KR101024278B1

KR101024278B1 - 유체로 부유된 자체회전식 몸체 및 방법

Info

Publication number: KR101024278B1
Application number: KR1020057003521A
Authority: KR
Inventors: 윌리엄 더블유. 프렌치
Original assignee: 터틀테크 디자인, 인코포레이티드.
Priority date: 2002-08-29
Filing date: 2003-08-28
Publication date: 2011-03-29
Also published as: CN100561549C; CA2497234C; CA2497234A1; TWI292566B; ATE545125T1; EP1540631A2; AU2003278745A8; EP1540631B1; KR20050044801A; CN1679069A; JP2005537523A; AU2003278745A1; TW200407809A; WO2004021369A3; US20050102869A1; EP1540631A4; WO2004021369A2

Abstract

밀봉된 투명한 용기(72)내에 충진된 유체내에 운동대상물이 잠기고 태양전지셀(128)로부터 동력에 의해 구동되고 내부나침반(140)으로부터 역 토크를 발생시키기 위하여 유체의 굴절률이 물의 추가에 의해 조정된다. 용기내부로 주위습기의 흡수를 최소화하기 위해 유체의 조성이 조정된다. 회전운동하는 전기기구의 실시예에서, 자석은 편향 나침반 및 모터를 위한 자기장 발생기로서 작동한다. 회전기구의 제 2 실시예에서, 편향 나침반자석(140)의 작동을 방행하지 않고 다중 극을 가진 링모양의 자석(120)에 의해 스테이터가 구성된다. 전도체로서 기구축(122)을 이용하는 분리된 링형상의 정류자(92)을 통해 회전전기기구내부의 권선들에 에너지가 공급된다.

Description

유체로 부유된 자체회전식 몸체 및 방법{FLUID SUSPENDED SELF-ROTATING BODY AND METHOD}

본 발명은 자동으로 작동개시되고 자동으로 공급되는 표시 및 특히 방사에너지에 의해 동력이 공급되고 자동으로 스핀(spin)운동하는 구형장치에 관한 것이다.

종종 명백한 지지체, 구동장치 또는 동력입력없이 운동하는 다양하고 새로운 구조체가 장난감, 장식품 또는 광고매체로서 이용된다. 상기 구조체의 다양한 실시예들이 후앙 씨등에게 허여된 미국특허 제 5,435,086호, 히로세 마모루 씨의 일본특허 제 10137451호, 제 101431101호 및 10171383호 및 타라기 히로시 씨의 일본특허 제 7210081호, 제 7219426호 및 제 7239652호와 푸스횔리어 씨의 독일특허 제 DE 19706736호, 스타인브린크 씨의 제 DE 3725723호 및 랑 씨의 제 DE 41377175호에 공개된다. 종래기술을 따르는 대부분의 실시예들은 외측의 연결부가 완전히 제거되지 못한다. 실시예들이 외측지지체에 견고하게 고정되지 못하면, 팬날개들과 같이 복잡하고 부피를 차지하는 역토크발생장치 또는 상당량의 전기동력을 소모하고 내부에 위치하며 복잡하고 무거운 다른 장치가 상기 실시예에서 요구된다.

역토크발생장치 및 지지부들이 매우 확실해 보이지만 에너지분야에서 관심을 끌지 못한다.

미국특허 제 4,419,283호에 의하면, 부유상태로 소형물체들을 지지하기 위하여 혼합될 수 없는 두 개이상의 유체들의 조합이 이용된다. 상기 특허에 의하면, 용기의 팽창에 따른 거품의 제거 및 주위습기의 흡수에 따른 과도한 내부압력에 기인한 문제를 해결하지 못한다.

본 발명은 주위의 전자기 방사장으로부터 형성되는 매우 낮은 정도의 동력이 필요한 운동장치를 제공하고 과도한 내부압력에 기인한 용기의 변형 및 일부표시장치의 지지유체내에 거품발생을 제거하려는 시도를 기초한다.

본 발명의 또 다른 목적은 구동기구, 동력의 입력 또는 지지베어링없이 상당히 긴 시간동안 작동할 수 있고 장난감, 광고매체, 신규제품 또는 원격공간 또는 수중설치를 위한 로봇구성요소로서 적합하며 가장 간단하고 최소동력을 요구하는 회전식 표시장치를 제공하는 것이다.

