CN1909949B - 用来形成三维组件的磁性构造模块 - Google Patents

Abstract

使用磁性结构部件(10、10”)来构造各种各样的结构外形。结构部件(10、10”)包括可操作地与其周缘相连的多个磁体(26a-26e、26a”-26e”)，以提供多个磁性连接点。此外，各个结构部件(10、10”)具有诸如槽(34、34”)之类的至少一个机械连接器(23、23”)，以提供至少一个机械连接点。至少一个槽(34”)具有一可操作地相连的磁体(26f”)以提供另一机械连接点。结构部件(10、10”)彼此互连而形成一十字形(50)。

Description

用来形成三维组件的磁性构造模块

技术领域

本发明一般地涉及智力玩具。具体来说，本发明涉及具有磁性表面并可磁性地和/或机械地连接而形成三维组件的结构部件。

背景技术

许多个人经常在挑战建筑美学的结构设计和/或功能性的结构模型中寻找乐趣。构造如此结构通常在需要达到理想结构目的发挥创造力和/或解决问题的过程中找到其效用。目前，已知各种构造组件，其开发磁特性来互连各种结构部件并由此形成不同的二维和/或三维结构，这些构造组件可对构造过程提供一添加的复杂度。

与上述磁性构造组件相关的一主要缺点包括固有局限的和时时有碍其提供的设计变化。通常有这样的情形：这些传统的磁性构造组件仅具有有限数量的零部件，这些零件通常具有局限的几何形来确保有效的和合适地稳定的或牢固的连接。因此，尽管至今一直在努力，但仍需要这样一磁性构造组件，其提供更大的构造灵活性和/或设计选择性。

本发明着力于上述的和其它的需要/目的。从以下的揭示中，尤其是当结合诸附图来审视时，将会明白本发明的其它的优点的特征和功能性。

发明内容

根据本发明，可使用结构部件来构造各种结构外形，由此，增加构造灵活性和/或设计选择性。本发明的结构部件各包括多个可操作地与其周缘连接的磁体，以便提供多个磁性连接点。此外，各个部件具有至少一个可操作地与其相连的机械连接件(例如，一槽，和/或一槽和一可操作地与槽相连的磁体)，以便提供至少一个机械连接点。

本发明有利地允许两个或多个互补的结构部件通过磁性的或机械的连接可操作地连接，以形成复杂性变化的各种不同的二维或三维的结构外形。本发明有利地适于与一个或多个铁磁性结构磁性地合作，铁磁性结构诸如一铁磁性的或磁化的球，和/或一带有装有磁体的端部的细长杆，以提供甚至更大的设计和构造灵活性。

