JP2013529049A - 多重レベル相関磁気システム及びその使用法 - Google Patents

Abstract

第一相関磁気構造体１００２ａと第二相関磁気構造体１００２ｂとを備える多重レベル相関磁気システム１０００とこの前記システムを使用する方法とを開示する。瞬間スナップスイッチ、クッション装置及び爆発性玩具を含めて、多重レベル相関磁気システムの１つまたはそれ以上を組み込むことができる広範囲の装置について説明する。

Description

本発明は、概して多重レベル相関磁気システム（ｍｕｌｔｉｌｅｖｅｌ ｃｏｒｒｅｌａｔｅｄ ｍａｇｎｅｔｉｃ ｓｙｓｔｅｍ）と多重レベル相関磁気システムの使用法とに関する。瞬間スナップスイッチ、クッション装置及び爆発性玩具を含めて、多重レベル相関磁気システムの１つまたはそれ以上を組み込むことができる広範囲の装置について説明する。

（先行米国出願の利益の主張）
本特許出願は、米国仮出願第６１／２７７２１４号（出願日２００９年９月２２日）、第６１／２７７９００号（出願日２００９年９月３０日）、第６１／２７８７６７号（出願日２００９年１０月９日）、第６１／２７９０９４号（出願日２００９年１０月１６日）、６１／２８１１６０号（出願日２００９年１１月１３日）、第６１／２８３７８０号（出願日２００９年１２月９日）、第６１／２８４３８５号（出願日２００９年１２月１７日）及び第６１／３４２９８８号（出願日２０１０年４月２２日）（その内容は、参照により本明細書に組み込まれる）の利益を主張する。

１つの態様において、本発明は、（ａ）複数の符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第一相関磁気構造体と、（ｂ）複数の相補的符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第二相関磁気構造体と、を備え、（ｃ）第一部分及び第二部分がそれぞれ相互に向かい合って配置されるように第一相関磁気構造体が第二相関磁気構造体と整列し、かつ（ｄ）第一部分が各々第二部分よりも高いピーク磁力を生成する一方、第一部分が各々第二部分より速い磁場消滅速度を有して、（１）第一相関磁気構造体及び第二相関磁気構造体が移行距離に等しい距離だけ分離されるとき、第一部分が生成する磁力が第二部分によって生成される磁力によって相殺され、（２）第一相関磁気構造体及び第二相関磁気構造体が相互に移行距離よりも小さい分離距離を持つとき、第一部分が第二部分によって生成される磁力よりも強い磁力を生成し、（３）第一相関磁気構造体と第二相関磁気構造体との間の分離距離が移行距離よりも大きいとき、第一部分の磁力が第二部分によって生成される磁力より弱い、多重レベル相関磁気システムを提供する。

別の態様において、本発明は、（ａ）（１）複数の符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第一相関磁気構造体と、（２）複数の相補的符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第二相関磁気構造体と、を有し、（３）第一部分及び第二部分がそれぞれ相互に向かい合って配置されるように第一相関磁気構造体が第二相関磁気構造体と整列する、スナップ型多重レベル相関磁気システムと、（ｂ）第一相関磁気構造体に取り付けられた反発装置と、（ｃ）第一相関磁気構造体に取り付けられた第一接点と、（ｄ）第一相関磁気構造体が第二相関磁気構造体から設定された距離にあるときに第一接点に当接する第二接点と、（ｅ）第一相関磁気構造体が完全に第二相関磁気構造体に当接することを防止するスペーサと、を備える、瞬間スナップスイッチを提供する。

さらに別の態様において、本発明は、（ａ）複数の符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第一相関磁気構造体を含む雌型部品と、（ｂ）複数の相補的符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第二相関磁気構造体を含む雄型部品と、を備え、（ｃ）第一部分及び第二部分がそれぞれ相互に向かい合って配置されるように第一相関磁気構造体が第二相関磁気構造体と整列し、（ｄ）雌型部品が雄型部品に被さって移動できるように配置され、（ｅ）第一相関磁気構造体が完全に第二相関磁気構造体に当接することを防止するスペーサを備える、クッション装置を提供する。

さらに別の態様において、本発明は、（ａ）複数の符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第一相関磁気構造体と、（ｂ）複数の相補的符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第二相関磁気構造体と、を備え、（ｃ）第一部分及び第二部分がそれぞれ相互に向かい合って配置されるように第一相関磁気構造体が第二相関磁気構造体と整列し、（ｄ）さらに第一相関磁気構造体が完全に第二相関磁気構造体に当接することを防止するスペーサを備え、（ｅ）スペーサが、第一相関磁気構造体と第二相関磁気構造体が相互にアタッチし（ａｔｔａｃｈｅｄ）、その後第一相関磁気構造体または第二相関磁気構造体に力が加えられたとき、第一相関磁気構造体と第二相関磁気構造体が相互に反発するようなサイズを持つ、装置（例えば、爆発性玩具、トリガー）を提供する。

さらに別の態様において、本発明は、（ａ）複数の符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む相関磁気構造体と、（ｂ）第一極性を持つ第一部分と第二極性を持つ第二部分とを有する磁気構造体と、を備える多重レベル磁気システムを提供する。

さらに別の態様において、本発明は、多重レベル相関磁気システムを使用する方法を提供する。方法は、（ａ）（１）複数の符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第一相関磁気構造体と、（２）複数の相補的符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第二相関磁気構造体と、を有する多重レベル相関磁気システムを提供するステップと、（ｂ）第一部分及び第二部分がそれぞれ相互に向かい合って配置されるように第一相関磁気構造体を第二相関磁気構造体と整列させるステップと、を含み、（ｃ）第一部分が各々第二部分よりも高いピーク力を生成する一方、第一部分が各々第二部分よりも速い磁場消滅速度を有して、（１）第一相関磁気構造体と第二相関磁気構造体が移行距離に等しい距離だけ分離されるとき、第一部分が生成する磁力が第二部分によって生成される磁力によって相殺され、（２）第一相関磁気構造体と第二相関磁気構造体が相互に移行距離よりも小さい分離距離を持つとき、第一部分が第二部分によって生成される磁力よりも強い磁力を生成し、（３）第一相関磁気構造体と第二相関磁気構造体との間の分離距離が移行距離よりも大きいとき第一部分の磁力が第二部分によって生成される磁力よりも弱い。

本発明の付加的態様が、部分的に、以下の発明を実施するための形態、図面及び特許請求の範囲において示され、部分的に発明を実施するための形態から推論されるか、または本発明の実施によって習得できる。以上の発明の概要及び以下の発明を実施するための形態は両方とも、代表的及び説明的なものに過ぎず、開示されるとおりに本発明を限定するものではない。

本発明は、添付図面と一緒に以下の詳細な説明を参照することによってより良く理解できる。

本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の様々な実施形態において利用できる相関磁気技術に関する様々な概念を説明するための使用される概略図である。 本発明の実施形態に従った多重レベル相関磁気システムを示す。 多重レベル移行距離測定グラフを示す。 本発明の実施形態に従った多重レベル相関磁気システムを示す。 本発明の実施形態に従った多重レベル相関磁気システムを示す。 本発明の実施形態に従った別の相関磁気構造体を示す。 本発明の実施形態に従った別の相関磁気構造体を示す。 本発明の実施形態に従った２つの物体の非接触アタッチメントを可能にする複数の多重レベル構造体の使用を示す。 本発明の実施形態に従った２つの物体の非接触アタッチメントを可能にする複数の多重レベル構造体の使用を示す。 本発明の実施形態に従った瞬間スナップスイッチを示す。 図１５Ａのスナップスイッチに関する移行距離測定グラフを示す。 図１５Ａのスナップスイッチの力の法則曲線を示す。 本発明の実施形態に従った図１５Ａの瞬間スナップスイッチの磁力のヒステリシスを示す。 図１５Ａの瞬間スナップスイッチのスナップ型相関磁気構造体を構成する２つの磁石とばねとの間の力対位置関係を示す概略図である。 図１５Ａのスナップスイッチに外力が加えられた後これが解除されるときの外力位置対スナップスイッチの磁石位置を示す。 図１５Ａのスナップスイッチに外力が加えられた後これが解除されるときの磁力を示す。 図１５Ａのスナップスイッチに外力が加えられた後これが解除されるときの磁石位置対外力位置を示す。 本発明の実施形態に従った多重レベルシステムの配列体を示す。 本発明の実施形態に従った多重レベルシステムの別の配列体を示す。 本発明の実施形態に従った多重レベルシステムの別の配列体を示す。 本発明の実施形態に従った多重レベルシステムの別の配列体を示す。 本発明の実施形態に従った多重レベルシステムの別の配列体を示す。 本発明の実施形態に従った多重レベルシステムの別の配列体を示す。 本発明の実施形態に従った、図１５Ａのばねが反発力を生成するよう構成された磁石と置き換えられた別の瞬間スイッチを示す。 本発明の実施形態に従った、図１５Ａのばねが非接触アタッチメント型多重レベルシステムの半体になるように構成された磁石と置き換えられた別の瞬間スイッチを示す。 本発明の実施形態に従った、２つの磁石及び図１９Ａ及び１９Ｂの中間磁石の代わりに使用できる任意のスペーサを示す。 図１９Ａの瞬間スナップスイッチにおけるスナップ型多重レベルシステムの外側磁石と２つの磁石との間の力対位置関係を示す。 図１９Ｂの瞬間スナップスイッチにおけるスナップ型多重レベルシステムの外側磁石と２つの磁石との間の力対位置関係を示す。 本発明の実施形態に従った代表的瞬間スイッチのプッシュボタン及び第一磁石を示す。 本発明の実施形態に従った代表的瞬間スイッチの関連電気接点を有する第二磁石を示す。 本発明の実施形態に従った代表的瞬間スイッチの第三磁石及びベースを示す。 本発明の実施形態に従った、上側リップ、上部ホール及び、図２１Ａのプッシュボタン及び第一磁石、図２１Ｂの第二磁石及び接点及び図２１Ｃの第三磁石及びベースを受け入れるように構成された下部ホールを有する代表的シリンダを示す。 本発明の実施形態に従った、スペーサ及び接点がスロットの中にかつ第三磁石の上に配置された通常の開放状態にある組立て済み代表的瞬間スイッチを示す。 本発明の実施形態に従った、閉鎖状態（ｃｌｏｓｅｄ ｓｔａｔｅ）にある図２１Ｅの組立て済み代表的瞬間スイッチを示す。 本発明の実施形態に従った第一の代表的磁気クッション装置の雌型部品を示す。 本発明の実子形態に従った第一の代表的磁気クッション装置の雄型部品を示す。 本発明の実施形態に従った、組立て済み第一代表的磁気クッション装置を示す。 本発明の実施形態に従った第二の代表的磁気クッション装置の雌型部品を示す。 本発明の実施形態に従った第二の代表的磁気クッション装置の雄型部品を示す。 本発明の実施形態に従った組立て済み第二代表的磁気クッション装置を示す。 本発明の実施形態に従った複数の第一代表的磁気クッション装置の第一の代表的配列体を示す。 本発明の実施形態に従った複数の第一代表的磁気クッション装置の第二の代表的配列体を示す。 本発明の実施形態に従った第一代表的磁気クッション装置の別の代表的配列を採用する代表的クッションを示す。 本発明の実施形態に従った、多重レベル磁気作用を使用する、衝撃を吸収しながら電気を生成する緩衝器を示す。 本発明の実施形態に従った多重レベル磁気機構の複数レベルを示す。 本発明の実施形態に従った、３つのレベルの磁気作用を生成するように符号化された２つの磁気構造体を示す。 本発明の実施形態に従った、３つのレベルの磁気作用を生成するように符号化された２つの磁気構造体を示す。 本発明の実施形態に従った、３つのレベルの磁気作用を生成するように符号化された２つの磁気構造体を示す。 本発明の実施形態に従った、３つのレベルの磁気作用を生成するように符号化された２つの磁気構造体を示す。 （原文記載なし） 本発明の実施形態に従った、図２９Ａ〜２９Ｄに関連して説明したものと同様の２つの磁気構造体を使用するノート型パソコンを示す。 本発明の実施形態に従った、図２９Ａ〜２９Ｄに関連して説明したものと同様の２つの磁気構造体を使用するノート型パソコンを示す。 本発明の実施形態に従った、図２９Ａ〜２９Ｄに関連して説明したものと同様の２つの磁気構造体を使用するノート型パソコンを示す。 本発明の実施形態に従った、１つの磁石を回して第二磁石から脱相関させるために使用される代表的機構を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 本発明の実施形態に従った対子供安全／動物防止装置を示す。 反発向きの２つの従来の磁石の力曲線を示す。 本発明の実施形態に従った５つの異なるコード密度に関する力曲線を示す。 本発明の実施形態に従った多重レベル反発−スナップ反応に対応する力曲線を示す。 従来の反発作用対本発明の実施形態に従った２つの異なる多重レベル反発−スナップ型の力曲線の比較を示す。 本発明の実施形態に従ったデモンストレーション装置及びその関連力曲線を示す。 本発明の実施形態に従ったデモンストレーション装置及びその関連力曲線を示す。 本発明の実施形態に従ったデモンストレーション装置及びその関連力曲線を示す。 本発明の実施形態に従ったデモンストレーション装置及びその関連力曲線を示す。 本発明の実施形態に従った、閉鎖するがタッチしないキャビネットを製造するための多重レベル非接触アタッチメント型装置の使用を示す。 本発明の実施形態に従った、閉鎖するがタッチしないキャビネットを製造するための多重レベル非接触アタッチメント型装置の使用を示す。 本発明の実施形態に従った、閉鎖するがタッチしないキャビネットを製造するための多重レベル非接触アタッチメント型装置の使用法を示す。 本発明の実施形態に従った、爆発性玩具などを製造しエネルギーを蓄積するために使用できる装置を示す。 本発明の実施形態に従った、爆発性玩具などを製造しエネルギーを蓄積するために使用できる装置を示す。 本発明の実施形態に従った磁力部品を採用する複合機械を示す。

