(57)【要約】      （修正有）【課題】第１磁石アセンブリを第２磁石の磁界を横切るように移動させ、運動エネルギーを除去（減速する）することにより、閉じようとするドアを減速させ、所定位置に保持することができる非接触の連結装置を提供する。【解決手段】第１磁石アセンブリ２０は、例えば円筒状の空間に収容した直径磁化された円筒型磁石などのように、回転可能にした磁石からなり、ドア１９上部に埋め込まれる。第２磁石３０永久磁石でドア枠１８内部に埋め込まれる。代磁石アセンブリ２０と第２磁石３０は、ドア１９を閉じると接近するように配置され、ドアの閉まる速度を落とし、ドア枠に対して所定の位置でドアを静かに停止させることができる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
筐体内に回転可能に保持され、回転運動に対し十分な抵抗がかかるようにした第１の磁石からなる回転磁石アセンブリと、
磁気軸を有する参照磁石とを備え、
前記回転磁石と前記参照磁石が、最接近ポイントを有する所定の移動線に沿って、平行を保ちながら相対して移動できるようにし、
前記第１磁石が前記の相対移動により発生するトルクを受けて前記筐体内で回転するように前記参照磁石の磁気軸を方向付け、前記第１磁石にかかる抵抗がこの回転運動からエネルギーを抽出し熱変換するようにし、前記相対移動が前記最接近ポイントで停止するようにした、エネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項２】
前記第１磁石の前記筐体内での回転が、回転運動に十分な抵抗を及ぼす粘性物質により抑制されるようにした、請求項１に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項３】
前記第１磁石の前記筐体内での回転が、該第１磁石と該筐体との間の摩擦により抑制されるようにした、請求項１に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項４】
前記第１磁石が球体である、請求項１に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項５】
前記筐体の内部空間が球状に形成されている、請求項４に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項６】
前記第１磁石が直径磁化された円筒である、請求項１に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項７】
前記筐体の内部空間が円筒状に形成されている、請求項６に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項８】
前記第１磁石がネオジム鉄ホウ酸磁石で形成されている、請求項１に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項９】
前記参照磁石の磁気軸が、前記移動線に対して傾斜している、請求項１に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項１０】
エネルギーの除去量が最大になる位置に前記第１磁石を方向付ける手段をさらに有している、請求項１に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項１１】
前記第１磁石を方向付けるための前記手段が、バイアス磁石からなる、請求項１０に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項１２】
前記第１磁石を方向付けるための前記手段が、前記第１磁石の重量分布を不均衡にすることからなる、請求項１０に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項１３】
前記第１磁石が第１磁石磁気軸を有すると共に、該第１磁石の回転の中心となる回転軸が、該第１磁石磁気軸、前記移動線、及び、前記参照磁石の磁気軸、の全てに対し垂直である、請求項１に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項１４】
固定されている前記参照磁石が、複数の磁石をそれぞれの磁極が交互になるように並べて形成した多極型磁石アセンブリからなる、請求項１に記載のエネルギー吸収式磁石連結装置。
【請求項１５】
磁気軸を有する第１磁石と、
前記第１磁石を前記磁気軸に対しほぼ垂直の回転軸を中心に回転するよう保持する筐体とを備え、
前記筐体には前記第１磁石に所定量の抵抗をかける手段を設けて、前記第１磁石が回転すると所定量のエネルギーが消失するようにした、回転磁石装置。
【請求項１６】
前記第１磁石が球体磁石からなる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１７】
前記第１磁石が直径磁化された円筒型磁石からなる、請求項１５に記載の装置。
【請求項１８】
所定量の抵抗をかける前記手段が、前記筐体と前記第１磁石の両方に接する粘性物質によるものである、請求項１５に記載の装置。
【請求項１９】
所定量の抵抗をかける前記手段が、前記筐体と前記第１磁石の間の摩擦によるものである、請求項１５に記載の回転磁石装置。
【請求項２０】
前記回転磁石装置が、前記第１磁石に作用して前記磁気軸を所定の方向に傾かせるバイアス手段を有する、請求項１５に記載の装置。
【請求項２１】
前記筐体が非磁性体物質で形成されている、請求項１５に記載の装置。
【請求項２２】
前記回転磁石装置を第２磁石に接近移動させると、前記第１磁石が回転して前記エネルギー消失が起こり、前記移動が抑制されるようにした、請求項１５に記載の装置。
【請求項２３】
第２磁石を前記回転磁石装置に接近移動させると、前記第１磁石が回転して前記エネルギー消失が起こり、前記移動が抑制されるようにした、請求項１５に記載の装置。
【請求項２４】
前記筐体をドアに固定し、ドアが閉じる時のエネルギーを除去するようにした、請求項１５に記載の装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、大別的にはラッチ機構と閉まる時の仕組みに関するもので、より具体的には、ドアの閉まる速度を落とし、ドア枠に対して所定の位置で静かにドアを停止させるために活用できる、改良された磁石連結装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
通常、部屋のドアはラッチ機構により閉じた状態に保持されている。このラッチ機構を外すには、ドアのハンドルを回さなければならない。一方、キャビネットやクローゼットのドアにはラッチ機構がない場合が多く、大抵の場合、ドアのハンドルを引くだけで開けられるようになっている。このようなドアには、勝手に開いてしまうのを防ぐために、各種の装置が用いられている。ドアを開いた状態または閉じた状態に保持する装置を「ドアキャッチ」と言うが、バネ式ヒンジ、ボール式デテント、ローラ式キャッチ、磁石式キャッチの４種類が一般的である。磁石式キャッチは、ドア枠に磁石を設け、ドアに金属片をつけたものである。
【０００３】
これらのドアキャッチに、ドアが閉まる時のエネルギーを吸収する手段を設けると、非常に有効的であることはあまり認識されていない。エネルギー吸収手段のないドアは、そっと閉めないと戸当たりにぶつかって跳ね返り、ふたたび開いてしまう。エネルギーを吸収する性質は、吸引力か反発力のどちらか一方しか有さない２つの磁石を用いても得ることができない。吸着する２つの磁石を用いると、ドアが閉まるのを加速し、開くのを減速してしまう。反発する２つの磁石を用いるとこれが逆になる。いずれにせよ、エネルギーを吸収する機能はない。ラッチを使わない単純な磁石によるドアの場合は、なんらかの方法でエネルギーを一定範囲に抑えこみながら閉めるようにしないと、ドアが跳ね返って開いてしまうことが多い。
【０００４】
従来のドアラッチ機構には、磁石の反発力を利用してドアの閉まる速度を下げるものがある。しかし、磁石の反発力には弾性があるため、跳ね返った場合、ドアにエネルギーが戻ってしまう
【０００５】
例えば、米国特許第５，７８２，５１２号は、第１エレメント及び第２エレメントからなり、第２エレメントを第１エレメントに着脱させる磁界ラッチ構造を開示している。この磁界ラッチ構造は、永久磁石または電磁石を使用して、第１及び第２エレメントの緩衝、位置決め、ラッチングを行う。この磁界ラッチ構造では、第１及び第２エレメントが近づくと、両エレメントに設けた磁石がお互いに反発して破断荷重をおこし、両エレメントの対向速度を低下させる。第１及び第２エレメントが係合すると、磁石は第１及び第２エレメントを定位置に固定し、振動とガタつきを最少に抑えるようになっている。
【０００６】
米国特許第６，５８８，８１１号は、第１の磁石をドアに外設または内蔵し、第２の磁石を壁や各種ドア枠や土台などのドアに対向する構成物に外設または内蔵してなる、磁石によるドアストップまたはラッチを開示している。磁石ドアストップは、ドアが対向部材に近づくと磁石に反発力が作用して、ドアが対向部材に叩きつけられるのを防ぐようになっている。この磁石ドアストップまたはラッチは、反発させる設定と、ドアを閉めた状態に保持する時の吸着させる設定とを、切換えることができる。
【０００７】
以上の特許は、本発明者が知っている現在の技術を示すものである。本発明の請求項の審査に関連性のある情報を開示するという出願人の誠実義務を果たすことの一環として、これらの特許を参照し、考察した。しかし、上記特許はどれも、単独でも、組み合わせたとしても、ここに説明し請求する本発明を、開示したり示唆したり、自明化するものではない。
【０００８】
本発明は、エネルギーを吸収して熱に変換するものである。本発明は、ドアの閉じる速度を緩やかに減速させて、ドアを所定の位置で静かに停止させることのできる、非接触型の装置である。また、本発明は、非接触型磁石ブレーキとして、別の用途に応用することもできる。さらに、本発明は、２つの構成物の相対位置を探し出し、その位置に保持することのできる非接触型連結装置として使用することもできる。
【発明の開示】
【０００９】
本発明に係るエネルギー吸収式磁石連結装置は、磁石によるブレーキング（エネルギー吸収）及び磁石によるポジショニングの両方を行うことのできる非接触型磁石装置である。この装置の用途の一例としてドアキャッチがある。この装置は、ドアの閉まる速度を下げてドアをゆっくり静かに停止させて、所定の位置で保持することができる。
【００１０】
本装置の物理的原理は、磁石（回転磁石）を正しく設置して、別の磁石（参照磁石）のフリンジ磁界を横切るように移動させると、回転磁石が回転するというものである。回転磁石に摩擦抵抗や粘性抵抗がかかり回転運動が抑制されると、２つの磁石間の磁力により直進運動も抑えられる。例えば、回転磁石アセンブリをドア枠に設置し、参照磁石をドアの上端部に設置すると、２つの磁石間に物理的接触がなくても、閉じようとするドアの運動エネルギーが摩擦熱に変換される。さらに、２つの磁石は、所定の最接近ポイントでドアを保持しようとする。
【００１１】
好ましい実施形態は、内部を円筒状に成形した筐体に、円筒型の回転磁石を収容して構成する。円筒型磁石は直径方向に磁化する。円筒型磁石は、筐体内で回転可能に設置するが、回転運動は粘性物質により発生する相当量の抵抗により抑制される。回転磁石は、参照磁石と相対しながら、所定の移動線に沿って移動できるようにする。この２つの磁石には最接近するポイントがあるが接触はしない。円筒型磁石は、移動線に沿って移動するとトルクを受け筐体内で回転する。円筒型磁石にかかる粘性抵抗により、この回転運動からエネルギーが抽出され熱変換される。この円筒型磁石の構成により、適量の抵抗が生じると、回転磁石と参照磁石の相対運動に対抗する磁力が発生し、ドアの速度を落とす。また、両磁石は、その相対運動を再接近ポイントで停止すると共に、このポイントから外れようとする動きに抵抗する。
【００１２】
本発明では、エネルギー除去量が最大になるように回転磁石を方向付けるための「バイアス手段」についても開示する。このバイアス手段は、重力バイアスまたは磁力バイアスのどちらによってもよい。
【００１３】
従って、本発明の目的は、ドアが閉まる速度を緩やかに落とし、ドアを所定位置で静かに停止させることのできる、新しくかつ改良された非接触型の装置を提供することである。
【００１４】
本発明の別の目的は、新しくかつ改良された、非接触型磁石ブレーキを提供することである。
【００１５】
本発明のまた別の目的または特徴は、２つの構成物の相対位置を探し出し、その位置に保持することのできる、新しくかつ改良された非接触型連結装置を提供することである。
【００１６】
本発明のさらに別の目的は、新規のエネルギー吸収式磁石連結装置を提供することである。
【００１７】
本発明の構成と使用方法に関して、本発明を特徴付けるその他の新規な特性及びさらなる目的と効果については、好ましい実施形態を例として挙げている後述の詳細な説明及び添付の図面を参照して考察すれば、より理解されるだろう。ただし、当該図面はあくまでも説明の為の図であり、本発明の権利範囲を規定するものではないことは明白である。本発明を特徴付ける新規性を有する様々な特性は、本明細書の一部をなす後述の請求項において具体的に説明する。本発明は、これらの特性の一つ一つに単独で存在するものではなく、以下に明記する機能を奏するようにそのすべての機構を特定に組み合わせたところに存在するものである。
【００１８】
従って、以上に本発明の特に重要な特性について広く概説したのは、後述の詳細な説明をより理解しやすくし、本発明の当技術分野に対する貢献度をより明白にするためである。よって当然ながら、以下の詳細説明には、本発明のさらなる特性が含まれており、請求項においても新たな主題を形成している。当業者には理解されることだが、ここに開示する内容の基礎をなす構想は、また別の構成や方法、システムをデザインするための基礎として用い、本発明のいくつかの目的を達成することもできる。従って、本発明の精神と範囲を超えない限り、請求項は同等の構成を含むと考えられる。
【００１９】
また、要約書は、本発明を簡潔にわかりやすくまとめたものである。要約書は、請求項で評価されるべき本願発明を定義するものではなく、また、本発明の範囲を限定するものでもない。
【００２０】
後述の詳細な説明において使用している専門用語やその関連用語は、参照の際の便宜のために使用するのみであり、制約的なものではない。例えば、「上方に」「下方に」と言った場合、特に記載がない限り、参照している図面における方向を指しているものである。また、それぞれの装置の幾何学的な中心やその特定の部位に対して、「内側へ」と言った場合は向かっていく方向を指し、「外側へ」と言った場合は離れていく方向を指している。単数形、複数形についても、特に記載がなければ代替可能である。
