DE3705488A1 - Elektromagnetisches anzeigeelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromagnetisches Anzeige­ element, bei welchem ein Rotor mit drei oder mehr Anzei­ geflächen elektromagnetisch so gesteuert wird, daß eine bestimmte, wählbare Anzeigefläche in Blickrichtung ausge­ richtet wird.

Im folgenden ist mit "Mehrfarben"- Anzeigeelement ein Element gemeint, welches wahlweise eine von drei oder mehr Anzeigeflächen in Blickrichtung darbietet.

Es gibt eine große Anzahl von elektromagnetisch gesteuer­ ten Anzeigeelementen, deren Rotoren die Form von Scheiben haben, die auf entgegengesetzten Seiten unterschiedliche Farben tragen und die so gesteuert werden, daß sie die eine oder die andere Scheibenseite jeweils in Blickrich­ tung ausrichten.

Es gibt auch eine kleine Anzahl von Anzeigeelementen, welche eine bestimmte von drei oder mehr unterschiedlich gefärb­ ten Flächen in Blickrichtung ausrichten. Ein bekanntes Element dieser Art ist in US-PS 41 77 458 der Nihon Ad­ vanced Products K.K. beschrieben. Obwohl die durch dieses Patent bekannt gewordene Einrichtung die Möglichkeit bietet, jede von vier unterschiedlich gefärbten Flächen in die Blickrichtung zu drehen, hat sie doch den Nachteil, daß es nicht möglich ist, von der Anzeige irgendeiner Fläche direkt zur Anzeige jeder anderen Fläche umzuschalten; vielmehr muß dereine Anzeigefläche darbietende Rotor zu­ nächst in eine Bezugsposition zurückgestellt werden, be­ vor er für die Anzeige der neuen Anzeigefläche eingestellt werden kann.

Es ist die Aufgabe der vorliegenden Erfindung, ein Mehr­ farben-Anzeigeelement der gattungsgemäßen Art zu schaffen, welches die vorgenannten Nachteile nicht mehr aufweist.

Diese Aufgabe ist erfindungsgemäß durch die Merkmale des Anspruches 1 gelöst.

Gemäß der vorliegenden Erfindung wird ein elektromagnetisch steuerbares Mehrfarben-Anzeigeelement mit einem Rotor ge­ schaffen, welcher einen Permanentmagneten mit drei oder mehr Anzeigeflächen unterschiedlicher Farbe und mit Steuer­ mitteln aufweist, welche es ermöglichen, den Rotor in eine wählbare Position einzustellen, bei der eine bestimmte, ausgewählte Anzeigefläche in die Anzeigerichtung zeigt; das Element ist so ausgelegt, daß von jeder Anzeigefläche zu jeder anderen Anzeigefläche geschaltet werden kann, ohne daß dazwischen jeweils eine Bezugsposition eingestellt werden müßte.

In einer bevorzugten Ausgestaltung der Erfindung ist vor­ gesehen, daß bei einem Anzeigeelement der vorbeschriebenen Art der elektromagnetische Kern zur Erzeugung des Steuer­ feldes aus einem Material mit einer großen Koerzitivkraft und hoher Remanenz besteht, wobei die Zeit zum "Setzen" der Polarität des Kerns viel kürzer ist als die Zeit, die der Rotor braucht, um seine Endstellung einzunehmen; da­ durch können mit einem einzigen Steuerelement viele der­ artige Kerne während der Zeit, die jedes der entsprechen­ den Rotorelemente benötigt, um von einer ersten angewähl­ ten Position in eine zweite zu gelangen, "gesetzt" werden. Das ist ein wesentlicher Vorteil, wenn man bedenkt, daß derartige Mehrfarben-Anzeigeelemente sehr häufig in einer großen, zu einem Anzeigefeld geordneten Anzahl verwendet werden; es ist deshalb erwünscht, den Steuer- oder "Schreib"- Schaltkreis soweit wie möglich zu vereinfachen.

Es sei bemerkt, daß die Erfindung jedoch auch die Aus­ gestaltung umfaßt, bei der der elektromagnetische Kern zum Erzeugen des Steuerfeldes eine niedrige Remanenz auf­ weist oder aus Weicheisen besteht. Mit dem Weicheisen-Kern muß der Strompuls für eine Einstellung des Rotors in eine neue gewünschte Position aufrechterhalten werden, bis der Rotor diese Position erreicht; der Rotor bleibt in dieser neuen Position nicht wegen der Kernremanenz,sondern weil der Permanentmagnet des Rotors den Kern, für den der "Setz"-Puls aufgehoben wurde, magnetisiert.

