CN110234889B - 流体开关 - Google Patents

Abstract

流体器件提供了一种向远离动力源的有源元件分配动力的方式，因为压力/流体流可以直接用于产生作用和/或运动，而不需要额外的换能器，例如将电力转换为机械动力的电机。现有技术的泵、阀和开关是体积大的装置，功耗高，限制了其在很多便携式的电池操作的消费者装置和非消费者装置中的使用。因此，期望向这种产品的设计人员提供支持和提供这些装置的可配置性、可编程性和操作的液压阀和液压开关，并且结合紧凑型高效率泵来提供满足低占位面积、低复杂性、低功率和低成本的市场需求的装置。

Description

流体开关

相关申请的交叉引用

本专利要求2016年12月30日提交的题为“与流体马达和泵相关的方法和装置”的美国临时专利申请62/440,541以及2017年1月3日提交的题为“与液压阀和开关相关的方法和装置”的美国临时专利申请62/441,700的优先权，并且要求2017年1月3日提交的题为“与液压阀和开关相关的方法和装置”的美国临时专利申62/441,704的优先权。

技术领域

本发明涉及流体开关，更具体地，涉及用于消费者应用和非消费者应用的流体开关，其提供高效率、小占位面积、低复杂性和低成本。

背景技术

在广泛的消费者产品和非消费者产品中，需要大量不同的致动器，这些致动器直接地或通过开关等从一个或多个马达来控制。在许多情况下，它们的应用受到为运动的产生和/或压力的产生提供所分配的动力的紧凑型低成本马达的可用性限制。与其他技术相比，流体器件提供了一种向远离动力源的有源元件高效地分配动力的方式，因为压力/流体流可以直接用于产生压力和/或运动，而不需要额外的换能器，例如将电力转换为机械动力的电机。因此，流体器件可以允许提供基于空气和/或液体的流体装置，所述流体装置适于应用在这些消费者产品和非消费者产品中，这些产品与所需的尺寸、设计和性能兼容，同时还操作一个或多个类型的多个致动器，并允许在一个小区域内使用多个马达(泵)。此外，流体致动器在操作期间可以挠曲和/或变形，并且在挠曲和/或变形之后可以操作。

对于可以用作消费者产品和非消费者产品的一部分的流体系统，在现有技术中，由于总体上水力学的长期历史，自然存在泵(马达)、阀、开关和致动器的多种设计。然而，迄今为止，由于紧凑型液压装置尚未被开发或商业部署，因此没有紧凑型阀、开关等的相应发展。当今，流体学发展主要在用于尺寸以微米(微英寸)为单位测量的自供电生物和/或化学测试应用的微流体领域中进行，或者在基于泵的液压(流体)系统中进行，所述液压(流体)系统用于管道工作、制冷、加热、水力养殖、车辆悬架等，其中尺寸以厘米(英寸)为单位测量。这种系统利用旋转叶片泵、隔膜泵、齿轮泵等泵。

这种现有技术的泵体积大，效率低，功率高，需要连接到电网(市电电源)或其他电源，例如铅酸电池或汽油/柴油/燃气发动机。一直到不久前，缺乏高效率的紧凑型流体泵仍阻碍了在由便携式和/或碱性电池供电的消费者产品和非消费者产品中使用液压装置的考虑。此外，大多数现有技术的泵不支持这种装置所需的操作模式，例如，低频、可变持续时间以及用于提供用于尺寸调节的一级泵的那些装置的脉冲式操作，或者例如，用于提供用于振动和其他类型的运动/激励的二级泵的那些装置的高频操作。例如，传统的旋转泵在低转数/分钟(rpm)下提供的压力较差，具有复杂的马达和单独的泵，具有多个运动部件，即使具有小叶轮也相对大且昂贵，并且来自小叶轮的有效流速低。

因此，低功率、紧凑、高效的线性流体泵——例如由发明人在题为“用于流体驱动的成人装置的方法和装置”的WO/2014/047717和题为“流体方法和装置”的WO/2014/047718中所描述的——的建立支持使用流体装置的由便携式电池供电的消费者产品和非消费者产品的部署，所述流体装置例如是发明人在题为“用于液压消费者装置的方法和装置”的WO/2015/135,070中所描述的，这些文献通过参引并入本文中。

因此，期望提供一种液压阀和开关以支持这些由便携式电池操作的消费者装置和非消费者装置的可配置性、可编程性和操作，这些装置本身提供高效率、小占位面积、低复杂性和低成本。

通过结合附图阅读本发明具体实施例的以下描述，本发明的其他方面和特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见。

发明内容

本发明的目的是减轻与液压阀和开关、并且更具体地是与用于消费者应用和非消费者应用的液压阀和开关相关的现有技术中的限制，其提供高效率、小占位面积、低复杂性和低成本。

根据本发明的实施例，提供了一种流体开关，其包括：

由至少第一磁性材料形成的活塞，所述活塞具有第一长度和第一预定横向尺寸；

由第二预定材料形成的活塞套筒，所述活塞套筒具有内孔、具有第二预定横向尺寸的外轮廓、以及第二长度，其中内孔相对于所述活塞的第一预定横向尺寸具有预定公差；

由第一预定磁性材料形成的中央磁性垫圈，所述中央磁性垫圈具有内孔和第三长度，其中内孔相对于第二预定横向尺寸具有预定公差；

电线圈，电线圈具有内孔和第四长度，内孔相对于第二预定横向尺寸具有预定公差，其中电线圈至少根据活塞套筒的长度和活塞的长度设置在相对于活塞套筒的预定位置处；

由预定的非磁性材料形成的一对非磁性垫圈，其中每个非磁性垫圈都具有根据预定长度确定的第一厚度、相对于一对电线圈的内孔具有预定公差的外径，并且具有在非磁性垫圈内的一对第一开口，所述一对第一开口设置在非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中每个非磁性垫圈靠着活塞套筒的一端设置并且限制活塞运动超过活塞套筒的所述一端；

由第二预定磁性材料形成的一对磁性垫圈，每个磁性垫圈都具有第二厚度并且具有在磁性垫圈内的一对第二开口，所述一对第二开口设置在非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中每个磁性垫圈设置成使得所述一对第二开口在所述活塞套筒的一端与相应的非磁性垫圈内的所述一对第一开口重叠，并且在所述活塞套筒的所述一端处抵靠相应的电线圈；

其中，在第一构型中，活塞通过在活塞套筒的一端处的磁性垫圈的磁吸引力而保持抵靠活塞套筒的所述一端处的非磁性垫圈，从而阻止流体在活塞套筒的所述一端通过活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口，但允许流体在活塞套筒的另一个远端通过活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口；

在第二构型中，活塞通过在活塞套筒的另一个远端处的磁性垫圈的磁吸引力而保持抵靠活塞套筒的该远端处的非磁性垫圈，从而阻止流体在活塞套筒的该远端处通过活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口，但允许流体在活塞套筒的另一端通过活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口；以及

通过对所述一对电线圈中的至少一个电线圈的选择性电激励，使活塞移动以建立第一构型和第二构型中的任一个。

根据本发明的实施例，提供了一种流体开关，其包括：

由至少第一磁性材料形成的活塞，所述活塞具有第一长度和第一预定横向尺寸；

由第二预定材料形成的活塞套筒，所述活塞套筒具有内孔、具有第二预定横向尺寸的外轮廓、以及第二长度，其中内孔相对于所述活塞的第一预定横向尺寸具有预定公差；

电线圈，电线圈具有内孔和第四长度，内孔相对于第二预定横向尺寸具有预定公差，其中电线圈至少根据活塞套筒的长度和活塞的长度设置在相对于活塞套筒的预定位置处；

由预定的非磁性材料形成的非磁性垫圈，非磁性垫圈具有第一厚度，并且具有在非磁性垫圈内的一对第一开口，所述一对第一开口设置在非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中非磁性垫圈抵靠活塞套筒的一端并且限制活塞运动超过活塞套筒的所述一端；

由预定的非磁性材料形成的非磁性板，其将活塞套筒的另一端封闭至具有非磁性垫圈的一端；

由第二预定磁性材料形成的磁性垫圈，其具有第二厚度并且具有在磁性垫圈内的一对第二开口，所述一对第二开口设置在非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中磁性垫圈设置成使得所述一对第二开口在所述活塞套筒的一端与相应的非磁性垫圈内的所述一对第一开口重叠；

其中，在第一构型中，活塞通过在活塞套筒的一端处的磁性垫圈的磁吸引力而保持抵靠活塞套筒的所述一端处的非磁性垫圈，从而阻止流体在活塞套筒的所述一端通过活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口；

在第二构型中，活塞通过在活塞套筒的另一个远端处的磁性垫圈的磁吸引力而保持抵靠活塞套筒的该远端处的非磁性垫圈，从而允许流体在活塞套筒的另一端通过活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口；以及

通过对电线圈的选择性电激励，使活塞移动以建立第一构型和第二构型中的任一个。

根据本发明的实施例，提供了一种流体开关，其包括：

第一流体元件内的开口；

盖，其附接在臂上，用于覆盖开口，并在其远离所述开口的远端附接到支撑件；

形状记忆合金(SMA)元件，其附接到所述盖的第一预定部分、所述臂的第二预定部分和所述支撑件的第三预定部分；

其中，在第一构型中，当SMA元件高于预定的阈值温度时，盖从开口移开，从而通过使SMA元件返回到其原始形状并移动柔性臂而允许流体流过开口；以及

在第二构型中，当SMA元件低于预定的阈值温度时，随着臂返回到其原始状态并使SMA元件变形，盖抵靠开口，从而阻止流体流过开口。

根据本发明的实施例，提供了一种流体开关，其包括：

由至少第一磁性材料形成的活塞，所述活塞具有第一长度和第一预定横向尺寸；

由第二预定材料形成的活塞套筒，所述活塞套筒具有内孔、具有第二预定横向尺寸的外轮廓、以及第二长度，其中内孔相对于所述活塞的第一预定横向尺寸具有预定公差；

电线圈，电线圈具有内孔和第四长度，内孔相对于第二预定横向尺寸具有预定公差；以及

一对垫圈子组件，每个垫圈子组件设置在活塞套筒的一端，彼此之间具有预定的关系以及活塞在活塞套筒内的定向，并且包括：

由第一预定非磁性材料形成的第一非磁性垫圈，其具有第一预定厚度和内孔，内孔相对于第二预定横向尺寸具有预定公差，并且第一非磁性垫圈邻近活塞套筒的端部和电线圈中的至少一者设置；

由第二预定磁性材料形成的磁性垫圈，每个磁性垫圈具有第二预定厚度和内孔，内孔大于第二预定横向尺寸，并且磁性垫圈比第一磁性垫圈距离电线圈更远地邻近第一非磁性垫圈设置；以及

由第二预定非磁性材料形成的第二非磁性垫圈，其具有第三预定厚度和内孔，内孔相对于第二预定横向尺寸具有预定公差，并且第二非磁性垫圈比磁性垫圈距离电线圈更远地邻近磁性垫圈设置。

根据本发明的实施例，提供了一种流体开关，其包括：

主体，其包括位于主体的一端的开口室内的第一开口和第二开口、以及设置在主体的另一端且位于第一开口和第二开口之间的壁；

第一隔膜，其在开口室的外侧附接到主体的第一开口的第一预定部分；

第二隔膜，其在开口室的内侧附接到主体的第二开口的第一预定部分；

其中，除了用于附接相应隔膜的各个第一预定部分之外，第一开口和第二开口各自还包括用于支撑相应隔膜并限制相应隔膜在预定方向上的运动的结构。

根据本发明的实施例，提供了一种流体开关，其包括：

由至少第一磁性材料形成的活塞，所述活塞具有第一长度和第一预定横向尺寸；

由第二预定材料形成的活塞套筒，所述活塞套筒具有内孔、具有第二预定横向尺寸的外轮廓、以及第二长度，其中内孔相对于所述活塞的第一预定横向尺寸具有预定公差；

由第一预定磁性材料形成的中央磁性垫圈，所述中央磁性垫圈具有内孔和第三长度，其中内孔相对于第二预定横向尺寸具有预定公差；

电线圈，电线圈具有内孔和第四长度，内孔相对于第二预定横向尺寸具有预定公差，其中电线圈至少根据活塞套筒的长度和活塞的长度设置在相对于活塞套筒的预定位置处；

由预定的非磁性材料形成的一对非磁性垫圈，其中每个非磁性垫圈都具有根据预定长度确定的第一厚度、相对于一对电线圈的内孔具有预定公差的外径，并且具有在非磁性垫圈内的一对第一开口，所述一对第一开口设置在非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中每个非磁性垫圈靠着活塞套筒的一端设置并且限制活塞运动超过活塞套筒的所述一端。

根据本发明的实施例，提供了一种流体开关，其包括：

流体开口，其将第一流体回路连接到第二流体回路；

臂，其包括：

盖，盖设置在第一端，构造成覆盖流体开口；

安装件，其设置在第二远端；以及

沿着臂设置的形状金属合金，其在低于阈值温度时具有第一几何形状，并且在高于阈值温度时具有第二几何形状；其中，在低于阈值温度时，形状金属合金的第一几何形状通过力将盖保持抵靠流体开口，或者将盖保持在使得流体开口打开的位置；并且

在高于阈值温度时，形状金属合金的第二几何形状通过力将盖保持抵靠流体开口，或者将盖保持在使得流体开口打开的位置。

根据本发明的实施例，提供了一种流体开关，其包括：

臂，其包括：

第一端，其构造成接合表面以封闭流体路径；

安装件，其设置在臂的第二远端；以及

形状金属合金元件，其附接到臂上的第一位置，在低于阈值温度时具有第一几何形状，并且在高于阈值温度时具有第二几何形状；其中，在低于阈值温度时，形状金属合金的第一几何形状将盖保持抵靠所述表面，或者将盖保持在远离所述表面的位置；并且

