額外的控制參數(shù)用于不同的用途。例如，力曲線可以被拉平一些，從而在位移期間作用在主動磁鐵部件上的小但均布的力引起從動磁鐵部件的轉(zhuǎn)變，從動部件被一個比施加給主動部件的外力大許多的磁排斥力固定在轉(zhuǎn)變的位置。在說明書中揭示的一個有用的實施例是一個雙穩(wěn)態(tài)致動裝置，在軸向上包含和分布著兩個或多個共軸的永磁體，這樣它們的磁場是相互反向的。內(nèi)磁鐵，它們可以是圓盤磁鐵，可以在一個外殼中在建立的極限位置之間沿軸向自由移動。內(nèi)磁鐵提供了致動裝置的輸出力，正常情況下，將有一個或多個桿連在位于外殼中的內(nèi)磁鐵上。外磁鐵，它優(yōu)選地是一個圓環(huán)磁鐵，可以沿軸向在外殼外自由移動。外殼也為外磁鐵提供了機(jī)械的擋板，然而，允許外磁許比內(nèi)磁鐵多移動一定量，這個量由磁鐵的厚度和內(nèi)磁鐵移動的范圍構(gòu)成。因為磁場以典型的排列放置，所以兩個磁鐵的北極和南極朝向相同的方向，相反的磁場將把內(nèi)磁鐵推動到它行程的一端，而外磁鐵將被推動到另一端的機(jī)械擋板處。這種相反的磁力是這個致動裝置可以得到的力。為了使致動裝置轉(zhuǎn)換到另一個雙穩(wěn)態(tài)的狀態(tài)，在被機(jī)械擋板阻止移動的外部圓環(huán)磁鐵上施加一個力，朝向內(nèi)磁鐵軸向地移動這些磁鐵。當(dāng)外磁鐵的磁中心線通過內(nèi)磁鐵的磁中心線時，內(nèi)磁鐵經(jīng)受一個把它們推向相反方向的力。然后，內(nèi)磁鐵移動到行程的另一個極限，外磁鐵將繼續(xù)在相同的方向上移動到遠(yuǎn)離內(nèi)磁鐵的機(jī)械擋板處?，F(xiàn)在，在與轉(zhuǎn)變前相反的方向上產(chǎn)生了一個力。用來移動外磁鐵(和使致動裝置切換狀態(tài))的驅(qū)動力可以通過多種不同的方法得到，包括手工操作、使用電子線圈或馬達(dá)、或通過氣壓或液壓。使用電子線圈是特別理想的啟動方法，因為簡單直接的電子控制允許自動操作。然而，電子線圈不能產(chǎn)生如稀薄的地磁場所產(chǎn)生的力那樣大。為了解決這個問題，可以在外磁鐵行程的一端或兩端加彈簧。當(dāng)機(jī)構(gòu)被關(guān)閉時，這些彈簧可以吸收能量，當(dāng)機(jī)構(gòu)被切換回初始位置時，這些能量可以被釋放。當(dāng)仍然使用通常不能產(chǎn)生這么大力的小線圈時，彈簧能量直接降低了所需的給予高力致動裝置的啟動力。彈簧也為外磁鐵的切換移動提供了振動吸收功能。這個機(jī)構(gòu)的幾個優(yōu)點應(yīng)該指出。第一，它是一個自然的雙穩(wěn)態(tài)機(jī)構(gòu)，不需要能量來產(chǎn)生致動力。電子線圈的操作特別有益，因為可以脈動線圈來切換雙穩(wěn)態(tài)致動機(jī)構(gòu)的狀態(tài)。僅僅在切換操作中消耗能量。不需要能量來將機(jī)構(gòu)維持在任何一個切換狀態(tài)。第二，在軸向或?qū)ΨQ系統(tǒng)中，內(nèi)磁鐵自然的對準(zhǔn)中心，因為它們與外磁鐵相反布置。第三，內(nèi)部的致動裝置可以通過殼壁容易地與外部的切換機(jī)構(gòu)隔離。這特別適合于純粹的致動閥。第四，通過加大磁鐵直徑或者通過把多個磁鐵以北-南/南-北交替地堆積在一起而增加磁鐵的長度，或者同時利用這兩種手段，可以產(chǎn)生幾乎任何想要的力。磁鐵的多重堆積可以利用鐵或放射狀的極化磁鐵使用磁聚焦技術(shù)來增加內(nèi)磁鐵和外磁鐵之間的連接力。用于最大連接力的磁鐵尺寸可以用任何想要的機(jī)械幾何結(jié)構(gòu)和磁性材料計算得到。第五，利用合適的彈簧尺寸，只需要很小的力就能把這個致動裝置從一個狀態(tài)切換到另一個狀態(tài)。第六，當(dāng)選擇的合適彈簧的能量或啟動線圈的力不能把外磁鐵固定在一個位置或其他的位置時，致動裝置可以正常的開啟或正常的關(guān)閉。第七，設(shè)計緊湊并且容易制造。昂貴的部件僅僅是磁鐵。第八，圓環(huán)磁鐵的可見位置為致動裝置的切換狀態(tài)提供了一個清楚的指示。這個位置可以用一個電路探測和報告給控制結(jié)構(gòu)。第九，切換動作可以快速實施。第十，致動裝置行程的長度可以通過選擇磁鐵的厚度來設(shè)置。通過使用這個可以在外殼內(nèi)產(chǎn)生力的致動裝置可以建造一個純粹的驅(qū)動閥，它建立的閥不需要動力桿封口，而在大多數(shù)電磁閥設(shè)計中需要使用這樣的封口。桿體封口的淘汰消除了大多數(shù)閥的主要泄露通道。閥是一個常體積閥，因為在切換時沒有體積的變化。這意味著大多數(shù)閥裝置在切換時產(chǎn)生的壓力阻止得以消除。因為致動裝置僅僅當(dāng)切換時才需要能量，這也消除了通常由電磁閥產(chǎn)生的熱，閥可以制造的具有更高壓力或具有更大流動通道。使用這個致動裝置的閥可以容易的制造成一個具有合適彈簧的通常的打開或關(guān)閉閥。另外，通過在內(nèi)磁鐵致動裝置的每端放置一個流動控制部件和流通口，在一個簡單的二通切換閥的基礎(chǔ)上增加非常小的額外成本來制造一個從開—關(guān)到關(guān)—開經(jīng)過開—開狀態(tài)的三通閥。圖2是本發(fā)明致動機(jī)構(gòu)的第二個實施例的截面圖。圖3是圖1所示的包括彈簧的致動機(jī)構(gòu)的截面圖，表明了致動部件的第一個穩(wěn)定位置。圖4是圖3所示的致動機(jī)構(gòu)的截面圖，表明了致動部件的第二個穩(wěn)定位置。圖5A-5D描述了致動機(jī)構(gòu)的第三個實施例的分段操作流程。圖6是典型致動機(jī)構(gòu)的第一個力——位移曲線圖。圖7是典型的壓縮彈簧的力——位移曲線圖。圖8是包括彈簧的致動機(jī)構(gòu)合成的力——位移曲線圖。圖9是致動機(jī)構(gòu)應(yīng)用于帶有閥部件的閥中的截面圖，處于關(guān)閉位置。圖10是圖9所示的帶有閥部件的致動機(jī)構(gòu)的截面圖，處于打開位置。圖11是本發(fā)明的致動機(jī)構(gòu)應(yīng)用于一個位移裝置的另一個實施例。圖12是圖11所示的致動機(jī)構(gòu)的側(cè)視圖。圖13是圖11所示的致動機(jī)構(gòu)的頂視圖。圖14是圖11所示的致動機(jī)構(gòu)的一部分沿圖11中的線14-14所作的放大的截面圖。圖15A-15B是根據(jù)本發(fā)明的一個實施例的致動裝置所作的力和潛能與內(nèi)部件和外部件的相對位移的曲線圖。圖16描述了一個根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的磁鐵致動裝置。