CN114454613B - 磁场开关和磁场开关的操作方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种磁场开关和磁场开关的操作方法，磁场开关包括：闩锁和罩体，闩锁包括：多个磁体件和多个非磁体件，多个磁体件和多个非磁体件沿预设方向相互交叠设置；罩体上具体磁性屏蔽区和磁性非屏蔽区，屏蔽区和非屏蔽区沿预设方向相互交替设置；其中，闩锁沿预设方向可移动地设置于罩体内，多个屏蔽区分别可操作地对应设置于多个磁体件外。无需破坏镍模即可固定住镍模，而且采用磁吸附能够将镍模紧密地贴合在罩体上。

Description

磁场开关和磁场开关的操作方法

技术领域

本发明实施例涉及微米/纳米级加工领域，特别涉及一种磁场开关和磁场开关的操作方法。

背景技术

在卷对卷纳米压印加工过程中，一般会采用厚度约为150μm的超薄纳米压印镍模对待加工件进行压印，在实际情况中，一般会将镍模固定在承载物的外表面，在本案中承载物为圆柱，圆柱带动镍模进行旋转实现对待加工件的压印。

现有技术存在如下问题，由于镍模非常薄，很难在不损坏镍模的情况下将镍模完整地固定在圆柱的外环面上。而且采用镍模压印，镍模需完全贴服于圆柱体的外表面，否则在压印过程中，由于镍模表面不平整，压印出来的图案也会变形，从而极大地影响加工质量。

发明内容

本发明实施方式的目的在于提供一种磁场开关和磁场开关的操作方法，使得在不破坏模具的前提下，能够将模具完全贴服的贴于承载物的表面。

为解决上述技术问题，本发明的实施方式提供了一种磁场开关，包括：

闩锁，所述闩锁包括：多个磁体件和多个非磁体件，所述多个磁体件和所述多个非磁体件沿预设方向相互交叠设置；

罩体，所述罩体上具体磁性屏蔽区和磁性非屏蔽区，所述屏蔽区和所述非屏蔽区沿所述预设方向相互交替设置；

其中，所述闩锁沿所述预设方向可移动地设置于所述罩体内，所述多个屏蔽区分别可操作地对应设置于所述多个磁体件外。

本发明实施方式相对于现有技术而言，由于磁场开关包括闩锁和罩体，闩锁包括多个磁体件和多个非磁体件，多个磁体件和多个非磁体件沿预设方向相互交叠设置，屏蔽区和非屏蔽区沿预设方向相互交替设置，闩锁能够沿预设方向运动，因此当闩锁运动到预设位置时，各屏蔽区能够罩住各磁体件，屏蔽掉各磁体件的磁场，此时可将镍模贴服在罩体的外表面。当需要将镍模固定时，可再次移动闩锁使得各磁体件的磁场暴露出吸附住镍模。在此过程中，无需破坏镍模即可固定住镍模，而且采用磁吸附能够将镍模紧密地贴合在罩体上。

在一实施例中，所述磁体件包括至少一组磁体组，所述磁体组包括多个磁体，所述多个磁体排列成海尔贝克阵列。

在一实施例中，沿所述预设方向所述屏蔽区的长度大于或等于所述磁体件的长度。

在一实施例中，沿所述预设方向，相邻两个磁体件的磁性相反。

在一实施例中，沿所述预设方向，所述非屏蔽区的长度小于或等于所述磁体件的长度。

在一实施例中，所述磁体件包括两组磁体组，所述两组磁体组沿所述预设方向依次排列；

一组所述磁体组的磁场可操作的通过所述非屏蔽区暴露出所述罩体外。

在一实施例中，沿所述预设方向，所述非屏蔽区的长度等于一组所述磁体组的长度。

在一实施例中，所述磁体件还包括设置于两组所述磁体组之间的非磁性隔离板。

在一实施例中，所述闩锁呈长条形，所述罩体沿所述闩锁的长度方向延伸成长条形套筒，所述预设方向为所述闩锁的轴线方向或所述闩锁的周向方向。

在一实施例中，所述预设方向为所述闩锁的轴线方向，所述磁体组中的所述多个磁体绕所述闩锁的轴线环设。

在一实施例中，各所述磁体呈扇形。

在一实施例中，所述磁体组中部分所述磁体充磁方向沿径向向内，部分所述磁体充磁方向沿径向向外。

在一实施例中，所述磁体组中部分相邻两个所述磁体充磁方向沿周向，且充磁方向相反。

在一实施例中，所述磁体组包括：沿周向方向排列的至少一组第一磁组和至少一组第二磁组；

所述第一磁组包括至少三个沿周向方向排列的磁体，处于两侧的两个所述磁体充磁方向相反，且充磁方向均沿径向，处于中间位置的所述磁体的充磁方向沿周向方向；

第二磁组包括多个沿周向方向排列的磁体，相邻两个所述磁体充磁方向相反，且均沿周向。

在一实施例中，所述预设方向为所述闩锁的周向方向，所述磁体组中的所述多个磁体沿所述闩锁的轴线方向排列。

在一实施例中，所述磁体组中部分所述磁体的充磁方向沿径向向内，部分所述磁体的充磁方向沿径行向外。

在一实施例中，所述磁体组中包括多个第一磁体和多个第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体沿轴线方向交替设置；

