专利名称：磁性玩具积木的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种用磁性积木元件组成的建筑积木，主要用于玩具，也可以作教具和/或用于阐明建筑范畴的设计并能勾作草样。
基于磁力，积木的单个积木块容易相互连结在一起，并能在大的反向外力作用下而分开，这类积木是建筑范畴内的一种简单的、适用性强的普通玩具，具有较高的教育意义，并可带来很多乐趣。
已有的磁性玩具是用永久磁铁和/或磁性箔和/或金属小片(作为分离的部分)固定在一个载体(如木头或塑料)上做成的。这里永久磁铁一般是轴向磁化过(或许还用铁磁回路片)，磁箔一般是一面进行条状磁化，使北极和南极呈条状交替变化(参见图4)。
现有的磁性积木的积木块与现有的机械的积木玩具(例如LEGO，Fischer技术)相比，其连接的灵活性很有限。这与其(a)积木块的形状，(b)使用的磁性材料，(c)磁性有效连接点的数量、几何形状和排列以及(d)连接点的磁化工艺有关。由此，它们尤其不适用于房屋、建筑以及机器，植物、动物和人类等的真实缩小造型。现有的磁性积木形式是单一取向的，因而对塑造多面的实际建筑所需的形状(例如DIN-结构尺寸标准)是太少了。
永久磁铁和磁性箔在其重量、几何形状、制造以及机械应变或热应变等方面是有缺点的(参见有关的P4306573.2和G9304198.5发明专利文件)。
此外，现有的用永久磁铁做的积木块一般在一个接触表面上只有一个磁性连接点。由于大部分表面是被磁性连接的，因此几乎难以把它们位移。
为了达到整个接触面的磁性连接，一般采用条状磁化的金属箔(参见图4)，这样就能构成“错位”建筑，但仍没有积木块的纵向-横向连接。
连接多样化主要取决于几何造形和连接点(及连接面)的磁化。
如同采用下面所描述的本发明的连接点新磁化工艺那样，采用原轴向或条状磁化的积木块，其连接的可能方式显得更少。
在专利DE2704204A1里介绍了一种建筑玩具积木，用以构筑建筑物。它是一种网栅系统可组合插入的积木块。这里所涉及的是一种没有磁体的插入系统。在前面专利中已采用磁力作为连接力时，如同LEGO、DUPLO和Fischer技术一样，其连接仍采用纯粹的机械力，由此给出另一类型(或部分地)建筑积木和游戏积木。
在专利DE-GM8023609中描述了一种磁性玩具积木，它“至少具有一块永久磁铁”，即在这类积木的塑料积木块体(部分或全部)的表面，置有永久磁铁或可磁化的元件。永磁的排列特征是，它们带有“端盖”插入块体的端部范围，并在图中可看出。
在那里没有陈述关于永磁体的轴对称排列或关于磁化的状况。而有关磁连接点在母体上的(n×m)排列(这里n，m是大于1的数)，既没有文字又没有图来加以说明，这对“错位构筑”十分重要的。
在专利DE-OS1942333里描述一种“用于建筑模型的积木”，其特点是“在积木块的塑料体内至少埋入一个永久磁体”。这里，“永久磁体可以是在基本材料中分布的细小颗粒，然后同一方向磁化”。
与专利DE-GM8023609相似，并没说明永久磁铁的轴向排列状况，或确切地说，没有说明永久磁铁的磁化的精确过程。用这里描述的积木去构筑形状确定的“错位建筑”可能性很小。
类似情况还有，在专利DE-GM1737900和DE-GM1783302中所叙的非玩具的、工业吸附磁铁系统，采用了内环与外环磁化方法。
当然有几点差别，即在DE-GM173790专利中极区部分重叠，而在DE-GM1783302中，不出现r2＞r1的情况。
在专利US-PS3196579里示出了磁性积木，它们由四部分组成1)中心空的长方六面塑料体，其下部有格栅结构(4×2)，上面是全开的，2)一个装有4×2格栅的铁片，它与积木块的下部起到机械配合作用；3)一个小磁片，它放置在下部的塑料格栅里，4)一个薄的金属小片，它安装在小磁片的反向边。