本発明は、多重レベル相関磁気システム及び多重レベル相関磁気システムを使用する方法を含む。本発明の多重レベル相関磁気システムは、部分的には、相関磁気作用と呼ばれる新興の革命的技術を使用することによって可能になる。本明細書において相関磁気作用と呼ぶこの革命的技術は、最初に、同時譲渡された２００８年５月２０日出願の「磁場放出システム及び方法」と題する米国特許出願第１２／１２３７１８号において完全に説明され、可能になった。上記文献の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。相関磁気技術の第二世代は、同時譲渡された２００９年１月２３日出願の「磁場放出システム及び方法」と題する米国特許出願第１２／３５８４２３号に記載され、可能になった。上記文献の内容は参照により本明細書に組み込まれる。相関磁気技術の第三世代は、同時譲渡された２００９年６月２日出願の「磁場放出システム及び方法」と題する米国特許出願第１２／４７６９５２号において記載され、可能になる。上記文献の内容は、参照により本明細書に組み込まれる。相関磁気作用に関係する相関インダクタンスとして知られる別の技術は、同時譲渡された２００９年２月４日出願の「電気パルスを生成するシステム及び方法」と題する米国特許出願第１２／３２２５６１号において記載され、可能になった。上記文献の内容は参照により本明細書に組み込まれる。本発明の多重レベル相関磁気システム及び方法について詳細に説明する前に、相関磁気作用に関する簡単な説明を行う。

相関磁気技術
この節において、基本的磁石及び新規の革命的相関磁気技術を紹介する。この節は、基本的磁石、相関磁石及び相関電磁気作用に関する小節を含む。この節は、本発明の理解を助けるためのものであり、本発明の範囲を限定するために使われるべきではないことが分かるはずである。

Ａ．磁石
磁石は、方向及び規模（強度とも呼ばれる）を有するベクトル場である磁場を生成する材料または物体である。図１を参照すると、Ｓ極１０２及びＮ極１０４、及び磁石のモーメントの方向及び規模を現す磁場ベクトル１０６を有する代表的磁石１００が示される。磁石のモーメントは、磁石１００の全体的磁気特性を特徴付けるベクトルである。棒磁石の場合、磁気モーメントの方向は、Ｓ極１０２からＮ極１０４を指す。Ｎ極１０４及びＳ極１０２は、本明細書においてそれぞれ正（＋）極及び負（−）極とも呼ばれる。

図２Ａは、極性が反対方向を向き、その結果、反発空間力２００を生じて、２つの磁石１００ａと１００ｂを相互に反発させるように整列した２つの磁石１００ａ及び１００ｂを示す概略図である。逆に、図２Ｂは、極性が同じ向きであり、その結果、引付け空間力２０２を生じて２つの磁石１００ａと１００ｂが相互に引き合うように整列した２つの磁石を示す概略図である。図２Ｂにおいて、磁石１００ａと１００ｂは、相互に整列して図示するが、２つの磁石を部分的に整列できる。この場合、相互に「張り付き（stick）」ながら、相互に対する位置を維持できる。図２Ｃは、極が交互になるように磁石１００ａ、１００ｂ及び１００ｃがどのように自然に積み重なるかを示す概略図である。

Ｂ．相関磁石
相関磁石は、上述の米国特許出願第１２／１２３７１８号、１２／３５８４３２号及び１２／４７６９５２号に記載されるように、磁石配列（本明細書においては磁場放出源と呼ぶ）、相関理論（一般に確率論及び統計に関連する）及び符号化理論（一般に通信システム及びレーダーシステムに関連する）の独自の組合せを使用することによって、特定の用途に合わせて多様に創生できる。次に、相関磁石を創生するためにこの多様なテクノロジーを独自の新規な方法でどのように使用するかを簡単に説明する。

基本的に、相関磁石は、望ましい相関特性を有する予め選択されたコードに従って構成された磁場（または電場）放出源の組合せから作られる。このようにして、磁場放出構造体を相補的なまたは鏡像の磁場放出構造体と整列させると、様々な磁場放出源が全て整列して、ピーク引付け空間力を生じる一方で、磁場放出構造体が不整列であると、様々な磁場放出源は、２つの磁場放出構造体を構成するために使用される特定のコードの関数であるように、実質的に相互に相殺する。これに反して、磁場放出構造体が重複磁場放出構造体と整列させると、その後、様々な磁場放出源が全て整列して、ピーク空間反発力が生成される一方で、磁場放出構造体が不整列であると、様々な磁気放出源は、２つの磁場放出構造体を構成するために使用される特定のコードの関数であるように、実質的に相互に相殺する。

上記の空間力（引付け、反発）は、２つの磁場放出構造体の相対的整列及びその対応する空間力（または相関）関数、２つの磁場放出構造体同士の間の間隔（または距離）及び２つの磁場放出構造体を構成する様々な磁場源の磁場の強度及び極性の関数である規模を有する。空間力関数を用いて、基本的磁石では可能ではない精密な整列及び精密な位置決めを得ることができる。さらに、空間力関数は、磁場及び関連する空間力の精密な制御を可能にし、それによって、精密な整列で物体をアタッチする新しい形式のアタッチメント装置及び物体の精密な運動を制御する新しいシステム及び方法を可能にする。相関磁石に関連する付加的な独自の特性は、２つの磁場放出構造体を整列させるとき２つの磁場放出構造体を構成する様々な磁場源が相互に効果的に相殺できる状況に関する。本明細書において、これは解放力（ｒｅｌｅａｓｅ ｆｏｒｃｅ）として説明される。この解放力は、磁場放出構造体を構成するために使用された特定の相関符号化の直接的結果である。

符号化理論の当業者は、チャンネル形成、エネルギー拡散、変調及びその他の目的で通信に使用されてきた様々な相関特性を有する多様なタイプの符号があることが分かるだろう。このような符号の基本的特性の多くによって、本明細書において説明する磁場放出構造体を生成するためにこれらの符号が応用可能になる。バーカーコードはその自己相関特性で知られており、相関磁石を構成する助けとなる。図３Ａ〜３Ｂに関する下の例においてバーカーコードが使用されるが、ゴールドコード、カサミシーメンス、双曲合同コード、二次合同コード、一次合同コード、ウェルチコスタ配列コード、ゴロムコスタ配列コード、擬似乱数コード、カオスコード、最適ゴロム定規コード、デザインコード、一次元コード、二次元コード、三次元コードまたは四次元コード、これらの組合せなど技術上周知のまたは周知ではない他の形式の符号も、その自己相関、相互相関またはその他の特性ゆえに、相関磁石に応用できる。

図３Ａは、バーカー長さ７コード３００を用いてどのように第一磁場放出構造体３０４を構成する磁石３０２ａ、３０２ｂ〜３０２ｇの極性及び位置を決定できるかを説明する概略図である。各磁石３０２ａ、３０２ｂ〜３０２ｇは、同じまたは実質的に同じ磁場強度（または振幅）を有する。この例において、強度は、１を単位として示される（Ａ＝引付け力、Ｒ＝反発力、Ａ＝−Ｒ、Ａ＝１、Ｒ＝−１）。第一磁場放出構造体３０４と同様の第二磁場放出構造体３０６（磁石３０８ａ、３０８ｂ〜３０８ｇを含む）は、第一磁場放出構造体３０４に対して１３の異なる整列３１０−１〜３１０−１３で図示される。各相対整列に関して、反発する磁石の数プラス引き付け合う磁石の数が計算される。各整列は、磁石３０２ａ、３０２ｂ〜３０２ｇと３０８ａ、３０８ｂ〜３０８ｇの相関関数及び磁場強度に基づく空間力関数に従った空間力を有する。絶対バーカーコードを使用すると、空間力は１から７まで変化し、２つの磁場放出構造体３０４と３０６が整列するとき（そのそれぞれのコードが整列するとき）ピークが生じる。オフピーク空間力（サイドローブ力と呼ばれる）は０から１まで変化する。従って、磁石の各々が相補的磁石と相関するように整列（すなわち、磁石のＳ極が別の磁石のＮ極と整列またはその逆）しない限り、空間力関数は、概して磁場放出構造体３０４と３０６を相互に反発させる。言い換えると、２つの磁場放出構造体３０４と３０６は、実質的に相互に鏡像となるように整列したとき、実質的に相互に相関する。

図３Ｂは、バーカー長さ７コード３００の二進自己相関関数から得られる２つの磁場放出構造体３０２と３０６の空間力関数を示すグラフである。各整列位置１〜１３における値は、図３Ａに示す２つの磁場放出構造体３０４と３０６との間の１３の整列位置３１０−１〜３１０−１３について計算された値に対応する。相関磁場構造体の真の自己相関関数は反発的であり、想定される使用法のほとんどは引付けの相関ピークを持つので、本明細書における「自己相関」と言う用語の使用は、特に明記されない限り相補的相関を意味する。すなわち、２つの相関磁場放出構造体３０４と３０６の相互作用面は相互に相補的である（すなわち、相互の鏡像である）。この相補的自己相関関係を、図３Ａに示す。この関係において、パターン‘ＳＳＳＮＮＳＮ’を有する第一磁場放出構造体の底面は、第一磁場放出構造体３０４の底面の鏡像（パターン）であるパターン‘ＮＮＮＳＳＮＳ’を有する第二磁場放出構造体３０６の上面と相互作用する。

図４Ａは、代表的磁場放出構造体４０２を生成するために代表的コードに従って配置された１９の磁石４００の配列、及び鏡像磁場放出構造体４０６を生成するために使用される１９の磁石４０４の別の配列の概略図である。この例において、代表的コードは、鏡像の磁場放出構造体４０６と整列したとき第一のより強いロックを有し、鏡像の磁場放出構造体４０６に対して９０度回転されたとき第二のより弱いロックを有するように第一の磁場放出構造体４０２を生成するためのものである。図４Ｂは、鏡像の磁場放出構造体４０６と相互作用して第一のより強いロックを生成する磁場放出構造体４０２の空間力関数４０８を示す。図から分かるように、空間力関数４０８は、２つの磁場放出構造体４０２と４０６が実質的に整列したとき、ピークを有する。図４Ｃは、９０度回転させた後鏡像の磁場放出構造体４０６と相互作用する磁場放出構造体４０２の空間関数４１０を示す。図から分かるように、空間力関数４１０は、２つの磁場放出構造体４０２と４０６が実質的に整列するが１つの構造体が９０度回転したとき、より小さいピークを有する。２つの磁場放出構造体４０２及び４０６が別の位置にあるとき、２つの構造体を容易に分離できる。

図５は、シリンダ５０４（またはディスク５０４、ホイール５０４）に巻きつけられた相関磁気表面５０２及び上に鏡像の相関磁気表面５０８が配置されたコンベアベルト／軌道式構造体５０６を示す概略図である。この場合、シリンダ５０４を、ある力で右回りまたは左回りに回転させて、コンベアベルト／軌道式構造体５０６に沿って転がすことができる。固定磁場放出構造体５０２及び５０８は、シリンダ５０４が他の機構（例えば、モーター）によって回転されるとき牽引及び把持（すなわち保持）力を与える。把持力は、シリンダ５０４がコンベアベルト／軌道式構造体５０６上を移動するとき、摩擦または重力に関係なく実質的に一定なので、重力（物体の重量の関数として）が整列した磁場放出構造体５０２と５０８の空間力に打ち勝つ限界の範囲内で、壁を上へ、天井を横切ってまたはその他の希望の方向の軌道に沿って物体を移動するために使用できる。必要であれば、このシリンダ５０４（または他の回転装置）を、他の回転相関表面に当接して作動して、ギアのような作動を与えることができる。抑制力は牽引力に等しいので、これらのギアは、緩やかに接続しながら、スリップしない正回転精度（ｐｏｓｉｔｉｖｅ， ｎｏｎ−ｓｌｉｐｐｉｎｇ ｒｏｔａｔｉｏｎａｌ ａｃｃｕｒａｃｙ）を与えることができる。さらに、磁場放出構造体５０２及び５０８は、完璧に滑らかで、かつ正のスリップしない牽引力を与える表面を持つことができる。過去の摩擦に基づくホイールと異なり、磁場放出構造体５０２及び５０８によって与えられる牽引力は、動輪と牽引面との間の摩擦力から充分に独立し、低摩擦面と一緒に採用できる。磁気牽引力に基づき動き回る装置は、例えば宇宙、水中、垂直面及び逆さまなど無重力状態において、重力に関係なく作動できる。

図６は、シリンダ６０２の外面の周りで６回反復されるコードパターン６０６を持つ第一磁場放出構造体６０４が巻きつけられた代表的シリンダ６０２を示す概略図である。シリンダ６０２の下に、シリンダ６０２よりわずかに大きい曲率を持つ曲面を有しかつコードパターン６０６を用いて符号化された第二磁場放出構造体６１０を有する物体６０８がある。例えば、シャフト６１２によって１秒に１回転の回転速度でシリンダ６０２を回転させるとする。シリンダ６０２が回転するとき、１秒間に６回、シリンダ６０２上の第一磁場放出構造体６０４は物体６０８上の第二磁場構造体６１０と整列して、２つの磁場放出構造体６０４と６１０のピーク空間力関数によって物体６０８を反発させる（すなわち、下向きに動かす）。同様に、第二磁場放出構造体６１０がコードパターン６０６の鏡像であるコードパターンを用いて符号化された場合、１秒間に６回、シリンダ６０２の第一磁場放出構造体６０４は、物体６０８の第二磁場放出構造体６１０と整列して、物体６０８は、２つの磁場放出構造体６０４と６１０のピーク空間力関数によって引き付けられる（すなわち上向きに動かす）。従って、シリンダ６０２及び対応する第一磁場放出構造体６０４の運動を用いて、対応する第二磁場放出構造体６１０を有する物体６０８の運動を制御できる。当業者は、シリンダ６０２をシャフト６１０に接続することができ、風車、水車またはタービン、潮の満ち干及びその他の方法の結果としてシャフトを回転させて、物体６０８の運動を環境発電源から得られることが分かるだろう。従って、相関磁石は、物体間の空間力をその運動に従って精密に制御できるようにし、同時に、物体の運動を前記空間力に従って精密に制御できるようにする。

上記の例において、相関磁石３０４、３０６、４０２、４０６、５０２、５０８、６０４及び６１０は、接着剤、スクリュー、ボルト−ナットなど保持機構の助けを借りて、正常な「磁石の向き」作用に打ち勝つ。他の場合には、個々の磁石の磁力が実質的に相互作用しないように、同じ磁場放出構造体の磁石を他の磁石から散在的に分離できる（例えば、疎配列）。この場合、磁力が磁石を「弾く（flip）」ことを防止する保持機構の必要なく、コードに従って個別の磁石の極性を変化させることができる。しかし、磁石は、典型的には、実質的に相互作用するのに充分に近くにあり、そのモーメントベクトルが整列するように少なくともその一方を「弾く」が、接着剤、スクリュー、ボルト−ナットなど保持機構を使用することによってこれらの磁石を希望の向きに維持できる。従って、相関磁石は、しばしば、ある種の保持機構を利用して、例えば、ドリル頭の組立体、穴切削工具の組立体、プレス工作機械、捕捉装置、スリップリング機構及び構造的組立体など、多様な用途において使用できる様々な磁場放出構造体を形成できる。さらに、磁場放出構造体は、回転機構、工具挿入溝、整列マーク、ラッチ機構、回動機構、スイベル機構またはレバーを含むことができる。

