專利名稱：使用磁鐵的旋轉裝置以及使用磁鐵的旋轉裝飾物的制作方法
技術領域：
本發明涉及使用磁鐵的旋轉裝置，尤其是涉及這樣的使用磁鐵的旋轉裝置，它允許使用單個可移動磁鐵獨立地旋轉幾個被動磁鐵，本發明并且涉及使用磁鐵的旋轉裝飾物。
背景技術：
使用磁鐵的傳統的旋轉裝置具有這種結構，其中被動磁鐵連接到由于磁力作用可移動磁鐵，被動磁鐵由于使用驅動馬達的可移動磁鐵的旋轉而旋轉。上述旋轉裝置主要用于驅動馬達的輸出軸不能直接連接到希望旋轉的物體上的情況。例如，當中間元件被插入在驅動馬達的輸出軸和旋轉物體的旋轉軸之間時，就不能使用動力傳遞裝置例如齒輪或滑輪將馬達的輸出軸直接連接到旋轉物體的旋轉軸上。在這種情況下，使用利用磁鐵的旋轉裝置，驅動馬達的旋轉力傳遞到被動磁鐵，被動磁鐵與受磁力作用的可移動磁鐵連接，即使是不會影響磁力的非磁性的中間元件插在可移動磁鐵和被動磁鐵之間亦是如此。這種使用磁鐵的旋轉裝置被攪拌機構廣泛地使用，其中攪拌機構用在化學實驗室中和玩具上，以及用作機器的動力傳遞裝置。
構造上述使用磁鐵的旋轉裝置，從而使連接到驅動馬達的輸出軸的一個可移動磁鐵旋轉，并且由于磁力作用連接到可移動磁鐵的一個被動磁鐵由于可移動磁鐵的旋轉而旋轉。即，為了旋轉被動磁鐵，可移動磁鐵應該連接到馬達并因此而旋轉。因此，當準備了多個希望旋轉的物體時，就需要分別對應于旋轉物體的多個可移動磁鐵，并且多個可移動磁鐵通過齒輪或滑輪連接到驅動馬達上。
用于旋轉多個可移動磁鐵的部件的數量，例如軸，皮帶，齒輪或鏈條的數量，與旋轉物體的數量成比例地增加。上述部件的數量的增加使旋轉裝置的結構變得復雜，降低了旋轉裝置的裝配效率，增加了噪聲，并且由于部件的機械磨損而引起旋轉裝置的頻繁故障。而且，上述部件的數量的增加增大了由于部件的滾動摩擦而產生的功率損失，從而降低了能量效率。
發明內容
因此，鑒于上述問題構成本發明，本發明的目的是提供一種使用磁鐵的旋轉裝置，其中一個可移動磁鐵和多個通過磁力與可移動磁鐵耦合的被動磁鐵獨立地旋轉，從而多個旋轉體通過可移動磁鐵旋轉，因此減少了機器需要的部件的數目。
本發明的另一個目的是提供一種使用磁鐵的旋轉裝置，其中多個可移動磁鐵不是通過馬達分別地旋轉的，而是可移動磁鐵和插入在可移動磁鐵和被動磁鐵之間的分離元件彼此相對地移動，從而能夠旋轉多個被動磁鐵。由于被動磁鐵不是直接連接到馬達的驅動軸上，就可能提供動力傳遞裝置以獨立地將旋轉力傳遞到旋轉體上。而且，旋轉裝置構成了具有簡單結構的機器，并具有低生產成本和高能量效率的優點。
本發明的又一個目的是提供一種使用磁鐵的旋轉裝置，其中被動磁鐵旋轉并同時移動。這里，可移動磁鐵不是直接旋轉，而是可移動磁鐵和插入在被動磁鐵和可移動磁鐵之間的分離元件彼此相對地移動。而且，被動磁鐵在分離元件上沿可移動磁鐵移動并同時旋轉。當本發明的旋轉裝置被用在玩具，內部裝飾物，廣告牌等上時，就可能具有不同的視覺效果，例如立體效果和移動感。
根據本發明的一個方面，通過使用磁鐵的旋轉裝置可以實現上述和其它目的，使用磁鐵的旋轉裝置包括非磁性的分離元件；至少一個可移動磁鐵，它沿分離元件的一個表面從分離元件相對地移動，可移動磁鐵的N極和S極沿分離元件的一個表面排列；以及至少一個被動磁鐵，置于分離元件的另一個表面上，被動磁鐵通過磁力與可移動磁鐵耦合，當可移動磁鐵和分離元件彼此相對移動時，被動磁鐵在分離元件的另一個表面上旋轉同時沿可移動磁鐵移動。
根據本發明的另一個方面，提供了一種使用磁鐵的旋轉裝置，包括非磁性的分離元件；至少兩個可移動磁鐵，沿分離元件的一個表面從分離元件相對地移動，每個可移動磁鐵的任何一個N極和S極沿分離元件的一個表面排列；以及至少一個被動磁鐵，置于分離元件的另一個表面上，被動磁鐵通過磁力與可移動磁鐵耦合，當可移動磁鐵和分離元件彼此相對地移動時，被動磁鐵在分離元件的另一個表面上旋轉同時沿可移動磁鐵移動。
根據本發明的又一個方面，提供了一種使用磁鐵的旋轉裝置，包括非磁性的分離元件；至少一個可移動磁鐵，沿分離元件的一個表面從分離元件相對地移動，可移動磁鐵的任何一個N極和S極沿分離元件的一個表面排列；非磁性的隔離元件，置于分離元件的另一個表面上，其位置沿可移動磁鐵和分離元件相對移動形成的路線與可移動磁鐵相對；以及至少一個被動磁鐵，置于分離元件的另一個表面上的隔離元件的旁邊，被動磁鐵通過磁力與可移動磁鐵耦合，當可移動磁鐵和分離元件彼此相對地移動時，被動磁鐵在分離元件的另一個表面上旋轉同時沿可移動磁鐵移動。
本發明的旋轉裝置中使用的可移動磁鐵和被動磁鐵優選地為永久磁鐵，優選地為包含釹、鐵的二氧化物、以及硼的釹磁鐵。可移動磁鐵和被動磁鐵可以具有不同的形狀，例如圓形，方形，環形等等。分離元件可以插入在可移動磁鐵和被動磁鐵之間，以防止可移動磁鐵和被動磁鐵之間的直接吸附。而且，分離元件可以由不會受可移動磁鐵和被動磁鐵的磁力影響的材料制成。優選地，分離元件可以由非磁性材料制成，例如鋁著色劑(aluminum stain)，合成樹脂，以及玻璃。
本發明的旋轉裝置的被動磁鐵的旋轉分為兩種類型，即，一種類型，在分離元件上的被動磁鐵的移動表面與被動磁鐵的旋轉表面平行(在下文中，指“水平旋轉”)，另一種類型，在分離元件上的被動磁鐵的移動表面與被動磁鐵的旋轉表面垂直(在下文中，指“滾動旋轉”)。當被動磁鐵水平旋轉時，不限制被動磁鐵的形狀。即，當被動磁鐵水平旋轉時，被動磁鐵可以為方形。然而，當被動磁鐵滾動旋轉時，被動磁鐵最好具有圓柱形狀或圓盤形狀，以具有圓形橫截面。當被動磁鐵安裝在分離的旋轉體上時，該旋轉體可以滾動旋轉，被動磁鐵可以具有其它的形狀。
本發明的旋轉裝置的可移動磁鐵和分離元件彼此相對地移動，從而彼此相對位移。即，可移動磁鐵是固定的，分離元件是移動的，或者分離元件是固定的，可移動磁鐵的移動的。本發明的旋轉裝置可以進一步包括驅動裝置，該驅動裝置用于相對于分離元件移動可移動磁鐵。驅動裝置是從包括傳送裝置，曲柄機構以及凸輪機構的組中選擇的一種驅動裝置。包含元件和分離元件中的任何一個可以固定到連接到驅動馬達上的傳動軸上，因此相對于包含元件和分離元件中的另一個可以旋轉和移動。
優選地，當多個可移動磁鐵相對于分離元件移動時，旋轉裝置可以進一步包括包含元件。可移動磁鐵通過借助于驅動裝置移動包含元件而同時相對于分離元件移動。當使用包含元件時，排列包含元件，使包含元件相對于分離元件移動。使用包含元件使多個可移動磁鐵以指定的圖案排列，從而使多個被動磁鐵以不同的圖案排列在分離元件的上表面，并同時旋轉和/或移動多個磁鐵。
根據下面結合附圖的詳細描述，將更清楚地理解本發明的上述和其它目的，特點以及其它優點，其中圖1a是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，說明了部件的排列，其中被動磁鐵水平地旋轉；圖1b是圖1a的旋轉裝置的頂視圖，說明了置于分離元件的上表面上的被動磁鐵的旋轉和移動；圖2a是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，說明了部件的排列，其中被動磁鐵滾動地旋轉；圖2b是圖2a的旋轉裝置沿線I-I的剖面圖；圖3a是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，其中當被動磁鐵水平旋轉時，排列三個可移動磁鐵；