在高于阈值温度时，形状金属合金的第二几何形状将盖保持抵靠所述表面，或者将盖保持在远离所述表面的位置。

根据本发明的实施例，提供了一种流体开关，其包括：

电磁驱动的线性磁力泵；

流体室，其耦合到电磁驱动的线性磁力泵；

耦合到流体室的第一特斯拉止回阀，其对流体流向流体室提供低阻力，并对流体流出流体室提供高阻力；

耦合到流体室的第二特斯拉止回阀，其对流体流出流体室提供低阻力，并对流体流向流体室提供高阻力；

储存器，其耦合到第一特斯拉止回阀以向电磁驱动的线性磁力泵提供流体，并且耦合到第二特斯拉止回阀以从电磁驱动的线性磁力泵接收流体；

多个第一止回阀，其耦合到第一特斯拉止回阀，用于选择性地通过或阻止来自电磁驱动的线性磁力泵的流体流；

多个第二止回阀，其耦合到第二特斯拉止回阀，用于选择性地通过或阻止通向电磁驱动的线性磁力泵的流体流；以及

多个致动器，每个致动器设置在第一止回阀和第二止回阀之间，并根据致动器内的流体体积执行动作。

通过结合附图阅读本发明具体实施例的以下描述，本发明的其他方面和特征对于本领域普通技术人员将变得显而易见。

附图说明

现在将参照附图仅通过示例的方式描述本发明的实施例，其中：

图1描绘了根据本发明实施例的线性磁性可移动芯(LMMC)的透视图；

图2A和2B分别描绘了根据图3A和3B所描绘的本发明实施例的LMMC的两个横截面组装透视图；

图3A和3B分别描绘了根据本发明实施例的LMMC的分解组装透视图和横截面分解组装透视图；

图4A和4B分别描绘了用于组装根据本发明实施例的LMMC的组装夹具；

图5A至5C分别描绘了根据本发明实施例的LMMC的组装中的初始步骤，其中内套筒基于弹簧在组装夹具上对中；

图6A描绘了图4A和4B的组装夹具以及分别在图3A和3B中描绘的根据本发明实施例的LMMC的零件；

图6B描绘了图4A和4B的组装夹具以及分别具有组装工具的根据图3A和3B所描绘的本发明实施例的组装LMMC；

图6C描绘了分别如图3A和3B所描绘的LMMC的配置内的临时子组件，其中临时子组件可以提供根据本发明实施例的ECPUMP的芯；

图6D描绘了在分别描绘于图3至6C中的LMMC内使用的磁性垫圈和非磁性垫圈的替代设计；

图6E和6F描绘了根据本发明实施例的LMMC的两个横截面组装透视图；

图7A和7B描绘了根据本发明实施例的基于LMMC的阀的替代设计；

图8A和8B描绘了呈线性阵列和二维(2D)阵列格式的根据本发明实施例的LMMC的部署；

图8C和8D描绘了呈线性阵列和嵌入式流体回路线性阵列格式的根据本发明实施例的LMMC的部署；

图9A至9C分别描绘了根据本发明实施例的柔性流体阀(FFV)的透视图、封闭横截面图和开放横截面图；

图9D和9E描绘了根据本发明实施例的FFV的变型；

图10A和10B分别描绘了根据本发明实施例的FFV的封闭横截面图和开放横截面图；

图11A和11B分别描绘了根据本发明实施例的FFV的变型；

图11C和11D分别描绘了利用双柔性致动器元件的根据本发明实施例的CFC-FFV的封闭横截面图和开放横截面图；

图11E和11F分别描绘了利用双柔性致动器元件的根据本发明实施例的CFC-FFV1x2流体开关；

图12描绘了根据本发明实施例的LMMC，其构成根据本发明实施例的电子控制泵的一部分；

图13A和13B描绘了根据本发明实施例的LMMC的横截面，该LMMC构成根据本发明实施例的电子控制PUMP(ECPUMP)的一部分；

图13C描绘了对于分别在图12至13B中所描绘的LMMC的不同尺寸配置，示例性的力-位移曲线；

图14和15分别描绘了根据本发明实施例的LMMC的整体形式和横截面透视分解形式；

图16A至16C分别描绘了构成根据本发明实施例的LMMC的一部分的磁体组件以及在组装夹具上的磁体组件(为了清楚起见，没有示出组装杆)；

图17A和17B分别描绘了根据本发明实施例的在组装夹具上的磁体组件，该磁体组件构成LMMC的一部分；

图18A至18C分别描绘了根据本发明实施例的LMMC的组装中的初始步骤，其中内套筒基于弹簧在组装夹具上对中；

图19A至20B分别描绘了根据本发明实施例的LMMC的组装中的后续步骤，其中在组装夹具上具有对准工具；

图21A和21B分别描绘了根据本发明实施例的LMMC，其中在组装夹具上具有对准工具，允许LMMC的“灌封”；

图22A和22B分别描绘了根据本发明实施例，活塞在LMMC以及在最终组装好的LMMC内的插入；

图22C描绘了根据本发明实施例的活塞的横截面；

图23A和23B分别描绘了根据本发明实施例的基于隔膜的止回阀(NRV)，其用在LMMC内以提供根据本发明实施例的电子控制泵；

图24描绘了根据本发明实施例的电子控制泵，其结合根据本发明实施例的特斯拉止回阀利用根据本发明实施例的LMMC；

图25描绘了根据本发明实施例的流体回路，其利用具有其致动器元件的FFV阵列并结合根据本发明实施例的电子控制泵，该电子控制泵利用根据本发明实施例的具有特斯拉止回阀的LMMC；

图26描绘了根据本发明实施例的流体回路，其利用具有其致动器元件的FFV阵列并结合根据本发明实施例的电子控制泵，该电子控制泵利用耦合到流体谐振器的LMMC和特斯拉阀；

图27描绘了根据本发明实施例的流体回路，其利用根据本发明实施例的电子控制泵，该电子控制泵利用耦合到流体谐振器的LMMC和特斯拉阀来提供低复杂性的流体振动功能；

图28示意性地描绘了根据本发明实施例的利用流体回路的装置，该流体回路利用根据本发明实施例的电子控制泵，该电子控制泵具有耦合到流体谐振器的LMMC和特斯拉阀元件以及具有其致动器元件的FFV阵列；

图29示意性地描绘了根据本发明实施例的利用流体回路的装置，该流体回路利用根据本发明实施例的电子控制泵，该电子控制泵具有耦合到流体谐振器的LMMC和特斯拉阀元件以及具有其致动器元件的FFV阵列和电刺激元件的阵列；

图30描绘了根据本发明实施例的利用柯恩达效应的“挡板”阀；

图31描绘了根据本发明实施例制造的两个不同马达的净力和磁阻力曲线；

图32描绘了用于驱动根据本发明实施例的电子控制泵的脉冲宽度调制信号；以及

图33A和33B描绘了根据本发明实施例的LMMC变型，其具有“波纹状”活塞套筒。

具体实施方式

本发明涉及液压马达和泵，更具体地涉及液压阀和开关，更具体地涉及用于消费者应用和非消费者应用的液压阀和开关，其提供高效率、小占位面积、低复杂性和低成本。

随后的描述仅提供代表性实施例，并不旨在限制本公开的范围、适用性或配置。而是，随后对实施例的描述将为本领域技术人员提供用于使得能够实现本发明的一个或多个实施例的描述。应当理解，在不脱离所附权利要求中阐述的精神和范围的情况下，可以对元件的功能和布置进行各种改变。因此，实施例是本发明的示例或实现方式，而不是唯一的实现方式。“一个实施例”、“实施例”或“一些实施例”等各种表述的出现不一定都指代相同的实施例。尽管可以在单个实施例的上下文中描述本发明的各种特征，但是这些特征也可以单独提供或以任何合适的组合提供。相反，尽管为了清楚起见，本文可以在分开的实施例的上下文中描述本发明，但是本发明也可以在单个实施例或多个实施例的任何组合中实现。

说明书中对“一个实施例”、“实施例”，“一些实施例”或“其他实施例”的引用意味着结合实施例描述的特定特征、结构或特性包括在本发明的至少一个实施例中，但不一定在本发明的所有实施例中。本文采用的措辞和术语不应被解释为限制性的，而仅用于描述性目的。应当理解，在权利要求书或说明书提及“一”或“一个”元件的情况下，这种引用不应被解释为仅存在一个该元件。应当理解，在说明书中提到部件、特征、结构或特性“可”、“可能”、“能够”或“可以”被包括的情况下，不是必须包括该特定部件、特征、结构或特性。

对诸如“左”、“右”、“顶部”、“底部”、“前”和“后”等术语的引用旨在关于特定特征、结构或元件在描绘了本发明实施例的图中的方位而使用。显而易见的是，关于装置的实际使用的这种方向术语没有特定含义，因为该装置可以由一个或多个用户以多种方位使用。

对术语“包括”、“包含”、“由……组成”及其语法变型的引用不排除添加一个或多个部件、特征、步骤、整体或其组，并且这些术语不应被解释为指定部件、特征、步骤或整体。同样地，当在本文中使用时，短语“基本上由……组成”及其语法变型不应解释为排除附加的部件、步骤、特征、整体或其组，而是附加的特征、整体、步骤、部件或其组不会实质上改变所要求保护的组合物、装置或方法的基本和新颖特征。如果说明书或权利要求书涉及“附加”元件，则不排除存在多于一个的附加元件。

如本文所使用的“用户”可以指代但不限于个人或个体群组。这包括但不限于私人、组织和/或企业的雇员、社区组织的成员、慈善组织的成员，包括男性和女性。在其最广泛的意义上，用户可以进一步包括但不限于软件系统、机械系统、机器人系统、安卓系统、动物、宠物等，其特征在于能够利用本发明的一个或多个实施例。用户可以与生物测定数据相关联，所述生物测定数据可以是但不限于：在本地或远程地监视、获取、存储、传输、处理和分析给用户。用户还可以利用仪表板、网络服务、网站、软件插件、软件应用和图形用户界面通过一个或多个帐户和/或简档与服务提供商、第三方提供商、企业、社交网络、社交媒体等中的一个或多个相关联。

这里使用的“用户信息”可以指代但不限于用户行为信息和/或用户简档信息。它还可以包括用户的生物信息、用户的生物信息的估计、或者从当前和/或历史生物信息导出的用户生物信息的预测/预估。

本文所使用的并且贯穿本公开的“液压装置”或“液压系统”指的是至少部分地利用液压器件进行运动和/或致动的液压装置、液压子系统或系统。液压装置可以是离散的或与其他元件/装置/系统/子系统组合以在消费者或非消费者装置/系统/子系统内提供一个或多个功能。例如，这种装置可以：部分地或全部地插入人体的孔内；附接和/或安装以接合用户身体的特定区域或部位；由用户穿戴，包括在衣服下面、里面、上面或与衣服一起穿戴；安装在允许与用户交互的表面和/或物体上；与一个或多个用户交互；提供独立于用户的存在或不存在的离散和/或组合功能；以及成为移动和/或非移动机器人系统的一部分。这种液压装置可以是功能性的、美学的、治疗性的、非医疗的和医疗的(例如药物递送系统、医学测试和诊断装置)。

本文和整个本公开中使用的“节状物”指的是旨在提供额外物理交互的装置的表面上的一个或多个凸起。节状物可以永久地构成装置的一部分，或者它可以是可替换的或可互换的，从而为装置提供附加的变化。

本文所使用的并且贯穿本公开的“膨胀体”是指用于在其中注入流体时调节其物理几何形状的元件。这种膨胀体可以由各种弹性和非弹性材料形成，并且具有不同的非膨胀轮廓和膨胀轮廓，包括例如球形、细长形、宽形，薄形等。膨胀体也可以用于在膨胀体体积发生不显著的或非常低的变化时向装置表面和用户传递压力或压力波动。

本文所使用的并且贯穿本公开的“按摩器”是指可以使用各种技术用于操纵肌肉和结缔组织的浅层和深层的任何物品，以增强功能，有助于愈合过程，减少肌肉反射活动，抑制运动神经元兴奋性，促进放松和健康，并作为娱乐活动。因此，这种按摩器可用于组织，包括但不限于肌肉、肌腱、韧带、筋膜、皮肤、关节或其他结缔组织、淋巴管、胃肠系统器官、手、手指、肘部、膝盖、腿、胳膊和脚。

本文所使用的并且贯穿本公开的“衣服”是指如下的一个或多个物品：所述物品被设计和/或意在用于通过用户将他们/她们的身体物理地适配在衣服的物品内和/或通过所述物品被垂褶、包裹或以其他方式附着在用户身上而覆盖用户身体的一个或多个预定区域。这种衣服可以包括但不限于休闲服装、工作服、游戏服、运动服和防护服。衣服的物品的示例包括但不限于衬衫、T恤、裤子、短裤、长裤、背心、夹克、连衣裙、短裙、毛衣、连帽衫、内衣、女性内衣、外套、头带、围巾、腰带、帽子、围巾、袜子、鞋子和靴子。衣服的物品可以由一种或多种材料制成，包括但不限于棉、羊毛、皮革、橡胶、胶乳、尼龙和聚酯。

在以下描述中，为了提供与本发明的实施例关联的参考，对特定产品类别或特定产品例如按摩器或玩具进行参考，然而，这种关联纯粹是为了提高读者对本发明实施例的理解，并不是要限制或限定本发明的不同方面和本发明实施例的应用。

电磁阀/开关：参照图1，其描绘了根据本发明实施例的用于实现紧凑且低复杂性的流体开关的线性磁性可移动芯(LMMC)100的透视图。然后，在图2A和2B中描绘了根据本发明实施例的LMMC 100的两个相互垂直的横截面组装透视图。在这些图中，活塞管350内的活塞360与一对环形线圈330和内磁性垫圈340一起清晰可见。显然，活塞360在LMMC 100的任一端处接触非磁性垫圈320而不接触外磁性垫圈310。因此，非磁性垫圈320的厚度允许在没有功率施加到任一个环形线圈330时，可以调节活塞360和第一磁性垫圈310之间的磁性保持力。同样显而易见的是，当活塞360远离非磁性垫圈320移动时，来自入口(该入口通过磁性垫圈310和非磁性垫圈320内的对准的第一开口而耦合)的流体可以经由磁性垫圈310和非磁性垫圈320与活塞360的端部之间的活塞管350的区域耦合到由磁性垫圈310和非磁性垫圈320的对准的第二开口形成的出口。当活塞360移动到活塞管350的一端时，活塞360关闭LMMC 100的所述一端的入口和出口之间的连接，并打开另一端的连接。当活塞360移动到另一端时，关闭的连接被打开，而打开连接被关闭。

参照图3A和3B，其中示出了根据本发明实施例的在图1中描绘的LMMC 100的分解组装透视图和横截面分解组装透视图。因此，在两端，存在多个第一磁性垫圈310，其中每个第一磁性垫圈具有由中心元件分开的一对开口，该中心元件旨在与配合的外部组件对准，该外部组件具有第一流体通道和第二流体通道，第一流体通道和第二流体通道与所述一对开口对准并且由中心“壁”分开，中心“壁”与所述中心元件对准。每个外磁性垫圈310邻接环形线圈330。设置在每个环形线圈330的最外端内的是非磁性垫圈320，非磁性垫圈320具有一对开口和中心元件，所述一对开口和中心元件与外磁性垫圈310内的开口和中心元件对准。非磁性垫圈320之间是活塞管350，活塞360在活塞管350内移动，其中活塞管350的外径的尺寸设计成配合在环形线圈330内。在环形线圈330之间围绕活塞管350设置的是内磁性垫圈340。可选地，可以从本发明的其他实施例中省略内磁性垫圈340。

在操作中，活塞在一个或另一个或两个环形线圈330的作用下被驱动到LMMC 100的一端或另一端，其中环形线圈330在电激励时产生作用在活塞360上的磁场。然而，一旦被驱动到一端或另一端，(一个或多个)环形线圈330就可以被断电，因为第一垫圈磁体310与活塞360之间的磁吸引力将活塞保持在抵靠非磁性垫圈320的位置。通过增加/减小非磁性垫圈320的厚度，磁力可以调节得更低/更高。

分别参照图4A和4B，描绘了用于组装例如分别如图3A和3B所示的根据本发明实施例的LMMC 100的组装夹具的横截面视图400A和透视图400B。因此，组装夹具包括第一安装件420和第二安装件420以及支撑杆410。随后，分别如图5A至5C所示，其描绘了根据本发明实施例的LMMC100的组装中的初始步骤，其中活塞管350与一对对中-对准组件一起安装在支撑杆410上，每个对中-对准组件包括管支撑件520和弹簧510。因此，利用与活塞管350一起设置在支撑杆上的对中-对准组件，活塞管350可以相对于支撑杆410径向地对中。可选地，通过设置在基座上的一对安装件420以及安装在支撑杆上的一对间隔块(为了清楚起见未示出)，活塞管350可以相对于支撑杆410纵向和径向地对中。活塞管350与一对对中-对准组件一起在图5B中表示为组件500。

随后如图6A所示，具有组件500的支撑杆410具有一对环形线圈330和第二磁性垫圈340，所述一对环形线圈330和第二磁性垫圈340使用组装夹具并结合一对第一对准引导件610的使用安装并对准到活塞管350上，其中第一对准引导件610被机加工为使得它们装配到支撑杆410上并具有锥形端以将环形线圈330对准活塞管350。现在如图6B所示，由图6A中所示的步骤得到的组装好的中心组件600通过组装夹具和一对第二对准引导件620被组装并与第一磁性垫圈310和非磁性垫圈320对准，其中第二对准引导件620具有将每个非磁性垫圈320和第一磁性垫圈310对准在一起并与中心组件600对准的凸起。此时，组件可以固定，使得所有元件都锁定在位。这种“固定”可以包括但不限于灌封、焊接、毛细管基环氧树脂等。

显而易见的是，临时子组件，即组装好的中心组件600，在形成分别如图3A和3B所示的LMMC 100的配置内的步骤的同时，可以通过用入口和出口止回阀(NRV)替换入口/出口来提供根据本发明实施例的电子控制泵的芯。组装好的中心组件600在图6C中以放大的形式示出。在这种配置中，活塞360根据在环形线圈330的环形开口内建立的磁场而移动。所述一对环形线圈330可以直接地、或者间接地通过与环形线圈的线的电连接、或者间接地通过电路板/控制电路而串联或并联。可选地，每个致动线圈330可以单独连接到控制电路。直接连接到作为LLMC 100的一部分的电连接器的一对致动线圈330的示例在图33中示出，其中电连接器3310将一对致动线圈330一起连接到公共电插头组件，所述公共电插头组件用于配合到连接器。

