СИСТЕМА И СПОСОБ ПОЛЕВОЙ ЭМИССИИ Российский патент 2014 года по МПК H01J7/46 H01F7/00 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ, К КОТОРОЙ ОТНОСИТСЯ ИЗОБРЕТЕНИЕ

Настоящее изобретение относится в основном к системе и способу полевой эмиссии. Более конкретно настоящее изобретение относится к системе и способу, где коррелированные конструкции магнитного и/или электрического поля создают пространственные силы в соответствии с относительным выравниванием конструкций полевой эмиссии и функции пространственных сил.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Характеристики выравнивания магнитных полей использовались для достижения прецизионного движения и позиционирования объектов. Ключевым принципом работы двигателя переменного тока (AC) является то, что постоянный магнит вращается, чтобы поддерживать свое выравнивание во внешнем вращающемся магнитном поле. Этот эффект является основой для ранних двигателей переменного тока, включая «Электромагнитный двигатель», на который Nikola Tesla получил патент США 381968 1 мая 1888 г. 19 января 1938 г. Marius Lavet получил патент Франции 823395 на шаговый двигатель, который он сначала использовал в кварцевых часах. Шаговые двигатели делят полный оборот двигателя на дискретное количество шагов. Посредством управления моментами временем, во время которых активизируются и деактивизируются электромагниты вокруг двигателя, можно точно управлять положением двигателя. Управляемые компьютером шаговые двигатели представляют собой один из наиболее универсальных видов систем позиционирования. Они обычно управляются цифровым способом как часть системы с разомкнутым контуром и являются более простыми и более надежными, чем сервосистемы с замкнутым контуром. Они используются в промышленном высокоскоростном перегрузочном оборудовании и многоосных машинах с числовым программным управлением (CNC). В области лазеров и оптики они часто используются в оборудовании прецизионного позиционирования, таком как линейные исполнительные механизмы, линейные столики, поворотные столики, гониометры и крепления зеркал. Они используются в упаковочных машинах и при расположении пилотных ступеней клапана для систем с гидроуправлением. Они также используются во многих коммерческих продуктах, включая приводы гибких дисков, планшетные сканеры, принтеры, плоттеры и т.п.

Хотя характеристики выравнивания магнитных полей используются в некоторых специализированных промышленных оборудованиях и в относительно ограниченном количестве коммерческих продуктов, их использование для целей прецизионного выравнивания в основном ограничено по объему. Для большинства процессов, где является важным выравнивание объектов, например, жилищное строительство, обычно применяются относительно примитивные методы и инструменты выравнивания, такие как угольник плотника и уровень. Кроме того, давно проверенные инструменты и механизмы для соединения объектов друг с другом, такие как молотки и гвозди; отвертки и винты; гаечные ключи и гайки и болты и т.п., когда они используются с примитивными методами выравнивания, приводят к значительно худшему, чем точное жилищное строительство, что обычно приводит к смерти и повреждению, когда разваливаются дома, сдувает крыши во время шторма и т.д. В основном существует значительное количество бесполезно расходуемого времени и энергии в большинстве процессах, к которым средний человек привык, которые являются непосредственным результатом неточности выравнивания смонтированных объектов. Обработанные детали быстрее изнашиваются, двигатели являются менее эффективными, приводя к более высокому загрязнению, здания и мосты разваливаются из-за ненадлежащей конструкции и т.п.

Было обнаружено, что различные свойства полевой эмиссии могут использоваться в многочисленных применениях.

СУЩНОСТЬ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Вкратце, настоящее изобретение представляет собой улучшенную систему и способ полевой эмиссии. Изобретение относится к конструкциям полевой эмиссии, содержащим источники электрического или магнитного поля, имеющие величины, полярности и положения, соответствующие требуемой функции пространственных сил, где пространственная сила создается на основе относительного выравнивания конструкций полевой эмиссии и функции пространственных сил. Изобретение в данном документе иногда упоминается как коррелированный магнетизм, коррелированные полевые эмиссии, коррелированные магниты, кодированный магнетизм или кодированные полевые эмиссии. Конструкции магнитов, расположенных обычно (или «естественно»), когда их взаимодействующие полюса чередуются, упоминаются в данном документе как некоррелированный магнетизм, некоррелированные магниты, некодированный магнетизм или некодированные полевые эмиссии.

Согласно одному варианту осуществления изобретения система полевой эмиссии содержит первую конструкцию полевой эмиссии и вторую конструкцию полевой эмиссии. Каждая из первой и второй конструкций полевой эмиссии содержит массив источников полевой эмиссии, причем каждый имеет положения и полярности, относящиеся к требуемой функции пространственных сил, которая соответствует относительному выравниванию первой и второй конструкций полевой эмиссии в домене поля. Положения и полярности каждого источника полевой эмиссии каждого массива источников полевой эмиссии могут определяться в соответствии с по меньшей мере одной корреляционной функцией. По меньшей мере одна корреляционная функция может быть в соответствии с по меньшей мере одним кодом. По меньшей мере одним кодом может быть по меньшей мере один из псевдослучайного кода, детерминированного кода или разработанного кода. По меньшей мере одним кодом может быть одномерный код, двумерный код, трехмерный код или четырехмерный код.

Каждый источник полевой эмиссии каждого массива источников полевой эмиссии имеет соответствующую амплитуду и направление вектора полевой эмиссии, определенные в соответствии с требуемой функцией пространственных сил, где зазор между первой и второй конструкциями полевой эмиссии и относительное выравнивание первой и второй конструкций полевой эмиссии создает пространственную силу в соответствии с требуемой функцией пространственных сил. Пространственная сила содержит по меньшей мере одно из пространственной силы притяжения или пространственной силы отталкивания. Пространственная сила соответствует пиковой пространственной силе упомянутой требуемой функции пространственных сил, когда упомянутые первая и вторая конструкции полевой эмиссии, по существу, выровнены, так что каждый источник полевой эмиссии упомянутой первой конструкции полевой эмиссии, по существу, выровнен с соответствующим источником полевой эмиссии упомянутой второй конструкции полевой эмиссии. Пространственная сила может использоваться для получения энергии, передачи энергии, движения объекта, прикрепления объекта, автоматизации функции, управления инструментом, издания звука, нагрева окружающей среды, охлаждения окружающей среды, воздействия на давление окружающей среды, управления потоком текучей среды, управления потоком газа и управления центробежными силами.

При одном устройстве пространственная сила обычно составляет около порядка величины, которая меньше пиковой пространственной силы, когда первая и вторая конструкции полевой эмиссии, по существу, не выровнены, так что источник полевой эмиссии первой конструкции полевой эмиссии, по существу, выровнен с соответствующим источником полевой эмиссии упомянутой второй конструкции полевой эмиссии.

Домен поля соответствует полевым эмиссиям от массива первых источников полевой эмиссии первой конструкции полевой эмиссии, взаимодействующим с полевыми эмиссиями от массива вторых источников полевой эмиссии второй конструкции полевой эмиссии.

Относительное выравнивание первых и вторых конструкций полевой эмиссии может являться результатом соответствующей функции траектории движения по меньшей мере одной из первой и второй конструкций полевой эмиссии, где соответствующая функция траектории движения представляет собой одну из функции траектории одномерного движения, функции траектории двумерного движения или функции траектории трехмерного движения. Соответствующей функцией траектории движения может быть по меньшей мере одна из функции траектории линейного движения, функции траектории нелинейного движения, функции траектории вращательного движения, функции траектории цилиндрического движения или функции траектории сферического движения. Соответствующая функция траектории движения определяет движение относительно времени для по меньшей мере одной из первой и второй конструкций полевой эмиссии, где движением может быть по меньшей мере одно из движения вперед, движения назад, движения вверх, движения вниз, движения влево, движения вправо, поворота в горизонтальной плоскости, наклона и/или качения. При одном устройстве функция траектории движения определяет вектор движения, имеющий направление и амплитуду, которые изменяются во времени.

Каждый массив источников полевой эмиссии может представлять собой один из одномерного массива, двумерного массива или трехмерного массива. Полярности источников полевой эмиссии могут представлять собой по меньшей мере одну из северных-южных полярностей или положительной-отрицательной полярности. По меньшей мере один из источников полевой эмиссии содержит источник магнитной полевой эмиссии или источник электрической полевой эмиссии. По меньшей мере одним из источников полевой эмиссии может быть постоянный магнит, электромагнит, электрет, намагниченный ферромагнитный материал, часть намагниченного ферромагнитного материала, мягкий магнитный материал или сверхпроводящий магнитный материал. По меньшей мере одной из первой и второй конструкций полевой эмиссии может быть по меньшей мере одно из заднего слоя поддержки, переднего насыщаемого слоя, активного промежуточного элемента, пассивного промежуточного элемента, рычага, защелки, поворотного соединения, источника тепла, теплоотвода, индукционной петли, нихромовой проволоки гальванического покрытия, встроенной проволоки или механизма подавления. По меньшей мере одна из первой и второй конструкций полевой эмиссии может быть плоской конструкцией, конической конструкцией, цилиндрической конструкцией, изогнутой поверхностью или ступенчатой поверхностью.

Согласно другому варианту осуществления изобретения способ управления полевой эмиссией содержит определение требуемой функции пространственных сил, соответствующей относительному выравниванию первой конструкции полевой эмиссии и второй конструкции полевой эмиссии в домене поля, и установление в соответствие с требуемой функцией пространственных сил положения и полярности каждого источника полевой эмиссии первого массива источников полевой эмиссии, соответствующих первой конструкции полевой эмиссии, и каждого источника полевой эмиссии второго массива источников полевой эмиссии, соответствующих второй конструкции полевой эмиссии.

Согласно другому варианту осуществления изобретения система полевой эмиссии содержит первую конструкцию полевой эмиссии, содержащую множество первых источников полевой эмиссии, имеющих положения и полярности в соответствии с первой корреляционной функцией, и вторую конструкцию полевой эмиссии, содержащую множество вторых источников полевой эмиссии, имеющих положения и полярности в соответствии со второй корреляционной функцией, причем первая и вторая корреляционные функции соответствуют требуемой функции пространственных сил, первая корреляционная функция дополняет вторую корреляционную функции, так что каждый источник полевой эмиссии из упомянутого множества первых источников полевой эмиссии имеет соответствующий источник полевой эмиссии ответной части из множества вторых источников полевой эмиссии, и первые и вторые конструкции полевой эмиссии, по существу, коррелируются тогда, когда, по существу, выровнены ответные части источников полевой эмиссии.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

Настоящее изобретение описывается с ссылкой на прилагаемые чертежи. На чертежах подобные позиции указывают идентичные или функционально подобные элементы. Кроме того, самая левая цифра(ы) позиции определяет чертеж, на котором первый раз появляется позиция.

Фиг.1 изображает южный и северный полюса и векторы магнитного поля примерного магнита;

фиг.2 изображает железные опилки, ориентированные в магнитном поле, создаваемом стержневым магнитом;

физ.3а изображает два магнита, выровненных так, что их полярности являются противоположными по направленности, приводя к пространственной силе отталкивания;

фиг.3b изображает два магнита, выровненных так, что их полярности являются одинаковыми по направленности, приводя к пространственной силе притяжения;

фиг.4а изображает два магнита, имеющих существенное выравнивание;

фиг.4b изображает два магнита, имеющих частичное выравнивание;

фиг.4с изображает магниты разного размера, имеющие частичное выравнивание;

фиг.5 изображает код Баркера длиной 7, используемый для определения полярностей и положений магнитов, составляющих конструкцию магнитной полевой эмиссии, где все магниты имеют одинаковую напряженность поля;

фиг.6 изображает двоичную функцию автокорреляции кода Баркера-7;

фиг.7 изображает код Баркера длиной 7, используемый для определения полярностей и положений магнитов, составляющих первую конструкцию магнитной полевой эмиссии, где два из магнитов имеют разные напряженности поля;

фиг.8 изображает примерную функцию пространственных сил двух конструкций магнитной полевой эмиссии по фиг.7;

фиг.9 изображает примерный перенос кода в коде Баркера длиной 7, который используется для определения полярностей и положений магнитов, составляющих первую конструкцию магнитной полевой эмиссии;

фиг.10 изображает примерную функцию пространственных сил двух конструкций магнитной полевой эмиссии по фиг.9, где повторяется вторая конструкция магнитной полевой эмиссии;

фиг.11а-11d изображают 27 разных выравниваний двух конструкций магнитной полевой эмиссии, где код Баркера длиной 7 используется для определения полярностей и положений магнитов, составляющих первую конструкцию магнитной полевой эмиссии, которая соответствует двум модулям кода Баркера длиной 7 от начала до конца;

фиг.12 изображает примерную функцию пространственных сил двух конструкций магнитной полевой эмиссии по фиг.11а-11d;

фиг.13а изображает примерную функцию пространственных сил конструкций магнитной полевой эмиссии, создаваемую повторением одномерного кода по второму размеру N раз, когда движение совершается по коду;

фиг.13b изображает примерную функцию пространственных сил конструкций магнитной полевой эмиссии, создаваемую повторением одномерного кода по второму размеру N раз, когда движение поддерживает выравнивание вплоть до всех N кодированных строк конструкции и вниз до одной;

фиг.14а изображает двумерный код подобный коду Баркера и соответствующую двумерную конструкцию магнитной полевой эмиссии;

фиг.14b изображает примерные функции пространственных сил, являющиеся результатом конструкции магнитной полевой эмиссии зеркального изображения и конструкции магнитной полевой эмиссии зеркального изображения, повернутой на -90°, движущейся по конструкции магнитной полевой эмиссии;

фиг.14с изображает варианты конструкции магнитной полевой эмиссии, где строки переупорядочены случайным образом при попытке оказать влияние на ее характеристики направленности;

фиг.14d и 14е изображают примерные функции пространственных сил выбранных конструкций магнитной полевой эмиссии, имеющих случайно переупорядоченные строки, двигающихся по конструкциям магнитной полевой эмиссии зеркального изображения, как без поворота, так и с поворотом на -90°, соответственно;

фиг.15 изображает примерные односторонние коды скользящего замка и двусторонние коды скользящего замка;

фиг.16а изображает примерный код парения и соответствующие конструкции магнитной полевой эмиссии, которые никогда не достигают существенного выравнивания;

