JP4707833B2 - 磁気固定アセンブリおよび関連アセンブリを形成するモジュール - Google Patents

Description

【０００１】
本発明は、各種の技術分野（たとえばゲームもしくは教育のためのアセンブリ、飾り物、分子集合体のモデル、パターン、ステージ、ステージ・セット構造体の形態における家具用アクセサリおよび他の多くの用途のアセンブリを形成するため）に使用しうるアセンブリを形成すべく結合させうるモジュールに関するものである。
【０００２】
永久磁性材料におけるモデルは公知であって、単一の用途につき使用されるが多くのモジュールのアセンブリには使用されない。これら永久磁石モジュールはたとえばチェスおよびチェッカーにつき使用され、その磁性ピースは強磁性チェスボード、強磁性シートに磁気装着してテキストを形成しうる文字および／または数字により形成された磁性ボード、および強磁性シートに結合させて動物などの二次元画像を形成しうる磁石が個々に設けられた各種形状の部品に位置する。
【０００３】
市場で入手しうるこれら磁気用途は数個の磁性モジュールの結合に基づかず、単に二次元画像を形成して強磁性シートに各種モジュールを隣接設置し、その上に単一モジュールを個々に短絡させる可能性に基づいている。
【０００４】
各種モジュールの相互連結を利用する三次元構造体を形成するためのシステムも知られている。各種形状のモジュールも存在するが、一般にこれらは実質的に矩形平面を有するプリズムであって、プラスチックにおけるマトリックスにより或いは１つもしくはそれ以上のアウトライン表面に設置された磁気結合挿入体により形成される。磁気挿入体は正規の形状（たとえば正方形もしくは円形）にて磁性ポイントにより形成することができ、列として対称配置することができ、或いは交互の極性のストリップ磁気化を有する磁性フィルムにより形成することができる。
【０００５】
従来モジュールにおける多くの重大な限界の１つは、過度に制約的であるアセンブリの「規則」を厳守せねばならず、かつ特に作成しうる全組成物の数に関し罰則的であるという事実により示される。
【０００６】
接続につき潜在的に用いうるプリズムの８つの面に関し、その幾つかのみおよび限定されるが小領域のみが効果上活性である。より詳細には、ポイント状挿入体を有する２個のモジュールは所定数の対応列の磁性点が重畳された場合のみしばしば接続することができ、対応磁性ポイントのこれら列を反対磁気極性を持って互いに対面させねばならないと言う要件をも有する。他の場合、モジュールの上面と他のモジュールの下面との間の接続も可能であるが、横面の間などの接続は排除される。他の場合、各面間の接続は各モジュールの所定のレシプロカル位置決定に依存し、従って一方を逆転させることによって（すなわちその上面を下面と交換すると共に他方を未変化に保つことによって）のみ可能となる。
【０００７】
結合上の制約の他に、従来モジュールは、これらが由来する磁性回路の低イールドにより（すなわち全装入エルネギーに対しモジュールの接続につき利用された磁性エネルギーの比率により）もたらされる制約によっても著しく悪影響を受ける。
【０００８】
全磁性回路に沿って生ずる高い磁束分散は、装入エネルギーを充分に利用させえない。この現象は、構築すべき構造体の複雑性が増大するにつれて重要性を増し、増大する個数のモジュールの組立が空隙部を徐々に蓄積させる。種々異なって配置されるが密実である複合形状物（たとえば片持構造体）を得るには磁場供給源を過大寸法にせねばならず、従って磁性材料の一層高いニーズが全構造体の重量にて相当な増大を伴うと共にコストの点でも不可避的増加を伴う。
【０００９】
磁性挿入体が交互極性ストリップを有する磁気化フィルムにより形成される場合は、結合表面単位当たり接続用の活性磁気領域が極めて制限されると共に、使用する磁性材料が必ず低い抗磁力を持たねばならないと言う欠点もさらに存在する。
【００１０】
