專利名稱：具有能使磁固定力有效/無效和對該磁固定力進行調(diào)節(jié)的系統(tǒng)的磁固定模塊以及相關組件的制作方法
技術領域：
本發(fā)明涉及一種磁模塊，該磁模塊裝備有能使磁力有效(enabling)的系統(tǒng)，該磁力用于將另外的磁體或鐵磁模塊固定在鐵磁表面上，并在磁模塊生成磁吸力時使用，該磁吸力與人力相當，或者能超過人力限制。本發(fā)明還涉及利用這些磁模塊獲得的組件。
本申請人的歐洲專利申請No.EP9902040公開了一種通過將磁模塊與其它磁和/或鐵磁模塊組合而形成的組件。涉及所述用途的磁模塊包括至少一個有源(active)磁元件，即具有相反符號的兩極表面的元件；以及至少一個鐵磁元件。
在歐洲專利申請No.EP9902040中所述的組件的一個基本特征是，在涉及模塊之間的固定的有源磁元件產(chǎn)生的磁通通過模塊的鐵磁元件而至少部分短路，且涉及模塊之間的固定的有源磁元件產(chǎn)生的磁勢差串聯(lián)疊加在一起。
這樣的固定系統(tǒng)能夠使得組件中的模塊之間的固定力與整個組件的重量的比值較高，從而能構成非常復雜的自支承柵格結構，例如劇院舞臺布景的腳手架或廣告板。
當在模塊之間的磁吸力超過2-3kg的界限值時，由于達到人力限制、便于裝配和拆卸、且很安全，因此適于提供使模塊之間能夠/不能固定的系統(tǒng)。
因此，本發(fā)明的目的是提供一種磁模塊，該磁模塊裝備有能使磁力有效/無效(disabling)的系統(tǒng)，該磁力用于將該磁模塊安裝在另一磁或鐵磁模塊的鐵磁表面上。
該目的通過使磁模塊裝備有能夠通過磁極反轉(zhuǎn)系統(tǒng)而使磁模塊的磁固定力有效/無效的系統(tǒng)而實現(xiàn)，該磁極反轉(zhuǎn)系統(tǒng)為機械/手動或機械/電類型，如獨立權利要求1所述，或者為電磁類型，如獨立權利要求23所述。
具有機械-手動或機械-電動的磁極反轉(zhuǎn)系統(tǒng)的磁模塊的特征在于它有至少一個軸向延伸的頭部，該頭部裝備有使得磁力能夠用于將所述磁模塊固定在鐵磁表面上的系統(tǒng)，所述至少一個頭部包括多極磁定子，該多極磁定子與該頭部同軸，所述多極磁定子具有能夠磁有效的多極定子表面，用于磁固定在所述鐵磁表面上，所述定子表面通過使磁感應磁極布置成交替有相反符號的磁極而形成；多極磁轉(zhuǎn)子，該多極磁轉(zhuǎn)子與多極磁定子同軸，且所述磁轉(zhuǎn)子有多極轉(zhuǎn)子表面，該多極轉(zhuǎn)子表面與多極定子表面相對，并通過使磁極布置成交替有相反符號的磁極而形成；多極轉(zhuǎn)子表面的所述磁極的布置與多極定子表面的磁極的布置成鏡像(specular)；所述磁轉(zhuǎn)子繞頭部的軸線在使所述多極定子表面完全有效的位置和使所述多極定子表面完全無效的位置之間旋轉(zhuǎn)，在該完全有效的位置處，多極定子表面的各磁極對著多極轉(zhuǎn)子表面的相同符號的相應磁極，從而使磁定子和磁轉(zhuǎn)子產(chǎn)生的磁通添加在一起，并通過所述鐵磁表面而短路，而在該完全無效位置處，多極定子表面的各磁極對著多極轉(zhuǎn)子表面的相反符號的相應磁極，從而使由磁定子產(chǎn)生的磁通完全通過磁轉(zhuǎn)子而短路。
所述磁定子包括多個定子永磁體，這些定子永磁體環(huán)繞磁定子的軸線布置；以及多個鐵磁扇形部分，各鐵磁扇形部分介于所述多個定子永磁體的相應的一對定子永磁體之間；所述定子永磁體的極化軸的方向基本平行于多極定子表面，各對定子永磁體的所述定子永磁體通過相同符號的磁極而彼此相對；所述固定多極定子表面通過各所述鐵磁扇形部分的表面組合而形成。
所述磁轉(zhuǎn)子包括多個轉(zhuǎn)子永磁體，這些轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)繞磁轉(zhuǎn)子的軸線布置，所述轉(zhuǎn)子永磁體的極化軸的方向基本垂直于多極定子表面，各所述轉(zhuǎn)子永磁體的磁極與相鄰轉(zhuǎn)子永磁體的磁極相反；以及鐵磁軛鐵，該鐵磁軛鐵用于將所有所述轉(zhuǎn)子永磁體的與磁定子相對的磁板連接起來。