圖17A-17B描述了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的致動裝置的力和潛能與位移的曲線圖。圖18A-18B描述了根據(jù)本發(fā)明的另一個實施例的致動裝置的力和潛能與位移的曲線圖。優(yōu)選實施例詳述本發(fā)明的致動裝置總體上以永磁體致動機(jī)構(gòu)，在附圖所示的各種實施例中用標(biāo)號10來指代。在圖1-4中，永磁體致動機(jī)構(gòu)10的實施例以它們最簡單的形式顯示，目的在于圖解性的例證操作的基本模式。應(yīng)該理解，僅僅具有兩個磁鐵的機(jī)構(gòu)是低效率的，具有以格式化的磁鐵裝置形式存在的磁鐵部件的機(jī)構(gòu)是優(yōu)選的。參考圖1，在第一個實施例中顯示了一個簡單的雙重磁鐵致動單元12。雙重磁鐵致動單元12包括第一磁鐵部件14，它以單環(huán)永磁體的形式存在，和第二磁鐵部件16，它也以單環(huán)永磁體的形式安排在所示的公共軸18上。第一和第二磁鐵部件具有如圖所示的磁極，使磁鐵相互排斥。第一磁鐵部件14和第二磁鐵部件16被一個氣隙20隔開，并且被包含在一個殼式的框架22中?？蚣?2具有環(huán)形的端盤24和26，用一個圓柱狀的套28連接在一起。圓柱狀的套28和端盤24和26用一種不能顯著影響兩個磁鐵部件14和16磁性的無磁材料制造。永磁體部件16被固定在一個圓柱銷30上，圓柱銷可滑動地安裝在每個端盤24和26各自的中心孔32中。在圖1的實施例中，所示的第二磁鐵部件和第一磁鐵部件中心對齊，僅僅作為例證。這是一個不穩(wěn)定狀態(tài)，因為穿過氣隙20的公共極導(dǎo)致了排斥，并且有把第一磁鐵部件14和第二磁鐵部件16向相反方向驅(qū)動的趨勢。此外，磁鐵部件的位移為了清楚進(jìn)行了夸大。第一磁鐵部件14的位移被相對的擋板34和36限制。擋板34和36在端盤24和26內(nèi)部做成臺階狀的、圓環(huán)形的隆起。在圖1的雙重磁鐵致動單元12中，第一磁鐵部件14在擋板34和36之間的行程大于第二磁鐵部件16在擋板38和40之間的行程。在這個實施例中，第一磁鐵部件14是主動部件，第二磁鐵部件是從動部件。由于第一主動部件14從一個擋板到另一個擋板的移動，例如，從擋板34到擋板36，第二從動部件16將自動被反向驅(qū)動到擋板38。應(yīng)該理解，通過改變擋板的配置，內(nèi)部的或第二磁鐵部件可以作為主動部件，這樣第二磁鐵部件16’的行程大于第一磁鐵部件14’的行程，如圖2所示的雙重磁鐵致動單元的另一種配置，其細(xì)節(jié)將在下文描述。為了移動主動磁鐵部件來自動影響從動磁鐵部件的位移，必須增加一個外部的初始啟動器。這可以是如圖1所示的電磁的，如圖2所示的機(jī)械，或一些其他的外部裝置。在圖1的雙重磁鐵致動單元12中，用來使第一磁鐵部件14相對于第二磁鐵部件16移動的外部裝置包括一個具有第一和第二電子線圈44和46的電磁驅(qū)動器42，它們被配置來產(chǎn)生一個與第一磁鐵部件14相反的電磁場。當(dāng)被選擇性地激活時，線圈44和46產(chǎn)生一個穿過縫隙48的形狀大致為圓柱狀套28的厚度的電磁場。圓柱狀套28，至少在圖1的實施例中用作一個電磁驅(qū)動器，用一種對激活的電子線圈和第一磁鐵部件的磁場影響最小的材料制造。每個線圈44或46被設(shè)計來產(chǎn)生足夠強(qiáng)的電磁場來克服第一磁鐵部件14和第二磁鐵部件的排斥力，并且驅(qū)使第一磁鐵部件到對面的擋板。在這一方面，線圈44和46，當(dāng)被重置到它的擋板34時，被輕輕的偏移到第一磁鐵部件的位置。偏移提供了一個平行于磁鐵部件14和16的公共軸18的合成力矢量。在最簡單的運行中，當(dāng)?shù)谝淮盆F部件被置于一個特定的擋板時，最接近第一磁鐵部件的線圈被激活。可以發(fā)明許多其它簡單和復(fù)雜的線圈布置。簡要的參考圖3和4，顯示了第一磁鐵部件14和第二磁鐵部件16相對的穩(wěn)定位置。參考圖2的另一個雙重磁鐵致動單元12’，外部的初始啟動器是一個機(jī)械驅(qū)動器50。機(jī)械驅(qū)動器在第一磁鐵部件16’的銷30’上施加一個力。當(dāng)銷30’和連接的磁鐵部件16’從一邊被轉(zhuǎn)變到另一邊時，排斥的磁場使另一個磁鐵部件14’相應(yīng)地轉(zhuǎn)變到對面的位置。圖2的機(jī)械單元應(yīng)用為一個雙穩(wěn)態(tài)投擲切換。銷30’最好用一種無磁材料制造。在圖2的另一個實施例中，銷30’的第一端56具有一個電傳導(dǎo)接片58，銷30’在一個方向的位移，使它移動到與一對分開的終端接片60接觸的位置形成一個回路62(部分顯示)。在這個簡單的機(jī)械單元12’應(yīng)用的例子中，銷30’由一個用插銷66旋轉(zhuǎn)地連接在銷30’上的手工切換桿64和一個安裝在端盤24’上的軸心支架68來移動。當(dāng)銷30’被切換桿64向終端接片60移動一小段距離超過圖2所示的位置時，第一磁鐵部件14’立刻轉(zhuǎn)變到相反的方向驅(qū)動第二磁鐵部件16’朝向接片60，穿過終端接片60形成回路。應(yīng)該理解，第一和第二磁鐵部件14’和16’對稱的和中立的位置僅僅作為例證的目的，因為第一從動部件14’必須從它的兩個穩(wěn)定位置中的一個移動到反向的擋板70或擋板72處。第二主動磁鐵部件16’的穩(wěn)定位置對著兩個擋板74和擋板76中的一個，這兩個擋板隔開的距離大于擋板70和72之間的距離?，F(xiàn)在參考圖3和4，以圖1的雙重磁鐵致動單元形式存在的永磁體致動機(jī)構(gòu)10完全根據(jù)圖1的實施例制造，只是在圓周增加了兩個螺旋彈簧78和80。螺旋彈簧78和80各自定位在從端盤24和26上凹陷的線圈座82和84中。在一個優(yōu)化的設(shè)計中，當(dāng)磁鐵部件14和16相反方向地定位在它們各自的擋板時，需要第一磁鐵部件14和第二磁鐵部件16的磁排斥力最大。因此，沒有額外的壓縮彈簧，把第一主動磁鐵部件從一個位置移動到另一個位置所需的力在移動開始時是最大的，當(dāng)磁鐵對齊它們的不穩(wěn)定中立位置時減小，其后，變?yōu)樨?fù)的力，直到磁鐵又各自定位在它們相對的擋板處。這個力曲線大致是半個正弦曲線。通過選擇一個合適的壓縮彈簧，在移動過程中，壓縮彈簧的力/距離斜率大致與磁鐵的力距離斜率相符。其實，當(dāng)主動磁鐵部件在它的磁力行程移動到擋板時，彈簧被壓縮，壓縮彈簧儲存的潛能可以恢復(fù)，在主動磁鐵部件到達(dá)相反擋板的往復(fù)位移中輔助它移動。以這種方式，力/位移曲線可以被攤平，這樣初始啟動器在主動磁鐵部件從一個穩(wěn)定位置移動到另一個位置的過程中，在攤平的曲線中提供了更小的力。應(yīng)該理解，圖1-4中的實施例的目的在于舉例并簡單的論證所含的原理。