【図面の簡単な説明】
【００２１】
後述の詳細な説明を参照すれば、本発明はさらにわかりやすく、上述したもの以外の目的もより明解になる。また、詳細な説明では、次の通り添付図面を参照する。
【図１】図１は、本発明によるエネルギー吸収式磁石連結装置の２つの構成物を、ドアとドア枠に設置した状態の斜視図である。
【図２】図２は、磁石とその磁場線の向きを表したものである。
【図３】図３は、固定磁石と、その磁気軸に対し垂直に移動する回転磁石を図示したものである。
【図４】図４は、固定磁石と、その磁気軸に対し概ね平行に移動する回転磁石を図示したものである。
【図５】図５は、球体型回転磁石を用いたエネルギー吸収式磁石連結装置の斜視図である。
【図６】図６は、円筒型回転磁石を用いたエネルギー吸収式磁石連結装置の斜視図である。
【図７】図７は、円筒状筐体に円筒型磁石を収容してなる、好ましい実施形態の斜視図である。
【図８】図８は、図７に示した好ましい実施形態の断面図である。
【図９】図９は、多極型参照磁石を用いた実施形態の断面図である。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２２】
図１から図９に、本発明による新しくかつ改良されたエネルギー吸収式磁石連結装置を図示する。図面中、同様の部材には同じ番号を付した。
【００２３】
本発明は、閉じようとするドアからエネルギーを除去し（つまり減速させ）、閉じたドアを所定位置に保持することのできる非接触型の手段として、おそらく最も幅広く利用されうるものである。一方、本発明の原理は、非接触型ブレーキ手段及び非接触型連結手段を要する他の用途にも幅広く活用できる。従って、本発明は、ドアへの使用に限定されるべきものではない。
【００２４】
通常、部屋のドアは、ラッチ機構により閉じた状態に保持されている。このラッチ機構を外すには、ドアのハンドルを回さなければならない。一方、キャビネットやクローゼットのドアにはラッチ機構がない場合が多く、大抵の場合、ドアのハンドルを引くだけで開けられるようになっている。このようなドアには、勝手に開くのを防ぐための装置が使われており、これを一般に「ドアキャッチ」と呼ぶ。
【００２５】
これらのドアキャッチに、ドアが閉じるときのエネルギーを吸収する手段を設けると、非常に効果的であることはあまり認識されていない。エネルギー吸収手段のないドアは、そっと閉めないと戸当たりにぶつかって跳ね返りまた開いてしまう。磁石を２つ使用したとしても、通常の磁石にはエネルギー吸収性はないため、ドアを閉じた状態に保持する手段としてはあまり用いられていない。磁石によりドアを閉じた状態に保持する仕組みが用いられているものには、ロック機構が取付けられていることが多いが、このような装置は接触型であるため、動きが急速で音がうるさく少量のエネルギーしか吸収できない。従って、閉じようとするドアから最適な量のエネルギーを除去し、所定位置にドアを保持することのできる、非接触型の静かな装置が望まれている。
【００２６】
図１は、少し開いたドア１９とドア枠１８の上部の斜視図である。この図は、非接触型磁石連結装置の典型的な配置例を図示するためのものである。永久磁石３０（仮想線）は、ドア枠内部に埋め込まれている。この磁石は、後続の図面に図示するエネルギー吸収式磁石連結装置の一部である。また、ドアの上部に埋め込まれた第２の円筒型磁石２０も図１に図示する。エネルギー吸収式磁石連結装置のその他の部品は、図１には図示しない。磁石２０及び３０は、ドアを閉じると近接（ただし非接触で）するように設置する。矢印４４は、ドアの開閉方向を示している。
【００２７】
本発明は、閉じようとするドアからエネルギーを除去すると共に、２つの磁石を所定の位置に配置することでドアを閉じた状態に保持することができる、非接触型連結装置を提供することを目的とする。本発明の仕組みを説明する前に、まず、永久磁石の磁力線のパターンについて説明する。
【００２８】
図２に、永久磁石１０と、そのＮ極のＮ、Ｓ極のＳを図示する。この磁石の磁気軸１１を、磁石の表面上で最も強力なＮ極とＳ極を結ぶ仮想線で図示する。磁石の磁界は、短く切った複数の針金１５を使って視覚化することができる。針金は、磁界に沿って向きを変えるため、各区域の磁界パターンが明らかになる。
【００２９】
図２には、ポイント１６Ａから１６Ｍの間などに、複数の短い矢印も図示してある。この矢印は、針金１５による線分と同様であるが、Ｎ極からＳ極への磁界の伝播にのせて、磁界の向きを示したものである。例えばつまり、コンパスの針や棒磁石がそれぞれの位置で指すであろう方向を示している。
【００３０】
小さな棒磁石を全方向に回転可能なようにして、まず１６Ａに置き、それから１６Ｍまで直進させると、棒磁石は局所磁場に合わせて向きを変える。つまり、棒磁石はフリンジ磁界を横切って直進しながら回転する。具体的には、１６Ａから１６Ｍまで直進する間に、磁石はその２点間の矢印が示す通り１８０度回転する。この回転量は、直進移動の始点と終点によって変化する。１６Ａから１６Ｍを結ぶ線は、磁気軸１１に対して垂直である点が重要である。
【００３１】
また、１７Ａから１７Ｍの間にも複数の矢印がある。この２点を結ぶ線は、磁気軸１１に対し平行になる（以降、平行線とよぶ）。この平行線の長さや、磁石からの距離は、前述の１６Ａから１６Ｍの間の垂直線と同じであるが、棒磁石の回転量は、１７Ａから１７Ｍを直進させたほうがより多くなる（約２７０度）。どちらの線も、両端を無限に延ばしていけば棒磁石はいずれ３６０度回転することになる。しかし、磁石からの距離が延びれば磁界の強度は弱まっていく。直進距離を比較的強い磁界内に限定すれば、磁石は常に、垂直線よりも平行線に沿って移動した方がより多く回転する。
【００３２】
図３は、図２をさらに発展させた図で、固定した磁石１０Ａと、その磁気軸１１Ａを図示している。図３の磁石１４には、球体または円筒型の磁石を用いる。磁石１４が円筒型の場合、図で円形に見えているのが筒の端面である。矢印１３は、磁石の磁気軸を示すと共に、矢尻が磁石のＮ極を指しているので、磁化方向も表している。磁石１４が円筒型であれば、磁化方向は筒径に渡っているということである。この磁化方向を、「直径磁化」と呼ぶ。わかりやすいように、直径磁化された円筒を磁石１４としているが、同様の性質を有していれば、立方体の磁石など、別形状の磁石を用いてもよい。
【００３３】
図３の複数の円は、始点１４Ａから終点１４Ｆまで移動する円筒型磁石１４の動きを表している。円筒型磁石を１４Ａから１４Ｆまで移動させると、磁気軸１３の矢印も１３Ａから１３Ｆまで約９０度回転する。この動きから、円筒型磁石は円筒軸を中心に自由に回転可能になっているということがわかる。よって磁気軸は、図２で説明したように、常に局所磁場に合わせて向きを変える。この回転可能な円筒型磁石１４は、常に磁石１０Ａに引き付けられ、各位置での磁気方位は１３Ａから１３Ｆの矢印で表す通りになる。
【００３４】
磁石１４は、矢印４４が示す移動線に沿った動きしかしないことが予測されるが、そうすると、磁石１４の磁力が１４Ｆの位置で移動線４４と垂直になるため、磁石１４は１４Ｆで停止する。つまり１４Ｆは、磁石１４が磁石１０Ａに最も接近するポイントであり、磁力による吸着力が最も強くなるため、磁石１４が１４Ｆからまた逆方向に回転し離れていくのを防ぐのである。
【００３５】
ここで、１４Ａに位置する円筒型磁石１４に、磁石１０Ａの磁界に反する動きをさせたとする。例えば、小さい矢印１５Ａの示す方向に磁気方位を９０度回転させたとすると、円筒型磁石１４には、磁石１０Ａの磁界にあわせて戻ろうとするトルクが発生する。また、磁石１０Ａと１４Ａの間には反発力が発生する。
【００３６】
磁石１４を回転させながら１４Ａから１４Ｆまで直進させる時に、適度な摩擦をかけ回転を抑制すると、磁石１４の動きは、摩擦のない状態での動きより遅れ、１４Ａから１４Ｆ間を直進運動に磁石の反発力がかかり、運動エネルギーは回転磁石の摩擦熱に変換される。
【００３７】
直進運動は、最接近ポイントの１４Ｆで止まろうとする。後に詳述するが、摩擦源としては粘性抵抗が好ましい。粘性抵抗は固まることがなく、抵抗値は回転速度に依存するからである。つまり、図３において円筒型磁石が最接近ポイントの１４Ｆで停止すると、磁気軸１３Ｆは最終的に磁石１０Ａの磁界に揃うということである。
【００３８】
この原理を、ドアに応用することができる。すなわち、磁石１０Ａのような固定磁石をドア枠に設置し、磁石１４のような回転磁石をドアに設置すると（または逆も可）、閉じようとするドアから、非接触の状態でエネルギーを除去することができる。また、回転磁石は図３のポイント１４Ｆから離れようとする力に抵抗するので、ドアを閉じた状態に保持することができる。詳しい説明は後述する。
【００３９】
図３では、回転磁石の磁気方位は１３Ａから１３Ｆまで９０度回転している。また、磁気軸の最初の向きを矢印１５Ａに合わせた場合は、１３Ｆの位置まで１８０度回転したことになる。図３に図示されている１５Ａと同様の複数の小さい矢印は、各位置で最大トルクを発生する磁気方位を表している。実際の各位置での磁石の向きは、直進移動の速度や、磁石の強度、回転磁石にかかる抵抗値など、様々な条件によって決まる。
【００４０】
摩擦により除去できるエネルギー量は、回転磁石の回転量によって決まるため、回転量は多い方が望ましい。図４は、図３の例よりも、回転磁石の回転数が多くなる配置を図示している。図４の磁石１０ＡＡは、図３の磁石１０Ａにあたるものだが、磁石１０ＡＡと磁気軸１１ＡＡの位置付けが違っている。図３では、磁気軸１１Ａは直進方向４４に対しおよそ垂直をなしており、この直進移動は、図２の１６Ａから１６Ｍの垂直線に対応するものである。図４では、磁気軸１１ＡＡは直進方向とほぼ平行をなしており、これは、図２の１７Ａから１７Ｍの平行線に対応するものである。ただし、磁気軸１１ＡＡは、矢印４４の示す直進方向と完全に平行ではない。磁気軸１１ＡＡは、アングル１２の分、矢印４４との平行線から外れている。
【００４１】
図４は、円筒型磁石の１４ＡＡから１４ＦＦまでの進行過程を表している。前述の図３と同様の動きであるが、アングル１２があるため、最接近ポイント１４ＦＦが磁石１０ＡＡの一角になり、図３のように磁石１０Ａの中央ではなくなっている。
【００４２】
図３では磁気方位１３Ａから１３Ｆまで約９０度回転しているが、１３ＡＡから１３ＦＦの間では、約２１０度になる。小さい矢印１５ＡＡは、図３で説明した通り、トルクが最大になる９０度方向を示している。１４ＡＡの回転磁石をこの位置まで動かすと、１５ＡＡから１４ＦＦまでの総回転量は約３００度に達する。図３の直進移動では、これは約１８０度である。よって図３よりも図４の位置付けの方が、より回転量が多くなる。
【００４３】
図４の磁石１０ＡＡは、直進方向４４に対しアングル１２の分だけ傾斜している。傾斜をつける理由は、停止ポイントを１４ＦＦの１点だけにするためである。磁気軸１１ＡＡが直進方向４４と平行だと、円筒型磁石１４が停止することのできる安定ポイントが２点存在し、この２つのポイントは磁石１０ＡＡのそれぞれの頂角に並んでいる。つまり、力の入れ具合によって、ドアは２つのポイントのいずれかで停止することになる。この問題を解決し、１点で停止させるには、ほんの少し傾斜をつければよい。最適な傾斜角は、磁気的及び幾何的要素によって変わるため、実験で求めるしかない。
【００４４】
図５及び図６は、エネルギー吸収式磁石連結装置の２つの実施例を、斜視図で表したものである。図５は、磁気軸２１Ａを有する球体磁石２０Ａを筐体２２Ａに収容してなるエネルギー吸収式磁石連結装置５０を図示している。図５の筐体２２Ａは、非磁性体の薄板から成形する。この筐体には球体磁石よりも径の小さい穴２３Ａと２３ＡＡがあり、その両方から球体磁石の一部が出るようにして、球体磁石を筐体に嵌合する。球体磁石は自由に回転できる状態にする。球体が回転すると、所定の強度の摩擦抵抗がかかるが、この摩擦強度は、筐体２２Ａ内部の弾性により調整することができる。このような磁石と筐体の組み合わせを「回転磁石アセンブリ」と呼び、球体磁石と筐体の組み合わせ４０Ａはその一例である。
【００４５】
図５には、第２の磁石３０Ａも図示する。磁石３０Ａの形状は重要ではないが、球体磁石の直径と外寸を同じくする円筒または立方体が適している。この磁石を「参照磁石」と呼ぶ。参照磁石は、回転磁石アセンブリの直進方向（矢印４４）に対して垂直の磁気軸３１Ａを有している。前述のように、この磁気軸の角度を変えて設置することもできる。図５には、もう一つ別の直進方向４７を示しているが、これについては後述する。
【００４６】
参照磁石３０Ａと回転磁石アセンブリ４０Ａのどちらも、矢印４４のベクトルに沿った動きしか生じない外部構成材に設置するため、お互いに接触することはない。例えば図１のように、一方の磁石をドア枠に、もう一方をドアに設置してドアを閉めれば、目的とする動きが矢印４４に沿って一次元で生じる（少し弧を描いているのはドアのヒンジによる動きのためであり、ここでは無視してよい）。また、参照磁石と回転磁石アセンブリのどちらを動かすことにしてもよい。肝心なのはこの２つの部材の相対的な動きである。後続図面においては回転磁石の方を動かしているが、これは記述の統一のために過ぎない。
【００４７】
本発明による装置には、強くてコンパクトな磁石が最も適している。従って、希土類磁石、特にＮｄＦｅＢ磁石として知られるネオジム鉄ホウ酸磁石が好ましい。
【００４８】
図６は、エネルギー吸収式磁石連結装置の別実施例である。図５と類似した例であるが、図５の球体磁石２０Ａに代えて、円筒型磁石２０Ｂを使用している。図６の非磁性体の筐体２２Ｂには、長方形の穴２３Ｂ及び２３ＢＢがあり、ここに円筒型磁石２０Ｂの一部を嵌め込んで、筐体２２Ｂの上下からはみ出させる。穴は、円筒型磁石をしっかり固定できるサイズにする。筐体２２Ｂは、円筒型磁石２０Ｂが軸４６を中心に回転可能に構成するが、円筒型磁石と穴２３Ｂ及び２３ＢＢの開口部との間の摩擦により、回転すると必ず所定強度の摩擦抵抗が発生する。
【００４９】
図６は、ベクトル４４に沿って移動する回転磁石アセンブリ４０Ｂを図示する。参照磁石３０Ｂのサイズや形状は自由だが、立方体磁石が好ましい。また、磁気軸３１Ｂは、直進移動のベクトル４４とほぼ平行になっているが、図４で説明したように、ベクトル４４に対して少し傾斜させなければならない。
【００５０】