фиг.16b описывает другой примерный код парения и соответствующие конструкции магнитной полевой эмиссии, которые никогда не достигают существенного выравнивания;

фиг.16с описывает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, где конструкция магнитной полевой эмиссии зеркального изображения, соответствующая коду размера 7×7, подобному коду Баркера, парит где-нибудь над конструкцией при условии, что она не вращается;

фиг.17а изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, содержащую девять магнитов, расположенных так, что они наполовину перекрываются в одном направлении;

фиг.17b изображает функцию пространственных сил конструкции магнитной полевой эмиссии по фиг.17а, взаимодействующей с ее конструкцией магнитной полевой эмиссии зеркального изображения;

фиг.18а изображает примерный код, предназначенный для получения конструкции магнитной полевой эмиссии, имеющей первую более сильную фиксацию, когда она выровнена с конструкцией магнитной полевой эмиссии ее зеркального изображения, и вторую более слабую фиксации, когда она повернута на 90° относительно конструкции магнитной полевой эмиссии ее зеркального изображения;

фиг.18b изображает примерную функцию пространственных сил примерной конструкции магнитной полевой эмиссии по фиг.18а, взаимодействующей с ее зеркальной конструкцией магнитной полевой эмиссии;

фиг.18с изображает примерную функцию пространственных сил примерной конструкции магнитной полевой эмиссии по фиг.18а, взаимодействующей с ее зеркальной конструкцией магнитной полевой эмиссии после поворота на 90°;

фиг.19а-19i изображают примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии по фиг.18а и конструкцию магнитной полевой эмиссии ее зеркального изображения и результирующие пространственные силы, создаваемые в соответствии с их различными выравниваниями, когда они закручиваются друг относительно друга;

фиг.20а изображает примерные конструкции магнитной полевой эмиссии, примерный механизм поворота, примерное гнездо для установки инструмента, примерные метки выравнивания, примерный механизм защелкивания и примерную ось для примерного механизма поворота;

фиг.20b изображает примерные конструкции магнитной полевой эмиссии, имеющие примерные корпуса, выполненные так, что один корпус может быть вставлен в другой корпус, примерный альтернативный поворачивающий механизм, примерный поворотный механизм, примерную рукоятку;

фиг.20с изображает примерный инструментальный блок, включающий в себя примерный узел сверлильной головки;

фиг.20d изображает примерный инструментальный блок, вырезающий отверстие, имеющий внешнюю режущую часть, включающую в себя конструкцию магнитной полевой эмиссии, и внутреннюю режущую часть, включающую в себя конструкцию магнитной полевой эмиссии;

фиг.20е изображает примерную пресс-форму станка, применяющую многочисленные уровни конструкций магнитной полевой эмиссии;

фиг.20f изображает поперечное сечение примерного захватного устройства, применяющего конструкцию магнитной полевой эмиссии, включающую в себя многочисленные уровни магнитов;

фиг.20g изображает примерный зажимной механизм, включающий в себя механизм контактного кольца конструкции магнитной полевой эмиссии;

фиг.21 изображает примерные конструкции магнитной полевой эмиссии, используемые для монтажа конструктивных элементов и панели крышки для получения примерного конструктивного узла;

фиг.22 изображает стол, имеющий под его поверхностью двумерный электромагнитный массив, где примерная платформа перемещений, имеющая элементы соприкосновения с конструкциями магнитной полевой эмиссии, может перемещаться посредством изменения состояний индивидуальных электромагнитов электромагнитного массива;

фиг.23 изображает цилиндр внутри другого цилиндра, где любой цилиндр может перемещаться относительно другого цилиндра посредством изменения состояния индивидуальных электромагнитов электромагнитного массива, связанного с одним цилиндром, относительно конструкции магнитной полевой эмиссии, связанной с другим цилиндром;

фиг.24 изображает сферу внутри другой сферы, где любая сфера может перемещаться относительно другой сферы посредством изменения состояния индивидуальных электромагнитов электромагнитного массива, связанного с одной сферой, относительно конструкции магнитной полевой эмиссии, связанной с другой сферой;

фиг.25 изображает примерный цилиндр, имеющий конструкцию магнитной полевой эмиссии и коррелированную поверхность, где конструкция магнитной полевой эмиссии и коррелированная поверхность обеспечивают силу сцепления и силу захвата, когда цилиндр поворачивается;

фиг.26 изображает примерную сферу, имеющую конструкцию магнитной полевой эмиссии и коррелированную поверхность, где конструкция магнитной полевой эмиссии и коррелированная поверхность обеспечивают силу сцепления и силу захвата, когда сфера поворачивается;

фиг.27а и 27b изображают устройство, где конструкция магнитной полевой эмиссии оборачивается вокруг двух цилиндров, так что значительно большая часть конструкции магнитной полевой эмиссии находится в соприкосновении с коррелированной поверхностью для обеспечения дополнительной силы сцепления и силы захвата;

фиг.28а-28d изображают примерный способ изготовления конструкций магнитной полевой эмиссии, использующий ферромагнитный материал;

фиг.29 изображает примерные промежуточные слои, связанные с конструкцией магнитной полевой эмиссии;

фиг.30а-30с обеспечивают вид сбоку, косоугольную проекцию и вид сверху конструкции магнитной полевой эмиссии, имеющей окружающий теплоотводящий материал и примерный встроенный механизм подавления;

фиг.31а изображает примерное распределение магнитных сил по более широкой области для управления расстоянием, на котором две конструкции магнитной полевой эмиссии входят в зацепление, когда они, по существу, выровнены;

фиг.31b изображает конструкцию магнитной полевой эмиссии, составленную из разреженного массива больших магнитных источников, объединенных с большим количеством меньших магнитных источников, посредством чего обеспечивается выравнивание с зеркальной конструкцией магнитной полевой эмиссии посредством больших источников и обеспечивается сила отталкивания меньшими источниками;

фиг.32 изображает примерное устройство сборки конструкции магнитной полевой эмиссии;

фиг.33 изображает поворачивающийся цилиндр, имеющий повторяющуюся конструкцию магнитной полевой эмиссии, используемую для оказания воздействия на движение изогнутой поверхности, имеющей такое же кодирование конструкции магнитной полевой эмиссии;

фиг.34 изображает примерный клапанный механизм;

фиг.35 изображает примерное цилиндровое устройство;

фиг.36а изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, составленную из колец вокруг окружности;

фиг.36b изображает примерную петлю, полученную с использованием чередующихся конструкций магнитной полевой эмиссии, составленных из колец вокруг окружности, такой как изображенная на фиг.36а;

фиг.36с изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, имеющую источники, напоминающие спицы колеса;

фиг.36d изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, подобную угловому кодеру;

фиг.36е изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, имеющую источники, расположенные в виде изогнутых спиц;

фиг.36f изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, составленную из источников шестиугольной формы;

фиг.36g изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, составленную из треугольных источников; и

фиг.36h изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, составленную из частично перекрываемых ромбовидных источников.

ПОДРОБНОЕ ОПИСАНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Ниже настоящее изобретение более подробно описывается с ссылкой на прилагаемые чертежи, на которых показаны предпочтительные варианты осуществления изобретения. Данное изобретение, однако, не должно толковаться как ограниченное вариантами осуществления, изложенными в данном документе; скорее они предусмотрены для того, чтобы данное раскрытие было полным и завершенным и полностью передавало объем изобретения для специалиста в данной области техники. Подобные позиции относятся к подобным элементам на всех чертежах.

Фиг.1 изображает южный и северный полюса и векторы магнитного поля примерного магнита. Как показано на фиг.1, магнит 100 имеет южный полюс 102 и северный полюс 104. Также показаны векторы 106 магнитного поля, которые представляют направление и величину момента магнита. Северный и южный полюса также упоминаются в данном документе как положительный (+) и отрицательный (-) полюса, соответственно. Согласно изобретению магниты могут представлять собой постоянные магниты, непостоянные магниты, электромагниты, могут включать в себя твердый или мягкий материал и могут быть сверхпроводящими. В некоторых применениях магниты могут быть заменены электретами. Магниты могут быть в большинстве случаев любого размера от очень больших до очень маленьких, включая нанометрический масштаб. В случае несверхпроводящих материалов существует предел наименьшего размера в один домен. Когда материал делается сверхпроводящим, однако, магнитное поле, которое существует внутри его, может быть настолько сложным, насколько требуется, и не существует практического предела малого размера вплоть до атомного масштаба. Магниты также могут создаваться при атомном масштабе в виде электрических и магнитных полей, создаваемых конструкциями молекулярного размера, могут разрабатываться так, что имеют коррелированные свойства, например наноматериалы и макромолекулы.

При нанометрическом масштабе один или несколько отдельных доменов могут использоваться для кодирования, где каждый отдельный домен имеет код, и квантованием магнитного поля будет домен.

Фиг.2 изображает железные опилки, ориентированные в магнитном поле 200 (т.е. домене поля), создаваемом отдельным стержневым магнитом.

Фиг.3а изображает два магнита, выровненные так, что их полярности противоположны по направлению, приводя к пространственной силы отталкивания. Ссылаясь на фиг.3а, два магнита 100а и 100b выровнены так, что их полярности являются противоположными по направлению. Конкретно, первый магнит 100а имеет южный полюс 102 слева и северный полюс 104 справа, тогда как второй магнит 100b имеет северный полюс 104 слева и южный полюс 102 справа, так что, когда они выровнены, векторы 106а магнитного поля первого магнита 100а направлены против векторов 106b магнитного поля второго магнита 100b, приводя к пространственной силе 300 отталкивания, которая вызывает отталкивание двух магнитов друг от друга.

Фиг.3b изображает два магнита, выровненные так, что их полярности являются одинаковыми по направлению, приводя к пространственной силе притяжения. Ссылаясь на фиг.3b, два магнита 100а и 100b выровнены так, что их полярности находятся в одном и том же направлении. Конкретно, первый магнит 100а имеет южный полюс 102 слева и северный полюс 104 справа, и второй магнит 100b также имеет южный полюс 102 слева и северный полюс 104 справа, так что, когда они выровнены, векторы 106а магнитного поля первого магнита 100а направлены та кже, что и векторы 106а магнитного поля второго магнита 100b, приводя к пространственной силе 302 притяжения, которая вызывает притяжение двух магнитов друг к другу.

Фиг.4а изображает два магнита 100а, 100b, имеющие существенное выравнивание 400, так что северный полюс 104 первого магнита 100а имеет, по существу, полное соприкосновение по его поверхности с поверхностью южного полюса 102 второго магнита 100b.

Фиг.4b изображает два магнита 100а, 100b, имеющие частичное выравнивание 402, так что северный полюс 104 первого магнита 100а находится в соприкосновении по его поверхности с примерно двумя третями поверхности южного полюса 102 второго магнита 100b.

Фиг.4с изображает магнит 100а первого размера и меньшие магниты 100b, 100с другого размера, имеющие частичное выравнивание 404. Как видно на фиг.4с, два меньших магнита 100b и 100с выровнены по-разному с большим магнитом 100а.

В основном специалист в данной области техники поймет в отношении к фиг.4а-4b, что направление векторов 106а магнитов притяжения вызывает их выравнивание в этом же направлении, что и векторы 106а. Однако магниты могут перемещаться относительно друг друга, так что они имеют частичное выравнивание, тем не менее они все же «прилипнут» друг к другу и сохранят их положения относительно друг друга.

Согласно настоящему изобретению комбинации источников магнитной (или электрической) полевой эмиссии, упоминаемые в данном документе как конструкции магнитной полевой эмиссии, могут рассматриваться в соответствии с кодами, имеющими требуемые корреляционные свойства. Когда конструкция магнитной полевой эмиссии вводится в выравнивание с комплементарной конструкцией магнитной полевой эмиссии, или конструкцией магнитной полевой эмиссии зеркального изображения, все различные источники магнитной полевой эмиссии выравниваются, вызывая создания пиковой пространственной силы притяжения, посредством чего нарушение выравнивания конструкций магнитной полевой эмиссии вызывает, по существу, подавление различных источников магнитной полевой эмиссии друг другом как функции кода, используемого для разработки конструкций. Аналогично, когда конструкция магнитной полевой эмиссии вводится в выравнивание с идентичной конструкцией магнитной полевой эмиссии, все различные источники магнитной полевой эмиссии выравниваются, вызывая создание пиковой пространственной силы отталкивания, посредством чего нарушение выравнивания конструкций магнитной полевой эмиссии вызывает, по существу, подавление различными источниками магнитной полевой эмиссии друг друга. По существу, пространственные силы создаются в соответствии с относительным выравниванием конструкций полевой эмиссии и функцией пространственных сил. Как описано в данном документе, эти функции пространственных сил могут использоваться для достижения прецизионного выравнивания и прецизионного позиционирования. Кроме того, эти функции пространственных сил позволяют выполнять прецизионное управление магнитными полями и связанными с ними пространственными силами, тем самым, позволяя новым видам присоединительных устройств присоединять объекты с прецизионным выравниванием и новым системам и способам управлять прецизионным движением объектов. В основном пространственная сила имеет величину, которая является функцией относительного выравнивания двух конструкций магнитной полевой эмиссии и их соответствующей функции пространственных сил (или корреляции), промежутка (или расстояния) между двумя конструкциями магнитной полевой эмиссии и напряженности магнитного поля и полярностей источников, составляющих две конструкции магнитной полевой эмиссии.

Характеристики настоящего изобретения, посредством которых различные источники магнитного поля, образующие две конструкции магнитной полевой эмиссии, могут эффективно подавлять друг друга, когда они выводятся из выравнивания, могут быть описаны как сила отпускания (или механизм отпускания). Эта сила отпускания или механизм отпускания являются непосредственным результатом кодирования корреляции, используемого для получения конструкций магнитной полевой эмиссии, и, в зависимости от используемого кода, могут присутствовать независимо от того, соответствует ли выравнивание конструкций магнитной полевой эмиссии силе отталкивания или силе притяжения.