所述第一磁体的充磁方向径向向内或径向向外，所述第二磁体的充磁方向沿轴线向上或向下，相邻两个第一磁体的充磁方向相反，相邻两个第二磁体的充磁方向相反。

在一实施例中，所述套筒为圆柱形套筒。

在一实施例中，所述罩体包括：

罩本体，所述罩本体由非磁性材料制成；

多条屏蔽带，所述多条屏蔽带沿所述预设方向相互间隔设置于所述罩本体上。

在一实施例中，所述屏蔽带嵌设于所述罩本体内表面。

在一实施例中，所述磁体件为永磁体块。

在一实施例中，多个所述永磁体块形成海尔贝克阵列。

在一实施例中，所述磁场开关还包括动力机构，所述动力机构与所述闩锁同轴固定连接，驱动所述闩锁沿所述预设方向移动。

本发明还提供了一种磁场开关的操作方法，所述磁场开关的操作方法采用如上所述的磁场开关；具体操作步骤如下：

所述闩锁在所述罩体内沿所述预设方向或与沿与所述预设方向相反的方向移动，直至所述多个磁体件的磁场从所述非屏蔽区暴露出；以及

所述闩锁在所述罩体内沿所述预设方向或与沿与所述预设方向相反的方向移动，直至所述多个屏蔽区分别可操作地罩住所述多个磁体件，所述多个屏蔽区屏蔽所述多个磁体件的磁场。

附图说明

一个或多个实施例通过与之对应的附图中的图片进行示例性说明，这些示例性说明并不构成对实施例的限定，附图中具有相同参考数字标号的元件表示为类似的元件，除非有特别申明，附图中的图不构成比例限制。

图1是本发明第一实施例中当闩锁和罩体均为矩形柱体时的结构示意图；

图2是本发明第一实施例中当闩锁和罩体均为圆柱体时的结构示意图；

图3是本发明第一实施例中当闩锁和罩体均为矩形柱体且罩体上具有屏蔽带时的结构示意图；

图4是本发明第一实施例中当闩锁和罩体均为圆柱体且罩体上具有屏蔽带时的结构示意图；

图5是本发明第一实施例中闩锁的结构示意图；

图6是本发明第一实施例中罩体的结构示意图；

图7是本发明第一实施例中各屏蔽带与各磁体件相对时的结构示意图；

图8是本发明第一实施例中闩锁的结构示意图；

图9是本发明第一实施例中各屏蔽带屏蔽各磁体件时的结构示意图；

图10是本发明第一实施例中闩锁的磁场被打开时的结构示意图；

图11是本发明第一实施例中闩锁的磁场被关闭时的结构示意图；

图12是本发明第一实施例中闩锁移动一个磁体组的距离导致磁场被打开时的结构示意图；

图13是本发明第一实施例中闩锁移动一个磁体件的距离导致磁场被打开时的结构示意图；

图14是本发明第一实施例中一个磁体组的结构示意图；

图15是本发明第一实施例中一个磁体组的另一种排列方式时结构示意图；

图16是本发明第一实施例中屏蔽带设置于罩本体上时的结构示意图；

图17是本发明第二实施例中闩锁的结构示意图；

图18是本发明第二实施例中罩体的结构示意图；

图19是本发明第二实施例中磁体组的结构示意图；

图20是本发明第三实施例中闩锁的结构示意图；

图21是本发明第三实施例中罩体的结构示意图。

附图标记说明：

第一实施例中：

101、闩锁；111、磁体件；121、非磁体件；131、磁体组；141、补偿磁体组；151、工作磁体组；161、第一磁组；171、第二磁组；181、磁体；191、隔离板；102、罩体；112、屏蔽区；122、非屏蔽区；132、罩本体；142、屏蔽带；152、基座；113、螺杆；123、螺母；162、第一密封板。

第二实施例中：

201、闩锁；211、磁体件；221、磁体组；231、隔离条；241、补偿磁体组；251、工作磁体组；261、第一磁体；262、第二磁体；281、非磁体件；202、罩体；212、屏蔽带；222、非屏蔽区；213、驱动轴。

第三实施例中：

301、闩锁；311、永磁体块；321、第一磁块；331、第二磁块；302、罩体；312、屏蔽带；322、非屏蔽区；303、螺杆。

具体实施方式

为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明的各实施方式进行详细的阐述。然而，本领域的普通技术人员可以理解，在本发明各实施方式中，为了使读者更好地理解本申请而提出了许多技术细节。但是，即使没有这些技术细节和基于以下各实施方式的种种变化和修改，也可以实现本申请所要求保护的技术方案。