본 발명의 선호되는 실시예에 의하면, 투명하고 밀봉된 용기내에 고정되는 일정체적의 유체내에서 회전운동하고 밀봉된 중공구조의 대상물을 부유시켜서 상기 목적들이 달성된다.

상기 용기가 매달려 지지되거나 삼각대 등의 구조체에 의해 지지된다. 내부의 구동기구가 고정되고 다시 말해 지구의 자기장 또는 다른 인공자기장에 의해 편향되거나 상호작용하는 회전하중을 형성한다.

태양전지 셀들을 이용하여 용기에 입사되는 광선파들을 수집하여 모터 또는 전자석들을 위한 동력이 구해진다.

선택적으로 그리고 연속적으로 전자석들을 이용하기 위한 다양한 정류기구들이 공개된다.

본 발명의 선호되는 실시예가 우주에 부유하고 정상적으로 계속 회전하는 행성, 지구의 모형으로서 이해될 수 있다.

용기를 지지하는 유체는 주위 습기의 흡수작용에 저항하도록 조성된 액체들의 조합이다.

구동기구는 소형이고 자체수용되며 용기가 아니라면 대상물내에 수용된다.

도 1a는 본 발명의 선호되는 실시예를 도시한 후방단면도.

도 1b는 본 발명의 평면도.

도 2는 선택적인 제 1 실시예의 측단면도.

도 3은 선택적인 제 2 실시예의 측단면도.

도 4a는 선택적인 제 2 실시예를 구성하는 구동장치를 확대도시한 측단면도.

도 4b는 선택적인 제 2 실시예를 구성하는 구동장치를 확대도시한 평면도.

도 5는 선택적인 제 3 실시예를 도시한 측단면도.

도 6a는 선택적인 제 4실시예를 도시한 측단면도.

도 6b는 선택적인 제 4실시예를 도시한 평면도.

도 7a는 선택적인 제 5 실시예를 도시한 측단면도.

도 7b는 선택적인 제 5실시예를 도시한 평면도.

도 8a는 선택적인 제 6 실시예를 도시한 측단면도.

도 8b는 선택적인 제 6실시예를 도시한 평면도.

도 9는 선택적인 제 7 실시예를 도시한 측단면도.

도 10은 공기의 상대습도에 관한 함수로서 공기중 수증기와 평형을 이루는 프로필렌 글리콜/물의 혼합물에서 필요한 프로필렌 글리콜의 중량백분율을 도시한 그래프.

도 11은 혼합물중 글리콜의 중량백분율에 관한 함수로서 글리콜 및 물의 여러 가지 혼합물들에 관한 굴절률을 도시한 그래프.

도 12는 미국내 여러도시에서 2년동안 측정된 평균상대습도에 관한 챠트.

도 13a는 구동장치의 선호되는 실시예를 도시한 측단면도.

도 13b는 구동장치의 주요요소들을 도시한 평면도.

도 14a, 도 14b 및 도 14c는 구동장치의 정류시퀀스를 도시한 평면도.

도 15는 구동장치의 선택적인 제 1 실시예를 도시한 측단면도.

도 16은 구동장치의 선택적인 제 2 실시예를 도시한 측단면도.

도 17은 구동장치의 선택적인 제 3 실시예를 도시한 측단면도.

도 18a는 구동장치의 선택적인 제 4 실시예를 도시한 측단면도.

도 18b는 선택적인 제 4 실시예를 위한 정류자링 및 브러쉬들을 도시한 확대평면도.

도 18c는 도 18a에 도시된 장치를 구성하는 정류자부분들 및 코일들사이의 연결부들을 도시한 개략전기회로도.

도 19a는 도 1의 선택적 실시예를 위한 구동장치의 측단면도.

도 19b는 모터의 상부가 제거된 구동장치의 평면도.

도 20a는 특정 상대각방향을 가지고 도 19a의 장치를 구성하는 모터자석 및 나침반자석을 도시한 도면.

도 20b는 서로 다른 상대각방향을 가지고 도 19a의 장치를 구성하는 모터자석 및 나침반자석을 도시한 도면.

도 21은 볼(ball)내에서 도 19a의 구동장치가 장착된 상태를 도시한 측단면도.

도 22a는 도 뮤의 링자석에 대해 특정개시방향에 배열된 도 19b의 전기자구조를 도시한 평면도.

도 22b는 도 21a에 도시되고 분리된 링조립체 및 브러쉬들을 도시한 확대도.