Специалист в области техники теории кодирования понимает, что существует много разных типов кодов, имеющих разные корреляционные свойства, которые были использованы в связи для целей формирования каналов, расширения спектра энергии, модуляции и других целей. Многие из основных характеристик таких кодов делают их применимыми для использования при получении описанных в данном документе конструкций магнитной полевой эмиссии. Например, коды Баркера известны вследствие их свойств автокорреляции. Хотя кода Баркера используются в данном документе для примерных целей, другие виды кодов, известные в технике из-за их свойств автокорреляции, взаимной корреляции или других свойств, также являются применимыми для настоящего изобретения, включая, например, коды Голда, последовательности Касами, гиперболические конгруэнтные коды, квадратичные конгруэнтные коды, линейные конгруэнтные коды, коды массива Уэлча-Костаса, коды массива Голомба-Костаса, псевдослучайные коды, хаотические коды и коды оптимальной линейки Голомба. Как правило, может применяться любой код.

Принципы корреляции настоящего изобретения могут требовать или могут не требовать преодоление нормального поведения при «ориентации магнитов», используя удерживающий механизм. Например, магниты одинаковой конструкции магнитной полевой эмиссии могут нечасто быть отделены от других магнитов (например, в разреженном массиве), так что магнитные силы индивидуальных магнитов, по существу, не взаимодействуют, в этом случае полярность индивидуальных магнитов может изменяться в соответствии с кодом, не требуя существенной удерживающей силы для предотвращения «перебрасывание» магнита магнитными силами. Магниты, которые находятся достаточно близко, так что их магнитные силы, по существу, взаимодействуют, так что их магнитные силы обычно вызывают «перебрасывание» одного из них, так что их векторы момента выравниваются, могут сохранять требуемую ориентацию посредством использования удерживающего механизма, такого как связующее вещество, винт, болт и гайка и т.п.

Фиг.5 изображает код Баркера длиной 7, используемый для определения полярностей и положений магнитов, составляющих конструкцию магнитной полевой эмиссии. Как показано на фиг.5, код 500 Баркера длиной 7 используется для определения полярностей и положений магнитов, составляющих первую конструкцию 502 магнитной полевой эмиссии. Каждый магнит имеет такую же или по существу такую же напряженность (или амплитуду) магнитного поля, которая в качестве данного примера обеспечивается единицей измерения 1 (где A=притяжение, R=отталкивание, A=-R, A=1, R=-1). Вторая конструкция магнитной полевой эмиссии, которая идентична первой, показана с 13 разными выравниваниями 501-1-502-13 относительно первой конструкции 502 магнитной полевой эмиссии. Для каждого относительного выравнивания вычисляется количество магнитов, которые отталкиваются, плюс количество магнитов, которые притягиваются, где каждое выравнивание имеет пространственную силу в соответствии с функцией пространственных сил, основываясь на корреляционной функции и напряженности магнитного поля магнитов. При использовании конкретного кода Баркера пространственная сила изменяется от -1 до 7, где пик имеет место, когда две конструкции магнитной полевой эмиссии выровнены так, что их соответствующие коды выровнены. Внепиковая пространственная сила, упоминаемая как сила бокового лепестка, изменяется от 0 до -1. По существу, функция пространственных сил вызывает в основном отталкивание друг от друга конструкций магнитной полевой эмиссии, если только они не выровнены так, что каждый из этих магнитов коррелируется с комплементарным магнитом (т.е. южный полюс магнита выравнивается с северным полюсом другого магнита, или наоборот). Другими словами, две конструкции магнитной полевой эмиссии, по существу, коррелируются тогда, когда они выровнены, так что они, по существу, представляют собой зеркальное отображение друг друга.

Фиг.6 изображает функцию 600 бинарной автокорреляции кода Баркера-7, где значения в каждом положении 1-13 выравнивания соответствуют значениям пространственной силы, вычисленным для тринадцати положений выравнивания, показанных на фиг.5. По существу, так как магниты, составляющие конструкции магнитной полевой эмиссии на фиг.5, имеют одинаковую напряженность магнитного поля, фиг.6 также изображает функцию пространственных сил двух конструкций магнитной полевой эмиссии по фиг.5. Так как действительная функция автокорреляции для конструкций с коррелированным магнитным полем является отталкивающей, и большинство предполагаемых использований будут иметь пики корреляции притяжения, использование термина «автокорреляция» в данном документе ссылается на комплементарную корреляцию, если не указано иначе. Т.е. взаимодействующие лицевые поверхности двух таких коррелированных конструкций магнитной полевой эмиссии будут комплементарными (т.е. зеркальными изображениями) друг друга. Эту комплементарную зависимость автокорреляции можно видеть на фиг.5, где нижняя лицевая поверхность первой конструкции 502 магнитной полевой эмиссии, имеющей структуру «S S S N N S N», показана взаимодействующей с верхней лицевой поверхностью вторых конструкций 502-1-502-13 магнитной полевой эмиссии, причем каждая имеет структуру «N N N S S N S», которая является зеркальным изображением (структурой) нижней лицевой поверхности первой конструкции 502 магнитной полевой эмиссии.

Фиг.7 изображает код 500 Баркера длиной 7, используемый для определения полярностей и положений магнитов, составляющих первую конструкцию 502 магнитной полевой эмиссии. Каждый магнит имеет одинаковую или, по существу, одинаковую напряженность (или амплитуду) магнитного поля, которая в качестве данного примера обеспечивается единицей измерения 1 (A=-R, A=1, R=-1), за исключением двух магнитов, указанных жирным шрифтом N и S, которые имеют двойную напряженность магнитного поля, чем другие магниты. По существу, магнит, указанный жирным шрифтом, и магнит, указанный нежирным шрифтом, представляют в 1,5-кратную напряженность, так как два магнита, указанных нежирным шрифтом, и два магнита, указанных жирным шрифтом, представляют двойную напряженность двух магнитов, указанных нежирным шрифтом. Вторая конструкция магнитной полевой эмиссии, которая идентична первой, показана на 13 разных выравниваниях 502-1-502-13 относительно первой конструкции магнитной полевой эмиссии. Для каждого относительного выравнивания вычисляется количество магнитов, которые отталкиваются, плюс количество магнитов, которые притягиваются, где каждое выравнивание имеет пространственную силу в соответствии с функцией пространственных сил, основываясь на корреляционной функции и напряженности магнитного поля магнитов. При конкретном используемом коде Баркера пространственная сила изменяется от -2,5 до 9, где пик имеет место, когда две конструкции магнитной полевой эмиссии выравниваются так, что выравниваются их соответствующие коды. Внепиковая пространственная сила, упоминаемая как сила бокового лепестка, изменяется от 0,5 до -2,5. По существу, функция пространственных сил вызывает то, что конструкции имеют зеркальные силы притяжения и отталкивания, если выровнено около двух третей, когда существует довольно сильная сила отталкивания, которая ослабевает как раз перед тем, как они будут выровнены. Когда конструкции, по существу, выровнены, их коды выравниваются, и они сильно притягиваются, как если бы магниты в конструкциях не были кодированы.

Фиг.8 изображает примерную функцию 800 пространственных сил двух конструкций магнитной полевой эмиссии по фиг.7.

Фиг.9 изображает пример переноса кода в коде 500 Баркера длиной 7, используемом для определения полярностей и положений магнитов, составляющих первую конструкцию 502 магнитной полевой эмиссии. Каждый магнит имеет одинаковую или, по существу, одинаковую напряженность (или амплитуду) магнитного поля, которая для данного примера обеспечивается единицей измерения 1 (A=-R, A=1, R=-1). Вторая конструкция 902 магнитной полевой эмиссии, которая соответствует повторяющему модулю кода первой конструкции магнитной полевой эмиссии, показана с 13 разными выравниваниями 902-1-902-13 относительно первой конструкции 502 магнитной полевой эмиссии, так что первая магнитная конструкция находится в соприкосновении с повторяющейся второй конструкцией магнитной полевой эмиссии. Для каждого относительного выравнивания вычисляется количество магнитов, которые отталкиваются, плюс количество магнитов, которые притягиваются, где каждое выравнивание имеет пространственную силу в соответствии с функцией пространственных сил, основываясь на корреляционной функции и напряженности магнитного поля магнитов. При конкретном используемом коде Баркера пространственная сила изменяется от -1 до 7, где пик имеет место тогда, когда выравниваются две конструкции магнитной полевой эмиссии, так что их соответствующие коды выровнены. Внепиковая пространственная сила, упоминаемая как сила бокового лепестка, равна -1. По существу, функция пространственных сил вызывает, как правило, отталкивание конструкций друг от друга, если они только, по существу, не выровнены, когда они будут притягиваться, как если бы магниты в конструкциях не были кодированы.

Фиг.10 изображает примерную функцию 1000 пространственных сил двух конструкций магнитной полевой эмиссии по фиг.9, где повторяется вторая конструкция магнитной полевой эмиссии. По существу, существует пиковая пространственная сила, которая повторяется каждые семь сдвигов выравнивания.

Фиг.11а-11d изображают 27 разных выравниваний 902-1-902-27 двух конструкций 902 магнитной полевой эмиссии, где код Баркера длиной 7 используется для определения полярностей и положений магнитов, составляющих первую магнитную конструкцию 902 магнитной полевой эмиссии, которая соответствует двум модулям кода Баркера длиной 7 «от конца до конца». Каждый магнит имеет одинаковую или, по существу, одинаковую напряженность (или амплитуду) магнитного поля, которая ради этого примера обеспечивается единицей измерения 1 (A=-R, A=1, R=-1). Вторая конструкция магнитной полевой эмиссии, которая идентична первой, показана в 27 разных выравниваниях 902-1-902-27 относительно первой конструкции магнитной полевой эмиссии. Для каждого относительного выравнивания вычисляется количество магнитов, которые отталкиваются, плюс количество магнитов, которые притягиваются, где каждое выравнивание имеет пространственную силу в соответствии с функцией пространственных сил, основываясь на корреляционной функции и напряженности магнитного поля магнитов. При конкретном используемом коде Баркера пространственная сила изменяется от -2 до 14, где пик имеет место тогда, когда две конструкции магнитной полевой эмиссии выравниваются, так что их соответствующие коды выравниваются. Два вторичных пика имеют место тогда, когда конструкции выровнены наполовину, так что один из последовательных кодов одной конструкции выравнивается с одним из кодов второй конструкции. Внепиковая пространственная сила, упоминаемая как сила бокового лепестка, изменяется от -1 до -2 между пиком и вторичным пиком и вторичным пиком и между 0 и -1 вне вторичных пиков.

Фиг.12 изображает примерную функцию пространственных сил двух конструкций магнитной полевой эмиссии по фиг.11а-11d. Основываясь на фиг.5 и фиг.10, фиг.12 соответствует пространственным функциям на фиг.5 и фиг.10, просуммированным вместе.

Фиг.13а и 13b иллюстрируют функции пространственных сил конструкций магнитной полевой эмиссии, создаваемых повторением одномерного кода по второй размерности N раз (т.е. по строкам каждая имеет одинаковое кодирование), где на фиг.13а движение происходит по коду (т.е. как на фиг.5) или на фиг.13b движение сохраняет выравнивание вплоть до всех N кодированных строк конструкции и вниз до одного.

Фиг.14а изображает двумерный код 1400, подобный коду Баркера, и соответствующую двумерную конструкцию 1402а магнитной полевой эмиссии. Как показано на фиг.14а, двумерный код 1400, подобный коду Баркера, создается посредством копирования каждой строки в новую строку ниже, сдвигая код в новой строке влево на единицу, и затем переноса остатка на правую сторону. При применении к двумерной конструкции 1402а полевой эмиссии создаются интересные характеристики зависимой от поворота корреляции. На фиг.14а показана двумерная конструкция 1402b полевой эмиссии зеркального изображения, которая также показана повернутой на -90°, -180° и -270° как 1402с-1402е, соответственно. Были рассчитаны поперечные сечения автокорреляции для четырех поворотов конструкции 1402b-1402е полевой эмиссии зеркального изображения, двигающейся по конструкции 1402а магнитной полевой эмиссии в этом же направлении 1404. Показаны четыре соответствующие поперечные сечения 1406, 1408, 1410 и 1412 числовой автокорреляции, соответственно. Как указано, когда зеркальное изображение проходит по конструкции 1402а магнитной полевой эмиссии, каждый столбец имеет результирующую 1R (или -1) пространственную силу и, когда перекрываются дополнительные столбцы, результирующие пространственные силы добавляются до тех пор, пока вся конструкция не выровняется (+49), и затем сила отталкивания уменьшается по мере уменьшения перекрытия столбцов. При поворотах на -90° и -270° существует симметрия, но неустойчивое поведение корреляции. При повороте на -180° симметрия теряется, и флуктуации корреляции становятся значительными. Флуктуации могут быть приписаны характеристикам направленности подхода сдвига влево и переноса, используемого для генерирования конструкции 1402а, которая вызывается созданием диагоналей из верхнего правого угла в нижний левый, причем эти диагонали, когда зеркальное изображение было повернуто на -180°, выстроились в линию с диагоналями повернутого зеркального изображения.

Фиг.14b изображает примерные функции пространственных сил, являющиеся результатом конструкции магнитной полевой эмиссии зеркального изображения и конструкции магнитной полевой эмиссии зеркального изображения, повернутой на -90°, движущейся по конструкции магнитной полевой эмиссии. Как показано на фиг.14b, функция 1414 пространственных сил является результатом движения конструкции 1402b магнитной полевой эмиссии зеркального изображения по конструкции 1402а магнитной полевой эмиссии в направлении 1404, и функция 1416 пространственных сил является результатом движения повернутой на -90° конструкции 1402с магнитной полевой эмиссии зеркального изображения по конструкции 1402а магнитной полевой эмиссии в этом же направлении 1404. Характеристики функции пространственных сил, изображенные на фиг.12, могут быть совместимы с диагональным поперечным сечение от 0,0 до 40,40 функции 1414 пространственных сил и при смещениях параллельных этой диагонали. Кроме того, характеристики функции пространственных сил, изображенной на фиг.13b, могут быть совместимы с диагональю от 40,0 до 0,40 функции 1414 пространственных сил.