具有電磁磁極反轉(zhuǎn)系統(tǒng)的磁模塊的特征在于它有至少一個軸向延伸的頭部，該頭部裝備有使得磁力能夠用于將所述磁模塊固定在鐵磁表面上的系統(tǒng)，所述至少一個頭部包括第一多極磁定子，該第一多極磁定子與該頭部同軸，所述第一多極磁定子具有能夠磁有效的多極第一定子表面，用于磁固定在所述鐵磁表面上，所述第一定子表面通過使磁感應磁極布置成交替有相反符號的磁極性而形成；第二多極磁定子，該第二多極磁定子與第一多極磁定子同軸，且所述第二磁定子有多極第二定子表面，該多極第二定子表面與多極第一定子表面相對，并通過使磁極布置成交替有相反符號的磁極性而形成；多極第二定子表面的所述磁極的布置與多極第一定子表面的磁極的布置成鏡像；通過使第二磁定子的多個磁極的極性反轉(zhuǎn)而使第一定子的多極第一定子表面有效/無效的裝置，使第一定子的多極第一定子表面有效/無效的所述裝置使得所述多極第二定子表面在使所述多極第一定子表面有效的狀態(tài)和使所述多極第一定子表面無效的狀態(tài)之間變換，在使所述多極第一定子表面有效的狀態(tài)下，多極第一定子表面的各磁極對著多極第二定子表面的相同符號的相應磁極，從而使第一磁定子和第二磁定子產(chǎn)生的磁通添加在一起，并通過所述鐵磁表面而短路，而在使所述多極第一定子表面無效的狀態(tài)下，多極第一定子表面的各磁極對著多極第二定子表面的相反符號的相應磁極，從而使由第一磁定子產(chǎn)生的磁通完全通過第二磁定子而短路。
所述第一磁定子包括多個第一定子永磁體，這些第一定子永磁體環(huán)繞磁定子的軸線布置；以及多個鐵磁扇形部分，各鐵磁扇形部分介于所述多個第一定子永磁體的相應的一對第一定子永磁體之間；所述第一定子永磁體的極化軸的方向基本平行于多極第一定子表面，各對第一定子永磁體的所述第一定子永磁體通過相同符號的磁極而彼此相對；所述第一固定多極定子表面通過各所述鐵磁扇形部分的表面組合而形成。
所述第二磁定子包括多個電磁體，這些電磁體環(huán)繞第二磁定子的軸線布置，所述電磁體的極化軸的方向基本垂直于多極定子表面，各所述電磁體的磁極與相鄰電磁體的磁極相反；以及鐵磁軛鐵，該鐵磁軛鐵用于將所有所述電磁體的與第一磁定子相對的磁極連接起來。
本發(fā)明還涉及所述磁模塊的組件，這些磁模塊彼此組合，也可以與鐵磁模塊組合，其特征在于在組件中的鐵磁固定表面通過鐵磁元件而提供，該鐵磁元件結合在磁模塊中，或者屬于在該組件中可以包括的任何單獨鐵磁模塊；或者該鐵磁固定表面由其它磁模塊的頭部的固定多極磁定子表面來提供。這樣，一個磁模塊的頭部可以直接固定在另一磁模塊的頭部上，或者一個或多個磁模塊的頭部可以固定在另一磁模塊的鐵磁元件上，或者一個或多個磁模塊的頭部可以固定在鐵磁模塊上。
在該組件的各鐵磁固定表面上，提供了由在鐵磁固定表面上的一個或多個組合磁模塊的有效頭部產(chǎn)生的磁路；在所述磁路中，通過在鐵磁固定表面上的所述一個或多個組合磁模塊的有效頭部產(chǎn)生的磁通全部或至少部分通過在鐵磁固定表面上的所述一個或多個組合磁模塊的有效頭部以及通過由所述鐵磁元件提供的鐵磁固定表面而產(chǎn)生短路；而且，在所述磁路中，由在鐵磁固定表面上的所述一個或多個組合磁模塊的有效頭部產(chǎn)生磁勢差進行組合，并串聯(lián)添加在一起。
優(yōu)選是，鐵磁模塊也可以由涂覆有非磁性基質(zhì)的鐵磁元件組成，該非磁性基質(zhì)例如具有較高靜摩擦系數(shù)的材料。
在本發(fā)明中用于使磁模塊的固定有效/無效的系統(tǒng)能夠快速和容易地工作，它能夠使組件的模塊之間的固定力與在有效時要保持的組件的總重量的比值較高。
在完全無效時，用于使磁模塊的固定有效/無效的系統(tǒng)能夠使頭部中的磁元件產(chǎn)生的磁通完全在磁模塊的頭部內(nèi)短路。
本發(fā)明提供了用于使磁模塊的一個或多個頭部有效/無效的系統(tǒng)，該系統(tǒng)能夠調(diào)節(jié)固定力，還裝備有防止它意外失效的裝置。
它還有這樣的優(yōu)點當磁模塊有多個頭部時，各頭部能夠彼此獨立工作。
通過下面對實施發(fā)明的優(yōu)選方式的說明，可以清楚這些方面，這些優(yōu)選方式通過實例介紹，同時并不限制后面的權利要求的總體原理。
下面將參考附圖進行說明

圖1表示了固定在鐵磁模塊上的本發(fā)明磁模塊的頭部的可能應用的側(cè)視圖；圖2是沿圖1中所示的頭部的軸線的剖視圖；圖3是圖1中所示的頭部的水平投影圖；圖4是圖1中的頭部的磁轉(zhuǎn)子的水平投影圖；圖5是與加強裝置組合的本發(fā)明模塊的組件的側(cè)視圖；圖6是本發(fā)明的磁模塊在穿過它的軸線時的側(cè)視圖；圖7是本發(fā)明的另一磁模塊在穿過它的軸線時的側(cè)視圖；圖8是本發(fā)明的磁模塊的局部剖側(cè)視圖，該磁模塊裝備有用于在拉伸應力下將它鎖靠在加強元件上的裝置，該磁模塊將插入該加強元件內(nèi)；圖9是圖8的局部剖正視圖，其中，磁轉(zhuǎn)子處于使得頭部完全有效的位置；以及圖10是圖8的局部剖正視圖，其中，磁轉(zhuǎn)子處于使得頭部無效的位置。