도 23a, 도 23b, 도 23c, 도 23d, 도 25a 및 도 25b는 링자석 및 브러쉬들이 반시계방향으로 회전될 때, 전기자구조체 및 링자석의 상대각방향의 변화를 도시한 도면들.

*부호설명*

4.....볼 3.....접착선

6......접촉면 10.....유체

도 1a 및 도 1b에 도시된 표시장치가 볼(ball)(4)을 포함하고 투명한 용기(enclosure, 2)를 가지고, NOPAR 12와 같이 상대적으로 경량의 유체(8) 및 프로필렌 글리콜과 같이 상대적으로 중량인 유체(10)의 접촉면(6)과 근접한 위치에서 상기 볼이 부유한다. 상기 볼(4)은 내부장치에 의해 회전운동하도록 구동되고, 상기 볼은 지구의 특성과 같이 표면위에서 그래픽특성을 가진다. 상대적으로 경량인 유체(8) 및 중량인 유체(10)가 혼합되지 않고 투명하다. 볼(4)의 밀도가 상기 유체(8)의 밀도 및 유체(10)의 밀도사이에 해당하여 용기(2)의 상측내부면(12) 또는 하측내부면(14)과 기계적 연결부없이도 상기 볼이 부유하도록 상기 볼(4)의 밀도가 제공된다.

상기 용기(2)는 단일체의 부품으로 구성되지만, 실제로 볼(4)주위에서 끼워맞춤되고 볼수 없거나 보기 어려운 접착선(3)을 남기며 서로 접착되는 두 개이상의 부품들로 구성될 수 있다. 예를 들어, 종래기술의 용제접착에 의해 아크릴재료가 서로 접착되어, 접착선은 눈으로 확인되지 못한다. 용기(2)가 유리로 제조되면, 유사한 굴절률을 가진 보통의 접착제를 이용하여 접착상태가 형성되거나 접착되어야 하는 표면들을 압착하기 전에 표면들을 가열하여 유연하게 만들어 유리가 접착될 수 있다. 상대적으로 낮은 온도의 공정을 허용하기 위하여 저온 접착유리가 이용된다.

상대적으로 경량인 유체(8) 및 중량인 유체(10)가 가지는 굴절률들이 매우 근사하여, 접촉면(6)이 관찰자의 눈으로 확인되지 않는다. 또한 용기(2)재료의 굴절률은 유체(8,10)의 굴절률과 대략 동일하여 유체들 및 용기사이의 접촉면은 눈으로 확인되지 않는다. 색상 및 투명도와 같은 전달특성에 관하여 유체(8,10) 및 용기(2)의 구성재료가 적정하게 동일하여, 관찰자가 투시선(B)을 따라 관찰할 때와 비교하여 투시선(A)을 따라 관찰할 때 관찰자는 외관상 차이를 구별할 수 없다. 볼(4) 및 용기(2)사이의 체적이 완전히 유체로 충진되어, 거품이 없으므로 용기가 고형재료의 블록임을 암시할 수 없게 한다.

상기 유체의 조합은 여러 가지 이유에서 유리하고, 적당량의 물이 프로필렌 글리콜과 혼합되면 유체들이 20℃에서 1.421의 굴절률을 가질 수 있다.

아크릴의 굴절률은 오하이오주 콜럼버스에 소재한 플라스코라이트사의 플라스코라이트옵틱스 알 아크릴판과 같이 1.46일 수 있다. 상기 굴절률은 유체들의 굴절률과 동일하지 않고, 용기의 전체구조를 설계할 때 공지의 광학설계이론이 적용되어, 유체-용기의 접촉면이 눈으로 확인되는 것을 어렵게 할 정도로 매우 근사하다. 예를 들어, 모든 코너(corner)들 및 변부들이 둥글게 구성되고 용기는 얇게 제조된다. 광선의 전달률은 유체조합 및 아크릴과 유사하다.

NOPAR 12/프로필렌 글리콜의 유체조합에 대해 상대적으로 양호한 굴절률의 조합은 이탈리아 밀란에 소재한 오시몬트 에스. 피. 에이사에 의해 제조되고 1.434의 굴절률을 가진 오시몬트 XPH-353 플루오르 폴리머를 이용하여 구해진다.