Ｃ．相関電磁気
相関磁石は、電流の流れによって磁場が生成されるタイプの磁石である電磁石の使用を伴う可能性がある。磁場の極性は、電流の方向によって決まり、電流が停止すると磁場は消える。次に、電磁石の配列を使用して、第一磁場放出構造体を生成する２つの例を示す。第一磁場放出構造体は、物体と結合される第二磁場放出構造体に対して時間の経過に伴い移動し、それによって、物体を移動させる。

図７は、その表面の下に二次元電磁石配列体７０２（第一磁場放出構造体７０２）を有するテーブル７００と、少なくとも１つのテーブル当接部材７０６を有する移動プラットフォーム７０４とを含む、二次元相関電磁気の例を説明するいくつかの概略図である。この例において、図示する移動プラットフォーム７０４は、各々磁場放出構造体７０８（第二磁場放出構造体７０８）を有する４つのテーブル当接部材７０６を持つ。磁場放出構造体７０８は、電磁石配列体７０２によって引き付けられる。電磁石配列体７０２の個別の電磁石の状態のコンピュータ制御が、個別の電磁石がオンかオフかを決定し、かつその極性を決定する。第一の例７１０は、テーブル当接部材７０６の１つが磁場放出構造体７０２内の電磁石の１つのサブセット７１２ａに引き付けられるように構成された電磁石配列体７０２の状態を示す。第二の例７１２は、前記１つのテーブル当接部材７０６が磁場放出構造体７０２内の電磁石の別のサブセット７１２ｂに引き付けられる（すなわち移動する）ように構成された電磁石配列体７０２の別の状態を示す。２つの例から、当業者は、電磁石配列体７０２の電磁石の状態を変化させることによって、テーブル当接部材７０６をテーブル７００中で動き回らせることができることが分かるだろう。

図８は、第一シリンダ８０２を含む三次元相関電磁石の例を説明するいくつかの概略図であり、第一シリンダは、第一シリンダ８０２内部に収容される第二シリンダ８０４よりもわずかに大きい。磁場放出構造体８０６は、第一シリンダ８０２の周りに（または、任意に第二シリンダ８０４の周りに）配置される。電磁石の配列体（図示せず）が、第二シリンダ８０４（または、任意に第一シリンダ８０２）と結合され、その状態は、移動鏡像磁場放出構造体を創生するように制御される。鏡像磁場放出構造体に磁場放出構造体８０６が引き付けられて、第一シリンダ８０２（または、任意に第二シリンダ８０４）を第二シリンダ（または、任意に第一シリンダ８０２）に対して回転させる。ｔ＝ｎ、ｔ＝ｎ＋１及びｔ＝ｎ＋２の時点において第二シリンダ８０４上の電磁石配列体によって生成された磁場放出構造体８０８、８１０及び８１２は、第一シリンダ８０２の周りの磁場放出構造体８０６に対して鏡像となるパターンを示す。パターンは、第一シリンダ８０２を左回りに回転させるように適時に下向きに移動する。従って、電磁石配列体を構成する電磁石の状態の変化によって、第一シリンダ８０２（または、第二シリンダ８０４）の運動の速度及び方向を制御できる。さらに、図８は電磁石配列体８１４を示す。電磁石配列体８１４は、移動鏡像磁場放出構造体を使用して磁場放出構造体８０８、８１０及び８１２に関して示すのと同じコードシフト法を使用するトラック上で第一シリンダ８０２を後へまたは前へ移動できるように、表面に配置できるトラックに対応する（図５と比較）。

図９は、球体９０２（これに磁場放出構造体９０４が巻き付けられる）に基づく代表的バルブ機構９００を示す。球体はシリンダ９０６（この上に電磁場放出構造体９０８が配置される）の中に配置される。この例において、電磁場放出構造体９０８を変動させて、シリンダ９０６の中で球体９０２を上下に移動できる。シリンダ９０６は、球体９０２の円周よりも小さいまたはこれに等しい円周を有する第一開口９１０と、球体９０２よりも大きい円周を有する第二開口９１２とを有する。この構成は、シリンダ９０６内の球体９０２の移動を制御して、バルブ機構を通過する気体または液体の流量を制御できるので、望ましい。同様に、バルブ機構９００を圧力制御弁として使用できる。さらに、逓減するサイズを有する別の物体内において、物体を移動する能力は、窓、冷蔵庫、冷凍庫、食料貯蔵容器、ボートのハッチ、潜水艦ハッチなどのシールに使用できる様々なタイプのシール機構を可能にする。シール力の量は精密に制御できる。当業者は、相関磁石の使用と一緒に、ガスケット、Ｏリング及びその類似物を含めて多様なタイプのシール機構を採用できることが分かるだろう。さらに、当業者は、磁場放出構造体が、例えば永久磁石、電磁石、エレクトレット、磁化強磁性材料、磁化強磁性材料の一部、軟質磁性材料もしくは超電導性磁性材料、またはこれらの組合せを含めて、磁場源の配列体を持つことができることが分かるだろう。

多重レベル相関磁気システム
本発明は、多重レベル相関磁気システム及び多重レベル相関磁気システムを使用する方法を提供する。本発明は、２００９年６月２日出願の米国特許出願第１２／４７６９５２号及び「２つの物体の非接触アタッチメントのシステム及び方法」と題する２００９年９月２２日出願の米国特許仮出願６１／２７７２１４号、「２つの物体の非接触アタッチメントのシステム及び方法」と題する２００９年９月３０日出願の米国特許仮出願第６１／２７８９００号、「２つの物体の非接触アタッチメントのシステム及び方法」と題する２００９年１０月９日出願の米国特許仮出願第６１／２７８７６７号、「多重レベル磁場を生成するシステム及び方法」と題する２００９年１０月１６日出願の米国特許仮出願第６１／２８００９４号、「多重レベル磁場を生成するシステム及び方法」と題する２００９年１１月１３日出願の米国特許仮出願第６１／２８１１６０号、「多重レベル磁場を生成するシステム及び方法」と題する２００９年１２月９日出願の米国特許仮出願第６１／２８３７８０号、「多重レベル磁場を生成するシステム及び方法」と題する２００９年１２月１７日出願の米国特許仮出願第６１／２８４３８５号、「多重レベル磁場を生成するシステム及び方法」と題する２０１０年４月２２日出願の米国特許仮出願第６１／３４２９８８号（全て、参照によりその全体が本明細書に組み込まれる）に記載されるものに関する多重レベル磁気技術が関係する。２００９年２月４日に出願された米国特許出願第１２／３２２５６１号、２００９年６月５日出願の米国特許出願第１２／４７９０７４号、１２／４７８８８９号、１２／４７８９３９号、１２／４７８９１１号、１２／４７８９５０号、１２／４７８９６９号、１２／４７９０１３号、１２／４７９０７３号、１２／４７９１０６号、２００９年６月７日出願の米国特許出願第１２／４７９８１８号、１２／４７９８２０号、１２／４７９８３２号及び１２／４７９８３２号、２００９年６月２９日出願の米国特許出願第１２／４９４０６４号、２００９年６月３０日出願の米国特許出願第１２／４９５４６２号、２００９年７月１日出願の米国特許出願第１２／４９６４６３号、２００９年７月７日出願の米国特許出願第１２／４９９０３９号、２００９年７月１１日出願の米国特許出願第１２／５０１４２５号、及び２００９年７月２１日出願の米国特許出願第１２／５０７０１５号において説明されるシステム及び方法は、全て、参照することによりその全体が本明細書に組み込まれる。

本発明の１つの実施態様によれば、多重レベル相関磁気システムは、反発するためだけまたは引き付けるためだけの第一相関磁気構造体と第二相関磁気構造体とを含み、相関磁気構造体は、各々、複数の相補的符号化磁気源を備える第一部分と、１つまたはそれ以上の磁気源を備える第二部分とを有する。本発明において採用する磁気源としては、永久磁気源、電磁石、電気永久磁石またはこれらの組合せが考えられる。本発明の別の実施形態によれば、２つの相関磁気構造体の両方の部分は、複数の相補的符号化磁気源を備える。いずれの実施形態の場合も、第一相関磁気構造体が第二相関磁気構造体から特定の分離距離（すなわち移行距離）にあるとき、多重レベル相関磁気システムは、反発モードから引付けモードへまたは引付けモードから反発モードへ移行する。従って、多重レベル相関磁気システムは反発レベル及び引付けレベルを有する。

複数の符号化磁気源を有する２つの相関磁気構造体の各々の第一部分は、短距離部分として説明でき、２つの相関磁気構造体の各々の第二部分は長距離部分として説明できる。短距離部分と長距離部分は、相互に対して効果的に作用する反力を生成する。短距離部分は、長距離部分によって生成される磁場よりも大きい近接場密度及び小さい遠方場密度を有する磁場を生成する。このような近接場及び遠方場密度の差があるので、短距離部分は、長距離部分よりも高いピーク力を生成し、さらに、より速い磁場消滅速度を持つので、短距離部分は、移行距離よりも小さい分離距離において長距離部分よりも強く、移行距離よりも大きい分離距離において長距離部分よりも弱い。２つの相関磁気構造体が移行距離に等しい距離だけ分離されるときに２つの部分によって生成された力は相殺される。このように、２つの相関磁気構造体の第一部分及び第二部分は、２つの相関磁気構造体同士の間の引付け力に対する分離距離と、２つの相関磁気構造体同士の間の反発力に対する分離距離とに対応する２つの対向する極性力曲線を生成する。

本発明の別の実施形態によれば、２つの相関磁気構造体の第一（短距離）部分は引付け力を生成し、２つの相関磁気構造体の第二（長距離）部分は反発力を生成する。この配列体の場合、２つの相補的構造体が相互に近づけられるとき、移行距離に達するまで、まず相互に反発し、移行距離において引付けも反発もせず、移行距離よりも近づけられると、強く引き付け始めて、「スナップ」として作用する。この実施形態の場合、引付け曲線は、より短い範囲であるが、ピーク力は、より長い範囲の反発力曲線よりも強い。

本発明のさらに別の実施形態によれば、力曲線の極性は逆転して、より短い範囲及びより強いピーク力曲線は反発力であり、より長い範囲及びより弱いピーク力は引付け力である。この配列の場合、２つの構造体は、移行距離を越えると相互に引き付け合い、移行距離内で相互に反発し、その結果、２つの相関磁気構造体は、非接触アタッチメントを可能にして、相対的位置にロックされ、相対的に整列するとき、移行距離のそばで分離される。

本発明の１つの実施形態において、多重レベル相関磁気システムの短距離部分及び長距離部分は、両方とも引付け力を生成して、強い近接場引付け力及び強い遠方場引付け力の両方を有する相関磁気構造体を生成できる。この場合移行点は２つの引付け力曲線が交差する点に対応する。同様に、短距離部分及び長距離部分の両方が反発力を生成して、強い近接場反発力及び強い遠方場反発力の両方を有する相関磁気構造体を生成できる。この場合、移行点は、２つの反発力曲線が交差する点である。

本発明のさらに別の実施形態によれば、２つの相関磁場構造体は、１つまたはそれ以上の運動拘束構造体に取り付けられる。運動拘束構造体は、２つの相関磁気構造体の相互へ近づくまたは相互から離れる運動のみを許容することができ、２つの相関磁気構造体は常に相互に平行である。運動拘束構造体は、相関磁場構造体のねじれ（または回転）を許容しないことができる。同様に、運動拘束構造体は側方への運動を許容しないことができる。または、１つまたはそれ以上の運動拘束構造体は、可変的状態を持つことができ、２つの相関磁気構造体の運動は、第一の状態の時には何らかの様式で拘束されるが、別の状態の時には拘束されないかまたは異なる様式で拘束される。例えば、運動拘束構造体は、第一状態のときいずれの相関磁気構造体の回転も許容せず、別の状態のとき相関磁気構造体の一方または両方の回転を許容する。

本発明の１つの実施形態は、単一極性の環状リングを有する円形の相関磁気構造体を備える。リングは、円形エリアを取り囲み、この中に符号化磁気源の集合体が存在する。スナップ作用に対応する配列体において、符号化磁気源の集合体は、より短い範囲の、より強力なピーク引付け力曲線を発生し、環状リングは、より長い範囲のより弱いピーク反発力曲線を発生する。非接触アタッチメント作用に対応する第二の配列において、これらの役割は逆転する。

本発明の別の実施形態において、円形相関磁気構成体の構成は逆転し、符号化磁気源の符号化集合体は外側環状リングを占有し、内側円は単一極性を持つ。スナップ作用に対応する１つの配列体において、外側環状リングに存在する符号化磁気源の集合体は、より短い範囲のより強力なピーク引付け力曲線を発生し、内側円は、より長い範囲のより弱いピーク反発力曲線を発生する。非接触アタッチメント作用に対応する第二配列体において、これらの役割は逆転する。

本発明の別の実施形態において、付加的磁場を生成する付加的変調要素を使用して、多重レベル磁場システム１０００の移行距離を増減できる。

第一部分及び第二部分の１つまたはそれ以上が電磁石または電気永久磁石で実現される場合、制御システムを使用して、短距離力曲線あるいは長距離力曲線を変化させることができる。

本発明に従って使用される空間力関数は、多重レベル相関磁気システムの相関磁気構造体の少なくとも一方の運動（例えば、回転）が短距離力曲線あるいは長距離力曲線を変化させることができるように設計できる。

図１０は、第一相関磁気構造体１００２ａと第二磁気構造体１００２ｂとを備える代表的多重レベル相関磁気システム１０００を示す。第一相関磁気構造体１００２ａは、外側部分１００４ａと内側部分１００６ａとに分割される。同様に、第二相関磁気構造体１００２ｂは、外側部分１００４ｂと内側部分１００６ｂとに分割される。第一相関磁気構造体１００２ａの外側部分１００４ａ及び第二相関磁気構造体１００２ｂの外側部分１００４ｂは、各々第一空間力関数に対応する第一コードに従って符号化される位置及び極性を有する１つまたはそれ以上の磁気源を有する。第一相関磁気構造体１００２ａの内側部分１００６ａ及び第二相関磁気構造体１００ｂの内側部分１００６ｂは、各々、第二空間力関数に対応する第二コードに従って符号化される位置及び極性を有する１つまたはそれ以上の磁気源を有する。

