BRPI0212711B1 - dispositivo magnético comutável - Google Patents
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Abstract
"dispositivo magnético chaveável, sistema para controlar a orientação de um satélite em órbita em torno de um planeta, dispositivo para recolher itens ferromagnéticos, dispositivo de aprisionamento, acoplamento, dispositivo de travamento, dispositivo de deflexão de partículas, dispositivo de suspensão e dispositivo de freio magnético". a presente invenção refere-se a um dispositivo magnético chaveável. aspectos adicionais da presente invenção referem-se adicionalmente a diversos dispositivos incluindo um dispositivo magnético chaveável. em um aspecto, é descrito um dispositivo magnético chaveável do tipo incluindo um alojamento, um primeiro magneto permanente, um segundo magneto permanente, os primeiro e segundo magnetos permanentes estando montados no interior do alojamento de tal maneira que os primeiro e segundo magnetos são rotativos um com relação ao outro, entre uma posição 'totalmente desligada' na qual os polos norte e sul do primeiro magneto estão substancialmente alinhados com os polos sul e norte respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e uma posição 'totalmente ligada' na qual os polos norte e sul do primeiro magneto estão posicionados substancialmente em alinhamento com os polos norte e sul respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte, onde um dispositivo de orientação está operativamente associado com um ou ambos os primeiro e segundo magnetos para orientar a rotação relativa dos referidos magnetos em direção à posição 'totalmente ligada' e onde a colocação do referido dispositivo sobre ou relativamente próximo a um material ferromagnético causa com que os primeiro e segundo magnetos girem para uma orientação relativa de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte. o dispositivo de acordo com a o primeiro aspecto da presente invenção proporciona um dispositivo magnético chaveável o qual pode automaticamente variar para uma posição 'ligada' na qual o dispositivo apresenta um campo magnético exterior relativo forte quando o dispositivo está posicionado sobre ou relativamente próximo a um material ferromagnético.
Description
“DISPOSITIVO MAGNÉTICO COMUTÁVEL” Campo da Invenção [01] A presente invenção refere-se a um dispositivo magnético comutável. Os aspectos adicionais da presente invenção referem-se, adicionalmente, a diversos dispositivos magnéticos incluindo um dispositivo magnético comutável. Antecedentes da Invenção [02] No pedido de patente internacional co-pendente No. PCT/AU 00/01505 e no pedido de patente norte-americana No. co-pendente No. 09/951905 (o conteúdo por inteiro dos quais estão aqui incorporados por referência cruzada) dos mesmos titulares, um dispositivo magnético comutável permanente é descrito. Este dispositivo inclui um alojamento e um primeiro e um segundo magnetos permanentes montados no alojamento. O primeiro e o segundo magnetos permanentes são montados no alojamento de tal maneira que os mesmos são permitidos a ser rotativos um com relação ao outro. Isto é preferivelmente alcançado por ter um dos magnetos fixo em uma posição e o segundo magneto sendo rotativo. No dispositivo do pedido de patente internacional co-pendente No. PCT/AU 00/01505, o primeiro e o segundo magnetos podem ser posicionados de tal maneira que um pólo norte e sul do primeiro magneto estão em alinhamento substancial no que diz respeito aos pólos norte e sul do segundo magneto. Quando os magnetos estão nesta orientação, o dispositivo apresenta um forte campo magnético externo. Os magnetos também podem ser rotativos em relação um ao outro de tal maneira que o pólo norte do primeiro magneto esteja em alinhamento substancial com o pólo sul do segundo magneto e o pólo sul do primeiro magneto esteja em alinhamento substancial com o pólo norte do segundo magneto. Nesta orientação, o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco. Os magnetos são rotativos pelo meio de atuação.
Sumário da Invenção [03] A não ser que expressamente declarado de outra forma, no presente relatório descritivo e nas reivindicações sempre que a expressão “dispositivo magnético comutável” é usada esta deve ser subentendida como uma referência a um dispositivo incluindo um primeiro magneto permanente e um segundo magneto permanente, o primeiro e o segundo magnetos permanentes sendo rotativos um em relação ao outro entre um estado “desligado” no qual os magnetos são alinhados de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e um estado “ligado” no qual os magnetos são alinhados de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte.
[04] Em um primeiro aspecto, a presente invenção proporciona um dispositivo magnético comutável do tipo que inclui um alojamento, um primeiro magneto permanente, um segundo magneto permanente, o primeiro e o segundo magnetos permanentes sendo montados no interior do alojamento de tal maneira que o primeiro e o segundo magnetos são rotativos um em relação ao outro, entre uma posição “totalmente desligado” na qual os pólos norte e sul do primeiro magneto estão em alinhamento substancial com os pólos sul e norte respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e uma posição “totalmente ligado” na qual os pólos norte e sul do primeiro magneto estão substancialmente posicionados em alinhamento com os pólos norte e sul respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte, caracterizado pelo fato que os meios de inclinar a polarização são operacionalmente associados com o primeiro e segundo magnetos para inclinar a rotação dos referidos magnetos na direção da posição de totalmente ligado, e no qual o posicionamento do referido dispositivo sobre ou nas proximidades de um material ferro magnético causa o primeiro e segundo magnetos a ratar em uma orientação relativa de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte.
[05] Preferivelmente quando o referido dispositivo está sobre ou nas proximidades de um material ferro magnético a força requerida para causar a rotação relativa do primeiro e do segundo magnetos em direção a posição totalmente ligado está dentro de uma primeira variação de força pré-determinada, e quando o referido dispositivo não está em contato com ou nas proximidades de um material ferro magnético a força requerida para causar a rotação relativa do primeiro e do segundo magnetos em direção a posição totalmente ligado está dentro de uma segunda variação de força pré determinada, a referida segunda variação de força pré determinada tendo um força de pico mais alta do que a referida primeira variação de força pré determinada, e na qual o referido meio de inclinação aplica uma força rotacional para inclinar a rotação relativa dos referidos magnetos em direção a posição totalmente ligado com uma força que excede a força de pico da primeira variação de força pré determinada, mas menor do que a força de pico da segunda variação de força pré-determinada, portanto causando aos magnetos a rotar automaticamente em direção a posição de totalmente ligado quando o dispositivo está sobre ou nas proximidades de um material ferro magnético. O meio de inclinação é preferivelmente uma mola.
[06] O dispositivo do primeiro aspecto da presente invenção proporciona um dispositivo magnético comutável que pode automaticamente comutar para uma posição “ligado” na qual o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativo forte quando o dispositivo está posicionado sobre ou nas proximidades de um material fero magnético.
[07] Em um segundo aspecto, a presente invenção proporciona um dispositivo magnético comutável do tipo que inclui um alojamento, um primeiro magneto permanente, um segundo magneto permanente, o primeiro e o segundo magnetos permanentes sendo montados no interior do alojamento de tal maneira que o primeiro e o segundo magnetos são rotativos em relação um ao outro, entre uma posição “totalmente desligado” na qual os pólos norte e sul do primeiro magneto estão em alinhamento substancial com os pólos sul e norte respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e uma posição “totalmente ligado” na qual os pólos norte e sul do primeiro magneto estão substancialmente posicionados em alinhamento com os pólos norte e sul respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte, caracterizado pelo fato que o referido dispositivo adicionalmente inclui meios de limitação de rotação para limitar a extensão da rotação relativa dos mag netos.
[08] Os meios de limitação de rotação podem permitir a rotação relativa dos magnetos entre um estado desativado no qual os pólos norte e sul do primeiro magneto estão mais proximamente alinhados com os pólos sul e norte respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e uma posição ativada na qual os pólos norte e sul do primeiro magneto estão posicionados aproximadamente em alinhamento com os pólos norte e sul respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte.
[09] No estado ativado, o ângulo errôneo de alinhamento dos pólos norte e sul do primeiro magneto e dos pólos norte e sul respectivamente do segundo magneto é preferivelmente menor do que 15 graus. Mais preferivelmente o alinhamento errôneo é de aproximadamente 10 graus. A posição ativada pode ser a posição de totalmente ligado.
[10] No estado desativado o ângulo errôneo de alinhamento dos pólos norte e sul do primeiro magneto e dos pólos sul e norte respectivamente do segundo magneto é preferivelmente menor do que 40 graus. Mais preferivelmente é menor do que 30 graus. Em uma realização preferida o estado desativado tem os magnetos na posição totalmente desligados.
[11] O meio de limitação de rotação limita a rotação relativa dos magnetos para menor do que ou igual a 180 graus. Preferivelmente o meio de limitação de rotação previne com que os referidos magnetos atinjam a posição “totalmente ligado”.
[12] O meio de limitação de rotação pode permitir a rotação relativa dos magnetos até uma extensão maior do que 180 graus. Preferivelmente o meio de limitação de rotação permite a rotação relativa dos magnetos até uma orientação que passa da posição “totalmente ligado”.
[13] Preferivelmente, em uso quando o dispositivo está sobre ou nas proximidades de um material ferro magnético os magnetos são retidos na posição ativada por uma força de retenção.
[14] Também é preferível que quando o dispositivo está sobre ou nas proximidades de um material ferro magnético uma primeira força é requerida para reter os magnetos na posição ativada, e quando o referido dispositivo não está nas proximidades de um material ferro magnético uma segunda força, maior do que a primeira força, é requerida para reter os magnetos na posição ativada, e na qual a força de retenção aplicada para manter os magnetos na posição ativada é maior do que a primeira força mas menor do que a segunda força, portanto permitindo aos magnetos rotar automaticamente em direção a posição desativada quando o dispositivo é removido a partir da posição em contato com ou nas proximidades de um material ferro magnético.
[15] A força de retenção pode ser uma força de fricção. O dispositivo pode incluir adicionalmente meios de retenção configurados para aplicar uma força de retenção para reter os magnetos na posição ativada quando o dispositivo está em contato com ou nas proximidades de um material ferro magnético. O meio de retenção preferivelmente inclui um meio de engate o qual entra em ação devido a uma força predeterminada menor do que a segunda força mas maior do que a primeira força.
[16] Em um terceiro aspecto, a presente invenção proporciona um dispositivo magnético comutável que inclui um alojamento, um primeiro magneto permanente, um segundo magneto permanente, o primeiro e o segundo magnetos permanentes sendo montados no interior do alojamento de tal maneira que o primeiro e o segundo magnetos são rotativos um em relação ao outro, entre uma posição “totalmente desligado” na qual os pólos norte e sul do primeiro magneto estão em alinhamento substancial com os pólos sul e norte respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e uma posição “totalmente ligado” na qual os pólos norte e sul do primeiro magneto estão substancialmente posicionados em alinhamento com os pólos norte e sul respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte, caracterizado pelo fato que a rotação relativa do primeiro e do segundo magnetos é limitada de tal maneira que previne-se com que os referidos magnetos atinjam a posição de totalmente ligado mas os referidos primeiro e segundo magnetos podem ser rotados até uma orientação relativa pré determinada de tal maneira que os pólos norte e sul do primeiro magneto estejam próximos mas não completamente alinhados com os respectivos pólos norte e sul do segundo magneto de tal maneira que o referido dispositivo ainda apresente um campo magnético externo relativamente forte e o referido dispositivo comute automaticamente para um estado onde o campo magnético externo é relativamente fraco quando o referido dispositivo é removido a partir do contato ou removido a partir das proximidades de um material ferro magnético externo.
[17] Em um quarto aspecto, a presente invenção proporciona um dispositivo magnético comutável que inclui um alojamento, um primeiro magneto permanente, um segundo magneto permanente, o primeiro e o segundo magnetos permanentes sendo montados no interior do alojamento de tal maneira que o primeiro e o segundo magnetos são rotativos um em relação ao outro, entre uma posição “totalmente desligado” na qual os pólos norte e sul do primeiro magneto estão em alinhamento substancial com os pólos sul e norte respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e uma posição “totalmente ligado” na qual os pólos norte e sul do primeiro magneto estão substancialmente posicionados em alinhamento com os pólos norte e sul respectivamente do segundo magneto de tal maneira que o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte, e meio de atuação configurado para causar a moção relativa do primeiro e do segundo magnetos, caracterizado pelo fato que o referido meio de atuação inclui uma porção flexível que deforma se o meio de atuação é atuado na ausência de um circuito magnético externo para assim limitar a rotação relativa dos referidos magnetos, a referida porção flexível tendo uma força de produção suficiente para evitar substancialmente a deformação durante a atuação do referido meio de atuação na presença de um circuito magnético externo.
[18] Preferivelmente, a referida porção flexível é um elo de mola.
[19] Preferivelmente, a referida porção flexível pode ser deformada a uma extensão máxima, depois da qual a atuação contínua do meio de atuação atua para causar a rotação relativa dos magnetos.
[20] Em uma realização do quarto aspecto da presente invenção, se um circuito magnético externo é estabelecido e o dispositivo comutado pra a posição “ligado”, o dispositivo pode permanecer na posição “ligado” se o circuito magnético externo é removido forçosamente. Assim sendo, o dispositivo pode atuar como um conselheiro de “memória” pelo qual o seu status pode dizer se um contato com o circuito magnético externo foi alcançado com sucesso.
[21] O alojamento pode incluir um par de elementos ferro magnéticos passivos os quais são separados magneticamente, por exemplo, por um espaçamento de ar ou por um material(s) magneticamente de alta relutância. O alojamento mais do que adequadamente define uma câmara na qual o primeiro e o segundo magnetos são posicionados. A câmara pode ter extremidades abertas ou, mais preferivelmente, é uma câmara fechada. Os membros de fechamento de câmara são adequadamente usados para fechar as câmaras.
[22] Em uma outra realização, o alojamento é fabricado como uma construção unitária a partir de uma única peça de material. Nesta realização, é preferível que hajam duas porções do alojamento tendo uma área transversal reduzida de tal maneira que o alojamento atue como dois pólos passivos. Alternativamente, as porções do alojamento podem ser tratadas de tal maneira que as porções se tornem não magnéticas para assim resultar no alojamento atuando como dois pólos passivos.
[23] O alojamento é preferivelmente fabricado a partir de um material tendo uma relutância magnética baixa. Aço maleável, ferro ou permalloys são exemplos de materiais adequados para o alojamento.
[24] O alojamento inclui mais preferivelmente um par de pólos passivos. A potência do campo magnético externo pode ser maximizada pela formatação do par dos pólos passivos de tal maneira que os mesmos reflitam a potência do campo magnético ao redor do perímetro do primeiro e do segundo magnetos permanentes.
[25] Os primeiro e segundo magnetos são preferivelmente de um formato substancialmente em disco. Mas preferivelmente, os primeiro e segundo magnetos são essencialmente de um formato cilíndrico e a altura do cilindro é menor do que o diâmetro do cilindro. Deverá ser apreciado que os primeiro e segundo magnetos não precisam ser exatamente cilíndricos e que leves variações a partir de uma seção circular transversal também caem dentro do escopo da presente invenção. A altura dos magnetos pode variar por sobre uma ampla variação, e a razão do diâmetro para a altura também pode variar por sobre uma ampla variação.
