Деталь магнитного конструктора

Из уровня техники известны следующие решения.
Известен конструктор, детали которого выполнены многогранной формы с соединительными поверхностями, которые выполнены с возможностью соединения с другими соединительными поверхностями деталей конструктора. Детали имеют магнитные части на соединительных поверхностях, при этом магнитные части соединительных поверхностей деталей выполнены с возможностью соединения друг с другом посредством их магнитной силы. Магнитная часть содержит магнит, оба магнитных полюса которого расположены обращенными в разные направления, при этом магнит установлен в выемке для установки магнита, образованной в детали, и средство предотвращения отделения для предотвращения отделения магнита от выемки для установки магнита (патент РФ №2310493, опубликовано 20.11.2004).
Также известен конструктор, состоящий из кубов (патент РФ №253582011, опубликовано 11.09.2019). На каждой стороне куба установлен магнит в центре. Соединение обеспечивается за счёт наличия множества видов кубов, каждый из которых имеет различную развертку куба. На развертке куба обозначены грани куба и магниты, установленные на каждой из граней с обозначением магнитных полюсов.
Недостаток кубов этого конструктора в том, что нет возможности поместить куб в произвольную позицию на конструкции собранной из деталей, т.к. не все стороны могут быть сопряжены между собой.
Наиболее близким аналогом патентуемого решения является деталь конструктора, выполненная в форме многогранника, содержит магниты, закрепленные на грани многогранника с возможностью его состыковки с другой аналогичной деталью. Каждая грань многоугольника содержит, по меньшей мере, два магнита, при этом магнит с северным плюсом у поверхности детали и магнит с южным полюсом у поверхности детали располагаются на линии, параллельной грани призмы, равноудалено относительно перпендикуляра к его ребру, построенного через центр грани (патент РФ №193528, опубликовано 31.10.2019).
Недостаток известного изделия состоит в сложности конструкции. Так как куб имеет 6 граней и на каждой грани установлено 8 магнитов, то всего на одну деталь приходится 48 магнитов. Магниты чередуют свои полюсы у поверхности детали, вследствие чего магнитное поле, создаваемое на поверхности одной грани с магнитным креплением, часто меняет свое направление на противоположное, что является причиной слабого магнитного соединения. Кроме того, большое количество магнитов обуславливает их небольшой размер, необходимый для того, чтобы уместиться в детали конструктора, вследствие чего магнитное поле каждого магнита не может иметь высокую магнитную напряженность относительно размера детали.
Исходя из вышесказанного, магнитное соединение таких магнитов обладает соответствующей незначительной силой в сравнении, например, с силой соединения пары крупных магнитов, вписанных в пространство соединяемых деталей. К тому же каждая смена направления магнитного поля на противоположное приводит к потерям силы магнитного соединения. Эти два фактора в целом приводят к небольшой напряженности магнитного поля на поверхности магнитного крепления и, следовательно, небольшой силе соединения. К тому же большое количество компонентов для каждой детали конструктора усложняет производство. Небольшие магниты больше подвержены выпадению в случае удара или случайному снятию с изделия при игре в сравнении с более крупными магнитами.
Техническая проблема, решаемая предлагаемой полезной моделью, заключается в расширении арсенала технических средств в области игр, относящихся к магнитным конструкторам, состоящим из объемных деталей.
Техническим результатом заявленной полезной модели является создание конструктора, детали которого позволяют конструировать произвольные объемные формы соединением деталей посредством магнитов, закрепленных определенным образом на гранях деталей, с возможностью крепления деталей друг к другу вдоль каждой из трех взаимно перпендикулярных осей в трехмерном пространстве и с сохранением сильного магнитного соединения.
Заявленный технический результат достигается за счет конструкции детали магнитного конструктора, выполненной в виде объемного тела, имеющего плоскую поверхность, включающую две треугольные области, примыкающие друг к другу вдоль одинаковых по длине сторон треугольных областей с полным совмещением сторон, при этом напротив центра масс одной из треугольных областей расположен один из полюсов магнита, встроенного в деталь, а напротив центра масс другой треугольной области расположен противоположный полюс магнита, встроенного в деталь.
В частном случае осуществления полезной модели треугольная область, определяющая позицию расположения магнитного полюса и определяющая относительное расположение областей такой формы и назначения, имеет своими сторонами три прямых отрезка, относящиеся друг к другу как длина стороны квадрата к длине половины диагонали этого квадрата к длине половины диагонали этого квадрата.