参考图6D，描绘了分别在图3至6C中描绘的LMMC 100内使用的磁性和非磁性垫圈的替代设计。在图3A至6C中，磁性垫圈310和非磁性垫圈320被描绘为具有一对孔；当LMMC100内的活塞处于适当位置时，所述一对孔允许流体从入口流到出口。这在图6D中针对非磁性垫圈320在俯视的第一横截面图660中示出，其中显而易见的是，非磁性垫圈320的厚度是统一的。然而，在第二横截面视图670中，孔之间的中心部分相对于非磁性垫圈320的周边升高。这使得磁性垫圈310和活塞360之间的间隔能够变化，从而调节磁力并由此调节LMMC100的锁定力，而无需调节非磁性垫圈320与LMMC 100的安装。

然而，对于第二垫圈680，已针对单入口-双出口阀或双入口-单出口阀调整了设计，其中一侧上的单个孔现在是一对孔。以这种方式，两个流体回路可以连接到LMMC 100的该端口。该设计在第三垫圈690中得到延伸，其中该设计现在是双入口和双出口。孔的图案可以在非磁性垫圈320和磁性垫圈310上匹配，或者替代性地可以仅在一个或另一个上实现。可替代地，原始垫圈310可以与提供双入口和/或双出口的改型的壳体一起使用。

现在参照图6E和6F，其中描绘了根据本发明实施例的单侧流体开关芯的第一和第二横截面组装透视图600A和600B，所述开关芯可以用与分别如图4至6B所描绘的方法相似的方法组装。如图所示，每个开关芯在活塞管350的一端采用第一磁性垫圈310和非磁性垫圈320，另一端由封板6100封住。在每种情况下，描绘了单个环形线圈330，但显而易见的是，在所描述的本发明的范围内可以实现具有一对环形线圈330的配置。虽然所描绘的单个环形线圈330位于活塞套筒350的一端或另一端并且比活塞360短，但显而易见的是，当处于单侧流体开关芯的闭合或打开位置时，环形线圈330可以设置在相对于活塞套筒350和活塞360的其他位置。

在本发明的其他实施例中，例如关于图6E和6F描述和描绘的单个致动器线圈以及本发明的其他实施例可以处于所谓的“扬声器线圈”配置，其中线圈此时是固定的(例如，与在扬声器中可移动相比)，并且活塞(磁体)用铁芯或在铁芯内径向磁化而不是轴向磁化。活塞(磁体)可以延伸超过或可以不延伸超过线圈的端部。例如，可以通过使用端部垫圈来完成磁路。

虽然已经在利用电磁活塞和线性马达动作来移动活塞的上下文中描述了关于小型流体致动器、流体阀等的本发明实施例，但显然存在多种设计选择，包括：动铁、动磁铁、扬声器和电磁铁。虽然在本发明的实施例中，铁可以用作磁性或可磁化材料，但是显然可以采用其他铁磁性材料，包括但不限于稀土磁体，例如基于钕的稀土磁体。这些材料根据其最大能量积进行分级，该最大能量积与每单位体积的磁通量输出相关。值越高表示磁铁越强，通常从N35到N52。发明人已经利用了N32磁体并且注意到也可以采用更低、更高的其他值。可以使用诸如N15至N28的磁体。

参照图7A和7B，分别描绘了第一和第二阀700A和700B，它们分别利用了上文关于图3A至6F描述和描绘的概念。因此，第一阀700A利用一对线圈330与中心磁体340一起在改型的活塞套筒740内移动活塞360。同样，磁性垫圈710和非磁性垫圈720此时仅仅是扁平的实心元件，没有任何通孔。阀700A的入口-出口端口730此时设置在改型的活塞套筒740内。因此，通过在改型的活塞套筒的周边周围设置端口，可以提供单入口-单出口配置，正如可以提供单入口-双出口、双入口-单出口和多入口-多出口配置一样；或者，单入口-单出口可以设置为单个延伸槽，该延伸槽然后耦合到多个配件。在不脱离本发明的范围的情况下，可以考虑其他配置用于外部机械配置。显然，第一阀700A提供双阀，其中这些阀相反地配置，使得当一个阀关闭时另一个阀打开，以及当一个阀打开时另一个阀关闭。对于第二阀700B，描绘了采用单个线圈的单阀配置。

虽然图3A至图7B中描绘的线性磁致动芯采用双激励线圈，但是本发明的其他实施例可以采用单个线圈。然而，由于LMMC 100内的行程通常大于对于线性振荡磁力泵的行程，为了提供足够的空间用于高效的流体“U形转弯”或“180°”转弯，两个线圈和中央磁性垫圈减少了驱动功率要求。

因此，图3A至7B描绘了利用这种LMMC元件的根据本发明实施例的线性磁性可移动芯(LMMC)元件和流体开关/阀。虽然所描述和描绘的构造是圆形的，但显然环形线圈可以通过形成环形线圈的一部分的外部主体而形成为具有正方形、六边形或其他多边形外部几何形状，或者当它们通过灌封被固定时或者在被固定之后，组件被灌封。因此，图7A和7B中分别与图3A和3B一起描绘的这些LLMC可以配置成分别如图8A和8B所示的线性阵列和二维(2D)阵列格式。参照图8A，LMMC 800设置成线性阵列，其中第一支撑件810和第二支撑件820分别位于阵列的端部以及分别位于成对的LMMC 800的中间。相比之下，在图8B中，LMMC布置成矩形2D阵列，其中第一支撑件810和第二支撑件820围绕边缘，第三支撑件830在中间，具有多组的四个LMMC 800。

相比之下，在图8C中，示出了LMMC 300的线性阵列，其中每个LMMC300具有设置在其上的流体耦合器850，流体耦合器850包括耦合到磁性垫圈310和非磁性垫圈320内的孔的入口和出口，其中在流体耦合器内，壁将入口端口与出口端口隔离。因此，对于例如横向尺寸方面为12mm、6mm、3mm和2mm(0.5”、0.25”、0.125”、0.08”)的LMMC 800，以12mm、6mm、3mm和2mm(0.5”、0.25”、0.125”、0.08”)的厚度分别可以实现每25mm(1”)有2、4、8和12个装置的密度。

在图8D中，描绘了流体回路860，其中流体通道870设置在流体回路860内以形成每个LMMC 300的入口和出口。流体回路860可以例如通过模制顶部和底部部分而形成，然后将顶部和底部部分与设置在它们之间的LMMC 300连接在一起。在本发明的一些实施例中，流体回路860可以由一种或多种硅树脂形成，而为了提供所需的硬度、制造兼容性、成本、硬度、弹性等，其他材料也可以使用，这对于本领域技术人员是显而易见的。很明显，根据内部采用LMMC 300的阵列的产品和/或系统的设计和配置，LMMC 300的阵列可以构造成不同于线性和紧凑2D阵列的其他配置。例如，在足部按摩器内，LMMC 300可以以2D或3D配置部署。

关于图3A至8D描述和描绘的本发明实施例的特征在于LMMC，其有利地具有低复杂性和低成本的设计方法。磁性垫圈和非磁性垫圈(也可以被看作并被认为是衬垫)可以由片材冲压和/或通过模制形成。LMMC的锁定力通过衬垫厚度简单地改变，使得当磁性垫圈和活塞之间的距离增大/减小时，锁定力减小/增加。可选地，为了增加锁定力，磁性垫圈可以另外具有跨中心区域的脊，所述脊增加从磁性垫圈到活塞的磁通量浓度。

可选地，磁体可以是轴向磁化磁体，其由嵌入在一种或多种其他材料中的粉末化磁性材料形成，粉末化磁性材料然后被磁化成本发明人所称的轴向磁化磁体。所述一种或多种其他材料为磁性材料(例如铁磁性铁粉)及其形状等提供物理支撑。这种材料可以包括树脂、热塑性塑料、塑料、环氧树脂、低温玻璃等。在本发明的另一个实施例中，活塞可以由层压结构形成，使得由多层磁性(或可磁化)材料形成的交替结构与电隔离材料层压，因而允许抑制活塞内的涡电流。例如，薄磁盘可以与薄塑料盘堆叠在一起并灌封/封装在壳体内或者胶合在一起/熔合在一起。可选地，堆叠结构可以沿着活塞的长度交替，或者它可以是跨活塞宽度的层。如果需要非均匀的活塞几何形状，那么这些几何形状可以在制造期间通过变化几何形状的零件或通过加工组装好的材料堆层或通过这两者的组合来实现。粉末基磁性材料可以嵌入层中，然后是嵌入没有材料的层，接着是嵌入具有磁性材料的另一层。电隔离层的厚度可以小于、等于或厚于具有磁性材料的层。

可选地，活塞的设计可以包括磁性材料，例如铁，以在轴向磁化的活塞体或层叠的活塞体或其他活塞的任一端形成盖，从而改善磁通密度或相对于没有活塞的线圈内的磁场“聚焦”活塞内的磁通量。

关于图3A至8D描述和描绘的本发明实施例的特征在于，LMMC在具有双线圈的配置内采用中央磁性垫圈。该中央磁性垫圈在没有电激励的情况下提供增大的锁定力，并减少从一种状态转换到另一种状态的驱动要求。然而，这在本发明的其他实施例中可以省略。

柔性形状记忆阀：显然，关于图3A至8D描述和描绘的LMMC——其利用电磁驱动活塞直接或作为流体开关的一部分打开和关闭阀——代表了能够在单个动作中或重复地快速重新配置流体回路的“快速”流体元件。然而，虽然利用电磁致动的LMMC可以通过其控制器以较低的速度被驱动，但是进一步考虑到LMMC的尺寸可以缩放以使得横向尺寸例如是横向上12mm、6mm、3mm和2mm(0.5”、0.25”、0.125”、0.08”)并且轴向上也类似，所以它们的几何形状也可能不适合所有应用。因此，分别参照图9A至9C，示出了根据本发明实施例的柔性流体阀(FFV)的透视图(图9A)、封闭横截面图(图9B)和开放横截面图(图9C)，其可以提供具有比LMMC更小和更薄的占位面积的流体阀及其相应实施的流体开关。

因此，分别参照图9A至9C，流体回路元件(FCE)945内的开口945(例如管的端部处的开口、流体通道的上壁或下壁中的开口等)通过柔性盖930被覆盖(分别在图9A和9B中处于闭合位置)或暴露(在图9C中处于打开位置)，其中柔性盖930附接到柔性臂920，柔性臂920在其另一端附接到支撑件910。设置在柔性盖930的上表面、柔性臂920和支撑件910上的是分别终止于第一对端子960A和960B的导电路径950。如果导电路径950由形状记忆合金(SMA、智能金属、记忆金属、记忆合金、肌肉线、智能合金)形成，那么在低于临界温度T_C的第一状态下，导电路径950通过形成柔性盖930和柔性臂920的弹性材料变形，使得FFV闭合，柔性盖930覆盖开口945。

然而，在高于临界温度的第二状态中，形成导电路径950的SMA“记住”其原始形状并返回到该预变形形状，使柔性盖930和柔性臂920变形，由此柔性盖930不再覆盖开口945。第一状态表示导电路径950处于与产品、装置或系统(在其内部，包括FFV的流体回路构成其一部分)相关联的“环境”温度，而第二状态表示电流流经导电路径950以加热SMA超过临界温度时。SMA可以具有单向或双向形状记忆，并且可以例如由铜-铝-镍或镍-钛(NiTi)形成，但是也可以使用其他材料，包括但不限于Fe-Mn-Si、Cu-Zn-Al和Cu-Al-Nl。SMA有利地具有高水平的可恢复塑性应变，该可恢复塑性应变可以通过第一状态下的挠曲引起。因此，图9A至9C中的配置表示具有“常闭”阀的SPST配置，即在SPST的等效电路表示内没有连接或“打开”。

可选地，参照图9D，分别连接到第二对端子970A和970B的第二导电路径980可以设置在柔性臂920的下表面上，其中当第一导电路径950被通电时，FFV处于第一配置，因为第一导电路径950超过临界温度并且第一导电路径980变形至其“记忆”形状，而当第二导电路径980被通电时，FFV处于第二配置，因为第二导电路径980超过临界温度并且第二导电路径980变形至其“记忆”形状。图9E描绘了另一FFV变型，其中仅第二导电路径980设置在柔性臂920的下侧上并且选择性地通电以控制FFV。

虽然图9A至9E描绘了利用薄膜SMA元件在一个或两个状态下提供FFV的电控制的FFV，但是分别在图10A和10B中描绘了替代设计，其中利用线格式的SMA 1020描绘了根据本发明实施例的FFV的封闭和开放横截面视图。在本发明的实施例中，SMA 1020的线格式可以包括由导热膏和柔顺壳体围绕的SMA芯，从而允许冷却比在裸SMA内更快并且与加热“速度”相当。因此，如图所示，下表面1040在其上方设置有挠性臂1050，挠性臂1050分别具有第一端1010和第二端1030，SMA 1020通过第一安装件1060A和第二安装件1060B连接到第一端1010和第二端1030。挠性臂1050被描绘为具有厚度t₁和长度l₁。因此，当加热时，SMA可能已被训练成在加热时收缩，使得如图10B所示，其长度从“变形后的”l₂减小到l₃，从而使挠性臂1050变形至第二状态1055，使得第二端从下表面1040抬离，由此打开FFV。

现在分别参照图11A和11B，其描绘了根据本发明实施例的FFV的变型。在图11A中，SMA 1070的形状偏离第一端1010和第二端1030之间的简单“线性”连接变化，使得对于SMA1070的两个状态之间的每单位长度的给定百分比变化，实现了增加的总长度变化。相比之下，在图11B中，SMA1080此时附接在挠性臂的第二端1030和下表面1040之间，使得在加热的收缩状态下，SMA 1080将第二端1030拉动成与下表面1040接触，而在“冷却”状态下，第二端1030可以在被泵送的流体的压力下被抬起。可以通过材料选择、厚度(t₁)、长度(l₁)、宽度(w₁)(为了清楚起见未示出宽度)的组合以及挠性臂内的材料的添加/移除来调整挠曲弹性。

可替代地，分别如图11C和11D所示，分别以封闭和开放的横截面视图示出了根据本发明实施例的利用双柔性致动器元件的FFV。因此，描绘了分别具有上表面1120和下表面1130的通道，在上表面1120和下表面1130之间设置有例如上文关于图10A所描述的第一柔性结构和第二柔性结构，但是其中一个倒置，使得在图11C中的闭合配置中，第二端1030彼此相邻地接合。因此，SMA 1020的加热导致它们的收缩和挠性臂1050的挠曲，使得“阀”打开。可以通过冷却SMA 1020来实现恢复到“闭合”状态，然后SMA 1020通过弯曲而变形，返回到其初始的非变形状态。可选地，如图11D所示，次级SMA 1110可以设置在每个挠性臂的第二端与上表面1120和下表面1130的相对表面之间，其中每个挠性臂在SMA 1020的作用下挠曲到所述表面上。以这种方式。当SMA元件1020冷却时，次级SMA 1110被加热。

可替代地，分别如图11E和11F所示，可以采用例如上文关于图10A至11D所描述的一对SMA挠曲元件，以提供根据本发明实施例的1x2 FFV流体开关。SMA挠曲元件可以横向设置在流体结构内或者可替代地竖直设置。可选地，还可以采用次级SMA元件，使得在每个开关状态下，挠性臂都由SMA驱动。很明显，1x2 FFV流体开关根据驱动器的复杂性提供四种操作状态，如下表1所示。

表1：图11E和11F的1x2 FFV流体开关的状态

可选地，可以实施自锁阀，其中采用一对SMA，使得在阀的每个状态中，其中一个SMA保持SMA被电驱动以保持锁定状态的状态，或者有利地，锁定状态处于较冷的SMA状态，使得通过一起或以特定顺序电驱动SMA来实现从一个阀状态到另一个阀状态的转变。可选地，可以在诸如SPST、SPDT、DPST等的自锁阀配置中采用更多的SMA。

在替代的FFV配置中，用于孔(阀)开口的盖可以自身铰接并且移动以提供打开/关闭状态，或者可替代地，用于孔(阀)开口的盖可以枢转/弯曲到位。在本发明的另一个实施例中，阀可以包括具有多个孔的阀体和具有匹配的孔图案的盖，使得盖横向移动以覆盖/露出孔，其中运动范围此时由孔的尺寸而不是阀的整体尺寸决定。同样，通过SMA致动器的设计可以将阀锁定就位。