[26] Os primeiro e o segundo magnetos também são preferivelmente magnetizados diametralmente. Isto significa que, a região do pólo norte é separada por um diâmetro da superfície cilíndrica do magneto a partir da região do pólo sul. A região do pólo norte e a região do pólo sul ambas existem por sobre as faces substancialmente circulares superior e inferior do magneto e estendem-se através do comprimento ou da altura do magneto.
[27] Conforme mencionado anteriormente, é preferível que um magneto seja fixo no alojamento e um magneto possa rotar no alojamento. É especialmente preferido que o magneto rotativo possa rotar pelo ponto central das suas faces essencialmente circulares. Desta maneira, a necessidade para espaços livres maiores entre as paredes internas do alojamento e o magneto rotativo é evitada. Nesta realização, o formato do corpo de rotação do magneto rotativo é o mesmo formato do magneto propriamente dito (por exemplo substancialmente circular na vista superior ou plana) e assim sendo o magneto pode rotar e ainda assim reter o seu posicionamento relativo as paredes do alojamento.
[28] O meio de atuação para causar a rotação relativa dos magnetos compreende preferivelmente uma alça ou um puxador sendo conectado com um dos magnetos. A alça ou puxador pode ser conectado ao magneto por um ou mais membros intermediários.
[29] A alça ou o puxador podem ser rotados manualmente, eletricamente, pneumaticamente, hidraulicamente, pela ação de expansão de uma faixa bi metálica, ou até mesmo por qualquer outro método adequado.
[30] Conforme acima mencionado, o alojamento preferivelmente inclui dois pólos passivos, e também é preferido que um magneto seja fixo no alojamento. Nesta realização particularmente preferida, o magneto é fixo no lugar de tal maneira que as peças de pólo são energizadas permanentemente. Também deverá ser apreciado que, em algumas realizações da presente invenção, ambos os magnetos podem rotar.
[31] Os magnetos permanente da presente invenção podem ser de qualquer tipo adequado. No presente os mais preferidos são magnetos de terra rara porque os mesmos tem um campo magnético forte. Tais magnetos também tem uma alta coercividade, algo que significa que os mesmos resistem a se tornarem desmagnetizados. É previsto que a tecnologia de magnetos permanentes continuará em desenvolvimento e é provável que magnetos mais poderosos tornar-se-ão disponíveis no futuro os quais serão adequados para o uso na presente invenção.
[32] Os primeiro e segundo magnetos podem ser essencialmente idênticos um ao outro.
[33] Alternativamente, os primeiro e segundo magnetos podem ter propriedades magnéticas diferentes. Os magnetos podem ter as mesmas ou diferentes dimensões físicas um para o outro. A variação das propriedades magnéticas ou das dimensões físicas dos primeiro e segundo magnetos pode ser usada em algumas realizações da invenção para variar as propriedades de comutação magnética.
[34] Em todos os aspectos da presente invenção, o dispositivo pode adicionalmente incluir uma fechadura a prova de crianças ou um arranjo do tipo de detentor a prova de criança no meio de atuação de tal maneira que alguma manipulação extra por um usuário é necessária antes que os magnetos possam ser rotados. Por exemplo, os meios de atuação podem compreender um puxador que deve ser empurrado para baixo antes que a força rotacional aplicada ao puxador possa ser transferida ao magneto(s). Outros arranjos os quais serão prontamente aparentes ao indivíduo com especialização na técnica também serão prontamente aparentes.
[35] Uma realização da presente invenção também pode ser usada para proporcionar uma aceleração de curto alcance no espaço através da interação com a magnetosfera da Terra ou de outro planeta, e/ou a atração/repulsão com materiais ferro magnéticos em uma nave espacial. Os astronautas podem usar tal aceleração em caminhadas espaciais ou em emergências. Para aumentar a distância de atração ou de repulsão um segundo magneto permanente comutável pode ser instalado na nave.
[36] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um sistema para o controle da orientação de um satélite em órbita ao redor de um planeta tendo um campo magnético planetário, o referido sistema incluindo pelo menos um dispositivo magnético comutável montado no satélite de tal maneira que a orientação de pelo menos um dispositivo magnético comutável pode ser variada em relação ao satélite, na qual o uso da orientação do satélite pode ser mudado pela deflexão do eixo magnético do dispositivo magnético comutável em relação a direção do campo magnético planetário quando os magnetos estão na segunda posição, portanto causando ao satélite mudar a orientação até pelo menos parcialmente re alinhar o eixo magnético do pelo menos um dispositivo magnético comutável para a direção do campo magnético planetário.
[37] O pelo menos um dispositivo magnético comutável pode ser montado por sobre um braço de alavanca sobre o satélite.
[38] Preferivelmente o sistema conforme reivindicado inclui uma pluralidade de dispositivos magnéticos comutáveis arranjados em pares, nos quais cada par de dispositivos magnéticos comutáveis atuam em concerto para controlar a orientação do satélite por um eixo. Mais preferivelmente o sistema inclui pelo menos dois pares de dispositivos magnéticos comutáveis. O sistema pode incluir pelo menos três pares de dispositivos magnéticos comutáveis, nos quais os eixos respectivos dos pares dos dispositivos magnéticos comutáveis são mutuamente ortogonais.
[39] O um ou mais dispositivo magnético comutável pode ser seletivamente variado entre os estados ligado ou desligado para re orientar o satélite periodicamente. Durante o lançamento e/ou a disposição do satélite o pelo menos um dispositivo magnético comutável pode vantajosamente estar desligado.
[40] De acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um dispositivo para a coleta de itens ferro magnéticos, o referido dispositivo incluindo uma porção de coleção ferro magnética configurada para coletar e reter itens ferro magnéticos pela atração ferro magnética propriamente dita, e uma porção de engajamento de superfície a qual é configurada em uso para engajar uma superfície ferro magnética de suporte contra a qual o dispositivo é seguro, o referido dispositivo adicionalmente incluindo pelo menos um dispositivo magnético comutável entre uma posição “desligado” na qual a porção de coleção ferro magnética é substancialmente desmagnetizada, e uma posição “ligado” na qual o campo magnético externo do dispositivo magnético comutável, magnetiza a porção de coleta para coletar e reter artigos ferro magnéticos em contato com ou na proximidade da porção de coleta, e que mantém o dispositivo contra a superfície ferro magnética de suporte por atração magnética.
[41 ] Preferivelmente quando o dispositivo magnético comutável está na posição “desligado” a atração magnética entre a porção de coleção ferro magnética e os artigos ferro magnéticos e o dispositivo magnético comutável e a superfície de suporte são desprezíveis.
[42] O dispositivo pode incluir adicionalmente meios de atuação configurados para comutar o dispositivo magnético comutável entre as posições ligado e desligado.
[43] Em uma realização preferida o dispositivo adicionalmente inclui pelo menos uma derivação ferro magnética localizada entre o dispositivo magnético comutável e a porção de coleta ferro magnética a qual é preferencialmente magnetizada para a porção de coleta ferro magnética quando o dispositivo magnético comutável está na posição desligado, assim prevenindo efetivamente a magnetização da porção de coleta ferro magnética quando o dispositivo magnético comutável está na posição desligado. A derivação ferro magnética é preferivelmente não saturada magneticamente quando o dispositivo magnético comutável está na posição desligado, mas é saturada magneticamente quando o dispositivo magnético comutável está na primeira posição. O dispositivo pode adicionalmente incluir uma região de alta relutância entre o dispositivo magnético comutável e a porção de superfície de engajamento, na qual a região de alta relutância tem uma relutância suficiente que o fluxo magnético na porção de superfície de engajamento é substancialmente independente das propriedades magnéticas da superfície de suporte.
[44] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um meio de sujeição adaptado para sujeitar pelo menos um artigo, o referido meio de sujeição incluindo: um primeiro membro de sujeição; um segundo membro de sujeição que desliza na direção do e se afasta a partir do primeiro membro de sujeição, e é espaçado a parte a partir do primeiro membro para definir um espaçamento no qual um artigo a ser sujeito possa ser inserido; e um dispositivo magnético comutável montado no ou nas proximidades de um ou do primeiro ou segundo membro de sujeição, o referido dispositivo magnético comutável incluindo os meios de atuação para comutar o dispositivo magnético comutável ligado ou desligado, assim quando o dispositivo magnético comutável está no primeiro e no segundo membros de sujeição movem-se um em direção ao outro assim sujeitando o artigo inserido no espaçamento entre os membros de sujeição.
[45] O segurador preferivelmente inclui um ou mais membros de sujeição adicional que deslizam em relação aos primeiro e segundo membros de sujeição, e arranjados de tal maneira que um espaçamento no qual um artigo a ser sujeito possa ser inserido é definido entre os pares vizinhos dos membros de sujeição, assim quando o dispositivo magnético comutável está “ligado” os pares vizinhos dos membros de sujeição se movem um em direção ao outro portanto sujeitando um artigo inserido no espaçamento entre os pares vizinhos dos membros de sujeição. O segurador também pode incluir um ou mais dispositivos magnéticos comutáveis montados para um ou mais dos membros de sujeição adicional.
[46] Preferivelmente o segurador adicionalmente inclui meios para a operação dos meios de atuação de um dos referidos dispositivos magnéticos comutáveis em concerto com pelo menos um outro dos um ou mais dispositivos magnético comutáveis adicionais.
[47] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um dispositivo magnético comutável configurado para engajar operacionalmente um ou mais módulos funcionais adaptados para proporcionar ou limitar a funcionalidade do dispositivo magnético comutável.
[48] O um ou mais módulos funcionais pode incluir um ou mais dos seguintes tipos de modulo: [49] Um módulo de limitação de rotação o qual limita a rotação relativa dos magnetos do dispositivo magnético comutável dentro de uma variação angular pré-determinada.
[50] Um módulo de inclinação de polarização para inclinar a rotação relativa dos magnetos do dispositivo magnético comutável.
[51] Um módulo de travamento configurado para travar de forma liberada a orientação relativa dos magnetos do dispositivo magnético comutável.
[52] O módulo de travamento é preferivelmente configurado para travar de forma liberada os magnetos do dispositivo magnético comutável em uma ou mais orientações pré-determinadas.
[53] Preferivelmente o dispositivo magnético comutável adicionalmente inclui os meios de atuação configurados para causar a rotação relativa dos magnetos, assim os meios de atuação são adicionalmente configurados para serem engajados pelo referido pelo menos um módulo funcional para controlar a funcionalidade do dispositivo magnético comutável.
[54] De acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um dispositivo de agarramento configurado para agarrar uma superfície, o referido dispositivo de agarramento incluindo pelo menos um meio de agarramento do tipo que tem um espaço vazio de evacuação adaptado para engajar uma superfície de forma selada, assim o referido meio de agarramento agarra a superfície pela formação de uma força de sucção entre a superfície e o meio de agarramento pela evacuação parcial do espaço vazio, assim o referido dispositivo de agarramento adicionalmente inclui pelo menos um dispositivo magnético comutável configurado para produzir um engajamento magnético adicional com a superfície quando a superfície é ferro magnética.
[55] Preferivelmente quando o meio de agarramento está engajado de forma selada com uma superfície o referido pelo menos um dispositivo magnético comutável está em contato com a ou nas proximidades da superfície.
[56] Em uso o engajamento magnético do pelo menos um dispositivo magnético comutável atua para pelo menos parcialmente re estabelecer o engajamento de forma selada do meio de agarramento com a superfície, se o engajamento de forma selada é parcialmente ou inteiramente quebrado.
[57] O dispositivo de agarramento pode incluir um meio de atuação para comutar o dispositivo magnético comutável entre a posição ligado e desligado para permitir o acoplamento e o destacamento do dispositivo de agarramento para a ou a partir da superfície respectivamente.
[58] O dispositivo também pode incluir um ou mais meios de extensão de pólo magnético o qual proporciona um circuito magnético relativamente de alta permeabilidade para substancialmente conduzir o campo magnético externo do dispositivo magnético comutável a uma superfície ferro magnética para aumentar a atração magnética sobre o mesmo. O dispositivo de agarramento também pode incluir uma pluralidade de meios de agarramento ou dispositivos magnéticos comutáveis.
[59] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um acoplamento compreendendo um primeiro dispositivo magnético e um segundo dispositivo magnético, o primeiro dispositivo magnético sendo um dispositivo magnético comutável, o referido primeiro dispositivo magnético e o referido segundo dispositivo magnético sendo arranjados um em relação ao outro de tal maneira que o referido segundo dispositivo atrai o primeiro dispositivo magnético quando o primeiro dispositivo magnético está desligado, e o referido segundo dispositivo magnético repele o referido primeiro dispositivo magnético quando o referido primeiro dispositivo magnético está ligado.
[60] O segundo dispositivo magnético pode compreender um magneto. Preferivelmente o segundo dispositivo magnético compreende um segundo dispositivo magnético comutável e o primeiro e o segundo dispositivos magnéticos comutáveis repelem um e o outro quando o referido primeiro e o segundo dispositivos magnéticos comutáveis estão ligados.
[61] Preferivelmente o primeiro dispositivo magnético comutável é relativamente móvel na direção do e afastando-se a partir do segundo dispositivo magnético.
[62] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um meio de acoplamento que inclui um dispositivo magnético comutável, e pelo menos um segundo meio magnético, o referido dispositivo magnético comutável e o referido segundo meio magnético sendo arranjados um em relação ao outro de tal maneira que quando o dispositivo magnético comutável está ligado e o segundo meio magnético está em contato com o ou nas proximidades do dispositivo magnético comutável, o segundo meio magnético é relativamente e fortemente atraído pelo dispositivo magnético comutável para assim acoplar o referido segundo meio magnético ao dispositivo magnético comutável, e quando o referido dispositivo magnético comutável está desligado o segundo meio magnético é relativamente e fracamente atraído pelo dispositivo magnético comutável de tal maneira que o segundo meio magnético e o dispositivo magnético comutável podem ser desacoplados.
[63] Preferivelmente o acoplamento inclui pelo menos um meio magnético adicional arranjado em relação ao segundo meio magnético de tal maneira que quando o dispositivo magnético comutável está ligado e o segundo meio magnético está em contato com ou nas proximidades do dispositivo magnético comutável, e o meto magnético adicionai estão em contato com ou nas proximidades do segundo meio magnético, o meio magnético adicionai são acoplados ao segundo meio magnético, e quando o referido dispositivo magnético comutável estão acoplados ao segundo meto magnético, e quando o referido dispositivo magnético comutável está desligado os meios magnéticos segundo e adicional são relativamente e fracamente atraídos ao dispositivo magnético comutável de tal maneira que o segundo meio magnético e o meio magnético adicional podem ser desacoplados, [64] O dispositivo comutável pode ser relativa mente móvel na direção do e afastando-se a partir do segundo meio magnético. O meio magnético adicional é preferivelmente móvel relativamente na direção e afastando-se a partir do segundo meio magnético e do dispositivo comutável. O pelo menos um segundo meio magnético e ou o pelo menos um meio magnético adicional podem ser membros ferro magnéticos.
[65] O acoplamento também pode incluir meios de atuação configurados para tornar o dispositivo magnético comutável desligado para permitir o desacoplamento do meto de acoplamento. Preferivelmente o meio de atuação é adicionalmente configurado para tornar o dispositivo magnético comutável ligado para causar o acoplamento do meio de acoplamento.
