多色磁轉體的製作方法

2023-12-04 03:23:46 2

專利名稱：多色磁轉體的製作方法
技術領域：
本實用新型屬構成大型電子顯示屏幕設備的顯示元件。
現代大型動態電子顯示屏幕的顯示元件除採用燈泡、發光二極體(LED)液晶(LCD)和磁性翻牌外，比較新穎的是由電腦控制的、用多色顯示元件(專利號為89204917.0)所組成的電子顯示屏。但此顯示屏所用的多色顯示元件是採用每個固定線圈中的磁芯所形成的磁場是相對獨立的外向型磁場，轉筒內側的永磁片則與固定線圈中的磁芯一一相對應構成外磁式結構。這樣一個固定線圈中的磁芯與一個永磁片對應形成一個相對獨立的磁場耦合迴路則是單迴路耦合。用這種單迴路外磁式結構組成顯示平面後，則在相鄰的多色顯示元件之間存在一定的電磁相互幹擾，而且驅動電流越大這種幹擾越明顯。另外，由於這種單迴路外磁式結構的永磁片的轉動半徑與轉筒上色面的轉動半徑基本上相同，即處於最大位置，因而轉筒的轉動慣性較大，從而使色體變色速度受到了限制，故為它組成的電子顯示屏只能顯示彩色圖像而不能實現快速變換的動畫功能。再者，這種單迴路耦合一方面要求每個顯示元件中的所有(如4個)單迴路對稱性要好，從而對生產顯示單元的工藝要求較高。另一方面，色體在轉動90度變換顏色時，對相鄰迴路之間的轉動力矩有一定的抵消作用，使色體總的轉動力矩減弱、降低了色體的靈敏度，同樣不利於色體變色速度的提高。還有現在的多色顯示元件的變色窗口採用敞開式，故抗風沙、雨雪的性能較弱，因而在推廣應用的地域條件上受到一定的限制。
本實用新型的任務是針對上述存在的問題進行設計，解決磁場輻射的相互幹擾和變色的轉動速度等問題。改進後的設計不僅保持了原有的彩色功能和耗電省、結構簡單、可靠等優點，還解決了相互之間的電磁輻射幹擾，提高了色體的變色速度，使其在由它組成的顯示屏具有較高變換速度的動畫功能。同時也增強了抗風沙、飄雨雪的能力，且製造方便。
本實用新型的解決方案是在多色顯示元件的基礎上進行改進設計，其工作原理仍採用類電機工作原理採實現，即由固定線圈製成「定子」和裝有永磁片的多色轉動體作「轉子」組成。本方案所採用的磁路結構為內磁式結構，且採用雙迴路耦合。這樣既解決了磁轉體間的相互幹擾又使它的轉動慣量減小，轉動靈敏度提高，因此磁轉體的變色速度獲得改善。由它組成的電子顯示屏，不僅能顯示彩色圖像，還具有圖像能連續較快變化的動畫功能。另外為防止自然界的風沙和雨雪的影響，在其顏色顯示窗口上增加了透明防護罩。
本實用新型的轉動是在固定線圈中通以控制電流來改變固定線圈磁芯的磁場極性，即能改變「定子」磁場，這時「定子」磁場與「轉子」磁場相互作用，迫使色體按照所加電流的要求轉動一定方向(順時針或反時針)，一定角度(60度、90度、120度、180度等)。也就是說改變固定線圈中的某個(組)線圈或某幾個(組)線圈中的電流方向，就能控制「定子」磁場的極性，迫使「轉子」轉動或制動。即轉動色筒的顏色就按照固定線圈中驅動電流的方向變化而變化。此變化可根據需要顯示二個以上顏色位置。
以下結合附圖對本實用新型作進一步描述


圖1本實用新型外型圖；圖2用本實用新型組合成顯示單元平面示意圖之一；圖3本實用新型的工作原理圖；圖4本實用新型的工作狀態為0度時的示意圖；圖5本實用新型的工作狀態為順時針轉90度時的示意圖；圖6本實用新型的工作狀態為反時針轉90度時的示意圖；圖7本實用新型的工作狀態為轉動180度時的示意圖；圖8本實用新型的結構示意圖；圖9是圖8的A-A剖面圖；
圖10本實用新型固定線圈底座結構的主視圖；
圖11為
圖10的俯視
圖12為
圖10的仰視圖；
圖13本實用新型的轉動色筒結構圖；