Ferner soll ein Mehrfarben-Anzeigeelement der vorbeschrie­ benen Art geschaffen werden, bei welchem bei jeder Winkel­ stellung, in die ein Pol des Permanentmagneten sich ein­ stellen soll, um eine Anzeigefläche des Rotors in Blick­ richtung auszurichten, jeweils zwei Polschuhenden in der Nähe der Bewegungsebene des Permanentmagneten liegen (Pol­ schuhendpaare). Durch Wahl der geeigneten magnetischen Polarität für jeden Polschuh erhalten die Polschuhend­ paare, die einer erwünschten Position des Permanentmagnet­ pols entsprechen, die gleiche Polarität, die der Polarität des anzuziehenden Permanentmagnetpols entgegengesetzt ist. Andere Polschuhendpaare haben jeweils entgegengesetzte Polarität (nicht jedoch Polschuhendpaare (in manchen Fällen), welche eine Richtung von 180° zu den vorgenannten "ent­ sprechenden" Polschuhendpaaren flankieren). In den Polschuh­ endpaaren mit entgegengesetzter Polarität verläuft der Magnetfluß im wesentlichen zwischen diesen Enden entgegen­ gesetzter Polarität, so daß er nur einen geringen Einfluß auf den Magneten hat.

Zwei Polschuhenden, welche zu in Umfangsrichtung hinter­ einanderliegenden Polschuhendpaaren gehören, sind je­ weils Teile desselben Polschuhs; die Polschuhenden sind zyklisch paarweise um die Ebene des Magneten herum an­ geordnet, so daß bei einer Einrichtung mit vier Anzeige­ stellungen, bei der a, b, c, d vier Polschuhe bezeichnen, die Polschuhendpaare mit AB, BC, CD und DA bezeichnet werden können, wobei "A" das Polschuhende des Polschuhs "a" ist usw. Es sei bemerkt, daß bei der Einrichtung mit vier Anzeigestellungen vier Polschuhendpaare vorge­ sehen sein können, welche die Polaritäten NN, NS, SS und SN haben, beginnend mit jeder beliebigen der im Winkel von 90° versetzten Anordnungen, so daß jede der vier Po­ sitionen des Rotors allein durch geeignete Magnetisierung der Polschuhe anwählwar ist. In ähnlicher Weise sollten bei einer Einrichtung mit drei Anzeigestellungen die drei Polschuhendpaare die Polaritäten NN, NS, SN haben (begin­ nend mit einem beliebigen Polschuhende), welche drei um 120° versetzte Stellungen für den Rotor bestimmen, wo­ bei der S-Pol des Permanentmagneten jeweils den zeitweise so geschalteten NN-Polschuhenden zugewandt ist. Ob­ wohl die Erfindung hauptsächlich Einrichtungen für drei und vier Anzeigestellungen betrifft, sei bemerkt, daß auch mehr Anzeigestellungen möglich sind, wie später er­ läutert wird.

Die Polschuhendpaare liegen nebeneinander; sie haben je­ doch einen derartigen Abstand voneinander, daß sie eine relativ starke Wirkung auf den Permanentmagneten ausüben, wenn sie gleich polarisiert sind, jedoch eine relativ geringe Wirkung ausüben (als Folge von Magnetfluss­ verlusten zwischen den Polschuhenden), wenn sie ent­ gegengesetzt polarisiert sind. Die effizienteste und preiswerteste Anordnung wird erzielt, wenn die Polschuhe alle im wesentlichen in der gleichen Ebene angeordnet sind, wobei die äußeren Polschuhenden näher zur Ebene des Permanentmagneten hin reichen als die dazwischen­ liegenden Verbindungsabschnitte des Polschuhs und wobei die Enden von jeweils zusammengehörenden Polschuhendpaaren einen kleinen Abstand in Richtung parallel zur Ebene des Permanentmagneten, jedoch außerhalb derselben haben.

Die Polschuhe haben vorzugsweise eine niedrige Koerzitiv­ kraft und werden vorzugsweise durch Kerne mit einer großen Koerzitivkraft und hoher Remanenz gesteuert. Wie weiter vorne schon bemerkt wurde, können derartige Kerne in einem kleinen Bruchteil der Zeit "gesetzt" oder polari­ siert werden, die der Rotor benötigt, um sich von einer Winkelposition zur anderen zu drehen. Wie weiter vorne bereits erläutert wurde, wird dadurch ein wirkungsvolles Setzen einer großen Anzahl von Kernen in einem Feld mit vielen Anzeigeelementen unterstützt. Es trägt auch zu der Tatsache bei, daß im Zusammenwirken mit der erfindungsge­ mäßen Anordnung der Polschuhendpaare der Rotor aus jeder Stellung in jede andere Stellung geschaltet werden kann, ohne daß er dazwischen in eine Bezugsstellung zurückge­ setzt werden müßte, und zu der Tatsache, daß für jede gewünschte Rotorstellung jeweils eine einzige Polschuh- Permutation erforderlich ist.