１つの配列体において、外側部分１００４ａ、１００４ｂは、各々、複数の磁気源を備え、磁気源は相補的に符号化されて、その対の相補的（すなわち、反対極性の）磁気源が実質的に整列したとき引付け力を生成し、鋭い引付け力対分離距離（または、スロー（ｔｈｒｏｗ））曲線を有する。また、内側部分１００６ａ、１００６ｂも、複数の磁気源を備え、磁気源は反相補的に符号化され、その対の反相補的（すなわち、同じ極性の）磁気源が実質的に整列したとき反発力を生成するが、より広く、より鋭くない反発力体分離距離（または、スロー）曲線を有する。従って、第一相関磁場構造体１００２ａと第二相関磁場構造体１００２ｂが相互に近づけられ実質的に整列すると、スナップ作用を有し、それによって、その空間力は反発力から引付け力へ移行する。または、内側部分１００６ａ、１００６ｂは、各々、同じ極性の向きを有する複数の磁気源を持つか、または各々１つだけ磁気源を使用することができる。この場合、同様のスナップ作用が生じる。

別の配列体において、外側部分１００４ａ、１００４ｂは、各々、複数の磁気源を備え、磁気源は、反相補的に符号化されて、その対の反相補的（すなわち同じ極性の）磁気源が実質的に整列したとき反発力を生じ、鋭い反発力体分離距離（または、スロー）曲線を有する。内側部分１００６ａ、１００６ｂも、複数の磁気源を有し、磁気源は相補的に符号化されて、その対の相補的（すなわち、反対極性の）磁気源が実質的に整列すると引付け力を生じるが、より広くかつより鋭くない引付け力対分離距離（または、スロー）曲線を有する。従って、第一相関磁場構造体１００２ａと第二相関磁場構造体１００２ｂが相互に近づけられ実質的に整列すると、非接触アタッチメント作用を有し、移行距離において平衡を得る。移行距離において、その空間力が引付け力から反発力へ移行する。または、外側部分１００４ａ、１００４ｂは、各々、同じ極性の向きを有する複数の磁気源を持つか、または各々１つだけ磁気源を使用することができる。この場合、同様の非接触アタッチメント作用が生じる。

外側部分１００４ａ、１００４ｂ及び内側部分１００６ａ、１００６ｂの両方が複数の符号化磁気源を備える配列体の場合、付加的相関が加わるために運動に対する反応により大きな制御を与えることができる。例えば、他方に対して一方の相関磁場構造体をねじると、長距離部分を、短距離部分と同じまたは同様の速度で脱相関させて、より高い精度でロック位置に維持することができる。または、多重レベル相関磁気システム１０００は、図１８Ａ〜１８Ｆに関連して下で詳細に論じるように、非符号化磁気源の特殊な構成を使用できる。

図１１は、多重レベル磁場構造体１０００を構成する２つの相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂの短距離部分に対応する第一力の絶対値対分離距離曲線１１０２、及び２つの相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂの長距離部分に対応する第二力の絶対値対分離距離曲線１１０４を示す、多重レベル移行距離測定グラフ１１００である。２つの曲線は、移行点１１０６で交差する。移行点は、２つの相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂが相互に接近するとき移行距離１１０８に一致する。移行距離において、短距離部分が引付けを生じるように構成され、長距離部分が反発を生じるように構成されるかまたはその逆であるかに応じて、２つの相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂが、反発モードから引付けモードへまたは引付けモードから反発モードへ移行する。

図１２は、第一及び第二相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂを有する多重レベル磁場構造体１０００の代表的実施形態を示す。相関磁気構造体は、各々、交互の正負パターンの磁気源を有する外側部分１００４ａ、１００４ｂを有し、かつ各々１つの正の磁気源を有する内側部分１００６ａ、１００６ｂを有する。従って、第一及び第二磁場構造体１００２ａ、１００２ｂは、実質的に同一である。または、２つの相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂの符号化を相補的なものとし、しかも、交互の正負パターンとしないことが可能である。この場合、２つの構造体１００２ａ、１００２ｂは同一ではない。

図１３Ａは、第一及び第二相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂを有する多重レベル磁場構造体１０００のさらに別の実施形態を示す。相関磁気構造体は、各々交互の正負パターンの磁気源を有する内側部分１００６ａ、１００６ｂを有し、かつ各々１つの負の磁気源を有する外側部分１００４ａ、１００４ｂを有する。従って、第一及び第二磁場構造体１００２ａ、１００２ｂは、同一であるが、結合して、短距離引付け力及び長距離反発力を生成できる。

図１３Ｂは、図１３Ａの相関磁気構造体１００２ａとほぼ同じであるが、外側部分１００４ａが正の極性を有する変形を示す。２つの相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂは、結合して短距離反発力及び長距離引付け力を生成できる。

図１３Ｃは、図１３Ａの相関磁気構造体１００２ａのさらに別の変形を示す。この場合相関磁気構造体１００２ａは、円形であり、内側部分１００６ａの符号化は、交互の正負パターンには対応しない。多重磁場システム１０００を完成するには、相補的符号化を持つ内側部分１００６ｂ及び第一の円形相関磁場構造体１００２ａの外側部分１００６ａと同じ極性を持つ外側部分１００６ａを有する第二の円形相関磁場構造体１００２ｂを使用する。

図１４Ａ及び１４Ｂは、各々第一及び第二相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂを備える３つの異なる多重レベル装置１０００によって得られる非接触アタッチメントによって、当接することなくアタッチされた第一物体１４００と第二物体１４０２の互いに異なる図を示す。当業者は、１つの多重レベル構造体１０００または２つまたはそれ以上の多重レベル構造体１００を採用して、２つの物体１４００、１４０２の間に非接触アタッチメントを与えられることが分かるだろう。実際、本発明の１つの態様において、多重レベル構造体を用いて、２つの物体１４００、１４０２を当接することなく一方の物体１４００の他方の物体１４０２に対する位置を制御できる。

上述のように、複数の多重レベル相関磁気システム１０００を用いて、２つの物体１４００、１４０２の非接触アタッチメントを与えることができる。例えば、３つまたはそれ以上の多重レベル相関磁気構造体を用いて、表面上方の所定の位置に物体を保持する磁性「不可視脚」として作用できる。同様に、２つまたはそれ以上の「スナップ」実装を用いて、１つの物体を他の物体に対して保持できる。例えば、防水布の四隅に配置された４つのスナップ型多重レベル構造体を用いて、正方形の開口を被覆できる。非接触アタッチメント型構造体とスナップ型構造体の様々な組合せが可能である。例えば、スナップ型構造体はある物体を回転シャフトの端部に固定でき、非接触アタッチメント型構造体を用いて、別の表面上方で回転する物体との間隔を維持できる。明確に言うと、下面または上面の第一の円形の帯状多重レベル相関磁気構造体は、対向する面の別の円形帯状多重レベル相関磁気構造体と相互作用することができ、もっと小さいアーチ（すなわち帯の一方のサブセット）を一方の表面に使用することさえできる。

別の配列体において、「非接触」の多重レベル相関磁気システム１０００を磁気ばねまたは緩衝器として使用できる。この種の磁気ばねは、振動を吸収する、損傷を防止するなど、無数の用途に使用できる。特に、磁場の中に導体を配置して、その運動による短絡渦電流の創生が振動を減衰できるようにすることによって、緩衝器の散逸要素を創生できる。

さらに別の配列体において、「非接触」の多重レベル相関磁気システム１０００は、ドア、キャビネットドア及び引き出しが閉じて磁気の力でアタッチするが当接しないように設計できるので、これを使用して静かなドア及び引き出しを作ることができる。

別の配列体により、「非接触」の多重レベル相関磁気システム１０００を子供安全装置及び動物防止装置に使用できる。装置により、何かが係合する前に、例えば物体を押したり引っ張ったりすることによって、子供または動物が反発力に打ち勝つことが求められる。必要な場合には、新規の装置は、電気スイッチ、機械的ラッチなどの形であってもよい。この場合、子供または動物は打ち勝つのは難しいと感じ、大人はそのように感じない反発力を規定できる。このような装置は、任意に、装置が獲得できる引付け力（もし、あれば）の量を制御するスペーサを採用できる。

相関磁気構造体は、既知の場所及び向きに物体をアタッチできるようにして、物体の設置及び操作を容易にすることによって盲目の人を援助するのに有益である。また、特有の符号化は、物体の特有の磁気識別を可能にして、間違った場所に物体を置くことを防止（または拒否）する。

適切な発電のために現在使用されるギアを必要とせずに、「非接触」型多重レベル相関磁気システム１０００を組み込み、緩慢な動作の物体と、例えば風車と作動する発電装置を設計できる。

「非接触」型多重レベル相関磁気システム１０００を組み込める１つの応用は、鋸用の跳ね返り防止鋸刃解除機構である。これによって、刃が物体例えば木材に食い込んで、動かなくなったり、刃を上に跳ね上げたり物体を外に押し出したりすると、鋸刃が外れる。鋸は、このような場合自動的にオフになる。

「非接触」型多重レベル相関磁気システム１０００の別の応用は、飛行のために翼などの部分を簡単に取り付けられ、保管及び輸送のために簡単に解体できる模型飛行機である。

下に「非接触」型多重レベル相関磁気システム１０００技術を組み込む装置のいくつかの付加的アイデアを示す
・磁気反発に基づいて入院時の床ずれを減少または排除する患者浮揚ベッド。磁石は患者キャリアに組み込まれ、キャリアは、ベッドの対応する磁石によって所定の位置に支持され保持される。
・救急車内の所定の位置にロックするために相関磁石を使用する台車付き担架。ばねの磨耗、汚れ、腐食などを受けやすい従来のロックに取って代わる。
・相関磁石を使用する患者保持装置。患者衣服のキーマグネットと椅子の対応する磁石を使用できる。
・多重レベル非接触アタッチメント装置を使用して振動を減少または除去するエンジンまたはモーターマウント
・簡単に取外し可能なシートパッド
・ストリングまたはマジックテープ（Ｖｅｌｃｒｏ）（登録商標）の必要のないブーツ／シューズファスナー
・トレーラー用の自動整列連結部
・従来の機械的ロックに取って代わるエレベータのドアロック
・キーマグネット式スペアタイヤマウント
・交換可能な靴底（スポーツシューズ、パーソナルウェアなど）
・ねじ式口金に取って代わる電球口金
・スローモーター技術を用いるオーブン回転串
・スローモーター技術を用いる電子レンジ用回転皿
・磨耗しやすい摩擦プレートの必要をなくす非接触クラッチプレート
・可変的な逆磁石を用いる長続きするエクササイズ用バイク（摩擦に基づく部品を排除する）
・バッグの留め金
・鍵付きゲートラッチ
・暴走したエレベータまたはその他の機械装置を停止する線形磁石の使用

図１５Ａ〜１５Ｂは、本発明の実施形態に従って「スナップ」型多重レベル相関磁気システム１０００を使用して瞬間スナップスイッチ１５００を製造する別の配列体を示す。図１５Ａに示すように、代表的瞬間スナップスイッチ１５００は、ばね１５０２と、２つの接点１５０４ａ及び１５０４ｂと、スペーサ１５０６と、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００とを備える。スペーサ１５０６の目的は、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００の部品１００２ａと１００２ｂが当接することを防止して、正味の力を反発性に維持することである。図１５Ｂ及び１５Ｃは、スペーサ１５０６の目的を示す。図１５Ｂは、相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂの分離に対するスナップ型多重レベル相関磁気システム１０００の引付け力及び反発力の絶対値曲線を示す。図１５Ｃは、Ｘ軸上の入力外力対Ｙ軸上のスナップ型多重レベル相関磁気システム１０００の反応力として示されるスナップ型多重レベル相関磁気システム１０００の引付け力及び反発力曲線の和を示す。図１５Ｂを参照すると、スペーサ１５０６は、２つの相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂが当接しないようにし、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００が引付けモードに移行することを防止する。これは、外力が取り除かれたとき、相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂが張り付くことを防止する。図１５Ｃを参照すると、スペーサ当接距離は、ピーク反発力と、引付けモードと反発モードとの間に在る移行点との間の或る位置である。当業者は、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００が引付けモードに移行することを防止する複数の構成及び様々な方策が可能であることが分かるだろう。

瞬間スナップスイッチ１５００のヒステリシスを、図１５Ｄに関連して説明できる。ばね１５０２が外力１５０８によって圧縮されると、ばねは相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂを近づける。図１５Ｄにおいて、これは４５度線を上昇することによって示される。スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００を圧縮するために必要な外力１５０８は増大し、さらに圧縮すると特定の距離において力が減少し始める。これは不安定性を創生し、接点１５０４ａ、１５０４ｂが閉じるまで、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００は閉鎖を加速する。この点で、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００は、接点１５０４ａ、１５０４ｂを閉じておくためには小さい保持力しか必要とせず、圧縮されたばね１５０２はこの力を容易に供給できる。ばね１５０２に対する外力１５０８が緩和されると、接点１５０４ａ、１５０４ｂは別の臨界点まで閉鎖したままである。別の臨界点において、ばね１５０２の力はスナップ型多重レベル相関磁気システム１０００の反発力に等しい。この点において、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００は、最大力点に達するまで開放を加速し始め、その後減少し始めて、外力１５０８に対抗してばね１５０２を圧縮する。接点１５０４ａ、１５０４ｂは、ある量だけ離間し、それによって反発力及び外力（ばね力）を等しくする。ばね１５０２を再圧縮することによってサイクルを反復できる。この過渡的作用は、図１５Ｄにおいて４５度線上の安定点に接近する上の２つの矢印によって示される。

図１６は、図１５Ａの瞬間スナップスイッチ１５００のばね１５０２とスナップ型相関磁気構造体１０００を構成する２つの磁石１００２ａ、１００２ｂとの間の力対位置関係を示す概略図である。