虽然已经针对图9A至11F描绘了用于根据本发明实施例的紧凑型低复杂性-柔性流体阀(FFV)设计的柔性臂，但是对于本领域技术人员显而易见的是，可选地，臂可以是刚性的和铰接的，以提供两种状态下的所需配置以及两种状态之间的运动。

用于电子控制泵的紧凑型低成本-磁性线性马达

现在分别参照图12、13A和13B，示出了根据本发明实施例的线性磁性可移动芯(LMMC)，其构成根据本发明实施例的电子可控泵的一部分。在图12中，LMMC 1200以透视横截面视图示出，而在图13A和13B中，LMMC分别以横截面图示出，其中活塞1220在LMMC主体1210内分别处于其中心位置和(一个方向上的)运动极限处。

参照图13C，示出了分别在图12、13A和13B中描绘的LMMC的不同尺寸配置的示例性力-位移曲线，其中诸如磁性垫圈厚度、活塞长度、非磁性垫圈厚度等参数是变化的。

在图14和15中分别以根据本发明实施例的整体和横截面透视分解形式描绘了LMMC 1200。如所描绘的，LMMC的元件是：

·活塞1220；

·外垫圈1410；

·磁体填充环1420；

·磁性垫圈1430；

·内垫圈1440；

·线圈1450；

·活塞套筒1460；以及

·线圈外壳1470。

在本发明的一个实施例中，用于组装根据本发明实施例的LMMC(例如分别在图12至15中所示的LMMC 1200)的组装夹具可以与图4A和4B中所示的用于组装根据本发明实施例的LMMC的组装夹具相同。夹具包括支撑杆410和一对支撑件420，其与简单的工具一起(如分别从图16A至20B将显而易见的)通过零件的小套件提供了低复杂性的组装过程，所述小零件类似地兼容大批量生产和低零件成本，因此整个LMMC 1200能够以低成本实现，并具有易于扩展的组装过程。支撑杆410的尺寸和公差可以设计成用于活塞套筒1460的内孔，使得组装不需要额外的夹具，或者设计可以采用附加的夹具，例如下面在关于图16A至20的本发明实施例中所描绘和描述的，其中分别对于外垫圈1410、磁体填充环1420和内垫圈1440使用相同的内孔尺寸。

首先如图16A至16C所示，组装磁体组件以形成根据本发明实施例的LMMC的一部分。参照图16A，描绘了图16B的第一图像1600A中描绘的每个磁体组件1600的零件，这些零件是：

·外垫圈1410；

·磁体填充环1420；

·磁性垫圈1430；以及

·内垫圈1440。

在图16B中分别用三维(3D)透视图和3D横截面透视图描绘了磁体组件1600。在图16C中，描绘了磁体组件1600的组装，其通过以下方式简单地实现：将四个部件一起放在支撑杆410上，使得间隔环1420设置在磁性垫圈1430内，然后将外垫圈1410和内垫圈1440设置在磁性垫圈1430的两侧。在支撑杆410的尺寸和公差适合于与外垫圈1410、间隔环1420和内垫圈1440的内孔尺寸相同的内孔尺寸的情况下，它们都直接在支撑杆410上自对准。在内垫圈1440和外垫圈1410分别由铁磁材料(例如，低碳钢、钢或铁)形成的本发明实施例中，磁性组件1600一旦组装在支撑杆上就保持物理内聚力。因此，根据本发明的一个实施例，该过程重复两次以产生用于LMMC的一对磁性组件1600，但是应该注意确保每个组件内的磁极的正确磁体方位。可选地，内垫圈1440和外垫圈1410可以由软磁材料形成，或者利用嵌入在非磁性基质中的粉末金属，例如设置在树脂中的铁颗粒，所述铁颗粒随后通过施加大磁场而被对准和磁化。

可选地，磁性垫圈1430、内垫圈1440、外垫圈1410和磁体填充环1420(其被实施为磁性的)可以是轴向磁化磁体，其由嵌入在一种或多种其他材料中的粉末化磁性材料形成，粉末化磁性材料然后被磁化成本发明人所称的轴向磁化磁体。所述一种或多种其他材料为磁性材料(例如铁磁性铁粉)及其形状等提供物理支撑。这种材料可以包括树脂、热塑性塑料、塑料、环氧树脂、低温玻璃等。在本发明的另一个实施例中，垫圈或垫圈环可以由层压结构形成，使得由多层磁性(或可磁化)材料形成的交替结构与电隔离材料层压，因而允许抑制垫圈或垫圈环内的涡电流。例如，薄磁盘可以与薄塑料盘堆叠在一起并灌封/封装在壳体内或者胶合在一起/熔合在一起。可选地，堆叠结构可以沿着垫圈或垫圈环的长度交替，或者它可以是跨垫圈或垫圈环宽度的层。如果需要非均匀的垫圈或垫圈环几何形状，那么这些几何形状可以在制造期间通过变化几何形状的零件或通过加工组装好的材料堆层或通过这两者的组合来实现。粉末基磁性材料可以嵌入层中，然后是嵌入没有材料的层，接着是嵌入具有磁性材料的另一层。电隔离层的厚度可以小于、等于或厚于具有磁性材料的层。

图16A和16B分别描绘了在根据本发明实施例的组装夹具上的构成LMMC 1200的一部分的磁体组件1600，其中磁体组件1600形成在分别作为外垫圈1410、间隔环1420和内垫圈1440的内孔的一对对准工具410之间，而所述内孔大于支撑杆410。因此，对准工具410具有尺寸与支撑杆410的尺寸相同的中心孔，并且在一端具有突出环，使得将对准工具放在一起时，它们使内垫圈1440和外垫圈1410相对于彼此自对准。在本发明的另一个实施例中，这些突出环也可以同时对准磁铁垫圈1430和间隔环1420，而将一对对准工具410推到一起则使磁铁组件1600的所有元件进入机械接触。

现在分别参照图18A至18C，其描绘了根据本发明实施例的LMMC的组装中的后续步骤，其中活塞套筒1460基于弹簧在组装夹具上对中。因此，如图所示，在支撑杆410的每个端部，首先安装套筒支撑件1820，然后安装弹簧1810。将活塞套筒1460滑动到支撑杆上，在活塞套筒1460、套筒支撑件1820和弹簧1810在一对对准工具(为了清楚起见未示出)之间的状态下通过在相反的方向上推动一对对准工具而使活塞套筒1460与套筒支撑件1820和弹簧1810接合。

随后如图19A至20B所示，根据本发明实施例的LMMC 1200的组装中的附加步骤使用对准工具结合组装夹具来实现。考虑到这些步骤，这些图是：

·图19A：其中第一磁体组件1600和对准工具1710安装到支撑杆410的一端，活塞套筒1460如关于图18C所描述的那样先定位和对准；

·图19B：其中线圈1450(不可见)和线圈壳体1470已经组装在活塞套筒上，定位第二磁体组件1600，然后安装另一个对准工具1710，使得对准工具抵靠活塞套筒1460推动一对磁性组件1600，以及定位线圈1450(不可见)和线圈壳体1470；

·图20A：其中第二对准工具2010组装在每个对准工具1710上；以及

·图20B：其中第二对准工具2010在松散组装状态下在LMMC 1200的每个端部上闭合在一起。

从图21A和21B显而易见的是，每个第二对准工具2010具有凹口，使得第二对准工具2010可以相对于彼此闭合，并且允许线圈的电引线被送出。如图12至20B所示，LMMC 1200具有两个引线，所述引线离开线圈的一端并因此离开LMMC 1200的一端。然而，线圈的引线可以定位成使得它们位于线圈的两端并因此位于LMMC 1200的两端。在图21A中更清楚地示出了根据本发明实施例的LMMC 1200的中心部分，其在组装夹具上的对准工具内。因此，线圈壳体1470内的一对槽2110与第二对准工具2010的“槽”一样明显，一端的线圈的引线2120也是如此。图21B描绘了对应于图21A中描绘的俯视图的组件的仰视图。因此，线圈壳体1470内的通气孔/填充孔2130是可见的。

一旦如图所示组装在工具内，则线圈壳体1470、线圈1450和活塞套筒1460可以与一对磁体组件1600封装在一起。可替代地，焊料预制件可以在组件内使用或沉积在组件中的元件上，使得整个组件可以被加热，焊料回流，并且组件在该点“连接”。在本发明的另一个实施例中，可以结合第二对准工具使用一对外框架，使得所述一对外框架彼此对准并彼此连接，例如通过卡扣固定装置、螺纹固定等。

现在分别参照图22A和22B，描绘了活塞420在LMMC内的插入以及根据本发明实施例的最终组装的LMMC 1200。如图22A所示，插入工具2210最初被推动通过LMMC的孔并且活塞420磁性地附接到插入工具2210。然后，插入工具2210通过LMMC的孔撤回以通过较小的力将活塞定位，因为如果活塞不适配，那么拉动插入工具2210将仅仅破坏它与活塞420之间的磁耦合。图22C中描绘了根据本发明实施例的活塞的示例，其包括由永磁材料形成的主体2220，其在活塞2220的预定中心对称设置区域上具有低摩擦套筒2230，其中在形成活塞2220时，在加工活塞2220的坯料中加工出初始凹槽2250，使得用于低摩擦套筒2230的区域对称地设置在活塞2220上。在一端，可选地加工出与插入工具2210上的凸起相匹配的凹坑2240。

现在分别参照图23A和23B，示出了根据本发明实施例的ECPUMP和基于隔膜的止回阀(NRV)。在图23A中，描绘了ECPUMP，其利用LMMC100来提供ECPUMP，例如上文关于图1至图22C所描述和描绘的，其中外壳2350容纳LMMC 100和一对NRV 2300。隔膜NRV 2300包括：主体2340，其在一端限定室410，并且在外部在入口和出口流体回路部分之间限定分隔壁。在隔膜NRV 2300的入口侧是第一隔膜2330，第一隔膜2330在流体压力下偏转到室2310中并且在没有流体流的情况下弹性地返回，或者当流体流被LMMC 300反转时被推靠在主体2340内的框架上。在隔膜NRV2300的出口侧是第二隔膜2320，当LMMC 300泵送以将流体推出室2310时，第二隔膜2320偏离主体2340，在没有流体流的情况下弹性地返回，或者当LMMC 300将流体吸入室2310时被拉靠在主体2340内的框架上。因此，在LMMC 300的循环作用下，LMMC 300最初将流体从入口通过第一隔膜2330吸入室2310中，然后通过第二隔膜2320将流体从室2310泵送到出口。

隔膜NRV 2300在第一至第五视图2300A至2300E中以第三角度投影示出，分别表示俯视图、左视图、主视图、右视图和仰视图，其中第一和第二隔膜2320和2330关于主体2340是明显的。图23B中的主体图像2300F描绘了没有第一和第二隔膜2320和2330的主体2340，从而允许清楚地看到支撑框架。在本发明的另一个实施例中，横截面2300G描绘了隔膜NRV的变型，其中两个隔膜相对于NRV主体的轴线“倾斜”。

具有非机械止回阀和谐振器的流体系统：因此，关于图1至23B和上述两个“阀”设计的描述，已经描述了LMMC和FFV用于提供流体回路内的开/关(打开的/闭合的)流体流以及形成流体切换回路的基础。现在参照图24，其中示出了ECPUMP，其结合根据本发明实施例的特斯拉止回阀利用根据本发明实施例的LMMC。因此，如所描绘的，如上所述的LMMC 2400提供ECPUMP以及两个端部配件2420和四个止回阀(NRV)2410。每个NRV 2410利用由NikolaTesla建立的设计方法，参见例如美国专利1,329,559，其中沿一个方向的流动(不将流体耦合到环路中)表现出低阻力，但反方向耦合到环路，因此流动再次反转，提供高阻力。因此，在LMMC 2400的每一端，从外部流体回路设置一个具有低阻力的NRV 2410到端部配件中，并且从端部配件设置一个具有低阻力的NRV 2410到流体回路中，使得LMMC 24200能够在两端的每个完整活塞循环中从流体回路中抽出流体并泵入流体回路中。显而易见的是，在不脱离本发明范围的情况下可以采用其他止回阀(也称为截止阀)，包括基于隔膜的NRV、摆动或倾斜盘NRV、升降式截止阀、直列式截止阀等。

现在参照图25，描绘了根据本发明实施例的流体回路，其利用具有其致动器元件的FFV阵列并结合ECPUMP 2500，ECPUMP 2500利用具有NRV2410的LMMC 2400。如所描绘的，NRV 2410(LMMC 2400从NRV 2410抽取流体)连接到储存器2550，而NRV 2410(LMV 2400泵入NRV 2410中)耦合到无源分流器网络2560，无源分流器网络2560供给N个并行路径，每个并行路径包括输入FFV 2510、致动器2520和出口FFV 2530。FFV2530耦合到组合器2540(例如，二级储存器)，组合器2540耦合回到储存器2550，从而完成流体回路。因此，致动器2520可以从其相应的输入FFV2510被启用，使得其根据致动器2520的设计而扩展、扭转、延伸等，并且随后被“清空”。可选地，无源分流器网络2560可以由流体切换电路(例如1xN开关)替换，所述流体切换电路提供输出NRV 2410到单个致动器2520的耦合，或者通过使用1x2四态开关耦合到1xN开关的M个输出，其中1≤M≤N。

参照图26，描绘了根据本发明实施例的流体回路，其利用具有其致动器元件的FFV阵列并结合ECPUMP，ECPUMP利用耦合到流体谐振器的LMMC和特斯拉阀。因此，如图25所示的包括LMMC 2400、储存器2550、端部配件2420和NRV 2410的流体引擎2500在耦合到入口FFV2510、致动器2520、出口FFV 2530的阵列和组合器2540之前耦合到一对流体谐振器2610。流体引擎2500内的每个输出NRV通过分配网络2620耦合到流体谐振器2610，分配网络2620供给N个并联路径，每个并联路径包括输入FFV 2510、致动器2520和出口FFV 2530。网络2620可以是无源分流器、有源开关或其组合。可选地，仅提供一个流体谐振器2610以在利用所描绘的流体回路的产品或装置内产生振动刺激，同时来自流体引擎2500的另一输出驱动控制所述产品或装置的尺寸和/或几何和/或功能方面的致动器阵列。

可选地，所述一对流体谐振器2610可以被设计成以频率f₁和f₂提供输出，并且这些输出在致动器2520之前或在致动器2520处被组合，使得致动器基于一般在10Hz≤(f₁；f₂)≤200Hz的频率下操作的流体振荡器以f₁-f₂(即1Hz或2Hz)“振动”。

现在参照图27，描绘了形成根据本发明实施例的产品或装置的一部分的流体回路的替代配置，其采用流体引擎2500，其中双输出中的每个都耦合到供给N个并联路径的分配网络2620，其中每个并联路径是流体振荡器2720，使得在每个致动器位置处产生振动。显然，分配网络2620可以是具有可编程阀、1xN开关或采用四态1x2开关的1×<1≤M≤N>的无源分流器。

每个流体振荡器2720内的振荡的演变基本上是从一侧到另一侧的演变流动，其通过柯恩达效应然后沿着平坦或凸起表面流动，从而产生基本上两个彼此异相的离散振荡流。根据本发明的实施例，在图28中示意性描绘的产品-装置2800内利用了该方面，该实施例利用耦合在流体引擎2500和流体致动器阵列之间的一对流体振荡器2720。如图所示，产品-装置2800包括耦合到第二部分2860的第一部分2850。在第一部分2850内，流体引擎2500耦合到流体控制电路1620，流体控制电路1620驱动流体引擎2500内的LMMC并从电池2810接收电能。产品-装置控制电路2820还连接到第一和第二致动器阵列2830内的FFV，允许控制每个流体致动器的输入和输出FFV。来自流体引擎2500内的输出NRV的输出耦合到一对流体振荡器2720，每个流体振荡器2720在每对内产生彼此异相的一对振荡输出。来自每个流体振荡器2720的每个输出耦合到M个流体致动器回路，使得第一和第二致动器阵列2830中的每一个包括N＝2 x M个致动器，并且产品-装置支持R＝2 x N＝4 x M个致动器。因此，对于M＝4，R＝16，并且M＝6，R＝24，等等。显而易见的是，无源流体分流器可以设计成用于不同于L:R＝0.5:0.5的不等比例，例如L:R＝0.66:0.33和L:R＝0.75:0.25。