附图的简要说明

为了更好地理解本发明，结合诸附图，参照以下对所考虑的各种示范实施例的详细描述，在诸附图中：

图1a是根据本发明的一示范实施例的结构部件的立面图；

图1b是图1a的结构部件的俯视平面图；

图2a是根据本发明的另一示范实施例的结构部件的立面图；

图2b是图2a的结构部件的俯视平面图；

图3a是根据本发明的还有另一示范实施例的结构部件的立面图；

图3b是类似于图3a的剖视的立面图，示出根据本发明的另一示范实施例构造的结构部件；

图3c是图3a的结构部件的俯视平面图；

图4是根据本发明的一所示的实施例的两个互连的结构部件的立体图；

图5是根据本发明的一所示的实施例的示范结构外形的立体图；

图6是根据本发明的另一所示的实施例的示范结构外形的立体图；

图7是根据本发明的还有另一所示的实施例的示范结构外形的立体图；

图8是根据本发明的还有一所示的实施例的示范结构外形的立体图；

图9是根据本发明的另一所示的实施例的可操作地与一次级连接元件相连的初级连接元件的立体图；

图10是图9的初级连接元件的第一平面图；

图11是图9的初级连接元件的第二平面图；

图12是根据本发明的另一示范的实施例的可移动的磁性构造组的连接元件的示意平面图；

图13是根据本发明的另一示范的实施例的可移动的磁性构造组的立体图；

图14是根据本发明的另一示范的实施例构造的一模块的分解的立体图，其包括一杆和一对保持器；

图15是图14所示的保持器之一的示意的局剖的侧视图；

图16是图15所示的保持器的一修改型式的示意的局剖的侧视图；

图17是图14所示的杆的一修改型式的侧视图；

图18是图14所示的杆的另一修改型式的侧视图；

图19是根据本发明构造的一杆的变化实施例的立体图；

图20是根据本发明构造的一杆的另一变化实施例的立体图；

图21是根据本发明构造的一杆的还有另一变化实施例的立体图；

图22a和22b是图21的杆的两个修改型式的断开视图；

图23是根据本发明的一保持器和一杆之间的一种类型的机械连接的示意图；

图24是根据本发明的一保持器和一杆之间的另一种类型的机械连接的示意图；

图25是根据本发明的一保持器和一杆之间的还有另一种类型的机械连接的示意图。

具体实施方式

参照诸附图，尤其是，图1a和1b，图中示出一根据本发明的一优选实施例的磁性结构部件并一般地用标号10表示。如图所示，结构部件10具有一带有两个面12、14的大致方形体11，可操作地连接有四个边缘16、18、20、22和四个角24a、24b、24c、24d。本体11较佳地具有一预定的厚度“T”，四个边缘16、18、20、22中的至少一个具有至少一个可操作地与其相连的机械连接元件23。

在本发明的一优选所实施例中，机械连接元件23是一位于具有预定宽度“W”的边缘20的中点处的槽34。该预定宽度“W”较佳地等于或略大于结构部件10的厚度“T”。槽34较佳地也具有一预定的深度“D”，其沿至少大致地平行于边缘18、22的方向延伸到边缘20和边缘16之间的距离的一半。

角24a、24b、24c、24d较佳地偏置约45度，并具有至少一个分别地与其可操作地相连的磁体26a、26b、26c、26d。磁体26a、26b、26c、26d永久地插入结构部件10的各个角24a、24b、24c、24d内，结构部件具有各个磁体暴露的表面28a、28b、28c、28d。磁体26a、26b、26c、26d较佳地定向成使邻近的角(例如，角24a和24b)中的暴露表面28a、28b、28c、28d彼此具有相对的极性，如图1a中所示的北极N和南极S。

结构部分10可用一实心板30进行制造，实心板30在对应的角24a、24b、24c、24d内具有凹囊32a、32b、32c、32d，凹囊32a、32b、32c、32d模制或钻入到实心板30内，或用本技术领域内已知的某些其它方法加工。各个凹囊32a、32b、32c、32d较佳地具有一尺寸和形状，使对应的磁体26a、26b、26c、26d可永久地插入对应的凹囊32a、32b、32c、32d内。各个磁体26a、26b、26c、26d和其对应的凹囊32a、32b、32c、32d可以是圆柱形、矩形，或具有某些其它的形状，视需要的磁性和/或机械连接的类型而定。如图所示，凹囊32a、32b、32c、32d可适于容纳各个磁体26a、26b、26c、26d，以使其暴露的表面28a、28b、28c、28d相对于对应的角24a、24b、24c、24d齐平或凹入，以便于不同的连接特征。例如，如图所示的暴露表面28a相对于角24a齐平，如图所示，暴露表面28b和28d相对于角24b和24d大致地凹入，如图所示，暴露表面28c相对于角24c仅略微地凹入。

通过进一步的图示，磁体26a、26b、26c、26d可凹入在凹囊32a、32b、32c、32d内以便形成倾斜的边缘，能使一连接元件(例如，一铁磁性球)磁性地和机械地连接到模块。因此，利用固有的磁性和机械连接特性，该磁性/机械的连接结构以及其它类似的结构可有利地提供更大的连接稳定性或特性。

参照图2a和2b，在本发明的另一实施例中，一结构部件10’显示具有一大致三角形的本体11’。在图2a和2b中，对应于结构10的元件的那些元件用带有一上标的相同的标号表示。三角形本体11’具有两个面12’、14’，它们可操作地与三个边缘16’、18’、20’和三个角24a’、24b’、24c’相连。本体11’较佳地具有一预定的厚度“T’”，而三个边缘16’、18’、20’中的至少一个具有可操作地与其相连的至少一个机械连接元件23’。

在本发明的该实施例中，机械连接元件23’同样是一位于边缘20’的中点处的槽34’，以便直径方向地相对于磁体26b’。槽34’具有一预定的宽度“W”，其较佳地等于或略大于结构10’的厚度“T”。槽34’较佳地也具有一预定的深度“D’”，其沿至少大致地垂直于边缘20’的方向延伸到边缘20’和边缘16’之间的距离的一半。