圖14為
圖13的A-A剖面圖；
圖15本實用新型透明防護罩結構圖；
圖16本實用新型固定線圈磁芯的磁場分布示意圖；
圖17本實用新型永磁片的磁場分布示意圖；
圖18本實用新型固定線圈磁芯與轉軸上永磁片的兩種裝配示意圖；
圖19本實用新型骨架結構圖；圖20是
圖19的左視圖；本實用新型的結構如圖8-9所示，圖9為圖8的A-A的剖面圖。圖中1為線圈，2為轉軸，3為轉動罩，4為永磁片，5為色帶，6為骨架，7為磁芯，8為底座，9為上蓋板，10為底蓋板，11為防護罩。
圖3是本實用新型的工作原理圖，圖4-7是在不同度數時的工作狀態示意圖。它表示本實用新型有2種以上工作位置。即可顯示2種以上(如4種)不同顏色。所以由它組成的電子顯示屏可按人們要求控制驅動信號電流大小與方向，即可顯示其中一種以上顏色的圖像，從而滿足需要。圖4-7中二塊永磁平板代表「轉子」，四個磁芯線圈代表固定線圈產生的驅動磁場「定子」的極性。圖4表示工作狀態為0度時，即A1、A2兩個線圈(圖3中①③和B1、B2兩個線圈(圖3中②④)通以大小相同方向相同的電流；圖5表示為順時針轉90度，即A1、A2兩個線圈(①③)的電流換向，圖6表示為反時針轉90度，即B1、B2兩個線圈(②④)電流換向；圖7表示為轉動180度，即A1、A2兩個線圈①③)和B1、B2兩個線圈(②④)中電流同時換向。
參照圖4-7，本實用新型是用二個以上帶磁芯的線圈(通常為4個)在底座平面座標王組成夾角相等位置平行對稱的固定線圈，每2個線圈為一組，四個線圈分成兩組，分別為A組、B組，對應圖3-圖7中A組線圈的連接線為A1、A2，對應B組線圈的連接線為B1、B2。由四個固定線圈的磁芯組成「定子」磁場，該磁場磁力線的分布不是向外而是向內，不是相互獨立而是相互聯繫形成一個磁場整體(如
圖16示)，因此稱它為內磁式結構。本實用新型的轉動部分即轉動色筒，它裡面有兩片永磁片，平行對稱地位於轉動色筒內轉軸兩側，磁場極性相反，磁力線分布如
圖17如示，兩片永磁體形成一個磁場閉合迴路。也就是說固定線圈與轉動色筒內的兩片永磁片產生的「轉子「磁場互不相關，各自處於閉合的平衡狀態。當轉動色筒罩到固定線圈上裝配成顯示單元後，這時「轉子」磁場處於「定子」磁場之中，「轉子」磁場與「定子」磁場相互作用的結果，「定子」磁場與「轉子」磁場都會打破原有的閉合平衡狀態，按照磁迴路中磁阻的大小組合成新的磁場迴路。新的磁場分布特點是每塊永磁片對應兩個線圈磁芯，如圖4所示，故稱之為雙迴路耦合。由該圖的磁力線分布可見，「定子」磁場的強度與「轉子」磁場的強度應該相等，而在實踐中很難實現相等，但由於採用的是內磁式結構，因此「轉子」磁場強度不相等時，會自身形成閉合迴路，而不會向外輻射，造成幹擾。
參照圖8.圖9和
圖18，本實用新型的兩片永磁片的兩端磁極分別靠近四個線圈磁芯的兩端，而且必須保證它們之間的間隙小於0.5毫米，使磁阻遠小於兩片永磁片之間的磁阻，同時每片永磁片分別對應兩個線圈磁芯構成磁場迴路。四個線圈的磁芯具有永磁特性，同時該磁芯的磁極又受線圈中驅動電流方向變化的控制，也就是說，該磁芯具有存儲色碼信號的功能。
