(57)【要約】【課題】電池の両側にネオジム磁石を磁気吸着させた電池磁石複合体を、裸銅線コイルの内側に挿入して走行させる方式に加えて、並列設置した２本の銅線コイルの上部に置いて、走行させる方式が提案されている。しかしながら、後者のコイル上部を走行させる方式では、２本のコイルに並列で電流が流れるため電池への負担が大きすぎて寿命が短いといった問題がある。また、常に４点接触させる必要があり、走行が安定しないといった問題があった。【解決手段】長手方向に直交する断面図において、上部を凹状に形成した軌道用コイルとすることにより、１本のコイルでも、電池磁石複合体が幅方向に安定し、さらに磁石に磁力線を有効に作用させることができ、推進力を増して、走行させることができる。同時に、電流を減らして、電池への負担を軽減し寿命を延ばすこともできる。【選択図】図２
2017195353.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
絶縁性の棒状の芯材に銅線を巻いて作製したコイルであり、該コイルの長手方向に直交する断面図において、上面が凹状に形成されており、
隣接するコイル同士は互いに導通しないように構成されており、
少なくともその凹状部分の上面では銅素材が露出していることを特徴とする電池磁石複合体の走行用軌道コイル。
【請求項２】
銅線として絶縁処理した銅線を用いて、隣り合う銅線同士は実質的に密着状態であり、凹状部分の上面は絶縁層が研削除去されていることを特徴とする請求項１に記載の電池磁石複合体の走行用軌道コイル。
【請求項３】
長手方向に直交する断面図において、上部が凹状に形成され、あるいは上部が凹状に形成されかつ下部が平に形成された、絶縁性の棒状の芯材に、
裸銅線を、互いに接触しないようにして一層に巻き付け、
その後、上部に丸棒を当ててプレス成形することにより、コイルを凹状に形成することを特徴とする請求項１に記載の電池磁石複合体の走行用軌道コイルの製作方法。
【請求項４】
長手方向に直交する断面図において、上部が凹状に形成され、あるいは上部が凹状に形成されかつ下部が平に形成された、絶縁性の棒状の芯材に、
絶縁処理した銅線を用い、隣り合う銅線同士が実質的に密着状態となるようにして一層に巻き付け、
その後、上部に丸棒を当ててプレス成形することにより、コイルを凹状に形成し、
さらにコイル上部の凹状の部分の外表面の絶縁層を研削除去することを特徴とする請求項２に記載の電池磁石複合体の走行用軌道コイルの製作方法。
【請求項５】
絶縁性の棒状の芯材が木製あるいはプラスチック製であることを特徴とする請求項１または請求項２に記載の電池磁石複合体の走行用軌道コイル。
【請求項６】
絶縁性の棒状の芯材として木材あるいはプラスチックを使用することを特徴とする請求項３または請求項４に記載の電池磁石複合体の走行油軌道コイルの製作方法。
【請求項７】
請求項２に記載の電池磁石複合体の走行用軌道コイルであって、芯材がプラスチックであり、凹状部を上側にして湾曲状に成形してあることを特徴とする電池磁石複合体の走行用軌道コイル。
【請求項８】
請求項４において、プラスチック製の芯材を用いて直線状のコイルを製作し、コイル上部の凹状の部分の外表面の絶縁層を研削除去した後に、さらにプラスチックの軟化温度以上に温度を上げて、凹状部を上側にして湾曲状に成形することを特徴とする電池磁石複合体の軌道用コイルの製作方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、電池の両側に、電池の胴体部の直径より大きな直径の、かつ厚さ方向に配向したディスク形状のネオジム磁石を、同じ極性が互いに向かい合うように磁気吸着させた複合体を、外側の上部に載せて走行させるための軌道コイルに関する。
【背景技術】
【０００２】  図１に示すような電池の両側にネオジム磁石１３を磁気吸着させた電池磁石複合体１を、裸銅線を用いて作製したコイルの内側を走らせる技術、あるいは、裸銅線を用いて作製したコイルを２本平行に並べ、その上を走らせる技術については、インターネットの動画サイトに投稿されて話題になっている（例えば、非特許文献１〜４参照）。【０００３】  これらの動画で開示されている技術を列挙すると下記の通りである。
（１）コイルの内側を走らせる場合の磁石径、電池径とコイル内径との関係について、
電池径＜磁石径＜コイル内径
とすること。
（２）電池は胴径が小さい単４あるいは単５の電池が適していること、
（３）電池の両端に磁気吸着させる磁石の極性について、
同じ極性が互いに向かい合うように磁気吸着させること。
（４）磁石の種類について
フェライト磁石のような絶縁体でなく、ネオジム磁石のような導電性のある磁石を用いること。同時に磁力も強力となり、推進力も十分となる。
（５）銅線について
エナメル線のような絶縁被覆を施した銅線でなく、裸銅線を用いること。
そして銅線の径は、０．９ｍｍあるいは約１．０ｍｍ（１８ゲージ）の太めのものを用いている。
（６）走行原理について
磁石の円筒面とコイルの内側が接触し、電池の周囲のコイルに電流が流れ、磁界が発生する。その磁界と磁石の相互作用により、電池の前方では引張り力が、後方では押す力が発生し電池は走行する。走行しても電流が流れる部分のコイルと磁石の位置関係が保たれるため、走行を継続する。
（７）コイルの外側を走行させる方法について
裸銅線コイルを２本平行に並べることにより、その上を、すなわちコイルの外側も走らせることができること、
等が開示されている。【０００４】  しかしながら、１本のコイルの外側を走らせる方法については何ら開示されていない。
【先行技術文献】
【非特許文献】
【０００５】
【非特許文献１】ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝Ｊ９ｂ０Ｊ２９ＯｚＡＵ  Ｗｏｒｌｄ’ｓ  Ｓｉｍｐｌｅｓｔ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｔｒａｉｎ  ［世界一簡単な構造の電車］  作成者：ＡｍａｚｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ君  ２０１４／０８／２６に公開