在下文的描述中，出于说明各种公开的实施例的目的阐述了某些具体细节以提供对各种公开实施例的透彻理解。但是，相关领域技术人员将认识到可在无这些具体细节中的一个或多个细节的情况来实践实施例。在其它情形下，与本申请相关联的熟知的装置、结构和技术可能并未详细地示出或描述从而避免不必要地混淆实施例的描述。

除非语境有其它需要，在整个说明书和权利要求中，词语“包括”和其变型，诸如“包含”和“具有”应被理解为开放的、包含的含义，即应解释为“包括，但不限于”。

以下将结合附图对本发明的各实施例进行详细说明，以便更清楚理解本发明的目的、特点和优点。应理解的是，附图所示的实施例并不是对本发明范围的限制，而只是为了说明本发明技术方案的实质精神。

在整个说明书中对“一个实施例”或“一实施例”的提及表示结合实施例所描述的特定特点、结构或特征包括于至少一个实施例中。因此，在整个说明书的各个位置“在一个实施例中”或“在一实施例”中的出现无需全都指相同实施例。另外，特定特点、结构或特征可在一个或多个实施例中以任何方式组合。

如该说明书和所附权利要求中所用的单数形式“一”和“所述”包括复数指代物，除非文中清楚地另外规定。应当指出的是术语“或”通常以其包括“和/或”的含义使用，除非文中清楚地另外规定。

在以下描述中，为了清楚展示本发明的结构及工作方式，将借助诸多方向性词语进行描述，但是应当将“前”、“后”、“左”、“右”、“外”、“内”、“向外”、“向内”、“上”、“下”等词语理解为方便用语，而不应当理解为限定性词语。

下文参照附图描述本发明的实施例磁场开关，如图1至6所示，该磁场开关包括：闩锁101和罩体102，其中，闩锁101包括多个磁体件111和多个非磁体件121，磁体件111由永磁体181或硬磁体组131合成，因此具有磁场，非磁体件121不具有磁场，多个磁体件111和多个非磁体件121沿预设方向相互交叠设置。罩体102上具有磁性屏蔽区112和磁性非屏蔽区122，磁性屏蔽区112能够屏蔽磁场，磁性非屏蔽区122不能屏蔽磁场，屏蔽区112和非屏蔽区122沿预设方向相互交替设置。

如图7所示，闩锁101沿预设方向可移动地设置在罩体102内，并且多个屏蔽区112分别可操作地对应设置在多个磁体件111外，沿预设方向屏蔽区112的长度大于或等于磁体件111的长度，多个屏蔽区112能够屏蔽掉多个磁体件111的磁场。

由于磁场开关包括闩锁101和罩体102，闩锁101包括多个磁体件111和多个非磁体件121，多个磁体件111和多个非磁体件121沿预设方向相互交叠设置，屏蔽区112和非屏蔽区122沿预设方向相互交替设置，闩锁101能够沿预设方向运动，如图9所示，因此当闩锁101运动到第一预设位置时，各屏蔽区112能够罩住各磁体件111，屏蔽掉各磁体件111的磁场，此时磁场开关的磁场被关闭。当磁场开关的磁场关闭时，可将镍模贴服在罩体102的外表面。当需要将镍模紧贴在罩体102上时，如图10所示，可再次移动闩锁101至第二预设位置将磁场开关的磁场打开，使得各磁体件111的磁场暴露出吸附住镍模。在此过程中，无需破坏镍模即可固定住镍模，而且采用磁吸附能够将镍模紧密地贴合在罩体102上。

另外，需要说明的是，由于本实施例中的磁场开关采用磁体件111对镍模进行吸附，并非采用电磁铁。采用磁体件111相比于电磁铁而言具有诸多优势，当采用电磁铁吸附镍模时，由于电磁铁必须通电流才能获得磁场，因此当需要强磁场时，大电流会产生大量的热量。解决热量问题通常需要使用冷却装置，在多数情况下这可能会大大增加整个系统的复杂性和成本。同时，关闭磁场后的温度降低也是一个耗时的过程。此外，如果涉及高温，则多数集成电气元件可能无法在高温环境中正常工作，甚至可能会被彻底损坏。

通过使用永磁体或硬磁体作为磁场源可以克服使用电磁场的上述缺点。而且，除了热问题的消除之外，使用永磁体或硬磁体还可以带来诸如设计简单，易于安装，可靠性增强，操作效率提高和运行成本降低等优点。

在技术层面，使用永磁体或硬磁体来实现磁场开关，特别是当涉及强磁场时，并不容易。该技术领域长期面对磁铁组装\有效磁场屏蔽和磁场均匀性等问题。到目前为止，还没有关于使用永磁体或硬磁体产生的强磁场开关的设计或设备在用，也没有相关的报道。

本发明的磁场开关能够应用于低至中磁场区域的场景中(更具体地，磁场强度从0.01至1特斯拉)，使用永磁体或硬磁体，具有简单及可靠的设计，以实现静态且适用于各种应用领域的磁场开关。上述仅以磁场开关应用于压印技术中举例进行说明，应理解，本发明的磁场开关不仅能够应用于上述压印技术中，还能够应用于任何需要磁场开关的领域中。