现在参照图29，示出了根据本发明实施例的产品-装置2900，其基本上利用了图28中的产品-装置2800在其基础的流体回路结构和功能方面的变型。然而，除了流体回路之外，产品-装置2900还利用了电刺激元件2930的第一和第二阵列2940，第一和第二阵列2940分别通过第一和第二电刺激控制器2910和2920耦合到产品-装置控制电路1620。在本发明的一个实施例中，电刺激元件2930可以与流体致动器共同定位，而在本发明的另一个实施例中，它们可以与产品-装置2900的不同方面/位置相关联。

示例性部署场景：各种消费者装置以及玩具、专业装置、工具、医疗装置等可以利用采用了一个或多个流体回路的一个或多个产品-装置，每个流体回路具有一个或多个流体致动器、LMMC、FFV等。例如，可以在一双鞋的每个鞋底内使用产品-装置，其中流体回路和致动器特别地或一般地按摩用户脚底来刺激反射点。例如，这些流体致动器可以局部地膨胀或升高元件，使得用户在这些位置处经受增加的压力，其中膨胀或升高/降低是响应于一个或多个流体致动器的膨胀/收缩的。可以基于诸如穴位、肌肉位置等其他标准而不是反射压力点来确定致动器位置。

在该部署场景中，流体回路、流体致动器、互连流体耦合器等可以模制到鞋的鞋底中或者组装在鞋底的机械框架内，然后灌封。流体回路耦合元件共同可以是离散的管道，或者在其他实施例中，它可以形成为例如由硅树脂制成的模制件。可选地，在本发明的一些实施例中，LMMC可以由压力激活泵代替，使得用户的走动运动驱动流体回路，尽管可编程性仍然可以在电子控制下。然而，也可以设想一种纯无源电路，其具有通过NRV到预定致动器的阵列的压力驱动流。

可替代地，本发明的实施例可以在一双手套内而不是在一双鞋内使用，其中流体回路和致动器特别地或一般地按摩用户的手掌和手指来刺激反射点。可选地，手套可以包括单独的控制器和电池组，但显然的是，取决于流体回路和手套的设计要求，控制器和电池组可以通过薄的柔性电路和低轮廓电池元件设置在用户的手背上。单独的控制器和电池组可以包括基于LMMC的ECPUMP，ECPUMP耦合到一系列流体通道，所述流体通道本身耦合到手套内的流体致动器，流体致动器可以例如局部地膨胀或升高元件，使得响应于流体致动器的膨胀/收缩，用户在这些位置处经受增加的压力。与鞋一样，致动器可以设置在常见的反射点处，但是在本发明的其他实施例中，它们可以定位在穴位、肌肉位置等处。

可以利用包括具有流体致动器、LMMC、FFV等的流体回路的本发明实施例的其他产品、装置等可以包括但不限于：

·户外服装，例如靴子和鞋；

·非侵入性医疗装置，例如颈托、踝固定器和腕托；

·消费者装置，例如方向盘和键盘手腕支撑件；

·运动器材，例如头部装备；

·个人护理设备，例如按摩垫；

·例如袜子、手套和紧身裤等衣物；

·例如胸罩和内裤等内衣；

·运动服装，例如运动袜和汗衫；

·保暖衣物，例如加热衬垫袖套；以及

·支撑服，例如手腕-前臂套。

无源阀：参照图30，描绘了根据本发明实施例的利用柯恩达效应的“挡板”阀。如图所示，第一和第二流体通道3010和3020撞击通过铰链3060安装的挡板2240。因此，通过柯恩达效应，来自第一通道3010的外表面上的气流将挡板3040拉入第一位置3030，从而关闭第一通道3010上的开口。因此，这减少了流体流，使得此时主要的流体流来自第二通道3020，并且挡板此时将被驱动到第二位置3050，从而关闭第二通道3020上的开口。此时，这减少了流体流，使得此时主要的流体流来自第一通道3010并且循环继续。

泵的变型和实验结果：如图12和图13至16B所示，利用根据本发明实施例的线性磁致动的电子控制泵在活塞套筒1460的两端处利用磁体组件1600。每个磁体组件1600包括外垫圈1410、磁体填充环1420、磁性垫圈1430和内垫圈1440。发明人已经确定，通过改变内垫圈1440和外垫圈1410的厚度，可以调节泵的性能，并且具有比永磁体强度更显著的效果。参照图30，分别示出了第一和第二曲线图3100A和3100B，它们分别描绘了对于两个马达，即马达A和马达B，在活塞行程(x轴)的整个范围内的动力和非动力理论力曲线，其中“0”表示活塞的死点位置。

随着内垫圈1440/外垫圈1410的厚度增加，曲线右手侧的力增加，而左手侧的力经历减小。相反，随着内垫圈1440/外垫圈1410的厚度减小，曲线左手侧的力增加，而右手侧的力经历减小。由内垫圈1440的变化引起的力曲线的转变不像外垫圈1410那样有影响。实验观察表明，产生具有在行程中间的峰值的力曲线的磁体组件1600配置比右或左倾斜力曲线更稳健。同样显而易见的是，磁体组件1600的配置及其产生的力曲线可以取决于应用，并且特定配置可能比其他配置更适合于具体应用。

通过改变内垫圈1440/外垫圈1410厚度的配置而不仅仅关注于优化效率，泵可适用于特定应用。例如，考虑一种情况，即需要产生3.0-3.5升/分钟的恒定流量，而设计产生1.5-2.0升/分钟的流量。如果我们考虑保持驱动频率，则需要增加泵的行程长度以实现该流量。这将需要在行程末端产生高磁阻力的垫圈配置，可以在图31中的马达A的磁阻曲线中看到这样的示例。在行程的尾端，磁阻力起作用以使活塞朝向线圈“返回”，完成行程。在行程的中心，磁阻暂时抵抗活塞的运动，需要更多的线圈功率来克服，牺牲效率以增加流量。相反，如果我们考虑需要低/中等流量的应用，那么类似于马达B的磁阻曲线的磁阻曲线可能更合适。在这种情况下，泵可以以较小的行程运行，因为返回(磁阻)力更接近行程的中间，这也允许更平稳、更安静的操作。从磁阻曲线也可以看出，在行程的中间部分有很小的力作用在活塞上，导致它需要较少的动力来驱动活塞，从而提高了效率。马达A的效率约为22％，以2升/分钟的流量泵送，而马达B的效率约为35％，以约1.4升/分钟的流量泵送。

显而易见的是，线性磁性振荡泵由振荡驱动信号驱动。在本发明的实施例中，这可以是脉冲宽度调制(PWM)驱动信号，其中图32中的第一曲线图3200A描绘了正弦的“默认”波形。然而，从图31中对于不同的泵设计的磁阻和净力曲线可以看出，这会导致一些浪费的功率，因为施加的功率不会导致机械功。然而，在诸如个人消费者装置之类的其他设计中，诸如产品的整体噪声之类的方面可能是高客户评论和市场接受度的重要参数。因此，这样的考虑可能导致利用PWM驱动信号，例如图32中的第二至第四曲线图3200B至3200D中所示的那些信号，这导致“更平稳”的更安静的泵操作，尽管流体流减少。因此，可以针对利用根据本发明实施例的电子可控线性磁力泵的目标应用和/或产品-装置来优化PWM驱动信号。

变型和选择：在上文描述并在图1至31中描绘的本发明实施例中，在活塞套筒内移动的活塞被描绘为构成泵的流体移动元件或阀内的流体阻挡元件。如这些图中所示，活塞套筒相对于活塞是圆形对称的。但是，从与本发明人的前述申请的讨论中显而易见的是，提出了一系列设计方法，以提供低摩擦和/或圆对称的活塞-活塞套筒操作，所述前述申请是题为“用于流体驱动的成人装置的方法和装置”的WO/2014/047717；题为“流体方法和装置”的WO/2014/047718；以及题为“用于液压消费者装置的方法和装置”的WO/2015/135,070。

参照图33A和33B，分别描绘了根据本发明实施例的用于泵和/或阀的线性磁性可移动芯(LMMC)的第一至第六图像3300A至3300F。参照图33A中的第一图像3300A和第二图像3300B，LMMC以透视图和端视图被描绘为组装起来，其具有电连接器3310(其连接到一对致动线圈)、外垫圈3320和磁护罩3330。磁护罩3330减少了来自相邻和/或附近的LMMC或其他电磁元件以及磁性元件与LMMC的电磁耦合。现在参照第三图像3300C，LMMC以端视图示出，其中外垫圈3320被移除，示出了磁护罩3300以及致动线圈3340、波纹状活塞套筒3350和活塞3360。

第四图像3300D现在再次以端视图示出了LMMC，其中致动线圈与LMMC的另一端处的外垫圈一起被移除，使得磁护罩3330与波纹状活塞套筒3350和活塞3360保持在一起。第五和第六图像3300E和3300F描绘了波纹状活塞套筒3350和活塞3360的组装透视图和分解透视图。因此，在LMMC内，活塞3360居中地设置，具有与内部最小直径波纹状部分的小间隙，而波纹状活塞套筒3350的其余部分的增加的半径减小了波纹状活塞套筒3350与活塞3360之间的任何接触的程度。

在关于图3A至图33描述和描绘的LMMC的本发明实施例中，非磁性垫圈设置在外磁性垫圈和活塞套筒的端部之间。在本发明的一些实施例中，该垫圈位于其中一个线圈的内孔内，参见如上所述的配置，而在其他实施例中，该垫圈可以与线圈的外表面接触或者根本不与线圈接触，但接合在LMMC的外壳或LMMC的灌封主体上。在这些实施例中，垫圈可以利用密封件，例如O形环或可变形的软金属环，以提供流体流出的屏障。可选地，该垫圈可以是软磁材料而不是用于形成外磁性垫圈的硬磁材料。因此，在本发明的一些实施例中，该垫圈可以是低碳钢或钢而不是铁。可替代地，可以采用其他磁性材料，例如软磁材料，或者利用嵌入在非磁性基质中的粉末金属，例如设置在树脂中的铁颗粒，所述铁颗粒随后通过施加大磁场而被对准和磁化。

虽然关于本发明实施例的描述主要是将LMMC配置在第一位置(其中活塞位于一端)或第二位置(其中活塞位于另一端)的情况下进行的，但是它们可以以其他配置操作，例如LMMC配置在中间，这样两个阀都打开并且平等地耦合，或者驱动器可以提供替代的驱动配置，使阀在50％的时间内以脉冲模式打开，一个打开75％，另一个打开25％，一个打开X％，另一个打开(100-X)％，或者它们执行脉冲序列等。与致动器达到所需稳态压力的时间常数相比，这些脉冲序列在时间上可以是快速的，可以小于从恒定打开的阀获得的最大值。

在关于图3A至22描述和描绘的LMMC的本发明实施例中，将活塞描述为圆形，但显然横截面可以是正方形、矩形、半圆形等，只要活塞和活塞套筒内的孔可以在合适的公差范围内以可接受的材料和成本制造即可。在使用半圆形活塞的本发明的一个实施例中，这些中的一对可以设置在共同的线圈配置内，使得多个阀一起被驱动。可选地，非缠绕线圈设计可以允许多个阀线圈在公共壳体内实现，使得多个可单独控制的阀可以容纳在一起。

在如关于图12至17所描述的本发明的实施例中，单个ECPUMP被描绘和描述为耦合到多个致动器。然而，显而易见的是，本发明的实施例可以利用耦合到多个流体致动器阵列的多个ECPUMP，或者在本发明的一些实施例中可以采用多个ECPUMP，每个ECPUMP仅耦合到一个或有限数量的致动器。在许多产品-装置中，这些ECPUMP的尺寸可能适中，而在其他产品-装置中，尺寸可能很小。因此，在一个限制内，每个致动器耦合到单个ECPUMP，使得不需要流体分流器，并且至少可以移除入口阀，因为激活致动器是通过驱动其相关联的ECPUMP来进行的。可选地，可以在耦合到一个或多个致动器之前组合多个ECPUMP，使得ECPUMP在高效状态内操作，并且通过在ECPUMP阵列内启用另一个ECPUMP来实现增加流体压力。对于LMMC和FFV，可以考虑相同的情况，其中LMMC和/或产品-装置的尺寸支持这样部署的流体回路。

在分别关于图9A至22描述和描绘的本发明实施例中，形状记忆合金(SMA)可以很长以实现期望的移动长度，但是因为SMA将保持柔性的薄膜和/或线格式，所以SMA可以布置在柔性产品-装置如鞋底、衣服内。

在本发明的实施例中，产品-装置部署的流体回路可以利用ECPUMP控制上的压力。因此，可以监测并利用储存器压力来修改例如驱动波形的AC振幅，从而调节泵行程以保持所需的压力。在一些配置中，用户可以将ECPUMP驱动频率建立为要么保持恒定，要么根据所需的程序或模式变化，或者由音乐基础节拍等驱动。由于ECPUMP是正位移，所以为了避免它们停止，流体系统平均需要净流量。储存器可以在一定程度上膨胀以适应流量的波动，并且活塞行程(AC振幅)可以快速变化以响应变化的液压负载。

在本发明的实施例中，例如，在诸如滑雪靴之类的产品-装置中，用户可以建立偏压力，使得滑雪靴被加压以适配，然后滑雪靴可以被调节以提供按摩。通过多个致动器为产品-装置的不同部分/区域提供偏压力。

在上文关于图3A至22描述的本发明的实施例中，可以认为流体回路仅暗示使用封闭系统。然而，本发明的实施例可以用在这样的流体回路中：其本身不封闭，而是从可再填充的储存器(例如水枪上的储存器)或“开放”的储存器(例如产品-装置周围的空气)汲取流体。因此，在后一种情况下，根据本发明实施例的LMMC可以构成ECPUMP和/或入口截止阀的基础，而根据本发明的实施例的FFV可以控制产品-装置内的空气流量。例如，本发明的实施例可以对例如保温袋内的多个气室充气或排空多个气室，因而例如流体系统使夹克、裤子、长衣等内的绝热厚度膨胀或收缩，例如由于天气或诸如坐/站立的其他因素。因此，该系统可以提供例如这样的夹克：该夹克允许收缩的气穴，因此保温层薄，使得夹克轻薄，例如，适合在室内或温和的天气穿戴，可在室外或较凉的天气下部分充气，然后在更冷的室外天气下充分充气。可选地，夹克的各部分是离散地可变的，使得具有薄套筒和较厚主体的中间设置代表完全薄和完全部分充气之间的过渡。这种可配置性也可以在其他产品-装置例如瑜伽垫、睡袋、床垫中提供。

可选地，衣服物品可以在材料内具有气流开口，使得衣服的一部分可以相对于另一部分移动，每个部分在其内部具有孔，通过滑动轨道以保持彼此接近，使得当材料膨胀时，材料内的其他袋充满流体(例如空气)。因此，可以提供可膨胀的套筒或套环，其膨胀以抓住用户的手腕或颈部，例如限制冷空气的进入。可替代地，可以采用形状记忆合金、流体和/或阀，通过在各部分之间对准/不对准材料内的开口来实现材料内的流体通路的打开/关闭。通过支持材料在单个方向上的移动，孔的对准/穿梭可以低成本实现，利用模制塑料、材料/塑料组合、塑化和/或包覆成型材料，使得塑料仅在所需部分中与材料成为一体。类似地，模制引导件可以容易地形成在每片材料上，然后在切割/密封/缝合到所需的衣服或设备之前对准并连接。很明显，反过来则允许在室内建立“真空”，使其塌缩。

例如，诸如毯子之类的床上用品可具有多个室以为左-右/顶部-底部/顶部-中间-底部等提供可变水平的绝热，以支持一个或多个用户的需求。可选地，可以通过电加热或通过循环加热的流体来集成加热，同时冷却也可以通过流体流和在再循环之前从流体中提取热量来进行。可选地，可以具体地例如对于婴儿或更年期妇女实现局部压力-冷却或压力-加热等设计。使用空气作为流体，床上用品可以耦合到提供泵以及加热/冷却的单独单元，使得床上用品本身内没有电气元件，并且单独的单元可以直接插入市电电源而不是由电池供电。可选地，可以在毯子内提供温度监测以用于控制和决策。