図１７Ａは、外力１５０８がある時間にわたって図１５Ａの瞬間スナップスイッチ１５００に加えられ、その後解除されるときの、外力１５０８の位置対瞬間スナップスイッチ１５００の相関磁気構造体１００２ａの位置を示す図である。図１７Ａを参照すると、瞬間スナップスイッチ１５００に加えられた外力１５０８（例えば、指）の位置は、第一曲線１７０２によって示され、外力１５０８は、瞬間スナップスイッチ１５００が開放位置にあるときに対応する第一位置から瞬間スナップスイッチ１５００が閉鎖位置にあるときに対応する第二位置へ移動し、その後外力１５０８が瞬間スナップスイッチ１５００から離れると第一位置へ戻る。当業者は、外力１５０８を物体、例えば自動設備の一部によって加えられることが分かるだろう。第二曲線１７０４で示す相関磁気構造体１００２ａの位置は、第一曲線１７０２に対する関係において説明できる。２つの曲線１７０２、１７０４を参照すると、相関磁気構造体１００２ａは、その開放位置から始まり、外力１５０８がばね１５０２を押し下げて、瞬間スナップスイッチ１５００を下向きに圧するとき、第二相関磁気構造体１００２ｂへ近づく。スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００は反発状態（またはモード）にあるので、ばね１５０２と相関磁気構造体１００２ａは、基本的に相互に押圧するため、当初、相関磁気構造体１００２ａは、外力１５０８の運動に対して線形に移動する。移行距離に接近すると、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００は、反発状態から引付け状態へ移行する。力の法則がピーク反発力からゼロ力へ向かって進み始めるとき、ばね１５０２へ加えられる外力１５０８が遭遇する反発力は徐々に小さくなり、相関磁気構造体１００２ａが他方の相関磁気構造体１００２ｂに近づく運動をスペーサ１５０６が止めるまで、相関磁気構造体１００２ａを急速に下向きに移動させる。外力１５０８の位置がスイッチの閉鎖位置から充分に離れてスイッチの開放位置へ向かい、相関磁気構造体１００２ａがスペーサ１５０６から跳ね返されるまで、相関磁気構造体１００２ａの位置は同じままである。この跳ね返しが第二曲線１７０４の急激な上昇に対応する。その後、外力１５０８が瞬間スナップスイッチ１５００から離れるとき、相関磁気構造体１００２ａは、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００が再びその開放位置になるまで線形に移動する。

図１７Ｂは、外力１５０８が図１５Ａの瞬間スナップスイッチ１５００へ加えられた後これが解除されるときの磁力を示す。図１７Ｂを参照すると、曲線１７０６で示す磁力は、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００が開放位置にあるとき生じる最小反発力から始まる。外力１５０８が加えられると、磁力は、相関磁気構造体１００２ａが移行距離に接近し始めるまで増大し、移行距離において、反発状態から引付け状態へ移行し始める。力の法則がピーク反発力からゼロ力へ向かって進み始めるとき、ばね１５０２に加えられる外力１５０８が遭遇する反発力は徐々に小さくなり、相関磁気構造体１００２ａが他方の相関磁気構造体１００２ｂに近づく運動をスペーサ１５０６が止めるまで、相関磁気構造体１００２ａを急速に下向きに移動させる。磁力は、外力１５０８の位置がスイッチの閉鎖位置から充分に離れてスイッチの開放位置へ向って移動して、相関磁気構造体１００２ａがスペーサ１５０２から跳ね返されるまで、維持される。この跳ね返しが第二曲線１７０６の急激な上昇に対応する。相関磁気構造体１００２ａは跳ね返り、力は、ばね１５０２によって下向きに押されるまで増大し、その後平衡状態に達する。その後、外力１５０８が取り除かれると、磁力が再びその開放位置に対応する最小反発力になるまで、磁力は減少する。

図１７Ｃは、外力１５０８が図１５Ａの瞬間スナップスイッチ１５００に加えられた後これが解除されるときの、相関磁気構造体１００２ａの位置対外力１５０８の位置を示す。図１７Ｃ及び曲線１７０８を参照すると、相関磁気構造体１００２ａ及び外力１５０８は、スイッチの開放位置に対応する第一位置から始まる。これは図の右上である。相関磁気構造体１００２ａとばね１５０２は平衡状態（すなわち相互に押圧する状態）にあるので、外力１５０８が加えられるとき、曲線１７０８は、線形に移動する。相関磁気構造体１００２ａが移行距離に接近し始めるとき反発状態から引付け状態へ移行し始め、その力の法則は、ピーク反発力からゼロ力へ向かって進み始める。この時点で、ばねに加えられる外力１５０８が遭遇する反発力は徐々に小さくなり、外力１５０８の位置が同じ場所にあるとき、相関磁気構造体１００２ａが他方の相関磁気構造体１００２ｂに近づく運動をスペーサ１５０６が止めるまで、相関磁気構造体１００２ａを急速に下向きに移動させる。外力１５０８が加えられる間、スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００がその閉鎖位置に到達するまで相関磁気構造体１００２ａは同じ位置にあり、外力１５０８の位置がスイッチの閉鎖位置から充分に離れてスイッチの開放位置へ向かって移動して、相関磁気構造体１００２ａがスペーサ１５０６から跳ね返されるまで、相関磁気構造体１００２ａは、そのまま同じ位置にある。この跳ね返しが曲線１７０８の急激な右ターンに対応する。相関磁気構造体１００２ａとばね１５０２は、再び平衡状態に達し、その後、スイッチの開放位置に対応するグラフの上右位置に到達するまで線形に移動する。

図１８Ａ〜１８Ｆは、図１５Ａの瞬間スナップスイッチに使用できるスナップ型多重レベル相関磁気システムの別の配列体を示す。重要なのは、図１８Ａ〜１８Ｆのスナップ型多重レベル相関磁気システム１０００の相関磁気構造体１００２ａと１００２ｂの相対的サイズ及び磁場の強度は、図１５Ａの瞬間スナップスイッチ１５００の所望の作動特性に対応するヒステリシス特性を生じるように構成されることである。さらに、図１５Ａの瞬間スナップスイッチ１５００に使用されるスナップ−反発磁気構造体に関して説明するが、当業者は、上述のように、代わりに、多重レベル相関磁気システム１０００は非接触アタッチメント作用を持つように構成できることが分かるだろう。

図１８Ａを参照すると、多重レベル磁気システム１０００は、第一磁気構造体１００２ａと第二磁気構造体１００２ｂとを含む。第一磁気構造体は、第一外側部分１００４ａと第一内側部分１００６ａとを備え、第二磁気構造体１００２ｂは、第二外側部分１００４ｂと第二内側部分１００６ｂとを備える。第一外側部分１００４ａと第二外側部分１００４ｂは、反対の極性を有する磁気源を持つので、引付け力を生成する。第一内側部分１００６ａと第二内側部分１００６ｂは、同じ極性を有する磁気源を持つので、反発力を生成する。１つの配列体において、従来の磁石１００２ａの正極側の第一内側１００６ａにおいて正の磁気源が磁化され、従来の磁石１００２ｂの負極側の第二内側部分１００６ｂにおいて正の磁気源が磁化される。別の実施形態において、従来の磁石１００２ａの正極側の第一内側部分において負の磁気源が磁化され、従来の磁石１００２ｂの負極側の第二内側部分１００６ｂにおいて負の磁気源が磁化される。別の配列体において、第一磁気構造体１００２ａの第一内側部分１００６ａにおいて正の磁気源が磁化され、第一外側部分１００４ａにおいて負の磁気源が磁化され、第二磁気構造体１００２ｂの第二内側部分１００６ｂにおいて正の磁気源が磁化され、第二外側部分１００４ｂにおいて正の磁気源が磁化される。さらに別の配列体において、第一磁気構造体１００２ａの第一内側部分１００６ａにおいて負の磁気源が磁化され、第一外側部分１００４ａにおいて正の磁気源が磁化され、第二磁気構造体１００２ｂの第二内側部分１００６ｂにおいて負の磁気源が磁化され、第二外側部分１００４ｂにおいて負の磁気源が磁化される。

図１８Ｂを参照すると、多重レベル磁気システム１０００は、磁気構造体１００２と、一方の側に第一極性を有し、他方の側に第一極性と反対の第二極性を有する従来の磁石１８００とを含む。磁気構造体１００２は、外側部分１００４と、内側部分１００６とを備える。１つの配列体において、従来の磁石１８００の第一極性は正極であり、磁気構造体１００２の内側部分１００６は正の極性を持つように磁化され、磁気構造体１００２の外側部分１００４は負の極性を持つように磁化される。別の配列体において、磁気構造体１００２は、当初、第一の従来の磁石１８００と逆の極性を有する第二の従来の磁石であるが、磁気構造体１００２の内側部分１００６は、その後、第一の従来の磁石１８００と同じ極性を持つように磁化される。従って、磁気構造体１００２と従来の磁石１８００の図示する側が近づけられると、多重レベル反発−スナップ作用を生成する。

図１８Ｃ〜１８Ｆは、磁気構造体１００２、１００２ａ、１００２ｂ、１００４ａ、１００４ｂ、１８００並びに多重レベル磁気システム１０００を構成する磁気構造体１００２、１００２ａ、１００２ｂ，１００４ａ、１００４ｂ、１８００の内側部分、１００６、１００６ａ、１００６ｂ及び外側部分１００４、１００４ａ、１００４ｂに使用できる様々な形状を示す。図１８Ｃにおいて、磁気構造体１００２ａ、１００２ｂは矩形であり、内側部分１００６ａ、１００６ｂは円形である。図１８Ｄにおいて、磁気構造体１００２の内側部分１００６は矩形である。図１８Ｅ及び１８Ｆにおいて、内側部分１００６、１００６ａは、六角形を有する。概して、当業者は、２つの磁気構造体の第一部分及び第二部分の様々な変形を採用して、内側部分と外側部分が存在するように隣り合うが重ならない部分を含むことができることが分かるだろう。例えば、互いに異なる強さを有する横並びのストライプを採用できる。

図１９Ａは、図１５Ａのばね１５０２が、相関磁気構造体１００２ａとの間に反発力１９０４を生成するように構成された磁石１９０２と置き換えられた、別の代表的な瞬間スナップスイッチ１９００を示す。図１９Ａを参照すると、瞬間スナップスイッチ１９００は、スナップ型多重レベルシステム１０００として機能するように構成された２つの磁石１００２及び１００４（例えば、相関磁気構造体１００２ａ、１００２ｂ）と、磁石１００２との間に反発力を生成するように構成された上側磁石１９０２とを採用する。３つの磁石１００２、１００４、１９０２は、上側磁石１９０２及び中間磁石１００２の上下運動のみを許容する運動拘束システム１９０５内部に拘束される。さらに、瞬間スナップスイッチ１９００は、２つの接点１９１０ａ及び１９１０ｂを採用し、接点１９１０ａは磁石１００２と結合され、接点１９１０ｂは磁石１００４と結合される。さらに、瞬間スナップスイッチ１９００は、磁石１００４に取り付けられたスペーサ１９１２を採用する。スペーサ１９１２の目的は、スナップ型多重レベル磁気システム１０００の部品が当接しないようにして、それによって正味の力を反発性に維持することである。その代わりに、スペーサ１９１２を磁石１００２に取り付けることができる。または、第一スペーサ１９１２を磁石１００４に取り付け、第二スペーサ１９１２を磁石１００２に取り付けることができる。

作動時に、外力１９０８が上側磁石１９０２に加えられると、上側磁石１９０２と中間磁石１００２との間の反発力は、図１５Ａのばね１５０２と同様に作用する。反発力１９０４は磁石１００２、１００４との間に生成される反発力よりも大きいので、スナップ型多重レベルシステム１０００は、実質的にばね１５０２と同じヒステリシス作用を生成する。ただし、磁気作用のみが使用されるので、ヒステリシス作用は変化しないままでなければならず、基本的に恒久的に永久磁石１００２、１００４、１９０２を使用することを想定する。図１９Ｂは、図１５Ａのばね１５０２が非接触アタッチメント型多重レベルシステム１０００の半体になるように構成された磁石１９０２に取って代わられ、他の半体が磁石１００２である、別の瞬間スイッチ１９００’を示す。当業者は、図１９Ａ及び図１９Ｂの瞬間スイッチ１９００及び１９００’は、装置１９００及び１９００’の向きに関係なく同じ機能を果たす（例えば、上下に反転させることができる）ことが分かるだろう。従って、「上側磁石」及び「上下運動」と言う用語は、限定的ではなく、単に図１９Ａ及び１９Ｂに示す向きを記述するものである。さらに、当業者は、磁気構造体１００２、１００４、１９０２を製造するために使用されるコードの特性は、必要とされる並進及び回転拘束のタイプを決定することが分かるだろう。

図１９Ｃは、図１９Ａ及び１９Ｂに示す中間磁石１００２の代わりに使用できる２つの磁石１９１４、１９１６及び任意のスペーサ１９１８を示す。

図２０Ａは、図１９Ａの瞬間スナップスイッチ１９００におけるスナップ型多重レベルシステム１０００の外側磁石１９０２と２つの磁石１００２、１００４との間の力対位置の関係を示す。

図２０Ｂは、図１９Ｂの瞬間スナップスイッチ１９００’におけるスナップ型多重レベルシステム１０００の外側磁石１９０２と２つの磁石１００２、１００４との間の力対位置の関係を示す。

図２１Ａ〜２１Ｆは、本発明の実施形態に従った瞬間スナップスイッチ１９００を利用する代表的シリンダ２１００を示す。図２１Ａは、代表的瞬間スイッチ１９００の第一磁石１９０２に取り付けられたプッシュボタン２１０２を示す。図２１Ｂは、代表的瞬間スイッチ１９００の関連する電気接点１９１０ａを有する第二磁石１００２を示す。図２１Ｃは、代表的瞬間スイッチ１９００の第三磁石１００４（ベース２１０４の上に支持される）を示す。図２１Ｄは、図２１Ａのプッシュボタン２１０２及び第一磁石１９０２、図２１Ｂの第二磁石１００２及び接点１９１０ａ及び図２１Ｃの第三磁石１００４及びベース２１０４を受け入れるように構成された、上縁２１０６と、スロット２１０８と、上部穴２１１０と、底部穴２１１２とを有する代表的シリンダ２１００を示す。図２１Ｅは、代表的瞬間スイッチ１９００が正常な開放状態のときの組立て済みのシリンダ２１００を示し、スペーサ１９１２及び接点１９１０ｂはスロット２１０８の中でかつ第三磁石１００４の上に配置される。図２１Ｆは、代表的瞬間スイッチ１９００が閉鎖状態のときの組立済みシリンダ２１００を示す。

当業者は、様々な瞬間スイッチ、その他のスイッチ及び反復可能なヒステリシス作用が望ましいその他のタイプの装置を生産するために、図２１Ａ〜２１Ｆの代表的シリンダ２１００に使用される代表的瞬間スイッチ１９００の多様な変形が可能であることが分かるだろう。変形は、磁石１００２、１００４、１９０２の様々な形状及び運動拘束システム１９０６の様々な形状、並びにこの種の装置に含まれる磁石１００２、１００４、１９０２を拘束する様々な方法を含む。例えば、外側の拘束体ではなく中央シリンダを取り囲む輪形磁石を採用できる。内側及び外側両方の拘束体を採用できる。蝶番またはその類似品などの様々なタイプの機械装置のいずれでも、磁石の拘束に使用できる。当業者であれば、本発明に従ったこの種の反復可能ヒステリシス作用を生成する多数の構成を考案できるだろう。