圖3b是圖3a的旋轉裝置的頂視圖，說明了置于分離元件的上表面上的被動磁鐵的旋轉和移動；圖4a是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，其中當被動磁鐵滾動旋轉時，排列兩個可移動磁鐵；圖4b是圖4a的旋轉裝置沿線I-I的剖面圖；圖5a是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，其中兩個可移動磁鐵排列為可以在兩個可移動磁鐵之間形成排斥力；圖5b是圖5a的旋轉裝置的頂視圖，說明了置于分離元件的上表面上的被動磁鐵的旋轉和移動；圖6a是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，其中在分離元件的上表面上放置隔離元件；圖6b是圖6a的旋轉裝置的頂視圖，說明了被動磁鐵沿隔離元件和可移動磁鐵的旋轉和移動；圖7a是使用磁鐵的旋轉裝置的頂視圖，其中排列多個可移動磁鐵和多個被動磁鐵，以提供多個旋轉軸；圖7b是圖7a的旋轉裝置沿線I-I的剖面圖；圖7c是圖7a的旋轉裝置沿線II-II的剖面圖；圖8是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，其中當被動磁鐵水平旋轉時，排列用于增強被動磁鐵的旋轉力的各個裝置；圖9是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，其中當被動磁鐵滾動旋轉時，排列用于增強被動磁鐵的旋轉力的各個裝置；圖10a是說明被動磁鐵的剖面圖，吸附在分離元件上的被動磁鐵的表面形成為彎曲的形狀；圖10b是說明被動磁鐵的剖面圖，被動磁鐵位于圓形結構中；圖11是說明被動磁鐵從水平旋轉到滾動旋轉或者從滾動旋轉到水平旋轉的排列變化的示意圖，其中使用在分離元件的上表面上形成的傾斜的突起；
圖12a是使用磁鐵的旋轉裝置的頂視圖，其中分離元件是傳送帶；圖12b是圖12a的旋轉裝置沿線I-I的剖面圖；圖13a是使用磁鐵的旋轉裝置的分解透視圖，其中包含元件是傳送帶；圖13b是圖13a的旋轉裝置沿線I-I的剖面圖；圖14a是使用磁鐵的旋轉裝置的示意圖，其中包含元件是形狀為T形的傳送帶，說明了包含元件和可移動元件的排列；圖14b是說明被動磁鐵在分離元件的上表面上的旋轉和移動的頂視圖，分離元件形成為平板形狀；圖15a到15c是說明使用磁鐵的旋轉裝置的示意圖，其中包含元件和分離元件由彈性材料形成，因此包含元件和分離元件可以被使用者排列為指定的形狀；圖16是說明包含元件，可移動磁鐵以及鏈條的連接的透視圖，此時使用鏈條傳送裝置作為驅動裝置；圖17a是說明使用磁鐵的旋轉裝置的示意圖，其中曲柄機構被用作驅動裝置；圖17b是圖17a的旋轉裝置沿線I-I的剖面圖；圖18a是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，其中具有球形形狀的殼板被用作分離元件；圖18b是使用磁鐵的旋轉裝置的透視圖，其中帶有裝飾物的被動磁鐵排列在分離元件的外表面上；圖19是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，其中具有圓板形狀的殼板被用作分離元件；圖20是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，其中具有圓柱形形狀的殼板被用作分離元件；圖21a是使用旋轉裝置的玩具的剖面圖，該旋轉裝置使用本發明的磁鐵；以及圖21b是圖21a的玩具的另一個剖面圖。
具體實施例方式
現在，參考附圖詳細描述本發明的優選實施例。首先，參考圖1到6描述根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置的部件的排列。
圖1a是使用磁鐵的旋轉裝置的剖面圖，說明了部件的排列，其中被動磁鐵水平地旋轉。如圖1a所示，可移動磁鐵200相鄰于分離元件120和140的下表面122和142放置，分離元件120和140具有平板形狀。可移動磁鐵的N極和S極沿分離元件120和140的下表面122和142排列。例如，當可移動磁鐵200包括分別形成在其兩個表面的兩極時，N極位于左邊S極位于右邊，或者S極位于左邊N極位于右邊。當可移動磁鐵200包括分別形成在其一個表面的兩極時，在其上形成N極和S極的磁極面靠近分離元件的下表面放置。即，可移動磁鐵200的N極和S極靠近分離元件的下表面放置。
被動磁鐵320和340分別位于上部和下部分離元件120和140的上表面124和144上，上表面124和144與下表面122和142相對。如圖1a所示，每個被動磁鐵320和340的任何一個N極和S極吸附在上部和下部分離元件120和140的上表面124和144上。被動磁鐵320和340通過磁力與可移動磁鐵200互相作用。由于在被動磁鐵320的S極和可移動磁鐵200的N極之間施加的是吸引力，在被動磁鐵320的S極和可移動磁鐵200的S極之間施加的是排斥力，因此被動磁鐵320靠近可移動磁鐵200的N極排列。同樣地，由于在被動磁鐵340的N極和可移動磁鐵200的S極之間施加的是吸引力，在被動磁鐵340的N極和可移動磁鐵200的N極之間施加的是排斥力，因此被動磁鐵340靠近可移動磁鐵200的S極排列。
接著，參考圖1b描述具有圖1a所示的磁鐵排列的旋轉裝置的操作。分離元件120的上邊所示，被動磁鐵320靠近可移動磁鐵200的一邊排列。在上述排列中，當分離元件120向“A”方向移動時，被動磁鐵320沿“C”方向旋轉(即，順時針方向)。在另一方面，當可移動磁鐵200向“B”方向移動時，被動磁鐵320沿可移動磁鐵200在“B”方向移動，同時沿“C”方向旋轉。
由于從可移動磁鐵200產生的磁引力沒有均勻地分配到被動磁鐵320的一個表面上，所說被動磁鐵320已吸附在分離元件120上，因此被動磁鐵320旋轉。即，由于被動磁鐵320靠近可移動磁鐵200的一個邊排列，可移動磁鐵200的相對強的磁引力施加到靠近可移動磁鐵200的被動磁鐵320的一部分上，可移動磁鐵200的相對弱的磁引力施加到遠離可移動磁鐵200的被動磁鐵320的其它部分上。
這就是說，區域“M”，即施加到被動磁鐵320上的可移動磁鐵200的磁引力最大的區域，偏離被動磁鐵320的中心。當可移動磁鐵200和分離元件120相對移動時，被動磁鐵320在分離元件120上移動。這里，在被動磁鐵320和分離元件120之間產生摩擦力。由于摩擦力與垂直阻力成比例，并且垂直阻力與施加在可移動磁鐵200和被動磁鐵320之間的磁引力成比例，影響被動磁鐵320的區域“M”的垂直阻力大于影響被動磁鐵320的其它區域的垂直阻力。由于作用在被動磁鐵320的區域“M”的摩擦力大于作用在被動磁鐵320的其它區域的摩擦力，在被動磁鐵320上生成旋轉扭矩。由于上述原因，當分離元件120相對于可移動磁鐵200移動時，排列在分離元件120的上表面上的被動磁鐵320旋轉而不移動。在另一方面，當可移動磁鐵200相對于分離元件120移動時，被動磁鐵320旋轉并同時沿可移動磁鐵200移動。在根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置中，磁吸引力和排斥力同時施加在可移動磁鐵和被動磁鐵之間。因此，被動磁鐵排列在使施加在被動磁鐵和可移動磁鐵之間的磁力平衡的位置。特別地，施加到被動磁鐵的可移動磁鐵的磁引力偏向被動磁鐵的一邊。例如，如圖1b所示，施加到被動磁鐵320的區域“M”上的磁引力強于施加到被動磁鐵320的其它區域上的磁引力。被動磁鐵和可移動磁鐵的上述排列引起被動磁鐵的旋轉。而且，盡管在圖1a中，可移動磁鐵的N極和S極的排列方向與分離元件的下表面平行，但是不必排列可移動磁鐵的N極和S極與分離元件的下表面平行。即，施加到被動磁鐵上的可移動磁鐵的磁引力最大的區域可以被設置為偏離被動磁鐵的旋轉中心，則可移動磁鐵的N極和S極可以以指定的角度傾斜于分離元件的下表面。
在使用磁鐵的裝置中，如圖1a和1b所示，可移動磁鐵的長度越短，距離被動磁鐵的旋轉中心越遠，該區域是施加到被動磁鐵上的可移動磁鐵的磁引力最大的區域。因此，依照可移動磁鐵和分離元件的相對移動，從被動磁鐵產生的旋轉扭矩增加，從而增加了被動磁鐵的旋轉力。