各角24a’、24b’、24c’较佳地偏置约60度，并具有至少一个与其可操作地相连的磁体26a’、26b’、26c’。磁体26a’、26b’、26c’永久地插入结构部件10’的各个角24a’、24b’、24c’内，结构部件具有各个磁体暴露的表面28a’、28b’、28c’。磁体26a’、26b’、26c’较佳地定向成使在邻近的角(例如，角26a’和26b’)中的暴露表面28a’、28b’、28c’彼此具有相对的极性，如图2a中所示的北极N和南极S。

结构部分10’可用一实心板30’进行制造，实心板30’在位于对应的角24a’、24b’、24c’内具有凹囊32a’、32b’、32c’。通过将凹囊32a’、32b’、32c’模制或钻入到实心板30’内，或用本技术领域内已知的某些其它方法加工，由此可以形成凹囊32a’、32b’、32c’。各个凹囊32a’、32b’、32c’较佳地具有一尺寸和形状，使对应的磁体26a’、26b’、26c’可永久地插入对应的凹囊32a’、32b’、32c’内。各个磁体26a’、26b’、26c’和其对应的凹囊32a’、32b’、32c’可以是圆柱形、矩形，或具有要求的任何其它的形状。如图所示，各凹囊32a’、32b’、32c’可适于容纳一磁体26a’、26b’、26c’，以使其暴露的表面28a’、28b’、28c’相对于对应的角24a’、24b’、24c’齐平或凹入，以便通过机械的和磁性的连接特性实现一改进的连接。

参照图3a至3c，在本发明的另一实施例中，一结构部件10”显示具有一基本上类似于本体11的本体11”。在图3a至3c中，对应于结构10的元件的那些元件用带有一双上标的相同的标号表示。在本发明的本实施例中，两个相同形状的构件(例如，图3b中的构件38”)较佳地连接而形成一中空的结构部件10”，其具有与结构部件10类似的元件结构。各个构件38”较佳地具有半凹囊40a”、40b”、40c”、40d”、40e”、40f”、一槽42”，以及一体地形成在其中的一突起的边缘44”。突起的边缘44”大致地沿构件38”和槽42”的周缘走向，但形成半凹囊40a”、40b”、40c”、40d”、40e”、40f”的地方除外。两个构件38”可通过胶或焊接沿其对应的突起的边缘44”连接，形成具有一中心分隔41”的中空的结构部件10”。在一个构件38”上的半凹囊40a”、40b”、40c”、40d”、40e”、40f”对齐于和连接到一镜面对称构件的对应的和互补的半凹囊，以形成凹囊32a”、32b”、32c”、32d”、32e”、32f”，以便插入对应的磁体26a”、26b”、26c”、26d”、26e”、26f”。诸如一标签或装饰之类的物体可放置中空的结构部件10”的分隔41”内以提高其外观。两个至少基本上相同的构件38”可以形成为不同的颜色或用不同材料制成。

在本发明的其它实施例中，另外的磁体可操作地与结构部件10、10’、10”相连。例如，如图3a和3b所示，一磁体26e”可永久地插在一边缘(例如，边缘16”、边缘18”和边缘22”)的中点，以使其一个表面28e”暴露。暴露的表面28e”可具有极性N或极性S。此外，磁体26f”可操作地与机械连接元件23”(例如，槽34”)相连。

已经指明和描述了本发明的各种实施例，在使用中，两个或多个结构部件10、10’、10”可磁性地和/或机械地互连以形成任何的各种结构外形。例如，如图4所示，两个结构部件(例如，部件10和部件10”(如图4所示)，两个部件10的例子，和/或两个部件10”的例子，等)可以通过互锁其对应的槽34、34”而机械地连接，以形成一三维的十字形组件50。在图4中，各个结构部件10、10”的对应元件具有相同的标号，通过使用双上标使结构部件10”的元件区别于结构部件10的元件。记住以上解释性的评注，结构部件10、10”的各个槽34、34”完全地在其它结构部件10、10”的面12、14、12”、14”上滑动以形成一十字形组件50，其中，两个结构部件10、10”的面12、14”定向成至少基本上彼此为90度。结构部件10的边缘16较佳地与边缘20”齐平。同样地，结构部件10”的边缘16”较佳地与结构部件10的边缘20齐平。对应的结构部件10、10”的磁性表面28e、28e”在十字形组件50上直径地彼此相对。

参照图5-8，各种的组装结构其范围从简单到极其复杂都可由有想象力的使用者来创造，其可组合十字形组件50、结构部件10、10’、10”，和/或铁磁性球46进行创造。结构部件10、10’、10”也可与轮形的部件组合，它们将在下文中参照图9-13进行讨论。