도 1b의 평면에서 용기(2)내부의 중심위치에 배열된 볼(4)이 도시된다. 볼이 이동하지 않을 때 상기 중심위치가 볼의 평형위치를 형성하도록 볼(4)의 표면, 접촉면(6)에서 용기의 내부, 유체(8,10)들사이의 표면장력의 하중이 작용한다. 예를 들어, 용기(2)가 아크릴로 구성되면, 상대적으로 경량인 유체가 NOPAR 12이고 상대적으로 중량인 유체(10)가 15% 중량 물 및 85% 중량 프로필렌 글리콜의 혼합물이고 , 또한 볼(4)이 아크릴로 제조되고 펜실베니아 아스톤에 소재한 맥기 인더스트리사의 Sailkote TM 과 같은 계면활성제로 코팅되면 볼(4)은 접촉면(6)에서 용기의 내부와 접촉상태를 벗어나 평형위치에 부유하려 한다. 볼이 회전운동하지 않을 때 볼의 위치에 무관하게 관련 적용예들에서 설명된 것과 같이, 볼이 주위의 에너지장에 영향을 받음에 따라 볼의 회전운동이 개시될 때 액체의 전단하중들에 기인하여 상기 볼은 중심위치를 향해 이동하려 한다.

표시장치는 여러 가지 흥미로운 특성들을 제공할 수 있다. 우선 유체(8,10)들이 가지는 굴절률의 유사성에 기인하여 관찰자가 접촉면(6)을 주목하지 못하면, 관찰자는 회전운동시 볼(4)이 지지되는 방법을 알 수 없게 된다. 심지어 접촉면(6)이 눈에 보이더라도, 관찰자는 볼(4)이 회전운동하게 되는 이유를 알 수 없게 된다. 용기(2)가 상기 설명에 따라 구성되면, 관찰자는 외형상 고형 플라스틱의 블록내에서 볼(4)이 회전운동하는 방법을 알 수 없게 된다.

도 2의 선택적 실시예에 의하면, 용기(2)에 고정상태로 부착된 축(20)에 의해 볼(4)의 지지부가 제공되고, 볼의 지지부가 전기모터(22)의 회전자 또는 스테이터와 연결되며, 도면에 도시되지 않은 전선들에 의해 모터(22)와 연결된 태양전지(solar cell)(24)위에 입사된 주위에너지에 의해 전기모터에 동력이 공급된다. 도면에 도시되지 않고 모터(22)내부에 위치한 베어링들에 의해 모터(22)는 축(20)에 대해 회전운동할 수 있다. 하기 다양한 수단에 의해 볼(4)이 동력을 공급받아 구동되어 회전운동하고, 볼(4) 및 축(20)사이의 베어링들에 의해 상기 볼이 회전운동시 지지된다. 유체(20)의 굴절률과 근사하게 일치하는 상기 재료에 의해 소직경의 축(20)이 제조된다.

볼(4)이 축(20)에 의해 지지되므로, 볼(4)의 높이를 안정화하기 위해 도 1에 도시되고 상대적으로 중량인 유체(10) 및 경량인 유체(8)를 이용하는 것이 불필요 하다. 유체(20)는 오직 NOPAR 12이고 볼(4)의 밀도는 단지 NOPAR 12의 밀도에 근사하도록 제조될 수 있다.

도 3내지 도 4b에 도시된 제 2 선택적 실시예를 참고할 때, 용기(2)의 하부에 고정된 모터조립체(28)가 자기적 상호작용에 의해 볼(30)을 구동한다. 상기 실시예에서 볼(30)을 하부표면(14)보다 위에서 지지하기 위해 상대적으로 경량인 유체(8) 및 중량인 유체(10)가 이용된다. 모터조립체(28)에 의해 형성되는 회전자기장과 상호작용하고 그 결과 볼(3)의 회전운동을 형성하도록 볼(30)내부에 자석(32)이 구속된다.

모터조립체 용기에 고정상태로 부착된 축(36)에 의해 전기모터(34)가 지지된다. 모터(34)의 용기가 막대자석(40)에 고정상태로 부착되고, 도면을 참고할 때, N극 및 S극을 가진 상기 막대자석은 모터의 축(36)에 대해 수직방향으로 배열된다. 도 4a를 참고할 때, 모터위에 모터조립체(28)내에 태양전지셀(42)이 장착된다. 상당량의 광선이 태양전지셀(42)에 도달할 수 있을 정도로 충분히 투명한 재료에 의해 용기(2) 및 유체(8,10) 및 모터조립체 용기가 제조된다. 모터(34)는 모터축(36)에 전달된 전류에 의해 동력이 공급되는 모터이다. 모터(34)는 모터축(36)에 전달도니 전류에 의해 동력이 공급되는 모터이다. 이해를 위하여 태양전지셀(42)을 모터축(36)에 연결시키는 전선이 도시되지 않는다. 이해를 위하여 모터(34) 및 자석(40)을 도시할 때 도 4b의 평면도에서 태양전지셀(42)이 도시되지 않지만, 태양전지셀(42)은 모터조립체(28)와 동일한 형상을 가지고 대부분의 구성영역을 덮는다.