従来アセンブリモジュールはさらに、決して磁気中性でない空間形状の形成、すなわち周囲環境と顕著に相互作用して実際に危険状況をもたらしうる空間形状の形成に関与する。この問題は、たとえば磁性レンガの形態のモジュールが周囲に散乱した鉄材料（たとえば針、ピンもしくは釘）を「吸引」しうるような児童の用途にて特に感ぜられる。
【００１１】
従って本発明の目的は、レシプロカルに取付けて従来システムの欠点を排除しうる複雑アセンブリを形成しうるモジュールを提供することにある。
【００１２】
本発明の他の目的は、急速かつ容易に組み立てて複雑アセンブリを形成すると共に同等に容易かつ迅速に解体するのに適した組立モジュールを提供することにある。
【００１３】
さらに本発明の他の目的は、極度に安定な三次元構造体を得ることを可能にするアセンブリモジュールを提供することにある。
【００１４】
本発明によれば、上記目的は本発明によるモジュールおよびそのアセンブリによって達成される。
【００１５】
この場合、アセンブリは磁性挿入体により発生する磁束につき適する回路を規定し、ここで全空隙部（すなわち非磁性材料にて展開する磁束の通路の量）はモジュールの可能な形状により或いは高摩擦係数を有する層により必要とされ或いは２個の隣接モジュールにおける２つの結合面の間で形成しうる構造許容度により発生する量のみである。
【００１６】
本発明によれば、永久磁気モジュールには強磁性ヨークおよび強磁性モジュールが設けられ、その組み合わせは磁束を完全または少なくとも部分的に短絡させることができる。
【００１７】
強磁性ヨークの存在は、構造体に存在する全空隙部を同じ割合で増大させることなく、所要に応じ磁気モジュールの全個数を増大させることができる。
【００１８】
磁束を発生する磁石は直列配置され、かつ磁性回路におけるモジュールの各追加挿入が構造体につき全抗磁性の利用度を増大させ、従って磁性回路に存在しうる磁気抵抗の処理に寄与するよう強磁性ヨークにより短絡される。
【００１９】
装入される磁位差の完全使用は、使用される磁性材料と同等に各モジュール間にて一層高い吸引力を可能にする。
【００２０】
さらに、各モジュールを適正に合体させて達成しうる短絡は、この場合も使用磁性材料と同等に、異常な形状を有する一層柔軟かつ複雑な構造体を構築することを可能にし、ただし一層大の付着力が相当に自己支持性を増大させることも明らかである。
【００２１】
他の多様かつ有利な局面は、強磁性ヨークを有する永久磁性モジュールおよび全強磁性モジュールが部分的または極めてしばしば全体的にレシプロカル接続すべく所定位置決定を受ける義務を持たず、これに反し一方のモジュールに対する他方のモジュールの連続移動が阻害なく可能になると言う事実であることが明確である。
【００２２】
本発明のこれらおよび他の有利な局面は添付図面を参照する説明を読めば一層明瞭となり、図面において強磁性部分の各セクションは一連の細い斜線により示され、非磁性マトリックスの部分のセクションは一連の交互に太いおよび細い斜線により示され、文字ｎおよびｓは磁石の北極および南極を示し、磁束の回路は点線により示される。
【００２３】
図１の永久磁気モジュール１はそれぞれ上側２および下側３の円筒状磁性部材を備え、これらはそれぞれ円筒状強磁性ヨーク６の対向ベースに形成されたスロット４および５の内側に収容される。さらにスロット４および５も円筒状であるが、磁石２および３よりも半径方向に大きく延びて、それぞれ上側および下側の各磁石２および３の横壁部と対応スロット４および５の横壁部との間に空間部７０を画定する。磁石２および３はヨーク６の軸線に対し平行な磁気極性化の軸線を有し、強磁性ヨーク６を介し直列接続される。
【００２４】
２個の磁石２および３並びに強磁性ヨーク６により形成されるコアが中空円筒形状を有する非磁性マトリックス７に一体化されると共に、ベースで開口して磁石２および３の極性表面１３および１４並びに強磁性ヨーク６の上側１０および下側１１０縁部を他のモジュールへの接続のため未被覆のまま残す。