【非特許文献２】ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝Ｙ１ＭＤＯｅｒｒｕＤＵ  Ｗｏｒｌｄ’ｓ  Ｓｉｍｐｌｅｓｔ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｔｒａｉｎ（２）  ［世界一簡単な構造の電車］  作成者：ＡｍａｚｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ君  ２０１５／０３／０１に公開
【非特許文献３】ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ＩＸｅＸｃｂｖＢＰＪｗ  Ｈｏｗ  ｔｏ  ｍａｋｅ  ｔｈｅ  Ｓｉｍｐｌｅｓｔ  Ｔｒａｉｎ  ［世界一簡単な構造の電車の作り方］  作成者：ＡｍａｚｉｎｇＳｃｉｅｎｃｅ君  ２０１５／０６／０４に公開
【非特許文献４】ｈｔｔｐｓ：／／ｗｗｗ．ｙｏｕｔｕｂｅ．ｃｏｍ／ｗａｔｃｈ？ｖ＝ＢＷＷ４ｋＰｊｄ４ｙｃ  Ｈｏｗ  ｔｏ  Ｂｕｉｌｄ  ｔｈｅ  Ｓｉｍｐｌｅｓｔ  Ｅｌｅｃｔｒｉｃ  Ｔｒａｉｎ  作成者：Ｗａｙｎｅ  Ｓｃｈｍｉｄｔ  ２０１５／０９／１８に公開
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】  インターネットの動画サイトでは、電池の両側にネオジム磁石を磁気吸着させた複合体（以下、電池磁石複合体と略称する）を、
（１）裸銅線で作製したコイルの内側に挿入して走らせる方法、
（２）裸銅線で作製したコイルを２本平行に並べて、その上に載せて走らせる方法、
の２種類の方法が紹介されている。【０００７】  最初に、基本となるコイルの内側に電池磁石複合体を挿入して走らせる原理について説明する。
電池磁石複合体をコイルの内側に挿入したときに、電池の両側に吸着させた磁石がコイルの内面に接触し、電池のプラス側からマイナス側にコイルを通して電流が流れ磁界が発生する。そして、電池磁石複合体の位置する部分のみが電磁コイルとして作用する。以下では、電池磁石複合体が位置し、電流が流れるコイルの部分を有効コイルと呼ぶことにして、コイル全体（走行用軌道コイル）と区別する。
そして、その有効コイルの両端では、磁力線が急に広がるため磁界の強さの勾配が大きい領域が生じる。その領域に磁石が位置するときに磁石にはコイルの中心軸に沿った方向に推進力が働く。【０００８】  有効コイルの両側では磁界の勾配の正負は反対になる。そのため、電池の両側に配置する磁石の極性を同じ向き、すなわち両側の磁石のＮ極とＳ極が互いに向かい合うようにしたときには、両側の２個の磁石に作用する力は互いに反対向きになり、打ち消し合う。したがって、電池磁石複合体は静止したままとなる。
反対に、電池の両側に配置する磁石を同じ極性が互いに向き合うように、すなわち互いに反発し合うようにしたときに、同じ方向の推進力となり、電池磁石複合体を一方向に走行させることが可能となる。【０００９】  上述のように、磁界の勾配がある領域に磁石が位置する場合に力が作用する。例えば、長めのコイルに直流電流を流した場合、コイルの内側は単位長さの巻数をｎ電流をＩとしてその積のｎＩの均一磁界となる。その中に磁石を挿入してもコイルの中心軸方向の磁界は均一なため、磁石には力が作用せず静止したままとなる。磁界の強さが変化するすなわち磁界の強さに勾配があるコイルの両端の磁力線の出入口に磁石を近づけたときにのみ磁石に力が作用する。【００１０】  一方、コイルの外側に電池磁石複合体を置いて走らせる場合は、図７に有限長さコイル２５の周囲における磁力線２３を模式的に示すように、有効コイルのＮ極側について見ると、有効コイルの中心から出た磁力線が広がり磁界が弱まりながら反対側に戻る位置に磁石が位置することになる。そのため、磁界の勾配も小さくなる。有効コイルのＳ極側についても同様で、コイルの内側を走らせる場合と比べて、両端に磁気吸着させた２つの磁石はともに磁界の勾配の小さな領域に位置することになる。
しかも両側の磁石ともに磁力線が強く作用するのは磁石の全周の一部の下側のみであり、推進力は弱くなる。
以上から、従来の技術ではコイルを２本用いることにより、横方向に安定させると同時に、摩擦力に打ち勝つ推進力を得ることが可能となっていることが分かる。【００１１】  しかしながら、コイルを２本並べて、その上を走らせる場合は次のような問題点があることが分かった。
１本のコイルの内側を走らせる場合も、用いる銅線の抵抗は小さく、ほとんど短絡状態に近い。そのため、例えば、コイルの両端を接続して、サークル状にして連続して走らせた場合、電池は数分で消耗する。そして、電池の温度はかなり上がり、火傷する危険さえある。【００１２】  コイル２本を用いてその上を走らせる場合は、並列で電流を流すことになる。そのため、流れる電流はさらに増加し、電池の消耗が激しい。ニッケル・水素電池等の充電可能な二次電池を用いる場合も、電池への負担も大きく寿命すなわち充放電繰り返し可能回数が短くなりやすい。【００１３】  さらに、コイルを２本用いる従来の方法で、両方のコイルに電流を流すためには、電池の両端の磁石が電池の両端側で両方のコイルに、したがって４点で同時に接触する必要がある。ところが４点接触させるためには、コイルに歪みが無く、２本のコイルが平行で、かつ電池への磁石の取り付けも互いに中心軸が合っている必要がある。しかし、実際にはそのようにすることは難しく、３点接触になりやすい。その場合、有効コイルとして機能するのは片側の１本のみになり、推進力は半減する。そのため、安定して走らせるのは容易でないことが分かった。
【課題を解決するための手段】
【００１４】  コイルを２本用いずに１本で走らせる方法を鋭意検討した結果、図２に概略図を示すように、軌道用コイル２の上面を凹状に形成することにより、有効コイルによる磁力線がより効果的に磁石１３に作用するようになり、推進力を高め、さらに同時に幅方向に脱落せずに安定させることが可能となることを見出した。
なお、本発明で用いる“凹状”とは凹んだ円弧状の形状を意味する。【００１５】  さらに、コイルを一本とした場合は、もし、コイルに歪みがあったり、磁石と電池の中心軸に多少のズレがあったりしても、必ず両側の磁石がコイル上部の凹状面に接触する。そして、凹状に形成されているため、磁石を作用する磁力線も増えて、十分な推進力を得ることができ、安定して走らせることを見出した。【００１６】  また、絶縁性の芯材２７に銅線２２を巻いてコイルを形成する方法を採用することにより、エナメル線等の絶縁を施した銅線を用いても、コイル成形後、表面のみ研削して絶縁層を除去することも可能となる。その場合、コイルは実質的に密着状態で巻くこともできる。
