JPH0857157A - 磁気浮揚玩具及びその浮揚方法 - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【目的】磁石を浮揚させるための磁石構造が原理的に簡
単になり、浮揚磁石の水平方向・鉛直方向の並進運動を
安定させ姿勢を安定させる。 【構成】実質的に閉じた周縁に囲まれ磁化された第１の
面に垂直な方向に関する磁場勾配が負である高さ領域と
第１の面に平行な方向に関する磁場勾配が正になる高さ
領域とが共通する共通高さ領域を形成するように周縁が
形状化された浮揚用磁石２を備える浮揚用磁気台１上
に、対向する側が同極になるように磁化された第２の面
を備える浮揚側磁石６を備える磁気浮揚コマ５を回転さ
せて浮揚させ、磁気浮揚コマ５の質量を可変して浮揚高
さを変え、また、浮揚用電磁石２の電流値を変えて磁気
浮揚コマ５を上下運動させる。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、磁気浮揚装置及びその
方法に関する。更に詳しくいうと、引張部材、支持部材
などの機械的手段を用いることなく、永久磁石または電
磁石により生じさせた磁場中で永久磁石又は電磁石を水
中、気体中、空中などに浮揚させ浮上させる磁気浮揚装
置及びその浮揚方法に関する。

【０００２】

【従来の技術】今日、永久磁石、電磁石などの磁石体
が、様々な分野で利用されるようになった。そしてその
用途範囲は、電気製品、建築機械等ほとんど全分野に渡
っており、玩具の分野においても様々な形態で部品とし
て組み込まれている。このような磁石の磁極は、古くか
らＮ極、Ｓ極と呼ばれており、地球磁場中で北を向く極
がＮ極であり、南を向く極がＳ極とされている。同極同
士即ちＮ極同士及びＳ極同士は互いに反発し、異極同士
即ちＮ極とＳ極は互いに引き付け合う性質を持つことは
周知のとおりである。

【０００３】このような性質を用いると、１つの磁石に
対して他の磁石を浮揚させることが可能である。そし
て、このような浮揚を実現することができれば、空中で
回転させたり直進させたりして物体の摩擦抵抗を極力減
少させることができる。例えば、磁気浮上列車はこの１
例であろう。しかし、このような浮上を行うためには、
２個の同極磁石の反発による本質的な不安定性を克服す
るための高度に学術的な磁気制御手段が不可欠であっ
た。第１の磁極を第２の同種極の上方に浮上させようと
する単純な浮上系には、物理学上原理的な不安定性が存
在するのである。

【０００４】このため、第２の磁石は第１の磁石の上を
通り越し跳び越えて、ついには異種極同士が引き合いく
っつき合って一体になってしまう現象が生ずる。どのよ
うに磁石を並べ組み合わせても、何らかの支持手段、制
御手段を用いない限り、磁場中に磁石を安定的に浮揚さ
せることができないことは、２０世紀初頭に一応数学的
に証明されてもいる。単一の磁石又は磁石群で形成する
磁場中に、単一の磁石又は磁石群を浮上させる系には程
度の差こそあれ必ず不安定性が存在するためである。そ
こで近似的にでも何とか磁気浮上にともなう上記不安定
性を最小限にくいとめようとする試みがなされ、比較的
にうまく工夫されたものとして、複数の磁石を独特な配
列により集めた磁石群を用いた浮上システムがある。

【０００５】例えば、ニールの米国特許２，３２３，８
３７号には、磁気基台を円板状にした磁気系が示されて
いる。これは、磁気基台中に複数の円柱状磁石が軸まわ
りの円周に配置された磁気系である。前記磁気基台に円
柱状磁石が配置されているところの前記円周の直径より
も小さい直径の円周上で、上方側の複数の円柱状磁石が
球面形状の上方側磁石体に配置されている。下方側の磁
石と上方側の磁石とは同極が向き合い、上方側の複数の
磁石の各軸線は同じ方向を向いているか僅かに傾いてお
り、同様に、下方側の複数の磁石の各軸線も同じ方向を
向いているか僅かに傾いている。このような磁気基台の
磁石配列により、上方側磁石の小さい直径の同極性の磁
場中に収斂する円錐磁場が作り出される。ニールの発明
では、このような円錐磁場により浮上系を安定させるこ
とができるとされている。

【０００６】一方、ハリガンの特許である米国特許４，
３８２，２４５号は、他の単純な浮上系を示すものであ
る。これは、上方で同軸に自転する磁気コマを磁気的に
支持し浮上させるため、皿形状の下方磁石を用いてい
る。皿形状または凹面形状の下方磁石は、半径方向内方
に向く磁力線を発生させ、コマの回転によるジャイロ効
果とともに、浮上系の安定性を作り出すと説明されてい
る。ハリガン特許が示している他の実施例によると、安
定性は、磁気コマから出て下方磁石の中心穴を通って延
びる腕の上に下方磁石の下で支持される非磁気的質量に
より生じる振り子効果と、下方磁石の凹面との複合作用
によって作り出されると説明されている。さらに他の実
施例では、下方の場を皿形状の磁石により作り出さない
で、上記ニール特許の配列と同様な配列の複数の円柱状
磁石によって作り出すことができるととある。

【０００７】

【発明が解決しようとする課題】今日、知られているこ
のような磁気浮上装置（又は磁気浮上系）は、複雑な磁
石の配列を必要とし装置の変更を簡単に行うことができ
ない。また、安定的領域が狭いので浮上させるのに特殊
なコツが必要である。前述のハリガン特許は、半径方向
内方に向く磁力線を発生させジャイロ効果を利用するこ
とにより、かなりの安定性を実現したが、この磁気浮上
装置は、高さ方向に安定領域が狭いので昇降運動をさせ
難く面白味が少ない。本発明は、このような技術的背景
のもとになされたものであり次のような目的を達成しよ
うとするものである。

【０００８】本発明の目的は、磁石を浮揚させるための
磁石構造が原理的に簡単になるような磁気浮揚玩具を提
供することにある。本発明の他の目的は、浮揚磁石の水
平方向の並進運動を安定させる磁気浮揚玩具を提供する
ことにある。本発明のさらに他の目的は、浮揚磁石の鉛
直方向の並進運動を安定させる磁気浮揚玩具を提供する
ことにある。本発明のさらに他の目的は、浮揚磁石の姿
勢を安定させる磁気浮揚玩具を提供することにある。本
発明のさらに他の目的は、浮揚磁石の姿勢及び水平方向
又は鉛直方向の並進運動を同時に安定させる磁気浮揚玩
具を提供することにある。本発明のさらに他の目的は、
前記磁気浮揚玩具の磁気浮揚方法を提供することにあ
る。

【０００９】

【課題を解決するための手段】本発明の前記目的は、次
に示された手段により達成される。即ち、本発明１の磁
気浮揚玩具は、実質的に閉じた周縁と前記周縁に囲まれ
磁化された第１の面とを備え、前記第１の面に垂直な垂
直方向に関する磁場勾配が負である高さ領域と前記第１
の面に平行な平行方向に関する磁場勾配が正になる高さ
領域とが共通する共通高さ領域を形成するように前記周
縁が非円形に形状化された浮揚用磁石（２）を備える浮
揚用磁気台（１）と、前記浮揚用磁石（２）に対向する
側が同極になるように磁化された第２の面を備える浮揚
側磁石（６）を備える磁気浮揚コマ（５）とからなるも
のである。