図５及び図６では、参照磁石の磁気軸（３１Ａ及び３１Ｂ）の配置方向を２種類提示する。図５の磁気軸３１Ａの向きにすると、エネルギーの除去量はやや少ないが、最終ポジションの保持力は強い。図６の磁気軸３１Ｂの向きだと、エネルギー除去量は多いが、最終ポジションの保持力はあまり強くない。参照磁石の配置方向を変えれば、その中間の性質を得ることができる。
【００５１】
図６では、円筒型磁石２０Ｂの軸４６が、直進移動のベクトル４４とほぼ垂直になる向きに筐体２２Ｂを配置する。図５の例では、球体磁石２０Ａが全方向に自由に回転し、自ら最適な回転軸を見つけ出すことができるため、筐体の配置方向に制限はない。
【００５２】
図７はある実施例の斜視図であり、図８は同実施例の断面図である。両図を合わせて参照する。図７及び図８に、磁気軸３１Ｃを有する立方体の参照磁石３０Ｃを図示している。図８を見ると、磁気軸３１Ｃが直進方向４４に対しアングル１２の分だけ傾斜していることがわかる。回転磁石アセンブリ４０Ｃは、直径磁化し磁気軸２１Ｃを形成した円筒型磁石２０Ｃからなる。円筒型磁石２０Ｃは、回転軸４６を中心に回転可能に非磁性体の円筒型筐体２２Ｃに収容する。
【００５３】
図８にあるように、磁石２０Ｃと筐体２２Ｃの間にはスペース２４が存在する。好ましい実施形態では、スペース２４に粘度の高い（粘着質の）物質を充填し、回転磁石２０Ｃに所定の粘性抵抗をかける。この粘性物質には、例えば高濃度のグリースやゴム質の粘剤などを用いることができる。また、磁気液体を用いても所望の抵抗を得ることができる。抵抗が発生するのは、筐体２２Ｃが、図示していない外部構成体に固定されていて回転しないようになっているためである。図８では、スペース２４をわかりやすいように拡大して図示している。
【００５４】
図７及び図８には、円筒型磁石２０Ｃを筐体２２Ｃの中心に保持する手段は含まれていない。この手段は必須要件ではないが、所定の粘性抵抗を維持するためには、円筒型磁石を中心に保持しておくほうがよい。円筒型磁石は、円筒軸と同様のピボットポイントを用いて中心に保持することができる。一定の粘性抵抗を維持する手段は他にもあるが、本発明の範囲を超えるものであり、本発明の実施に必要ではない。好ましい実施形態では粘性流体を用いたが、図５及び図６で説明したように、接触摩擦のみでも所望の抵抗を十分に得ることができる。
【００５５】
回転磁石アセンブリ４０Ｃを矢印４４で示す方向に直進させると、円筒型磁石２０Ｃは回転矢印の指す方向に回転する。図８に、破線で示した円２０ＣＣがあるが、これは、回転磁石アセンブリが再接近ポイントで停止した時の、磁石２０Ｃのおおよその位置である。このポイントでエネルギーは最少になる。回転磁石アセンブリがこのポイントで一度停止すると、磁石はこのポイントから動かなくなる。
【００５６】
図７及び図８の回転しない円筒型筐体の外側には、小さなバイアス磁石３２が設けられている。図では、バイアス磁石３２は小さい棒磁石であるが、他の形状のものを用いてもよい。このバイアス磁石は、円筒形磁石２０Ｃを、エネルギーの除去量が最大になるよう方向付けるものである。バイアス磁石は、回転磁石アセンブリ４０Ｃが、回転磁石よりも強い参照磁石３０Ｃから離れている時に、円筒型磁石２０Ｃにのみ作用する。例えばドアが開いていて回転磁石と参照磁石は遠く離れていると、弱いバイアス磁石でも回転磁石を回転させることができる。これは、粘性抵抗には回転スピードと比例するという性質があるためである。従って低速回転は小さな抵抗を受け、高速回転は大きな抵抗を受ける。よって弱いバイアス磁石は、回転磁石をゆっくりと方向付けることができるようになる。一方、ドアを閉じる時は高速回転がおこり抵抗が高くなる。この高い抵抗により、閉まるドアの運動エネルギーを吸収し、エネルギーを熱変換することが十分可能になる。
【００５７】
図４で、円筒型磁石が１４ＡＡの位置にある時に磁気方位を小さい矢印１５ＡＡにあわせると、エネルギー除去量が最大になると説明した。バイアス磁石の目的は、エネルギー除去量が最大になるよう回転磁石を方向付けることである。バイアス磁石は、図の位置以外にも、回転磁石に近接していればどこに配置してもよい。回転磁石とバイアス磁石の両方にフリンジ磁界があるため、回転磁石を望ましく方向付けられる方向付けになっていて、回転磁石に近接さえしていれば、バイアス磁石はどこからでも目的を果たすことができる。
【００５８】
また、参照磁石がなくても、他の方法で回転磁石を方向付けることもできる。これには「重力バイアス」と呼ばれる構成を用いる。バイアス手段のポイントは、弱い力をかけて回転磁石を自然に回転させることである。回転磁石の重量が均一でない場合、回転磁石は、重力により自然な位置までゆっくりと回転する。回転磁石には、回転軸４６（図６）と質量中心がある。重量が均一で形状が対称になっている回転磁石であれば、質量中心と幾何的中心は通常同じになる。回転軸４６（図６）が、質量中心を通過していれば重力バイアスは発生しないが、回転磁石の形状や重量分布が変わると回転軸は質量中心を通過しなくなり、回転磁石は質量中心が回転軸より下になる所で最終的に停止する。これを、参照磁石がない場合に、回転磁石の方向付けを行うバイアス手段として用いることができる。しかしながら、コンパクトでより大きな力を及ぼすことができるバイアス磁石のほうが望ましい。
【００５９】
前述の通り、筐体は非磁性体物質で形成する。これは、筐体が磁界の伝播を妨げないようにするためである。そのためには、非磁性体物質を用いるのが最も簡単であるが、少量であれば、筐体に強磁性物質が使われていても問題ない。
【００６０】
例１：好ましい実施形態と類似した構成で実験をしたところ成功した。ただし、円筒型磁石ではなく球体磁石を用いた。回転磁石、参照磁石、及び、バイアス磁石は、すべて希土類磁石のＮｄＦｅＢで形成した。回転磁石は直径９．５ｍｍの球体、参照磁石は９．５ｍｍ四方の立方体、バイアス磁石は直径９．５ｍｍ、厚さ３ｍｍのディスクである。バイアス磁石は回転磁石の表面から約７ｍｍ離して設置し、参照磁石が最接近ポイント（回転磁石から２ｍｍの距離）にある時に、バイアス磁石の磁界が参照磁石よりも弱くなるようにした。
【００６１】
半球状の凹みを２つ組み合わせることにより球状の空間を作った。半球状の凹みは、球体磁石の直径９．５ｍｍよりも少し大きくなるよう、６．３ｍｍ厚のアルミニウムに掘って形成した。まず、軸用油を粘性物質として、図８のスペース２４にあたる球状スペースに充填して実験した。球体磁石を回転させると、明らかにエネルギーがいくらか除去されたが、この球状空間を用いた実験では、軸用油では十分な抵抗が生じなかった。次に、ねずみ捕獲用のトレイに使う高濃度の粘着質な接着剤を用いて実験をした。適度な厚さで塗膜したところ、このかなり粘着質な物質は適度な抵抗を生じた。
【００６２】
この装置を、ドアに取付けて実験した。参照磁石を通常サイズのドアに設置し、回転磁石の筐体は固定した。参照磁石は、図５と同様に直進方向に対し垂直に配置した。ドアを普通のスピードで閉めてみると、ドアは予定の停止場所（最接近ポイント）に近づくにつれスピードが落ち、ゆっくり静かに正しい位置で停止した。スピードを速めてドアを閉めるとやや行過ぎたものの、また戻って正しい位置で停止した。さらにスピードを速めてドアを閉めたところ戸当たりにぶつかったが、また戻って正しい位置で停止した。ドアは、本装置の最大エネルギー除去量より少ないエネルギー（スピード）で閉めれば静かに閉まった。つまり、戸当たりにぶつからない限り、ドアは静かに閉まったということである。
【００６３】
ドアを開けてみると（すなわち参照磁石を離すと）、球体磁石の向きがバイアス磁石によって元の位置に戻るのに約２秒かかった。２秒経過する前に再度ドアを閉めると、エネルギー除去の量は明らかに減少した。バイアス磁石を用いなくてもドアを正しい位置で停止させることはできるが、停止する前に戸当たりにぶつかる可能性が高くなる。この実験により、バイアス磁石が必須要件ではないながらも、重要であることがわかった。
【００６４】
例２：これまでの例では、回転磁石２０は移動線４４に沿って直進するだけで、参照磁石３０とは交差しなかった。しかし、別の実験により、図５の参照磁石３０Ａを矢印４７の方向から回転磁石２０Ａに向けて近づけた場合も、エネルギーは除去されることがわかった。この方向は、磁気軸３１Ａと平行をなしている。参照磁石は、先に戸当たりにぶつからなければ、回転磁石とぶつかってしまう。この実験では、まずバイアス磁石（図５では図示しない）により回転磁石の向きを変えておき、最初の段階では、参照磁石が４７の方向から近づくと反発するようにした。つまり、最初の段階では、参照磁石が近づくと反発力が発生するため、運動エネルギーが除去された。この反発力は、次の段階において回転磁石が筐体内で１８０度回転すると、磁石の引力に変わった。戸当たりによって、２つの磁石はぶつからずにすんだ。この実験から、回転磁石の向きを直進させる前にバイアス磁石で調整しておけば、配置や直進の方向に関わらず、エネルギーが除去されることがわかった。実際の実験では先述した実験用の球体磁石を使用し、また、摩擦抵抗ではなく粘性抵抗を利用した。
【００６５】
図９は、多極型参照磁石を使用した例である。図９の回転磁石アセンブリ４０Ｃは、図７及び図８で解説したものと同じものである。多極型参照磁石アセンブリ３０Ｈは、強磁性体の棒３３に、多極磁石３０Ｄ、３０Ｅ、及び、３０Ｆを、磁極が交互になるようにして設置したものである。回転磁石アセンブリ４０Ｃを移動方向４４に沿って動かすと、円筒型磁石２０Ｃは、接近する参照磁石の磁極に反応し、１８０度ずつ回転して磁極を逆転させる。よって、３０Ｄ、３０Ｅ、及び、３０Ｆのような多極磁石を用いれば、必要な量の磁石ブレーキ力をいくらでも得ることができる。多極型参照磁石を用いた構成だと、単一の参照磁石を用いた場合に比べてエネルギー除去量は大きいが、回転磁石アセンブリを所定の位置で停止させるのは難しい。
【００６６】
前述のように、磁石は、正しく方向付けされ、参照磁石のフリンジ磁界を横切るようになっていれば、どのような形状のものでも回転する。この「正しい方向付け」について以下に説明する。回転磁石をトルクが最大になるように設置すると、同時に次の４つの条件が満たされる。すなわち、１）回転磁石はその磁気軸に対し垂直になる回転軸を中心に回転し、２）回転軸は回転磁石の中心を通り、３）回転軸は移動方向に対し垂直になり、４）回転軸は参照磁石の磁気軸に対し垂直になる。
【００６７】
この４点を満たしていれば、特定のサイズの磁石を特定の距離で用いた場合に、最大トルクが発生する。一方、参照磁石の設置の仕方や直進方向を様々に変えてみても、エネルギーの除去は可能である。回転磁石に適正な抵抗がかかっていてもエネルギーが除去されない場合というのは、直進方向４４、磁気軸２１、または、磁気軸３１のいずれかが回転軸４６と平行になった時だけである。（図６及び図８）。
【００６８】
磁石は、例えば軸に取り付けるなどして正しく設置すれば、どのような形状のものでも（例えば立方体など）回転磁石として用いることができる。その軸が回転軸となる。上記の４点がおおよそ満たされていれば、どのような形状の磁石でも回転磁石として用いることができる。
【００６９】
上記の４点は、球体磁石を全方向に回転可能なように設置して用いれば、自動的かつ正確に満たされる。球体磁石は、自然に上記の４点を満たすような向きを取るのである。直径磁化された円筒型磁石を、円筒軸中心に回転可能に設置した場合は、上記の１）及び２）の条件が自動的に満たされる。しかし、３）及び４）の条件を満たして最大量のトルクやエネルギー除去量を得るためには、円筒型回転磁石の筐体を正確に配置する必要がある。
【００７０】
図５及び図６は、回転磁石を適正サイズの穴に嵌め込んだタイプの筐体を示している。図７及び図８は、円筒型磁石を円筒状の空間に、または、球体磁石を球状の空間に設置したタイプの筐体を示している。回転磁石を設置するための筐体の設計方法は様々にある。たとえば、円筒型回転磁石を直方体型または立方体型の空間に設置することもできる。その場合、最初の段階の抵抗は円筒型磁石の端面から供給される。従って、筐体は、形状が重要なのではなく、次の４要件を満たしている必要がある。
（１）回転磁石を支持する
（２）磁界の伝播をさえぎらない
（３）回転磁石を回転可能にする
（４）回転磁石に一定の抵抗をかける。
【００７１】
最後に、これまであげた例の参照磁石は回転できないものであったが、参照磁石も別の回転磁石アセンブリとして回転させてもよい。
【００７２】
従って本発明の特徴は、筐体内に回転可能に保持され、回転運動に対し十分な抵抗がかかるようにした第１の磁石からなる回転磁石アセンブリと、磁気軸を有する参照磁石とを備え、回転磁石と参照磁石が、最接近ポイントを有する所定の移動線に沿って、平行を保ちながら相対して直進移動できるようにし、第１磁石が相対直進移動により発生するトルクを受けて筐体内で回転するように参照磁石の磁気軸を方向付け、第１磁石にかかる抵抗がこの回転運動からエネルギーを抽出し熱変換するようにし、相対直進移動が最接近ポイントで停止するようにしたエネルギー吸収式磁石連結装置であることである。
【００７３】
また、本発明の特徴は、磁気軸を有する第１磁石と、第１磁石を磁気軸に対しほぼ垂直の回転軸を中心に回転するよう保持する筐体とを備え、筐体には第１磁石に所定量の抵抗をかける手段を設けて、第１磁石が回転すると所定量のエネルギーが消失するようにした回転磁石装置であることである。
【００７４】
以上の開示により、当業者であれば、本発明を実施し、本発明者が現時点で最良と考える実施形態を提供することが十分できる。本明細書には、本発明の望ましい実施形態を全て完全に開示しているが、本発明は、その特定の構造、立体構成、及び動作に限るものではない。本発明の主旨及び範囲を逸脱せずとも、当業者であれば、種々の修正、代替構成、変更や同等案など、適当な着想を得ることができよう。そのような変更は、また別の材質、部品、構成、サイズ、形状、形式、機能、操作特性などに関わってくるだろう。
【００７５】
従って、以上の記述及び図説は、以下の請求項により定義するところの本発明の範囲を限定するものと解釈されるべきではない。
【図１】
2006292165.tif 000003
【図２】
2006292165.tif 000004
【図３】
2006292165.tif 000005
【図４】
2006292165.tif 000006
【図５】
2006292165.tif 000007
【図６】
2006292165.tif 000008
【図７】
2006292165.tif 000009
【図８】
2006292165.tif 000010
【図９】
2006292165.tif 000011
【外国語明細書】
TECHNICAL  FIELD
