JP2017046561A - Magnetic levitation travel device - Google Patents

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Yoichi Hirose
洋一 広瀬
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    • H02GENERATION; CONVERSION OR DISTRIBUTION OF ELECTRIC POWER
    • H02NELECTRIC MACHINES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a device in which, by a very simple method with no use of a special device, a pyrolytic graphite of diamagnetic material is magnetically levitated on a magnet array, for traveling in circuit by interchanging a track between an approach path and a return path.MEANS FOR SOLVING THE PROBLEM: In a device, on a base made from a strip-like soft magnetism thin steel plate being bent in a length direction, a magnet array in which a plurality of box-like neodymium magnets are arranged are disposed in five or more rows along the length direction. Relating to a straight travel area of a pyrolytic graphite, polarities of magnet surfaces in each magnet array are identical, and, the polarities of the magnet surfaces of adjoining magnet arrays are opposite to each other. In order to change a track, a structure in which an arc-like guide is provided at both ends in the length direction, otherwise, a structure both ends of the base are twisted is employed.SELECTED DRAWING: Figure 1

Description

本発明は、磁石列上で反磁性体のパイロリティック・グラファイトの薄板を磁気浮上させて走行させる装置に関するものである。特に、往路と復路で軌道を変えて、サーキット状に走行させる装置に関するものである。  The present invention relates to a device for traveling a magnetically levitated thin sheet of pyrolytic graphite on a magnet array. In particular, the present invention relates to a device that travels in a circuit shape by changing the track between the forward path and the return path.

負の磁化率を有する反磁性体を磁場空間に置くと反発力を生じるため、磁気浮上することが知られている。このようにして浮上させた反磁性体は接触面を有していないため摩擦抵抗が無くなり、僅かな力で効率よく走行させることが可能となる。この原理を使用して駆動装置を作れば、あたかも魔法の絨毯のごとく空中に浮上した物体が移動する装置やデモンストレーション用展示物として利用することができる。  When a diamagnetic material having a negative magnetic susceptibility is placed in a magnetic field space, a repulsive force is generated, so that it is known to levitate magnetically. Since the diamagnetic material levitated in this way does not have a contact surface, there is no frictional resistance, and it is possible to run efficiently with a slight force. If a drive device is made using this principle, it can be used as a device for moving an object that floats in the air, like a magic carpet, or as a demonstration exhibit.

例えば、磁場のポテンシャル壁を形成するように配置された複数の永久磁石からなる磁石配列と、この磁石配列上に載置された感温磁性体と、該感温磁性体を選択的に加熱するための加熱手段としての光照射光源とを有し、前記光照射により発生した磁場の変化から、反磁性体からなる駆動対象物を磁気浮上および駆動させる磁気駆動装置が開示されている(例えば、特許文献1参照。)。
この磁気駆動装置では、前記感温磁性体を選択的に加熱することにより発生する磁場の変化から、反磁性体からなる駆動対象物を磁気浮上させ駆動させている。
For example, a magnet array composed of a plurality of permanent magnets arranged so as to form a potential wall of a magnetic field, a temperature-sensitive magnetic body placed on the magnet array, and the temperature-sensitive magnetic body are selectively heated. There is disclosed a magnetic driving device having a light irradiation light source as a heating means for magnetically levitating and driving a driving object made of a diamagnetic material from a change in a magnetic field generated by the light irradiation (for example, (See Patent Document 1).
In this magnetic drive device, a drive object made of a diamagnetic material is magnetically levitated and driven from a change in a magnetic field generated by selectively heating the temperature-sensitive magnetic material.

また、複数の永久磁石からなる磁石配列の各永久磁石のN極、S極がそれぞれ交互になるように格子状に配列して磁場のポテンシャルを形成し、この磁石配列により形成された磁界の反発力により反磁性体を浮上させ、この磁気浮上している反磁性体の一部にレーザ光を照射して部分的に反磁性体の温度を上昇させて磁化率の絶対値を変化させ、その部分だけ浮上距離が短くなってレーザ光が照射された方向に反磁性体を誘導することが可能となることが開示されている(例えば、特許文献2参照。)。
この磁気駆動装置では、レーザ光を照射して部分的に磁化率を変化させて反磁性体を駆動させている。
Further, a magnetic field potential is formed by arranging the N poles and S poles of each permanent magnet in a magnet arrangement composed of a plurality of permanent magnets in a lattice pattern so that the magnetic field potential is repelled. The diamagnetic material is levitated by force, and a part of the magnetically levitated diamagnetic material is irradiated with a laser beam to partially raise the temperature of the diamagnetic material to change the absolute value of the magnetic susceptibility, It has been disclosed that the levitation distance is shortened by only a part, and the diamagnetic material can be guided in the direction in which the laser beam is irradiated (see, for example, Patent Document 2).
In this magnetic drive device, the diamagnetic material is driven by irradiating a laser beam and partially changing the magnetic susceptibility.

また、米国では複数の円弧状の磁石をハルバッハ配列で組み合わせ、反磁性体のパイロリティック・グラファイトを浮上させて往復走行させる玩具も発売されている。  In the United States, a toy that combines a plurality of arc-shaped magnets in a Halbach array and floats a diamagnetic pyrolytic graphite is also on the market.

さらに、複数の磁場配向の異なる磁石を組み合わせるのではなく、厚さ方向に磁場配向した面積の大きな1個の磁石の隣接する領域に、互いに向きの異なる磁極を着磁形成させることにより、磁束密度分布の山と谷を形成させ、反磁性体を浮上させる技術が開示されている(例えば、特許文献3参照。)。
そして、当該特許にはそのようにして幅方向に例えばSNSの異なる三つの磁極を形成し、さらにそれらを複数個サーキット状に配置して、反磁性体を巡回走行させる例が示されている。
Further, instead of combining a plurality of magnets having different magnetic field orientations, magnetic flux density is formed by magnetizing and forming magnetic poles having different directions in adjacent regions of one magnet having a large magnetic field orientation in the thickness direction. A technique is disclosed in which peaks and valleys of distribution are formed and a diamagnetic material is levitated (see, for example, Patent Document 3).
In this patent, there is shown an example in which three magnetic poles having different SNSs are formed in the width direction as described above, and a plurality of them are arranged in a circuit shape to make the diamagnetic material travel around.

特開2010−68603号公報  JP 2010-68603 A 特開2014−54129号公報  JP 2014-54129 A US20150037128A1公報  US20150037128A1 Publication

上記特許文献1に記載された磁気駆動装置では、光照射装置といった精度の高い装置を必要とし、また特許文献2に記載された磁気駆動装置では、レーザ光照射装置といった高価な装置を必要としている。  The magnetic drive device described in Patent Document 1 requires a highly accurate device such as a light irradiation device, and the magnetic drive device described in Patent Document 2 requires an expensive device such as a laser light irradiation device. .

米国で販売されている磁気浮上玩具の場合、正面図で湾曲状に造られており、あらかじめ円弧状の磁石を準備する必要がある。そして、その曲率半径で全体の湾曲度が決まってしまい玩具全体の形状の自由度がない。また、ハルバッハ配置(Halbach Array)を利用することにより、磁石上の磁束密度を上昇させてはいるが、磁石は5列としているにもかかわらず、浮上できるパイロリティック・グラファイトの数は1つだけであり、さらにその形状の自由度も少ない。また、ハルバッハ配置とする場合、組み立て時に磁石同士には強力な反発力が働き、組み立て専用の治具が必要となり、さらに、組立後の状態を保持固定するための特別の工夫が必要となる。
また、この場合もパイロリティック・グラファイトは同じ磁石列上を単に往復運動するだけである。
In the case of a magnetically levitated toy sold in the United States, it is formed in a curved shape in a front view, and it is necessary to prepare an arc-shaped magnet in advance. And the curvature degree of the whole is decided with the curvature radius, and there is no freedom degree of the shape of the whole toy. Moreover, although the magnetic flux density on the magnet is increased by using the Halbach array, the number of pyrolytic graphites that can be levitated is one, despite the number of magnets being five. Furthermore, the degree of freedom of the shape is also small. Further, when the Halbach arrangement is adopted, a strong repulsive force acts between the magnets during assembly, and a special jig for assembly is required, and further, a special device for holding and fixing the assembled state is required.
Again, pyrolytic graphite simply reciprocates on the same magnet array.

また、特許文献3に記載された方法では、個々の磁石を準備して並べる方法に比べて、1個の大きめの磁石を準備すれば良いため、磁石のコストが低減でき、磁石を並べる手間も省ける。しかしながら、着磁パターン毎に専用の着磁コイルが必要となり、着磁作業も煩雑となり、必ずしもトータルコストの低減にならない。さらに、個々の完全着磁した磁石を組み合わせる場合に比較して、NSの極性が変化する領域における磁束密度分布の移り変わりがシャープで無くなり反磁性体への浮上力も低下する傾向となる。
また、特許文献3には反磁性体をサーキット状に走行させる例も示されている。しかしながら、コーナ部では反磁性体に遠心力が加わり、外側に飛び出しやすくなる。そのような飛び出しを防ぐ方法については何ら開示されていない。さらに、遠心力は速度の二乗に比例するため、走行速度を上げることは難しい。
In addition, in the method described in Patent Document 3, it is sufficient to prepare a single larger magnet as compared with the method of preparing and arranging individual magnets. Save. However, a dedicated magnetizing coil is required for each magnetizing pattern, the magnetizing work becomes complicated, and the total cost is not necessarily reduced. Furthermore, as compared with the case where individual fully magnetized magnets are combined, the transition of the magnetic flux density distribution in the region where the polarity of NS changes is not sharp and the levitation force on the diamagnetic material tends to decrease.
Patent Document 3 also shows an example of running a diamagnetic material in a circuit shape. However, in the corner portion, centrifugal force is applied to the diamagnetic material, and it tends to jump out. There is no disclosure on how to prevent such popping out. Furthermore, since the centrifugal force is proportional to the square of the speed, it is difficult to increase the traveling speed.

そこで本発明は、特別な装置を使用することなく簡単な方法で反磁性体のパイロリティク・グラファイト薄板(以下PG薄板と略称する)を磁気浮上させて走行させ、軌道上の一端に達した後、反転させ別の軌道上に移動させてサーキット状に走行させる装置を提供することを目的とする。  Therefore, the present invention magnetically levitated and travels a diamagnetic pyrolytic graphite thin plate (hereinafter abbreviated as PG thin plate) without using a special device, and after reaching one end on the track, An object of the present invention is to provide a device that travels on a circuit by being reversed and moved on another track.

本発明の装置の一つは、PG薄板を磁石列上に磁気浮上させて往路と復路で軌道を変えて繰り返しサーキット状に走行させる装置であって、
短冊状の軟磁性薄鋼板からなり、長手方向に下側に向かって凸状に湾曲しているベース上に、
厚さ方向に磁場配向した直方体形状のネオジウム磁石を複数個並べた磁石列を長手方向に沿って5列以上配置し、
PG薄板が直線走行する長手方向中央領域(以下、直線走行域と略称する)においては、上記各磁石列内の磁石表面の極性は同じであり、隣り合う磁石列同志の磁石表面の極性は互いに反対方向であり、
長手方向両端の磁石列上に互いに向かい合った円弧状あるいは円弧と直線部より構成されるU字状ないしJ字状のガイドを具備することを特徴とする科学装置である。
本発明の装置によれば、一つの磁石列軌道上を浮上走行したPG薄板が磁石列の一端に達すると、ガイドに沿って旋回反転し、別の磁石列軌道上に移り浮上走行するようになる。
One of the devices of the present invention is a device for causing a PG thin plate to magnetically levitate on a magnet row and repeatedly running in a circuit shape by changing the trajectory between the forward path and the return path,
On a base made of a strip-shaped soft magnetic thin steel plate, curved in a convex shape toward the lower side in the longitudinal direction,
5 or more rows of magnet rows in which a plurality of rectangular parallelepiped neodymium magnets aligned in the thickness direction are arranged along the longitudinal direction,
In the central region in the longitudinal direction in which the PG thin plate travels in a straight line (hereinafter referred to as a straight travel region), the polarities of the magnet surfaces in each of the magnet rows are the same, and the polarities of the magnet surfaces of adjacent magnet rows are mutually different. The opposite direction,
It is a scientific apparatus characterized by comprising U-shaped or J-shaped guides composed of arcs facing each other or arcs and linear portions on the magnet rows at both ends in the longitudinal direction.
According to the apparatus of the present invention, when the PG thin plate that has levitated on one magnet row track reaches one end of the magnet row, the PG thin plate turns around along the guide, moves to another magnet row track, and levitates. Become.

本発明の装置では、前記ベースの長手方向が下側に向かって凸状に湾曲しているため、PG薄板が端部に近づくほど運動エネルギーが位置エネルギーに変換され、速度が低下し、位置エネルギーとして保持される。そのため、ガイドに接触し方向を変える際のエネルギー損失を減少させることが可能となり、サーキット状に走行を継続させることが容易になる。  In the apparatus of the present invention, since the longitudinal direction of the base is convexly curved downward, the kinetic energy is converted into potential energy as the PG thin plate approaches the end portion, and the velocity is reduced. Held as. Therefore, it is possible to reduce energy loss when changing the direction by contacting the guide, and it is easy to continue running on a circuit.

別の本発明の装置では、前記ベースが長手方向に下側に向かって凸状に湾曲しており、さらに両端近傍の湾曲度の方が中央部の湾曲度より大きくなっている。PG薄板の走行速度を両端で緩める効果を高め、全体としてのスピード感を損なわずに、往復運動走行の継続がさらに容易になるためである。  In another device of the present invention, the base is curved in a convex shape downward in the longitudinal direction, and the degree of curvature in the vicinity of both ends is greater than the degree of curvature in the central portion. This is because the effect of loosening the traveling speed of the PG thin plate at both ends is enhanced, and the continuation of the reciprocating motion traveling is further facilitated without impairing the overall speed feeling.

本発明の装置では、前記磁石列の幅方向両端の各磁石が下記要件、
(1)幅方向の中央に向かって表面が低くなるように傾斜している。
(2)最大エネルギー積が、内側の磁石列の各磁石の最大エネルギー積より大きい。
(3)厚さが内側の磁石列の各磁石より厚い。
のうちの少なくとも一つ以上の要件を満足していることが好ましい。
幅方向の両端の磁石上の磁束密度分布を高めて、PG薄板が磁石列から外側に外れる傾向を減らし、より安定した走行が可能となる。
In the apparatus of the present invention, each magnet at both ends in the width direction of the magnet row has the following requirements:
(1) It inclines so that the surface may become low toward the center of the width direction.
(2) The maximum energy product is greater than the maximum energy product of each magnet in the inner magnet row.
(3) The thickness is thicker than each magnet in the inner magnet row.
It is preferable that at least one of the requirements is satisfied.
By increasing the magnetic flux density distribution on the magnets at both ends in the width direction, it is possible to reduce the tendency of the PG thin plate to move outward from the magnet row, and more stable travel is possible.

本発明の装置では、前記磁石列が奇数列配置であって、PG薄板が直線走行する長手方向中心領域の幅方向中央の磁石列の各磁石が、その両隣の磁石列の各磁石よりも、
(1)最大エネルギー積が大きい。
(2)厚さがより厚いか、磁石列の下側に配置したヨーク薄板を介して、表面が高くなっている。
のいずれかの要件か両方の要件を満足しているものとすることができる。
磁石上の幅方向の磁束密度分布を変えて、PG薄板の直線走行域における往路と帰路の軌道を分けて走行を安定させることができる。
In the apparatus of the present invention, the magnet row is an odd-numbered row arrangement, and each magnet of the magnet row at the center in the width direction of the central region in the longitudinal direction where the PG thin plate travels linearly is more than each magnet of the magnet row on both sides thereof.
(1) The maximum energy product is large.
(2) The surface is thicker or thicker via a yoke thin plate disposed below the magnet row.
One or both of the requirements may be satisfied.
By changing the magnetic flux density distribution in the width direction on the magnet, the traveling can be stabilized by dividing the forward path and the return path in the linear traveling region of the PG thin plate.

本発明の装置では、前記磁石列が6列以上の偶数列配置であって、PG薄板が直線走行する長手方向中心領域の幅方向中央2列の磁石列の各磁石が、それらが接している幅方向外側の各磁石と比較して下記要件、
(1)最大エネルギー積がより大きい。
(2)厚さがより厚いか、あるいは磁石列の下側のヨーク薄板を介して、表面が高くなっている。
(3)それぞれが幅方向の外側に向かって磁石表面が低下するように傾斜して構成されている、
のうちの少なくとも一つ以上の要件を満足しているものとすることができる。
磁石上の幅方向の磁束密度分布を変えて、PG薄板の直線走行域における往路と帰路の軌道を分けて、安定した走行ができるからである。
In the apparatus of the present invention, the magnet rows are arranged in an even number of rows of 6 rows or more, and the magnets of the two rows of magnet rows in the center in the width direction of the longitudinal center region in which the PG thin plate travels linearly touch each other. The following requirements compared to each magnet on the outside in the width direction,
(1) The maximum energy product is larger.
(2) Thickness is greater or the surface is higher through a yoke thin plate below the magnet row.
(3) Each is configured to be inclined so that the magnet surface decreases toward the outside in the width direction.
And at least one of the requirements may be satisfied.
This is because stable traveling can be performed by changing the magnetic flux density distribution in the width direction on the magnet and dividing the forward path and the return path in the linear traveling region of the PG thin plate.

本発明の装置では、上記に記載の偶数列配置の科学装置において、幅方向の中央で二つに分け両側に広げ、磁石1個以上の幅の間隙を設け、かつ磁石列長手方向両端部には隣り合う磁石同士の表面の極性が極力異なるように隙間なく磁石を配置し、片側の磁石列から他の磁石列にまたがる、互いに向かい合った円弧状あるいは円弧と直線部で構成されるU字状ないしJ字状のガイドを設けた科学装置とすることができる。
大きな周遊軌道を得ることができ、デモンストレーション効果を一段と高めることが可能となる。
In the apparatus according to the present invention, in the scientific apparatus having the even-numbered row arrangement described above, it is divided into two at the center in the width direction and spreads on both sides, a gap of one or more magnets is provided, and both ends in the longitudinal direction of the magnet row are provided. The magnets are arranged without gaps so that the polarities of the surfaces of adjacent magnets differ as much as possible, and they extend from one side of the magnet array to the other array of magnets. Or it can be set as the scientific apparatus which provided the J-shaped guide.
A large round orbit can be obtained, and the demonstration effect can be further enhanced.

本発明の装置の別の一つは、PG薄板を磁石列上に磁気浮上させて往路と復路で軌道を変えて繰り返しサーキット状に走行させる装置であって、
磁石を磁気吸着させて配置するベースは短冊状の軟磁性薄鋼板からなり、長手方向に下側に向かって凸状に湾曲しており、
かつ、PG薄板が旋回して軌道を変える移動方向に対して下り坂となるように、ベース両端部が捻れた構造となっており、
厚さ方向に磁場配向した直方体形状のネオジウム磁石を複数個並べた磁石列を長手方向に沿って5列以上配置し、
PGの薄板が直線走行する長手方向中央領域において、上記各磁石列内の磁石表面の極性は同じであり、隣り合う磁石列同志の磁石表面の極性は互いに反対方向であり、磁石列の外周側面に沿って、磁石表面から1.5mm以上の高さの側壁を具備する、ことを特徴とする科学装置である。
側壁は、少なくもPG薄板の旋回部の出口側近傍に設置し、さらに望ましくは磁石列の側面の全周を覆うように設置する。
そのようにすることで、磁石列上を走行するPG薄板は端部に近づき速度が低下すると下り坂の方向すなわち幅方向に移動し、側壁に接触、旋回反転し別の磁石列上を走行する。
Another one of the devices of the present invention is a device that magnetically levitates a PG thin plate on a magnet row and changes the trajectory between the forward path and the return path and repeatedly travels in a circuit shape,
The base on which the magnet is magnetically attracted is made of a strip-shaped soft magnetic thin steel plate, and is curved in a convex shape toward the lower side in the longitudinal direction.
In addition, both ends of the base are twisted so that the PG thin plate turns and becomes a downhill with respect to the moving direction that changes the trajectory,
5 or more rows of magnet rows in which a plurality of rectangular parallelepiped neodymium magnets aligned in the thickness direction are arranged along the longitudinal direction,
In the central region in the longitudinal direction in which the PG thin plate travels linearly, the polarities of the magnet surfaces in each of the magnet rows are the same, the polarities of the magnet surfaces of adjacent magnet rows are opposite to each other, and the outer circumferential side surface of the magnet row And a side wall having a height of 1.5 mm or more from the magnet surface.
The side wall is installed at least in the vicinity of the exit side of the turning portion of the PG thin plate, and more preferably is installed so as to cover the entire circumference of the side surface of the magnet row.
By doing so, the PG thin plate traveling on the magnet row approaches the end and moves in the downhill direction, that is, in the width direction when the speed decreases, contacts the side wall, turns and rotates, and runs on another magnet row. .

別の本発明の装置では、前記ベースが長手方向に下側に向かって凸状に湾曲しており、さらに両端近傍の湾曲度の方が中央部の湾曲度より大きくなっている。
PG薄板の走行速度を両端で緩める効果を高め、全体としてのスピード感を損なわずに、往路と帰路で軌道を変えたサーキット状走行の継続がさらに容易になるためである。
In another device of the present invention, the base is curved in a convex shape downward in the longitudinal direction, and the degree of curvature in the vicinity of both ends is greater than the degree of curvature in the central portion.
This is because the effect of loosening the traveling speed of the PG thin plate at both ends is enhanced, and the continuation of the circuit-like traveling in which the track is changed between the forward path and the return path is further facilitated without impairing the overall speed feeling.

本発明の装置では、前記磁石列の幅方向両端の各磁石が下記要件、
(1)幅方向の中央に向かって低くなるように傾斜している、
(2)最大エネルギー積が、内側の磁石列の各磁石の最大エネルギー積より大きい、
(3)厚さが内側の磁石列の各磁石より厚い、
のうちの少なくとも一つ以上の要件を満足していることが好ましい。
幅方向両端の磁石上の磁束密度分布を高めて、PG薄板が磁石列から外側に外れる傾向を減らすことができる。それにより、PG薄板の外周部と側壁との距離を保ちすなわち非接触状態で摩擦抵抗を無くした安定走行が可能となる。
In the apparatus of the present invention, each magnet at both ends in the width direction of the magnet row has the following requirements:
(1) Inclined to become lower toward the center in the width direction,
(2) The maximum energy product is greater than the maximum energy product of each magnet in the inner magnet row,
(3) The thickness is thicker than each magnet in the inner magnet row,
It is preferable that at least one of the requirements is satisfied.
By increasing the magnetic flux density distribution on the magnets at both ends in the width direction, it is possible to reduce the tendency of the PG thin plate to move outward from the magnet row. Thereby, the stable driving | running | working which maintained the distance of the outer peripheral part of a PG thin plate and a side wall, ie, eliminated frictional resistance in the non-contact state is attained.

