专利名称：多色磁转体的制作方法
技术领域：
本实用新型属构成大型电子显示屏幕设备的显示元件。
现代大型动态电子显示屏幕的显示元件除采用灯泡、发光二极管(LED)液晶(LCD)和磁性翻牌外，比较新颖的是由电脑控制的、用多色显示元件(专利号为89204917.0)所组成的电子显示屏。但此显示屏所用的多色显示元件是采用每个固定线圈中的磁芯所形成的磁场是相对独立的外向型磁场，转筒内侧的永磁片则与固定线圈中的磁芯一一相对应构成外磁式结构。这样一个固定线圈中的磁芯与一个永磁片对应形成一个相对独立的磁场耦合回路则是单回路耦合。用这种单回路外磁式结构组成显示平面后，则在相邻的多色显示元件之间存在一定的电磁相互干扰，而且驱动电流越大这种干扰越明显。另外，由于这种单回路外磁式结构的永磁片的转动半径与转筒上色面的转动半径基本上相同，即处于最大位置，因而转筒的转动惯性较大，从而使色体变色速度受到了限制，故为它组成的电子显示屏只能显示彩色图像而不能实现快速变换的动画功能。再者，这种单回路耦合一方面要求每个显示元件中的所有(如4个)单回路对称性要好，从而对生产显示单元的工艺要求较高。另一方面，色体在转动90度变换颜色时，对相邻回路之间的转动力矩有一定的抵消作用，使色体总的转动力矩减弱、降低了色体的灵敏度，同样不利于色体变色速度的提高。还有现在的多色显示元件的变色窗口采用敞开式，故抗风沙、雨雪的性能较弱，因而在推广应用的地域条件上受到一定的限制。
本实用新型的任务是针对上述存在的问题进行设计，解决磁场辐射的相互干扰和变色的转动速度等问题。改进后的设计不仅保持了原有的彩色功能和耗电省、结构简单、可靠等优点，还解决了相互之间的电磁辐射干扰，提高了色体的变色速度，使其在由它组成的显示屏具有较高变换速度的动画功能。同时也增强了抗风沙、飘雨雪的能力，且制造方便。
本实用新型的解决方案是在多色显示元件的基础上进行改进设计，其工作原理仍采用类电机工作原理采实现，即由固定线圈制成“定子”和装有永磁片的多色转动体作“转子”组成。本方案所采用的磁路结构为内磁式结构，且采用双回路耦合。这样既解决了磁转体间的相互干扰又使它的转动惯量减小，转动灵敏度提高，因此磁转体的变色速度获得改善。由它组成的电子显示屏，不仅能显示彩色图像，还具有图像能连续较快变化的动画功能。另外为防止自然界的风沙和雨雪的影响，在其颜色显示窗口上增加了透明防护罩。
本实用新型的转动是在固定线圈中通以控制电流来改变固定线圈磁芯的磁场极性，即能改变“定子”磁场，这时“定子”磁场与“转子”磁场相互作用，迫使色体按照所加电流的要求转动一定方向(顺时针或反时针)，一定角度(60度、90度、120度、180度等)。也就是说改变固定线圈中的某个(组)线圈或某几个(组)线圈中的电流方向，就能控制“定子”磁场的极性，迫使“转子”转动或制动。即转动色筒的颜色就按照固定线圈中驱动电流的方向变化而变化。此变化可根据需要显示二个以上颜色位置。
以下结合附图对本实用新型作进一步描述
图1本实用新型外型图；图2用本实用新型组合成显示单元平面示意图之一；图3本实用新型的工作原理图；图4本实用新型的工作状态为0度时的示意图；图5本实用新型的工作状态为顺时针转90度时的示意图；图6本实用新型的工作状态为反时针转90度时的示意图；图7本实用新型的工作状态为转动180度时的示意图；图8本实用新型的结构示意图；图9是图8的A-A剖面图；
图10本实用新型固定线圈底座结构的主视图；
图11为
图10的俯视
图12为
图10的仰视图；
图13本实用新型的转动色筒结构图；
图14为
图13的A-A剖面图；