図２２Ａ〜２２Ｃは、本発明の実施形態に従った代表的磁気クッション装置２２００を示す。図２２Ａは、代表的磁気クッション装置２２００の雌型部品２２０２を示す。図２２Ｂは、代表的磁気クッション装置２２００の雄型部品２２０４（例えば、ピストン２２０４）を示す。図２２Ｃは、組立済みの代表的磁気クッション装置２２００を示し、雌型部品２２０２（磁石１００２及び１９１２を含む）は、雄型部品２２０４（磁石１００４を含む）に被さって移動できるように配置される。磁気クッション装置２２００は、その２つの磁石１００２及び１００４及びスペーサ１９１２が反復可能ヒステリシス作用を有する多重レベル反発スナップ作用を生成する点で、図２１Ａ〜２１Ｆの代表的瞬間スイッチ１９００の底部と同様である。しかし、スイッチである代わりに、図２２Ａ〜２２Ｃの磁気クッション装置２２００は、スイッチ用回路を必要とせず、ばねの代わりに磁気を利用する緩衝器のように作用する。磁気クッション装置２２００は、家庭用ベッドまたは病院のベッドなどベッド、家庭、飛行機、車両、レースカー、バス、列車などの椅子の座部または背もたれ、車両用緩衝器、車両用パンバー、車両用保護遮蔽体及びその類似物を含めて、緩衝のためにばねを使用するあらゆる種類の用途に使用できる。外力が加わるとばね力が増大し続けるばねと異なり、磁気クッション装置２２００は、スペーサ１９１２によって離間状態を保持されるまで磁石１００４と１００４が一緒に移動するので、ピーク反発力を、そしてその後反発力の減少を示す。スペーサ１９１２は、磁石１００２及び１００４のどちらか一方に取り付けることができる。

図２３Ａ〜２３Ｃは、本発明の実施形態に従った別の代表的磁気クッション装置２３００を示す。図２３Ａは、代表的磁気クッション装置２３００の雌型部品２３０２を示す。図２３Ｂは、代表的磁気クッション装置２３００の雄型部品（例えば、ピストン２３０４）を示す。図２３Ｃは、組立て済みの代表的磁気クッション装置２３００を示し、（磁石１００２とスペーサ１９１２とを含む）雌型部品２３０２は、（磁石１００４を含む）雄型部品２３０４に被さって移動できるように配置される。磁気クッション装置２３００は、その２つの磁石１００２及び１００４及びスペーサ１９１２が反復可能ヒステリシス作用を有する多重レベル反発スナップ作用を生成する点で、図２１Ａ〜２１Ｆの代表的瞬間スイッチ１９００の底部と同様である。しかし、スイッチである代わりに、図２３Ａ〜２３Ｃの磁気クッション装置２３００は、スイッチ用回路を必要とせず、ばねの代わりに磁気を利用する緩衝器のように作用する。磁気クッション装置２３００は、家庭用ベッドまたは病院のベッドなどベッド、家庭、飛行機、車両、レースカー、バス、列車などの椅子の座部または背もたれ、車両用緩衝器、車両用パンバー、車両用保護遮蔽体及びその類似物を含めて、緩衝のためにばねを使用するあらゆる種類の用途に使用できる。しかし、外力が加わるとばね力が増大し続けるばねと異なり、磁気クッション装置２３００は、スペーサ１９１２によって離間状態を保持されるまで磁石１００４と１００４が一緒に移動するので、ピーク反発力を、そしてその後反発力の減少を示す。磁気クッション装置２２００と比較して、代表的磁気クッション装置２３００は、当業者が様々な形状の磁石１００２及び１００４及び囲繞物２３０２及び２３０４を使用して、本発明に従って任意のタイプの所望のクッション装置を製造できることを実証するためのものである。

図２４は、複数の代表的磁気クッション装置２２００の第一の代表的配列体２４００を示す。図示するように、クッション装置２２００の各列は円形のクッション装置２２００の幅の約半分だけシフトし、それによって、クッション装置の間の空隙を小さくしてコンパクトにできる。

図２５は、列と行が整列した複数の代表的磁気クッション装置２２００の第二の代表的配列体２５００を示す。当業者は、クッション装置２２００、２３００を製造するために採用される磁石及び使用される囲繞物の形状に応じて、例えば、シートクッションまたはベッドマットレスの一部として一緒に機能するように様々な配列体を使用できることが分かるだろう。

図２６は、代表的磁気クッション装置２２００の別の代表的配列体を採用する代表的クッション２６００を示す。このクッション２６００は、マットレスに、シートとしてまたは上記のその他のものとして使用できる。当業者は、磁気クッション装置２２００と一緒に、ばね、フォームまたはその他のタイプの材料の使用など従来の方法を採用できることが分かるだろう。例えば、本発明に従ったクッション装置２２００及び２３００を使用して、靴またはブーツ用のヒールを製造でき、また、靴またはブーツの靴底またはパッドに使用できる。同様のクッション装置２２００及び２３００は、ひざパッド、ひじパッドまたは衝撃を吸収して人体の損傷を防止する必要のある場所にアスリート、労働者、軍人などが使用する任意の種類の保護装置に使用できる。

図２７は、本発明の実施形態に従った、発電能力を有する代表的緩衝器２７００を示す。代表的緩衝器２７００は、図２２Ａ〜２２Ｃに関して既述のクッション装置２２００（２つの磁石とスペーサとを含む）と、電気２７０６を発生するための１つまたはそれ以上の他の磁石２７０２及び対応するコイル２７０４とを利用する。図２７は、クッション装置２２００の一方の端に１本のシャフト２７０８が取り付けられ、他方の端にシャフト２７１０が取り付けられた緩衝器２７００を示す。シャフト２７１０を磁石２７０２が取り囲み、コイル２７０４が磁石２７０２を取り囲む。

さらに別の配列体において、反復可能なヒステリシス作用を有する者を含めて、複数層の多重レベル磁気システム１０００を含む装置を製造できる。図２８は、３つの多重レベル磁気システム１０００、１０００’及び１０００”を有する代表的装置２８００を示す。第一及第二の多重レベル磁気システム１０００及び１０００’は、「反発−スナップ」型であり、第三の多重レベル磁気システム１０００”は、「非接触アタッチメント」型である。図示するように、代表的装置２８００は、各々多重レベル磁気作用を示す３つの多重レベル磁気システム１０００、１０００’及び１０００”を製造するためにスペーサと一緒に使用される２つを含めて４つの磁石を含む。図示するように、磁石１及び２は、各々スペーサを有する。磁石１と２及び２と３は、反発−スナップ作用を生成し、磁石３と４は、非接触アタッチメント作用を生成する。４つの磁石１、２、３及び４の組み合わせは、プログラム可能な反復可能ヒステリシスに対応する。当業者は、上記多重レベル磁気システム１０００の複数の層を組み合わせることによって、あらゆる種類の作用を生成することができる。ことが分かるだろう。

別の配列体によって、複数層の多重レベル磁気作用を生成するように２つの磁気構造体を構成できる。２つの磁気構造体のみを使用して、磁化領域の多様な組合せを生成できる。図２９Ａ〜２９Ｄは、３つのレベルの磁気作用を生成するように符号化された２つの磁気構造体２９０２及び２９０４を示す。明確に言うと、２つの磁気構造体２９０２と２９０４を相互に近づけると、外側引付け層（またはレベル）、反発層及びアタッチしたときの引付け層がある。図２９Ａは、各々３つの符号化領域２９０２ａ、２９０２ｂ、２９０２ｃ、２９０４ａ、２９０４ｂ、２９０２ｃから構成された２つの磁気構造体２９０２及び２９０４を示す。第一及び第二符号化領域２９０２ａ、２９０２ｂ、２９０４ａ及び２９０４ｂは、非接触アタッチメント作用を生成するように符号化され、第三符号化領域２９０２ｃ及び２９０４ｃは、第二及び第三符号化領域２９０２ｂ、２９０２ｃ、２９０４ｂ及び２９０４ｃによって生成された平衡距離よりもずっと小さい非常に短いスロー（ｔｈｒｏｗ）又は放物線を有する強いアタッチメント層を生成するように符号化される。図２９Ｂは、外側引付け層の係合距離よりも大きい距離だけ分離される２つの磁気構造体２９０２及び２９０４を示す。図２９Ｃは、その外側引付け層とその反発層との間に平衡距離が存在するように相互に配置された２つの磁気構造体２９０２及び２９０４を示す。図２９Ｄは、当接した２つの磁気構造体２９０２及び２９０４を示し、２つの磁気構造体は非常に薄いが強力な引付け層にあり、引付け力は内側引付け層の厚さにより反発力よりも大きい。当業者は、２つの磁気構造体２９０２及び２９０４の様々な領域が連続（すなわち並列または当接）している必要がないことが分かるだろう。相互に離間して構成されながら、協働して多重レベル磁気作用を生成する、材料の別個のピースに磁化領域が存在する磁気構造体を製造できる。このような取り組みは、材料の単一ピース上に印刷されたマクセル（ｍａｘｅｌｓ）に対して磁気源として分散した（すなわち、別個の）磁石を使用する方法に似ている。概して、あらゆる種類の組合せが可能であり、２つの相互作用する磁気構造体２９０２及び２９０４は、各々材料の単一ピースまたは材料の複数ピース、材料の連続ピースまたは材料の不連続ピース、分散磁石または印刷マクセルなどである。

図２９Ｂ〜２９Ｄは、制御システム（図示せず）の一部として使用できる任意のセンサ２９０６も示す。概して、１つまたはそれ以上のセンサ２９０６を使用して、２つの磁気構造体２９０２と２９０４との間の磁気作用の特性を測定できる。測定値は、様々な制御状態（例えば、非係合状態、平衡状態及び閉鎖状態）に対応できる。

図２９Ｅは、図２９Ａ〜２９Ｄの２つの磁気構造体２９０２及び２９０４の代表的力曲線２９０８を示す。図示するように、２つの磁気構造体２９０２及び２９０４は、外側引付け力層を有し、この層において、力は反発力層へ移行する前にピーク引付け力に達する。第一のゼロ交差は平衡位置（または、分離距離）に対応する。２つの磁気構造体２９０２及び２９０４はその後反発層を押し進み、それによって力が第二ゼロ交差においてゼロに減衰する前にピーク反発力に打ち勝つことができ、その後、２つの構造体は内側引付け層内で引き付け合いアタッチする。前述のように、スペーサを使用して、２つの構造体２９０２と２９０４が所望の分離距離（例えば、第二ゼロ交差に対応する距離）以上に近づかないようにできる。同様に、２つの磁気構造体２９０２及び２９０４の第三符号化領域をスペーサの代わりに使用して、反発−スナップ作用に対応する反復的ヒステリシスを生成できる。この場合、スナップ作用を可能にする引付け力と同じ強度及びスローを有する最内反発層がある。このようにして、反発力はピークに達し、その後ある分離距離においてゼロまで低下して、この距離の範囲内でゼロを維持する。

多重レベル構造体２９０２と２９０４は対称形である必要は無く、また（例えば、同心円の円形領域を含む）円形である必要が無いことが分かるはずである。多重レベル磁気作用は、ストライプに似た符号化、不規則パターンに対応する符号化、円形内に位置するストライプに対応する符号化及び無数のその他の符号化配列体を用いて得ることができる。

図３０Ａ〜３０Ｄは、底部３００６（すなわちキーボードを持つ部分）に対する上部３００４（すなわち、ディスプレイスクリーンを持つ部分）の位置に基づきその状態を制御する人間工学要素を有する代表的ノート型パソコン３００２を示す。図３０Ａに示すように、センサデータは、ノート型パソコンの部分３００４と３００６に埋め込まれた２つの磁気構造体が、係合距離よりも大きい距離（オン状態に対応する）によって分離されていることを示す。図３０Ｂでは、ノート型パソコン３００２の使用者は、すでに、２つの磁気構造体２９０２及び２９０４の非接触アタッチメント型多重レベル符号化領域の引付け部によって引き付けられるまで、上部３００４を押し下げている。上部３００４は、平衡（または、ホバー）距離に達して、その距離に留まる。センサデータがこの状態を指示すると、ノート型パソコン３００２は、「スリープ」状態に入る。使用者は、その後再びノート型パソコン３００２を開くか、または反発力を押し分けて、ノート型パソコンの部分３００４と３００６を図３０Ｃに示すようにアタッチさせて、それによってノート型パソコン３００２をオフ状態にすることができる。当業者は、センサ及び制御システムの使用が、３つの状態位置（オン、スリープ及びオフ状態）に対応する人間工学的態様を得るための要件ではないことが分かるだろう。図３０Ｄに示すように、ノート型パソコン３００２は、磁気構造体２９０２または２９０４の一方を回して、２つの構造体を脱相関させるために使用される装置３００８（スライド機構３００８）を含むこともできる。この場合、磁気構造体２９０２及び２９０４は、アタッチ状態のときにずっと強くなることができる。

概して、本発明の多重レベル態様に従って構成されたノート型パソコン３００２は、下記のものを持つことができる。
・少なくとも３つの状態、すなわち、非係合、ホバー及び完全係合（閉鎖）
・その時点で測定された磁気レベルによって状態を読み取る、磁気構造体２９０２及び２９０４の少なくとも一方の付近のホールセンサ（ｈａｌｌ ｓｅｎｓｏｒ）
・検出された値が、デジタル形式でコンピュータ／プロセッサと相互作用する離散状態に変換される。
・オペレーティングシステムまたはアプリケーションの実行が、以下の状態を解釈し、適切に応答する。例えば、開く→通常作動、ホバー（ｈｏｖｅｒ）→スクリーンセーバーもしくはスタンバイ、または完全に閉じる→休止状態もしくはスタンバイ。
・コンピュータの応答のいずれかまたは全てを所望の人間工学に従った検出から表示できる。
・作用を生成するのに必要な磁場を含む単一の磁気基板によってまたは作用を生成するのに必要な結合磁場を与える個別の磁石によって、磁場を創生できる。
・ホバー及びアタッチ磁石のいずれかまたは両方を蓋の回転軸線から異なる半径で配置して、機械的利益を与え、所望の作用を創生するために必要に応じて磁場領域、磁場の強度などを修正できる。

ノート型パソコン、電話、個人用携帯情報端末（ＰＤＡ）及びその他の同様の装置は、下記のものを含めて他の方法でも上記の相関磁気技術を採用できる：
・電話、メディアプレーヤなどのための相関磁気シール付きの耐ショック／防水囲繞物
・３６０度一定取外し力を有する電源コード
・過剰な磁場を減少させるための製品内の相関磁石
・ノート型パソコンを固定するための相関磁石付きラバーマット
・ドッキングステーション
・インターフェイスにおける高密度磁束のワイヤレス充電
・精密整列
・製造から店頭展示、最終使用までのライフサイクルを通じて相関磁石を使用する表記
・製造工程
・安全コード取付け−相関磁石符号化コードが外れるとアラームが鳴る
・集積フィードバックループを含む相関磁石式スイッチ

