用于流体支撑式自旋转显示器的磁定位机构制造技术

技术编号:20929300 阅读:22 留言:0更新日期:2019-04-20 12:34
一种自旋转显示装置(1),包括含有透光流体(6)的外部透光容器(2)以及含有电动机(14)以使主体相对于外部容器旋转的主体(4)。所述主体还携载罗盘磁体(18),作为电动机对其操作的反扭矩源。固定至所述容器的由铁磁材料制成的磁定位结构(20)与罗盘磁体的磁场相互作用,以引起所述主体朝着特定位置移动,从而最小化所述磁定位结构和罗盘磁体之间的距离,使得所述主体能够在旋转的同时在所述显示装置内保持居中。

Magnetic Positioning Mechanism for Fluid-Supported Self-Rotating Display

A self-rotating display device (1) includes an external translucent container (2) containing a translucent fluid (6) and a body (4) containing a motor (14) to rotate the body relative to the external container. The main body also carries a compass magnet (18) as an anti-torque source for the operation of the motor. The magnetic positioning structure (20) made of ferromagnetic material fixed to the container interacts with the magnetic field of the compass magnet to cause the main body to move towards a specific position, thereby minimizing the distance between the magnetic positioning structure and the compass magnet so that the main body can remain in the center of the display device while rotating.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】用于流体支撑式自旋转显示器的磁定位机构相关申请本申请要求2016年3月11日提交的美国临时专利申请No.62307268的优先权。
本专利技术涉及自供电显示装置,更具体地,涉及流体支撑式的、光动力的、电动机驱动的自旋转装置。
技术介绍
自动显示器通常用作玩具、装饰性对话件或广告媒体。这些装置公开于美国专利No.6,275,127、6,853,283、6,937,125和美国专利公开No.2005/0102869中;所有这些美国申请都通过引用的方式并入本文。这些装置能够具有密封的外部容器,该外部容器具有透光壁,该透光壁包含透光液体,透光液体以浮力方式支撑内部主体,该内部内体看起来自身相对于外部容器神奇地旋转,或者看起来像是透明玻璃或塑料的固体块。这种旋转能够由隐藏在所述主体的电动机驱动。该电动机能够由电池供电,或者由照射在隐藏于所述主体内的光伏电池上的光辐射以长期的方式供电。因为该驱动机构能够被完全包含在自旋转主体内,所以与环境磁场(例如地球的磁场)对准的内部罗盘磁体被用作内部电动机的反扭矩源。浮动的自旋转装置可能出现的一个问题在于自旋转主体不在容器内居中,而是撞到容器侧壁之一或靠在容器侧壁之一上。尽管旋转主体可能由于在侧壁附近遇到的剪切力而趋向于使其自身移动离开侧壁,但不能保证物体将保持居中,尤其是当容器较大而旋转主体较小时。当自旋转主体已经停止旋转一段延长的时间,例如在夜间当没有供电光落在光伏供电元件上时,轻微的与表面张力相关的力趋向于使非旋转主体漂移并最终接触侧壁。当非旋转主体抵靠在侧壁上静止时,在主体和侧壁表面之间可能存在显著的静摩擦,典型的低扭矩驱动机构难以克服这种静摩擦。因此,需要有解决一些或所有上述缺陷的自旋转装置。