正如指出的，使用單個磁鐵如第一和第二磁鐵部件的裝置的效用和效率是有限的。對稱的雙穩(wěn)態(tài)永磁體致動機(jī)構(gòu)10的流程在圖5A-5D中詳解。永磁體致動機(jī)構(gòu)10是以標(biāo)號100指代的典型的多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)的代表。如圖5A所示，多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)100包括第一磁鐵部件102和第二磁鐵部件104。第一磁鐵部件102由一個多重磁鐵組106構(gòu)成，它具有三個獨立的永久圓環(huán)磁鐵108，由四個包含在外殼112中的四個圓環(huán)極片110支撐。第一磁鐵部件102是圓環(huán)形的，環(huán)繞著第二磁鐵部件104。第二磁鐵部件104由一個多重磁鐵組113構(gòu)成，磁鐵組113由三個獨立的永久圓盤磁鐵114構(gòu)成，由四個包含在外殼118中的圓盤極片116支撐。在圖5的實施例中，第一磁鐵部件102包括主動或啟動部件，它的位移將導(dǎo)致作為從動或被動的部件的第二磁鐵部件104的反向位移。第二磁鐵部件104在相對的擋板120之間是可以移動的，其中擋板120位于一個包含結(jié)構(gòu)122中。相似的，第一磁鐵部件102在相對的擋板124之間也是可以移動的，其中擋板124位于一個包含結(jié)構(gòu)122中。在軸對稱的永磁體致動機(jī)構(gòu)的配置中，從多重圓環(huán)磁鐵組106和多重圓柱磁鐵組113的典型磁鐵定位和磁極排列產(chǎn)生的排斥磁場，將使第二磁鐵部件104保持在第一磁鐵部件102的圓環(huán)內(nèi)的一個同心的浮動位置。在圖5A-5D所示的實施例中，永磁體致動機(jī)構(gòu)100包括一對壓縮彈簧128，它們位于包含結(jié)構(gòu)的圓環(huán)形套130中。正如指出的，當(dāng)壓縮彈簧128移動到它的擋板位置時，它可以吸收施加到第一磁鐵部件102上的磁排斥力。第一磁鐵部件102和第二磁鐵部件104被定位在圖5A中的穩(wěn)定位置，同時第一磁鐵部件102被定位在它的右側(cè)擋板124處并壓縮所示的右側(cè)彈簧128。第二磁鐵部件104被定位在它的左側(cè)擋板120處，同時多重磁鐵組113被第一多重磁鐵組106的全部磁排斥力推動到擋板處。當(dāng)施加到第一磁鐵部件102的外力把磁鐵部件102移向左邊時，如圖5B所示的箭頭方向，第一磁鐵部件接觸左側(cè)的壓縮彈簧128，到達(dá)圖5B所示的零力或中立位置。一旦通過對齊的中立位置，第二磁鐵部件104被突然強(qiáng)制性地移動到它的右側(cè)擋板120處，如圖5C所示。由第二多重磁鐵組113施加到第一多重磁鐵組106上的磁力使第一磁鐵部件102被推向它的左側(cè)擋板124，壓縮左側(cè)的壓縮彈簧128，如圖5C所示。第一磁鐵部件102和第二磁鐵部件104的位置，如圖5C所示，是一個穩(wěn)定的位置，它與圖5A所示的位置相反。當(dāng)施加到第一磁鐵部件102上的外力迫使第一磁鐵部件102反向移動到右側(cè)的擋板124時，如圖5D所示，第二磁鐵部件104保持在它的位置，直到第一磁鐵部件102通過中立位置，在這一點第二磁鐵部件104被突然強(qiáng)制性的推動到左側(cè)的擋板120，如圖5A所示，完成循環(huán)。當(dāng)?shù)谝淮盆F部件被外力移動時，開始時由壓縮的彈簧128輔助，彈簧膨脹從先前的壓縮中釋放它的潛能，借此減少所需的移動第一磁鐵部件102的外力的大小。一旦通過中立位置，第二磁鐵部件104被移動到它相對的擋板，迫使第一磁鐵部件102到它的擋板的磁排斥力被相對的壓縮彈簧128的接觸和壓縮抵抗。使用壓縮彈簧或其它能量恢復(fù)裝置的優(yōu)點通過圖6-8的力——位移曲線來證明。圖6顯示了典型的施加到?jīng)]有彈簧的永磁體致動機(jī)構(gòu)的力——位移曲線。圖6曲線中的力的數(shù)值是否為負(fù)或正，依賴于主動部件移動的方向，也就是說，描述的實線向右移，描述的虛線向左移。開始時主動部件102在左側(cè)的擋板124處，如圖5C所示，由從動部件104作用在主動部件102上的力最初是大的和正的(也就是說向右的)。當(dāng)主動部件移向右邊時，力變小并且最終達(dá)到零。然后從動部件104轉(zhuǎn)變位置，力突然變負(fù)，如實心的垂直線所示。當(dāng)主動部件102繼續(xù)移向右邊時，施加的力進(jìn)一步變負(fù)，如圖6實線的末端所示。由于從動部件104位置的轉(zhuǎn)變，力表現(xiàn)出滯后的現(xiàn)象。在右側(cè)的擋板處，當(dāng)主動部件移向左邊時要經(jīng)受一個大的負(fù)力(也就是說，向右)。在到達(dá)平衡例如力達(dá)到零之前，主動部件繼續(xù)向左移動。然后力突然變負(fù)，如虛的垂直線所示，從動部件再次轉(zhuǎn)變位置。需要指出的是，以上的描述涉及到在圖6中描述的標(biāo)量力但不是實際施加到主動部件上的力，它在位移開始時是正的抵抗移動，在位移末端時是負(fù)的輔助移動。由于在轉(zhuǎn)變開始時主動部件和從動部件磁鐵的接近，轉(zhuǎn)變力十分大。為了減小轉(zhuǎn)變力，使用了一個壓縮彈簧128。圖7描述了左側(cè)和右側(cè)的彈簧128的力——位移曲線。作為例子并不喪失一般性，彈簧表現(xiàn)為線性行為。左側(cè)的彈簧施加一個負(fù)力(也就是說，向右)，當(dāng)主動部件移向右邊時減小，如圖7的實線所示。右側(cè)的彈簧施加一個正力(也就是說，向左)抵抗移動，當(dāng)主動部件移向右邊時增加并壓縮彈簧。當(dāng)彈簧128的影響疊加到磁鐵的力曲線時，兩個力的疊加產(chǎn)生的力曲線如圖8所示。主動部件向右(實線)和向左(虛線)移動的力曲線表明，具有彈簧的初始力比沒有彈簧的初始力小很多。力逐漸增大到用垂直的實線和虛線指示的轉(zhuǎn)變點。然后，當(dāng)主動部件被從動部件的轉(zhuǎn)變磁力保留在適當(dāng)?shù)奈恢脮r，不是抵抗位移，而是輔助位移移動到擋板位置。圖5所示的多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)100既是線性對稱的又是軸向均勻的。這種基本結(jié)構(gòu)對與主動磁鐵部件分開的可移動的從動磁鐵部件的位移特別有用。一種理想的應(yīng)用是隔離的短管閥，如圖9和10所示。如圖9和10所示，顯示了短管閥形式的多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)130在關(guān)閉和打開位置相應(yīng)的截面圖。