CN101283155B - 剩磁装置和方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了形式为锁定器(12)、制动器(140，1020)、旋转禁阻器(78)、离合器(194)、致动器(200)以及锁闩(170)的剩磁装置。这些剩磁装置可包括衔铁(18)、线圈(22)、偏压元件(27)和铁心壳(20)。线圈接收磁化电流以在铁心壳与衔铁之间产生不可逆剩磁力。

Description

剩磁装置和方法 
相关申请
本申请是共同待审的2005年3月30日提交的美国申请No.11/094787、11/094800、11/093739、11/094801、11/094818、11/093721、11/093761、11/094843、11/094786、11/094802、11/094804和2005年11月16日提交的美国申请No.11/280983的部分继续申请，这些申请的全部内容都在此并入以供参考。 
发明背景
剩磁出现在这样的材料中，它们在放于磁场中时获得磁性且即便在从磁场中移去时还保持磁性。剩磁磁体通常是通过将钢、铁、镍、钴或其它软磁材料放在磁场中而产生的。磁场通常是通过让电流通过靠近材料放置的导线线圈而产生的。由线圈产生的磁场将作为磁性构建模块的材料中的磁畴有序排列。一旦材料磁化且磁场移去，磁畴仍排列有序，且因此，材料保持其磁性。磁场移去后保持在材料中的磁性称作材料的残磁或剩磁，其依施加磁场的性质和被磁化材料的性质而定。剩磁磁体可被认为是不可逆或可逆的，依材料可去磁的容易程度而定。永磁体的剩余磁场不能容易地通过施加磁场而去磁。在将磁场施加在永磁体上且随后移去之后，永磁体的剩余磁场将完全恢复。因此，永磁体是可逆磁体。不可逆磁体(也称剩磁磁体或临时永磁体)需要采取闭合磁路(例如环)的形式，以便设定并维持剩磁场。剩磁场是通过给不可逆磁体施加磁场而设定的。不过，剩磁场在磁场移去之后仍保持不变。不可逆剩磁磁体可容易地通过磁场去磁。在将磁场施加给剩磁磁体并随后移去之后，剩余磁场不会像永磁体一样恢复。因此，剩磁磁体是不可逆磁体。若打开其闭合磁路，不可逆剩磁磁体也会失去其剩余磁场。即便再次闭合磁路，不可逆剩磁磁体的剩余磁场也不会恢复。一定大小的磁气隙可作为不可逆剩磁磁体的闭合 磁路的一部分存在，且还可提供有用量的剩磁载荷。磁气隙越小，剩磁载荷就越接近未中断的或完全闭合磁路的载荷。这里描述的剩磁装置被认为是不可逆的剩磁磁体，如同上面限定的那样。 
发明内容
本发明的一些实施例提供了一种保持衔铁与铁心壳接合而无需电流或动力的方案。通过使用剩磁力，可供应将衔铁和铁心壳从接合状态变成脱离状态的动力，剩磁力可保持衔铁和铁心壳的状态而无需动力。此外，本发明的一些实施例可通过提供一个手动释放机构而使衔铁从铁心壳释放或脱离开来。手动释放机构可增大衔铁与铁心壳之间的分隔距离，这基本上就去掉了保持衔铁与铁心壳接合的剩磁力。 
本发明的一些实施例提供了剩磁锁定器、制动器、旋转闭锁装置、离合器、致动器以及锁闩。剩磁装置可包括铁心壳和衔铁。剩磁装置可包括线圈，其接收磁化电流以在铁心壳与衔铁之间产生不可逆剩磁力。 
附图说明
图1示出了根据本发明一个实施例的剩磁装置； 
图2示出了用于剩磁装置的铁心壳； 
图3示意性地示出了用于图1剩磁装置的控制器； 
图4示意性地示出了图3控制器的微控制器； 
图5是根据本发明一个实施例的电磁组件的横截面图； 
图6a-6h是各种材料特性的磁滞曲线图； 
图7是图6g磁滞曲线图的去磁象限； 
图8和9是根据本发明一个实施例具有剩磁装置的旋转闭锁系统的侧视图； 
图10是根据本发明一个实施例具有带溢出机构的剩磁锁定装置的旋转闭锁系统的侧视图； 
图11是根据本发明另一个实施例具有剩磁装置的旋转闭锁系统的透视图； 
图12是图11旋转闭锁系统的分解图； 
图13和14是图12旋转闭锁系统的衔铁的前视图； 
图15是未锁定状态下图11旋转闭锁系统的横截面图； 
图16是锁定状态下图11旋转闭锁系统的横截面图； 
图17示出了根据本发明一个实施例具有剩磁装置的轮胎制动系统； 
图18示出了根据本发明一个实施例的圆柱形剩磁装置； 
图19示出了根据本发明一个实施例的U形剩磁装置； 
图20是根据本发明一个实施例的图18的圆柱形剩磁装置和生成的磁场的横截面图； 
图21是根据本发明一个实施例的图19的U形剩磁装置和生成的磁场的横截面图； 
图22示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的枢转剩磁轴向锁闩； 
图23示出了脱离状态下图22的枢转剩磁轴向锁闩； 
图24示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的枢转剩磁轴向锁闩； 
图25示出了接合状态下图24的枢转剩磁轴向锁闩； 
图26示出了脱离状态下图24的枢转剩磁轴向锁闩； 
图27示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的非一体枢转剩磁轴向锁闩； 
图28示出了脱离状态下图27的非一体枢转剩磁轴向锁闩； 
图29示出了接合状态下图27的非一体枢转剩磁轴向锁闩； 
图30示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的非一体枢转剩磁轴向锁闩； 
图31示出了脱离状态下图30的非一体枢转剩磁轴向锁闩； 
图32示出了接合状态下图30的非一体枢转剩磁轴向锁闩； 
图33示出了根据本发明一个实施例的接合状态下的另一非一体枢转剩磁轴向锁闩； 
图34示出了脱离状态下图33的非一体枢转剩磁轴向锁闩； 
图35示出了接合状态下图33的非一体枢转剩磁轴向锁闩； 
图36示意性地示出了根据本发明一个实施例的剩磁装置处于脱离状态的离合器系统； 
图37示意性地示出了接合状态下图36的离合器系统； 
图38示出了根据本发明一个实施例的具有剩磁锁闩的可变磁阻转矩致动器； 
图39示出了剩磁锁闩接合时图38的转矩致动器； 
图40示出了接合状态下图38的转矩致动器； 
图41示出了剩磁装置脱离时图40的转矩致动器； 
图42示出了根据本发明一个实施例的受门把手力影响的剩磁锁闩处于接合状态下的可变磁阻转矩致动器； 
图43示出了受门把手力影响的剩磁锁闩处于脱离状态下的图42的转矩致动器； 
图44示出了根据本发明一个实施例的剩磁装置处于接合状态下的齿轮传动锁闩系统的前视图； 
图45示出了剩磁装置处于接合状态下的图44的齿轮传动锁闩系统的横截面图； 
图46示出了剩磁装置处于脱离状态下的图44的齿轮传动锁闩系统的横截面图； 
图47示出了剩磁装置处于脱离状态下的图44的齿轮传动锁闩系统的前视图； 
图48示出了根据本发明一个实施例的剩磁装置处于脱离状态下的联动锁闩系统的前视图； 
图49示出了剩磁装置处于接合状态下的图48的联动锁闩系统； 
图50示出了根据本发明一个实施例的剩磁装置处于接合状态下的联动锁闩系统的前视图； 
图51示出了剩磁装置处于脱离状态下的图50的联动锁闩 系统的前视图； 
图52示出了剩磁装置处于复位接合状态下的图50的联动锁闩系统的前视图； 
图53示出了剩磁装置处于接合状态下的图50的联动锁闩系统的横截面图； 
图54示出了剩磁装置处于脱离状态下的图50的联动锁闩系统的横截面图； 
图55示出了具有剩磁装置的一体锁闩系统的前视图； 
图56示出了图55锁闩系统的横截面图； 
图57示出了根据本发明一个实施例的具有剩磁装置的卷绕弹簧装置； 
图58示出了图57卷绕弹簧装置的前视图； 
图59示出了图57卷绕弹簧装置的横截面图； 
图60示出了根据本发明一个实施例的具有剩磁装置的凸轮离合器/制动器装置的横截面图； 
图61是可包括一个或多个图1-83的剩磁装置的实施例的车辆的透视图； 
图62是包括利用图1-83的剩磁装置的一个或多个实施例锁定的门和/或窗的建筑物的示意图； 
图63示出了根据本发明一个实施例的具有剩磁装置的滚珠坡道制动系统的透视图； 
图64示出了将滚珠坡道制动系统的罩壳除去了的图63滚珠坡道制动系统的侧视图； 
图65示出了图63滚珠坡道制动系统的分解图； 
图66a示出了图63滚珠坡道制动系统的坡道底板的前视图； 
图66b示出了图63滚珠坡道制动系统的坡道底板的透视图； 
图67a示出了图63滚珠坡道制动系统的坡道顶板的前视 图； 
图67b示出了图63滚珠坡道制动系统的坡道顶板的透视图； 
图68示出了剩磁装置处于脱离状态下的图63滚珠坡道制动系统的横截面图； 
图69示出了剩磁装置处于接合状态下的图63滚珠坡道制动系统的横截面图； 
图70示出了图63滚珠坡道制动系统的透视横截面图。 
具体实施方式
在详细阐述本发明的任何实施例之前，要理解的是，本发明不局限应用于下列说明中提出或下面附图中示出的部件构造和配置的细节。本发明能采用其它实施例，并以多种方式实践或实施。此外，要理解的是，这里使用的措辞和术语只起说明的目的，不应被认为是限制性的。这里“包含”、“包括”或“具有”及其变型的使用是要涵盖后面列举的项目、其等价物以及附加项目。术语“安装”、“连接”和“联接”是宽泛地使用的，涵盖直接和间接的安装、连接以及联接。此外，“连接”和“联接”不局限于物理或机械的连接或联接，并可包括电连接或联接，不论直接或间接。 
此外，本发明的实施例包括硬件和电子部件或组件，出于讨论的目的，可以示出并描述成似乎大部分部件只是以硬件实现一样。不过，基于该详细说明，本领域的普通技术人员将认识到，在至少一个实施例中，本发明基于电子的方面可以软件实现。同样，应注意的是，若干基于硬件和软件的装置以及若干不同的结构部件可用于实现本发明。此外，正如在随后的段落中描述的那样，附图中示出的具体机械构造是本发明的示范性实施例，其它替换的机械构造也是可行的。 
图1示出了根据本发明一个实施例使用剩磁装置10阻挡装置旋转的剩磁技术的一种应用。剩磁装置10包括转向管柱锁定器12，其可阻挡车辆16中转向盘14或转向轭的旋转。在一些实施例中，转向管柱锁定器12还可用于阻挡自行车或摩托车上把手的旋转。转向管 柱锁定器12包括衔铁18、铁心壳20、线圈22以及控制器24。衔铁18、铁心壳20以及线圈22形成一个电磁组件26。电磁组件26可用在除转向管柱锁定器12以外的其它应用场合中，如图8-83示出和描述的那样。这里描述的电磁组件26的材料、控制以及构造也适用于图8-83示出和描述的实施例。 
转向管柱锁定器12还可包括偏压元件27，其施加载荷或作用力以分开衔铁18和铁心壳20。偏压元件27可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。 
由衔铁18和铁心壳20形成的闭合磁路结构是由这样的材料构成的，其在放在磁场中时获得磁性并在磁场移去后保持磁性。在一些实施例中，衔铁18和铁心壳20是由硬度大致为40Rc的SAE52100合金钢构成的，当以闭合磁路(例如环)构造且暴露于一定水平的磁场时能产生20至25奥斯特的矫顽力Hc和高达13000高斯的剩余磁通密度BR。衔铁18和铁心壳20也可由其它材料制成，比如各种钢合金、SAE1002钢、SAE1018钢、SAE1044钢、SAE1060钢、SAE1075钢、SAE1080、SAE52100钢、各种铬钢、各种工具钢、空气硬化(或A2)工具钢。在一些实施例中，衔铁18和铁心壳20可由金属粉末构成，比如包括铬、钼、镍、石墨和铁的 粉末金属03.42.1233。衔铁和铁心壳的一个或多个部分(例如硬外层和软内部)可具有各种硬度值如20Rc、40Rc和60Rc。大部分软磁材料显示一定量的残磁或剩磁(磁通密度)。矫顽力(H轴)和剩余磁通密度(B轴)决定剩磁装置10是否适用于特定应用场合。在一些实施例中，矫顽力和磁通密度可变化。气隙中产生的磁通量和跨气隙维持的磁通势越大，剩磁装置的剩磁力就越大。矫顽力可从软低碳钢(例如SAE1002)的1.5奥斯特变化到高合金钢(例如硬度为60Rc的SAE52100)的53奥斯特。矫顽力和/或硬度值的其它范围可适用于特定的应用场合。其它材料和相关的剩磁性质将在下面加以描述。 
通常，磁通量(麦克斯韦)和跨指定磁气隙所能维持的磁通势(安培-匝)越大，就越少地依赖于磁气隙的大小。例如，当衔 铁18和铁心壳20通过从线圈22产生的磁场磁化时，衔铁18和铁心壳20接合。衔铁18和铁心壳20材料的矫顽力和磁通密度越大，衔铁18与铁心壳20之间的接合力就越强。大的矫顽力和大的磁通密度还可使就部件之间的间隔或间隙而言的容限增大，同时还提供了针对特定应用场合的有效锁定力或制动力。例如，由具有高矫顽力和高磁通密度的材料构成的部件可以较大的气隙分隔，且仍提供与以较小气隙分隔的由具有低矫顽力和低磁通密度的材料构成的部件相同的剩磁力。 
衔铁18和铁心壳20的材料也可变化，以改变转向管柱锁定器12或任何其它类型的剩磁装置的重量和/或大小。材料的类型是否能减少剩磁锁定器的大小和重量取决于材料的剩磁性质BR和HC。在气隙处由材料提供的能量越高，剩磁装置就会越小。剩磁装置的大小可变化，以符合特定应用场合的重量要求。例如，一些车辆具有限制了转向管柱锁定器12的尺寸和/或重量的重量和/或大小限制。在一些实施例中，衔铁18和铁心壳20由硬度为40Rc的SAE52100制成，且衔铁18和铁心壳20一共可重达约10磅。转向管柱锁定器12中也可使用其它类型的材料和硬度值，以增大或减小转向管柱锁定器12的大小和/或重量。 
如图2和5所示，铁心壳20包括内心20a、外心20b、轭20c(支承内心和外心)以及位于内心20a与外心20b之间的凹陷或开口20d。凹陷20d容纳线圈22。在一些实施例中，线圈22包括21标准直径(gauge)的铜线。其它导线或介质也可包括在线圈22中。所供给的电流和线圈22中的匝数确定施加给衔铁18和铁心壳20材料上的磁场和磁通量以及衔铁18与铁心壳20之间对应的接合力。在一些实施例中，线圈22包括265匝，尽管可以依照锁定器12的特定应用和能实现的电流水平采用更少或更多的匝数。 
线圈22与控制器24联接。在一些实施例中，控制器24不包括微处理器，而是可包括尽量少的部件，如一个或多个传感器、一个或多个开关和/或分立元件模拟电路。在一些实施例中，控制器24 可包括一个或多个集成电路或可编程逻辑控制器。图3和4示出了控制器24的一个实施例。控制器24可包括微控制器28、状态确定口模块29、硬件互锁电路32、电源控制模块34、电源35、总线收发器36以及可连接微控制器28所有部件或子集的内部总线或连接机构37。在一些实施例中，总线收发器36提供与包括在惯常用于连接车辆控制系统的网络比如本地互联网(LIN)或控制器局域网(CAN)中的其它控制系统之间的串行通信。总线收发器36可通过网络提供并接收与其它车辆控制系统之间往来的状态和控制信息。 
总线收发器36还可提供并接收与控制器24的内部总线37之间往来的状态和控制信息。例如，总线收发器36可接收锁定或解开转向管柱锁定器12的控制信号，并可将该控制信号传递给微控制器28。微控制器28可处理该控制信号，并将一个或多个控制信号传递给电源35和/或电源控制模块34。电源35可产生磁化或去磁电流，其会让衔铁18和铁心壳20接合或脱离，以便锁定或解开转向管柱锁定器12。在一些实施例中，控制器24可从外部电源(例如点火系统)接收动力，而不是包括单独的电源35。电源35还可包括化学能系统或储能系统，例如电池。在一个实施例中，电源35可通过由使用者旋转或以其它方式移动发电机的一部分来产生，以生成足够的能量来将磁化或去磁电流供给到线圈22。压电装置也可用作人力启动电源。通过采用人力运动来形成电磁组件26的电源35，可基本上或完全消除纳入比如电池、直流电源或交流电源的易获得电源来作为电源35的需要。在其它实施例中，电源35可包括太阳能电源、静电电源和/或核能电源。 
电源控制模块34可包括H桥集成电路、一个或多个晶体管或一个或多个继电器，以用来调节施加给线圈22的电流水平、方向以及持续时间。在一些实施例中，电磁组件26可包括单个线圈22，而电源控制模块34可包括H桥集成电路、四个晶体管或继电器，以形成给线圈22提供正反极性电流的双极电流驱动电路。在其它实施例中，电磁组件26可包括两个线圈22，而电源控制模块34可包括两个 晶体管，以提供两个单极驱动电路。一个单极驱动电路可给一个线圈22提供第一电流，而另一个单极驱动电路可给另一个线圈22提供与第一电流极性相反的第二电流。 
在一些实施例中，控制器24的状态确定口29可发送并接收信号，以确定电磁组件26的状态(例如，衔铁18与铁心壳20之间是否存在剩磁力，导致部件接合或脱离)。电磁组件26的状态可用于控制锁定器12。例如，偏压元件27可施加使衔铁18与铁心壳20分离或脱离的偏压力，并且电磁组件26的状态可用于确定何时施加偏压力。电磁组件26的状态还可用于确保仅在已预先施加相应的磁化电流时施加去磁电流，以防止电磁组件26受损或遭受不希望的操作。 