本实施例所展示的磁场开关如图1至图6所示，闩锁101呈长条形，罩体102沿闩锁101的长度方向延伸形成长条形套筒。优选的套筒为圆柱形套筒，应理解，在有些实施例中，闩锁101和套筒还可以是其他形状，只要不脱离本发明范围即可，例如如图5和图6所示，闩锁101和套筒均为矩形柱体。

另外，如图4所示，闩锁101与套筒之间同轴设置，当然在有些实施例中也可以稍微偏心一点，但闩锁101的长度方向与套筒的长度方向相同。在本实施例中，上述预设方向为闩锁101的轴线方向。磁体件111和非磁体件121沿闩锁101的轴线方向相互交叠设置。同时罩体102上的屏蔽区112和非屏蔽区122也沿闩锁101的轴线方向相互交替设置。应理解，闩锁101和罩体102除了设置成上述结构外，还可以根据实际需要设置成任意需要的形状，只要不脱离本发明范围即可，例如如图1和图3所示，闩锁101和罩体102均为矩形。

具体的，闩锁101的磁体件111包括至少一组磁体组131，如图14示出了一组磁体组131，该磁体组131包括多个磁体181，各磁体181排列成海尔贝克阵列。由于各磁体181排列成海尔贝克阵列，因此能够有效地加强磁体组131的磁场。并且在本实施例中，上述磁体181为永磁体181，采用永磁体181能够有效地增强闩锁101的磁场。而非磁体件121为一块非磁性隔离板191，当然也可以采用多块非磁性隔离块拼接而成。

另外，如图6所示，罩体102包括：罩本体132和多条屏蔽带142，罩体102采用非磁性材料制成，对闩锁101磁场高度透明，屏蔽带142采用高磁场屏蔽材料制成，如图6所示，屏蔽带142沿闩锁101的轴线方向相互间隔地设置在罩本体132上，在本实施例中，如图16所示，屏蔽带142设置在罩体102的内环面上。其中，屏蔽带142形成屏蔽区112，相邻两个屏蔽带142之间形成非屏蔽区122。应理解，在有些实施例中，屏蔽带142还可以设置成其他结构，只要不脱离本发明范围即可。例如屏蔽带142还可以贴设在罩本体132的外环面上，或者在有些实施例中，罩体102包括多个屏蔽套筒和多个非屏蔽套筒，屏蔽套筒和非屏蔽套筒沿预设方向相互交叠设置形成一个长条形套筒。

另外，在本实施例中，沿预设方向(闩锁101的轴线方向)，屏蔽区112的长度大于或等于磁体件111的长度，这样当闩锁101移动至预设位置时，方便各屏蔽区112完全屏蔽掉各磁体件111的磁场，当然，在有些实施例中屏蔽区112的长度也可以略短于磁体件111的长度。

另外，优选的，如图7和9所示，非屏蔽区122的长度小于或等于磁体件111的长度。由于屏蔽区112的长度小于或等于磁体件111的长度，因此磁场开关的磁场被打开时，仍然有部分磁体件111处于屏蔽区112内，由于屏蔽区112在屏蔽磁场过程中会被磁体件111磁化，此时处于屏蔽区112内的该部分磁体件111能够抵消掉屏蔽区112的磁场，避免屏蔽区112的磁场对正常工作的磁场产生畸变影响。

在本实施例中，如图8所示，磁体件111包括两组磁体组131，两组磁体组131沿闩锁101的轴线方向依次排列，其中一组磁体组131的磁场在闩锁101移动至第二预设位置时能够通过非屏蔽区122暴露出罩体102外，从而吸附住镍模。具体的，沿预设方向(闩锁101的轴线方向)，非屏蔽区122的长度等于一组磁体组131的长度。另外，优选的，为了方便安装，相邻两组磁体组131之间还设置有非磁性隔离板191。

另外，如图8所示，沿预设方向(闩锁101的轴线方向)，相邻两个磁体件111的磁性相反。由于相邻两个磁体件111的磁性相反，如图10所示，当磁场被打开时，相邻两个磁体组131之间的磁场能够连通在一起，使得整个闩锁101的磁场形成一个闭环，从而进一步加强闩锁101的磁场。

在本实施例中，磁场开关的具体操作如下，如图11所示，当闩锁101沿轴线移动至第一预设位置时，各屏蔽区112和各磁体件111一一对应设置，各屏蔽区112设置在各自所对应的各磁体件111外，将各磁体件111的磁场屏蔽，此时磁场开关的磁场被关闭。

当需要将磁场打开时，闩锁101可以沿轴线移动至第二预设位置，如图12和图13所示，此时的第二预设位置有两个位置。其中第一个位置如图12所示，闩锁101往下移动了一个磁体组131的距离，此时一个磁体件111中的一个磁体组131的磁场通过非屏蔽区122暴露出，另外一个磁体组131依然处于屏蔽区112内，此处位置称为各向异性补偿位置。而第二个位置如图13所示，闩锁101往下移动了一个磁体件111的距离，此时一个磁体件111中的一个磁体组131的磁场通过非屏蔽区122暴露出，另外一个磁体组131依然处于屏蔽区112内，此处位置称为各向同性补偿位置。