在本发明的另一个实施例中，封闭的流体系统可以用于使致动器膨胀，致动器本身用第二流体增加第二储存器内的压力。例如，致动器可以膨胀储存器内增加的压力，其中随后打开储存器上的阀导致例如玩具水枪内的水的释放。可选地，可以重新填充储存器并且在致动器收缩后重复该过程，或者一旦阀再次闭合，致动器就再次进一步膨胀以提供随后的“喷射”。在致动器重复膨胀/收缩的情况下，小致动器可以提供储存器反复的加压。虽然这可以在诸如水枪之类的物品中使用，但是它也可以例如用于提供：

·性玩具中的喷射动作，以模拟女性性玩具中的男性高潮；

·在性玩具中泵入“润滑剂”，以模拟男性性玩具中的女性唤醒/性高潮；

·以受控方式泵送保湿剂或其他化妆品，而不要求泵与化妆品兼容；

·泵送含有颗粒的流体，例如具有耐磨颗粒或抛光化合物的化妆品擦洗液，而泵不必直接泵送含颗粒的流体而损坏泵或导致泵的磨损。

因此，根据本发明实施例的LMMC、C：LC-FFV、ECPUMP和流体回路可以在广泛的应用中配置和利用，这些应用包括但不限于上文和下文所述的那些：

·滑雪者、慢跑者等的水瓶和背包；

·麻醉剂、致幻剂和制药设备；

·泵；

·便携式水和/或流体分配器；

·水淋浴；

·用于露营、第三世界应用等的水泵送和水过滤，通过加压流体流经过过滤器，例如陶瓷过滤器；

·用于医疗和/或身体活动的缩窄器，例如止血带；

·便携式血压测量设备；

·调味品分配器；

·用于运动器材、车辆、自行车等的气泵；

·便携式饮料机，如咖啡和/或茶；

·用于各种装置(如吹气床垫、帐篷、水玩具、吹气椅)的泵；

·可调节压力垫；

·流体分配与音乐同步，例如水喷嘴和/或射流可与音乐同步，而光学闪光灯可以提供视觉效果，例如使水滴看起来没有重量、悬停或轻轻地移动、暂停等等；

·水肺潜水压力系统使潜水员潜水越来越深时保持中性浮力，并且潜水衣气泡的尺寸减小，泵可以补偿以保持中性浮力；

·飞机、火箭等上的液压泵，此时需要考虑重量；

·按摩自行车座椅；

·床、轮椅等，设计成分配患者的体重，以防止褥疮和/或提供可变的按摩；

·衣服内的可变“提举”，如可变“魔力挺”胸罩；以及

·自动单杯饮料分配器，用于高容量棒材，以快速准确地分配单杯饮料，包括自助式系统。

可选地，形状记忆合金(SMA)可以与根据本发明实施例的产品-装置结合使用，其中这些可以用于提供弹簧加载室的电控塌缩或释放闩锁等。例如，加热支架可在使用中膨胀，然后在冷却时塌缩至小占位面积。作为SMA，还可以使用材料中的SMA来使弹簧加载室塌缩或释放允许弹簧释放的闩锁。由于SMA元件可以是薄且柔性的，因此产品-装置可以以“存储”格式滚动以便缓解存储、销售渠道分配等。例如，按摩垫可以以未扩展的形式出售并且当第一次供电时扩展(返回)处于展开状态并随后保持该状态，其中流体回路提供按摩功能。取决于SMA和转变的滞后，在施加限制闩锁、弹性系带、系带等之前使产品-装置返回到折叠状态可能接近于冷冻，允许放置在冰箱或冷冻室中，足以允许转变到塌缩状态。

在本发明的实施例中，具有其ECPUMP、FFV、LMMC等的流体系统已经与诸如鞋类的产品-装置相关联。在流体系统内，系统的重量随着按摩行程的幅度和速度以及预计的运行时间和电池尺寸而增加。因此，大的快速移动需要增加的体积/重量/功率，而较小的较温和的移动可以用很小的功率和体积来完成。因此，流体嵌入式鞋类适合具有小或适度幅度和速度的应用，这种幅度和速度对于大多数按摩系统是常见的。所有液压元件都可以小得惊人。为了使部署在脚上的装置对皮肤施加压力，该装置还必须以相同的力沿相反的方向从脚的另一侧推动。因此，这样的系统通常将部署在用户将重量施加到地板表面上的场景中，或者例如部署在搁脚休息时，其中装置包括一个或多个带或其他保持器件，所述带或保持器件将装置抵靠鞋底并将施加的压力传递到用户的脚的顶部。鞋底中的偏压力可以容易地动态控制以适应支撑人体重或不支撑人体重，而流体系统则提供例如局部加压区域的迁移。

在可以放置重量以便向流体回路施加压力的本发明实施例中，例如在鞋中，可以通过用户的重量推动流体以对储存器加压，其中NRV保持压力直到流体回路释放流体，并且直接地或与致动器、阀和/或ECPUMP的组合相结合地驱动回路。因此，用户可以在使用中或在使用之前对产品-装置流体回路加压，随后使用所存储的流体能量(体积*压力)，并且在泵消耗该初始能量方面有所节省。在一些产品-装置中，用户可以反复对流体回路加压，而在其他产品-装置中，初始充电是通过用户进行的，随后ECPUMP接管以维持操作。

在分别关于图9A至22描述和描绘的本发明实施例中，主要针对用于人类用户的产品-装置进行了描述，显然本发明的实施例也可以在用于非人类用户(例如狗、猫、马、牲畜)等的产品中使用。此外，本发明的实施例可以直接用作用于Android系统、机械系统、机器人系统等的附加产品/附加物或其一部分。

在上文关于利用流体的阀、开关等所描述的本发明实施例中，已经注意到要改变和/或优化的参数是磁体与垫圈的间隔距离并保持流体路径的180度“U形转弯”或“调转”距离，并且这一切都是变化的，以便在处于锁定位置时优化磁体的每个端部相对于每个线圈的中间的位置，因为磁铁的两端距利用双线圈的设计内的每个线圈的中间或具有单个线圈的线圈的中间越近，则磁性优势越好，并且用于致动的功率越低。此外，如所指出的，用于激励线圈的电流驱动波的形状可以从标准波改变为复杂的对称或非对称形状，以优化活塞的行为、其能量消耗、活塞上的瞬时线性力，因此优化连接到活塞的流体柱的加速度和压力，无论是否有流体电容器或谐振器在阀或泵系统以及正压或负压下的任何相关的压力储存器上布置在位或与其串联。这样的设计变型和优化可以进一步开发和利用发明人的其他流体开关和系统的概念，例如在题为“用于流体驱动的成人装置的方法和装置”的WO/2014/047717、题为“流体方法和装置”的WO/2014/047718以及题为“用于液压消费者装置的方法和装置”的WO/2015/135,070中所描绘的，其通过引用并入本文。

当考虑上述现有技术装置的用户时，这在提供增强功能、使用期间的动态装置适应性以及例如用户特定配置方面存在若干限制和缺点。例如，希望单个装置在使用期间支持长度和径向直径方面的尺寸变化，以使装置由用户保持静止，并且适应于装置的用户或使用玩具的个人。在使用过程中以现有技术中不存在的方式改变装置的形式即形状将是进一步有益的，并且还进一步希望在许多情况下这些变化与装置的传统操作是一体的和/或附加的。还进一步希望在装置上以不对称的方式提供可变尺寸和形状的特征，使得该装置提供进一步的感觉控制水平。这种可变尺寸和形状的特征，例如凸起、起伏、旋钮和脊，可以在使用期间离散地或与一个或多个其他运动一起有利地出现和消失。在一些情况下，可能希望沿着装置的选定部分提供径向/长度增加，以适应人体生理学或用户偏好的特定物理方面。

在一些装置实施例中，期望装置的外表面或“蒙皮”在皮肤平面内移动，使得相对于装置的大部分蒙皮的一个或多个蒙皮区域为用户提供摩擦能力。可选地，这些区域也可以同时垂直于皮肤表面的平面移动。除了这些各种效果之外，在宽范围内单独改变诸如频率和幅度之类的特性以及能够控制脉冲形状以用于初始接触和随后的物理动作的可变加速以及能够模拟/提供更自然的身体感觉也是有益的。例如，可以对于循环结束时的振动修改低频下的预定“冲击”运动。

期望这些动态变化可同时且可互换地控制，同时对装置的正常使用是透明的，包括用一只手插入、取出、旋转和致动可变特征的能力，而无需用双手或双手自由地重新调整或者重新定向手。在该装置的一些实施例中，希望在同一装置内提供两个或者更多个可独立控制的形状变化范围，从而在一种配置中，可以获得第一范围的整体形状、振动、起伏、运动等，在第二种配置中可以获得第二范围。可以顺序地或在不同的阶段中提供这些配置。在本发明的另一个实施例中，这些配置可以远程存储并由个人调用至现有装置、新装置或另一装置，作为与拥有另一装置的另一个人的接触的一部分。可选地，这种简档存储和传输还可以使得远程用户能够控制个人的装置。可选地，在本发明的其他实施例中，流体系统的总压力可以是恒定的，或者可以是变化的。在本发明的实施例中，可能希望在同一装置内提供两个或者更多个可独立控制的形状变化范围，从而在一种配置中，提供第一范围的整体形状、振动、起伏、运动等，在第二种配置中提供第二范围的整体形状、振动、起伏、运动等。

因此，在整体配置和尺寸以及局部变化和移动方面，装置的期望的多个运动范围可以使用流体器件来实现，其中利用流体以使得流体压力的控制导致元件在装置内的移动或元件在装置内的膨胀/收缩。本发明的实施例允许装置的大幅度变化以及提供从近DC到数百赫兹频率的频率范围上的操作。本发明的进一步实施例提供高效的连续流动/压力以及功耗更大的脉冲致动。

对于本领域技术人员显而易见的是，在说明书和附图中关于本发明实施例的ECPUMP和LMMC的描绘未示出或描述励磁线圈或环形线圈的构造或内部构造。这种线圈的设计和缠绕在本领域中是已知的，并且它们的省略是为了清楚地描述ECPUMP和/或LMMC的其余元件。例如，在图3A中，线圈可以缠绕或形成在线轴芯上并容纳在线轴盒内，线轴盒包括用于将电线馈入/馈出以连接到外部电驱动和控制电路的开口。可以缠绕和/或灌封这种线圈以封装它们。这种线圈的示例包括例如170/22、209/23、216/24、320/24、352/24、192/28(例如，8个层，每层有24圈)、234/28、468/32和574/33。每对数字代表所用导线的绕组数和美国线规(AWG)。显然，在不脱离本发明范围的情况下，可以采用其他设计。

对于本领域技术人员显而易见的是，可以实现包括弹性元件、弹性构件和流体致动器的其他结构，其中装置的元件和装置本身的运动、尺寸等的一个或多个方面根据装置元件和/或装置本身内的同一个流体致动器子集的致动顺序而变化。此外，显而易见的是，一个或多个有源元件，例如流体泵和流体阀，可以设计为单个模块而不是多个模块。

对于本领域技术人员显而易见的是，通过LMMC的合适设计，除了提供阀和开关之外，这样的LMMC还可以构成上文所述的ECPUMP的芯，其除了提供泵作用以及用作如关于图12至17B所述的一级泵之外，还可以用作这些图中所描绘的第二泵，并提供振动器类型的功能。此外，在上面关于电子控制泵所描述的本发明实施例中，对于本领域技术人员来说显而易见的是，虽然已经通过提供流体电容器描述了电子控制泵，但是根据整个装置的设计，在以下方面可以省略流体电容器，这些方面包括但不限于：用于将流体系统的各种元件连接在一起的管道，或流体系统的靠近流体泵的那些部分。在一些情况下，流体电容器的移除可以导致循环/周期性压力分布被应用于由电子控制器建立的整体分布，其中循环/周期性压力分布为装置的用户提供额外的刺激。显而易见的是，在本发明的其他实施例中，流体电容器可以用作高通滤波器，用于抑制低频压力变化但使较高频率的压力变化能够通过。在本发明的其他实施例中，ECPUMP可以形成紧凑的RAM/Hammer泵的基础。

在本发明的实施例中，致动器可以由这样的材料形成，即：所述材料相对于其表面在一个方向上具有有限的拉伸或没有拉伸，但在另一个方向上可以具有显著的拉伸。通过诸如真空预成型、热成型、冲压、模制等应用于片材以使其成形的制造技术，这种材料可以用来由薄膜可焊接织物形成致动器，从而允许形成多种形状并加压。可选地，致动器可以由在其最大程度上没有任何弹性的材料形成，使得流体的抽出导致致动器塌缩，但是致动器的填充和膨胀是在不需要花费大量力气来拉伸弹性材料的情况下实现的。

可选地，可以使用一种或多种防潮材料如聚丙烯、乙烯乙酸乙烯酯如线性聚乙烯热塑性塑料或聚氨酯和天然橡胶，以降低致动器的水分渗透率。根据产品的设计目标，在本发明的一些实施例中，产品在工厂密封并设计成在流体损失变得足以影响装置的性能和/或操作之前的目标寿命期间操作，例如2年、5年或10年。可替代地，产品可具有填充或再填充帽，供消费者对装置进行填充/再填充。可选地，该装置可以包括注射端口，该注射端口在再填充针从其隔膜中抽出时密封。在本发明的实施例中，来自致动器的流体泄漏被抽回到储存器。可选地，可以在产品包装和/或储存盒中使用水分“赋予”元件。该水分“赋予”元件可以最初由制造商润湿，然后不时地由消费者定期重新润湿以提供“潮湿”环境，从而减少或防止流体泄漏。

在本发明的其他实施例中，流体致动器可以用作流体电容器，并且在一些情况下可以设置成使得任何其他流体致动器都从该流体致动器耦合而不是直接从泵或通过阀从泵耦合。在本发明的其他实施例中，流体电容器可以设置在泵的一侧，例如入口上。可选地，流体系统可以采用一个或多个流体电容器，所述流体电容器可以通过使用开关/阀动态地、可切换地进出系统。

可选地，入口流体电容器可以设计成对装置的运动提供最小的影响或者设计成影响装置的运动，例如通过不响应于泵动作调节尺寸而实现。在这种情况下，当泵活塞试图抽取流体时，一个或多个流体致动器使其控制阀打开，使得在泵和流体致动器之间存在有效的流体连接，然后流体将从流体致动器朝向活塞被抽出。然而，如果一个或多个阀未打开或者流体致动器全部塌缩，则泵活塞入口处的“真空”将增加，因此减压阀可允许流体从高压入口流体电容器流出或直接从阀流出，并且在流体致动器的体积不变时允许流体循环。以这种方式，即使当装置处于流体致动器的体积没有调节的状态时，泵也可以继续运行，例如提供振动。

在根据本发明实施例的装置内，装置内的流体可被加热或冷却，以在装置使用期间为用户提供额外的感觉。可选地，通过改变装置主体在不同区域中的导热率和/或通过改变流体和用户皮肤之间的外部装置蒙皮厚度等，可以在装置的表面上改变施加到用户皮肤的热或冷的程度。在其他实施例中，双流体回路可以在同一装置内提供热和冷。虽然加热流体是相对直接的冷却，例如通过使用热电冷却器来冷却流体靠着或围绕着流动的金属元件，但是需要从流体中提取热量。在本发明的一些实施例中，这可以通过使用散热器和/或强制空气冷却或通过装置的蒙皮/外部来实现。在另一个实施例中，一侧的热电冷却器冷却第一流体回路的流体，而在另一侧则加热第二流体回路的流体。

在本发明的一些实施例中，可以去除流体电容器功能，使得流体系统将所有可能的压力，即泵活塞可以施加的所有压力，通过刚性管和控制阀引导到流体致动器，使得泵活塞的运动被转换成流体运动进出流体致动器。这可以在流体致动器和泵之间的距离相对较短并且由泵活塞驱动的流体的体积/重量不太大的情况下使用。因此，取决于流体回路设计，如果多于一个阀打开，则流体流将被共享，并且如果没有一个阀打开也没有多个阀打开但流体致动器不能更大地膨胀或收缩(通过由流体致动器和周围材料的设计控制的一些压力/真空限制而实现)，则泵活塞上的背压/真空将上升/下降，直到减压阀打开并允许流体从泵出口再循环到泵入口。因此，泵活塞可以保持运转而设备不进行任何运动。显而易见的是，在本发明的这些实施例中，具有电容器的流体系统可以仅包含小储存器或不包含储存器。