在一些实施例中，控制器24通过确定电磁组件26的电感而确定电磁组件26的状态。参见图5，电磁组件26的电感根据衔铁18和铁心壳20之间的磁气隙60而相应地改变。例如，在衔铁18与铁心壳20基本接触时，电磁组件26的电感大致比衔铁18与铁心壳20隔开约1毫米时电磁组件26的电感大3倍。为了确定电磁组件26的电感，控制器24可给线圈22发送电压脉冲，且状态确定口29可测量电流上升。在一些实施例中，控制器24可大致每隔50微秒产生电压脉冲并测量电磁组件26中的电流上升。当衔铁18与铁心壳20基本接触时，电流上升大于衔铁18与铁心壳20分隔时的电流上升(缘于部件之间空气产生的阻力)。分隔距离可分为锁定器12接合时存在的分隔距离(因衔铁18与铁心壳20的表面不完美的光滑)或衔铁18和铁心壳20脱离时存在的分隔距离。阈值分隔距离(例如一毫米或几毫米)可区分这两类分隔距离。控制器24可基于观察的电流上升来计算分隔距离，并可将计算的分隔距离与阈值分隔距离作比较以确定电磁组件26的状态。 
控制器24的状态确定口29还可使用其它机构确定电磁组件26的状态。例如，状态确定口29可与一个或多个传感器连接，比如霍尔效应传感器，这些传感器至少确定电磁组件26中存在的磁通量的特性。位于电磁组件26的磁通路线中的霍尔效应传感器可检测磁通 量值，并可将磁通量值传递给状态确定口29。状态确定口29可使用磁通量值来确定检测的磁通量是否对应于电磁组件26接合或脱离时存在的磁通量。 
控制器24的状态确定口29或微控制器28可存储电磁组件26的当前状态，并可在其施加磁化电流或去磁反向电流时更新状态。在一个实施例中，控制器24可构造成在施加去磁电流之前施加预防性磁化电流。预防性磁化电流可确保在施加去磁电流之前存在剩磁力。预防性磁化电流并不损害电磁组件26，因为在大多数实施例中，衔铁18和铁心壳20的材料已处于最大磁饱和。在其它实施例中，状态确定口29可监控位于衔铁18与铁心壳20之间的机械机构比如应变计，以确定部件之间存在的压力量并确定部件是接合还是脱离。在一个实施例中，通过衔铁18的运动而被移动的机械开关可用于机械地记录锁定器12的状态。所述开关例如可包括微动开关、载荷垫、膜垫、压电装置和/或力检测电阻。 
在一些实施例中，控制器24的硬件互锁电路30可提供安全特征，以帮助避免锁定器12意外锁定或解锁。例如，硬件互锁电路30可过滤由总线收发器36接收或由微控制器28产生的控制信号，以确保无效信号不锁定或解开锁定器12。硬件互锁电路30可防止动力波动或快速控制信号意外锁定和/或解开锁定器12。在检测到无效信号时，硬件互锁电路30可中止锁定器12的操作，直到控制器24重设或修理，如果必要的话。在一些实施例中，当给控制器24供电时，硬件互锁电路30可中止电磁组件26的操作，直到操作检查执行并通过(例如，供给的电压在有效范围内，确定了电磁组件26的适当状态等)。在一个实施例中，硬件互锁电路30可在控制器24的设定阶段中中止，随后可启动并设定用来操作。 
控制器24不局限于上面示出并描述的部件和模块。由上述部件提供的功能性也可采用多种方式组合。在一些实施例中，控制器24可提供防窜改功能，于是未经许可的锁定器12的锁定或解开不能通过改变电磁组件26的存储状态或由控制器24提供的锁定和解开过 程而实现。 
在一些实施例中，如图4所示，微控制器28可包括收发器40、状态工具模块41、处理器42以及存储模块43。微控制器28还可包括更多或更少的部件，上面列举的部件提供的功能性也可采用多种方式组合并分配。微控制器28可通过收发器40接收并发送信号。在一些实施例中，收发器40包括通用的异步接收器/发送器，其容许微控制器28异步地接收并发送控制和/或状态信号。状态工具模块41可包括放大器、转换器(例如模数转换器)或其它工具来处理通过状态确定口29发送并接收的状态确定信号。处理器42可包括微处理器、专用集成电路或其它机构来接收输入信号和处理指令。在一些实施例中，处理器42可发出指令或控制信号，它们由收发器40输出并传递给总线收发器36、电源35、电源控制模块34、状态确定口29和/或硬件互锁电路30。控制信号可用于报告电磁组件26的状态、改变电磁组件26的状态和/或确定电磁组件26的状态。 
存储模块43可包括非易失性存储器，比如ROM、磁盘驱动器和/或RAM中的一个或组合。在一些实施例中，存储模块43包括闪速存储器。存储模块43可包括已由处理器42获得和/或执行的指令和数据。在一些实施例中，存储模块43可包括指明电磁组件26状态的变量、标记、注册或位。在一些实施例中，存储模块43可存储与控制器24部件相关的操作信息。例如，存储模块43可存储电源控制模块34可提供的电压值范围、硬件互锁电路30的当前状态、用于与状态确定口29上接收的数据作比较的阈值数据等。 
在一些实施例中，控制器24可给线圈22提供电压，以产生或消除衔铁18与铁心壳20之间的剩磁力。由控制器24供给的电压范围可为约8伏特至约24伏特。其它特定电压和电压范围也可依照性能和特定应用使用。在一些实施例中，控制器24可将差不多达到10安培的磁化电流供给到线圈22，从而在线圈22的四周产生磁场。由施加给线圈22的磁化电流产生的磁场可在衔铁18与铁心壳20之间产生剩磁力，该力将衔铁18牵引并保持到铁心壳20，即便当控制器停 止供给磁化电流时。 
控制器24还可将去磁电流供给到线圈22。去磁电流可具有与磁化电流极性基本相反的极性和差不多达到2安培的电流。其它去磁电流水平也可使用。去磁电流可在线圈22四周产生与由磁化电流产生的磁场方向相反的磁场。由去磁电流产生的磁场的相反方向平衡或抵消利用磁化电流预先产生的磁场方向，以基本消除衔铁18与铁心壳20之间的剩磁力。正如前面描述的，在一些实施例中，电磁组件可包括单个线圈22，而控制器24可包括给线圈22提供磁化电流和去磁电流的双极驱动电路，比如H桥集成电路或四个晶体管。作为选择，电磁组件26可包括两个线圈22，而控制器24可包括两个驱动电路，每个驱动电路均具有两个晶体管。一个驱动电路可给一个线圈22提供磁化电流，而另一个驱动电路可给另一个线圈22提供去磁电流。 
在去磁过程当中，控制器24可以脉冲的形式施加更迭极性电流(即磁化和去磁电流)，其可在一些实施例中持续减少以产生逐渐减小的磁场。通过减少每个更迭极性脉冲的持续时间，线圈22中的电流水平乃至铁心壳20中的磁通水平可逐渐降低，直到铁心壳20的磁滞达到最小。 
在一些实施例中，控制器24可使用脉宽调制(“PWM”)以给线圈22提供不断增大的去磁电流，直到抵消铁心壳20的剩磁力。在一些实施例中，控制器24可持续给线圈22施加增大的去磁电流，直到一个机构(例如弹簧或其它机械装置)实质地从铁心壳20上释放衔铁18。控制器24可检测衔铁18从铁心壳20的实质释放，并可确定释放点是否已经达到且去磁电流不再需要。释放点可以是衔铁18与铁心壳20之间的剩磁力处于衔铁18和铁心壳20被认为脱离了的阈值或低于该阈值的这样一个点。在一些实施例中，在施加去磁电流之前控制器24可能还没有确立衔铁18和铁心壳20的释放点。控制器24可使用PWM来达到释放点。 
作为选择，在一些实施例中，控制器24事先确立或设有用于电磁组件26的释放点，并可基于供给电压施加经校准的脉宽调制后 的动力信号。释放点可具有约10％的容差。控制器24可采用确立的释放点以及该容差一起来确定名义释放电流。控制器24可施加其占空因数是基于由控制器24供给的供给电压水平的脉宽调制动力信号。 
此外，因为剩磁磁体是不可逆磁体，所以利用手动释放机构47断开闭合磁路或增大衔铁18与铁心壳20之间的气隙能消除或抵消剩磁。在一些实施例中，体力地或手动地从铁心壳20上释放衔铁18的能力可提供一种安全机制，以解开或脱开不能提供去磁电流(例如电力损失)的场合下的锁定器。转向管柱12可包括手动释放机构47，该手动释放机构47包括位于衔铁18上的起重螺旋(如图5所示)，且通过将螺旋旋入或拧入衔铁18中，直到螺旋与铁心壳18接触并分离衔铁18和铁心壳20，转向管柱12可被手动解开。其它的剩磁装置也可包括手动释放机构47，该手动释放机构47包括远程释放机构。例如，凸轮或楔子和可操作杠杆或拉索可用于手动释放行李箱锁闩，即通过操纵杠杆或拉索以将凸轮或楔子加载靠到衔铁上而产生抵消磁载荷所需的分隔。 
参见图1和转向管柱锁定器12，铁心壳20和线圈22可紧紧地装在车辆16上。铁心壳20和线圈22可与转向盘轴48同心地安装。在一些实施例中，铁心壳20和/或线圈22的中心轴线可相对于转向盘的中心轴线偏心地安装。衔铁18旋转地受制于转向盘轴48上，但可在转向盘轴48的轴向上移动。衔铁18可与转向盘轴48同心地安装。衔铁18的中心轴线也可相对于转向盘轴48的中心轴线偏心地安装。在一些实施例中，齿轮、联动件或其它适当部件可用于将衔铁和/或铁心壳与转向盘轴48联接起来。 
当电压由控制器24施加给线圈22时，就出现与线圈22的电阻成比例的电流牵引。线圈22的电流和绕组数决定了施加给铁心壳20和衔铁18材料的磁通量。施加给铁心壳20和衔铁18的材料的磁通量可在铁心壳20与衔铁18之间产生法向(即垂直于铁心壳20和衔铁18的表面)磁力。由线圈22产生的磁通量的量和材料的磁通密度状态(即，材料是否完全饱和)可确定铁心壳20与衔铁18之间 的剩磁力的强度。铁心壳20与衔铁18之间的气隙也可影响铁心壳20与衔铁18之间剩磁力的强度。 
在一些实施例中，材料中的磁通水平增大，以及随之铁心壳20与衔铁18之间的剩磁力增大，直到达到铁心壳20和衔铁18的磁饱和。磁饱和出现在当材料已达到其最大磁势的时候。在一些实施例中，控制器24提供约50毫秒至约100毫秒时间的电流，以使衔铁18和铁心壳20达到磁饱和。一旦达到了磁饱和，进一步施加电流就对材料的吸引力或剩磁力帮助很小或没有帮助。 
图5示出了每个均与转向盘轴48同心定位的衔铁18、铁心壳20以及线圈22的横截面图。在一些实施例中，衔铁18的第一横截面积50、外心20b的第二横截面积51、内心20a的第三横截面积55以及轭20c的第四横截面积57基本相等，以便增大铁心壳20和衔铁18大致同时达到磁饱和的可能性。在一些实施例中，达到高的或最大饱和水平和所有部件同时达到该水平，可提供最佳剩磁力。例如，磁饱和可提供预定的剩磁力，其需预定的去磁电流以消除产生的剩磁力。如果衔铁18和铁心壳20中的一个或两者均没有达到完全的磁饱和，那么使剩磁力反向所需的去磁电流量会更难于确定。 
一旦在衔铁18与铁心壳20之间产生理想的剩磁力，衔铁18和铁心壳20接合且转向盘由转向管柱锁定器12锁定。转向盘14可基本上被防止旋转，因为铁心壳20是不能旋转或移动地安装在车辆16上的。被剩磁化之前事先随转向盘14旋转的衔铁18通过衔铁18与铁心壳20之间产生的剩磁力被保持在铁心壳20上。 
由于磁性材料的磁滞性，一旦锁定器12接合，控制器24就可停止给线圈22供给磁化电流。在一些实施例中，磁性材料的磁滞性限制锁定器12需要的动力量，因为控制器24仅供给动力来改变锁定器12的状态而不是保持锁定器12状态。 
由施加电压给线圈22产生的剩磁力的最佳大小可利用铁心壳20和衔铁18的横截面积并通过衔铁18与铁心壳20之间的磁气隙60(如图5所示)加以确定。磁气隙60越小，电磁组件26就越接 近地达到使用材料最大的剩磁力。在衔铁18和铁心壳20为一个一体部件或部分(例如具有闭合磁路的材料环)时，就会观察到最高的剩磁力而没有任何磁气隙60。 
在一些实施例中，使剩磁载荷达到最佳所需的磁性材料性质是高矫顽力(Hc)和高剩余磁通密度(BR)。剩磁载荷的有效性是通过可在磁气隙中产生的磁通量(麦克斯韦)和可跨磁气隙维持的磁通势(安培-匝)度量的。这两个量面积的二分之一[1/2×(总气隙磁通)×(磁通势)]或气隙磁导率线和磁滞曲线下方的面积(如图6g所示)是存储在磁气隙中的能量。因此，每立方厘米材料磁气隙的最佳或最大可能的能量是评估剩磁应用中所用材料的磁效率的逻辑方式。 
图6a-6h示出了几种材料的磁滞曲线或回线，例如碳含量为0.02％-1.0％且硬度从完全退火至60Rc的钢。曲线分成四个象限。第二象限表示去磁象限。包括在第二象限中的磁滞回线部分称为去磁曲线。剩余磁通密度(BR)存在于闭合回路如环中，总矫顽力(Hc)是克服材料的磁阻以建立闭合回路所需的力。 
相同大小的磁气隙导入图6a-6h中所示的所有图中，这将磁通密度从(BR)减小到(Bd)，由此将材料的磁阻从(Hc)减小到(Hc-Hd)，并在磁气隙中产生等于(Hd×闭合回路长度)的磁通势。因此，面积均等于(Bd×Hd)的阴影矩形将等于每单位体积材料磁气隙能量的两倍。因此，磁材料操作的最佳点是对于指定磁气隙来说面积(Bd×Hd)为最大时。 
图6g示出了硬度为40Rc的SAE52100合金钢材料的磁滞曲线68。所考虑的磁性材料的磁气隙磁导线和磁滞曲线的交叉点确定了气隙处的磁通密度Bd和磁场强度Hd，这对确定所考虑的应用场合的剩磁力是有用的。没有磁气隙60的磁化衔铁18和铁心壳20的剩磁力是由位于y轴上的线70表示的。在一些实施例中，锁定器12接合时的磁气隙60为约0.002英寸到0.005英寸。线73和74表示衔铁与铁心壳之间两个可能气隙的磁导[(磁通/(安培-匝)]。在转向管柱锁定器12的实施例中，线73和74可分别表示0.002英寸和0.005英寸 气隙的磁导。当确定了理想设计的磁极面的横截面积时，可通过线73和74的交叉点确定磁通密度，且材料磁滞曲线可用于计算剩磁力。在一些实施例中，0.002英寸磁气隙是利用非常光滑或精细研磨的表面(即，该表面的光滑度或平整度优于一个光带，表面光洁度优于“类研磨”光洁度)产生的。0.005英寸的磁气隙可利用平整的“类研磨”表面产生。在一些实施例中，磁气隙60可通过精磨“类研磨”表面而从0.005英寸降到0.002英寸，让表面更为光滑且在衔铁18与铁心壳20之间产生紧密的接合。在一些实施例中，锁定器12脱开时衔铁18与铁心壳20之间的气隙或分隔距离大于锁定器12接合时的磁气隙。例如，脱开时的气隙或分隔距离可为约0.05英寸或更大。 
图7示出了磁滞曲线68的去磁象限，并将磁通密度(B)转化为转矩，以及将磁场强度(H)转化为与电磁组件26的物理特性相关的电流。图7示出了硬度为40Rc的SAE52100合金钢经计算的扭转载荷，其中线70、73和74分别示出了零英寸的磁气隙、0.002英寸的磁气隙以及0.005英寸的磁气隙。 
表1列出了几种可用于各种剩磁应用的磁性材料，比如钢。在一些实施例中，针对特定的剩磁应用比如闭锁力、响应时间、磁响应(磁导率)等来选择材料。一些需求会要求闭锁力较紧但不会要求响应时间快。其它应用会要求闭锁力较小但磁响应(磁导率)较高。表1列出了各种钢的性质，并在给定特定磁气隙磁化曲线的情况下为每种材料提供了磁气隙能量。磁气隙磁化曲线具有在第二象限中从原点引出且与材料去磁曲线相交的负斜率。交叉点确定了(Bd)，(Hd)以及每单位体积材料的磁气隙的能量。 
  材料  μmax   BR高斯  线/平方厘米 Hc奥斯特安培-匝/厘米   Bd高斯  线/平方厘米 Hd奥斯特安培-匝/厘米 磁气隙能量(Bd×Hd)/2 ＊(线-安培-匝)/立方厘米
  SAE1002  2280   8365 1.77   2000 1.2 955
  SAE1018  564   7219 6.83   4211 3.97 6652
  SAE1044  622   9838 7.8   6966 4.287 11883
  SAE1060  869   11737 6.34   6337 5.072 12789
  SAE1075  376   8508 11.5   4694 6.1837 11546
  SAE52100Rc20  549   12915 143   11740 12.510 58439
  SAE52100Rc40  443   13479 20.124   12599 14.535 72865
  SAE52100Rc60  117   9342 53.14   8759 11.81 41160
＊1焦耳＝108线-安培-匝/立方厘米 表1：磁性材料的磁导率、磁通密度、矫顽力以及磁气隙能量 
如表1所示，SAE52100Rc40合金钢对于特定的磁气隙大小具有最高的磁气隙能量。高磁气隙能量表明，52100Rc40合金钢在表1列出的材料当中具有最大的剩磁闭锁力或接合力。不过，SAE52100Rc40合金钢的最大磁导率(μmax)为443，小于表1列出的一些其它材料的。磁导率越小，磁化速率越慢。通常，随着材料的合金化或硬度加大，剩磁力增大而磁导率(磁化速率)减小。 