さらに、本発明の装置では、前記磁石列が奇数列の場合は、幅方向中央の1つの磁石列の各磁石が、そして偶数列の場合は幅方向中央の2つの磁石列の各磁石が、それらの幅方向外側の隣接する磁石列の磁石と比較して、長手方向の両端部近傍を除いたPG薄板5の直線走行域において、下記要件、
(1)最大エネルギー積がより大きい、
(2)厚さがより厚い磁石とするか磁石列の下側のヨーク薄板を介して、表面が高くなっている、
のうちの少なくとも一つ以上の要件を満足している装置とすることができる。PG薄板5の直線走行域において軌道となる磁石列上から外れにくくなり、走行が安定する。
Further, in the apparatus of the present invention, when the magnet row is an odd row, each magnet of one magnet row in the center in the width direction, and when the magnet row is an even row, each magnet of the two magnet rows in the center in the width direction is Compared with the magnets of the adjacent magnet rows outside in the width direction, in the linear traveling area of the PG thin plate 5 excluding the vicinity of both ends in the longitudinal direction,
(1) Maximum energy product is larger,
(2) The surface is high through a thicker magnet or through a yoke thin plate below the magnet row,
The apparatus satisfies at least one of the requirements. In the linear traveling area of the PG thin plate 5, it becomes difficult to come off from the magnet row that becomes a track, and the traveling is stabilized.

本発明のPG薄板を反転させるのに円弧状のガイドを用いる方式において、使用するPG薄板としては、厚さが0.3〜1.5mmで、
平面図において、磁石の幅をw、磁石の列数を奇数列の場合(2n+1)列あるいは偶数列の場合(2n+2)列として(ただし、nは2以上の整数)、
(1)直径が1.5w以上〜(n+0.3)w以下の円形、
あるいは、
(2)正方形の4隅を各辺に対して45度にカットした回転対称の八角形で、その外接円の直径が1.5w以上〜(n+0.3)w以下の正八角形を含む八角形、
を使用することができる。
PG薄板の形状と大きさとを上記の範囲内で選択することにより、安定して走行させることができる。また、円形あるいは回転対称の八角形のPG薄板とすることにより、円弧状ガイドに接触して方向を反転させるときに、PG薄板は回転するため、回転しない場合の摺動による摩擦に比べて、速度の減衰が起こりにくいといった利点がある。
In the method using an arc guide to invert the PG thin plate of the present invention, the PG thin plate to be used has a thickness of 0.3 to 1.5 mm,
In the plan view, when the width of the magnet is w and the number of magnets is an odd number (2n + 1) or even number (2n + 2), where n is an integer of 2 or more,
(1) A circle having a diameter of 1.5 w or more and (n + 0.3) w or less,
Or
(2) A rotationally symmetric octagon in which four corners of a square are cut at 45 degrees with respect to each side, and an octagon including a regular octagon having a circumscribed circle diameter of 1.5 w or more and (n + 0.3) w or less. ,
Can be used.
By selecting the shape and size of the PG thin plate within the above range, it is possible to travel stably. In addition, by making a circular or rotationally symmetric octagonal PG thin plate, the PG thin plate rotates when contacting the arcuate guide and reversing the direction, compared to friction due to sliding when not rotating, There is an advantage that the speed is not easily attenuated.

本発明のPG薄板を反転させるのにベースの両端を捻った方式において、使用するPG薄板としては、厚さが0.3〜1.5mmで、
磁石の幅をw、磁石の列数をmとして、平面図における形状が、
直径が1.5w以上(m−2.7)w以下の円形、
1辺が1.5w以上(m−2.7)w以下の正方形、
短辺が1.5w以上(m−2.7)w以下の長方形、
外接円の直径が1.5w以上(m−2.7)w以下の多角形
のいずれかを使用することができる。
これらの形状、寸法のPG薄板を用いることにより、往路と復路で軌道を変えたサーキット状の連続走行が安定する。
In the method of twisting both ends of the base to invert the PG thin plate of the present invention, the PG thin plate to be used has a thickness of 0.3 to 1.5 mm,
When the width of the magnet is w and the number of magnet rows is m, the shape in the plan view is
A circle having a diameter of 1.5 w or more (m-2.7) w or less,
A square whose side is 1.5w or more (m-2.7) w or less,
A rectangle having a short side of 1.5 w or more (m-2.7) w or less,
Any polygon having a circumscribed circle diameter of 1.5 w or more and (m-2.7) w or less can be used.
By using the PG thin plate having these shapes and dimensions, the circuit-like continuous running in which the track is changed between the forward path and the return path is stabilized.

本発明の装置では、前記装置の磁石列の上部の1箇所ないし2箇所以上に送風ノズルを設けることができる。
PG薄板に運動エネルギーを供給して走行を継続させることができる。
In the apparatus of the present invention, a blowing nozzle can be provided at one or two or more positions above the magnet row of the apparatus.
It is possible to continue running by supplying kinetic energy to the PG thin plate.

本発明によれば、特別な補助装置を使用することなく、きわめて簡単な方法でPG薄板を磁気浮上させて、往路と復路で異なった軌道上をサーキット状に走行させる装置を提供することができるので、デモンストレーション効果が絶大で、ディスプレイや玩具としての利用が大いに期待される。  According to the present invention, it is possible to provide a device for magnetically levitating a PG thin plate by a very simple method without using a special auxiliary device and traveling in different circuit shapes on a forward path and a return path. Therefore, the demonstration effect is enormous, and it is highly expected to be used as a display or toy.

本発明の装置の一例を示す(a)平面図と(b)正面図である。It is (a) top view and (b) front view which show an example of the apparatus of this invention. (a)は図1に示す装置の線A−A’に沿った断面図であり、(b)には表面磁束密度分布の模式図を示す。(A) is sectional drawing along line A-A 'of the apparatus shown in FIG. 1, (b) shows the schematic diagram of surface magnetic flux density distribution. 本発明の、ベース両端近傍の湾曲度を中央部より大きくした、他の装置を示す正面図である。It is a front view which shows the other apparatus which made the curvature degree of the base both ends vicinity larger than the center part of this invention. 本発明の磁石列数が5の場合の装置の断面図であり、(a)は磁石列の幅方向両端部を内側に傾斜するように曲げ加工したベースを使用した例を示し、(b)は幅方向両端に最大エネルギー積のより大きな磁石を使用した例を示し、(c)は幅方向両端に厚さの厚い磁石を使用した例を示す。It is sectional drawing of the apparatus in case the number of magnet rows of this invention is 5, (a) shows the example using the base bent so that the both ends of the width direction of a magnet row may incline inside, (b) Shows an example in which a magnet having a larger maximum energy product is used at both ends in the width direction, and (c) shows an example in which a thick magnet is used at both ends in the width direction. 本発明の磁石列数が5の場合の装置の断面図であり、幅方向両端部に配置する磁石の表面が内側に傾斜するように曲げ加工したベースを用いて、さらに、(a)中央の磁石列の磁石として最大エネルギー積がより大きな磁石を用いた例、(b)厚さの厚い磁石を用いた例、(c)磁石列の下に軟質磁性材料製のスペーサを敷いて表面を高くした例、を示す。It is sectional drawing of the apparatus in case the number of magnet rows of the present invention is 5, using a base bent so that the surfaces of the magnets arranged at both ends in the width direction are inclined inward, and (a) the center An example using a magnet having a larger maximum energy product as a magnet of the magnet array, (b) an example using a thick magnet, (c) a spacer made of a soft magnetic material under the magnet array and raising the surface An example is shown. 本発明の磁石列数が6の場合の装置の断面図であり、幅方向両端部が内側に傾斜するように曲げ加工したベースを用いて、さらに、(a)中央の二つの磁石列の磁石として最大エネルギー積がより大きな磁石を用いた例、(bは中央の二つの磁石列の磁石として厚さの厚い磁石を用いた例、(c)磁石列の下に軟質磁性材料製のスペーサを敷いて、表面を高くした例、(d)磁石列の下に軟質磁性材料製のスペーサを敷いて外側に下り坂となるようにした例、を示す。そして、(d1)と(d2)はそれぞれ楔状スペーサの拡大断面図を示す。It is sectional drawing of the apparatus in case the number of magnet rows of the present invention is 6, using a base bent so that both ends in the width direction are inclined inward, and (a) magnets of two magnet rows in the center As an example using a magnet having a larger maximum energy product, (b is an example using a thick magnet as a magnet of two central magnet rows, (c) a spacer made of a soft magnetic material under the magnet row An example in which the surface is raised and the surface is raised, (d) an example in which a spacer made of a soft magnetic material is laid under the magnet row and a downward slope is formed on the outside, and (d1) and (d2) are shown. The expanded sectional view of a wedge-shaped spacer is shown, respectively. 本発明の直線走行域の幅方向中央に(a)磁石幅1列分、(b)磁石幅2列分、(c)磁石幅3列分の間隙を設けた科学装置の磁石の配置方法例を示す平面図である。ただし、長手方向の両端部の片側のみを示す。An example of a method for arranging magnets in a scientific apparatus in which a gap corresponding to (a) one magnet width, (b) two magnet widths, and (c) three magnet widths is provided at the center in the width direction of the straight traveling area of the present invention. FIG. However, only one side of both end portions in the longitudinal direction is shown. 本発明の直線走行域の幅方向中央に磁石幅2列分の間隙を設けた科学装置の別の磁石の配置方法例を示す平面図である。ただし、長手方向の両端部の片側のみを示す。It is a top view which shows another example of the arrangement | positioning method of the magnet of the scientific apparatus which provided the gap | interval for 2 rows of magnet widths in the center of the width direction of the linear running area of this invention. However, only one side of both end portions in the longitudinal direction is shown. (a)は図8(b)に示す本発明の科学装置の線A−A’に沿った断面図である。(b1)、(b2)はそれぞれ楔状スペーサの拡大断面図を示す。(A) is sectional drawing along line A-A 'of the scientific apparatus of this invention shown in FIG.8 (b). (B1) and (b2) are enlarged sectional views of wedge-shaped spacers, respectively. 本発明のベース両端を捻った構造とした科学装置の例を示す正面図である。ただし、磁石の列を示す線と側壁は未表示である。It is a front view which shows the example of the scientific apparatus made into the structure which twisted the both ends of the base of this invention. However, the lines indicating the magnet rows and the side walls are not displayed. 本発明の磁石列数が6の場合で、幅方向両端部が内側に傾斜するように曲げ加工したベースを用いて、両端部をさらに捻った構造とした装置の幅方向の断面図であり、(a)と(e)はそれぞれ両端部近傍、(c)は長手方向中央部、(b)と(d)はそれぞれ(a)と(c)、(c)と(e)の中間部の断面図である。In the case where the number of magnet rows of the present invention is 6, using a base that is bent so that both ends in the width direction are inclined inward, a cross-sectional view in the width direction of the device having a structure in which both ends are further twisted, (A) and (e) are in the vicinity of both ends, (c) is in the center in the longitudinal direction, (b) and (d) are in the middle of (a) and (c), and (c) and (e), respectively. It is sectional drawing. PG薄板を加速するためのエアーノズルの配置例を示す(a)平面図と(b)正面図である。It is the (a) top view and (b) front view which show the example of arrangement | positioning of the air nozzle for accelerating a PG thin plate. PG薄板を加速するための別のエアーノズルの配置例を示す平面図である。It is a top view which shows the example of arrangement | positioning of another air nozzle for accelerating a PG thin plate. 本発明の実施例1の科学装置の磁石上の磁束密度分布を測定した結果を示す図である。It is a figure which shows the result of having measured the magnetic flux density distribution on the magnet of the scientific apparatus of Example 1 of this invention. 本発明の実施例4の科学装置の磁石上の磁束密度分布の(a)測定位置と(b)測定結果を示す図である。It is a figure which shows the (a) measurement position and (b) measurement result of magnetic flux density distribution on the magnet of the scientific apparatus of Example 4 of this invention. 本発明の実施例5の科学装置の磁石上の磁束密度分布の(a)測定位置と(b)測定結果を示す図である。It is a figure which shows the (a) measurement position and (b) measurement result of magnetic flux density distribution on the magnet of the scientific apparatus of Example 5 of this invention. 本発明の実施例7の科学装置の磁石の配置方法を示す平面図である。ただし、長手方向の両端部の片側のみを示す。It is a top view which shows the arrangement | positioning method of the magnet of the scientific apparatus of Example 7 of this invention. However, only one side of both end portions in the longitudinal direction is shown. 本発明の実施例8の長手方向中央部の幅方向断面図を示す図である。It is a figure which shows the width direction sectional drawing of the longitudinal direction center part of Example 8 of this invention. 本発明の実施例8の磁石の配置方法例を示す平面図である。ただし、長手方向の両端部の片側のみを示す。It is a top view which shows the example of the arrangement | positioning method of the magnet of Example 8 of this invention. However, only one side of both end portions in the longitudinal direction is shown.

負の磁化率を有する反磁性体のPG薄板を磁場空間に置くと反発力を生じるため、磁気浮上することが知られている。
本発明の科学装置は、PG薄板を浮上させるための磁界を形成する磁石と、磁界上を浮上して移動するPG薄板とを有している。
負の磁化率を有する物質は銅や鉛、ビスマス、銀などの非鉄金属や、グラファイトやダイヤモンド、PGなどの非金属がある。
このとき反発力Fは、
F=(χ/μ)・V・B・dB/dz (1)
で示される。
ここで、χ : 磁化率、
μ : 真空の透磁率(H/m)
V : 体積(m
B : 磁束密度(T)
dB/dz: 磁束密度Bの垂直方向の勾配(T/m)
である。
上式において、N極、S極のどちらの磁束密度をプラスと定義しても、BとdB/dzとの積、すなわちB・dB/dzはマイナスになる。磁化率はマイナスのため、反発力FはN極、S極によらずプラス、すなわち反発力になる。このように、反磁性体への反発力は磁石の極性に依存しないといった特徴がある。
It is known that magnetic levitation occurs because a repulsive force is generated when a diamagnetic PG thin plate having a negative magnetic susceptibility is placed in a magnetic field space.
The scientific apparatus of the present invention includes a magnet that forms a magnetic field for levitating the PG thin plate, and a PG thin plate that levitates and moves on the magnetic field.
Substances having a negative magnetic susceptibility include non-ferrous metals such as copper, lead, bismuth, and silver, and non-metals such as graphite, diamond, and PG.
At this time, the repulsive force F is
F = (χ / μ 0 ) · V · B · dB / dz (1)
Indicated by
Where χ: magnetic susceptibility,
μ 0 : Vacuum permeability (H / m)
V: Volume (m 3 )
B: Magnetic flux density (T)
dB / dz: vertical gradient of magnetic flux density B (T / m)
It is.
In the above equation, the product of B and dB / dz, that is, B · dB / dz, is negative even if the magnetic flux density of either N pole or S pole is defined as positive. Since the magnetic susceptibility is negative, the repulsive force F is positive, that is, a repulsive force regardless of the N and S poles. Thus, the repulsive force to the diamagnetic material has a feature that it does not depend on the polarity of the magnet.

上式によれば反発力Fの大きさは磁化率χに比例しているため、磁化率χの絶対値が大きいほど反発力Fは大きくなる。
ところで、常温で負の磁化率を有する前記物質の磁化率は、たとえば非鉄金属の銅は−1.0(x10−5)、鉛は−1.8(x10−5)、銀は−2.6(x10−5)、ビスマスは−16.6(x10−5)である。非金属ではグラファイトは−1.6(x10−5)、ダイヤモンドは−2.1(x10−5)、PGは−40.9(x10−5)である。特にPGの磁化率の絶対値はこれらの反磁性体の中でもっとも大きいことが分かる。しかもPGの密度は、2.2g/cmと小さく、磁気浮上に適している。
According to the above formula, since the magnitude of the repulsive force F is proportional to the magnetic susceptibility χ, the repulsive force F increases as the absolute value of the magnetic susceptibility χ increases.
Incidentally, the magnetic susceptibility of the material, such as copper nonferrous metals -1.0 (x10 -5) having a negative magnetic susceptibility at room temperature, lead -1.8 (x10 -5), silver -2. 6 (x10 -5), bismuth is -16.6 (x10 -5). As non-metals, graphite is −1.6 (x10 −5 ), diamond is −2.1 (x10 −5 ), and PG is −40.9 (x10 −5 ). In particular, it can be seen that the absolute value of the magnetic susceptibility of PG is the largest among these diamagnetic materials. Moreover, the density of PG is as small as 2.2 g / cm 3 and is suitable for magnetic levitation.

PGは、通常高温の真空炉中で炭化水素を分解し気相成長(CVD)で得られる。PGは密度も理論値に近く、高純度かつ化学的に安定で、機械的強度や熱的安定性は通常のグラファイトより優れている。PGは気相成長した厚さ方向に層構造をしており強い異方性を持っている。堆積した層の面に垂直な方向で磁化率χの絶対値が大きいといった特徴がある。
通常市場で入手できるPGは1mm程度から数mm程度の厚さで、加工も容易であるので、本発明で使用するにはもっとも適した反磁性体である。
PG is usually obtained by vapor phase growth (CVD) by decomposing hydrocarbons in a high-temperature vacuum furnace. PG has a density close to the theoretical value, is highly pure and chemically stable, and is superior in mechanical strength and thermal stability to ordinary graphite. PG has a layered structure in the thickness direction grown in a vapor phase and has strong anisotropy. The absolute value of the magnetic susceptibility χ is large in the direction perpendicular to the surface of the deposited layer.
Since PG that is usually available on the market has a thickness of about 1 mm to several mm and can be easily processed, it is the most suitable diamagnetic material for use in the present invention.

本発明の装置では、磁石列を構成する永久磁石として、主に厚さ方向に磁場配向した直方体形状のネオジウム磁石を使用する。ネオジウム磁石は鉄(Fe)とネオジウム(Nd)及び硼素(B)を主成分とする希土類磁石であって、現在入手できる磁石の中では最大エネルギー積が最も大きく、小型の磁石でもその周囲に強い磁束密度分布を得ることができる。
さらに、直方体形状の磁石は大きなブロック状の成形体を、配向度を高めるのに適した横磁場プレス法で成形した後に、焼結、熱処理後、外周刃や内周刃あるいはマルチワイヤーソーで切断して製造されるため、高性能の磁石を歩留まり良く生産することができる。その点、円弧状等の複雑な形状の磁石を用いるよりも特性面だけでなく経済性の観点からも有利となる。
絶対値の大きな負の磁化率を有するPGと高性能の最大エネルギー積の大きなネオジウム磁石を組み合わせれば、磁気浮上させて、摩擦力がゼロで走行させることが可能となる。
In the apparatus of the present invention, a rectangular parallelepiped neodymium magnet mainly having a magnetic field orientation in the thickness direction is used as a permanent magnet constituting the magnet array. A neodymium magnet is a rare earth magnet mainly composed of iron (Fe), neodymium (Nd) and boron (B), and has the largest maximum energy product among the magnets currently available, and even a small magnet is strong in its surroundings. Magnetic flux density distribution can be obtained.
In addition, a rectangular parallelepiped magnet is formed into a large block shaped body by a transverse magnetic field press method suitable for increasing the degree of orientation, then sintered and heat treated, and then cut with an outer peripheral blade, an inner peripheral blade or a multi-wire saw. Therefore, a high-performance magnet can be produced with a high yield. In this respect, it is advantageous not only from the viewpoint of characteristics but also from the viewpoint of economy rather than using a magnet having a complicated shape such as an arc shape.
Combining a PG having a negative magnetic susceptibility with a large absolute value and a high performance neodymium magnet with a large maximum energy product makes it possible to cause magnetic levitation and travel with zero frictional force.

さらに、以下に、使用するネオジウム磁石の特性と形状について詳細に説明する。
(1)式より、反磁性体の磁気浮上力は、磁極の向きには依存せず、磁石の磁束密度Bと磁束密度の垂直方向の勾配のdB/dzの積に比例する。
そのため、用いるネオジウム磁石は、最大エネルギー積の大きなものほど望ましい。そして、隣り合う磁石の磁極の向きが互いに反対となるように配置することで、BとdB/dzの積が大きなすなわち反発力が大きな領域を磁石表面上に設けることが可能となる。
Further, the characteristics and shape of the neodymium magnet used will be described in detail below.
From equation (1), the magnetic levitation force of the diamagnetic material does not depend on the direction of the magnetic pole, but is proportional to the product of the magnetic flux density B of the magnet and the vertical gradient of the magnetic flux density, dB / dz.
Therefore, the neodymium magnet to be used is more desirable as it has a larger maximum energy product. Then, by arranging the magnetic poles of adjacent magnets to be opposite to each other, it is possible to provide a region on the magnet surface where the product of B and dB / dz is large, that is, the repulsive force is large.

なお、ネオジウム磁石には、耐熱性を高めるために、すなわち温度とともに低下しやすい保磁力を高めるために、ジスプロシウム(Dy)などの重希土類元素を置換したものも含まれる。
ただし、本発明の装置の場合、使用環境は室温であり、特に耐熱性は必要とせず、高価なDyやTbを含んだ高保磁力の磁石を用いる必要はない。最大エネルギー積が大きければ十分であり、保磁力は例えば8kOe程度以上であれば問題ない。その場合、最大エネルギー積は45MGOeあるいは50MGOeを越えるものの入手も不可能ではない。
Note that neodymium magnets include those in which heavy rare earth elements such as dysprosium (Dy) are substituted in order to increase heat resistance, that is, to increase coercive force that tends to decrease with temperature.
However, in the case of the apparatus of the present invention, the usage environment is room temperature, heat resistance is not particularly required, and it is not necessary to use a high coercivity magnet containing expensive Dy and Tb. A large maximum energy product is sufficient, and there is no problem if the coercive force is about 8 kOe or more, for example. In that case, it is not impossible to obtain a product having a maximum energy product exceeding 45 MGOe or 50 MGOe.

しかしながら本発明で用いる直方体形状のネオジウム磁石は、例えば最大エネルギー積が35MGOeクラスのものを用いることも可能である。
例えば最大エネルギー積が35MGOeクラスの磁石でも厚さが1.5mmとして、1mm程度の厚さの軟質磁性材料製の鋼板の上に3列以上並べれば370mTの表面磁束密度が得られ、0.5mm厚さのPG薄板を約0.5mm高さに浮上できることが確認できた。0.5mm浮上させれば、安定して浮上させて走行させることが可能である。そのため、本発明には最大エネルギー積が35MGOeクラスの磁石を用いる場合も含まれる。
However, as the rectangular parallelepiped neodymium magnet used in the present invention, for example, a magnet having a maximum energy product of 35 MGOe class can be used.
For example, even with a magnet with a maximum energy product of 35 MGOe class, if the thickness is 1.5 mm and three or more rows are arranged on a steel plate made of a soft magnetic material having a thickness of about 1 mm, a surface magnetic flux density of 370 mT can be obtained and 0.5 mm It was confirmed that the PG thin plate having a thickness can be lifted to a height of about 0.5 mm. If it is lifted by 0.5 mm, it can be lifted stably and run. Therefore, the present invention includes a case where a magnet having a maximum energy product of 35 MGOe class is used.

ネオジウム磁石の厚さは上記より1.5mm以上とすれば良い。さらに、反発力を増しPG薄板の走行を安定にするためには、磁石の厚さは2mm以上が望ましい。一方で、厚さは増すほど、磁束密度は増加する傾向があるが、増すほど磁石の価格が上昇し、さらに磁気吸着力が増して、ヨークとしても機能するベースの上に並べる作業が難しくなるため、厚さは6mm以下とするのが望ましい。  The thickness of the neodymium magnet may be 1.5 mm or more from the above. Furthermore, in order to increase the repulsive force and stabilize the running of the PG thin plate, the thickness of the magnet is desirably 2 mm or more. On the other hand, as the thickness increases, the magnetic flux density tends to increase. However, as the thickness increases, the price of the magnet increases, and the magnetic attraction force increases, making it difficult to work on the base that also functions as a yoke. Therefore, the thickness is desirably 6 mm or less.