작동시, 회전운동하여 막대자석(40)의 회전운동을 형성하도록 모터(34)에 동력이 제공되고, 평행한 막대자석(40) 및 볼자석(32)사이에 형성된 자석의 상호작용에 의해 볼(30)의 회전운동이 형성된다. 볼의 회전운동이 형성될 수 있도록 충분히 강하지만 볼(30)이 하향으로 끌어당겨져 하부표면(14)과 접촉할 정도로 강하지 않은 자기작용을 가지기 위하여 공지이론에 의해 막대자석(40) 및 자석(32)의 강도 및 크기가 선택된다.

모터조립체(28)의 불투명성에 기인하여 용기(2)가 완전히 투명하지 않다는 것만 제외하면, 도 3 및 도 4에 도시된 실시예의 관찰자가 도 1의 실시예에 관해 설명한 동일한 현상을 감지하게 된다. 도 1a 및 도 1b에 관한 설명과 같이, 관찰자가 상기 용기를 고체의 플라스틱블록으로 착각하게 될 수 있다. 상기 모터가 얇게 제조되고 상기 대상물이 광고프리미엄으로서 이용될 수 있도록 로고(logo)와 같이 다양한 반투명성 그래픽특성들이 구성될수 있다.

대상물의 자석(32) 및 모터의 자석(40)사이의 자성작용에 의해 용기(2)의 중심위치에 볼(30)이 유지되려 한다.

볼(30) 및 유체(26)가 도 2에 도시된 볼 및 유체와 유사하다는 것만 제외하면, 도 5에 도시된 제 3 실시예의 구조 및 작용은 도 3의 실시예와 유사하다. 따라서 모터의 로터가 기둥에 고정될 때 유체(26)내에 잠기고 기둥(20)에 의해 지지되는 볼(30)의 회전운동이 모터조립체(28)에 의해 구동된다.

부속쉘(50)내에 박혀진 부속볼(48)을 가지는 부속체(46)가 도 6a 및 도 6b의 제 4 실시예에 포함된다. 볼쉘(54)내에 박혀진 볼(4)이 볼조립체(52)에 구성된다. 유체접촉면(6)근처에 부유하도록 상대적으로 경량인 유체(8) 및 중량인 유체(10)의 부력에 의해 부속체(46) 및 볼조립체가 지지된다. 도 1의 실시예에 관해 설명된 동일한 광학원리에 의하여 관찰자에게 보이지 않는 용기 및 유체들의 굴절률과 동일한 굴절률의 재료에 의해 상기 부속쉘(50) 및 볼쉘(54)이 제조된다.

유체 및 재료를 적합하게 선택하여 표면장력에 기인하여 형성되는 것과 같이 대략 용기(2)의 중심에 부유하고 접촉하는 부속체 및 볼조립체(52)가 도 6b에 도시된다. 예를 들어, 부속쉘(50) 및 볼쉘(54)이 아크릴로 제조되고, 중량의 유체가 15% 중량 물 및 85% 중량 프로필렌 글리콜이고, 경량의 유체가 NOPAR 12이다.

볼표면(4) 및 부속볼(48)은 관련크기 및 운동들이 일치하며 볼(4)에 대해 지구의 특징들 및 부속볼(48)에 대해 달의 특징들과 같이 표면들위에 그래픽특징들을 가진다.

작동시, 도 21에 도시되는 동일한 형태의 기구들에 의해 회전되도록 볼(4)이 구동되고, 그 결과 볼쉘(54)이 반시계방향으로 회전한다. 볼쉘(54) 및 부속쉘(50)이 근접하게 위치하므로, 하중(58)은 부속체를 반시계방향(56)으로 끌어당기려 한다. 부속체(46)의 시계방향 회전운동(61)을 형성하는 하중(58)과 조합된 하중에 의해 액체의 전단하중이 발생된다.