由于磁性积木块具有机械配合的4×2格栅结构，故可以按要求构成错位连接。
本发明与专利US-PS3196579的本质区别在于后者磁性材料是均匀分布在积块—底边的上部，通过铁片及塑料体—底边的机械格栅，从而得到4×2的矩阵的结构。若无辅之以机械固定，则就不能得到合适形状的错位建筑。与此相反，本发明中，磁性材料本身已排列成4×2矩阵结构(同心的)，因而无需机械的固定装置，积木块就可藉助于磁力而成型并可相互错位。
进一步的区别在于在US-PS3196579中磁铁先吸附在金属上，而本发明是磁铁直接对磁铁。此外，其磁化的磁极排列亦不相同。
本发明解决的任务是排除前述专利中所存在的缺点，尽可能使用简单的方法来构造缩小的，富于想象的或真实的建筑物。
这些目标是可通过权利要求1所标明的方法来实现为了适合美学的要求和真实感，适当的配合是重要的，例如用法尔地酒色的斑沙岩色积木块。
在造型时，采用可靠的DIN建筑标尺的比例。基本积木块选用长方六面体，其长宽高之比L∶B∶H为3∶1.5∶1。
通过倍减和/或倍加，很容易得到其他的积木块(图2)。用来塑造诸如窗户、门、屋顶和不同风格的房屋正面(如经典型、罗马型和青春型)。就材料而言，一方面有基材及填充材料，另一方面还采用不同的磁性材料。
通常的塑料(例如有颜色的)可用作基料，而磁性材料推荐采用磁性/可磁化的混合材料，它是由a)塑料；b)磁性及可磁化材料，c)可能还有一些添加剂(颜料)所组成。
一种实例所谓“可磁化的热塑性塑料”，通常称为“塑料磁性材料”或“塑料磁体”。
如同在G9304198.5专利中已描述的，塑料磁性材料的排列有多种可能性。与通常的磁性材料相比，采用塑料磁性材料，人们可以更加自由地塑造形象。这对于磁性连接点的造型、积木块的机械稳定性和热稳定性是至关重要的。要做到连接点的多样化，首先重要的是磁连接点的数量，排列和几何形状。为能实现纵向/纵向和纵向/横向的连接，推荐用轴向对称和旋转对称的连接点，如正方形或圆周平面。为塑造“错位”的和有规律的构型，在积木块的表面上需要很多的均匀分布的、轴对称的连接点(图3和图5)。
连接点的数量越多，越能构成“细小错位”，当然这里磁化工艺是重要的。
因为同极相斥，异极相吸(N-北极，S-南极)，所N-S极分布不能任意选择。图6中示出了按图5连接点北-南极可能的排列。这里可以看出，采用这种磁化工艺，连接点的多样化已比至今所知的磁性玩具要多得多，特别是可以做到纵横连接。
在造型时，必须一直注意积木块的正确翻转，还要注意连接点只能(重复)分别同再下一个点列连接，因为紧接的一点是与之相斥的。
反之，理想的积木块，两个需要连接的积木面上的所有连接点相互吸引，这样就无需在造型时考虑北极与南极了。
图1示出一种解决办法，在这个实施例中，连接点由四方或圆形套叠磁伴组成。它们(内外圈)的磁化方向是不一致的。两个需要连接边的连接点磁化方向相反。
如果基本积木块的上边与底面依照图1磁化，它就具有了与机械LEGO建筑模块同样的连接可能性。若在六面体的各个面(6个)都是这样磁化，连接的多样性就比LEGO的要大得多。侧面的连接点在人们塑造专门的，具有某种风格的屋面积木块固定到基本积木块上去时是有益的。
为附着尽可能牢靠，积木块上表面的磁场强度应该最大。
要获得所需的结合力，图1中的参数d1，d2，d3或r1，r2，r3和h要选择恰当。这里r1是内圈半径，r2是外圈内半径，r3是外圈外半径，d1，d2和d3是相应于四方体。参数h是磁性连接点的高度。在特殊情况下，d3＝d2＝d1＞0，或r3＝r2＝r1＞0，这就仅有一个四方形或圆作为有效连接点(参见图3和图5)。从原则上讲，要获得这样的排列和磁性，并非只有用可磁性的热塑性塑料，所有已知的磁性材料均可采用。