さらに、芯材２７を用いることにより、強度の心配がなくなり、より径の細い銅線２２を用いることが可能となる。【００１７】  コイルを密着状態で巻くことと、より細い銅線を用いる利点を以下に説明する。
電池磁石複合体をコイルの外側を走らせる場合においても、コイルの内部の磁界を強くする条件が基本となるため、以下ではコイルの内部の磁界に影響する要因について議論する。【００１８】  例えば、線径ｄの密着状態の有効コイル（密着有効コイル）と、コイルの中心線の間隔を引伸し率をｍとしてｍｄ（ｍ≧１）になるように引き伸ばした場合の有効コイル（引伸し有効コイル）に流れる電流と発生磁界を比較する。【００１９】電磁コイルの内側に形成される磁界の強さは、電流Ｉと単位長さあたりの巻数ｎの積ｎＩに比例する。
そして巻数ｎは密着コイルに対して引伸しコイルは１／ｍ倍に減少する。
一方、引伸し有効コイルの抵抗は、密着有効コイルの抵抗をＲとして、１／ｍ倍に減少するため電流Ｉは増加する。
ただし、コイルに流れる電流は単にコイルの抵抗に反比例するのでなく、コイル抵抗と電池の内部抵抗ｒの合計に反比例するため、引伸し有効コイルに流れる電流の密着有効コイルに流れる電流に対する比率Ａは次式で計算される。
Ａ＝（Ｒ＋ｒ）／（（１／ｍ）Ｒ＋ｒ）
＝ｍ（Ｒ＋ｒ）／（Ｒ＋ｍｒ）            （１）
引伸し率ｍは１以上であり、（Ｒ＋ｒ）／（Ｒ＋ｍｒ）は１以下となり、比率Ａはｍより小さくなることが分かる。
したがって、引伸しコイルは密着コイルに比べて、巻数ｎが１／ｍ倍になり、有効コイルに流れる電流Ｉはｍ倍以下となる。【００２０】  前述のように電磁コイルの内側に形成される磁界の強さは、電流Ｉと単位長さあたりの巻数ｎの積に比例するため、引伸し有効コイルの磁界は引伸し率ｍを大きくするほど、密着有効コイルの磁界より強さが減少することが分かる。
以上から、反対に密着コイルにすることで、磁界を増やして電流を確実に減らすことができることが分かる。【００２１】  実際に、コイルの内側に電池磁石複合体を挿入して走らせる場合、コイルを引き伸ばせば伸ばすほど走行速度が遅くなることが観察される。
このことからまた、（１）式において、有効コイルの抵抗Ｒに対して電池の内部抵抗ｒが比較的大きいことが分かる。換言すれば、当該用途のような通常の電池の使用方法を外れて大電流を流す場合、電池の内部抵抗ｒの影響が大きいことが知られる。【００２２】  次に銅線の径の影響について説明する。
銅線の抵抗は断面積に反比例し長さに比例する。そして、断面積は線径の２乗に比例する。さらに、例えば密着コイルの場合はコイルの単位長さあたりの巻数は線径に反比例して増やすことができる。すなわち有効コイルを構成する銅線の長さも増すことができる。
したがって、密着有効コイルの抵抗は線径を細くしたときにその３乗に反比例して大きくすることができることになる。
用いる銅線の線径を従来よりも細めとすることにより、流れる電流を効果的に低減可能となり、電池への負担を軽減し、寿命を延ばすことが可能となる。【００２３】  このような工夫により、従来の２本のコイルを用いる場合との比較だけではなく、一本のコイルの内側を走らせる場合との比較においてさえも、電流値を減らして、電池寿命を延ばすことが可能となる。
なぜならば、第一の理由として、コイルの内側を走らせる場合は、強度を保つために太めの銅線を用いる必要があるためである。
第二の理由として、コイルの内側を走らせる場合は、隣り合う銅線同士の間隔も適度に空けて、電池磁石の複合体がコイルの外側から視認できるようにする必要があるため、有効コイルの銅線の長さは短くなりさらに抵抗が小さくなるからである。【００２４】  上述のように、線径を細くすることにより電流を著しく小さくすることができる。それでもコイル単位長さあたりの巻数ｎは線径に反比例して増やすことが可能であり、抵抗の増加による電流値の減少を補って、有効コイルの磁界の強さの低減を防ぐことができる。そのことと、コイルの上面を凹状に形成することにより、電池磁石複合体に作用する磁力線の効果を増して、有効コイルに流れる電流を減らしても十分な推進力を確保することが可能となる。
以上述べた工夫を凝らすことにより、本発明を完成させることができた。【００２５】  本発明の軌道用コイル２は前述のように絶縁被覆を施した、いわゆるエナメル線を用いて、芯材に線同士が密着状態のコイルとして作製することができる。それにより、単位長さあたりの巻数ｎを最大にして、有効コイルの抵抗を大きくすることが可能となり、電流Ｉを減らすことができる。そして、電流Ｉが減少しても前述のとおりコイル内に生じる磁界ｎＩは小さくならないため、コイルの外を走らせる場合も推進力の低下を抑えることができる。
絶縁被覆を施した銅線を用いる場合は、コイルの凹状部の上面の被覆は研削して除去する。【００２６】  銅線としては、裸銅線を用いても良い。裸銅線を用いる場合は、隣接する銅線同士が互いに接触しないように、間隔を空けて巻いてコイルを形成する。その場合、間隔は隣接する裸銅線同士が接触しなければ十分であり、単位当たりの巻数ｎを極力大きくするため、最大でも線径を越えないことが望ましい。【００２７】  銅線の直径は０．５ｍｍ以上１．０ｍｍ以下が望ましい。
０．５ｍｍ未満では、有効コイルの電気抵抗が大きくなり、電流が減り過ぎて、磁界が弱くなるからである。反対に１．０ｍｍを越えると抵抗が小さくなり、電流が増え過ぎて、電池への負担が増し、寿命が短くなるからである。
用いる銅線の径は、電池磁石複合体に用いる電池に合わせて、例えば太めの単３の電池を用いる場合は、コイルの外接円の径も大きくして、銅線の線径もそれに合わせて上記の範囲内でより太めの線径とすれば良い。【００２８】  次に、コイルの成形方法について説明する。
コイルを巻くのに用いる絶縁性の棒状の芯材２７としては、長手方向に直交する断面図において、上部が凹状に形成されたものを用いる。あるいは、図３に示すように、上部が凹状に形成されかつ下部が平に形成されたものを用いる。
後者の方が、コイルを巻いて後述する成形加工後も、下側が平らなため、テーブル上や床面に置いた場合に安定する。そのため、より望ましい芯材の形状として選択される。【００２９】  凹状部分の曲率半径は、有効コイルの磁力線が磁石に効果的に作用させるためには、６ｍｍ以上として、電池磁石複合体の磁石の半径より、プラス２ｍｍ以下の範囲で選択するのが望ましい。
曲率半径が磁石１３の半径より小さい場合は４点接触あるいは３点接触となりやすいが、コイルは一本であり、３点接触でもコイルに電流が流れるため推進力は低下しない。【００３０】  芯材２７の外接円径はφ１０ｍｍ〜φ２０ｍｍの範囲内で選択するのが望ましい。