通过上述内容可以发现，不管闩锁101往下移动一个磁体组131的位置还是移动一个磁体件111的位置，均有一个磁体组131处于屏蔽区112内，该处于屏蔽区112内的磁体组131为补偿磁体组141，从非屏蔽区122暴露出磁场的磁体组131为工作磁体组151。其中工作磁体组151的作用是吸附镍模，而补偿磁体组141的作用是补偿屏蔽区112被磁化后的磁场，避免屏蔽区112被磁化后产生磁场干扰工作磁体组151的磁场。

而由于沿预设方向(闩锁101的轴线方向)，相邻两个磁体件111的磁性相反，如图12所示，当处于各向异性补偿位置时，补偿磁体组141与屏蔽区112的磁性相反，闩锁101的磁场处于弱磁场状态，如图13所示，当处于各向同性补偿位置时，补偿磁体组141与屏蔽区112的磁性相同，闩锁101的磁场处于强磁场状态。

另外，由于闩锁101和套筒均为长条形形状，且镍模贴设在套筒的外环面上，因此套筒的周向方向一圈都应当有磁场，为了使套筒的轴向一圈都有磁场，如图14所示，磁体组131中的多个磁体181绕闩锁101的轴线环设。并且，如图14所示，各磁体181均呈扇形，应理解，在有些实施例中，各磁体181也可以不是均为扇形，也可以是部分扇形而部分不是，只要不脱离本发明范围即可。

如图14所示，由于在本实施例中，各磁体组131中的磁体181排列成海尔贝克阵列，因此如图14所示，为了让磁体组131的磁场达到最强，磁体组131中部分磁体181充磁方向沿径向向内，部分磁体181充磁方向沿径向向外。同时磁体组131中还有部分相邻两个磁体181充磁方向沿周向，且充磁方向相反。通过上述方式使得磁体组131的外环面上的磁场能够得到加强。

具体地，在本实施例中，磁体组131包括：沿闩锁101周向方向排列的至少一组第一磁组161和至少一组第二磁组171。第一磁组161包括至少三个沿闩锁101周向方向排列的磁体181，其中处于两侧的两个磁体181充磁方向相反，且充磁方向均沿径向，处于中间位置的磁体181的充磁方向沿闩锁101的轴向方向。而第二磁组171包括多个沿周向方向排列的磁体181，相邻两个磁体181充磁方向相反，且均沿周向。

具体地，如图14所示，在一种情况中，磁体组131中包括四组第一磁组161，四组第一磁组161两两为一组相对设置，相邻两个第一磁组161中处于中间的磁体181的充磁方向相对。同时磁体组131还包括两组第二磁组171，两组第二磁组171相对设置，夹杂在四组第一磁组161之间，第二磁组171中各磁体181的充磁方向相对设置。

在第二种情况中，磁体组131中包括四组第一磁组161，四组第一磁组161两两为一组相对设置，相邻两个第一磁组161中处于中间的磁体181的充磁方向相反。同时磁体组131还包括两组第二磁组171，两组第二磁组171相对设置，夹杂在四组第一磁组161之间，第二磁组171中各磁体181的充磁方向相反。

磁体组131采用上述排列方式后，如图14所示，每个磁体组131可以在其工作表面上提供高达5000高斯的磁场。根据闩锁101中磁体组131的布置，整个圆柱闩锁101也可以在其工作表面上提供高达5000高斯的均匀分布的磁场。此外，相邻磁体件111的相反磁场方向使得磁力线沿闩锁101圆周方向及轴向均形成闭环，从而能够进一步加强闩锁101外环面上的磁场。

另外，需要说明的是，在有些实施例中，如图15所示，磁体组131还可以包括：多个磁体181，各磁体181均为扇形且绕闩锁101的轴线环设，各磁体181的充磁方向均沿径向向外，当然，在有些实施例中，磁体组131还可以是一个磁环。

另外，为了驱动闩锁101能够沿轴向相对套筒运动，打开或关闭磁场。磁场开关还包括动力机构，该动力机构与闩锁101同轴固定连接，能够驱动闩锁101沿预设方向(闩锁101轴线方向)移动。

具体地，如图5和图6所示，动力机构包括：螺杆113和套设在螺杆113外的长条形螺母123，闩锁101可以采用中空结构，闩锁101套设在螺母123外，并与螺母123固定连接。动力机构还可以包括电机，通过电机带动螺杆113旋转，长条形螺母123就能够带动闩锁101沿轴线方向运动了。当然，动力机构除了上述结构外，还可以采用其他结构，例如采用油缸推动闩锁101进行移动，将闩锁101套设在一个导向杆上，该导向杆与闩锁101同轴设置，闩锁101的两端均设置一个油缸，两个油缸的两根顶杆分别与闩锁101的两端固定连接，通过两个油缸就可以控制闩锁101的位置了。应理解，动力机构除了采用上述结构外，还可以采用其他结构，只要不脱离本发明范围即可。

