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Modellbaukasten Die Erfindung bezieht sich auf einen Modellbaukasten
zur Darstellung von .Strukturmodellen mit zusammensetzbaren Modellelementen.
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Es sind bereits Modellbaukästen bekannt, die mechanisch zusammensetzbare
Modellelemente aufweisen. Bekannte Modellelemente haben die Form einer Kugel, und
diese Kugeln sind mit Einstecköffnungen versehen, und die Modellbaukästen weisen
Montagestäbe auf, die in die Einstecköffnungen der Kugeln eingesetzt werden können,
so daß Kugeln mittels dieser Montagestäbe zu Strukturmodellen zusammengesetzt werden
können. Ein derartiger Modellbaukasten weist den Nachteil auf, daß die Anzahl der
darstellbaren Strukturmodelle durch die Anordnung der Einstecköffnungen außerordentlich
beschränkt ist.
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Es ist auch bereits bekannt, zur Darstellung von Verkehrssituationen
auf metallischen Vorführtafeln mit einem Magnet versehene Verkehrsteilnehmerfiguren
zu verwenden. Mit einem derartigen Verkehrsmodellsatz können jedoch Strukturmodelle
nicht dargestellt werden.
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Der vorliegenden Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, einen Modellbaukasten
zu schaffen, dessen Modellelemente derart ausgebildet sind, daß beim Aufbau von
Strukturmodellen praktisch keine Beschränkungen mehr vorhanden sind. Erfindungsgemäß
wird dies dadurch erreicht, daß die Modellelemente permanent magnetische Körper
sind, bei denen sich der die Oberfläche durchsetzende magnetische Fluß auf einen
möglichst großen Teil der Oberfläche verteilt. Hierdurch wird erreicht, daß die
Stellen, an denen eine gute Haftung von Modellelementen aneinander erzielt wird,
nicht mehr diskret auf der Oberfläche verteilt sind, sondern möglichst gleichförmig,
so daß beliebige Orientierungen von Strukturmodellen dargestellt werden können.
Es kann vorteilhaft sein, daß die Modellelemente in einem parallelen Magnetfeld
permanent magnetisierte Stahlkugeln sind. Weiterhin können in vorteilhafter Weise
die Modellelemente Kugeln sein, die zwei Halbkugeln aus magnetisch weichem Material
aufweisen, und diese Halbkugeln sind dann durch einen Äquatorspalt voneinander getrennt
und mittels eines senkrecht zum Äquatorspalt angeordneten Stabmagnets verbunden,
der sich durch die Halbkugel bis zur Kugeloberfläche hin erstreckt. In zweckmäßiger
Weise kann hierbei der Äquatorspalt durch ein unmagnetisches Material ausgefüllt
sein.
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Es kann auch zweckmäßig sein, daß die Modellelemente Kugeln aus einem
Material mit geringer Permeabilität sind, in das in symmetrischer Weise Stabmagnete
derart eingebettet sind, daß deren Nordpole in einer Kugelhälfte liegen.
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Die Modellelemente können aber auch in vorteilhafter Weise Kugeln
sein, die aus zwei halbkugelschalenförmigen Polstücken bestehen, die durch einen
Spalt voneinander getrennt sind und die durch einen senkrecht zum Spalt angeordneten
Stabmagnet miteinander verbunden sind. Hierbei: kann ebenfalls wieder der Spalt
ausgefüllt sein.
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Die Modellelemente können zur Darstellung oktaedrischer Strukturen
auch aus zwei: halboktaedrischen Polstücken bestehen, die durch einen Spalt voneinander
getrennt sind und die durch einen senkrecht zum Spalt angeordneten Stabmagnet miteinander
verbunden sind. Auch hierbei kann wieder der Spalt durch ein unmagnetisches Material
gefüllt sein.
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Zur Darstellung von Kugelpackungsmodellen können auch polyetrische
magnetische Modellelemente verwendet werden, und vorteilhafterweise kann ein derartiges
Modellelement einen dreieckförmigen Träger aufweisen, auf den eine permanentmagnetische
Schicht aufgebracht ist, und an jeder Dreieckseite kann ein permanent magnetisierter
Flansch angelenkt sein.