圖1至4涉及一種磁模塊1，該磁模塊1裝備有頭部3，該頭部能夠磁固定到球形鐵磁模塊5的鐵磁表面上。
模塊1的頭部3沿由圖2中的點劃線A-A表示的軸向延伸，并包括軸向空心柱形的管環(huán)(ferrule)7，該管環(huán)7裝備有錐形頂端8、磁定子9和磁轉(zhuǎn)子11，該磁定子9和磁轉(zhuǎn)子11相對、同軸地布置在該管環(huán)7內(nèi)部。
磁定子9相對于管環(huán)7的軸向位置對應于管環(huán)7的頂端8處，而磁轉(zhuǎn)子11處于軸向更靠內(nèi)的位置。
磁定子9包括主鐵磁元件或本體13，該主鐵磁元件或本體13由六個徑向槽17徑向分成六個相同的扇形部分15，這六個徑向槽17等角度間隔地布置在經(jīng)過頭部3的軸線的平面內(nèi)。
有源磁元件即永磁體19安裝在磁定子9的主鐵磁本體13中的各槽17內(nèi)部。永磁體19都相同，并布置成使它們的極化軸基本平行于磁定子的頭部表面21，同時每對相鄰永磁體19的相同符號磁極朝著它們所確定的鐵磁扇形部分15。磁定子9的主鐵磁本體13的六個扇形部分15形成固定多極定子表面21，該定子表面21通過有源磁元件19而磁感應而具有交替的正負磁極。
磁定子9的主鐵磁本體13可以如上所述為單件，或者也可以分成完全分開的扇形部分，這些扇形部分環(huán)繞360°角布置，并彼此橫向間隔開，從而確定了用于裝磁定子9的永磁體的座。
磁定子9的主鐵磁本體13的多極頭部表面21布置在管環(huán)7的頂端8處，并包括六個具有60°孔徑角的磁極區(qū)域和鏡狀(specular)多極基表面23。
磁定子9可以通過在管環(huán)7中的凸起25和磁定子本體9中的相應凹口27之間的機械鍵合而固定在該管環(huán)7上。
頭部3的磁轉(zhuǎn)子11包括六個相同的有源磁元件，即六個永磁體29；以及鐵磁元件或軛鐵31，用于連接和支承永磁體29，該永磁體29布置在對著磁定子9的一側(cè)。
磁轉(zhuǎn)子11的六個永磁體29具有垂直于定子多極表面21的磁極軸線。
磁轉(zhuǎn)子11的六個永磁體29環(huán)繞頭部3的軸線等角度布置，并使極性交替，以便產(chǎn)生與固定多極定子表面21鏡像的多極轉(zhuǎn)子表面33。
磁定子9和磁轉(zhuǎn)子11的磁和鐵磁部件的尺寸必須這樣，即當使頭部3無效時，當多極定子表面21的各磁極與多極轉(zhuǎn)子表面33的相應磁極磁串聯(lián)時，磁轉(zhuǎn)子11可以完全吸收由磁定子9產(chǎn)生的磁通，通過鐵磁軛鐵31使所述磁通完全短路，從而使磁定子9的多極定子表面21不能用于將磁模塊1固定在模塊5的鐵磁表面上。
鐵磁模塊5為空心，且它的厚度必須保持為最小，以便增加兩個模塊之間的磁固定力與兩個模塊的重量的比值，不過，考慮到鐵磁模塊5的厚度不能降低至低于特定值，以便保證由頭部3產(chǎn)生的磁通完全短路。不過，對于給定延伸的多極定子表面，通過利用增加磁定子9的磁極對的數(shù)目來補償鐵磁模塊5的厚度減小，可以保持磁通的完全短路。
在本發(fā)明的可能變化形式中，磁轉(zhuǎn)子的與永磁體29以及連接這些永磁體29的軛鐵31相對應的部分可以由結構與磁定子9相同的本體來代替，即主鐵磁本體包含一組有源磁元件，該組有源磁元件以與磁定子9完全相同的方式布置。這時，多極轉(zhuǎn)子表面33由磁轉(zhuǎn)子的有源磁元件感應。
磁轉(zhuǎn)子11包括鐘形件35，用于引導磁轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)，該鐘形件35與管環(huán)7同軸并在該管環(huán)內(nèi)部，且穩(wěn)固伸向軛鐵31，用于從軛鐵31的、與永磁體29相反的一側(cè)來支承磁轉(zhuǎn)子11的永磁體29。
為了引導磁轉(zhuǎn)子11的旋轉(zhuǎn)，用于引導磁轉(zhuǎn)子11的鐘形件35自身由管環(huán)7的內(nèi)壁引導。
多極轉(zhuǎn)子表面33和磁定子9的基表面23分別裝備有高強度的鋼摩擦板，該鋼摩擦板設計成有利于磁定子9和磁轉(zhuǎn)子11之間的相對旋轉(zhuǎn)，同時使從一側(cè)到另一側(cè)的磁通通道的阻力最小。