Es sei bemerkt, daß, ohne darauf beschränkt zu sein, die Größenordnung der Setzzeit eines Kernes mit großer Ko­ erzitivkraft und hoher Remanenz sehr kurz ist, daß jedoch infolge Selbstinduktion eine Stromanstiegszeit im zuge­ ordneten Kern von 1/2 bis 1 ms verstreichen kann, um eine Sättigungs-Magnetflußdichte zu erreichen: die Zeit für eine Drehung des Rotors um 90° liegt in der Größen­ ordnung von 100 bis 200 ms.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung ist in der Zeich­ nung dargestellt und im folgenden näher beschrieben. Es zeigen:

Fig. 1 eine perspektivische Explosionsdarstellung eines erfindungsgemäßen Anzeigeelementes;

Fig. 2 eine Darstellung der Anordnung gemäß Fig. 1 in Richtung der Rotorachse;

Fig. 3 einen Schnitt parallel zur Rotorachse entlang der Linie 3-3 in Fig. 2;

Fig. 4 eine Ansicht eines Dreistellungs-Rotors in axia­ ler Richtung analog zu Fig. 2;

Fig. 5, 6 und 7 jeweils eine schematische Darstellung einer 5-Stellungs-Einrichtung, einer 6-Stellungs- Einrichtung und einer 7-Stellungs-Einrichtung.

In den Fig. 1 bis 3 der Zeichnung umfaßt der Stator eine Rückleitungsplatte 10 mit niedriger Koerzitivkraft oder aus einem "weichen" magnetischen Material, mit vier Kernen 12, die darauf aufrecht stehen und bei einer Blickrichtung auf ihre Enden die Ecken eines Quadrates definieren. Jeder Kern ist von einer Erregerspule 14 umgeben. Die Kerne 12 bestehen aus einem magnetischen Material von großer Koerzitivkraft und hoher Remanenz und sind deshalb geeignet, jede durch einen "Setz"-Im­ puls oder durch einen "Schreib"-Impuls der Erregerspulen verursachte Polarität aufrechtzuerhalten, ohne daß es erforderlich wäre, einen Strom in den Spulen aufrechzu­ erhalten. Auf diese Weise verhindert die hohe Koerzitiv­ kraft, daß die Polarität durch einen in der Nähe befind­ lichen Permanentmagneten geändert wird.

Eine Trägerachse 16 erstreckt sich von der Rückleitungs­ platte 10 parallel zu und bezüglich des Grundrisses zentral zu den Kernen 12. Die Achse 16 definiert die Rotorachse.

Ein Polschuh 17 ist jeweils auf dem oberen Ende jedes Kerns angeordnet. Ein kreisförmiger Trägerring 18 aus einem nicht magnetischen Material ist mit der äußeren Peripherie der Polschuhe verbunden und trägt diese. Die Polschuhe haben demnach eine mit dem Ring bündige Außenperipherie, wie dargestellt ist. Die innere Peri­ pherie der Polschuhe weist einen Zwischenabschnitt auf, welcher von der Rotorachse weiter entfernt ist als die Enden 20 der Polschuhe. Demnach bilden nebeneinander­ liegende Platten ( z.B. 17 A, 17 B) ein Polschuhendpaar aus jeweils einem Ende von jeder der nebeneinanderlie­ genden Polschuhe, mit einem kleinen Luftspalt dazwischen. Um eine einfache und preiswerte Herstellung und eine wirkungsvolle magnetische Steuerung des Rotors zu er­ reichen, ist jede der Platten 17 als flache Platte aus­ gebildet; derartige Platten sind im wesentlichen koplanar. Es sei bemerkt, daß der Weg über den Spalt hinweg vor­ zugsweise senkrecht zur radialen Richtung verläuft.

Der Rotor hat gleiche Seitenflächen, die in der Drauf­ sicht ein Quadrat bilden, wobei vier Wände 23 jeweils unterschiedliche Farben haben, die als rot, gelb, grün und schwarz bezeichnet sind. Die Wände werden von einem zentralen Pfosten 24 auf eine beliebige Art und Weise gehalten, beispielsweise durch vier diagonale Streben 25. Der zentrale Pfosten 24 weist eine zentrale Bohrung 28 auf, die sich von der Unterseite nach oben erstreckt und blind endet; sie dient zur Aufnahme der Achse 16 und hat eine derartige Länge, daß die Wände 23 und der übrige Teil des Rotors in der gewünschten Höhe angeord­ net sind, wie im folgenden erläutert wird. Mittel zur axialen Arretierung der Achse sind nicht dargestellt, können jedoch auf viele Weisen verwirklicht sein.

