教学玩具部件.pdf

一种教学玩具部件具有接触表面(3)并且在内部具有至少一个第一磁体(5)，第一磁体(5)具有面朝所述接触表面(3)的磁轴，其中第一磁体(5)以磁轴能相对于接触表面(3)移动的方式被接合至部件，使得任何部件的任何接触表面能面对任何其它部件的任何接触表面，这两个接触表面通过相应磁体的吸引力彼此接合。教学玩具包括多个这种部件并且能是由多个立方体构成的立方体魔方，其中每个立方体均是根据本发明的部件。

1.  一种教学玩具部件，其具有接触表面(3)并且其具有在内部的至少一个第一磁体(5)，第一磁体(5)的磁轴面朝所述接触表面(3)，其特征在于，所述第一磁体(5)借助固定装置(7)被接合至所述部件，该固定装置(7)具有适合于相对于所述接触表面(3)移动所述磁轴的移动装置，使得任何部件的任何接触表面(3)均能面对任何其它部件的任何接触表面(3)，这两个接触表面通过相应磁体的吸引力彼此接合。

2.  根据权利要求1的部件，其特征在于，所述移动装置具有与所述接触表面(3)平行的旋转轴线(1)，并且所述第一磁体(5)被接合至与所述接触表面(3)平行的所述旋转轴线(1)。

3.  根据权利要求2的部件，其特征在于，其具有连接至与所述接触表面(3)平行的所述旋转轴线(1)的第二磁体(9)，其中所述第二磁体(9)具有与所述第一磁体(5)相反的极性，并且相对于所述第一磁体(5)在与所述接触表面(3)平行的所述旋转轴线(1)的方向上成角度地移动。

4.  根据权利要求1的部件，其特征在于，所述移动装置具有：[a]杆(11)，其限定与所述接触表面(3)平行的纵向轴线，并且所述第一磁体(5)安装于其端部之一处，并且第二磁体(9)安装于相对端处，其中所述第一和第二磁体的极性彼此相反，以及[b]沿着所述纵向轴线伸长的壳体(13)，所述壳体(13)具有使得其适合于在内部容纳所述杆(11)并且适合于沿着所述壳体(13)在所述纵向轴线上移动所述杆(11)这样的尺寸。

5.  根据权利要求1的部件，其特征在于，所述移动装置具有与所述接触表面(3)垂直的旋转轴线(15)并且包括所述第一磁体(5)和第二磁体(9)，其中所述第一和第二磁体具有彼此平行的磁轴并且每个具有与另一个相反的极性，其中所述第一和第二磁体(5、9)在与所述接触表面(3)垂直的所述旋转轴线(15)的方向上从一个至另一个成角度地移动，并且其中所述磁体借助绕着与所述接触表面(3)垂直的所述旋转轴线(15)的转动来移动。