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Die Erfindung soll unter Bezugnahme auf die Figuren der Zeichnung
erläutert werden. Es zeigt F i g.1 eine Ausführungsform eines als Kugel ausgebildeten
Modellelementes, F i g. 2 und 3 Schnittansichten weiterer Ausführungsformen von
kugelförmigen Modellelementen, F i g. 4 eine perspektivische Darstellung eines oktaedrischen
Modellelementes; F i g. 5 eine Ansicht eines Strukturmodells und
F
i g. 6 und 7 Ansichten von Modellelementen, mit denen das in F i g. 5 dargestellte
Strukturmodell hergestellt werden kann.
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F i g.1 zeigt eine Kugel 1, die aus einem stark permanent magnetisierbaren
Material gefertigt ist. Diese Kugel 1 weist einen ringförmigen Spalt 3 auf, der
durch die Kugel im wesentlichen in einer Ebene geschnitten ist, die gegenüber der
.Symmetrieachse in der Mittelsenkrechten verläuft. Die magnetischen Pole sind durch
die Symbole N und S gekennzeichnet. Durch diese Symbole wird angezeigt, daß
das Modell längs einer Achse magnetisiert ist, die mit der geometrischen Achse zusammenfällt.
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F i g. 2 zeigt eine Schnittansicht einer Kugel 31. Die Kugel
31 besteht aus einem Material, welches eine geringe magnetische Permeabilität
aufweist. Der Schnitt ist durch eine Multisymmetrieachse geführt, die hier als Achse
einer icosaedrischen Scheitelsymmetrie dargestellt ist. Diese Multisymmetrieachse
wird durch einen langgestreckten Körper 32 aus einem stark permanent.magnetisierbaren
Material gebildet. Die Anordnung wird dann längs der geometrischen Symmetrieachse
magnetisiert, so daß zwei mit N und S bezeichnete Pole entstehen.
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Dieses Element kann als selbsthaftendes Kugelpackungsmodellelement
dienen.
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Es seien wenigstens zwei einfache Verfahren zur Herstellung der in
F i g. 3 gezeigten Elemente dargelegt. Die Kugel 31 kann durch Bohren mit
Löchern versehen- werden. Es können aber auch beim Gießen der Kuge131 entsprechende
Kerne vorgesehen werden. Dadurch entstehen Öffnungen oder Bohrungen für den langgestreckten
Körper 32, der aus einem stark permanent magnetisierten Material besteht. Ein zweites
Verfahren besteht darin, den Körper 32 in ein besonderes Material einzugießen, welches
dann die Kugel 31 bildet.
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Fig. 3 ist eine Schnittansicht eines Modellelementes, welches aus
zwei im wesentlichen halbkugelförmigen hohlen Polstücken 41 besteht. In jedem
der Polstücke 41 sitzt in der Mitte der Innenseite ein Ring 44 aus einem Material
mit niedriger Permeabilität. Diese Ringe sind, wie bei 45 gezeigt, festgeschweißt.
Ein magnetischer Spalt 3 ist in der Mittelsenkrechten zur geometrischen Symmetrieachse
angeordnet. Die beiden Polstücke werden durch einen starken Permanentmagnet 42 miteinander
verbunden, der in die Halterung 44 eingesetzt ist.
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Es können verschiedene einfache Fertigungsmethoden für dieses Modellelement
in Erwägung gezogen werden. Das einfachste Verfahren besteht darin, die halbkugelförmigen
Polstücke 41 mittels Gesenken in einer Presse zu formen und in der Presse ebenfalls
die Halterungsringe 44 und den magnetischen Spaltring 3 auszubilden. Dann werden
die Teile 41 und 44 bei" 45 zusammengeschweißt, und der Magnet 42 wird eingesetzt.
Die so gebildete Form wird dann bei 3 veilötet, wobei angenommen wird, daß das Material
in dem magnetischen Spalt Messing ist. -F i g. 4 zeigt die Teite, die erforderlich
sind, um eine oktaedrische - magnetische Modelleinheit zu schaffen. Es sind hemioktaedrische
Polstücke 121 vorgesehen. Diese bestehen aus einem Material mit hoher magnetischer
Permeabilität. Diese Polstücke sind voneinander durch eine rechteckige oder quadratische
Zwischenscheibe 123 getrennt. Diese Zwischenscheibe 123 ist,aüs einem Material mit
geringer magnetischer Permeabilität gefertigt, um einen magnetischen Spalt zu bilden.