本発明の別の実施形態によれば、（例えば）反発−スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００を使用して、子供または動物がロック機構またはその他のこの種の機構を掛けたり外したりするために反発力に打ち勝つことができることを必要とされる、対子供安全及び動物防止装置を生産できる。引くか押すかまたは他の何らかの方法で力を加えることができる。この種の装置は、子供または動物が装置例えば生ゴミ処理機を作動させるのを困難にできる。

図３１Ａ〜３１Ｋは、電気スイッチまたは機械的ラッチとしてまたはその他の目的に使用できる代表的対子供安全装置３１００の様々な図を示す。概して、装置３１００は、２つの磁気構造体１００２ａと１００２ｂが確実に整列するとき多重レベル反発−スナップ作用を生じ、かつ構造体１００２ａと１００２ｂが確実な整列以外に整列する場合反発のみの作用を生じるように構成される。従って、装置３１００がスイッチまたはラッチを係合するかまたは２つの磁気構造体１００２ａ及び１００２ｂが当接して（またはほぼ当接して）機能するためには、子供または動物は、反発力に打ち勝たなければならない。２つの磁気構造体１００２ａと１００２ｂが当接されると、これらの構造体はスナップ式に噛み合って、磁気構造体１００２ａ及び１００２ｂの一方がノブ３１０２によって回されて脱相関して、それによって装置３１００に存在する反発力が引付け層の引付け力に打ち勝つまで、噛み合ったままである。図示するように、装置３１００は、ノブ３１０２がガイド３１０４（例えば、案内棒３１０４）内で回転してその正常な整列位置を得るように構成される。装置３１００は、相補的コードが整列するかしないかに応じて、反発−スナップ作用から反発のみ作用へ移行できる。図３１Ｋに示すように、必要な場合には、装置３１００は、スペーサ３１０６を組み込むことができる。スペーサは（例えば）、磁気構造体の一方１００２ａに取り付けられる。他方の磁気構造体１００２ｂがスペーサ３１０６に遭遇すると、構造体はたとえば電気接続を閉鎖できる（例えば、ドアベルを起動できる）。あるいは、機械的ラッチまたは他の装置に影響を与えることができる。このためには、力を維持して、装置（例えば、生ゴミ処理機）の作動を可能にしなければならない。

多様な対子供安全装置及び動物防止装置に反発−スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００（例えば）を使用できる。何かが例えば電気的にまたは機械的に係合する前に、例えば、物体を押したり引いたりすることによって子供または動物が反発力に打ち勝たなければならないようにすることによって、新しい形式の電気スイッチ、ラッチ及びその類似品を採用できる。反発力は、大人には難しくないが子供または動物は反発力に打ち勝つのが難しいと分かるように設定できる。このような装置は、任意にスペーサを採用して、装置が獲得できる引付け力の量を制御し、それによって、当接を得るために使用された力（例えば、押圧力）と反対の力（例えば、引っ張り力）で取り外すことができる。必要な場合、（例えば）反発−スナップ型多重レベル相関磁気システム１０００を符号化でき、それによって、対応する磁気構造体１００２及び１００２ｂの一方が他方に対して回されたとき脱相関しない。または、回転（あるいは並進運動）によって整列が変化したとき脱相関するように符号化できる。このように、２つの多重レベル磁気構造体１００２ａと１００２ｂとの間の力は、２つの構造体１００２ａと１００２ｂの分離距離及び相対的整列の関数として変動可能である。

以下の論証は、従来の磁石の力曲線の限界を符号化磁気構造体の力曲線と比較するためのものである。従来の対の磁石は、双極子の空間的な向き次第で、相互に引き合うか相互に反発する。従来の磁石は、磁場の線形区域により、クレジットカード、携帯電話、ペースメーカーなどに悪影響を与える可能性のある強い磁場を持つ可能性がある。同じ理由で、従来の磁石は、扱いが非常に危険である可能性もある。さらに、磁石の構成は、間接的関係の仮定によって制限されてきた。この仮定は、力を磁石間の直線距離に反比例するものとして説明する。この制限のため、設計技師は、長い間、材料科学及び先進製造技術に依存して、特定の用途に必要とされる適切な引付け力及び（または）反発力性能特性を持つ磁石を製造してきた。

図３２に示す力曲線は、標準的な直径３．８１ｃｍ（１-１／２インチ）厚み０.３１７ｃｍ（１／８インチ）の２つのネオジム鉄ホウ素（ＮｄＦｅＢ）Ｎ４２グレードのディスクマグネットに関する反発力の分布を示す。図に示す２つの磁石３２００ａと３２００ｂは、相互にＮ極が対面し、それによって反発力を生じる。反発力は、間接的に分離距離に伴い変化する。相関磁気技術は、磁気装置のプログラミングを磁場、従って磁気作用を精密に規定できるようにすることによって、この制限仮定を取り除く。明確に言うと、磁石設計者は、個別に双極磁石のように作動するが、全体として多様な作用を示すことができる集合化されかつ（または）交互にした磁気要素のパターンを使用できる。力の分布の形状は、磁気要素の合計数、極性、振幅及びマクセル（磁場放出源）のサイズ、形状及び位置を含めて多数の設計パラメータによって制御される。磁石表面における単位面積当たりのマクセル極性変動の量（コード密度）は、接点におけるピーク力のレベルに影響する。コード密度は、遠方場における力の残留レベル及び力曲線の減衰速度または勾配にも影響を与える。コード密度が増大するにつれて、ピーク引付け力も増大する。しかし、引付け力は、より急速に減衰し、遠方場力は著しく減少する。従って、従来の磁石と異なり、相関磁気技術を採用する注文設計された磁場は、非常に短い「スロー」でより強いピーク力を示すことができ、より安全な磁気装置を提供できる。

図３３は、単純な交互の極性コードの例を使用する対の磁石にプログラムされたマクセルのコード密度を変化させることによって作られた複数の力曲線を示す。この場合、材料は、厚み０.３１７ｃｍ（１／８インチ）のＮｄＦｅＢ Ｎ４２グレードの１．９０ｃｍ（３／４インチ）正方形磁石であり、コード密度は、従来の磁石（コード密度＝１）から符号化磁石表面上の２５６マクセルまで変えられる。コード密度は力曲線の勾配の鋭さ並びにピーク及び遠方場力レベルに影響し、マクセルサイズ、形状及び振幅は、対の磁石にプログラムされた力の係合距離に影響する。さらに、既述のように、対抗する力（引付け及び反発）を同時に採用して、設計者は、力曲線に変曲を与えることができる。各マクセルの振幅は、磁石が「印刷／製造」されるときに誘導コイルへの入力パワーを変えることによって調節される。これは、力曲線の形状に影響を与える。特定の用途の要件に合わせて、引付け力及び反発力を増減でき、変曲点を規定できる。

図３４は、反発−スナップ作用を持つようにプログラムされ、２つの力曲線を得るように相補的なマクセルパターンが従来の磁石に印刷された２つの磁石３４００ａ及び３４００ｂに関する力の分布を示す。この分布は、対の符号化磁石３４００ａと３４００ｂが相互に近づくとき反発力が増大し、ピークに達し、その後引付け力へ移行する、多重レベル磁気作用を実証する。このプログラム可能な力の作用によって、設計技師は、製品、部品及びサブシステムの精密な減衰及び抵抗作用を規定でき、決定的な重量支持特性を持つクッション装置を創生できるようにする。相関磁気多重フォース装置は、制振取付け具、緩衝器、入院ベッド、子供及び動物防止スイッチ及びラッチ、マイクロスイッチなどの改良を可能にする技術を代表する。

図３５は、入力電圧を変化させた場合の力の分布の形状に対する影響を示す。反発力は変化せずに、引付け力を生成するために使用された入力電圧の量は１７５Ｖ（線３５０２）及び２００Ｖ（線３５０４）である。比較のために、従来の磁石の力曲線も示す（線３５０６）。

図３６Ａ〜３６Ｄは、従来の磁石と符号化磁石との間の機能的な差異を強調する、いくつかの多重レベル反発及びスナップ・デモンストレータ３６０２、３６０４、３６０６及び３６０８を示す。４つの中実シリンダの底面に付着されたディスクマグネットは、ばねと同様に、４つの円筒形チューブの底部に取り付けられた磁石と相互作用する。各シリンダ３６０２、３６０４、３６０６及び３６０８の力曲線は、磁石がシャフトを垂直に下向きに進むときに生じる反発力の性質を示す。

一番左のシリンダ３６０２は、磁石が当接に近づくに連れて徐々に強い抵抗を示す２つの従来の磁石を特徴とする。他の３つのシリンダ３６０４（反発及びスナップ、１７５Ｖ），３６０６（反発及びスナップ、２００Ｖ）及び３６０８（スペーサ付き反発及びスナップ）は、各々、対の多重レベル反発及びスナップ型プログラム磁石を特徴とし、表面接点から約１.５２ｃｍ（６／１０インチ）に位置する変曲点まで徐々に抵抗を強める。この点で、抵抗力は低下し、表面接点から約０．５０８ｃｍ（２／１０インチ）において引付け力に移行する。ここで、対の磁石はスナップ式に噛み合って、付着する。高いパワーの引付け力コードと低いパワーの引付け力コードによって与えられる抵抗の差は、著しく感じることができる。一番右のシリンダ３６０８は、「ブレークアウェイクッション（breakaway cushion）」作用を示す。シリンダの行程は、スペーサによって制限されるので、対の磁石は、引付け力領域に入ることができない。正味の効果は、反発力がゼロ近くまで低下し、しかもシリンダが解除されたときその開始位置へ戻ることである。従って、規定の力に達した後退却するようにクッション装置を構成できる。

このように力曲線はプログラム可能になるので、設計者は、用途の要件に合わせかつ新たな磁石の利用を支援するように磁気作用を調整することができる。磁石は、引付け力及び反発力の組合せを含むことができ、全く新たな応用領域を可能にする。磁石及びその力曲線をプログラムすることは、産業全体を通じて製品革新及び効率向上のための強力な新たな可能性を与える。概して、協働して、調整された複合力曲線を生成するように、様々な力曲線を有する複数の領域を構成できる。例えば、装置が非常に長いばねのように作用するように、複合力曲線は、ある範囲の分離距離にわたって一定の力を表すフラット部分を持つことができる。さらに、既述のように、従来の磁石にマクセルを印刷して、それによって、磁石に表面磁場を置くことができる。すでに磁化された基板の上面に薄い相関磁性層を置くことによって、バルクフィールド（ｂａｌｋ ｆｉｅｌｄ）は遠方場に投影され、相関磁気面効果は近接場における力曲線を修正する。

本発明の実施形態によれば、ドア、キャビネットドア及び引き出しが閉まって、機械的にアタッチするが、当接しないように設計できるので、多重レベルの非接触アタッチメント型装置を使用して、静かなドア及び引き出しを作ることができる。図３７Ａ〜３７Ｃは、代表的キャビネット３７０２、キャビネットドア３７０４、蝶番３７０６及び３７０８、及び多重レベルの非接触アタッチメント型コードを有する磁気構造体３７１０及び３７１２を示す。磁気構造体は、ドアを閉めるが、完全には閉めず、静かに閉鎖するようにする。この例において、磁気構造体３７１０及び３７１２は、多重レベルの非接触アタッチメントのために符号化される。希望する場合には、磁気構造体３７１０及び３７１２は、キャビネットドア３７０４がキャビネット３７０２に重なる重なり領域３７１４に配置できる。磁気構造体３７１０及び３７１２は、接着剤、釘、スクリューなどによってキャビネット３７０２及びキャビネットドア３７０４に取り付けできる。さらに、キャビネットドア３７０４を閉めるために過剰な力が使われた（例えば、バタンと閉めた）場合に、磁石の当接を防止するスペーサ３７１６を使用できる。希望する場合には、磁気構造体３７１０及び３７１２をキャビネット３７０２及びキャビネットドア３７０４に設置する際に設置ガイド３７１８を使用できる。

図３８Ａ〜３８Ｂは、多重レベル反発−スナップ作用を持つように符号化されかつその間にスペーサ３８０６を有し、引付け層３８１０及び反発層３８１２を持つ、２つの磁石３８０２及び３８０４を示す。反発力に打ち勝つように力３８１４を一方の側に加えて、２つの磁石３８０２と３８０４を、その間にスペーサ３８０６を挟んでスナップ式に噛み合わせることができる。次に、磁石３８０２（例えば）の１つの一面に力３８１６が加えられると、磁石３８０２は、スペーサ３８０６上で回動し、それによって、磁石３８０２と３８０４は相互に反発する（例えば、突然離れる）。このようにして、この配列体は、ある種の衝撃を受けて、２つの磁石３８０２と３８０４が飛び離れる（例えば、爆発のように）まで一緒のまま留まる、比較的不安定な装置を提供する。従って、この種の装置を採用する様々なタイプの玩具（爆発性玩具）、トリガー及びその類似品を製造できる。スペーサ３８０６のサイズ、厚み、形状及びその他の態様を変化させて、装置の不安定性のレベルを決定できる。この種の装置は、また、エネルギー蓄積装置の一形式としての役割を果たすことができ、大量の力を非常に小さい力を加えることで解放できる。

本発明の別の態様によれば、多重レベル装置を構成する少なくとも１つの磁気構造体に加えられた外力は、熱、圧力、または物理的力以外のその他の外的要因の結果として変化できる。例えば、多重レベル装置に接続されたバイメタル板を使用して、サーモスタットまたは第一抑止システムトリガー装置の希望のヒステリシスを生成できる。同様に、圧力は、多重レベル装置を閉鎖位置から開放位置へ進めて、ガスを容器から排出するようにできる。

本発明の別の態様によれば、２つの磁気構造体の相対的整列を変化させることによってまた分離距離の関数として変化する多重レベル磁気作用によって２つの磁気構造体同士の間の力を非線形に変化させる能力は、全く新しいタイプの単純な機械を可能にする。機械は、６つの古典的な単純な機械（すなわち、レバー、車輪と車軸、滑車、傾斜面、楔及びスクリュー）を含む。概して、新規の非線形設計寸法は、所定の距離及び整列において力の特性を変化できるようにする。さらに、新しい単純な機械の組合せに基づいて、新しいタイプの複合機械が可能になる。図３９は、１端が表面３９０４上で回動するバー３９０２と、バーの反対端の滑車３９０６とを含む代表的複合機械３９００を示す。滑車からロープ３９１０またはその類似品を介して重り３９０８が吊るされる。バー３９０２に沿った１点において、磁力部品３９１４によって力３９１２が加えられる。磁気部品は、所望の力対距離曲線を生成するように符号化された２つまたはそれ以上の磁気構造体である。様々な力対距離曲線（例えば力曲線）を有する互いに異なる磁気構造体を使用することによって、複合機械３９００の様々な機能性を生成できる。例えば、延長を持つ正弦関数を示す力曲線がプログラムされるならば、重り３９０８に加えられる力は、曲線が正確な範囲において線形となり、非常に長いばねの効果を模倣する。