The  present  invention  relates  generally  to  latches  and  closing  mechanisms,  and  more  particularly  to  an  improved  magnetic  coupling  device  such  as  can  be  used  to  slow  down  and  quietly  stop  a  door  at  a  predetermined  position  relative  to  the  doorframe.
BACKGROUND  INFORMATION  AND  DISCUSSION  OF  RELATED  ART  
Doors  to  rooms  typically  have  a  well  known  latching  mechanism  to  keep  the  door  closed.  To  open  this  latching  mechanism,  it  is  necessary  to  turn  a  door  handle.    However,  often  doors  to  cabinets  or  closets  do  not  have  a  latching  mechanism.      Instead  merely  pulling  on  a  door  handle  typically  opens  these  doors.    A  different  type  of  mechanism  is  used  to  prevent  these  doors  from  inadvertently  opening.    The  common  name  for  a  device  that  holds  a  door  closed  or  open  is  a  "door  catch".  There  are  four  common  door  catch  designs.    These  are:  spring-loaded  hinges,  ball  detents,  roller  catches,  and  magnetic  catches  which  have  a  magnet  mounted  to  the  doorframe  and  a  piece  of  metal  attached  to  the  door.
It  is  not  commonly  recognized  that  it  is  very  desirable  for  these  door  catches  to  also  have  some  means  to  absorb  energy  from  a  closing  door.    Without  an  energy  absorbing  means,  the  doors  slam  against  a  stop  and  tend  to  bounce  open  unless  they  were  closed  carefully.    Two  magnets  exhibiting  either  magnetic  attraction  or  magnetic  repulsion  lack  this  energy  absorbing  property.    Two  attracting  magnets  tend  to  accelerate  a  closing  door  and  decelerate  an  opening  door.    Two  repelling  magnets  do  the  opposite.    In  either  case  there  is  no  energy  absorption  mechanism.    Non-latching  doors  with  simple  magnets  would  tend  to  bounce  open  unless  they  are  closed  with  a  narrow  range  of  energy  that  can  be  absorbed  by  some  other  means.
Some  known  door-latching  mechanisms  include  magnetic  repulsion  to  slow  a  closing  door.      However,  magnetic  repulsion  is  elastic  and  the  energy  is  returned  to  a  door  if  there  is  any  bounce.
For  example,  United  States  Patent  5,782,512  discloses  a  magnetic  field  latch  assembly  for  an  apparatus  having  a  first  element  and  a  second  element  with  the  second  element  having  a  disengaged  position  and  an  engaged  position  with  respect  to  the  first  element.  The  magnetic  field  latch  assembly  employs  permanent  or  electromagnets  for  shock  absorption,  positioning  and  latching  the  first  element  and  the  second  element.  The  magnetic  field  latch  assembly  includes  magnets  associated  with  the  first  and  second  elements  such  that  as  the  first  and  second  elements  approach  each  other,  the  magnets  initially  repel  each  other  causing  a  braking  force  to  slow  the  relative  motion  of  the  first  and  second  elements.  When  the  first  and  second  elements  are  in  the  engaged  position,  the  magnets  hold  the  first  and  second  elements  in  position  and  minimize  vibration  and  chatter.
United  States  Patent  6,588,811  describes  a  magnetic  door  stop/latch  which  contains  a  first  magnet  mounted  on  or  within  a  door  and  a  second  magnet  mounted  on  or  within  a  structure  opposing  the  door,  such  as  a  wall,  door  jamb,  door  frame  or  baseboard.  When  the  door  is  moving  towards  the  opposing  structure,  the  magnetic  doorstop  may  be  used  to  prevent  the  door  from  slamming  into  the  opposing  structure  by  virtue  of  the  repulsive  forces  of  the  magnets.  The  magnetic  door  stop/latch  may  be  switched  from  repulsive  configuration  to  an  attractive  configuration  that  holds  the  door  in  position.
The  foregoing  patents  reflect  the  current  state  of  the  art  of  which  the  present  inventor  is  aware.  Reference  to,  and  discussion  of,  these  patents  is  intended  to  aid  in  discharging  Applicant=s  acknowledged  duty  of  candor  in  disclosing  information  that  may  be  relevant  to  the  examination  of  claims  to  the  present  invention.  However,  it  is  respectfully  submitted  that  none  of  the  above-indicated  patents  disclose,  teach,  suggest,  show,  or  otherwise  render  obvious,  either  singly  or  when  considered  in  combination,  the  invention  described  and  claimed  herein.
The  invention  described  herein  absorbs  energy  and  changes  the  energy  into  heat.    This  is  a  non-contact  device  that  can  gently  slow  a  closing  door  and  quietly  bring  it  to  a  stop  at  a  predetermined  point.    Furthermore,  the  invention  described  herein  can  be  used  as  a  non-contact  magnetic  brake  for  other  applications.    Also,  the  invention  provides  a  non-contact  magnetic  coupling  device  that  tends  to  seek  and  hold  a  predetermined  relative  position  of  two  component  parts.
BRIEF  SUMMARY  OF  THE  INVENTION
The  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  of  this  invention  provides  a  non-contact  magnetic  device  that  exhibits  both  magnetic  breaking  (energy  absorption)  and  magnetic  positioning.    One  application  of  this  device  is  a  door  catch.    The  device  can  slow  down  a  closing  door,  bring  the  door  to  a  gentle  and  quiet  stop,  and  then  hold  the  door  at  a  predetermined  position.
The  physical  principle  behind  this  device  is  that  a  properly  mounted  magnet  (a  rotary  magnet)  will  rotate  when  it  is  translated  across  the  fringing  magnetic  field  of  another  magnet  (a  reference  magnet).    If  the  rotation  of  the  rotary  magnet  is  impeded  by  a  substantial  amount  of  friction  or  viscous  drag,  then  magnetic  forces  between  the  two  magnets  will  resist  the  translational  motion.    For  example,  the  rotary  magnet  assembly  can  be  affixed  to  a  doorframe  and  the  reference  magnet  can  be  affixed  to  the  upper  edge  of  a  door.    The  kinetic  energy  of  the  closing  door  is  converted  into  frictional  heating  without  any  physical  contact  between  the  two  magnets.    Furthermore,  the  two  magnets  will  seek  to  hold  the  door  at  the  predetermined  point  of  closest  approach.