[66] O meio de acoplamento pode adicionalmente incluir uma pluralidade de segundos meios magnéticos espaçados, e assim o dispositivo magnético comutável é móvel de tal maneira que o dispositivo magnético comutável pode ser acoplado a um escolhido segundo meio magnético espaçado da pluralidade do segundo meio magnético espaçado.
[67] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um meio de engajamento que inclui, um membro de engajamento, móvel entre uma posição estendida na qual pode ser recebido em um recesso de engajamento para causar o engajamento do meio de engajamento, e uma posição retraída, um primeiro meio magnético e um dispositivo magnético comutável, móvel em relação um ao outro e montado de tal maneira que um do referido, primeiro meio magnético ou dispositivo magnético comutável é acoplado ao referido membro de engajamento, de tal maneira que a atuação do dispositivo magnético comutável causa o movimento relativo do membro de engajamento.
[68] O primeiro meio magnético é preferivelmente um magneto. O dispositivo magnético comutável ou o primeiro meio magnético pode ser acoplado ao membro de engajamento.
[69] Preferivelmente o dispositivo magnético comutável e o primeiro meio magnético são arranjados em relação um ao outro de tal maneira que o dispositivo magnético comutável atrai o primeiro meio magnético quando o dispositivo magnético comutável está ligado. Alternativamente o dispositivo magnético comutável e o primeiro meio magnético são arranjados em relação um ao outro de tal maneira que o dispositivo magnético comutável repele o primeiro meio magnético quando o dispositivo magnético comutável está ligado.
[70] O primeiro meio magnético também pode ser formado a partir de um material ferro magnético, e o dispositivo magnético comutável e o primeiro meio magnético são arranjados em relação um ao outro de tal maneira que o dispositivo magnético comutável atrai o primeiro meio magnético quando o dispositivo magnético comutável está ligado. Tanto o primeiro meio magnético ou o dispositivo magnético comutável podem ser montados para o membro de engajamento.
[71] O dispositivo preferivelmente adicionalmente inclui um meio de inclinação para inclinar o pino de engajamento tanto nas posições estendidas ou retraídas.
[72] Em uma realização o membro de engajamento e um primeiro meio magnético são montados para o primeiro membro, e o dispositivo magnético comutável é montado para um segundo membro o qual é móvel em relação ao primeiro membro, assim o meio de engajamento é configurado para engatar o primeiro membro ao segundo membro.
[73] Em uma realização alternativa o pino de engajamento e o primeiro meio magnético, e o dispositivo magnético comutável são montados para o primeiro membro e o membro de engajamento é adaptado para ser recebido em uma abertura de recepção de um segundo membro o qual é móvel em relação ao primeiro membro, assim o meio de engajamento é configurado para engatar o primeiro membro ao segundo membro. O membro de engate pode compreender o primeiro membro magnético.
[74] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um dispositivo magnético comutável do tipo que inclui um alojamento, um primeiro magneto permanente, um segundo magneto permanente, os primeiro e segundo magnetos permanentes sendo montados dentro do alojamento de tal maneira que o primeiro e o segundo membros são rotativos um em relação ao outro, entre uma posição desligado na qual o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e uma posição ligado na qual o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte, caracterizado pelo fato que o dispositivo adicionalmente inclui uma derivação de baixa relutância montada para pelo menos uma primeira porção do alojamento configurado para ser pelo menos parcialmente magnetizado quando o dispositivo está na posição desligado de tal maneira que o campo magnético externo apresentando pelo dispositivo adjacente a esta primeira porção do alojamento é desprezível, e que o dispositivo adicionalmente inclui uma região de alta relutância entre os magnetos e uma porção de uma superfície externa do dispositivo, na qual a região de alta relutância tem a relutância suficiente que o fluxo magnético apresentou na referida porção da superfície externa do dispositivo é substancialmente constante.
[75] A derivação é preferivelmente quase que magneticamente saturada pelo campo magnético externo do dispositivo magnético comutável quando o dispositivo magnético comutável está na posição desligado. A derivação é preferivelmente ferro magnética.
[76] De acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um dispositivo magnético comutável do tipo que inclui um alojamento, um primeiro magneto permanente, um segundo magneto permanente, o primeiro e o segundo magnetos permanentes sendo montados dentro do alojamento de tal maneira que os primeiro e segundo magnetos são rotativos um em relação ao outro, entre uma posição desligado na qual o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e em uma posição na qual o dispositivo apresenta um campo magnético relativamente forte, caracterizado pelo fato que o dispositivo adicionalmente inclui uma derivação de baixa relutância configurada para ser pelo menos parcialmente magnetizada quando o dispositivo está na posição desligado de tal maneira que o campo magnético externo apresentado pelo dispositivo adjacente a derivação é desprezível.
[77] Nestes aspectos da invenção a derivação é configurada de tal maneira que quando o dispositivo está na posição ligado o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente forte adjacente a derivação. A derivação é preferivelmente separada a partir dos magnetos por um espaçamento de ar. Mais preferivelmente a derivação não é magneticamente saturada quando o dispositivo magnético comutável está na posição desligado, mas é magneticamente saturada quando o dispositivo magnético comutável está na posição ligado.
[78] De acordo com um aspecto adicional da presente invenção é proporcionado um dispositivo magnético comutável do tipo que inclui um alojamento, um primeiro magneto permanente, um segundo magneto permanente, o primeiro e o segundo magnetos permanentes sendo montados dentro do alojamento de tal maneira que os primeiro e segundo magnetos são rotativos um em relação ao outro, entre uma posição desligado na qual o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e em uma posição na qual o dispositivo apresenta um campo magnético relativamente forte, caracterizado pelo fato que o dispositivo adicionalmente inclui uma derivação de alta relutância entre os magnetos e uma porção de uma superfície externa do dispositivo, assim a região de alta relutância tem uma relutância suficiente que o fluxo magnético apresentado na referida porção da superfície externa do dispositivo é substancialmente constante. A região de alta relutância pode ser um espaçamento de ar.
[79] A região de alta relutância pode ser formada de qualquer maneira conhecida incluindo, pela proporção de um invólucro externo circundando o alojamento definindo a região de alta relutância, um espaçador montado externamente ao alojamento, um espaço vazio no alojamento, um espaçamento ou um espaçador não magnético entre os magnetos e o alojamento.
[80] O dispositivo magnético comutável pode adicionalmente incluir um meio de segurança de liberação para a segurança de liberação dos magnetos em uma primeira orientação relativa, o referido meio de segurança de liberação sendo liberado para permitir aos magnetos moverem-se para uma segunda orientação relativa. Preferivelmente o dispositivo magnético comutável inclui meios de atuação para atuar o meio de segurança de liberação para liberar os referidos magnetos. O meio de atuação preferivelmente compreende um arranjo de botão de pressão. O meio de segurança de liberação preferivelmente segura o meio de inclinação.
[81] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um acoplamento elétrico configurado para fazer uma conexão elétrica com um condutor externo, o referido acoplamento incluindo pelo menos uma porção de contato configurada para fazer a conexão elétrica, e um dispositivo magnético comutável configurado para reter a porção de contato em contato condutivo com o condutor externo quando o dispositivo magnético comutável está na posição ligado.
[82] Preferivelmente a porção de contato é montada para o alojamento do dispositivo magnético comutável. A porção de contato pode ser formada integralmente com o alojamento do dispositivo magnético comutável. O acoplamento elétrico pode incluir duas ou mais porções de contato. Preferivelmente o acoplamento adicionalmente inclui um circuito eletricamente condutivo entre as referidas duas ou mais porções de contato. O acoplamento também pode incluir meios de recebimento de cabo adaptados para receber e fazer contato elétrico com um cabo eletricamente condutivo.
[83] O acoplamento elétrico preferivelmente também inclui meio de atuação adaptado para relativamente rotar os magnetos do dispositivo magnético comutável entre os estados ligado e desligado para seletivamente permitir o acoplamento e o desacoplamento do meio de acoplamento elétrico.
[84] Em uma realização preferida o acoplamento adicionalmente inclui um meio de comutação elétrica configurado para seletivamente prevenir ou permitir com que a corrente elétrica passe através do acoplamento.
[85] O meio de atuação pode ser associado com o meio de comutação elétrica de tal maneira que uma corrente elétrica é prevenida de passar através do acoplamento quando o dispositivo magnético comutável está na posição desligado. O acoplamento elétrico também pode incluir um meio de isolamento elétrico. O acoplamento pode vantajosamente ser configurado para ser um acoplamento terra para a soldagem.
[86] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um dispositivo magnético comutável do tipo que inclui um alojamento, um primeiro magneto permanente, um segundo magneto permanente, o primeiro e o segundo magnetos permanentes sendo montados dentro do alojamento de tal maneira que os primeiro e segundo magnetos são rotativos em relação um ao outro, entre uma posição desligado na qual o dispositivo apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, e em uma posição na qual o dispositivo apresenta um campo magnético relativamente forte, caracterizado pelo fato que a orientação relativa dos primeiro e segundo magnetos pode ser variada entre as posições ligado e desligado para a produção de um campo magnético externo de potência variada.
[87] A orientação relativa dos primeiro e segundo magnetos é preferivelmente continuamente variável entre as posições ligado e desligado. A orientação relativa dos primeiro e segundo magnetos também pode ser crescentemente variável entre as posições ligado e desligado.
[88] De acordo com ainda um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um meio de deflexão de partícula adaptado para desviar partículas carregadas se movendo pelo meio de deflexão, o referido meio de deflexão incluindo um dispositivo magnético comutável configurado para gerar um campo magnético externo para desviar as referidas partículas.
[89] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um acoplamento de fluido configurado para fazer uma conexão de fluido entre um primeiro portal de fluido e um segundo portal de fluido, caracterizado pelo fato que o referido acoplamento de fluido inclui pelo menos um dispositivo magnético comutável configurado para reter os portais de fluido em comunicação de fluido um com o outro quando o dispositivo magnético comutável está na posição ligado.
[90] O acoplamento de fluido pode adicionalmente incluir um meio de atuação adaptado para rotar relativamente os magnetos do dispositivo magnético comutável entre os estados ligado e desligado para seletivamente permitir o acoplamento e desacoplamento do meio de acoplamento de fluido. O acoplamento de fluido também pode incluir um meio de controle de fluxo configurado para o controle do fluxo de fluido entre os primeiro e segundo portais de fluido. O meio de atuação é preferivelmente associado com o meio de controle de fluido de tal maneira que o fluxo de fluido é prevenido quando o dispositivo magnético comutável está na posição desligado.
[91] De acordo com um outro aspecto da presente invenção, é proporcionado um dispositivo de suspensão tendo um primeiro membro suspenso em relação a um segundo membro do tipo que inclui um primeiro meio magnético associado com o primeiro membro e um segundo meio magnético associado com o segundo membro, caracterizado pelo fato que tanto o referido primeiro ou segundo meio magnético incluem um dispositivo magnético comutável.
[92] Os primeiro e segundo meios magnéticos podem ser arranjados para repelir um ao outro quando o referido dispositivo magnético comutável apresenta um campo magnético externo relativamente forte. Alternativamente os primeiro e segundo meios magnéticos podem ser arranjados para atrair um ao outro quando o referido dispositivo magnético comutável apresenta um campo magnético externo relativamente forte. Neste caso os primeiro e segundo meios magnéticos também podem ser arranjados para atrair um ao outro quando o referido dispositivo magnético comutável apresenta um campo magnético externo relativamente fraco.
[93] O dispositivo magnético de suspensão pode adicionalmente incluir um meio de amortecimento incluindo uma porção eletricamente condutiva acoplada aos primeiro e segundo membros de tal maneira que um relativo movimento dos primeiro e segundo membros causam a porção condutiva a mover no campo magnético gerado pelo primeiro e segundo meios magnéticos.
[94] Os primeiro e segundo membros são preferivelmente deslizantes um em relação ao outro. O primeiro meio magnético e ou o segundo meio magnético podem incluir um dispositivo magnético comutável.
[95] No uso o campo magnético externo do dispositivo magnético comutável pode preferivelmente ser variado para variar a separação do primeiro e do segundo membros quando suspensos.
[96] O dispositivo de suspensão pode preferivelmente compreender um amortecedor ou um pára-choque.
[97] De acordo com um outro aspecto da presente invenção é proporcionado um meio de frenagem magnética do tipo que no qual a moção de um membro condutivo relativo a um meio magnético pode ser reduzida pela aplicação de uma força magnética ao membro condutivo, caracterizado pelo fato que o meio magnético inclui um dispositivo magnético comutável.
[98] Preferivelmente em uso o campo magnético externo do dispositivo magnético comutável pode ser variado entre um nível relativamente baixo e um nível amplo para a variação da taxa de redução da moção relativa do membro condutivo e do meio magnético.
[99] Em uma realização preferida o dispositivo magnético comutável adicionalmente inclui um meio de indicação para indicar a orientação relativa dos magnetos. Em uso, se o dispositivo magnético comutável é forçosamente removido a partir do circuito magnético externo, o meio de indicação pode indicar a orientação relativa dos magnetos anteriormente a remoção. O meio de indicação pode compreender o meio de atuação.
Breve Descrição dos Desenhos [100] Independente das outras formas as quais podem ser incluídas dentro do escopo da presente invenção, as formas preferidas da invenção serão agora descritas apenas como um meio de exemplo com referência aos desenhos acompanhantes, nos quais: [101] a Figura 1A mostra um esquema de força relativa contra um deslocamento angular mostrando as forças internas atuando sobre o dispositivo como uma função do deslocamento angular dos magnetos relativos um ao outro na ausência de um circuito magnético externo;
[102] a Figura 1B é um esquema similar ao da Figura 1A mas mostrando a ausência de um circuito magnético externo;
[103] a Figura 2 mostra um esquema similar àquele da Figura 3 de um protótipo de um dispositivo magnético comutável mostrando a força relativa contra o deslocamento angular para uma variação de separações a partir de um circuito magnético externo.
[104] a Figura 3 mostra um esquema das Figuras 1 e 2 superimposto um por sobre o outro com uma explanação de como é o funcionamento do primeiro aspecto da presente invenção;
[105] a Figura 4A mostra as forças requeridas para uma explanação de como é o funcionamento dos segundo e terceiro aspectos da presente invenção;
[106] a Figura 5A é uma reprodução da Figura 2 do nosso pedido de patente internacional co-pendente No. PCT/AU00/01505 mostrando uma construção básica do dispositivo magnético comutável;
[107] a Figura 5B mostra uma vista final de um dispositivo de acordo com um aspecto da presente invenção, mostrando um formato alternativo para as peças de pólo.