参照图5，通过连接两个如图所示的十字形组件50、50’”可形成所示的结构外形55。十字形组件50、50’”可较佳地连接在十字形组件50的磁性表面28e和十字形组件50’”的磁性表面28e’”，在图5中两个磁性表面28e、28e’”被十字形组件50、50’”遮蔽。十字形组件50、50’”相对于彼此的定向由其对应的角磁体的磁性吸力保持，其中，两个十字形组件50、50’”彼此毗邻(例如，组件50的磁体26c和组件50’”的磁体26d’”彼此吸引，而组件50的磁体26d和组件50’”的磁体26c’”彼此吸引)。

参照图6，通过将结构组件10”连接到十字形组件50可形成另一所示的结构外形60。结构部件10”的槽34”较佳地接合如图所示的十字形组件50，而结构组件10”可较佳地通过一磁体固定就位，例如，固定在结构部件10”的角磁体26b”和十字形组件50的角磁体26c之间，以及结构部件10”的角磁体26c”和十字形组件50的角磁体26b之间，两个磁体26c”和磁体26b荫蔽在图6中。

参照图7，通过附连两个将十字形组件50、50”可形成另一所示的结构外形70。例如，可通过组件50的角磁体26d和组件50”的角磁体26a”之间的磁性吸力，以及组件50的角磁体26c和组件50”的角磁体26b”之间的磁性吸力(角磁体26c和26b”荫蔽在图7中)。如图所示，铁磁性球46可连接到十字形组件50的角磁体26a，和/或按连接要求到结构部件10”的端部磁体26e”。再者，隐藏在图7中的两个26a和磁体26e”可用作为按要求连接结构部件或十字形组件的连接器。例如，如图所示，一结构部件10可通过槽34机械地连接到十字形组件50。

参照图8，通过将铁磁性球46磁性地连接到可操作地连接在图5的结构外形55的相对端处的磁体26e、26e’”，可形成一所示的转动结构外形80(即，磁体26e、26e’”荫蔽在图8中)。可使结构外形80自由地转动，同时，铁磁性球46保持静止。例如，来自附近磁体的磁性吸力/斥力可用来结合转动的结构外形80而形成一电机。

参照图9，图中示出根据本发明的另一所示的实施例的一初级连接元件，并一般地用标号110表示。如图所示，初级连接元件110具有一整体的毂形外貌，其具有一盘形的大致平面的本体112，本体具有两个面111、113，多个可操作地与一周缘或边缘116相连的初级磁体114，以及至少一个孔118。在本发明的其它实施例中，本体112可具有不同的形状(例如，多边形、矩形等)。如图所示，初级连接元件110较佳地与一个或多个次级连接元件120可操作地连接。次级连接元件120各具有至少一个次级磁体122，其适于磁性地互相作用于与初级连接元件110相连的一个或多个初级磁体114。初级连接元件110的初级磁体114较佳地相对于彼此等距离地分布。初级磁体114的极性(即，北极N和南极S)较佳地错列或定向成使相邻的初级磁体114具有不同的极性初级磁体114，由此，提供磁性连接的最佳点。然而，在本发明的其它实施例中，初级磁体114和/或其极性不需这样布置，可以各种不同的方式进行分布和/或定向。

参照图10，初级连接元件110的本体112在本发明的一优选的实施例中是一复合结构，其由一第一半部124和一第二半部126组成，它们通过任何已知方法(例如，粘结剂、超声波焊接，和/或其它的机械工艺)可操作地连接以实现这样一任务。在本发明的该实施例中，第一半部124和一第二半部126至少稍有相同，较佳地是基本上相同。两个半部124、126一起形成一中心分隔或内腔127，其适于接纳一诸如一标签或装饰(未示出)之类的物体。第一半部124和一第二半部126较佳地合作以便固定地保持对应的初级磁体114，并防止其不希望的和/或不留心的脱开。例如，在本发明的一实施例中，第一半部124和一第二半部126合作而围绕本体112的边缘116形成多个磁体保持凹囊128。在本发明的其它实施例中，其中，本体112是一独立的结构，例如，磁体保持凹囊128可以通过钻孔或模制过程一体地形成在如此的独立结构中。