同时，如图6所示，套筒的两端设置第一密封板162和第二密封板，第一密封板162和第二密封板将套筒密封起来，使得套筒内部形成一个相对封闭的空腔，上述闩锁101和动力机构均设置在空腔内，第一密封板162上具有基座152，该基座152与套筒同轴设置，螺杆113的一端可转动地固定在基座152上，电机固定在第二密封板上。

本发明第二实施例提供了一种磁场开关，本实施例与第一实施例的基本原理相同，结构也大致相同，如图8和图9所示，在本实施例中闩锁201也呈长条形，罩体202沿闩锁201的长度方向延伸形成长条形套筒，区别点在于，上述预设方向为闩锁201的轴线方向，而在本实施例中，预设方向为闩锁201的周向方向。

具体地，如图17和图19所示，磁体组221中的多个磁体沿闩锁201的轴线方向排列。如图17所示，磁体件包括：两组磁体组221和夹于两个磁体组221之间的竖条形的隔离条231，隔离条231的横截面呈扇形。与第一实施例相同，两个磁体组221中一个为补偿磁体组241，另一个为工作磁体组251。并且如图18所示，套筒与第一实施例中的套筒也大致相同，在本实施例中，各屏蔽带212竖直设置，各屏蔽带212沿套筒的周向方向相互间隔排列，相邻两个屏蔽带212之间为非屏蔽区222。

在本实施例中，当闩锁201旋转至第一预设位置时，磁场关闭，此时磁体件211均位于屏蔽带212内，屏蔽带212屏蔽各磁体件211的磁场。当闩锁201旋转至第二预设位置，磁场打开，此时工作磁体组251的磁场通过非屏蔽区222暴露在套筒外，补偿磁体组241的磁场补偿屏蔽带212的磁场。

另外，本实施例与第一实施例的区别还在于磁体组221中各磁体的排布方式不同，如图19所示，各磁体件211沿闩锁201的轴线方向排列形成海尔贝克阵列。

如图19所示，磁体组221中部分磁体的充磁方向沿径向向内，部分磁体的充磁方向沿径向向外。在本实施例中，磁体组221包括多个第一磁体261和多个第二磁体262，第一磁体261和第二磁体262沿轴线方向交替设置。第一磁体261的充磁方向沿径向向内或者沿径向向外，第二磁体262的充磁方向沿轴线向上或向下，而相邻两个第一磁体261的充磁方向相反，相邻两个第二磁体262的充磁方向也相反。各磁体采用上述的排列方式后，能够加强磁体组221外表面的磁场。

由于第一实施方式与本实施大致相同。第一实施方式中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在本实施方式中所能达到的技术效果在第一实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在第一实施方式中。

在本实施例中，如图17所示，动力机构包括：驱动轴213和电机，闩锁201与驱动轴213同轴固定连接，电机的传动轴与驱动轴213同轴固定连接，通过电机既可以带动闩锁201旋转了。

本发明还提供了第三实施例，该第三实施例与第一实施例和第二实施例中的结构并不相同，在第一实施例和第二实施例中闩锁301呈圆柱形，闩锁301的外环面上均分布有均匀的磁场，磁体件中包含至少一个磁体组，每个磁体组中也均包括多个磁体。而在本实施例中，磁体件为一个永磁体块311。

如图20所示，闩锁301也呈长条形，罩体302也呈长条形，非磁体件为一个非磁体块，永磁体块311和非磁体块沿闩锁301的轴线方向依次交叠设置。各永磁体块311在排列后形成海尔贝克阵列。具体的，如图20所示，闩锁301为一个矩形的柱体，如图20所示，有些永磁体块311的充磁方向沿径向向内，有些沿径向向外，有些沿轴向向上，有些沿轴向向下。

具体的，永磁体块311中分别第一磁块321和第二磁块331，第一磁块321的充磁方向沿轴向向上或向下，第二磁块331的充磁方向沿径向向内或向外。沿闩锁301的轴线方向，相邻两个第一磁块321的充磁方向相反，相邻两个第二磁块331的充磁方向也相反。

如图21所示，套筒的结构与第一实施例中套筒的结构相似，在第一实施例中套筒的形状为圆柱形，在本实施例中套筒的形状为矩形。

在本实施例中，如图21所示，当闩锁301沿轴线至第一预设位置时，磁场关闭，此时永磁体块311均位于屏蔽带312内，屏蔽带312屏蔽各永磁体块311的磁场。当闩锁301旋转至第二预设位置，磁场打开，此时永磁体块311的磁场通过非屏蔽区322暴露在套筒外。