ネオジウム磁石の幅は、狭い方が表面磁束密度は大きくなる傾向があるが、狭くすると全体の幅も狭くなり、科学装置としての見栄えが劣るようになる。そのため、磁石の幅は最低でも3mm以上とするのが望ましい。
一方で、磁石の幅は広いほど高価になる。さらに、表面磁束密度は低くなる傾向がある。また磁石の特性を最大限引き出し、磁束密度を増すのに必要なヨークの厚さは増加し、装置全体の重さが増す。またヨークすなわちベース材料の厚さが増すほど、切断や曲げ加工、特に幅方向の両側を曲げて内側に傾斜させるための加工や両端の捻り加工が難しくなる。さらに、磁石の幅は広いほど磁石のベースへの磁気吸着力も増して、並べる作業が難しくなる。そのため、磁石の幅は12mm程度を上限とするのが望ましい。さらに望ましくは磁石の幅は4mm以上、10mm以下とする。
When the width of the neodymium magnet is narrow, the surface magnetic flux density tends to increase. However, when the width is narrow, the entire width is also narrowed, and the appearance as a scientific apparatus is inferior. Therefore, it is desirable that the width of the magnet be at least 3 mm.
On the other hand, the wider the magnet, the higher the price. Furthermore, the surface magnetic flux density tends to be low. In addition, the yoke thickness necessary for maximizing the magnet characteristics and increasing the magnetic flux density increases, and the weight of the entire apparatus increases. Further, as the thickness of the yoke, that is, the base material increases, cutting and bending, particularly processing for bending both sides in the width direction to incline and twisting at both ends become more difficult. Furthermore, as the width of the magnet is wider, the magnetic attraction force to the base of the magnet is also increased, making it difficult to arrange them. Therefore, the upper limit of the magnet width is desirably about 12 mm. More preferably, the width of the magnet is 4 mm or more and 10 mm or less.

ネオジウム磁石の長さは、以下に述べる理由から、磁石の幅の1倍から4倍の範囲内とするのが望ましく、さらに望ましくは幅の1.5倍から3倍とする。
幅方向には磁石の表面の極性は反対方向に並べるため、互いに磁気吸着しあい安定する。ただし、特に長手方向の両端近傍のPG薄板の旋回反転領域を除いた直線走行域については、長手方向に同じ極性の磁石を並べるため、互いに反発しあう。それでも、ベース材料へ磁気吸着するため、接着剤を用いなくても、ベース材料との摩擦力によって、互いに密着固定することが可能となる。そのような摩擦力を有効に利用するためには、磁石の長さは磁石の幅の最低1倍以上とするのが望ましい。さらに望ましくは1.5倍以上とする。
その一方で、磁石の長さは長くするほど、湾曲させたベース材上に並べた場合、磁石の表面が描く曲面は滑らかな湾曲面からはずれるようになる。そのため、PG薄板の走行もスムーズでなくなる傾向がある。また、ベース材料への磁気吸着力も増して、並べる作業が難しくなる。
さらに、特にベース2の長手方向両端部近傍の湾曲度を増し曲率半径rが小さい部位では、磁石の長さを増すと、個々の磁石の長さ方向の中央部の下面とベースとの間の隙間が広くなり、ベースのヨークとしての効果も減少する傾向となる。
以上を考慮し、長さは幅の4倍以下が望ましい。さらに望ましくは3倍以下とする。
特に、長さを幅の2倍とすると、両端近傍のPG薄板の旋回領域の磁石の配置の自由度が増えるため、最適な寸法として選択される。
The length of the neodymium magnet is preferably in the range of 1 to 4 times the width of the magnet, and more preferably 1.5 to 3 times the width, for the reasons described below.
Since the polarities of the magnet surfaces are arranged in the opposite direction in the width direction, they are attracted to each other and stabilized. However, in particular, in the linear traveling region excluding the turning inversion region of the PG thin plate near both ends in the longitudinal direction, magnets having the same polarity are arranged in the longitudinal direction, and thus repel each other. Still, since it is magnetically adsorbed to the base material, it is possible to adhere and fix each other by frictional force with the base material without using an adhesive. In order to effectively use such a frictional force, it is desirable that the length of the magnet be at least one times the width of the magnet. More desirably, it is 1.5 times or more.
On the other hand, as the length of the magnet is increased, the curved surface drawn by the surface of the magnet deviates from a smooth curved surface when arranged on a curved base material. Therefore, there is a tendency that the PG thin plate is not smoothly run. In addition, the magnetic attraction force to the base material is increased, making it difficult to arrange.
Further, particularly in a region where the curvature in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the base 2 is increased and the radius of curvature r is small, when the length of the magnet is increased, the distance between the bottom surface of the central portion in the length direction of each magnet and the base is increased. The gap becomes wider and the effect of the base as a yoke tends to decrease.
Considering the above, the length is desirably four times or less the width. More desirably, it is set to 3 times or less.
In particular, if the length is twice the width, the degree of freedom in the arrangement of the magnets in the swivel region of the PG thin plate near both ends increases, so it is selected as the optimum dimension.

ネオジウム磁石の長さは必ずしも全て同じとする必要はなく、異なった長さの磁石を用いる場合も本発明の範囲内に含まれる。ただし、並べるときの作業性を考えると長さ方向に全て同じ長さの磁石を並べた方が望ましい。特に幅方向には同じ長さの磁石を並べるのが望ましい。
また、磁石の幅も同じ列内は全て同じとする必要があるが、異なった列については、幅を変えてもPG薄板の走行には支障がない。そのためそのような組み合わせも本発明の中に含まれる。
The lengths of the neodymium magnets are not necessarily the same, and the case where different length magnets are used is also included in the scope of the present invention. However, considering the workability when arranging them, it is desirable to arrange magnets of the same length in the length direction. In particular, it is desirable to arrange magnets having the same length in the width direction.
Moreover, although it is necessary to make the magnet width the same in the same row, even if the width is changed in different rows, there is no problem in running the PG thin plate. Therefore, such a combination is also included in the present invention.

次に図面を用いて本発明を詳しく説明する
図1(a)は、本発明の装置の一例を示す平面図、(b)は正面図、図2(a)は図2の線A−A’に沿った断面図で、図2(b)は磁石表面上での磁束密度分布の等高線を模式的に示す図である。
図1(a),(b)に示すように、本発明の装置1は短冊状に加工した軟質磁性鋼板からなるベース2の表面に、厚さ方向に配向した直方体形状のネオジウム磁石3を並べた磁石列4を5列並べてある。図1に示した例では、長手方向の両端の磁石を除いて、各列の全ての磁石表面の極性は同じであり、幅方向の隣り合う磁石表面の極性は互いに反対方向に並べてある。
Next, the present invention will be described in detail with reference to the drawings. FIG. 1 (a) is a plan view showing an example of the apparatus of the present invention, (b) is a front view, and FIG. 2 (a) is a line AA in FIG. 2B is a diagram schematically showing contour lines of the magnetic flux density distribution on the magnet surface.
As shown in FIGS. 1A and 1B, the apparatus 1 of the present invention has a rectangular parallelepiped neodymium magnet 3 aligned in the thickness direction on the surface of a base 2 made of a soft magnetic steel sheet processed into a strip shape. 5 rows of magnet rows 4 are arranged. In the example shown in FIG. 1, the polarities of all magnet surfaces in each row are the same except for the magnets at both ends in the longitudinal direction, and the polarities of adjacent magnet surfaces in the width direction are arranged in opposite directions.

図1に示した例のように、長手方向両端部の1個あるいは2個程度は、列方向にも互いに極性が反対となるように磁石を並べると、幅方向だけでなく長手方向にも互いに吸着しあい、安定するため、磁石をベースに強固に固定できるようになる。また、両端部はPG薄板5をガイドに沿って旋回反転させる部分であり、そのように磁石を組み合わせて配置しても、PG薄板5の走行に支障はない。  As in the example shown in FIG. 1, when one or two magnets are arranged so that their polarities are opposite to each other in the row direction as well, both in the longitudinal direction as well as in the width direction. Because they are attracted and stabilized, the magnet can be firmly fixed to the base. Further, both end portions are portions for turning and reversing the PG thin plate 5 along the guide, and even if the magnets are combined and arranged in this way, there is no problem in traveling of the PG thin plate 5.

図1に示すように長手方向両端部には磁石列表面上に円弧状のガイド7が設けてある。特に出口側の端部はPG薄板5の速度ベクトルが磁石列の方向と一致しやすくするため、直線部を設けてJ字型とするのが望ましい。入口側にも直線部を設けてU字型としても良い。ガイド7の高さは、PG薄板5の浮上距離が約1mmで厚さが0.3〜1.5mmであるため、若干の余裕を見て3mm〜6mm程度とすれば良い。
なお、ガイドを設置してPG薄板の走行方向を反転させる場合は、PG薄板5の形状は円形か回転対称の八角形が望ましい。なぜならば、円形あるいは回転対称の八角形の場合、ガイドに接触したときに回転するため、摩擦によるエネルギーの減少を最小限に留めることができるためである。そして、その場合、ガイドの入口側は磁石列4の横幅いっぱいに設け、出口側は、PG薄板の円形あるいは八角形の外接円の直径に合わせ、その中心が軌道となる磁石の長手方向の中心線と一致するように配置するのが好ましい。
As shown in FIG. 1, arc-shaped guides 7 are provided on both surfaces in the longitudinal direction on the surface of the magnet array. In particular, in order to make the velocity vector of the PG thin plate 5 easily coincide with the direction of the magnet array, it is desirable that the end portion on the outlet side is formed in a J shape by providing a straight portion. A straight portion may be provided on the inlet side to form a U shape. The height of the guide 7 may be about 3 mm to 6 mm with a slight margin since the flying distance of the PG thin plate 5 is about 1 mm and the thickness is 0.3 to 1.5 mm.
When the guide is installed to reverse the traveling direction of the PG thin plate, the shape of the PG thin plate 5 is preferably circular or rotationally symmetric octagon. This is because, in the case of a circular or rotationally symmetric octagon, since it rotates when it comes into contact with the guide, a reduction in energy due to friction can be minimized. In this case, the entrance side of the guide is provided in the full width of the magnet row 4, and the exit side is the center of the longitudinal direction of the magnet whose center is the track, in accordance with the diameter of the circle or octagon circumscribed circle of the PG thin plate It is preferable to arrange so as to coincide with the line.

ガイドは例えばSUS430等のフェライト系ステンレス鋼の0.5〜1.0mm程度の薄板を用いて作製すれば、磁石上に磁気吸着させて固定することができる。その場合、PG薄板5の走行を確認しながら、ガイド7の円弧部分の曲率半径や設置位置等の微調整も容易となる。
長手方向両端部にこのようなガイド7を設けることにより、磁気浮上走行してきたPG薄板5がガイド7に接触した後、ガイド7に沿って移動し反対側の磁石列軌道上に移り、サーキット状に走行を継続させることが可能となる。
For example, if the guide is made of a ferritic stainless steel such as SUS430 using a thin plate having a thickness of about 0.5 to 1.0 mm, the guide can be magnetically attracted and fixed on the magnet. In that case, fine adjustment of the radius of curvature and the installation position of the arc portion of the guide 7 is facilitated while confirming the traveling of the PG thin plate 5.
By providing such guides 7 at both ends in the longitudinal direction, after the PG thin plate 5 that has been magnetically levitated has come into contact with the guide 7, it moves along the guide 7 and moves on the opposite side of the magnet array track. It is possible to continue running.

ベース2として使用する軟質磁性材料は、磁石が吸着しかつ曲げ加工が容易な軟鋼あるいはフェライト系ステンレス鋼からなる短冊状の薄鋼板を使用する。特に、例えばSUS430等のフェライト系ステンレス鋼は軟質磁性とともに十分な耐食性も兼ね備えており、メッキ等の表面処理を必要としないため、最適な材料として選択される。
ベース2の厚さは例えば1mm以上であれば、磁石の磁束密度を高める効果すなわちヨーク材としての効果も大きくなり、同時にベースとしての強度も十分となる。さらに、用いる磁石の最大エネルギー積が大きいほど、厚さが厚いほど、また幅が広いほど、磁石の磁束密度を増すには、ヨークとしても機能するベース2の厚さは増した方が望ましい。一方で、厚くすると、装置全体の重量も増え、また加工が難しくなる。そのため厚さは、上限を3mmとして、さらにこれらの要因を考慮して適宜決めればよい。
The soft magnetic material used as the base 2 is a strip-shaped thin steel plate made of soft steel or ferritic stainless steel that is easily attracted to a magnet and can be bent. In particular, ferritic stainless steel such as SUS430 is selected as an optimal material because it has both soft magnetism and sufficient corrosion resistance and does not require surface treatment such as plating.
If the thickness of the base 2 is, for example, 1 mm or more, the effect of increasing the magnetic flux density of the magnet, that is, the effect as a yoke material is increased, and at the same time, the strength as the base is sufficient. Furthermore, in order to increase the magnetic flux density of the magnet as the maximum energy product of the magnet used is larger, thicker and wider, it is desirable to increase the thickness of the base 2 which also functions as a yoke. On the other hand, when the thickness is increased, the weight of the entire apparatus increases and processing becomes difficult. Therefore, the thickness may be appropriately determined by considering the above factors with an upper limit of 3 mm.

図1(b)に示すように、ベース2は長手方向に下に凸となるように湾曲状に成形する。
PG薄板5が端部に近づくほど運動エネルギーが位置エネルギーに変換され、速度が低下する。そして速度が低下するほど、ガイド7に接触し方向を変える際のエネルギー損失を減少させることが可能となり、走行の継続が容易になるためである。
As shown in FIG. 1B, the base 2 is formed in a curved shape so as to protrude downward in the longitudinal direction.
As the PG thin plate 5 approaches the end, kinetic energy is converted into potential energy, and the speed decreases. This is because as the speed decreases, it is possible to reduce energy loss when contacting the guide 7 and changing the direction, and the continuation of traveling becomes easier.

さらに、磁石列の長手方向の中央部に設けたノズルからエアーを吹き込みPG薄板5の加速を行う方法として、例えば後述するようにレンズクリーナ用のエアーブローワーを用いる場合、吹き込みのタイミングが合わず、あるいは吹き込み圧が不十分で、走行するPG薄板5がガイドに達しなかった場合も、同じ磁石列上を自重で往復運動するため、PG薄板5がノズルの先端すなわち吹き出し位置を通過するタイミングを見計らって、再度加速させることができるからである。そのようにして、PG薄板5には手を触れることなく、往路と帰路で軌道を変えた走行を再開させることができ、便利になるからである。  Further, as a method of accelerating the PG thin plate 5 by blowing air from a nozzle provided in the central portion in the longitudinal direction of the magnet row, for example, when using an air blower for a lens cleaner as described later, the blowing timing does not match. Alternatively, even when the blowing pressure is insufficient and the traveling PG thin plate 5 does not reach the guide, the PG thin plate 5 reciprocates by its own weight on the same magnet row, so the timing when the PG thin plate 5 passes the tip of the nozzle, that is, the blowing position. This is because it can be accelerated and accelerated again. In this way, the PG thin plate 5 can be restarted without touching the hand, and the traveling with the trajectory changed can be resumed on the forward and return journeys.

ベース2の湾曲度に関しては、例えば均一の曲率半径rで円弧状に加工する場合、ベースの長さをし、加工後の円弧に対応する仰角を2α(ラジアン)とすると、次式が成り立つ。
2αr=L
α=L/(2r)
そして、円弧の両端を結ぶ直線と中央部の円弧との距離hは次式で求められる。なおhは中央部を基準とした両端部の落差に相当する。
h=r−rcosα=r(1−cosα)
=r(1−cos(L/2r))
もっとも大きくなる両端部での勾配(傾き)は次式で求められる。
=tan(α)=tan(L/2r)
With respect to the curvature of the base 2, for example, when machining into a circular arc shape with a uniform curvature radius r, if the length of the base is taken and the elevation angle corresponding to the circular arc after machining is 2α (radians), the following equation is established.
2αr = L
α = L / (2r)
The distance h between the straight line connecting both ends of the arc and the arc at the center is obtained by the following equation. Note that h corresponds to a drop at both ends with respect to the center.
h = r-rcosα = r (1-cosα)
= R (1-cos (L / 2r))
The gradient (slope) at both ends that is the largest is obtained by the following equation.
= Tan (α) = tan (L / 2r)

ディスプレイ効果を考慮して、Lを適度に長めの300mmと仮定して、例えば、曲率半径rを4000mmと大きくした場合、αは0.0375ラジアン(2.15度)と計算される。
落差に相当する距離hは2.8mm、最大の勾配となる両端部の勾配tan(α)でも0.038とかなり小さい。そのため、このような大きな曲率半径とした場合は、PG薄板5の走行速度は遅くなる。それでも、摩擦がなくなるため問題なく往復運動することを確認した。
しかしながら、曲率半径をさらに大きくした場合、両端における落差hが小さく、PG薄板5の運動エネルギーを位置エネルギーに変換保存する効果が減少する。
そのため、rは4000mm程度以下とし、それよりも湾曲度を増すのが望ましいことが知られる。
In consideration of the display effect, assuming that L is a reasonably long 300 mm, for example, when the curvature radius r is increased to 4000 mm, α is calculated as 0.0375 radians (2.15 degrees).
The distance h corresponding to the head is 2.8 mm, and the gradient tan (α) at both ends, which is the maximum gradient, is as small as 0.038. Therefore, when such a large radius of curvature is used, the traveling speed of the PG thin plate 5 becomes slow. Even so, it was confirmed that the reciprocating motion was successful without any friction.
However, when the curvature radius is further increased, the drop h at both ends is small, and the effect of converting and storing the kinetic energy of the PG thin plate 5 into potential energy is reduced.
Therefore, it is known that r is about 4000 mm or less, and it is desirable to increase the curvature more than that.

同様にLを300mmして、例えば、湾曲度を増し曲率半径rを1000mmとした場合について同様に計算すると、αは0.15ラジアン(8.6度)、落差に相当する距離hは11.2mm、最大の勾配となる両端部の勾配tan(α)は0.15となる。
この程度の曲率半径に湾曲度を増した場合でも、問題なくPG薄板5が往復運動することが確認できた。以上から、ベース全体を湾曲状に加工する場合の曲率半径は1000mm〜4000mm程度とするのが望ましいことが知られる。
Similarly, when L is set to 300 mm, the curvature is increased and the curvature radius r is set to 1000 mm, α is 0.15 radians (8.6 degrees), and the distance h corresponding to the head is 11. The gradient tan (α) at both ends that is 2 mm and the maximum gradient is 0.15.
Even when the degree of curvature was increased to such a radius of curvature, it was confirmed that the PG thin plate 5 reciprocated without any problem. From the above, it is known that the radius of curvature when processing the entire base into a curved shape is desirably about 1000 mm to 4000 mm.

さらに、Lを50mm、曲率半径rを500mmとして同様に計算すると、落差に相当する距離hは0.62mmと求められる。その数値は、PG薄板5の磁石表面上の浮上距離の約1mmよりも小さい。この計算結果は、PG薄板5の長手方向の寸法を50mm以下とすれば、PG薄板5は磁石表面に接触しないことを示している。
なお、現在市場で入手できるPGは最大寸法でも50mm(約2インチ)である。
したがって、この計算結果から、長手方向の両端部近傍の湾曲度を増して、曲率半径を小さくする場合には、曲率半径の下限を500mm程度としてベースを成形すれば良いことが知られる。
Further, when L is 50 mm and the radius of curvature r is 500 mm, the distance h corresponding to the head is obtained as 0.62 mm. The numerical value is smaller than about 1 mm of the flying distance on the magnet surface of the PG thin plate 5. This calculation result shows that the PG thin plate 5 does not contact the magnet surface if the longitudinal dimension of the PG thin plate 5 is 50 mm or less.
In addition, the PG currently available on the market is 50 mm (about 2 inches) at maximum.
Therefore, from this calculation result, it is known that when the curvature in the vicinity of both ends in the longitudinal direction is increased to reduce the curvature radius, the base may be molded with the lower limit of the curvature radius being about 500 mm.

図1に示すように前記PG薄板5の直線走行域については各ネオジウム磁石列内の表面の極性は同じであり、隣り合う磁石列同志の表面の極性は互いに反対方向になるように並べてある。図2(a)は図1(b)の線A−A’に沿った断面図であって、ベース2の幅方向に互いに極性を反対にした直方体形状のネオジウム磁石3を並べて図1(a)の磁石列4を作る。小サイズの直方体形状のネオジウム磁石3を使用すれば、ベース2が曲面であってもその曲面に沿った磁石列4を容易に得ることができる。  As shown in FIG. 1, in the linear travel region of the PG thin plate 5, the polarities of the surfaces in each neodymium magnet row are the same, and the polarities of the surfaces of adjacent magnet rows are arranged in opposite directions. FIG. 2A is a cross-sectional view taken along line AA ′ in FIG. 1B, and a rectangular parallelepiped neodymium magnet 3 having opposite polarities is arranged in the width direction of the base 2. ) Of the magnet row 4). If the small-sized rectangular parallelepiped neodymium magnet 3 is used, the magnet row 4 along the curved surface can be easily obtained even if the base 2 is a curved surface.

図2(b)はこのときに磁石表面に発生する磁束密度の等高線を、横軸を幅方向として、模式的に示した図である。
このように磁石を配置すれば、磁石列の上方には磁束密度分布の山が形成され、極性の異なる磁石列の境界付近に磁束密度分布の谷が形成される。
なお磁石の形成する磁場による反磁性体への反発力は、既に述べたように、磁束密度BだけでなくBとその垂直方向の勾配dB/dzの積、B・dB/dzに比例する。しかしながら、実際に種々の磁石の寸法や配置を変えて、またPGの寸法も変えて実験を行った結果、B・dB/dzは磁束密度B(の極性を無視した絶対値)と同様な傾向となることが知られた。そのため、以下では磁束密度Bの分布でPG薄板の浮上位置の安定性について説明する。
FIG. 2B is a diagram schematically showing the contour lines of the magnetic flux density generated on the magnet surface at this time with the horizontal axis as the width direction.
When the magnets are arranged in this way, a peak of magnetic flux density distribution is formed above the magnet row, and a valley of magnetic flux density distribution is formed near the boundary between the magnet rows having different polarities.
The repulsive force on the diamagnetic material by the magnetic field formed by the magnet is proportional to not only the magnetic flux density B but also the product of B and its vertical gradient dB / dz, B · dB / dz. However, as a result of experiments conducted by actually changing the size and arrangement of various magnets and also changing the size of PG, B · dB / dz tends to be similar to the magnetic flux density B (absolute value ignoring the polarity). It was known that Therefore, hereinafter, the stability of the floating position of the PG thin plate with the distribution of the magnetic flux density B will be described.

本発明の装置では、PG薄板5は幅方向の片側の磁石列の軌道上を直進し、長手方向の端に達しガイド7に沿って、幅方向に移動し、別の磁石列の軌道上を、反対方向に直進する。幅方向両側の直進走行領域では、スムーズに走らせるため、進行方向すなわち長手方向の磁束密度の分布は一定とする必要がある。そのため、長手方向には表面の極性が同じ磁石を並べる必要がある。そして、幅方向には移動しにくく安定させるため、磁束密度分布は山と谷を形成させる必要がある。そのためには、幅方向には互いに極性が異なるようにして磁石を並べる必要がある。  In the apparatus of the present invention, the PG thin plate 5 goes straight on the track of one side of the magnet row in the width direction, reaches the end in the longitudinal direction, moves in the width direction along the guide 7, and moves on the track of another magnet row. Go straight in the opposite direction. In the straight traveling region on both sides in the width direction, the distribution of the magnetic flux density in the traveling direction, that is, the longitudinal direction needs to be constant in order to run smoothly. Therefore, it is necessary to arrange magnets having the same surface polarity in the longitudinal direction. And in order to make it hard to move to the width direction and to stabilize, magnetic flux density distribution needs to form a peak and a trough. For this purpose, it is necessary to arrange the magnets so that the polarities are different from each other in the width direction.