磁模塊1的頭部3包括柱形環(huán)37，該柱形環(huán)37同軸地鍵合(key)在管環(huán)7的外部，這樣，它可以相對于管環(huán)7的軸線而轉(zhuǎn)動和滑動，以便機械/人工驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子11旋轉(zhuǎn)。
為了將環(huán)37的旋轉(zhuǎn)傳遞給磁轉(zhuǎn)子11，環(huán)37徑向支承驅(qū)動桿39，該驅(qū)動桿39裝入在鐘形件35的、與磁定子9軸向相對的端頭的邊緣43中切成的一對徑向?qū)R狹槽41中。
狹槽41軸向伸長，以便使驅(qū)動桿39保持嚙合，且能夠沿管環(huán)7的軸向自由滑動。
驅(qū)動桿39布置成越過沿管環(huán)7的外周的徑向相對延伸部分切成的兩個狹縫45。
在管環(huán)7中的狹縫45還有沿管環(huán)7的軸向的開口，以便使桿39和連接環(huán)37能夠沿管環(huán)7的軸向移動。
管環(huán)7中的各狹縫45的、軸向離管環(huán)7頂端8最遠的唇緣形成一系列凹槽47，這些凹槽47切成有一定角度間隔，并與在相對狹縫中的凹槽47徑向相對。
驅(qū)動桿39通過栓柱49而壓靠在管環(huán)7的狹縫45的該唇緣上，該栓柱49可在引導鐘形件35的輪轂53中軸向運動，它與頭部3同軸，并通過布置在該栓柱49和輪轂53內(nèi)的凸肩之間的螺旋彈簧51而彈性加載。
因此，環(huán)37的旋轉(zhuǎn)可以分步鎖定，每次驅(qū)動桿39都卡入管環(huán)7的狹縫45的一對相對凹槽47中。環(huán)37的每一步旋轉(zhuǎn)都對應于頭部3的有效程度。
為了調(diào)節(jié)頭部3的有效程度，人工轉(zhuǎn)動環(huán)37，直到在該環(huán)37的外表面上的指示箭頭69與所需的有效程度70對齊，該有效程度70從刻在管環(huán)7的外表面上的多個可能程度中選定。
當頭部3處于完全有效狀態(tài)時，多極定子表面21的磁極對著磁轉(zhuǎn)子11的多極轉(zhuǎn)子表面33的相同符號磁極。由永磁體定子9產(chǎn)生的磁通添加到由磁轉(zhuǎn)子11產(chǎn)生的磁通上，并通過鐵磁球5而短路。
當通過使磁轉(zhuǎn)子11轉(zhuǎn)過60°而使頭部3處于完全無效狀態(tài)時，多極定子表面21的磁極對著多極轉(zhuǎn)子表面33的相反符號磁極。由磁定子9產(chǎn)生的全部磁通通過磁轉(zhuǎn)子11而短路，且磁定子9中的磁勢差串聯(lián)通過鐵磁軛鐵31而添加到磁轉(zhuǎn)子11的磁勢差上。
當磁定子9和磁轉(zhuǎn)子11之間的相對角度位置從完全無效的頭部3位置向完全有效的頭部3位置運動時，由磁定子9和磁轉(zhuǎn)子11產(chǎn)生的磁通中通過鐵磁球5而短路的部分逐漸增加，因此，磁模塊1和鐵磁模塊5之間的固定力也逐漸增加。
模塊1的頭部3也可以有用于驅(qū)動磁轉(zhuǎn)子11旋轉(zhuǎn)的不同系統(tǒng)，例如電/機械類型。該系統(tǒng)包括在管環(huán)中的孔以及同軸穩(wěn)固安裝在磁轉(zhuǎn)子的鐘形件上的齒輪環(huán)。轉(zhuǎn)子的旋轉(zhuǎn)可以通過有小齒輪形刀頭的電動螺絲刀來控制，該小齒輪形刀頭能夠穿過管環(huán)中的孔與齒輪環(huán)嚙合。
磁模塊1也包括安全裝置，它防止發(fā)生使頭部3無效的任何意外情況。
安全裝置包括在環(huán)37中的孔55以及具有彈簧59的爪57，該爪57可以在磁轉(zhuǎn)子11處于使頭部3完全有效的位置處時與孔55對齊。
爪57裝入穿過管環(huán)7安裝的小柱形體61中，并能夠由于彈簧59的作用而伸入環(huán)37的孔55內(nèi)，以便阻止環(huán)37的旋轉(zhuǎn)。為了使頭部3從完全有效的位置開始變得無效或者進行調(diào)節(jié)，只需要使用尖頭工具插入環(huán)37的孔55中，以便使爪57克服彈簧59的力而返回它的容器柱形體61內(nèi)。
在不脫離本發(fā)明的范圍內(nèi)，磁模塊頭部也可以通過用于使該頭部的磁極反轉(zhuǎn)的電磁系統(tǒng)而使用。這只是需要將前述磁轉(zhuǎn)子替換成第二磁定子，該第二磁定子與前述磁定子相同，除了第二磁定子的永磁體的總體矯頑磁性必須比第一定子的永磁體更低，且第二磁定子的各永磁體必須由相應的反轉(zhuǎn)螺線管環(huán)繞。由合適直流發(fā)電機產(chǎn)生的電流沿一個方向或另一方向流過各螺線管，以便使相應永磁體的磁極反轉(zhuǎn)。這時，固定力通過不同強度的流過電流來進行調(diào)節(jié)，且頭部具有安全性， 因為該頭部只能通過與使頭部有效的電流方向相反的電流而變得無效。