φ１０ｍｍ以下では、上部に形成する凹状部の幅が十分でないため、電池磁石複合体に作用する磁力線の効果が少なく、推進力が弱まるからである。また幅方向にも安定させにくく、電池磁石複合体が脱落しやすくなるからである。
一方、芯材２７の外接円径がφ２０ｍｍ以上では、巻く銅線が長くなり、抵抗が大きくなり過ぎて、有効コイルに流れる電流が減り、磁界が小さくなり、電池磁石複合体に作用する磁力線の効果が少なく、推進力が弱まるからである。【００３１】  さらに望ましくは、芯材２７の外接円径はφ１２ｍｍ〜φ１８ｍｍの範囲内から選択する。
そして、電池磁石複合体の電池として単４電池を用いる場合はφ１２ｍｍ〜φ１６ｍｍの範囲内から、単３電池を用いる場合は、φ１４ｍｍ〜φ１８ｍｍの範囲内から選択するのが望ましい。【００３２】  このような形状の棒状の非絶縁性の芯材２７に、裸銅線を巻く場合は、互いに接触しないようにして一層に巻き付け、その後、図３（ｃ）に示すように、凹状部の曲率半径に合わせた丸棒を当ててプレス成形することにより、コイルに凹状部を形成する。
なお、銅線を巻きつけたままでは、図３（ａ）に示すように、銅線は凹状部の上側も外側に膨らんでいるため、図３（ｂ）に示すように、一旦平らな板２８を当てて平らに成形してから、丸棒２９を当ててプレス成形しても良い。【００３３】  上記において、より望ましい方法として、裸銅線の代わりにエナメル線等の絶縁処理した銅線を用いることができる。
そして絶縁処理した銅線を用いる場合は、隣り合う銅線同士が実質的に密着状態となるようにして一層に巻き付けることができ、コイル巻き作業はやりやすくなる。
絶縁処理した銅線を用いる場合は、前記と同様にして、上面に凹状の部分を形成後、表面の絶縁層を研削除去する。【００３４】  絶縁性の棒状の芯材は木製あるいはプラスチック製が望ましい。入手が容易で加工もしやすいからである。
棒状の芯材としては、これらの材料に限定されない。コイルを巻いて、プレス加工後、コイル同士が短絡することのない他の材料を用いることができる。例えば、アルミニウム、アルミニウム合金で、表面をアルマイト加工して、絶縁性を持たせたものも用いることもできる。必要に応じて、さらに絶縁性を増すため、ビニールテープ等を巻いてから、銅線を巻くこともできる。【００３５】  プラスチック製の芯材を用いて直線状の上面に凹状部を形成したコイルを製作後、プラスチックの軟化温度以上に温度を上げて、凹状部を上側にして、湾曲状に変形することもできる。前述のアルマイト加工したアルミニウムあるいはアルミニウム合金を芯材として用いた場合は、室温でそのまま曲げ加工することができる。
湾曲状に成形した後に、凹状部の曲率半径に合わせかつ湾曲形状に成形した丸棒を当ててプレスし、コイル上面を整えるのが望ましい。【００３６】  次に、電池の両端に磁気吸着させるネオジム磁石について説明する。ネオジム磁石は厚さ方向に配向着磁したディスク形状のネオジム磁石を用いる。
コイルの内側を走らせる場合は、例えば、最大エネルギー積が３５ＭＧＯｅクラスのものでも、電池磁石複合体を走らせることができる。ただし、コイルの外側を走らせる場合は、磁界の勾配が小さな領域に磁石が位置することになり、しかも、コイルの内側を通り反転する磁力線の作用効果が減るため、推進力は弱まる。そのため、より強力なネオジム磁石を用いるのが望ましい。少なくとも最大エネルギー積は４０ＭＧＯｅ以上、さらに望ましくは４５ＭＧＯｅ以上のネオジム磁石の使用が望ましい。【００３７】  ディスク状ネオジム磁石の直径については、用いる電池の胴径Ｄより０．５〜４ｍｍ、大きな磁石の使用が望ましい。
０．５ｍｍ以下では、電池の胴径との差が小さく、コイルとの接触が不安定になりやすいためそれ以上とする必要がある。また、４ｍｍ以上では、特に、コイルの内側を走らせる場合に、コイルの内径をそれより余裕をもって大きくする必要があり、銅線の使用量が増加する。さらにコイルの強度も低下し、変形しやすくなる。また、有効コイルの電気抵抗が増して、電流が減り、磁界も弱まり、推進力が低下するためである。
さらに望ましくは、磁石の直径は電池の胴径Ｄより１〜３ｍｍ径の大きな磁石の使用が望ましい。【００３８】  ネオジム磁石の厚さ、すなわち電池磁石複合体を構成したときの長さ方向の寸法は、電池も含めた複合体をコイルとの摩擦力に打ち勝って走行させるためには、４ｍｍ〜１２ｍｍの範囲から選択するのが望ましい。４ｍｍ未満では推進力が不十分となり、十分な速度で走らなくなるためである。一方、１２ｍｍを超えると有効コイルの両端の磁界の勾配が大きな領域からはみ出すようになる。そのため、推進力の増加に寄与せず、単に重量を増して摩擦力を増やし、推進力が弱まるためである。なお、ネオジム磁石の厚さは、さらに望ましくは、５ｍｍ〜１０ｍｍである。【００３９】  例えば、図８に示す有限長コイルの中心線に沿った磁界の強さＨは角度θ１とθ２を図に示すように定義して、次式で計算されることが知られている。
Ｈ＝ｎＩ／２×（ｃｏｓθ２−ｃｏｓθ１）  ［Ａ／ｍ］        （２）
ｎ：単位長さ当りの巻数
Ｉ：電流値
単４電池の長さは４０．５ｍｍ、胴径は１０．５ｍｍであるため、電池磁石複合体に用いる磁石径を１３ｍｍとして、コイル径を１５ｍｍ、有効コイルの長さＬを４０ｍｍと仮定して計算すると、磁界の強さＨは、十分に長いコイルの内部に発生する磁界の強さｎＩを単位として、図９に示すようになることが分かる。この図からコイルの両端の磁界の強さの勾配の大きな領域は、コイルの両端の±５ｍｍ程度であることが分かる。この範囲を越える大きさの磁石は推進力への寄与が小さくなることが予想される。【００４０】  ネオジム磁石は、厚さの短いものを重ねて用いることもできる。例えば１個で９ｍｍ厚さのものを用いる代わりに、４．５ｍｍ厚さのものを２枚、あるいは３ｍｍ厚さのものを３枚重ねて９ｍｍとすることもできる。【００４１】  なお、十分な推進力が得られるかどうかは、ネオジム磁石の寸法だけでなくその強さすなわち最大エネルギー積、さらに、コイルの種類（外側走行、内側走行）、コイルの線径、内径、単位長さあたりの巻数ｎ等にも依存して変わる。すなわち有効コイルの磁界の強さに依存するため、適宜これらの要因を考慮して、決めるのが望ましい。【００４２】  ネオジム磁石のコーナは通常の用途に用いる場合よりも、面取りを強めたものが望ましい。