技术实现思路
本专利技术的主要和次要目的在于提供一种改进的流体支撑式自旋转装置。通过相对于流体支撑式自旋转主体的容器固定的磁定位结构来实现这些和其它目的。在一些实施例中,通过两种不同密度的不混溶流体将自旋转主体以浮力方式支撑在容器内。在一些实施例中,提供了一种自旋转装置,其包括:携载流体的容器;由所述流体以浮力方式支撑的自供电中空旋转主体;其中,所述主体具有:旋转轴线;电动机,该电动机包括:反扭矩元件,该反扭矩元件旋转地响应于环境磁场;并且,其中,所述装置还包括:相对于所述容器固定的磁定位结构,由所述磁定位结构和所述反扭矩元件中的至少一个产生的局部磁场;其中,所述磁定位结构位于距所述反扭矩元件的有效距离处,以便与所述局部磁场相互作用,从而将所述主体朝着所述磁定位结构和所述反扭矩元件之间的磁平衡位置偏压。在一些实施例中,所述反扭矩元件是与所述环境磁场对准的罗盘磁体。在一些实施例中,所述环境磁场是地球的磁场。在一些实施例中,所述磁定位结构包括产生多用途磁场的定位磁体,所述多用途磁场提供所述环境磁场和所述局部磁场二者。在一些实施例中,所述定位磁体是永磁体。在一些实施例中,所述容器包括透光外壁;并且其中,所述流体包括透光液体。在一些实施例中,所述磁平衡位置使所述反扭矩元件和所述磁定位结构之间的距离最小化。在一些实施例中,所述磁平衡位置被定位成使得所述旋转轴线与由所述磁定位结构占据的区域相交。在一些实施例中,所述轴线穿过由所述磁定位结构界定的空隙。在一些实施例中,所述有效距离小于约5厘米。在一些实施例中,所述局部磁场产生偏压力,该偏压力不足以克服抵抗重力而以浮力方式支撑所述主体的浮力。在一些实施例中,所述局部磁场产生偏压力,该偏压力不足以克服作用在所述主体上的重力。在一些实施例中,所述磁定位结构包括涂覆所述容器的一部分的、一定量的铁磁涂料(ferromagneticpaint)。在一些实施例中,所述流体包括两种不同密度的液体,其中,选择所述液体以将所述主体以浮力方式支撑在所述容器内。在一些实施例中,所述装置还包括形成所述容器的透光外壳体,其中,所述壳体被设定形状和尺寸而具有内腔,所述内腔包含形成所述流体的一定量的透光液体,并且所述自供电中空旋转主体被浸没在所述液体中。在一些实施例中,所述局部磁场的强度不能克服所述主体的重量。原始权利要求的原始文本通过引用的方式并入本说明书中,以描述一些实施例中的特征。附图说明图1是示出了在现有技术的装置中、旋转速度如何随旋转角度变化的图。图2是根据本专利技术的示例性实施例的光驱动的、包含电动机的旋转主体的概略性截面侧视图,该旋转主体浸没在包含在透光外部容器内的透光流体中,该外部容器包括磁定位结构。图3是图2的装置的更详细的概略性截面侧视图。图4是图2的装置的磁定位结构部件的磁场图。图5是图3的某些电动机元件的概略性顶部局部透明视图。图6是图3的主体的电气部件的电路图。图7是根据本专利技术的替选示例性实施例的、包括底部安装的磁定位结构的自旋转装置的概略性截面侧视图。图8是根据本专利技术的替选示例性实施例的、包括分体式薄片磁定位结构的自旋转装置的概略性截面侧视图。图9是根据本专利技术的替选示例性实施例的、包括分体式薄片磁定位结构的棱锥形自旋转装置的概略性截面侧视图。图10是根据本专利技术的替选示例性实施例的、包括外侧磁体磁定位结构的悬挂式容器自旋转装置的概略性截面侧视图。具体实施方式现在参考附图,在图1-3中示出了自旋转装置1,该自旋转装置1具有:基本静止的密封的外部容器2,外部容器2具有透光壁3,该透光壁3形成包围内腔5的壳体,该内腔5包含一定量的透光流体6;以及轴对称形状的主体4,例如浸没在所述流体中并被允许相对于外部容器绕轴线7旋转11的球体或球。