【００１０】本発明２の磁気浮揚玩具は、前記発明１に
おいて、前記浮揚用磁石（２）に前記第１の面を水平に
調整するための水平調整手段を備えたことを特徴として
いる。

【００１１】本発明３の磁気浮揚玩具は、前記発明２に
おいて、前記浮揚用磁石（２）に前記第１の面が水平に
なったことを確認するための水平確認手段（２９）を備
えたことを特徴としている。

【００１２】本発明４の磁気浮揚コマは、回転軸に直交
する平面に磁化された実質的にリング状の磁石を内蔵
し、磁界中に回転させて浮揚させるために用いるコマで
ある。

【００１３】本発明５の磁気浮揚玩具の磁気浮揚方法
は、実質的に閉じた周縁と前記周縁に囲まれ磁化された
第１の面とを備え、前記第１の面に垂直な垂直方向に関
する磁場勾配が負である高さ領域と前記第１の面に平行
な平行方向に関する磁場勾配が正になる高さ領域とが共
通する共通高さ領域を形成するように前記周縁が形状化
された浮揚用磁石（２）を備える浮揚用磁気台（１）上
に、前記浮揚用磁石（２）に対向する側が同極になるよ
うに磁化された第２の面を備える浮揚側磁石（６）を備
える磁気浮揚コマ（５）を回転させて浮揚させるもので
ある。

【００１４】本発明６の磁気浮揚玩具の磁気浮揚方法
は、実質的に閉じた周縁と前記周縁に囲まれ磁化された
第１の面とを備え、前記第１の面に垂直な垂直方向に関
する磁場勾配が負である高さ領域と前記第１の面に平行
な平行方向に関する磁場勾配が正になる高さ領域とが共
通する共通高さ領域を形成するように前記周縁が形状化
された浮揚用磁石（２）を備える浮揚用磁気台（１）上
に、前記浮揚用磁石（２）に対向する側が同極になるよ
うに磁化された第２の面を備える浮揚側磁石（６）を備
える磁気浮揚コマ（５）を回転させて浮揚させ、前記磁
気浮揚コマ（５）の質量を調整することにより前記浮揚
用磁気台（１）に対する前記磁気浮揚コマ（５）の浮揚
高さを調整するものである。

【００１５】本発明７の磁気浮揚玩具の磁気浮揚方法
は、実質的に閉じられた導線と前記導線に囲まれ磁化さ
れた第１の面とを備え、前記第１の面に垂直な垂直方向
に関する磁場勾配が負である高さ領域と前記第１の面に
平行な平行方向に関する磁場勾配が正になる高さ領域と
が共通する共通高さ領域を形成するように前記導線に囲
まれる前記第１の面の周縁が形状化された浮揚用電磁石
（２）を備える浮揚用磁気台（１）上に、前記浮揚用電
磁石（２）に対向する側が同極になるように磁化された
第２の面を備える浮揚側磁石（６）を備える磁気浮揚コ
マ（５）を回転させて浮揚させ、前記導線に流す電流量
を調整して前記浮揚用電磁石（２）の磁場の強さを一様
に調整することにより、前記浮揚用磁気台（１）に対す
る前記磁気浮揚コマ（５）の浮揚高さを可変的にするも
のである。

【００１６】本発明８の磁気浮揚玩具の磁気浮揚方法
は、前記発明７において、前記導線に流す電流量を増減
させることにより前記磁気浮揚コマ（５）を上下運動さ
せることを特徴としている。

【００１７】本発明によれば、浮揚側磁石は下記のよう
な物理的作用を受けて安定する。本発明は、均一に磁化
された面上での磁場の従来認識されていない特徴的な性
質と浮上磁石の回転運動との両作用により１つの磁石の
上方に他の磁石を機械的に拘束せずに安定させる磁気浮
揚安定作用に基づいている。より具体的に述べると、自
転する磁気こまを浮揚させるために均一な磁化面すなわ
ち実質的に平板な浮揚用磁気台を利用する。均一な磁化
面すなわち実質的に平板な浮揚用磁気台上で、例えば、
平らな環状（リング状）磁石を内蔵する磁気浮揚コマが
回転浮揚する。

【００１８】バランス上必要ならば、磁気浮揚コマに
は、１つ又は１つ以上の非磁気的座板形状の重錘・分銅
である例えば、重さ調整用リングを装着して浮揚させ
る。浮揚用磁気台及び磁気浮揚コマの磁石は、平面的に
磁化されるシート状材料であるのがよく、浮揚用磁気台
と磁気浮揚こまの磁石との磁力線の方向は反対方向であ
る。このように磁化されたシート状材料は、磁気殻（こ
の明細書で、磁場を発生させる磁気体の意味の用語とし
て、即ち局所的スピン・局所的磁気モーメントが集まっ
ている物体の意味の用語として用いる。したがって、１
本の閉じた電線が形成する円を周縁とする面、円柱状永
久磁石の磁場が零となる中心断面の円を周縁とする面も
電磁気学上は磁気殻に同等である）に相当するものであ
る。

【００１９】磁気殻の磁場の強さは、単位面積当たりの
磁気モーメント、すなわち、殻の厚さと面積をかけた単
位体積当たりの単位極数として定義される。均一に磁化
された殻の磁場は、殻の周縁に流れる電流により生じる
ものと同等である。電流強度ｉはアンペアで、これは殻
の強さと数値としては同じ値であり、同じ均一な強度と
同じ外周を持った殻は、外側の全ての点に同じ強さの場
を生じさせる。言い換えると、磁場の強さは、殻表面の
形状にはよらない。浮揚用磁気台の面を平らにせずに凹
面にした場合、浮揚用磁気台上に磁気的中心力（向心方
向の磁気力）を作りだすことはできない。

【００２０】磁気殻上の磁場に関して従来において認識
されていなかった特徴は、殻の外周形状は殻を用いる浮
上系の安定性に影響するという事実である。特に、多角
形状の周縁、特に長方形、正方形（矩形）の周縁を持っ
た磁気殻は、殻の表面上数センチメートルの所に特定領
域を持つ。その特定領域は、磁場の勾配が多角形の対角
線上で磁気双極子に上昇力（ｄＨｚ／ｄｚ）と中心力
（ｄＨｘ／ｄｚ）を与えるような場所である。以下、こ
の明細書で特に断らない限り、微分記号ｄ／ｄｚ，ｄ／
ｄｘ等は偏微分を表す。

【００２１】非多角形、例えば、円、楕円などは、前記
上昇力・中心力が同一領域に存在するようにオーバーラ
ップする特定の重なり領域を作り出すことができない。
尚、正方形の頂点部に多少の丸みをつけたものは、正方
形にほぼ同等であり、また長方形の頂点部に多少の丸み
をつけたものは、長方形にほぼ同等である。しかし、長
方形の両短辺に大きい丸みをつけて楕円形に近づける
と、本発明の作用効果は減殺され消滅する。本発明の本
質及び特徴点は、実施例や図面を通して明らかになる
が、実施例の説明は本発明の理解を深めるものあり、本
発明はそれによって限定されるのではない。