例えば、磁石の製造工程の表面処理を行う前の、バレル研磨等のコーナを丸める加工を強化して、アールを大きめにしたものが望ましい。アールは例えば、０．２ｍｍ以上、さらに望ましくは０．３ｍｍ以上とするのが望ましい。そのようにすることで、コイルの外側を走らせる場合は凹状面の外表面に、コイルの内側を走らせる場合は内面に、多少の段差・凹凸があっても、スムーズに走りやすくすることができる。【００４３】  さらに、長さ方向の中心部の胴径が両側の胴径より大きめの、太鼓状の磁石が最適な形状として選択しうる。なぜならば、太鼓状の磁石は、アールを大きめにしたのと同じ効果に加えて、胴の中央部でコイルと接触しやすく、有効コイルの両端の磁界の勾配のもっとも大きな位置に磁石の位置を一致させることができるようになり、推進力を強めることができるからである。【００４４】  ところで、電池磁石複合体は本発明の外側を走らせるためのコイルを単独で用いるより、内側を走らせるためのコイルを準備して、両者を一体に接続して走らせるのが望ましい。後者は変形の自由度が高く、組み合わせることにより容易にサーキット状にすることも可能となり、変化に富んだ軌道とすることができるためである。【００４５】  そのような電池磁石複合体をコイルの内側に挿入して走らせるときに用いる裸銅線について説明する。
市販されている銅線は軟磁性フェライトや珪素鋼板等の軟質磁性コア材に巻いて用いることが多い。そのため、銅線は、コイル巻き作業がし易いように、伸線加工後、焼鈍した軟質材として販売されている。そのような軟質の銅線を用いて、コイルに成形した場合、強度が小さく、わずかな外力でも変形しやすい。そして、変形すると、その部分で電池磁石複合体が詰まりやすい。
有効コイルの電気抵抗は極めて小さく、ほとんど短絡状態である。もし、詰まると、電池は短時間で消耗し、さらに発熱し危険である。【００４６】  そして、そのような変形をしにくくするためには、より太い銅線を用いる方法も考えうる。ただし、例えば、単位長さあたりの巻数ｎを一定とした場合、有効コイルの電気抵抗は銅線の径の２乗に反比例して小さくなり、短絡の程度が増加する。そのため、電池への負担が増し、寿命も短くなる。
さらに、太くすると、内側を走行する電池磁石複合体が見えにくくなる。見やすさを保とうとすると、単位長さ当たりの巻数ｎを減らす必要がある。その場合、有効コイルの銅線の長さが短くなり、さらに電気抵抗は減少する。【００４７】このような問題点を解決する方法として、線引加工後、未焼鈍のままの、硬質動線を使用するのが望ましい。
また、裸銅線は変色しやすく、電池磁石複合体との接触抵抗も大きくなる傾向がある。ニッケルメッキ等の表面処理を施すことにより、変色を防止し、接触抵抗の増加を防ぐことも可能となる。【００４８】  電池磁石複合体に用いる電池としては、単３あるいは単４のアルカリマンガン乾電池を用いることができる。当該用途の場合、通常の電池の使用条件を越えた電流を流すことになり、マンガン電池の使用は好ましくない。
より望ましいのは充電可能なニッケル・水素電池である。アルカリマンガン電池の電圧１．５Ｖに対して、ニッケル・水素電池の電圧は１．２Ｖと低く、しかも重い。しかし、実際に用いて比較すると、ニッケル・水素電池を組み込んだ方が良く走る。
既に述べたように、当該用途では電池の内部抵抗ｒの影響が大きい。ニッケル・水素電池の方がアルカリマンガン電池に比べて、内部抵抗ｒが小さく、実際に有効コイルに流れる電流が増加するためと考えられる。
【発明の効果】
【００４９】電池磁石複合体を、コイルの外側上部に置いて、走行させるための軌道として用いるための、絶縁性の棒状の芯材に銅線を巻いて作製したコイルであり、
長手方向に直交する断面図において、上部が凹状に形成されており、
隣接するコイル同士は互いに導通しないように構成することにより、コイルの上側に載せて走らせる電池磁石複合体の推進力を十分大きくできる。同時に、２本のコイルを用いる場合より、簡単な構造として、かつコイルに流れる電流値を小さくして電池の寿命を延ばすことが可能となる。
【図面の簡単な説明】
【００５０】
【図１】電池磁石複合体の正面図である。
【図２】走行用軌道コイル上に電池磁石複合体を載せて走行させる状態を示す斜視図である。
【図３】走行用軌道コイルの製作方法を示す断面工程図であって、（ａ）は芯材に導線を巻く工程、（ｂ）はコイルの上下面を平らにする工程、（ｃ）はコイル上面に凹面を形成する工程を示している。
【図４】コイルに流れる電流を測定するために用いた治具の概略図である。
【図５】走行用軌道コイルの作製に用いる芯材の加工手順を示す断面図工程図であって、（ａ）は素材丸棒を示し、（ｂ）は素材の一部を切削して凹面を形成する工程を示し、（ｃ）は凹面の上部両端をなめらかに磨いた図を示し、（ｄ）は丸棒の底部を平らにして芯材とした図を示している。
【図６】電池磁石複合体の構造を説明する一部断面図である。
【図７】コイルの周囲に形成される磁力線を示す模式図である。
【図８】コイルの内側の中心線に沿った位置における磁界の強さＨの計算方法を説明する図である。
【図９】コイル中心からの距離と磁界の強さの関係を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００５１】  本発明の実施形態の一つは、
電池の直径より大きな直径で、かつ厚さ方向に配向したディスク状のネオジム焼結磁石を、同じ極性が向かい合うように電池の両側に磁気吸着させた複合体を、コイルの外側上部に置いて、走行させるための軌道として用いるために、絶縁性の棒状の芯材に銅線を巻いて作製したコイルであり、
長手方向に直交する断面図において、上部が凹状に形成されており、
隣接するコイル同士は互いに導通しないように構成されており、
少なくともその凹状に形成されている部分の上面は銅素材が露出していることを特徴とするコイルである。
【００５２】  このように構成することで、電池磁石複合体の電池から、両端の磁石を介して、有効コイルに電流が流れる。そのため、有効コイルの内側を通り反転する磁力線が形成する勾配磁界に、電池両端のそれぞれの磁石が位置することになる。それにより、同じ方向への推進力が働き、走行させることが可能となる。
コイルの上面は凹状に形成されており、幅方向に電池磁石複合体を安定させ、磁石に作用する磁力線の影響を増して、十分な推進力を得ることが可能となる。
【００５３】  本発明の２番目の実施形態は、
