[发明专利]场发射系统和方法

说明书

发明人：

拉里·W·弗勒顿

技术领域

本发明总体上涉及一种场发射系统和方法。更具体地说，本发明涉及其中关连的磁场和/或电场结构根据场发射结构的相对调准(alignment)以及空间力函数来产生空间力的一种系统和方法。

背景技术

磁场的调准特性已经用于实现对象的精确移动和定位。交变电流(AC)电机的关键操作原理在于：永磁体会旋转以便保持器在外部旋转磁场内的调准。这种效应是早期AC电机的基础，所述早期AC电机包括1888年5月1日授予Nikola Tesla的美国专利381,968的“Electro Magnetic Motor(电磁电机)”。在1938年1月19日，Marius Lavet因为首次用于石英手表中的步进电动机而被授予法国专利823,395。步进电机将电机的整个旋转划分成多个不连续的步长。通过控制电机周围的电磁体被启用和禁用的次数，电机的位置可以得到精确控制。计算机控制式步进电机是最通用形式的定位系统的其中之一。所述计算机控制式步进电机通常作为开环系统的一部分以数字方式控制，并且比闭环伺服系统更简单且更结实。它们用于工业用高速拾取和放置装置以及多轴计算机数控(CNC)机器。在激光器和光学器件领域中，它们常常用于诸如线性致动器、线性台(stage)、旋转台、角度计、以及镜架的精确定位装置中。它们用在封装机器中，并用于流体控制系统的阀引流级(valve pilot stage)的定位。它们还用在很多商用产品中，包括软盘驱动器、平板扫描仪、打印机、绘图仪等。

尽管磁场的调准特性用在特定专用工业环境以及数量相对有限的商用产品中，但将其用于精确调准范围却通常有限。在对象调准较重要的大多数过程(例如，住宅建造)中，更普遍使用的是诸如木工的直角尺和水平仪的相当原始的调准技术和工具。此外，当用于将对象附连在一起的诸如锤子和钉子、螺丝刀和螺丝钉、扳手和螺帽以及螺栓等的常用工具和机构与原始调准技术一起使用时，将导致住宅建造不准确，这在住屋垮塌、屋顶在风暴中会被吹走时常常会造成死亡和受伤。通常，在大多数所述过程中会存在大量的时间和能量的浪费，人们已经对此习惯，这是装配对象的不准确调准的直接结果。机加工零件会很快被磨损，发动机效率较低导致较高的污染，建筑物和桥梁因不合理的建造而发生坍塌等。

已经发现各种场发射特性可以用于广泛的应用场合。

发明内容

简而言之，本发明是一种改进的场发射系统和方法。本发明涉及这样的场发射结构，其包括具有对应于期望空间力函数的量级(magnitude)、极性和位置的电场或磁场源，其中基于场发射结构的相对调准和所述空间力函数来产生空间力。本文中的本发明有时称作关连磁学、关连场发射、关连磁体、编码磁体、编码磁学、或编码场发射。根据本发明布置的磁体的结构有时称为编码磁体结构、编码结构、场发射结构、磁场发射结构、以及编码磁性结构。按常规(或‘自然地’)布置的磁体结构其相互作用的电极是交替的，这种磁体结构在本文中指非关连磁学、非关连磁体、非编码磁学、非编码磁体、非编码结构、以及非编码场发射。

根据本发明的一个实施方式，场发射系统包括第一场发射结构和第二场发射结构。第一和第二场发射结构均包括场发射源阵列，每个场发射源均具有与期望空间力函数相关的位置和极性，所述期望空间力函数对应于第一和第二场发射结构在场畴(field domain)内的相关调准。每个场发射源阵列中的每个场发射源的位置和极性可以根据至少一个关连函数确定。所述至少一个关连函数可以根据至少一种代码。所述至少一种代码可以是伪随机码、确定码、或设计码中的至少一种。所述至少一种代码可以是一维码、二维码、三维码或四维码。

每个场发射源阵列中的每个场发射源均具有根据期望空间力函数确定的对应场发射幅度和矢量方向，其中第一和第二场发射结构与第一和第二场发射结构的相对调准之间的分离距离根据期望空间力函数而形成了空间力。该空间力包括相吸空间力或相斥空间力中的至少一种。当所述第一和第二场发射结构基本上调准以使得所述第一场发射结构的每个场发射源基本上与所述第二场发射结构的对应场发射源调准时，所述空间力对应于所述期望空间力函数的峰值空间力。所述空间力可以用于产生能量、转移能量、移动对象、附着对象、自动操作功能、控制工具、发声、加热环境、冷却环境、影响环境压力、控制流体流动、控制气体流动、以及控制离心力。

在一种布置中，当第一和第二场发射结构没有基本上调准以使得所述第一场发射结构的场发射源基本上与所述第二场发射结构的对应场发射源调准时，所述空间力通常为大约小于峰值空间力的量级。