磁体保持凹囊128可具有任何的各种形状、尺寸和/或构造。例如，磁体保持凹囊128可以是圆柱形、正方形、矩形、卵形，以及多边形或任何其它合适的几何形。然而，较佳地，磁体保持凹囊128应是这样：由此容纳的对应的初级磁体114可通过任何合适的工艺或技术固定地保持在磁体保持凹囊128中，以便适合这样一操作。例如，磁体保持凹囊128和初级磁体114可以有合适的尺寸，以便合作地形成有足够强度的摩擦连接来防止初级磁体114不留意地移动。一合适的粘结剂也可被合适地采用，以确保磁体保持凹囊128和初级磁体114之间的牢固连接。此外，对应的磁体保持凹囊128可各具有一保持轮缘(未示出)，以允许有效地接纳初级磁体114和防止或至少基本上阻止其不留心的移动。

参照图11，在本发明的其它实施例中，可合适地使用连接结构来实现任何的各种要求的效果。例如，磁体保持凹囊128可构造成便于一个或多个初级磁体114相对于边缘116的外表面130提高一预定的范围(“E”)。对应的初级磁体114可以提高，以使其顶表面132的至少一部分可有效地接触与次级连接元件120可操作地相连的次级磁体122。此外，对应的初级磁体114可被磁体保持凹囊128容纳，以使这样的初级磁体114的顶表面132基本上相对于边缘116的外表面130齐平。此外，磁体保持凹囊128可便于一个或多个初级磁体114相对于边缘116的外表面130凹入一预定的距离(“R”)。

仍参照图11，在本发明的一变化的实施例中，初级连接元件110可具有一个或多个机械的连接器，例如，一突出121、一凹入123，或一槽125。较佳地，各个机械连接器可操作地与对应的互补连接元件连接。例如，突出121可以很好地适于与具有一互补的凹入(未示出)的次级连接元件120合作。同样地，凹入123可以很好地适于与具有一互补的突出(未示出)的次级连接元件120合作地连接。此外，具有一预定宽度W和深度D的槽125可合作地与具有一互补的部分的次级连接元件120相连，互补部分具有相同的或略微小一点的对应尺寸，以便按要求可滑动地被接纳在槽125内。

如本技术领域内的技术人员所认识到的，根据本文的描述，然而，相同的机械连接器只是示范，同样可以使用许多其它的连接器，它们在当今或以后变得公知，用来在任何的各种次级连接元件120和初级连接元件110之间提供一稳定的连接。例如，各个机械连接器可设置有一独特的表面结构或纹理(未示出)，以在对应的连接元件之间进一步改进机械连接。

参照图12，在本发明的另一实施例中，初级连接元件110可操作地与一个或多个次级连接元件120合作，与一个或多个第三级连接元件136合作，和/或与一个或多个第四级连接元件138合作，以形成任何的各种不同的构造外形。例如，如图所示，初级连接元件110可操作地与多个沿圆周间隔的径向延伸的细长的次级连接元件120相连。如图11所示，细长的次级连接元件120较佳地在其各端内具有凹入一预定深度E的次级磁体122，细长的次级连接元件120又可各与一第三级的连接元件可操作地相连。第三级连接元件136可较佳地操作为一柔性的接头，其连接离开初级连接元件110的两个或多个次级连接元件120，这样，两个或多个次级连接元件120可以相对于彼此调整地定向在各种不同的方向。例如，如图所示，第三级连接元件136可以是机械地固定的合适尺寸的铁磁体或磁化球或球体，以便连接三个次级的连接元件120，以使一个元件相对于初级连接元件110沿径向地定向，如图所示，另两个元件彼此至少大致地对齐，相对于一个元件至少稍微地垂直。本技术领域内的技术人员将会容易地明白其它结构，它们同样可被采用。

应该指出的是，在本发明的一个方面，第三级连接元件的球形和凹入的次级磁体122可允许各个次级连接元件120和第三级连接元件136之间实现磁性的和机械的连接。即，磁体可以较佳地相对于次级连接元件的外表面凹入一预定的深度(例如，由第三级连接元件的几何确定)，以便形成一倾斜的边缘，其能使第三级连接元件磁性地和机械地连接到次级连接元件。该磁性的/机械的连接结构也可对于初级磁体114和初级连接元件110的凹囊128使用。因此，利用磁性的和机械的连接特性，该磁性的/机械的连接结构，以及其它类似构造可以有利地提供较大的连接稳定性或特性。

应该指出的是，本技术领域内的技术人员将会容易地明白，根据本文的描述，第三级连接元件136可具有任何的各种其它的几何形、尺寸，或适于有效地与至少次级连接元件120合作的结构。例如，如上所述，第三级连接元件136，可较佳地由磁化材料制成，它可具有一非磁性的盖(未示出)，其提供有限制的凹入到磁化的第三级连接元件136。该盖可以适于方便于任何各种不同的机械和/或磁性的连接。