The  preferred  embodiment  has  a  cylindrical  rotary  magnet  mounted  in  a  cylindrical  cavity.    The  cylindrical  magnet  is  diametrically  magnetized.  The  cavity  permits  the  cylindrical  magnet  to  rotate,  but  this  rotation  is  impeded  by  a  viscous  material  that  causes  a  substantial  amount  of  drag  on  the  rotation.    The  rotary  magnet  can  translate  along  a  predetermined  path  relative  to  the  reference  magnet.  The  two  magnets  do  not  make  contact,  but  they  have  a  point  of  closest  approach.    Translating  along  this  path  exerts  a  torque  on  the  cylindrical  magnet  and  causes  it  to  rotate  inside  the  cavity.    The  viscous  drag  on  the  cylindrical  magnet  extracts  energy  from  this  rotation  and  converts  this  energy  to  heat.    When  there  is  the  proper  amount  of  drag,  the  orientation  of  the  cylindrical  magnet  results  in  a  magnetic  force  that  opposes  relative  motion  and  slows  down  the  door.    The  magnets  will  also  stop  the  relative  motion  at  the  point  of  closest  approach  and  resist  movement  away  from  this  position.
This  invention  also  teaches  the  use  of  a  bias  means  that  can  align  the  rotary  magnet  to  the  optimum  orientation  for  maximum  energy  removal.      The  bias  means  can  be  either  a  gravitational  bias  or  a  magnetic  bias.
It  is  therefore  an  object  of  the  present  invention  to  provide  a  new  and  improved  non-contact  device  that  can  gently  slow  a  closing  door  and  quietly  bring  it  to  a  stop  at  a  predetermined  point.
It  is  another  object  of  the  present  invention  to  provide  a  new  and  improved  a  non-contact  magnetic  brake.
A  further  object  or  feature  of  the  present  invention  is  a  new  and  improved  non-contact  magnetic  coupling  device  that  seeks  and  holds  a  predetermined  relative  position  of  two  component  parts.
An  even  further  object  of  the  present  invention  is  to  provide  a  novel  energy  absorbing  magnetic  coupling  device.
Other  novel  features  which  are  characteristic  of  the  invention,  as  to  organization  and  method  of  operation,  together  with  further  objects  and  advantages  thereof  will  be  better  understood  from  the  following  description  considered  in  connection  with  the  accompanying  drawing,  in  which  preferred  embodiments  of  the  invention  are  illustrated  by  way  of  example.  It  is  to  be  expressly  understood,  however,  that  the  drawing  is  for  illustration  and  description  only  and  is  not  intended  as  a  definition  of  the  limits  of  the  invention.  The  various  features  of  novelty,  which  characterize  the  invention,  are  pointed  out  with  particularity  in  the  claims  annexed  to  and  forming  part  of  this  disclosure.  The  invention  resides  not  in  any  one  of  these  features  taken  alone,  but  rather  in  the  particular  combination  of  all  of  its  structures  for  the  functions  specified.
There  has  thus  been  broadly  outlined  the  more  important  features  of  the  invention  in  order  that  the  detailed  description  thereof  that  follows  may  be  better  understood,  and  in  order  that  the  present  contribution  to  the  art  may  be  better  appreciated.  There  are,  of  course,  additional  features  of  the  invention  that  will  be  described  hereinafter  and  which  will  form  additional  subject  matter  of  the  claims  appended  hereto.  Those  skilled  in  the  art  will  appreciate  that  the  conception  upon  which  this  disclosure  is  based  readily  may  be  utilized  as  a  basis  for  the  designing  of  other  structures,  methods  and  systems  for  carrying  out  the  several  purposes  of  the  present  invention.  It  is  important,  therefore,  that  the  claims  be  regarded  as  including  such  equivalent  constructions  insofar  as  they  do  not  depart  from  the  spirit  and  scope  of  the  present  invention.
Further,  the  purpose  of  the  Abstract  is  to  give  a  brief  and  non-technical  description  of  the  invention.    The  Abstract  is  neither  intended  to  define  the  invention  of  this  application,  which  is  measured  by  the  claims,  nor  is  it  intended  to  be  limiting  as  to  the  scope  of  the  invention  in  any  way.
Certain  terminology  and  derivations  thereof  may  be  used  in  the  following  description  for  convenience  in  reference  only,  and  will  not  be  limiting.  For  example,  words  such  as  "upward,"  "downward,"  "left,"  and  "right"  would  refer  to  directions  in  the  drawings  to  which  reference  is  made  unless  otherwise  stated.  Similarly,  words  such  as  "inward"  and  "outward"  would  refer  to  directions  toward  and  away  from,  respectively,  the  geometric  center  of  a  device  or  area  and  designated  parts  thereof.  References  in  the  singular  tense  include  the  plural,  and  vice  versa,  unless  otherwise  noted.
BRIEF  DESCRIPTION  OF  THE  SEVERAL  VIEWS  OF  THE  DRAWINGS
The  invention  will  be  better  understood  and  objects  other  than  those  set  forth  above  will  become  apparent  when  consideration  is  given  to  the  following  detailed  description  thereof.  Such  description  makes  reference  to  the  annexed  drawings  wherein:
FIG.  1  is  a  perspective  view  of  a  door  and  doorframe  with  the  two  components  of  the  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  of  this  invention;
FIG.  2  illustrates  a  magnet  and  the  orientation  of  the  magnetic  field  lines;
FIG.  3  is  a  schematic  view  of  a  stationary  magnet  and  a  rotary  magnet  translating  perpendicular  to  the  magnetic  axis;
FIG.  4  is  a  schematic  view  of  a  stationary  magnet  and  rotary  magnet  translating  generally  parallel  to  the  magnetic  axis;
FIG.  5  is  a  perspective  view  of  an  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  utilizing  a  spherical  rotary  magnet;
FIG.  6  is  a  perspective  view  of  an  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  utilizing  a  cylindrical  rotary  magnet;
FIG.  7  is  a  perspective  view  of  the  preferred  embodiment  with  a  cylindrical  magnet  in  a  cylindrical  housing;
FIG.  8  is  a  cross-sectional  view  of  the  preferred  embodiment  shown  in  FIG.  7;  and
FIG.  9  is  a  cross-sectional  view  of  an  embodiment  which  utilizes  a  multi-polar  reference  magnet.  
DETAILED  DESCRIPTION  OF  THE  INVENTION
Referring  to  FIGS.  1  through  9,  wherein  like  reference  numerals  refer  to  like  components  in  the  various  views,  there  is  illustrated  therein  a  new  and  improved  energy  absorbing  magnetic  coupling  device.
This  invention  perhaps  has  its  widest  application  as  a  non-contact  means  to  remove  energy  (i.e.,  slow  down)  a  closing  door  and  hold  the  door  closed  in  a  predetermined  position.    However,  the  principles  taught  here  have  wider  application  to  other  uses  requiring  non-contact  braking  and  non-contact  coupling.    Therefore,  the  example  using  doors  should  not  limit  the  broader  uses.
Doors  to  rooms  typically  have  a  well  known  latching  mechanism  to  keep  the  door  closed.  To  open  this  latching  mechanism,  it  is  necessary  to  turn  a  door  handle.    However,  often  doors  to  cabinets  or  closets  do  not  have  a  latching  mechanism.      Instead  merely  pulling  on  a  door  handle  typically  opens  these  doors.    A  mechanism  is  used  to  prevent  these  doors  from  inadvertently  opening.    This  mechanism  is  often  called  a  door  catch.
It  is  not  commonly  recognized  that  it  is  very  desirable  for  door  catches  to  have  some  means  to  absorb  energy  from  a  closing  door.    Without  an  energy  absorbing  means,  a  door  would  tend  to  bounce  open  unless  the  door  was  closed  very  carefully.    Two  inflexible  magnets  lack  this  energy  absorbing  property,  and  therefore  they  are  not  usually  used  to  hold  doors  closed.    The  magnetic  closure  mechanisms  that  are  used  typically  have  a  rocker  mounting  which  absorbs  some  energy.    Still,  these  are  contact  devices  that  are  abrupt,  make  noise  and  only  absorb  a  small  amount  of  energy.    It  is  therefore  desirable  to  have  a  silent,  non-contact  mechanism  that  removes  the  optimum  amount  of  energy  from  a  closing  door  and  holds  the  door  in  a  predetermined  closed  position.
FIG.  1  is  a  perspective  view  of  a  slightly  open  door  19  and  the  upper  part  of  the  doorframe  18.    The  purpose  of  this  figure  is  just  to  illustrate  a  typical  placement  of  the  non-contact  magnetic  coupling  devices.    Permanent  magnet  30  (in  phantom)  is  recessed  into  the  doorframe.  This  magnet  is  a  part  of  the  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  that  will  be  described  in  subsequent  figures.    Also  FIG.  1  shows  that  there  is  a  second  cylindrical  magnet  20  recessed  into  the  upper  part  of  the  door.    Other  components  of  an  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  are  not  shown  in  FIG.  1.      Magnets  20  and  30  are  positioned  so  that  they  are  in  close  proximity  (but  not  contacting)  when  the  door  is  closed.    Double  arrow  44  shows  the  motion  of  a  closing  or  opening  door.
The  objective  is  to  provide  a  non-contact  device  that  both  removes  energy  from  a  closing  door  and  provides  a  non-contact  coupling  that  aligns  the  two  magnets  in  a  predetermined  position  to  hold  the  door  closed.    To  explain  the  theory  of  operation  of  this  invention,  it  is  necessary  to  start  with  the  pattern  of  the  magnetic  field  lines  produced  by  a  permanent  magnet.
FIG.  2  illustrates  a  permanent  magnet  10  with  north  and  south  magnetic  poles  designated  N  and  S.    The  magnetic  axis  11  of  the  magnet  is  defined  as  an  imaginary  line  connecting  the  strongest  north  and  south  points  on  the  surface  of  the  magnet.    The  magnetic  field  of  a  magnet  can  be  visualized  with  the  help  of  short  pieces  of  iron  wire  15.    These  small  pieces  of  iron  will  align  themselves  with  the  magnetic  field  and  reveal  the  orientation  of  the  magnetic  field  at  different  locations.    
FIG.  2  also  contains  some  short  arrows  such  as  the  arrows  between  points  16A  and  16M.    These  arrows  are  similar  to  the  iron  wire  line  segments  15,  except  that  the  arrows  also  designate  the  direction  of  the  magnetic  field  using  the  convention  of  the  magnetic  field  propagation  from  the  north  to  south  magnetic  poles.    For  example,  these  arrows  represent  the  orientation  that  a  compass  needle  or  small  bar  magnet  would  take  if  placed  at  a  particular  location.
Presume  that  a  small  bar  magnet  is  mounted  in  such  a  way  to  permit  rotation  in  any  direction.    If  this  bar  magnet  was  initially  placed  at  point  16A  and  then  translated  to  point  16M,  the  bar  magnet  would  align  itself  with  the  local  magnetic  field.    This  would  result  in  the  bar  magnet  rotating  as  it  is  translated  across  the  fringing  magnetic  field.    In  fact,  the  bar  magnet  would  rotate  about  180  degrees  as  it  is  translated  between  16A  and  16M  as  indicated  by  the  arrow  orientations  between  these  two  locations.    The  amount  of  rotation  depends  on  the  start  and  stop  locations.    It  should  be  noted  that  the  path  between  points  16A  and  16M  is  perpendicular  to  the  magnetic  axis  11.
There  is  another  set  of  arrows  between  points  17A  and  17M.    The  path  between  these  two  points  is  parallel  to  the  magnetic  axis  11  (hereafter  parallel  path).    Even  though  this  parallel  path  is  the  same  length  and  distance  from  the  magnet  as  the  previous  perpendicular  path  between  points  16A  and  16M,  a  bar  magnet  would  rotate  further  (about  270  degrees)  traveling  from  points  17A  to  17M.    If  both  paths  had  been  extended  infinitely  far  on  either  side  of  the  magnet,  then  both  the  perpendicular  and  parallel  paths  would  have  produced  a  360  degree  rotation.    However,  the  strength  of  the  magnetic  field  decreases  with  distance  and  the  parallel  path  always  produces  a  greater  rotation  than  the  perpendicular  path  when  the  translation  distance  is  limited  to  regions  of  relatively  high  magnetic  field  strength.