Am Pfosten 24 ist ein Permanentmagnet 26 befestigt, der sich mit diesem dreht. Obwohl der Magnet als Stab dar­ gestellt ist, welcher sich durch eine Bohrung im Pfosten 24 hindurch erstreckt, können der Permanentmagnet und seine Befestigung in beliebiger Weise verwirklicht sein, wie dem Fachmann allgemein bekannt ist. Der Permanent­ magnet muß jedoch mit einer wesentlichen Komponente seiner magnetischen Achse senkrecht zur Drehachse für die Ein­ stellung des Rotors ausgerichtet sein. Die Lage der Drehebene der Pole 26 N und 26 S im Verhältnis zu den Pol­ schuhenden ist allerdings von großer Bedeutung. Normaler­ weise ist der Abstand zwischen den Polen 26 N und 26 S sowie den Polschuhenden 20 so klein wie möglich. Die Rotorlagerung ist so, daß die Pole 26 N und 26 S in der Ebene der Enden 20 liegen.

Die Kerne 12 sind jeweils mit einer Erregerspule 14 ver­ sehen. Eine Erregerstromquelle für die Spulen 14 ist nicht gezeigt; es versteht sich jedoch von selbst, daß die Spulen unabhängig voneinander erregt werden, damit sie die gewünschte Operationsfolge in der dargestellten Weise bei vier mit derselben Rückleitungsplatte ver­ bundenen Kernen 12 erzeugen; die Spulen 14 für gegen­ überliegende Kerne sind in Serie geschaltet und so ge­ wickelt, daß bei jeder Pulsrichtung entgegengesetzte Polaritäten bei gegenüberliegenden Polschuhen erzeugt werden. Das Ergebnis ist, daß vier Rotorstellungen mög­ lich sind.

Wenn die Spulen in dieser Weise verbunden sind, dann ist es selbstverständlich, daß gegenüberliegende Pol­ schuhe 17 A-17 C oder 17 B-17 D jeweils entgegenge­ setzte Polaritäten aufweisen und daß die vier benach­ barten Paare der Polschuhenden 20 jeweils gegenüberlie­ gende Paare von gleichnamigen, nebeneinanderliegenden Polschuhenden NN bzw. SS und gegenüberliegende Paare von ungleichnamigen Polschuhenden NS und SN bilden, wie Fig. 2 für die Stellung des Rotors zeigt, welcher in der Blickrichtung "V" Rot anzeigt.

Um die Beschreibung der Funktionsweise der Einrichtung zu vereinfachen, sind die Polschuhe von oben im Uhrzeiger­ sinn mit 17 A, 17 B, 17 C, 17 D bezeichnet und es ist offen­ sichtlich, daß bei der in Fig. 2 dargestellten Polschuh- Polarität das Paar SS der nebeneinanderliegenden Enden 20 den N-Pol des Rotormagneten 26 anzieht, das Enden­ paar NN den S-Pol des Rotormagneten 26 anzieht und die rote Anzeigefläche in die Blickrichtung "V" gedreht wird. Die Paare SS und NN erzeugen einen Magnetfluß mit einer starken radialen Komponente, so daß der Rotormagnet in der erwünschten Ausrichtung zentriert wird. Anderer­ seits erzeugen die Endenpaare NS oder SN eine Strecke mit (relativ) geringer Impedanz für den magnetischen Fluß und der Fluß an diesen Endenpaaren neigt dazu, eine wesentlich stärkere Komponente senkrecht zum Radius und eine sehr kleine radiale Komponente, welche den Magneten beeinflußen würde, auszubilden. Dieser Unterschied in der relativen Magnetflußstärke ist von wesentlicher Be­ deutung, wenn die Polschuhe so geschaltet werden, daß der Magnet um 180° verdreht wird, wie nachfolgend be­ schrieben wird.