所述主体具有透光壁9,该透光壁9允许环境光线L穿过外部容器壁3、流体6和主体壁9,以向太阳能电池15提供功率,该太阳能电池15向所述主体内的电动机14提供电流。所述主体的轴对称形状允许它以由于接触周围流体而产生的最小量的阻力旋转。所述主体内的罗盘磁体18旋转地响应于环境磁场10(例如地球的磁场)以与环境磁场10对准,并为所述电动机提供反扭矩元件以使所述电动机转动。流体6能够包括两种不混溶的液体,即较低密度的液体6a和较高密度的液体6b,二者在界面8处分离,如French的通过引用的方式并入本文的美国专利公开No.2005/0102869中所公开的。选择这两种液体的折射率以使其基本类似,以便不出现所述界面。进一步选择所述液体的密度以提供浮力FB,其同等地抵消重力FG,使得所述主体竖直地悬浮在内腔5内。在图3-6中更详细地示出了图1和2的装置。图5示出了图3结构的顶视图,其中为了清楚起见,该结构的主要部分被以透明的方式示出。应当注意,驱动机构的旋转部分的角度取向在图3和图5之间是不同的。大致球形的主体4漂浮在容器2内携载的较高密度的液体6b上。所述主体是中空的,具有内部腔室27,该内部腔室27携载用于使所述主体旋转的自含式驱动机构。该驱动机构可以包括连接到罗盘磁体18的竖直轴30、顶部铁盘45、垫圈49和底部铁盘47。轴30在底部上由坐放在杯形宝石轴承32中的硬圆形球端31支撑。顶部轴承33旋转地接合所述轴的顶部。环形压载配重22将所述主体定向成使得所述主体的旋转轴线7是竖直的。印刷电路板43通过多个角撑板35连接到球形壁9。该印刷电路板携载三个以均匀角度间隔开的太阳能电池42a、42b、42c和安装在该印刷电路板的顶部上的三个本文档来自技高网
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【技术保护点】
1.一种自旋转装置,包括:携载流体的容器;由所述流体以浮力方式支撑的自供电中空旋转主体;其中,所述主体具有:旋转轴线;电动机,所述电动机包括:旋转地响应于环境磁场的反扭矩元件;并且其中,所述装置还包括:相对于所述容器固定的磁定位结构,由所述磁定位结构和所述反扭矩元件中的至少一个产生的局部磁场;其中,所述磁定位结构位于距所述反扭矩元件的有效距离处,以便与所述局部磁场相互作用,从而将所述主体朝着所述磁定位结构和所述反扭矩元件之间的磁平衡位置偏压。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.03.11 US 62/307,2681.一种自旋转装置,包括:携载流体的容器;由所述流体以浮力方式支撑的自供电中空旋转主体;其中,所述主体具有:旋转轴线;电动机,所述电动机包括:旋转地响应于环境磁场的反扭矩元件;并且其中,所述装置还包括:相对于所述容器固定的磁定位结构,由所述磁定位结构和所述反扭矩元件中的至少一个产生的局部磁场;其中,所述磁定位结构位于距所述反扭矩元件的有效距离处,以便与所述局部磁场相互作用,从而将所述主体朝着所述磁定位结构和所述反扭矩元件之间的磁平衡位置偏压。2.根据权利要求1所述的装置,其中,所述反扭矩元件是与所述环境磁场对准的罗盘磁体。3.根据权利要求2所述的装置,其中,所述环境磁场是地球的磁场。4.根据权利要求1所述的装置,其中,所述磁定位结构包括产生多用途磁场的定位磁体,所述多用途磁场提供所述环境磁场和所述局部磁场二者。5.根据权利要求4所述的装置,其中,所述定位磁体是永磁体。6.根据权利要求1所述的装置,其中,所述容器包括透光外壁;并且其中,所述流体包括透光液体。7.根据权利要求1所述的装置,其中,所述磁平衡位置使所述反扭矩元...

【专利技术属性】
技术研发人员:杨俊贤林绍岳江馤卿
申请(专利权)人:特图勒泰克设计公司
类型:发明
国别省市:美国,US

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