[108] a Figura 6 é uma vista superior, parcialmente em uma seção transversal de um dispositivo magnético comutável de acordo com uma realização da presente invenção;
[109] a Figura 7 mostra uma vista superior de um dispositivo magnético comutável para o uso com os segundo e terceiro aspectos da presente invenção;
[110] a Figura 8 mostra uma vista superior, em seção transversal, de uma realização da invenção usando uma alavanca sensível de binário como o meio de atuação; e [111] a Figura 9 ilustra as forças envolvidas em um arranjo a prova de falhas realizando a presente invenção;
[112] a Figura 10 mostra o relacionamento entre o ângulo de rotação e o campo magnético externo em um dispositivo de acordo com uma realização da presente invenção;
[113] a Figura 11A mostra uma bandeja de coleta empregando um dispositivo magnético comutável de acordo com uma realização da presente invenção;
[114] a Figura 11B mostra uma vista em corte de uma porção de base da bandeja de coleta da Figura 11 A;
[115] as Figuras 12A e 12B mostram representações esquemáticas de um mecanismo de engajamento usando um dispositivo magnético comutável para atuar um movimento de um pino de travamento;
[116] as Figuras 13A e 13B mostram uma segunda variação de um mecanismo de engajamento empregando um dispositivo magnético comutável;
[117] as Figuras 14A e 14B mostram uma realização adicional de um mecanismo de engajamento o qual inclui um dispositivo magnético comutável de acordo com uma realização da presente invenção;
[118] as Figuras 15A e 15B mostram um bloco de cutelaria incorporando um dispositivo magnético comutável.
[119] a Figura 16 mostra uma realização exemplar de um sistema de controle de orientação para um satélite o qual inclui um dispositivo magnético comutável;
[120] as Figuras 17A e 17B mostram realizações de um segurador a vácuo/magnético híbrido incluindo um dispositivo magnético comutável;
[121] a Figura 18 mostra um dispositivo magnético comutável tendo uma construção modular;
[122] as Figuras 19 e 20 mostram diagramas esquemáticos demonstrando o princípio da operação de um acoplamento adicional de acordo com um aspecto adicional da presente invenção;
[123] a Figura 21 mostra uma vista esquemática em corte de uma montagem de suspensão de sintonização usando um dispositivo magnético comutável;
[124] a Figura 22 mostra uma primeira realização de um sistema ajustável de frenagem usando um dispositivo magnético comutável; e [125] a Figura 23 mostra uma segunda realização de um sistema ajustável de frenagem usando um dispositivo magnético comutável.
Descrição Detalhada da Realização Preferida [126] Deverá ser apreciado que as figuras anexas mostram as realizações preferidas da presente invenção. Estas figuras tem sido proporcionadas com o propósito de ilustrar as realizações preferidas da presente invenção, e a presente invenção não deveria ser considerada como sendo limitada pelas realizações específicas aqui mostradas.
[127] Os vários aspectos da presente invenção tem sido desenvolvidos seguindo estudos adicionais conduzidos pelo inventor sobre o dispositivo magnético comutável descrito no nosso pedido de patente internacional co-pendente de no. PCT/AU00/01505. Estes estudos têm mostrado que a força requerida para ligar o dispositivo magnético comutável a partir da posição “desligado” para a posição “ligado” varia com a permeabilidade do circuito magnético externo. Em particular, foi descoberto que a força requerida para comutar o dispositivo na posição “ligado” a partir da posição “desligado”, quando não há um circuito magnético externo, é muito maior do que a força requerida para comutar o dispositivo na posição ligado quando um circuito magnético externo está presente. Um circuito magnético externo de alta permeabilidade pode estar presente, por exemplo, quando o dispositivo é posicionado em contato com ou nas proximidades de um material ferro magnético externo. A Figura 1A mostra um gráfico da força relativa requerida para ligar o meio de atuação do dispositivo magnético comutável descrito no nosso pedido de patente internacional co-pendente de no. PCT/AU00/01505 com deslocamento angular. Como pode ser visto a partir da Figura 1A, a força requerida para comutar o dispositivo na posição “ligado” (a qual é representada em um ângulo de deslocamento de 180o no gráfico da Figura 1A) é alta se a permeabilidade magnética externa é baixa. Isto é devido a alta potência do campo magnético intrínseco do dispositivo quando o circuito magnético de alta permeabilidade externa não está presente. Assim sendo, um trabalho deve ser desempenhado para superar a resistência produzida por este campo magnético intrínseco. A rotação dos magnetos em direção a posição ligado, por exemplo 180o na Figura 1A, converte a energia mecânica em energia de potencial magnético a qual é armazenada em um campo de alto fluxo de densidade de repulsão entre os pólos.
[128] A Figura 1B mostra o mesmo gráfico que a Figura 1 A, mas com o dispositivo magnético comutável estando na presença de uma trajetória magnética externa de alta permeabilidade. Isto pode ser alcançado, por exemplo, pelo posicionamento do dispositivo em contato com, ou nas proximidades de, um material ferro magnético externo, tal como ocorre quando o magneto é fixado em uma carga de ferro externa. Como pode ser visto a partir da Figura 1B, embora o formato geral do gráfico é similar aquele da Figura 1A, a força relativa requerida para mover os magnetos entre a posição desligado e a posição ligado é muito mais baixa do que quando não há um circuito magnético externo de alta permeabilidade. A força requerida para mover os magnetos entre as posições desligado e ligado na Figura 1B é mais baixa do que aquela na Figura 1Α porque a alta permeabilidade do circuito magnético externo resulta no fluxo magnético encontrando mais facilidade, em uma trajetória externa a qual desvia algum fluxo magnético a partir de entre os pólos repelentes.
[129] Em ambas as Figuras 1A e 1B, uma força de deslocamento angular tenta retornar os magnetos na direção de uma orientação de Oo a 360o (por exemplo a posição totalmente desligado) com exceção em 180o (por exemplo a posição totalmente ligado) na qual as forças no sentido dos ponteiros de um relógio e no sentido contrário dos ponteiros de um relógio mantém um equilíbrio, embora seja um equilíbrio instável ou quase estável.
[130] A Figura 2 mostra uma série de esquemas de uma força relativa requerida para ligar o meio de atuação de um protótipo de um dispositivo magnético comutável esquematizado contra um deslocamento angular. Cada esquema separado é um representante de uma força de ligação quando o dispositivo magnético comutável está em uma distância de separação diferente a partir de um substrato ferro magnético. O Esquema 2001 mostra o ângulo da força vs. o deslocamento angular quando o dispositivo magnético comutável está descarregado, isto é o mesmo não está nas proximidades de uma superfície ferro magnética. O Esquema 2002 mostra a força vs. o deslocamento angular quando o dispositivo magnético comutável está a 3.5 mm a partir do artigo magnético externo. Os Esquemas 2003, 2004 e 2005 mostram a força vs. o deslocamento angular quando o dispositivo magnético comutável está a 2 mm, 0.5 mm e 0.1 mm respectivamente afastado a partir do circuito magnético. O Esquema 2006 mostra a força vs. o deslocamento angular quando o dispositivo magnético comutável está em contato com um material ferro magnético. Como pode ser visto a partir destes esquemas conforme o dispositivo magnético comutável é trazido mais próximo a um artigo ferro magnético externo a força requerida para rotar os magnetos do dispositivo magnético comutável é reduzida significativamente. Quando o dispositivo magnético comutável está em contato com um circuito ferro magnético externo a força de pico requerida para rotar os magnetos entre a posição “desligado” (0 graus) e a posição ligado (180 graus) é menor do que 20% da força de pico requerida quando o dispositivo magnético comutável está descarregado.
[131] Uma vez que a força atuando sobre os magnetos está sempre (exceto quando os magnetos estão no estado de equilíbrio de 180 graus) tentando retornar os magnetos para a posição desligado (0 a 360 graus) qualquer trabalho realizado para rotar os magnetos na posição ligado é retornado quando os magnetos são retornados para a posição desligado.
[132] No primeiro aspecto da presente invenção o dispositivo magnético inclui um meio de inclinação de polarização operacionalmente associado com os magnetos para inclinar os magnetos afastando-os a partir da posição totalmente desligado. Conforme acima descrito, quando o dispositivo magnético comutável não tem um circuito magnético externo, por exemplo, onde o dispositivo não está em contato com, ou nas proximidades de, um material ferro magnético externo, a força requerida para comutar o dispositivo a partir da posição desligado para a posição ligado é relativamente alta. O meio de inclinação de polarização é arranjado de tal maneira que o mesmo aplica uma força rotacional nos magnetos a qual é mais baixa do que a força de pico requerida para mover o meio de atuação para a posição ligado na ausência do circuito magnético externo mas a qual é suficiente para mover o meio de atuação para a posição ligado na presença de um circuito magnético externo. Como um resultado, quando o dispositivo de acordo com o primeiro aspecto da presente invenção é posicionado nas proximidades de, ou em contato com, um material ferro magnético externo, o dispositivo automaticamente comuta para a posição ligado. Assim sendo, pode ser dito que o dispositivo do primeiro aspecto da presente invenção tem uma característica “de ligar-se automaticamente”.
[133] No aparelho do primeiro aspecto da presente invenção, o meio de inclinação de polarização atua para manter o meio de atuação afastado a partir da posição totalmente desligado. Por exemplo, o meio de inclinação de polarização pode aplicar uma força F conforme mostrado na Figura 3, a qual inclina o meio de atuação afastando-o a partir do 0o ou da posição totalmente desligado, quando não há um circuito magnético externo presente. No exemplo da Figura 3, a força de inclinação de polarização F aplicada pelo meio de inclinação de polarização mantém o meio de atuação em aproximadamente 30o a partir da posição totalmente desligado quando não há um circuito magnético externo. Quando um circuito de magneto externo é fechado, a força F é maior do que a força F1 requerida para mover os magnetos e portanto o dispositivo move-se automaticamente para a posição ligado. Colocando- se em termos um pouco diferentes, o meio de inclinação de polarização aplica uma força rotacional F nos magnetos. Na ausência de um circuito magnético externo (esquema 31), uma força máxima F2 é requerida para mover o dispositivo para a posição “ligado”. Como a força F é menor do que F2, o dispositivo não move para a posição “ligado” na ausência de um circuito de magneto externo. Todavia, uma vez que o circuito magnético externo está em posição (esquema 32), a força máxima que precisa ser aplicada para mover para a posição “ligado” é reduzida para F1. Como a força F proporcionada pelo meio de inclinação de polarização é maior do que F1, o dispositivo move automaticamente para a posição “ligado” quando um circuito magnético externo é completado.
[134] Com referência outra vez a figura 2, um meio de inclinação de polarização o qual aplica aproximadamente 2 Newtons de força não faria os magnetos rotar na posição ligado quando o dispositivo magnético comutável está descarregado mas faria os magnetos rotar para a posição ligado uma vez que o dispositivo magnético comutável estivesse posicionado a 0.1 mm de um, ou em contato com um artigo ferro magnético externo. Nesta realização os 2 Newtons de força do meio de inclinação de polarização causaria os magnetos a repousar em uma orientação relativa de aproximadamente 35o quando o dispositivo magnético comutável está descarregado.
[135] As realizações de acordo com os segundo e terceiro aspectos da presente invenção, podem ser descritas como incluindo uma característica de “desligamento automático” na qual o dispositivo automaticamente é desligado se um circuito magnético externo é removido, por exemplo, pela remoção forçosa do dispositivo a partir de um material ferro magnético externo. Em termos gerais a característica de “desligamento automático” é alcançada pela prevenção dos magnetos de rotar até uma posição “totalmente ligado”. Esta ação pode ser explicada com referência a Figura 4A, a qual é um esquema de um deslocamento angular contra a força relativa, conjuntamente com as Figuras 6 & 7. O Esquema A mostra a força para o caso onde não há um circuito magnético externo e o Esquema B mostra a força onde há um circuito magnético externo.
[136] Para o dispositivo operar no modo de “desligamento automático”, o mesmo pode utilizar a fricção interna do dispositivo, ou um dispositivo de retenção de passagem intencional por cima de um sistema de controle automático construído para este fim pode ser usado. A característica de re estabelecer é disparada quando a trajetória magnética externa é interrompida.
[137] A Figura 4A ilustra as forças aplicáveis em uma realização da configuração de desligamento automático com base na fricção interna do dispositivo. Nesta realização é assumido que o dispositivo é ligado nos, vamos dizer, 175o, (a Figura 7), por exemplo, não está na posição de quase equilíbrio de 180o, e que o dispositivo está em contato com, ou nas proximidades de um circuito magnético externo, tal como um material ferro magnético. O Esquema B representa a força rotacional de repulsão causada pela repulsão magnética entre os magnetos nesta condição. Nesta configuração há uma força reversa, W (a Figura 4A), atuando para rotar os magnetos para a orientação “desligado”. A fricção interna em 175o é mostrada no X. Esta força de fricção resiste a força magnética de repulsão W, e porque a força de fricção é maior do que W, o comutador permanece na posição de 175o enquanto a trajetória magnética externa de alta permeabilidade estiver em posição. Se a trajetória externa de alta permeabilidade é quebrada, a força de repulsão entre os magnetos se torna aquela mostrada pelo Esquema A, e a força de repulsão se torna Y, a qual é maior do que X. Como um resultado, o magneto móvel é direcionado na direção da posição desligado até que a força magnética de repulsão do Esquema A e a força de fricção estejam em equilíbrio em Z.
[138] Enquanto a linha de fricção é mostrada na Figura 4A como uma linha reta, a força de fricção pode variar com a rotação devido ao, por exemplo, efeito da mudança na interação magnética entre os magnetos em posição. Outros fatores além da fricção (tal como a inércia do magneto(s)) também podem auxiliar na retenção do dispositivo na posição ligado quando na presença de um circuito magnético externo.
[139] Onde um maior ou mais exato controle da característica de desligamento automático é requerido, um mecanismo de engajamento de disparo o qual é disparado sob a repulsão magnética do Esquema A, pode ser usado. Uma realização com tal engajamento é similar a um engajamento de porta triangular secionado de mola carregada com uma borda “de chumbação” perpendicular na direção de ligação, e uma borda de inclinação de arrasto. Este engate de mola carregada engaja-se com um recesso adequado no ângulo desejado de rotação (por exemplo, 175o) sobre a outra parte dos pares relativamente móveis de magnetos ou dos seus respectivos transportadores. A tensão de mola pode ser ajustada para controlar a força de desligamento automático enquanto proporcionando uma força de engajamento mais previsível.
[140] Em uma outra realização da invenção, o dispositivo magnético comutável incorpora a característica de ligação automática e uma característica de desligamento automático. Preferivelmente a característica de ligação automática é similar aquela do primeiro aspecto da presente invenção e a característica de desligamento automático é similar aquela de tanto os segundo ou o terceiro aspectos da presente invenção.
[141] Nas realizações do primeiro aspecto da presente invenção, o meio de inclinação de polarização operacionalmente associado com o meio de atuação preferivelmente inclui uma ou mais molas. Alternativamente, o meio de inclinação de polarização pode incluir um meio de ar comprimido, meio pneumático, mola bi metálica ou até mesmo qualquer outro meio adequado para a aplicação da força de inclinação de polarização.
[142] É preferido que o meio de inclinação de polarização aplique uma força de inclinação de polarização de tal maneira que os primeiro e segundo magnetos tenham um ressalto de aproximadamente 10o a 60o, mais preferivelmente de 20o a 40o, ainda mais preferivelmente de aproximadamente 30o a partir da posição totalmente desligado quando não há um circuito magnético externo presente.