회전운동하는 부속볼이 볼주위를 궤도운동하는 동안 플라스틱의 고체블록내에서 명백한 구동기구 및 지지체없이 볼(4)이 회전운동하는 것으로 관찰된다.

도 7a에 도시된 제 5 실시예에서, 볼(4)은 투명한 디스크(62)의 중심과 근접한 위치에 고정상태로 부착된다. 용기(2)내에서 경량인 유체(8) 및 중량인 유체 (10)에 의해 볼(4) 및 투명한 디스크(62)가 회전운동시 지지된다. 투명한 디스크(62)에 고정상태로 부착된 축(66)위에서 부속볼(64)이 회전운동을 위해 지지되고 눈에 감지되지 않도록 유체(8, 10)들의 굴절률에 매우 근접한 굴절률을 가지고 투명한 재료에 의해 축(66) 및 베인(vane)들이 제조된다. 디스크(62) 및 볼(4)이 회전될 때 부속볼(64)이 회전운동하도록 베인(68)들이 형성되고 위치설정된다.

작동시 도 7b를 참고할 때, 상기 실시예들에 관한 설명과 같이 회전운동을 위해 볼(4)이 구동된다. 투명한 디스크(62)가 반시계방향으로 회전하면 부속볼(64)이 경량의 유체(8)을 통해 이동하고 베인(68)에 의해 부속볼(64)이 시계방향(61)으로 회전한다. 도 6a 및 도 6b의 표시장치에 관한 설명과 같은 동일한 시각효과가 관찰자에게 제공된다.

도 8a 및 도 8b에 도시된 제 6 실시예에 의하면, 축(20)에 의해 볼(4)이 회전운동을 위해 지지된다. 아암(70)이 회전운동을 위해 볼(4)에 고정되어 부착되고, 아암(70)에 고정되어 부착된 축(66)은 회전운동을 위해 부속볼(72)을 지지한다. 유체(26)로 충진된 용기(2)가 원통형 벽(74)을 포함하고, 볼(4)이 회전운동함에 따라 부속볼과 근접한 위치에 상기 원통형 벽이 배열된다.

작동시, 상기 실시예들에 관한 설명과 같이 볼(4)이 반시계방향(56)으로 회전운동하도록 구동된다. 볼(72)은 원통형 벽(74)과 근접한 위치에서 반시계방향으로 원형 경로를 통해 이동한다. 부속볼(72) 및 원통형 벽(74)사이에 형성된 액체의 전단하중들에 의해 부속볼(72)이 시계방향(61)으로 구동된다. 도 6a 및 도 6b에 관한 설명과 유사한 현상이 표시장치에 의해 관찰자에게 제공된다.

도 9의 제 7 실시예는 도 2에 도시된 실시예 및 다른 실시예들과 매우 유사하다. 후벽구조의 용기(76)는 내부에 공동(78)을 가지고 공동의 형상이 볼(4)의 형상과 일치한다. 액체(26)의 층이 도시된 것과 같이 얇고, 유체(26)의 굴절률이 용기(78)의 구성재료가 가지는 굴절률보다 클 때, 공지된 광학원리에 의해 볼(4)의 표면위에 형성된 그래픽특성들이 확대되고 공동(78)의 내측표면위에 나타나서, 공동은 관찰자에게 보이지 않게 된다.

상기 실시예 및 실시예들의 특징들과 일부가 종래기술에 따라 결합될 수 있다. 막대자석(40)을 회전시키지 않고 하기 설명과 같이 모터조립체(28)내부의 전자석에 전류를 적합하게 제공하여 모터조립체(28)가 회전자기장을 형성할 수 있다. 주위에너지가 아니라 공급원으로부터 제공된 전원 또는 내부전지에 의해 다양한 구동기구에 전원이 공급될 수 있다. 모든 구성예들은 볼(4)과 같은 한 개이상의 볼들을 포함하고, 도 6, 도 7 및 도 8의 구성예는 한 개이상의 부속볼을 포함한다. 대부분의 실시예들에서 회전운동하는 대상물들은 볼(ball)형상을 가질 필요는 없으며, 실제로 삼차원형상을 가질 수 있고, 용기(2)가 원통형, 박스(box)형, 원추형, 피라미드형 또는 부정형 등으로 구성될수 있다.