一方、長手方向の両端部近傍のPG薄板5の反転領域では、移動方向は主に長手方向に対して直角の幅方向であり、直進走行領域と同じ磁石の配置とする必要はない。
ただし、PG薄板5への反発力を増し浮上させるためには、隣り合う磁石の極性は互いに異なるようにする必要がある。また、そのような配置では、磁石同士で磁気吸着しあうため、ベース上に並べるのも容易となる。
長手方向の両端のPG薄板5の反転領域の磁石の配置を決めるときには、以上の要因を考慮して、磁石を配置すれば良く、種々の選択が可能となる。
On the other hand, in the inversion region of the PG thin plate 5 in the vicinity of both ends in the longitudinal direction, the moving direction is mainly the width direction perpendicular to the longitudinal direction, and it is not necessary to have the same magnet arrangement as in the straight traveling region.
However, in order to increase the repulsive force to the PG thin plate 5 and make it float, it is necessary to make the polarities of adjacent magnets different from each other. In such an arrangement, the magnets are magnetically attracted to each other, so that they can be easily arranged on the base.
When determining the arrangement of the magnets in the inversion regions of the PG thin plates 5 at both ends in the longitudinal direction, the magnets may be arranged in consideration of the above factors, and various selections are possible.

既に、述べたように長手方向両端にガイドを設置してPG薄板5を反転させサーキット状に走らせる場合、PG薄板5の望ましい形状として円形が最適な形状として選択され、さらに正方形の4隅を各辺に対して45度に切り落とした回転対称の八角形が選択される。後者も、正八角形か正八角形に近い八角形が望ましい。
以下では、磁気浮上させる反磁性体として円形のPG薄板5を用いた例について説明する。回転対称の八角形についても円の直径を外接円の直径に置き換えれば、同様な説明が可能である。
As described above, when the guides are installed at both ends in the longitudinal direction and the PG thin plate 5 is reversed and run in a circuit shape, a circular shape is selected as the optimum shape of the PG thin plate 5, and four corners of the square are further selected. A rotationally symmetric octagon cut off at 45 degrees with respect to each side is selected. The latter is also preferably a regular octagon or an octagon close to a regular octagon.
Hereinafter, an example in which a circular PG thin plate 5 is used as a diamagnetic material to be magnetically levitated will be described. The same explanation can be made for the rotationally symmetric octagon if the diameter of the circle is replaced with the diameter of the circumscribed circle.

例えば、図2の磁石列数が5の場合、直径が磁石の幅wの2倍程度の円形のPG薄板5をその中心が幅方向の両側から2番目の磁石列の中央線にほぼ一致するように載せた場合、PG薄板5の両端は磁石の密度分布の裾野を超えて両側の山にかかるようになり、PG薄板5は幅方向に対して安定する。
一方、直線走行域については長手方向に同じ極性の磁石を並べてあるため、磁束密度は長手方向には一定となり、スムーズに走行させることが可能となる。
なお、既に述べたとおり、反磁性体への磁石の反発力は磁石の極性には影響されないため、磁束密度分布は極性を無視して描いてある。
For example, when the number of magnet rows in FIG. 2 is 5, the center of the circular PG thin plate 5 whose diameter is about twice the width w of the magnet is substantially coincident with the center line of the second magnet row from both sides in the width direction. When placed in such a manner, both ends of the PG thin plate 5 reach the peaks on both sides beyond the bottom of the density distribution of the magnet, and the PG thin plate 5 is stable in the width direction.
On the other hand, since the magnets having the same polarity are arranged in the longitudinal direction in the linear traveling area, the magnetic flux density is constant in the longitudinal direction, and the traveling can be performed smoothly.
As already described, since the repulsive force of the magnet to the diamagnetic material is not affected by the polarity of the magnet, the magnetic flux density distribution is drawn ignoring the polarity.

図2の場合、PG薄板5は、例えば往路は一方の端から2番目の磁石列上を走行し、ガイド7に接触するとガイドに沿って方向転換して、復路はもう一方の端から2番目の磁石列上を走行する。いずれの場合もPG薄板5の両側が、隣接する磁石列の磁束密度の分布の山の裾にかかって幅方向に安定して磁気浮上走行する。  In the case of FIG. 2, for example, the PG thin plate 5 travels on the second magnet row from one end in the forward path, changes direction along the guide when it contacts the guide 7, and the return path is second from the other end. Drive on the magnet row. In either case, both sides of the PG thin plate 5 are stably levitated in the width direction over the skirts of the peaks of the magnetic flux density distribution of the adjacent magnet rows.

別の本発明の装置では、図3に示すように、前記ベース21が長手方向に下側に向かって凸状に湾曲しており、さらに両端近傍の湾曲度の方が中央部の湾曲度より大きくなっている。
ベース全体を同じ曲率半径で湾曲状に成型する場合より、直線走行域のPG薄板5の速度を速めに維持し、ガイド7直前での減衰が可能となる。そのため、全体としてスピード感を高めることができる。
In another apparatus of the present invention, as shown in FIG. 3, the base 21 is curved in a convex shape downward in the longitudinal direction, and the degree of curvature near both ends is more than the degree of curvature in the center. It is getting bigger.
The speed of the PG thin plate 5 in the straight traveling region can be maintained at a higher speed than when the entire base is molded in a curved shape with the same radius of curvature, and the damping just before the guide 7 is possible. Therefore, a sense of speed can be enhanced as a whole.

上記のように、両端近傍の湾曲度を増す場合は、中央部の曲率半径の1/2程度以下とするのが望ましい。磁石列上で長手方向の中央部でのPG薄板5の速度を維持し、両端近傍での減速効果を高めるためには、両端近傍の湾曲度を中央部の2倍以上に高めるのが望ましく、すなわち曲率半径を1/2以下にするのが望ましいからである。
ただし、既に述べたように、曲率半径は小さくして湾曲度を増した場合、磁石列を構成する磁石の性能、厚さやPG薄板5の形状寸法にもよるが、曲率半径が500mm程度までは、磁石表面に接触しないことが分かっている。そのため、曲率半径は500mm程度を下限とするのが望ましい。
As described above, when the degree of curvature in the vicinity of both ends is increased, it is desirable that the curvature be less than about ½ of the radius of curvature at the center. In order to maintain the speed of the PG thin plate 5 at the center in the longitudinal direction on the magnet row and increase the deceleration effect near both ends, it is desirable to increase the curvature near both ends to more than twice the center. That is, it is desirable that the radius of curvature is ½ or less.
However, as described above, when the curvature radius is decreased and the curvature is increased, depending on the performance of the magnet constituting the magnet array, the thickness and the shape dimension of the PG thin plate 5, the curvature radius is up to about 500 mm. It has been found that it does not contact the magnet surface. Therefore, the lower limit of the radius of curvature is preferably about 500 mm.

PG薄板5をサーキット状に走行させる場合、その動きをさらに安定させ、磁石列からの脱落を防止するためには、磁石列幅方向の両端にある磁石が重要な役割を果たす。
例えば、5列配置の場合、幅方向に磁束密度分布に五つの山が形成される。しかしながら、同じ形状寸法の同じ最大エネルギー積の磁石を単に並べただけでは、両端の磁束密度分布の山は低くなる。そして、その内側の磁石列、すなわちPG薄板5が走行する磁石列上の磁束密度分布の山がもっとも高くなることが分かった。図2(b)はそのような様子を、磁石列が5列の場合について模式図で示したものである。
そのため、例えば、本発明の装置を置いた机やテーブルの水平が十分とれていない場合、あるいはエアコンや扇風機等の風の影響が避けられない場合、PG薄板5が磁石列上から脱落しやすいことが分かった。特に、本発明のノズルからエアーを吹き出してPG薄板5を加速し、ガイドを用いて反転させようとする場合、ノズルの吹き出し方向の僅かなずれや、吹き出し速度の加減により、PG薄板5が磁石列上から逸脱しやすいことが分かった。
そのような問題を改善し、さらにPG薄板5が脱落しにくくして安定した往復運動を可能とするための方法としては、以下に示す3つの方法がある。
When the PG thin plate 5 is run in a circuit shape, the magnets at both ends in the magnet row width direction play an important role in order to further stabilize the movement and prevent the PG thin plate 5 from falling off the magnet row.
For example, in the case of a five-row arrangement, five peaks are formed in the magnetic flux density distribution in the width direction. However, by simply arranging magnets having the same maximum energy product and the same shape and dimension, the peaks of the magnetic flux density distribution at both ends are lowered. And it turned out that the peak of the magnetic flux density distribution on the magnet row | line | column inside that, ie, the magnet row | line | column with which the PG thin plate 5 drive | works, becomes the highest. FIG. 2B schematically shows such a state in the case of five magnet rows.
Therefore, for example, when the desk or table on which the apparatus of the present invention is placed is not sufficiently horizontal, or when the influence of wind from an air conditioner, a fan, or the like is unavoidable, the PG thin plate 5 can easily fall off from the magnet row. I understood. In particular, when air is blown out from the nozzle of the present invention to accelerate the PG thin plate 5 and reverse using a guide, the PG thin plate 5 is magnetized due to a slight deviation in the nozzle blowing direction and the adjustment of the blowing speed. It turned out that it was easy to deviate from the line.
There are the following three methods for improving such a problem and further enabling a stable reciprocating motion by making the PG thin plate 5 difficult to drop off.

例えば、本発明の装置では、図4に示すように、磁石列幅方向の両端にある磁石列のネオジウム磁石3を内側に向けて傾ける方法が採用できる。その場合、内側に傾ける方法として、図4(a)にベース22として両端を内側に曲げ加工したものを使用している。
ここで内側に傾斜させる角度は1度〜10度とするのが適当である。
なぜならば、例えば、代表例として幅が6mmの磁石を用いて、10度傾けた場合、両端の磁石のコーナ部は、磁石列の中央から、
6mm×sin(10度)=1.04mm
上昇することになり、PG薄板の磁石からの浮上距離に近づく。そのため、PG薄板5の外周部が磁石表面に接触しやすくなる。接触すると減速し、安定走行が難しくなる。また、装置を横から眺めたときにPG薄板5の浮上が観察しにくくなる。そのため、10度以下とするのが望ましい。一方、1度以下では、その効果が不十分となる。
このような磁石の配置とすれば、例えばPG薄板5が外れかかる場合に、磁石表面とPG薄板5の距離が短くなり、反発力が増し、PG薄板5は内側に傾斜し、もとの位置に戻りやすくなる。すなわち脱落しにくくなり、安定した走行が可能となる。
For example, in the apparatus of the present invention, as shown in FIG. 4, a method of inclining the neodymium magnets 3 in the magnet rows at both ends in the magnet row width direction toward the inside can be employed. In this case, as a method of inclining inward, the base 22 shown in FIG. 4A is bent at both ends inward.
Here, it is appropriate that the angle to be inclined inward is 1 to 10 degrees.
This is because, for example, when a magnet having a width of 6 mm is used as a representative example and tilted by 10 degrees, the corner portions of the magnets at both ends are from the center of the magnet row,
6 mm x sin (10 degrees) = 1.04 mm
Ascending, it approaches the flying distance from the magnet of the PG thin plate. Therefore, the outer peripheral portion of the PG thin plate 5 is likely to come into contact with the magnet surface. If it touches, it will decelerate and stable running will become difficult. Further, when the apparatus is viewed from the side, the floating of the PG thin plate 5 becomes difficult to observe. Therefore, it is desirable to set it to 10 degrees or less. On the other hand, if it is 1 degree or less, the effect becomes insufficient.
With such an arrangement of magnets, for example, when the PG thin plate 5 is about to come off, the distance between the magnet surface and the PG thin plate 5 is shortened, the repulsive force is increased, and the PG thin plate 5 is tilted inward to the original position. It becomes easy to return to. That is, it becomes difficult to drop off, and stable running is possible.

さらに、本発明の装置では、図4(b)に示すように、磁石列幅方向の両端に配置する磁石に、中心部の磁石よりも最大エネルギー積が大きな磁石31を使用する方法が採用できる。このようにすれば当然両端部の磁石上の磁束密度分布の山がより高くなる。
そのような効果を高めるためには、好ましくは両端の磁石31の最大エネルギー積を中心部の磁石3の最大エネルギー積より3MGOe以上、さらに十分な効果を発揮させるためには5MGOe以上とするのが望ましい。
このような磁石の配置とすることにより、PG薄板5が磁石列上から脱落しにくくより安定した走行が可能となる。
Furthermore, in the apparatus of the present invention, as shown in FIG. 4B, a method can be adopted in which magnets 31 having a maximum energy product larger than that of the central magnet are used as the magnets arranged at both ends in the magnet row width direction. . If it does in this way, naturally the peak of the magnetic flux density distribution on the magnet of both ends will become higher.
In order to enhance such an effect, it is preferable that the maximum energy product of the magnets 31 at both ends is 3 MGOe or more than the maximum energy product of the magnet 3 in the center, and 5 MGOe or more to exhibit a sufficient effect. desirable.
By adopting such a magnet arrangement, the PG thin plate 5 is less likely to drop off from the magnet row, and more stable travel is possible.

図4(c)に別の方法の幅方向の断面図を示す。この方法では磁石列幅方向の両端にあるネオジウム磁石に、内側にあるネオジウム磁石3と比べて、同じ最大エネルギー積で厚さの厚い磁石32を使用している。この方法では、同じ最大エネルギー積の磁石では厚さが厚いほど表面の磁束密度は大きくなるため、磁束密度分布の山が高くなる。さらに、図で厚い磁石32の表面とその上を浮上通過するPG薄板5との下面との距離も短くなるため、その分さらに浮上力が増し、PG薄板5は内側に傾斜し脱落しにくくなる。
なお、PG薄板5の磁石上の浮上距離は1mm前後であるため、磁石の厚さの差は、それより小さな0.7mm以下とし、十分な効果を発揮させるためには0.3mm以上とするのが望ましい。
FIG. 4C shows a cross-sectional view in the width direction of another method. In this method, magnets 32 having the same maximum energy product and thickness are used for the neodymium magnets at both ends in the magnet row width direction as compared with the neodymium magnet 3 inside. In this method, the magnet with the same maximum energy product has a higher magnetic flux density on the surface as the thickness is larger, so that the peak of the magnetic flux density distribution becomes higher. Further, in the drawing, the distance between the surface of the thick magnet 32 and the lower surface of the PG thin plate 5 that floats and passes therethrough is also shortened, so that the levitation force is further increased, and the PG thin plate 5 is inclined inward and is difficult to fall off. .
In addition, since the flying distance on the magnet of the PG thin plate 5 is around 1 mm, the difference in thickness of the magnet is 0.7 mm or less which is smaller than that, and 0.3 mm or more in order to exert a sufficient effect. Is desirable.

以上述べた方法は、組み合わせて用いることができる。例えば、磁石を幅方向の内側に下り坂になるように傾斜させる方法と、最大エネルギー積のより大きな磁石を組み合わせる方法が採用できる。あるいは、より厚い磁石でかつ最大エネルギー積のより大きな磁石を用いることができる。  The methods described above can be used in combination. For example, a method of inclining the magnet so as to form a downhill inward in the width direction and a method of combining a magnet having a larger maximum energy product can be employed. Alternatively, a thicker magnet and a larger maximum energy product can be used.

次に、磁石列を5列にした場合についてさらに詳しく説明する。
実際に実験で確認した結果、5列の磁石配列で往路と復路で別の軌道上を安定して走行させるためには、両端の磁石のみでなく、中央の磁石についても工夫することにより、PG薄板5の走行がさらに安定することが分かった。
既に述べたように、単に同じ形状の同じ最大エネルギー積の磁石を5列並べた場合は、両端の磁石列上の磁束密度分布の山が最も低い。そして、実際に測定した結果、図2(b)にも模式的に示したように、中央の磁石列上の磁束密度分布の山は、両端の磁石列上の磁束密度分布の山よりも若干高めではあるが、それらの両隣のすなわち片側から2番目と4番目の磁石上の磁束密度分布の山よりも低くなる。
そのため、例えば、磁石の幅の2倍程度の直径のPG薄板5を往復走行させる場合、片側から2番目あるいは4番目の磁石列上よりも、中央の磁石列上の方が安定しやすく、中央の磁石列上に移りやすい傾向があることが分かった。
PG薄板5を往路と復路で軌道を変えて走行させる場合は、2番目と4番目の磁石列上を走行させることになり、両端の磁石列への対策と同時に、両軌道を分ける中央の磁石列上の磁束密度の分布に対しても、より高める方向で対策を講じることが望ましいことになる。
Next, the case where the number of magnet rows is five will be described in more detail.
As a result of actual experiments, in order to stably run on different tracks on the forward and return paths with a 5-row magnet arrangement, not only the magnets at both ends, but also the center magnets are devised. It was found that the running of the thin plate 5 was further stabilized.
As already described, when five rows of magnets having the same maximum energy product and the same shape are simply arranged, the peaks of the magnetic flux density distribution on the magnet rows at both ends are the lowest. As a result of the actual measurement, as schematically shown in FIG. 2B, the peak of the magnetic flux density distribution on the central magnet row is slightly larger than the peak of the magnetic flux density distribution on the magnet row at both ends. Although higher, it is lower than the peaks of the magnetic flux density distribution on the second and fourth magnets from both sides, that is, from one side.
Therefore, for example, when reciprocating the PG thin plate 5 having a diameter of about twice the width of the magnet, the center magnet row is more stable than the second or fourth magnet row from one side, and the center It was found that there was a tendency to move on the magnet row.
When the PG thin plate 5 is run while changing the trajectory between the forward path and the return path, it travels on the second and fourth magnet rows, and at the same time measures against the magnet rows at both ends, as well as the central magnet that divides both raceways. It is desirable to take measures to further increase the distribution of magnetic flux density on the rows.

図5に示すのは上記図4の(a)の手段すなわちベースとして両端を内側に曲げる加工を施したベース22を使用し、中央の磁石列の表面上の磁束密度を高める方法として、
図5(a)は、中央のネオジウム磁石には同じ寸法で最大エネルギー積の大きなネオジウム磁石31を配置してある。この場合、効果を高めるためには最大エネルギー積は両隣の磁石より3MGOe以上、さらに望ましくは5MGOe以上大きめとする。
図5(b)は中央のネオジウム磁石には同じ最大エネルギー積の厚さの厚いネオジウム磁石32を配置してある。
なお、PG薄板5の磁石上の浮上距離は1mm前後であるため、磁石の厚さの差は、それより小さな0.7mm以下とし、十分な効果を発揮させるためには0.3mm以上とするのが望ましい。
図5(c)は中央のネオジウム磁石には同じ最大エネルギー積の同じ厚さの磁石を用いて、下側に軟磁性材料製のスペーサ6を敷いて、磁石表面の高さを上げてある。この場合も同じ理由からスペーサ6の厚さは0.3mm以上、0.7mm以下とするのが望ましい。
FIG. 5 shows a method of increasing the magnetic flux density on the surface of the central magnet row by using the base 22 that has been processed to bend both ends inward as the means of FIG.
In FIG. 5A, a neodymium magnet 31 having the same size and a large maximum energy product is disposed in the central neodymium magnet. In this case, in order to enhance the effect, the maximum energy product is set to 3 MGOe or more, more desirably 5 MGOe or more, larger than the adjacent magnets.
In FIG. 5B, a thick neodymium magnet 32 having the same maximum energy product thickness is arranged in the central neodymium magnet.
In addition, since the flying distance on the magnet of the PG thin plate 5 is around 1 mm, the difference in thickness of the magnet is 0.7 mm or less which is smaller than that, and 0.3 mm or more in order to exert a sufficient effect. Is desirable.
In FIG. 5C, a magnet having the same maximum energy product and the same thickness is used as the central neodymium magnet, and a spacer 6 made of a soft magnetic material is laid on the lower side to raise the height of the magnet surface. In this case also, for the same reason, the thickness of the spacer 6 is desirably 0.3 mm or more and 0.7 mm or less.

図5(b)の方法では、中央の磁石に厚さの厚い磁石を用いることにより、その上の表面磁束密度は増加し、さらにその上を浮上通過するPG薄板5の下面と磁石の距離も短くなるため、反発力を増すことができ、PG薄板5を往路と復路で異なった軌道上を走行させるときの仕切りとしての機能を増すことができる。
図5(c)の方法では、ヨークの厚さが増す効果に加えて、(b)の場合と同様、その上を浮上通過するPG薄板5の下面と磁石の距離も短くなるため、反発力を増すことができ、PG薄板5を往路と復路で異なった軌道上を走行させるときの仕切りとしての機能を増すことができる。
In the method of FIG. 5 (b), by using a thick magnet as the central magnet, the surface magnetic flux density on the magnet increases, and the distance between the lower surface of the PG thin plate 5 levitating above and the magnet is also increased. Since it becomes shorter, the repulsive force can be increased, and the function as a partition when the PG thin plate 5 travels on different paths on the forward path and the return path can be increased.
In the method of FIG. 5 (c), in addition to the effect of increasing the thickness of the yoke, the distance between the magnet and the lower surface of the PG thin plate 5 that floats and passes over it is shortened as in the case of (b). And the function as a partition when the PG thin plate 5 travels on different tracks on the forward path and the return path can be increased.

以上、図4(a)の手段すなわちベースとして両端を内側に曲げる加工を施したベース22を使用した場合を挙げて、中央の磁石列の表面上の磁束密度を高める方法について説明したが、図4(b)、(c)の手段にこれらの手法を組み合わせることができる。  As described above, the method of increasing the magnetic flux density on the surface of the central magnet row has been described by giving the case of using the base 22 that has been processed to bend both ends inward as the means of FIG. 4 (b) and (c) can be combined with these methods.

以上説明したように本発明では、磁石列の幅方向の両端の各磁石が、幅方向の中央に向かって傾斜しているか、磁石列の幅方向の両端の各磁石の最大エネルギー積が、それらの内側の各磁石の最大エネルギー積より大きいか、もしくは磁石列の幅方向の両端の各磁石の表面高さが、それらの内側の各磁石の表面高さよりも高いかのうち、少なくとも一つ以上の構成要件を満たして配置することによって、PG薄板5が磁石列から脱落しにくくなり、安定して走行させることができるようになる。  As described above, in the present invention, each magnet at both ends in the width direction of the magnet row is inclined toward the center in the width direction, or the maximum energy product of each magnet at both ends in the width direction of the magnet row is Is larger than the maximum energy product of the magnets inside each other, or the surface height of each magnet at both ends in the width direction of the magnet row is higher than the surface height of each magnet inside them, at least one or more The PG thin plate 5 is less likely to drop off from the magnet array and can be stably driven by satisfying the above-described configuration requirements.