圖5表示了一組磁固定模塊，該組磁固定模塊包括固定在鐵磁模塊5上的兩個磁模塊1。需要時，結構可以通過角形加強元件65來加強，該加強元件65有用于與磁模塊1相連的管77，它的類型與本申請人的專利申請MI2001A000608中所述的相同。
當使得兩個磁模塊1的頭部3都有效時，磁通量通過鐵磁球5在兩個頭部3之間流通；在該磁路中，各頭部3的磁定子和轉(zhuǎn)子中的磁勢差磁性串聯(lián)添加到另一頭部3的磁定子和轉(zhuǎn)子較大磁勢差上。
因此，每次將另外的磁模塊1的有效頭部3安裝在鐵磁模塊5上時，將磁模塊1固定在鐵磁模塊5上的力都會增大。
模塊1也可以作為與專利申請MI2001A000608中所述類型的加強元件連接的系統(tǒng)，當磁模塊1受到的拉應力超過由所述磁模塊1施加的磁吸力時，該系統(tǒng)使磁模塊1牢固安裝在加強元件65上。所述連接系統(tǒng)可以布置在所有磁模塊上，或者只布置在特定磁模塊上，這些特定磁模塊所受到的拉應力超過它們所能夠產(chǎn)生的磁吸力。
根據(jù)圖8-10所示的可能實施方式，這樣的連接系統(tǒng)包括一組銷釘71，在本例中為三個，這些銷釘71鉸接在管環(huán)7的外周，并當磁模塊1的頭部處于有效狀態(tài)時通過管環(huán)7的厚度部分徑向凸出，以便與加強元件65的連接管77中的相應凹口75嚙合。
三個銷釘71布置成120°的角度間隔，它們能夠在垂直于管環(huán)7的軸線的平面內(nèi)轉(zhuǎn)動，且它們能夠通過在相應凸輪79上滑動而伸出或退回，該相應凸輪79布置在鐘形件35的外周上，而該鐘形件35牢固安裝在轉(zhuǎn)子11上。當將轉(zhuǎn)子11布置在與使得磁模塊1的頭部為完全無效狀態(tài)相對應的位置處時，各銷釘71離開它的相應凸輪79，并退回到管環(huán)7內(nèi)部，從而使磁模塊1能夠從加強元件65中滑出。
圖6表示了具有兩個同軸頭部3的模塊1’，這兩個同軸頭部3可以彼此獨立地變得有效。這兩個頭部3鍵合在柱形連接管67的端部，該柱形連接管67例如可以由塑料或碳纖維或鋁制成。
在圖6中，一個頭部3的磁定子具有平直的多極頭部表面21，適于固定在磁模塊或鐵磁模塊的平直鐵磁表面上，而另一頭部3的磁定子有圓弧形多極頭部表面21，適于固定在球形磁模塊或鐵磁模塊上。
當然，磁定子的多極頭部表面的形狀可以根據(jù)需要而變化成適合要固定的表面的形狀，也可以根據(jù)需要變化成使給定磁模塊中包括多個固定頭部3。
圖7表示了磁模塊1”的結構，該磁模塊1”能夠固定另一磁模塊。
磁模塊1”只有一個可使用的頭部3，但是在所述頭部3的軸向相對端裝備有鐵磁元件63。
這時，磁模塊1”的鐵磁元件63的外表面可以通過另外的磁模塊的有效頭部而固定。
當然，本發(fā)明也延伸到這樣的情況，即在磁模塊的頭部和鐵磁表面之間有非鐵磁材料的情況下，該頭部甚至在不直接接觸的情況下固定在該鐵磁表面上。例如，這可以是當圖5的球形鐵磁模塊涂覆有高摩擦系數(shù)的非鐵磁基質(zhì)時的情況。
在根據(jù)本發(fā)明的柵格結構組件中，有時需要通過在中心之間具有固定距離的模塊之間添加最終模塊而閉合該結構，例如在兩個球形鐵磁模塊之間添加細長磁模塊，這兩個球形鐵磁模塊已經(jīng)固定就位，且在它們之間有固定距離。
為了便于所述操作，尤其是當結構中的模塊通過加強元件連接時，在本發(fā)明的磁模塊的頭部上的連接管(例如由圖6中的67表示的柱形管)可以裝備有在頭部之間的伸縮連接系統(tǒng)。
例如，圖6的連接管67可以分成兩個部分，每一部分牢固安裝在磁模塊的一個頭部，且能夠伸縮運動和具有縱向卡口接頭的中心體能夠插入這兩個分開部分之間。因此，磁模塊的頭部可以更加接近，以便將該磁模塊插入柵格結構中，然后再使它展開至它的最終位置，并轉(zhuǎn)動該管，以便固定卡口接頭。該方案可以根據(jù)需要布置在一個、幾個或所有磁模塊上。
權利要求