此外，次级连接元件120各可操作地与一个或多个第四级连接元件138相连，其较佳地操作为一刚性接头，在离初级连接元件110一定距离处连接两个或多个次级连接元件120，这样，两个或多个次级连接元件120相对于彼此刚性地定向在预定的方向。例如，如图所示，第四级连接元件138可以是一弧形构件，其形成一弯头并连接两个次级连接元件120，这样，它们相对于彼此定向成一预定的角度。第四级连接元件138可以磁性地连接到初级连接元件110、次级连接元件120、第三级连接元件136和/或附加的第四级连接元件138。

参照图13，为了形成动态的可移动磁性结构外形，一个或多个初级连接元件110可被一轴元件140支承。如图所示，轴元件140较佳地便于两个或多个初级连接元件110，通过次级连接元件120、第三级连接元件136和/或第四级连接元件可操作地进行连接，以便形成任何的各种结构外形。这样结构外形的尺寸和范围仅受到相对于所使用的各种连接元件的重量的与采用的磁体的相关的相对磁性强度的限制。

如图所示，轴元件140较佳地横过被其支承的各个初级连接元件110的孔118。轴元件140可具有任何的各种形状、尺寸和/或结构。此外，轴元件140可以可操作地与一机电装置(未示出)相连，以便对由轴元件140支承的任何初级连接元件110直接地或间接地提供一初始的和/或继续的运动力的功。或者，轴元件140可便于手工地转动由轴元件140支承的任何初级连接元件110。在本发明的一实施例中，一旦通过手工地或电气装置开始运动，通过利用某种的磁性结构，在一规定的时间内无需连续的手工和/或电气的帮助，可以延伸这样的运动。例如，一第一初级连接元件110和/或与其相连的次级连接元件120，可以足够靠近一第二的初级连接元件110和/或与其相连的次级连接元件120，这样，在操作中，一旦第一初级连接元件110投入转动，则第二的初级连接元件110借助于它和转动的第一初级连接元件110之间的磁性吸力而被驱动投入运动。

现参照图14，另一类型的磁性结构模块210包括一细长的圆柱形杆212和一对磁体保持器214、216，它们分布附连到杆212的相对端218、220。各个保持器214、216适于以阳-阴的连接方式可释放地连接到基本上刚性杆22，这样，在一互补的形式中，一个元件具有一阳的构件，而另一元件具有一适于接纳阳构件的阴构件。在图14所示的本发明的示范的实施例中，杆212设置有阴构件，其在端部218、220内分别呈凹入222、224的形式，而保持器214、216设置有阳构件，其分别呈柄226、228的形式。具体来说，柄226、228分别可释放地接纳在杆212的凹入222、224内，由此，一使用者具有能力来彼此互换保持器214、216，和/或用类似的或相异的保持器互换。

保持器214在柄226的相对端处具有一凹囊230，凹囊230的尺寸和形状适于接纳一磁体232。同样地，保持器216在柄228的相对端处具有一凹囊234，凹囊234的尺寸和形状适于接纳一磁体236。凹囊230、234可以形成为各种尺寸、形状和/或结构，只要它们适于分别地保持磁体232、236。例如，凹囊230、234的尺寸可以分别摩擦地保持住磁体232、236。或者，磁体232、236可分别地用粘结剂粘结到凹囊230、234内。还应该指出的是，尽管凹囊230、234特别地适于保持磁体232、236，但凹囊230、234可保持除磁体之外的其它物品，例如，维可牢尼龙搭扣、搭锁紧固件等。

特别地参照图15，凹囊230设置有一倾斜的边缘238，它突出超过磁体232的暴露的表面240。可具有任何要求极性(例如，北极或南极)的暴露表面240适于与以下建立一磁性连接：具有一相对极性的另一保持器的磁体，或诸如一金属球的球体242，在此情形中，保持器214的倾斜边缘238对于球体242和磁体232之间的磁性吸力添加一定程度的机械支承。

与保持器214的凹囊230相同，保持器216的凹囊234设置有一倾斜的边缘(未示出)，其突出超过磁体236的一暴露表面(未示出)。因此，与磁体232相同，磁体236具有一暴露的磁体表面，其相对于保持器216的倾斜边缘凹入。磁体236的暴露表面适于与以下建立一磁性连接：具有一相对极性的另一保持器的磁体，或类似于球体242的一球体。

