专利名称：驱动陀螺的制作方法众所周知的是人们喜欢传统玩具陀螺、陀螺仪和永磁体。陀螺是古老的玩具。它们由木材、金属或塑料以不同形状、颜色 和尺寸而制成。近来，它们中的一些能产生声音或/和光。但从开始起 并没有太多改变。 一旦使其转动，我们就只是看着它移动。不可能改 变该移动而与其互动。陀螺仪是众所周知的玩具和装置。它们的迷人之处是如何使方向 保持恒定。永磁体用于使用球、钉、铁磁粉末、磁流体而获得不同构造。一 旦实现该构造，则不会再发生什么，也不会再有乐趣。将陀螺仪的旋转运动和永磁体组合的构思已由I.Grosu在1987年 2月28日提交的罗马尼亚专利91 857中提出。通过使用在旋转轴线上 与传统陀螺仪同轴的两个永磁体对传统陀螺仪进行改进。因此，该陀 螺仪具有角动量和磁矩。由线圈产生的均匀外部磁场决定了作为拉莫尔旋进的旋转。该装置具有教学意义并能表明如何获得拉莫尔旋进。 这种陀螺仪模拟具有角动量和磁矩的电子的旋转。永磁体在陀螺中的令人感兴趣的使用是悬浮陀螺(Levitron):美国专利US4 382 245和美国专利US5 404 062。陀螺的盘是在第二永磁体 上方成排斥构造的永磁体。如果满足某些条件，该陀螺能够悬浮。实 现悬浮并不那么容易。悬浮陀螺由www.supermagnete.de生产。另一种玩具即磁性UFO陀螺在与铁磁平面件接触的底部处具有小 永磁体。在旋转期间，陀螺的底部以有趣的方式移动该平面件。
以关键字toy禾口 top以及magnet 4吏用网站www.espacenet.com选择 专利US2004198152、 US2003064660、 GB2389321、 CN1326800,它
们介绍了具有永磁体的陀螺。应当强调的是所有专利都涉及具有不可 控动力学的陀螺。


本发明旨在具有可控水平运动的陀螺。传统陀螺的动力学不能改 变，这是因为对传统陀螺所作的任何动作相当于转矩N，该转矩N将 根据角动量定理而改变旋转运动
dL/dt=N
其中L、 N分别是角动量和转矩。为水平移动该陀螺，必须对其 施加经过旋转轴线的作用力(以具有等于零的转矩)。这可通过两个永磁 体的互相吸引来实现； 一个永磁体在旋转轴线上与陀螺同轴，而另一
个永磁体位于陀螺的上方。遵照附图、详细说明和权利要求书将更好 地理解所有内容。


图1是改进陀螺的总图。
图2是陀螺的上部处的永磁体的详图。 图3是两个圆筒形陀螺的碰撞。 图4是旋转中的悬浮陀螺。
图5是两个陀螺之间的碰撞 一个陀螺具有六边形形状，而另一个陀螺具有圆筒形形状。
图6是具有六边形形状的陀螺和球之间的碰撞。

如以上所述，陀螺和永磁体的所有组合都未实现陀螺的可控动力
学。通过使用外部磁场能够对改进的陀螺仪的动力学进行控制(I.Grosu， 罗马尼亚专利91857)。这里使用的是改进版的该构思。主要构思是通 过使用位于传统陀螺的上部处的在旋转轴线上与该传统陀螺同轴的永 磁体而对传统陀螺进行改进。以手动方式在陀螺上方移动的外部永磁 体吸引第一磁铁，从而水平移动该陀螺。由于两个永磁体之间的吸引 力的转矩为零，因此不改变旋转运动。该情况的发生是因为该力的方 向经过旋转轴线。因而，能够通过外部永磁体的运动来控制陀螺的水 平平移运动。具有可控动力学的陀螺更有趣、更好玩、更具有教育和 科学成效。
遵照图1和图2，通过使用位于传统陀螺1的上部处的在旋转轴线 3上与该传统陀螺1同轴的小永磁体2而对传统陀螺l进行改进。第二 永磁体4位于旋转中的陀螺5的上方。陀螺跟随永磁体4的水平运动7 而水平移动6。只有当运动7缓慢时才实现运动6。在快速移动7时， 陀螺不能跟随该快速移动7。具有可控动力学的陀螺能够被用于实现若 干游戏。这里我提出3个变体。
第一个变体涉及到陀螺的动力学。可以对为了实现移动6而运动7 应当有多快来进行实验。太快的移动7不能实现移动6。当两个陀螺足 够靠近时，它们会碰撞(图3)。令人感兴趣的是在碰撞之后，由于伯 努利定律(Bernoulli law)它们会再次碰撞。而且，如果永磁体4足够靠 近，则陀螺跳起而与永磁体4接触。继续旋转(图4)。如果在垂直方向 上抖动磁铁4，则众所周知的是陀螺落到台上并继续转动，且能够被再 次吸引至磁铁4。这里可以观察到是如何保持垂直方向的。用传统陀螺 不能做到这一点。
5第二，能在六边形陀螺9和圆筒形陀螺1之间实现碰撞(图5)。这 里碰撞由于六边形陀螺9的形状而更剧烈。
第三，通过使用六边形陀螺9和球10能够实现竞争游戏。球10 水平移动。两个游戏者每人都使六边形陀螺9撞击该球(图6)以便将该 球移动到对方的门内。与足球、手球、篮球类比，我将该游戏称为陀 螺球(TOPBALL)。
可利用具有可控动力学的驱动陀螺而设想其它游戏。 参考文献
1. I.Grosu, "Didactic device for obtaining Larmor precession诉于实 现拉莫尔旋进的教学装置)"(罗马尼亚语)，罗马尼亚专利Nr.91857/28 (1987年2月)，罗马尼亚申请nr.118 306/08 (1985年4月)
2. Sonia and Roger Kaysel (1991), "Kreisel", Schweizer Kindermuseum Baden，瑞士.
3. R.M.Harrigan (1983)， "Levitation device(悬浮装置)",美国专利 US 4 382 245, 1983年5月3日
4. E.W.Hones and W.G.Hones, "Magnetic Levitation Device and Method(磁悬浮装置和方法)"，美国专利US 5 404 062
5. H.Goldstein, "Classical Mechanics(经典力学)，，，Addison-Wesley, 1965， p.3
6. P.A.Tipler (1991), "Physics for Engineers and Scientists(工程师与 科学家的物理学)"，第三版，第二巻，p.798-800, Worths Publishers.
7. F.W.Sears ， M.W.Zemansky and H.D. Young (1987), "University Physics(大学物理)"，第七版，p.698-700, 1987
8. R.Holler， "Kreisel", H. Hugedubel Verlag， 1989 ,


公开了一种改进的传统陀螺(1)及其没有机械抑制元素的水平驱动(6)。所述改进的传统陀螺具有在旋转轴线(3)上位于其上部并与其同轴的小永磁体(2)。具有与所述第一个永磁体相反极性的第二永磁体(4)，这意味着在吸引状态下，在陀螺顶部上面手动地水平移动(7)该第二永磁体。两个永磁体的相互吸引决定了陀螺的水平驱动(6)而不改变旋转运动。该新型玩具比传统玩具更有趣、更具互动性且更有吸引力。