前述のコイルに用いる銅線として絶縁処理した銅線を用い、隣り合う銅線同士が実質的に密着状態であり、凹状の部分の外表面は絶縁層が研削除去されている軌道用コイルである。エナメル線等の絶縁処理した銅線を用いるため、密着状態として巻いても有効コイルとして機能させることが可能となり、またコイル巻き作業も容易となる。同時に、密着コイルであるため、単位長さ当たりの巻数を最大にすることができる。それにより、有効コイルの磁界を大きく、有効コイルの両端の磁界の勾配も強くして、電池磁石複合体の推進力を高めることができる。同時に、流れる電流を少なくして、電池の寿命を延ばすことが可能となる。
【００５４】  本発明の別の実施形態は、軌道用コイルの製作方法に関するものである。
長手方向に直交する断面図において、上面が凹状に形成され、あるいは上面が凹状に形成されかつ下部が平に形成された、絶縁性の棒状の芯材に、
裸銅線を、互いに接触しないようにして一層に巻き付け、
その後、凹状部に丸棒を当ててプレス成形することにより、コイルに凹状部を形成する軌道コイルの製作方法である。
【００５５】  絶縁性の棒状の芯材を用いることにより、コイル巻作業が容易となり、また十分な強度のコイルの製作が可能となる。
裸銅線を用いているため、巻線加工後、コイル上部の凹状部をプレス加工後そのままの状態で、電池磁石複合体の走行用軌道コイルとして用いることができる。
外接円が１２ｍｍ〜２０ｍｍの範囲内から選択することにより、複合体に用いる電池として、胴径の細い単４からさらに太い単３電池にも対応させることが可能となる。いずれの電池を用いる場合も、コイル線径、隣り合う銅線同士の間隔を最適化することにより、十分な推進力を得ることが可能となる。
【００５６】  本発明のさらに別の実施形態は、
長手方向に直交する断面図において、上部が凹状に形成され、あるいは上部が凹状に形成されかつ下部が平に形成された、絶縁性の棒状の芯材に、
絶縁処理した銅線を用い、隣り合う銅線同士が実質的に密着状態となるようにして一層に巻き付け、
その後、凹状部に丸棒を当ててプレス成形することにより、コイルに凹状部を形成し、
さらに上部の凹状の部分の外表面の絶縁層を研削除去する軌道用コイルの製作方法である。
【００５７】  エナメル線等の絶縁処理した銅線を用いるため、密着状態として巻いても有効コイルとして機能させることが可能となり、またコイル巻き作業も容易となる。同時に、密着コイルであるため、単位長さ当たりの巻数を最大にすることができる。それにより、有効コイルの磁界を大きく、有効コイルの両端の磁界の勾配も強くして、複合体の推進力を高めることができる。同時に、有効コイルの抵抗を大きくして、電流１を小さくして、電池の耐久性を延ばすことも可能となる。
【００５８】  本発明のさらに別の実施形態は、
絶縁性の棒状の芯材が木製あるいはプラスチック製である軌道用コイルである。
木製の棒は入手が容易でまた凹状に加工するのも容易である。また、プラスチックは押出成形法で容易に加工できるため、量産に適している。以上から、本発明のコイルを製作する際の最適な絶縁性芯材として選択される。
【００５９】  本発明のさらに別の実施形態は、
芯材がプラスチックからなり、さらに凹状部を上側にして湾曲状に形成してある電池磁石複合体の走行軌道用コイルである。コイルの素線として絶縁被覆を施した銅線を用い、凹状部の上面は絶縁層を研削除去してある。
単に、直線状のコイルだけでなく、湾曲状のコイルとすることにより、これらを組み合わせることにより、変化に富んだ軌道を組み立てることが可能となる。それにより商品価値を高めることが可能となる。
【００６０】  本発明のさらに別の実施形態は、前記の湾曲したコイルの製作方法に関する。
芯材としてプラスチックを用いて直線状のコイルを製作後、プラスチックの軟化温度以上に温度を上げて、凹状面を上側にして、湾曲状に変形する湾曲状の走行軌道用コイルの製作方法である。
芯材としてプラスチックを用いることにより、軟化温度以上に温度を上げることにより、容易に湾曲変形させることが可能となる。またコイルの素線として絶縁被覆を施した銅線を用いているため、湾曲加工しても隣接する銅線同士の絶縁は確実に保たれる。
【実施例】
【実施例１】
【００６１】  図５に断面図を示すように、φ１５ｍｍ×４５０ｍｍ長さの木製丸棒２６を用いて、その上部を長手方向に、トリマーに直径が１６ｍｍのＵ溝ビットを取り付けて、先端が丸棒２６の表面からの深さｋ＝６ｍｍまで長手方向に平行に断面が凹面状になるように加工した（図５（ａ）⇒図５（ｂ））。次に溝の内面は、外径が１５ｍｍの木製丸棒にサンドペーパを貼り付けた工具を用いて、内面がより平滑になるように仕上げた。さらに、木工用のヤスリとサンドペーパを用いてコーナ部に丸味を持たせた（図５（ｂ）⇒図５（ｃ））。同様にして計８本準備し、さらに、４本については、凹面状の溝の反対側を、断面図で切削除去部の弦の中心角が６０度となるように、平坦状に削りとった（図５（ｃ）⇒図５（ｄ））。【００６２】  次に、ポリウレタンの絶縁被覆を施した、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ、０．９ｍｍの銅線を密着状態で巻き付けた。ただし、巻きつける際、左ネジの回転方向となるように巻きつけた。
次に、断面が凹状の溝が上部になるようにして、図３（ｂ）に示すように、上面と下面に硬質の木製の当板２８を当て、プレスした後、図３（ｃ）に示すように、上部に芯棒の溝に合わせ、φ１５ｍｍの丸鉄棒２９を当て、コイルの上面を芯棒に合わせ、凹面状にプレス成形した。
次に、凹面状のコイルの外面を、サンドペーパで研磨して、絶縁層を削り取り走行用軌道コイルを作製した。【００６３】  コイルの上に載せて走らせるための電池磁石複合体は以下のようにして準備した。
図１と同様に、単３の充電式電池１１で、ＰＴＣ素子を組み込んだニッケル水素電池（商品名：Ｅｎｅｌｏｏｐ−Ｐｌｕｓ）の両端に最大エネルギー積が４５ＭＧＯｅのφ１７ｍｍ×ｔ６ｍｍのネオジム磁石１３をＮ極が外側を向くように吸着させた。電池のプラス極側には、外径φ１４／内径５．６×ｔ１．５ｍｍのリング状磁石をスペーサーリング１６として挟んで、安定させた。【００６４】  さらに、磁石の外側すなわち両磁石のＮ極側には、ゴム製クッション１８を貼り付けた。ネオジム磁石１３は強力であり、二つの磁石を不用意に近づけると互いに吸引しあい、指を挟んで怪我をする危険性がある。あるいは磁石同士が衝突し合い、割れる可能性もある。ゴム製クッション１８を取り付けることで、このような問題を解消できるためである。【００６５】  電池磁石複合体１を準備した軌道用コイル１の端部に、電池のプラス極側が中心に向くようにして載せると、いずれの場合も安定して走行することが確認できた。