參照圖3和圖4-7，具體分析控制通過線圈中驅動電流的方向與轉動色筒定向定位轉動而變換窗口顏色的物理工作過程。現以圖4為例進行說明。圖中4個線圈分成A B兩組，它們之間的連接如圖3所示。對於A組線圈規定驅動電流方向從A1輸入，A2輸出則為正向電流，反之為負向電流；對於B組線圈驅動的方向規定與A組相同，B1輸入B2輸出為正，反之為負。這時轉動色筒中永磁片與線圈中的磁芯組合關係如附圖4所示。在圖4中永磁片1的磁場通過線圈A1、B2的磁力線構成迴路；同樣永磁片2的磁場通過線圈A2、B2的磁力線構成迴路，達到磁場平衡，轉動色筒定位，顯示單元的窗口出現一種顏色。當向A組線圈輸入負向的脈衝驅動電流時，則A組線圈的磁力線方向立即反相，按照磁場同性相斥，異性相吸的原理，這時永磁片1的磁力線集中到線圈B1，永磁片2的磁力線集中到線圈B2，同時線圈A1的磁場吸引永磁片2的磁力線，線圈A2的磁場則吸引永磁片1的磁力線，上述磁力線的變化，均產生使轉動色筒按順時針方向轉動的力矩，由於相鄰線圈之間的夾角為90度，因此轉動力矩迫使轉動色筒順時針轉動90度(如圖5)後，「定子」磁場與「轉子」磁場達到新的平衡，轉動色筒定位，即顯示單元的窗口變換一種新的顏色。
參照圖4，當向B組線圈輸入負向的脈衝驅動電流時，則迫使轉動色筒逆時針90度定位，窗口出現另一種顏色如圖6所示。同樣參照圖4，當向A，B兩組線圈，同時輸入負向的脈衝驅動電時，則迫使轉動色筒轉動180度，如圖7所示。
圖19-20是本實用新型的骨架結構圖，骨架是由非導磁的絕緣材料製成的園柱式或方形。它的兩端有側板，上端側板厚度為線圈的磁芯厚度，下端側板略比磁芯厚度厚。且骨架底部有一開口的方形插頭用於固定線圈在底座(8)上，其長度與寬度與底座(8)上方孔相同、骨架中部與兩端側板上開有一直通槽，用以放置線圈磁芯，槽口方向與骨架方形插頭開口相同。
本實用新型所述的「定子」，即固定線圈，是由線圈(1)、骨架(6)、磁芯(7)組成。它均勻垂直豎立固定在底座(8)的園形凸臺上，且每個線圈間相差90度。線圈(1)通常用0.02～0.2毫米高強度漆包線均勻繞800～3000圈在骨架(6)上。為了防潮，線圈可浸漬絕緣漆。骨架一般用絕緣材料如膠木，尼龍，塑料等製造。為使固定線圈能牢固地固定在底座(8)凸臺孔中，骨架下端為一開口的方形插頭，開口面向凸臺園心，壓入凸臺上的方孔內。磁芯(7)用軟磁材料製成「[」形，「I」形或90度「L」形。「[」形的尺寸以不與轉動罩內永磁片(4)相碰為限。磁芯端頭與永磁片(4)的端頭的間隙通常為0.2至2毫米，最好為0.5毫米。「[」形磁芯可以用方的、扁的或圓的軟磁材料製造，通常可以用直徑為1～10毫米的材料製造，但使用直徑為1.5～2.5毫米製造最佳。
圖10-12是本實用新型的底座結構圖。參照圖8-9，它有一面是顯示窗口，「轉子」中轉動罩(3)上的色帶(5)顏色是由這個窗口顯示出來。底座的底部中央有一個圓形凸臺，凸臺的外徑小於轉動罩(3)的內徑，凸臺的等分角中心線上開有數個方孔，孔的中心離凸臺邊距離由線圈半徑尺寸確定。而孔的數量按需要在二個以上，它供安裝固定線圈用，因此方孔的尺寸與線圈骨架一端的插頭相同，屬緊配合裝配。底座底部開有固定底蓋板(10)圓槽，它用來壓住線圈一端的引出線用。
底座凸臺中心開有用於供轉軸(2)轉動的球面槽，該中心向底座前靠，這是為了使轉動罩上色帶(5)的顯示的顏色面積儘可能多，底座顯示窗口安有一個弧形透明罩(11)，是防止風沙、雨雪對本實用新型的侵襲。
圖13-14是本實用新型的轉動色體結構示意圖，其轉動罩可以與轉軸製成一個整體，也可分開。轉動罩(3)的中心與轉軸(2)同心度應很好，通常誤差應小於0.08毫米。轉動罩內的轉軸截面為長方或正方形，在轉軸兩側與轉軸平行對稱地粘貼兩片長方形的的永磁片如(
圖18a示)或在轉軸兩端與固定在線圈的磁芯兩端頭相對應之處，與轉軸垂直，並平行對稱地穿過轉軸端頭固定兩片正方形的永磁片(