另外，本实施例也包括动力机构，如图20所示，本实施例中动力机构的结构与第一实施例中动力机构的结构相同也采用螺杆303等连接，因此就不一一赘述了。

需要说明的是，上述各实施例中的隔离板、隔离块的材料是非导磁材料例如铝，因为铝具有高磁场透过性、重量轻、易于加工、低成本和耐高温等特点，当然也可以采用云母等非导磁材料。磁体的材料是永磁体或硬磁体或其它不依赖诱导方式产生磁场的磁体。在本发明中，选择钕铁硼磁钢作为磁体的磁铁材料。当然，在有些实施例中也可以选用普通的铁氧体磁钢。另外，上述各实施例中，罩本体由不锈钢制成。屏蔽带的材料是具备高磁导率的铁镍合金材料。

另外，需要强调的是，上述各实施例中磁体件和屏蔽带的条数除了上述实施例中示出的数量外，还可以根据需要采用任意数量，只要不脱离本发明的范围即可。

综合上述各实施例可知，快速发展的纳米和先进制造工业需要磁场开关，磁场开关可以处理非常轻或薄的物体，例如各种膜，模具和柔性基板。磁场开关可以打开和关闭强磁场，同时使用永磁体或硬磁体。到目前为止，没有这样的仪器可以在市场上获得或由其他研究小组报告。我们的发明解决了纳米和先进制造业最重要的需求，包括：强磁场可以打开和关闭，必要时可以连续和机械调整；可以处理非常轻或非常薄的物体；无需使用任何特殊工具即可操作；无需电或其他感应方法产生磁场；可以在高温环境下工作；安装简便，简单，可靠，灵活；独立设计，可集成到各种系统中；运行成本低。

本发明第四实施例提供了一种场开关的操作方法，所述磁场开关的操作方法采用上述各实施例所述的磁场开关；具体操作步骤如下：

所述闩锁在所述罩体内沿所述预设方向或与沿与所述预设方向相反的方向移动，直至所述多个磁体件的磁场从所述非屏蔽区暴露出；

所述闩锁在所述罩体内沿所述预设方向或与沿与所述预设方向相反的方向移动，直至所述多个屏蔽区分别可操作地罩住所述多个磁体件，所述多个屏蔽区屏蔽所述多个磁体件的磁场。

由于上述从第一实施例到第三实施例均与本实施方式相互对应，因此本实施方式可与第一实施例到第三实施例互相配合实施，对磁场开关的操作方法在第一实施例到第三实施例中都有详细描写，为了避免重复，在本实施例中就不一一赘述了。但需要说明的是，从第一实施例到第三实施例中提到的相关技术细节在本实施方式中依然有效，在从第一实施例到第三实施例中所能达到的技术效果在本实施方式中也同样可以实现，为了减少重复，这里不再赘述。相应地，本实施方式中提到的相关技术细节也可应用在从第一实施例到第三实施例中。

以上已详细描述了本发明的较佳实施例，但应理解到，若需要，能修改实施例的方面来采用各种专利、申请和出版物的方面、特征和构思来提供另外的实施例。

考虑到上文的详细描述，能对实施例做出这些和其它变化。一般而言，在权利要求中，所用的术语不应被认为限制在说明书和权利要求中公开的具体实施例，而是应被理解为包括所有可能的实施例连同这些权利要求所享有的全部等同范围。

上面各种方法的步骤划分，只是为了描述清楚，实现时可以合并为一个步骤或者对某些步骤进行拆分，分解为多个步骤，只要包括相同的逻辑关系，都在本专利的保护范围内；对算法中或者流程中添加无关紧要的修改或者引入无关紧要的设计，但不改变其算法和流程的核心设计都在该专利的保护范围内。

不难发现，上述各实施例中均存在联系，一个实施例中提到的相关技术细节在其他实施方式中依然有效，为了减少重复，就不再赘述。

本领域的普通技术人员可以理解，上述各实施方式是实现本发明的具体实施例，而在实际应用中，可以在形式上和细节上对其作各种改变，而不偏离本发明的精神和范围。

Claims (24)

1.一种磁场开关，其特征在于，所述磁场开关包括：

闩锁，所述闩锁包括：多个磁体件和多个非磁体件，所述多个磁体件和所述多个非磁体件沿预设方向相互交叠设置；以及

罩体，所述罩体上具体磁性屏蔽区和磁性非屏蔽区，所述屏蔽区和所述非屏蔽区沿所述预设方向相互交替设置；在卷对卷纳米压印加工过程中，采用镍模对待加工件进行压印，所述罩体用于将镍模固定在承载物的外表面；

其中，所述闩锁沿所述预设方向移动设置于所述罩体内，多个所述屏蔽区分别对应设置于所述多个磁体件外；当闩锁运动到预设位置时，各屏蔽区罩住各所述磁体件，屏蔽掉各磁体件的磁场；当需要将镍模固定时，移动闩锁使得各所述磁体件的磁场暴露出吸附住镍模。