【００２５】
モジュール１の使用は２個、３個もしくはそれ以上のユニットと同タイプの他のモジュールとの、或いは他のタイプのモジュールとのアセンブリを作成する機会を与えて、いずれの場合も図１ａ、１ｂ、１ｃおよび１ｄに示した磁束の短絡を達成する。
【００２６】
２個のユニットを用いることにより、２個の同一モジュール１′および１″の固定によって磁束を短絡させることができ、接触磁石３′および２″を対向極性にて重畳させる（図１ａ）。さらに図１ａが示すように、モジュール１′および１″と接触する外部極性表面１２′および１１″は、同じモジュール１′および１″をレシプロカル接続するための第１タイプの直接活性領域を示す。強磁性ヨーク６′の上側端縁部１０′はモジュール１′およびモジュール１′が接触するモジュール１″の両者に存在する磁石により極性化され、従って第２タイプの領域を決定し、今度はモジュールに接続することを意図して誘導により活性化される。全て同様なプロセスがモジュール１″の縁部１０″により同時に行われる。モジュール１″の内部極性表面１３″から生ずる磁束は同じモジュールの強磁性内部６″の方向へ走り、縁部１０″の方向に反れ、順次に縁部１０″および次いで１０′を横切って、最終的に磁性回路を閉鎖し、モジュール１′の極性表面１４′から再突入する。それぞれ中間部７０′および７０″は、スロット５′および４″の横壁部とそれぞれ磁石３′および２″の横壁部との間における磁束の可能な短絡を排除する。
【００２７】
代案として、モジュール１″′は異なるモジュール（たとえば球状強磁性モジュール１５）で固定することもできる（図１ｂ）。
【００２８】
図１ｄに示した他の好適実施例により２個の部材のみのアセンブリ（全体として磁気中性）を形成するにはモジュール１６および１６′を１個の単一磁石１７および１７′と共に用いることができ、ライン１ｄ−１ｄに沿って直角にモジュール１を切断して想定することにより得られる。この場合、モジュール１６および１６′の対向サイン１８および１８′の未被覆極性表面はレシプロカルに或いは強磁性モジュールと係合することができる。
【００２９】
永久磁性モジュール１を用いる３個のユニットのアセンブリは、各同一モジュール１をカップリング８および９の両面に固定して全磁石を直列にすることにより、或いは同様に全磁石が直列となるよう同一モジュールを一方の面に固定すると共に強磁性モジュール（たとえば球状）を他方の結合面に固定することにより、或いは最終的に２つの面８および９に上記球状タイプの各強磁性モジュールを固定することにより得ることができる。
【００３０】
３個より多いユニットのアセンブリは、モジュール１を同一であるが直列にて磁石を配置すると共に各種の形状（この実施例では球状）の強磁性モジュールの介装により接触している各モジュールの複合体に挿入して全体として磁束回路を包封する閉鎖ラインに沿って永久磁性および強磁性モジュールの連結を形成することにより得ることができる。
【００３１】
他の実施例によれば、図２にて符号１９により示された他の永久磁性モジュールのコアは、対向極性表面２３および２４を完全に覆うと共に極性延長部２５および２６を規定するよう極性表面２３および２４の縁部から突出する２つの同一矩形強磁性セクター２１および２２の間に磁石２０を介装して得られる。従って、分極した極性延長部２５および２６の縁部２５０および２６０は、他のモジュールに磁気接続するための磁石２０による誘導によって活性化された領域を規定する。モジュール１９のコアは、極性延長部２５および２６の縁部により示される未被覆の活性強磁性領域のみを残すプリズム形状の平方セクションを有する非磁性コーチング２７に内蔵される。磁石２０の分極は最終的に２つのセクター２１および２２の軸線に対し直角となる。
【００３２】