多個被動磁鐵可以與單個可移動磁鐵排列在一起。如圖1a所示，上部和下部分離元件120和140分別地排列在單個可移動磁鐵200的上面和下面，從而使很多被動磁鐵與可移動磁鐵200耦合。即，兩個被動磁鐵排列在每個上部和下部分離元件120和140上。因此，就可能使用一個可移動磁鐵同時旋轉四個被動磁鐵。
而且，可能使用多個可移動磁鐵。在這種情況下，優選地，使用包含元件400，它用于固定地排列多個可移動磁鐵和相對于分離元件移動可移動磁鐵。即，多個可移動磁鐵隔彼此分離在包含元件400上的指定間，被動磁鐵與每個可移動磁鐵耦合。從而，就可能同時旋轉多個被動磁鐵。
如圖1a所示，當可移動磁鐵200埋入包含元件400下時，包含元件400部分地插入在被動磁鐵320、340和可移動磁鐵200之間。在這種情況下，由磁性材料制成的包含元件400影響被動磁鐵320和340以及可移動磁鐵200的磁力。因此，當可移動磁鐵200埋在包含元件400下時，優選地，包含材料400由非非磁性材料制成，例如合成樹脂。根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置的分離元件插入在可移動磁鐵和被動磁鐵之間，并防止被動磁鐵與可移動磁鐵的直接接觸。而且，分離元件應由不會受到可移動磁鐵和被動磁鐵的磁力的影響的材料制成。優選地，分離元件由非磁性材料制成，例如鋁著色劑，合成樹脂，玻璃等等。盡管圖1a和1b的分離元件120和140具有平板形狀，但是只要分離元件120和140具有被動磁鐵320和340沿其移動的表面，則分離元件120和140的形狀不受限制。當旋轉元件520和540分別地附著在被動磁鐵320和340上時，旋轉元件520和540沿被動磁鐵320和340移動，并旋轉。因此，就可能采用根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置作為具有好的移動和視覺效果的旋轉裝飾物。
圖2a和2b所示的旋轉裝置的可移動磁鐵，分離元件以及包含元件的排列類似于圖1a和1b所示的旋轉裝置。然而，在圖1a和1b中，被動磁鐵320和340的旋轉表面平行于分離元件時(即，被動磁鐵320和340水平旋轉)，在圖2a和2b中，被動磁鐵320和340的旋轉表面垂直于分離元件(即，被動磁鐵320和340滾動旋轉)。當被動磁鐵320和340滾動旋轉時，優選地，使用圓柱形雙面兩極磁鐵作為被動磁鐵。
現在，描述被動磁鐵320和340以及可移動磁鐵200的排列。圓柱形被動磁鐵320和340的外周分別吸附在上部和下部分離元件120和140上。被動磁鐵320和340的S極相當于可移動磁鐵200的N極，被動磁鐵320和340的N極相當于可移動磁鐵200的S極。在上述排列中，如圖2b所示，當分離元件120和140向“A”方向移動時，被動磁鐵320和340分別以“C1”和“C2”方向旋轉而不移動。在另一方面，當可移動磁鐵200相對分離元件120和140向“B”方向移動時，被動磁鐵320和340沿可移動磁鐵200移動并分別地以“C1”和“C2”方向旋轉。
在圖2a和2b所示的使用磁鐵的旋轉裝置中，被動磁鐵320和340的區域“M”(由斜線表示)分別吸附在上部和下部分離元件120和140的上表面上，在區域“M”上可移動磁鐵200的磁引力影響強烈。因此，當分離元件120和140以及可移動磁鐵200相對移動時，被動磁鐵320和340沿可移動磁鐵200在分離元件120和140的上表面上移動。這里，在被動磁鐵320和340和分離元件120和140之間產生摩擦力。被動磁鐵320和340依靠上述摩擦力在分離元件120和140的上表面上旋轉。
在圖2a和2b所示的使用磁鐵的旋轉裝置中，可移動磁鐵和被動磁鐵中的任何一個可以是磁體。例如，可移動磁鐵被包含元件容納，它可以相對于分離元件移動，由磁性材料制成的旋轉元件排列在分離元件的一個表面上，這個表面在與可移動磁鐵相鄰的另一個表面的對面。在這種情況下，旋轉元件具有圓柱形形狀或球形形狀。特別地，當旋轉元件具有圓柱形形狀時，優選地，旋轉元件具有長桿形狀，它的長度大于它的外徑，從而旋轉元件穩定地旋轉。
在另一方面，由磁性材料制成的可移動元件，代替可移動磁鐵，可以被包含元件容納，從而能夠滾動地旋轉被動磁鐵。即，由磁性材料制成的可移動元件固定地排列在包含元件中，包含元件相對于分離元件移動，并且被動磁鐵排列在分離元件的表面上，所說表面在排列了可移動元件的分離元件的表面的對面。被動磁鐵通過磁力與可移動元件耦合。在上述排列中，當包含元件和分離元件彼此相對移動時，被動磁鐵沿可移動元件在分離元件的表面上移動，并滾動旋轉。這里，優選地，被動磁鐵具有圓柱形形狀，被動磁鐵的外周吸附在分離元件上。
在圖3a和3b所示的使用磁鐵的旋轉裝置中，至少兩個可移動磁鐵通過磁力與被動磁鐵耦合。圖3a所示的使用磁鐵的旋轉裝置包括三個可移動磁鐵220，240以及260，它們的N極或S極沿上部和下部分離元件120和140的下表面交替排列，因此在它們之間施加吸引力。即，排列中間可移動磁鐵220，使其N極朝向上部分離元件120，其S極朝向下部分離元件140。排列側面可移動磁鐵240和260，使其S極朝向上部分離元件120，其N極朝向下部分離元件140。在上部和下部分離元件120和140的上表面排列被動磁鐵320，340，360以及380，使被動磁鐵320，340，360以及380通過磁力與可移動磁鐵220，240以及260互相作用。
在對磁鐵的上述排列中，被動磁鐵320的N極與可移動磁鐵240的S極之間為吸引力，與可移動磁鐵220的N極之間為排斥力。因此，被動磁鐵320靠近可移動磁鐵240放置。同樣地，由于被動磁鐵340的N極與可移動磁鐵260的S極之間為吸引力，與可移動磁鐵220的N極之間為排斥力，被動磁鐵340靠近可移動磁鐵260放置。由于同樣的原因，位于下部分離元件140上的被動磁鐵360和380分別靠近可移動磁鐵240和260放置。
與圖1b所示的磁鐵的排列同樣的方式，施加到被動磁鐵320和340上的可移動磁鐵220，240和260的磁引力為最大的區域“M”(圖3b中由斜線表示)偏離被動磁鐵320和340的中心。如圖3b所示，當分離元件120和可移動磁鐵220，240以及260彼此相對移動時，被動磁鐵320和340沿“C1”或“C2”方向旋轉而不移動，或者沿可移動磁鐵220，240和260以“B”方向移動，和以“C1”或“C2”方向旋轉。位于下部分離元件140上的兩個被動磁鐵360和380的運動與上述被動磁鐵320和340的運動相同。
在圖3a和3b所示的使用磁鐵的旋轉裝置中，可移動磁鐵240和260的磁極尺寸小于中間可移動磁鐵220的磁極尺寸。因此，被動磁鐵320和340的區域“M”，即施加到被動磁鐵320和340上的可移動磁鐵220，240和260的磁引力最大的區域，靠近被動磁鐵320和340的外周而不是旋轉中心。旋轉中心到作用點的距離越遠，作用在被動磁鐵320和340上的旋轉扭矩的數值越大。隨著由可移動磁鐵和分離元件的相對移動產生的被動磁鐵的旋轉扭矩的增加，被動磁鐵的旋轉力增加。
盡管圖3a和3b說明了三個可移動磁鐵的排列，可以如圖4a所示使用兩個可移動磁鐵。在這種情況下當被動磁鐵水平旋轉時，根據可移動磁鐵的極性，轉換吸附在分離元件上的被動磁鐵的磁極面的極性。即，當排列兩個可移動磁鐵時，排列分別靠近可移動磁鐵的被動磁鐵，以使吸附在分離元件上的被動磁鐵的磁極面的極性彼此相反。