さらに5列配置の場合は、中央の磁石列の磁石の厚さを、両隣の磁石の厚さより厚くするか、もしくは下側に軟磁性材料製のスペーサを敷いて、磁石表面の高さを上げるか、あるいは最大エネルギー積のより大きな磁石を用いることにより、中央の磁石列上の磁束密度を大きくして、仕切りの効果を高め、PG薄板5の往路と復路での異なった軌道上の走行をより安定させることができる。  Further, in the case of the 5-row arrangement, the thickness of the magnet in the center magnet row is made thicker than the thickness of the magnets on both sides, or a spacer made of a soft magnetic material is placed on the lower side to increase the height of the magnet surface. Alternatively, by using a magnet with a larger maximum energy product, the magnetic flux density on the central magnet row is increased, the effect of the partition is enhanced, and the PG thin plate 5 travels on different paths on the forward and return paths. It can be made more stable.

磁石列数が5列の場合について説明したが、7列以上の奇数列についても、同様である。例えば7列の場合は、中央の4列目の磁石列が、9列の場合は中央の5列目の磁石列が、その両側の直進領域を分ける磁石列になる。そのため、5列配置の場合と同様に、これらの中央の磁石列の個々の磁石表面上の磁束密度を高める対策が有効である。  Although the case where the number of magnet rows is 5 has been described, the same applies to odd rows of 7 or more. For example, in the case of seven rows, the fourth magnet row at the center is the magnet row that divides the straight traveling regions on both sides of the fifth magnet row in the case of nine rows. Therefore, as in the case of the five-row arrangement, a measure for increasing the magnetic flux density on the individual magnet surfaces of these central magnet rows is effective.

以上、5列配置を中心に奇数列配置の場合について説明したが、次に偶数列配置の例として6列配置の場合について詳しく説明する。
5列並べた場合と同様に、単に同じ形状の同じ最大エネルギー積の磁石を6列並べた場合は、両端の磁石列上の磁束密度分布の山が最も低い。そして、実際に測定した結果、中央の3番目と4番目の磁石列上の磁束密度分布の山は、両端の磁石列上の磁束密度分布の山よりも若干高めではあるが、それらの両隣のすなわち片側から2番目と5番目の磁石上の磁束密度分布の山よりも低くなる。
そのため、例えば、磁石の幅の2倍程度の直径のPG薄板5を往復走行させる場合、もっとも表面の磁束密度が高い片側から2番目あるいは5番目の磁石列上よりも、中央の二つの磁石列上の方が安定しやすく、そちらに移りやすい傾向があることが分かった。
PG薄板5を異なった軌道上を往復走行させる場合は、2番目と5番目の磁石列上を走行させることになり、両端の磁石列への対策と同時に、両軌道を分ける中央の2つの磁石列すなわち3番目と4番目の磁石列上の磁束密度の分布に対しても、より高める方向で対策を講じることが望ましいことになる。
In the above, the case of the odd-numbered row arrangement centering on the 5-row arrangement has been described. Next, the case of the 6-row arrangement will be described in detail as an example of the even-numbered row arrangement.
Similarly to the case where five rows are arranged, when six rows of magnets having the same maximum energy product having the same shape are simply arranged, the peak of the magnetic flux density distribution on the magnet rows at both ends is the lowest. As a result of actual measurement, the peaks of the magnetic flux density distribution on the third and fourth magnet rows in the center are slightly higher than the peaks of the magnetic flux density distribution on the magnet rows at both ends, but they are adjacent to each other. That is, it becomes lower than the peak of the magnetic flux density distribution on the second and fifth magnets from one side.
Therefore, for example, when the PG thin plate 5 having a diameter of about twice the width of the magnet is reciprocated, the two magnet rows in the center are higher than on the second or fifth magnet row from the one side having the highest surface magnetic flux density. It turned out that the upper one is more stable and tends to move there.
When the PG thin plate 5 is reciprocated on different tracks, the PG thin plate 5 is moved on the second and fifth magnet rows. At the same time, the two magnets at the center that separates both tracks at the same time as measures against the magnet rows at both ends. It is desirable to take measures in the direction of increasing the magnetic flux density distribution on the rows, that is, the third and fourth magnet rows.

6列配置とした場合は、5列配置の場合に採用した方法と同様に、それらの磁石列上の磁束密度分布の山を高くして、軌道を分ける機能を強化することができる。
1例として、ベースとして両端を内側に曲げて傾斜させるように加工を施したベース23を使用し、図6(a)には最大エネルギー積のより大きな磁石31を用いた例の幅方向断面図を、(b)には同じ最大エネルギー積でより厚い磁石32を用いた例の幅方向断面図、(c)には同じ最大エネルギー積で同じ厚さの磁石3を用いてスペーサ61を敷いて表面を高くした例の幅方向断面図を示した。
いずれの場合も5列配置の場合と同様な理由から、(a)では、最大エネルギー積は2列目と5列目の磁石3より3MGOe以上、さらに望ましくは5MGOe以上大きめの磁石31とし、(b)では、磁石の厚さは0.3mm以上0.7mm以下の範囲で厚めとし、(c)では同様に、厚さが0.3mm以上0.7mm以下のスペーサ61を用いるのが望ましい。
そのようにすることで、例えば磁石の幅wの2倍程度の直径の円形のPG薄板5を、往路と復路で軌道を変えてサーキット状に安定して走行させる装置とすることが可能となる。
In the case of the 6-row arrangement, the function of dividing the trajectory can be enhanced by increasing the peak of the magnetic flux density distribution on the magnet rows in the same manner as the method adopted in the case of the 5-row arrangement.
As an example, a cross-sectional view in the width direction of an example in which a base 23 processed so as to bend and incline at both ends is used as a base and a magnet 31 having a larger maximum energy product is used in FIG. (B) is a cross-sectional view in the width direction of an example using a thicker magnet 32 with the same maximum energy product, and (c) is a spacer 61 laid with a magnet 3 having the same maximum energy product and the same thickness. A cross-sectional view in the width direction of an example in which the surface is raised is shown.
In any case, for the same reason as in the case of the 5-row arrangement, in (a), the maximum energy product is 3 MGOe or more, more preferably 5 MGOe or more larger than the magnets 3 in the second and fifth rows, In (b), it is desirable that the thickness of the magnet is thicker in the range of 0.3 mm or more and 0.7 mm or less, and in (c), it is also desirable to use the spacer 61 having a thickness of 0.3 mm or more and 0.7 mm or less.
By doing so, for example, the circular PG thin plate 5 having a diameter of about twice the width w of the magnet can be used as a device that stably travels in a circuit shape by changing the track between the forward path and the return path. .

さらに6列配置の場合図6(d)に断面図を示すように、例えば中央の2つの磁石列の下側に、両側が楔状に加工した軟質磁性材料製のスペーサ62を配置して、それぞれの磁石列の磁石が外側に傾斜させるようにする方法が採用しうる。
スペーサ62の両側の傾斜角度は、幅方向の両端の磁石の傾斜角度を決めたのと同じ理由から上限を10度とする。そして、下限は加工のしやすさを考慮し、5度程度以上とするのが望ましい。なおスペーサの幅は磁石の幅wの2倍より適度に短くして、両端がナイフエッジにならないようにしても差し支えない。(d1)、(d2)にそれぞれ両端がナイフエッジのスペーサ62と、幅を狭くしてナイフエッジとならないように製作したスペーサ621の拡大した断面図を示す。
Further, in the case of the six-row arrangement, as shown in the cross-sectional view of FIG. 6 (d), for example, a spacer 62 made of a soft magnetic material whose both sides are processed into a wedge shape is arranged below the two central magnet rows, It is possible to adopt a method in which the magnets in the magnet array are inclined outward.
The upper limit of the tilt angle on both sides of the spacer 62 is set to 10 degrees for the same reason that the tilt angles of the magnets at both ends in the width direction are determined. The lower limit is preferably about 5 degrees or more in consideration of ease of processing. The width of the spacer may be appropriately shorter than twice the width w of the magnet so that both ends do not become knife edges. (D1) and (d2) are enlarged sectional views of the spacer 62 having knife edges at both ends and the spacer 621 manufactured so as not to become a knife edge by reducing the width.

以上、PG薄板5が磁石列上を直進する場合について説明したが、次にPG薄板5がベース両端のガイド7に接触した場合の挙動について説明する。
PG薄板5は磁気浮上しているので摩擦抵抗がない。そのため、磁石列上を滑らかに走行して長手方向中央で最大となる運動エネルギーを位置エネルギーに変換しながらガイドまで走行してくる。PG薄板5は円形でガイド7も円弧状をなしているので、そのままガイド7に沿って滑らかに移動し、隣接する磁石列の軌道に乗り換えて逆方向に向かって走行する。
そして、ガイド7に接触するのはPG薄板5の端部のみである。速度も低下しており、しかも回転するため、方向転換の際のエネルギー損失は極めて低く抑えることができる。
PG薄板5が回転対称の八角形の場合も、円形の場合とほとんど同様にガイドに沿って軌道を変えることが可能である。
The case where the PG thin plate 5 goes straight on the magnet row has been described above. Next, the behavior when the PG thin plate 5 contacts the guides 7 at both ends of the base will be described.
Since the PG thin plate 5 is magnetically levitated, there is no frictional resistance. Therefore, it travels smoothly on the magnet array and travels to the guide while converting the maximum kinetic energy at the center in the longitudinal direction into potential energy. Since the PG thin plate 5 is circular and the guide 7 also has an arc shape, the PG thin plate 5 moves smoothly along the guide 7 as it is, changes to the track of the adjacent magnet row, and runs in the opposite direction.
Only the end of the PG thin plate 5 comes into contact with the guide 7. Since the speed is also reduced and the motor rotates, the energy loss during the direction change can be kept extremely low.
When the PG thin plate 5 is a rotationally symmetric octagon, the trajectory can be changed along the guide in almost the same manner as in the case of the circular shape.

次に、磁石列が偶数列配置であって、幅方向の中央で分けて広げ、磁石1個分以上の間隙を設けてサーキット状の走行軌道とした例について説明する。
図7(a),(b),(c)に、6列の磁石列の中央にそれぞれ磁石幅1個分、2個分、3個分の間隙を設けてサーキット状の走行軌道とした例の平面図を示す。ただし、長手方向両端の片側のみを示し、図の上側が片方の端部である。格子模様と斜め格子模様は磁石表面の極性NSの違いを示す。
いずれの場合も、ガイドを設置した部分では幅方向の磁石表面の極性が交互に反対になるように長手方向に3個配置してある。そして、長手方向の最も端の磁石については、長手方向にも極性が反対になるように設置してある。幅方向だけでなく長手方向にも隣接する磁石同士が反発せず互いに吸着しあい安定するため、そのような配置が望ましいからである。
Next, an example will be described in which the magnet rows are arranged in even rows and are divided and spread at the center in the width direction to provide a circuit-like running track with a gap of one or more magnets.
7 (a), (b), and (c), an example in which a circuit-like traveling track is formed by providing a gap of one magnet width, two magnets, and three magnets at the center of six magnet arrays. The top view of is shown. However, only one side at both ends in the longitudinal direction is shown, and the upper side in the figure is one end. The lattice pattern and the diagonal lattice pattern indicate a difference in polarity NS on the magnet surface.
In any case, in the portion where the guide is installed, three pieces are arranged in the longitudinal direction so that the polarities of the magnet surfaces in the width direction are alternately reversed. And about the magnet of the extreme end of the longitudinal direction, it is installed so that the polarity may be opposite also in the longitudinal direction. This is because such an arrangement is desirable because adjacent magnets not only in the width direction but also in the longitudinal direction are not repelled and are attracted and stabilized.

いずれの場合にも磁石列長手方向両端には、円弧状のガイド71、72、73が設けてある。ガイドは、特に出口側には例えば10mm以上、50mm以下程度の直線部を設けてJ字状とするのが望ましい。入口側にも直線部を設けて、U字状としても良い。
ガイドは図に示すようにPG薄板5の入口側は開口部を広く、出口側は、PG薄板5の外周が接触した状態で、軌道となる磁石列の中心線上にPG薄板5の中心が一致するように設置するのが望ましい。
磁石列両端部の間隙を埋める部分の長さ方向の磁石の数は、PG薄板5が走行するのに必要な幅が確保されればよく、いずれの場合も3個とした例を示してある。
このような磁石配列とすることにより、直線走行域を磁気浮上して走行してきたPG薄板5は長手方向両端に配置したガイド71、72あるいは73に沿って旋回して走行軌道となる磁石列を変更することが可能となる。
これらの場合においても前述した安定走行を確保するための緒対策手段、すなわち3列の磁石列で構成される直線走行軌道部分の、両側の磁石の最大エネルギー積を大きくしたり、厚さを厚くしたり、内側に向けて傾斜させるといった手段は、いずれも有効に採用することができる。
In either case, arc-shaped guides 71, 72, 73 are provided at both ends in the longitudinal direction of the magnet row. It is desirable that the guide is formed in a J shape by providing, for example, a straight portion of about 10 mm or more and 50 mm or less on the outlet side. A straight portion may be provided on the inlet side to form a U shape.
As shown in the figure, the guide has a wide opening on the inlet side of the PG thin plate 5 and the center of the PG thin plate 5 coincides with the center line of the magnet row that forms the track on the outlet side with the outer periphery of the PG thin plate 5 in contact with the guide. It is desirable to install so as to.
The number of magnets in the length direction of the portion that fills the gaps at both ends of the magnet row is only required to secure a width necessary for the PG thin plate 5 to travel, and in each case, the number is set to three. .
By adopting such a magnet arrangement, the PG thin plate 5 that has traveled magnetically levitated in a straight traveling region turns along a guide 71, 72, or 73 disposed at both ends in the longitudinal direction to form a magnet row that forms a traveling track. It becomes possible to change.
Even in these cases, the above-mentioned countermeasure means for ensuring stable traveling, that is, the maximum energy product of the magnets on both sides of the linear traveling track portion constituted by three rows of magnets is increased, or the thickness is increased. Any of the means such as slanting or inclining inward can be effectively employed.

次に、図8(a)および(b)に中央に磁石列2列分の間隙を設けた磁石列配置の別の例を示す。(a)は図7(b)の変形であり、方向を90度回転させた磁石を間隙部に4列並べた例を示す。図8(b)は90度回転させた磁石を幅方向に数を2倍に増やした例を示す。
図のように直角に配置した磁石の表面の極性は、少なくとも一方向については互いに反対方向になるように配置する。それにより、PG薄板5の浮上力を増すことが可能となり、ガイド72に沿って、PG薄板5をスムーズに移動させることが可能となる。
そして、配置する磁石の数は、PG薄板5が通過するのに十分な幅が確保できればよい。
そのような条件を満たすように磁石を配置さえすれば、図7や図8に示した配置例に限らず、PG薄板5はガイドに沿ってスムーズに進み、方向を変えて安定した走行の継続が可能となる。
Next, FIGS. 8A and 8B show another example of a magnet row arrangement in which a gap for two rows of magnet rows is provided at the center. (A) is a modification of FIG. 7 (b), and shows an example in which four rows of magnets whose directions are rotated by 90 degrees are arranged in the gap portion. FIG. 8B shows an example in which the number of magnets rotated 90 degrees is doubled in the width direction.
As shown in the figure, the magnets arranged at right angles are arranged such that the polarities of the surfaces of the magnets are opposite to each other in at least one direction. As a result, the levitation force of the PG thin plate 5 can be increased, and the PG thin plate 5 can be smoothly moved along the guide 72.
And the number of the magnets to be arranged only needs to ensure a sufficient width for the PG thin plate 5 to pass through.
As long as the magnets are arranged so as to satisfy such conditions, the PG thin plate 5 smoothly moves along the guide and continues to run stably by changing the direction, not limited to the arrangement examples shown in FIGS. Is possible.

上述の往路と復路の直線走行域の間に隙間を設けたサーキット状の走行軌道磁石列を使用する場合、磁石3列で構成される直線走行域でのPG薄板5の安定走行を確保するため、さきに述べた磁石列幅方向両側の磁石に対する緒施策を採用するのが有効である。
一例として、図9に幅方向両端の磁石を内側に傾斜させて配置した例のPG薄板5の直線走行域の断面図を示す。この例ではベースの両端を内側に曲げ加工したものを使用し、直線走行域については、さらに幅方向の両端から3列目のそれぞれの磁石列の下側に、軟質磁性材製の両側を楔形に成形したスペーサ63を挿入し、それぞれの磁石列の磁石表面が外側に下り坂になるように傾けてある。
なおスペーサの幅は磁石の幅wの4倍より適度に短くして、両端がナイフエッジにならないようにしても差し支えない。(b1)、(b2)にそれぞれ両端がナイフエッジのスペーサ63と幅を狭くして、ナイフエッジとならないように製作したスペーサ631の断面図を示す。
When using a circuit-like traveling track magnet array in which a gap is provided between the above-described straight traveling area of the forward path and the returning path, in order to ensure stable traveling of the PG thin plate 5 in the linear traveling area constituted by three magnet arrays. It is effective to adopt the measures for the magnets on both sides in the magnet row width direction described above.
As an example, FIG. 9 shows a cross-sectional view of a straight traveling region of the PG thin plate 5 of an example in which magnets at both ends in the width direction are inclined inward. In this example, both ends of the base are bent inward. For the straight running area, both sides made of soft magnetic material are wedge-shaped on the lower side of the third magnet row from both ends in the width direction. The spacers 63 are inserted and tilted so that the magnet surfaces of the respective magnet rows are descended outward.
It should be noted that the width of the spacer may be appropriately shorter than four times the width w of the magnet so that both ends do not become knife edges. (B1) and (b2) are sectional views of the spacer 631 manufactured so that the both ends are narrower than the knife edge spacer 63 and the knife edge is not formed.

以上磁石列数が6列、すなわち片側の直線走行域が3列の磁石列で構成される例について説明したが、列数が8列、すなわち片側の直線走行域が4列、さらに10列、すなわち片側の直線走行域が5列で構成される場合等についても同様である。これらの場合も、前述の直線走行域の両端の磁石列に対して、PG薄板5が幅方向に安定するために挙げた諸施策が効果的に適用可能である。  As described above, the example in which the number of magnet rows is 6 rows, that is, one side of the linear travel area is composed of 3 magnet rows has been described. That is, the same applies to the case where the straight running area on one side is composed of five rows. In these cases as well, the various measures listed for the purpose of stabilizing the PG thin plate 5 in the width direction can be effectively applied to the magnet rows at both ends of the above-described linear traveling region.

次に、ベースの両端部をPG薄板5の幅方向の移動方向に下り坂となるように捻れた構造とする方式について説明する。
この方式では、直線走行してくるPG薄板5が減速しつつ、すなわち運動エネルギーを位置エネルギーに変えながらベース端部に近づくと、下り坂の方向すなわちベースの幅方向に移動させることができる。PG薄板5は幅方向に移動すると側壁に当たり、方向を変えて、ベースの長手方向に走行を継続させることが可能となる。
Next, a system in which both ends of the base are twisted so as to form a downhill in the movement direction in the width direction of the PG thin plate 5 will be described.
In this method, when the PG thin plate 5 that travels in a straight line decelerates, that is, moves closer to the base end while changing the kinetic energy into potential energy, it can be moved in the downhill direction, that is, the base width direction. When the PG thin plate 5 moves in the width direction, it strikes the side wall, changes direction, and can continue running in the longitudinal direction of the base.

捻れの程度を調整することにより、PG薄板5が側壁に当たり接触する時間は極めて短く、その後は非接触とすることが可能である。そのため、側壁に接触することによるエネルギー損失は極めて少なく、PG薄板5の継続走行が容易となる。  By adjusting the degree of twist, the time for which the PG thin plate 5 hits the side wall and makes contact with the side wall is extremely short, and thereafter it can be made non-contact. Therefore, energy loss due to contact with the side wall is extremely small, and continuous running of the PG thin plate 5 is facilitated.

このように、ベースの両端が捻れた構造とした方式では、PG薄板5がベースの両端に近づき、速度が落ち、進行方向を幅方向に変えた際に、幅方向の速度ベクトル成分をゼロにする目的で、磁石列側面に沿って側壁を設ける。側壁は、少なくとも、PG薄板5が方向を変える領域に設置する。さらに、長手方向の両端も含めて、全周に設置することにより、後述するPG薄板5の形状、寸法の自由度が増すため、より望ましい。
側壁の磁石表面からの高さは、PG薄板5の磁石表面の浮上距離が約1mmであるため、それよりも高めの約2mm以上とするのが望ましい。材質は例えばアクリル等のプラスチックが採用しうる。
As described above, in the method in which the both ends of the base are twisted, the speed vector component in the width direction is reduced to zero when the PG thin plate 5 approaches the both ends of the base, the speed decreases, and the traveling direction is changed to the width direction. For this purpose, a side wall is provided along the side surface of the magnet array. The side wall is installed at least in a region where the PG thin plate 5 changes direction. Furthermore, it is more preferable that the PG thin plate 5 to be described later is installed on the entire circumference including both ends in the longitudinal direction because the degree of freedom of the shape and dimensions of the PG thin plate 5 described later is increased.
Since the flying distance of the magnet surface of the PG thin plate 5 is about 1 mm, the height of the side wall from the magnet surface is preferably about 2 mm or higher, which is higher than that. For example, a plastic such as acrylic can be used.

図10にベース24の両端が捻れた構造とした方式の、正面図を模式的に示す。ただし、分かりやすくするために、磁石側面に配置する側壁は描いていない。また磁石列を識別する線も描いていない。
図11に、磁石列数が6で、ベースの両端を曲げ加工して両端の磁石列の表面が内側に下り坂になるようにした例について、長手方向に順番に、
(a)端部、(b)端部と中央の中間、(c)中央、(d)他端部と中央の中間、(e)他端部、
の位置における断面図を模式的に示す。
FIG. 10 schematically shows a front view of a system in which both ends of the base 24 are twisted. However, for the sake of clarity, the side wall disposed on the side surface of the magnet is not drawn. Also, no line identifying the magnet row is drawn.
FIG. 11 shows an example in which the number of magnet rows is 6 and both ends of the base are bent so that the surfaces of the magnet rows at both ends are descended inward in order in the longitudinal direction.
(A) the end, (b) the middle of the end and the center, (c) the center, (d) the middle of the other end and the center, (e) the other end,
Sectional drawing in the position of is shown typically.

これらの装置においても既に述べたPG薄板5の安定走行を確保するための緒対策手段のうち、幅方向の両端の磁石列に対する、
(1)幅方向の中央に向かって低くなるように傾斜させる。
(2)最大エネルギー積が、内側の磁石列の各磁石の最大エネルギー積より大きい磁石を配置する。
(3)厚さが内側の磁石列の各磁石より厚い磁石とする。
といった手段を有効に採用することができる。
Of these devices, among the countermeasures for ensuring the stable running of the PG thin plate 5 already described, for the magnet rows at both ends in the width direction,
(1) It inclines so that it may become low toward the center of the width direction.
(2) A magnet having a maximum energy product larger than the maximum energy product of each magnet in the inner magnet row is arranged.
(3) The magnet is thicker than each magnet in the inner magnet row.
Such means can be effectively employed.

図11では、ベースの幅方向の両側を約8度に曲げ加工した例を示してある。そしてベースの長手方向両端の捻じれ加工による幅方向の傾斜角度は、両端部近傍で約3度とした例を示してある。それらの角度は、(b)、(d)の位置では、約1度としてある。
この程度の傾斜角度でも、PG薄板5は磁気浮上していて、磁石表面との摩擦抵抗が無いため、低い方に移動させることが可能である。すなわち、幅方向に移動し、方向転換して走行する磁石列を変えることが可能となる。移動した際に、側壁に一瞬当たるが、後述するPG薄板5の形状、寸法を最適化することにより、すなわち、幅方向に安定する状態で側壁に接触しないように選定することにより、その後の直線走行は完全な非接触とすることが可能となる。
FIG. 11 shows an example in which both sides of the base in the width direction are bent at about 8 degrees. An example in which the inclination angle in the width direction by twisting at both ends in the longitudinal direction of the base is about 3 degrees in the vicinity of both ends is shown. These angles are about 1 degree at the positions (b) and (d).
Even at such an inclination angle, since the PG thin plate 5 is magnetically levitated and has no frictional resistance with the magnet surface, it can be moved to the lower side. That is, it is possible to change the magnet row that moves in the width direction and changes direction. When it moves, it hits the side wall for a moment, but by optimizing the shape and dimensions of the PG thin plate 5 described later, that is, by selecting so as not to contact the side wall in a stable state in the width direction, The traveling can be completely non-contact.