【００２２】

【作用】本発明の磁気浮揚玩具においては、対向する第
１の面と第２の面が磁気的に同極に磁化された浮揚用磁
石（下方側磁石）と浮揚側磁石（上方側の磁石）とが反
発する。このようにして浮揚用磁石の上方にある第２の
磁石は、浮揚用磁石が作る磁場中で、正の勾配を持つ水
平方向の磁力を受け、また、負の勾配を持つ鉛直方向の
磁力を受けて浮揚用磁石の上方の特定領域に安定する。
本発明の円形でない多角形状の浮揚用磁気台は、このよ
うな特定領域を作り出す。

【００２３】浮揚側磁石は、このような特定領域の平行
な又は平行に近い磁力線即ち均一な磁力線からなる磁力
線束の中で、ほぼ鉛直方向の合力を受ける。回転する浮
揚側磁石の鉛直向きの回転軸の僅かの不安定性は、空気
摩擦又は／及び磁気摩擦によるジャイロ効果により取り
除かれる。本発明によれば、浮揚側磁石は、具体的には
実施例で述べるような物理的作用を受けて安定する。本
発明は、均一に磁化された面上の磁場において、従来認
識されていない特徴的な性質を利用したもので、それに
浮上磁石の回転運動を加えて、１つの磁石の上方に他の
磁石を機械的に拘束せずに安定させる磁気浮揚安定作用
に基づく。

【００２４】

【実施例】実施例の説明に先立って、本発明の本質的な
思想である平板な磁石が作る磁場の物理的特徴を総論的
に説明する。まず、本発明が利用する物理的な原理・作
用を、最も単純な実施例の系を用いて説明する。

【００２５】図１にはＮ極とＳ極を持った長さｌの磁気
双極子２が示されている。以後、両極にそれぞれに磁気
量が集中しているものとして説明する。今、Ｎ極の磁気
量をｍとしＳ極の磁気量を−ｍとすると、磁気双極子２
は、磁気量ｍと長さｌとをかけた積ｍｌに等しい磁気モ
ーメントＭを持つ。磁気モーメントＭは、磁気双極子２
の軸に沿って磁気量ｍを持ったＮ極から磁気量ｍを持っ
たＳ極に向かう方向の１つのベクトルである。両極を結
ぶ線分の中心から放射方向に向かう磁場ベクトルＨｒと
これに直交する角度方向の磁場ベクトルＨθとは、磁気
双極子２を取りまく磁場中の任意の点Ｐで、次式により
与えられる。

【００２６】

【数１】

【００２７】式（１），（２）は、円形領域の面積Ａと
この円形上を流れる環状電流ｉの積で表される閉じた電
流の磁気モーメントにより生じる磁場をも定義している
ことが電磁気学において知られている。したがって、以
下に述べる永久磁石は、電線で作るコイルと物理的に同
等の目的達成手段と考えてよい。図２で円形状の環状電
流ｉは、ｘ−ｙ平面内にある。この電流により生じる磁
場は、環状電流ｉが流れる円の径方向に沿って拡がる磁
力線によって示されている（習慣通り、磁場の方向はＮ
極＋から出る力線の方向として示している）。

【００２８】磁場の線（磁力線）は、環状電流ｉの位置
よりも高くなるにしたがって発散する。このような磁場
中に置かれた磁気双極子２（ｍ，−ｍ）は、図２中に場
の対称軸Ｚの近傍に位置づけられ示されている。磁気双
極子２（ｍ，−ｍ）の鉛直軸に対する角は、図中αで定
義されている。この場にある磁気双極子２は、＋ｍに上
向きのまた−ｍに下向きの力を発生させる。このような
力は、双極子を時計方向に回転させるトルクを生じさせ
ている。このトルクＴは、近似的には、 Ｔ＝Ｈｚ・ｍｌ・ｓｉｎ（α）＝ＨｚＭ・ｓｉｎ（α） （３） で示される。これからわかるように、トルクはαが増加
すると増加する。

【００２９】磁気双極子２は、図２に示される位置にお
いては不安定で、跳びはね反転しやがてＳ極（−ｍ）が
下方になり安定した姿態をとることになる（ただし、浮
揚しない）。このようなトルクを受けることから、従来
は浮上磁石を安定に保ったまま力学的に拘束することな
く、即ち、浮上磁石を側方に滑らすこともなく、また、
跳び越えることをさせることもなく、更に反転させるこ
ともなく、１つの永久磁石を他の永久磁石の上方に浮揚
させるはきわめて困難であった。

【００３０】図に示す位置にある限りは、場は上方へ進
むと弱くなるので、＋ｍにかかる上向きの力は−ｍにか
かる力よりも大きくなる。したがって、磁気双極子２に
は全体として上向きの力が働く。この上向きの合力は、
磁気双極子２の長さが短いものとして近似すると、次式
により与えられる。 Ｆｚ＝Ｍ・ｃｏｓ（α）（ｄＨｚ／ｄｚ） （４） ｘ方向の力すなわち側方力は同様に次式により与えられ
る。 Ｆｘ＝Ｍ・ｃｏｓ（α）（ｄＨｘ／ｄｚ） （５） ｚとともにＨｘが増加すると、側方力の合力は中心すな
わちこの場の軸に向かう方向に方向づけられる。

【００３１】即ち、場の外側に向かってスライドするこ
とがないような中心力が存在する。双極子に対する上方
及び側方の力は、場の空間的変化率（すなわち勾配）に
比例し、場の強さには比例しない。場の強さを全体に大
きくすれば大きくした分だけ大きくなる。即ち、比例定
数ｋを用いて磁場の強さＨを全体にｋ倍すればｄＨｘ／
ｄｚもｋ倍になる。全体に強くなるという表現中の「全
体は」は、数学的には「一様」という用語が用いられ、
「均一」とは異なる。

【００３２】完全に均一な場（全ての磁力線が完全に互
いに平行な場）では、磁気双極子２は、場がいかに強く
ても並進力を受けないで、トルクのみを受ける。本発明
によれば、磁気殻の上方における磁場の従来認識されて
いなかった特徴が明確に認識されている。即ち、殻の表
面上数センチメートルの所で、磁場の勾配が磁気双極子
に上昇力（負のｄＨｚ／ｄｚ）と中心力（正のｄＨｘ／
ｄｚ）を同時に与えるような重なり領域（共通領域）を
持つということである。

【００３３】この特徴は、例えば、１０ｃｍ平方の磁気
殻について、図３及び図４に示されている。両図の横軸
は、それぞれにｄＨｚ／ｄｚ（図３）とｄＨｘ／ｄｚ
（図４）の大きさを示し、両図の横軸はともに磁気殻か
らの高さを示す。磁気殻として、この場合、１平方ｃｍ
当たり強度７８０単位極数を持つ１辺１０ｃｍの正方形
の磁気板が用いられている。この磁気板の対角線上で両
対角線の交点すなわち当該正方形の中心から０．５ｃｍ
間隔で離隔した点について、鉛直高さｚと前記磁気勾配
ｄＨｚ／ｄｚ、ｄＨｘ／ｄｚの関係がプロットされ示さ
れている。