1.一種磁模塊(1)，其特征在于它有至少一個軸向延伸的頭部(3)，該頭部裝備有使得磁力能夠用于將所述磁模塊(1)固定在鐵磁表面上的系統(tǒng)，所述至少一個頭部(3)包括多極磁定子(9)，該多極磁定子與該頭部(3)同軸，所述多極磁定子(9)具有能夠磁有效的多極定子表面(21)，用于磁固定在所述鐵磁表面上，所述定子表面(21)通過使磁感應磁極布置成交替有相反符號的磁極而形成；多極磁轉(zhuǎn)子(11)，該多極磁轉(zhuǎn)子與多極磁定子(9)同軸，且所述磁轉(zhuǎn)子(11)有多極轉(zhuǎn)子表面(33)，該多極轉(zhuǎn)子表面與多極定子表面(21)相對，并通過使磁極布置成交替有相反符號的磁極而形成；多極轉(zhuǎn)子表面(33)的所述磁極的布置與多極定子表面(21)的磁極的布置成鏡像；所述磁轉(zhuǎn)子(11)繞頭部(3)的軸線在使所述多極定子表面(21)完全有效的位置和使所述多極定子表面(21)完全無效的位置之間旋轉(zhuǎn)，在該完全有效的位置處，多極定子表面(21)的各磁極對著多極轉(zhuǎn)子表面(33)的相同符號的相應磁極，從而使磁定子(9)和磁轉(zhuǎn)子(11)產(chǎn)生的磁通添加在一起，并通過所述鐵磁表面而短路，而在該完全無效位置處，多極定子表面(21)的各磁極對著多極轉(zhuǎn)子表面(33)的相反符號的相應磁極，從而使由磁定子(9)產(chǎn)生的磁通完全通過磁轉(zhuǎn)子(11)而短路。
2.根據(jù)權利要求1所述的磁模塊，其特征在于為了調(diào)節(jié)頭部(3)的磁固定力，頭部(3)的磁轉(zhuǎn)子(11)相對于頭部(3)的磁定子(9)的相對角度位置可以調(diào)節(jié)成在所述多極定子表面(21)的完全有效位置和完全無效位置之間的任意中間位置。
3.根據(jù)權利要求1和2中任意一個所述的磁模塊，其特征在于，所述磁定子(9)包括多個定子永磁體(19)，這些定子永磁體環(huán)繞磁定子(9)的軸線布置；以及多個鐵磁扇形部分(15)，各鐵磁扇形部分介于所述多個定子永磁體(19)的相應的一對定子永磁體(19)之間；所述定子永磁體(19)的極化軸的方向基本平行于多極定子表面(21)，各對定子永磁體(19)的所述定子永磁體(19)通過相同符號的磁極而彼此相對；所述固定多極定子表面(21)通過各所述鐵磁扇形部分(15)的表面組合而形成。
4.根據(jù)權利要求1和2中任意一個所述的磁模塊，其特征在于，所述磁轉(zhuǎn)子(11)包括多個轉(zhuǎn)子永磁體(29)，這些轉(zhuǎn)子永磁體環(huán)繞磁轉(zhuǎn)子(11)的軸線布置，所述轉(zhuǎn)子永磁體(29)的極化軸的方向基本垂直于多極定子表面(21)，各所述轉(zhuǎn)子永磁體(29)的磁極與相鄰轉(zhuǎn)子永磁體(29)的磁極相反；以及鐵磁軛鐵(31)，該鐵磁軛鐵用于將所有所述轉(zhuǎn)子永磁體(29)的與磁定子(9)相對的磁極連接起來。
5.根據(jù)權利要求1和2中任意一個所述的磁模塊，其特征在于所述磁轉(zhuǎn)子的結構與所述磁定子(9)相同。
6.根據(jù)權利要求1至5中任意一個所述的磁模塊，其特征在于高強度鋼摩擦板布置在磁定子(9)和磁轉(zhuǎn)子(11)之間。
7.根據(jù)權利要求1至6中任意一個所述的磁模塊，其特征在于為了容納頭部(3)的磁定子(9)和磁轉(zhuǎn)子(11)，各頭部(3)包括空心管環(huán)(7)，該空心管環(huán)(7)與頭部(3)同軸，并確定了柱形內(nèi)壁。
8.根據(jù)權利要求7所述的磁模塊，其特征在于各頭部(3)的磁轉(zhuǎn)子(11)還包括柱形引導鐘形件(35)，該柱形引導鐘形件在磁轉(zhuǎn)子(11)的、與磁定子(9)相反的一側(cè)，與管環(huán)(7)同軸，并在它環(huán)繞頭部(3)的軸線旋轉(zhuǎn)時由該管環(huán)(7)的柱形內(nèi)壁引導。
9.根據(jù)權利要求8所述的磁模塊，其特征在于所述至少一個頭部(3)有用于使磁轉(zhuǎn)子(11)轉(zhuǎn)動的機械/人工驅(qū)動系統(tǒng)。
10.根據(jù)權利要求9所述的磁模塊，其特征在于用于使磁轉(zhuǎn)子(11)轉(zhuǎn)動的所述機械/人工驅(qū)動系統(tǒng)包括柱形環(huán)(37)，該柱形環(huán)沿軸向鍵合在管環(huán)(7)的外部，從而使它能夠相對于管環(huán)(7)的軸線而旋轉(zhuǎn)和滑動；以及用于將環(huán)(37)的旋轉(zhuǎn)傳遞給磁轉(zhuǎn)子(11)的裝置。