さらに、磁石列が奇数列の場合は、長手方向の両端部近傍を除いたPG薄板5の直線走行域において、中央の1つの磁石列の各磁石が、そして偶数列の場合は中央の2つの磁石列の各磁石が、それらの幅方向外側の隣接する磁石列の磁石と比較して、
(1)最大エネルギー積がより大きい、
(2)厚さがより厚い磁石を用いるか磁石列の下側のヨーク薄板を介して、表面が高くなっている、
といった手段を採用することにより、直線走行域において、軌道となる磁石列上から幅方向の内側に外れにくくしてより安定した走行が可能となる。
Furthermore, when the magnet row is an odd row, each magnet of one central magnet row in the linear running area of the PG thin plate 5 excluding the vicinity of both ends in the longitudinal direction, and when the magnet row is an even row, the center two Each magnet in the magnet row is compared to the magnet in the adjacent magnet row outside in the width direction thereof,
(1) Maximum energy product is larger,
(2) The surface is high by using a magnet having a larger thickness or through a yoke thin plate on the lower side of the magnet row,
By adopting such means, in a straight traveling region, it becomes difficult to come off inward in the width direction from above the magnet row that becomes the track, and more stable traveling is possible.

なお、図11ではベースの両端が捻れた構造とした例で、両端の捻じれによるベースの幅方向の傾斜角度を約3度とした。この傾斜角度の最適な範囲は、幅方向の両端の磁石列の内側への傾斜、最大エネルギー積のより大きな磁石の選択あるいはより厚い磁石の選択といった改良策あるいはPG薄板5の形状、寸法等によっても、さらに後述するPG薄板5の加速方法、条件によっても変化するため、実際に製作して調整するのが望ましい。
なお、ベース材料の厚さが例えば1mm〜2mm程度の場合は、磁石をベース上に並べた後でも、磁石表面の適切な保護と、加工工具の選択により、捻じれ角度の調整は可能である。
FIG. 11 shows an example in which both ends of the base are twisted, and the inclination angle in the width direction of the base due to twisting of both ends is about 3 degrees. The optimum range of this inclination angle depends on the inward inclination of the magnet rows at both ends in the width direction, improvement measures such as selection of a magnet having a larger maximum energy product or selection of a thicker magnet, or the shape and size of the PG thin plate 5 However, since it also changes depending on the acceleration method and conditions of the PG thin plate 5 to be described later, it is desirable to actually manufacture and adjust.
When the thickness of the base material is, for example, about 1 mm to 2 mm, the twist angle can be adjusted by appropriately protecting the magnet surface and selecting a processing tool even after the magnets are arranged on the base. .

本発明で使用するPG薄板5は、厚さが0.3〜1.5mmが望ましい。
PGに磁気反発力が有効に働くのは、厚さが0.5mm程度までであり、それ以上厚い場合は、単に重さが増し、磁気浮上距離は短くなる。さらにPGはその製法からして高価であり、厚さに比例して高くなる。そのため、厚さは1.5mm以下とするのが望ましい。
一方で、0.3mm以下に加工するのは難しく、また強度も低下し割れやすくなる。さらに、PG薄板5が走行するときの抵抗はほとんどが空気抵抗であり、それは厚さにはほとんど依存せず、表面積に比例して増えると考えられる。一方で、PG薄板5の運動エネルギーは重さに、すなわち厚さに比例するため、適度に厚い方が空気抵抗に逆らって走行しやすく、また横風等の影響も受けにくくなる。
以上から、これらの要因を総合的に考慮し、厚さは0.3mm以上1.5mm以下とするのが望ましい。
The PG thin plate 5 used in the present invention preferably has a thickness of 0.3 to 1.5 mm.
The magnetic repulsive force effectively acts on PG up to a thickness of about 0.5 mm, and when it is thicker than that, the weight is simply increased and the magnetic levitation distance is shortened. Furthermore, PG is expensive due to its manufacturing method, and increases in proportion to the thickness. Therefore, the thickness is desirably 1.5 mm or less.
On the other hand, it is difficult to process to 0.3 mm or less, and the strength is also lowered and cracking easily occurs. Further, the resistance when the PG thin plate 5 travels is mostly air resistance, which hardly depends on the thickness and increases in proportion to the surface area. On the other hand, since the kinetic energy of the PG thin plate 5 is proportional to the weight, that is, the thickness, a moderately thicker one is easier to travel against the air resistance and is less susceptible to crosswinds.
From the above, considering these factors comprehensively, it is desirable that the thickness be 0.3 mm or more and 1.5 mm or less.

次にPG薄板5の平面形状につて説明する。
本発明のPG薄板5を反転させるのに円弧状のガイドを用いる方式において、使用するPG薄板5としては、
磁石の幅をw、磁石の列数を奇数列の場合(2n+1)列あるいは偶数列の場合(2n+2)列として(ただし、nは2以上の整数)、
(1)直径が1.5w以上〜(n+0.3)w以下の円形、
あるいは、
(2)正方形の4隅を各辺に対して45度にカットした回転対称の八角形で、その外接円の直径が1.5w以上〜(n+0.3)w以下の正八角形を含む八角形を使用することができる。
Next, the planar shape of the PG thin plate 5 will be described.
In the method of using an arc guide to invert the PG thin plate 5 of the present invention, the PG thin plate 5 to be used is as follows:
When the width of the magnet is w and the number of magnets is an odd number (2n + 1) or even number (2n + 2), where n is an integer of 2 or more,
(1) A circle having a diameter of 1.5 w or more and (n + 0.3) w or less,
Or
(2) A rotationally symmetric octagon in which four corners of a square are cut at 45 degrees with respect to each side, and an octagon including a regular octagon having a circumscribed circle diameter of 1.5 w or more and (n + 0.3) w or less. Can be used.

例えば、nが2すなわち磁石列数が5列と6列の場合は、直径が磁石の幅の1.5〜2.3倍の円形、外接円の直径が磁石の幅の1.5〜2.3倍の正八角形を含む八角形を使用することができる。
そのような形状寸法とすることで、PG薄板5は軌道となる磁石列上の磁束密度の山を覆って、隣の磁石列との間の磁束密度の谷間を越え、両側のそれぞれの裾野にかかり、幅方向に安定させることができる。磁石幅の1.5倍未満では、裾野にかかる程度が不十分で、安定しない。上限を2.3倍としたのは、2倍以上では、端部は隣接する両側の磁石列上のピークを越えるが、円形や八角形では、越える部分の面積が小さいため、2.3倍程度まで安定するためである。
さらに、円形や回転対称の八角形は、ガイドに接触して方向転換する際に、回転し、回転しない場合の摺動による摩擦に比べて、速度の減衰が起こりにくいといった利点がある。
For example, when n is 2, that is, the number of magnet rows is 5 and 6, the diameter is 1.5 to 2.3 times the width of the magnet, and the diameter of the circumscribed circle is 1.5 to 2 of the magnet width. Octagons including triple regular octagons can be used.
With such a shape and dimension, the PG thin plate 5 covers the magnetic flux density peak on the magnet array that becomes the track, crosses the valley of the magnetic flux density with the adjacent magnet array, and at each foot on both sides. It can be applied and stabilized in the width direction. If it is less than 1.5 times the magnet width, the extent of the bottom is insufficient and unstable. The upper limit is set to 2.3 times. At 2 times or more, the end exceeds the peak on the adjacent magnet array on both sides, but in the case of a circle or octagon, the area of the exceeding part is small. This is to stabilize to a certain extent.
Further, the circular or rotationally symmetric octagon has an advantage that speed is less likely to be attenuated compared to friction caused by sliding when rotating in contact with the guide and changing direction.

さらに、nが3すなわち磁石列数が7列と8列の場合は、直径が磁石の幅の1.5〜3.3倍の円形、外接円の直径が磁石の幅の1.5〜3.3倍の正八角形を含む八角形を使用することができる。
例えば、3.3倍の円形とした場合、PG薄板5は、二つの磁石列上の磁束密度分布の山を越え、さらにそれらの両側の磁石列の磁束密度分布の裾野を越え山にさしかかって、幅方向に安定するためである。
nが4以上の場合も同様である。
Further, when n is 3, that is, the number of magnet rows is 7 and 8, the diameter is a circle 1.5 to 3.3 times the width of the magnet, and the diameter of the circumscribed circle is 1.5 to 3 of the magnet width. Octagons including triple regular octagons can be used.
For example, in the case of a 3.3 times circular shape, the PG thin plate 5 crosses the peak of the magnetic flux density distribution on the two magnet arrays, and further reaches the peak beyond the skirt of the magnetic flux density distribution of the magnet arrays on both sides thereof. This is to stabilize in the width direction.
The same applies when n is 4 or more.

本発明のPG薄板を長手方向両端で反転走行させるのにベースの両端を捻った方式では、使用するPG薄板としては、磁石の幅をw、磁石の列数をmとして(ただしmは5以上の整数)、平面図における形状が、
(1)直径が1.5w以上(m−2.5)w以下の円形、
(2)1辺が1.5w以上(m−2.5)w以下の正方形、
(3)短辺が1.5w以上(m−2.5)w以下の長方形、
(4)外接円の直径が1.5w以上(m−2.5)w以下の多角形
のいずれかを使用することができる。
この方式では、長手方向の両端に近づくと速度が低下し、幅方向に移動するためPG薄板5は、円形や回転対称の八角形に限定されず、さらに大きさについても、列数に比例して、大きなものの選択が可能である。
寸法の上限を決める要因は、上記寸法より大きくすると、例えば、長手方向の中央部の両側に加速用のノズルを設置した場合、PG薄板5が加速される前に、反対側のノズルからの影響を受け易くなり減速し、走行の継続が難しくなるためである。
In the method in which the both ends of the base are twisted to reversely run the PG thin plate of the present invention at both ends in the longitudinal direction, the width of the magnet is w and the number of rows of magnets is m (where m is 5 or more). Integer), and the shape in the plan view is
(1) A circle having a diameter of 1.5 w or more and (m-2.5) w or less,
(2) A square whose side is 1.5 w or more and (m−2.5) w or less,
(3) A rectangle having a short side of 1.5 w or more and (m−2.5) w or less,
(4) Any of polygons having a circumscribed circle diameter of 1.5 w or more and (m−2.5) w or less can be used.
In this method, the speed decreases when approaching both ends in the longitudinal direction, and the PG thin plate 5 is not limited to a circular or rotationally symmetric octagon, and the size is also proportional to the number of columns. The large one can be selected.
The factor that determines the upper limit of the dimension is that if it is larger than the above dimension, for example, if acceleration nozzles are installed on both sides of the central part in the longitudinal direction, the influence from the opposite nozzle before the PG thin plate 5 is accelerated. This is because it becomes more susceptible to deceleration and slows down, making it difficult to continue running.

本発明の装置ではPG薄板5のサーキット状走行を持続させるために、磁石列上の直線走行域の1箇所ないし2箇所以上に風を送るための吹き出しノズルを設け、PG薄板5を加速させるようにすると効果的である。
PG薄板5は浮上しているため軌道となる磁石との摩擦抵抗は無いものの、主に空気抵抗により、さらに厳密にはその程度は小さいものの渦電流損失により、減速する。
さらに円弧状のガイドを設けた方式では、ガイドに接触して旋回走行させるときにエネルギーの減衰が起こる。
一方、ベースの両端が捻れた方式では、PG薄板5が長手方向の端部に近づき、幅方向に移動し、瞬間的ではあるが側壁に当たるため、エネルギーの減衰が起こる。
In the apparatus of the present invention, in order to maintain the circuit-like traveling of the PG thin plate 5, a blowing nozzle for sending wind to one place or two or more places in the linear traveling area on the magnet row is provided to accelerate the PG thin plate 5. This is effective.
Since the PG thin plate 5 is floating, there is no frictional resistance with the magnet that becomes the orbit, but the PG thin plate 5 is decelerated mainly by air resistance, more strictly, by eddy current loss although its degree is small.
Furthermore, in the method in which the arc-shaped guide is provided, energy is attenuated when the vehicle turns while contacting the guide.
On the other hand, in the method in which both ends of the base are twisted, the PG thin plate 5 approaches the end in the longitudinal direction, moves in the width direction, and instantaneously hits the side wall, so that energy is attenuated.

そこで走行中にPG薄板5の後方からエアーを吹きつけ、加速することにより旋回走行を長時間継続させることができ、デモンストレーション効果を一段と高めることができる。
図12にベースの長手方向中央部の両側に送風ノズル9を設けた例をそれぞれ(a)平面図と(b)正面図で示す。図12に示した例では、1箇所に設けた固定部10から左右に2本の細径パイプを伸ばして、直線走行するPG薄板5の走行に影響が無いように、斜め上方から加速するように構成してある。
図13には、2つの固定部からそれぞれ1本の送風ノズルを組み込んだ例の平面図を示す。
Therefore, during traveling, air is blown from behind the PG thin plate 5 and accelerated, whereby the turning traveling can be continued for a long time, and the demonstration effect can be further enhanced.
The example which provided the ventilation nozzle 9 in the both sides of the longitudinal direction center part of the base in FIG. 12 is shown with (a) top view and (b) front view, respectively. In the example shown in FIG. 12, two small-diameter pipes are extended to the left and right from the fixed portion 10 provided at one place so as to accelerate from obliquely upward so as not to affect the traveling of the PG thin plate 5 that travels linearly. It is configured.
FIG. 13 shows a plan view of an example in which one blowing nozzle is incorporated from each of two fixing portions.

ノズルから吹き出す風量は僅かでよく、例えば鑑賞魚用の水槽にエアーを吹き込むのに用いられる電動のエアーポンプなどが利用できる。あるいは、カメラレンズのクリーニング等に用いられる、ゴム製のブロワーを用いて、マニュアルで加速することも可能である。
マニュアルでブロワーを用いて、PG薄板5を加速する場合は、ノズルの先端を通過するタイミングを見計らって、エアーを吹き込む。
一方、電動のエアーポンプを用いる場合、常時ノズルからエアーが吹き出し、PG薄板5がノズルの先端近くを通過するときに加速される。PG薄板5の位置を検出するためのセンサーやタイミングを見計らってエアーを送る等の制御機構は必要とせず、装置全体のコストを低く抑えることが可能となる。
The amount of air blown from the nozzle may be small, and for example, an electric air pump used to blow air into an aquarium for appreciation fish can be used. Alternatively, it is possible to manually accelerate using a rubber blower used for cleaning a camera lens or the like.
When the PG thin plate 5 is accelerated using a blower manually, air is blown in line with the timing of passing through the nozzle tip.
On the other hand, when an electric air pump is used, air is constantly blown from the nozzle, and is accelerated when the PG thin plate 5 passes near the tip of the nozzle. A sensor for detecting the position of the PG thin plate 5 and a control mechanism such as sending air in anticipation of timing are not required, and the cost of the entire apparatus can be kept low.

次に実施例をあげて本発明を説明する。
ベース材料として厚さ2mm、幅40mm、長さ380mmのSUS430ステンレス鋼板を準備した。ベース2は曲率半径がおよそ2000mmとなるように下側に湾曲状に成形したものを使用した。
磁石列を形成するネオジウム磁石として厚さ3mm、幅6mm、長さ12mmで厚さ方向に磁場配向した最大エネルギー積が47MGOeの磁石を使用した。
図1に示すのと同様に、ベース内側の曲面に、長方形のネオジウム磁石3を長手方向に30個連ねた磁石列4を5列並べた。ベースの幅方向両端に配置する磁石3はN極が上向きなるようにして、幅方向の各磁石列の極性が交互に反対になるように並べた。ただし、長手方向両端の各1行の磁石3については、反発による長手方向への広がりを防ぐため、長手方向についても磁石3の表面の極性が反対になるように並べた。
Next, the present invention will be described with reference to examples.
A SUS430 stainless steel plate having a thickness of 2 mm, a width of 40 mm, and a length of 380 mm was prepared as a base material. The base 2 was formed in a curved shape on the lower side so that the radius of curvature was approximately 2000 mm.
As the neodymium magnet forming the magnet row, a magnet having a thickness of 3 mm, a width of 6 mm, a length of 12 mm and a magnetic field orientation in the thickness direction of 47 MGOe was used.
In the same manner as shown in FIG. 1, five rows of magnet rows 4 in which 30 rectangular neodymium magnets 3 are arranged in the longitudinal direction are arranged on the curved surface inside the base. The magnets 3 arranged at both ends in the width direction of the base were arranged so that the N poles face upward and the polarities of the magnet rows in the width direction were alternately reversed. However, the magnets 3 in each row at both ends in the longitudinal direction are arranged so that the polarities of the surfaces of the magnets 3 are opposite also in the longitudinal direction in order to prevent spreading in the longitudinal direction due to repulsion.

このように配置した磁石列の幅方向の表面の磁束密度分布を測定した。測定には簡易磁束密度測定器(カネテック テスラメータTM−701)を使用した。XYステージに固定したプローブ先端のホール素子を磁石表面に接触させ、磁石列の幅方向に移動させながら測定した。
さらに、磁石の上に1.0mmの厚さのアルミニウム薄板を置いて、その上からプローブ先端のホール素子を押し当てる方法で、磁石の表面から1mm上方の磁束密度分布も測定した。磁石の表面から1mm上方としたのはPGの磁石上の浮上距離が1mm前後であるからである。
The magnetic flux density distribution on the surface in the width direction of the magnet array arranged in this way was measured. A simple magnetic flux density measuring device (Kanetech Teslameter TM-701) was used for the measurement. The measurement was performed while the Hall element at the tip of the probe fixed to the XY stage was brought into contact with the magnet surface and moved in the width direction of the magnet array.
Further, a magnetic flux density distribution 1 mm above the surface of the magnet was also measured by placing a thin aluminum plate having a thickness of 1.0 mm on the magnet and pressing the Hall element at the tip of the probe from above. The reason why the height is 1 mm above the surface of the magnet is that the flying distance on the PG magnet is around 1 mm.

さらに、磁石列上の磁束密度の最大値を測定した。測定は5回行った。片側から数えて1列目から5列目の磁石列上の磁束密度の最大値の平均値をそれぞれP1〜P5として、それらの値と、P2とP4の平均値とP1とP2の平均値との差、
ΔP=(P2+P4)/2−(P1+P2)/2
と、P2とP4の平均値とP3との差、
ΔP’=(P2+P4)/2−P3
も表に示した。
ΔPはその値が小さいほど磁石列上をPG薄板5が走行するときに幅方向外側に脱落しにくくなり、その目安としてとらえることができる。そして、ΔP’はその値が小さいほど磁石列上をPG薄板5が走行するときにそれぞれの軌道を分けるしきりとしての作用が増す。それにより、PG薄板5が中央の磁石列に移りにくくして、安定した直線走行が可能となる。そのよう目安を示していると考えることができる。
Furthermore, the maximum value of the magnetic flux density on the magnet array was measured. The measurement was performed 5 times. The average values of the maximum values of magnetic flux density on the first to fifth magnet rows counted from one side are P1 to P5, respectively, those values, the average values of P2 and P4, and the average values of P1 and P2. Difference between
ΔP = (P2 + P4) / 2− (P1 + P2) / 2
And the difference between the average value of P2 and P4 and P3,
ΔP ′ = (P2 + P4) / 2−P3
Are also shown in the table.
The smaller the value of ΔP, the more difficult it is to drop out to the outside in the width direction when the PG thin plate 5 travels on the magnet array, and this can be taken as a guide. As the value of ΔP ′ is smaller, the effect of dividing each track is increased when the PG thin plate 5 travels on the magnet array. This makes it difficult for the PG thin plate 5 to move to the central magnet row, and enables stable linear travel. It can be considered that it shows such a guide.

幅方向の密度分布の測定結果を図14に、磁束密度の最大値の測定結果を表1示す。図14において、磁石表面の磁束密度分布は実線で、1mm上の磁束密度分布は点線で示した。
図14に示すとおり、磁石表面の磁束密度分布は磁石列上で高い山を形成し、磁石列の境界部分では谷を形成している。なお、既に述べたとおり、磁石による反磁性体への反発力は磁石の極性によらないため、磁石表面の極性は区別せずに描いてある。
FIG. 14 shows the measurement result of the density distribution in the width direction, and Table 1 shows the measurement result of the maximum value of the magnetic flux density. In FIG. 14, the magnetic flux density distribution on the magnet surface is indicated by a solid line, and the magnetic flux density distribution above 1 mm is indicated by a dotted line.
As shown in FIG. 14, the magnetic flux density distribution on the magnet surface forms a high peak on the magnet array, and forms a valley at the boundary of the magnet array. As already described, since the repulsive force of the magnet to the diamagnetic material does not depend on the polarity of the magnet, the polarity on the surface of the magnet is not distinguished.

Figure 2017046561
Figure 2017046561

図14と表1より、両端の磁石列上の磁束密度分布の山は低く、それらの内側、すなわち片側から数えて2列目、4列目の磁石上の磁束密度分布の山がもっとも高いことが分かる。そして、中央の磁石列上の磁束密度分布の山も、その両隣の磁石列上の磁束密度分布の山よりも低くなっていることが分かる。
それでも、準備した磁石列上で、厚さ1.0mm、直径が12mmのPG薄板5を幅方向の2番目あるは4番目の磁石列上を安定して往復運動することを確認した。
14 and Table 1, the peak of the magnetic flux density distribution on the magnet rows at both ends is low, and the peak of the magnetic flux density distribution on the magnets in the second row and the fourth row counting from the inside, that is, one side is the highest. I understand. It can be seen that the peak of the magnetic flux density distribution on the central magnet row is also lower than the peak of the magnetic flux density distribution on both adjacent magnet rows.
Nevertheless, it was confirmed that the PG thin plate 5 having a thickness of 1.0 mm and a diameter of 12 mm was stably reciprocated on the second or fourth magnet row in the width direction on the prepared magnet row.

さらに、両端に図1に示すのと同様な円弧と直線部よりなるJ字状のガイド7を0.5mm厚さのSUS430ステンレス鋼薄板を用いて製作し、セットした。高さは4mmとした。次に、図12に示すのと同様に、エアー吹き込み用のノズル9をセットした。ノズル9は外径2mm、内径1mmの細径銅製パイプを用いて作製した。  Further, J-shaped guides 7 having arcs and straight portions similar to those shown in FIG. 1 at both ends were manufactured and set using a SUS430 stainless steel thin plate having a thickness of 0.5 mm. The height was 4 mm. Next, as shown in FIG. 12, the nozzle 9 for blowing air was set. The nozzle 9 was produced using a thin copper pipe having an outer diameter of 2 mm and an inner diameter of 1 mm.