本发明的一优点在于，保持器214的凹囊230可以一凹入的方式保持磁体232，这样，当磁体232的暴露表面240对球体242提供磁性连接时，倾斜边缘238对球体242提供机械连接。具体来说，倾斜边缘238基本上与球体242的表面轮廓一致，球体有效地坐落在倾斜边缘238内。此外，倾斜边缘238可变粗糙，或另外方法适于提高其摩擦系数。再者，磁体232的暴露表面240可具有一弧度，其对应于球体242的表面轮廓，由此，改进其间的总的磁心连接。因此，通过使用磁性的和机械的连接特性，本发明比迄今已知的技术提供更大的连接稳定性和/或特性。应该指出的是，球体242可以在尺寸上变化而不需是球形，但可具有任何的各种其它的几何形状、尺寸，或适于有效地与保持器214和/或磁体232合作的构造。

图16示出一保持器314，其是图14所示的保持器214的变化的实施例。简而言之，图16的实施例以相同方式进行操作，并提供与图15的实施例相同的优点，例外的是，代替一阳构件(即，柄226)，保持器314具有一凹入311(即，阴构件)，其适于接受一设置在一杆(未示出)上的互补的阳构件。

如本技术领域内的技术人员从本发明中会容易地明白的，图14的杆212可具有任何的各种其它的结构，只要它适于与互补保持器具有一阳-阴机械的连接。图17-21、22a和22b示出几个这些可能的结构，并将在下文中予以简要地谈论。

例如，图17示出一杆412的示范的实施例，该杆412可结合如图16所示的保持器314那样的保持器使用。图14所示的杆212具有布置在相对端处的凹入222、224，杆412具有从其相对端延伸的柄411、413。各个柄411、413适于可释放地连接在一互补的阴构件内，诸如图16中所示的保持器314的凹入311。

图18示出可结合诸如图14所示的保持器214和如图16所示的保持器314那样的保持器使用的杆512的还有的另一实施例。图14所示的杆212具有布置在相对端处的凹入222、224，杆512具有带有一凹入522的端部518，以及带有从中延伸的柄511的另一端520。杆512的凹入522适于可释放地连接于一保持器的互补的阳的构件，诸如图14所示的保持器214的柄226。另一方面，从杆512延伸的柄511适于可释放地连接在一互补的阴构件内，诸如图16所示的保持器314的凹入311。

图19示出一杆612的一实施例，该杆形成为一十字形，由此，杆612具有四个端部611、613、615和617。十字形杆612的端部611、613具有对应的柄611a、613a，各个柄从杆612延伸并适于可释放地连接在一互补的阴构件内，诸如图16所示的保持器314的凹入311。相反地，十字形杆612的端部615、617具有对应的凹入615a、617a，各个凹入适于可释放地连接在一互补的阳构件，诸如图14所示的保持器214的柄226。

图20示出有关弧形杆712结构的另一变体，其呈具有一预定弧形角(例如，90度)的弯头的形状。根据需要，弧形杆712可以形成为具有小于或大于90度角的弯头。在本发明的另一方面(未示出)，弧形杆712的长度可以调整，提供一由不同直径的至少两构件形成的中空的内部，以允许形成一伸缩的结构。弧形杆712具有一带有从中延伸的柄713a的端部713。该柄713a适于可释放地连接在一互补的阴构件内，诸如图16所示的保持器314的凹入311。相反，弧形杆712也具有一带有其中凹入715a的端部715。凹入715a适于可释放地连接于一保持器的互补的阳的构件，诸如图14所示的保持器214的柄226。

在图21所示的本发明的另一示范实施例中，具有一对相对端818和820的杆812由一可弯曲的或柔性的材料形成，所述柔性材料由易弯曲的弹性材料制造，例如，软金属、塑料或橡胶材料，它们适于使杆812弯曲成任何的各种弧形形状。在此实施例中，一凹入822布置在杆812的端部818内，以便可释放地与相对于磁体832的保持器814的柄826连接。端部820可按要求具有一凹入(未示出)或一柄(未示出)。

图22a示出本发明的另一实施例，其中，一杆912a显示为具有一易弯的内芯911，该内芯可由任何可弯曲的材料制成。图22b示出一杆912b，其类似于杆912a，例外的是，易弯的内芯呈一盘簧913的形式，其可由适于按要求保持杆912b的形状的任何材料制成。