굴절률, 투명도, 비용, 화학적 저항, 독성과 같은 요인들을 기초하여, 유체들 및 용기를 위한 다양한 재료들이 고려될 수 있다. 예를 들어, 1.33내지 1.5의 굴절률을 가진 액체를 형성하기 위하여 사탕수수 설탕이 물과 다양한 비율로 혼합될 수 있다. 하기 리스트는 이용될 수 있는 유체들 및 고체들의 예를 제공한다. 하기 리스트는 적합한 재료들의 예들을 제공하며, 당업자들에 공지된 다수의 적합 한 재료들이 제공되므로 다른 예들을 선택할 수 있다.

재료명 굴절률

벤질 아세테이트 1.523

아니졸(anisole) 1.518

다양한 야채유 (약)1.48

캐스터오일 1.48

고체재료

용융된 수정 1.459

파이렉스 유리 1.48

부틸레이트 1.475

메틸펜텐 1.463

(미추이 케미칼 USA 사)

표시장치에 관한 상기 실시예들중 한 개에 있어서, 경량의 유체(8)는 순수한 파라핀오일 또는 미국 텍사스, 허치슨에 소재한 액손사에 의해 시판되는 NOPAR 12와 같은 탄화수소의 혼합물로 제조될 수 있다. 중량의 유체는 프로필렌 글리콜 및 물, 88% 프로필렌 글리콜 및 12% 물, 중량의 용액으로 제조된다. 경량의 유체(8)가 용기(2)의 약 85%를 충진하고 중량의 유체(10)가 약 15%를 충진한다.

용기의 체적이 유체의 전체체적보다 클 때 용기(2)내에 거품이 형성될 수 있고, 상기 거품에 의해 전체 대상물은 회전하지 못하고 있음을 관찰자가 확인할 수 있다. 따라서 거품이 형성되지 않도록 주의해야 한다. 전체 유체체적 및 용기(2) 의 체적은 내부의 볼(4) 및 용기(2)의 재료에 의해 흡수된 물의 양 및 온도에 따라 변화한다. 일련의 다양한 환경에 노출되어 거품이 형성될 수 있는 상태가 야기될 수 있다. 상기 현상을 방지하기 위하여 일반적으로 거품이 최소로 형성되는 조건에서 용기(2)가 약간의 과압상태로 충진된다. 제조공정시 상기 충진과정이 수행될 수 있다.

그러나 예를 들어, 시간이 경과하고 극한 온도에 노출됨에 따라 모든 플라스틱은 어느정도 크리프(creep)현상을 가지고 변형된다. 따라서 20℃에서 거품발생을 억제하기 위해 충분한 과압을 가진 쉘 및 볼에 의해 긴 시간동안 40℃와 같은 높은 온도에 노출된 후 상대적으로 더 큰 유체공동(6)이 구성될 수 있다. 이 경우 온도가 20℃도로 강하하면 거품의 형성이 촉진된다.

용기내에 휴멕탄트(humectant)액체 이 경우 프로필렌 글리콜/물의 용액을 이용하면, 상기액체가 주위 대기로부터 물을 흡수하고 용기내부의 전체 물 양을 증가시키기 때문에, 크리프문제가 해결된다. NOPAR 12 및 PFPE 5060 과 같이 과거에 이용된 액체조합은 수분을 거의 흡수하지 못하고 효과적으로 작용하지 못한다.

주위 대기의 상대습도에 의존하는 한계에 도달할 때까지 프로필렌 글리콜은 주위대기에서 물을 흡수한다. 미시간주 미드랜드에 소재한 다우케미칼 사에 의해 공개된 데이터를 위해 상기 관계가 도 10에 도시된다. 도 10의 그래프에 의하면, 88% 프로필렌 글리콜 및 12% 물의 중량 백분율로 프로필렌 글리콜과 물이 혼합되고 다음에 혼합물은 35% 상대습도 (RH")에서 공기와 평형을 이룬다.

용기(2)와 같은 체적내에 휴멕탄트액체가 수용될 때, 외측쉘(2)의 구성재료 를 통해 대기(18)로부터 습기가 확산되는 비율이 내측에서 특정 프로필렌 글리콜/물의 혼합물에 해당하는 평형습도 및 대기(18)사이의 습도차에 비례한다. 예를 들어, 모든 조건이 동일할 때, 제안된 88/12% 혼합물에 대하여 대기(18)의 습도가 70%RH일 때, 습기는 대기(18)로부터 1/2 비율로 용기내부로 확산되고, 휴멕탄트액체가 순수한 프로필렌 글리콜이면 프로필렌 글리콜 및 액체의 88/12% 혼합물이 35% 상대습도에서 평형상태이기 때문에, 유효습도차는 70%가 아니라 35%이다. 습기가 프로필렌 글리콜/물의 혼합물내부로 확산됨에 따라 프로필렌 글리콜 및 물의 상대중량 백분율이 변화하여, 확산속도가 더욱 더 감소된다.