图15本实用新型透明防护罩结构图；
图16本实用新型固定线圈磁芯的磁场分布示意图；
图17本实用新型永磁片的磁场分布示意图；
图18本实用新型固定线圈磁芯与转轴上永磁片的两种装配示意图；
图19本实用新型骨架结构图；图20是
图19的左视图；本实用新型的结构如图8-9所示，图9为图8的A-A的剖面图。图中1为线圈，2为转轴，3为转动罩，4为永磁片，5为色带，6为骨架，7为磁芯，8为底座，9为上盖板，10为底盖板，11为防护罩。
图3是本实用新型的工作原理图，图4-7是在不同度数时的工作状态示意图。它表示本实用新型有2种以上工作位置。即可显示2种以上(如4种)不同颜色。所以由它组成的电子显示屏可按人们要求控制驱动信号电流大小与方向，即可显示其中一种以上颜色的图像，从而满足需要。图4-7中二块永磁平板代表“转子”，四个磁芯线圈代表固定线圈产生的驱动磁场“定子”的极性。图4表示工作状态为0度时，即A1、A2两个线圈(图3中①③和B1、B2两个线圈(图3中②④)通以大小相同方向相同的电流；图5表示为顺时针转90度，即A1、A2两个线圈(①③)的电流换向，图6表示为反时针转90度，即B1、B2两个线圈(②④)电流换向；图7表示为转动180度，即A1、A2两个线圈①③)和B1、B2两个线圈(②④)中电流同时换向。
参照图4-7，本实用新型是用二个以上带磁芯的线圈(通常为4个)在底座平面座标王组成夹角相等位置平行对称的固定线圈，每2个线圈为一组，四个线圈分成两组，分别为A组、B组，对应图3-图7中A组线圈的连接线为A1、A2，对应B组线圈的连接线为B1、B2。由四个固定线圈的磁芯组成“定子”磁场，该磁场磁力线的分布不是向外而是向内，不是相互独立而是相互联系形成一个磁场整体(如
图16示)，因此称它为内磁式结构。本实用新型的转动部分即转动色筒，它里面有两片永磁片，平行对称地位于转动色筒内转轴两侧，磁场极性相反，磁力线分布如
图17如示，两片永磁体形成一个磁场闭合回路。也就是说固定线圈与转动色筒内的两片永磁片产生的“转子“磁场互不相关，各自处于闭合的平衡状态。当转动色筒罩到固定线圈上装配成显示单元后，这时“转子”磁场处于“定子”磁场之中，“转子”磁场与“定子”磁场相互作用的结果，“定子”磁场与“转子”磁场都会打破原有的闭合平衡状态，按照磁回路中磁阻的大小组合成新的磁场回路。新的磁场分布特点是每块永磁片对应两个线圈磁芯，如图4所示，故称之为双回路耦合。由该图的磁力线分布可见，“定子”磁场的强度与“转子”磁场的强度应该相等，而在实践中很难实现相等，但由于采用的是内磁式结构，因此“转子”磁场强度不相等时，会自身形成闭合回路，而不会向外辐射，造成干扰。
参照图8.图9和
图18，本实用新型的两片永磁片的两端磁极分别靠近四个线圈磁芯的两端，而且必须保证它们之间的间隙小于0.5毫米，使磁阻远小于两片永磁片之间的磁阻，同时每片永磁片分别对应两个线圈磁芯构成磁场回路。四个线圈的磁芯具有永磁特性，同时该磁芯的磁极又受线圈中驱动电流方向变化的控制，也就是说，该磁芯具有存储色码信号的功能。
参照图3和图4-7，具体分析控制通过线圈中驱动电流的方向与转动色筒定向定位转动而变换窗口颜色的物理工作过程。现以图4为例进行说明。图中4个线圈分成A B两组，它们之间的连接如图3所示。对于A组线圈规定驱动电流方向从A1输入，A2输出则为正向电流，反之为负向电流；对于B组线圈驱动的方向规定与A组相同，B1输入B2输出为正，反之为负。这时转动色筒中永磁片与线圈中的磁芯组合关系如附图4所示。