多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)130是一個雙穩(wěn)態(tài)裝置，包括一個初始啟動器，形式為一種電磁線圈系統(tǒng)，作為單元的一個整合部件。圖9和10所示的多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)130的結(jié)構(gòu)與圖5A-5D所示的多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)100相似。第一永磁體部件132作為主動部件，第二永磁體部件134作為被致動的從動部件。兩個永磁體部件132和134可以在一個包含結(jié)構(gòu)136形式的框架中滑動。包含結(jié)構(gòu)136也包含一個電磁線圈系統(tǒng)138作為第一磁鐵部件132位移的初始啟動器，它使第二磁鐵部件134自動反向位移。包含結(jié)構(gòu)136包括端塊140和142，有一個抽頭端口144作為典型的高壓流體的接頭(沒有標(biāo)出)。當(dāng)一個具有閥座150的內(nèi)縫148沒有被密封球152堵住時，內(nèi)倉146在液體端口144之間提供了一個通道?？梢苿拥牡诙来朋w部件134被制造成一個具有密封球152的滑閥，固定在加長的多重永磁體組156末端的一個槽154中。多重磁鐵組156包括交替的圓盤磁極部件158和插在殼162中的永久圓盤磁鐵部件160。封閉式的磁鐵組156可以在閥座150之間移動，其中的球152接觸閥座并堵塞流動，止動銷164可以防止殼162堵塞球座150對面的倉146一端的內(nèi)縫166。在一種情況下，液體從縫166繞著多重磁鐵繞組156流到縫148。液體可以在相反的方向上流動。在另一種情況下，利用自由浮動滑閥特別適宜于流體測量裝置，因為閥倉的有效體積在繞組位移時不變。倉146的壁168制造成一個圓柱形套170，從端塊140凸出來。為了允許液體流動，圓柱形套170的內(nèi)徑稍微大于多重磁鐵繞組156的外徑，它以軸對齊的方式浮在圓柱形套170中。圓柱形套170的外表面172為第一永磁體部件132提供了一個滑動表面。第一永磁體部件132的永磁體組174由一系列永磁體單元176和柱片單元178組成，每個柱片具有圓環(huán)形的形狀并且與一個外殼180一起形成一個環(huán)面。第一磁鐵部件130的磁鐵單元176和柱片單元178的極性和排列與第二磁鐵部件的磁鐵單元160和柱片單元158的排列相似，以獲得所需的磁排斥。應(yīng)該理解的是，極性條件和磁鐵尺寸和排列可以改變來優(yōu)化特定應(yīng)用的操作。所示的排列是無數(shù)配置中的一個簡單例子。永磁體組174被包含在一個環(huán)形倉182中，環(huán)形倉由圓柱形套170的外表面172和連接兩個端塊140和142圓柱形殼單元184的內(nèi)壁183構(gòu)成。殼單元184被分隔用來包含三個電磁線圈186，形成電磁線圈系統(tǒng)138，當(dāng)激活時，促進(jìn)第一磁鐵部件132的位移并使第二磁鐵部件134反向位移。如圖所示，一個狹窄的氣隙188使殼單元184的內(nèi)壁183與第一永磁體部件132的永磁體組174的殼180隔開。保留在分隔的殼單元184結(jié)構(gòu)中的是壓縮彈簧190，當(dāng)初始啟動器運作時，彈簧的運作來減小線圈186所需的荷載，如前面描述的那樣。當(dāng)磁鐵組被一個端塊142的軸套194上的O型環(huán)192密封后，該結(jié)構(gòu)構(gòu)成了多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)130。另外，依靠特定應(yīng)用的操作需求，可以改變彈簧的彈性系數(shù)或省略，以改變致動機(jī)構(gòu)的運行性能。當(dāng)永磁體致動機(jī)構(gòu)需要以最小的成本得到最大的機(jī)械位移時，最好采用矩形磁鐵配置。優(yōu)選的矩形結(jié)構(gòu)整合了永磁體組，穿過中心軸平面可能相似，但是不具有圖1-4、5A-5D和9-10的同心結(jié)構(gòu)的徑向均勻性?，F(xiàn)在參考圖11-14，顯示了多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)250的另一個實施例，它被設(shè)計用于高力系統(tǒng)的應(yīng)用，要得到典型的機(jī)械位移形式的輸出。它在閉鎖系統(tǒng)、往復(fù)式壓縮機(jī)或引擎和其它想要的力和行程為給定的應(yīng)用優(yōu)化的裝置中具有特殊的應(yīng)用。在圖11的透視圖中，多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)250具有一個矩形盒狀的外形，它的第一磁鐵部件252和第二磁鐵部件254位于一個框架或包含結(jié)構(gòu)256中。第二磁鐵部件254是從動部件，具有一個連接的輸出棒258。輸出棒258從包含結(jié)構(gòu)256中凸出，可以沿它的縱軸往復(fù)移動。輸出棒258可以被連接到或構(gòu)成一個壓縮機(jī)或引擎的活塞，或者，可以嚙合一個沖擊板來鎖閉或夾緊。包含結(jié)構(gòu)256包括相對的端塊260和262，除了穿過端塊260的導(dǎo)孔264，它們是一樣的。端塊260和262被固定在各個端塊262和264角上的加長的連接桿266連接。連接桿266可以通過螺紋、錫焊、銅焊或冷成型來固定在孔268中。第一磁鐵部件252的永磁體單元，在圖12和13的側(cè)視圖中也有顯示，是一個多重永磁體組270，作為一個單元在四個裝配棒272間往復(fù)，裝配棒272在端塊的引導(dǎo)套管274中往復(fù)。相似的，第二磁鐵部件254的永磁體單元是一個多重永磁體組276，可以在兩個裝配棒278之間往復(fù)，裝配棒278被擱置在引導(dǎo)套管280中并且在第一磁鐵部件252的位移上反向移動。第一磁鐵部件252的多重永磁體組270由兩個多重磁鐵子單元282和284構(gòu)成，它們由端框架288連接，這樣多重磁鐵子單元282和284被安排在第二磁鐵部件254的多重永磁體組276的兩邊，作為串連位移單元共同作用。每個端框架288都具有一個開口(不可見)，當(dāng)?shù)诙盆F部件254的多重磁鐵組276被第一磁鐵部件252的磁鐵組270的兩個多重磁鐵子單元282和284的反向移動啟動時，它可以穿過開口移動。每個多重磁鐵子單元282和284由一系列柱片單元290和交替的永磁體單元292構(gòu)成。在每個子單元中，柱片單元290支撐矩形的磁鐵單元292并跨過一個裝配棒272。