Wenn im Betrieb die Polschuhe so polarisiert und der Rotor so ausgerichtet ist, wie in Fig. 2 dargestellt, dann ver­ steht es sich von selbst, daß ein Vertauschen der Polari­ sation der Polschuhe 17 A-17 C dazu führt, daß der Per­ manentmagnet um 90° im Gegenuhrzeigersinn gedreht wird, so daß er die gelbe Anzeigefläche zeigt. Wiederum aus­ gehend von der in Fig. 2 dargestellten Anordnung führt ein Vertauschen der Polarität der Polschuhe 17 B und 17 D dazu, daß der Permanentmagnet um 90° im Uhrzeigersinn verdreht und die schwarze Seite in Blickrichtung einge­ stellt wird. Um den Rotor um 180° zu verdrehen, werden, ausgehend von der Bezugsstellung gemäß Fig. 2, beide Polschuhpaare 17 A-17 C und 17 B- geschaltet; das Paar SS der Polschuhenden befindet sich dann zwischen dem Polschuh 17 A und dem Polschuh 17 D. Der Rotor wird um 180° gedreht, so daß der Pol N des Magneten 26 sich zu den letztgenannten Polschuhenden ausrichtet. Bei seiner Drehung um 180° muß der Permanentmagnet eines der Endenpaare NS oder SN passieren. Der Permanentmagnet wird durch die Polarität der Endenpaare NS oder SN wenig beeinflußt, da der Magnetfluß dort mehr senkrecht zur radialen Richtung als radial verläuft. Beim Drehen des Rotors um 180° wird eine Unbestimmtheit der Drehrichtung vermieden, wenn eines der Polschuhpaare 17 A-17 C oder 17 B-17 D eine kurze Zeit vor dem anderen geschaltet wird. Um eine Vorstellung von den bei der vorliegen­ den Einrichtung auftretenden Zeitspannen zu geben, sei die Größenordnung dieser Zeiten wie folgt ange­ geben:

Beginn des Schaltpulses eines Polschuhpaares 10 Millisekunden vor dem anderen;

Zeit für einen Schaltpuls für jedes Polschuh­ paar gleich 1/2 bis 1 Millisekunde;

Zeit zum Drehen des Rotors um 180°: 100 bis 200 Millisekunden, abhängig von der Trägheit des Rotors und dem Magnetflußgradienten.

Es sei bemerkt, daß die oben genannten Werte keiner­ lei begrenzende Aussagekraft haben. Sie geben viel­ mehr nur eine Relation der drei definierten Zeitinter­ valle zueinander an.

Wie bereits ausgeführt wurde, muß die Länge des Schalt­ pulses dann, wenn Kerne mit kleiner Remanenz oder aus Weicheisenmaterial verwendet werden, in der Größenord­ nung der Zeit liegen, die benötigt wird, den Rotor von der alten Position in die neue Position zu verstellen. Tatsächlich kann eine geringfügig längere Schaltzeit als die Dauer der Rotorbewegung erforderlich sein, um sicherzustellen, daß dieser seine Raststellung erreicht.

Wenn es demnach erwünscht ist, den Rotor um 180° aus der in Fig. 2 dargestellten Position zu verstellen, dann wird ein Polschuhpaar, beispielsweise 17 A-17 C, vor dem anderen geschaltet. Unmittelbar nach dem Schalten von 17A-17C werden unmittelbar gegenüber dem N-Pol und S-Pol des Permanentmagneten Endenpaare NS bzw. SN erzeugt. Der Magnetfluß von den Endenpaaren NS und SN zu den Polen des Permanentmagneten ist verhältnismäßig stark reduziert und der Rotor wird veranlaßt, sich wegen der zeitweisen Existenz eines SS-Endenpaares zwischen den Polschuhen 17 A-17 B und eines NN-Polschuhenden­ paares zwischen den Polschuhen 17 C-17 D im Gegenuhr­ zeigersinn zu drehen. Nach etwa 10 ms und nachdem der Rotor seine Drehung begonnen hat, werden die Polschuhe 17 B-17 D geschaltet und erzeugen NS-Endenpaare zwischen 17 A-17 B und zwischen 17 C-17 D mit relativ geringem Magnetfluß, so daß der Vorbeigang der Permanentmagnet- Pole möglich ist. Nach dem aufeinanderfolgenden Schal­ ten von 17 A-17 C und danach 17 B-17 D wird ein SS-Enden­ paar zwischen den Polschuhen 17 A-17 D und ein NN-Enden­ paar zwischen 17 B-17 C erzeugt, welches bewirkt, daß der Rotor eine um 180° verdrehte Lage gegenüber der in Fig. 2 dargestellten Lage einnimmt und die grüne An­ zeigefläche in Blickrichtung darbietet.

Die beschriebene Einrichtung ist mit einer nach oben gerichteten Achse 16 dargestellt, auf welcher der Rotor durch Schwerkraft gehalten wird. Selbstverständlich fällt jede Abwandlung der Drehlagerung in den Umfang der Erfindung. Die Achse kann beispielsweise durch den Rotor hindurchragen und mit nicht dargestellten Mitteln versehen sein, die verhindern, daß der Rotor von der Achse rutscht. Außerdem kann die Drehachse des Rotors horizontal anstatt vertikal liegen (oder eine beliebige andere Ausrichtung haben). Bei allen Anordnungen sind Führungsmittel vorgesehen, die sicherstellen, daß der Permanentmagnet 26 sich in der vorbeschriebenen speziel­ len Lage relativ zu den Polschuhenden 20 dreht.