モジュール１９は、２つの対向延長部２５および２６の一方に同一モジュールもしくは強磁性モジュール（たとえば球状）が固定される２個のユニットを組み立てることにより形成された最小構造体につき、或いはモジュール１９および強磁性モジュール（たとえば球状）から選択される少なくとも３個のユニットで構成されると共に、従って１個、２個もしくは３個の永久磁性モジュール１９からなる構造体につき、磁束の短絡を可能にする。図３において他の好適実施例によれば永久磁性モジュール２８が示され、プリズム形状かつ円形セクションを有する非磁性マトリックス２９に収容される。コアは、対向ベースが２個の磁石３３および３４の対向サインの極性表面３１および３２に正確に合致する小強磁性シリンダ３０により形成される。２個の磁石３３および３４は小シリンダ３０の軸線に対し平行に磁気化され、その同じ未被覆の各極３５および３６は直接に他の可能なモジュールとの接続のため活性領域を規定し、この場合は１単位の表面当たりに得られる最大値である。この実施例によれば、磁束の短絡は、磁石が直列配置された少なくとも３個の同一モジュール２８（この場合は球状強磁性モジュール３７により離間される）を介して得られて、全体的に図１ｃに見られるような閉鎖した三角形構造を得る。
【００３３】
モジュール１、１９および２８の組立で得られる低磁束分散およびたとえば図１ｃに示した各磁石の特徴的な直列配置は、設計選択数を増大させると共に磁性部材につき使用すべき材料の種類および量を最適化させる。
【００３４】
付着力が磁束の強度の平方に比例することを思い出せば、強磁性部材６、２１、２２、３０および３７が磁束を優先的に搬送する本発明による１個のみの磁性回路は使用する磁石と同等に各モジュール間の一層高い付着力を達成し、或いは付着力と同等に磁性材料につきニーズが低くなりうることは明らかである。
【００３５】
最少量の磁性材料を用いて集中した付着力を発生する可能性は、複雑かつ大型構造に鑑み重力限界をできる限り減少させ、たとえばステージ・セット構造体またはマーキーもしくはステージのための支持構造体が参照される。モジュールを解体するには人間の力が充分でない同様な状況下で、構造体の活性化および失活を電磁システムに付与すること（ソレノイドには一方向もしくは他方向で循環する電流を供給する）或いは構造体の組立または解体に際し１部を磁気化もしくは磁力解除する機械的−手動システムに付与することが予想される。
【００３６】
図８は、図３のモジュール２８と完全に均衡した磁性グリッド構造体を形成する球状強磁性モジュールとの、すなわち全体として短絡した磁束とのかつ充分合体させた磁位差との可能な組み合わせ１１０の形態の例を示し、この理由からいずれの場合も外部環境と相互作用しない。
【００３７】
図４のモジュール５０は非磁性材料における矩形プレート３８により形成され、その上には第１ハウジング３９を矩形プラン４０により強磁性バーにつき長手方向に形成させると共に、矩形磁石４２のための第２ハウジング４１をプレート３８の平面に対し直角に分極させる。ハウジング４１は第１ハウジング３９に対し長手方向に隣接すると共に、プレート３８の１端部に位置する。バー４０および磁石４２のためのハウジング３９および４１は、プレート３８の全厚さに等しい深さを有する。磁石４２の上側および下側ベースにより形成された未被覆極性表面８８および９０、並びにバー４０のそれぞれ上側９２および下側９４表面は、直接的活性領域およびそれぞれ隣接モジュールとの磁気接続のための磁気誘導により活性化される領域を示す。
【００３８】
図５のモジュール５２も非磁性材料におけるプレート４３により下側横壁部８４に形成され、その第１ハウジングは長手方向に形成されると共に、深さはプレートの厚さの約半分に等しく、強磁性部材４４は矩形プランを有するバーの形態である。２個の同一磁石４７および４８（しかしながら対向方向の磁気化を有する）のための第２（４５）および第３（４６）ハウジングを、強磁性部材４４の対向端部におけるプレート４３の上側横壁部８６に設けて、２個の磁石４７および４８の未被覆極性表面８０および８２のみを残すようにする。
【００３９】