Фиг.14с изображает варианты конструкции 1402а магнитной полевой эмиссии, где строки переупорядочены случайным образом в попытке воздействия на ее характеристики направленности. Как показано, строки 1402а пронумерованы сверху до низа 1421-1427. Вторая конструкция 1430 магнитной полевой эмиссии создается посредством переупорядочения строк в 1427, 1421, 1424, 1423, 1422, 1426 и 1425. При просмотре семи полученных столбцов, каждый является следствием комбинации кода Баркера-7 с переносом вниз. Третья конструкция 1423 магнитной полевой эмиссии создается посредством переупорядочивания строк в 1426, 1424, 1421, 1425, 1423, 1427 и 1422. При просмотре семи полученных столбцов первый, второй и шестой столбцы не являются следствием комбинации кода Баркера-7, тогда как третий столбец является следствием комбинации кода Баркера-7 с переносом вниз, тогда как четвертый, пятый и седьмой столбцы являются следствием переноса вверх комбинации кода Баркера-7. Четвертая конструкция 1434 магнитной полевой эмиссии получается посредством переупорядочивания строк 1425, 1421, 1427, 1424, 1422, 1426 и 1423. При просмотре семи полученных столбцов каждый является следствием комбинации кода Баркера-7 с переносом вверх.

Фиг.14d изображает функцию 1436 пространственных сил, являющуюся результатом движения второй конструкции 1430 магнитной полевой эмиссии по конструкции ее зеркального изображения в одном направлении 1404, и функцию 1438 пространственных сил, являющуюся результатом движения повернутой на -90° второй конструкции 1430 магнитной полевой эмиссии в этом же направлении 1404 по зеркальному изображению второй конструкции 1430 магнитной полевой эмиссии.

Фиг.14е изображает функцию 1440 пространственных сил, являющуюся результатом движения четвертой конструкции 1434 магнитной полевой эмиссии по конструкции магнитной полевой эмиссии ее зеркального изображения в направлении 1404, и функцию 1442 пространственных сил, являющуюся результатом того, что четвертая конструкция 1434 магнитной полевой эмиссии была повернута на -90° и двигалась в этом же направлении 1404 по конструкции магнитной полевой эмиссии ее зеркального изображения.

Фиг.15 изображает примерные односторонние коды скользящего замка и двусторонние коды скользящего замка. Как показано на фиг.15, двусторонний код 1500 скользящего замка размера 19×7 создается запуском копирования кода 1402 размера 7×7 и затем добавлением левых 6 столбцов кода 1402а размера 7×7 справа от кода 1500 и правых 6 столбцов кода размера 7×7 слева от кода 1550. По существу, так как зеркальное изображение 1402b скользит с одной стороны на другую, все 49 магнитов находятся в соприкосновении с конструкцией, создающей кривую автокорреляции на фиг.10 от положения 1 до 13. Аналогично, двусторонний код 1504 размера 7×19 скользящего замка создается добавлением нижних 6 строк кода 1402а размера 7×7 к верхней части кода 1504, и верхних 6 строк кода 140а размера 7×7 - к нижней части кода 1504. Две конструкции 1500 и 1504 ведут себя одинаково, где, так как конструкция 1402а магнитной полевой эмиссии скользит от одной стороны к другой, она фиксируется в центре с +49, тогда как в любой другой точке вне центра она будет отталкиваться с силой -7. Аналогично, односторонние коды 1506, 1508, 1510 и 1512 скользящего замка создаются добавлением шести из сети строк или столбцов, так что код только частично повторяется. Как правило, различные конфигурации (т.е. формы плюса, L-образные формы, Z-образные формы, бублики, сумасшедшая восьмерка и т.д.) могут создаваться продолжением добавления частичного кодового модуля к конструкциям, предусмотренным на фиг.15. По существу, могут быть разработаны различные типы запирающих механизмов.

Фиг.16а изображает код 1600 парения, создаваемый размещением двух кодовых модулей 1402а рядом и затем удалением первого и последнего столбцов результирующей конструкции. По существу, зеркальное изображение 1402b может перемещаться по результирующей конструкции магнитной полевой эмиссии с одной стороны 1602а до другой стороны 1602f и всегда достигать функции пространственных сил равной -7. Показан канал (или коробка) 1604 парения, где зеркальное изображение 1402b повисает над конструкцией магнитной полевой эмиссии, полученной в соответствии с кодом 1600 парения. С таким подходом зеркальное изображение 1402b может подниматься или опускаться посредством увеличения или уменьшения напряженности магнитного поля нижней конструкции магнитной полевой эмиссии. Аналогично, показан канал 1606 парения, где зеркальное изображение 1402 парит между двумя конструкциями магнитной полевой эмиссии, полученными в соответствии с кодом 1600 парения. С таким подходом зеркальное изображение 1402b может подниматься или опускаться посредством увеличения и уменьшения напряженности магнитного поля нижней конструкции магнитной полевой эмиссии и верхней конструкции магнитной полевой эмиссии. Как и с кодами скользящего замка, различные конфигурации могут создаваться там, где частичные кодовые модули добавляются к показанной конструкции для получения различных областей движения, над которыми движение объекта парения, применяющего конструкцию 1402b магнитной полевой эмиссии, может управляться при помощи управления напряженностью магнитного поля в конструкции и/или используя другие силы.

Фиг.16b изображает код 1608 парения, полученный посредством размещения двух кодовых модулей 1402а один поверх другого и затем удалением первой и последней строк. По существу, зеркальное изображение 1402b может передвигаться по результирующей конструкции магнитной полевой эмиссии от верхней стороны 1610а до нижней стороны 1610f и все время может достигать функции пространственных сил равной -7.

Фиг.16с изображает примерную конструкцию 1612 магнитной полевой эмиссии, где конструкция 1402b магнитной полевой эмиссии зеркального изображения кода размера 7×7, подобного коду Баркера, будет парить с силой -7 (отталкивания) в любом месте над конструкцией 1612 при условии, что она правильно ориентирована (т.е. нет поворота). Различные виды таких конструкций могут создаваться с использованием частичных кодовых модулей. Если одна или несколько строк или столбцов магнитов имеет увеличивающуюся (или уменьшающуюся) напряженность магнитного поля, тогда может вызываться движение конструкции 1402b магнитной полевой эмиссии в требуемом направлении и с требуемой скоростью. Например, если столбец с жирным шрифтом магнитов 1614 имеет напряженность магнитного поля, которая увеличиваются относительно напряженности остальных магнитов конструкции 1612, конструкция 1402b магнитной полевой эмиссии будет двигаться влево. Если конструкция магнитной полевой эмиссии движется влево, последовательным столбцам справа может обеспечиваться такая же напряженность магнитного поля, что и столбцу 1614, так что конструкция магнитной полевой эмиссии многократно передвигается влево. Когда конструкция 1402b достигает левой стороны конструкции 1612, магниты вдоль части строки под верхней частью конструкции 1402b тогда могут иметь свою напряженность магнитного поля увеличенной, вызывая движение вниз конструкции 1402b. По существу, различные модификации напряженности магнитов в конструкции могут изменяться для осуществления движения конструкции 1402b. Ссылаясь снова на фиг.16а и 16b, специалист в данной области техники оценит, что коды скользящего замка могут быть реализованы аналогичным образом, так что, когда конструкция 1402b скользит дальше и дальше от расположения выравнивания (показанного темным квадратом), напряженность магнитного поля каждой строки (или столбца) будет становиться более и более увеличенной. По существу, конструкция 1402b может медленно или быстро отталкиваться обратно в свое расположение фиксации. Например, выдвижной ящик, использующий код скользящего замка с изменяемой напряженностью магнитного поля для строк (или столбцов) вне расположения выравнивания, может вызывать то, что ящик будет медленно закрываться до тех пор, пока он не будет зафиксирован на месте. Изменения напряженности магнитного поля также могут выполняться для каждого магнита и не требуется, чтобы все магниты в строке (или столбце) имели одинаковую напряженность.

Фиг.17а изображает конструкцию 1702 магнитной полевой эмиссии, содержащую девять магнитов, расположенных так, что они наполовину перекрываются в одном направлении. Конструкция спроектирована так, что имеет пиковую пространственную силу, когда она (по существу) выровнена и имеет относительно малую напряженность боковых лепестков при любом повороте из выравнивания.

Фиг.17b изображает функцию 1704 пространственных сил конструкции 1702 магнитной полевой эмиссии, взаимодействующей с конструкцией магнитной полевой эмиссии ее зеркального изображения. Пик имеет место тогда, когда они, по существу, выровнены.

Фиг.18а изображает примерный код 1802, предназначенный для получения конструкции магнитной полевой эмиссии, имеющей первую более сильную фиксацию, когда выровнена с конструкцией магнитной полевой эмиссии ее зеркального изображения, и вторую более слабую фиксацию, когда повернута на 90° относительно конструкции магнитной полевой эмиссии ее зеркального изображения.

Фиг.18b изображает функцию 1804 пространственных сил конструкции 1802 магнитной полевой эмиссии, взаимодействующей с конструкцией магнитной полевой эмиссии ее зеркального изображения. Пик имеет место тогда, когда они, по существу, выровнены.

Фиг.18с изображает функцию 1804 пространственных сил конструкции 1802 магнитной полевой эмиссии, взаимодействующей с ее зеркальной конструкцией магнитной полевой эмиссии после поворота на 90°. Пик имеет место тогда, когда они, по существу, выровнены, но одна конструкция повернута на 90°.

Фиг.19а-19i изображают примерную конструкцию 1802а магнитной полевой эмиссии и конструкцию 1802b магнитной полевой эмиссии ее зеркального изображения и результирующие пространственные силы, полученные в соответствии с их различными выравниваниями, когда они скручиваются относительно друг друга. На фиг.19а конструкция 1802а магнитной полевой эмиссии и конструкция 1802b магнитной полевой эмиссии зеркального изображения выравниваются для получения пиковой пространственной силы. На фиг.19b конструкция 1802b магнитной полевой эмиссии зеркального изображения повернута незначительно по часовой стрелке относительно конструкции 1802а магнитной полевой эмиссии, и сила притяжения уменьшается значительно. На фиг.19с конструкция 1802b магнитной полевой эмиссии зеркального изображения дополнительно повернута, и сила притяжения продолжает уменьшается. На фиг.19d конструкция 1802b магнитной полевой эмиссии зеркального изображения еще больше повернута так, что сила притяжения становится очень маленькой, так что две конструкции магнитной полевой эмиссии легко разделяются, как показано на фиг.19е. При условии, что две конструкции магнитной полевой эмиссии удерживаются в некоторой степени разнесенными как на фиг.19е, конструкции могут сдвинуты ближе и повернуты в сторону выравнивания, создавая небольшую пространственную силу как на фиг.19f. Пространственная сила увеличивается, так как две конструкции становятся все более и более выровненными на фиг.19g и 19h, и пиковая пространственная сила достигается тогда, когда они выровнены так, как на фиг.19i. Необходимо отметить, что направление поворота было выбрано произвольно и может изменяться в зависимости от применяемого кода. Кроме того, конструкция 1802b магнитной полевой эмиссии зеркального изображения представляет собой зеркальное отображение конструкции 1802а магнитной полевой эмиссии, приводя к пиковой пространственной силе притяжения. Конструкция 1802b магнитной полевой эмиссии зеркального изображения может альтернативно кодироваться так, что, когда она выровнена с конструкцией 1802а магнитной полевой эмиссии, пиковая пространственная сила будет представлять собой силу отталкивания, в этом случае направления стрелок, используемых для указания амплитуды пространственной силы, соответствующей разным выравниваниям, будут обратными, так что стрелки обращены в противоположные стороны друг от друга.

Фиг.20а изображает две конструкции 1802а и 1802b магнитной полевой эмиссии. Одна из конструкций 1802b магнитной полевой эмиссии включает в себя поворачивающий механизм 2000, который включает в себя прорезь 2002 для вставки инструмента. Обе конструкции магнитной полевой эмиссии включают в себя метки 2004 выравнивания по оси 2003. Защелкивающийся механизм, такой как шарнирный зажим 2005а защелки и кнопка 2005b защелки также могут быть включены для предотвращения движения (особенно поворота) конструкций магнитной полевой эмиссии, если они выровнены. При одном устройстве механизм поворота (не показан) может использоваться для соединения двух конструкций 1802а, 1802b в точке поворота, например, на метках 2004 расположения поворота, тем самым, позволяя двум конструкциям перемещаться в положение выравнивания или из него посредством кругового движения вокруг точки поворота (например, вокруг оси 2003).

Фиг.20b изображает первый кольцевой корпус 2006 конструкции магнитной полевой эмиссии и второй кольцевой корпус 2008 конструкции магнитной полевой эмиссии, выполненные так, что первый корпус 2006 может быть вставлен во второй корпус 2008. Второй корпус 2008 прикреплен к альтернативному поворачивающему механизму 2010, который соединен с поворотным механизмом 2012, который обычно прикреплен к некоторому другому объекту. Также показана рукоятка 2013, которая может использоваться для обеспечения поворачивающего рычажного механизма.

Фиг.20с изображает примерный инструментальный блок 2014, включающий в себя узел 2016 сверлильной головки. Узел 2016 сверлильной головки содержит первый корпус 2006 и сверло 2018. Инструментальный блок 2014 также включает в себя узел 2020 поворота сверлильной головки, содержащий второй корпус 2008. Первый корпус 2006 включает в себя приподнятые направляющие 2022, которые выполнены с возможностью скольжения по направляющим пазам 2024 второго корпуса 2008. Второй корпус 2008 включает в себя первый вращающийся вал 2026, используемый для поворота узла 2016 сверлильной головки. Второй корпус 2008 также включает в себя второй вращающийся вал 2028, используемый для выравнивания первого корпуса 2006 и второго корпуса 2008.