【００３４】例えば、図３中の表示ｈ＝３．０の曲線
は、正方形の中心から対角線上で３．０ｃｍ離れた点を
通る鉛直線上での高さｚと磁気勾配ｄＨｚ／ｄｚとの関
係が示されている。全ての半径方向位置でｄＨｚ／ｄｚ
は負の極小値（絶対値としては極大値）を持ち、正方形
（矩形）の中心（ｈ＝０．０ｃｍ）から遠ざかるにつれ
て、この極小値は減少し（絶対値は増大し）、また、極
小値をとる鉛直位置は低くなっている。図４に見られる
ように、ｄＨｘ／ｄｚは、正方形の中心からの離隔距離
に係わらず、約２．３ｃｍの高さ位置で収斂する値を持
ち、また、ある高さ以上で正の値を持つ。たとえば、ｈ
が３．０ｃｍであればｄＨｘ／ｄｚは高さ２．３ｃｍで
零になり、この高さ以上になると負の値を持つ。

【００３５】厚みを貫通する向きに磁化された小さく薄
い環状磁石のような双極子は、磁気殻の軸に沿って磁気
殻に対して上昇させられることが、式４のｄＨｚ／ｄｚ
に図３に示される横軸の値を代入することにより理解さ
れる。磁石に対する上向きの力は、負の勾配ｄＨｚ／ｄ
ｚがピーク値に達するまで増し、その後に減少する。中
心からの各距離におけるｄＨｚ／ｄｚのピーク値（極小
値）は、最大重量の双極子を重力に抗して持ち上げるこ
とができる高さ位置である。この最大値よりも幾分少な
目の重量を持つ双極子は、ｄＨz／ｄｚのピーク値を通
り越した磁場によって浮揚させられるはずである。した
がって、その点とは異なるがそれより僅かに高い位置で
浮揚させられることになる。

【００３６】もし、このような高さ位置でｄＨｘ／ｄｚ
が負であれば、たとえばｚ＞２．３ｃｍなら、双極子は
側方へスライドし場から外れる。何故なら、浮揚用磁気
台の対角線に沿う正の中心力が存在しないからである。
このような安定を可能にする領域は、２．３ｃｍ以下で
ある。図３，４の曲線によると、ｈが小さい場合には正
の中心力が小さく浮上力も小さいので、１０ｃｍ平方の
磁気殻を用いる場合には、中心からの離隔距離は大きい
ほうがよい。この場合、例えばｈは２ｃｍより大きい方
が安定性がよい。一方、ｈが大きくなりすぎると高さが
高くなる場合に中心力が小さくなるので、ｈは３ｃｍよ
りも小さいほうがよい。

【００３７】このことからすると、磁気モーメントの集
合体である浮上側磁石は、磁気殻が正方形の場合には、
内径が約２ｃｍ外径が高々３ｃｍの環状磁石にするとよ
いという結論が得られる。このような寸法であれば、環
状体は、浮揚し中心に位置づけられ安定する（すなわち
場外に外れ出ることがない）。ところで円形状磁気殻の
磁場計算によると、中心力が存在する高さ領域で上昇力
が極大値になる高さ領域が重なり合って存在することが
ない。即ち、中心力が存在する高さ制限、つまりｄＨｘ
／ｄｚが正から負に変わる高さ以下の制限高さが、距離
ｈに対応する全ての半径方向の距離のところで負のピー
ク値ｄＨｚ／ｄｚよりも小さいところにある。このよう
に、円形状の磁気台の上方に永久磁石を浮揚させること
は不可能である。

【００３８】他の形状の永久磁石たとえば３角形、Ｘ字
形の永久磁石でテストしてみると、正方形（矩形）が最
も好ましいことがわかった。このように理論的に環状磁
石は正方形（矩形）の磁気殻の上方に浮上し中心位置に
とどまることができるが、具体的に何らかの拘束をしな
いならば、環状磁石は、動転し浮揚用磁気台に落下す
る。これを回避するための拘束は、軸の回りに環状磁石
を自転させ反転を回避させるためにジャイロ運動をさせ
ることである。環状磁石はある角運動量よりも速く回転
すると、浮揚用磁気台上でぐらつかずに真っ直ぐに自転
する。空気抵抗により速度が減じると、環状磁石は逆転
倒を開始し摂動しついには急に動転する。環状磁石が安
定条件で浮揚しぐらつきを開始するために分析した下限
回転速度は、次により与えられる。

【００３９】

【数２】

【００４０】ここで用いられている設計定数として、環
状磁石の動転を回避するために必要な自転速度は秒速約
２０回転が要求される。

【００４１】［実施例１］次に、上記理論的作用原理に
ついて説明した本発明の好ましい実施例を説明する。図
５に示すように、厚み１．２ｃｍ、１辺が５ｃｍの正６
角形の外観を持つ浮揚用磁気台１は、表面が樹脂で成形
されている。浮揚用磁気台１の中に、本発明の重要な構
成要素である永久磁石である浮揚用磁石２、即ち理論的
説明のために用いた用語の磁気殻が埋め込まれている。
図６に示すように、浮揚用磁気台１は合成樹脂により覆
われ浮揚用磁気台１の内部に浮揚用磁石２が隠されてい
る。

【００４２】説明の便宜上、浮揚用磁石２は上面側がＮ
極であるとする。浮揚用磁気台１は浮揚用磁石２が覆い
隠されているので、磁石の存在を見る者に感じさせずに
後述するコマを浮上させて、見る者を驚かせる効果があ
る。浮揚用磁気台１の内部に隠されている浮揚用磁石２
は、必ずしも６角形である必要はない。理論で明らかに
したように、浮揚用磁石２は４辺形特に正方形であるの
がベターである。一般的にいうと、実質的に多角形であ
ればよいが、円形、周縁が滑らかな楕円形状は不適であ
る。

【００４３】永久磁石の厚みは、実質的に重要な技術的
意味を持たない。磁力線束ができるだけ鉛直方向に向い
ていることが望ましい。一様に磁力が大きくなると（微
分に関係せずに大きくすると）、後述する浮揚コマの重
さ（質量）を大きくすることができる。後述するコマの
浮揚を上手に行うために、特に、当該おもちゃの操作に
慣れていない初心者のために、浮上用補助具３が用いら
れる。浮上用補助具３は、磁力を持たない単なる板で磁
気遮蔽しない板を用いる。浮上用補助具３は、これを鉛
直方向に貫通する浮揚用磁石２の磁力線が弱まらない材
質のもの、即ち板状の薄い絶縁体がよく、例えば、透明
な樹脂シートが採用される。

【００４４】浮上用補助具３を持ち上げる操作のために
便利なように、浮上用補助具３の周縁の１部から把手４
が突出している。浮上用補助具３は、把手４の部分を除
くと平面図としては浮揚用磁気台１に同形が好適であ
る。このような浮上用補助具３を用いる場合は、浮上用
補助具３の上方に磁気浮揚コマ５が配置される。磁気浮
揚コマ５は、浮上側の円形の永久磁石である浮揚側磁石
６と心棒７と重さ調整用リング８とからなる。円形の磁
石とは、ディスク状磁石、リング状磁石である。浮揚側
磁石６は、下側が浮揚用磁石２と反対のＮ極である。