Fig. 4 zeigt ein Dreistellungs-Anzeigeelement. Den Fig. 1 bis 3 analoge Teile sind mit den gleichen Bezugszeichen, vermehrt um 100 bezeichnet. Fig. 4 zeigt ein Anzeigeelement mit drei Polschuhen 117 A, 117 B, 117 C. Es sei angenommen, daß jeder dieser Pol­ schuhe durch einen Kern 112 mit großer Koerzitivkraft und hoher Remanenz mit einer Rückleitungsplatte gerin­ ger Koerzitivkraft (nicht dargestellt, jedoch der Platte 10 gleich) verbunden ist. Im Gegensatz zu der bevorzugten Anordnung mit vier Polschuhen sollte jedoch jede Spule 114 der Dreistellungs-Einrichtung getrennt erregt werden. Die Polschuhe 117 A, 117 B, 117 C sind im wesentlichen koplanar wie die Polschuhe gemäß Fig. 1 und umfassen einen Bogen von 120°, abzüglich des Winkelabstandes zwischen den Endenpaaren. Wenn die Polschuhe in der in Fig. 4 dargestellten Weise erregt werden, stellt sich der drei Anzeigeflächen aufweisende Rotor wie dargestellt so ein, daß der N-Pol des Rotormagneten 126 dem einzigen Endenpaar SS zwischen den Polschuhen 117 B-117 C zugewandt ist und die rote Anzeigefläche in Blickrichtung dargeboten wird. Um die gelbe Fläche zu zeigen, werden die Polschuhe 117 C und 117 A über ihre Erregerspulen so geschaltet, daß das Endenpaar 117 B-117 C den Zustand NS, das Endenpaar 117 A-117 B den Zustand SS einnehmen. Das Endenpaar NS hat nur einen geringen Einfluß auf den Permanentmagneten; das Endenpaar SS jedoch zieht den Nordpol des Permanent­ magneten an und dreht den Rotor um 120° im Gegenuhr­ zeigersinn und stellt dabei die gelbe Anzeigefläche in Blickrichtung dar.

Ausgehend von der Position gemäß Fig. 4 werden die Enden 117 A und 117 B geschaltet, um die grüne Anzeige­ fläche in Blickrichtung einzustellen. Das erzeugt ein Endenpaar NS an den Enden 117 B-117 C und ein Endenpaar SS an den Enden 117 A-117 C. Infolgedessen dreht sich der Rotor um 120° im Uhrzeigersinn und zeigt die grüne Anzeigefläche in Blickrichtung.

Es sei bemerkt, daß diese Anordnung nur drei von sechs möglichen Rotorpositionen ausnutzt; sie könnte auch als Alternative zu der in Fig. 6 dargestellten Anordnung dienen.

Obwohl auch Erregungsanordnungen für mehr als vier Farben und mehr als vier Rotorpositionen denkbar sind, werden für die meisten praktischen Anwendungs­ fälle nur Drei- und Vierstellungs-Rotoren verwendet. Für Rotoren mit fünf oder mehr Anzeigeflächen ist die dargebotene Farbfläche kleiner als das Projektions­ profil des Rotors in Blickrichtung, so daß ein Teil des Rotors durch eine Maske abgedeckt werden muß. Das ist insbesondere für die Wirkung einer Anzeige­ einrichtung nachteilig, bei der eine große Anzahl von Elementen in dichter Anordnung verwendet wird, wie beschrieben wurde.

In den Ausführungsbeispielen der Fig. 1 bis 3 oder Fig. 4 muß der Abstand der Endenpaare so berechnet werden, daß die magnetischen und elektrischen Parameter des Schaltkreises in Betracht gezogen werden. Wenn die Endenpaare einen zu großen Abstand haben, dann ist die Position des Rotors nicht exakt bestimmt, da der Rotormagnet zu einem NN- oder SS-Endenpaar zeigt, wel­ ches einen zu großen Abstand aufweist. Auch kann der unerwünschte radiale Magnetfluß bei einem NS-Endenpaar zu groß sein. Wenn die Endenpaare jedoch einen zu kleinen Abstand haben, dann ist der Magnetflußverlust zwischen den Endenpaaren zu groß und verschlechtert den bei den NN- und SS-Endenpaaren erforderlichen Magnetfluß.

Die dargestellten Rotoren sind quadratisch oder dreieckig in der Draufsicht. Es versteht sich jedoch, daß jede andere Form, beispeilsweise zylindrisch, im Zusammenhang mit drei oder vier Farben verwendet werden kann, die so verteilt sind, daß sie wahlweise in Blickrichtung dargeboten werden können.

