发明名称 流体悬浮自转式物体及其方法
摘要 本发明系揭示一种显示装置,于其,一移动式物体系浸入于其充满一透明密封的容器(72)之一流体且由一内部电气机构所旋转,内部电气机构系自一光电池(128)而引出其电力且自一内部罗盘(140)而引出其反转矩,流体之折射率系藉着水之加入而调整以匹配容器材料之折射率。流体之分子式系亦为适合以使得周围湿气至容器之吸收为最小化。于电气旋转机构之一个实施例,磁铁系作用为一偏置的罗盘且为用于马达之一磁场产生器。于旋转机构之一第二实施例,定子系由多极的环形磁铁(120)所构成,磁铁(120)系未干扰偏置的罗盘磁铁(140)之运作。于电气旋转机构之多个绕组系透过分离环及电刷换向器(92)而供以能量,其运用机构转轴(122)作为导体。
申请公布号 TWI292566 申请公布日期 2008.01.11
申请号 TW092123895 申请日期 2003.08.29
申请人 特透技术设计公司 发明人 威廉W法兰屈
分类号 G09F13/24(2006.01);G09F19/00(2006.01) 主分类号 G09F13/24(2006.01)
代理机构 代理人 桂齐恒 台北市中山区长安东路2段112号9楼;阎启泰 台北市中山区长安东路2段112号9楼
主权项 1.一种显示装置,包含: 一包壳; 一透明流体,包含于该包壳内部;及 一活动式物体,由该流体所环绕; 其中,该流体包括: 第一流体,其具有第一密度以及第一折射率; 第二流体,其与该第一流体不能相混合; 该第二流体具有第二密度与第二折射率,其第二密 度不同于该第一密度,第二折射率实质上类似于该 第一折射率;并且其中该第一流体与第二流体的个 别体积系经调整,以在物体与该包壳之间没有任何 机械连结的情况下将物体浮起。 2.如申请专利范围第1项之装置,其中:该第一流体 包含以一溶液,其具有一比率的湿润剂与水,该比 率系经调整以经由该包壳将周遭湿度的吸收减至 最低。 3.如申请专利范围第2项之装置,其中,该第一液体 包含:一碳氢甘油酒精。 4.如申请专利范围第3项之装置,其中,该酒精系取 自一群组,其主要为由乙二醇、二甘醇、三甘醇、 丙二醇、与双丙二醇所组成。 5.如申请专利范围第3项之装置,其中,该第二液体 包含NOPAR 12。 6.如申请专利范围第2项之装置,其中,该包壳系由 其具有实质类似于该第一与第二折射率之一折射 率的一材料所作成。 7.如申请专利范围第2项之装置,其中,该包壳系由 其具有实质类似于该第一与第二折射率之一折射 率的一透明材料所作成。 8.如申请专利范围第7项之装置,其中,该第一液体 系由丙二醇与水所组成,且该第二液体系由NOPAR 12 所组成。 9.如申请专利范围第8项之装置,其中,该第一液体 约88%的重量为丙烯乙二醇,且该第一液体约12%的重 量为水。 10.如申请专利范围第7项之装置,其中,该材料系选 自一群组,其为由耐热玻璃、压克力、XPH-353、氟 聚合物、熔凝石英、丁酸酯、与甲基戊烯所组成 。 11.如申请专利范围第2项之装置,更包含: 一电气马达,具有一转轴且为定位在下方,且与该 物体为分开; 一第一磁铁,其方位为正交于该转轴,且具有耦接 至该转轴之一中间段;及 一第二磁铁,固定至该物体,且为定位于平行于该 第一磁铁之一方位; 藉此,该第一磁铁藉由马达之旋转系引起该第二磁 铁与物体之旋转。 12.如申请专利范围第11项之装置,其中,该马达系嵌 入于该包壳之一壁部。 13.如申请专利范围第11项之装置,更包含一太阳能 电池,其供应电力至该马达。 14.如申请专利范围第2项之装置,更包含: 一第二物体;及 一透明构件,其连结该第二物体至该第一物体。 15.如申请专利范围第11项之装置,更包含: 一第二物体;及 一透明构件,其连结该第二物体至该第一物体。 16.如申请专利范围第14项之装置,其中,该第二物体 系旋转式附接至该构件,且包括一组的周边翼部, 其成形且定位以当该第一物体为旋转时而引起该 第二物体之一旋转移动。 