【００４５】図５に示すものは、リング状であり、その
理由は理論説明で明らかにしたように、中心部に磁気モ
ーメントが存在しないリング状磁石（例えば、１０ｃｍ
平方の磁気殻の場合は、内径２ｃｍ，外径３ｃｍ）であ
ることが浮上力及び安定性のために好ましいからであ
る。中心部の磁気モーメントが外周側のそれより小さい
ものも、磁石としてはリング状であると考えることがで
きる。浮揚側磁石６の厚みは、実質的に重要な技術的意
味を持たない（ただし、式４，５はこの厚みが零に限り
なく接近する極限のものとして表現されている。）。磁
力線束は、できるだけ鉛直方向に向いていることが望ま
しく、磁力が一様に大きくなれば浮揚側磁石６を含む浮
揚コマ５の重さ（質量）を大きくすることができる。

【００４６】尚、磁気浮揚コマは磁石のみでできたディ
スクまたはリングでよく、必ずしも心棒７を必要としな
い。また、リング状磁石の中心にはめ込む重さ調整用リ
ング８もバランスが合えば必ずしも必要ではない。通常
は重さ調整用リング８を用いるが、この時は調整用リン
グ８は心棒に通され浮揚側磁石６の上面に載置される。
調整用リング８は、重さが異なるもの、即ち外径が異な
る大小複数枚のものを上下に重ねて用いることができ
る。

【００４７】次に、浮揚用磁気台１の上方に磁気浮揚コ
マ５を浮揚させる手順について説明する。図５に示すよ
うに、浮揚用磁気台１を水平に置き、その上に浮上用補
助具３を重ねて水平に静置する。この時浮揚用磁気台１
の周縁と浮上用補助具３の周縁が重なるように置く（こ
の例のように、浮揚用磁石１と浮上用補助具３とが同形
の場合は、両者が揃えやすい）。このような状態では、
浮揚用磁気台１の中の浮揚用磁石２の中心部の磁力線が
浮上用補助具３の中心を貫通する。

【００４８】次に、磁気浮揚コマ５の心棒７の下端を浮
上用補助具３のほぼ中央に位置させ浮上用補助具３上で
磁気浮揚コマを回転させる。次に、把手４を指で持って
浮上用補助具３を水平に維持しながら上昇させる。この
時、磁気浮揚コマ５は、図７に示すように、心棒の下端
が浮上用補助具３の上面に接したままで持ち上げられ
る。そして更に持ち上げると、理論説明で述べたよう
に、高さが高くなったある位置で上昇力が極大になるの
で、この高さ位置に接近した磁気浮揚コマ５は、図８に
示すように、真っ直ぐ鉛直上方に浮上用補助具３から急
に飛び上がる。磁気浮揚コマ５は、空中に一旦飛び上が
ってやや降下するが、ほぼ瞬間的にある高さ位置で停止
して安定する。ここで図９に示すように、浮上用補助具
３を素早く引き抜いて、浮揚用磁気台１から取り除いて
やる。

【００４９】磁気浮揚コマ５の重量を調整しておくこと
で、磁気浮揚コマ５は横方向安定限界高さ位置よりも低
い位置で安定する（この横方向安定限界高さ位置は、
３．１ｃｍより低い安定位置であった）。このように安
定する高さ位置は、磁場の勾配（ｄＨｚ／ｄｚ）が極小
値（絶対値としては最大値）になる高さ位置であるが、
磁気浮揚コマ５の重さと前述の式（３）等に現れている
磁気モーメントＭによって影響を受ける。磁気浮揚コマ
５の重さを調整して、前記極小値の高さ位置に磁気浮揚
コマ５の浮揚側磁石６を誘導することにより、上下方向
の安定性を最もよくすることができる。また、その高さ
位置は、微分係数の大きさにより定まるが、一様に比例
定数倍だけ大きくなる。

【００５０】安定している磁気浮揚コマ５の心棒７の頂
部を少し下方に押すと、磁気浮揚コマ５は少し下降した
後に元の高さ位置よりも少し上方の位置まで跳ね上がる
運動をするが、速やかに元の高さ位置で安定する。この
ような高さ位置で横方向の磁気勾配（ｄＨｘ／ｄｚ）が
正であれば、磁気浮揚コマ５は中心力を受ける。初期に
は横方向に揺れるが浮揚用磁石２の中心軸に心棒７の中
心軸が重なる位置で安定する。この実施例では、３．１
ｃｍ以上の高さ位置での横方向の安定性は、得られな
い。

【００５１】式（３）で表されるトルクが、磁気浮揚コ
マ５の浮揚用磁石２に発生するが、式（６）で表される
下限角速度以上の角速度を持っているならば、ジャイロ
効果で真っ直ぐに安定して自転する。磁気浮揚コマ５の
安定性に寄与する空気抵抗は、磁気浮揚コマ５の自転角
速度を低下させる。式（３）の角速度当たりまで低下し
た磁気浮揚コマ５は、やがて揺れを開始し高さ位置を変
えて降下し横方向にも揺れだし摂動して、ついには急速
に安定性を失い、逆転倒し浮揚用磁気台１に吸着する。

【００５２】このような運動は１つの典型的なものであ
り、回転させた磁気浮揚コマ５を浮上用補助具３上に載
せたときの初期条件により、様々な運動をすることか
ら、各自で工夫して面白く遊ぶことができる。浮上用補
助具３で磁気浮揚コマ５を持ち上げても磁気浮揚コマ５
が浮上用補助具３から離れずに浮揚しない場合は、磁気
浮揚コマ５が重すぎる場合と考えられる。この場合に、
重さ調整用リング８を取り除くか、又は軽い重さ調整用
リング８と交換するなどの重量調整を繰り返し行う。そ
うすると、図３中にＨ１で示す高さ位置にある磁気浮揚
コマ５は、磁場勾配が極値になるＨ２に向かって飛び上
がる（尚、浮揚用磁石がせいほうけいのもきについての
関数関係を示しているが、正６角形の場合でも図３と同
様な関数形を示す。この実施例のために便宜的に図３を
援用する）。

【００５３】逆に、磁気浮揚コマ５が浮上用補助具３か
ら突如として高く跳び上がり不安定になって落下するよ
うなら、重さ調整用リング８を増やしたり交換したりし
て磁気浮揚コマ５の重量を大きくする。適正重量にする
と高さＨ２で上下方向には最も安定する。しかし、この
安定性は本質的でなく、浮上力とコマの重量とが釣り合
うという意味での安定性である。横方向の安定性は、磁
気浮揚コマ５の重量との間に直接の関係がなく、本質的
であり、磁気浮揚台１の中心の鉛直上方線からずれれ
ば、強引に前記鉛直上方線上に引き戻す安定性がある。

【００５４】［実施例２］図１０は本発明の他の実施例
を示す。これは、磁気浮揚コマ５を浮揚させる高さ位置
を増大させるために改良したものである。実施例１と外
観的に殆ど同じであり、浮揚用磁石２の幾何学的中心Ｇ
の近傍の磁場が弱められている点で実施例１と異なる。
中心部の磁場は、図中破線で示すように浮揚用磁石２に
中心穴１０を開けることにより弱められ、磁気ディスク
１１の上面をＳ極にした反対極の磁気ディスク１１を中
心穴１０に挿入することによっても更に弱められる。磁
気ディスク１１を容易に着脱自在とし、大小異なる磁気
力のもので磁場の強さ調整を簡単に行なうことができ
る。また、中心穴１０を開けずに浮揚用磁石２の中心部
の裏側に裏側の極と同極性の極を上面側とする磁気ディ
スクを張り付けても同様な効果がある。