[143] Nas realizações dos segundo e terceiro aspectos da presente invenção, o meio de limitação de rotação pode compreender um meio de parada que previne contra a rotação do meio de atuação para a posição de totalmente ligado. Alternativamente, o meio de limitação de rotação pode compreender um meio de parada inter engajando com um ou com ambos os primeiro e segundo magnetos para prevenir contra a rotação dos primeiro e/ou do segundo magnetos na posição de totalmente ligado. Nesta realização, o meio de parada pode compreender um membro de engajamento de retração conforme o magneto é rotado na direção da posição ligado. Quando o magneto é rotado de volta na direção da posição desligado, uma superfície inclinada ou afilada pode ser proporcionada para permitir com que o membro retratável seja desengajado a partir do recesso no magneto.
[144] Com relação a Figura 5A, o dispositivo básico descrito no nosso pedido de patente internacional co-pendente de no. PCT/AU00/01505 e o US09/951905 inclui um primeiro magneto 10 e um segundo magneto 11. Ambos os magnetos 10,11 são geralmente magnetos no formato de um disco e são similares ao magneto 1 conforme mostrado na Figura 1 do PCT/AU00/01505. Os magnetos 10, 11 são alojados em um alojamento que é fabricado a partir das peças de pólo 12, 13. As peças de pólo 12, 13 são preferivelmente fabricadas a partir de um material que é ferro magnético com uma baixa relutância magnética. As peças de pólo 12, 13 são arranjadas de tal maneira que elas mantém de forma fixa mais baixa os magnetos 10 em uma posição fixa. Todavia, o magneto superior 11, é capaz de ser rotado dentro do alojamento formado pelas peças de pólo 12, 13.
[145] Para facilitar a rotação do magneto superior 11, o magneto 11 é formado com entalhes ou ranhuras 14, 15 ao longo de suas paredes verticais laterais. Estes entalhes ou ranhuras 14,15 recebem os braços dependentes na direção para baixo 16, 17 da barra 18. A barra 18 é recebida no lado de dentro de uma ranhura 19 formada na bossa 20. A bossa 20 é conectada a uma barra curta 21, a qual, por sua vez, é conectada de forma fixa a uma alça ou alavanca 22. Por este meio, a rotação da alça ou da alavanca 22 causa a rotação do segundo magneto 11. Deverá ser apreciado que o segundo magneto rota essencialmente sobre o seu ponto central.
[146] O dispositivo adicionalmente inclui uma tampa superior 23 que é fixamente segura no alojamento formado pelas peças de pólo 12 e 13. A tampa 23 sela a parte superior do alojamento formado pelas peças de pólo 12, 13. Deverá ser notado que a bossa 20 estende-se através de uma abertura na tampa superior 23 e que o membro selante 24 auxilia na formação de um selo a prova d’água e a prova de poeira ao redor daquela abertura.
[147] Em uma realização do dispositivo mostrado na Figura 5A, a superfície inferior do magneto inferior 10 formou parte da superfície inferior do dispositivo. Nesta realização, a superfície mais baixa do magneto inferior 10 é posicionada de tal maneira que a mesma repousa essencialmente adjacente as superfícies mais baixas das respectivas peças de pólo 12, 13. Em uma outra realização, a superfície inferior do dispositivo é proporcionada por uma tampa mais baixa (não mostrada). Em uma outra realização, é preferível que o dispositivo seja selado substancialmente, de tal maneira que o mesmo seja substancialmente a prova de água e a prova de poeira. Isto permite com que o dispositivo seja usado em ambientes inóspitos, tais como ambientes poeirentos, ambientes úmidos, ou até mesmo totalmente submersos.
[148] Com relação a Figura 6, a qual mostra um dispositivo magnético comutável de acordo com a presente invenção, o dispositivo básico da Figura 6 é geralmente similar aquele mostrado na Figura 5 e características similares tem sido designadas com referências numerais similares. O dispositivo mostrado na Figura 6 inclui as realizações do primeiro aspecto da presente invenção e as realizações do segundo aspecto da presente invenção. Deverá ser apreciado que outras realizações da invenção podem proporcionar a característica de auto ligação do primeiro aspecto da presente invenção ou a característica de auto desligamento dos segundo e terceiro aspectos da presente invenção.
[149] Em adição as características comuns a realização da Figura 5A, o dispositivo da Figura 6 também inclui uma mola de inclinação de polarização 30 na forma de uma mola em espiral conectada a uma extremidade 31 do pólo 13 e a sua extremidade interna ao eixo 21. A mola em espiral 30 inclina o eixo 21 de tal maneira que quando não há um circuito magnético externo o eixo 21, e conseqüentemente o magneto superior de rotação é mantido em um ângulo a1 de aproximadamente 30o a partir da posição totalmente desligado. A posição totalmente desligado é designada pelo numeral de referência 32. Um circuito magnético externo de alta relutância acarreta em um equilíbrio entre a força proporcionada pela mola de inclinação de polarização 30, a qual tenta ligar o dispositivo na posição ligado e a resistência do campo magnético interno neutralizando esta força. Isto resulta no dispositivo adotando um estado estável de alerta. Fechando o circuito magnético externo com uma trajetória de suficientemente baixa relutância abaixará o campo magnético interno e a força proporcionada pela mola de inclinação de polarização será agora o suficiente para comutar o dispositivo para a posição ligado.
[150] O aparelho mostrado na Figura 6, o dispositivo pode ser proporcionado com um membro de parada 33 localizado antes de 180o, digamos em 175o. O membro de parada 33 pode ser tão simples quanto a projeção que se estende em uma direção para cima a partir da superfície superior da peça de pólo 12 do dispositivo, a qual engata com a mesma conforme a alavanca 22 é voltada na direção da posição de totalmente ligado. É preferível que a alavanca 22 seja permitida a rotar próxima a, mas abaixo de 180o, algo que permite com que o dispositivo quase, mas não completamente, vá até a posição de totalmente ligado. Neste caso, o dispositivo retornará automaticamente para o estado de campo externo baixo se o circuito magnético externo é forçosamente removido conforme acima descrito. Enquanto a trajetória externa de baixa relutância estiver no lugar, a fricção interna pode ser suficiente para manter os magnetos na posição de ligados, conforme discutido com referência a Figura 4A.
[151] Em uma versão alternativa desta realização, a rotação da alavanca 22 pode ser permitida a ir além de 180o para um membro de parada (não mostrado) até, digamos 185o. Quando a alavanca 22 é rotada de tal maneira que a mesma está contra a parada o campo magnético interno empurrará o magneto móvel contra a parada. Assim sendo o dispositivo permanecerá na posição totalmente ligado se o circuito magnético externo é forçosamente removido. É possível pensar nisto como o equivalente de uma alavanca articulada magnética além do centro.
[152] Em alguns casos, pode ser desejável assegurar com que a relutância da trajetória externa seja suficientemente baixa para reduzir a força de ligação abaixo de um limiar pré-determinado, indicando que uma quantidade pré determinada de fluxo tenha sido desviada através do circuito magnético externo antes de permitir com que o dispositivo magnético comutável seja ligado na posição “ligado”. Este arranjo é examinado com referência as Figuras 8 & 9.
[153] A alça pode compreender uma alavanca sensível de binário que não permite um binário em excesso de uma quantidade pré-determinada para ser aplicada a um magneto. Conforme acima descrito, quando não há uma carga externa aplicada ao dispositivo, o mesmo requer mais força para comutar o dispositivo entre os estados ativo e inativo. O uso de uma alavanca sensível de binário como parte do meio de atuação pode resultar na mesma sendo impossibilitada de comutar o dispositivo entre os estados ativo e inativo se o circuito magnético externo suficiente não estiver presente. Esta característica pode ser utilizada como uma característica a prova de falhas para prevenir contra uma tentativa de conectar a um objeto onde o acoplamento magnético ao objeto é insuficiente para levantar o objeto com segurança.
[154] Em um primeiro arranjo do comutador de binário limitado, o mecanismo de ligação, por exemplo a alça ou a alavanca, é conectado ao magneto móvel através de um mecanismo de mola sensível de binário conforme mostrado na Figura 8. As forças relevantes são mostradas na Figura 4B. Se a força requerida para superar a força magnética de repulsão exceder o limiar mostrado na Figura 9, por exemplo conforme mostrado em V no Esquema C, isto é uma indicação que um fluxo insuficiente tem sido desviado para a trajetória magnética externa ou, em outras palavras, a relutância da trajetória externa é muito alta. Quando a força aplicada a alça excede o limiar, o dispositivo de limitação de binário pode atuar como um dispositivo de moção perdida permitindo a alavanca a continuar girando, mas prevenindo a transferência da rotação para o magneto móvel.
[155] A Figura 8 mostra uma realização da invenção utilizando uma alavanca de binário como um meio de atuação. Neste caso, o eixo 21 é circundado por um anel interno 40 e um anel externo 41. O anel interno 40 contém um recesso para receber a extremidade com ponta de um pistão 42. O anel externo 41 inclui uma passagem através da qual o pistão 42 passa. O pistão 42 é contido dentro de um alojamento externo 43. O pistão 42 é carregado a mola pela virtude de uma mola de compressão 44 a qual é posicionada no lado de dentro do alojamento 43 e estende-se entre o pistão 42 e o parafuso cavado ajustável 45. Se uma tentativa é feita para girar a alavanca 22 sem um circuito magnético externo estar presente, a resistência ao giro causada pelo campo magnético interno do dispositivo resulta na força aplicada a alavanca 22 exceder um valor presente. Isto resulta na ponteira do pistão 42 sendo deslocada a partir do recesso no anel interno 40 e a alavanca então desliza junto com o anel externo, assim sendo desconectando o fluxo de força para o anel interno, o qual é fixado ao eixo. O magneto superior assim retorna ao estado de desligado. Desta maneira, uma conexão entre o circuito magnético externo e a função controlada de ligação do dispositivo pode ser realizada.
[156] Na realização mostrada na Figura 9, a qual é uma realização do quarto aspecto da presente invenção, a alça de giro 22 é conectada ao magneto rotativo via um elo flexível, tal como uma mola 50. A mola 50 é selecionada de tal maneira que a mesma não deforma substancialmente se a alça de giro é rotada quando o dispositivo é posicionado sobre um material ferro magnético. Todavia, se a alça de giro 22 é operada na ausência de um campo magnético externo, a força requerida para rotar o magneto é muito maior (veja a Figura 1) e a mola 50 deforma. Isto resulta na rotação da alça de giro sendo tomada pela deformação na mola 50 e assim sendo o magneto não entra em rotação. Eventualmente, a alça de giro pode ser rotada suficientemente afastada de tal maneira que a mola 50 é totalmente deformada (ou compressa) e uma rotação adicional da alça de giro 22 é traduzida em uma rotação do magneto.
[157] Deverá ser apreciado que os diagramas de força vs. deslocamento angular mostrados nas Figuras 1A e 1B tem sido proporcionados para ilustrar os princípios envolvidos na presente invenção. Todavia, também deverá ser apreciado que o formato das curvas de força vs. deslocamento angular mostrados nas Figuras 1A até 4B não são necessariamente corretas e o formato verdadeiro da curva pode variar a partir daquele ilustrado.
[158] Conforme acima descrito, um dispositivo magnético comutável conforme aqui descrito e no pedidos co-pendentes mencionados acima pode ser usado nos estados intermediários entre as posições totalmente ligado e totalmente desligado. A Figura 10 mostra o relacionamento análogo entre o ângulo de rotação e a variação do campo magnético externo. As características exatas da curva depende da maneira com que os magnetos são magnetizados nos seus formatos físicos assim como no formato de seus pólos (12, 13 da figura 5A). A variação da razão de saída de energia magnética dos discos magnéticos 10, 11 pode alcançar uma modificação adicional da curva na figura 10 para adequar aplicações em particular.
[159] Os aumentos adicionais na potência de campos magnéticos externos podem ser alcançados pela formatação da espessura da parede das peças de pólo 12, 13 de tal maneira para as mesmas refletirem a variação da potência do campo magnético ao redor do perímetro dos discos permanentemente magnetizados 10,11.
[160] A Figura 5B indica o desenho das peças de pólo 12, 13 formatadas em conformidade com a variação da potência de campo H ao redor do perímetro dos discos magnéticos 10, 11. A aplicação da lei de quadrado inversa dos campos magnéticos alcança bons resultados mas os materiais e aplicações específicos influenciam o formato de pólo otimizado. Foi acertado que a espessura da parede dos pólos pode ser variada em um número de maneiras incluindo as seguintes: [161] Os pólos ovais, onde a espessura da parede é uma função matemática da potência do campo do perímetro dos magnetos;
[162] Os pólos ovais, onde a espessura da parede é uma função matemática da distribuição da massa magnética dos magnetos 10, 11;
[163] As peças de pólos arredondados, onde a espessura da parede é constante e a potência do campo magnético é mais baixa mas é uniforme ao redor do perímetro.
[164] A Figura 5B mostra uma realização tendo os pólos de formato oval os quais maximizam a potência do campo externo e auxiliam em manter o dispositivo em posicionamento em circuitos magnéticos incompletos. Os circuitos magnéticos incompletos são encontrados na prática quando há um espaçamento de ar entre a parte inferior do dispositivo e a superfície a qual o mesmo deve ser fixado, ou onde há um material não magnético interposto entre a superfície a qual o dispositivo é fixado e a parte inferior do dispositivo.
[165] Preferivelmente os pólos são de um comprimento mais curto possível. Os pólos formam uma parte do circuito magnético (conjuntamente com os magnetos) e tem uma resistência magnética inerente (“relutância”) algo que resulta na perda de energia magnética. Assim sendo, minimizando o comprimento dos pólos minimiza-se a perda da energia magnética e assim maximiza-se a potência do campo externo.
[166] As realizações da presente invenção podem ser usadas como um dispositivo magnético comutável de sustentação. Por exemplo, o dispositivo pode ser usado para ser agarrado por sobre superfícies, especialmente superfícies de metal. Todos os lados do dispositivo magnético comutável podem ser utilizados para fixarem-se a materiais magnéticos. Todavia, conforme a intensidade do campo magnético varia nas diferentes posições ao redor do alojamento a força de sustentação gerada em pontos diferentes ao redor do alojamento também variará. Nas realizações preferidas, a superfície na qual o dispositivo é fixado é localizado adjacente ou por debaixo de uma superfície mais baixa do magneto mais baixo. Em outras realizações, a superfície na qual o dispositivo é fixado é localizada adjacente ou ao lado das superfícies laterais dos magnetos. Assim sendo em uma realização preferida até quatro lados do dispositivo magnético comutável podem ser usados.
[167] Como será adicionalmente descrito em relação a Figura 11B, cada um dos quatro lados do dispositivo magnético comutável podem ser usados em um arranjo de “fluxo constante” pela proporção de um espaçamento de ar adequado ou uma trajetória de alta relutância entre a superfície do dispositivo magnético comutável e a superfície na qual o mesmo está fixado.
[168] Conforme acima descrito a presente invenção tem como base um dispositivo magnético comutável conforme descrito no nosso pedido de patente co-pendente PCT/AU00/01505 prévio, assim sendo os inventores asseguraram-se que as realizações dos vários aspectos da presente invenção podem vantajosamente serem realizadas de uma maneira modular. Assim sendo a presente invenção está relacionada adicionalmente a uma construção modular de um dispositivo magnético comutável e aos módulos usados em tal dispositivo.