6.  根据权利要求5的部件，其特征在于，与所述接触表面(3)垂直的所述旋转轴线(15)位于所述磁轴之间的中间点处。

教学玩具部件
技术领域
本发明涉及一种教学玩具部件，其具有接触表面并且在内部具有至少一个第一磁体，所述第一磁体具有面向所述接触表面的磁轴。
背景技术
教学玩具公知为由多个部件构成，由此用户能构成复杂的组件。这些复杂的组件能为非常不同的类型：它们能为简单几何形状以借助于部件的简单叠加形成构造，它们能为一旦组装就能一定程度地防止拆卸的组装或卡装部件，它们能为魔方、立方体魔方等。
在某些情况下，令人感兴趣的是这些部件一旦组装就能一定程度地防止拆卸。如同前面已经说明的，这种类型的部件是已知的，在其表面上具有某种方式的连接。然而，这些可逆的连接设备(比如一些紧密装配的燕尾槽)对于部件的外观有着明显的影响。在其它情况下，使用包括在其内的磁体，在部件的可视表面上以及等同地在其内部上。然而，磁体具有产生特定朝向磁场的缺点。为了让一个磁体吸引另一磁体，两个磁体必须正确地定向。在出现相反情况下，产生排斥力而不是吸引力。可以包括铁磁性元件，其一直由磁体吸引，而不管其方向如何，但是这在教学玩具的不同部件之间产生“选择性”。在内部具有磁体的具体部件将仅能与具有铁磁性元件的那些部件或者具有在相反方向上定向的磁体的那些部件组装，但是其将不能与其它部件组装；其将尤其不能与和它相同的另一部件组装。
发明内容
本发明的目标是克服这些缺点。这个目标借助于开始处所述类型的教学玩具的部件来实现，其特征在于第一磁体借助一些固定装置接合至部件，该固定装置具有适合于相对于接触表面移动第一磁体的磁轴的移动装置，使得任何部件的任何接触表面能面对任何其它部件的任何接触表面，让这两个接触表面通过相应磁体的吸引力彼此接合。
因而，为了能确保部件的任何接触表面能接合至另一部件的任何接触表面，必须能朝着这些表面定向彼此面对的磁体，其方式为使得它们能具有正确的极性以实行从一个到另一个的吸引力。为了这么做，磁体需要能移动。优选地，这个定向必须以自动的方式进行，这意味着，无需使用者执行任何特定动作。在这个意义上，移动装置由磁体之间的自身吸引力和排斥而致动。如果两个部件的两个接触表面的两个表面彼此面对，其中相应磁体具有相同定向的磁极，那么将产生倾向于将它们分开的排斥力。移动装置将由排斥力致动，其方式为这两个磁体改变它们在空间中的相对位置。这将允许磁体移动到新的相对位置，其中在两个部件之间实行吸引力。
存在着设计移动装置的多种方式以满足这些条件。接着，将借助附图给出其中一些的描述，而这并不排除其它可能性。
同样地，本发明的目标是由多个部件构成的教学玩具，其特征在于至少两个所述部件是根据本发明的部件。
同样地，本发明的目标是由多个立方体构成的魔方，其中每个立方体的每个表面均示出图像的一个片段，其特征在于每个立方体是根据本发明的部件。
优选地，魔方由大量立方体构成，数量的立方根是整数并且立方体适合于三维地布置，形成较大的立方体，其方式为使得较大立方体的每个表面显示由每个立方体的每个可视表面的图像片段所构成的图像。因而，较大立方体将具有由特定数量立方体构成的尺寸(高度、宽度和深度)。每个尺寸将具有相同数量的立方体。因此，较大立方体将具有数量为整数立方(2³、3³、4³等)的立方体。因此，魔方的立方体的总数将是其立方根为整数的数字(8，27，64等)，这样能获得具有特殊和吸引性复杂度的新型魔方。优选地，魔方将具有8、27或64个立方体并且最优选地将是具有27个立方体，因为这些是以可实现的难度形成魔方的最适合数量。
较大立方体能形成为很多不同的形状。例如，如果较大立方体由27个立方体构成，较大立方体能显示18个不同图像，其方式为，一旦完全构造，较大立方体显示6个同时完全的图像，较大立方体的每个表面一个。如果较大立方体由64个立方体构成，较大立方体能显示24个不同图像。这样，这个魔方具有一定的难度并且具有比常规魔方更大的吸引力。
附图说明
本发明的其它优点和特点将从以下描述中理解到，其中，在没有任何方式的限制之下，结合附图描述了具体化本发明的一些优选方式。附图示出：
图1、2、3和4示出具有具体化根据本发明的移动装置的四个优选形式的教学玩具的一些部件的一些纵向截面的一些示意图。
图5示出具有优选结构的立方体的一些分解透视图，用于具有图1中的那些装置的一些固定装置的具体实施例。
图6是图5在组装固定装置前的视图。
图7是图6在固定装置容纳于立方体的内部时的视图。
图8是具有另一个优选结构的立方体的透视图，用于与图1所示类似的一些固定装置的实施例。
图9a、9b和9c是根据本发明的魔方的一些透视图。
具体实施方式
图1示出教学玩具部件的纵向截面的示意图，其具有移动装置的实施例的第一方式，特征在于其具有与接触表面3平行的旋转轴线1并且第一磁体5被连接至旋转轴线1。在这种情况下，移动是第一磁体5绕着其磁轴垂直地转动的简单转动。第一磁体5借助某种固定装置7接合至所述部件。