【００５５】［実施例３］図１１に示す浮揚用磁石２
は、永久磁石の代わりに電磁石２０を用いたものであ
る。磁気殻としては、永久磁石と環状電流とが同等であ
るから、実施例３の作用は実施例１，２と基本的には同
等である。環状電流は、ほぼ閉じた電線２１またはコイ
ルの両端に電圧を印加することにより発生させることが
できる。この場合、磁気的な場の量の絶対値を変えるこ
とができるが、磁気勾配の関数形は変えることはできな
い。一様に磁場を定数倍することができるので、磁気浮
揚コマ５の最高安定点の高さ位置を変えることが可能で
ある。一方、電流制御により磁気浮揚コマ５の鉛直方向
の運動を起こさせることもできる。この場合にも、逆回
り電流を通す閉じた電線又はコイルで形成した電磁石２
２を電線２１の中央部に設けて、磁気浮揚コマ５の浮上
高さを変更することができる。即ち電磁石２２の電流制
御によっても磁気浮揚コマ５の鉛直方向の運動制御を行
うことが可能である。

【００５６】［実施例４（浮揚用磁気台１の形状に関す
る変形例）］図１２は、実施例１における浮揚用磁気台
１の形状を変更した例を示す（参考までに、磁気浮揚コ
マ５を浮いた状態で示す）。浮揚用磁気台１は、浮揚用
磁石２を埋め込んだ点で実施例１と同様であるが、外観
と同様に埋め込まれた浮揚用磁石２も正方形である点で
異なる。理論説明のところで既に述べた通り、磁気浮揚
コマ５の安定性は６角形よりも４角形の方が良い。磁気
浮揚コマ５が浮揚用磁気台１上で浮揚する作用は実施例
１と同様である。

【００５７】［実施例５］図１３〜図１７に示す浮揚用
磁気台１は、これらの図の順に、円形（図１３）、正３
角形（図１４）、正方形に似ているが各辺内方に滑らか
に窪み角部に丸みを与えられた概正方形（図１５）、正
方形に似ているが各辺内方に滑らかに窪み角部に丸みを
与えられていない概正方形（図１６）、各辺の中央の一
部を内方に滑らかに窪ませた概正方形（図１７）の各形
状に成形されている。各浮揚用磁気台１には、内部に浮
揚用磁石２がそれぞれ埋め込まれている。浮揚用磁石２
の形状はそれぞれ浮揚用磁気台１の形状と略同形であ
る。即ち、図１４の浮揚用磁石２が３角形である以外
は、４角形または概４角形である。概４角形の場合で
も、中心位置からの各距離ｈについて、各磁場勾配と高
さ位置との図３，図４に示す関係はほぼ同様である。正
３角形の場合は、その重心と３頂点とを結ぶ線上で各ｈ
をとれば、各磁場勾配と高さ位置との図３，図４に示す
関係はほぼ同様である。

【００５８】［実施例６］図１８，図１９は、水平調整
手段（高さ調整手段、水平感知手段）を備えた浮揚用磁
気台１の例を示す。水平調整手段は、高さ調整用手段３
０と水平感知手段２９とを有している。図１８に示す高
さ調整手段３０は、３点調整式のねじ足であり、３つの
ねじ足をまわして浮揚用磁気台１の水平出しを行う。図
１９に示す高さ調整手段３０は、３点調整式の楔板であ
る。３つの楔板を浮揚用磁気台１の底面に出し入れして
浮揚用磁気台１の水平出しを行う。これらの浮揚用磁気
台１の上面側に水平感知手段２９である例えば、球形状
の気泡管が取り付けられている。浮揚用磁石２の第１の
平面が水平になった時、気泡管の球状管の頂部（中心）
に気泡が位置することから、水平を感知認識できる。
尚、通常は浮揚し易さの観点から、浮揚用磁気台１を水
平に維持して磁気浮揚コマ５を浮揚させるが、浮揚用磁
石２は必ずしも水平に設定しなければならないものでは
ない。浮揚用磁石２が水平面から少し傾いている場合
は、浮揚磁気コマの軸が少し傾くだけである。

【００５９】［実施例７］図２０は、浮上用補助具３の
変形例を示すもので実施例１では、正６角形のものがこ
の場合は４角形にしている。図に示すように、浮上用補
助具の４角形状の透明な樹脂シートの中央点を中心とし
て複数の同心円からなる中心点表示３５が印刷されてい
る。これは、磁気浮揚コマ５を回してこの上の中心部に
誘導するための目安として用いるためのものである。通
常、このような浮上用補助具３は、浮揚用磁気台１の形
状に同形のものとする（例えば、浮揚用磁気台１が６角
形の場合、浮上用補助具３もそれと同形の６角形とすれ
ば良い）。また把手４を付けておくと便利であるが、必
ずしも必要ではない。図２１に示す浮上用補助具３は、
図２０のそれと大差はないが、中心点表示３５の領域を
除く部分に粗目３６をつけ、この上の磁気浮揚コマ５が
外方向に滑ろうとしても中心部から容易に離脱しないよ
うにしたものである。

【００６０】［実施例８］図２２，図２３は、本発明で
使用される磁気浮揚コマ５を示し、図２２は斜軸投影
図、図２３はその側面図である。磁気浮揚コマ５は、実
施例１で簡単に説明した磁気浮揚コマ５に全く同じであ
る。磁気浮揚コマ５は、主として浮揚側磁石６と心棒７
とから構成され、必要ならば重さ調整用リング８が加わ
る。心棒７の浮上用補助具３に接する下端部は太めに丸
く形成されており、心棒７の上部は、指で回せるように
先細に形成されている。浮揚側磁石６は、磁石体が裸の
心棒７に取り付けられたものでもかまわないが、樹脂製
の保護体に埋め込まれている方がよい（以下、保護体付
き磁石を浮揚側磁石６という）。

【００６１】浮揚側磁石６はリング状に形成されてお
り、浮揚側磁石６には、心棒通し穴（図示せず）が開け
られ、この心棒通し穴に心棒７が圧入されている。心棒
７に上方から下側き重さ調整用リング８ａと上側の重さ
調整用リング８ｂとが通され、それぞれに軸方向に多層
状に重ねられて嵌め込まれる。このような下側の重さ調
整用リング８ａと上側の重さ調整用リング８ｂとの他
に、調節のため必要に応じて更に幾つかの重さ調整用リ
ングを使用することも勿論できる。心棒７の上方から、
輪ゴムまたはＯリングなどの止め輪４０が心棒７にはめ
込まれる。止め輪４０は、下側の重さ調整用リング８ａ
及び上側の重さ調整用リング８ｂを浮揚側磁石６との間
で弾力的に挟み込み、下側の重さ調整用リング８ａと上
側の重さ調整用リング８ｂの浮揚側磁石６からの離脱を
防ぐ。もっとも、挟み込まなくても重さ調整用リングか
ら離してはめ込んでおくことにより、少なくとも重さ調
整用リングの心棒７からの離脱をなくせる。