在更長的柱片單元290和端框架288上的孔294允許更短的磁鐵單元292通過位于端框架288上裝配棒272的穿孔部分298上的螺絲296與柱片單元290夾緊在一起，如圖14的部分截面圖所示。以相似的方式，第二磁鐵部件254的多重永磁體組276由一系列柱片單元300和夾在其間的永磁體單元302構(gòu)成。外部的柱片單元300a作為磁鐵組276隔開的裝配棒278的穿孔部分306上的座套螺絲304的末端支撐。兩個多重磁鐵子單元282和284被調(diào)整使第二磁鐵部件254的磁鐵組276的柱片單元290的機(jī)械加工面308的定位接近柱片單元300的相對的機(jī)械加工面310，形成一個狹窄的氣隙312。以這種方式，通過容易的機(jī)械加工和鉆孔的通常是鋼的柱片單元，容差得以保持，允許使用庫存的不需要機(jī)械加工或鉆孔的矩形永磁體單元。參考圖14的部分截面圖，端塊260有一對壁314作為固定彈簧的止動器316，壓縮彈簧318繞著作為串連的位移單元的兩個子單元282和284的裝配棒272固定在壁中。當(dāng)?shù)谝淮盆F部件被移向端塊260時，夾緊螺母296也作為接觸擋板用來接觸和壓縮彈簧318。對面的端塊262具有相似的構(gòu)造，它的壓縮彈簧318和止動器316提供了同樣的捕獲能力，在第一永磁體部件往復(fù)位移的過程中，把磁性位移力儲存在壓縮的彈簧中。多重永磁體組276的夾緊螺母304被加長并使尺寸大小合適作為第二永磁體部件254移動時的極限擋板。引導(dǎo)套管274最好是青銅或黃銅，為滑動的裝配棒272和278的向下收縮的片斷320提供引導(dǎo)。多重磁鐵致動機(jī)構(gòu)250的啟動通過許多適合該應(yīng)用的手段中的任何一個來完成。在圖12中，接觸盤322被固定在第一磁鐵部件252的裝配棒272的突起端324上，作為主動部件。接觸盤322可與常規(guī)設(shè)計的外部往復(fù)系統(tǒng)合用。應(yīng)該理解，圖12-14的具有一個輸出棒258的單元可以被修改為包括一個穿過對面端塊262的反向輸出棒。例如，不同直徑的棒在雙沖程氣體壓縮機(jī)中可以用作活塞。圖12-14的機(jī)構(gòu)當(dāng)應(yīng)用為一個壓縮機(jī)(或擴(kuò)展器)時具有很大的優(yōu)勢，包括以下1.機(jī)械作用可以通過磁連接穿過壓縮容器的壁傳遞，這意味著不需要密封并且不會發(fā)生泄露。2.由于磁連接，柱塞是自然順從的，可以延伸導(dǎo)壓縮容器末端的機(jī)械硬擋板處，產(chǎn)生極高的壓縮率。3.由于新的磁性材料，在緊縮包裝中產(chǎn)生極高的力是可能的。4.柱塞的力位移關(guān)系非常符合氣體壓縮的需要。機(jī)構(gòu)可以把一個線性的驅(qū)動力轉(zhuǎn)變?yōu)榉蔷€性的合成力。這個力與距離轉(zhuǎn)變的關(guān)系可導(dǎo)致非常高的效率。5.機(jī)構(gòu)是自然雙向的，它允許在向前的和反向的沖程中壓縮，是傳統(tǒng)活塞壓縮機(jī)的雙倍輸出。6.調(diào)整外部驅(qū)動器行程和內(nèi)部柱塞行程的能力允許驅(qū)動器以更小的力獲得更長的距離。7.一般，機(jī)構(gòu)是自定中心的，產(chǎn)生離開軸向的小力，它允許簡單的低摩擦引導(dǎo)和密封。8.驅(qū)動線圈，如果使用的話，是在機(jī)構(gòu)外邊的，它們可以被冷卻并且尺寸不受限制。這也可以大大的減少傳遞到工作液體中的驅(qū)動器熱量。外部的驅(qū)動線圈容易冷卻，并且外部裝置的運動可以驅(qū)動空氣穿過冷卻片。9.與非工作機(jī)械的固定力比較，磁剖面圖可以用來大大減小所需的驅(qū)動力和為其它工作類型的應(yīng)用改變驅(qū)動力為特定的剖面。10.線性運動可以很好的用于低振動壓縮機(jī)并且可能與一些應(yīng)用中的共振運作模式結(jié)合。11.機(jī)構(gòu)是自然雙穩(wěn)態(tài)的，它可以使柱塞總是停止在一端或另一端。不需要擔(dān)心停止在頂部的死點。12.機(jī)構(gòu)可以做成“按需運行”，當(dāng)需要額外的壓縮時啟動后退或前進(jìn)。本質(zhì)上，機(jī)構(gòu)在速度的變化上自然是無限的。13.不需要油，所以壓縮機(jī)可以用于“干凈”的應(yīng)用例如牙醫(yī)、半導(dǎo)體和其它類型的應(yīng)用。14.機(jī)械可以低振動，這里振動是不想要的。15.機(jī)構(gòu)可以相對安靜。16.機(jī)構(gòu)在致動方面可以相對快速。17.沒有任何“易彎曲的”部分，像薄膜壓縮機(jī)一樣。18.驅(qū)動控制可以非常簡單。用一個雙向三極管切換的線路激勵器，利用正和負(fù)的電路來驅(qū)動一個方向或另一個方向。如果需要全速，僅需連接到每秒50或60個循環(huán)的AC線路。19.行程傳感器可以被放置在滑動裝置中，這樣只要它通過了磁力中心線，驅(qū)動的電力就被斷開，可以確保行程的完成。這可以節(jié)省電力并且大大降低浪費的熱量，像螺線管設(shè)計中生成的熱量一樣。20.電子操作沒有大的啟動電涌。21.設(shè)計可以被做成這樣，如果內(nèi)部的柱塞不能移動了，外部的滑塊將不能完成它的行程，給出一個主動的指示，內(nèi)部柱塞被卡住了。22.設(shè)計可以里外倒置，柱塞可以被驅(qū)動，滑塊可以作為移動的裝置。當(dāng)驅(qū)動單元需要與一些不利環(huán)境例如海水中或爆炸性氣體中時隔離時，這種設(shè)計很有用。另外，磁鐵機(jī)構(gòu)的變化或多重磁鐵組的相對定位以及在每一端使用不同的壓縮彈簧，如提到的，可以改變位移的性能并允許致動機(jī)構(gòu)適合特定的使用或應(yīng)用。此外，對稱結(jié)構(gòu)，雖然在許多情況下是有好處的，也不是一直需要的。當(dāng)磁鐵的排斥力垂直于第一和第二永磁體部件位移的軸向時，它們可以被包含在包含結(jié)構(gòu)中，放射狀或平面對稱不是必須的，如圖16所示，在下文描述。雖然最初的例證是為了舉例說明一個獨特的多重磁鐵配置來產(chǎn)生拉平的力-位移曲線，圖16所示的裝置描述了使用面對面的磁鐵組作為第一和第二磁鐵部件。當(dāng)為磁鐵組準(zhǔn)備的空間有限和垂直于行程的排斥力被包含結(jié)構(gòu)控制來維持想要的接近性作為磁鐵組之間的優(yōu)化氣隙時，這樣的配置可能會很有用。然而，在把注意力轉(zhuǎn)向圖16的復(fù)雜機(jī)構(gòu)之前，對典型的基本系統(tǒng)作進(jìn)一步的分析是很有幫助的。上面描述的致動裝置的運作參考力和潛能與位移的曲線可以很好的理解。例如，圖15A-15B各自描述了上面所述類型裝置的主動部件和從動部件的力和潛能與相對位移的標(biāo)準(zhǔn)化圖表。