在图4中永磁片1的磁场通过线圈A1、B2的磁力线构成回路；同样永磁片2的磁场通过线圈A2、B2的磁力线构成回路，达到磁场平衡，转动色筒定位，显示单元的窗口出现一种颜色。当向A组线圈输入负向的脉冲驱动电流时，则A组线圈的磁力线方向立即反相，按照磁场同性相斥，异性相吸的原理，这时永磁片1的磁力线集中到线圈B1，永磁片2的磁力线集中到线圈B2，同时线圈A1的磁场吸引永磁片2的磁力线，线圈A2的磁场则吸引永磁片1的磁力线，上述磁力线的变化，均产生使转动色筒按顺时针方向转动的力矩，由于相邻线圈之间的夹角为90度，因此转动力矩迫使转动色筒顺时针转动90度(如图5)后，“定子”磁场与“转子”磁场达到新的平衡，转动色筒定位，即显示单元的窗口变换一种新的颜色。
参照图4，当向B组线圈输入负向的脉冲驱动电流时，则迫使转动色筒逆时针90度定位，窗口出现另一种颜色如图6所示。同样参照图4，当向A，B两组线圈，同时输入负向的脉冲驱动电时，则迫使转动色筒转动180度，如图7所示。
图19-20是本实用新型的骨架结构图，骨架是由非导磁的绝缘材料制成的园柱式或方形。它的两端有侧板，上端侧板厚度为线圈的磁芯厚度，下端侧板略比磁芯厚度厚。且骨架底部有一开口的方形插头用于固定线圈在底座(8)上，其长度与宽度与底座(8)上方孔相同、骨架中部与两端侧板上开有一直通槽，用以放置线圈磁芯，槽口方向与骨架方形插头开口相同。
本实用新型所述的“定子”，即固定线圈，是由线圈(1)、骨架(6)、磁芯(7)组成。它均匀垂直竖立固定在底座(8)的园形凸台上，且每个线圈间相差90度。线圈(1)通常用0.02～0.2毫米高强度漆包线均匀绕800～3000圈在骨架(6)上。为了防潮，线圈可浸渍绝缘漆。骨架一般用绝缘材料如胶木，尼龙，塑料等制造。为使固定线圈能牢固地固定在底座(8)凸台孔中，骨架下端为一开口的方形插头，开口面向凸台园心，压入凸台上的方孔内。磁芯(7)用软磁材料制成“[”形，“I”形或90度“L”形。“[”形的尺寸以不与转动罩内永磁片(4)相碰为限。磁芯端头与永磁片(4)的端头的间隙通常为0.2至2毫米，最好为0.5毫米。“[”形磁芯可以用方的、扁的或圆的软磁材料制造，通常可以用直径为1～10毫米的材料制造，但使用直径为1.5～2.5毫米制造最佳。
图10-12是本实用新型的底座结构图。参照图8-9，它有一面是显示窗口，“转子”中转动罩(3)上的色带(5)颜色是由这个窗口显示出来。底座的底部中央有一个圆形凸台，凸台的外径小于转动罩(3)的内径，凸台的等分角中心线上开有数个方孔，孔的中心离凸台边距离由线圈半径尺寸确定。而孔的数量按需要在二个以上，它供安装固定线圈用，因此方孔的尺寸与线圈骨架一端的插头相同，属紧配合装配。底座底部开有固定底盖板(10)圆槽，它用来压住线圈一端的引出线用。
底座凸台中心开有用于供转轴(2)转动的球面槽，该中心向底座前靠，这是为了使转动罩上色带(5)的显示的颜色面积尽可能多，底座显示窗口安有一个弧形透明罩(11)，是防止风沙、雨雪对本实用新型的侵袭。
图13-14是本实用新型的转动色体结构示意图，其转动罩可以与转轴制成一个整体，也可分开。转动罩(3)的中心与转轴(2)同心度应很好，通常误差应小于0.08毫米。转动罩内的转轴截面为长方或正方形，在转轴两侧与转轴平行对称地粘贴两片长方形的的永磁片如(
图18a示)或在转轴两端与固定在线圈的磁芯两端头相对应之处，与转轴垂直，并平行对称地穿过转轴端头固定两片正方形的永磁片(