【００６２】［実施例９］図２４，図２５は、磁気浮揚
コマ５の形状の変形例で、図２４は斜軸投影図、図２５
はその側面図である。玩具の趣旨を活かした形状即ちＵ
ＦＯ型形状に外観を整えた磁気浮揚コマ５を示してい
る。浮揚用磁気台１の上に浮揚させた場合、あたかもＵ
ＦＯが着陸寸前の状態のように見え極めて面白い。磁気
浮揚コマ５の内部構造は、これまでに示した構造に同じ
である。

【００６３】［実施例１０］図２６，図２７に示す磁気
浮揚コマ５は、遠心ゴマ４８を利用したものであり、図
２４は斜軸投影図、図２５はその側面図である。これは
回転させない軸受体４７を備えた鉛直面内に位置づけら
れるリング状枠体４５に回転自在に支持されるコマであ
る。磁気浮揚コマ５の心棒７の上下端がリング状枠体４
５の軸受体４７で支持され、磁気浮揚コマ５は回転す
る。リング状枠体４５の直径を含む平面内に位置付けら
れて水平リング状枠体４６が取り付けられている。水平
リング状枠体４６は、これを手で持って磁気浮揚コマ５
の全体を持ち運ぶための把手の役割を果たす。このよう
な地球コマでは、リング状枠体４５又は水平リング状枠
体４６を手で持ち、紐を使って内部の磁気浮揚コマ５を
回転させる。そして浮揚用磁気台１上の安定位置高さの
所に持っていき、そこで手から静かに放すことにより、
浮揚用補助手段なしに直接、磁気浮揚コマ５を浮揚させ
ることができる。

【００６４】［実施例１１］図２８は、磁気浮揚コマ５
を回すための磁気浮揚コマ回転駆動用補助具４９、いわ
ゆるコマ回し器具を示す。手でコマを回しても、式
（６）の最小限界角速度を磁気浮揚コマ５に与えること
が困難と思われる比較的非力な子供のための補助具とし
て用いられる。本体５０の上下の張り出し梁５１，５２
の先端に断面半円の溝を形成し、この上下２つの溝に磁
気浮揚コマ５の心棒７の上下各端部を嵌め込む。この場
合、磁気浮揚コマ５の心棒７の一部に突起５３を設けて
おく（バランス上、１８０°対称位置にもう一つ設ける
場合もある）。磁気浮揚コマ５側の突起５３と本体５０
側の突起５４との間に輪ゴム５５をかけ、手で磁気浮揚
コマ５を一方向に回転させて輪ゴムの張力限界近くまで
巻き上げる。そして磁気浮揚コマ５から手を離すと、磁
気浮揚コマ５は回転しやがて輪ゴム５５が磁気浮揚コマ
５から外れる。したがって、このようにして回した磁気
浮揚コマ５を浮上用補助具３上に載せれば、実施例１で
説明した手順により磁気浮揚コマ５を浮揚用磁気台１上
で浮揚させることができる。

【００６５】［実施例１２］図２９は、磁気浮揚コマ回
転駆動用補助具４９の他の実施例で内部に電動機を備え
たコマ回し機を示す。内部構造は、図２９に示す通りで
ある。本体６０にモーター６１が備わっており、増速用
ギアを介して回転軸６２が高速に回転するように本体６
０に軸受されている。また回転軸６２に鍔６３が設けら
れおり、鍔６３と本体６０の底との間で回転軸６２に圧
縮スプリング６４が装着されている。したがって、回転
軸６２は常時自然に上向きに付勢されていることにな
る。本体６０から出て回転軸６２を下方に押さえるプッ
シュボタン６７が本体６０に設けられている。本体６０
から下方に突出する回転軸６２の下端部には、挟み用の
弾性的フォーク６５が取り付けられている。

【００６６】プッシュボタン６７を押すことで弾性的フ
ォーク６５が少し下降すると、本体６０に取り付けられ
た押さえ部６６から開放されて自己の弾発力で開く。モ
ーター６１は、家庭用交流電源又は蓄電池により回転駆
動させることができる。今、磁気浮揚コマ５を回すに
は、取手６８を握ってプッシュボタン６７を押した状態
から徐々に放していき、弾性的フォーク６５の先で磁気
浮揚コマ５の心棒７の上端部を挟み込む。図示していな
いスイッチによりモーター６１の回転軸６２を駆動し、
このまま磁気浮揚コマ５を回転させたまま移動させる。
そして、回転する磁気浮揚コマ５を浮上用補助具３の上
に持って行き、プッシュボタン６７を押すと、弾性的フ
ォーク６５が開いて磁気浮揚コマ５の心棒７が開放さ
れ、磁気浮揚コマ５は浮上用補助具３上に落ちそのまま
回転を続ける。

【００６７】以上本発明を述べてきたが、この発明は実
施例に限定されるものではなく、その本質から逸脱しな
い範囲で他の種々の変形例が可能なことはいうまでもな
い。実施例は、低コストで誰もが容易に操作でき高い教
育的な配慮を行った玩具について説明したが、展示品、
装飾具、教材としても用いられる。また、磁気台を動か
して磁気浮揚コマを浮揚させたまま磁気台の動きに追従
させて移動させる浮揚移動体としても利用できる。磁石
は浮揚用磁石、浮揚側磁石とも磁気面が平面であるもの
について説明したが、実質的に平面であればよく多少凹
面状、凸面状であってもよい。浮上用磁気台は、樹脂製
の外側体に磁石を埋め込んだものを示したが、磁石だけ
で構成しても当然かまわない。尚、浮揚用磁石は、多角
形（勿論、正多角形のものも当然である）のもが採用可
能であることは、何度も言及した。浮揚用磁石は、リン
グ状、環状のものが良いが、心棒をあらたに挿入しない
形式のものであれば、円形（円板状）のものも採用可能
である。

【００６８】

【発明の効果】この発明の磁気浮揚玩具によると、簡単
な磁石構造により磁石（浮揚用磁石）の上方に磁石（浮
揚側磁石）を安定的に浮揚させることができる。詳しく
言えば、浮揚用磁石により浮揚側磁石を鉛直方向にも水
平方向にも同時に真っ直ぐな状態で、歳差運動も又横転
することもなく安定的に浮揚させることができる。

【図面の簡単な説明】

【図１】図１は、磁気双極子（ｍ，−ｍ）のまわりの磁
場中の点Ｐにおける磁場の量を定義するための座標系を
説明する概念図である。

【図２】図２は、磁気殻の説明用概念図である。

【図３】図３は、本発明の磁場勾配を示すグラフ図であ
る。

【図４】図４は、本発明の磁場勾配を示すグラフ図であ
る。

【図５】図５は、本発明の磁気浮揚玩具の実施例１を示
す斜軸投影図である。

【図６】図６は、本発明に係わる浮揚用磁気台を示す斜
軸投影図である。

【図７】図７は、本発明に係わる磁気浮揚玩具の浮揚方
法の１過程を示す斜軸投影図である。

【図８】図８は、本発明に係わる磁気浮揚玩具の浮揚方
法の１過程を示す斜軸投影図である。

【図９】図９は、本発明に係わる磁気浮揚玩具の浮揚方
法の１過程を示す斜軸投影図である。

【図１０】図１０は、本発明の磁気浮揚玩具の実施例２
を示す斜軸投影図である。

【図１１】図１１は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚側磁石の他の実施例を示す斜軸投影図である。