而且，如圖4a和4b所示，被動磁鐵320和340的外周，即圓柱形雙面兩極磁鐵，吸附在上部和下部分離元件120和140的上表面。即，排列被動磁鐵320和340，以使其可以滾動旋轉。即，被動磁鐵320的N極朝向可移動磁鐵220的S極，被動磁鐵320的S極朝向可移動磁鐵220的N極。同樣地，被動磁鐵340的S極朝向可移動磁鐵220的N極，被動磁鐵340的N極朝向可移動磁鐵220的S極。在磁鐵的這種排列中，被動磁鐵320和340通過分離元件120和140與可移動磁鐵220和240的相對移動旋轉。即，當分離元件120和140沿“B”方向移動時，被動磁鐵320和340沿“C1”或“C2”方向滾動旋轉而不移動。在另一方面，當可移動磁鐵220和240沿“A”方向移動時，分離元件120和140上的被動磁鐵320和340沿可移動磁鐵220和240移動并沿“C1”或“C2”方向滾動旋轉。
圖3a和4a說明了多個可移動磁鐵的排列，其中交替地排列N極和S極，以使在它們之間施加吸引力。然而，可能排列可移動磁鐵的N極和S極，以使在它們之間施加排斥力。即，如圖5a所示，兩個可移動磁鐵220和240的N極朝向上部分離元件120，兩個可移動磁鐵220和240的S極朝向下部分離元件140。優選地，兩個可移動磁鐵220和240彼此分離指定的間隔。
被動磁鐵320和340為雙面兩極磁鐵，被動磁鐵320和340的任何一個磁極面，即N極或S極，位于分離元件120和140的上表面。即，如圖5a所示，被動磁鐵320的S極位于上部分離元件120的上表面，被動磁鐵340的N極位于下部分離元件140的上表面。這里，被動磁鐵320的S極與可移動磁鐵220的N極和可移動磁鐵240的N極之間為吸引力。在這種情況下，被動磁鐵320位于兩個可移動磁鐵220和240之間，以使被動磁鐵320靠近兩個可移動磁鐵220和240中的任何一個。因此，被動磁鐵320和鄰近可移動磁鐵220之間的吸引力大于被動磁鐵320和遠方可移動磁鐵240之間的吸引力。可移動磁鐵220和240的磁引力不是平均地施加到被動磁鐵320上的，而是在區域“M”較強(圖5b中由斜線表示)。
在圖5b所示的磁鐵的排列中，當分離元件120和可移動磁鐵220和240彼此相對移動時，被動磁鐵320和分離元件120之間的摩擦力在區域“M”內大，從而產生到被動磁鐵320的旋轉扭矩。因此，當分離元件120相對于可移動磁鐵220和240沿“A”方向移動時，被動磁鐵320沿“C”方向旋轉而不移動。在另一方面，可移動磁鐵220和240相對于分離元件120沿“B”方向移動，被動磁鐵320沿可移動磁鐵220和240以“B”方向移動，并沿“C”方向旋轉。
在圖1到5所示的使用磁鐵的旋轉裝置中，通過對可移動磁鐵和被動磁鐵的排列，施加到被動磁鐵上的可移動磁鐵的磁引力在被動磁鐵的指定區域強，從而引起旋轉扭矩的產生。同樣地，如圖6a和6b所示，在分離元件120和140的上表面設置隔離裝置，以使被動磁鐵對于可移動磁鐵是偏心的。
即，如圖6a所示，可移動磁鐵200的N極和S極分別朝向上部和下部分離元件120和140，并在上部和下部分離元件120和140的上表面，在可移動磁鐵200的對面，設置隔離元件600。優選地，隔離元件600沿分離元件120、140與可移動磁鐵200彼此相對移動的路線排列。而且，優選地，隔離元件600由非磁性材料制成。隔離元件600與分離元件120和140一體制造，或與分離元件120和140分離制造并接著固定到分離元件120和140上。被動磁鐵320和340排列在隔離元件600的一邊或兩邊，以使每個被動磁鐵320和340的任何一個磁極面吸附在分離元件120或140的上表面上，從而通過磁力與可移動磁鐵200耦合。即，排列被動磁鐵320和340以使它們可以水平旋轉。
在圖6b所示的使用磁鐵的旋轉裝置中，由于隔離元件600，被動磁鐵320靠近可移動磁鐵200的一邊區域。因此，施加到被動磁鐵320上的可移動磁鐵200磁引力在區域“M”強于任何其它區域。在磁鐵的這種排列中，由于分離元件120和可移動磁鐵200彼此相對移動，被動磁鐵320和分離元件120之間的摩擦力在區域“M”內大，從而產生到被動磁鐵320的旋轉扭矩。因此，當分離元件120相對于可移動磁鐵200沿“A”方向移動時，被動磁鐵320沿“C”方向旋轉而不移動。在另一方面，可移動磁鐵200相對于分離元件120沿“B”方向移動，被動磁鐵320沿可移動磁鐵200以“B”方向移動并沿“C”方向旋轉。
已經描述了根據本發明的旋轉裝置的分離元件，可移動磁鐵以及被動磁鐵的各種排列。當被動磁鐵水平旋轉時，參考圖1，3，5和6描述了部件的排列，當被動磁鐵滾動旋轉時，參考圖2和4描述了部件的排列。特別地，本發明的旋轉裝置的可移動磁鐵和分離元件彼此相對移動，從而彼此遠離移動。即，可移動磁鐵固定，分離元件移動，或者分離元件固定，可移動磁鐵移動。因此，被動磁鐵的旋轉是僅僅由可移動磁鐵和分離元件彼此相對移動引起的，而不是由直接旋轉可移動磁鐵和將旋轉力傳遞到被動磁鐵引起的。
當多個可移動磁鐵相對于分離元件移動時，優選地使用包含元件。通過使用驅動裝置移動包含元件，多個可移動磁鐵同時相對于分離元件移動。當使用包含元件時，排列包含元件以使它們可以相對于分離元件移動。包含元件的使用使多個可移動磁鐵以指定圖案排列，并且多個被動磁鐵以不同圖案排列在分離元件的上表面上，從而同時旋轉多個磁鐵。
圖7a到7c說明了使用磁鐵的旋轉裝置，其中排列多個可移動磁鐵和多個被動磁鐵。圖7a是使用磁鐵的旋轉裝置的頂視圖，其中排列多個可移動磁鐵和多個被動磁鐵，圖7b是圖7a的旋轉裝置沿線I-I的剖面圖，圖7c是圖7a的旋轉裝置沿線II-II的剖面圖。在圖7a到7c所示的使用磁鐵的旋轉裝置中，位于包含元件400內的多個可移動磁鐵200彼此分離指定間隔，并且每個可移動磁鐵200具有與圖1a相同的排列。被動磁鐵320和340的任何一個磁極面，即N極或S極，位于分離元件100的上表面上。
這里，被動磁鐵320借助于磁力并通過分離元件100與可移動磁鐵200耦合。如圖7b所示，兩個被動磁鐵320與一個可移動磁鐵200耦合，并且排列被動磁鐵320，以使在被動磁鐵320與相鄰的被動磁鐵320之間形成吸引力。如圖7c所示，旋轉裝置可以包括被動磁鐵340，它不與可移動磁鐵200耦合。在這種情況下，不與可移動磁鐵200耦合的被動磁鐵340接觸被動磁鐵320，而被動磁鐵320與可移動磁鐵200耦合，并且排列被動磁鐵320和340，以使在被動磁鐵320和相鄰的被動磁鐵340之間形成吸引力。當被動磁鐵320和340彼此接觸時，優選地，被動磁鐵320和340具有圓形橫截面。當直接與可移動磁鐵200耦合的被動磁鐵320旋轉時，接觸被動磁鐵320的被動磁鐵340與被動磁鐵320的旋轉一同旋轉。上述排列減少了旋轉多個被動磁鐵所需要的可移動磁鐵的數量。
而且，滾動旋轉的被動磁鐵360可以排列在吸附在分離元件100的上表面的被動磁鐵320和340之中的相鄰兩個被動磁鐵的接觸區域的上表面上。滾動旋轉的被動磁鐵360具有圓柱形狀或圓盤形狀，它的外周接觸相鄰的被動磁鐵320或340的上表面。滾動旋轉的被動磁鐵360的旋轉軸與分離元件100的上表面平行。因此，當被動磁鐵320和340水平旋轉時，被動磁鐵360滾動旋轉。上述排列同時旋轉被設計為水平旋轉的被動磁鐵和被設計為滾動旋轉的被動磁鐵。
特別地，圖7b和7c說明了被動磁鐵320，340以及360，旋轉軸622，623以及滑輪624連接到被動磁鐵320，340以及360上。在圖7b中，旋轉軸622連接到水平旋轉的被動磁鐵320，并在與分離元件100的上表面垂直的方向上向上延伸。在圖7c中，旋轉軸623連接到滾動旋轉的被動磁鐵360，并在與分離元件100的上表面平行的方向上水平延伸。這里，當在其中排列可移動磁鐵200的包含元件400固定，分離元件100沿圖7a所示的箭頭“A”的方向移動時，如果使用傳送單元，多個被動磁鐵320，340以及360水平旋轉和滾動旋轉而不移動。而且，連接到旋轉軸622和623的末端的滑輪624連接到一種裝置(未示出)，該裝置用于通過皮帶(未示出)傳遞旋轉力。因此，通過旋轉軸622和623，滑輪624以及皮帶，被動磁鐵320和360的旋轉力被傳遞到裝置的旋轉元件。