下に示すのは、相関磁気技術を組み込む装置のいくつかの付加的なアイデアである。
・多重レベルの非接触アタッチメント型装置を使用して、振動を減少または除去するエンジンまたはモーター据付体
・磨耗しやすい摩擦プレートを排除する非当接クラッチプレート

生物医学的応用
・機械要素と生物要素との間の境界面及び２つの生物要素の間の境界面における非接触アタッチメント能力の使用。理由は、皮膚など生物組織に大きすぎる圧力が加えられたとき、組織への毛細血管の供給を阻害して、１時間以内に組織を死滅させるからである。この現象すなわち虚血性壊死は、機械要素と生物要素及び縫い合わせまたはその他の方法により永久的に接合したくない２つの生物要素の境界を接することを非常に困難にする。非接触アタッチメントは、この問題に対処する強力な道具となり得る。機械要素対生物要素のアタッチメントの有望な応用は、プロテーゼの取付け（この場合、磁石の一方は皮膚の下に埋め込まれる）、外部小型ポンプの取り付け、デンタルインプラントを保持する手段、顎関節における歯軋りを防止するもの、入れ歯を所定の位置に保持し整列させる手段、を含む。生物要素対生物要素のアタッチメントに関しては、睡眠時無呼吸において軟口蓋及び上の骨に埋め込まれる磁石、及び尿失禁に対処する使用を含む。相関磁気作用は、胃の上部の弁の基礎となり得る。この弁は、酸逆流に対処するために嚥下で打ち勝つことができる
・慢性膿ロウを患う者の膿ロウに非接触アタッチメント式に相関磁気システムを埋め込む
・磨耗しない非接触アタッチメントを持つ関節交換品（ひざ、脊椎、脊椎板など）

以上のことから、当業者は、本発明が、（ａ）複数の符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第一相関磁気構造体と、（ｂ）複数の相補的符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第二相関磁気構造体と、を備え、（ｃ）第一部分及び第二部分がそれぞれ相互に向かい合って配置されるように第一相関磁気構造体が第二相関磁気構造体と整列し、（ｄ）第一部分が、各々、第二部分より高いピーク力を生成する一方、第一部分が各々第二部分よりも速い磁場消滅速度を有して、（１）第一相関磁気構造体及び第二相関磁気構造体が移行距離に等しい距離だけ分離されたときに第一部分が生成する磁力が第二部分によって生成される磁力によって相殺され、（２）第一相関磁気構造体及び第二相関磁気構造体が相互に移行距離よりも小さい分離距離を持つとき、第一部分が第二部分によって生成される磁力より強い磁力を生成し、（３）第一相関磁気構造体と第二磁気構造体との間の分離距離が移行距離よりも大きいとき、第一部分の磁力が第二部分によって生成される磁力よりも弱い、多重レベル相関磁気システムを含むことが分かるだろう。

１つの例において、第一相関磁気構造体の複数の符号化磁気源は、第一磁場放出源を含み、第二相関磁気構造体の複数の相補的符号化磁気源は、第二磁場放出源を含み、各磁場放出源は、磁場領域内における第一相関磁気構造体と第二相関磁気構造体の相対的整列に対応する所望の空間力関数に関する位置及び極性を有する。空間力関数は、コードに基づき、コードは、第一磁場放出源のコードモジューロ（ｃｏｄｅ ｍｏｄｕｌｏ）及び第二磁場放出源の相補的コードモジューロに対応する。コードは、第一磁場放出源のコードモジューロと第二磁場放出源の相補的コードモジューロの実質的整列に対応するピーク空間力を定義する。コードは、また、第一磁場放出源のコードモジューロと第二磁場放出源の相補的コードモジューロの複数の異なる不整列に対応する複数のオフピーク空間力を定義する。複数のオフピーク空間力は、最大オフピーク空間力を有し、最大オフピーク空間力は、ピーク空間力の半分よりも小さい。

本発明の複数の実施形態について添付図面において図示され、発明を実施するための形態において説明したが、本発明は、開示した実施形態に限定されず、特許請求の範囲に示され定義される本発明から逸脱することなく多数の再配列、変形及び交換が可能であることが分かるはずである。本発明において「本発明」または「発明」に言及するとき、代表的実施形態に関係し、必ずしも、特許請求の範囲に含まれる全ての実施形態に関係しない。

Claims (24)

1. 多重レベル相関磁気システムであって、
   複数の符号化磁気源を有する第一部分と、１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第一相関磁気構造体と、
   複数の相補的符号化磁気源を有する第一部分と、１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第二相関磁気構造体と、
   を備え、
   前記第一部分及び前記第二部分がそれぞれ相互に向かい合って配置されるように、前記第一相関磁気構造体が前記第二相関磁気構造体と整列し、
   前記第一部分が各々前記第二部分よりも高いピーク力を生成する一方、前記第一部分が各々前記第二部分よりも速い磁場消滅速度を有して、（１）前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体が移行距離に等しい距離だけ分離されるとき、前記第一部分が前記第二部分によって生成される磁力によって相殺される磁力を生成し、（２）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が相互から前記移行距離よりも小さい分離距離を有するとき、前記第一部分が前記第二部分によって生成される磁力よりも強い磁力を生成し、（３）前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体との間の前記分離距離が前記移行距離よりも大きいとき、前記第一部分の磁力が前記第二部分によって生成される磁力よりも弱い、
   多重レベル相関磁気システム。
2. 前記第一部分が引付け磁力を生成し、前記第二部分が反発磁力を生成して、（１）前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体が前記移行距離よりも大きい距離だけ分離したときに相互に反発し、（２）前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体が前記移行距離に等しい距離だけ分離したときに相互に反発も引き付けもせず、（３）前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体が前記移行距離よりも小さい距離だけ分離したときに相互に引き付け合う、
   請求項１に記載の多重レベル相関磁気システム。
3. 前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体が前記移行距離よりも小さい距離だけ分離したときにスナップ式に噛み合い、
   その後、前記第一または第二相関磁気構造体の一方が他方に対して回転すると、前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が相互に反発する、
   請求項２に記載の多重レベル相関磁気システム。
4. 前記第一部分が反発磁力を生成し、前記第二部分が引付け磁力を生成して、（１）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が前記移行距離よりも大きい距離だけ分離したときに相互に引き付け合い、（２）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が前記移行距離に等しい距離だけ分離したときに相互に反発も引き付けもせず、（３）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が前記移行距離よりも小さい距離だけ分離したときに相互に反発する、
   請求項１に記載の多重レベル相関磁気システム。
5. さらに、１つまたはそれ以上の運動拘束構造体を備え、
   前記１つまたはそれ以上の運動拘束構造体が、前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が相互に平行であることを確保しつつ、前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体が相互に近づきさらに離れるように移動することのみを許容するように、前記第一相関磁気構造体を前記第二相関磁気構造体に取り付ける、
   請求項１に記載の多重レベル相関磁気システム。
6. さらに、前記第一相関磁気構造体または前記第二相関磁気構造体に取り付けられて、前記第一相関磁気構造体が前記第二相関磁気構造体に完全に当接することを防止するスペーサを備える、
   請求項１に記載の多重レベル相関磁気システム。
7. 前記第一相関磁気構造体が、前記符号化磁気源を表すマクセルを第一の従来の磁石に印刷することによって製造され、かつ、
   前記第二相関磁気構造体が、前記符号化磁気源を表すマクセルを第二の従来の磁石に印刷することによって製造される、
   請求項１に記載の多重レベル相関磁気システム。
8. 前記第一相関磁気構造体が前記第一部分と前記第二部分と第三部分とを含み、前記第三部分が複数の符号化磁気源を有し、
   前記第二相関磁気構造体が前記第一部分と前記第二部分と第三部分とを含み、前記第三部分が複数の符号化磁気源を有し、かつ、
   前記第一部分、前記第二部分及び前記第三部分がそれぞれ相互に向かい合って配置されるように、前記第一相関磁気構造体が前記第二相関磁気構造体と整列する、
   請求項１に記載の多重レベル相関磁気システム。
9. 前記第一相関磁気構造体の前記第二部分が複数の符号化磁気源を含み、かつ、
   前記第二相関磁気構造体の前記第二部分が複数の相補的符号化磁気源を含む、
   請求項１に記載の多重レベル相関磁気システム。
10. 前記複数の符号化磁気源が第一磁場放出源を含み、かつ前記複数の相補的符号化磁気源が第二磁場放出源を含み、各磁場放出源が、場の領域内における前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体との相対的整列に対応する所望の空間力関数に関係する位置及び極性を有し、
    前記空間力関数が１つのコードに基づき、前記コードが、前記第一磁場放出源のコードモジューロと前記第二磁場放出源の相補的コードモジューロとに対応する、
    請求項１に記載の多重レベル相関磁気システム。
11. 前記コードが、前記第一磁場放出源の前記コードモジューロと前記第二磁場放出源の前記相補的コードモジューロとの実質的整列に対応するピーク空間力を画定し、
    前記コードがさらに、前記第一磁場放出源の前記コードモジューロと前記第二磁場放出源の前記相補的コードモジューロとの複数の互いに異なる不整列に対応する複数のオフピーク空間力を画定し、
    前記複数のオフピーク空間力が最大オフピーク空間力を有し、前記最大オフピーク空間力が前記ピーク空間力の半分よりも小さい、
    請求項１０に記載の多重レベル相関磁気システム。
12. 前記磁場放出源の各々の前記位置及び前記極性が、少なくとも１つの相関関数に基づいて決定される、
    請求項１０に記載の多重レベル相関磁気システム。
13. 前記少なくとも１つの相関関数が前記コードに基づく、
    請求項１２に記載の多重レベル相関磁気システム。
14. 前記コードが、擬似乱数コード、決定性コードまたは設計コードのうちの１つである、
    請求項１３に記載の多重レベル相関磁気システム。
15. 前記コードが、一次元コード、二次元コード、三次元コードまたは四次元コードのうちの１つである、
    請求項１３に記載の多重レベル相関磁気システム。
16. 前記磁場放出源の各々が、所望の空間力関数に基づいて決定された対応する磁場放出振幅及びベクトル方向を有し、
    前記第一磁場放出構造体と前記第二磁場放出構造体との間の分離距離と、前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体との相対的整列とが、前記所望の空間力関数に基づく空間力を創生する、
    請求項１０に記載の多重レベル相関磁気システム。
17. 前記空間力が、引付け空間力または反発空間力の少なくとも１つを含む、
    請求項１６に記載の多重レベル相関磁気システム。
18. 前記場の領域が、前記第二磁場放出構造体の前記第二磁場放出源からの第二磁場放出と相互作用する前記第一磁場放出構造体の前記磁場放出源からの第一磁場放出に対応する、
    請求項１０に記載の多重レベル相関磁気システム。
19. 前記磁場放出源の前記極性がＮＳ極または正負極の少なくとも１つを含む、
    請求項１０に記載の多重レベル相関磁気システム。
20. 前記磁場放出源の少なくとも１つが磁場放出源または電界放出源を含む、
    請求項１０に記載の多重レベル相関磁気システム。
21. 前記磁場放出源の少なくとも１つが、永久磁石、電磁石、エレクトレット、磁化強磁性材料、磁化強磁性材料の部分、軟質磁気材料または超電導性磁気材料を含む、
    請求項１０に記載の多重レベル相関磁気システム。
22. 装置であって、
    複数の符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第一相関磁気構造体と、
    複数の相補的符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第二相関磁気構造体と、
    を備え、
    前記第一部分及び前記第二部分がそれぞれ相互に向かい合って配置されるように、前記第一相関磁気構造体が前記第二相関磁気構造体と整列し、
    前記装置が、前記第一相関磁気構造体が前記第二相関磁気構造体に完全に当接することを防止するスペーサを備え、
    前記スペーサが、前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が相互に取付けられ、その後前記第一相関磁気構造体または前記第二相関磁気構造体に力が加えられたならば、その後前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体とを相互に反発させるようなサイズを持つ、
    装置。
23. 前記第一部分が各々前記第二部分よりも高いピーク力を生成する一方、前記第一部分が各々前記第二部分よりも速い磁場消滅速度を有して、（１）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が移行距離に等しい距離だけ分離したとき、前記第一部分が前記第二部分によって生成される磁力によって相殺される磁力を生成し、（２）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が相互から前記移行距離よりも小さい分離距離を有するとき、前記第一部分が前記第二部分によって生成される磁力よりも強い磁力を生成し、（３）前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体との間の前記分離距離が前記移行距離よりも大きいとき、前記第一部分の磁力が前記第二部分によって生成される磁力よりも小さく、
    前記第一部分が引付け磁力を生成し、前記第二部分が反発磁力を生成して、（１）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が前記移行距離よりも大きい距離だけ分離したときに相互に反発し、（２）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が前記移行距離に等しい距離だけ分離したときに相互に反発も引き付けもせず、（３）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が前記移行距離よりも小さい距離だけ分離したときに相互に引き付け合う、
    請求項２２に記載の装置。
24. 多重レベル相関磁気システムを使用する方法であって、
    複数の符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第一相関磁気構造体と、
    複数の相補的符号化磁気源を有する第一部分と１つまたはそれ以上の磁気源を有する第二部分とを含む第二相関磁気構造体と、
    を有する前記多重レベル相関磁気システムを提供するステップと、
    前記第一部分及び前記第二部分がそれぞれ相互に向かい合って配置されるように、第一相関磁気構造体を第二相関磁気構造体と整列させるステップと、
    を含み、
    前記第一部分が各々前記第二部分よりも高いピーク力を生成する一方、前記第一部分が各々前記第二部分よりも速い磁場消滅速度を有して、（１）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が移行距離に等しい距離だけ分離されるとき、前記第一部分が前記第二部分によって生成される磁力によって相殺される磁力を生成し、（２）前記第一相関磁気構造体及び前記第二相関磁気構造体が相互から前記移行距離よりも小さい分離距離を有するとき、前記第一部分が前記第二部分によって生成される磁力よりも強い磁力を生成し、（３）前記第一相関磁気構造体と前記第二相関磁気構造体との間の前記分離距離が前記移行距離よりも大きいとき、前記第一部分の磁力が前記第二部分によって生成される磁力よりも弱い、
    方法。

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