诸如以上关于具有储存器和/或流体电容器的本发明实施例所描述的流体系统仍然可以使用减压阀或者可选地监测压力以在例如泵由于例如不移动的封闭阀或流体致动器而停止运转的情况下或者在压力超过预定阈值的情况下关闭泵。例如，用力挤压装置可以防止其在需要时膨胀，从而导致泵停止运转，但压力监测已经可以将泵关闭。可选地，也可以在整个控制回路内采用热切断。可选地，可以调节泵频率，或者触发阀以使ECPUMP进入与致动器隔离的闭环，持续预定的时间段或直到压力降低到可接受的水平。显而易见的是，可以做出更复杂的决定，例如评估压力是周期性/非周期性的并且例如指示强烈的阴道高潮而不是个体挤压该装置。显而易见的是，通过ECPUMPS，可以改变泵频率、泵行程长度、泵脉冲轮廓等，以改变装置内流体运动的有效压力、流速和脉冲频率，并因此改变来自这些流体运动通过阀、开关、分流器等耦合到的流体致动器的动作。在本发明的其他实施例中，可以允许ECPUMP停止运转并且通过适当的设计不会过热。

在嵌入压力传感器的情况下，这自身可以建立用户希望经历的期望压力，然后确定在其他泵参数的变化下(例如，如果用户调整在用户配置阶段操作的频率，保持压力分布)实现该期望结果所需的泵驱动信号。很明显，可以监测ECPUMP的性能。例如，可以测量产生的反电磁场(EMF)以确定活塞在ECPUMP内的位置并相对于预期位置进行比较以及导出位置-时间曲线，以确定是否需要对控制信号进行调整以实现所需的装置和/或ECPUMP性能。可替代地，电容式或其他传感器可以导出活塞位置、加速度等，并且还可以监测ECPUMP头处的流体流量和压力以验证性能。

可替代地，流体系统可以设计成使得泵始终运行并且根据包括刺激振动模式在内的某种期望模式在每分钟转数(RPM)方面变化，并且阀打开和关闭以使得装置始终在一个方面或另一个方面移动，并且因此在没有流体电容器或不充分的流体电容器、储存器或减压旁通阀的设计方案中不需要关闭泵。

利用本发明的实施例的产品可以被设计为由于微处理器的可编程性而操作开环或闭环，并且可替代地，压力传感器和加速计传感器的低成本可以用于检测被卡住或动不了的活塞，因为如果泵被卡住，则不会振动，但动力将被施加。类似地，压力传感器可以在泵被驱动并卡住时检测到压力没有增加。

在本发明的其他实施例中，流体系统/装置可以利用减压阀，从而允许流体泵在某些情况下过量生产而不会过度填充压力储存器。该流体分流器/旁路可以通过开关或形状记忆合金(SMA)阀等进行电气控制，或者是通过阀设计从过压开启的非受控特征，可以结合磁体以改善锁闭性质并改善标准减压阀的滞后性。

可以通过调节控制参数(例如泵频率、行程长度、行程力等)来控制利用闭环的系统以实现关于流量或压力的可变设定点。

材料：在上面关于图1至21描述的流体组件、致动器、装置、流体阀和流体泵内，流体可以是气体或液体。在装置释放流体的物理故障的情况下，这种流体对用户可以是无毒的，并且对于与流体接触的不同元件，对在装置内使用的材料无腐蚀性。在本发明的其他实施例中，可以调节流体的温度，例如加热。例如，流体可以是简单的盐水(盐溶液)溶液或50％丙二醇和50％水的混合物，但是根据所需的液体粘度可以使用其他比例。基于所需的流体性质，可以使用一系列其他材料，所述材料可以包括但不限于密封流体系统内的抗真菌、润滑剂、润滑剂添加剂、在储存和/或操作范围内防冻、抗菌、消泡、抑制腐蚀、无毒和长寿命。此类流体的示例可以包括但不限于植物油、矿物油、硅氧烷、水和合成油。

就用于制造装置的材料而言，可以结合流体致动器使用各种材料，包括例如闭孔泡沫、开孔泡沫、聚苯乙烯、发泡聚苯乙烯、挤出聚苯乙烯泡沫、聚氨酯泡沫、酚醛泡沫、橡胶、胶乳、果冻橡胶、硅橡胶、弹性体、不锈钢、铝、Cyberskin、织物、真皮、人造毛皮和塑料。在本发明的许多实施例中，流体致动器设计成在压力增加(或流体注入)下膨胀，并在压力降低(或流体抽出)下塌缩。因此，流体致动器通常由弹性材料形成，其示例包括橡胶、胶乳、硅橡胶和弹性体。在本发明的一些实施例中，流体致动器和流体泵和/或阀之间的流体连接可以由与流体致动器相同的材料而不是另一种材料形成。在这种情况下，可以通过减小材料的壁厚来形成流体致动器。制造方法的示例包括但不限于浸涂、吹塑、真空模塑、热成型和注塑。同样显而易见的是，多个致动器可以在单个工艺步骤中同时形成为单个部件。可替代地，多个分立的致动器可以通过诸如热粘合、超声波粘合、机械特征、粘合剂等工艺直接地或通过中间管耦合在一起。然后可以应用类似的工艺将流体致动器附接到NRV、LMMC、阀、开关、ECPUMP等。

在本发明的实施例中，可以利用各种流体。本发明的实施例可以在一种设计与另一种设计中利用不同粘度的流体，以调节流体的雷诺数，从而允许层流流过流体回路的“紧”或“窄”区域以及其他设计区域，例如开关/阀内的180度“U形转弯”区域。在本发明的其他实施例中，调节流体粘度使得能够提高流体系统效率。

虽然已经强调了独立的离散装置，但根据本发明的其他实施例，装置显然可以分成多个单元，例如泵组件具有耦合到泵组件的装置，该装置通过几十厘米、一米或几米长的柔性管耦合到泵组件。在其他实施例中，可以采用非常短的管将泵组件与装置的其余部分隔离，或者作为主体的柔性部分的一部分，从而允许用户调节，例如调节他们/她们的膝盖、肘部、小腿等的弧度。还显然的是，根据本发明实施例的装置可以配置成在使用期间被保持、适配于束带、通过附接件适配到用户身体或另一个用户的身体的一部分，例如手、大腿或脚；或者通过吸盘或其他安装器件适配到诸如墙壁、地板或桌子之类的物理物体上。

在关于装置和电子控制的本发明实施例中，关于附图的上述描述已经描述了电力源自电池，电池为标准可更换(可消耗)设计，例如碱性、锌-碳和锂铁硫化物(LiFeS₂)类型，或为可充电设计，如镍镉(NiCd或Nicad)、镍锌和镍-金属氢化物(NiMH)。通常，这种电池是AAA或AA，但是其他电池形式包括但不限于C、D和PP3。因此，这种装置将是独立的，其中电源、控制器、泵、阀和致动器都形成在同一主体内。显然，当考虑电池驱动的操作时，流体泵，电子控制器和流体阀优选地是低功率、高效率设计，尽管市电连接可以减轻这种设计限制。例如，考虑一种装置，其中流体致动器的操作压力约为2-6psi，流速大约为典型几何形状和效率下的流速，则功耗约为3W。考虑一个容量为1安培-小时的3.7V锂离子可再充电电池，这提供了大约3.7W的功率供应。其他装置可包括多个电池，包括例如根据诸如A、AA、AAA、C和D的标准的电池。另外，不同的电池可以与不同的泵组合，或者这些可以组合在一起，可以在装置内实现。其他装置可以包括例如利用太阳能充电的装置。

然而，装置的替代实施例可以被配置为包括电源线并且经由变压器直接从市电供电。可选地，装置可以通过小型电连接器配置电池和市电连接，该电连接器具有连接到远程变压器和其中的电源插头的电线。然而，显而易见的是，本发明的其他实施例可以配置成将泵、阀、电源和控制电子器件的预定部分容纳在与包含流体致动器的模块单独的单个模块内。

本发明的实施例可以进一步设计为提供可以在电插入和充电时预热的设计，以便不会为了加热目的而耗尽电池。可选地，产品可以卷起/折叠等以节省热量，或者它可以进入并利用被插入的绝热壳体。产品的充电可以利用感应充电、磁共振充电、直接电接触充电、磁耦合、插头充电等。本发明的一些实施例可以利用装置上的太阳能充电表面来对其充电。

通过上文关于图1至33描述的本发明实施例，已经关于膨胀体、泵等讨论了操作压力等。在这些描述中的一些中采用了7PSI的数字。对于本领域技术人员显而易见的是，通过流体系统内的元件的适当设计可以采用比这更高和更低的压力。在某些情况下，例如对于诸如深层组织按摩器等装置，压力可能显著更高，例如20PSI。然而，由于例如通过活塞直径的减小/扩大，这种改变对于ECPUMP通常容易实现。

在本发明的装置和电子控制的实施例中，关于附图的描述，电控制已被描述为在装置内。然而，可选地，控制器可以远离装置，通过电缆而连接，或者通过间接装置(例如无线通信)进行通信。另外，电子控制器主要被描述为向装置的流体泵和阀以及其他有源元件提供控制信号。然而，在本发明的一些实施例中，电子控制器可以从嵌入在装置内的或在设备外部的传感器接收输入。例如，传感器可以根据由用户施加到装置的该部分的压力来提供输出，例如来自阴道收缩，其中控制器可以在最大压力、速度、转换速率和延伸等方面调节装置动作的一个或多个方面。可选地，其他传感器可以在装置内部部署以监测装置的性能，包括例如用于监测长度延伸的线性换能器、用于监测装置内预定点处的流体压力的压力传感器。

在上文关于图1至22所呈现的描述中，已经参考了流体致动器、NRV、LMMC、阀、开关、ECPUMP等的具体实施例。虽然这些实施例代表了提供具有根据流体致动器、NRV、LMMC、阀、开关、ECPUMP等的特定组合的运动和/或动作范围的紧凑型低功率装置的解决方案，但显而易见的是，这些元件中的一个或多个(包括但不限于流体致动器、NRV、LMMC、阀、开关、ECPUMP等)也可以用替代技术和部件、子组件和组件设计来实现，而不脱离分别如图1至22所描述和描绘的本发明范围。

在本发明的实施例中，不同或相同致动器的移动/振动相对于跟随基本跟踪滤波器或陷波滤波器、或左声道或右声道、或电影协调或虚拟现实的音乐频率而运动，或直接地或通过另一个检测伴侣装置相对于其身体的运动的装置相对于伴侣的运动而运动，或者相对于与任何其他东西都不相关的绝对运动而运动，或者接收由个人装置或其伴侣装置施加的压力或施加在个人装置或其伴侣装置上的压力。

从上面关于图1至22中的本发明实施例的描述中可以明显看出，流体致动器结合诸如ECPUMP的流体泵和基于LMMC和FFV的阀/开关可以在小空间内提供运动，可以提供增加的功能性和降低的复杂性，并且可以例如从儿童玩具中的小型紧凑组件扩展到用于成人肢体的流体系统。这些紧凑的组件可以部署在对于具有齿轮、杠杆等的传统现有技术马达来说太小的空间内。另外，单个发电厂，例如流体泵，可以为装置内的多个单独元件提供动力，这些元件仅通过一个或多个柔性软管连接，所述软管可以是小直径或尺寸适合于通过流体致动器引起功能和特征的变化。以这种方式，诸如玩具之类的装置可以在本身是柔性的或者通过柔性构件连接到玩具的其余部分的结构内形成有动力特征。类似地，在较大的装置中，当柔性软管随装置的蒙皮和/或主体移动时，可以操纵这些装置以适合用户，或者可以被卷起、展平等，而不会损坏“动力链”。

另外，流体系统提供额外的优点，包括但不限于：

·与机械系统不同，运动的部件柔软且灵活；

·通过利用杠杆作用的液压原理，可以产生高压/张力等以及大的力；

·能够实现许多机械系统无法实现的非常薄的纵横比；

·动力作用可以简单地以分布式方式提供，而不需要机械装配中的复杂的连杆；

·基于液体的流体系统通常优于基于气体的流体系统，因为不会产生源自气体压缩的热量；具有增加的液体正排量，并且在等体积下可以实现更高的能量传输；以及

·与空气泵和空气管路、膨胀体相比，基于液体的流体泵送和膨胀体致动是安静的。

显而易见的是，液压致动器包括但不限于提供扭矩、线性尺寸调节、直径扩展、增大的表面积、杠杆作用、扭转、旋转、弯曲、折弯等的液压致动器，它们可以与机械系统结合，这些机械系统包括但不限于机械杠杆、致动器、推/拉杆、齿轮、枢轴、铰链、楔子等。

在本发明的实施例中，流体致动器可以引起局部表面轮廓变化，其中，在内部实现流体致动器和流体系统的装置的表面可以移动离开用户身体的局部区域，同时在装置的局部区域周围的其他地方接触，使得该效果是在该局部区域中施加到用户身体的抽吸或类似抽吸的效果。这种抽吸或类似抽吸的效果可以提供直接的物理刺激，或者可以模拟生物效应或生理效应，例如模仿嘴唇的动作以模拟例如用嘴亲吻或吮吸。

在本发明的其他实施例中，流体致动器本身不存在，但是构成流体系统的一部分的储存器或流体电容器内的体积减小用于产生局部表面变化和所需的抽吸或类似抽吸效果。在本发明的其他实施例中，阀、泵、开关、膨胀体等的流体致动器和流体系统可以采用第一流体，而装置的其他部分使用第二流体和不同的流体系统来实现。

另外的益处源于以下事实：流体运动可被设计成比类似尺寸和成本的机械系统产生更快或更慢的运动。此外，流体致动器可以设计成在批量生产中比机械系统等同物更便宜，因为膨胀体、管等可以在其制造期间直接形成在装置的主体内以及利用较低成本的制造技术。另外，流体系统提供增加的可靠性，因为运动部件的数量通常仅是流体泵中的一个运动部件和致动器控制阀中的单个运动部件。

在按摩装置应用中，这些装置可以设计用于所有身体部位的特定应用，例如颈部、肩部、上臂和前臂、大腿和小腿等，或者由于整个装置的柔性特性，设计为更通用，其中装置可以应用于多个身体部位。另外，流体可以在分配之前直接加热、冷却或冷藏，而不需要多个分布式加热器、冷却器等。这种装置可以是电池供电和/或市电供电。在用于儿童或宠物的玩具类型应用中，玩具的元件可以变化，例如，超级英雄的肌肉膨胀等，或膨胀体填充可以引起用于玩具运动目的的移动，或者膨胀体膨胀可以仅用于视觉或触觉目的，使得玩具可以通过将流体从一个位置移位到另一个位置或从内部储存元件移位以使得例如眼球膨胀、眉毛变化、嘴唇褶皱和耳朵摆动而改变形状。进一步基于所实施的致动器和摩擦元件的存在/不存在等可以导致各种运动，例如爬行、游泳、跳跃、“蠕动”、蛇行、滚动、跑步、行走以及手臂挥动、投掷、面部表情、身体姿态或姿势变化、跳舞、模仿动物或人类的任何动作等。除振动和压力按摩器动作外，还包括涟漪、揉捏、渐进式挤压、抚摸和其他按摩动作。

有益的基于按摩器的装置可以提供与人类按摩专家相同的压力、速度和运动，但是不会使兴趣、预订等疲劳、削弱、松散，并且由于每小时服务提供的成本，随着时间的推移降低了拥有成本而不是增加总体成本。有利地，这种基于流体的按摩器是便携式的并且可以在任何时间和任何地方在各种各样的位置使用，并且可以在按摩时施加热和/或冷循环或诸如振动等其他特征，使得整体长且复杂的例程可以专门设计用于处理超越人类控制能力的特定肌肉、重复率、一致性、复杂性。在医疗环境和/或老年护理环境中，这些还允许向所有人而不是少数人提供按摩疗法的益处。还可以提供这样的按摩装置：其同时覆盖比通过一双手能够揉捏的表面区域更多的表面区域，或者提供相当于几十个手指的压力点或者提供人不能提供的物理操作。