由于旋轉軸622和623分別連接到多個被動磁鐵320，340以及360，使用圖7a到7c所示的磁鐵的旋轉裝置可以用于需要多個旋轉軸和動力傳動齒輪的機器。而且，上述旋轉裝置提供兩種類型的旋轉軸622和623，它們彼此垂直，從而將其旋轉力傳遞到不同機器的部件上。
圖8到11說明了根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置的附加部件。
首先，圖8說明了各種裝置，它用于加強水平旋轉的被動磁鐵的旋轉力。當被動磁鐵320，340，360以及380的一個磁極面吸附在分離元件120和140上時，摩擦構件640固定到吸附在分離元件120和140上的被動磁鐵320，340，360以及380的磁極面。優選地，摩擦構件640由這種材料制成，即具有大的與分離元件120、140的摩擦系數。如上所述，被動磁鐵320，340，360以及380的旋轉力可以通過增加被動磁鐵320，340，360以及380與分離元件120和140之間的摩擦系數而得到提高。通過在被動磁鐵320，340，360以及380的一個表面上固定分開制成的摩擦片或者通過在被動磁鐵320，340，360以及380的一個表面上使用濺射方法形成具有大摩擦系數的涂層，得到摩擦構件640。
圖8所示的磁鐵的排列使用圖1a所示的磁鐵的排列。這里多個被動磁鐵320，340，360以及380相應于一個可移動磁鐵200。當兩個被動磁鐵320和340或者360和380被排列為彼此接觸時，優選地，被動磁鐵320，340，360以及380具有圓柱或圓盤形狀。在這種情況下，摩擦環642沿圓柱形被動磁鐵320，340，360以及380的外周放置。因此，相鄰的被動磁鐵320，340，360以及380之間的摩擦力增加，從而增加了被動磁鐵320，340，360以及380的旋轉力。
而且，如圖8所示，垂直的摩擦片646插入在相鄰的被動磁鐵320和340、或360和380之間，垂直的摩擦片646位于分離元件120和140的上表面上。因此，就可能增加旋轉的被動磁鐵320，340，360以及380的旋轉力。垂直的摩擦片646整體地從分離元件120和140伸出，或者分開制造并固定到分離元件120和140上。優選地，垂直的摩擦片646沿可移動磁鐵200相對于分離元件120和140移動的路線伸出。圖9說明了用于增加被動磁鐵300的旋轉力的裝置。如圖9所示，桿652在被動磁鐵300的旋轉中心形成，被動磁鐵300滾動旋轉，環形摩擦片654安裝在桿652的末端。環形摩擦片654基于被動磁鐵300的旋轉，在分離元件120和140的上表面滾動旋轉，并通過在其外周形成摩擦表面656增加與分離元件120和140的摩擦系數。因此，被動磁鐵300可以在分離元件120和140上穩定地旋轉而不滑動。在被動磁鐵300的外周形成橡膠涂層658，從而改進了被動磁鐵300和分離元件120、140之間的摩擦力。
摩擦構件640，摩擦環642，垂直的摩擦片646，圓形摩擦片654以及橡膠涂層658是用于增加被動磁鐵300的旋轉力的裝置。上述用于增加被動磁鐵300的旋轉力的裝置用來使被動磁鐵300穩定地旋轉。當旋轉結構，例如裝飾物，固定到被動磁鐵時，被動磁鐵不能穩定地旋轉，但是由于旋轉結構的重量可以在分離元件上滑動。在這種情況下，使用上述旋轉力增強裝置可以防止被動磁鐵在分離元件上滑動。因此，可能穩定地旋轉被動磁鐵，具有大重量的旋轉結構固定到該被動磁鐵上。
圖10a說明了被動磁鐵300，其中吸附在分離元件100上的表面302形成彎曲形狀。被動磁鐵300的彎曲表面302減小了被動磁鐵300與分離元件100之間的接觸面積。因此，可能平穩地旋轉被動磁鐵300。而且，如圖10b所示的包含被動磁鐵300的圓形結構500具有與圖10a所示的被動磁鐵300的彎曲表面302相同的作用。這里，當圓形結構500的內表面與被動磁鐵300之間的摩擦力小時，被動磁鐵300空轉。因此，為了沿被動磁鐵300旋轉圓形結構500，優選地，被動磁鐵300的外表面涂上由橡膠制成的涂層劑，以增加被動磁鐵300與圓形結構500之間的摩擦系數。
特別地，當被動磁鐵300置于圖10b所示的圓形結構500的空心中時，選擇地，圓形結構500排列在可移動磁鐵200的左邊或右邊。更特別地，可以改變被動磁鐵300在圓形結構500的空心部分內的位置。因此，當圓形結構500排列在可移動磁鐵200的N極上時，改變被動磁鐵300的位置，以使被動磁鐵300的S極與可移動磁鐵200的N極之間為吸引力。在另一方面，當圓形結構500排列在可移動磁鐵200的S極上時，改變被動磁鐵300的位置，以使被動磁鐵300的N極與可移動磁鐵200的S極之間為吸引力。當根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置用作裝飾物或玩具時，可以根據使用者的目的將旋轉結構排列在不同位置。而且，可以使用圓形結構500的不同形狀，圓形結構500包括用于在其中改變被動磁鐵300的位置的空間。
在根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置中，如上所述，在分離元件上移動和旋轉的被動磁鐵的運動分為水平旋轉和垂直旋轉。而且，結合圖1到6描述了被動磁鐵水平或滾動旋轉時可移動磁鐵和被動磁鐵的排列。
圖11說明了被動磁鐵的變換裝置，用于將被動磁鐵的排列從水平旋轉變換到滾動旋轉或者從滾動旋轉變換到水平旋轉。圖11a是說明變換裝置在被動磁鐵沿分離裝置的上表面運動的路線上排列的頂視圖，圖11(a1)到11(a5)分別是圖11a沿線I-I到V-V的橫截面圖。
如圖11a所示，至少在其一邊傾斜的傾斜突起660在分離元件100的上表面形成，從而起到變換裝置的作用。更特別地，具有三棱錐形狀的傾斜突起660在分離元件100的上表面形成。傾斜突起660沿分離元件100和可移動磁鐵200彼此相對移動的路線排列在指定的位置。
首先，在位置I滾動旋轉的被動磁鐵300沿分離元件100的上表面移動，并到達位置II，位置II有在其上形成的傾斜突起660。這里，由于傾斜突起660的斜邊662，被動磁鐵300傾斜于一邊。當分離元件100繼續移動時，被動磁鐵300變換到水平旋轉的排列，處于位置III。當形成另一個傾斜突起660時，被動磁鐵300在位置IV傾斜于一邊。當分離元件100繼續移動時，被動磁鐵300變換到滾動旋轉的排列，處于位置V。
如上所述，通過在分離元件100上形成傾斜突起660，被動磁鐵300的排列從滾動旋轉變換到水平旋轉，或者從水平旋轉變換到滾動旋轉。因此，當根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置用于裝飾物或玩具時，旋轉裝置用作有力旋轉的結構。盡管圖11所示的傾斜突起660具有三棱錐形狀，傾斜突起660可以具有不同的形狀。
根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置可以包括一個可移動磁鐵和一個被動磁鐵，或者多個可移動磁鐵，它們排列在包含元件中和整體驅動，以使每個可移動磁鐵耦合的多個被動磁鐵同時旋轉。在下文中，將參考圖12到20描述用于相對地移動包含元件和分離元件的各種驅動裝置。將要描述的驅動裝置是一個實施例，本領域技術人員知道，其它驅動裝置是可能的，只要驅動裝置能夠使包含元件和分離元件彼此相對移動即可。
首先，圖12到16說明了驅動裝置，它是傳送裝置。傳送裝置可以實施為使用皮帶，鏈條等的各種類型。