線径の比較では、用いた素線の径が太い方がより速く走る傾向が認められた。【００６６】但し、コイルに流れる電流を測定すると表１の結果となり、線径を太くすると、電流がかなり増える。そのため、電池の寿命を考慮すると、銅線の線径は細めの方が適していることが分かる。【００６７】
【表１】
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【００６８】  なお、電流は以下に示すようにして測定した。
図４に測定に用いた治具を示すように、単３電池１１の両端に２本の直径４ｍｍの銅製丸棒３１を接触させ、反対側を電池の長さに合わせてコイル２に接触させ、銅製丸棒部に流れる電流を、クランプ型の直流電流計（未表示）を用いて測定した。
抵抗は、コイル全長の抵抗を測定し、単３電池長さ（５０．５ｍｍ）に換算して求めた。【００６９】  なお、電流の測定の際は、コイルに端子を押し付けて測定しているのに対し、実際の電池磁石複合体をコイルの上に載せて走行させる場合は、自重のみで、接触抵抗の影響があると思われる。そのため、表１の電流は上限値で、実際の走行時はそれより低めになると予想される。【００７０】  芯棒の上面を凹面状に仕上げただけでなく、下面の一部を平に仕上げた芯材を用いた方が、プレス加工時の作業がしやすく、製作後も下側が平らで、そのままで安定して凹面部が上側となるように置けるため、その点より優れていた。【００７１】  次に、準備した電池磁石複合体をコイルの内側を走らせるためのコイル（図示省略）を以下の手順で作製した。
０．９ｍｍの硬質銅線を用いて、外径１９ｍｍのステンレス化粧パイプにパイプの長手方向に密着状態で巻きつける方法によりコイルを作製した。なおコイルの巻き付け方向は、右ネジ方向とした。
加工硬化状態の高強度の銅線を用いているため、スプリングバックが大きく、開放後のコイルの内径は約２０．４ｍｍであった。【００７２】  密着状態のコイルは、コイルの両端を持って伸ばすことにより、密着状態の２倍〜３倍に伸ばした。
このようにして準備したコイルの内側に、準備した図１に示したような単３電池１１を用いた電池磁石複合体１を電池のプラス側を先頭にして挿入すると、十分な速度で走行することを確認した。
さらに、表１に示した実験Ｎｏ．１−１〜Ｎｏ．１−４の外側走行用のコイルに繋げることにより、コイルの内側と外側を連続的に走行することを確認した。
また、内側走行用のコイルの素材として硬質銅線を用いているため、多少乱暴な扱いをしても変形しにくく、安定した走行を継続させることができた。
【実施例２】
【００７３】  実施例１のφ１５ｍｍの木製丸棒の代わりに、φ１８ｍｍ×４５０ｍｍ長さの木製丸棒を用いて、同様にして、トリマーに直径が１６ｍｍのＵ溝ビットを取り付け、先端が丸棒の表面から８ｍｍの深さまで長手方向に平行に断面が凹面状になるように加工した。下面は、実施例１と同様に、凹面状の溝の反対側を、断面図で切削除去部の弦の中心角が６０度となるように、平坦状に削りとった。次に溝の内面と、コーナ部も実施例１と同様に加工した。
同様にして計４本準備した。【００７４】  次に、ポリウレタンの絶縁被覆を施した、０．７ｍｍ、０．８ｍｍ．０．９ｍｍ１．０ｍｍの銅線を密着状態で巻き付けた。ただし、巻きつける際、左ネジの回転方向となるように巻きつけた。
次に、実施例１と同様にして、コイルの上面を芯棒に合わせて凹面状にプレス成形した後、凹面状のコイルの外面を、サンドペーパで研磨して、絶縁層を削り取った。【００７５】  実施例１で準備した、単３電池を用いて電池磁石複合体１をコイルの上に載せると、いずれの場合も安定して走行することを確認した。
線径の比較では、実施例１と同様に、用いた素線の径が太い方がより速く走る傾向が認められた。【００７６】  実施例１と同様にして、単３電池長さの分のコイルの抵抗と電流を測定すると表２に示す結果となった。
実施例１と同様に、銅線径が太い場合、かなりの電流が流れうることが分かる。【００７７】
【表２】
2017195353.tif 000004
【実施例３】
【００７８】  φ１２ｍｍ×３５０ｍｍ長さの木製丸棒を用いて、トリマーに直径が１２．７ｍｍのＵ溝ビットを取り付けて、先端が丸棒の表面から５ｍｍの深さまで長手方向に平行に断面が凹面状になるように加工した。下面は、凹面状の溝の反対側を、断面図で切削除去部の弦の中心角が６０度となるように、平坦状に削りとった。次に溝の内面は直径１２ｍｍの丸棒にサンドペーパを巻いた工具を準備して仕上げ、コーナ部も実施例１と同様に加工した。同様にして計４本準備した。【００７９】次に、ポリウレタンの絶縁被覆を施した、０．５ｍｍ、０．６ｍｍ、０．７ｍｍ０．８ｍｍの銅線を密着状態で巻き付けた。ただし、巻きつける際、左ネジの回転方向となるように巻きつけた。
その後、直径１２ｍｍの鉄製丸棒を用いて、コイルの上面を芯棒に合わせて凹面状にプレス成形した。
次に、凹面状のコイルの外面を、サンドペーパで研磨して、絶縁層を削り取った。【００８０】  コイルの上に載せて走らせるための電池磁石複合体は以下のようにして準備した。
図６に示すように電池１２として、単４の充電式電池のニッケル水素電池（商品名：Ｅｎｅｌｏｏｐ）を用いた。
電池の両端に最大エネルギー積が４８ＭＧＯｅのφ１３ｍｍ×ｔ６ｍｍのネオジム磁石１４と最大エネルギー積４０ＭＧＯｅのφ１０ｍｍ×ｔ２ｍｍの磁石１５を組み合わせて、Ｎ極が外側を向くように吸着させた。
電池のプラス極側には、スペーサーリング１７として、外径１０ｍｍ／内径４ｍｍ×ｔ１．２ｍｍのリング状磁石を挟んで、安定させた。【００８１】  さらに、図に示すように外径１２ｍｍ／内径１０ｍｍのアルミ製パイプで作製したアダプター２０、２１をφ１０ｍｍの磁石に被せた。それぞれのアダプター２０、２１の電池側の端部の内径側をテーパー状に削り、電池の端部にかかるようにして、磁石と電池の中心軸が一致して固定されるように工夫した。【００８２】  このようにして作製した電池磁石複合体１を準備したコイル上に載せると、いずれの場合も安定して走行することが確認できた。
線径の比較では、用いた素線の径が太い方がより速く走る傾向が認められた。【００８３】  実施例１と同様にして単３電池長さ（４４．５ｍｍ）のコイルの抵抗とコイルに流れる電流を測定すると表３の結果となり、線径を太くすると、電流がかなり増える。そのため、電池の寿命を考慮すると、銅線の線径は細めの方が適していることが分かる。【００８４】