图23-25示出涉及保持器214与杆212的可释放连接的某些变体。技术人员应该理解到，下面所述和所示的可释放连接的类型中的各种变体可以应用于先前所示和描述的互补保持器和杆的任何不同的实施例中。

图23示出一摩擦配合的实例，其用来将保持器1014的柄1026(类似于图14中所示的类型)接合在杆1012的凹入1022内。与柄1026的外表面和/或凹入1022的内表面相关的摩擦系数可以按要求通过用任何已知的工艺过程变粗糙匹配表面中的一个或两个表面而进行调整。技术人员可理解和认识到，还存在着各种可使用的其它的机械连接的结构。

图24示出一卡入的配合，其用来将保持器1114(类似于图14中所示的类型)的柄1126接合在一杆1112的凹入1122内。在此实施例中，柄1126具有一突台1113，而凹入1122具有一互补的和对应的槽1115，由此，防止任何不留心的或不希望的释放。

图25示出使用一螺纹结构来将保持器1214(类似于图14中所示的类型)的柄1226接合在杆1212的凹入1222内。在此实施例中，柄1226具有与凹入1222相关的互补和对应的内螺纹(未示出)合作的外螺纹。采用该螺纹结构，通过将柄1226旋入到凹入1222内而使保持器1214和杆1212连接起来。

尽管本文所揭示的本发明参照特定的实施例进行了描述，但应该理解到，这些实施例只是为了说明本发明的原理和应用而已。因此，应该理解到，可以作出许多改型来说明各种实施例，在不脱离本发明的精神和范围的前提下还可衍生出其它的各种结构。例如，平面的结构部件可以做成其它的矩形而不是方形，或具有不是四个角的多角的形状，例如，三角形或六角形，或诸如圆形的完全没有角。槽可以形成为在平面的结构部件的一角处打开，并向内延伸与结构部件的一个或多个边缘形成一角。槽本身的形状可以形成为：两个互锁的结构部件的平面的表面定向成不是90度的某个角。此外，面、边缘和/或角可以设置有任何各种的纹理和/或表面结构，以便实现牢固、稳定结构外形的构造。

Claims (1)

1.一种三维组件，包括第一和第二本体，各个所述本体具有大致平面的表面、一周缘的边缘，以及一形成在所述周缘边缘内的槽，所述本体通过所述槽彼此连接而形成一结构外形，其中，所述本体轴向地对齐，并相对于彼此定向成一预定角度，其特征在于，至少一个所述本体还包括一可操作地与所述槽相连的磁体，其中，每个所述本体包括：

一第一平的表面、一与所述第一平的表面相对的第二平的表面、以及位于所述第一平的表面和第二平的表面之间且横向于它们的周缘边缘，其中，所述第一平的表面和第二平的表面的形状是四边形，该四边形具有相互成直角的四条边，

其中，当从面对所述第一平的表面的方向看时，所述第一平的表面和第二平的表面限定了从四条边之一的中点向每个本体的中心延伸的槽，以及

所述槽包括一第一相对的侧壁、一与所述第一相对的侧壁相对且平行的第二相对的侧壁、以及一位于所述第一相对侧壁和第二相对侧壁之间且横向于它们的横向壁，

一设置在每个本体内靠近周缘面的位置且处在每个本体的与限定有槽的那一侧相对的一侧的周缘磁体，其中所述周缘磁体具有一从其北极向南极延伸的周缘磁体轴线以及垂直于所述周缘磁体轴线且平行于所述周缘面的周缘磁体平面，其中当从面对所述第一平面的方向看时，所述周缘磁体轴线平行于所述第一相对侧壁和第二相对侧壁，

其中，所述第一本体的槽和所述第二本体的槽相互配合，从而使所述第一本体的第一平的表面垂直于所述第二本体的第二平的表面，所述第一本体的周缘磁体轴线对准所述第二本体的周缘磁体轴线，这样形成第一三维十字形组件；

藉由各十字形组件上的第一周缘磁体，与第一三维十字形组件相同的一第二三维十字形组件配合到所述第一三维十字形组件上，其中所述第一三维十字形组件的第一周缘磁体的轴线对准所述第二三维十字形组件的第一周缘磁体；

一第一铁磁性球体磁性地连接到所述第一三维十字形组件的第二周缘磁体上，一第二铁磁性球体磁性地连接到所述第二三维十字形组件的第二周缘磁体上，这样第一三维十字形组件和第二三维十字形组件绕一轴线转动，所述轴线对准第一和第二三维十字形组件的所述周缘磁体的轴线和所述槽磁体的轴线。

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