FIG.  3  expands  on  the  concepts  described  in  FIG.  2.    FIG.  3  has  a  stationary  magnet  10A  with  a  magnetic  axis  11A.    In  FIG.  3,  magnet  14  is  either  a  spherical  magnet  or  a  cylindrical  magnet.    If  magnet  14  is  considered  a  cylindrical  magnet,  then  the  cylinder  is  seen  from  the  end  so  that  it  appears  circular.    The  arrow  13  represents  the  magnetic  axis  of  the  magnet,  but  the  arrowhead  is  located  at  the  north  magnetic  pole,  so  arrow  13  also  shows  the  direction  of  magnetization.    Note  that  if  magnet  14  is  considered  to  be  a  cylindrical  magnet,  then  the  direction  of  magnetization  is  across  the  diameter  of  the  cylinder.    This  direction  of  magnetization  will  be  called  diametrically  magnetized.    For  ease  of  discussion,  magnet  14  will  be  considered  a  diametrically  magnetized  cylinder  but  other  magnet  shapes  such  as  a  cube  exhibit  a  similar  behavior.
FIG.  3  shows  a  series  of  circles  representing  the  movement  of  cylindrical  magnet  14  starting  from  position  14A  and  ending  at  position  14F.    The  magnetic  axis  arrow  13  makes  approximately  a  90-degree  rotation  from  position  13A  to  position  13F  as  the  cylinder  is  moved  from  position  14A  to  14F.    This  magnetic  alignment  presumes  that  the  cylindrical  magnet  is  free  to  rotate  about  the  cylindrical  axis,  so  the  magnetic  axis  will  always  align  with  the  local  magnetic  field  as  previously  discussed  in  Figure  2.    With  this  free  rotation  alignment,  a  cylindrical  magnet  14  will  always  be  attracted  to  magnet  10A  and  the  direction  of  the  magnetic  force  is  also  the  direction  of  the  arrows  13A  through  13F  in  the  various  locations.
It  is  presumed  that  the  motion  of  magnet  14  is  constrained  to  only  be  along  the  path  represented  by  arrow  44.    In  this  case,  magnet  14  would  stop  at  position  14F  because  the  magnetic  force  is  perpendicular  to  path  44  at  this  point.    In  fact,  location  14F  is  the  point  of  closest  approach  to  magnet  10A.    This  is  the  point  where  the  strongest  magnetic  coupling  occurs  and  movement  of  rotary  magnet  14  away  from  location  14F  is  resisted.
Now,  suppose  that  the  cylindrical  magnet  14  at  location  14A  was  forced  to  a  magnetic  alignment  that  was  not  aligned  with  the  magnetic  field  from  magnet  10A.    For  example,  suppose  that  the  cylindrical  magnet  at  location  14A  was  rotated  90  degrees  so  that  the  magnetic  direction  is  shown  by  the  small  arrow  15A.    There  would  be  a  torque  on  the  cylindrical  magnet  14  attempting  to  rotate  the  cylindrical  magnet  back  into  alignment  with  the  magnetic  field  from  magnet  10A.    Also,  there  would  now  be  magnetic  repulsion  between  magnets  10A  and  14A.
If  magnet  14  is  translated  between  positions  14A  and  14F  and  allowed  to  rotate,  but  if  this  rotation  is  restrained  by  an  optimum  amount  of  friction,  then:  the  magnetic  orientation  of  magnet  14  will  always  lag  behind  the  frictionless  orientation;  translational  motion  between  positions  14A  and  14F  will  be  opposed  by  magnetic  repulsion;  and  translational  energy  will  be  converted  to  frictional  heating  of  the  rotating  magnet.
The  translational  motion  will  want  to  stop  at  the  point  of  closest  approach  at  position  14F.    It  will  be  explained  later  that  viscous  drag  is  the  preferred  source  of  friction  because  viscous  drag  does  not  stick  and  the  amount  of  drag  depends  on  the  rotation  rate.    In  FIG.  3  this  means  that  when  the  cylindrical  magnet  stops  at  the  point  of  closest  approach,  at  position  14F,  the  magnetic  axis  13F  will  eventually  align  with  the  magnetic  field  of  magnet  10A.
The  principles  taught  here  have  application  to  doors  because  energy  can  be  removed  from  a  closing  door  without  any  physical  contact  if  a  stationary  magnet,  such  as  10A,  is  attached  to  the  doorframe  and  a  rotary  magnet,  such  as  14  is  attached  to  the  door  (or  vice  versa).    The  door  can  be  held  in  the  closed  position  because  the  rotary  magnet  resists  movement  away  from  position  14F  in  FIG.  3.    This  will  be  explained  in  more  detail  infra.
In  FIG.  3,  the  magnetic  direction  of  the  rotary  magnet  made  a  90  degree  rotation  from  position  13A  to  13F  and  there  would  be  a  180  degree  rotation  if  the  magnetic  axis  started  off  aligned  with  arrow  15A  and  rotated  to  an  orientation  shown  by  13F.  The  small  arrows  in  FIG.  3  comparable  to  arrow  15A  represent  the  magnetic  orientation  at  a  particular  location  that  produces  the  maximum  amount  of  torque.    The  actual  orientation  of  a  magnet  at  each  location  depends  on  many  factors  such  as  the  speed  of  translation,  the  strength  of  the  magnets  and  the  amount  of  drag  on  the  rotary  magnet.
The  amount  of  energy  that  can  be  removed  by  friction  depends  on  the  amount  of  rotation  of  the  rotary  magnet.    Therefore,  it  is  desirable  to  increase  the  amount  of  rotation.    FIG.  4  shows  another  configuration  that  achieves  more  rotation  of  the  rotary  magnet  than  the  configuration  in  FIG.  3.    Magnet  10AA  in  FIG.  4  is  comparable  to  magnet  10A  in  FIG.  3,  except  the  magnet  10AA  and  magnetic  axis  11AA  have  a  different  orientation.    It  should  be  noted  that  in  FIG.  3,  the  magnetic  axis  11A  is  approximately  perpendicular  to  the  direction  of  motion  44.    This  motion  perpendicular  to  the  magnetic  axis  11A  is  comparable  to  path  16A  to  16M  in  FIG.  2.    In  FIG.  4  the  magnetic  axis  11AA  is  almost  parallel  with  the  direction  of  motion.    This  is  comparable  to  path  17A  to  17  M  in  FIG.  2.    It  should  be  noted  that  the  magnetic  axis  11AA  is  not  exactly  parallel  to  the  direction  of  translation  as  designated  by  arrow  44.    Angle  12  designates  the  amount  that  the  magnetic  axis  11AA  differs  from  being  parallel  to  44.
FIG.  4  shows  a  progression  of  a  cylindrical  magnet  from  position  14AA  to  14FF.    This  is  comparable  to  the  progression  previously  discussed  in  FIG.  3.    One  difference  is  that  because  of  the  tilt  (angle  12)  the  point  of  closest  approach  14FF  is  near  one  corner  of  magnet  10AA  rather  than  at  the  middle  of  magnet  10A  in  FIG.  3.
The  amount  of  rotation  between  magnetic  direction  13AA  and  13FF  is  about  210  degrees  rather  than  approximately  90  degrees  between  13A  and  13F  in  FIG.  3.    The  small  arrow  15AA  is  the  90-degree  orientation  that  produces  the  maximum  torque  as  previously  explained  in  FIG.  3.    If  the  rotary  magnet  at  position  14AA  is  forced  to  have  this  orientation,  then  the  total  rotation  between  position  15AA  and  14FF  is  about  300  degrees  compared  to  approximately  180  degrees  for  a  comparable  translation  in  FIG.  3.    Therefore,  the  orientation  shown  in  FIG.  4  clearly  produces  more  rotation  than  the  orientation  shown  in  FIG.  3.
Magnet  10AA  in  FIG.  4  is  tilted  at  angle  12  compared  to  translation  direction  44.    The  reason  for  this  tilt  is  to  achieve  a  single  stopping  point  at  14FF.    If  the  magnetic  axis  11AA  were  parallel  to  translation  direction  44,  then  there  would  be  two  stable  points  where  the  cylindrical  magnet  14  could  come  to  rest.    These  two  stable  points  would  be  aligned  with  each  vertical  edge  of  magnet  10AA.    This  would  mean  that  a  door  could  stop  at  either  of  two  points,  depending  how  hard  it  was  closed.    It  only  takes  a  few  degrees  of  tilt  to  eliminate  this  problem  and  give  a  single  stopping  point.    The  optimum  tilt  angle  must  be  determined  experimentally  because  it  depends  on  both  magnetic  and  geometrical  factors.
FIGS.  5  and  6  are  perspective  views  of  two  variations  of  energy  absorbing  magnetic  coupler  devices.  FIG.  5  shows  an  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  50.  In  FIG.  5,  spherical  magnet  20A  with  a  magnetic  axis  21A  is  retained  in  housing  22A.  The  housing  22A  shown  in  FIG.  5  is  made  of  non-magnetic  sheet  metal.    The  housing  has  two  holes  23A  and  23AA  slightly  smaller  than  the  diameter  of  the  spherical  magnet.    Part  of  the  spherical  magnet  20A  protrudes  through  both  of  these  two  holes.  The  spherical  magnet  is  captured  in  the  housing,  but  the  spherical  magnet  can  still  rotate.    There  will  be  a  predetermined  amount  of  frictional  drag  on  any  rotation  of  the  sphere.    This  friction  could  be  controlled  by  the  amount  of  elasticity  in  housing  22A.    The  combination  of  the  spherical  magnet  and  the  housing  is  an  example  of  a  combination  that  will  be  called  a  rotary  magnet  assembly  40A.
FIG.  5  also  shows  a  second  magnet  30A.    The  shape  of  magnet  30A  is  not  critical,  but  a  good  shape  is  either  a  cylinder  or  a  cube  of  the  same  general  size  dimensions  as  the  diameter  of  the  spherical  magnet.    This  magnet  30A  will  be  referred  to  as  the  reference  magnet.    The  reference  magnet  has  a  magnetic  axis  31A  that  is  depicted  as  being  perpendicular  to  the  direction  of  travel  (arrow  44)  of  the  rotary  magnet  assembly  40A.    The  magnetic  axis  can  be  oriented  at  other  angles  as  previously  discussed.    FIG.  5  also  shows  an  alternative  translation  direction  47  that  will  be  discussed  infra.
The  two  magnets  are  prevented  from  contacting  each  other  because  both  the  reference  magnet  30A  and  the  rotary  magnet  assembly  40A  are  attached  to  external  components  that  permit  motion  only  along  the  vector  defined  by  arrow  44.    For  example,  in  FIG.  1,  one  of  the  magnets  is  attached  to  the  door  and  the  other  magnet  is  attached  to  the  doorframe.    Closing  the  door  produces  the  desired  motion  generally  in  one  dimension  along  arrow  44  (the  slight  arc  resulting  from  the  hinged  motion  of  the  door  can  be  ignored).    Also,  it  does  not  make  any  difference  whether  the  reference  magnet  or  the  rotary  magnet  assembly  moves.    All  that  is  important  is  the  relative  motion  between  the  two  components.    Subsequent  figures  will  show  the  rotary  magnet  moving,  but  this  is  just  done  for  consistency.
The  inventive  device  works  best  when  strong,  compact  magnets  are  used.    Therefore  rare  earth  magnets  are  preferred,  especially  neodymium  iron  boron  magnets  also  known  as  NdFeB  magnets.
FIG.  6  shows  another  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  similar  to  FIG.  5,  except  a  cylindrical  magnet  20B  is  used  instead  of  the  spherical  magnet  20A  in  FIG.  5.    In  FIG.  6,  non-magnetic  housing  22B  has  two  holes  23B  and  23BB.    These  are  rectangular  holes  that  allow  a  portion  of  the  cylindrical  magnet  20B  to  protrude  above  and  below  the  housing  22B  and  the  holes  are  sized  to  capture  the  cylindrical  magnet.    The  housing  22B  permits  cylindrical  magnet  20B  to  rotate  around  axis  46,  but  any  rotation  has  a  predetermined  amount  of  frictional  drag  due  to  the  friction  of  the  cylinder  against  the  edges  of  holes  23B  and  23BB.
FIG.  6  also  has  rotary  magnet  assembly  40B  traveling  along  vector  44.    The  reference  magnet  30B  can  be  any  size  and  shape,  but  a  cubic  magnet  is  preferred.    Also,  the  magnetic  axis  31B  is  shown  as  being  approximately  parallel  to  the  translation  vector  44.    However,  the  magnetic  axis  should  be  slightly  tipped  relative  to  44  as  previously  discussed  in  FIG.  4.
FIGS.  5  and  6  illustrate  two  different  orientations  for  the  magnetic  axis  of  the  reference  magnet  (31A  and  31B).    The  orientation  of  axis  31A  in  FIG.  5  has  less  energy  removal  potential  but  a  stronger  force  holding  the  final  position.    The  orientation  of  axis  31B  in  FIG.  6  has  more  energy  removal  potential,  but  does  not  exhibit  as  much  force  holding  the  final  position.    Other  orientations  of  the  reference  magnet  can  be  used  to  achieve  intermediate  characteristics.