当锁定器12接合时，磁气隙60通常产生连续的剩磁力，即便衔铁18因施加的扭转力而滑移。传统的转向管柱锁定器包括栓，其落入通道中以锁定转向盘并辅助作为防盗装置。远程操作的控制系统经常与栓-通道机械机构组合使用，并因存在各种马达、凸轮以及传感器而相当复杂。传统转向管柱锁定器中用的栓会被强力或由轮胎运动产生的反向载荷剪断。一旦栓剪断，转向盘轴48、锁栓壳或锁栓本身会受损。剪断的栓还会在通道中锁定，并永久地锁住转向管柱直到去除栓。 
磁气隙60能让锁定器12提供连续的力，即便出现一定的滑移，而不会损坏或永久锁定转向管柱的部件。磁气隙60容许的滑移 防止了转向管柱受损。磁气隙60越大，就越容易产生旋转滑移。例如，在约为锁定器12最高可能剩磁力百分之五十的转矩施加在转向盘轴48上时，具有0.005英寸磁气隙的接合的锁定器12(例如，由硬度为40Rc的SAE52100合金钢构成)会开始进行旋转滑移。不过，具有0.002英寸磁气隙的接合的锁定器12(例如，由硬度为40Rc的SAE52100合金钢构成)仅在将等于锁定器12最高可能剩磁力的大致百分之八十的转矩施加在转向盘轴48上之后开始进行旋转滑移。在一些实施例中，引起旋转滑移所需的施加转矩为约20英尺磅至约80英尺磅，依照衔铁18和铁心壳20的大小和材料以及锁定器12接合时磁气隙60的大小而定。 
在一些实施例中，没有使铁心壳20和衔铁18达到磁饱和，并且如果检测到滑移，铁心壳20与衔铁18之间的剩磁力可通过给线圈22供应附加磁化电流而被增大。在一些材料没有完全饱和的实施例中，铁心壳20与衔铁18之间的剩磁力可在检测到滑移时被增大。剩磁力也可增大至预定力，比如约90英尺磅。此外，剩磁力可通过给线圈增加或调制附加水平的电流而增大，直到已经达到饱和为止。 
在一些实施例中，使铁心壳20和衔铁18达到磁饱和，并且如果检测到滑移，附加电流被施加给线圈22以增大铁心壳20与衔铁18之间的电磁力(例如，在硬度为40Rc的SAE52100钢的情况下力加倍)。不过，当附加电流停止时，由于铁心壳20和衔铁18已经磁饱和，附加电磁力并不保持，而先前的剩磁力保持。 
滑移会引起衔铁18与铁心壳20之间的摩擦增大。例如，在相对高的力作用下的滑移会导致铁心壳20和衔铁18的钢表面像大多数没有润滑的钢表面一样开始卡滞。在相对软的材料中，因为表面材料颗粒滚动将出现表面咬住。表面咬住会增大铁心壳20与衔铁18之间的磁气隙60。增大的磁气隙或分隔距离会导致剩磁力损失，且因此导致制动力或锁定力的损失。高合金钢比如SAE52100轴承钢可提供韧且硬的表面，从而可限制衔铁18与铁心壳20之间的卡滞量或表面咬住量。 
在一些实施例中，衔铁18和铁心壳20的材料可经表面处理以给外壳增大硬度。在一些实施例中，称作氮化的热化学扩散工艺用于在衔铁18和/或铁心壳20上产生氮化壳。氮化产生了表面合成物，其由通常仅为几微英寸厚的“白层”或“复合区”和通常约为0.003英寸厚或更薄以容许去磁的外部氮扩散区构成。 
在一些实施例中，氮化过程可在具有马氏体结构的完全退火SAE52100钢上执行。马氏体结构可通过对钢进行热处理然后对之用马氏体淬火或快速淬火加以冷却而实现。通过在钢内产生马氏体结构，可提高钢的硬度。例如，原始硬度为20Rc的SAE52100钢的硬度可在热处理后增大到高达60Rc。 
材料也可这样准备以进行氮化：即，将表面研平至0.005英寸的偏差范围内，并对表面进行喷砂以给氮化物壳提供洁净的基底。如上所述，表面越平整和光滑，磁气隙60就越小，衔铁18与铁心壳20之间的剩磁力也越大。衔铁18和铁心壳20的表面也可通过在开始氮化过程之前喷砂或其它传统清洁过程加以清洁。 
在氮化过程中，氮可在加热钢表面的同时被导入钢的表面。在一些实施例中，表面可加热到约950华氏度至1000华氏度。氮改变了表面的合成物，并产生了更耐磨(即防表面咬住)、耐腐蚀和耐温度的更硬外表面或外壳。尽管衔铁18和铁心壳20的氮化部分具有增大的硬度，但氮化过程中使用的高温会降低钢的整体硬度。在一些实施例中，氮化过程将硬度约为50Rc的SAE52100钢的硬度降至约40Rc。 
氮化过程中产生的“白层”也可帮助减轻去磁之后的任何剩磁粘着。该特征与采用黄铜垫片防止螺线管应用中的衔铁粘着相似。尽管“白层”一般由约90％的铁和约10％的氮和碳构成，但它给高合金钢比如SAE52100提供了更为彻底的释放。扩散区的厚度也有助于去磁部件的释放。在一些实施例中，随着扩散区深度的增大，剩磁粘着增大。 
为了抵消剩磁力，或使衔铁18和铁心壳20的材料去磁， 在事先由放大电流施加的相反方向上给衔铁18和铁心壳20的材料施加磁场或磁通。为了产生相反磁场，控制器24可使事先送经线圈22的电流方向反向。控制器24可反向地施加恒定电流、可变的和/或脉冲的电流，以便抵消剩磁力。在一些实施例中，当使衔铁18和铁心壳20达到完全磁饱和时，剩磁力的强度已知且控制器24可产生去磁电流来消除已知剩磁力。不过，剩磁力可以是未知或变化的，且控制器24可施加可变去磁电流。在一些实施例中，控制器24可使用传感器来确定衔铁18和/或铁心壳20是否去磁，如果不是的话，又确定应供给多少附加去磁电流来确保完全去磁。 
衔铁18和铁心壳20的材料确定潜在的剩磁力，且因此确定消除或抵消剩磁力所需的去磁电流。去磁电流的大小可从包括衔铁18和铁心壳20的材料的磁滞曲线的图中确定，其中，该曲线与磁场强度轴交叉(如图6和7所示)。在一些材料中，去磁之后有少量的剩磁回复。为了抵消该剩磁回复，可使用附加去磁电流来将剩余磁通密度水平驱动到第三象限中(如图6g所示)，或驱动至略负的磁通密度水平，这会导致磁通回复到净零。在一些实施例中，去磁电流可具有施加约60毫秒的约700毫安培至约800毫安培的值。一旦去磁电流达到磁滞曲线图上表示的水平，由去磁电流产生的磁场就消除由磁化电流产生的磁场并基本消除衔铁18与铁心壳20之间的剩磁力。一旦消除剩磁力，衔铁18就不再通过剩磁力与铁心壳20接合。对于转向管柱锁定器12，随着衔铁18与铁心壳20脱离开，衔铁18就被容许再次随转向盘14和转向盘轴48旋转。 
在一些实施例中，偏压元件27帮助衔铁18从铁心壳20上释放。在去磁过程当中，由偏压元件27施加的力会大于衔铁18与铁心壳20之间逐渐减少的剩磁力。偏压元件27可用于确保衔铁18与铁心壳20之间的彻底释放。偏压元件27还可用于控制衔铁18和铁心壳20的分离以确保平静或顺畅的释放。由偏压元件27施加的力可以是恒定力，一旦剩磁力已经充分减少或抵消，且因此会小于由偏压元件27施加的力，该恒定力就释放衔铁18和铁心壳20。作为选择， 偏压元件27可在衔铁18与铁心壳20之间施加可变释放力。由转向管柱锁定器12提供的功能性可用在钥匙或杠杆系统、钥匙链(key fob)系统和/或无钥匙系统中。转向管柱锁定器12的构造可选择地用在门锁和/或锁闩释放系统(即，手套箱锁闩、活顶车篷锁闩、中间控制台锁闩、转向盘或转向管柱锁定器、加油口锁闩、紧固器、滚珠或滚柱轴承等)中。 
图8和9示出了本发明的一个实施例，其包括一个旋转闭锁系统，其采用剩磁来阻止机构在预定开始和停止位置的旋转。在一些实施例中，剩磁装置可使用旋转运动和轴向运动来使转矩阻止能力达到最大。图8和9示出了包括在车辆点火组件80中的剩磁旋转闭锁装置78。在一些实施例中，剩磁旋转闭锁装置78阻止车辆点火组件80的旋转。剩磁旋转闭锁装置78可阻止车辆点火组件80的启动旋转或正转，以防止车辆启动。剩磁旋转闭锁装置78还可用于阻止车辆点火组件80的反转，以提供停车互锁功能，其阻止车辆点火组件80的旋转直到车辆停车为止。剩磁旋转闭锁装置78可与带钥匙的车辆点火组件80(如图8所示)一起使用，其中钥匙可插入并转动以操纵车辆点火组件80。剩磁旋转闭锁装置78还可与车辆点火组件80一起使用，其中使用者转动旋钮或按下按钮，以操纵、旋转或以其它方式致动车辆点火组件80。剩磁旋转闭锁装置78还可与其它构造用来启动和停止、打开或关闭、选定或撤消选定、或锁定或解开部件的旋转传递系统一起使用。 
传统车辆点火组件包括螺线管或其它动力致动器以阻止旋转。通过用剩磁旋转闭锁装置78替换螺线管或动力致动器简化了车辆点火组件80，因为会折断或损坏的活动部件更少。剩磁旋转闭锁装置78还需要更少动力来改变状态，并且不需要动力来维持状态。此外，剩磁旋转闭锁装置78提供了快速的状态改变和安静的操作。 
图8和9所示的车辆点火组件80包括输入装置81(比如钥匙或旋钮)、点火缸83、驱动器84、点火开关86以及剩磁旋转闭锁装置78。输入装置81可插入点火缸83中或以其它方式与之联接。点 火缸83可旋转地与驱动器84联接，而驱动器84可旋转地与点火开关86联接。输入装置81可用于将旋转传递给点火开关86，以便操纵车辆点火以启动车辆。在一些实施例中，输入装置81、点火缸83和/或驱动器84可以是一体单元。 
剩磁旋转闭锁装置78包括衔铁90、铁心壳92以及线圈(未示出)。剩磁旋转闭锁装置78还可包括给线圈供给电压的控制器(未示出)。在一些实施例中，衔铁90、铁心壳92、线圈和/或控制器的构造、性能以及操作与上面针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳20、线圈22以及控制器24相似。剩磁旋转闭锁装置78的衔铁90可与驱动器84同心地安装和/或与之相邻，并可被可旋转地与驱动器84联接，以致驱动器84的旋转转动衔铁90。相反，如果衔铁90受到旋转的阻碍，驱动器84亦不能旋转。 
在一些实施例中，铁心壳92可安装在车辆点火组件80的外壳(未示出)上，这可防止铁心壳92相对于外壳在旋转方向或轴向方向上移动。可随驱动器84旋转的点火缸83可通过铁心壳92，并可被容许基本自由地通过铁心壳92的开口旋转。 
在锁定状态下，如图8所示，车辆点火组件80可阻止因剩磁旋转闭锁装置78的衔铁90与铁心壳92之间的剩磁力引起的旋转。如果操作员在没有正当许可的情况下而试图旋转输入装置81的话，衔铁90与铁心壳92之间的剩磁力就会防止输入装置81乃至点火开关86的旋转运动。 
剩磁旋转闭锁装置78可包括在衔铁90和铁心壳92上的止动构造96。止动构造96可促使衔铁90轴向地移动离开铁心壳92，例如在可出现显著的旋转运动之前。止动构造96可包括在铁心壳92上的至少一个凹槽96a，和在衔铁90上的至少一个对应的凸起96b。也可包括多个凹槽96a和/或多个凸起96b，以在操作员转动输入装置81时给他或她指示一个或多个操作设定情况。例如，铁心壳92可包括关闭凹槽、辅助凹槽以及运行凹槽。铁心壳92可包括凸起96b，而衔铁可包括对应的凹槽96a。促使凸起与凹槽脱离接合所需的凸轮作 用有助于剩磁旋转闭锁装置78的扭转制动作用。换句话说，衔铁90与铁心壳92之间的轴向剩磁力与止动构造96一同增大了迫使输入装置81旋转所需的转矩量。 
在一些实施例中，车辆点火组件80可包括与点火缸83或输入装置81一体的安全断开机构100。安全断开机构100可通过剪断而不是传递特定量的转矩到车辆点火组件80而限制可施加给输入装置81或点火缸83的最大转矩。由于剩磁旋转闭锁装置78抵抗扭转的能力有限，安全断开机构100可防止剩磁旋转闭锁装置78失效。在一些实施例中，安全断开机构100剪断所需的转矩可小于剩磁旋转闭锁装置78可抵抗的最大转矩。此外，为了防止安全断开机构100不必要地断开，安全断开机构100剪断所需的转矩可大于在正常使用中操作员的手产生的转矩。 
车辆点火组件80可包括其它安全或预防机构以制约未经许可的旋转。在一些实施例中，点火缸83或输入装置81包括溢出机构106，如图10所示。当衔铁90和铁心壳92接合且车辆点火组件80处于锁定状态下时，过量转矩可由溢出机构106消散。溢出机构106可包括分隔断口107，其沿着车辆点火组件80的旋转传递路径产生间隙或裂口。分隔断口107可包括带有一个或多个凹槽108a和一个或多个凸起108b的止动构造108。在一些实施例中，凸起108b可包括自由移动的滚珠轴承或圆形部件，其可与凹槽108a止靠或接合。在正常操作中，凸起108b可与凹槽108a接合，以致它们一起移动并旋转。车辆点火组件80处于锁定状态下时施加给输入装置81的转矩会导致凸起108b从凹槽108a脱离。例如，如果凸起108b包括滚珠轴承，施加转矩会促使滚珠轴承脱出凹槽108a。在一些实施例中，当将大约2英尺磅的转矩施加给输入装置81或点火缸83时，止动构造108就会脱离。当车辆点火组件80锁定且止动构造脱离时，凹槽108a会仍然不动而凸起108b会旋转。溢出机构106的止动构造108容许过量转矩由输入装置81或点火缸83消散，而不会损害车辆点火组件80或传递容许未经许可地访问车辆或操纵车辆的力。溢出机构106还可包括 偏压元件109，其可让止动构造108返回到开始或预定位置(例如，凹槽108a与凸起108b接合的位置)。偏压元件109可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。 
在解锁状态下，如图9所示，在接收到正当许可(即，插入被认可的钥匙、车辆变速器换档到停车、由传感器接收的被动识别等)之后剩磁旋转闭锁装置78被去磁。衔铁90与铁心壳92之间的剩磁力消除且衔铁90相对于铁心壳92基本自由地旋转。止动构造96还可在车辆点火组件80从一个位置旋转到另一个位置时提供瞬时的“卡合”之感。由止动构造96带来的感觉可用于给操作员指明车辆点火组件80的各种状态，比如“关闭”、“辅助”或“运行”。车辆点火组件80还可包括一个或多个偏压元件104，比如一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体，它们位于衔铁90与驱动器84之间以偏压凸起96b从而与凹槽96a接合。当剩磁旋转闭锁装置78脱离时，偏压元件104可选择地在衔铁90与铁心壳92之间提供分离力。 
车辆点火组件80包括针对转向管柱锁定器12描述的控制器。该控制器可给铁心壳92中的线圈提供磁化和去磁电流，以锁定和解锁车辆点火组件80。该控制器还可采用针对转向管柱锁定器12描述的一种或多种方法(即，开关、霍尔效应传感器等)来确定剩磁旋转闭锁装置78的状态。 
上述的车辆点火系统80提供了一种锁定状态，其中衔铁90与铁心壳92接合以致两者均不可旋转。在另一个实施例中，使衔铁和铁心壳脱离或分开以便防止旋转运动传递，可阻止车辆点火系统的旋转运动。通过使衔铁和铁心壳分离，输入装置可自由地在锁定状态下旋转，从而防止旋转传递到车辆点火系统或其它部件。通过容许输入装置的自由旋转，可免除安全断开机构100或溢出机构106的需要。 
图11示出了根据本发明一个实施例的另一车辆点火组件110。车辆点火组件110可包括钥匙柄或输入装置112、轴114、铁心 壳116、线圈118以及花键联接器120。输入装置112可作为用于访问、旋转、释放或打开部件如车辆点火系统、门或锁闩的手柄或机构操作。轴114可自输入装置112延伸并穿过铁心壳116的中心开口。在一些实施例中，铁心壳116和线圈118的构造、性能以及操作与上面针对转向管柱锁定器12描述的铁心壳20和线圈22相似。车辆点火组件110还可包括上面针对转向管柱锁定器12描述的控制器(未示出)。 
铁心壳116可位于花键联接器120的中心开口内。在一些实施例中，铁心壳116可安装在花键联接器120上，以致铁心壳116可随花键联接器120旋转地移动。花键联接器120的旋转可被传递以驱动一些部件比如点火触头、转向管柱锁定器、锁闩解锁器等。由车辆点火组件110提供的功能性可用在带钥匙或杠杆系统、钥匙链系统和/或无钥匙系统中。车辆点火组件110的构造可替换地用在门锁和/或锁闩释放系统(即，手套箱锁闩、活顶车篷锁闩、中间控制台锁闩、转向盘或转向管柱锁定器、加油口锁闩、紧固器、滚珠或滚柱轴承等)中。 
图12示出了车辆点火组件110的分解图。车辆点火组件110可包括输入装置112、轴114、铁心壳116、线圈118、衔铁122以及花键联接器120。输入装置112可附接在穿过铁心壳116和衔铁122中心的轴114上。在一些实施例中，衔铁122的构造、性能以及操作都与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18相似。 
轴114的端部可包括轴驱动器124，其被构造成与衔铁118接合。在一些实施例中，衔铁122可包括接纳或接收轴114和驱动器124的中心开口126。衔铁122可位于花键联接器120内，这样当衔铁122旋转时，花键联接器120也旋转。衔铁122和花键联接器120还可构造成容许衔铁122在花键联接器120内轴向移动，以容许轴114和轴驱动器124与衔铁122的中心开口126接合。 
在一些实施例中，中心开口126包括如图12、13和14所示的蝴蝶领结形状。图13示出了轴114，其可具有大体圆柱的形状，位于衔铁122的中心开口126内。轴114和中心开口126的尺寸和形 状容许轴114在中心开口126内自由旋转，而不传递旋转到衔铁122。 