11.根據(jù)權利要求10所述的磁模塊，其特征在于用于將環(huán)(37)的旋轉(zhuǎn)傳遞給磁轉(zhuǎn)子(11)的所述裝置包括一對徑向?qū)R的狹槽(41)，該對狹槽在鐘形件(35)的、與磁定子(9)軸向相對的端頭的邊緣(43)中切成，并平行于頭部(3)的軸線；以及桿(39)，該桿沿環(huán)(37)的直徑安裝，并插入而使它能夠在磁轉(zhuǎn)子(11)的鐘形件(35)的所述一對狹槽(41)內(nèi)沿頭部的軸線方向滑動。
12.根據(jù)權利要求11所述的磁模塊，其特征在于沿管環(huán)(7)外周的兩個徑向相對延伸部分設有兩個狹縫(45)，這兩個狹縫切成彼此徑向相對，通過該狹縫，用于驅(qū)動環(huán)(37)旋轉(zhuǎn)的桿(39)與磁轉(zhuǎn)子(11)的鐘形件(35)相連，在管環(huán)(7)中的所述兩個狹縫(45)沿管環(huán)(7)的軸向開口，從而使環(huán)(37)也能夠相對于管環(huán)(7)沿頭部的軸向方向移動。
13.根據(jù)權利要求12所述的磁模塊，其特征在于提供有用于逐步阻礙環(huán)(37)旋轉(zhuǎn)的裝置。
14.根據(jù)權利要求13所述的磁模塊，其特征在于用于逐步阻礙環(huán)(37)旋轉(zhuǎn)的裝置呈一組徑向相對的成對定位器凹槽(47)的形狀，該定位器凹槽以一定角度間隔布置在管環(huán)(7)的所述兩個狹縫(45)內(nèi)部，用于保持將使環(huán)(37)轉(zhuǎn)動的驅(qū)動桿(39)。
15.根據(jù)權利要求14所述的磁模塊，其特征在于所述鐘形件(35)有中心輪轂(53)，該中心輪轂與頭部(3)同軸，并朝著鐘形件(53)的、與磁定子(9)相反的軸向端而開口；以及栓柱(49)，該栓柱可在鐘形件(35)的所述輪轂(53)內(nèi)滑動，并彈性壓靠著用于使環(huán)(37)旋轉(zhuǎn)的驅(qū)動桿(39)，以便使所述驅(qū)動桿(39)卡入給定的一對定位凹槽(47)中或釋放所述驅(qū)動桿(39)。
16.根據(jù)權利要求15所述的磁模塊，其特征在于提供有安全裝置，用于防止磁定子(9)的多極磁固定表面(21)發(fā)生任何意外失效。
17.根據(jù)權利要求16所述的磁模塊，其特征在于所述安全裝置包括在環(huán)(37)中的孔(55)以及支在彈簧上的爪(57)，該爪被支承以使它能夠沿垂直于頭部(3)的軸線的方向滑過管環(huán)(7)；當磁定子(9)的多極磁固定表面(21)處于完全有效狀態(tài)時，所述支在彈簧上的爪(57)可以位于環(huán)(37)的孔(55)內(nèi)，以便阻止環(huán)(37)旋轉(zhuǎn)。
18.根據(jù)權利要求7至17中任意一個所述的磁模塊，其中，所述磁模塊(1)通過加強元件(65)而與至少一個其它磁模塊(1)和/或鐵磁模塊相連，其特征在于所述磁模塊(1)和所述加強元件(65)有用于彼此連接的裝置，以便抵抗作用在磁模塊(1)上的、超過由磁模塊(1)施加的磁吸力的拉伸應力。
19.根據(jù)權利要求18所述的磁模塊，其特征在于所述連接裝置包括一組徑向布置的銷釘(71)，該銷釘可以從磁模塊(1)的所述至少一個磁頭部(3)的管環(huán)(7)上伸出；以及在加強元件(65)中的一組凹口(75)，各所述凹口(75)適于容納所述一組銷釘(71)的、從管環(huán)(7)上伸出的相應銷釘(71)。
20.根據(jù)權利要求19所述的磁模塊，其特征在于所述磁轉(zhuǎn)子(11)的徑向外側(cè)表面形成有一組凸輪(79)，在所述一組凸輪(79)中的各凸輪(79)適于在所述至少一個頭部(3)處于完全有效工作狀態(tài)時與所述一組銷釘(71)中的相應銷釘(71)配合，以便使該相應銷釘(71)伸出到管環(huán)(7)的外部，且在所述至少一個磁頭部(3)處于完全無效工作狀態(tài)時與相應銷釘(71)脫開，以便使所述銷釘(71)退回到管環(huán)(7)內(nèi)。
21.根據(jù)權利要求8所述的磁模塊，其特征在于所述至少一個頭部(3)有電/機械驅(qū)動系統(tǒng)，用于使磁轉(zhuǎn)子(11)轉(zhuǎn)動。
22.根據(jù)權利要求21所述的磁模塊，其特征在于用于使磁轉(zhuǎn)子(11)轉(zhuǎn)動的所述電/機械驅(qū)動系統(tǒng)包括在管環(huán)(7)中的孔；齒環(huán)，該齒環(huán)布置成與磁轉(zhuǎn)子(11)的鐘形件同軸；以及具有小齒輪形刀頭的電螺絲刀，該小齒輪形刀頭能夠穿過管環(huán)(7)中的所述孔與所述齒輪嚙合。