Фиг.20d изображает примерный вырезающий отверстие инструментальный блок 2030, имеющий внешнюю режущую часть 3032, включающую в себя первую конструкцию 1802а магнитной полевой эмиссии, и внутреннюю режущую часть 2034, включающую в себя вторую конструкцию 1802b магнитной полевой эмиссии. Внешняя режущая часть 2032 содержит первый корпус 2036, имеющий режущую кромку 2038. Первый корпус 2036 соединен со скользящим валом 2040, имеющим первый выпуклый фланец 2042 и второй выпуклый фланец 2044. Он выполнен с возможностью скольжения назад и вперед внутри направляющей 2046, где движение управляется функцией пространственных сил первой и второй конструкций 1802а и 1802b магнитной полевой эмиссии. Внутренняя режущая часть 2034 содержит второй корпус 2048, имеющий режущую кромку 2050. Второй корпус 2048 поддерживается в фиксированном положении посредством первого вала 2052. Вторая конструкция 1802b магнитной полевой эмиссии поворачивается с использованием вала 2054, чтобы вызывать мгновенное выравнивание первой и второй конструкции 1802а и 1802b магнитной полевой эмиссии, причем в этой точке внешняя режущая часть 2032 приводиться в движение по направлению к внутренней режущей части 2034, так что режущие кромки 2038 и 2050 перекрываются. Длина окружности первого корпуса 2036 несколько больше, чем у второго корпуса 2048, вызывая точное вырезание двумя режущими кромками 2038 и 2050 отверстия в чем-либо, проходящим между ними (например, ткани). Так как вал 2054 продолжает поворачиваться, первая и вторая конструкции 1802а и 1802b магнитной полевой эмиссии быстро становятся невыровненными, посредством чего внешняя режущая часть 2032 отодвигается от внутренней режущей части 2034. Кроме того, если вал 2054 продолжает поворачиваться с некоторой скоростью вращения (например, 1 оборот/с), тогда эта скорость определяет скорость, с которой вырезаются отверстия (например, в ткани). По существу, функция пространственных сил может управляться как функция движения двух объектов, с которыми связаны первая и вторая конструкции магнитной полевой эмиссии. В этом случае, внешняя режущая часть 3032 может двигаться слева направо, и внутренняя режущая часть 2032 поворачивается с некоторой скоростью вращения.

Фиг.20е изображает примерную пресс-форму станка, содержащую нижнюю часть 2058 и верхнюю часть 2060. Нижняя часть 2058 содержит первый ярус 2062, включающий в себя первую конструкцию 1802а магнитной полевой эмиссии, второй ярус 2064, включающий в себя вторую конструкцию 2066а магнитной полевой эмиссии, и плоскую поверхность 2068, имеющую ниже ее третью конструкцию 2070а магнитной полевой эмиссии. Верхняя часть 2060 содержит первый ярус 2072, включающий в себя четвертую конструкцию 1802b магнитной полевой эмиссии, имеющую зеркальную кодировку относительно первой конструкции 1802а магнитной полевой эмиссии, второй ярус 2074, включающий в себя пятую конструкцию 2066b магнитной полевой эмиссии, имеющую зеркальную кодировку относительно второй конструкции 2066а магнитной полевой эмиссии, и третий ярус 2076, включающий в себя шестую конструкцию 2070b магнитной полевой эмиссии, имеющую зеркальную кодировку относительно третьей конструкции 2070а магнитной полевой эмиссии. Второй и третий ярусы верхней части 2060 выполнены с возможностью установки двух ярусов нижней части 2058. Когда нижняя и верхняя части 2058, 2060 подводятся близко друг к другу, и верхняя часть 2060 становится выровненной с нижней частью 2058, функции пространственных сил комплементарных пар конструкций магнитной полевой эмиссии вызывают прессование любого материала (например, алюминия), который размещен между двумя частями. Посредством поворота или нижней части 2058, или верхней части 2060 конструкции магнитной полевой эмиссии становятся невыровнеными, так что две части разделяются.

Фиг.20f изображает примерное захватное устройство 2078, включающее в себя первую деталь 2080 и вторую деталь 2082. Первая деталь 2080 содержит конструкцию подобную зубьям пилы или ступенек, где каждый зуб (или ступенька) имеет соответствующие магниты, составляющие первую конструкцию 2084а магнитной полевой эмиссии. Вторая деталь 2082 также содержит конструкцию подобную зубьям пилы или ступенькам, где каждый зуб (или ступенька) имеет соответствующие магниты, составляющие вторую конструкцию 2048b магнитной полевой эмиссии, которая представляет собой зеркальное изображение первой конструкции 2084а магнитной полевой эмиссии. С одним устройством каждая из двух показанных деталей представляет собой поперечные сечения деталей, которые имеют одинаковое поперечное сечение, когда они повернуты до 360° вокруг центральной оси 2086. Как правило, настоящее изобретение может использоваться для получения всех видов удерживающих механизмов, таких как клещи, кондукторы, тиски и т.д. По существу, настоящее изобретение может обеспечивать прецизионную силу захвата и по своей природе поддерживает точное выравнивание.

Фиг.20g изображает примерный зажимной механизм 2090, включающий в себя первую деталь 2092 и вторую деталь 2094. Первая деталь 2092 включает в себя первый корпус 2008, поддерживающий первую конструкцию магнитной полевой эмиссии. Вторая деталь 2094 включает в себя второй корпус 2006, используемый для поддержки второй конструкции магнитной полевой эмиссии. Второй корпус 2006 включает в себя приподнятые направляющие 2022, которые выполнены с возможностью скольжения по направляющим пазам 2024 первого корпуса 2008. Первый корпус 2008 также связан с механизмом 2096 контактного кольца с конструкцией магнитной полевой эмиссии, который может быть повернут для вращения конструкции магнитной полевой эмиссии первой детали 2092, чтобы выровнять или нарушить выравнивание двух конструкций магнитной полевой эмиссии зажимного механизма 2090. Как правило, все виды зажимных механизмов могут быть изготовлены в соответствии с настоящим изобретением, посредством чего механизм контактного кольца может быть повернут для того чтобы вызвать отпускание зажимного механизма. Такие зажимные механизмы могут использоваться в качестве электрических розеток, водопроводных соединителей, соединителей, включающих в себя систему трубопроводов для воздуха, воды, пара или любой сжимаемой или несжимаемой текучей среды. Технология также применима к электронным соединителям BNC (байонетный соединитель Нейла-Конселмана), соединителям универсальной последовательной шины (USB) и соединителям большинства любых других типов, используемых для любого назначения.

Сила захвата, описанная выше, также может описываться как сила сопряжения. По существу, в некоторых электронных применениях эта способность обеспечения прецизионной силы сопряжения между двумя электронными деталями или в качестве детали соединения может соответствовать требуемой характеристике, например, требуемому импедансу. Кроме того, изобретение применимо к индуктивной связи для передачи энергии, где первая конструкция магнитной полевой эмиссии, которая возбуждается переменным током (AC), достигает индуктивной связи для передачи энергии, когда она выровнена со второй конструкцией магнитной полевой эмиссии, выполненной из последовательности соленоидов, катушки которых соединены вместе с полярностями в соответствии с одинаковым кодом, используемым для получения первой конструкции магнитной полевой эмиссии. Когда они не выровнены, поля будут замыкаться на себя, так как они, в самом деле, находятся близко друг к другу в возбуждаемой конструкции магнитной полевой эмиссии и, таким образом, сохраняют энергию. Обычные полюсные наконечники индуктивно связанных систем довольно большие и не могут сохранять свои поля, таким образом, так как воздушный зазор настолько большой.

Фиг.21 изображает первый удлиненный конструктивный элемент 2102, имеющий конструкции 2104 магнитной полевой эмиссии на каждом из двух концов и также имеющий маркировку 2106 выравнивания («АА»). Фиг.21 также изображает второй удлиненный конструктивный элемент 2108, имеющий конструкции 2110 магнитной полевой эмиссии на обоих концах одной стороны. Конструкции 2104 и 2110 магнитной полевой эмиссии выполнены так, что они могут быть выровнены для прикрепления первого и второго конструктивных элементов 2102 и 2108. Фиг.21 дополнительно изображает конструктивный узел 2112, включающий в себя два из первых удлиненных конструктивных элементов 2102, прикрепленных к двум из вторых удлиненных конструктивных элементов 2108, посредством чего выравниваются четыре пары 2104/2110 конструкций магнитной полевой эмиссии. Фиг.21 включает в себя панель 2114 крышки, имеющую четыре конструкции 1802а магнитной полевой эмиссии, которые выполнены с возможностью выравнивания с четырьмя конструкциями 1802b магнитной полевой эмиссии для прикрепления панели 2114 крышки к конструктивному узлу 2112 для получения закрытого конструктивного узла 2116.

Как правило, способность легкого поворота коррелированных магнитных конструкций, так что они выходят из зацепления, является функцией вращающего момента, легко создаваемого рукой человека посредством плеча силы конструкции. Чем она больше, тем больше плечо силы, которое действует в качестве рычага. Когда две отдельные конструкции физически соединяются при помощи конструктивного элемента, как с панелью 2114 крышки, способность использования вращающего момента ликвидируется, потому, что плечи сил меняются на обратные. Это изменение на обратное увеличивается с каждой дополнительной отдельной конструкцией, соединяемой посредством конструктивных элементов в массиве. Сила пропорциональна расстоянию между соответствующими конструкциями, где вращающий момент является пропорциональным силе, умноженной на радиус. По существу, при таком устройстве конструкции магнитной полевой эмиссии закрытого конструктивного узла 2116 включают в себя поворачивающий механизм, позволяющий им выравниваться или нарушать выравнивание для сборки или разборки закрытого конструктивного узла. При другом устройстве конструкции магнитной полевой эмиссии не включают в себя поворачивающий механизм.

Фиг.22-24 изображают использование массивов электромагнитов, используемых для получения конструкции магнитной полевой эмиссии, которая движется во времени относительно второй конструкции магнитной полевой эмиссии, связанной с объектом, тем самым вызывая движение объекта.

Фиг.22 изображает стол 2202, имеющий двумерный электромагнитный массив 2204 под его поверхностью, как видно на разрезе. На столе 2202 находится подвижная платформа 2206, содержащая по меньшей мере один элемент 2208 соприкосновения со столом. Подвижная платформа 2206 показана имеющей четыре элемента 2208 соприкосновения со столом, причем каждый имеет конструкцию 1802b магнитной полевой эмиссии, которая притягивается электромагнитным массивом 2204. Компьютеризованное управление состояниями индивидуальных электромагнитов электромагнитного массива 2204 определяет, включены ли они или выключены, и определяет их полярность. Первый пример 2210 изображает состояния электромагнитного массива 2204, выполненного с возможностью притягивания одним из элементов 2208 соприкосновения со столом поднабора электромагнитов, соответствующих конструкции 1802а магнитной полевой эмиссии. Второй пример 2212 изображает другие состояния электромагнитного массива 2204, выполненного с возможностью притягивания (т.е. движения) элемента 2208 соприкосновения со столом к другому поднабору электромагнитов, соответствующих конструкции 1802а магнитной полевой эмиссии. Согласно двум примерам специалист в данной области техники может оценить, что элемент(ы) соприкосновения со столом может двигаться по столу 2202 посредством изменения состояний электромагнитов электромагнитного массива 2204.

Фиг.23 изображает первый цилиндр 2302 несколько больший, чем второй цилиндр 2304, содержащийся внутри первого цилиндра 2302. Конструкция 2306 магнитной полевой эмиссии размещается вокруг первого цилиндра 2302 (или, по выбору, вокруг второго цилиндра 2304). Массив электромагнитов (не показан) ассоциируется со вторым цилиндром 2304 (или, по выбору, с первым цилиндром 2302), и их состояния управляются для создания движущейся конструкции магнитной полевой эмиссии зеркального изображения, к которой конструкция 2306 магнитной полевой эмиссии притягивается, чтобы вызвать вращение первого цилиндра 2302 (или, по выбору, второго цилиндра 2304) относительно второго цилиндра 2304 (или, по выбору, первого цилиндра 2302). Конструкции 2308, 2310 и 2312 магнитной полевой эмиссии, создаваемые электромагнитным массивом в момент времени t=n, t=n+1 и t=n+2, изображают комбинацию, зеркально отображающую комбинацию конструкции 2306 магнитной полевой эмиссии вокруг первого цилиндра 2302. Комбинация показана двигающейся вниз во времени, чтобы вызвать вращение первого цилиндра 2302 против часовой стрелки. По существу, скорость и направление движения первого цилиндра 2302 (или второго цилиндра 2304) могут управляться посредством изменений состояния электромагнитов, составляющих электромагнитный массив. На фиг.23 также изображен электромагнитный массив 2314, который соответствует направляющему устройству, которое может быть установлено на поверхности, так что двигающаяся конструкция магнитной полевой эмиссии зеркального изображения может использоваться для движения первого цилиндра 2302 назад или вперед по направляющему устройству, используя один и тот же подход сдвига кода, показанный с конструкциями 2308, 2310 и 2312 магнитной полевой эмиссии.

Фиг.24 изображает первую сферу 2402, которая несколько больше второй сферы 2404, расположенной внутри первой сферы 2402. Конструкция 2406 магнитной полевой эмиссии размещается вокруг первой сферы 2402 (или, по выбору, вокруг второй сферы 2404). Массив электромагнитов (не показан) ассоциируется со второй сферой 2404 (или, по выбору, с первой сферой 2402), и их состояния управляются для создания движущейся конструкции магнитной полевой эмиссии зеркального изображения, к которой притягивается конструкция 2406 магнитной полевой эмиссии, вызывая вращение первой сферы 2402 (или, по выбору, второй сферы 2404) относительно второй сферы 2404 (или, по выбору, первой сферы 2402). Конструкции 2408, 2410 и 2412 магнитной полевой эмиссии, получаемые электромагнитным массивом в моменты времени t=n, t=n+1 и t=n+2, изображают комбинацию, зеркально отображающую комбинацию конструкции 2406 магнитной полевой эмиссии вокруг первой сферы 2402. Комбинация показана двигающейся вниз во времени, вызывающая вращение первой сферы 2402 против часовой стрелки и вперед. По существу, скорость и направление движения первой сферы 2402 (или второй сферы 2404) могут управляться посредством изменений состояния электромагнитов, составляющих электромагнитный массив. Также отметьте, что электромагниты и/или конструкция магнитной полевой эмиссии могут удлиняться, чтобы полностью закрывать поверхность(и) первой и/или второй сферы 2402, 2404, так что движение первой сферы 2402 (или второй сферы 2404) может управляться по многочисленным направлениям многочисленных осей. На фиг.24 также изображен электромагнитный массив 2414, который соответствует направляющему устройству, которое может быть размещено на поверхности, так что двигающаяся конструкция магнитной полевой эмиссии может использоваться для движения первой сферы 2402 назад или вперед по направляющему устройству, используя этот же подход сдвига кода, показанный с конструкциями 2408, 2410 и 2412 магнитной полевой эмиссии. Цилиндр 2416 показан как имеющий первый электромагнитный массив 2414а и второй электромагнитный массив 2414b, которые управляют конструкциями магнитной полевой эмиссии, вызывая движение сферы 2402 назад или вперед в цилиндре.