相比之下，图14示出了轴驱动器124，其具有大体矩形的形状，位于衔铁122的中心开口126内。轴驱动器124的形状和大小使相对边缘与中心开口126接合，以致轴驱动器124的旋转传递到衔铁122乃至花键联接器120。 
开口126的蝴蝶领结形状还可通过接合衔铁122来提供一定程度的纠错，即便轴驱动器124和衔铁122没有完全对准。在一些实施例中，车辆点火组件110可在解锁之前执行访问验证。访问控制器(未示出)可在车辆点火组件110解锁之前检验被动或机械输入装置112。蝴蝶领结形状可提供空转功能，以便提供验证时间。如果操作员旋转输入装置112比访问控制器能执行验证更快，操作员就不得不将输入装置112往回转，以在试图再次旋转输入装置112之前让轴驱动器124与衔铁122的中心开口126再接合。在一些实施例中，访问控制器、轴114、轴驱动器124以及衔铁122被构造成通过引入充分空转来将验证时间和击败控制器的可能性达到最小。各种旋转和/或线性的空转装置可与其它实施例一起使用以提供足够的验证时间。 
图15示出了解锁状态下车辆点火组件110的横截面图(沿着图11中所示的基准线15)。在解锁状态下，衔铁122与铁心壳116脱离，并与轴驱动器124接合。通过旋转输入装置112，旋转沿着轴114传递到轴驱动器124并从轴驱动器124传递到衔铁122。衔铁122可定位成使衔铁122的旋转能传递到花键联接器120，从而可驱动点火系统或别的系统。偏压元件128能给衔铁122施加力，在没有更大力(即，剩磁力)的情况下，该力保持衔铁122与轴驱动器124接合。偏压元件128可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。随着衔铁122与铁心壳116的脱离和与轴驱动器124的接合，就形成将施加给输入装置112的旋转传递到花键联接器120的路径。 
图16示出了锁定状态下车辆点火组件110(沿着图11所示的基准线15)的横截面图。为了阻止访问车辆点火组件110，通过 给线圈118提供磁化电流或脉冲而在铁心壳116与衔铁122之间产生剩磁力。生成的剩磁力可克服弹簧128的偏压力并可将衔铁122吸向铁心壳116。当衔铁122被拉向铁心壳116时，中心开口126可与轴驱动器124脱离。此外，轴114可与衔铁122的中心开口126接合而不是与轴驱动器124接合。随着轴驱动器124与衔铁122的中心开口126脱离，旋转没有传递到衔铁122或花键联接器120，且旋转不能用于操纵或启动车辆点火组件110。 
为了解锁车辆点火组件110，可给线圈118提供或脉冲输送去磁电流，以减少或基本消除铁心壳116与衔铁122之间的剩磁力。随着剩磁力的减少，由偏压元件128提供的力可将衔铁122拉回至与轴驱动器124接合。随着轴驱动器124与中心开口126的接合，输入装置112的旋转运动可传递到衔铁122和花键联接器120。 
上述的车辆点火组件110还包括针对转向管柱锁定器12描述的控制器。该控制器可给线圈118提供磁化和去磁电流，以便锁定和解锁车辆点火组件110。该控制器可利用上面针对转向管柱锁定器12描述的一种或多种方法(即，开关、霍尔效应传感器等)确定剩磁力的状态。在一些实施例中，转向管柱阻断装置(如图36A和37A所示)可采用与车辆点火组件110相似的离合器装置产生。 
图17示出了根据本发明另一个实施例的车辆轮胎制动系统的剩磁旋转制动系统140。旋转制动系统140可包括铁心壳142(其包括基本接地到车辆的线圈)、转子衔铁148、与轮毂152成为一体的联接器144以及轮胎或车轮154。应该理解的是，旋转制动系统140的铁心壳142、线圈以及衔铁的构造、性能以及操作可与上面针对转向管柱锁定器12描述的铁心壳20、线圈22以及衔铁18相似。剩磁轮胎制动系统140还可包括针对转向管柱锁定器12描述的控制器。 
轮胎154可附接在轮毂152上，这样转子衔铁148的旋转运动可通过联接器144传递到轮毂152然后传递到轮胎154。传递到联接器144的转子衔铁148的旋转可通过在铁心壳142与转子衔铁148之间施加磁感应力而得到抑制。转子衔铁148可在磁吸引力作用下线 性地朝铁心壳142移动并与之接触以产生摩擦。摩擦将旋转的转子衔铁148的动能转化成热能并停止转子衔铁148的旋转。 
上述旋转制动系统140的磁感应力可通过脉冲输送给包括在铁心壳142中的线圈的磁化电流而产生。调制电流脉冲的启动可与施加给杠杆或踏板的人产生的载荷相关联，使得载荷大小与磁化电流脉冲成一定比例。提供给线圈的磁化电流的速率和强度可变化，以逐渐减小转子衔铁148的旋转速度。逐渐变大的磁化电流可产生随后更大的剩磁载荷，直到铁心壳142和转子衔铁148中的材料完全饱和。 
为了释放制动系统140，磁化电流的极性可被反向(即，去磁电流)并以预定的电流水平施加，从而使铁心壳142和转子衔铁148的材料去磁。在一些实施例中，制动系统140可通过逐渐增大反向极性电流以渐进的方式释放，直到达到完全预定的去磁电流水平。 
上述旋转制动系统140还可用作零动力剩磁停车制动系统。剩磁停车制动系统140可包括针对转向管柱锁定器12描述的控制器以产生制动力。控制器可给铁心体内的线圈提供磁化和去磁电流，以应用和释放旋转制动系统140。例如，剩磁停车制动器可通过将调制磁化电流水平脉冲输送到嵌在铁心体142内的线圈而接合，以产生能够让铁心体和转子衔铁的材料完全饱和的磁场。一旦电流脉冲完成，就会设定高的剩磁力且停车制动器接合，无需进一步与剩磁停车制动器电相互作用，直到达到理想时间来释放它。控制器还可采用上述的一种或多种方法(即，开关、霍尔效应传感器等)确定衔铁与铁心壳之间剩磁力的状态。为了释放上述剩磁停车制动系统，可给铁心壳内的线圈脉冲输送去磁电流，且剩磁力可被减少或基本消除。偏压元件比如一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体都可用于偏压转子衔铁148使其离开铁心体142。 
图63示出了根据本发明一个实施例的剩磁滚珠坡道制动系统1020。如图63所示，滚珠坡道制动系统1020可包括接地带1022、罩壳1024、铁心壳1026、轴1028、坡道顶板1030以及轴承和/或弹簧组件1032。图64示出了将罩壳1024除去了的滚珠坡道制动系统1020。 如图64所示，滚珠坡道制动系统1020还包括衔铁1034和一个或多个滚动元件或滚珠1036。滚珠坡道制动器1020还可包括线圈1038(见图65)。在一些实施例中，衔铁1034、铁心壳1026和/或线圈1038的构造、性能以及操作与上面针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳20以及线圈22相似。滚珠坡道制动系统1020还可包括上面针对转向管柱锁定器12描述的控制器(未示出)。 
在一些实施例中，铁心壳1026可与基本接地的第二元件(例如，接地带1022)直接或间接联接(或铁心壳1026本身可接地)，并且衔铁1034可与被容许相对于第二元件移动(例如，旋转地和/或平移地)的第一元件(例如轴1028)间接联接。正如上面针对转向管柱锁定器12描述的，当给线圈1038供给磁化电流时，可产生使衔铁1034与铁心壳1026接合且因此防止衔铁1034相对于第二元件实际上运动的剩磁力。 
图65示出了滚珠坡道制动系统1020的分解图。如图65所示，衔铁1034的顶面1034a可包括坡道底板1034b，其经由滚珠1036与坡道顶板1030接界并产生根据本发明一个实施例的滚珠坡道构造1039。坡道底板1034b和坡道顶板1030的相对面可分别包括凹槽1034c和1030c，它们提供了滚珠1036行进的底座。如图66a、66b、67a和67b所示，凹槽1034c和/或1030c具有可变的深度(例如坡道)，并可这样构造，即，坡道板1030和1034b中的一个旋转而另一个坡道板保持静止，能使滚珠1036沿着凹槽1030c和/或1034c的坡道向上行进，并试着增大坡道顶板1030与坡道底板1034b之间的距离。例如，坡道底板1034b的凹槽1034c(即，衔铁1034)可包括一个或多个坡道1034d(如图66a和66b所示)，而坡道顶板1030的凹槽1030c可包括坡道1030d(如图67a和67b所示)。在其它实施例中，凹槽1030c和/或凹槽1034c可深度一致。如果坡道顶板1030旋转而坡道底板1034b保持静止，滚珠1036就可沿着凹槽1030c和1034c行进并沿凹槽1034c的坡道1034d向上。当滚珠1036沿凹槽1034c的坡道1034d(且如果凹槽1030c没有对应的下斜坡)向上行进时，滚珠1036的抬 升位置会试图增大坡道底板1034b与坡道顶板1030之间的距离。正如下面针对图69所详细描述的，如果坡道顶板1030保持在距坡道底板1034b基本不变的最大距离处，滚珠1036的抬升位置可给坡道底板1034b施加作用力，以促使坡道底板1034b远离坡道顶板1030并进入衔铁1034和铁心壳1026中。图66a和66b分别示出了滚珠1036位于坡道底板1034b的凹槽1034c内时的坡道底板1034b的俯视图和透视图，而图67a和67b分别示出了坡道顶板1030的对应凹槽1030c的俯视图和透视图。在一些实施例中，滚珠1036由硬化钢构成。 
轴1028可旋转地且轴向地与顶板1030联接。如图68和69所示，卡环1029可与轴1028联接，以基本上防止坡道顶板1030相对于轴1028轴向地移动。如图68和69所示，罩壳1024可利用紧固器如销与衔铁1034连接。如图68和69所示，轴承和/或弹簧组件1032可包括波状弹簧1032a、垫圈1032b以及止推轴承1032c。罩壳1024可包括凸起1024a，其可径向地向内朝轴1028延伸。波状弹簧1032a可作用在凸起1024a上，从而让罩壳1024将衔铁1034拉向坡道顶板1030。换句话说，坡道顶板1030可被捕获在衔铁1034与凸起1024a之间。因此，在一些实施例中，可产生牵引载荷，使得滚珠1036总是与坡道1030d和1034d接触。在一些实施例中，轴承和/或弹簧组件1032可容许坡道顶板1030在罩壳1024内旋转，同时减小或基本消除坡道顶板1030与罩壳1024之间的摩擦。 
如图65所示，铁心壳1026、线圈1038、衔铁1034以及坡道顶板1030可沿轴1028周向地安装。坡道顶板1030旋转地受制于轴1028或与之用花键接合。如上针对图63和64描述的，铁心壳1026可安装在基本不动的接地带上，且轴1028可相对于铁心壳1026旋转。在一些实施例中，罩壳1024由塑料构成。罩壳1024还可防止灰尘和其它污染物进入和/或聚积在滚珠坡道制动系统1020中。 
在一些实施例中，子组件可包括罩壳1024、坡道顶板1030、轴承/弹簧组件1032、衔铁1034以及滚珠1036。子组件可通过紧固器如销保持在一起。如图68和69所示，偏压组件1041(例如衬套1041a 和弹簧1041b)可位于子组件与铁心壳1026之间。在去磁之后，偏压组件1041可将衔铁1034从铁心壳1026上推开以产生气隙。 
图68示出了脱离状态下滚珠坡道制动系统1020的横截面图(沿着图63中所示的基准线A-A)。在脱离状态下，衔铁1034(及坡道底板1034b)和坡道顶板1030可随轴1028旋转。由于波状弹簧1032a把坡道顶板1030偏压在滚珠1036上，滚珠1036在坡道顶板1030与坡道底板1034b之间固定就位，且在一些实施例中在坡道顶板1030和坡道底板1034b旋转的时候滚珠103b基本不在凹槽1030c和1034c内行进。 
图69示出了接合状态下滚珠坡道制动系统1020的横截面图(沿着图63中所示的基准线A-A)。如图69所示，当通过给线圈1038施加磁化电流而产生磁场时，磁通流经铁心壳1026和衔铁1034并产生圆柱形闭合磁路1040(例如环形回路)。磁路1040可使衔铁1034与铁心壳1026接合，并大体可抵抗衔铁1034与铁心壳1026之间的剪切运动。 
在衔铁1034和铁心壳1026处于接合状态的情况下，轴1028和/或坡道顶板1030任何所尝试的旋转可促使滚珠1036沿着凹槽1030c和1034c行进并沿凹槽1030c和/或1034c的坡道1030d和1034d向上。通过驱动滚珠1036沿凹槽1030c和/或1034c的坡道1030d和1034d向上同时坡道底板1034b(即衔铁1034)仍保持静止，就可在衔铁1034与铁心壳1026之间施加夹持载荷，因为滚珠1036试图在波状弹簧1032a朝滚珠1036和衔铁1034偏压坡道顶板1030时增大坡道底板1034b与坡道顶板1030之间的距离。 
除了衔铁1034与铁心壳1026之间产生的剩磁旋转载荷外，由滚珠坡道构造1039提供的夹持载荷可提供制动力(例如，旋转抗力)，并可增大制动系统1020的总制动力。在一些实施例中，由滚珠坡道构造1039提供的夹持载荷可容许衔铁1034和/或铁心壳1026的大小和/或重量减小，而不会产生制动系统1020的减小的制动力。例如，由3度角坡道提供的夹持载荷可提供让滚珠坡道系统的机械效 益增大约19倍的夹持载荷。总制动力可与机械效益和剩磁旋转载荷相关(例如，大于机械效益和剩磁旋转载荷之和)。 
在一些实施例中，凹槽1030c和1034c的坡道1030d和1034d的角度可变化，以便变化产生的夹持载荷，并且，在一些实施例中，坡道1030d和1034d的角度越小，生成的夹持载荷就越大。 
为了释放滚珠坡道制动系统1020，磁化电流的极性可反向(即去磁电流)并施加给线圈1038，以使衔铁1034和铁心壳1026的材料去磁。波状弹簧1032a可提供轴向力或载荷，其可促使坡道底板1034b和坡道顶板1030旋转地彼此对准(即，滚珠1036可沿着坡道1030d和1034d向下移回到中立位置)。 
此外，在一些实施例中，滚珠坡道制动系统1020可包括手动释放机构，其可增大衔铁1034与铁心壳1026之间的气隙，且因此，断开闭合磁路1040。 
上述剩磁滚珠坡道制动系统1020可用在各种系统中。例如，制动系统1020可用在转向管柱锁定系统、转向管柱和/或车座位置调节系统、车胎制动系统(例如停车制动系统)、传动系统、差速器锁定系统、可调车辆悬架系统和/或车门或箱舱锁闩系统(例如，无级调节限位器)中。滚珠坡道制动系统1020还可用作离合器系统，即，在铁心壳1026与衔铁1034之间产生剩磁力时，容许铁心壳1026与衔铁1034一起移动。 
上述剩磁旋转制动和锁定装置可用在不同于上述那些的各种系统和应用场合中。例如，上述剩磁制动装置、剩磁锁定装置以及剩磁旋转闭锁装置可用于操纵后舱或行李箱锁闩和辅助锁闩比如加油口锁闩、手套箱锁闩以及控制台锁闩。剩磁制动、锁定和/或旋转闭锁装置还可用于操纵车门锁闩、车窗锁闩、机罩锁闩、座椅机构(例如倾角和线性的座椅和头枕位置调节器)、车门开度限位器、离合器接合致动器以及转向盘位置调节器。 
由旋转制动系统140提供的功能性还可应用到倾角和线性系统。在一些实施例中，剩磁轴向锁闩可包括与通常不动的元件或面 板(例如车架或车体面板、门框、控制台或车箱、行李箱架、机罩架、窗架、座椅等)附接的铁心壳和与活动元件或面板(例如入口车门、加油口门、手套箱门、控制台或存物箱门、活顶车顶、备胎曲柄、行李箱盖、后舱门、机罩、车窗、头枕等)附接的衔铁。当产生剩磁力时，活动元件上的衔铁可保持到构架上的铁心壳上，以便将活动元件锁定到不动元件上。铁心壳和衔铁的位置可互换，使得铁心壳与活动元件附接，而衔铁与不动元件附接。 
如图18所示，在一些实施例中，剩磁轴向锁闩或止动器160可具有环形或圆柱构造。剩磁轴向锁闩160可包括衔铁161、铁心壳162、线圈163以及控制器164。剩磁轴向锁闩160还可包括穿过衔铁162和铁心壳164的轴165。 
剩磁轴向锁闩还可具有U形构造。图19示出了具有U形构造的剩磁轴向锁闩170，其包括衔铁171、铁心壳172、线圈173以及控制器174。U形剩磁轴向锁闩170的线圈173可卷绕在铁心壳172的基部周围，而不是位于圆柱形轴向锁闩160的圆柱形铁心壳162的轭或凹槽内。 
剩磁轴向锁闩160和170的衔铁161和171、铁心壳162和172、线圈163和173以及控制器164和165的构造、性能以及操作可与针对转向管柱锁定器12详细描述的铁心壳20、线圈22以及衔铁18相似。 
如图20所示，圆柱形衔铁161和圆柱形铁心壳162可容许部件比如轴165穿过衔铁161和铁心壳162。衔铁161和铁心壳162的圆柱形状可产生大体为圆柱形的磁场176，其被构造成让圆柱形衔铁161与圆柱形铁心壳162接合。 
作为选择，如图21所示，剩磁轴向锁闩170的U形构造可产生大体较扁平的矩形磁场178，其被构造成让线性或棒形衔铁171与U形铁心壳172的顶部接合。 