In  FIG.  6,  the  housing  22B  should  be  oriented  so  that  axis  46  of  the  cylindrical  magnet  20B  will  be  generally  perpendicular  to  the  translation  vector  44.    No  special  orientation  was  required  for  the  housing  in  FIG.  5  because  the  spherical  magnet  20A  in  FIG.  5  can  rotate  around  any  axis  and  the  spherical  magnet  automatically  rotates  around  the  optimum  axis.
FIG.  7  shows  a  perspective  view  of  the  preferred  embodiment  and  FIG.  8  shows  a  cross-sectioned  view  of  the  preferred  embodiment.    Both  of  these  figures  will  be  discussed  together.    FIGS.  7  and  8  show  a  cubic  reference  magnet  30C  with  a  magnetic  axis  31C.    FIG.  8  shows  that  the  magnetic  axis  31C  is  slightly  tilted  at  angle  12  relative  to  the  translation  direction  44.    The  rotary  magnet  assembly  40C  consists  of  a  cylindrical  magnet  20C  that  is  diametrically  magnetized  with  a  magnetic  axis  21C.    The  cylindrical  magnet  20C  is  contained  in  a  non-magnetic  cylindrical  housing  22C  that  permits  magnet  20C  to  rotate  around  rotational  axis  46.    
In  FIG.  8  it  can  be  seen  that  between  magnet  20C  and  housing  22C  there  is  a  space  24.    In  the  preferred  embodiment,  space  24  would  contain  a  very  viscous  (glutinous)  substance  that  produces  a  predetermined  viscous  drag  on  the  rotary  magnet  20C.    For  example,  this  viscous  substance  could  be  thick  grease,  or  even  a  sticky  gum  material.  A  magnetic  liquid  might  also  provide  desirable  drag.      The  drag  occurs  because  the  housing  22C  is  prevented  from  rotating  by  an  external  mounting  not  shown.    The  size  of  space  24  in  Figure  8  has  been  enlarged  for  illustration  purposes.
FIGS.  7  and  8  do  not  show  any  means  to  maintain  the  cylindrical  magnet  20C  in  the  center  of  the  housing  22C.    It  is  not  essential  to  center  the  cylindrical  magnet,  but  this  centering  is  desirable  to  maintain  a  predetermined  viscous  drag.    The  cylindrical  magnet  could  be  centered  using  pivot  points,  similar  to  an  axle,  which  contact  each  end  of  the  cylinder.    There  are  other  methods  of  maintaining  a  constant  viscous  drag,  but  these  are  beyond  the  scope  of  this  invention  and  not  required  for  operation.    While  the  preferred  embodiment  uses  a  viscous  fluid,  it  is  also  possible  to  utilize  only  contact  friction  to  produce  the  desired,  substantial  drag  as  previously  discussed  in  FIGS.  5  and  6.
Translating  the  rotary  assembly  40C  along  the  path  designated  by  arrow  44  causes  the  cylindrical  magnet  20C  to  rotate  as  indicated  by  the  rotation  arrows.    FIG.  8  shows  a  dashed  circle  20CC.    This  is  the  approximate  position  of  the  magnet  20C  when  the  rotational  assembly  comes  to  a  stop  at  the  point  of  closest  approach.  This  is  the  lowest  energy  position  and  once  the  rotational  assembly  stops  at  this  position,  the  magnets  resist  movement  away  from  this  position.
FIGS.  7  and  8  show  a  small  bias  magnet  32  attached  to  the  outside  of  the  cylindrical  housing  which  does  not  rotate.    Bias  magnet  32  is  depicted  as  a  small  bar  magnet,  but  any  shape  magnet  can  be  used.    This  bias  magnet  has  the  purpose  of  orienting  the  cylindrical  magnet  20C  to  the  optimum  orientation  for  the  maximum  energy  removal.    The  bias  magnet  32  only  influences  the  orientation  of  the  cylindrical  magnet  20C  when  the  rotary  assembly  40C  is  away  from  the  much  stronger  reference  magnet  30C.    For  example,  when  the  door  is  opened,  the  rotary  and  reference  magnets  are  widely  separated.    When  the  door  is  open,  the  weak  bias  magnet  can  rotate  the  rotary  magnet  because  viscous  drag  has  the  property  that  the  drag  is  proportional  to  rotational  speed.    Therefore  a  slow  rotation  encounters  only  a  small  drag  while  a  fast  rotation  encounters  a  large  drag.    The  weak  bias  magnet  is  then  able  to  slowly  orient  the  rotary  magnet  but  closing  the  door  produces  a  rapid  rotation  and  high  drag.    This  high  drag  is  sufficient  to  absorb  the  translational  energy  of  the  closing  door  and  convert  this  energy  into  heat.
In  FIG.  4,  it  was  explained  that  when  a  cylindrical  magnet  was  in  position  14AA,  the  optimum  orientation  for  maximum  energy  removal  would  be  to  have  the  magnetic  direction  aligned  with  small  arrow  15AA.    The  purpose  of  a  bias  magnet  is  to  prepare  the  rotary  magnet  to  the  optimum  orientation  for  maximum  energy  removal.    A  bias  magnet  can  be  placed  anywhere  near  the  rotary  magnet,  not  just  in  the  position  shown.    The  fringing  magnetic  field  of  both  the  rotary  magnet  and  the  bias  magnet  permits  a  bias  magnet  to  do  its  job  from  any  close  location  provided  that  the  bias  magnet  is  properly  oriented  to  produce  the  desired  alignment  of  the  rotary  magnet.
There  is  another  way  of  orienting  the  rotary  magnet  when  the  reference  magnet  is  removed.    This  is  through  a  design  that  can  be  referred  to  as  gravitational  bias.    The  key  of  any  bias  means  is  to  apply  a  small  force  that  can  rotate  the  rotary  magnet  over  time.    If  the  rotary  magnet  was  weighted  unevenly,  then  gravity  could  slowly  rotate  the  rotary  magnet  into  the  optimum  orientation.    The  rotary  magnet  has  a  rotary  axis  46  (FIG.  6)  and  a  center  of  gravity.    Normally  the  center  of  gravity  would  be  at  the  geometric  center  of  the  rotary  magnet  if  there  were  a  uniform  density  and  symmetrical  shape.    When  the  rotary  axis  46  (FIG.  6)  passes  through  the  center  of  gravity,  then  there  is  no  gravitational  bias.    However,  shaping  or  weighting  the  rotary  magnet  differently  results  in  an  axis  of  rotation  that  does  not  pass  through  the  center  of  gravity.    Then  the  rotary  magnet  will  eventually  come  to  rest  with  the  center  of  gravity  below  the  axis  of  rotation.    This  is  a  bias  means  that  can  be  used  to  orient  the  rotary  magnet  when  the  reference  magnet  is  removed.    However,  the  bias  magnet  method  is  preferred  because  it  can  apply  more  force  in  a  compact  volume.    
It  was  previously  mentioned  that  the  housing  should  be  made  of  non-magnetic  material.    The  requirement  is  that  the  housing  does  not  block  transmission  of  magnetic  fields.    The  easiest  way  of  achieving  this  is  to  use  non-magnetic  materials,  but  a  small  amount  of  ferromagnetic  material  can  be  tolerated  in  the  housing.
EXAMPLE  1:  A  successful  experiment  was  performed  of  a  design  similar  to  the  preferred  embodiment  except  that  a  spherical  magnet  was  used  rather  than  a  cylindrical  magnet.    The  rotary  magnet,  reference  magnet  and  bias  magnet  were  all  made  of  the  rare  earth  magnetic  material  NdFeB.    The  rotary  magnet  was  a  9.5  mm  diameter  sphere,  the  reference  magnet  was  a  9.5  mm  cube  and  the  bias  magnet  was  a  disk  9.5  mm  diameter  and  3  mm  thick.    The  bias  magnet  was  removed  from  the  rotary  magnet  surface  by  about  7  mm  so  that  the  bias  magnet  produced  a  much  weaker  magnetic  field  than  the  reference  magnet  when  the  reference  magnet  is  at  the  point  of  closest  approach  (about  2  mm  from  the  rotary  magnet).
Mating  two  hemispherical  cavities  formed  a  spherical  cavity.    Each  hemisphere  was  slightly  larger  than  the  9.5  mm  diameter  of  the  spherical  magnet.    The  hemispherical  cavities  were  drilled  into  6.3  mm  thick  aluminum.    A  first  test  was  performed  using  axle  grease  as  the  viscous  material  filling  a  spherical  space  similar  to  space  24  in  FIG.  8.    There  was  definitely  some  energy  removal  when  the  spherical  magnet  was  rotated,  but  for  the  cavity  dimensions  tested,  the  grease  did  not  provide  enough  drag.    A  second  test  used  thick,  sticky  glue  that  was  obtained  from  a  glue  tray  type  mousetrap.    After  getting  the  correct  coating  thickness,  this  very  sticky  substance  gave  the  correct  amount  of  drag.
The  apparatus  was  then  tested  on  a  door.    The  reference  magnet  was  attached  to  a  full  size  door  and  the  rotary  magnet  housing  was  held  stationary.    The  reference  magnet  was  oriented  perpendicular  to  the  translation  direction  similar  to  that  illustrated  in  FIG.  5.      When  the  door  was  closed  at  a  normal  closing  speed,  the  door  was  observed  to  slow  down  as  it  approached  the  intended  stopping  point  (the  point  of  closest  approach).    Then  the  door  gently  and  silently  came  to  a  stop  at  the  correct  point.    Closing  the  door  with  more  speed  caused  a  slight  overshoot,  but  then  the  door  reversed  direction  and  stopped  at  the  correct  point.    Still  more  closing  speed  caused  the  door  to  hit  a  mechanical  stop,  but  the  door  then  reversed  direction  and  stopped  at  the  correct  point.    The  door  closed  silently  as  long  as  the  door  was  closed  with  energy  (speed)  less  than  the  energy  absorption  capacity  of  the  apparatus.    This  is  to  say  that  the  door  closed  silently  as  long  as  it  did  not  hit  the  stop.
The  bias  magnet  was  observed  to  take  about  two  seconds  to  reorient  the  spherical  magnet  when  the  door  was  opened  (i.e.,  when  the  reference  magnet  was  removed).      If  the  door  was  closed  before  about  two  seconds,  there  was  a  noticeable  reduction  in  the  energy  absorbing  characteristics.    Eliminating  the  bias  magnet  still  usually  resulted  in  the  door  stopping  at  the  correct  point,  but  the  door  was  much  more  likely  to  hit  the  door  stop  before  the  door  came  to  rest  at  the  correct  point.    The  tests  showed  that  the  bias  magnet  was  not  essential,  but  it  was  desirable.
EXAMPLE  2:    Thus  far,  all  of  the  examples  had  the  rotary  magnet  20  translate  only  along  a  path  44  which  does  not  intersect  the  reference  magnet  30.    Another  test  proved  that  energy  removal  could  occur  even  when  the  reference  magnet  30A  approached  rotary  magnet  20A  from  the  direction  47  in  FIG.  5.    This  is  the  direction  parallel  to  the  magnetic  axis  31A.    The  reference  magnet  would  collide  with  the  rotary  magnet  if  it  did  not  first  hit  a  stop.    In  this  experiment,  a  bias  magnet  (not  shown  in  FIG.  5)  had  previously  oriented  the  rotary  magnet  to  an  orientation  that  initially  repelled  the  reference  magnet  coming  from  direction  47.    Therefore,  the  initial  repulsion  removed  translational  energy  when  the  reference  magnet  approached.  Then  the  rotary  magnet  turned  180  degrees  inside  the  housing  and  the  initial  repulsion  was  followed  by  magnetic  attraction.  The  two  magnets  were  prevented  from  colliding  by  a  stop.  This  experiment  shows  that  energy  removal  can  occur  with  any  orientation  and  translation  direction  provided  that  a  bias  magnet  can  properly  orient  the  rotary  magnet  prior  to  the  translation.    The  actual  experiment  was  performed  with  the  experimental  spherical  magnet  apparatus  previously  described,  so  viscous  drag  was  used  rather  than  frictional  drag.