Фиг.25-27 изображают корреляционную поверхность, обертываемую на себя, образуя любое из цилиндра (диска, колеса), сферы и ленты конвейера/отслеживаемой конструкции, которая при движении ее относительно корреляционной поверхности зеркального изображения, достигает большой силы сцепления и силы удержания (или силы захвата). Любое из этих устройств вращения также может работать по отношению к другим вращающимся корреляционным поверхностям, обеспечивая шестеренчато-подобный принцип действия. Так как сила закрепления равна силе сцепления, эти шестерни могут свободно соединяться и все же получать положительную точность вращения без проскальзывания. Коррелированные поверхности могут быть совершенно гладкими и все же могут обеспечивать положительную силу сцепления без проскальзывания. По существу, они могут быть выполнены из любого вещества, включая твердую пластмассу, стекло, нержавеющую сталь или карбид вольфрама. В противоположность существующим колесам на основе трения сила сцепления, обеспечиваемая коррелированными поверхностями, не зависит от сил трения между ведущим колесом и поверхностью сцепления и может применяться с поверхностями с низким коэффициентом трения. Устройства, двигающиеся вокруг на основе магнитного сцепления, могут работать независимо от силы тяжести, например, в условиях невесомости, включая космическое пространство, под водой, на вертикальных поверхностях и даже перевернутыми.

Если поверхность в соприкосновении с цилиндром представляет собой ленту, тогда сила сцепления может быть сделана очень большой и все же может быть без проскальзывания и независимой от натяжения ленты. Она может заменять, например, зубчатые гибкие ленты, которые используются тогда, когда не допускается абсолютно никакого проскальзывания. В более сложном применении движущаяся лента также может представлять собой корреляционную поверхность для самодвижущихся устройств, которые применяют коррелированные колеса. Если лента конвейера установлена на подвижном транспортном средстве подобно гусеницам танка, тогда они могут обеспечивать огромное сцепление с корреляционной поверхностью или с любой другой вращающейся поверхностью, описанной здесь.

Фиг.25 изображает подход, альтернативный тому, который показан на фиг.23. На фиг.25 цилиндр 2302, имеющий первую конструкцию 2306 магнитной полевой эмиссии и поворачиваемый по часовой стрелке или против часовой стрелки посредством некоторой силы, будет катиться по второй конструкции 2502 магнитной полевой эмиссии, имеющей зеркальное кодирование относительно первой конструкции 2306 магнитной полевой эмиссии. Таким образом, тогда как на фиг.23 электромагнитный массив сдвигался во времени, вызывая движение вперед или назад, фиксированные значения конструкции 2502 магнитной полевой эмиссии обеспечивают силу сцепления и силу захвата (т.е. удержания), когда цилиндр 2302 поворачивается другим механизмом (например, двигателем). Сила захвата будет оставаться, по существу, постоянной, когда цилиндр двигается по направляющему устройству независимо от трения или силы тяжести, и может поэтому использоваться для движения объекта по направляющему устройству, которое движется вверх по стене, по потолку или по любому другому требуемому направлению в пределах гравитационной силы (в качестве функции веса объекта), преодолевая пространственную силу выравнивания конструкций магнитной полевой эмиссии. Подход на фиг.25 также может объединяться с подходом на фиг.23, посредством чего первый цилиндр, имеющий электромагнитный массив, используется для поворота второго цилиндра, имеющего конструкцию магнитной полевой эмиссии, которая также осуществляет силу сцепления и силу удержания с конструкцией магнитной полевой эмиссии зеркального изображения, соответствующей направляющему устройству.

Фиг.26 изображает подход, альтернативный тому, который показан на фиг.24. На фиг.26 сфера 2402, имеющая первую конструкцию 2406 магнитной полевой эмиссии и поворачиваемая по часовой стрелке или против часовой стрелки посредством некоторой силы, катится по второй конструкции 2602 магнитной полевой эмиссии, имеющей зеркальное кодирование относительно первой конструкции 2406 магнитной полевой эмиссии. Таким образом, тогда как на фиг.24 электромагнитный массив сдвигался во времени, вызывая движение вперед или назад, фиксированные значения второй конструкции 2602 магнитной полевой эмиссии обеспечивают силу сцепления и силу захвата (т.е. удержания), когда сфера 2402 поворачивается другим механизмом (например, двигателем). Сила захвата будет оставаться, по существу, постоянной, когда сфера 2402 двигается по направляющему устройству независимо от трения или силы тяжести, и может, поэтому, использоваться для движения объекта по направляющему устройству, который движется вверх по стене, по потолку или по любому другому требуемому направлению в пределах гравитационной силы (в качестве функции веса объекта), преодолевая пространственную силу выравнивания конструкций магнитной полевой эмиссии. Показан цилиндр 2416, имеющий первую конструкцию 2602а магнитной полевой эмиссии и вторую конструкцию 2602b магнитной полевой эмиссии, которая имеет зеркальное кодирование относительно конструкции 2406 магнитной полевой эмиссии. По существу, они работают вместе для обеспечения силы захвата, вызывающей движение сферы 2402 назад или вперед в цилиндре 2416 с точным выравниванием.

Фиг.27а и 27b изображают устройство, где первая конструкция 2702 магнитной полевой эмиссии оборачивается вокруг двух цилиндров 2302, так что значительно большая часть 2704 первой конструкции магнитной полевой эмиссии находится в соприкосновении со второй конструкцией 2502 магнитной полевой эмиссии, имеющей зеркальное кодирование относительно первой конструкции 2702 магнитной полевой эмиссии. По существу, большая часть 2704 непосредственно соответствует большей силе захвата.

Альтернативным подходом для использования корреляционной поверхности является нахождение конструкции магнитной полевой эмиссии на объекте (например, ботинке атлета или астронавта), который предназначен для частичной корреляции с корреляционной поверхностью независимо от того, как выровнены поверхность и конструкция магнитной полевой эмиссии. По существу, области корреляции размещаются случайным образом, так что объект (ботинок) будет достигать частичной корреляции (силы захвата), так как он случайным образом входит в соприкосновение с поверхностью. Например, бегун на треке, носящий ботинки, имеющие конструкцию магнитной полевой эмиссии с частичным кодированием корреляции может принимать некоторую силу сцепления от частичных корреляций, которые имеют место, когда бегун бежит по коррелированному треку.

Фиг.28а-28d изображают способ изготовления для получения конструкций магнитной полевой эмиссии. На фиг.28а первая конструкция 1802а магнитной полевой эмиссии, содержащая массив индивидуальных магнитов, показана под ферромагнитным материалом 2800а (например, железо), который должен стать второй конструкцией магнитной полевой эмиссии, имеющей такое кодирование, что и первая конструкция 1802а магнитной полевой эмиссии. На фиг.28b ферромагнитный материал 2800а был нагрет до его температуры Кюри (для антиферромагнитных материалов это будет вместо температуры Неля). Ферромагнитный материал 2800а затем вводится в соприкосновение с первой конструкцией 1802а магнитной полевой эмиссии и охлаждается. После этого ферромагнитный материал 2800а принимает такие же свойства конструкции магнитной полевой эмиссии первой конструкции 1802а магнитной полевой эмиссии и становится намагниченным ферромагнитным материалом 2800b, который сам представляет собой конструкцию магнитной полевой эмиссии, как показано на фиг.28с. Как показано на фиг.28d, если другой ферромагнитный материал 2800а будет нагрет до его температуры Кюри и затем введен в соприкосновение с намагниченным ферромагнитным материалом 2800b, он тоже примет свойства конструкции магнитной полевой эмиссии намагниченного ферромагнитного материала 2800b, как ранее показано на фиг.28с.

Альтернативным способом изготовления конструкции магнитной полевой эмиссии из ферромагнитного материала будет использование одного или нескольких лазеров для селективного нагрева расположений источников полевой эмиссии на ферромагнитном материале до температуры Кюри и затем воздействие магнитным полем на расположения. С таким подходом магнитное поле, воздействию которого может подвергаться нагретое расположение источника полевой эмиссии, может иметь постоянную полярность или иметь полярность, изменяющуюся во времени, чтобы кодировать соответствующие расположения источников, когда они нагреваются и охлаждаются.

Для получения сверхпроводящих конструкций магнитного поля коррелированная конструкция магнитной полевой эмиссии замораживается в сверхпроводящий материал без присутствия тока, когда она охлаждается ниже ее критической температуры.

Фиг.29 изображает добавление двух промежуточных слоев 2902 к конструкции 2800b магнитной полевой эмиссии. Каждый промежуточный слой 2902 предназначен для сглаживания (или подавления) пространственных сил, когда любые две конструкции магнитной полевой эмиссии сводятся вместе, так что влияние боковых лепестков, по существу, экранируется. Промежуточный слой 2902 может быть активным (т.е. насыщаемым, таким как железо) или неактивным (например, воздух или пластмасса).

Фиг.30а-30с обеспечивают вид сбоку, косоугольную проекцию и вид сверху, соответственно, конструкции 2800b магнитной полевой эмиссии, имеющей окружающий теплоотводящий материал 3000 и встроенный механизм подавления, содержащий встроенную катушку 3002 из проволоки (например, нихромовой), имеющей выводы 3004 соединителя. По существу, если тепло прикладывается извне конструкции 2800b магнитной полевой эмиссии, теплоотводящий материал 3000 предотвращает достижение магнитами конструкции магнитной полевой эмиссии их температуры Кюри. Однако если желательно подавить конструкцию магнитной полевой эмиссии, может быть подан ток на выводы 3004 соединителя, вызывая нагрев катушки 3002 из проволоки до температуры Кюри. Как правило, различные типы механизмов теплоотвода и/или подавления могут применяться для осуществления управления, подвергается ли данная конструкция магнитной полевой эмиссии нагреву до температуры Кюри или выше ее. Например, вместо встраивания катушки из проволоки на индивидуальные магниты может нанесена гальваническим способом нихромовая проволока.

Фиг.31а изображает косоугольную проекцию первой пары конструкций 3102 магнитной полевой эмиссии и второй пары конструкций 3104 магнитной полевой эмиссии, причем каждая имеет магниты, указанные пунктирными линиями. Над второй парой конструкций 3104 магнитной полевой эмиссии (показанных с магнитами) находится другая конструкция магнитной полевой эмиссии, где магниты не показаны, что предназначено для обеспечения ясности интерпретации изображения двух конструкций 3104 магнитной полевой эмиссии внизу. Также показаны виды сверху окружностей первой и второй пары конструкций 3102 и 3104 магнитной полевой эмиссии. Как показано, первая пара конструкций 3102 магнитной полевой эмиссии имеет относительно небольшое количество относительно больших (и более сильных) магнитов по сравнению со второй парой конструкций 3104 магнитной полевой эмиссии, которая имеет относительно большое количество относительно малых (и более слабых) магнитов. Для этой фигуры являются одинаковыми пиковая пространственная сила для каждой из двух пар конструкций 3102 и 3104 магнитной полевой эмиссии. Однако расстояния D1 и D2, при которых, по существу, взаимодействуют (показано стрелками вверх и вниз) магнитные поля каждой из пар конструкций 3102 и 3104 магнитной полевой эмиссии, зависят от напряженности магнитов и области, по которой они распределены. По существу, значительно большая поверхность второй конструкции 3104 магнитной полевой эмиссии, имеющей существенно меньшие магниты, по существу, не будет притягивать до значительно меньшего расстояния, чем у первой конструкции 3102 магнитной полевой эмиссии. Это свойство напряженности магнитного поля на единичную площадь, а также магнитная пространственная частота (т.е. # перемагничиваний на единичную площадь) могут использоваться для разработки конструкций, удовлетворяющих требованиям безопасности. Например, две конструкции 3104 магнитной полевой эмиссии могут быть разработаны так, что они не будут иметь существенную силу притяжения, если палец находится между ними (или, другими словами, конструкции не будут иметь существенной силы притяжения до тех пор, пока они не будут находиться, по существу, близко друг к другу, тем самым уменьшая (если не предотвращая) вероятность/возможность захвата частей тела или других вещей, таких как одежда, между конструкциями).

Фиг.31b изображает конструкцию 3106 магнитной полевой эмиссии, составленную из разреженного массива больших магнитных источников 3108, объединенных с большим количеством меньших магнитных источников 3110, посредством чего выравнивание с конструкцией магнитной полевой эмиссии зеркального изображения будет обеспечиваться большими источниками, и сила отталкивания будет обеспечиваться меньшими источниками. Как правило, как в случае с фиг.31а, большие (т.е. более сильные) магниты достигают существенной силы притяжения (или силы отталкивания) при большем зазоре, чем меньшие магниты. Благодаря этой характеристике, могут изготавливаться комбинационные конструкции, имеющие магнитные источники разной напряженности, которые фактически имеют две (или более) функции пространственных сил, соответствующие разным уровням применяемой напряженности магнитного поля. Когда конструкции магнитной полевой эмиссии сводятся близко друг к другу, сначала должна вступать в действие функция пространственных сил самых сильных магнитов, и функции пространственных сил более слабых магнитов будут вступать в действие, когда конструкции магнитной полевой эмиссии сдвигаются достаточно близко друг к другу, когда будут объединяться функции пространственных сил магнитов разных размеров. Ссылаясь обратно на фиг.31b, разреженный массив более сильных магнитов 3108 кодируется так, что он может коррелировать с разреженным массивом зеркального изображения сопоставимых магнитов. Однако количество и полярность меньших (т.е. более слабых) магнитов 3110 могут быть разработаны так, что, когда две конструкции магнитной полевой эмиссии находятся, по существу, близко друг к другу, магнитная сила меньших магнитов может стать равной магнитной силе больших магнитов 3108, так что будет достигаться равновесие на некотором расстоянии между двумя конструкциями магнитной полевой эмиссии. По существу, выравнивание может обеспечиваться более сильными магнитами 3108, но соприкосновение двух конструкций магнитной полевой эмиссии может предотвращаться более слабыми магнитами 3110. Аналогично, меньшие, более слабые магниты могут использоваться для добавления дополнительной силы притяжения между двумя конструкциями магнитной полевой эмиссии.