圆柱形构造和U形构造可包括表面积大于相应铁心壳界面面积的衔铁。在一些实施例中，衔铁171可长于或宽于铁心壳172 的宽度和长度。例如，门开口可包括比相应铁心壳要长的长线性衔铁。衔铁171或衔铁161还可具有不同于铁心壳172或铁心壳162的总体形状。例如，圆柱形衔铁161可与用于特定剩磁装置的U形铁心壳172配对。 
在圆柱形构造和U形构造中，控制器164或控制器174可检测活动元件是否大致靠近或接触不动元件。控制器164或控制器174可将磁化电流脉冲输送给线圈163或线圈173，以使衔铁161锁定到铁心壳162或使衔铁171锁定到铁心壳172，以便使活动元件保持到不动元件。在剩磁轴向锁闩160或剩磁轴向锁闩170锁定的情况下，活动元件基本不能相对于不动元件移动。 
为了释放锁闩，可提供远程访问开关或释放机构。一旦该开关或机构被启动，控制器164或控制器174可给线圈163或线圈173提供去磁电流，以便从铁心壳162上解开衔铁161或从铁心壳172上解开衔铁171。当剩磁轴向锁闩160或剩磁轴向锁闩170解开时，活动元件可再次相对于不动元件移动。 
在一些实施例中，衔铁161和171可朝向和远离铁心壳162和172枢转。如图22所示，剩磁轴向锁闩170a可包括衔铁171a，其可在枢转点179a上朝向和远离铁心壳172a枢转。图22示出了与铁心壳172a接合的衔铁171a。 
图23示出了与铁心壳172a脱离且绕着枢转点179a枢转远离铁心壳172a的衔铁171a。在一些实施例中，偏压元件180a促使衔铁171a远离铁心壳172a枢转。偏压元件180a可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。 
图24示出了根据本发明一个实施例的剩磁轴向锁闩170b。剩磁轴向锁闩170b可包括衔铁171b、铁心壳172b、线圈173b、偏压元件180b以及带有锁闩凸起182b的锁闩181b。图25示出了剩磁轴向锁闩170b的侧视图。如图25所示，锁闩181b可包括输入机构183b。输入机构183b可被施加作用力以使锁闩181b绕着锁闩枢转点184b旋转。在一些实施例中，输入机构183b可与盖、门把手或别 的活动元件(未示出)联接。通过移动盖、门把手或活动元件，可给输入机构183b施加手动力。 
为了解开剩磁轴向锁闩170b，可使锁闩181b旋转。在一些实施例中，锁闩181b的旋转路径使锁闩凸起182b下移且通过U形铁心壳172b的中央。不过，当铁心壳172b与衔铁171b接合时，锁闩181b不能旋转，因为锁闩181b的旋转路径受到衔铁171b位置的抑制。在一些实施例中，在衔铁171b与铁心壳172b接合的情况下，锁闩181b不能旋转而使锁闩凸起182b与U形铁心壳172b脱离。 
为了解开剩磁轴向锁闩170b，衔铁171b可与铁心壳172b脱离并绕着枢转点179b枢转，以容许锁闩181b旋转并使锁闩凸起182b摆动而脱离与铁心壳171b的接触。在一些实施例中，偏压元件180b可促使衔铁171b枢转而脱离与铁心壳172b的接触。偏压元件180b可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。 
图26示出了锁闩181b从铁心壳172b上解开的剩磁轴向锁闩170b。在一些实施例中，在锁闩181b从铁心壳172b上解开的情况下，门、盖或其它活动元件可移动，且入口、箱舱或其它不动元件可进入，比如建筑物、手套箱或车辆行李箱。 
图27示出了根据本发明另一个实施例的剩磁轴向锁闩170c。如图27所示，剩磁轴向锁闩170c可包括衔铁171c、铁心壳172c以及线圈173c。在一些实施例中，衔铁171c可在枢转点179c上枢转。剩磁轴向锁闩170c还可包括偏压元件180c、在枢转点184c上旋转的带有锁闩凸起182c的转子锁闩181c以及联动系统或机构185c。在一些实施例中，联动机构185c可包括肘杆，其将衔铁171c和铁心壳172c与转子锁闩181c连接起来。联动机构185c可将转子锁闩181c的运动传递给衔铁171c。联动机构185c可在枢转点186c上枢转。 
图27示出了衔铁171c以剩磁力与铁心壳172c接合的接合状态下的剩磁轴向锁闩170c。在一些实施例中，转子锁闩181c包括可接纳撞销或撞杆188c的释放部187c。撞杆188c可与门、盖、别的 活动元件或不动元件联接。在接合状态下，转子锁闩181c可保持在锁定状态下，这防止了撞杆188c松脱并防止了活动元件移动。 
为了将撞杆188c从释放部187c上释放，转子锁闩181c可旋转。当转子锁闩181c旋转时，锁闩凸起182c可促使联动机构185c旋转或枢转。当联动机构185c旋转或移动时，联动机构185c可促使衔铁171c移动。当衔铁171c与铁心壳172c接合时，衔铁171c不能移动。因此，联动机构185c和转子锁闩181c也不能旋转或枢转。 
如图28所示，衔铁171c可与铁心壳172c脱离，且衔铁171c能绕着枢转点179c枢转。衔铁171c可枢转并容许联动机构185c和转子锁闩181c旋转。撞杆188c可给转子锁闩181c施加张力，这就在容许转子锁闩181c移动的时候，能促使转子锁闩181c旋转到打开位置。转子锁闩181c的打开位置可释放撞杆188c，且与撞杆188c联接的活动元件可移动。 
在一些实施例中，在撞杆188c释放之后，剩磁轴向锁闩170c可复位。通过给线圈173c供给磁化电流，衔铁171c可与铁心壳172c再接合。在一些实施例中，偏压元件180c可促使衔铁171c朝向铁心壳172c枢转。偏压元件180c可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。 
图29示出了复位的剩磁轴向锁闩170c。在剩磁轴向锁闩170c复位的情况下，转子锁闩181c可接纳撞杆188c。当转子锁闩181c接纳撞杆188c时，撞杆188c的力可让转子锁闩181c转回到关闭位置，如图27所示。在一些实施例中，联动机构185c的肘杆可自由地摆动打开，直到转子锁闩181c旋转到图27所示的关闭位置。在一些实施例中，锁闩凸起182c可停止转子锁闩181c在打开位置上的旋转。 
图30示出了根据本发明另一个实施例的剩磁轴向锁闩170d。如图30所示，剩磁轴向锁闩170d可包括衔铁171d、铁心壳172d以及线圈173d。在一些实施例中，衔铁171d可在枢转点179d上旋转。剩磁轴向锁闩170d还可包括偏压元件180d、在枢转点184d上旋转的带锁闩凸起182d的转子锁闩181d以及联动机构185d。在一 些实施例中，联动机构185d包括将衔铁171d和铁心壳172d与转子锁闩181d联接起来的爪。联动机构185d可在枢转点186d上枢转。 
图30示出了衔铁171d以剩磁力与铁心壳172d接合的接合状态下的剩磁轴向锁闩170d。在一些实施例中，转子锁闩181d包括可接纳撞销或撞杆188d的释放部187d。撞杆188d可与门把手、盖之类的活动元件或不动元件联接。在接合状态下，转子锁闩181d可保持在锁定状态下，这防止了撞杆188d松脱，且因此防止了活动元件移动。 
为了将撞杆188d从释放部187d上释放，转子锁闩181d可旋转。当转子锁闩181d旋转时，锁闩凸起182d的试图旋转可促使联动机构185d旋转或枢转。联动机构185d可绕着枢转点186d旋转。当联动机构185d旋转时，联动机构185d会试图促使衔铁171d绕着枢转点179d枢转并远离铁心壳172d。不过，当衔铁171d与铁心壳172d接合时，衔铁171d不能枢转，且因此，联动机构185d和转子锁闩181d也不能旋转。 
如图31所示，衔铁171d可与铁心壳172d脱离并能绕着枢转点179d枢转。衔铁171d可枢转以容许联动机构185d和转子锁闩181d旋转。转子锁闩181d可旋转到打开位置以便释放撞杆188d。 
在一些实施例中，在转子锁闩181d打开且撞杆188d释放之后，剩磁轴向锁闩170d可复位。通过给线圈173d供给磁化电流，衔铁171d可与铁心壳172d接合。在一些实施例中，偏压元件180d可促使联动机构185d旋转到复位位置。联动机构185d的旋转会促使衔铁171d朝向铁心壳172d枢转。偏压元件180d可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。 
图32示出了复位的剩磁轴向锁闩170d。通过让剩磁轴向锁闩170d复位，转子锁闩181d可处于打开位置上，使得转子锁闩181d可接纳撞杆188d。在一些实施例中，接纳撞杆188d的力可促使转子锁闩181d转回到关闭位置。锁闩凸起182d可停止转子锁闩181d在关闭位置上的旋转。 
图33示出了根据本发明一个实施例的另一剩磁轴向锁闩170e。如图33所示，剩磁轴向锁闩170e可包括衔铁171e、铁心壳172e以及线圈173e。剩磁轴向锁闩170e还可包括偏压元件180e、在枢转点184e上旋转的带锁闩凸起182e的转子锁闩181e以及联动机构185e。在一些实施例中，转子锁闩181e包括可接纳撞销或撞杆188e的释放部187e。在接合状态下，转子锁闩181e可保持在锁定状态下，防止撞杆188e释放。 
联动机构185e可将铁心壳172e与转子锁闩181e连接起来。联动机构185e可包括接纳销192e的销槽191e。销192e可与衔铁171e联接。销槽191e还可包括销偏压元件193e，其促使销槽191e保持与销192e接触。销偏压元件193e可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。 
在一些实施例中，衔铁171e安装成基本固定不动，线圈173e卷绕在衔铁171e的四周。铁心壳172e可绕着枢转点189e朝向和远离衔铁171e枢转。在一些实施例中，当铁心壳172e枢转时，联动机构185e可绕着销192e滑动或移动。联动机构185e可滑动或移动且接合或抓住锁闩凸起182e。 
图33示出了铁心壳172e以剩磁力与衔铁171e接合的接合状态下的剩磁轴向锁闩170e。为了从释放部187e上释放撞杆188e，转子锁闩181e可旋转。当转子锁闩181e旋转时，锁闩凸起182e促使联动机构185e旋转。不过，当铁心壳172e与衔铁171e接合时，联动机构185e不能滑动和/或旋转，且因此，转子锁闩181e也不能旋转。 
如图34所示，在铁心壳172e与衔铁171e脱离的情况下，铁心壳172e可在枢转点189e上枢转，以便容许联动机构185e绕着销192e移动或滑动，并使联动机构185e与转子锁闩181e脱离。转子锁闩181e可随后旋转到打开位置以便释放撞杆188e。 
在一些实施例中，在转子锁闩181e打开且撞杆188e释放之后，剩磁轴向锁闩170e可复位。通过给线圈173e供给磁化电流，铁心壳172e可与衔铁171e再接合。偏压元件180e可促使铁心壳172e 绕着枢转点189e朝向衔铁171e枢转。偏压元件180e可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。 
在一些实施例中，偏压元件190e可促使联动机构185e滑回或移回到如图35所示的复位位置。偏压元件190e可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。图35示出了复位位置的剩磁轴向锁闩170e。通过让剩磁轴向锁闩170e复位，转子锁闩181e可再次接纳撞杆188e且可转回到关闭位置。锁闩凸起182e可在靠住联动机构185e的关闭位置停止转子锁闩181e的旋转。 
如图24-35描述和示出的那样，剩磁轴向锁闩可通过联动机构或系统来间接提供闭锁力。在一些实施例中，剩磁轴向锁闩可使用剩磁力来接合作为闭锁机构如转子锁闩的非一体部件的衔铁和铁心壳。剩磁轴向锁闩还可通过让剩磁部件与闭锁机构成为一体来直接提供闭锁力。在一些实施例中，一体的剩磁轴向锁闩可包括与不动元件联接的铁心壳和与活动元件联接的衔铁。剩磁锁定机构比如转子锁闩还可与铁心壳或衔铁成为一体，以提供一体的剩磁轴向锁闩。 
剩磁轴向锁闩可包括轴向地移离铁心壳、枢转远离铁心壳和/或线性地滑过铁心壳的衔铁。 
上述的剩磁装置还可提供无级调节车门开度限位系统，其中车门可在打开或关闭的同时锁定和保持在无限位置。铁心壳和衔铁可在车门打开或关闭的同时仍保持大体闭合的关系。在一些实施例中，控制器可监控车门的运动。当车门以预定时间量保持不动或没有作用力施加给车门时，控制器可产生磁化脉冲以便在衔铁与铁心壳之间产生剩磁力，将门锁定在其当前位置上。控制器还可检测施加给车门的力或转矩。在检测到力或转矩(这表示使用者想打开、关闭或改变车门的位置)的时候，控制器可产生去磁电流以减少或基本消除剩磁力并解锁车门位置。 
无级调节车门开度限位系统的功能也可应用到沿着座椅滑轨运动的车座椅上。铁心壳可与座椅滑轨联接，且衔铁可与沿着座椅滑轨移动的车座椅联接。在衔铁与铁心壳之间存在剩磁力时，车座 椅可锁定在沿着座椅滑轨的某个位置上。在一些实施例中，控制器可检测使用者抬升杠杆或按下按钮的情况，并可产生去磁电流以减少或基本消除剩磁力。去磁电流可解锁车座椅，以允许使用者沿着座椅滑轨移动车座椅。在座椅解锁的情况下，使用者可选定车座椅的位置。使用者还可释放杠杆、按下按钮或在理想的位置上保持车座椅预定的时间量，导致控制器传输磁化电流。磁化电流可在衔铁与铁心壳之间产生剩磁力，以将车座椅锁定在其当前位置上。除了线性座椅位置调节系统外，座椅位置调节系统还可用于提供倾角无级调节座椅定位。此外，利用座椅位置调节系统提供以调节座椅线性和倾角位置的功能还可用于头枕的调节。 
在本发明的另一个实施例中，与车辆联接的转向盘的倾角(“倾斜”)位置和/或伸缩位置可利用倾角无级调节系统进行调节。通过将铁心壳与仪表板或别的不动部件联接和将衔铁与转向管柱组件或转向盘轴联接，或者反之，转向盘的倾角和/或伸缩位置可调节且随后锁定在无限量的位置上，以便给使用者提供更为用户化的位置。 
根据本发明几个实施例的剩磁制动系统可用于相对于不动部件拉活动部件和/或保持活动部件不动。剩磁离合器系统还可根据本发明的几个实施例进行设计。离合装置可被认为是制动器的特定类型。制动装置可包括接地部件和活动部件。当制动装置启动时，接地部件与活动部件相互作用且使活动部件接地。同样，离合装置可包括活动部件和不动部件。不动部件在它不像活动部件一样自然或独立移动的意义上来说是不动的。与制动装置相比，离合装置的不动部件不接地。当离合器启动时，活动部件与不动部件相互作用且使得不动部件像活动部件一样移动。 
图36示出了根据本发明一些实施例的剩磁离合器系统194。离合器系统194可包括第一元件195、铁心壳196、第二元件197以及衔铁198。在一些实施例中，衔铁198、铁心壳196和/或线圈(未示出)的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳20以及线圈22相似。离合器系统194还可包括针对转向 管柱锁定器12描述的控制器(未示出)。 
铁心壳196可与第一元件195联接，这样第一元件195就与铁心壳196一起移动。衔铁198可与第二元件197联接，这样第二元件197就与衔铁198一起移动。第二元件197还可邻近第一元件195或相对极为靠近第一元件195。在一些实施例中，第二元件197可沿着基准线199线性地移动。第二元件197可线性地、旋转地、倾斜地、轴向地移动和/或是这些运动的任何组合。 
如图36所示，在铁心壳196与衔铁198之间无剩磁力的情况下，第二元件197自由地移动，而第一元件195不动。第一元件195可独立于第二元件197移动而不是大体上不动。如图37所示，当通过给线圈(未示出)供给磁化电流而在铁心壳196与衔铁198之间产生剩磁力时，衔铁198可被吸向铁心壳196且第一元件195可与第二元件197接触，于是第一元件195与第二元件197一起移动。图36A和37A示出了根据图36和37示出并描述的一般原理操纵的空转转向管柱锁定器的一个实施例。在一个实施例中，衔铁198a可与转向管柱轴197a联接，而铁心壳196a可与转向管柱195a和/或车辆联接。在另一个实施例中，衔铁198a可与转向管柱195a和/或车辆联接，而铁心壳196a可与转向管柱轴197a联接。当衔铁198a与铁心壳196a之间存在剩磁力时，转向管柱轴197a与转向盘一起旋转(即，转向管柱解锁)。当衔铁198a与铁心壳196a之间不存在剩磁力时，转向管柱轴197a和转向盘相对于转向管柱195a和/或车辆空转(即，转向管柱锁定)。空转转向管柱锁定器还可包括在衔铁198a与铁心壳196a之间的销或其它类型的对准部件，以便让转向盘与转向管柱正确地对准。 