23.一種磁模塊，其特征在于它有至少一個軸向延伸的頭部，該頭部裝備有使得磁力能夠用于將所述磁模塊固定在鐵磁表面上的系統(tǒng)，所述至少一個頭部包括第一多極磁定子，該第一多極磁定子與該頭部同軸，所述第一多極磁定子具有能夠磁有效的多極第一定子表面，用于磁固定在所述鐵磁表面上，所述第一定子表面通過使磁感應磁極布置成交替有相反符號的磁極性而形成；第二多極磁定子，該第二多極磁定子與第一多極磁定子同軸，且所述第二磁定子有多極第二定子表面，該多極第二定子表面與多極第一定子表面相對，并通過使磁極布置成交替有相反符號的磁極性而形成；多極第二定子表面的所述磁極的布置與多極第一定子表面的磁極的布置成鏡像；通過使第二磁定子的多個磁極的極性反轉(zhuǎn)而使第一定子的多極第一定子表面有效/無效的裝置，使第一定子的多極第一定子表面有效/無效的所述裝置使得所述多極第二定子表面在使所述多極第一定子表面有效的狀態(tài)和使所述多極第一定子表面無效的狀態(tài)之間變換，在使所述多極第一定子表面有效的狀態(tài)下，多極第一定子表面的各磁極對著多極第二定子表面的相同符號的相應磁極，從而使第一磁定子和第二磁定子產(chǎn)生的磁通添加在一起，并通過所述鐵磁表面而短路，而在使所述多極第一定子表面無效的狀態(tài)下，多極第一定子表面的各磁極對著多極第二定子表面的相反符號的相應磁極，從而使由第一磁定子產(chǎn)生的磁通完全通過第二磁定子而短路。
24.根據(jù)權利要求23所述的磁模塊，其特征在于，所述第一磁定子包括多個第一定子永磁體，這些第一定子永磁體環(huán)繞第一磁定子的軸線布置；以及多個鐵磁扇形部分，各鐵磁扇形部分介于所述多個第一定子永磁體的相應的一對第一定子永磁體之間；所述第一定子永磁體的極化軸的方向基本平行于多極第一定子表面，各對第一定子永磁體的所述第一定子永磁體通過相同符號的磁極而彼此相對；所述第一固定多極定子表面通過各所述鐵磁扇形部分的表面組合而形成。
25.根據(jù)權利要求24所述的磁模塊，其特征在于，所述第二磁定子包括多個電磁體，這些電磁體環(huán)繞第二磁定子的軸線布置，所述電磁體的極化軸的方向基本垂直于多極定子表面，各所述電磁體的磁極與相鄰電磁體的磁極相反；以及鐵磁軛鐵，該鐵磁軛鐵用于將與所有所述電磁體的對著第一磁定子的磁極連接起來。
26.根據(jù)權利要求25所述的磁模塊，其特征在于為了調(diào)節(jié)磁模塊的磁固定力，向電磁體供給可變強度的電流。
27.根據(jù)前述任意一個權利要求所述的磁模塊，其特征在于它包括伸縮系統(tǒng)，用于減小它的軸向長度。
28.根據(jù)權利要求27所述的磁模塊，其特征在于它包括用于所述伸縮系統(tǒng)的卡口接頭，該伸縮系統(tǒng)用于減小磁模塊的軸向長度。
29.一種組件，包括如前述任意一個權利要求所述的磁模塊(1、1’、1”)，這些磁模塊組合在一起，也可以與鐵磁模塊組合，其特征在于在組件中的所述鐵磁表面通過鐵磁元件而提供，該鐵磁元件結合在磁模塊中，或者形成可包括在該組件中的單獨鐵磁模塊的一部分；或者該鐵磁表面由其它磁模塊的所述至少一個頭部的多極磁固定表面來提供。
30.根據(jù)權利要求29所述的磁模塊(1、1’、1”)組件，其特征在于在該組件的各鐵磁固定表面上，由在鐵磁固定表面上的一個或多個共同作用的磁模塊的有效頭部產(chǎn)生磁路；在所述磁路中，通過在鐵磁固定表面上的所述一個或多個共同作用的磁模塊的有效頭部產(chǎn)生的磁通全部或至少部分通過在鐵磁固定表面上的所述一個或多個共同作用的磁模塊的頭部以及通過構成鐵磁固定表面的所述鐵磁元件而產(chǎn)生短路；而且，在所述磁路中，由在鐵磁固定表面上的所述一個或多個共同作用的磁模塊的有效頭部產(chǎn)生磁勢差串聯(lián)添加在一起。
全文摘要
一種磁模塊(1)，用于磁固定在其它磁模塊或鐵磁模塊的鐵磁表面上，該磁模塊的頭部(3)包括第一多極磁定子(9)，該第一多極磁定子(9)再確定多極磁固定表面(21)；以及多極磁轉(zhuǎn)子(11)或者第二多極磁定子，它與第一多極磁定子(9)同軸并對著該第一多極磁定子，并裝備有用于將多極磁轉(zhuǎn)子(11)或第二多極磁定子的磁極定位成相對于第一多極磁定子(9)的磁極串聯(lián)或并聯(lián)的裝置，以便使第一磁定子(9)的多極磁固定表面(21)失效或有效。
文檔編號H01F7/02GK1516882SQ02812064
公開日2004年7月28日 申請日期2002年6月24日 優(yōu)先權日2001年6月29日
發(fā)明者克勞迪奧·維琴泰利, 克勞迪奧 維琴泰利 申請人:克勞迪奧·維琴泰利, 克勞迪奧 維琴泰利