[169] Uma realização de um dispositivo magnético comutável tendo uma construção modular será agora descrita com referência a Figura 18. A base do dispositivo magnético comutável modular 2000 é um dispositivo magnético comutável 2010 conforme descrito em conexão com a Figura 5A e conforme adicionalmente descrito na PCT/AU00/01505. Montado por sobre o módulo do dispositivo magnético comutável 2010, a partir da parte inferior até a parte superior, encontram-se os seguintes módulos: um módulo de limitação de rotação 2020, um módulo de mola 2030, um módulo de seleção de modo de operação 2040 e um atuador 2070.
[170] O módulo de limitação de rotação 2020 é adaptado para limitar a rotação do magneto rotativo a uma variação angular pré determinada. Este tal módulo de limitação de rotação 2020 pode compreender uma placa plana com um fenda ou uma abertura que é adaptada para receber um pino ou parada montada no magneto rotativo superior do dispositivo de magneto comutável 2010. A fenda é dimensionada e formatada de tal maneira que a variação da rotação angular do magneto rotativo é limitada pelo percurso permitido do pino ou parada no interior da fenda ou abertura. O módulo de limitação de rotação 2020 pode limitar a variação da rotação angular do magneto rotativo até 180 graus a partir da posição totalmente desligado de tal maneira que um usuário pode facilmente ligar o dispositivo magnético comutável na posição ligado pela rotação completa do meio de atuação. Alternativamente o módulo de limitação de rotação 2020 pode limitar a variação da rotação angular do magneto rotativo até 185-190 graus a partir da posição totalmente desligado para ter vantagem da operação da “alavanca articulada além do centro” do dispositivo magnético comutável conforme acima descrito. O módulo de limitação de rotação 2020 pode limitar a variação da rotação angular do magneto rotativo para menos do que 180 graus a partir da posição completamente desligado, por exemplo 170 graus, para proporcionar uma função automática de desligamento conforme acima descrito.
[171] O módulo de mola 2030 inclui um alojamento tendo uma porção rotativa montada no mesmo a qual é adaptada para receber o eixo de atuação do dispositivo magnético comutável 2010, e um ou mais meio de inclinação de polarização acoplado a porção rotativa para inclinar a atuação do dispositivo magnético comutável 2010. Assim sendo o módulo de mola pode proporcionar a funcionalidade de ligação automática.
[172] O módulo de seleção de modo de operação 2040, de acordo com a presente realização inclui dois botões 2050, 2060 os quais podem ser usados para ativar as funções de ligação automática ou de desligamento automático do dispositivo magnético comutável 2010. O módulo de seleção de modo de operação 2040 pode ser usado com ou sem o módulo limitador de rotação, e atua para seletivamente limitar a variação da rotação angular do magneto rotativo a certas variações pré-determinadas as quais proporcionam a funcionalidade de desligamento automático ou “além do centro”. O módulo de seleção de modo de operação 2040 também pode ser configurado para interagir com o módulo de mola para seletivamente permitir a tensão do meio de inclinação até o nível do limiar acima para ativar o modo de ligação automático. O módulo de seleção de modo de operação 2040 também pode incluir um meio de travamento para travar o meio de atuação em certas orientações pré-determinadas, tais como as posições ligado e desligado.
[173] A assim descrita construção modular permite uma grande variedade de flexibilidade na fabricação. Em particular, o dispositivo magnético comutável pode ser produzido em grandes números e com o módulo(s) apropriado adicionado ao mesmo, dependendo do uso descrito do produto. Também deverá ser apreciado que módulos com funcionalidades diferentes destas acima descritas podem ser usados.
[174] Conforme será apreciado por aqueles indivíduos com especialização na técnica, as características do dispositivo magnético comutável aqui descrito e no pedido de patente co-pendente PCT/AU00/01505 e US 09/951905 tornaram o mesmo adequado para o uso em uma variedade de aplicações nas quais os dispositivos magnéticos comutáveis permanentes não haviam sido usados previamente.
[175] Portanto, as aplicações exemplares do dispositivo magnético comutável conforme acima descrito e no PCT/AU00/01505 serão agora descritos por meio de exemplos não limitantes.
[176] A Figura 11A mostra uma bandeja de coleta 1000 empregando um dispositivo magnético comutável em conformidade com uma realização da presente invenção. Tal bandeja de coleta pode ser magneticamente fixada a uma superfície ferro magnética de suporte 1050 e ser usada para coletar artigos ferro magnéticos.
[177] Neste pedido, os campos magnéticos em ambas as partes superior e inferior do dispositivo magnético comutável são utilizados. O campo magnético na parte inferior do dispositivo magnético inferior 1040 é usado para reter a bandeja de coleta sobre a superfície de suporte 1050, enquanto o campo magnético na parte superior do dispositivo magnético comutável 1040 é usado para reter os artigos ferro magnéticos no poço de coleta 1030 da bandeja 1010.
[178] A Figura 11B mostra uma vista em corte de uma porção de base 1020 da bandeja de coleta 1000. Como pode ser visto na Figura 11B a base 1020 inclui um dispositivo magnético comutável 1040. A extensão e a permeabilidade de qualquer circuito magnético externo fixado a bandeja de coleta 1000, tanto na forma de artigos retidos na tigela 1010, ou na forma de uma superfície ferro magnética sobre a qual a tigela é apoiada, afetará o campo magnético gerado pelo dispositivo magnético comutável. No que diz respeito a isto, é desejável que o campo magnético disponível para manter a bandeja 1000 na superfície de suporte 1050 seja geralmente independente da espessura e das propriedades magnéticas da superfície de suporte 1050. Também é desejável que quando a bandeja de coleta está ligada, que o máximo possível de campo magnético esteja disponível no poço de coleta 1030, e que quando o campo magnético está desligado que haja uma magnetização residual mínima no poço de coleta 1030. Uma bandeja de coleta tendo estas qualidades magnéticas desejáveis pode ser alcançada pela proporção de uma derivação de alta permeabilidade 1060 no espaçamento de ar 1061 entre o poço de coleta 1030 da tigela 1010, e a superfície superior do dispositivo magnético comutável 1040, e pela proporção de um segundo, maior espaçamento de ar 1070 entre a superfície inferior do dispositivo magnético comutável 1040 e a superfície de suporte 1050. A derivação de campo residual 1060 deveria ter a mais baixa relutância possível. Idealmente, o tamanho da derivação 1060 e o material para a derivação 1060 deveríam ser escolhidos de tal maneira para serem tão pequenos que qualquer fluxo magnético residual quando o dispositivo magnético comutável estiver na posição desligado irá quase saturar a derivação. Assim sendo, quando o dispositivo magnético comutável 1040 estiver comutado na posição ligado a derivação de campo residual 1060 se torna saturada e assim sendo se torna efetivamente um espaçamento de ar.
[179] Para assegurar que o campo magnético está desacoplado a partir do efeito da superfície de suporte, e portanto para que o campo magnético permaneça com um fluxo substancialmente constante independente das propriedades magnéticas da superfície, e para assegurar que a potência máxima de campo está presente na tigela 1030 da bandeja de coleta é preferível que o espaçamento de ar 1061 seja significativamente menor do que o espaçamento de ar 1070.
[180] A operação da bandeja de coleta é adicionalmente aperfeiçoada pelo fato que quando o dispositivo magnético comutável 1040 está desligado o campo magnético no interior do poço de coleta 1030 da bandeja 1010 realiza uma rotação e reverte a sua direção. Isto ajuda a desmagnetizar as partículas coletadas.
[181] Uma aplicação adicional para um dispositivo magnético comutável está nos engates e acoplamentos magnéticos para o uso em portas ou janelas ou nos similares. Os engates que incorporam um dispositivo magnético comutável geralmente fazem parte de duas categorias, nominalmente aqueles que usam um magneto permanente comutável para atuar um elemento de travamento móvel ou os similares, e aqueles os quais usam uma atração magnética como um meio de segurança. Um número de realizações de engates serão agora descritos os quais utilizam um ou outro destes mecanismos de engajamento. Enquanto estas realizações exemplares serão descritas em conexão com portas ou janelas de engate é previsto que estas realizações podem ser geralmente aplicáveis no engate de qualquer artigo móvel, por exemplo tampas de caixas de ferramentas, portas de armários, etc.
[182] As Figuras 12A e 12B mostram representações esquemáticas de um mecanismo de engajamento usando um dispositivo magnético comutável para mover um pino de travamento. O engate inclui duas porções, a primeira porção 1200 a qual pode ser montada no interior de uma porta ou dos similares, e a segunda porção 1210 a qual pode ser montada na ombreira da porta.
[183] A primeira porção 1200 do dispositivo de travamento inclui um dispositivo magnético comutável 1220 tendo um membro de atuação 1225 fixado no mesmo. O membro de atuação 1225 é adicionalmente fixado a uma alça ou a um outro meio para permitir um movimento do membro de atuação 1225. Um recesso assistente ferro magnético 1230 é fixado no outro lado do dispositivo magnético comutável no qual um pino de travamento pode ser recebido. Assim sendo a primeira porção 1200 geralmente compreende um recesso em um material ferro magnético o qual pode ter um campo magnético seletivamente aplicado ao mesmo. O segundo componente 1210 é montado de forma deslizante na ombreira da porta, e inclui uma porção magnética permanente 1240 montada em um pino de travamento deslizante 1250. A segunda porção 1210 é montada em um recesso tanto na porta ou na ombreira da porta em uma posição adequada para engajar a primeira porção 1200 quando a porta estiver na posição trancada.
[184] Na Figura 12A o dispositivo magnético comutável 1220 está desligado e portanto o recesso ferro magnético 1230 não tem um campo magnético. Nesta condição, quando a porta está fechada contra a ombreira da porta o magneto permanente 1240 montado sobre o pino de travamento deslizante 1250 será atraído na direção do material ferro magnético do recesso 1230, conforme designado pelas setas 1260. Isto atrai o pino de travamento 1250 para dentro do recesso 1230 e trava os dois componentes 1200 e 1210, portanto travando a porta na ombreira da porta. Quando a alça de atuação 1225 é rotada o dispositivo magnético comutável 1220 é ligado criando um campo magnético externo. A Figura 12B mostra uma vista similar aquela da Figura 12A com a exceção de que o dispositivo magnético comutável está gerando um campo magnético externo. A polaridade do campo magnético externo gerado pelo dispositivo magnético comutável 1220 é alinhado com aquele do magneto fixado permanente 1240 montado sobre o pino de travamento 1250. O alinhamento dos campos magnéticos do magneto permanente 1240 e do dispositivo magnético comutável 1220 causa uma força de repulsão a ser instalada entre os elementos magnéticos os quais empurram o pino de travamento 1250 a partir do recesso 1230 do primeiro componente 1200, e assim sendo destrava a porta.
[185] Conforme será apreciado por aqueles indivíduos com especialização na técnica várias realizações alternativas com base em princípios similares do engate acima descrito podem ser idealizados. Uma realização preferida inclui ambos um membro de travamento deslizante tendo um magneto permanente e um dispositivo magnético comutável na porta, e usa uma força de atração criada pelo contra alinhamento dos campos magnéticos para retrair o pino de travamento fixado ao magneto permanente dentro da porta. Nesta realização a travamento pode ser alcançada tanto através da inclinação da polarização do pino de travamento dentro da posição travada usando uma mola ou algo similar, ou pela permissão do magneto permanente em ser atraído para a superfície ferro magnética de disparo na ombreira da porta.
[186] As Figuras 13A e 13B mostram uma segunda variação de um mecanismo de engate empregando um dispositivo magnético comutável do tipo acima descrito. Nesta variação o engate 1300 inclui um dispositivo magnético comutável 1310, o qual tipicamente será montado sobre uma porta ou sobre um similar, e a placa precursora 1305 montada na ombreira da porta. A placa precursora 1305 e o dispositivo magnético comutável 1310 são alinhados de tal maneira que quando a porta é fechada o dispositivo magnético comutável 1310 entra em contato com a precursora 1305. A precursora 1305 é feita a partir de um material ferro magnético. Nesta realização deve ser notado que o dispositivo magnético comutável não é usado para atuar um pino de travamento ou outro meio de mecanismo de engate, mas ao invés o mesmo cria uma atração magnética entre a porta e a ombreira da porta a qual deve ser superada para abrir a porta, assim sendo a atração magnética proporciona o elemento de segurança do engate 1300.
[187] Nesta realização um dispositivo magnético comutável tendo uma característica de ligação automática conforme descrito em relação a Figura 6 é preferencialmente usado. Um dispositivo magnético comutável tendo uma característica de desligamento automático também pode ser usado, conforme será abaixo descrito.
[188] Conforme acima descrito o dispositivo magnético comutável com ligação automática cria um pequeno campo magnético residual o qual, causa com que a uma força atraia a porta na direção da posição engatada quando a porta está nas proximidades do precursor. Uma vez que a porta toca a precursora, conforme mostrado na Figura 13B o dispositivo magnético comutável é disparado para a posição “ligado” causando um campo magnético muito maior o qual engata a porta na precursora 1305.
[189] A porta agora só pode ser aberta se uma força suficiente é aplicada ao engate para separar o dispositivo magnético comutável 1310 a partir da precursora 1305, ou pela comutação do dispositivo magnético comutável 1310 para a posição “desligado”. A comutação do dispositivo magnético comutável 1310 para a posição desligado é alcançada pelo giro da alça 1330, a qual está fixada ao meio de atuação 1320 do dispositivo magnético comutável 1310.
[190] Os engates de acordo com esta realização são particularmente adequados para os usos onde a privacidade ao invés da segurança é requerida, tais como nas portas internas de hospitais, facilidades para o cuidado com idosos ou locais similares. A habilidade de abrir a porta forçosamente sem ferramentas torna o engate particularmente adequado para ambientes nos quais um acesso de emergência a um ambiente se faz necessário.
[191] Conforme acima mencionado um dispositivo magnético comutável tendo uma facilidade de ligação automática conforme descrito na figura 7 pode ser usado vantajosamente. Isto assegura que em uma situação onde uma porta é desengatada forçosamente o dispositivo magnético comutável retorna automaticamente a um estado de baixo magnetismo.
[192] As Figuras 14A e 14B mostram uma realização adicional de um mecanismo de engate o qual inclui um dispositivo magnético comutável de acordo com uma realização da presente invenção. O engate 1400 desta realização é adequado para engatar artigos com componentes múltiplos, tais como portas do tipo concertina ou janelas com venezianas etc. O engate 1400 inclui um número variável de componentes, que depende do número de partes móveis a serem engatadas, e inclui um dispositivo magnético comutável 1410 o qual é seguro em uma relação fixada a posição engatada desejada, e em uma placa final 1420 a qual é formada de um material ferro magnético, montada em uma posição alinhada com o dispositivo magnético comutável 1410 sobre o componente mais afastado da pluralidade das partes móveis a serem engatadas. Sobre cada uma das partes móveis intermediárias a serem engatadas há um membro de engate intermediário 1430 posicionado o qual também é formado de um material ferro magnético.