圖12a和12b說明了用于相對于包含元件移動分離元件的傳送裝置。如圖12a和12b所示，分離元件可以實施為傳送帶100。傳送帶100的兩端與滾筒712和714連接，滾筒712和714的兩端通過軸承716可轉動地耦合到支架700。滑輪718連接到滾筒712的旋轉軸的一端。滑輪718通過皮帶(未示出)連接到驅動馬達(未示出)，并旋轉。因此，從驅動馬達產生的旋轉力通過滑輪718傳遞到滾筒712，從而驅動傳送帶100。
如圖12b所示，在傳送帶100之下，包含元件400固定到支架700上，在包含元件400中多個可移動磁鐵220彼此離開指定的間隔。包含元件400的外表面靠近傳送帶100的內表面。在這種情況下，優選地，包含元件400離開傳送帶100指定的距離，以有效地移動傳送帶100。而且，優選地，在傳送帶100中放置滾筒420，以防止傳送帶100的下垂和實現傳送帶100的平穩運動。這里，可以在滾筒420中排列可移動磁鐵240。
可移動磁鐵220和240與被動磁鐵320和340的排列與圖1到6所示的排列相同。在圖12a和12b中，可移動磁鐵220和被動磁鐵320具有水平旋轉的排列，可移動磁鐵240和被動磁鐵340具有滾動旋轉的排列。
在圖12a和12b所示的使用磁鐵的旋轉裝置中，固定包含元件，分離元件為相對于包含元件移動的傳送帶。例如，當傳送帶100以圖12b中所示的箭頭“A”表示的方向移動時，多個被動磁鐵300旋轉而不移動。當多個可移動磁鐵220和240以不同的圖案在包含元件400和420中排列時，多個被動磁鐵320和340以不同圖案排列。當具有不同形狀的旋轉結構分別連接到被動磁鐵320和340上時，可將根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置用于玩具，內部裝飾物，廣告招牌等。例如，如圖12a所示，排列被動磁鐵320和340，以形成字符“KR”的圖案，不同旋轉結構500分別固定到被動磁鐵320和340。
圖13a和13b說明了用于固定分離元件和移動包含元件的傳送裝置。即，將包含元件制成傳送帶400，傳送帶400容納多個可移動磁鐵200。傳送帶400的兩邊與滾筒712和714耦合，滑輪718連接到滾筒712的一端。滑輪718通過皮帶(未示出)連接到驅動馬達。分離元件100實施為一個殼體，它覆蓋傳送帶400的外表面。當從驅動馬達產生的旋轉力通過滑輪718傳遞到滾筒712時，傳送帶400相對于分離元件100移動。因此，排列在分離元件100外部的被動磁鐵300沿可移動磁鐵200移動，并旋轉。
圖14a和14b說明了包含元件的另一個實施例，包含元件實施為傳送帶。如圖14a所示，用作包含元件的傳送帶400使用多個滾筒722的不同圖案。這里，分離元件100實施為平板，它靠近傳送帶400放置以覆蓋傳送帶400。具有指定圖案的傳送帶400位于分離元件100之下。
當用作包含元件的傳送帶400通過驅動滾筒720以箭頭“B”代表的方向移動時，排列在分離元件100的外表面的被動磁鐵300沿可移動磁鐵200移動，并旋轉。圖14b說明了被動磁鐵300的旋轉和移動，被動磁鐵300在分離元件100的外表面排列成“T”形狀。
如上所述，根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置用于具有不同形狀的內部裝飾物或廣告招牌。
如圖15a所示，可能制造管狀的分離元件，并將包含元件插在分離元件的空洞內。多個可移動磁鐵200位于包含元件400中，多個被動磁鐵300位于分離元件100的一個外表面上。如圖15b所示，可能使用在基底740上形成的相隔指定間隔的定位針748，將包括包含元件400的分離元件100排列為某種形狀。在這種情況下，由彈性材料制成的包含元件400和分離元件100能夠按使用者的愿望排列為不同形狀。
包含元件400與驅動滾筒742相耦合，驅動滾筒742通過皮帶744連接到馬達746。在這種情況下，在包含元件400的一邊表面上形成齒狀物(未示出)，包含元件400與驅動滾筒742耦合。優選地，管狀分離元件100的一部分與驅動滾筒742接觸，它是開放的，從而在包含元件400的一個表面上形成的齒狀物可與驅動滾筒742的齒狀物嚙合。
如圖15c所示，優選地，滾筒750位于分離元件100的空洞內，從而包含元件400在管狀分離元件100中更平穩地移動。用于參考，圖15c是沿圖15a中線I-I的橫截面圖，此時滾筒750位于分離元件100的空洞內。
圖12到15說明了一種排列，其中多個可移動磁鐵埋在包含元件下面。這里，當包含元件是由磁性材料制成時，被動磁鐵的旋轉受到插入在被動磁鐵和可移動磁鐵之間的磁性材料的干擾。因此，優選地，包含元件由非磁性材料制成，其中可移動磁鐵埋在包含元件之下。然而，當如圖16所示使用由鐵制成的鏈條傳送裝置時，當可移動磁鐵200位于包含元件400的上表面上時，就可以使用由磁性材料，如鐵，制成的包含元件400。即，在用作包含元件400的底板安裝在鏈條760上并且可移動磁鐵200置于包含元件400的上表面上后，分離元件(未示出)靠近可移動磁鐵200的上表面放置。
盡管傳送方式的驅動裝置驅動分離元件和包含元件中的任何一個，但是驅動裝置可以同時驅動分離元件和包含元件。例如，分離元件和包含元件分別由在相反的方向驅動的傳送帶制成。另外，當分離元件和包含元件由在相同方向驅動的傳送帶制成時，通過按不同方式控制它的移動速度，分離元件和包含元件彼此相對移動。
圖17a和17b說明了使用磁鐵的旋轉裝置，其中曲柄機構用作驅動裝置。如圖17a和17b所示，在其中含有多個可移動磁鐵220和240的包含元件400位于分離元件100內。馬達(未示出)的傳動軸用作曲柄軸780，連接桿784的一端通過銷釘786連接到曲柄臂782。連接桿784的另一端通過銷釘788連接到包含元件400的一端。因此，包含元件400依照馬達的旋轉進行往復運動。
如圖17b所示，被動磁鐵320和340通過分離元件100并且通過磁力與可移動磁鐵220和240耦合。這里，排列被動磁鐵320，使被動磁鐵320水平旋轉，并且排列被動磁鐵340，使被動磁鐵340滾動旋轉。在上述使用磁鐵的旋轉裝置中，當包含元件4往復運動時，被動磁鐵320和340沿可移動磁鐵往復運動，同時旋轉。
如圖17a和17b所示，包含元件或分離元件可以通過運動轉換機構彼此相對移動，運動轉換機構用于將驅動馬達的旋轉運動轉換為往復運動。盡管圖17a和17b說明了包含元件的往復運動，但是還可能使分離元件往復運動。而且，，如果不使用曲柄機構，則可以使用凸輪機構或類似于曲柄機構的其它機構用作運動轉換機構。
圖18a和18b說明了使用磁鐵的旋轉裝置，其中中空球形的殼板用作分離元件。如圖18a所示，分離元件100為中空殼板，球形包含元件400位于分離元件100的空洞內。多個可移動磁鐵200位于包含元件400的外周，以使可移動磁鐵200與分離元件100的內周接觸。多個被動磁鐵320和340位于分離元件100的外周上，多個被動磁鐵320和340通過磁力與相應的可移動磁鐵耦合。
在圖18a所示的使用磁鐵的旋轉裝置中，在支架800下安裝驅動馬達820。包含元件400固定到傳動軸822，傳動軸822與驅動馬達820的從動軸連接。因此，當驅動驅動馬達820時，包含元件沿分離元件100的內表面旋轉。接著，位于分離元件100的外表面上的被動磁鐵320和340沿其自己的軸旋轉，并沿可移動磁鐵200旋轉。這里，排列被動磁鐵320，使被動磁鐵320水平旋轉，并且排列被動磁鐵340，使被動磁鐵340滾動旋轉。圖18b說明了使用旋轉裝置的旋轉裝飾物，該旋轉裝置使用圖18a所示的磁鐵。如圖18a所示，具有不同形狀的裝飾物500分別固定到被動磁鐵320和340，或形成使用者希望的圖案，從而應用到玩具，內部裝飾物，廣告招牌，等等。