Die Fig. 5, 6 bzw. 7 sind jeweils beispielhaft für eine Polschuhanordnung und -erregung von Rotoren mit 5, 6 bzw. 7 Positionen; 5, 6 bzw. 7 Polschuhe 517, 617 bzw. 717, die sich jeweils über 1/5, 1/6 bzw. 1/7 von 360° erstrecken (mit jeweils einer Spaltweite zwischen den Endenpaaren), haben eine Form wie die Polschuhe der Fig. 2 und 4, wobei das Winkelmaß verringert ist; sie bilden die Enden­ paare. Die Rotoren haben 5, 6 bzw. 7 äußere Anzeigeflächen 523, 623 bzw. 723.

In Fig. 5 ist zu erkennen, daß dann, wenn das Endenpaar SS in der 12-Uhr-Position den Endpol des Rotormagneten 525 anzieht, in der Nähe der 5-Uhr-Position und der 7-Uhr- Position nebeneinander angeordnete NN-Endenpaare den S-Pol des Rotormagneten anziehen. Diese mögliche Positio­ nier-Unbestimmtheit wird dadurch gelöst, daß nur ein SS-En­ denpaar zum Anziehen des N-Poles des Rotormagneten existiert. Es ist offensichtlich, daß durch geeignetes Schalten der Polschuh-Polaritäten der Zustand entsprechend der Fig. 5 für jede der vier anderen Positionen des Rotormagneten 526 reproduziert werden kann, so daß die wahlweise Darstellung von jeder der fünf Anzeigeflächen 523 in der Blickrich­ tung "V" möglich ist. Die Polschuhe sollten jeweils unab­ hängig voneinander über ihre Kerne geschaltet werden.

Fig. 6, bei welcher die Bezugszeichen der einzelnen Kom­ ponenten jeweils mit "600" beginnen, zeigt einen Sechs­ stellungs-Rotor mit Anzeigeflächen 623 und einen Rotor­ magneten 626 sowie sechs Polschuhen 617, die jeweils einen Winkelbereich von 60° überdecken. Das NS-Endenpaar in der 12-Uhr-Position zieht den Endpol des Rotormagneten 626 an, wodurch die unbestimmten "Anziehungen" der drei NN- Endenpaare in der 4-Uhr, 6-Uhr und 8-Uhr-Position ein­ deutig gemacht werden und wodurch sichergestellt wird, daß der Rotormagnet in der 12-Uhr - 6-Uhr-Achse ausge­ richtet wird. Die dargestellte Magnetanordnung kann für jede der sechs möglichen Ausrichtungen reproduziert wer­ den, wodurch ein Sechsstellungs-Rotor entsteht, mit wel­ chem eine ausgewählte von den sechs Anzeigeflächen 623 in der V-Richtung dargestellt werden kann. Die Polschuhe sollten über ihre zugeordneten Kerne jeweils unabhängig voneinander geschaltet werden.

Fig. 7 zeigt einen Siebenstellungs-Rotor und eine Magnet­ anordnung zum Anziehen des Endpoles des Rotormagneten 723 in Richtung der 12-Uhr-Position. Durch eine entsprechende Schaltung der Polschuhe kann der dargestellte Magnetzu­ stand in sieben Ausrichtungen reproduziert werden, wodurch wahlweise jede der sieben Anzeigeflächen 723 in Blickrich­ tung ausgerichtet werden kann.

Es sollte auch bemerkt werden, daß die Fig. 4, 5 und 7 jeweils Dreistellungs-, Fünfstellungs- bzw. Siebenstellungs- Anzeigeeinrichtungen zeigen, bei denen die Ausrichtung des Rotors im wesentlichen durch ein SS-Endenpaar bestimmt wird, welches den N-Pol des Rotormagneten anzieht. Es sei bemerkt, daß durch Umkehrung der Polaritäten in den dargestellten Magnetzuständen die Polaritäten aller Pol­ schuhe umgekehrt werden, so daß ein NN-Endenpaar den S-Pol des Rotormagneten anzieht (dadurch würde beispiels­ weise die Rotorposition um 180° zur dargestellten Position verdreht). Durch wahlweises Schalten der Polschuhe zur Erzeugung des "reversen" Magnetzustandes sind weitere drei, fünf bzw. sieben Positionen mit dem Rotor erreich­ bar, wobei diese neuen Positionen wechselweise zu den ursprünglich beschriebenen Positionen einstellbar sind. Auf diese Weise können die Anordnungen mit drei, fünf bzw. sieben Polschuhen gemäß den Fig. 4, 5 bzw. 7 so erregt werden, daß jeweils ein Sechsstellungs-, Zehnstellungs- bzw. Vierzehnstellungs-Rotor entsteht; der Rotor kann bei derartigen Anordnungen dann sechs, zehn bzw. vierzehn Anzeigeflächen aufweisen, die wahl­ weise zur Anzeige in Blickrichtung gebracht werden können.