厚さ1mm、直径12mmのPG薄板5を2番目の磁石列上に乗せて、往復運動させ、ノズルの先端を通過するタイミングを見計らって、ブロワーを用いてエアーを吹き込み、PG薄板5を加速した。PG薄板5は減速しながらガイド7に達し、ガイド7に沿って反転し、4番目の磁石列上に移動し、直線走行する。さらに、もう一つのノズルの先端を通過するタイミングを見計らって、ブロワーを用いてエアーを吹き込み加速することにより、反対側のガイド7に沿って、元の2番目の磁石列上に移動し直線状に走行する。以下、同様な操作を繰り返すことにより、連続して、往路と復路で軌道となる磁石列を変えて、サーキット状に走行することを確認した。  A PG thin plate 5 having a thickness of 1 mm and a diameter of 12 mm was placed on the second magnet row, reciprocated, and air was blown in using a blower to accelerate the PG thin plate 5 with the timing of passing through the tip of the nozzle. . The PG thin plate 5 reaches the guide 7 while decelerating, reverses along the guide 7, moves onto the fourth magnet row, and travels in a straight line. Furthermore, in anticipation of the timing of passing through the tip of another nozzle, air is blown and accelerated using a blower, so that it moves along the opposite guide 7 onto the original second magnet row and forms a straight line. Drive to. Thereafter, by repeating the same operation, it was confirmed that the trains were continuously moved in the form of a circuit by changing the magnet rows as tracks on the forward and return paths.

吹き込みのタイミングが合わなかったり、あるいは吹き込みによる加速が不十分で、PG薄板5がガイド7に達しなかったりする場合でも、ベースは湾曲状になっているためPG薄板5は往復運動を繰り返す。そのため、再度タイミングを見計らって、加速を繰り返すことが可能であった。  Even when the timing of blowing does not match or acceleration due to blowing is insufficient and the PG thin plate 5 does not reach the guide 7, the base is curved, so the PG thin plate 5 repeats reciprocating motion. Therefore, it was possible to repeat the acceleration with the timing again.

実施例1と同じベースを用いて、下記の点のみ変更して、磁石列を構成した。
PG薄板5の走行軌道となる偶数列すなわち、2列と4列に、最大エネルギー積が47MGOeの磁石に変えて、40MGOeのNd系磁石を配置した。
実施例1より、さらに安定してPG薄板5が走行することを確認した。
Using the same base as in Example 1, only the following points were changed to form a magnet array.
A 40 MGOe Nd-based magnet was arranged in the even rows, that is, the second and fourth rows, which are the traveling trajectory of the PG thin plate 5, instead of the magnet having a maximum energy product of 47 MGOe.
From Example 1, it was confirmed that the PG thin plate 5 traveled more stably.

実施例1と同じベースを用いて、下記の点のみ変更して、磁石列を構成した。
厚さ1mm、直径12mmのG薄板51の走行軌道となる偶数列すなわち、2列と4列に、同じ最大エネルギー積で、厚さが0.5mm薄い、2.5mm厚さのNd系磁石を配置した。
実施例2と同様に、実施例1よりさらに安定してPG薄板5が走行することを確認した。
Using the same base as in Example 1, only the following points were changed to form a magnet array.
An Nd magnet having a thickness of 0.5 mm and a thickness of 0.5 mm, with the same maximum energy product, in an even number of rows, i.e., two and four rows, which are traveling tracks of the G thin plate 51 having a thickness of 1 mm and a diameter of 12 mm. Arranged.
As in Example 2, it was confirmed that the PG thin plate 5 traveled more stably than in Example 1.

ベース材料として厚さ2mm、幅40mm、長さ380mmのSUS430ステンレス鋼板を準備した。ベースは図5(c)に示す断面図と同様に、幅方向の中央19mmを残し、両側を約8度内側に下り坂になるように曲げ加工後、長手方向の中心部の曲率半径がおよそ2500mm、両端部近傍の曲率半径がおよそ1000mmになるように湾曲面状に加工を施したものを使用した。
磁石列を形成するネオジウム磁石として実施例1と同じ磁石を用いた。
ベース内側の曲面に、実施例1と同様に配置した。ただし、長手方向の両端部近傍を除いた、PG薄板5の直線走行域については、幅方向中央の3列目の磁石列の下側に0.5mm厚さのSUS430製のスペーサを敷いて、表面がその分高くなるようにした。
A SUS430 stainless steel plate having a thickness of 2 mm, a width of 40 mm, and a length of 380 mm was prepared as a base material. As in the cross-sectional view shown in FIG. 5 (c), the base is bent so that the center in the width direction is 19 mm and both sides are downhill about 8 degrees inward, and then the radius of curvature of the central portion in the longitudinal direction is approximately A material having a curved surface so that the radius of curvature in the vicinity of both ends is about 1000 mm is used.
The same magnet as in Example 1 was used as the neodymium magnet forming the magnet row.
Arranged on the curved surface inside the base in the same manner as in Example 1. However, for the linear running area of the PG thin plate 5 excluding the vicinity of both ends in the longitudinal direction, a 0.5 mm thick SUS430 spacer is laid under the third magnet row at the center in the width direction, The surface was made higher by that amount.

このように配置した磁石列の幅方向の磁束密度分布を実施例1と同様な方法で測定し、その結果を測定位置と合わせて、図15に示した。ただし、磁石表面の幅方向の輪郭線は平らでないため、測定位置は、幅方向の2番目と4番目の磁石表面の1mm上の平行線上とした。1mm上としたのは、PG薄板5の磁石表面からの浮上距離が約1mmであるためである。
なお、比較のため、同じ厚さと幅の平らなSUS430ステンレス鋼板上に、同じ特性で同じ寸法の磁石を、全て磁石表面が平になるように並べた場合の磁石表面から1mm上の平行線上の磁束密度の測定結果すなわち図14の点線で示したテータも比較用として図15(b)に示した。
The magnetic flux density distribution in the width direction of the magnet array arranged in this way was measured by the same method as in Example 1, and the result is shown in FIG. 15 together with the measurement position. However, since the contour line in the width direction of the magnet surface is not flat, the measurement position was set on a parallel line 1 mm above the second and fourth magnet surfaces in the width direction. The reason why the height is set to 1 mm is that the flying distance of the PG thin plate 5 from the magnet surface is about 1 mm.
For comparison, on a parallel line 1 mm above the magnet surface when magnets having the same characteristics and the same dimensions are arranged on a flat SUS430 stainless steel plate of the same thickness and width so that the magnet surfaces are all flat. The measurement result of the magnetic flux density, that is, the data indicated by the dotted line in FIG. 14 is also shown in FIG. 15B for comparison.

ベース21の両端を曲げ、その上に配置した磁石の表面は内側に傾斜しているため、改善対策無しに平らに設置した場合に比べて、幅方向両端の磁石上の磁束密度が高くなっていることが分かる。PG薄板5が磁石列上を走る場合、幅方向の端に近づくほど、PG薄板5の端部と磁石表面の距離は短くなり、反発力が増し、傾き、元の軌道に戻るようになる。すなわち、幅方向に安定する。
また、中央部の磁石列上の磁束密度も、磁石表面との距離が短くなるため、高くなっていることが分かる。二つの直線走行域の軌道を分ける効果が高まっていることが分かる。
Since both ends of the base 21 are bent and the surface of the magnet disposed on the base 21 is inclined inward, the magnetic flux density on the magnets at both ends in the width direction is higher than that in the case of flat installation without improvement measures. I understand that. When the PG thin plate 5 runs on the magnet row, the closer to the end in the width direction, the shorter the distance between the end of the PG thin plate 5 and the magnet surface, the repulsive force increases, and the tilt returns to the original trajectory. That is, it stabilizes in the width direction.
Moreover, it turns out that the magnetic flux density on the magnet row | line | column of a center part is also high because the distance with a magnet surface becomes short. It can be seen that the effect of dividing the track of the two straight traveling areas is increasing.

準備した磁石列上で、厚さ1.0mm、直径が12mmのPG薄板5を幅方向の2番目あるは4番目の磁石列上を安定して往復運動することを確認した。
さらに、両端に実施例1と同様に円弧と直線部よりなるJ字状のガイド7とエアー吹き込み用のノズル9をセットした。
エアーの供給用に、市販の観賞魚の水槽用として市販されている、無負荷状態の流量が5L/分のエアーポンプを用いた。
厚さ1.0mm、直径が12mmのPG薄板5を幅方向の2番目の磁石列上に端から乗せて離すと走行を開始し、その後はノズルからのエアーの吹き出しにより加速され、ガイドに達し内側に沿って旋回し、連続して2番目と4番目の磁石列上をサーキット状に走り続けた。
It was confirmed that the PG thin plate 5 having a thickness of 1.0 mm and a diameter of 12 mm was stably reciprocated on the second or fourth magnet row in the width direction on the prepared magnet row.
Further, a J-shaped guide 7 composed of an arc and a straight line portion and an air blowing nozzle 9 were set at both ends in the same manner as in Example 1.
For supplying air, an air pump, which is commercially available for use as a tank for a commercially available ornamental fish and has an unloaded flow rate of 5 L / min, was used.
When the PG thin plate 5 having a thickness of 1.0 mm and a diameter of 12 mm is placed on the second magnet row in the width direction and separated from the end, it starts to travel, and then is accelerated by blowing air from the nozzle to reach the guide. I swung along the inside and continued to run on the second and fourth magnet rows in a circuit.

ベース材料として厚さ2mm、幅46mm、長さ380mmのSUS430ステンレス鋼板を準備した。ベースは幅方向の中央31mmを残し、両側を約8度内側に下り坂になるように曲げ加工後、長手方向の中心部の曲率半径がおよそ2500mm、両端部近傍の曲率半径がおよそ1000mmになるように湾曲面状に加工を施したものを使用した。
磁石列を形成するネオジウム磁石として実施例1と同じ磁石を使用した。
ベース内側の曲面に、長方形のネオジウム磁石を長手方向に30個連ねた磁石列を6列並べた。ベースの幅方向の1列目に配置する磁石はN極が上向きになるようにして、幅方向の各磁石列の極性が交互に反対になるように並べた。なお並べる際に、図6(c)に示した断面図と同じように、長手方向の両端部近傍を除いて、3列目と4列目の磁石列の下側には0.5mm厚さのSUS430製のスペーサを敷いて、表面がその分高くなるようにした。
A SUS430 stainless steel plate having a thickness of 2 mm, a width of 46 mm, and a length of 380 mm was prepared as a base material. After the base is bent to leave the center 31 mm in the width direction and both sides are downhill about 8 degrees inward, the radius of curvature at the center in the longitudinal direction is approximately 2500 mm, and the radius of curvature near both ends is approximately 1000 mm. Thus, a curved surface processed was used.
The same magnet as Example 1 was used as a neodymium magnet which forms a magnet row.
Six rows of magnets in which 30 rectangular neodymium magnets were arranged in the longitudinal direction were arranged on the curved surface inside the base. The magnets arranged in the first row in the width direction of the base were arranged so that the N poles face upward and the polarities of the magnet rows in the width direction were alternately reversed. When arranging, as in the cross-sectional view shown in FIG. 6C, except for the vicinity of both ends in the longitudinal direction, a thickness of 0.5 mm is provided below the third and fourth magnet rows. A spacer made of SUS430 was laid to make the surface higher by that amount.

このように配置した磁石列の幅方向の磁束密度分布を実施例4と同様な方法で測定し、その結果を測定位置と合わせて、図16に示した。
なお、比較のため、同じ厚さと幅の平らなSUS430ステンレス鋼板上に、同じ特性で同じ寸法の磁石を、全て磁石表面が平になるように並べた場合の磁石表面から1mm上の平行線上の磁束密度の測定結果も比較用として点線で示した。
The magnetic flux density distribution in the width direction of the magnet array arranged in this way was measured by the same method as in Example 4, and the result was shown in FIG. 16 together with the measurement position.
For comparison, on a parallel line 1 mm above the magnet surface when magnets having the same characteristics and the same dimensions are arranged on a flat SUS430 stainless steel plate of the same thickness and width so that the magnet surfaces are all flat. The measurement result of the magnetic flux density is also shown by a dotted line for comparison.

実施例4と同様に、ベース21の両端を曲げ、その上に配置した磁石の表面は内側に傾斜しているため、対策無しに平らに設置した場合に比べて、両端の磁石上の磁束密度が高くなっており、PG薄板5は幅方向に安定し飛び出しにくくなる。
また、中央部の二つの磁石列上の磁束密度も高くなっており、二つの直線走行域の軌道を分ける効果が高まっていることが分かる。
Similar to the fourth embodiment, both ends of the base 21 are bent, and the surface of the magnet disposed on the base 21 is inclined inward, so that the magnetic flux density on the magnets on both ends is larger than that in the case where the magnets are installed flat without countermeasures. The PG thin plate 5 is stable in the width direction and hardly protrudes.
In addition, the magnetic flux density on the two magnet rows in the central part is also high, and it can be seen that the effect of separating the tracks of the two linear traveling areas is increasing.

準備した磁石列上で、厚さ1.0mm、直径が12mmのPG薄板5を幅方向の2番目あるいは5番目の磁石列上を安定して往復運動することを確認した。
さらに、両端に実施例1と同様に円弧と直線部よりなるJ字状のガイド7とエアー吹き込み用のノズル9をセットした。ただし、ガイド7の円弧の内径は磁石列数に合わせて調整し、ノズルの吹き出し位置は、PG薄板5の走行軌道となる幅方向の2番目と5番目の磁石列の磁石の幅方向の中心線に合わせて設置した。
エアーの供給用に、実施例4と同じ流量が5L/分のエアーポンプを用いた。
厚さ1.0mm、直径が12mmのPG薄板5を幅方向の2番目の磁石列上に端から乗せて離すと走行を開始し、その後はノズルからのエアーの吹き出しにより加速され、ガイドに達し内側に沿って旋回し、連続して2番目と5番目の磁石列上をサーキット状に走り続けた。
It was confirmed that the PG thin plate 5 having a thickness of 1.0 mm and a diameter of 12 mm was stably reciprocated on the second or fifth magnet row in the width direction on the prepared magnet row.
Further, a J-shaped guide 7 composed of an arc and a straight line portion and an air blowing nozzle 9 were set at both ends in the same manner as in Example 1. However, the inner diameter of the arc of the guide 7 is adjusted according to the number of magnet rows, and the blowing position of the nozzle is the center in the width direction of the magnets of the second and fifth magnet rows in the width direction, which is the travel path of the PG thin plate 5. Installed according to the line.
For supplying air, an air pump having the same flow rate as in Example 4 at 5 L / min was used.
When the PG thin plate 5 having a thickness of 1.0 mm and a diameter of 12 mm is placed on the second magnet row in the width direction and separated from the end, it starts to travel, and then is accelerated by blowing air from the nozzle to reach the guide. I swung along the inside and continued to run on the second and fifth magnet rows in a circuit.

ベース材料として厚さ2mm、幅60mm、長さ380mmのSUS430ステンレス鋼板を準備した。ベースは幅方向の中央37mmを残し、両側を約8度内側に下り坂になるように曲げ加工後、長手方向の中心部の曲率半径がおよそ2500mm、両端部近傍の曲率半径がおよそ1000mmになるように湾曲面状に加工を施したものを使用した。
PG薄板5の直線走行域が2組の平行に設置した3列の磁石列で構成され、間に磁石幅2列分に相当する空間部を残すようにして、長手方向の両端部については、片側の磁石配置は図7(b)と同じ磁石配置とし、一方反対側は、図8(b)と同じ磁石配置となるように並べた。
PG薄板5の直線走行域の幅方向の両端から3番目の磁石列の下側には、磁石表面が外側に向かって傾斜角8度の下り坂になるように、図9に示した断面図と同じように加工したSUS430製のスペーサを準備して、敷いた。
A SUS430 stainless steel plate having a thickness of 2 mm, a width of 60 mm, and a length of 380 mm was prepared as a base material. After the base is bent so that it has a center of 37 mm in the width direction and both sides are downhill about 8 degrees inward, the radius of curvature at the center in the longitudinal direction is approximately 2500 mm, and the radius of curvature near both ends is approximately 1000 mm. Thus, a curved surface processed was used.
The linear traveling area of the PG thin plate 5 is composed of two sets of three magnet rows arranged in parallel, leaving a space portion corresponding to two magnet widths in between, and for both ends in the longitudinal direction, The magnet arrangement on one side was the same as that shown in FIG. 7B, while the opposite side was arranged so that the magnet arrangement was the same as that shown in FIG. 8B.
9 is a cross-sectional view shown in FIG. 9 such that the magnet surface has a downward slope with an inclination angle of 8 degrees toward the outside below the third magnet row from both ends in the width direction of the linear traveling area of the PG thin plate 5. A spacer made of SUS430 processed in the same manner as above was prepared and spread.

さらに、円弧と直線部よりなるJ字状のガイドとエアー吹き込み用のノズルをセットした。ただし、ガイド72は図7の(b)に示すのと同様に円弧の内径は磁石列数に合わせて調整し、ノズルの先端は、PG薄板5の走行軌道となるそれぞれの3列で構成される磁石列の中央の磁石列の中心線に合わせて設置した。
エアー供給用に、市販の観賞魚の水槽用として市販されている、無負荷状態の最大流量が5L/分で流量が調整可能なエアーポンプを用いた。
Furthermore, a J-shaped guide consisting of an arc and a straight line portion and an air blowing nozzle were set. However, in the guide 72, as shown in FIG. 7B, the inner diameter of the arc is adjusted in accordance with the number of magnet rows, and the tip of the nozzle is composed of three rows each serving as a traveling track of the PG thin plate 5. It was installed according to the center line of the magnet row at the center of the magnet row.
For air supply, an air pump that is commercially available for use as a tank for a commercially available ornamental fish and that can adjust the flow rate at a maximum flow rate of 5 L / min in an unloaded state was used.

厚さ1.0mm、直径が12mmのPG薄板5を幅方向の2番目の磁石列上に端から乗せて離すと走行を開始し、その後はノズルからのエアーの吹き出しにより加速され、ガイドに達し内側に沿って旋回し、連続して3列で構成される磁石列の中央の磁石列上をサーキット状に走り続けた。
長手方向の両端のガイドを設けた、PG薄板5の旋回領域の磁石の配列は両側で変えたが、いずれも問題なくPG薄板5はガイドに沿って旋回した。
When the PG thin plate 5 having a thickness of 1.0 mm and a diameter of 12 mm is placed on the second magnet row in the width direction and separated from the end, it starts to travel, and then is accelerated by blowing air from the nozzle to reach the guide. It swirled along the inside and continued to run on the center magnet row of the magnet row composed of 3 rows in a circuit shape.
The arrangement of the magnets in the turning region of the PG thin plate 5 provided with guides at both ends in the longitudinal direction was changed on both sides, but the PG thin plate 5 swung along the guides without any problem.

ベースとして厚さ1.5mm、幅46mm、長さ380mmのSUS430ステンレス鋼板を準備した。ベースは幅方向の中央25mmを残し、両側を約8度内側に下り坂になるように曲げ加工後、長手方向の中心部の曲率半径がおよそ2000mmになるように湾曲面状に加工を施した。さらに、両端を捻り、スプリングバック後の形状で、両端が中央部と比較して幅方向に約3度傾くように加工した。  A SUS430 stainless steel plate having a thickness of 1.5 mm, a width of 46 mm, and a length of 380 mm was prepared as a base. The base was bent so that the center in the width direction was 25 mm, and both sides were downhill about 8 degrees inward, and then processed into a curved surface so that the radius of curvature of the central portion in the longitudinal direction was about 2000 mm. . Furthermore, both ends were twisted and processed so that both ends were inclined by about 3 degrees in the width direction as compared with the central portion in the shape after springback.

磁石列を形成するネオジウム磁石として実施例1と同じ、厚さ3mm、幅6mm、長さ12mmで厚さ方向に磁場配向した最大エネルギー積が47MGOeの磁石を使用した。
ベース内側の曲面に、長方形のネオジウム磁石を長手方向に30個連ねた磁石列を6列並べた。ベースの幅方向の1列目に配置する磁石はN極が上向きになるようにして、PG薄板5の直線走行域については、幅方向の各磁石列の極性が交互に反対になるように並べた。
As the neodymium magnet forming the magnet row, the same magnet as in Example 1 having a thickness of 3 mm, a width of 6 mm, a length of 12 mm and a magnetic field orientation in the thickness direction of 47 MGOe was used.
Six rows of magnets in which 30 rectangular neodymium magnets were arranged in the longitudinal direction were arranged on the curved surface inside the base. The magnets arranged in the first row in the width direction of the base are arranged so that the N pole faces upward, and the linear traveling area of the PG thin plate 5 is arranged so that the polarities of the magnet rows in the width direction are alternately reversed. It was.

両端の旋回領域については、図17(a)に示すような、単に、長手方向の最端部の1行について、長手方向にも極性が互いに反対になるように並べた方式と、図17(b)に示すように元の磁石列の長さ4行分について、90度向きを変えた並べ方の二通りとした。
磁石の全周の側面には、あらかじめ、ベースの形状に合わせて約160℃に加熱して成形した5mm角のアクリル棒を両面テープで接着固定して、磁石表面から2mmの高さの側壁を構築した。
さらに、長手方向の中央部に設けた2つのノズルの先端を、後述するPG薄板5の大きさに合わせて、ほぼそれらの中心に当たるように調整してセットし、実施例5と同じエアーポンプに接続した。
As for the swivel regions at both ends, as shown in FIG. 17 (a), with respect to the one row at the extreme end in the longitudinal direction, the arrangement is such that the polarities are opposite to each other in the longitudinal direction, and FIG. As shown in b), the four rows of the original magnet row were arranged in two ways with the orientation changed by 90 degrees.
On the side surface of the entire circumference of the magnet, a 5 mm square acrylic stick molded in advance to approximately 160 ° C. according to the shape of the base is bonded and fixed with double-sided tape, and a side wall with a height of 2 mm from the magnet surface is provided. It was constructed.
Furthermore, the tip of the two nozzles provided in the central part in the longitudinal direction is adjusted and set so as to be substantially in contact with the center of the PG thin plate 5 to be described later. Connected.

PG薄板5の厚さは約1mmとして、下記の種々の平面形状のPG薄板5を準備した。磁石幅wが6mm、列数Nが6列のため、
直径が1.5w以上で(N−2.7)w以下、
すなわち9〜約20mmの範囲にある、直径が約9mm、20mmの円形のPG薄板5が問題なく、連続して往路と復路で軌道を変えて走行することを確認した。
そのほか、1辺が9mmおよび20mmの正方形、短辺×長辺が9mm×18mm、20mm×30mm、の長方形、外接円が約10mm、約20mmの回転対称の八角形を用いて、連続的に往路と復路で軌道を変えて走行することを確認した。
ただし、PG薄板5が小さ目の場合、ポンプのエアー流量を少なめに調整した。
The thickness of the PG thin plate 5 was about 1 mm, and the following various PG thin plates 5 having a planar shape were prepared. Because the magnet width w is 6 mm and the number of rows N is 6,
The diameter is 1.5w or more and (N-2.7) w or less,
That is, it was confirmed that the circular PG thin plate 5 having a diameter of about 9 mm and 20 mm in a range of 9 to about 20 mm travels continuously without changing the path between the forward path and the return path.
In addition, using a rotationally symmetrical octagon with a square of 9 mm and 20 mm on one side, a rectangle with a short side × long side of 9 mm × 18 mm, 20 mm × 30 mm, a circumscribed circle of about 10 mm, and about 20 mm, He confirmed that he was going to change the track on the return path.
However, when the PG thin plate 5 was small, the air flow rate of the pump was adjusted slightly.