圖19說明了使用磁鐵的旋轉裝置，其中圓盤形狀的殼板用作分離元件。圖19所示的旋轉裝置的構造類似于圖18a所示的旋轉裝置的構造。然而，分離元件100為圓形殼板，包含元件400位于分離元件100中形成的空洞內。包含元件400固定到馬達820的傳動軸822上，馬達820安裝在支架800上，當驅動馬達829時，包含元件400沿分離元件100的內表面旋轉。在上述旋轉裝置中，被動磁鐵300位于分離元件100的外表面上，被動磁鐵300沿其自己的軸旋轉并沿可移動磁鐵200旋轉，可移動磁鐵200位于包含元件400內。
圖20說明了使用磁鐵的旋轉裝置，其中圓柱形的殼板用作分離元件。圖20所示的旋轉裝置的構造類似于圖18a和19所示的旋轉裝置的構造。然而，在圖20的旋轉裝置中，分離元件為圓柱形殼板，它連接到傳動軸822，或者位于分離元件100內的包含元件400連接到傳動軸822。
這就是說，當要求分離元件100旋轉時，松開固定到支架800的下部固定螺釘842，擰緊上部固定螺釘844并固定到傳動軸822。這里，通過松開固定到傳動軸822的上部固定螺釘848，并將下部固定螺釘846固定到支架800上，把包含元件400固定到支架800。在另一方面，當要求包含元件400旋轉時，松開固定到支架800的下部固定螺釘846，擰緊上部固定螺釘848并固定到傳動軸822。這里，通過松開固定到傳動軸822的上部固定螺釘844，并將下部固定螺釘842固定到支架800上，把分離元件100固定到支架800。在上述方法中，分離元件100或包含元件400有選擇地連接到傳動軸822并旋轉。
當分離元件100連接到傳動軸822并且包含元件400固定到支架800時，排列在分離元件100的外表面上的被動磁鐵300沿其自己的軸旋轉。在另一方面，當包含元件400連接到傳動軸822并且分離元件100固定到支架時，分離元件100的外表面上的被動磁鐵300沿其自己的軸旋轉，并沿可移動磁鐵200旋轉。
圖21a和21b說明了在旋轉裝置的分離元件上移動的玩具車，該旋轉裝置使用本發明的磁鐵。與圖2所示的排列的方式相同，排列可移動磁鐵200和被動磁鐵300，使被動磁鐵300在分離元件100的外表面滾動旋轉。這里，兩個被動磁鐵300用作車的一對車輪。兩個被動磁鐵300的旋轉中心通過軸900相互連接。軸900是連接到曲柄臂920的曲柄軸。玩具娃娃922位于車廂926的上表面上，玩具娃娃922的手臂928通過銷釘924連接到曲柄臂920。
在圖21a和21b所示的玩具車中，當包含元件400相對于分離元件100移動時，被動磁鐵300沿可移動磁鐵200在分離元件100上移動并滾動旋轉，可移動磁鐵200位于包含元件400上。因此，上述玩具車通過被動磁鐵300的滾動旋轉在分離元件100上前進。依靠連接到被動磁鐵300的曲柄機構900和920，玩具娃娃922的手柄928和頭部垂直地運動。使用圖15a和15b所示的傳動裝置作為分離元件100和包含元件400，可以制造出更有趣的玩具。盡管圖21a和21b所示的曲柄軸連接到被動磁鐵上，被動磁鐵滾動旋轉，但是可能將曲柄軸固定到水平旋轉的被動磁鐵上，以制造出動感玩具。
工業適用性根據本發明使用磁鐵的旋轉裝置獨立地旋轉至少一個可移動磁鐵和多個被動磁鐵，其中多個被動磁鐵通過磁力與可移動磁鐵耦合。因此，本發明的旋轉裝置利用一個可移動磁鐵旋轉多個旋轉體，從而減少了機器所需要的部件數量。
當根據本發明的使用磁鐵的旋轉裝置包括多個可移動磁鐵時，可移動磁鐵不是單獨地隨馬達旋轉，而是可移動磁鐵和分離元件彼此相對移動，所說分離元件插入在可移動磁鐵和被動磁鐵之間，從而旋轉多個被動磁鐵。即，由于可移動磁鐵不是通過配件，例如齒輪和滑輪，直接連接到馬達的輸出軸，因此本發明的旋轉裝置提供一種動力傳遞裝置，該動力傳遞裝置獨立地將旋轉力傳遞到旋轉體。因此，當本發明的旋轉裝置用于要求多個旋轉軸的機器時，旋轉裝置構成具有簡單結構的機器，并用作具有低生產成本和高能量效率的動力傳遞裝置。
而且，根據本發明的旋轉裝置同時旋轉和移動被動磁鐵。即，可移動磁鐵并不旋轉，而是相對于分離元件移動，分離元件插入在被動磁鐵和可移動磁鐵之間。而且，可以按各種不同的方式設計可移動磁鐵和分離元件彼此相對移動的路線。例如，移動路線可以設計為直線運動，圓周運動，往復運動以及曲線運動。如上所述，被動磁鐵不是直接地連接到馬達的傳遞軸上的，被動磁鐵通過不同路線沿可移動磁鐵移動并同時旋轉。當本發明的旋轉裝置用于玩具，內部裝飾物，廣告招牌等時，可能具有不同的視覺效果，例如立體效果和運動效果。特別地，當分離元件和包含元件由透明材料制成時，本發明的旋轉裝置用于帶有發光器的裝飾物。
而且，不同機構可以用作驅動裝置，驅動裝置相對地移動本發明旋轉裝置的分離元件和可移動磁鐵(或包含元件)。例如，使用者可以直接用手驅動可移動磁鐵(或包含元件)和分離元件中的任何一個，或者傳送機構或曲柄機構可以用作驅動裝置。因此，本發明的旋轉裝置可以用于玩具，衣服的裝飾物，內部裝飾物，以及廣告招牌，也可以用于需要多個旋轉軸的機器的動力傳遞裝置。
盡管為說明目的已經公開了本發明的優選實施例，本領域技術人員應該知道，在不脫離隨附的權利要求所公開的本發明的范圍和精神的情況下，各種修改，增加和代替是可能的。
權利要求
1.一種使用磁鐵的旋轉裝置，包括非磁性分離元件；至少一個可移動磁鐵，其沿所述分離元件的一個表面自所述分離元件相對移動，沿所述分離元件的一個表面排列所述可移動磁鐵的N極和S極；以及至少一個被動磁鐵，其置于所述分離元件的另一個表面上，所述被動磁鐵通過磁力與所述可移動磁鐵耦合，當所述可移動磁鐵和所述分離元件彼此相對移動時，所述被動磁鐵在所述分離元件的另一個表面上旋轉，同時沿所述可移動磁鐵移動。
2.權利要求1所述的旋轉裝置，其中放置所述可移動磁鐵和所述被動磁鐵，以使所述被動磁鐵的一部分，即作用在所述被動磁鐵上的來自所述可移動磁鐵的吸引力最大的區域，偏離于所述被動磁鐵的旋轉中心。
3.權利要求1所述的旋轉裝置，其中所述可移動磁鐵包括兩個面，在所述兩個面上分別形成N極和S極。
4.權利要求1所述的旋轉裝置，其中所述可移動磁鐵包括一個面，在其上形成N極和S極。
5.權利要求1所述的旋轉裝置，其中所述被動磁鐵包括兩個面，在所述兩個面上分別形成N極和S極。
6.權利要求5所述的旋轉裝置，其中所述被動磁鐵的N極面和S極面中的任何一個吸附在所述分離元件的另一個表面上。
7.權利要求5所述的旋轉裝置，其中所述被動磁鐵為圓柱形狀，它的圓周表面吸附在所述分離元件的另一個表面上。
8.一種使用磁鐵的旋轉裝置，包括非磁性分離元件；至少兩個可移動磁鐵，其沿所述分離元件的一個表面自所述分離元件相對移動，沿所述分離元件的一個表面排列每個所述可移動磁鐵的N極和S極中的任何一個；以及至少一個被動磁鐵，其置于所述分離元件的另一個表面上，所述被動磁鐵通過磁力與所述可移動磁鐵耦合，當所述可移動磁鐵和所述分離元件彼此相對移動時，所述被動磁鐵在所述分離元件的另一個表面上旋轉，同時沿所述可移動磁鐵移動。
9.權利要求8所述的旋轉裝置，其中放置所述可移動磁鐵和所述被動磁鐵，以使所述被動磁鐵的一部分，即作用在所述被動磁鐵上的所述可移動磁鐵的吸引力最大的區域，偏離于所述被動磁鐵的旋轉中心。
10.權利要求8所述的旋轉裝置，其中每個所述可移動磁鐵包括兩個面，在所述兩個面上分別形成N極和S極。
11.權利要求10所述的旋轉裝置，其中排列所述可移動磁鐵，使它們彼此相鄰，從而每個N極和每個S極交替排列。
12.權利要求11所述的旋轉裝置，其中所述被動磁鐵包括兩個面，在所述兩個面上分別形成N極和S極，N極面和S極面中的任何一個吸附在所述分離元件的另一個表面上。
13.權利要求12所述的旋轉裝置，其中所述可移動磁鐵包括一個可移動磁鐵，及比所述一個可移動磁鐵要小的另一個可移動磁鐵，并且所述被動磁鐵位于所述另一個可移動磁鐵的邊上。
14.權利要求11所述的旋轉裝置，其中所述被動磁鐵為圓柱形狀，包括兩個面及圓周表面，在所述兩個面上分別形成N極和S極，所述圓周表面吸附在所述分離元件的另一個表面上。