由于牛頓第三定律，圖15A的力曲線可以被解釋為主動部件作用給從動部件的力，反之亦然。位移是主動部件和從動部件相對于互相的相對位移。以相似的方式，圖15B的潛能曲線可被認(rèn)為是描述在主動部件和從動部件中由于磁鐵的相對位置而在系統(tǒng)中產(chǎn)生的潛能。例如，在圖15A的曲線中，當(dāng)主動部件從左邊移向右邊穿過從動部件時，主動部件的磁鐵在固定的從動部件上作用一個力。從曲線最左端的垂直線501開始，主動部件被固定在左邊的擋板處。一個很大的力作用在從動部件上，朝向右邊，依照慣例取作正向。這個力是逆向平衡的，由擋板在從動部件上作用一個相等的或相反的力使它保持在一個固定的位置。當(dāng)主動部件移向右邊時，力按照正弦的形式減小。雖然力減小了，但是潛能增加了，因為磁鐵被推的更近了。在一個平衡點503，這是一個主動部件的磁場中心線與從動部件的磁場中心線對齊的地方，力達(dá)到零。注意，潛能曲線具有向下的曲率，它表明這個平衡點是不穩(wěn)定的，也就是說，向左或向右的一個微小推力會驅(qū)動主動部件和從動部件相互離開。當(dāng)主動部件繼續(xù)移向右邊穿過平衡點503時，力的方向從向右改變?yōu)橄蜃?負(fù)方向)，從動部件要移向左邊。作用在從動部件上的力大小增加，如果從動部件可以自由移動，它將最終推著從動部件朝向左端的擋板，如垂直線505所示。為了使所需的導(dǎo)致致動的力也就是移動主動部件所需的力平滑，經(jīng)常想要把力與位移的曲線拉平接近平衡。實現(xiàn)這點的一個方法是利用傅立葉分析原理。實質(zhì)上，圖15A描述的力曲線是一條由內(nèi)部件和外部件的磁鐵厚度決定周期的正弦曲線。正弦的形狀可以通過把它與一條具有不同周期的正弦曲線疊加來修改。原則上，在接近平衡處需要提供反力來抵消磁鐵的力。這樣的反力可以通過，例如，一個與主要磁鐵組的隔開距離不同的次要磁鐵組來提供。利用傅立葉分析原理，表明如果次級磁鐵的尺寸大約為主要磁鐵厚度的三分之一，那么力曲線可以在接近平衡的地方被拉平。拉平的量可以通過調(diào)整主要磁鐵和次要磁鐵的相對強(qiáng)度和相位來實現(xiàn)。在圖16簡化的截面示意圖中顯示了一個根據(jù)本發(fā)明另一個實施例的致動裝置600。致動裝置600通常包含一個主動部件610，一個從動部件620，和一個具有擋板640、642、643、645的框架630。主動部件610和從動部件620包含可以產(chǎn)生相反力的主要和次要磁鐵堆。軸618和628各自連接在主動部件610和從動部件620上。軸618和628可以在框架630上的孔632、633、634、635中滑動。軸618、628和框架630可以限制部件610、620沿軸向的運動。擋板640、642、643、645限制部件610、620軸向轉(zhuǎn)變運動的范圍。致動裝置600可以選擇性的在主動部件610的末端和擋板642、645之間包括彈簧650、652來降低上面所述的主動部件的轉(zhuǎn)變力。致動裝置600也可以選擇性的包括一個或多個電磁線圈(沒有顯示)在主動部件610上施加一個啟動力，如上所述，可以參考圖9-10。主動部件610具有永磁體612和616的主要和次要堆611、615。主要堆中的磁鐵612的厚度為d，互相用柱片613隔開。次要堆中的磁鐵616的厚度大約為d/3，互相用柱片617隔開。從動部件620具有永磁體622、626的主要和次要堆621、625。主要磁鐵622的厚度為d，互相用柱片623隔開。次要磁鐵626的厚度大約為d/3，互相用柱片625隔開。磁鐵612、616、622、626它們的磁極方向如箭頭所示。經(jīng)常想要移動主要和次要堆，這樣它們不會互相干涉。在這一點上，主動部件610中的主要堆611可以用一個非磁性的襯片619與次要堆615隔開。相似的，從動部件620中的主要堆可以用一個非磁性的襯片629與次要堆625隔開。作為例子，主要磁鐵和次要磁鐵的相對強(qiáng)度可以通過改變它們各自的材料組成來調(diào)整。例如，釹磁鐵在商業(yè)上是可行的，它的強(qiáng)度從10兆高斯強(qiáng)度(MGO)到50MGO。另外，主要磁鐵和次要磁鐵的強(qiáng)度可以通過不同的尺寸來改變。由主要堆和次要堆產(chǎn)生的力的相對強(qiáng)度可以通過改變主要堆和次要堆中磁鐵的數(shù)量來調(diào)整。在圖16中描述的在上面所述的致動裝置運作過程中次要磁鐵的影響可以參考力和潛能與位移的曲線來理解。例如，圖17A-17B分別描述了圖16所示類型的裝置的力和潛能與相對位移理論上的規(guī)范化曲線。在圖17A中，次級磁鐵堆616、626作用的力大約為主要磁鐵612、622作用的力大小的三分之一。作為例子，力曲線描述了當(dāng)主動部件610從左移向右時主動部件610中的磁鐵作用在從動部件620上的力。從曲線的最左端的垂直線701開始，主動部件610被固定在左邊的擋板642處，從動部件被固定在右邊的擋板643處。一個方向指向右邊的大力作用在從動部件620上。這個力是逆向平衡的，由右邊的擋板643向左施加一個相等的或相反的力。當(dāng)主動部件610移向右邊時，主要磁鐵612、622之間的反力減小。潛能增加，因為主要磁鐵612、622在互相排斥并被推的更近了。然而，由于次要磁鐵616、626之間的不同間隔，次要磁鐵中的有些在吸引。合成的吸引力部分的補(bǔ)償了主要磁鐵612、622之間更大的排斥力。結(jié)果是，力曲線趨于拉平，如圖17A所示。圖17B中潛能曲線的峰值也被拉平了。通過增加次要堆相對于主要堆的強(qiáng)度，有可能抵消主要磁鐵作用的力到一種使平衡變得穩(wěn)定的程度。在圖18A-18B中描述了理論上的力和潛能曲線的例子。這里，次要堆615、625中的磁鐵施加的力大約為主要堆611、621中的磁鐵施加的力強(qiáng)度的五分之三。力曲線中一個有趣的特征是，當(dāng)主動部件移向右邊時，力曲線上升到一個有限的正值801處，然后降低到一個平衡值803，也就是零。然后力變負(fù)在再次上升之前到達(dá)一個有限的負(fù)值805處，直到主動部件的運動被右邊的擋板645阻止，如垂直線807所示。影響在圖8B的潛能曲線中更明顯。潛能曲線在接近平衡803的地方有一個輕微的傾斜。這個傾斜表明從平衡點803的小小偏離產(chǎn)生了趨于推動第二個部件620回到平衡點的力。因此，平衡點803是穩(wěn)定的。應(yīng)該指出，排斥的磁鐵要典型經(jīng)歷一定程度的退磁，有賴于運作條件。不同磁性材料的退磁的程度是不同的。通常，退磁的量依賴反向施加的磁場和溫度。當(dāng)排斥的磁鐵用于產(chǎn)生大力時，大的反向磁場作用在磁鐵上。永磁體常常具有矯頑性，一種材料屬性，可以測量磁鐵在反向磁場中抵抗退磁的能力。