Специалист в данной области техники понимает, что все виды разных комбинаций магнитов, имеющих разные напряженности, могут ориентироваться различным образом для достижения требуемых пространственных сил в качестве функции ориентации и зазора между двумя конструкциями магнитной полевой эмиссии. Например, подобное выровненное равновесие притяжения-отталкивания может достигаться посредством группирования разреженного массива больших магнитов 3108 плотно вместе в центре конструкции 3106 магнитной полевой эмиссии. Кроме того, комбинации коррелированных и некоррелированных магнитов могут использоваться вместе, например, более слабые магниты 3110 на фиг.31b все могут представлять собой некоррелированные магниты. Кроме того, для специалиста в данной области техники понятно, что такое равновесие позволяет поддерживать силы сцепления (или удержания) без трения, и что такие методы могут применяться для многих из примерных чертежей, предусмотренных в данном документе. Например, конструкции магнитной полевой эмиссии двух сфер, показанных на фиг.24, могут быть выполнены так, что сферы никогда не входят в непосредственное соприкосновение, что может использоваться, например, для получения шаровых соединений без трения.

Фиг.32 изображает примерное устройство сборки конструкций магнитной полевой эмиссии, содержащее один или несколько вакуумных пинцетов 3202, которые способны размещать магниты 100а и 100b, имеющие первую и вторую полярности, в обработанные отверстия 3204 в опорной раме 3206. Магниты 100а и 100b берутся из по меньшей мере одного устройства 3208 подачи магнитов и вставляются в отверстия 3204 опорной рамы 3206 в соответствии с требуемым кодом. При одном устройстве применяются два магнитных пинцета, причем каждый интегрирован со своим собственным устройством 3208 подачи магнитов, позволяющим вакуумным пинцетам 3202 перемещаться только до следующего отверстия 3204, посредством чего магнит подается в вакуумный пинцет 3202 изнутри устройства. Магниты 100а и 100b могут удерживаться на месте в опорной раме 3206, используя к связующее вещество (например, клей). Альтернативно, отверстия 3204 и магниты 100а и 100b могут иметь резьбу, посредством чего вакуумный пинцет 3202 или альтернативный инструмент для вставки вворачивает их на место. Завершенный узел 3210 магнитного поля также изображен на фиг.32. При альтернативном устройстве вакуумный пинцет размещает более одного магнита в раму 3206 за один раз, включая размещение всех магнитов за один раз. При еще другом устройстве массив кодированных электромагнитов 3212 используется для захвата и размещения за один раз всех магнитов 3214, подлежащих размещению в раме 3206, где магниты подаются устройством 3216 подачи магнитов, который напоминает завершенный узел 3210 магнитного поля, так, что магниты подаются в каждое отверстие подачи снизу (как показано в позиции 3208), и где кодированные электромагниты притягивают весь массив свободных магнитов. С таким подходом массив электромагнитов 3212 может быть углублен, так что имеется направляющая 3218 для каждого свободного магнита, как в случае с нижней частью вакуумного пинцета 3202. С этим подходом вся группа свободных магнитов может быть вставлена в раму 3206, и когда ранее нанесенный герметик высохнет в достаточной степени, массив электромагнитов 3212 может быть повернут для отпускания размещенных теперь магнитов. При альтернативном устройстве устройство сборки конструкций магнитной полевой эмиссии помещается под давление. Вакуум также может использоваться для удержания магнитов в опорной раме 3206.

Как описано выше, вакуумный пинцет может использоваться для манипулирования магнитами во время изготовления с автоматическим размещением. Однако сила вакуума, т.е. 14,7 фунтов на квадратный дюйм (psi) (1,03 кг/см²), на такой малой площади поверхности может быть недостаточным, чтобы конкурировать с магнитной силой. Если необходимо, весь изготавливаемый блок может быть помещен под давление. Сила вакуума является функцией давления среды. Если рабочее пространство нагнетается до давления 300 psi (21 кг/см²) (около 20 атмосфер), усилие на наконечник пинцета 1/16 дюйма (1,6 мм) будет около 1 фунта (453,6 г), что, в зависимости от напряженности магнитного поля магнита, может быть достаточным, чтобы конкурировать с его магнитной силой. Как правило, psi может быть увеличено до такой степени, какая необходима для получения силы удержания, необходимой для манипулирования магнитами.

Если подложка, на которую размещаются магниты, имеет маленькие отверстия в задней части, тогда вакуум также может использоваться для удержания их на месте до тех пор, пока окончательный процесс не закрепит их постоянно при помощи, например, клея с ультрафиолетовым отверждением. Альтернативно, окончательный процесс включает в себя нагрев подложки для сплавления их всех вместе или покрытие всей лицевой поверхности герметиком и затем вытирание ее начисто (или оставление тонкой пленки над лицевыми поверхностями магнитов) перед отверждением. Вакуум предоставляет время для манипулирования сборкой, в тоже время ожидая использование любого связующего вещества или фиксатора.

Фиг.33 изображает цилиндр 2302, имеющий первую конструкцию 2306 магнитной полевой эмиссии на внешней стороне цилиндра, где кодовая комбинация 1402а повторяется шесть раз вокруг цилиндра. Под цилиндром 2302 находится объект 3302, имеющий изогнутую поверхность с незначительно большей кривизной, чем у цилиндра 2302 (например, кривизна цилиндра 2304) и имеющий вторую конструкцию 3304 магнитной полевой эмиссии, которая также кодируется с использованием кодовой комбинации 1402а. Цилиндр 2302 поворачивается со скоростью вращения 1 оборот в секунду посредством вала 3306. Таким образом, когда цилиндр 2302 поворачивается, шесть раз в секунду кодовая комбинация 1402а первой конструкции 2306 магнитной полевой эмиссии цилиндра 2302 выравнивается со второй конструкцией 3304 магнитной полевой эмиссии объекта 3302, вызывая отталкивание объекта 3302 (т.е. движение вниз) посредством функции пиковой пространственной силы двух конструкций 2306, 3304 магнитной полевой эмиссии. Аналогично, если вторая конструкция 3304 магнитной полевой эмиссии была кодирована с использованием кодовой комбинации 1402b, тогда 6 раз в секунду кодовая комбинация 1402а первой конструкции 2306 магнитной полевой эмиссии цилиндра 2302 выравнивается со второй конструкцией 3304 магнитной полевой эмиссии объекта 3302, вызывая притяжение объекта 3302 (т.е. движение вверх) посредством функции пиковой пространственной силы двух конструкций магнитной полевой эмиссии. Таким образом, движение цилиндра 2302 и соответствующей первой конструкции 2306 магнитной полевой эмиссии может использоваться для управления движением объекта 3302, имеющего свою соответствующую вторую конструкцию 3304 магнитной полевой эмиссии. Дополнительные конструкции магнитной полевой эмиссии и/или другие устройства, способные управлять движением (например, пружины), также могут использоваться для управления движением объекта 3302, основываясь на движении первой конструкции 2306 магнитной полевой эмиссии цилиндра 2302. Специалист в данной области техники понимает, что вал 3306 может поворачиваться в результате ветра, поворачивающего ветряную мельницу, рабочего колеса гидротурбины, движения океанских волн и других способов, посредством чего движение объекта 3302 может происходить вследствие некоторого источника сбора энергии. Другой пример сбора энергии, который может приводить к движению объекта 3302, основываясь на конструкциях магнитной полевой эмиссии, представляет собой колесо транспортного средства, которое соответствует цилиндру 2302, где вал 3306 соответствует оси колеса. В основном настоящее изобретение может использоваться в соответствии с одной или несколькими функциями траектории движения одного или нескольких объектов, причем каждый связан с одной или несколькими конструкциями магнитной полевой эмиссии, где каждая функция траектории движения определяет расположение и ориентацию во времени по меньшей мере одного из одного или нескольких объектов, и, таким образом, соответствующее расположение и ориентацию во времени одной или нескольких конструкций магнитной полевой эмиссии, связанных с одним или несколькими объектами. Кроме того, функции пространственных сил конструкций магнитной полевой эмиссии могут управляться во времени в соответствии с такими функциями траектории движении как часть процесса, который может управляться по разомкнутому контуру или по замкнутому контуру. Например, расположение конструкции магнитной полевой эмиссии, полученной с использованием электромагнитного массива, может передвигаться, кодирование такой конструкции магнитной полевой эмиссии может изменяться, напряженность источников магнитного поля может изменяться, и т.д. По существу, настоящее изобретение позволяет прецизионно управлять пространственными силами между объектами в соответствии с их движением и также позволяет прецизионно управлять движением объектов в соответствии с такими пространственными силами.

Фиг.34 изображает клапанный механизм 3400, основанный на сфере по фиг.24, где конструкция 2414 магнитной полевой эмиссии изменяется для движения сферы 2402 вверх или вниз в цилиндре, имеющем первое отверстие 3404, имеющее окружность меньше или равную окружности сферы 2402, и второе отверстие 3406, имеющее окружность больше сферы 2402. По существу, конструкция 2414 магнитной полевой эмиссии может изменяться так, как описано в отношении фиг.24, для управления движением сферы 2402 для управления скоростью потока газа или жидкости через клапан 3402. Аналогично, клапанный механизм 3400 может использоваться в качестве клапана регулировки давления. Кроме того, способность двигать объект внутри другого объекта, имеющего уменьшенный размер, позволяет получать различные виды уплотняющих механизмов, которые могут использоваться для уплотнения окон, холодильников, морозильных камер, контейнеров хранения пищи, корабельных люков, люков на подводных лодках и т.д., где может точно регулироваться величина силы уплотнения. Специалист в данной области техники понимает, что многие разные типы механизмов уплотнения, включающих в себя прокладки, уплотнительные кольца круглого сечения и т.п., могут применяться с настоящим изобретением.

Фиг.35 изображает цилиндровое устройство 3500, где подвижный объект, такой как сфера 2042 или закрытый цилиндр 3502, имеющий первую конструкцию 2406 магнитной полевой эмиссии, движется в первом направлении или во втором противоположном направлении в цилиндре 2416, имеющем вторую конструкцию 2414а магнитной полевой эмиссии (и, по выбору, 2414b). Посредством выбора размеров подвижного объекта (например, сферы или закрытого цилиндра), так что эффективное уплотнение поддерживается в цилиндре 2416, цилиндровое устройство 3500 может использоваться в качестве гидравлического цилиндра, пневматического цилиндра или газового цилиндра. При подобном устройстве цилиндровое устройство 3500 может использоваться в качестве устройства накачки.

Как описано в данном документе, конструкции магнитной полевой эмиссии могут получаться с любым требуемым устройством источников магнитного (или электрического) поля. Такие источники могут размещаться рядом друг с другом, размещаться в разреженном массиве, размещаться поверх, под или внутри поверхностей, которые могут быть плоскими или изогнутыми. Такие источники могут быть в многочисленных слоях (или плоскостях), могут иметь требуемые характеристики направленности и т.п. В основном посредством изменения полярностей, положений и напряженности поля индивидуальных источников поля во времени, специалист в данной области техники может использовать настоящее изобретение для достижения многочисленных требуемых свойств. Такие свойства включают в себя, например:

• прецизионное выравнивание, управление положением и управление движением

• неизнашиваемое прикрепление

• с высокой повторяемостью и единообразное поведение

• сила удержания/сила сцепления без трения

• легкость/быстродействие/точность сборки/разборки

• повышенная конструкционная прочность

• сниженные требования к обучению

• повышенная безопасность

• повышенная надежность

• способность управления диапазоном величин силы

• выражаемые количественно устойчивые пространственные силы (например, сила удержания, сила уплотнения и т.д.)

• повышенная эксплуатационная надежность/долговечность

• эффективность

Фиг.36а-36g обеспечивают еще несколько примеров того, как источники магнитного поля могут быть расставлены для достижения требуемых характеристик функции пространственных сил. Фиг.36а изображает примерную конструкцию 3600 магнитной полевой эмиссии, составленную из колец вокруг круга. Как показано, каждое кольцо содержит один магнит, имеющий идентифицированную полярность. Подобные конструкции могут создаваться с использованием многочисленных магнитов в каждом кольце, где каждый из магнитов в данном кольце представляет собой такую же полярность, что и другие магниты в кольце, или каждое кольцо может содержать коррелированные магниты. Как правило, круглые кольца, единственный слой или многочисленные слои, и с промежутком или без него между кольцами, могут использоваться для электрических, жидкостных и газовых соединителей и для других целей, где они могут быть выполнены с возможностью обладания основным свойством, так что чем больше кольцо, тем труднее будет открутить соединитель. Как показано на фиг.36b, специалист в данной области техники понимает, что петля 3602 может быть выполнена с использованием чередующихся конструкций магнитной полевой эмиссии, прикрепленных к двум объектам, где конструкции магнитной полевой эмиссии будут чередоваться, так что они будут выравниваться (т.е. эффективно запирать), но они все же будут поворачиваться вокруг осей, проходящих через их самые внутренние круги. Фиг.36с изображает примерную конструкцию 3604 магнитной полевой эмиссии, имеющую источники, напоминающие спицы колеса. Фиг.36d изображает примерную конструкцию 3606 магнитной полевой эмиссии, напоминающую угловой кодер, где вместо кодирования включения и выключения, кодируются источники, так что изменяются их полярности. Использование конструкции магнитной полевой эмиссии в соответствие с настоящим изобретением вместо кодирования включения и выключения должно исключить проблемы выравнивания обычных угловых кодеров.

Фиг.36е изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, имеющую источники, расположенные в виде изогнутых спиц. Фиг.36f изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, составленную из источников шестиугольной формы. Фиг.36g изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, составленную из треугольных источников. Фиг.36h изображает примерную конструкцию магнитной полевой эмиссии, составленную из частично перекрываемых источников ромбовидной формы. В основном источники, составляющие конструкцию магнитной полевой эмиссии, могут иметь любую форму, и многочисленные формы могут использоваться в данной конструкции магнитной полевой эмиссии. При одном устройстве одна или несколько конструкций магнитной полевой эмиссии соответствуют фрактальному коду.