【図１２】図１２は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚用磁気台の他の実施例を示す斜軸投影図である。

【図１３】図１３は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚用磁気台のさらに他の実施例を示す斜軸投影図であ
る。

【図１４】図１４は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚用磁気台のさらに他の実施例を示す斜軸投影図であ
る。

【図１５】図１５は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚用磁気台のさらに他の実施例を示す斜軸投影図であ
る。

【図１６】図１６は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚用磁気台のさらに他の実施例を示す斜軸投影図であ
る。

【図１７】図１７は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚用磁気台のさらに他の実施例を示す斜軸投影図であ
る。

【図１８】図１８は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚用磁気台のさらに他の実施例を示す斜軸投影図であ
る。

【図１９】図１９は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚用磁気台のさらに他の実施例を示す斜軸投影図であ
る。図である。

【図２０】図２０は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
上用補助具の他の実施例を示す斜軸投影図である。

【図２１】図２１は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
上用補助具のさらに他の実施例を示す斜軸投影図であ
る。

【図２２】図２２は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚側磁石の他の実施例を示す斜軸投影図である。

【図２３】図２３は、図２２の浮揚側磁石の側面図であ
る。

【図２４】図２４は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚側磁石のさらに他の実施例を示す斜軸投影図である。

【図２５】図２５は、図２４の浮揚側磁石の側面図であ
る。

【図２６】図２６は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる浮
揚側磁石のさらに他の実施例を示す斜軸投影図である。

【図２７】図２７は、図２５の浮揚側磁石の側面図であ
る。

【図２８】図２８は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる磁
気浮揚コマを回転させる補助具の実施例を示す斜軸投影
図である。

【図２９】図２９は、本発明の磁気浮揚玩具に係わる磁
気浮揚コマを回転させる補助具の他の実施例を示す斜軸
投影図である。

【図３０】図３０は、図２８の補助具の内部構造図であ
る。

【符号の説明】

１…浮揚用磁気台 ２…浮揚用磁石 ３…浮上用補助具 ４…把手 ５…磁気浮揚コマ ６…浮揚側磁石 ７…心棒 ８，８ａ，８ｂ…重さ調整用リング １０…中心穴 １１…磁気ディスク ２０，２２…電磁石 ２１…電線 ２９…水平感知手段 ３０…水平調整手段 ３５…中心点表示 ４０…止め輪 ４５…リング状枠体 ４６…水平リング状枠体 ４７…軸受体 ４８…遠心ゴマ ４９…磁気浮揚コマ回転駆動用補助具４９ ５０…本体 ５１，５２…梁 ５３，５４…突起 ５５…輪ゴム ６０…本体 ６１…モーター ６２…回転軸 ６３…鍔 ６５…弾性的フォーク ６６…押さえ部 ６７…プッシュボタン ６３…鍔 ６５…弾性的フォーク ６６…押さえ部 ６７…プッシュスボタン ６８…取手

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】実質的に閉じた周縁と前記周縁に囲まれ磁
   化された第１の面とを備え、前記第１の面に垂直な垂直
   方向に関する磁場勾配が負である高さ領域と前記第１の
   面に平行な平行方向に関する磁場勾配が正になる高さ領
   域とが共通する共通高さ領域を形成するように前記周縁
   が形状化された浮揚用磁石（２）を備える浮揚用磁気台
   （１）と、 前記浮揚用磁石（２）に対向する側が同極になるように
   磁化された第２の面を備える浮揚側磁石（６）を備える
   磁気浮揚コマ（５）とからなる磁気浮揚玩具。
2. 【請求項２】請求項１において、 前記浮揚用磁石（２）に前記第１の面を水平に調整する
   ための水平調整手段を備えたことを特徴とする磁気浮揚
   玩具。
3. 【請求項３】請求項２において、 前記浮揚用磁石（２）に前記第１の面が水平になったこ
   とを確認するための水平確認手段（２９）を備えたこと
   を特徴とする磁気浮揚玩具。
4. 【請求項４】回転軸に直交する平面に磁化された実質的
   にリング状の磁石を内蔵し、 磁界中に浮揚させるために用いる磁気浮揚コマ。
5. 【請求項５】実質的に閉じた周縁と前記周縁に囲まれ磁
   化された第１の面とを備え、前記第１の面に垂直な垂直
   方向に関する磁場勾配が負である高さ領域と前記第１の
   面に平行な平行方向に関する磁場勾配が正になる高さ領
   域とが共通する共通高さ領域を形成するように前記周縁
   が形状化された浮揚用磁石（２）を備える浮揚用磁気台
   （１）上に、 前記浮揚用磁石（２）に対向する側が同極になるように
   磁化された第２の面を備える浮揚側磁石（６）を備える
   磁気浮揚コマ（５）を回転させて浮揚させることを特徴
   とする磁気浮揚玩具の浮揚方法。
6. 【請求項６】実質的に閉じた周縁と前記周縁に囲まれ磁
   化された第１の面とを備え、前記第１の面に垂直な垂直
   方向に関する磁場勾配が負である高さ領域と前記第１の
   面に平行な平行方向に関する磁場勾配が正になる高さ領
   域とが共通する共通高さ領域を形成するように前記周縁
   が形状化された浮揚用磁石（２）を備える浮揚用磁気台
   （１）上に、 前記浮揚用磁石（２）に対向する側が同極になるように
   磁化された第２の面を備える浮揚側磁石（６）を備える
   磁気浮揚コマ（５）を回転させて浮揚させ、 前記磁気浮揚コマ（５）の質量を調整することにより前
   記浮揚用磁気台（１）に対する前記磁気浮揚コマ（５）
   の浮揚高さを調整することを特徴とする磁気浮揚玩具の
   浮揚方法。
7. 【請求項７】実質的に閉じられた導線と前記導線に囲ま
   れ磁化された第１の面とを備え、前記第１の面に垂直な
   垂直方向に関する磁場勾配が負である高さ領域と前記第
   １の面に平行な平行方向に関する磁場勾配が正になる高
   さ領域とが共通する共通高さ領域を形成するように前記
   導線に囲まれる前記第１の面の周縁が形状化された浮揚
   用電磁石（２）を備える浮揚用磁気台（１）上に、 前記浮揚用電磁石（２）に対向する側が同極になるよう
   に磁化された第２の面を備える浮揚側磁石（６）を備え
   る磁気浮揚コマ（５）を回転させて浮揚させ、 前記導線に流す電流量を調整して前記浮揚用電磁石
   （２）の磁場の強さを一様に調整することにより、前記
   浮揚用磁気台（１）に対する前記磁気浮揚コマ（５）の
   浮揚高さを可変的にする磁気浮揚玩具の浮揚方法。
8. 【請求項８】請求項７において、 前記導線に流す電流量を増減させることにより前記磁気
   浮揚コマ（５）を上下運動させることを特徴とする磁気
   浮揚玩具。