圖18b示)。這兩片磁片的磁極排列無論是長方形的垂直粘貼，還是正方形的水平固定始終是「N」極對應「S」極自身可形成「轉子」磁場的閉合迴路。轉軸(2)與底座相接觸的球面槽應光滑耐磨。轉動罩(3)用有一定機械強度的輕質非磁性材料(如鋁材，塑料等)製造。壁厚選為0.1～0.8毫米，轉動罩(3)表面王的色帶(5)可用塗料直接噴塗，也可用不乾膠的色帶紙粘貼。轉動罩(3)的幾何尺寸與顯示單元的窗口尺寸相一致，窗口尺寸通常在10×10毫米至50×50平方毫米範圍之內，窗口的尺寸越小，在相同面積的情況組成彩色圖像的分辯率越高，圖像連續變化的動畫效果越好。
參照圖8-9本實用新型還有上蓋板(6)，它的中心孔略為向前與底座上凸臺的中心球面園心相對應，它們的同心度應小於0.08毫米。該孔的孔徑尺寸以套住轉動色筒的轉軸(2)上端，並保證轉動色筒在轉動軸線上自由轉動而不晃動為限。
本實用新型的實施例，固定線圈用0.02～0.2毫米的高強度漆包線繞800-3000圈，窗口尺寸為20×20平方毫米，永磁片的端面磁場強度大於600～1600高斯，以1200高斯為最佳。線圈磁芯直徑為2毫米，兩端彎成30～90度的「[」形，磁芯端頭與永磁片之間隙在0.2～2毫米之間，這裡以0.5毫米最好。而底座(8)、轉軸(2)、骨架(6)、上蓋板(9)底蓋板(10)均選用ABS塑料或膠木粉壓制而成。
採用本實用新型具有可見度好、耗電量小、結構簡單、製造容易，色彩多樣、使用方便、且能長期保存圖像，能單個或多個成條地、方便地組成大屏幕顯示，特別適用當前國民經濟建設與商品流通領域中作廣告宣傳和車站、機場、碼頭、運動場、影劇院作預示牌。
權利要求1.一種由固定線圈構成的「定子」，轉動色筒構成的「轉子」和底座組成的多色磁轉體，其特徵在於「定子」的兩個以上的線圈是用1片永磁片對應兩個固定線圈的內磁式雙耦合磁路；有垂直或水平轉動色筒；轉動色筒的轉軸兩側或上下兩端垂直或平行對稱粘有兩片永磁片；顯示窗口安有透明防護罩。
2.根據權利要求1所述的多色磁轉體，其特徵在於「定子」線圈的磁芯用具有色碼記憶功能的軟磁材料製成「[」、「I」、「L」形；最佳為兩端折成30～90度「[」形。
3.根據權利要求1所述的多色磁轉體，其特徵在於垂直安裝在底座同一平面上的「定子」的線圈為2個以上的園柱式，相鄰線圈的夾角為90度或120度或180度或60度。
4.根據權利要求1所述的多色磁轉體，其特徵在於轉動色筒內轉軸中部為長方或正方形。
5.根據權利要求1和3所述的多色磁轉體，其特徵在於線圈內有用非導磁絕緣材料製成園形或方形骨架，骨架中部和兩側板上開有安放磁芯的槽；骨架一端有開口的方形插頭。
6.根據權利要求1所述的多色磁轉體，其特徵在於固定線圈的磁芯端頭與轉軸上永磁片有間隙為0.2～2毫米，最佳尺寸為0.5毫米。
7.根據要利要求1所述的多色磁轉體，其特徵在於永磁片的磁場為600～1600高斯，最佳為1200高斯。
8.根據權利要求1所述的多色磁轉體，其特徵在於顯示窗口安放的防風沙雨雪的透明罩為0.1～1毫米厚的有機玻璃或透明材料製成。
專利摘要本實用新型公開了一種改進的現代大型動態顯示屏幕用多色磁轉體,它主要應用類似電機原理實現。由固定線圈製成的「定子」的兩個以上的線圈是用1片永磁片對應兩個線圈的內磁式雙耦合迴路和裝有永磁片的轉動色筒作「轉子」製成,控制輸入固定線圈信號電流大小與方向,使「定子」產生的驅動磁場與轉動色筒中永磁場相互作用,迫使轉動色筒按需要方向和角度轉動,顯示其所需要的色彩和較快的連續變化的動畫功能。這特別適用於經濟流通領域中廣告宣傳。
文檔編號G09F9/30GK2273034SQ9524308
公開日1998年1月21日 申請日期1995年4月21日 優先權日1995年4月21日
發明者王玉生 申請人:中國科學院成都計算機應用研究所