图18b示)。这两片磁片的磁极排列无论是长方形的垂直粘贴，还是正方形的水平固定始终是“N”极对应“S”极自身可形成“转子”磁场的闭合回路。转轴(2)与底座相接触的球面槽应光滑耐磨。转动罩(3)用有一定机械强度的轻质非磁性材料(如铝材，塑料等)制造。壁厚选为0.1～0.8毫米，转动罩(3)表面王的色带(5)可用涂料直接喷涂，也可用不干胶的色带纸粘贴。转动罩(3)的几何尺寸与显示单元的窗口尺寸相一致，窗口尺寸通常在10×10毫米至50×50平方毫米范围之内，窗口的尺寸越小，在相同面积的情况组成彩色图像的分辩率越高，图像连续变化的动画效果越好。
参照图8-9本实用新型还有上盖板(6)，它的中心孔略为向前与底座上凸台的中心球面园心相对应，它们的同心度应小于0.08毫米。该孔的孔径尺寸以套住转动色筒的转轴(2)上端，并保证转动色筒在转动轴线上自由转动而不晃动为限。
本实用新型的实施例，固定线圈用0.02～0.2毫米的高强度漆包线绕800-3000圈，窗口尺寸为20×20平方毫米，永磁片的端面磁场强度大于600～1600高斯，以1200高斯为最佳。线圈磁芯直径为2毫米，两端弯成30～90度的“[”形，磁芯端头与永磁片之间隙在0.2～2毫米之间，这里以0.5毫米最好。而底座(8)、转轴(2)、骨架(6)、上盖板(9)底盖板(10)均选用ABS塑料或胶木粉压制而成。
采用本实用新型具有可见度好、耗电量小、结构简单、制造容易，色彩多样、使用方便、且能长期保存图像，能单个或多个成条地、方便地组成大屏幕显示，特别适用当前国民经济建设与商品流通领域中作广告宣传和车站、机场、码头、运动场、影剧院作预示牌。
权利要求1.一种由固定线圈构成的“定子”，转动色筒构成的“转子”和底座组成的多色磁转体，其特征在于“定子”的两个以上的线圈是用1片永磁片对应两个固定线圈的内磁式双耦合磁路；有垂直或水平转动色筒；转动色筒的转轴两侧或上下两端垂直或平行对称粘有两片永磁片；显示窗口安有透明防护罩。
2.根据权利要求1所述的多色磁转体，其特征在于“定子”线圈的磁芯用具有色码记忆功能的软磁材料制成“[”、“I”、“L”形；最佳为两端折成30～90度“[”形。
3.根据权利要求1所述的多色磁转体，其特征在于垂直安装在底座同一平面上的“定子”的线圈为2个以上的园柱式，相邻线圈的夹角为90度或120度或180度或60度。
4.根据权利要求1所述的多色磁转体，其特征在于转动色筒内转轴中部为长方或正方形。
5.根据权利要求1和3所述的多色磁转体，其特征在于线圈内有用非导磁绝缘材料制成园形或方形骨架，骨架中部和两侧板上开有安放磁芯的槽；骨架一端有开口的方形插头。
6.根据权利要求1所述的多色磁转体，其特征在于固定线圈的磁芯端头与转轴上永磁片有间隙为0.2～2毫米，最佳尺寸为0.5毫米。
7.根据要利要求1所述的多色磁转体，其特征在于永磁片的磁场为600～1600高斯，最佳为1200高斯。
8.根据权利要求1所述的多色磁转体，其特征在于显示窗口安放的防风沙雨雪的透明罩为0.1～1毫米厚的有机玻璃或透明材料制成。
专利摘要本实用新型公开了一种改进的现代大型动态显示屏幕用多色磁转体,它主要应用类似电机原理实现。由固定线圈制成的“定子”的两个以上的线圈是用1片永磁片对应两个线圈的内磁式双耦合回路和装有永磁片的转动色筒作“转子”制成,控制输入固定线圈信号电流大小与方向,使“定子”产生的驱动磁场与转动色筒中永磁场相互作用,迫使转动色筒按需要方向和角度转动,显示其所需要的色彩和较快的连续变化的动画功能。这特别适用于经济流通领域中广告宣传。
文档编号G09F9/30GK2273034SQ9524308
公开日1998年1月21日 申请日期1995年4月21日 优先权日1995年4月21日
发明者王玉生 申请人:中国科学院成都计算机应用研究所