長手方向の両端で磁石の配列を変えたが、ともに、問題なく、PG薄板5が端部に近づくと、幅方向に移動し、軌道を変えることができた。ただし、磁石の向きを90度回転して並べた方が、幅方向に移りやすい傾向があることが確認できた。そのため、そのような配列にした場合、両端の捻り角度は、さらに小さく2度程度でも幅方向に移動可能であった。  Although the arrangement of the magnets was changed at both ends in the longitudinal direction, in both cases, when the PG thin plate 5 approached the end, it moved in the width direction and the trajectory could be changed. However, it has been confirmed that the direction in which the magnets are rotated 90 degrees tends to move in the width direction. Therefore, in such an arrangement, the twist angle at both ends is even smaller and can be moved in the width direction even at about 2 degrees.

ベース材料として厚さ1.5mm、幅52mm、長さ380mmのSUS430ステンレス鋼板を準備した。ベース2は幅方向の中央31mmを残し、両側を約8度内側に下り坂になるように曲げ加工後、長手方向の中心部の曲率半径がおよそ2500mm、長手方向両端部近傍の曲率半径が1000mmになるように湾曲面状に加工を施した。さらに、両端を捻り、スプリングバック後の形状で、両端が中央部と比較して幅方向に約2度傾くように加工した。  A SUS430 stainless steel plate having a thickness of 1.5 mm, a width of 52 mm, and a length of 380 mm was prepared as a base material. After the base 2 is bent so that it has a center of 31 mm in the width direction and both sides are downhill about 8 degrees inward, the radius of curvature at the center in the longitudinal direction is approximately 2500 mm, and the radius of curvature near both ends in the longitudinal direction is 1000 mm. A curved surface was processed so as to be. Furthermore, both ends were twisted and processed so that both ends were inclined by about 2 degrees in the width direction as compared to the central portion in the shape after springback.

磁石列を形成するネオジウム磁石として厚さ3mm、幅6mm、長さ12mmで厚さ方向に磁場配向した最大エネルギー積が47MGOeの磁石を使用した。
ベース内側の曲面に、長方形のネオジウム磁石3を長手方向に30個連ねた磁石列を7列並べた。並べる際に、図18に長手方向中央部の断面図を示すように、PG薄板5の直線走行域の、幅方向中央の磁石列の下側に、0.5mm厚さのSUS430製のスペーサを敷いて、表面をその分高くした。
As the neodymium magnet forming the magnet row, a magnet having a thickness of 3 mm, a width of 6 mm, a length of 12 mm and a magnetic field orientation in the thickness direction of 47 MGOe was used.
Seven rows of magnets in which 30 rectangular neodymium magnets 3 are arranged in the longitudinal direction are arranged on the curved surface inside the base. When arranging, as shown in a cross-sectional view of the central portion in the longitudinal direction in FIG. Lay down and raise the surface accordingly.

ベースの幅方向の1列目に配置する磁石はN極が上向きになるようにして、PG薄板5の直線走行域については、幅方向の各磁石列の極性が交互に反対になるように並べた。
なお、両端の旋回領域については、図19(a)に示すような、長手方向の最端部の1行について、長手方向にも極性が互いに反対になるように並べた。反対側については図19(b)に示すように元の磁石列の長さ方向5個分について、90度向きを変えた並べ方とした。
The magnets arranged in the first row in the width direction of the base are arranged so that the N pole faces upward, and the linear traveling area of the PG thin plate 5 is arranged so that the polarities of the magnet rows in the width direction are alternately reversed. It was.
In addition, about the turning area | region of both ends, as shown to Fig.19 (a), it arranged so that polarity might mutually become opposite also in a longitudinal direction about 1 row | line | column of the extreme end part of a longitudinal direction. On the opposite side, as shown in FIG. 19 (b), the original magnet row was arranged in the direction of 90 degrees with respect to the length direction of five pieces.

磁石の全周の側面には、実施例7と同じようにして、磁石表面から2mmの高さの側壁8を構築した。
さらに、実施例6と同様に、長手方向の中央部に設けた2つのノズル9の先端を、後述するPG薄板5の大きさに合わせて、ほぼそれらの中心に当たるように調整してセットし、実施例5と同じエアーポンプに接続した。
A side wall 8 having a height of 2 mm from the magnet surface was constructed on the side surface of the entire circumference of the magnet in the same manner as in Example 7.
Furthermore, similarly to Example 6, the tips of the two nozzles 9 provided in the center portion in the longitudinal direction are adjusted and set so as to substantially contact the center of the PG thin plate 5 described later, The same air pump as in Example 5 was connected.

PG薄板5の形状は、磁石の幅wが6mm、列数Nが7列のため、平面図における形状が、例えば、
直径が1.5w以上で(N−2.7)w以下
すなわち、9〜約26mmの範囲内の、直径が約10mm、20mm、26mmの円形の、厚さが約1mmのPG薄板5が問題なく往復運動することを確認した。
そのほか、1辺が9mm、20mm、26mmの正方形、9mm×18mm、20mm×30mm、26mm×30mmの長方形、外接円が約10mm、約20mm、26mmの回転対称の八角形を用いて、連続的に往路と復路で軌道を変えて走行することを確認した。
ただし、実施例6と同様に、PG薄板5が小さ目の場合、ポンプ(図に未表示)のエアー流量を少なめに調整した。
Since the shape of the PG thin plate 5 is 6 mm in the width w of the magnet and 7 rows in the number N, the shape in the plan view is, for example,
PG thin plate 5 having a diameter of about 10 mm, 20 mm, and 26 mm, and a thickness of about 1 mm within a range of 9 to about 26 mm, i.e., about 1.5 mm to (N-2.7) w is a problem. It was confirmed that there was a reciprocating motion.
In addition, using a square of 9 mm, 20 mm, and 26 mm on one side, a rectangle of 9 mm × 18 mm, 20 mm × 30 mm, and 26 mm × 30 mm, a circumscribed circle of about 10 mm, about 20 mm, and about 26 mm, continuously using a rotationally symmetric octagon It was confirmed that the track was changed on the forward and return journeys.
However, as in Example 6, when the PG thin plate 5 was small, the air flow rate of the pump (not shown in the figure) was adjusted slightly.

長手方向の両端で磁石の配列を変えたが、ともに、問題なく、PG薄板5が端部に近づくと、幅方向に移動し、軌道を変えることができた。ただし、磁石の向きを90度回転して並べた方が、幅方向に移りやすい傾向があることが確認できた。  Although the arrangement of the magnets was changed at both ends in the longitudinal direction, in both cases, when the PG thin plate 5 approached the end, it moved in the width direction and the trajectory could be changed. However, it has been confirmed that the direction in which the magnets are rotated 90 degrees tends to move in the width direction.

中央の磁石列の表面を0.5mm嵩上げすることにより、長手方向両端部を除く直線走行域での、PG薄板5の直進走行性が高まり、端部に近づく前に、幅方向に移動する傾向を抑制することができた。
また、長手方向中央部の湾曲度を小さめにして、両端近傍の湾曲度を大きくしたため、全体とし、スピード感を高めることができた。
By raising the surface of the central magnet row by 0.5 mm, the straight traveling property of the PG thin plate 5 in the linear traveling region excluding both ends in the longitudinal direction is increased, and the tendency to move in the width direction before approaching the end portion is increased. Could be suppressed.
In addition, the degree of curvature at the center in the longitudinal direction was made smaller and the degree of curvature near both ends was made larger, so that the overall feeling of speed could be improved.

本発明による科学装置を利用すれば、特別な補助装置を利用する必要が無く、きわめて簡単な方法で磁石列上に反磁性体のパイロリティック・グラファイトの薄板を磁気浮上させて、連続的に、往路と帰路で軌道を変えてサーキット状に走行を継続させることができるので、磁石や反磁性体の性質を説明するモデルや宣伝広告のためのディスプレイ、あるいは玩具としての利用ができる。  If the scientific device according to the present invention is used, it is not necessary to use a special auxiliary device, and a diamagnetic pyrolytic graphite thin plate is magnetically levitated on the magnet array in a very simple manner, continuously. Since it is possible to continue traveling in a circuit shape by changing the trajectory between the forward path and the return path, it can be used as a model for explaining the properties of magnets and diamagnetic materials, a display for advertising, or a toy.

1・・・・・・・走行装置
2、21,22,23・・・・・・・ベース
3、31,32・・・・・・・ネオジウム磁石
4・・・・・・・磁石列
5・・・・・・・PG薄板
6・・・・・・・軟質磁性材製スペーサ
61、62、63・・・・・軟質磁性材製楔状スペーサ
7・・・・・・・ガイド
8・・・・・・・側壁
9・・・・・・・送風ノズル
1 .... Running device 2,21,22,23 ... Base 3, 31,32 ... Neodymium magnet 4 .... Magnet array 5・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ PG thin plate 6 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Spacer made of soft magnetic material 61, 62, 63 ・ ・ ・ ・ ・ Wedge spacer made of soft magnetic material 7 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Guide 8 ・ ・・ ・ ・ ・ ・ Side wall 9 ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ Blast nozzle

Claims (13)

(前提) パイロリティック・グラファイトの薄板を磁石列上に磁気浮上させて往路と復路で軌道を変えて繰り返しサーキット状に走行させる装置であって、
(要件1)短冊状の軟磁性薄鋼板からなり、長手方向に下側に向かって凸状に湾曲しているベース上に、
(要件2)厚さ方向に磁場配向した直方体形状のネオジウム磁石を複数個並べた磁石列を長手方向に沿って5列以上配置し、
(要件3)長手方向中央領域の上記各磁石列内の磁石表面の極性は同じであり、
(要件4)長手方向中央領域の上記各磁石列の隣り合う磁石列同志の磁石表面の極性は互いに反対方向であり、
(要件5)長手方向両端の磁石列上に互いに向かい合った円弧状または円弧と直線部で構成されるU字状またはJ字状のガイドを具備することを特徴とする科学装置。
(Premise) A device that magnetically levitates a thin sheet of pyrolytic graphite on a magnet array, changes the trajectory on the forward path and the return path, and repeatedly travels in a circuit shape,
(Requirement 1) On a base made of a strip-shaped soft magnetic thin steel plate and curved in a convex shape toward the lower side in the longitudinal direction,
(Requirement 2) Five or more rows of magnets arranged with a plurality of rectangular parallelepiped neodymium magnets oriented in a magnetic field in the thickness direction are arranged along the longitudinal direction.
(Requirement 3) The polarities of the magnet surfaces in each of the magnet rows in the central region in the longitudinal direction are the same,
(Requirement 4) The polarities of the magnet surfaces of adjacent magnet rows in the central region in the longitudinal direction are opposite to each other,
(Requirement 5) A scientific apparatus comprising a U-shaped or J-shaped guide composed of a circular arc or a circular arc and a linear portion facing each other on a magnet row at both ends in the longitudinal direction.
前記ベースの長手方向両端近傍の湾曲度の方が中央部の湾曲度より大きくなっていることを特徴とする請求項1に記載の科学装置。  The scientific apparatus according to claim 1, wherein the curvature of the base in the vicinity of both ends in the longitudinal direction is larger than the curvature of the central portion. 前記磁石列の、幅方向両端の各磁石が下記要件、
(1)幅方向の中央に向かって表面が低くなるように傾斜している、
(2)最大エネルギー積が、内側の磁石列の各磁石の最大エネルギー積より大きい、
(3)厚さが内側の磁石列の各磁石より厚い、
のうちの少なくとも一つ以上の要件を満足していることを特徴とする請求項1または請求項2に記載の科学装置。
Each magnet at both ends in the width direction of the magnet row has the following requirements,
(1) Inclined so that the surface becomes lower toward the center in the width direction,
(2) The maximum energy product is greater than the maximum energy product of each magnet in the inner magnet row,
(3) The thickness is thicker than each magnet in the inner magnet row,
The scientific device according to claim 1, wherein at least one of the requirements is satisfied.
前記磁石列が5列以上の奇数列配置であって、長手方向中心領域の幅方向中央の磁石列の各磁石がその両隣の磁石列の各磁石よりも下記要件、
(1)最大エネルギー積がより大きい、
(2)厚さがより厚いか、磁石列の下側に敷いたヨーク薄板を介して、表面が高くなっている、
のうちの一つか両方の要件を満足していることを特徴とする請求項3に記載の科学装置。
The magnet row is an odd-numbered row arrangement of 5 rows or more, and each magnet of the magnet row at the center in the width direction of the longitudinal center region has the following requirements than each magnet of the adjacent magnet row,
(1) Maximum energy product is larger,
(2) The surface is thicker or thicker via a yoke thin plate laid under the magnet row,
The scientific device according to claim 3, wherein one or both of the requirements are satisfied.
前記磁石列が6列以上の偶数列配置であって、長手方向中心領域の幅方向中央の二つの磁石列の各磁石が、それらが接している外側の列の各磁石と比較して下記要件、
(1)最大エネルギー積がより大きい、
(2)厚さがより厚いか、磁石列の下側のヨーク薄板を介して、表面が高くなっている、
(3)それぞれが幅方向の外側に向かって表面が低下するように傾斜して構成されている、
のうちの少なくとも一つ以上の要件を満足していることを特徴とする請求項3に記載の科学装置。
The magnet row is an even row arrangement of 6 rows or more, and each magnet of the two magnet rows in the center in the width direction of the central region in the longitudinal direction has the following requirements compared to the magnets in the outer row with which they are in contact ,
(1) Maximum energy product is larger,
(2) Thickness is thicker or the surface is higher through the lower yoke thin plate of the magnet row,
(3) Each is configured to be inclined so that the surface decreases toward the outside in the width direction.
The scientific device according to claim 3, wherein at least one of the requirements is satisfied.
上記請求項5に記載の6列以上の偶数列の科学装置において、幅方向の中央で二つに分け両側に広げ、磁石1個以上の幅の間隙を設け、かつ磁石列長手方向両端部には隣り合う磁石同士の表面の極性が極力異なるように隙間なく磁石を配置し、片側の磁石列から他の磁石列にまたがる、互いに向かい合った円弧状または円弧と直線部で構成されるU字状ないしJ字状のガイドを設けたことを特徴とする科学装置。  6. The scientific apparatus for an even number of rows of 6 rows or more according to claim 5, wherein the scientific device is divided into two at the center in the width direction and spreads on both sides to provide a gap having a width of one or more magnets, and at both ends of the magnet row in the longitudinal direction. The magnets are arranged without gaps so that the polarities of the surfaces of adjacent magnets are different as much as possible, and they are U-shaped, which is composed of arcs facing each other or arcs and straight parts, extending from one magnet row to another. A scientific device characterized by a J-shaped guide. (前提)パイロリティック・グラファイト薄板を磁石列上に磁気浮上させて往路と復路で軌道を変えて繰り返しサーキット状に走行させる装置であって、
(要件1)磁石を磁気吸着させて配置するベースは短冊状の軟磁性薄鋼板からなり、長手方向に下側に向かって凸状に湾曲しており、
(要件2)パイロリティック・グラファイト薄板が軌道を変える方向に対して下り坂となるように、ベース両端部が捻れた構造となっており、
(要件3)厚さ方向に磁場配向した直方体形状のネオジウム磁石を複数個並べた磁石列を長手方向に沿って5列以上配置し、
(要件4)長手方向中央領域の上記各磁石列内の磁石表面の極性は同じであり、
(要件5)長手方向中央領域の上記各磁石列の隣り合う磁石列同志の磁石表面の極性は互いに反対方向であり、
(要件6)磁石列の外周側面に沿って、磁石表面から2mm以上の高さの側壁を具備する、こと特徴とする科学装置。
(Premise) It is a device that makes a pyrolytic graphite sheet magnetically levitated on a magnet row and changes the trajectory on the forward path and the return path and repeatedly runs in a circuit shape,
(Requirement 1) A base on which a magnet is magnetically attracted is made of a strip-shaped soft magnetic thin steel plate, and is curved in a convex shape toward the lower side in the longitudinal direction.
(Requirement 2) Both ends of the base are twisted so that the pyrolytic graphite sheet is downhill with respect to the direction of changing the orbit,
(Requirement 3) 5 or more rows of magnet rows in which a plurality of rectangular parallelepiped neodymium magnets aligned in the thickness direction are arranged along the longitudinal direction,
(Requirement 4) The polarities of the magnet surfaces in each of the magnet rows in the central region in the longitudinal direction are the same,
(Requirement 5) The polarities of the magnet surfaces of adjacent magnet rows in the central region in the longitudinal direction are opposite to each other,
(Requirement 6) A scientific apparatus comprising a side wall having a height of 2 mm or more from the magnet surface along the outer peripheral side surface of the magnet array.
前記ベースの長手方向両端近傍の湾曲度の方が中央部の湾曲度より大きくなっていることを特徴とする請求項7に記載の科学装置。  The scientific apparatus according to claim 7, wherein a curvature degree in the vicinity of both ends in the longitudinal direction of the base is larger than a curvature degree in a central portion. 前記磁石列の、幅方向両端の各磁石が下記要件、
(1)幅方向の中央に向かって低くなるように傾斜している、
(2)最大エネルギー積が、内側の磁石列の各磁石の最大エネルギー積より大きい、
(3)厚さが内側の磁石列の各磁石より厚い、
のうちの少なくとも一つ以上の要件を満足していることを特徴とする請求項7または請求項8に記載の科学装置。
Each magnet at both ends in the width direction of the magnet row has the following requirements,
(1) Inclined to become lower toward the center in the width direction,
(2) The maximum energy product is greater than the maximum energy product of each magnet in the inner magnet row,
(3) The thickness is thicker than each magnet in the inner magnet row,
The scientific device according to claim 7 or 8, wherein at least one of the requirements is satisfied.
前記磁石列数が奇数の場合は、中央の1つの磁石列の各磁石が、そして偶数の場合は中央の2つの磁石列の各磁石が、それらの幅方向外側の隣接する磁石列の磁石と比較して、長手方向の両端部近傍を除いたパイロリティック・グラファイト薄板の直線走行域において、下記要件、
(1)最大エネルギー積がより大きい、
(2)厚さがより厚いか、磁石列の下側に敷いたヨーク薄板を介して、表面が高くなっている、
のうちの一つかあるいは両方の要件を満足していることを特徴とする請求項9に記載の科学装置。
When the number of magnet rows is an odd number, each magnet of one central magnet row, and when the number of magnet rows is even, each magnet of two central magnet rows is a magnet of an adjacent magnet row outside in the width direction thereof. In comparison, in the linear travel area of the pyrolytic graphite sheet excluding the vicinity of both ends in the longitudinal direction, the following requirements:
(1) Maximum energy product is larger,
(2) The surface is thicker or thicker via a yoke thin plate laid under the magnet row,
The scientific device according to claim 9, wherein one or both of the requirements are satisfied.
パイロリティック・グラファイトは、厚さが0.3〜1.5mmであり、平面図において、磁石の幅をw、磁石の列数を奇数列の場合(2n+1)列あるいは偶数列の場合(2n+2)列として(ただし、nは2以上の整数)、
(1)直径が1.5w以上〜(n+0.3)w以下の円形、
あるいは、
(2)正方形の4隅を各辺に対して45度にカットした回転対称の八角形で、その外接円の直径が1.5w以上〜(n+0.3)w以下の正八角形を含む八角形、
であることを特徴とする請求項1から請求項6のいずれか1項に記載の科学装置。
Pyrolytic graphite has a thickness of 0.3 to 1.5 mm. In the plan view, when the width of the magnet is w and the number of magnets is an odd number (2n + 1) or even number (2n + 2) As a column (where n is an integer greater than or equal to 2),
(1) A circle having a diameter of 1.5 w or more and (n + 0.3) w or less,
Or
(2) A rotationally symmetric octagon in which four corners of a square are cut at 45 degrees with respect to each side, and an octagon including a regular octagon having a circumscribed circle diameter of 1.5 w or more and (n + 0.3) w or less. ,
The scientific apparatus according to any one of claims 1 to 6, wherein the scientific apparatus is any one of the following.
パイロリティック・グラファイトは、厚さが0.3〜1.5mmであり、平面図における形状が、磁石の幅をw、磁石の列数をmとして(ただし、mは5以上の整数)、
(1)直径が1.5w以上で(m−2.7)w以下の円形
(2)1辺が1.5w以上で(m−2.7)w以下の正方形
(3)短辺が1.5w以上で(m−2.7)w以下の長方形
(4)外接円の直径が1.5w以上(m−2.7)w以下の多角形
のいずれかであることを特徴とする請求項7から請求項10のいずれか1項に記載の科学装置。
Pyrolytic graphite has a thickness of 0.3 to 1.5 mm, and the shape in the plan view is such that the width of the magnet is w and the number of rows of magnets is m (where m is an integer of 5 or more),
(1) A circle having a diameter of 1.5 w or more and (m-2.7) w or less (2) A square having a side of 1.5 w or more and (m-2.7) w or less (3) A short side of 1 A rectangle of not less than .5w and not more than (m-2.7) w and (4) a circumscribed circle having a diameter of any one of polygons not less than 1.5w and not more than (m-2.7) w. The scientific device according to any one of Items 7 to 10.
前記装置の磁石列上部の1箇所ないし2箇所以上に送風ノズルを設けたことを特徴とする請求項1から請求項13のいずれか1項に記載の科学装置。  The scientific apparatus according to any one of claims 1 to 13, wherein an air blowing nozzle is provided at one or two or more positions above the magnet row of the apparatus.
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Cited By (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113746258A (en) * 2021-07-31 2021-12-03 苏州百狮腾电气有限公司 Magnetic suspension motor for testing by connecting electromagnetic wire
US20230068348A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-02 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Soft robot using diamagnetic levitation
CN115991102A (en) * 2023-03-24 2023-04-21 西南交通大学 Magnetic levitation automobile track traffic system and side plate height calculating method

Families Citing this family (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN109138678A (en) * 2018-08-23 2019-01-04 广州百隆威尔精密五金制品有限公司 A kind of sliding door guide rail of electromagnetic suspension
CN112207050B (en) * 2020-09-25 2022-03-29 张家港盛港非金属材料科技有限公司 Automatic orbital transfer classification device and classification method according to plate thickness
CN114171777B (en) * 2022-02-15 2022-07-08 江苏时代新能源科技有限公司 Coil winding apparatus and coil winding method

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN101214617B (en) * 2007-12-28 2012-09-05 清华大学 Moving-coil type large range mobile magnetic floating six-freedom worktable
US20150037128A1 (en) * 2013-08-04 2015-02-05 Gerald Küstler Monolithic magnets with magnetic field domains for diamagnetic levitation
CN103546067B (en) * 2013-09-25 2016-01-13 清华大学 A kind of Long Distances magnetic transportation by driving moving platform of big angle rotary
CN204206029U (en) * 2014-10-02 2015-03-11 陈云飞 The mixing magnetic force suspension device that tool three axle controls

Cited By (6)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN113746258A (en) * 2021-07-31 2021-12-03 苏州百狮腾电气有限公司 Magnetic suspension motor for testing by connecting electromagnetic wire
CN113746258B (en) * 2021-07-31 2023-09-01 苏州百狮腾电气有限公司 Magnetic levitation motor for testing by electromagnetic wire connection wire
US20230068348A1 (en) * 2021-08-31 2023-03-02 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Soft robot using diamagnetic levitation
US11837972B2 (en) * 2021-08-31 2023-12-05 Korea Advanced Institute Of Science And Technology Soft robot using diamagnetic levitation
CN115991102A (en) * 2023-03-24 2023-04-21 西南交通大学 Magnetic levitation automobile track traffic system and side plate height calculating method
CN115991102B (en) * 2023-03-24 2023-05-26 西南交通大学 Magnetic levitation automobile track traffic system and side plate height calculating method

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