FIG.  9  shows  the  use  of  a  multi-polar  reference  magnet.    The  rotary  magnet  assembly  40C  in  FIG.  9  was  previously  described  in  FIGS.  7  and  8.    The  multi-polar  reference  magnet  assembly  30H  consists  of  a  ferromagnetic  bar  33  and  multiple  magnets  30D,  30E  and  30F,  which  have  been  assembled  to  have  alternating  north  and  south  poles.    When  the  rotary  magnet  assembly  40C  is  translated  along  path  44,  the  cylindrical  magnet  20C  makes  a  180  degree  rotation  with  each  reversal  of  magnetic  polarity  from  the  adjacent  reference  magnets.    Therefore  multiple  magnets  such  as  30D,  30E  and  30F  can  be  added  to  achieve  any  amount  of  magnetic  braking  desired.    The  multi-polar  reference  magnet  design  is  capable  of  removing  more  energy  that  a  single  reference  magnet,  but  it  is  more  difficult  to  make  the  rotary  magnet  assembly  stop  at  a  predetermined  position  with  a  multi-polar  reference  magnet.
It  has  previously  been  stated  that  any  shape  magnet  will  exhibit  a  rotation  if  it  is  properly  mounted  and  translated  through  the  fringing  magnetic  field  of  a  reference  magnet.  The  term  "properly  mounted"  will  be  explained  now.    The  ideal  mounting  for  a  rotary  magnet  to  obtain  maximum  torque  meets  the  following  four  goals:  1)  the  rotary  magnet  should  be  able  to  rotate  about  a  rotational  axis  that  is  perpendicular  to  the  magnet=s  magnetic  axis;  2)  the  rotational  axis  should  pass  through  the  center  of  the  rotary  magnet;  3)  the  rotational  axis  should  be  perpendicular  to  the  translation  direction;  and  4)  the  rotational  axis  should  be  perpendicular  to  the  magnetic  axis  of  the  reference  magnet.
Meeting  these  four  goals  achieves  maximum  torque  for  a  specific  magnet  size  and  a  specific  magnet  separation.    However,  energy  can  be  removed  with  a  wide  range  of  reference  magnet  orientations  and  a  wide  range  of  translation  directions.    In  fact,  if  there  is  the  proper  drag  on  the  rotary  magnet,  the  only  condition  that  does  not  remove  energy  from  the  rotary  magnet  is  when  either  the  translation  direction  44,  the  magnetic  axis  21  or  the  magnetic  axis  31  is  parallel  to  the  rotation  axis  46  (Figures  6  and  8).    
A  magnet  in  any  shape  (for  example  a  cube)  could  be  used  as  a  rotary  magnet  if  it  is  properly  mounted,  for  example  mounted  on  axle.    The  axle  then  becomes  the  rotational  axis.    If  the  above  four  points  were  roughly  met,  then  any  magnet  shape  could  rotate  and  become  a  rotary  magnet.
The  above  four  points  are  automatically  and  accurately  fulfilled  with  a  spherical  magnet  when  it  is  mounted  so  that  it  can  rotate  in  any  direction.    The  spherical  magnet  will  naturally  choose  an  orientation  and  axis  of  rotation  that  fulfills  the  above  goals.    A  diametrically  magnetized  cylindrical  magnet  automatically  fulfills  points  number  1  and  2  above  if  the  cylinder  is  mounted  so  that  it  can  rotate  around  its  cylindrical  axis.    However,  the  housing  for  a  cylindrical  rotary  magnet  should  be  oriented  properly  to  fulfill  points  number  3  and  4  above  in  order  to  obtain  the  maximum  torque  and  maximum  energy  absorption  when  drag  is  added.
FIGS.  5  and  6  showed  one  type  of  housing  where  the  rotary  magnet  was  held  in  position  with  properly  sized  holes.    Figures  7  and  8  show  another  type  of  housing  where  a  cylindrical  rotary  magnet  was  held  inside  a  cylindrical  cavity  or  a  spherical  magnet  was  held  inside  a  spherical  cavity.    There  are  many  different  ways  of  constructing  the  housing  for  the  rotary  magnet.    For  example,  a  cylindrical  rotary  magnet  could  be  housed  inside  a  rectangular  or  cubical  chamber.    The  primary  drag  could  then  be  supplied  through  the  flat  ends  of  the  cylindrical  magnet.    Therefore,  the  shape  of  the  housing  is  not  critical,  but  the  function  of  the  housing  must  meet  the  following  four  requirements:(1) It  must  support  the  rotary  magnet; (2) it  must  not  block  the  transmission  of  a  magnetic  field; (3) it  must  allow  the  rotary  magnet  to  rotate; (4) it  must  provide  a  predetermined  drag  on  the  rotary  magnet.
Finally,  all  the  examples  given  thus  far  had  the  reference  magnet  not  able  to  rotate.    However,  the  reference  magnet  could  also  be  another  rotary  magnet  assembly.
Accordingly,  the  invention  may  be  characterized  as  an  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  comprising  a  rotary  magnet  assembly  including  a  first  magnet  rotatably  retained  in  a  housing,  such  that  there  is  a  substantial  drag  on  rotation  of  said  first  magnet  within  said  housing;  a  reference  magnet  having  a  magnetic  axis;  the  rotary  magnet  and  the  reference  magnet  can  be  translated  relative  to  each  other  along  a  predetermined  translation  path  which  has  a  point  of  closest  approach;  the  magnetic  axis  of  the  reference  magnet  is  oriented  such  that  the  relative  translation  exerts  a  torque  on  the  first  magnet  and  causes  it  to  rotate  inside  the  housing,  and  drag  on  the  first  magnet  extracts  energy  from  this  rotation  and  converts  this  energy  to  heat,  and  acting  to  stop  the  relative  motion  at  the  point  of  closest  approach.
Alternatively,  the  invention  may  be  characterized  as  a  rotary  magnet  apparatus  comprising  a  first  magnet  with  a  magnetic  axis;  a  housing  which  holds  the  first  magnet  such  that  the  first  magnet  can  rotate  about  a  rotational  axis  generally  perpendicular  to  the  magnetic  axis,  the  housing  including  means  for  exerting  a  predetermined  substantial  drag  on  the  first  magnet  such  that  rotation  of  said  the  magnet  results  in  a  predetermined  energy  loss.
The  above  disclosure  is  sufficient  to  enable  one  of  ordinary  skill  in  the  art  to  practice  the  invention,  and  provides  the  best  mode  of  practicing  the  invention  presently  contemplated  by  the  inventor.  While  there  is  provided  herein  a  full  and  complete  disclosure  of  the  preferred  embodiments  of  this  invention,  it  is  not  desired  to  limit  the  invention  to  the  exact  construction,  dimensional  relationships,  and  operation  shown  and  described.  Various  modifications,  alternative  constructions,  changes  and  equivalents  will  readily  occur  to  those  skilled  in  the  art  and  may  be  employed,  as  suitable,  without  departing  from  the  true  spirit  and  scope  of  the  invention.  Such  changes  might  involve  alternative  materials,  components,  structural  arrangements,  sizes,  shapes,  forms,  functions,  operational  features  or  the  like.
Therefore,  the  above  description  and  illustrations  should  not  be  construed  as  limiting  the  scope  of  the  invention,  which  is  defined  by  the  appended  claims.
【請求項１】  An  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  comprising:
a  rotary  magnet  assembly  including  a  first  magnet  rotatably  retained  in  a  housing,  such  that  there  is  a  substantial  drag  on  rotation  of  said  first  magnet  within  said  housing;
a  reference  magnet  having  a  magnetic  axis;
said  rotary  magnet  and  said  reference  magnet  can  be  translated  relative  to  each  other  along  a  predetermined  translation  path  which  has  a  point  of  closest  approach;
said  magnetic  axis  of  said  reference  magnet  is  oriented  such  that  said  relative  translation  exerts  a  torque  on  said  first  magnet  and  causes  it  to  rotate  inside  said  housing,  and  drag  on  said  first  magnet  extracts  energy  from  this  rotation  and  converts  this  energy  to  heat,  and  acting  to  stop  the  relative  motion  at  said  point  of  closest  approach.
【請求項２】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  of  claim  1  wherein  rotation  of  said  first  magnet  within  said  housing  is  impeded  by  a  viscous  material  that  causes  a  substantial  amount  of  drag  on  the  rotation.
【請求項３】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  of  claim  1  wherein  rotation  of  said  first  magnet  within  said  housing  is  impeded  by  friction  between  said  first  magnet  and  said  housing.
【請求項４】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  of  claim  1  wherein  said  first  magnet  is  spherical.
【請求項５】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  of  claim  4  wherein  said  housing  is  a  spherical  cavity.
【請求項６】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  of  claim  1  wherein  said  first  magnet  is  a  diametrically  magnetized  cylinder.
【請求項７】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  of  claim  6  wherein  said  housing  is  a  cylindrical  cavity.
【請求項８】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  of  claim  1  wherein  said  first  magnet  is  a  neodymium  iron  boron  magnet.
【請求項９】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  of  claim  1  wherein  said  magnetic  axis  of  said  reference  magnet  is  tilted  at  an  angle  relative  to  said  translation  path.
【請求項１０】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  device  of  claim  1  further  including  means  to  orient  said  first  magnet  to  the  optimum  orientation  for  the  maximum  energy  removal.
【請求項１１】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  of  claim  10  wherein  said  means  to
orient  said  first  magnet  comprises  a  bias  magnet.
【請求項１２】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  of  claim  10  wherein  said  means  to
orient  said  first  magnet  comprises  an  uneven  weighting  of  said  first  magnet.
【請求項１３】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  of  claim  1  wherein  said  first  magnet  has  a  first  magnet  magnetic  axis,  and  said  first  magnet  rotates  about  a  rotational  axis  that  is  perpendicular  to  all  of  the  following:  said  first  magnet  magnetic  axis,  said  translation  path,  and  said  magnetic  axis  of  said  reference  magnet.
【請求項１４】  The  energy  absorbing  magnetic  coupling  of  claim  1  wherein  said  stationary  reference  magnet  comprises  a  multi-polar  magnet  assembly  including  a  plurality  of  magnets  assembled  to  have  alternating  north  and  south  poles.
【請求項１５】  A  rotary  magnet  apparatus  comprising:
a  first  magnet  with  a  magnetic  axis;
a  housing  which  holds  said  first  magnet  such  that  said  first  magnet  can  rotate  about  a  rotational  axis  generally  perpendicular  to  said  magnetic  axis,  said  housing  including  means  for  exerting  a  predetermined  substantial  drag  on  said  first  magnet  such  that  rotation  of  said  first  magnet  results  in  a  predetermined  energy  loss.
【請求項１６】  The  apparatus  of  claim  15  wherein  said  first  magnet  is  a  spherical  magnet.
【請求項１７】  The  apparatus  of  claim  15  wherein  said  first  magnet  is  a  diametrically  magnetized  cylindrical  magnet.
【請求項１８】  The  apparatus  of  claim  15  wherein  said  means  for  exerting  a  predetermined  drag  is  a  viscous  material  which  contacts  both  said  housing  and  said  first  magnet.
【請求項１９】  The  rotary  magnet  device  of  claim  15  wherein  said  means  for  exerting  a  predetermined  drag  is  friction  between  said  housing  and  said  first  magnet.
【請求項２０】  The  apparatus  of  claim  15  where  the  said  rotary  magnet  apparatus  includes  a  bias  magnet  which  influences  said  first  magnet  such  that  said  magnetic  axis  is  biased  towards  a  predetermined  orientation.
【請求項２１】  The  apparatus  of  claim  15  where  said  housing  is  made  of  a  non-magnetic  material.
【請求項２２】  The  apparatus  of  claim  15  wherein  translating  said  rotary  magnet  apparatus  near  a  second  magnet  causes  said  first  magnet  to  rotate  and  said  energy  loss  impedes  said  translation.
【請求項２３】  The  apparatus  of  claim  15  wherein  translating  a  second  magnet  near  said  rotary  magnet  apparatus  causes  said  first  magnet  to  rotate  and  said  energy  loss  impedes  said  translation.
【請求項２４】  The  apparatus  of  claim  15  wherein  said  housing  is  affixed  to  a  door  to  remove  energy  from  the  door  when  closing.
A  non-contact  apparatus  removes  translational  energy  (slows  movement)  of  a  first  magnetic  assembly  when  it  is  moved  through  the  magnetic  field  of  a  second  magnet.    The  first  magnetic  assembly  contains  a  magnet  that  can  rotate,  such  as  a  diametrically  magnetized  cylindrical  magnet  in  a  cylindrical  cavity.      Rotation  of  the  first  magnet  does  work  against  a  predetermined  drag.    The  apparatus  also  forms  a  non-contact  magnetic  coupling  that  holds  a  predetermined  relative  position.  The  apparatus  can  be  used  as  a  door  catch  that  slows  down  and  quietly  stops  a  door  at  a  predetermined  position  relative  to  the  doorframe
【選択図】    図１
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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