15.權利要求10所述的旋轉裝置，其中所述裝置包括一對與所述被動磁鐵耦合的可移動磁鐵，排列所述的一對可移動磁鐵以使相同的磁極靠近所述分離元件的一個表面，同時在所述的一對可移動磁鐵之間具有間隔，所述被動磁鐵包括兩個面，在所述兩個面上分別形成N極和S極，所述被動磁鐵的N極面和S極面中的任何一個吸附在所述分離元件的另一個表面上，在所述一對可移動磁鐵之間的間隔之上。
16.一種使用磁鐵的旋轉裝置，包括非磁性分離元件；至少一個可移動磁鐵，其沿所述分離元件的一個表面自所述分離元件相對移動，沿所述分離元件的所述一個表面排列所述可移動磁鐵的N極和S極中的任何一個；非磁性隔離元件，其置于所述分離元件的另一個表面上、且沿所述可移動磁鐵和所述分離元件的相對移動所形成的路線上與所述可移動磁鐵相對的位置；以及至少一個被動磁鐵，其置于在所述分離元件的另一個表面上的所述隔離元件的旁邊，所述被動磁鐵通過磁力與所述可移動磁鐵耦合，當所述可移動磁鐵和所述分離元件彼此相對移動時，所述被動磁鐵在所述分離元件的另一個表面上旋轉，同時沿所述可移動磁鐵移動。
17.權利要求16所述的旋轉裝置，其中所述可移動磁鐵包括兩個面，在所述兩個面上分別形成N極和S極。
18.權利要求16所述的旋轉裝置，其中所述被動磁鐵為圓柱形狀，包括兩個面，在所述兩個面上分別形成N極和S極，所述被動磁鐵的N極面和S極面中的任何一個吸附在所述分離元件的另一個表面上。
19.權利要求1到18任何之一所述的旋轉裝置，其中所述旋轉裝置進一步包括包含元件，在所述包含元件中排列所述可移動磁鐵。
20.權利要求19所述的旋轉裝置，其中所述裝置進一步包括驅動裝置，所述驅動裝置用于驅動所述分離元件和所述包含元件中的至少一個，以使所述可移動磁鐵自所述分離元件相對移動。
21.權利要求20所述的旋轉裝置，其中所述驅動裝置為傳送裝置。
22.權利要求21所述的旋轉裝置，其中所述分離元件為傳送帶，所述包含元件位于所述傳送帶之下，所述驅動裝置是用于驅動所述分離元件的帶傳送機。
23.權利要求23所述的旋轉裝置，其中所述包含元件為帶傳送滾筒。
24.權利要求21所述的旋轉裝置，其中所述包含元件為傳送帶，放置所述分離元件以使所述分離元件覆蓋所述包含元件的外面，所述驅動裝置是用于驅動所述包含元件的帶傳送機。
25.權利要求25所述的旋轉裝置，其中所述分離元件為管狀，在所述分離元件內可以插入所述包含元件。
26.權利要求25所述的旋轉裝置，其中所述分離元件具有一個滾筒，排列所述滾筒以使所述滾筒與所述分離元件內的所述包含元件接觸。
27.權利要求21所述的旋轉裝置，其中所述驅動裝置為包含鏈條的鏈條傳送裝置，所述包含元件為底板，所述底板的下邊固定在所述鏈條上，所述可移動磁鐵排列在所述底板的上邊，排列所述分離元件以使所述分離元件與所述可移動磁鐵相鄰。
28.權利要求20所述的旋轉裝置，其中所述驅動裝置包括驅動馬達和運動轉換機構，所述運動轉換機構用于將所述驅動馬達的旋轉運動轉換為往復運動。
29.權利要求28所述的旋轉裝置，其中所述運動轉換機構是凸輪機構和曲柄機構中的任何一種。
30.權利要求20所述的旋轉裝置，其中所述驅動裝置包括驅動馬達和傳動軸，所述傳動軸由所述驅動馬達旋轉，所述分離元件為殼板，所述殼板提供一內部空腔，所述包含元件位于所述分離元件的所述空腔內，以靠近所述分離元件的內部，所述分離元件和所述包含元件中的至少一個連接到所述傳動軸以進行旋轉。
31.權利要求19所述的旋轉裝置，其中所述被動磁鐵為圓形，摩擦環插入在所述被動磁鐵的圓周表面。
32.權利要求19所述的旋轉裝置，其中形成垂直摩擦片，以垂直于所述分離元件的另一個表面排列并與所述被動磁鐵接觸。
33.權利要求19所述的旋轉裝置，其中摩擦片附著在所述被動磁鐵的至少一個磁極面上。
34.權利要求19所述的旋轉裝置，其中附著在所述分離元件上的所述被動磁鐵的表面形成曲面。
35.權利要求19所述的旋轉裝置，其中所述裝置進一步包括置于所述被動磁鐵的旋轉中心的桿，以及在所述桿的一端形成的環形摩擦片，所述環形摩擦片的圓周面形成摩擦面，所述摩擦面與所述分離元件的另一個表面接觸。
36.權利要求19所述的旋轉裝置，其中所述裝置包括在至少一邊傾斜的傾斜突起，所述傾斜突起形成在所述分離元件的另一個表面，以變換所述被動磁鐵的排列。
37.權利要求19所述的旋轉裝置，其中所述被動磁鐵包括旋轉軸，所述旋轉軸向其旋轉表面垂直延伸。
38.一種旋轉裝飾物，包括根據權利要求20的使用磁鐵的旋轉裝置；以及由所述旋轉裝置的所述被動磁鐵旋轉的旋轉體。
39.權利要求38所述的旋轉裝飾物，其中所述裝飾物進一步包括曲柄軸，所述曲柄軸向所述被動磁鐵的旋轉表面垂直延伸。
40.一種使用磁鐵的旋轉裝置，包括非磁性分離元件；包含元件，其沿所述分離元件的一個表面放置，以自所述分離元件相對移動；至少一個可移動磁鐵，其排列在所述包含元件內；磁旋轉元件，其置于所述分離元件的另一個表面上，所述磁旋轉元件通過磁力與所述可移動磁鐵耦合，當所述包含元件和所述分離元件彼此相對移動時，所述磁旋轉元件在所述分離元件的另一個表面上旋轉同時沿所述可移動磁鐵移動；以及驅動裝置，其用于驅動所述分離元件和所述包含元件中的至少一個，以使所述可移動磁鐵自所述分離元件移動。
41.權利要求40所述的旋轉裝置，其中所述磁旋轉元件為圓柱形和球形中的任何一種。
42.一種使用磁鐵的旋轉裝置，包括非磁性分離元件；包含元件，其沿所述分離元件的一個表面放置上，以使其自所述分離元件相對移動；至少一個磁性可移動元件，其排列在所述包含元件內；被動磁鐵，其置于所述分離元件的另一個表面上，所述被動磁鐵通過磁力與所述磁性可移動元件耦合，當所述包含元件和所述分離元件彼此相對移動時，所述被動磁鐵在所述分離元件的另一個表面上旋轉，同時沿所述磁性可移動元件移動；以及驅動裝置，其用于驅動所述分離元件和所述包含元件中的至少一個，以使所述磁性可移動元件自所述分離元件移動。
43.一種使用磁鐵的旋轉裝置，包括非磁性分離元件；包含元件，其沿所述分離元件的一個表面放置，以使其自所述分離元件相對移動；多個可移動磁鐵，排列在所示包含元件內，從而每個所述可移動磁鐵的N極和S極沿所述分離元件的一個表面排列；多個第一圓形被動磁鐵，其位于所述分離元件的另一個表面上以使彼此相鄰靠近，N極面和S極面中的任何一個吸附在所述分離元件的另一個表面上，所述第一圓形被動磁鐵通過磁力與所述可移動磁鐵耦合，當所述可移動磁鐵和所述分離元件彼此相對移動時，所述第一圓形被動磁鐵在所述分離元件的另一個表面上旋轉，同時沿所述可移動磁鐵移動；多個第二圓形被動磁鐵，其置于所述多個第一圓形被動磁鐵中彼此相鄰的一對第一圓形被動磁鐵的上邊上，每個所述第二圓形被動磁鐵的圓周面與所述一對第一圓形被動磁鐵相鄰靠近；以及驅動裝置，其用于驅動所述分離元件和所述包含元件中的至少一個，以使所述可移動磁鐵自所述分離元件相對移動。
全文摘要
本發明涉及一種使用磁鐵的旋轉裝置。所述旋轉裝置包括分離元件，至少一個可移動磁鐵，以及至少一個被動磁鐵。所述分離元件由非磁性材料制成，它插入在所述可移動磁鐵和所述被動磁鐵之間。所述可移動磁鐵沿所述分離元件的一個表面相對于所述分離元件移動，沿所述分離元件的一個表面排列所述可移動磁鐵N極和S極。所述被動磁鐵位于所述分離元件的另一個表面上，并通過磁力與所述可移動磁鐵耦合。當所述可移動磁鐵和所述分離元件彼此相對移動時，所述被動磁鐵沿所述可移動磁鐵移動并在所述分離元件的另一個表面上旋轉。所述旋轉裝置用于玩具，衣服的裝飾物，內部裝飾物，以及廣告招牌，也用于需要多個旋轉軸的機器的動力傳遞裝置。
文檔編號H02K16/02GK1788404SQ200480013133
公開日2006年6月14日 申請日期2004年3月20日 優先權日2003年4月17日
發明者樸萬石 申請人:樸萬石