图1，2，3和5示出了这一发明的实施例。
详细如下图1轴对称排列的磁结合点a)四方形的一对南北极，b)圆周形的南北极对，其几何参数为d1，d2，d3或r1，r2，r3和h。
图2a)基本积木块，b)倍减的积木块和c)倍加的积木外。
图3a)所有的面都有磁性连接点，b)只有上，下两个面有磁性连接点。
图4条状磁化，a)横向条状，b)纵向条状，N＝北极，S＝南极。
图5上表面为a)四方形磁性连接点，b)圆周形磁性连接点。
图6按图5，四方形或圆周形磁连接点的两种磁效应的N-S排列。
本发明的一个实施例是磁性积木玩具，有各式各样可以互相连接的积木块，用它们可真实地、缩小地仿造一幢简单的房子。除了可仿造单一的单幢家庭住房或一排房子(有花园或没有花园)外，还可仿造具有文化历史意义的私人建筑物或公共建筑物。特别使人感兴趣的如Trifel城堡、Hambacher宫、Ladwigschoehe别墅、Arc deTriomphe和Alhambra等建筑。
基本积木块采用的比例L∶B∶H＝3∶1.5∶1，即30×15×10mm的四方六面体(见图2)，积木块的边棱也可处理，使其圆滑及作修改以得到特殊的效果如阴影接缝。
通用的塑料(如含有颜色的ABS)被选作载体材料，可磁化的热塑性塑料作磁性材料。
在积木块的上、下面上，可以平滑地嵌入8个带有内外环的、与轴对称的圆形磁性连接点。
上表面内圆作为南极，外圆为北极，分别单向磁化，而下表面正好相反(见图1)。
为尽可能真实仿造房屋正面，可以从基本积木块的外侧相应地塑造(即表面结构和颜色)，或者在一块基本积木的外侧面上附加设置磁性连接点，这样就能把专门的屋面积木用磁性固定。后一种方案有如下优点，即用它可以简单地构造“粗样”，同时可以快速地试试不同建筑正面风格的效果。
基本积木块的倍减块及倍加块(如作门梁)是需要的，此外还需要其他形式的积木块(如作圆柱体的圆柱，用作窗户和门的构筑积木)。
一付这样的磁积木可以逐步扩展成一种全“磁性玩具世界”。
它促进了创造性、建筑结构和加深了对艺术的理解，特别是建筑史和艺术史。由于磁力的作用，还可带来许多游戏的快乐。
权利要求
1.一种磁性建筑积木块，其特征在于，其形状L∶B∶H为3∶1.5∶1或3∶1∶1或4∶2∶1或4∶2∶2比例的长方体，用通常诸如聚酰胺，ABS的塑料材料制成，在积木块表面轴对称地埋入一个或多个磁性连接点，例如矩阵为2×4个，磁性连接点用一种塑料结合的磁性材料如可磁化的热塑性塑料或一种永磁材料，这里每一个连接点磁性有效的几何表面是由两个相互同心排列的、磁性相反的轴对称或旋转对称区组成，在积木的另一面，同样分别置有排列相同的连接点但极化方向相反，除上表面底面之外，积木块至少有一个侧面可以设有排列连接点，以便固定建筑物正面的积木块，这种积木是构成表面结构用的，为的是能够真实地构成由积木块组成的建筑物正面。
2.如权利要求1所述的磁性积木块，其特征在于，连接点的轴对称或旋转对称区是四方形或圆形的，对四方形d3≥d2≥d1＞0；对圆形r3≥r2≥r1＞0。
全文摘要
磁性积木是由磁性积木块组成，它用以仿造人类历史或幻想物的缩小的建筑物或建筑群，基本积木是一种磁性积木块，它具有如下性质a)其形状恰是砖块尺寸的1/4，b)其载体材料是通用的塑料(如ABS)和磁性热塑性塑料作为磁性材料，c)其磁性连接点是具有内外表面的四方形及圆周形，它们以轴对称形式覆盖于表面，d)其连接点的内外表面的磁化不相同，两个需要连接面其连接点磁化方向正好相反。
文档编号A63H33/10GK1124461SQ94192230
公开日1996年6月12日 申请日期1994年5月11日 优先权日1993年5月28日
发明者米歇尔·克来恩 申请人:特里夫斯玩具制造有限公司