В частном случае деталь имеет две грани с общим ребром, содержащие примыкающие длинными сторонами по указанному ребру две треугольные области расположения разноименных магнитных полюсов, при этом полностью совмещенные длинные стороны треугольных областей лежат на указанном ребре.
В частном случае осуществления полезной модели объемное тело представляет собой куб.
В частном случае осуществления полезной модели объемное тело представляет собой прямую призму.
В частном случае осуществления полезной модели объемное тело представляет собой пирамиду с основанием в форме квадрата.
В частном случае осуществления полезной модели объемное тело представляет собой фигуру, имеющую вогнутые и/или выпуклые поверхности, включающую по меньшей мере одну плоскую поверхность с магнитным креплением, описанным выше.
В частном случае осуществления полезной модели магнит, встроенный в деталь, расположен таким образом, что один из полюсов расположен напротив центра области расположения магнитного полюса.
В частном случае осуществления полезной модели магнит, встроенный в деталь, расположен таким образом, что один из полюсов расположен напротив центра первой области расположения магнитного полюса, а противоположный полюс расположен напротив центра второй области расположения магнитного полюса, при этом первая и вторая области примыкают друг к другу по полному совмещению короткой стороны одной области с короткой стороной другой области или по полному совмещению длинной стороны одной области с длинной стороной другой области.
В предлагаемой детали магнитного конструктора используется меньше магнитов, чем в наиболее близком аналоге, что позволяет поместить внутрь детали магниты большего размера, за счет чего обеспечивается более сильное соединение с другими деталями. При этом у поверхности одной грани с магнитным креплением расположено по меньшей мере два магнита, что позволяет конструировать, устанавливая деталь в любой доступной позиции вдоль каждой из трех взаимно перпендикулярных осей в трехмерном пространстве и достраивать конструкцию из деталей конструктора с помощью детали конструктора, в точке, где есть открытое магнитное крепление.
Далее решение поясняется ссылками на фигуры, на которых приведено следующее.
Фиг. 1 - общий вид расположения магнитов на стороне детали произвольной формы, формирующих магнитное крепление.
Фиг. 2 - вариант сопряжения двух квадратных граней одной детали с магнитным креплением на каждой грани.
Фиг. 3 - развертка куба с указанием расположения полюсов магнитов.
Фиг. 4 - общий вид детали в форме куба с указанием расположения полюсов магнитов.
Фиг. 5 - общий вид детали в форме пирамиды с указанием расположения полюсов магнитов.
Фиг. 6, 7 - варианты расположения встроенного в деталь магнита.
Предлагаемая деталь магнитного конструктора в общем случае представляет собой объемное тело произвольной (любой) формы с по меньшей мере одной плоской поверхностью, в которую встроены и закреплены магниты по следующему принципу.
Любая из граней детали может включать в себя по меньшей мере две треугольные области, напротив каждой из которых находится сторона магнита, встроенного в деталь.
На каждой из таких сторон магнитов находится полюс магнита. Такие треугольные области и позиции сторон магнитов вблизи поверхностей, ограниченных указанными областями, изображены на фиг.1, где показаны поверхность грани 1, имеющая произвольную форму, но такую форму, что полностью включает в себя, по меньшей мере,  две треугольные области 2, представляющие собой зоны расположения магнитного полюса. Деление на области условное и используется только на этапе разметки расположения магнитов. На готовом изделии границы областей расположения магнитов не показаны. Расположение этих областей, относительно друг друга при этом остается неизменным для крепления, как показано на фиг. 1, в случае если необходимо получить частичное магнитное крепление исключением части магнитов.
Для обозначения расположения магнита северным или южным полюсом к поверхности детали взяты общепринятые обозначения: «N» для северного полюса стороны магнита 3 и «S» для южного полюса стороны магнита 4.
Стороны магнитов 3 и 4 находятся строго в рамках своей зоны расположения магнита, а именно в центре масс треугольной области расположения магнита.
В рамках всего конструктора и, в частности, в рамках детали зона расположения магнита - это фиксированная форма поверхности треугольной формы с фиксированным размером, заключенная внутри трех прямых отрезков, которые, относятся друг к другу в следующем отношении: длина стороны квадрата к длине половины диагонали этого квадрата к длине половины диагонали этого квадрата. Что выражается следующей пропорцией: .
Часть поверхности детали, принадлежащей зоне расположения магнита, может иметь только один магнит, расположенный в центе масс треугольной области. Зоны расположения сторон 3 или 4 магнита на поверхности детали не могут пересекаться между собой, но могут примыкать друг к другу с полным совмещением своих одинаковых по длине сторон.