17.如申请专利范围第14项之装置,更包含: 一透明的圆柱壁部,其环绕该第一与第二物体;及 其中,该第二物体系旋转式附接至该构件,且包括 其为密切邻近于该壁部之一圆周截面。 18.如申请专利范围第2项之装置,其中,该物体包含 一密封的容器与一电气马达,该马达系容纳于该容 器且包括: 一转轴,其方位为于一第一轴且于各端为由该容器 所旋转式支撑; 一双极式的磁铁,具有方位为沿着垂直于该第一轴 之一第二轴的磁极且于其中心为固定附接至该转 轴; 藉此,该磁铁与一静止的周围磁场之交互作用系保 持该转轴于一固定旋转位置; 该马达更包括一环形磁铁,其为同轴于该第一轴, 固定连接至该容器,且具有至少二对的正极与负极 ; 邻近第二磁铁之至少三个线圈,固定附接至该轴, 且绕于该第一轴而为圆周等间距分开; 一电源;及 切换机构,用于自该电源而交替供以能量于该等线 圈,且用于感应于该等线圈与第二磁铁的磁极之间 的磁转矩力量,引起该第二磁铁与容器以旋转于该 转轴; 藉此,于该第一与第二磁铁之间的磁转矩力量系彼 此抵消,而未影响该容器于该转轴之移动。 19.如申请专利范围第18项之装置,其中,该容器包含 一中空球体。 20.如申请专利范围第2项之装置,其中,该物体包含 一密封的容器与一电气马达,其容纳于该容器且包 括: 一转轴,其方位为于一第一轴且于二端为由该容器 所旋转式支撑; 一第一碟片,由导磁性材料所作成,固定及轴向连 接至该转轴; 一对之对称、半环形的磁铁,定位为同轴于该转轴 且为于该碟片之上; 藉此,该磁铁与一静止的周围磁场之交互作用系保 持该物体于一固定旋转位置; 邻近该等磁铁之至少三个线圈,该等线圈系固定附 接至该容器,且绕于该第一轴而为圆周等间距分开 ; 一电源;及 切换机构,用于自该电源而交替供以能量于该等线 圈,且用于感应于该等线圈与磁铁之间的磁转矩力 量,引起线圈与容器以旋转于该转轴。 21.如申请专利范围第20项之装置,其中,该马达更包 括一铁制碟片,其轴向定位为邻近于相对于该第一 碟片之该等线圈。 22.如申请专利范围第20项之装置,其中,该马达更包 括一软磁性材料的碟片,其轴向定位为邻近于相对 于该等线圈之该磁铁。 23.如申请专利范围第20项之装置,其中,该电源包含 一太阳能电池,其附接至该容器。 24.如申请专利范围第20项之装置,其中,该切换机构 包含: 一分离环,安装于该转轴及接触电刷换向器,其中: 该分离环包含三段,各段系固定连接至一线圈之一 正端及至另一线圈之一负端;及 其中,该换向器包含二个电刷,其连接至该电源之 一极且于直径方向的相对点而接触该分离环。 25.如申请专利范围第1项之装置,其中: 该包壳具有一内部表面,其具有第一形状; 该物体具有一外部表面,其具有第二形状; 其中该第一形状与该第二形状系属一致。 26.如申请专利范围第1项之装置,其中: 该包壳具有一内部表面,其具有第一形状; 该物体具有一外部表面,其具有第二形状; 其中该第一形状与该第二形状系属一致。 27.如申请专利范围第1项之装置,其中该物体具有 一密度,其介于该第一密度与该第二密度之间。 28.如申请专利范围第1项之装置,其中该液体包含 湿润剂与水的溶液。 29.如申请专利范围第25项之装置,其中该第一形状 系从包含球形,箱形以及金字塔形的群组中选出。 30.一种显示装置,包含: 一包壳,由具有一给定的折射率之一透明材料所作 成; 一第一透明流体,充满该包壳;及 一活动式物体,由该流体所环绕; 其中,该第一流体包括一第一液体与水之一保湿剂 溶液,其一比率为调整以匹配该折射率。 31.