2.根据权利要求1所述的磁场开关，其特征在于，所述磁体件包括至少一组磁体组，所述磁体组包括多个磁体，所述多个磁体排列成海尔贝克阵列。

3.根据权利要求1所述的磁场开关，其特征在于，沿所述预设方向所述屏蔽区的长度大于或等于所述磁体件的长度。

4.根据权利要求1所述的磁场开关，其特征在于，沿所述预设方向，相邻两个磁体件的磁性相反。

5.根据权利要求1所述的磁场开关，其特征在于，沿所述预设方向，所述非屏蔽区的长度小于或等于所述磁体件的长度。

6.根据权利要求5所述的磁场开关，其特征在于，所述磁体件包括两组磁体组，所述两组磁体组沿所述预设方向依次排列；

一组所述磁体组的磁场通过所述非屏蔽区暴露出所述罩体外。

7.根据权利要求6所述的磁场开关，其特征在于，沿所述预设方向，所述非屏蔽区的长度等于一组所述磁体组的长度。

8.根据权利要求6所述的磁场开关，其特征在于，所述磁体件还包括设置于两组所述磁体组之间的非磁性隔离板。

9.根据权利要求2、6至8任意一项所述的磁场开关，其特征在于，所述闩锁呈长条形，所述罩体沿所述闩锁的长度方向延伸成长条形套筒，所述预设方向为所述闩锁的轴线方向或所述闩锁的周向方向。

10.根据权利要求9所述的磁场开关，其特征在于，所述预设方向为所述闩锁的轴线方向，所述磁体组中的所述多个磁体绕所述闩锁的轴线环设。

11.根据权利要求10所述的磁场开关，其特征在于，各所述磁体呈扇形。

12.根据权利要求10所述的磁场开关，其特征在于，所述磁体组中部分所述磁体充磁方向沿径向向内，部分所述磁体充磁方向沿径向向外。

13.根据权利要求10所述的磁场开关，其特征在于，所述磁体组中部分相邻两个所述磁体充磁方向沿周向，且充磁方向相反。

14.根据权利要求10所述的磁场开关，其特征在于，所述磁体组包括：沿周向方向排列的至少一组第一磁组和至少一组第二磁组；

所述第一磁组包括至少三个沿周向方向排列的磁体，处于两侧的两个所述磁体充磁方向相反，且充磁方向均沿径向，处于中间位置的所述磁体的充磁方向沿周向方向；

第二磁组包括多个沿周向方向排列的磁体，相邻两个所述磁体充磁方向相反，且均沿周向。

15.根据权利要求9所述的磁场开关，其特征在于，所述预设方向为所述闩锁的周向方向，所述磁体组中的所述多个磁体沿所述闩锁的轴线方向排列。

16.根据权利要求15所述的磁场开关，其特征在于，所述磁体组中部分所述磁体的充磁方向沿径向向内，部分所述磁体的充磁方向沿径行向外。

17.根据权利要求15所述的磁场开关，其特征在于，所述磁体组中包括多个第一磁体和多个第二磁体，所述第一磁体和所述第二磁体沿轴线方向交替设置；

所述第一磁体的充磁方向径向向内或径向向外，所述第二磁体的充磁方向沿轴线向上或向下，相邻两个第一磁体的充磁方向相反，相邻两个第二磁体的充磁方向相反。

18.根据权利要求9所述的磁场开关，其特征在于，所述套筒为圆柱形套筒。

19.根据权利要求1所述的磁场开关，其特征在于，所述罩体包括：

罩本体，所述罩本体由非磁性材料制成；

多条屏蔽带，所述多条屏蔽带沿所述预设方向相互间隔设置于所述罩本体上。

20.根据权利要求19所述的磁场开关，其特征在于，所述屏蔽带嵌设于所述罩本体内表面。

21.根据权利要求1所述的磁场开关，其特征在于，所述磁体件为永磁体块。

22.根据权利要求21所述的磁场开关，其特征在于，多个所述永磁体块形成海尔贝克阵列。

23.根据权利要求1所述的磁场开关，其特征在于，所述磁场开关还包括动力机构，所述动力机构与所述闩锁同轴固定连接，驱动所述闩锁沿所述预设方向移动。

24.一种磁场开关的操作方法，其特征在于，所述磁场开关的操作方法采用如权利要求1所述的磁场开关；具体操作步骤如下：

所述闩锁在所述罩体内沿所述预设方向或与沿与所述预设方向相反的方向移动，直至所述多个磁体件的磁场从所述非屏蔽区暴露出；以及

所述闩锁在所述罩体内沿所述预设方向或与沿与所述预设方向相反的方向移动，直至所述多个屏蔽区分别罩住所述多个磁体件，所述多个屏蔽区屏蔽所述多个磁体件的磁场；

在卷对卷纳米压印加工过程中，采用镍模对待加工件进行压印，所述罩体用于将镍模固定在承载物的外表面；当闩锁运动到预设位置时，各屏蔽区罩住各磁体件，屏蔽掉各磁体件的磁场；当需要将镍模固定时，移动闩锁使得各所述磁体件的磁场暴露出吸附住镍模。

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