Claims (9)

1. Anzeigeelement, gekennzeichnet durch

• - einen drehbar angeordneten Rotor, welcher derart ausgelegt ist, daß er bei jeder von drei oder vier Winkelstellungen eine andere Anzeigefläche (23, 123) in Blickrichtung (V) darbietet, die im wesentlichen senkrecht zur Blickrichtungsachse steht;
• - einen mit dem Rotor drehfest verbundenen Permanent­ magneten (26, 126), welcher eine magnetische Achse mit einer senkrecht zur Drehachse ausgerichteten Hauptkomponente aufweist, wobei die Pole (N, S) dieses Permanentmagneten (26, 126) bei der Dreh­ bewegung um die Drehachse eine kreisförmige Be­ wegungsebene definieren;
• - Paare von Polschuhenden (20) aus magnetischem Ma­ terial, welche benachbart, aber im Abstand zueinan­ der liegen und welche jeweils gemeinsam in der Nähe der Bewegungsbahn des Magneten (26, 126) an Rast­ orten angeordnet sind, die einen Abstand entspre­ chend dem Winkel zwischen benachbarten Rastorten zueinander haben,
• - und Mittel zum Magnetisieren eines ersten, an einem bestimmten Winkel-Rastort befindlichen Polschuh­ endes (20) und eines zweiten, am in vorbestimmter Richtung nächsten Winkel-Rastort befindlichen Polschuhendes (20) mit gleicher Polarität, wobei die Gesamtheit der Polschuhenden so magnetisiert wird, daß zu jeder Zeit nur eines dieser Endenpaare gleich­ namig und von bestimmter Polarität ist.

2. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 1, dadurch ge­ kennzeichnet, daß Mittel zum Erregen der Polschuhenden (20) vorgesehen sind, mit Kernen (12) von großer Koerzitivkraft und hoher Remanenz und da­ rauf angeordneten Erregerwicklungen (14), wobei ein bestimmter Pol des Kerns (12) jeweils magnetisch mit den Polschuhenden (20) verbunden ist.

3. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 oder 2, dadurch gekennzeichnet, daß jeder dieser bestimmten Pole der Kerne (12) mit einem Pol­ schuhende (20) magnetisch verbunden ist, welches einem bestimmten Winkel-Rastort zugeordnet ist, so­ wie mit einem anderen Polschuhende (20), welches dem nächsten Winkel-Rastort zugeordnet ist, und daß die Endenpaare, welche jeweils zu einem Winkel-Rast­ ort gehören, unterschiedlichen Polschuhkombinationen zugeordnet sind.

4. Anzeigeeinrichtung nach Anspruch 3, dadurch ge­ kennzeichnet, daß jeder bestimmte Pol des Kerns (12) mit den Polschuhenden (20) über einen Polschuh (17) verbunden ist, welcher außerhalb der Be­ wegungsebene (des Magneten) und von dieser weiter entfernt als die Polschuhenden (20) angeordnet ist.

5. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Pol­ schuhenden (20) aus einem Material mit geringer Re­ manenz bestehen.

6. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor vier farbige Anzeigeflächen (23) aufweist, deren jede im Winkel von 90° zur nächsten steht, daß der Rotor vier um 90° zueinander versetzte Winkel-Rastorte hat, und daß vier Kerne (12) vorgesehen sind, welche mit ihren den Polschuhenden (20) magnetisch entfernten Endbereichen über eine Rückleitungsplatte (10) aus einem magnetischen Material geringer Remanenz mit­ einander verbunden sind.

7. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 3 oder 4, dadurch gekennzeichnet, daß der Rotor drei farbige Anzeigeflächen (123) aufweist, deren jede im Winkel von 120° zur nächsten steht, daß der Rotor drei um 120° zueinander versetzte Winkel-Rast­ orte hat und daß drei Kerne (112) vorgesehen sind, welche mit ihren den Polschuhenden (20) magnetisch entfernten Endbereichen über eine Rückleitungsplatte aus einem magnetischen Material geringer Remanenz miteinander verbunden sind.

8. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 6 oder 7, dadurch gekennzeichnet, daß die je­ weils gegenüberliegenden Polschuhen (17) zugeordneten Kerne (12) mit Spulen (14) versehen sind, die in ent­ sprechendem Sinne derart in Reihe geschaltet sind, daß bei Beaufschlagung der Spulen mit Pulsen in jeder Pulsrichtung diese Polschuhe (17) jeweils entgegen­ gesetzte Polarität erhalten.

9. Anzeigeeinrichtung nach einem der Ansprüche 4 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß die Pol­ schuhe (17, 117) flache, im wesentlichen koplanare Platten sind.