さらに図４および５は、点線により、どのように磁束の完全な短絡がモジュール５０および５２の組立操作に際し達成されるかをも示し、磁束は強磁性部材４０および４４の各セクションを横切る。より詳細には、バー４０を磁石４２から長手方向に分離する非磁性層７４、および２個の磁石４７および４８を分割する非磁性層７６は、それぞれ磁石４２および４７の極から出現する磁束が対向サインの残余の極および磁石４８の対向サインの極にて、それぞれ隣接モジュール５０および５２の強磁性バー４０および４４の各セクションを横切った後にのみ、閉鎖することを可能にする。
【００４０】
図４および５に示したモジュール５０および５２が、今日知られた他の任意の解決策と比較し、一層大のエネルギーを得てレシプロカル係合を達成すれば、内側にて極めて狭い許容度で寸法決定された実施例に対するニーズが減少する。
【００４１】
従って、非磁性材料の層により磁石４２、４７および４８の結合の極性表面および純粋な美的ニーズおよび衛生目的につき強磁性体４０および４４の未被覆表面を覆うことができると共に、各モジュール５０と５２との間の摩擦力を増大させることができる。
【００４２】
より詳細には、１個もしくはそれ以上の磁石と強磁性ヨークとからなるコアに或いは単なる強磁性コアに非磁性コーチングを施して、所要形状（たとえば棒状、立方体、八角形など）のモジュールを形成するよう決定することができる。
【００４３】
コアの完全な非磁性被覆は、児童のための用途にて唾液が磁性材料および／または強磁性部材と直接接触する危険性を回避する。
【００４４】
三次元構造体（特に一層重くかつ一層複雑な構造体）を形成させる場合、全体的安定性は付着力によるだけでなく２つの結合表面の摺動につき必要とされる力によっても支配される。すなわちこの実施例につき説明されたものにとって極めて高い付着力の部分はモジュールを高摩擦係数を有する薄い材料の層で覆って犠牲にすることができ、これは磁気回路の磁気抵抗における予想の増加に鑑み補償として摺動力における明瞭な改善を与える。
【００４５】
図６のアセンブリは長形強磁性部材５５を含むモジュール５４を有し、貫通穴部５６が長手配列で形成されて磁石５８を収容する。この実施例において、穴部は非磁性ネジを有する磁石の係合および脱着を可能にし、従ってネジの１部または全部を所要に応じ穴部５６に挿入し或いはそこから取り外すことができる。
【００４６】
適正な雄／雌結合部分による強磁性部材および活性磁気部材の相互のおよび存在しうる非磁性マトリックスとの着脱自在な係合モジュールにおける実施例は、前記したいずれのモジュールについても或いは本発明による他の任意のモジュールについても一般に可能であることは勿論である。
【００４７】
図７のアセンブリは、全体的強磁性コア１５２を有するモジュール１５０およびたとえば図１ｄに示したタイプの永久磁性コア１０２を有するモジュール１００からなり、コア１０２は長手方向に延ばされると共に非磁性バー１０６に挿入された強磁性ヨーク１０４の対向端部に設けられる。
【００４８】
ユニット１００における強磁性部分の存在は磁束を高分散なしに搬送することを可能にするが、特にユニット１００の一方を他方に対し矢印で示されるよう適正に位置せしめる義務を回避し、矢印は各モジュール間の可能な相対的変位の例を示し、従ってユニット１００の各強磁性部分および磁石１０２の極性表面とが他のユニット１００との磁気接続のためのポイントを与えうれば、達成しうる形状の個数を増大させる。
【００４９】
本発明によるモジュールのアセンブリで考えうる広い構造上の許容度は、現在行われている正確な機械加工操作（特にプラスチックの圧力ダイキャスティング）が必要とされなければ、たとえば木材のような環境に優しいカバーのための非磁性材料の使用に道を開き、従って典型的なゲームの１種に加え家具の分野でも用途の道を開く。
【００５０】
好適実施例は本発明の一般的原理を限定しないことを了解せねばならない。
【００５１】