一种显示装置,包含: 一包壳; 一第一透明流体,位于该包壳之中; 一活动式物体,浸入于该流体;及 一电气马达,旋转式驱动该物体; 其中,该电气马达包含: 一转轴,其方位为于一第一轴且于各端为由该容器 所旋转式支撑; 一双极式的第一磁铁,具有方位为沿着垂直于该第 一轴之一第二轴的磁极且于其中心为固定附接至 该转轴; 藉此,该磁铁与一静止的周围磁场之交互作用系保 持该转轴于一固定旋转位置; 该马达更包括一环形第二磁铁,其为同轴于该第一 轴,固定连接至该容器,且具有至少二对的正极与 负极; 邻近于第二磁铁之至少三个线圈,固定附接至该轴 ,且绕于该第一轴而为圆周等间距分开; 一电源;及 切换机构,用于自该电源而交替供以能量于该等线 圈,且用于感应于该等线圈与第二磁铁的磁极之间 的磁转矩力量,引起该第二磁铁与容器以旋转于该 转轴; 藉此,于该第一与第二磁铁之间的磁转矩力量系彼 此抵消,而未影响该容器于该转轴之移动。 32.一种显示装置,包含: 一包壳; 一第一透明流体,位于该包壳之中; 一活动式物体,浸入于该流体;及 一电气马达,旋转式驱动该物体; 其中,该电气马达包含: 一转轴,其方位为于一第一轴且于二端为由该容器 所旋转式支撑; 一第一碟片,由导磁性材料所作成,固定及轴向连 接至该转轴; 一对之对称、半环形的磁铁,定位为同轴于该转轴 且为于该碟片之上; 藉此,该磁铁与一静止的周围磁场之交互作用系保 持该物体于一固定旋转位置; 邻近该等磁铁之至少三个线圈,该等线圈系固定附 接至该容器,且绕于该第一轴而为圆周等间距分开 ; 一电源;及 切换机构,用于自该电源而交替供以能量于该等线 圈,且用于感应于该等线圈与磁铁之间的磁转矩力 量,引起线圈与容器以旋转于该转轴。 图式简单说明: 第1a图系本发明之一个较佳实施例的侧视截面图; 第1b图系其俯视图; 第2图系一第一替代实施例的侧视截面图; 第3图系一第二替代实施例的侧视截面图; 第4a图系第二替代实施例之驱动器的放大侧视截 面图; 第4b图系第二替代实施例之驱动器的俯视截面图; 第5图系一第三替代实施例的侧视截面图; 第6a图系一第四替代实施例的侧视截面图; 第6b图系其俯视图; 第7a图系一第五替代实施例的侧视截面图; 第7b图系其俯视图; 第8a图系一第六替代实施例的侧视截面图; 第8b图系其俯视图; 第9图系一第七替代实施例的侧视截面图; 第10图系在平衡于空气中的水蒸气所必要于丙二 醇/水混合物之中的丙二醇之重量百分比图,如为 空气之相对湿度的一函数; 第11图系二醇与水之种种混合物的折射率图,如为 于混合物中的二醇之重量百分比的一函数; 第12图系针对美国的不同城市之长达二年期间的 平均相对湿度图表; 第13a图系驱动机构之较佳实施例的侧视截面图; 第13b图其关键元件的俯视图; 第14a、14b与14c图系对于驱动机构之一换向顺序的 俯视图; 第15图系驱动机构之一第一替代实施例的侧视截 面图; 第16图系驱动机构之一第二替代实施例的侧视截 面图; 第17图系驱动机构之一第三替代实施例的侧视截 面图; 第18a图系驱动机构之一第四替代实施例的侧视截 面图; 第18b图系用于第四替代实施例之换向器环与电刷 的放大俯视图; 第18c图系第18a图之装置的线圈与换向器段之间的 连接电气示意图; 第19a图系用于第1图之较佳实施例之一驱动机构的 侧视截面图; 第19b图系其俯视图,马达顶部系移除; 第20a图系第19a图之装置的马达磁铁与罗盘磁铁,其 为于一特定的相对角度方位; 第20b图系第19a图之装置的马达磁铁与罗盘磁铁,其 为于一不同的相对角度方位; 第21图系第19a图之驱动机构为如何安装于一球体 的侧视截面图; 第22a图系第19b图之电枢结构的俯视图,其为关于第 19b图之环形磁铁的一特定起始方位; 第22b图系第22a图之分离环组件与电刷的放大图;及 第23a、23b、24a、24b、25a与25b图系电枢结构与环形 磁铁与电刷之相对角度方位的前进,随着环形磁铁 与电刷系驱动以旋转于一个逆时针方向。
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