Примерные применения изобретения:

• функциональное управление на основе положения

• гироскоп, линейный двигатель, вентиляторный электродвигатель

• прецизионное измерение, точный расчет времени

• станки с числовым программным управлением

• линейные исполнительные механизмы, линейные предметные столики, поворотные предметные столики, гониометры, крепления зеркал

• цилиндры, турбины, двигатели (отсутствие тепла позволяет использовать легковесные материалы)

• уплотнения для хранения продуктов

• строительные леса

• строительные балки, фермы, поперечная связь

• материалы для мостовых конструкций (фермы)

• конструкции стен (стойки, панели и т.д.), полы, потолки, крыши

• магнитная черепица для крыш

• мебель (сборка и установка на место)

• рамки для фотографий, вешалки для фотографий

• безопасные сиденья для ребенка

• ремни безопасности, поводки, конская сбруя

• инвалидные коляски, больничные койки

• игрушки - самоорганизующиеся игрушки, головоломки, конструкторы (например, Лего, магнитные бревна)

• ручной инструмент - резание, забивание гвоздей, сверление, пиление и т.п.

• прецизионные металлорежущие станки - сверлильный станок, токарные станки, фрезерные станки, машинный пресс

• роботизированное управление движением

• сборочные линии - управление движением объекта, автоматизированная сборка деталей

• упаковочные машины

• настенные крючки - для инструментов, веников, лестниц и т.д.

• системы регулирования давления, прецизионная гидравлика

• тяговые устройства (например, чистильщик окон, который поднимается по зданию)

• системы управления расходом газа/жидкости, канализация, системы управления вентиляцией

• уплотнение дверей/окон, уплотнение люка для корабля/судна/подводной лодки/космического корабля

• противоураганные/штормовые ставни, домашние убежища от торнадо с быстрой сборкой

• воротная задвижка - уличная калитка (для защиты от собак), воротная задвижка для безопасности детей (защищенная от детей)

• пуговицы для одежды, застежки туфлей/ботинок

• дверные задвижки для ящиков/шкафов

• устройства для безопасности детей - механизмы запирания для бытовых приборов, туалетов и т.д.

• сейфы, безопасное хранение лекарственных средств по рецептам

• коммерческие рыболовные сети с быстрым захватом/выбросом, крабные клетки

• преобразование энергии - ветер, падающая вода, движение волн

• сбор энергии - от колес и т.д.

• микрофон, громкоговоритель

• применения в космосе (например, уплотнения, места захвата для астронавтов, чтобы удерживать/стоять)

• аналого-цифровое (и наоборот) преобразование посредством управления магнитным полем

• использование корреляционных кодов для воздействия на характеристики схем в кремниевых кристаллах

• использование корреляционных кодов для осуществления свойств наномашин (сила, вращающий момент, вращение и перемещение)

• шаровые соединения для протезных коленей, плеч, бедер, лодыжек, запястий и т.д.

• шаровые соединения для роботизированных рук

• роботы, которые передвигаются по направляющим устройствам коррелированного магнитного поля

• коррелированные перчатки, туфли

• коррелированные роботизированные «руки» (все виды механизмов, используемых для перемещения, размещения, подъема, направления и т.д. объектов, могут использовать изобретение)

• связь/символика

• лыжи, скейтборды

• ключи, запирающие механизмы

• грузовые контейнеры (как они изготавливаются и как они передвигаются)

• кредитные, дебетовые карточки и карточки для банкоматов

• магнитные запоминающие устройства для хранения данных, дискеты, жесткие диски, компакт-диски, цифровые многофункциональные диски (DVD)

• сканеры, принтеры, плоттеры

• телевизионные и компьютерные мониторы

• электрические двигатели, генераторы, трансформаторы

• зажимные патроны, крепежные приспособления, зажимы

• безопасные идентификационные этикетки

• дверные петли

• ювелирные изделия, часы

• тормозные системы транспортных средств

• поезда на магнитной подвеске и другие транспортные средства

• получение изображений органов тела с помощью магнитного резонанса и ядерная магнитно-резонансная спектроскопия

• подшипники (колес), оси

• ускорители частиц

Хотя были описаны конкретные варианты осуществления изобретения, понятно, однако, что изобретение не ограничивается ими, так как специалистами в данной области техники могут быть сделаны модификации, особенно в свете вышеприведенных идей.

Изобретение относится к системам магнитной полевой эмиссии, используемым в устройствах, обеспечивающих прецизионное движение и позиционирование объектов, содержащих источники электрического или магнитного поля. Величины, полярности и положения источников магнитного или электрического поля выполнены так, что имеют требуемые корреляционные свойства, которые могут быть в соответствии с кодом. Корреляционные свойства соответствуют требуемой функции пространственных сил, где пространственные силы между конструкциями полевой эмиссии соответствуют относительному выравниванию, зазору и функции пространственных сил. Технический результат - повышение точности позиционирования объектов. 3 н. и 20 з.п. ф-лы, 45 ил.

1. Система полевой эмиссии, содержащая:
первую конструкцию полевой эмиссии; и
вторую конструкцию полевой эмиссии, причем каждая из упомянутых первой и второй конструкций полевой эмиссии содержит массив источников полевой эмиссии, при этом каждый имеет положения и полярности, относящиеся к требуемой функции пространственных сил, которая соответствует разным пространственным силам, создаваемым разными пространственными выравниваниями первой и второй конструкций полевой эмиссии в домене поля, причем упомянутая функция пространственных сил имеет пиковую пространственную силу, соответствующую первому относительному выравниванию упомянутых первой и второй конструкций полевой эмиссии, и внепиковую пространственную силу, соответствующую второму относительному выравниванию упомянутых первой и второй конструкций полевой эмиссии, при этом упомянутая внепиковая пространственная сила является результатом подавления по меньшей мере одной силы притяжения по меньшей мере одной силой отталкивания между упомянутыми первой и второй конструкциями полевой эмиссии.

2. Система полевой эмиссии по п.1, в которой упомянутые положения и упомянутые полярности каждого источника полевой эмиссии каждого упомянутого массива источников полевой эмиссии определяются в соответствии с по меньшей мере одной корреляционной функцией.

3. Система полевой эмиссии по п.2, в которой упомянутая по меньшей мере одна корреляционная функция находится в соответствии с по меньшей мере одним кодом.

4. Система полевой эмиссии по п.3, в которой упомянутый по меньшей мере один код представляет собой по меньшей мере одно из псевдослучайного кода, детерминированного кода или разработанного кода.

5. Система полевой эмиссии по п.3, в которой упомянутый по меньшей мере один код представляет собой одно из одномерного кода, двумерного кода, трехмерного кода или четырехмерного кода.

6. Система полевой эмиссии по п.1, в которой каждый источник полевой эмиссии каждого упомянутого массива источников полевой эмиссии имеет соответствующую амплитуду полевой эмиссии и направление вектора, определяемые в соответствии с требуемой функцией пространственных сил, где зазор между первой и второй конструкциями полевой эмиссии и относительное выравнивание первой и второй конструкций полевой эмиссии создают пространственную силу в соответствии с требуемой функцией пространственных сил.

7. Система полевой эмиссии по п.6, в которой упомянутая пространственная сила содержит по меньшей мере одну из пространственной силы притяжения или пространственной силы отталкивания.

8. Система полевой эмиссии по п.6, в которой упомянутая пространственная сила соответствует пиковой пространственной силе упомянутой требуемой функции пространственных сил, когда упомянутые первая и вторая конструкции полевой эмиссии, по существу, выровнены, так что каждый источник полевой эмиссии упомянутой первой конструкции полевой эмиссии, по существу, выровнен с соответствующим источником полевой эмиссии упомянутой второй конструкции полевой эмиссии.

9. Система полевой эмиссии по п.6, в которой упомянутая пространственная сила представляет собой по меньшей мере одну из используемой для получения энергии, используемой для передачи энергии, используемой для движения объекта, используемой для прикрепления объекта, используемой в качестве части автоматизированной функции, используемой для управления инструментом, используемой для издания звука, используемой для нагрева окружающей среды, используемой для охлаждения окружающей среды, используемой для воздействия на давление окружающей среды, используемой для управления потоком текучей среды, используемой для управления потоком газа или используемой для управления центробежными силами.

10. Система полевой эмиссии по п.8, в которой пространственная сила составляет по меньшей мере порядок величины, которая меньше пиковой пространственной силы, когда упомянутые первая и вторая конструкции полевой эмиссии, по существу, не выровнены, так что источник полевой эмиссии упомянутой первой конструкции полевой эмиссии, по существу, выровнен с соответствующим источником полевой эмиссии упомянутой второй конструкции полевой эмиссии.

11. Система полевой эмиссии по п.1, в которой упомянутый домен поля соответствует первым полевым эмиссиям от упомянутого массива первых источников полевой эмиссии упомянутой первой конструкции полевой эмиссии, взаимодействующим со вторыми полевыми эмиссиями от упомянутого массива вторых источников полевой эмиссии упомянутой второй конструкции полевой эмиссии.

12. Система полевой эмиссии по п.1, в которой относительное выравнивание первых и вторых конструкций полевой эмиссии является результатом соответствующей функции траектории движения по меньшей мере одной из первой и второй конструкций полевой эмиссии.

13. Система полевой эмиссии по п.12, в которой соответствующая функция траектории движения представляет собой одну из функции траектории одномерного движения, функции траектории двумерного движения или функции траектории трехмерного движения.

14. Система полевой эмиссии по п.12, в которой соответствующая функция траектории движения содержит по меньшей мере одну из функции траектории линейного движения, функции траектории нелинейного движения, функции траектории вращательного движения, функции траектории цилиндрического движения или функции траектории сферического движения.

15. Система полевой эмиссии по п.12, в которой соответствующая функция траектории движения определяет движение относительно времени для по меньшей мере одной из первой и второй конструкций полевой эмиссии, причем упомянутое движение содержит по меньшей мере одно из движения вперед, движения назад, движения вверх, движения вниз, движения влево, движения вправо, поворота в горизонтальной плоскости, наклона и/или качения.

16. Система полевой эмиссии по п.1, в которой каждый упомянутый массив источников полевой эмиссии содержит одно из одномерного массива, двумерного массива или трехмерного массива.

17. Система полевой эмиссии по п.1, в которой упомянутые полярности источников полевой эмиссии содержат по меньшей мере одну из северных-южных полярностей или положительных-отрицательных полярностей.

18. Система полевой эмиссии по п.1, в которой по меньшей мере один из упомянутых источников полевой эмиссии содержит источник магнитной полевой эмиссии или источник электрической полевой эмиссии.

19. Система полевой эмиссии по п.1, в которой по меньшей мере один из упомянутых источников полевой эмиссии содержит постоянный магнит, электромагнит, электрет, намагниченный ферромагнитный материал, часть намагниченного ферромагнитного материала, мягкий магнитный материал или сверхпроводящий магнитный материал.

20. Система полевой эмиссии по п.1, в которой по меньшей мере одна из упомянутых первой и второй конструкций полевой эмиссии содержит по меньшей мере одно из заднего слоя поддержки, переднего насыщаемого слоя, активного промежуточного элемента, пассивного промежуточного элемента, рукоятки, защелки, поворотного соединения, источника тепла, теплоотвода, индукционной петли, нихромовой проволоки гальванического покрытия, встроенной проволоки или механизма подавления.

21. Система полевой эмиссии по п.1, в которой по меньшей мере одна из упомянутых первой и второй конструкций полевой эмиссии содержит плоскую конструкцию, коническую конструкцию, цилиндрическую конструкцию, изогнутую поверхность, ступенчатую поверхность.

22. Способ управления полевой эмиссией, содержащий:
определение требуемой функции пространственных сил, соответствующей относительному выравниванию первой конструкции полевой эмиссии и второй конструкции полевой эмиссии в домене поля, причем упомянутая функция пространственных сил имеет пиковую пространственную силу, соответствующую первому относительному выравниванию упомянутых первой и второй конструкций полевой эмиссии, и внепиковую пространственную силу, соответствующую второму относительному выравниванию упомянутых первой и второй конструкций полевой эмиссии, при этом упомянутая внепиковая пространственная сила является результатом подавления по меньшей мере одной силы притяжения по меньшей мере одной силой отталкивания между упомянутыми первой и второй конструкциями полевой эмиссии; и
установление в соответствие с упомянутой требуемой функцией пространственных сил положения и полярности каждого источника полевой эмиссии первого массива источников полевой эмиссии, соответствующего первой конструкции полевой эмиссии, и каждого источника полевой эмиссии второго массива источников полевой эмиссии, соответствующего второй конструкции полевой эмиссии.

23. Система полевой эмиссии, содержащая:
первую конструкцию полевой эмиссии, содержащую множество первых источников полевой эмиссии, имеющих положения и полярности в соответствии с первой корреляционной функцией;
вторую конструкцию полевой эмиссии, содержащую множество вторых источников полевой эмиссии, имеющих положения и полярности в соответствии со второй корреляционной функцией, причем упомянутая первая и вторая корреляционные функции соответствуют требуемой функции пространственных сил, упомянутая функция пространственных сил имеет пиковую пространственную силу, соответствующую первому относительному выравниванию упомянутых первой и второй конструкций полевой эмиссии, и внепиковую пространственную силу, соответствующую второму относительному выравниванию упомянутых первой и второй конструкций полевой эмиссии, при этом упомянутая внепиковая пространственная сила является результатом подавления по меньшей мере одной силы притяжения по меньшей мере одной силой отталкивания между упомянутыми первой и второй конструкциями полевой эмиссии, упомянутая первая корреляционная функция дополняет упомянутую вторую корреляционную функцию, так что каждый источник полевой эмиссии из упомянутого множества первых источников полевой эмиссии имеет соответствующий источник полевой эмиссии ответной части из упомянутого множества вторых источников полевой эмиссии, и упомянутые первые и вторые конструкции полевой эмиссии, по существу, коррелируются тогда, когда, по существу, выровнена каждая из упомянутых ответных частей источников полевой эмиссии.