不同磁性材料的矯頑性變化很大。例如，鋁鎳鈷(ALNiCo)磁鐵的矯頑性較低，如果它們互相擺放的足夠近，幾乎可以完全退磁。相比而言，高矯頑性的稀土磁鐵，例如釹磁鐵、釤鈷磁鐵，和那些互相排斥并非常接近卻僅僅被少量退磁的磁鐵。這個性質(zhì)使得高矯頑性的稀土磁鐵特別適合用于上面所述類型的致動裝置。因為這種磁鐵通常脆性的，所以它們常常被包在一個材料中間，例如鎳、鋁或銅，它們可以使磁鐵在受沖擊時避免破裂。應(yīng)該理解可以使磁鐵和柱片進(jìn)行其它排列來聚焦或分散磁場力，為特定的應(yīng)用實現(xiàn)設(shè)計所需。另外，正如指出的，永磁體厚度的改變可以改變致動裝置的行程。此外，彈簧或其它能量恢復(fù)裝置的變化允許力/位移曲線為特定的應(yīng)用被修改和優(yōu)化。這個說明書目的在于描述運作的原理和幾個可以被修改來調(diào)整整合在特定應(yīng)用中的本發(fā)明的磁鐵致動機(jī)構(gòu)的參數(shù)。在上文，詳細(xì)描述了本發(fā)明的幾個實施例，目的在于完全揭示本發(fā)明，但是對本領(lǐng)域技術(shù)人員來說，很明顯這些細(xì)節(jié)可以進(jìn)行無數(shù)的改變但不脫離本發(fā)明的實質(zhì)和原理。權(quán)利要求1.一種永磁體致動機(jī)構(gòu)，包含第一磁鐵部件，它具有一個永磁體單元，其中第一永磁體部件可以在第一個位置和第二個位置之間移動；第二磁鐵部件，它具有一個永磁體單元，其中第二永磁體部件可以在第一個位置和第二個位置之間移動；一個包含結(jié)構(gòu)，其中第一磁鐵部件的磁鐵單元被定位在與第二磁鐵部件的磁鐵單元相鄰的地方，并且磁鐵保持互相排斥；并且，其中所述的第一和第二磁鐵部件之一從所述的第一個和第二個位置之一到所述的第一個和第二個位置中的另一個的位移促使所述的第一和第二磁鐵部件中的另一個從所述的第一個和第二個位置中對面的一個到所述的第一個和第二個位置其中的另一個反向位移。2.如權(quán)利要求1所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，第一磁鐵部件的永磁體單元是一個磁鐵，第二磁鐵部件的永磁體單元是一個磁鐵。3.如權(quán)利要求1所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，第一磁鐵部件的永磁體單元是一個多重磁鐵組，第二磁鐵部件的永磁體單元是一個多重磁鐵組。4.如權(quán)利要求1所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，包含結(jié)構(gòu)具有第一個和第二個位移限制，它們限制第一磁鐵部件到第一個位置和第二個位置的位移，并且，具有第三個和第四個位移限制，它們限制第二磁鐵部件到第一個位置和第二個位置的位移。5.如權(quán)利要求4所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，包含結(jié)構(gòu)的位移限制包含擋板。6.如權(quán)利要求4所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，包含結(jié)構(gòu)包含一個框架，其中框架具有一個引導(dǎo)第一磁鐵部件和第二磁鐵部件其中之一位移的裝置。7.如權(quán)利要求4所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，包含結(jié)構(gòu)包含一個框架，其中框架具有一個引導(dǎo)第一磁鐵部件位移的裝置和引導(dǎo)第二磁鐵部件位移的裝置。8.如權(quán)利要求1所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步包含，一個彈簧，其中第一磁鐵部件和第二磁鐵部件其中之一是主動部件，第一磁鐵部件和第二磁鐵部件其中另一個是從動部件，其中彈簧被包含結(jié)構(gòu)保持在主動部件所述的第一個和第二個位置其中之一，限制主動部件在這點的位移。9.如權(quán)利要求1所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，進(jìn)一步包含，第一個和第二個彈簧，其中所述的第一磁鐵部件和第二磁鐵部件其中之一是主動部件，第一磁鐵部件和第二磁鐵部件其中另一個是從動部件，其中第一個彈簧被包含結(jié)構(gòu)保持在主動部件的第一個位置，限制主動部件在這點的位移，第二個彈簧被包含結(jié)構(gòu)保持在主動部件的第二個位置，限制主動部件在這點的位移。10.如權(quán)利要求1所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，與一個初始啟動器裝置接合，其特征在于，所述的第一磁鐵部件和所述的第二磁鐵部件其中之一是主動部件，所述的第一磁鐵部件和所述的第二磁鐵部件其中另一個是從動部件，其中初始啟動器裝置使主動部件在一個方向的移動啟動從動部件在相反方向移動。11.如權(quán)利要求10所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，初始啟動器裝置包含一個連接著主動部件的機(jī)械致動裝置，其中機(jī)械致動裝置的機(jī)械位移使得主動部件位移。12.如權(quán)利要求10所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，初始啟動器裝置包含一個電子線圈，其中線圈的電子啟動移動主動部件。13.如權(quán)利要求10所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，初始啟動器裝置包含一個電磁驅(qū)動器，它與主動部件的永磁體單元協(xié)同作用，其中電磁驅(qū)動器的電子啟動選擇性的使主動部件在第一個方向和與第一個方向相反的第二個方向其中之一移動。14.如權(quán)利要求1所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，第一磁鐵部件的永磁體單元具有圓環(huán)的形狀，有一個軸和一個軸向的圓環(huán)，第二磁鐵部件的永磁體單元具有圓柱的形狀，有一個軸，其中第二磁鐵部件的永磁體單元被定位在第一磁鐵部件的永磁體單元的圓環(huán)中間，其中磁鐵單元具有公共軸。15.如權(quán)利要求14所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，包含結(jié)構(gòu)具有一個殼，使第二磁鐵部件的永磁體單元與第一磁鐵部件的永磁體單元隔開。16.