在其他装置中(例如球体，其包含多个位于球体内靠近其表面的膨胀体，其中泵居中)，可以使球体滚动并改变方向、后退、开始/停止，所有这些显然都是基于流体在球体内的膨胀体内的分布而“完全由自己”实现的。因此，流体可以用作便携式物质，其位置可以改变和控制，以影响玩具平衡点、其重心的变化等。玩具可以站在那里，然后响应于用户动作、声音、来自其他玩具或游戏的命令等而“完全由自己”摔倒，或者玩具可以制成在滚动时摆动或不摆动，其曲线就像草坪保龄球曲线球效果。同样可以使用重心的变化，例如，用于在机会游戏中、在反应或协调游戏中、以及在技能游戏中操纵棋盘游戏中心人物。虽然宠物玩具通常需要在装置表面上或者特别是流体元件的表面上具有防刺穿柔性护套以防止齿刺穿，但是它们可以利用许多相同的效果和动作以及将它们与传感器反馈相结合，例如宠物移动，发出噪音，或者它对可见信号(例如激光指针点)作出反应。

对于利用本发明的实施例的玩具装置，当被冲击、保持、挤压、约束、在黑暗或光亮中、热或冷、摇动、静止、倾斜、拉动、推动、安静、响声或其他可测量条件时，其可以基于控制器的编程产生特定的响应。类似地，控制器可以响应于触发或控制输入触发特定的定时程序。对于按摩装置，这些可以是例如许多可选择的、用户可调节的和/或基于传感器的反馈的定时程序，以实现按摩的控制。

对于按摩装置，流体致动器和流体系统可以与其他输出装置、加热器、冷却器、音频、机械振动器、用于经皮电神经刺激(TENS)的电刺激器、光、超声波振动或其他肌肉愈合或深层组织、或皮肤水平治疗(例如紫外线、红外线等，包括压缩、真空、拉伸、摩擦)相结合。因此，根据本发明实施例的按摩装置可用于提供瑞典式按摩疗法、除了其他流体系统之外的具有整体式油分配器的芳香疗法按摩、提供局部热量的热石按摩、深层组织按摩、指压按摩、泰式按摩、反射疗法。有利的是，现在可以在用户所在的任何地方并且实际上在他们/她们正在进行其他活动(例如工作、散步、坐在家里、睡觉等)时提供这样的按摩。

在以上描述中给出了具体细节以提供对实施例的透彻理解。然而，应该理解，可以在没有这些具体细节的情况下实践这些实施例。例如，回路可以以框图示出，以免不必要的细节模糊实施例。在其他情况下，可以在没有不必要的细节的情况下示出公知的回路、过程、算法、结构和技术，以避免模糊实施例。

可以以各种方式完成上述技术、块、步骤和装置的实现。例如，这些技术、块、步骤和装置可以用硬件，软件或其组合来实现。对于硬件实现，处理单元可以在一个或多个专用集成电路(ASIC)、数字信号处理器(DSP)、数字信号处理设备(DSPD)、可编程逻辑器件(PLD)、现场可编程门阵列(FPGA)、处理器、控制器、微控制器、微处理器、设计用于执行上述功能的其他电子单元和/或其组合中实现。

此外，应注意，实施例可被描述为过程，该过程被描绘为流程、流程图、数据流图、结构图或框图。尽管流程图可以将操作描述为顺序过程，但是许多操作可以并行或同时执行。此外，可以重新排列操作的顺序。过程在其操作完成时终止，但可能有其他步骤未包括在图中。过程可以对应于方法、函数、过程、子例程、子程序等。当过程对应于函数时，其终止对应于函数返回到调用函数或主函数。

已经出于说明和描述的目的呈现了本发明的实施例的前述公开。其并非旨在穷举或将本发明限制于所公开的精确形式。鉴于以上公开内容，本文描述的实施例的许多变化和修改对于本领域普通技术人员将是显而易见的。本发明的范围仅由所附权利要求及其等同物限定。

此外，在描述本发明的代表性实施例时，说明书可能已将本发明的方法和/或过程呈现为特定的步骤顺序。然而，就方法或过程不依赖于本文所述的特定步骤顺序而言，该方法或过程不应局限于所描述的特定步骤顺序。如本领域普通技术人员将理解的，其他步骤顺序也是可能的。因此，说明书中阐述的步骤的特定顺序不应被解释为对权利要求的限制。另外，针对本发明的方法和/或过程的权利要求不应局限于以书写的顺序执行其步骤，并且本领域技术人员可以容易地理解，顺序可以变化并且仍然保留在本发明的精神和范围内。

Claims (13)

1.一种流体开关，包括：

由至少第一磁性材料形成的活塞，所述活塞具有第一长度和第一预定横向尺寸；

由第二预定材料形成的活塞套筒，所述活塞套筒具有内孔、具有第二预定横向尺寸的外轮廓、以及第二长度，其中内孔相对于所述活塞的第一预定横向尺寸具有预定公差；

由第一预定磁性材料形成的中央磁性垫圈，所述中央磁性垫圈具有内孔和第三长度，其中内孔相对于所述第二预定横向尺寸具有预定公差；

电线圈，所述电线圈具有内孔和第四长度，内孔相对于所述第二预定横向尺寸具有预定公差，其中所述电线圈至少根据所述活塞套筒的长度和所述活塞的长度设置在相对于所述活塞套筒的预定位置处；

由预定的非磁性材料形成的一对非磁性垫圈，其中每个非磁性垫圈都具有根据预定长度确定的第一厚度、相对于一对电线圈的内孔具有预定公差的外径，并且具有在所述非磁性垫圈内的一对第一开口，所述一对第一开口设置在所述非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中每个非磁性垫圈靠着所述活塞套筒的一端设置并且限制所述活塞运动超过所述活塞套筒的所述一端；

由第二预定磁性材料形成的一对磁性垫圈，每个磁性垫圈都具有第二厚度并且具有在所述磁性垫圈内的一对第二开口，所述一对第二开口设置在所述非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中每个磁性垫圈设置成使得所述一对第二开口在所述活塞套筒的一端与相应的非磁性垫圈内的所述一对第一开口重叠，并且在所述活塞套筒的所述一端处抵靠相应的电线圈；

其中，在第一构型中，所述活塞通过在所述活塞套筒的一端处的磁性垫圈的磁吸引力而保持抵靠所述活塞套筒的所述一端处的非磁性垫圈，从而阻止流体在所述活塞套筒的所述一端通过所述活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口，但允许流体在所述活塞套筒的另一个远端通过所述活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口；

在第二构型中，所述活塞通过在所述活塞套筒的另一个远端处的磁性垫圈的磁吸引力而保持抵靠所述活塞套筒的所述远端处的非磁性垫圈，从而阻止流体在所述活塞套筒的所述远端处通过所述活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口，但允许流体在所述活塞套筒的另一端通过所述活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口；以及

通过对所述一对电线圈中的至少一个电线圈的选择性电激励，使所述活塞移动以建立所述第一构型和所述第二构型中的任一个。

2.根据权利要求1所述的流体开关，其中，

在所述第一构型和所述第二构型中的任一个中，磁性垫圈与所述活塞之间的保持力根据所述非磁性垫圈的厚度来确定。

3.根据权利要求1所述的一种流体开关，进一步包括：

第一流体回路，包括：

电磁驱动的线性磁力泵；

流体室，所述流体室耦合到所述电磁驱动的线性磁力泵；

耦合到所述流体室的第一特斯拉止回阀，所述第一特斯拉止回阀对流体流向所述流体室提供低阻力，并对流体流出所述流体室提供高阻力；

耦合到所述流体室的第二特斯拉止回阀，所述第二特斯拉止回阀对流体流出所述流体室提供低阻力，并对流体流向所述流体室提供高阻力；

储存器，所述储存器耦合到所述第一特斯拉止回阀以向所述电磁驱动的线性磁力泵提供流体，并且耦合到所述第二特斯拉止回阀以从所述电磁驱动的线性磁力泵接收流体；

多个第一止回阀，所述多个第一止回阀耦合到所述第一特斯拉止回阀，用于选择性地通过或阻止来自所述电磁驱动的线性磁力泵的流体流；

多个第二止回阀，所述多个第二止回阀耦合到所述第二特斯拉止回阀，用于选择性地通过或阻止通向所述电磁驱动的线性磁力泵的流体流；以及

多个致动器，每个致动器设置在第一止回阀和第二止回阀之间，并根据所述致动器内的流体体积执行动作；其中，

所述流体开关使流体直接流入到多个致动器的预定子集。

4.根据权利要求3所述的流体开关，其中，

在所述第一特斯拉止回阀与所述第一止回阀的子集之间设置有流体谐振器。

5.一种流体开关，包括：

由至少第一磁性材料形成的活塞，所述活塞具有第一长度和第一预定横向尺寸；

由第二预定材料形成的活塞套筒，所述活塞套筒具有内孔、具有第二预定横向尺寸的外轮廓、以及第二长度，其中内孔相对于所述活塞的第一预定横向尺寸具有预定公差；

电线圈，所述电线圈具有内孔和第四长度，内孔相对于所述第二预定横向尺寸具有预定公差，其中所述电线圈至少根据所述活塞套筒的长度和所述活塞的长度设置在相对于所述活塞套筒的预定位置处；

由预定的非磁性材料形成的非磁性垫圈，所述非磁性垫圈具有第一厚度，并且具有在所述非磁性垫圈内的一对第一开口，所述一对第一开口设置在所述非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中所述非磁性垫圈抵靠所述活塞套筒的一端并且限制所述活塞运动超过所述活塞套筒的所述一端；

由预定的非磁性材料形成的非磁性板，所述非磁性板将所述活塞套筒的另一端封闭至具有所述非磁性垫圈的一端；

由第二预定磁性材料形成的磁性垫圈，所述磁性垫圈具有第二厚度并且具有在所述磁性垫圈内的一对第二开口，所述一对第二开口设置在所述非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中所述磁性垫圈设置成使得所述一对第二开口在所述活塞套筒的一端与相应的非磁性垫圈内的所述一对第一开口重叠；

其中，在第一构型中，所述活塞通过在所述活塞套筒的一端处的磁性垫圈的磁吸引力而保持抵靠所述活塞套筒的所述一端处的非磁性垫圈，从而阻止流体在所述活塞套筒的所述一端通过所述活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口；

在第二构型中，所述活塞通过在所述活塞套筒的另一个远端处的磁性垫圈的磁吸引力而保持抵靠所述活塞套筒的所述远端处的非磁性垫圈，从而允许流体在所述活塞套筒的另一端通过所述活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口；以及

通过对所述电线圈的选择性电激励，使所述活塞移动以建立第一构型和第二构型中的任一个。

6.根据权利要求5所述的流体开关，还包括：

磁性板，所述磁性板与所述非磁性板相邻地设置，以在没有所述电线圈的持续激励的情况下将所述活塞保持在所述第二构型内。

7.根据权利要求5所述的流体开关，其中，

在所述第一构型中，所述磁性垫圈与所述活塞之间的保持力根据所述非磁性垫圈的厚度来确定；和/或

所述电线圈位于所述活塞套筒的具有所述非磁性垫圈的一端或所述活塞套筒的具有所述非磁性板的一端。

8.一种流体开关，包括：

由至少第一磁性材料形成的活塞，所述活塞具有第一长度和第一预定横向尺寸；

由第二预定材料形成的活塞套筒，所述活塞套筒具有内孔、具有第二预定横向尺寸的外轮廓、以及第二长度，其中内孔相对于所述活塞的第一预定横向尺寸具有预定公差；

电线圈，所述电线圈具有内孔和第四长度，内孔相对于所述第二预定横向尺寸具有预定公差；以及

一对垫圈子组件，每个垫圈子组件设置在所述活塞套筒的一端，彼此之间具有预定的关系以及所述活塞在所述活塞套筒内的定向，并且包括：

由第一预定非磁性材料形成的第一非磁性垫圈，所述第一非磁性垫圈具有第一预定厚度和内孔，内孔相对于所述第二预定横向尺寸具有预定公差，并且所述第一非磁性垫圈邻近所述活塞套筒的端部和所述电线圈中的至少一者设置；

由第二预定磁性材料形成的磁性垫圈，每个磁性垫圈具有第二预定厚度和内孔，内孔大于所述第二预定横向尺寸，并且所述磁性垫圈比第一磁性垫圈距离所述电线圈更远地邻近所述第一非磁性垫圈设置；以及

由第二预定非磁性材料形成的第二非磁性垫圈，所述第二非磁性垫圈具有第三预定厚度和内孔，内孔相对于所述第二预定横向尺寸具有预定公差，并且所述第二非磁性垫圈比所述磁性垫圈距离所述电线圈更远地邻近所述磁性垫圈设置。

9.根据权利要求8所述的流体开关，还包括：

设置在每个垫圈子组件内的支撑垫圈，所述支撑垫圈由第三预定非磁性材料形成，具有第二预定厚度，所述支撑垫圈具有内孔和外径，内孔相对于所述第二预定横向尺寸具有预定公差，外径相对于所述磁性垫圈的孔具有预定公差；其中

所述支撑垫圈设置在所述第一非磁性垫圈和所述第二非磁性垫圈之间，所述磁性垫圈围绕所述支撑垫圈。

10.根据权利要求8所述的流体开关，其中，

所述活塞包括：

由第一磁性材料形成的第一部分，所述第一部分的中心部分在具有第一长度和小于所述第一预定横向尺寸的第一直径的预定部分上；

位于两端的第二部分和第三部分，用于具有小于所述第一预定横向尺寸的第二直径的所述活塞的剩余长度；

由具有低摩擦系数的材料形成的套筒，所述套筒设置在所述活塞的第一部分上并且其外径为所述第一预定横向尺寸；

其中所述活塞的第二部分和第三部分将所述活塞套筒保持在位。

11.一种流体开关，包括：

由至少第一磁性材料形成的活塞，所述活塞具有第一长度和第一预定横向尺寸；

由第二预定材料形成的活塞套筒，所述活塞套筒具有内孔、具有第二预定横向尺寸的外轮廓、以及第二长度，其中内孔相对于所述活塞的第一预定横向尺寸具有预定公差；

由第一预定磁性材料形成的中央磁性垫圈，所述中央磁性垫圈具有内孔和第三长度，其中内孔相对于所述第二预定横向尺寸具有预定公差；

电线圈，所述电线圈具有内孔和第四长度，内孔相对于所述第二预定横向尺寸具有预定公差，其中所述电线圈至少根据所述活塞套筒的长度和所述活塞的长度设置在相对于所述活塞套筒的预定位置处；

由预定的非磁性材料形成的一对非磁性垫圈，其中每个非磁性垫圈都具有根据预定长度确定的第一厚度、相对于所述一对电线圈的内孔具有预定公差的外径，并且具有在非磁性垫圈内的一对第一开口，所述一对第一开口设置在所述非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中每个非磁性垫圈靠着所述活塞套筒的一端设置并且限制所述活塞运动超过所述活塞套筒的所述一端。

12.根据权利要求11所述的流体开关，还包括：

由第二预定磁性材料形成的一对磁性垫圈，每个磁性垫圈都具有第二厚度并且具有在所述磁性垫圈内的一对第二开口，所述一对第二开口设置在所述非磁性垫圈的径向轴线的两侧，其中每个磁性垫圈设置成使得所述一对第二开口在所述活塞套筒的一端与相应的非磁性垫圈内的所述一对第一开口重叠，并且在所述活塞套筒的所述一端处抵靠相应的电线圈。

13.根据权利要求12所述的流体开关，其中，

在第一构型中，所述活塞通过在所述活塞套筒的一端处的磁性垫圈的磁吸引力而保持抵靠所述活塞套筒的所述一端处的非磁性垫圈，从而阻止流体在所述活塞套筒的所述一端通过所述活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口，但允许流体在所述活塞套筒的另一个远端通过所述活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口；

在第二构型中，所述活塞通过在所述活塞套筒的另一个远端处的磁性垫圈的磁吸引力而保持抵靠所述活塞套筒的所述远端处的非磁性垫圈，从而阻止流体在所述活塞套筒的所述远端处通过所述活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口，但允许流体在所述活塞套筒的另一端通过所述活塞套筒流过成对的重叠的第一开口和第二开口；以及

通过对所述电线圈的选择性电激励，使所述活塞移动以建立所述第一构型和所述第二构型中的任一个。

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