在一些实施例中，第二元件197可与马达联接，而第一元件195可包括动力输出附件。通过在铁心壳196与衔铁198之间产生剩磁力，动力输出附件可与马达联接，于是动力输出附件就与马达的输出轴一起旋转。在一些实施例中，第一元件195可包括与空调系统联接的动力输出附件。当动力输出附件通过离合器系统194与马达的输出轴联接时，空调系统(例如压缩机和/或冷凝器)可运行。当剩磁 力不存在时，动力输出附件不再与马达的输出轴联接，且空调系统不再运行。 
在其它实施例中，离合器系统194可包括一个或多个门或箱舱锁闩的部件。第一元件195可包括门把手，第二元件197可包括门闩。当铁心壳196与衔铁198之间不存在剩磁力时，门把手和门闩并不联接。施加给门把手的运动不传递给门闩，门也就不能打开。在一些实施例中，门把手和门闩可在门锁定时分开。当衔铁198与铁心壳196之间存在剩磁力时，门把手可与门闩联接。门把手的运动随后可传递给门闩。 
离合器系统194可包括一个或多个转向管柱锁定系统或装置的部件。第一元件195可包括转向盘，第二元件197可包括转向轴。当铁心壳196与衔铁198之间不存在剩磁力时，转向盘和转向轴不联接。在其它实施例中，转向管柱轴可利用剩磁力锁定到转向管柱壳体，且可弹簧式释放以在正确的方位与转向盘咬合。施加给转向盘的运动不传递给转向轴。在一些实施例中，转向盘和转向轴可在转向管柱锁定时分开。当衔铁198与铁心壳196之间存在剩磁力时，转向盘可与转向轴联接。转向盘的运动可随后传递给转向轴。 
第一元件195和第二元件197的作用可转换。没有了剩磁力，第一元件195可在第二元件197不动的同时移动。 
剩磁致动器或尤其是具有剩磁锁闩的可变磁阻转矩致动器可根据本发明的几个实施例进行设计。转矩致动器可使用剩磁力来使第一元件相对于第二物体移动。在一些实施例中，转矩致动器可具有螺线管式的形状，第一元件(即活动物体)可具有在螺线管形的致动器内移动的螺线管式芯。具有剩磁锁闩的可变磁阻转矩致动器可用于包括门闩、后舱或行李箱锁闩以及机罩锁闩的车辆无钥匙和被动入口系统的动力锁闩释放。具有剩磁锁闩的转矩致动器可用在减震器和其它悬架调节部件中。具有剩磁锁闩的转矩致动器可用在插扣门闩中。插扣门闩可包括偏压元件如弹簧，其在开门时压缩。具有剩磁锁闩的转矩致动器可释放弹簧以关门。具有剩磁锁闩的转矩致动器可用在转 向管柱锁定系统和装置中。在一些实施例中，转向管柱锁定系统可包括凸轮或锁栓，其可通过具有剩磁锁闩的转矩致动器而被移入转向轴中，于是转向盘就不能旋转。具有剩磁锁闩的转矩致动器可包括在导航操纵装置中，并且其大部分载荷或力可从主载荷支承装置如卷簧离合器、爪形离合器以及多板摩擦离合器或滚珠坡道离合器中产生。具有剩磁锁闩的转矩致动器的部件可位于载荷与主载荷支承装置之间，以传递主载荷支承装置的载荷。 
图38示出了具有剩磁锁闩200的可变磁阻转矩致动器。在一些实施例中，具有剩磁锁闩200的转矩致动器可用在门闩系统和/或锁闩释放系统中。具有剩磁锁闩的转矩致动器可包括衔铁202、铁心壳204、线圈206、两个铁心止挡208、偏压元件210(例如，一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体)以及控制器212。在一些实施例中，衔铁202、铁心壳204、线圈206和/或控制器212的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳20、线圈22以及控制器24相似。在一些实施例中，线圈206和铁心壳204可为U形，如上面针对示出剩磁轴向锁闩的实施例的图18-21示出和描述的那样。 
如图38所示，当剩磁力不存在时，衔铁202不与铁心壳204接合，且衔铁202不接触铁心止挡208。偏压元件210可提供防止衔铁202与铁心壳204在剩磁力不存在时接合的偏压力。具有剩磁锁闩200的转矩致动器可基本上集成两个磁路：转矩致动器回路和剩磁闭锁回路。在一些实施例中，这两个磁路可使用线圈206来将衔铁202从图38所示的打开位置驱动到图40所示的闭合剩磁闭锁位置。所述磁路可在转矩致动器的操作中使用不同的磁气隙。例如，转矩致动器磁路可使用磁气隙208a，而剩磁闭锁回路可使用磁气隙208b。磁气隙208b可在衔铁202处于关闭位置时形成，如图40所示。在一些实施例中，在衔铁202的整个旋转行程中磁气隙208a保持恒定，而磁气隙208b从衔铁202在打开位置时的最大尺寸变化到当衔铁202与铁心止挡208接触时衔铁202处于关闭位置时的最小尺寸。磁气隙208a可约 为0.002英寸，而磁气隙208b可约为0.005英寸。 
气隙208a和208b的大小可在转矩致动器的操作中引导磁通。例如，在转矩致动器的旋转致动操作过程中，气隙208a是最小且阻力最小的气隙。因此，大部分的回路磁通量流经磁气隙208a。同样，当衔铁202闭锁时，如图40所示，气隙208b是最小的气隙。因此，大部分的回路磁通量将流经气隙208b。转矩致动器的衔铁202在它移动时改变气隙208b的磁阻或磁导，且机械力或转矩通过磁阻的改变而产生。当衔铁202接近铁心止挡208时，随着磁通路线从气隙208a变到气隙208b，衔铁202可继续加速，且随着气隙208b变小，牵引载荷增大了距离的平方反比。 
如图39所示，当磁化电流通过控制器212施加给线圈206时，线圈206产生了方向和路径由箭头表示的磁场230。应该理解，磁场的方向与施加给线圈206的磁化电流方向有关。磁场230还可产生为在图39所示的反方向上流动。在一些实施例中，磁场230遵循最小阻力的路径(即气隙最小的路径)。磁场230可以比在空气中行进阻力要小的阻力行经铁心壳204和衔铁202的材料。换句话说，随着衔铁202与铁心壳204之间的磁气隙从衔铁202正在旋转或开始旋转时的大且固定的磁气隙(如图39所示)变到衔铁202不再旋转时衔铁202与铁心壳204之间的小磁气隙和基本闭合的磁路(如图40所示)，磁场230可在两个基本集成的磁回路之间转换。 
当磁场230开始将衔铁202拉近铁心壳204的铁心止挡208时，衔铁202开始绕着枢转点旋转且减小衔铁202与铁心止挡208之间的气隙。由于磁场230的切向分量和气隙208a的磁阻变化，衔铁202旋转。衔铁202的运动、速度以及转矩可与提供给线圈206的磁化电流大小、使用材料的磁导以及在与铁心止挡接触之前气隙208b减小的速度有关。当衔铁202通过铁心止挡208保持不动时，衔铁202中的剩磁力以转矩的形式增大，直到衔铁202和铁心壳204的材料磁饱和。 
衔铁202的旋转可受限于铁心止挡208。当衔铁202保持 靠在铁心止挡208上时，回路形成了传导地设定不可逆剩磁磁场的闭合磁路，且衔铁202闭锁，如图40所示。在衔铁202闭锁之后，控制器212可停止给线圈206施加磁化电流。衔铁202仍通过剩磁力在铁心止挡208处闭锁到铁心壳204。磁场230可流经闭锁点(即，衔铁202碰到铁心止挡208时)，因为闭锁点代表了最小气隙且因此提供了最小阻力。 
为了解开转矩致动器和剩磁锁闩200，剩磁力可通过逆转由控制器212供给到线圈206的磁化电流而抵消。去磁电流使磁场230的方向反向并抵消铁心壳204和衔铁202材料的剩余磁通密度。图41示出了供给到线圈206的去磁电流和生成的磁场240。当剩余磁通水平抵消时，衔铁202再次自由转回到打开位置且与铁心壳204脱离。偏压元件210偏压衔铁202到图38所示的脱离位置。 
在一些实施例中，剩磁闭锁转矩致动器可用于车辆或建筑的入口。门把手可与铁心壳204联接，于是施加给门把手的作用力就可传递给铁心壳204。当衔铁202与铁心壳204接合或闭锁时，传递给铁心壳204的作用力可进一步传递给衔铁202。 
图42示出了具有剩磁锁闩300的转矩致动器，如箭头302所示的门把手力施于其上。图42示出了衔铁202与铁心壳204接合的闭锁或门解锁状态下的转矩致动器的剩磁锁闩300。在衔铁202闭锁到铁心壳204的情况下，门把手力302可使铁心壳204和衔铁202绕着公共枢转点303旋转。衔铁202绕着枢转点303的旋转会导致衔铁202与门闩棘爪304接合，以便解锁或打开门。 
相比之下，图43示出了剩磁锁闩300在解开或门锁定状态下的转矩致动器，其中衔铁202与铁心壳204脱离。门把手力302仅传递到在枢转点303上旋转的铁心壳204。不过，门把手力302并不传递给衔铁202。在衔铁202不旋转的情况下，门闩棘爪304不能被接合以解锁或打开门。 
具有剩磁锁闩300的转矩致动器可用在被动入口访问系统中。当拉动门把手时，就启动认可。如果认可进入，衔铁202就可在 铁心止挡208处闭锁到铁心壳204，并且衔铁202可接触门闩棘爪304以便解锁或打开门。 
具有剩磁锁闩的转矩致动器可包括在根据本发明几个实施例的锁闩装置和系统中。图44示出了齿轮传动锁闩系统400的前视图。齿轮传动系统400可包括离合器或棘爪402和转子锁闩404。棘爪402可绕着枢转点406旋转，且锁闩404可绕着枢转点408旋转。在一些实施例中，棘爪402和锁闩404可包括一个或多个齿轮齿412，其可互锁以将旋转从一个齿轮传递给另一个齿轮。锁闩404还可包括开口416，其容许销或撞杆418移动或从锁闩404释放。在一些实施例中，销或撞杆418可与门(未示出)或别的打开或解开机构比如行李箱盖或机罩联接。门把手的运动会试图沿着虚线路径419移动销或撞杆418，并从而旋转锁闩404。在一些实施例中，通过释放销或撞杆418，可解锁门或别的锁定或闭锁的装置比如后舱或机罩，于是门、后舱或机罩就可打开。 
当齿轮传动系统400处于锁定位置时，如图44所示，因为释放部416的位置，销或撞杆418就不能沿着虚线路径419移动。为了释放销或撞杆418，锁闩404可绕着枢转点408旋转，直到释放部416与虚线路径419对准。如图47所示，当释放部416与虚线路径419对准时，销或撞杆418自由移动脱离与锁闩404接合。 
在一些实施例中，剩磁旋转闭锁装置420类似于上面针对车辆点火组件80描述的，它可调节棘爪402和锁闩404的旋转。图45示出了包括旋转闭锁装置420的齿轮传动系统400的横截面图(沿着图44所示的基准线45)。旋转闭锁装置420可包括铁心壳421、线圈422以及衔铁424。在一些实施例中，衔铁424、铁心壳421以及线圈422的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳20以及线圈22相似。旋转闭锁装置420还可包括针对转向管柱锁定器12描述的控制器。旋转闭锁装置420亦可包括杠杆或致动器425。杠杆425可提供手动释放机构47。在其它实施例中，手动释放机构47可包括起重螺旋(如图5示出和描述的)。在别的实施例 中，手动释放机构47可包括凸轮或楔子。凸轮或楔子可与拉索释放构造一起使用。 
图45示出了锁定状态下的旋转闭锁装置420。通过给线圈422施加磁化电流以产生使衔铁424锁定到铁心壳421的磁场，旋转闭锁装置420被锁定。一旦产生磁力且衔铁424吸向铁心壳421，施加给线圈422的磁化电流就不再需要。 
在一些实施例中，铁心壳421可与一般不动的物体比如车架或门框附接。当旋转闭锁装置420处于锁定状态下时，衔铁424锁定或与铁心壳421接合，且因此不能相对于铁心壳421移动(即旋转)。在一些实施例中，衔铁424和棘爪402可包括一个或多个棘轮齿426，其可传递在一个方向上棘爪402与衔铁424之间的旋转。当衔铁424锁定到铁心壳421上且被限制相对于铁心壳421的旋转时，棘爪402也因为棘轮齿426的缘故而被限制了在一个方向上的旋转。同样，当棘爪402不能移动时，锁闩404也不能移动。因此，在旋转闭锁装置420处于锁定位置时，销或撞杆418沿着虚线路径419的试图运动就失败，因为锁闩404和棘爪402的旋转不能传递给衔铁424，衔铁424被锁定或与铁心壳421接合。 
在一些实施例中，衔铁424和铁心壳421还可包括止动构造430，其具有一个或多个凹槽430a和一个或多个相应的凸起430b。止动构造430可提供附加的锁定力。即便衔铁424相对于铁心壳421旋转地滑移，还是需要附加的轴向力来克服止动构造430并移动凸起430b脱离与凹槽430a接合。 
为了解锁齿轮传动系统400，通过给线圈422施加去磁电流而使将衔铁424保持在铁心壳421上的剩磁力反向或取消。图46示出了包括解锁状态下旋转闭锁装置420的齿轮传动系统400(沿着图47所示的基准线46)的横截面图。在解锁状态下，衔铁424不再锁定或与铁心壳421接合且可相对于铁心壳421旋转。在衔铁424自由旋转的情况下，棘爪402和锁闩404也可旋转。销或撞杆418的试图运动导致锁闩404旋转且使锁闩404的释放部416与销或撞杆418 的虚线路径419对准。销或撞杆418可随后与锁闩404脱离。在一些实施例中，在锁闩404旋转以到达打开或解锁位置之后，剩余磁场可再生或复位以使衔铁424与铁心壳421再接合。图47示出了释放部416定位成释放销或撞杆418的齿轮传动系统400的前视图。在一些实施例中，通过释放销418而开门。 
在一些实施例中，在衔铁424和铁心壳421接合之后，旋转闭锁装置420复位。当锁闩404位于打开位置时，锁闩404可重新接纳销或撞杆418。在一些实施例中，接纳销或撞杆418的力可经由棘轮咬合而使锁闩404和棘爪402相对于衔铁424旋转到关闭或闭锁位置。棘轮齿426防止锁闩404和棘爪402在衔铁424与铁心壳421接合时转回到打开位置。一般，在衔铁424与铁心壳421接合之时，棘轮齿426可容许锁闩404和棘爪402从打开位置旋转到关闭位置，并且可防止锁闩404和棘爪402从关闭位置旋转到打开位置。 
在一些实施例中，棘爪402可与偏压元件434联接。偏压元件434可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。在销或撞杆418从锁闩404上释放之后，偏压元件434可让锁闩404返回到预定位置(例如锁定位置)。偏压元件434的力可导致棘爪402旋转并将锁闩404回置在锁定位置。在一些实施例中，还可使用另一个偏压元件434a来保持棘爪402与衔铁424接触，于是旋转运动就不会在部件之间丧失。 
图44-47所示的系统400可提供非一体的锁闩系统。正如上面针对剩磁轴向锁闩描述的，锁闩系统亦可通过让闩锁机构与铁心壳和衔铁中的至少一个成为一体而直接提供闩锁力。另一方面，非一体锁闩系统可包括联动机构或系统，其将衔铁与铁心壳之间的闩锁或保持剩磁力传递到独立的闩锁机构如转子锁闩。 
图48示出了包括与联动杆450互连的棘爪402和锁闩404的联动系统440形式的剩磁旋转禁阻器。联动杆450可利用一个或多个紧固器452与棘爪402和锁闩404连接。紧固器452可包括螺钉、螺栓、铆钉等。在一个实施例中，棘爪402可与剩磁装置的衔铁成为 一体。棘爪402可通过来自撞杆418的力旋转或驱动，该力旋转锁闩404和联动杆450。剩磁旋转禁阻器在图48中以去磁或脱离状态示出。当门、盖或活动元件关闭时，撞杆418可驱动锁闩404、联动杆450以及棘爪402。当撞杆418开始旋转锁闩404时，开关或传感器可指示锁闩404的运动，并给控制器发出信号，以给与衔铁402共享同一枢转点的铁心壳中的线圈施加磁化电流。当联动杆450已驱动棘爪402到图49所示的位置时，衔铁的止动件可掉入铁心壳上的凹槽中，提供给线圈的动力会中止或传感器会确定事件完成且切断线圈动力。图49示出了接合状态下的与铁心壳磁性附接的棘爪402的衔铁。联动杆450的负载线457一般通过枢转点406，这大大地增加了剩磁旋转禁阻装置的机械效益。棘爪402的衔铁上的止动件、联动杆450以及锁闩404都可由门密封载荷和回位弹簧加载。当铁心壳和衔铁去磁时，撞杆418可释放。应该理解，联动杆450也可在近偏心(near-over-center)状态下与棘爪402和锁闩404连接，以便增大锁闩404的脱离力和接合力。 
图50示出了根据本发明另一个实施例的锁闩系统460的前视图。在一些实施例中，锁闩系统460可用于锁定或闭锁箱舱比如车辆的行李箱。锁闩系统460可包括安装板462。安装板462可利用一个或多个紧固器463附接或安装在箱舱架或车架上。紧固器463可包括螺钉、螺栓、铆钉等。安装板462还可包括用于接纳销或撞杆465的开口464。在一些实施例中，通过从开口464中释放销或撞杆465，可解锁或打开箱舱。 
锁闩系统460可包括衔铁466和转子锁闩467。衔铁466可绕着枢转点468旋转，而转子锁闩467可绕着枢转点470旋转。在一些实施例中，衔铁466可通过棘爪或棘轮离合器472与转子锁闩467联接。棘爪472可通过紧固器473(其可包括螺栓、螺钉、铆钉等)与衔铁466联接。在一些实施例中，棘爪472还可通过紧固器(未示出)与转子锁闩467联接。棘爪472亦可采用棘轮构造474与转子锁闩467相互作用。如图50所示，棘爪472可包括凸起474a并可通过 与转子锁闩467的相应凹槽474b接合而旋转转子锁闩466。当凸起474a与凹槽474b接合时，转子锁闩467的旋转可传递给棘爪472。 