Na posição desengatado, conforme mostrado na Figura 14A o dispositivo magnético comutável 1410 é desligado e as partes móveis do artigo são livres para se moverem pois há pouco ou não há campo magnético residual algum. Para que se engate as partes móveis as partes móveis são colocadas em contato umas com as outras, de tal maneira que os membros de engate intermediários 1430, e a placa final 1420 são alinhadas com o dispositivo magnético comutável 1410, conforme mostrado na figura 14B. Nesta posição o dispositivo magnético comutável 1410 pode ser ligado e um circuito magnético é estabelecido entre os membros de engate intermediários 1430, a placa final 1420 e o dispositivo magnético comutável 1410, assim sendo mantendo as partes móveis em uma posição engatada.
[193] Com referência agora as Figuras 19 e 20, as quais mostram um engate ou meio de acoplamento adicional em conformidade com a presente invenção. Nesta realização o acoplamento 3100 compreende um primeiro dispositivo magnético comutável 3102 e um segundo dispositivo magnético comutável 3104. Na Figura 19, ambos os dispositivos magnéticos comutáveis 3102, 3104 estão em uma posição “ligado”. Ainda mais, pode ser visto que os dispositivos 3102 e 3104 são arranjados de tal maneira que quando eles estão na posição “ligado”, os seus respectivos pólos norte e sul estão em alinhamento. Na configuração mostrada na Figura 19, os dois dispositivos magnéticos 3102, 3104 repelem um ao outro.
[194] Na configuração mostrada na Figura 20, o dispositivo magnético comutável 3102 foi comutado para a posição “desligado” para que o mesmo apresente um campo magnético externo relativamente fraco ou insignificante. Como o dispositivo magnético comutável 3102 inclui um material ferro magnético, o mesmo é atraído ao segundo dispositivo magnético comutável 3104, o qual está ainda na posição “ligado”. Assim sendo, o acoplamento 3100 pode acoplar ativamente. A comutação do dispositivo magnético comutável 1302 para a posição “ligado” mostrado na Figura 19 causará uma repulsão e o acoplamento será ativamente desacoplado.
[195] O acoplamento mostrado nas Figuras 19 e 20 também permitem ao dispositivo magnético comutável 3104 a ser comutado para uma posição “desligado”. Se os dispositivos magnéticos comutáveis 3102, 3104 são ambos comutados para uma posição “desligado”, o acoplamento se torna um estado passivo no qual não ocorre nem a atração nem a repulsão. Se tal estado passivo não é requerido, um dos dispositivos magnéticos comutáveis 3102, 3104 pode ser substituído por um magneto, tal como um magneto permanente.
[196] Os primeiro e segundo dispositivos magnéticos comutáveis deveríam ser arranjados de tal maneira que os mesmos podem mover-se relativamente na direção de ou afastar-se a partir um do outro para permitir o acoplamento e o desacoplamento dos mesmos. Por exemplo o primeiro dispositivo magnético pode ser montado em uma porta, e o segundo dispositivo magnético montado em uma ombreira de porta, de tal maneira para a abertura e para o fechamento da porta.
[197] Nas realizações onde os primeiro e/ou o segundo dispositivos magnéticos são dispositivos magnéticos comutáveis, os mesmos são preferivelmente conforme os descritos com referência a qualquer um dos dispositivos magnéticos comutáveis exemplares aqui descritos.
[198] Um princípio similar ao do engate para as portas do tipo concertina pode ser usado para travar artigos dentro de um segurador. O segurador descrito em conexão com as Figuras 15A e 15B é descrito como um segurador de cutelaria, entretanto conforme será apreciado o segurador também pode ser usado para segurar artigos que não são ferro magnéticos com uma espessura relativamente estreita, e portanto não deveríam ser vistos como sendo limitados a segurar artigos ferro magnéticos ou de cutelaria.
[199] Uma realização de um segurador usando um dispositivo magnético comutável o qual é adaptado para segurar cutelaria será agora descrito em conexão com as Figuras 15A e 15B. Qualquer cutelaria não segura pode ser um risco na cozinha, especialmente para crianças. Todavia, meios previamente conhecidos para a travamento de facas ou dos similares em blocos de faca tem sido limitados a dispositivos mecânicos os quais são relativamente limitados nas suas aplicações, no que diz respeito a, que os mesmos geralmente são apenas capazes de travar facas de tamanhos específicos em fendas pré determinadas em um bloco de facas. As Figuras 15A e 15B mostram um bloco de cutelaria incorporando um dispositivo magnético comutável, o qual supera várias das desvantagens dos blocos de cutelaria previamente conhecidos.
[200] As Figuras 15A e 15B mostram um bloco de cutelaria exemplar 1500 o qual é configurado para segurar 4 facas 1505. Claramente um segurador do tipo descrito pode ser desenhado o qual segurará mais ou menos itens do que o da presente realização e portanto o presente aspecto da invenção não deveria ser considerado como sendo limitante a qualquer capacidade de segurança em particular.
[201] Na Figura 15A os dispositivos magnéticos comutáveis são mostrados na sua posição desligada e a cutelaria pode ser livremente retirada a partir deles, e posicionada no bloco. Enquanto a Figura 15B mostra o bloco de cutelaria em uma configuração na qual a cutelaria está travada.
[202] O bloco de cutelaria 1500 inclui um corpo principal 1510 o qual terá tipicamente uma pluralidade de aberturas ou fendas para o recebimento de cutelaria nas mesmas (não mostrado). O bloco de cutelaria 1500 também inclui dois dispositivos magnéticos comutáveis 1515 em lados opostos do bloco 1510 em alinhamento com uma fila de cutelaria 1505 para ser segura no bloco. O um ou ambos os dispositivos magnéticos comutáveis 1515 são montados de forma deslizante de tal maneira que a separação relativa entre os dispositivos magnéticos comutáveis pode ser variada. Os dispositivos magnéticos comutáveis 1515 são montados de tal maneira que quando os mesmos estão ligados os seus pólos são alinhados de maneira oposta um para o outro. Uma pluralidade de membros intermediários deslizantes 1520 é montada entre os dispositivos magnéticos comutáveis 1505 a qual é feita a partir de um material ferro magnético de alta permeabilidade. As superfícies que ficam face a face dos membros intermediários 1520 e os dispositivos magnéticos comutáveis 1515 definem os espaçamentos nos quais a cutelaria 1505 é inserida.
[203] Para travar a cutelaria no bloco 1500 os dois dispositivos magnéticos comutáveis 1515 são ligados. Isto estabelece um campo magnético o qual é conduzido através de um circuito magnético formado pelos dispositivos magnéticos comutáveis 1515, pelos membros intermediários deslizantes 1520 e pelas porções engajadas dos artigos de cutelaria 1505, o qual segura firmemente a cutelaria no bloco, agarrada entre os dispositivos magnéticos comutáveis 1505 e os membros intermediários. Em um bloco de cutelaria deste tipo um número de circuitos magnéticos adicionais são estabelecidos porque os itens sendo agarrados são tipicamente ferro magnéticos. Os circuitos magnéticos entre os itens adjacentes de cutelaria também estão presentes os quais atuam para aumentar a força de sujeição sobre a cutelaria.
[204] É preferível que o meio de atuação dos dois dispositivos magnéticos comutáveis 1515 sejam conectados conjuntamente de tal maneira que os mesmos podem ser ligados e desligados em concerto. Conforme será prontamente aparente as extremidades dos membros intermediários podem ser adicionalmente contornadas para adequar-se a artigos de cutelaria em particular, tal como aço de afiar ou os similares, para a produção de uma força máxima de segurança.
[205] Uma outra aplicação de um dispositivo magnético comutável está no dispositivo de segurança o qual pode ser vantajosamente usado para agarrar superfícies com propriedades ferro magnéticas, tais como folhas de metal, painéis de automóveis, refrigeradores etc. A realização preferida do dispositivo de segurança é um híbrido entre um copo de sucção, um apoio a vácuo, e um segurador magnético. O dispositivo de segurança 1700 mostrado na Figura 17 inclui uma porção de saia deformável 1710, a qual é geralmente similar aquelas usadas nos copos de sucção conhecidos ou nos apoios a vácuo, e um dispositivo magnético comutável 1720 centralmente montado na saia 1710.
[206] A porção de saia deformável 1710 é operada da mesma maneira que o copo de sucção da técnica anterior e cria uma força de sucção na direção da superfície 1730 pela evacuação parcial do ar a partir do lado de dentro do espaço vazio formado entre a saia 1710 e a superfície 1730. O dispositivo magnético comutável 1720 gera uma atração magnética na direção da superfície quando está ligado e portanto atua para re estabelecer ou para manter o selo entre a porção de saia deformável 1710 e a superfície se o selo é quebrado ou parcialmente quebrado. Pelo desligamento do dispositivo magnético comutável a atração magnética entre o dispositivo magnético comutável 1720 e a superfície 1730 é removida e o selo pode ser quebrado mais facilmente para permitir a remoção do segurador 1700 a partir da superfície. Alternativamente uma válvula pode ser adicionada para permitir a liberação da pressão de sucção. Preferivelmente o mesmo meio de atuação pode ser usado para desligar o dispositivo magnético comutável 1720 e liberar a sucção na saia 1710.
[207] Um dispositivo magnético comutável tendo uma característica de ligação automática será particularmente vantajoso na presente realização. Se tal dispositivo magnético comutável é empregado, o usuário pode simplesmente empurrar o segurador por sobre a superfície para fixar o segurador. O ato de empurrar o segurador evacuará a saia para criar uma força de sucção, e também para ligar o dispositivo magnético comutável para gerar a força magnética de segurança.
[208] A Figura 17B mostra uma realização alternativa de um segurador 1701 similar aquele mostrado na Figura 17A. As partes similares foram numeradas similarmente. A única diferença entre as duas realizações é a adição de um invólucro de suporte substancialmente rígido 1740 na realização da Figura 17B. O invólucro de suporte pode ser feito de um material plástico e pode ser usado para proporcionar uma estabilidade adicional e prevenir contra a oscilação do segurador algo que pode causar a quebra do selo entre a saia 1710 e a superfície 1730. Todavia, em uma realização particularmente preferida o invólucro de suporte inclui pelo menos duas porções por exemplo 1750 as quais são formadas de um material ferromagnético, e as quais estendem-se a partir de uma posição adjacente ao dispositivo magnético comutável até a borda periférica 1760 do invólucro 1740, e atuam como extensões de pólos magnéticos. Preferivelmente as porções ferro magnéticas do invólucro 1740 são posicionadas de tal maneira que as mesmas entram em contato com a superfície sobre a qual o segurador 1700 está engajado quando a sucção e o campo magnético são aplicados. Portanto, conforme as extensões de pólos magnéticos devem ser mais próximas a superfície do que o corpo principal do dispositivo magnético comutável 1720 a atração magnética entre o segurador 1700 e a superfície é aumentada.
[209] Os dispositivos magnéticos comutáveis apresentam vantagens sobre os magnetos permanentes para as aplicações nas quais os campos magnéticos erráticos podem causar danos, por exemplo nas aplicações no espaço e em satélites. Porque os dispositivos magnéticos comutáveis podem ser colocados em um estado “desligado” no qual o campo magnético externo produzido pelo dispositivo é minimizado, as chances do dispositivo magnético comutável interferir no lançamento de uma nave ou em sistemas de satélite são reduzidas.
[210] Uma pluralidade de dispositivos magnéticos comutáveis pode ser usada para controlar a orientação de um satélite em órbita ao redor de um planeta. Um sistema de controle de orientação (OCS) para um satélite o qual emprega pelo menos um par de dispositivo magnético comutável e um método para o controle de tal satélite será agora descrito em conexão com a Figura 16.
[211] O “OCS” representado na Figura 16 inclui três pares 1610, 1620, 1630 de dispositivos magnéticos comutáveis os quais são montados para o satélite e controlados pelo sistema de orientação do satélite. Cada um dos pares 1610,1620,1630 dos dispositivos magnéticos comutáveis inter atua com a magnetosfera do planeta e é usado para controlar a orientação do satélite em um plano e alcança isto de uma maneira análoga a uma agulha de uma bússola. Os dispositivos magnéticos comutáveis 1610, 1620,1630 são cada um rotativamente montados sobre o satélite e são acionados, por um meio de acionamento, em concerto com a sua contra parte para escolher a direção da rotação do satélite durante a re orientação. Cada par dos dispositivos magnéticos comutáveis controlam a orientação do satélite em um plano.
[212] Quando os dispositivos magnéticos comutáveis de um par são ligados os mesmos tentarão alinhar o eixo do satélite com um campo magnético externo. E quando os mesmos são desligados nenhuma moção rotacional será aplicada sobre o satélite. Assim sendo, pela variação seletiva do alinhamento dos magnetos dos dispositivos magnéticos comutáveis entre (e incluindo) as posições ligado e desligado, para mudar o campo magnético externo gerado, e pela mudança da sua orientação relativa ao satélite a orientação de um satélite em 3 dimensões pode ser alterada.
[213] Um dispositivo magnético comutável também pode ser usado para criar um campo magnético para desviar partículas eletricamente carregadas ou magnéticas. O grau de deflexão pode ser controlado pela variação do campo magnético externo produzido pelo dispositivo magnético comutável pela mudança da orientação relativa dos magnetos do dispositivo magnético comutável (conforme descrito em conexão com a Figura 10).
[214] Por exemplo um campo magnético pode ser usado para desviar partículas carregadas a partir do redor de uma nave espacial ou um satélite, da mesma maneira que a magnetosfera desvia as partículas a partir do redor da Terra. Um dispositivo magnético comutável pode ser montado na direção da extremidade “a montante” de uma nave espacial ou de um satélite e comutado para a posição ligado para gerar um grande campo magnético externo o qual irá inter atuar com as partículas móveis carregadas ou com as partículas magnéticas para desviá-las a partir de uma colisão com a nave espacial. Conforme acima descrito porque o dispositivo magnético comutável pode ser comutado ligado ou desligado quando for requerido a interferência com os sistemas de satélite ou de nave pode ser minimizado.
[215] A interação entre um dispositivo magnético comutável e a magnetosfera também pode ser usada para proporcionar uma aceleração de curto alcance no espaço, por exemplo para posicionar ou para recuperar um astronauta durante uma caminhada espacial.
[216] Aplicações adicionais dos dispositivos magnéticos comutáveis de acordo com uma realização da presente invenção também podem ser idealizadas. Por exemplo um ou mais dispositivos magnéticos comutáveis podem ser usados para garantir acoplamentos de tubulações durante a transferência de líquidos ou de gases. Em tal aplicação um dispositivo magnético comutável tendo uma característica de ligação automática é particularmente vantajoso, pois não é requerido que o indivíduo fazendo a conexão desempenhe qualquer etapa adicional para garantir com que a segurança magnética ocorra.