より詳細には、好適実施例に記載されると共に１個もしくはそれ以上の活性磁気部材および／または単一ユニットにおける上記１個もしくはそれ以上のモジュール（たとえば符号５５により示された図６の実施例の部品により示される完全強磁性またはたとえば図７の実施例の強磁性１０４および非磁性１０６部分により示される部分強磁性のもの）を一体化して得られるものとは異なる形状を有するモジュールにも拡張することができる。
【００５２】
必要に応じ、さらに各磁石は所定配置に従い非磁性マトリックスの１つもしくは数個の輪郭面に分散させることもでき、これは多くの面を有する多角形構造体を有することができる。
【図面の簡単な説明】
【図１】 本発明による永久磁気モジュールのセクションを示す。
【図１ａ】 図１の各モジュールを互いに合体させ或いは強磁性モジュールと合体させることによる磁束の短絡の可能性を示す。
【図１ｂ】 図１の各モジュールを互いに合体させ或いは強磁性モジュールと合体させることによる磁束の短絡の可能性を示す。
【図１ｃ】 強磁性モジュールと組み合わせた図３のモジュールを用いた磁束の可能な短絡を示す。
【図１ｄ】 本発明による永久磁気モジュールのセクションを示す。
【図２】 本発明による永久磁気モジュールの他の実施例のセクションを示す。
【図３】 本発明による永久磁気モジュールの他の実施例のセクションを示す。
【図４】 磁束の完全な短絡を可能にする他の実施例による単一永久磁気モジュールおよび該当アセンブリの断面を示す。
【図５】 磁束の完全な短絡を可能にする他の実施例による単一永久磁気モジュールおよび該当アセンブリの断面を示す。
【図６】 モジュールの磁性部材が着脱自在である本発明の可能な実施例によるアセンブリを示す。
【図７】 １つのモジュールを他のモジュールに対し連続的に移動させうる本発明の他の実施例による他のアセンブリを示す。
【図８】 得られる構造体が外部環境と磁気的に相互作用しない本発明の他の実施例による他のアセンブリを示す。

Claims (1)

1. 複数の第１タイプの長形モジュール（２８）であって、前記複数の第１タイプの長形モジュール（２８）はそれぞれ、反対極性の２つの極表面をそれぞれが有する２つの活性磁気部材（３３，３４）と、前記２つの活性磁気部材（３３，３４）に結合された１つの強磁性部材（３０）とから構成され、
   前記複数の第１タイプのモジュール（２８）それぞれにおける前記活性磁気部材（３３，３４）と前記強磁性部材（３０）とは、前記２つの活性磁気部材（３３，３４）により発生した磁束が前記１つの強磁性部材（３０）を通過して２つの磁気活性領域（Ｎ，Ｓ）を規定するよう直列に配置されてなる複数の第１タイプの長形モジュール（２８）と、
   それぞれが１つの強磁性部材（３７）から構成される複数の第２タイプのモジュールとを具備する磁気的固定可能なモジュールの組み合わせから得られるアセンブリにおいて、
   前記複数の第１タイプのモジュール（２８）はそれぞれ、前記２つの活性磁気部材（３３，３４）と前記１つの強磁性部材（３０）とが、前記２つの活性磁気部材（３３，３４）によって縦方向に間隔をあけられた磁気活性領域（Ｎ，Ｓ）を提供し、且つ前記複数の第１タイプのモジュール（２８）および前記第２タイプのモジュール（３７）が前記磁気活性領域（Ｎ，Ｓ）で互いに磁気的に固定されて前記第１タイプのモジュール（２８）および前記第２タイプのモジュール（３７）の直列の短絡配列を具備する１つの磁気アセンブリを形成可能に配置されるよう構成され、
   前記複数の第１タイプのモジュール（２８）の全ての活性磁気部材（３３，３４）の磁位差は閉回路において直列に合計されて、同じ磁性回路に含まれる前記第２タイプのモジュール（３７）と、前記第１タイプのモジュール（２８）の前記全ての活性磁気部材（３３，３４）と前記強磁性部材（３０）全体に広がる直列の短絡磁性回路とを流れる磁束を発生させることを特徴とするアセンブリ。

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