转子锁闩467还可包括开口475，其容许销或撞杆465移动或从安装板462的开口464中松脱。在一些实施例中，安装板462可与开启或解锁机构比如行李箱盖联接。当行李箱盖打开或拉离行李箱架时，安装板462可与行李箱盖一起移动，且销或撞杆465可从安装板462的开口464中松脱。 
当锁闩系统460处于锁定或闭锁位置时，如图50所示，由于转子锁闩467的开口475的位置，销或撞杆465不能从安装板462的开口464中松脱。为了释放销或撞杆465，转子锁闩467可绕着枢转点470旋转，直到开口475与安装板462的开口464对准。当门关闭且剩磁力释放时，转子锁闩467可将旋转从棘爪472传递到衔铁466。如图51所示，当转子锁闩467的开口475与安装板462的开口464对准时，销或撞杆465从安装板462中松脱。正如在图48-49所示的联动系统440中一样，锁闩系统460的旋转禁阻器可以是锁闩驱动载荷(即密封载荷、回位弹簧载荷等)的接地和反应点。当门、盖或其它活动元件锁定时，载荷一般可靠近衔铁466的中心通过棘爪472。此外，装置由锁闩密封力加载时的作用力线一般可穿过剩磁衔铁枢转点468，由此增加剩磁旋转禁阻器的机械效益，容许锁闩系统460处理大的锁闩载荷而不会有意外松脱。 
在一些实施例中，锁闩系统460可包括剩磁旋转闭锁装置476，其与针对齿轮传动系统400和联动系统440示出和描述的相似。图53示出了包括旋转闭锁装置476的锁闩系统460的一部分的横截面图(沿着图50所示的基准线53)。旋转闭锁装置476可包括铁心壳477、线圈478以及衔铁466。在一些实施例中，衔铁466、铁心壳477以及线圈478的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳20以及线圈22相似。旋转闭锁装置476还可包括针对转向管柱锁定器12描述的控制器。 
图53示出了锁定状态下的旋转闭锁装置476。通过给线圈 478施加磁化电流从而产生将衔铁466锁定到铁心壳477的磁场，旋转闭锁装置476被锁定。一旦产生磁力且衔铁466吸向铁心壳477，施加给线圈478的磁化电流就不再需要。 
在一些实施例中，铁心壳477可与安装板462附接。当旋转闭锁装置476处于锁定状态下时，衔铁466与铁心壳477接合，且因此，不能相对于铁心壳477旋转。当衔铁466与铁心壳477接合时，与衔铁466联接的棘爪472被限制旋转。同样，当棘爪472不能移动时，转子锁闩467也不能移动。在旋转闭锁装置476处于锁定位置的情况下，附接了安装板462的行李箱盖或箱舱盖的试图运动失败，因为转子锁闩467和棘爪472的旋转不能传递给衔铁466。 
在一些实施例中，衔铁466和铁心壳477可包括止动构造480，其具有一个或多个凹槽480a和一个或多个相对应的凸起480b。止动构造480可提供附加的锁定力。即便衔铁466相对于铁心壳477旋转地滑移，也需要附加的轴向力来克服止动构造480且移动凸起480b脱离与凹槽480a接合。 
为了解锁锁闩系统460，通过给线圈478施加去磁电流，使将衔铁466保持在铁心壳477上的剩磁力反向或取消。图54示出了包括解锁状态下的旋转闭锁装置476的锁闩系统460一部分的横截面图(沿着图51所示的基准线54)。在解锁状态下，衔铁466不再与铁心壳477接合，且可相对于铁心壳477旋转。在衔铁466自由旋转的情况下，棘爪472和转子锁闩467也可旋转。安装板462的试图运动可给转子锁闩467施加压力或作用力(由销或撞杆465与转子锁闩467的开口475的接触产生)，从而导致转子锁闩467旋转。旋转转子锁闩467可让转子锁闩467的开口475与安装板462的开口464对准。销或撞杆465可随后从开口464中松脱，且行李箱盖或箱舱盖可打开。图51示出了转子锁闩467的开口475处于释放销或撞杆465的位置的锁闩系统460的前视图。 
在一些实施例中，剩磁锁闩系统460可在转子锁闩467到达打开或解锁位置之后立即复位(即，剩磁旋转闭锁装置476可返回 至锁定状态)。图52示出了复位状态的锁闩系统460。在一些实施例中，当剩磁力基本为零且转子锁闩467打开时，与转子锁闩467联接的偏压元件482a促使转子锁闩467旋转。如图51和52所示，由偏压元件482a和/或撞杆465的力引起的转子锁闩467的旋转可促使棘爪472的凸起474a与转子锁闩467脱离。偏压元件482a可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。销或棘爪导向件484b使得棘爪472在被转子锁闩467移动的时候旋转。凸起474a与凹槽474b脱离。 
如图50-52所示，棘爪472可与偏压元件482b联接。偏压元件482b可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。在凸起474a从凹槽474b中释放之后，偏压元件482b可使棘爪472返回到预定位置(例如，复位位置)。在一些实施例中，偏压元件482a作用在转子锁闩467上的力大于偏压元件482b作用在棘爪472上的力，于是棘爪472的凸起474a就与转子锁闩467的凹槽474b脱离，且棘爪472和衔铁466返回到复位位置。锁闩系统460可包括一个或多个导向件484a、484b以及484c。棘爪导向件484a和484b可引导棘爪472的位置、限制棘爪472的运动以及将棘爪472导入复位位置。同样，转子导向件484c可引导和限制转子锁闩467的旋转。衔铁466可包括止挡凸起486。止挡凸起486可与衔铁止挡488相互作用或连接。当衔铁466旋转时，衔铁止挡488可与止挡凸起486联接并阻止衔铁466进一步的旋转。在一些实施例中，当偏压元件482a使棘爪472返回到复位位置时，衔铁止挡488可限制衔铁466转过或越过锁定位置。 
如图52所示，在复位位置上，锁闩系统460可准备再次接纳撞杆465。在一些实施例中，在棘爪472和衔铁466处于复位位置的情况下，通过给线圈478施加磁化电流而产生将衔铁466锁定到铁心壳477的磁场，旋转闭锁装置476被锁定。通过接纳撞杆465，可促使转子锁闩467旋转并与棘爪472再接合，棘爪472是通过将衔铁466锁定到铁心壳的剩磁力而保持不动的。一旦转子锁闩467与棘 爪472再接合，转子锁闩467就可被禁止转回到打开位置，且锁闩系统460可如同上面针对图50描述和示出的那样锁定或闭锁。 
图55和56示出了根据本发明一个实施例的另一剩磁锁闩系统490。图55示出了系统490的前视图，而图56示出了沿着图55所示的基准线56截取的系统490的横截面图。在一些实施例中，锁闩系统490用于锁定和解锁车辆的后门或窗口。锁闩系统490还可用于其它的应用场合中，以锁定和解锁活动元件比如门、盖、机罩等。 
如图55和56所示，系统490可包括转子锁闩491、铁心壳492、衔铁493、线圈494以及棘爪495。系统490还可包括控制器496。在一些实施例中，衔铁493、铁心壳492、线圈494以及控制器496的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳20、线圈22以及控制器24相似。 
如图56所示，转子锁闩491和铁心壳492可为一体部件。一体的转子锁闩和铁心壳492以及衔铁493可绕着转子轴497旋转。衔铁493可包括一个或多个棘爪止挡498，其可被棘爪495接合。棘爪495还可绕着棘爪轴499旋转。 
图55和56示出了打开位置上的锁闩系统490。在打开位置上，转子锁闩491可将销或撞杆500接纳到转子锁闩491的释放部491a中。在一些实施例中，撞杆500可与活动元件比如车辆后舱口附接，而锁闩系统490可与不动元件如行李箱架或车架附接。在打开位置上，衔铁493可与铁心壳492接合。如上所述，控制器496可给线圈494供给磁化电流，直到铁心壳492与衔铁493接合。 
在一些实施例中，当衔铁493与铁心壳492接合且活动元件(例如舱口)关闭且移向不动元件时，撞杆500由转子锁闩491的释放部491a接纳。撞杆500作用在转子锁闩491上的力可在逆时针方向上旋转转子锁闩491和衔铁493(如图55所示)。转子锁闩491和衔铁493可旋转，直到棘爪495与衔铁493的其中一个棘爪凸起498接合。棘爪495作用在棘爪凸起498上的力可防止衔铁493和与铁心壳492成为一体的转子锁闩491顺时针方向旋转和释放撞杆500。在 转子锁闩491处于闭锁位置的情况下，撞杆500不能从转子锁闩491的释放部491a中释放。 
为了从释放部491a中释放撞杆500，控制器496可给衔铁493和铁心壳492去磁。一旦铁心壳492可独立于衔铁493地旋转，转子锁闩491和铁心壳492可转回到初始打开位置，释放撞杆500。在一些实施例中，系统490可包括能促使转子491返回到打开位置的偏压元件501。偏压元件501可包括一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体。系统490可包括转子导向件502，其可防止转子491转过打开位置。 
一旦转子491转回到打开位置，控制器496可设定剩磁载荷。一旦设定了剩磁载荷，铁心壳492可与衔铁493接合，且转子491可将撞杆500再次接纳到释放部491a中。 
在一些实施例中，系统490可包括止动构造503。止动构造503可包括在衔铁493或转子锁闩491上的一个或多个与各个棘爪止挡498相关联的凸起503a。铁心壳492可包括相对应的与凸起503a互连的凹槽503b。止动构造503可确保当转子锁闩491释放且转回到打开位置时，转子锁闩491与衔铁493对齐，从而衔铁493的下一个棘爪止挡498就通过衔铁493的下一次预定角度的旋转而被抓持住。位于衔铁493或转子锁闩491上的凸起503a的数量可由转子锁闩491从打开位置到闭锁位置的角位移或旋转确定。如图55所示，棘爪止挡498可每隔90°位于衔铁493上，于是转子锁闩491就旋转90°以从打开位置移到关闭位置。例如，如果转子位移或旋转为60°，衔铁493可包括每隔60°定位的六个棘爪止挡498。 
包括在系统490中的棘爪495可包括其它离合器系统。例如，除了上面示出和描述的棘爪495和棘爪止挡498构造之外或替代它们，可使用支柱构造、斜撑构造、滚柱坡道构造等。 
剩磁导航操纵装置可根据本发明的几个实施例进行设计。在一些实施例中，剩磁导航操纵装置可从主载荷支承装置如卷簧离合器、爪形离合器以及多板摩擦离合器或滚珠坡道离合器中产生其大部 分载荷或力。剩磁导航操纵装置可控制主载荷支承装置的状态(即，开、关或调制)，同时不明显地影响系统总载荷支承能力。剩磁导航操纵装置可用在要求高闭锁和锁定载荷同时重量较小、尺寸较小的应用场合中，比如车门开度限位系统、座椅和转向盘调节系统等。剩磁导航操纵装置还可用于加载转向管柱锁定器、后舱或行李箱锁闩、门锁闩以及机罩锁闩。此外，剩磁导航操纵装置还可用于车辆制动器、车辆离合器或工业离合器。 
图57示出了作为与卷簧装置530联接的剩磁导航操纵装置520的剩磁装置的一个实施例。卷簧装置530可包括轴532、衔铁534、铁心壳536、线圈538以及一个或多个卷簧540。在一些实施例中，衔铁534、铁心壳536以及线圈538的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳29以及线圈22相似。导航操纵装置520还可包括控制器，其与针对转向管柱锁定器12描述的控制器24相似。 
卷簧540可用于制动或抓紧轴532。在一些实施例中，卷簧装置530可控制绕在轴532上的多圈卷簧540的紧度。卷簧540绕在轴532上越紧，制动/咬合转矩能力就越大。卷簧540的圈数也会影响卷簧装置530的转矩能力。 
图58示出了卷簧装置530的俯视图或前视图。轴532可穿过太阳齿轮550，于是轴532的旋转就可传递到太阳齿轮550。除了太阳齿轮550之外或替代地，轴532还可包括齿轮齿或凹槽。太阳齿轮550可与一个或多个行星齿轮554连接，且可使行星齿轮554在太阳齿轮550与衔铁534的内边缘558之间旋转。衔铁534的内边缘558可包括与行星齿轮554啮合的齿轮齿。 
图59是根据本发明一个实施例的卷簧装置530的横截面图(沿图58所示的基准线59)。图59所示的卷簧装置530包括太阳齿轮550、行星齿轮554、一个或多个弹簧托架556以及卷簧540。如图59所示，每个行星齿轮554可包括小齿轮560，其可与其中一个弹簧托架556啮合，以将行星齿轮554的旋转传递给弹簧托架556。每 个卷簧540可包括张紧端570和接地端580。卷簧540的接地端580可与不动部件或接地部件比如铁心壳536或车辆底盘(未示出)附接。张紧端570可与弹簧托架556中的一个附接。当张紧端570通过旋转弹簧托架556而旋转时，卷簧540可在轴532的周围张紧。弹簧540的相对端(即，接地端580)固定到静止基准位置上，其防止整个弹簧540与轴532一起旋转，而不是在轴532的周围张紧。在一些实施例中，弹簧装置530可包括两个卷簧540。一个卷簧540可在轴532沿一个方向旋转时张紧，而另一个卷簧540可在轴532沿相反方向旋转时张紧。 
当产生剩磁力时，衔铁534可吸向铁心壳536。轴532的旋转经太阳齿轮550传递到行星齿轮554。行星齿轮554在太阳齿轮550与衔铁534的内边缘558之间旋转。行星齿轮554的旋转经小齿轮560传递到弹簧托架556，并传递到卷簧540的张紧端570。旋转的行星齿轮554和弹簧托架556使卷簧540张紧在轴532的周围。行星齿轮554可调节卷簧540张紧的速率。轴532的旋转可快于或慢于行星齿轮554的旋转，于是轴532的旋转可以不直接传递到卷簧540。行星齿轮554的大小可调节，以变化卷簧540的张紧速率。 
随着通过轴532的外部转矩的增大，卷簧540在轴532周围的卷绕会增大卷簧装置530的转矩能力。卷簧装置530的最大转矩能力可由卷簧540在轴532上的摩擦系数、卷簧540的圈数和/或施加在卷簧540上面的外部转矩确定。 
剩磁导航装置520还可用于释放卷簧装置530的张紧卷簧540。当衔铁534与铁心壳536之间不存在剩磁力时，没有旋转运动传递给弹簧托架556。小齿轮560被容许绕太阳齿轮550旋转360度。弹簧托架556自由旋转，从而释放卷簧540的张力。卷簧540可包括间隙配合，于是轴532就可在不存在剩磁力时自由旋转。例如，轴532的外径可小于卷簧540的内径。 
在一些实施例中，当衔铁534与铁心壳536之间不存在剩磁力时，行星齿轮554的小齿轮560与弹簧托架556保持接触。通过 剩磁力的产生和消除可执行衔铁534与铁心壳536的闭锁和解锁，以改变卷簧540的张紧速率。当衔铁534从铁心壳536解锁时(即，衔铁534与铁心壳536之间不存在剩磁力时)，轴532的旋转可通过太阳齿轮550传递到行星齿轮554，并从行星齿轮554传递到衔铁534。旋转可导致轴532、太阳齿轮550、行星齿轮554以及衔铁534一起以相同速率旋转。当衔铁534闭锁到铁心壳536上时(即，衔铁534与铁心壳536之间存在剩磁力时)，衔铁534可不动，而行星齿轮554可在太阳齿轮550与衔铁534的内边缘558之间独立旋转。行星齿轮554的大小会导致行星齿轮554以不同于轴532的速率独立旋转。这种独立旋转会让卷簧540以不同于轴532旋转的速率张紧。 
图60示出了根据本发明另一个实施例的与凸轮离合/制动装置602联接的剩磁导航操纵装置600。凸轮离合/制动装置602可利用旋转输入来夹紧爪式离合器或多板摩擦组件。给凸轮离合/制动装置602的旋转输入力越高，夹持载荷就越大。凸轮离合/制动装置602的操作可被认为是寄生性的，因为它使用外部能量来驱动夹持载荷。寄生性操作的实例可包括内燃机的气门机构和转向管柱锁定器的人力驱动器。剩磁导航操纵装置600可作为致动器，于是它就能将外部动力源与凸轮离合/制动装置602连接起来，以便打开(连接)和关闭(断开)给凸轮离合/制动装置602的动力源。 
如图60所示，凸轮离合/制动装置602和剩磁导航操纵装置600可包括轴610、传动套筒612、衔铁614、铁心壳616、线圈618、滚珠坡道致动器620、离合/制动装置624以及外部装置626。在一些实施例中，衔铁614、铁心壳616、线圈和/或控制器(未示出)的构造、性能以及操作与针对转向管柱锁定器12描述的衔铁18、铁心壳20、线圈22以及控制器24相似。 