Ein Stabmagnet 122 ist .in der Mitte angeordnet und steht mit den Polstücken in
Kontakt.
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Die Kugel kann mathematisch als Grenzfall der Polyeder betrachtet
werden.
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Das oktaedrische magnetische Modellelement kann als ein Ausführungsbeispiel
eines polyedrischen magnetischen Modellelementes betrachtet werden.
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F i g. 5 stellt eine ebenflächige Analogie einer Kugelpackungsdoppeldipentade
dar. Es ist angenommen, daß das Modell aus gleichseitigen Dreieckeinheiten besteht.
Eine dieser Einheiten ist bei 130 entfernt, um die magnetischen Flansche 131 zu
zeigen. F i g. 6 zeigt das herausgenommene magnetische gleichseitige Dreieckmodellelement.
Die Oberflächen- weisen eine Darstellung von Kreissektoren auf, deren Nebeneinanderstellung
um die Scheitel der zusammengesetzten Strukturen anzeigt, wo im analogen Kugelpackungsmodell
Kugeln angeordnet wären.
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Die in F i g. 6 dargestellte magnetische Modelleinheit, die die- Form
eines gleichseitigen Dreiecks aufweist, gilt als Beispiel einer polyedrischen magnetischen
Modelleinheit mit einer beliebigen Anzahl von Seiten und einem beliebigen Grad der
Regularität und ist vorgesehen, um komplizierte oder einfache Strukturen im Modell
nachzubilden. Wie F i g. 7 zeigt, ist vorgesehen, daß die Oberflächen des Hauptkörpers
der polygonalen Einheiten wie auch die Flansche magnetisiert sind, um einfache Polyeder
oder ebene Konfigurationen aufzubauen und um diese Einheiten in komplexeren Anordnungen
miteinander zu verbinden. Es ist die Verwendung von fest angeordneten und auch die
Anwendung von angelenkten Flanschen oder Kanten vorgesehen.
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Als ein Anwendungsbeispiel der polygonalen magnetischen Modelleinheiten
sei darauf hingewiesen, daß es wünschenswert sein kann, einzelne Tetraeder und Oktaeder
aufzubauen, wobei die Einheiten mittels der magnetischen Kanten oder Flansche miteinander
verbunden sind, und dann diese Teile mittels der magnetischen Oberflächen zu einer
Einheit zu verbinden, um ein Modell einer dichten Kristallpackung herzustellen.
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F i g. 6 zeigt ein magnetisches Modellelement, weiches die Form eines
gleichseitigen Dreiecks aufweist und welches Flansche 141 hat und an welchem drei
Sektoren 142 dargestellt sind. Diese dargestellte Einheit kann als die Modelleinheit
betrachtet werden, die von dem Modell in F i g. 5 bei 130 entnommen ist.
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Die F i g. 7 zeigt eine Kantenansicht der in F i g. 6 gezeigten Modelleinheit.
Es ist das magnetische Material 152 an den Oberflächen des Hauptkörpers und an den
Flanschen der Modelleinheit gezeigt. Bei 151 ist das Trägermaterial gezeigt, welches
eine hohe magnetische Permeabilität aufweist und welches für den Hauptkörper und
die Flansche vorgesehen ist. Gelenke und Scharniere sind bei 153 gezeigt, und diese
Gelenke oder Scharniere ermöglichen eine Veränderung der Flächenwinkel, damit diese
Einheiten in einem weiteren Bereich von verschiedenen Polyederstrukturen verwendet
werden können.
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Der Träger 151 mit hoher magnetischer Permeabilität kann bei der Anwendung
eines beliebigen magnetischen Materials 152 von Vorteil sein, wobei dieses Material
152 aus einer Grundmasse mit geringer magnetischer Permeabilität besteht,
in welche
feinverteilte magnetische Teilchen eingeschlossen sind.
Diese magnetischen Teile wirken wie kleine Magnete, die durch eine hohe magnetische
Reduktanz voneinander getrennt sind, und erfordern, in der Terminologie der elektrischen
Kreise gesprochen, die Verbindung von winzigen Magneten mittels eines »leitenden«
Materials.