На фиг.1 изображено множество областей расположения магнита, на каждой из которых расположен магнит.
Каждая из областей расположения магнита вместе с магнитом, расположенным на ней, может быть не обязательной у произвольной детали, в силу формы и назначения детали.
Деталь может обладать одной или более пар связанных граней. Такая пара связанных граней является двумя перпендикулярными друг другу гранями, имеющими общее ребро. Каждая из этих двух граней имеет на себе плоскую поверхность с магнитами как на фиг. 1, расположенную так, что она примыкает к общему ребру пары связанных граней.
На гранях, относящихся к паре связанных граней, сохраняется расположение областей расположения магнита и расположение магнитов с обозначением вида магнитного полюса у поверхности, изображенное на фиг. 2.
В частном и предпочтительном случае основной конструкционной деталью конструктора является куб. Развертка его граней с изображением областей расположения магнита и с изображением магнитов с обозначением полюсов магнитов у поверхности детали, изображена на фиг. 3.
Все магниты и области расположения полюсов магнитов, изображенные на фиг. 3, являются неотъемлемой частью детали конструктора куб.
Иллюстрация примера базовой детали конструктора - куба с изображением областей расположения магнита, с изображением магнитов и с обозначением полюсов магнитов приведена на фиг. 4.
Также объемное тело может иметь форму прямой призмы, основанием которой является прямоугольный, равнобедренный треугольник, две смежные боковые грани которого у прямого угла основания являются квадратами. Квадратные грани этой призмы обладают магнитным креплением, как показано фиг. 1. Грани этой призмы, имеющие форму прямоугольного треугольника, имеют на себе частичное магнитное крепление от того магнитного крепления, что показано на фиг. 1.
Еще один пример детали конструктора приведен на фиг. 5, а именно деталь в форме пирамиды с изображением областей расположения магнита, с изображением магнитов и с обозначением полюсов магнитов. Основанием пирамиды на фиг. 5 является квадрат. Две смежные боковые грани пирамиды находятся под прямым углом к основанию. Возможны различные конфигурации детали в форме пирамиды. Первая конфигурация включает квадратную грань с магнитным креплением, расположенным таким образом, как показано фиг. 1.
Грани этой пирамиды, имеющие форму прямоугольного треугольника, включают частичное магнитное крепление от того магнитного крепления, что показано на фиг. 1.
Деталь в форме пирамиды в другом исполнении содержит металлические вставки, позволяющие крепить деталь к любым магнитным креплениям других деталей на квадратной грани и гранях, имеющих форму прямоугольного треугольника.
Выполнение магнитов, встроенных в деталь может иметь разные формы. Для примеров осуществления приведены варианты исполнения магнитов.
На фиг. 6 показаны магниты 6 и 7, встроенные в деталь, расположенные таким образом, что каждый из магнитных полюсов 3, 4 расположен напротив центра масс треугольной области расположения магнитного полюса на одной из перпендикулярных граней 9 или 10.
На фиг. 7 показан магнит 8, встроенный в деталь, расположенный таким образом, что один из магнитных полюсов 3 или 4 расположен напротив центра масс треугольника первой области расположения полюса магнита на грани 9, а противоположный полюс расположен напротив центра масс треугольника второй области расположения магнита на грани 10, при этом первая и вторая области примыкают друг к другу по полному совмещению своих длинных сторон.
Для различных форм реализации используются следующие материалы для различных элементов. Магниты являются постоянными магнитами из сплава металлов. Для наиболее лучшего соединения предпочтительно использовать магниты из сплава неодима, обладающие высокой магнитной силой. Корпус может быть выполнен из любого не намагниченного, твердого материала: пластмасса, дерево, металл.
Элементы деталей (магниты/корпус) скрепляются межу собой сваркой, клеем или за счет посадки с натягом.
Полезная модель осуществляется следующим образом.
Магнитный конструктор может включать в себя неограниченное количество деталей магнитного конструктора.
Для осуществления соединения необходимо поднести два подходящих магнитных крепления (фиг. 1) друг к другу до касания так, чтобы совмещались между собой разноименные полюса.
Определяется это за счет того, что возникает сила притяжения, которую чувствует игрок. Если возникает сила отталкивающая деталь от целевой позиции, значит, игрок подносит деталь, совмещая одноименные полюса. Тогда игроку нужно повернуть деталь так, чтобы совместить разноименные полюса.
Действуя, таким образом, игрок соединяет детали конструктора между собой, тем самым выстраивая желаемые формы (модели зданий, статуй, животных, геометрические фигуры). Затем, по желанию использует полученные фигуры для игры.