在一些实施例中，轴610的状态(即，轴是不动还是在旋转)和外部装置626的状态可在离合/制动装置624接合时同步。外部装置626可包括转子锁闩和撞杆或销、齿轮传动系统、动力输出附件、具有刹车垫的制动系统等。离合/制动装置624可包括爪式离合器、多 板摩擦离合器组件或其它适当的制动或离合装置。 
滚珠坡道致动器620可包括与传动套筒612联接的坡道顶圈630、坡道底圈635以及位于坡道顶圈630与坡道底圈635之间的滚动元件或滚珠640。坡道顶圈630和坡道底圈635的相对面可包括深度变化的能让滚珠640在其中行进的凹槽。凹槽可这样构造，以致坡道顶圈630和坡道底圈635中的一个的旋转会使滚珠640沿着坡道顶圈630和635的凹槽行进，以便增大或减小坡道顶圈630与635之间的距离。 
在一个实施例中，轴610可在箭头652所示的方向上绕着轴线650旋转。坡道底圈635可与轴610附接，于是坡道底圈635就可与轴610一起旋转。坡道顶圈630可与传动套筒612联接，传动套筒612可与衔铁614联接。坡道顶圈630和传动套筒612可与衔铁614一起轴向移动。坡道顶圈630一般不与轴610一起旋转。衔铁614可通过一个或多个偏压元件660(比如一个或多个压缩弹簧、张力弹簧、弹性体元件、楔子和/或泡沫体)与铁心壳616连接，这就容许了衔铁614相对于铁心壳616轴向地移动。在一些实施例中，铁心壳616可相对于轴610和衔铁614不动。 
如上所述，通过给线圈618施加电流以产生或消除剩磁力，控制器(未示出)可控制剩磁导航操纵装置600的状态。当衔铁614与铁心壳616之间不存在剩磁力时，衔铁614和传动套筒612可基本上自由地轴向移动。当轴610旋转时，坡道底圈635也可旋转。坡道底圈635可使得滚珠640沿着坡道顶圈630和坡道底圈635的可变深度凹槽行进。当滚珠640行进时，凹槽深度的变化增大和减小坡道顶圈630与坡道底圈635之间的距离。凹槽深度的变化可由偏压元件660容许的传动套筒612的轴向运动补偿。在一些实施例中，传动套筒612的轴向运动容许坡道底圈635在轴610上维持大体不动的轴向位置。 
当衔铁614与铁心壳616之间存在剩磁力时，衔铁614可锁定到铁心壳616并且传动套筒612不能轴向移动。当轴610和坡道底圈635旋转时，滚珠640沿着坡道顶圈630和坡道底圈635的可变 深度凹槽行进。传动套筒612可保持轴向不动，于是它就不能补偿可变深度凹槽。因此，坡道顶圈630与坡道底圈635之间的可变深度凹槽由偏压支承元件670容许的坡道底圈635的轴向运动补偿。偏压支承元件670可容许坡道底圈635相对于轴610改变其轴向位置，且因此接合或加载离合/制动装置624。在一些实施例中，离合/制动装置624的一部分可与坡道底圈635联接。当坡道底圈635的一部分改变轴向位置时，离合/制动装置624的这部分就可与离合/制动装置624的另一部分接触。 
在一些实施例中，离合/制动装置624可包括将轴610的状态传递给外部装置626的离合器。离合器/制动装置624还可包括将外部装置626的状态(即不动状态)传递给轴610的制动器。还应该理解，轴610可初始不动。通过接合离合/制动装置624，除了停止或传递旋转以外或反之，可启动轴610的旋转。 
图61包括车辆700，其可包括图1-83剩磁装置的一个或多个实施例。例如，车辆700可包括剩磁转向管柱锁定器712、剩磁点火旋转禁阻器714、一个或多个剩磁后舱锁闩716(例如动力锁定/解锁锁闩、动力释放锁闩)、剩磁加油门锁闩和/或帽锁定器718、一类或多类剩磁座椅机构720(例如，座椅位置调节器、座椅倾角调节器、头枕调节器)、一个或多个剩磁侧门锁闩锁定元件722(例如，动力锁定/解锁锁闩、动力释放E-锁闩、双路输入的被动入口锁闩)、剩磁车门开度限位器724(例如无级车门开度限位器和/或可编程端部止挡)、一个或多个剩磁机罩锁闩解锁器726(例如动力释放锁闩、主动机罩系统解锁器)、一个或多个剩磁储藏室锁闩728(例如手套箱锁闩、控制台锁闩、弹出式玻璃锁闩)、一个或多个车辆踏板剩磁装置730(例如，停车制动踏板锁定器或加速踏板锁定器)、剩磁玻璃升降器732、剩磁座椅安全带收放锁定装置734、剩磁可编程窗口装置736(例如上部位置锁定器、可编程端部止挡)、剩磁风扇和/或空调离合装置738、剩磁传动装置740(例如变速器换档互锁装置、BTSI锁定器、自动传动离合器致动器)、剩磁悬架装置742(例如单独的剩磁装置或用于减 震器阀或防晃杆锁定器的液压流体装置和剩磁装置的混合)、剩磁备胎升降器746(例如拉索锁定器)、剩磁可伸缩车顶系统748(例如打开/关闭位置锁闩)、起停车制动功能的剩磁刹车垫锁定器750等。剩磁装置可用于商用车的储藏室(例如动力释放锁闩)。剩磁装置可用于休闲车(摩托车、所有的地面运动车辆、雪地机动车等)中的转向管柱/把手锁定器或停车制动锁定器。剩磁装置可用于草地和花园用车的动力输出离合器装置或停车制动锁定器。剩磁装置可用于牵引车挂车的紧急制动装置。 
图62包括商业建筑或居住建筑800，其具有门802、门框804以及剩磁门锁806。剩磁门锁806可包括与门802联接的衔铁808和与门框804联接的铁心壳810，或反之亦然。剩磁窗口锁定装置812还可用于锁定建筑800中的窗814。门802和/或窗814可以是内部或外部的门和/或窗。剩磁装置可用在旅馆、公寓、共管大楼等的内部或外部门802上。剩磁装置可用在居住或商业建筑的安全门周围或库上。 
剩磁装置可用于工业部件比如工业滚珠或滚柱轴承(例如锁定轴承)、工业紧固器(例如动力接合/脱离紧固器)、工业离合器(例如输送机、机械等)以及工业制动器(例如材料装卸、机械等)。 
本发明的实施例可使用剩磁技术来提供剪切制动器和剪切离合器。剪切制动器和剪切离合器可容许铁心壳和衔铁沿着接触平面移动或滑动。此外，剪切制动器和剪切离合器可在不存在剩磁力时容许铁心壳和衔铁彼此独立地移动(即，旋转、平移或其组合)，并可在存在剩磁力时促使铁心壳和衔铁作为剪切离合器相依赖地移动，或作为剪切制动器不相依赖地移动。 
本发明的实施例还可使用剩磁技术来提供止动件制动器和止动件离合器。止动件制动器和止动件离合器可包括一个或多个止动件或闭锁机构，其将铁心壳和衔铁分开确定距离。当铁心壳和衔铁分开确定距离时，铁心壳和衔铁被容许独立地移动(例如，旋转、平移或其组合)。同样，当铁心壳和衔铁没有分开确定距离时(例如，凸起与凹槽对准)，它们就作为止动件离合器相依赖地移动，或作为止动制动器不相依赖地移动。止动件或闭锁机构促使铁心壳和衔铁在它们能彼此独立地移动之前轴向地移离彼此。例如，针对图8和9示出和描述的旋转闭锁装置78包括相对于衔铁定位和保持铁心壳的止动件。为了从衔铁上释放铁心壳以便于容许铁心壳和衔铁独立地移动，需要轴向力来分离止动件。在一些实施例中，当凸起和凹槽沿着接触平面移动或滑动而分离时，还产生剪切力。此外，一旦止动件分离，还可产生剪切力，因为分离的凸起继续地在衔铁和/或铁心壳旋转时于铁心壳和衔铁之间产生接触平面。本发明的实施例还可提供无级分离制动器和离合器，其中铁心壳和衔铁基本不接触地移动。

Claims (57)

1.一种相对于第二元件制动第一元件的方法，该方法包括：
将衔铁和铁心壳暴露于磁场之下；
在衔铁与铁心壳之间形成基本闭合的磁路，以便于产生不可逆剩磁力；
移去磁场；
在磁场已被移去并且不存在其它任何磁力的情况下，因所述不可逆剩磁力，基本上防止第一元件相对于第二元件移动。
2.如权利要求1所述的方法，其中，通过给线圈提供磁化电流而形成磁场。
3.如权利要求2所述的方法，还包括，通过给线圈提供去磁电流和增大衔铁与铁心壳之间气隙的至少一种，使衔铁和铁心壳的至少一个中的磁畴不对准，以便于抵消不可逆剩磁力。
4.如权利要求3所述的方法，还包括，通过再次给线圈提供磁化电流而恢复不可逆剩磁力。
5.如权利要求1所述的方法，还包括，产生不可逆剩磁力，以便于基本上防止剪切力引发衔铁与铁心壳之间的运动。
6.如权利要求1所述的方法，还包括，产生不可逆剩磁力，以便于基本上防止力克服衔铁与铁心壳之间的至少一个止动构造的凹槽和凸起之间提供的锁定力。
7.如权利要求1所述的方法，还包括，产生不可逆剩磁力，以便于基本上防止第一元件的旋转运动。
8.如权利要求1所述的方法，还包括，产生不可逆剩磁力，以便于基本上防止第一元件的平移运动。
9.如权利要求1所述的方法，还包括，提供与基本接地的第二元件联接的铁心壳。
10.如权利要求1所述的方法，还包括，产生包括有在铁心壳与衔铁之间小于约0.005英寸的磁气隙的基本闭合的磁路。
11.如权利要求1所述的方法，还包括，使铁心壳的内心的第一横截面积基本上等于铁心壳外心的第二横截面积，铁心壳外心的第二横截面积基本上等于衔铁的第三横截面积，衔铁的第三横截面积基本上等于铁心壳轭的第四横截面积。
12.如权利要求1所述的方法，还包括，衔铁和铁心壳中的至少一个由SAE1002钢、SAE1018钢、SAE1044钢、SAE1060钢、SAE1075钢以及SAE52100钢中的至少一个构成。
13.如权利要求1所述的方法，还包括，衔铁和铁心壳中的至少一个由铬钢构成。
14.如权利要求1所述的方法，还包括，使铁心壳和衔铁的基本上所有部分基本上同时磁饱和。
15.如权利要求1所述的方法，还包括，基本上抵消铁心壳与衔铁之间的不可逆剩磁力，以便于容许第一元件移动。
16.如权利要求15所述的方法，还包括，由于铁心壳和衔铁在产生不可逆剩磁力时基本上磁饱和，通过提供具有基本恒定值的去磁电流，基本上抵消不可逆剩磁力。
17.如权利要求1所述的方法，还包括，提供包括转子的第一元件和包括卡钳的第二元件。
18.如权利要求1所述的方法，还包括，提供包括乘客门的第一元件和包括乘客门框的第二元件。
19.如权利要求1所述的方法，还包括，提供包括车座的第一元件和包括座椅滑轨的第二元件。
20.如权利要求1所述的方法，还包括，提供包括车座的第一元件和包括车座角度装置的第二元件。
21.如权利要求1所述的方法，还包括，提供包括转向管柱的第一元件和包括仪表板的第二元件。
22.如权利要求1所述的方法，还包括，提供包括乘客门的第一元件和包括乘客门框的第二元件；并且，在乘客门摆动打开时给它提供不可逆剩磁力以进行无级调节车门开度限位。
23.如权利要求1所述的方法，还包括，由可调悬架系统提供第一元件和第二元件中的至少一个。
24.如权利要求1所述的方法，还包括，实体上增大衔铁与铁心壳之间的气隙以基本上抵消不可逆剩磁力。
25.如权利要求24所述的方法，还包括，通过旋转衔铁与铁心壳之间的螺钉而增大气隙。
26.如权利要求24所述的方法，还包括，通过在衔铁与铁心壳之间移动凸轮、楔子以及杠杆臂中的至少一个而增大气隙。
27.一种用于防止第一元件相对于第二元件移动的制动器，该制动器包括：
与第一元件和第二元件中的一个联接的铁心壳；
邻近铁心壳的衔铁，该衔铁与第一元件和第二元件中的一个联接；
位于铁心壳中的线圈，该线圈接收磁化电流以在衔铁与铁心壳之间产生基本闭合的磁路，以便于当线圈不再接收磁化电流并且不存在其它任何磁力时产生不可逆剩磁力且防止第一元件移动。
28.如权利要求27所述的制动器，还包括控制器，其给线圈提供磁化电流以在衔铁与铁心壳之间产生不可逆剩磁力。
29.如权利要求28所述的制动器，其中，通过给线圈提供去磁电流的所述控制器和增大衔铁与铁心壳之间气隙的释放机构中的至少一个，使衔铁和铁心壳的至少一个中的磁畴不对准，以便于抵消不可逆剩磁力。
30.如权利要求29所述的制动器，其中，所述控制器通过再次给线圈提供磁化电流而恢复不可逆剩磁力。
31.如权利要求27所述的制动器，其中，不可逆剩磁力基本上防止剪切力引发衔铁与铁心壳之间的运动。
32.如权利要求27所述的制动器，其中，不可逆剩磁力基本上防止力克服衔铁与铁心壳之间的至少一个止动构造的凹槽和凸起之间提供的锁定力。
33.如权利要求27所述的制动器，其中，不可逆剩磁力基本上防止第一元件的旋转运动。
34.如权利要求27所述的制动器，其中，不可逆剩磁力基本上防止第一元件的平移运动。
35.如权利要求27所述的制动器，其中，铁心壳与基本接地的第二元件联接。
36.如权利要求27所述的制动器，其中，基本闭合的磁路包括小于约0.005英寸的磁气隙。
37.如权利要求27所述的制动器，其中，铁心壳内心的第一横截面积基本上等于铁心壳外心的第二横截面积，铁心壳外心的第二横截面积基本上等于衔铁的第三横截面积，衔铁的第三横截面积基本上等于铁心壳轭的第四横截面积。
38.如权利要求27所述的制动器，其中，衔铁和铁心壳中的至少一个由SAE1002钢、SAE1018钢、SAE1044钢、SAE1060钢、SAE1075钢以及SAE52100钢中的至少一个构成。
39.如权利要求27所述的制动器，其中，衔铁和铁心壳中的至少一个由铬钢构成。
40.如权利要求27所述的制动器，其中，控制器确定铁心壳与衔铁之间是否存在不可逆剩磁力。
41.如权利要求27所述的制动器，其中，使铁心壳和衔铁的基本上所有部分基本上同时磁饱和。
42.如权利要求27所述的制动器，其中，由于铁心壳和衔铁在产生不可逆剩磁力时磁饱和，去磁电流为基本恒定值。
43.如权利要求27所述的制动器，其中，第一元件包括转子，而第二元件包括卡钳。
44.如权利要求27所述的制动器，其中，第一元件包括乘客门，而第二元件包括乘客门框。
45.如权利要求27所述的制动器，其中，第一元件包括车座，而第二元件包括座椅滑轨。
46.如权利要求27所述的制动器，其中，第一元件包括车座，而第二元件包括车座角度装置。
47.如权利要求27所述的制动器，其中，第一元件包括转向管柱，而第二元件包括仪表板。
48.如权利要求27所述的制动器，其中，第一元件包括乘客门，而第二元件包括乘客门框，并且，在乘客门摆动打开时可施加不可逆剩磁力以便提供无级调节车门开度限位。
49.如权利要求27所述的制动器，其中，第一元件和第二元件中的至少一个包括可调悬架系统的一部分。
50.如权利要求27所述的制动器，还包括在衔铁与铁心壳之间的螺钉，其可被旋转以实体上增大衔铁与铁心壳之间的气隙且基本上抵消不可逆剩磁力。
51.如权利要求27所述的制动器，还包括在衔铁与铁心壳之间的凸轮、楔子以及杠杆臂中的至少一个，其可移动以实体上增大衔铁与铁心壳之间的气隙且基本上抵消不可逆剩磁力。
52.一种车辆中转向管柱的制动方法，该方法包括：
将衔铁和铁心壳暴露于磁场之下；
在衔铁与铁心壳之间形成基本闭合的磁路，以便于产生不可逆剩磁力；
移去磁场；
在磁场已被移去并且不存在其它任何磁力的情况下，因不可逆剩磁力，基本上防止转向轴相对于车辆移动。
53.一种用于具有转向轴的车辆的转向管柱锁定器，该转向管柱锁定器包括：
与车辆和转向轴中的一个联接的铁心壳；
邻近该铁心壳的衔铁，该衔铁与车辆和转向轴中的一个联接；
至少一个位于该铁心壳中的线圈，该至少一个线圈接收磁化电流以在衔铁与铁心壳之间产生基本闭合的磁路，以便于在随后没有磁化电流并且不存在其它任何磁力的情况下产生不可逆剩磁力且防止转向轴旋转。
54.一种通过防止第一元件相对于第二元件移动而闭锁第二元件的方法，该方法包括：
将衔铁和铁心壳暴露于磁场之下；
在衔铁与铁心壳之间形成基本闭合的磁路，以便于产生不可逆剩磁力；
移去磁场；
在磁场已被移去并且不存在其它任何磁力的情况下，因不可逆剩磁力，基本上防止第一元件相对于第二元件移动。
55.一种锁闩，包括：
可移动以闭锁第二元件的第一元件；
与第一元件和第二元件中的一个联接的铁心壳；
邻近该铁心壳的衔铁，该衔铁与第一元件和第二元件中的一个联接；
位于该铁心壳中的线圈，该线圈接收磁化电流以在衔铁与铁心壳之间产生基本闭合的磁路，以便于在随后没有磁化电流并且不存在其它任何磁力的情况下产生不可逆剩磁力且防止第一元件移动。
56.一种相对于第二元件制动第一元件的方法，该方法包括：
将衔铁和铁心壳暴露于磁场之下；
在衔铁与铁心壳之间形成基本闭合的磁路，以便于产生不可逆剩磁力；
移去磁场；
在磁场已被移去并且不存在其它任何磁力的情况下，因不可逆剩磁力，基本上防止第一元件相对于第二元件移动；
当衔铁与铁心壳之间存在不可逆剩磁力时，在衔铁与铁心壳之间提供夹持载荷。
57.一种用于防止第一元件相对于第二元件移动的制动器，该制动器包括：
与第一元件和第二元件中的一个联接的铁心壳；
与第一元件和第二元件中的一个联接的衔铁；
位于该铁心壳中的线圈，该线圈接收磁化电流以在衔铁与铁心壳之间产生基本闭合的磁路，以便于在随后没有磁化电流并且不存在其它任何磁力的情况下产生不可逆剩磁力且防止第一元件移动；
滚珠坡道构造，以在衔铁与铁心壳之间存在不可逆剩磁力时，在衔铁与铁心壳之间提供夹持载荷。
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