图2示出具有某种移动装置的实施例的第二形式，其是图1所示实施例的变体，并且特征在于其具有连接至与接触表面3平行的旋转轴线1的第二磁体9，其中第二磁体9具有与第一磁体5相反的极性，并且与第一磁体5相比可在旋转轴线1的方向上成角度地移动。具体地，在图2的示例中，第一磁体5和第二磁体9布置为相对旋转轴线1成180°角，这意味着相对旋转轴线1径向相对。运行方式与图1中的移动装置相同，不同之处在于代替具有不同程度地细长的单个磁体，能具有两个较短的磁体，但是保持一对与旋转轴线1相比升高的力。在两个立方体彼此靠近时，如果磁体不具有适合的极性，在它们之间产生排斥力，这使得它们围绕与接触表面3平行的旋转轴线1转动直到两个磁体以适合的极性彼此面对为止。另一磁体停留在立方体的内部；以其不会实行或经受任何显著增大的力的方式充分地远离任何其它磁体。
图3示出移动装置的实施例的另一个示例。这种情况的特征在于存在着：[a]杆11，其形成与接触表面3平行的纵向轴线，第一磁体5安装于其端部之一处并且第二磁体9安装于相对端处，其中第一和第二磁体5和9具有彼此相反的极性，以及[b]沿着纵向轴线伸长的壳体13，其中壳体13是使得其能容纳于杆11的内部上这样的尺寸并且适合于使得其将允许杆11沿着壳体13的长度在纵向轴线上移动。在这种情况下，如果两个磁体面向彼此并且不具有正确的极性，产生的排斥力迫使它们沿着壳体13移动。在图3所示的方案中，因此将能够具有两个不同的情况。如果朝着彼此而来的两个部件正如图3所示，将在处于相应接触表面3的中间的两个磁体之间实行吸引，同时位于两端的磁体将不为两个立方体之间的接合提供任何力。然而，如果，部件之一在如图3所示的相反方向上转动(这意味着，根据附图位于壳体13上端的磁体将放置于底端)，于是将能够两个对两个地在四个磁体之间实行吸引力。在这种情况下，吸引力将不得不与两个部件的相对位置相符合地更大或更小。必须突出指出的是，壳体13无需是平行的，因为它们还能互相垂直。
最后，在图4中示出了移动装置的实施例的另一个形式。在这种情况下，移动装置具有与接触表面3垂直的旋转轴线15并且包括第一磁体5和第二磁体9，第一磁体5和第二磁体9具有彼此平行的磁轴并且一个具有与另一个相反的极性，其中两个磁体5和9在与接触表面3垂直的旋转轴线15的方向上相对于彼此成角度地移动，并且其中磁体5和9借助绕着与接触表面3垂直的轴线15的转动而移动。两个磁体5和9能相对于垂直于接触表面3的旋转轴线15以不对称的方式布置。它们能处于非径向相对的方式；它们能成角度地移动过180°但是距与接触表面3垂直的旋转轴线15不同的距离，等等。然而，与接触表面3垂直的旋转轴线15最好位于两个磁轴之间的中间点处。
在图2和4所示的示例中，具有更多磁体的其它方案是可能的，例如具有分别在旋转轴线1或15周围交叉分布的4个磁体。
在图5至7中详细地示出具有如图2示意性示出的一些移动装置的立方体的实际实施例。立方体在表面3的每一个上具有磁体(根据所使用的命名方法，为第一磁体5)。因此，立方体能用其任何表面与任何其它立方体连接。尤其，能做出较大的魔方立方体，这是本发明的目标，其特性在于允许任何顺序的组装，这意味着，其能在立方体之间的相对位置正好构成任何图像时或者等同地其是不能构成任何图像时都能组装。因此，可逆的连接装置本身是与玩具无关的(以便以适合于获得图像的方式定位立方体)并且不会给出任何类型的关于立方体正确组装顺序的线索或指引。可逆的连接装置限于保持立方体彼此连接以及保持由使用者定位的方式。
在图8中，移动装置的变体示出为包括圆柱形衬套17，该衬套17形成磁体5(根据所使用的命名方法，第一磁体5)容纳于其内部的圆柱形壳体。两个杆19彼此相对地从圆柱形衬套17径向地突出，杆19具有较大直径的接合至衬套17的第一区段以及在自由端处具有较小直径的第二区段，其方式为这两个端部都适合于允许它们被容纳在形成于移动装置中的一些开口中，其中这些开口限定与表面3平行的旋转轴线1。
在所有前述的示例中，已经示出接触表面3是平面。这将是正常的情况，因为部件的几何形状通常很简单，比如立方体、平行六面体、棱柱、锥形体等。然而，并非必须如此。接触表面3能是弯曲的，所需的仅是特定的一对部件具有在部件之一上的特定接触表面以及在另一部件上的接触表面的“负面”。延伸下去，表面能是半球形的、圆柱形的等等，并且甚至是复杂的几何形状。在它们都具有与之相联系的磁体(或一些磁体)的意义上，特定部件的所有表面也不是必须都是接触表面。最可能的是，在其它表面具有或不具有与它们相联系的磁体的意义上，特定部件接触表面(具有与之相联系的磁体)与不是接触表面的其它表面共存。
图9a、9b和9c示出根据本发明的魔方的实施例的具体形状。魔方由27个立方体构成，这些立方体能组合在一起构成3×3×3个立方体的较大立方体。每个立方体的每个表面3已经借助三个数字和字母代码XYZ识别。X相应于较大的组装立方体中之一：被识别为I、II和III的三个较大立方体能够被组装起来。Y相应于较大立方体的表面，较大立方体具有识别为A、B、C、D、E和F的六个表面。Z相应于立方体的表面与较大立方体的表面相比较的位置，较大立方体的每个表面由九个立方体的九个表面构成，识别为1、2、3、4、5、6、7、8和9。