如權(quán)利要求15所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，使第二磁鐵部件與第一磁鐵部件隔開的殼形成一個倉，第二磁鐵部件的永磁體單元可以在倉中往復(fù)。17.如權(quán)利要求16所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，倉被加長了，它的每一端具有一個縫，其中在縫之間形成了一個通道。18.如權(quán)利要求17所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，至少一個縫具有一個閥座，第二磁鐵部件的永磁體單元具有密封單元，當(dāng)?shù)诙盆F部件被移向具有密封單元的縫時，它與閥座嚙合。19.如權(quán)利要求18所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，第二磁鐵部件的具有端部的永磁體單元被加長了，在加長的永磁體單元一端的密封單元是一個密封球。20.如權(quán)利要求17所述的永磁體致動機(jī)構(gòu)，其特征在于，第二磁鐵部件的具有端部的永磁體單元被加長了，其中永磁體單元在末端的位移選擇性的堵塞其中一個縫。21.一種啟動永磁體致動裝置的方法，該致動裝置具有第一個轉(zhuǎn)換器部件，它有一個永磁體單元，磁鐵單元具有一個磁極，其中第一個轉(zhuǎn)換器部件在第一個位置和第二個位置之間可以移動，以及第二個轉(zhuǎn)換器部件，它有一個永磁體單元，磁鐵單元有一個磁極，其中第二個轉(zhuǎn)換器部件可以在第一個位置和第二個位置之間移動，該方法包括限制所述的第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件的位移，這樣第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件被接近地定位，同時當(dāng)所述的第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件各自位于所述的第一個和第二個位置時，第一個轉(zhuǎn)換器單元的永磁體單元的磁極與第二個轉(zhuǎn)換器部件的磁鐵單元的磁極是相反的；從所述的第一個和第二個位置其中之一移動所述的第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件，這樣第一個轉(zhuǎn)換器部件的永磁體單元和第二個轉(zhuǎn)換器部件的磁鐵單元之間的磁力啟動所述的第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件其中另一個從所述的第一個和第二個位置反向移動到所述的第一個和第二個位置其中另一個。22.一種永磁體致動裝置，包含第一個轉(zhuǎn)換器部件，它有一個具有磁極的永磁體單元，其中第一個轉(zhuǎn)換器部件可以在第一個位置和第二個位置之間移動；第二個轉(zhuǎn)換器部件，它有一個具有磁極的永磁體單元，其中第二個轉(zhuǎn)換器部件可以在第一個位置和第二個位置之間移動；用來限制所述的第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件位移的裝置，從而第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件可以接近地定位，同時當(dāng)所述的第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件各自位于所述的第一個和第二個位置時，第一個轉(zhuǎn)換器單元的永磁體單元的磁極與第二個轉(zhuǎn)換器部件的磁鐵單元的磁極是相反的；用來使所述的第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件從第一個和第二個位置其中之一移動的裝置，這樣第一個轉(zhuǎn)換器部件的永磁體單元和第二個轉(zhuǎn)換器部件的磁鐵單元之間的磁力啟動所述的第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件其中另一個從所述的第一個和第二個位置移動到所述的第一個和第二個位置其中另一個。23.如權(quán)利要求22所述的永磁體裝置，其特征在于，第一個轉(zhuǎn)換器部件的永磁體單元包含一組永磁體，并且第二個轉(zhuǎn)換器部件的永磁體單元包含一組永磁體。24.如權(quán)利要求23所述的永磁體裝置，其特征在于，第一個轉(zhuǎn)換器部件和第二個轉(zhuǎn)換器部件中的各組永磁體用柱片分隔。25.如權(quán)利要求23所述的永磁體裝置，其特征在于，第一個轉(zhuǎn)換器部件的永磁體單元包含第一組和第二組永磁體，第二個轉(zhuǎn)換器部件的永磁體單元包含第一組和第二組永磁體，其中第一組永磁體具有一個厚度，第二組永磁體具有的厚度大約為第一組永磁體厚度的三分之一，當(dāng)所述的第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件其中之一相對于所述的第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件移動時，第二組永磁體的厚度是被選擇好的并且被排列來拉平轉(zhuǎn)變力曲線。26.如權(quán)利要求25所述的永磁體裝置，其特征在于，各組永磁體被柱片分隔并且成堆排列，第一個轉(zhuǎn)換器部件成堆的永磁體被安排在第二個轉(zhuǎn)換器部件的永磁體附近。全文摘要一種永磁體雙穩(wěn)態(tài)致動機(jī)構(gòu)(250)，它利用磁排斥進(jìn)行致動，致動機(jī)構(gòu)(250)具有含有永磁體單元(252)的第一個轉(zhuǎn)換器部件(252)，可以在第一個位置和第二個位置之間移動，和含有永磁體單元(254)的第二個轉(zhuǎn)換器部件(254)，可以在第一個位置和第二個位置之間移動，同時永磁體單元(252、254)互相排斥，轉(zhuǎn)換器單元(272)被按照在框架(260、262、266)或包含結(jié)構(gòu)(256)中，它們可以限制第一個和第二個轉(zhuǎn)換器部件(252、254)的位移，其中一個轉(zhuǎn)換器部件作為主動部件(252)，另一個作為從動部件(254)，這樣主動部件(252)從一個位置到另一個位置的位移使從動部件(254)在相反的方向移動，位移過程可以反向。文檔編號H01F7/08GK1418366SQ01806638公開日2003年5月14日申請日期2001年3月15日優(yōu)先權(quán)日2000年3月16日發(fā)明者約翰·彼得羅申請人:奎茲克斯公司