[217] Um dispositivo magnético comutável também pode ser usado como uma conexão elétrica para a soldagem ou os similares. No uso o magneto pode ser usado para segurar as peças de trabalho sendo soldadas assim como pode proporcionar uma conexão elétrica entre o soldador e a peça de trabalho. Preferivelmente o alojamento que retém os magnetos é adicionalmente usado para formar a conexão elétrica entre a fonte de potência e o metal sendo soldado. Vantajosamente um dispositivo magnético comutável usando magnetos de terra rara é empregado na aplicação da soldagem. Os magnetos de terra rara têm uma alta coercividade e portanto os mesmos não irão desmagnetizar nas altas correntes elétricas normalmente a serem encontradas em tal uso.
[218] A Figura 21 mostra uma vista esquemática em corte de um sistema de suspensão de sintonização usando um dispositivo magnético comutável. O sistema de suspensão 2500 inclui um pistão montado de tal maneira que o mesmo pode ser recíproco no interior de um cilindro 2520. Um magneto permanente 2515 é montado na extremidade inferior do pistão 2510. Um dispositivo magnético comutável 2525 é montado na base do cilindro 2520 o qual inclui um meio de atuação 2530, que é adaptado para mudar a orientação relativa dos magnetos do dispositivo magnético comutável 2525 para variar o campo magnético externo apresentado pelo dispositivo magnético comutável 2525. O magneto 2515 montado sobre a extremidade do pistão 2510, e o dispositivo magnético comutável 2525 são alinhados de tal maneira que quando o dispositivo magnético comutável está ligado os mesmos irão repelir um ao outro. Assim sendo, quando o dispositivo magnético comutável está na posição ligado o pistão 2510 é suspenso no interior do cilindro 2520 e é capaz de ser recíproco para cima e para baixo no interior do cilindro. A força de repulsão entre o magneto permanente 2515 e o dispositivo magnético comutável 2525 comporta-se como uma mola para suportar de forma móvel o pistão 2510.
[219] Conforme acima descrito o campo externo apresentado pelo dispositivo magnético comutável 2525 varia dependendo do grau de alinhamento entre os magnetos do dispositivo magnético comutável 2525. Este campo externo variável pode ser usado para variar o nível de repulsão entre os magnetos 2515 e o dispositivo magnético comutável 2525, e assim sendo proporcionando um sistema de suspensão de sintonização. Pelo aumento do campo externo do dispositivo magnético comutável a posição de equilíbrio do pistão 2510 é elevada em relação a do cilindro 2520, e inversamente pela redução da potência externa do dispositivo magnético comutável 2525 a posição de equilíbrio do pistão 2510 em relação ao cilindro 2520 é abaixada. A força requerida para forçar o pistão 2510 na direção do dispositivo magnético comutável 2525 também aumenta com o aumento da potência do campo externo do dispositivo magnético comutável.
[220] Na realização preferida do sistema de suspensão conforme acima descrito o pistão 2510 inclui uma porção condutiva altamente elétrica adjacente a sua extremidade inferior. A porção altamente condutiva pode ser feita de cobre ou de alumínio ou de outro metal altamente condutivo. A porção altamente condutiva é proporcionada para introduzir um efeito de amortecimento para o sistema de suspensão. A porção altamente condutiva do pistão 2510 quando movendo-se no interior do campo magnético apresentado pelo dispositivo magnético comutável criará correntes erráticas na porção eletricamente condutiva do pistão 2510 e portanto causando um efeito de amortecimento sobre a oscilação do pistão 2510 no interior do cilindro 2520.
[221] Como será apreciado por aqueles com especialização na técnica o sistema de suspensão conforme acima descrito pode ser vantajosamente usado no lugar de molas em espiral, e ou meios de amortecimento hidráulico ou pneumático.
[222] Adicionalmente, quando o dispositivo magnético comutável está voltado para a posição totalmente desligado o magneto 2515 montado sobre o pistão 2510 é atraído pela porção de pólo ferro magnético 2526 do dispositivo magnético comutável 2525 e causa com que o meio de suspensão trave-se em uma posição retraída.
[223] Conforme será apreciado por aqueles indivíduos com especialização na técnica o magneto permanente 2515 pode ser substituído por um segundo dispositivo magnético comutável para proporcionar uma sintonização adicional para o sistema de suspensão, e para prevenir contra o travamento da suspensão quando o outro dispositivo magnético comutável estiver na posição desligado. As posições relativas do dispositivo magnético comutável e do magneto permanente 2515 podem ser inter cambiadas. Ainda mais, deverá ser apreciado por aqueles com especialização na técnica que um sistema de suspensão empregando um ou mais dispositivos magnéticos comutáveis não precisa tomar a forma de um pistão ou de um cilindro, e pode incluir qualquer arranjo onde os membros relativamente móveis podem ter dispositivos magnéticos comutáveis em oposição nos mesmos.
[224] As Figuras 22 e 23 mostram dois arranjos para proporcionar um dispositivo de frenagem variável usando um dispositivo magnético comutável. O arranjo mostrado na Figura 22 e 23 tem como base o princípio que correntes erráticas serão induzidas em um corpo de material condutivo movendo-se em relação a um campo magnético, e que essas correntes erráticas causarão um efeito de frenagem nos corpos relativamente móveis. A variabilidade do campo magnético externo proporcionado por um dispositivo magnético comutável pode ser empregada vantajosamente em um dispositivo de frenagem de corrente errática para proporcionar uma frenagem de potência variável.
[225] Com referência agora a Figura 22 a qual mostra um disco 2210 o qual tem um dispositivo magnético comutável 2220 montado adjacente a sua face lateral. O disco 2210 está em rotação na direção da flecha 2211 com respeito ao dispositivo magnético comutável 2220. A moção relativa do disco 2210 e do dispositivo magnético comutável 2220 causarão correntes erráticas no disco 2210 na área 2230 adjacente ao dispositivo magnético comutável quando o dispositivo magnético comutável estiver apresentando um campo magnético externo. A potência das correntes erráticas, e portanto a potência da força de frenagem pode ser aumentada pelo aumento do alinhamento relativo dos magnetos do dispositivo magnético comutável 2220 de tal maneira que o campo magnético externo apresentado aumenta. Para reduzir a força de frenagem o alinhamento relativo dos magnetos do dispositivo magnético comutável 2220 pode ser reduzida (por exemplo os magnetos podem ser movidos na direção da posição desligado).
[226] A Figura 23 mostra um arranjo alternativo para proporcionar a frenagem usando um dispositivo magnético comutável. Nesta realização o dispositivo magnético comutável 2320 é montado no interior de um cilindro 2310 o qual é móvel nas direções indicadas pelas flechas 2311 em relação ao dispositivo magnético comutável 2320. O dispositivo magnético comutável 2320 é arranjado de tal maneira que os seus pólos 2325 estendem-se de um lado ao outro do diâmetro do cilindro 2310. Nesta realização o dispositivo magnético comutável 2320 induzirá correntes erráticas na região 2330 do cilindro móvel 2310 quando o dispositivo magnético comutável estiver na posição ligado.
[227] Outra vez pela variação do alinhamento dos magnetos do dispositivo magnético comutável 2320 a extensão das correntes erráticas 2330 pode ser variada, e assim sendo o efeito de frenagem sobre o cilindro 2310 pode ser variado.
[228] Conforme será apreciado por aqueles com especialização na técnica o princípio de frenagem variável usando um dispositivo magnético comutável pode incluir uma pluralidade de dispositivos magnéticos comutáveis montados em relação a um membro condutivo móvel. Ainda mais, o dispositivo magnético comutável pode ser arranjado para mover-se ao redor de um membro condutivo fixo para proporcionar um efeito de frenagem sobre o dispositivo magnético comutável. Ainda mais, ambos o dispositivo(s) magnético comutável e o membro condutivo podem ser móveis.
[229] Conforme será apreciado por aqueles com especialização na técnica o dispositivo magnético comutável conforme aqui descrito pode ser vantajosamente empregado em qualquer aplicação onde um campo magnético é desejado, e em particular, pode ser empregado onde um campo magnético de potência variável é desejado. Em conformidade, a presente invenção deveria ser considerada por estender-se a todas as aplicações de um dispositivo magnético comutável de qualquer uma das realizações aqui descritas.
[230] Aqueles com especialização na técnica deverão apreciar que a presente invenção pode ser suscetível a variações e a modificações outras daquelas especificamente descritas. Deve ser subentendido que a presente invenção engloba todas as tais variações e modificações as quais caem dentro do seu espírito e escopo.
Reivindicações
Claims (17)
1. Dispositivo magnético comutável, do tipo incluindo um alojamento (12, 13), um primeiro magneto permanente (10), um segundo magneto permanente (11), referidos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) estando montados no interior do alojamento (12, 13) de tal maneira que referidos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) são rotativos um com relação ao outro, e um dispositivo de acionamento (22) através do qual uma rotação relativa dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) pode ser efetuada, em que os primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) são rotativos um com relação ao outro entre uma primeira posição, na qual os polos norte e sul do primeiro magneto permanente (10) estão alinhados com os polos sul e norte, respectivamente, do segundo magneto permanente (11), na qual o dispositivo apresenta um campo magnético externo mínimo, e uma segunda posição, na qual os polos norte e sul do primeiro magneto permanente (10) estão alinhados com os polos norte e sul, respectivamente, do segundo magneto permanente (11), na qual o dispositivo apresenta um campo magnético externo máximo, caracterizado pelo fato que o dispositivo magnético adicionalmente compreende meios de comutação de ligação automáticos (21, 30) para automaticamente comutar o dispositivo magnético para a segunda posição quando o dispositivo magnético é posicionado em contato com ou próximo a um material ferromagnético, e meios de comutação de desligamento automáticos (33) para automaticamente comutar o dispositivo magnético para a primeira posição quando o dispositivo magnético é removido do contato com ou da proximidade do um material ferromagnético, em que os meios de comutação de ligação automáticos incluem meios de orientação (30) operativamente associados com os primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) para orientar a posição relativa dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) em afastamento a partir da primeira posição e causar uma rotação relativa dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) em direção à segunda posição quando o dispositivo magnético é posicionado em contato com ou próximo a um material ferromagnético, e em que os meios de comutação de desligamento automáticos incluem meios de limitação de rotação (33) operativamente associados com os primeiro e segundo magnetos permanentes (10,11) para manter uma posição de rotação relativa dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11), a qual é uma posição rotacionalmente deslocada da segunda posição.
2. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1, caracterizado pelo fato que os primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) são cilíndricos ou em forma de disco, diametralmente polarizados, e estão empilhados no interior do alojamento (12, 13) de tal maneira que a rotação relativa do primeiro magneto permanente (10) com relação ao segundo magneto permanente (11) é em torno de um eixo comum passando através de um ponto central dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11).
3. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato que o dispositivo de orientação (30) está posicionado para aplicar uma força de rotação (F) para causar uma rotação relativa dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) em direção à segunda posição.
4. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3, caracterizado pelo fato que a força de orientação (F) tem uma intensidade tal que os polos norte e sul do magneto rotativo dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11), respectivamente, são rotacionalmente deslocados a partir da primeira posição por um ângulo de 10 a 60 graus, preferivelmente 30 graus, quando o dispositivo magnético não está em contato com ou próximo a um material ferromagnético.
5. Dispositivo de acordo com a reivindicação 3 ou 4, caracterizado pelo fato que o meio de orientação (30) é uma mola.
6. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 1 a 5, caracterizado pelo fato que o meio de limitação de rotação (33) está posicionado para permitir a rotação relativa dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) a partir de um estado ativado, no qual o dispositivo magnético apresenta um campo magnético externo relativamente forte, para um estado desativado, no qual o dispositivo magnético apresenta um campo magnético externo relativamente fraco, quando o dispositivo magnético é removido a partir do contato com ou da proximidade do material ferromagnético.
7. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que, no estado desativado, os polos norte e sul do primeiro magneto permanente (10) e os polos sul e norte, respectivamente, do segundo magneto permanente (11) estão rotacionalmente desalinhados por um ângulo de 50 graus ou menos, preferivelmente 30 graus ou menos.
8. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que, no estado desativado, os polos norte e sul do primeiro magneto permanente (10) e os polos sul e norte, respectivamente, do segundo magneto permanente (11) estão rotacionalmente alinhados e o dispositivo magnético está na segunda posição.
9. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que, no estado ativado, os polos norte e sul do primeiro magneto permanente (10) e os polos norte e sul, respectivamente, do segundo magneto permanente (11) estão rotacionalmente desalinhados por um ângulo menor que 15 graus, preferivelmente cerca de 10 graus.
10. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 6 a 9, caracterizado pelo fato que o meio de limitação de rotação (33) está posicionado para limitar a rotação relativa dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) a menos que ou igual a 180 graus.
11. Dispositivo de acordo com a reivindicação 6, caracterizado pelo fato que o meio de limitação de rotação (33) está posicionado para evitar que os primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) assumam a segunda posição.
12 Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato que a força de retenção é uma força de fricção gerada pelo magneto móvel dos magnetos permanentes (10, 11) no interior do alojamento (12,13) do dispositivo magnético.
13. Dispositivo de acordo com a reivindicação 11, caracterizado pelo fato que o meio de limitação de rotação compreende um dispositivo de retenção configurado para aplicar uma força de retenção para reter o magneto móvel ou um dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) na posição ativada quando o dispositivo magnético está em contato com ou próximo a um material ferromagnético, o dispositivo de retenção preferivelmente compreendendo um meio de trava que produz uma força predeterminada que é menor que a segunda força mas maior que a primeira força.
14. Dispositivo de acordo com a reivindicação 1 ou 2, caracterizado pelo fato que o meio de acionamento (22) inclui uma porção flexível arranjada para se deformar quando o meio de acionamento (22) é acionado e o dispositivo magnético não está em contato com nem em vizinhança próxima ao material ferromagnético para desse modo limitar a rotação relativa do magneto giratório, dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11), a referida porção flexível tendo uma resistência a tensão suficiente para evitar a deformação durante o acionamento do referido meio de acionamento (22) quando o dispositivo magnético está em contato com ou está na vizinhança próxima ao material ferromagnético, a referida porção flexível preferivelmente sendo uma ligação de mola.
15. Dispositivo de acordo com a reivindicação 14, caracterizado pelo fato que a referida porção flexível está posicionada de modo que a mesma é deformável em uma extensão máxima, e em que o meio de acionamento é arranjado para causar a rotação relativa do magneto giratório os primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) após a porção flexível ter sido deformada em uma extensão máxima.
16. Dispositivo de acordo com qualquer uma das reivindicações 2, 3 ou 6, caracterizado pelo fato que o dispositivo magnético é montado a partir de módulos individuais que compreendem um módulo básico (2000) que incorpora os primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) dispostos dentro de uma cavidade no alojamento, um acionador (2070) arranjado para permitir a rotação seletiva relativa do magneto giratório dos primeiro e segundo magnetos permanentes (10, 11) para alternar o dispositivo magnético entre a primeira e segunda posições, e um ou mais módulos (2020; 2030) arranjados para realizar a funcionalidade de limitação de orientação e de rotação referida nas reivindicações 1, 3, 6 ou 16.
17. Dispositivo de acordo com a reivindicação 16, caracterizado pelo fato que adicionalmente inclui um módulo de seleção de operação (2040) arranjado para seletivamente ativar e desativar um ou mais dos módulos de ligar automático e de desligar automático (2020; 2030).
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