【表３】
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【００８５】  φ０．９ｍｍの裸硬質銅線を用いて、外径１４ｍｍのステンレス化粧パイプにパイプの長手方向に密着状態で巻きつける方法により走行用軌道コイルを作製した。なおコイルの巻き付け方向は、右ネジ方向とした。
高強度の硬質銅線を用いているため、スプリングバックが大きく、開放後のコイルの内径は約１５ｍｍであった。【００８６】  密着状態のコイルは、コイルの両端を持って伸ばすことにより、密着状態の２倍〜３倍に伸ばした。伸ばす場合もスプリングバックによる戻りが大きいため、開放状態の長さは、試行錯誤で確認しながら、伸ばしすぎないように注意深く調整した。【００８７】  このようにして準備した走行用軌道コイルの内側に、準備した単４電池を組み込んだ電池磁石複合体１を電池のプラス極側を先頭にして挿入すると、十分な速度で走行することを確認した。
さらに、表３に示した実験Ｎｏ．３−１〜Ｎｏ．３−４の外側走行用のコイルと繋げることにより、コイルの内側と外側を連続的に走行することを確認した。
また、内側走行用のコイルの素材として硬質銅線を用いているため、多少乱暴な扱いをしても変形しにくく、安定した走行を継続させることができた。
【実施例４】
【００８８】  実施例１で準備した芯棒径１５ｍｍを用いて作製したコイルの上に、実施例３で用いた単４電池を用いた電池磁石複合体１を載せても、スムーズに走行することを確認した。
【実施例５】
【００８９】  実施例１と同様にしてφ１５ｍｍの丸棒を用いて作製した芯材に、φ０．７ｍｍの裸銅線を、幅０．３ｍｍのスペーサを当てて間隔を保ちながらコイルを巻いた。その後、実施例１と同様にして芯材に合わせて、上面を凹状にプレス成形した。
また、実施例３と同様にしてφ１２ｍｍの丸棒を用いて作製した芯材に、φ０．７ｍｍの裸銅線を、幅０．３ｍｍのスペーサを当てて間隔を保ちながらコイルを巻いた。その後、実施例３と同様にして芯材に合わせて、上面を凹状にプレス成形した。
いずれの場合も、裸銅線を用いているため、凹状にプレス成形後は、上面の研削加工は不用である。【００９０】  それぞれについて、実施例１と実施例３と同様にして、抵抗と電流を測定した結果を表４に示す。【００９１】
【表４】
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【００９２】  芯棒径が１５ｍｍのコイル実験Ｎｏ．４‐１については、実施例１で準備した単３電池を用いた電池磁石複合体１と、実施例３で準備した単４電池を用いた電池磁石複合体１を載せることにより、ともに走行することを確認した。
芯棒径が１２ｍｍのコイル実験Ｎｏ．４‐２については、実施例３で準備した単４電池を用いた電池磁石複合体１を載せることにより、走行することを確認した。
【実施例６】
【００９３】  芯棒として、φ１５ｍｍの木製丸棒に変えてアクリル丸棒を用いて実施例２と同じようにして、上面の曲率半径が約８ｍｍの凹面、下面が平らになるように加工した。
その後、実施例２と同じような方法で、φ０．７ｍｍの耐熱性の良好なポリエステルイミドの絶縁被覆を施した銅線を、密着状態で巻きつけたのち、プレス加工で、下端が平らで、上面が凹状の溝となるようにコイルを成形し、さらにコイルの凹面の外側を研磨して、絶縁層を取り除いた。【００９４】  その後、全体を約１６０℃に加熱して、凹面部が上側、平坦部が下側になるようにして、曲率半径が約５００ｍｍとなるように、湾曲状に成形加工した。
そのようなコイルの上部の凹部に実施例１で準備した電池と磁石よりなる複合体を載せると、スムーズにしかも十分な推進力を得て、走ることを確認した。
【比較例１】
【００９５】  φ０．９ｍｍ、の市販の軟質の裸銅線を用いて、φ１４ｍｍのステンレス化粧パイプに巻きつけてコイルを製作した。巻きつける際は右ネジの方向に巻きつけた。
このようにして製作したコイルを密着状態の約１．５倍に伸ばして、２本のコイルを互いに接触しないように隙間を空けて、平行になるようにセットした。
【００９６】  そのようにして準備した軌道用コイルの上部に、実施例１で用いた単３電池を組み込んだ電池磁石複合体１あるいは実施例３で用いた単４電池を組み込んだ電池磁石複合体１を載せると、いずれも走行することが確認できた。
しかしながら、２本の軌道用コイルを隙間を空けて平行に固定するのにはかなりの手間がかかり、設定のズレや、電池と磁石の中心軸のズレ等に起因して、磁石とコイルの接触不良になりやすく、十分な推進力が得られずに、停止するトラブルが発生した。
使用を繰り返すうちに、コイルの強度が弱く、変形しやすく、停止トラブルがより多く発生するようになった。
【００９７】  また、１本の軌道用コイルの単３電池長さでの抵抗は、約０．０４８Ωと計算される。２本並列ではその半分の０．０２４Ωとなる。例えば、寸法がほとんど同じφ１５ｍｍの芯棒を用いて作製したモノレール型の絶縁被覆を施したエナメル線を用いて、密着状態で巻いて作製したコイルの抵抗は表１に示すように０．０７Ωであり、それよりも１／３程度とかなり小さい。そのため、もし、順調に走らせることができても、かなりの電流が流れ、電池の消耗が激しいことが予想できる。
【産業上の利用可能性】
【００９８】  本発明の、電池磁石複合体を載せて走らせるための上部に凹状部を形成した軌道用コイルは、従来のコイルを平行させて２本並べる方式に比べて、構造が簡単でしかも流れる電流を大幅に低減できるため電池の寿命を大幅に延ばすことができる。また、電池磁石複合体を内部に挿入して走らせるためのコイルへの接続も容易である。
以上から、従来のコイルより利用しやすくなる。
中学、高校等での物理の授業において、磁石の物性や電磁気学を説明するのに用いる教材としても、有用である。
【符号の説明】
【００９９】  １…電池磁石複合体、２…軌道コイル、３…電流測定治具、１１、１２…電池、１３，１４，１５…ネオジム磁石、１６，１７…スペーサーリング、１８，１９…ゴム製クッション、２０、２１…アルミニウム製アダプター、２２，２３…銅線、２５…コイル、２６…素材丸棒、２７…芯棒、２８…当板、２９…丸棒、３１…銅丸棒、３２…磁力線
【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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