물이 흡수되면, 용기(2)내부에서 압력이 증가한다. 크리프현상에 의해 플라스틱의 치수가 서서히 변화하지만 변형속도 및 전체 변형크기가 감소하면 플라스틱이 사실상 파손될 가능성은 상당히 감소된다. 70%대기습도에 있어서, 88/12/5 프로필렌 글리콜 대 물로부터 개시하면 흡수속도가 절반으로 감소되고 최종 흡수되는 전체 물의 양이 절반으로 감소된다.

미국내 도시들에 대해 2년동안 평균상대습도에 관한 미네소타 미네아폴리스 소재의 얼라이드 케이칼 사의 데이터가 도 12의 그래프로 도시된다. 평균값은 475이다. 덴버시는 35%RH에서 가장 건조하고 마이애미 시는 63%RH에서 가장 습하다. 일년동안 모든 위치들에서 약간의 변동은 존재하지만, 물확산과정은 느리고 흡수작용은 반대로 진행될 수 있어서 쉘내부의 볼은 계절에 따라 크게 변화하지 않는다. 프로필렌 글리콜 및 물의 88/12% 용액으로 구성된 쉘내부의 볼은 덴버시내에서 거품을 형성하지 않고, 물을 서서히 흡수하여 다른 도시들내에서 팽창하며 거품형성 을 방지한다.

쉘내부의 볼이 실제로 흡수하는 물의 양은 유체공동내부에 위치한 휴멕탄트액체의 전체 양에 비례한다. 따라서 중량의 유체(10)를 매우 소량으로 이용하는 것이 유리해 보인다. 그러나 동일한 양의 각 유체가 존재할 때 온도변화에 따라 내부 볼(4)의 높이를 안전화하기 위해 두 개의 유체들이 서로 가장 효과적으로 작용한다. 중량의 유체(10) 또는 경량의 유체(8)의 백분율이 영으로 설정될 때, 내부 볼의 부유높이를 조정하기 위한 두 유체들의 결합능력이 완전히 제거된다. 이용되는 중량의 유체의 양을 선택하여, 용기(2)내부로 확산되는 물의 총량을 감소하려는 요구 및 유효높이제어를 위한 요구가 절충된다.

두 개의 유체들이 가지는 굴절률들이 유사하면 쉘내부의 볼이 형성하는 시각효과가 개선된다. 그 결과 두 유체들사이의 접촉면이 눈으로 확인되기 어렵고 관찰자에게 대상물의 특성에 관한 다른 단서를 제공하지 못한다. 25℃에서 PFPE 5060 및 NOPAR 12의 굴절률은 각각 1.251 및 1.416이다. 도 11의 차트에서 프로필렌 글리콜의 굴절률은 1.431이고 PFPE 5060 보다 NOPAR 12와 더욱 양호하게 일치하고, 프로필렌 글리콜 및 물에 관해 제안된 체적용액당 88/12%는 1.423의 굴절률을 가진다. 순수한 프로필렌 글리콜에 대한 NOPAR 12의 굴절률 비율은 1.005이고 이상값 1 의 거의 두배이다.

외부의 구형용기내에 볼을 가진 표시장치의 예가 하기 특징들을 가진다.

1) 용기 및 내부볼(4)은 아크릴로 제조된다.

2)내부볼(4)의 외경은 150mm이고 3mm의 두께를 가진다.

3)외부쉘의 내경은 156mm이고 3mm의 두께를 가진다.

4) 대기압 및 10℃에서 용기는 완전히 유체로 충진된다. 경량의 유체(8)가 용기(2)의 약 85%를 충진하고 중량의 유체(10)가 약 15%를 충진한다.

5)20℃에서 내부볼(4)이 외부쉘(2)과 접촉위치로부터 수직으로 3mm 높이에 부유하도록 구동체의 질량(14)이 설정된다.

본 발명에 따라 적용될 수 있는 방법의 한 예가 제공되었다. 다른 크기 및 형상을 가진 대상물들이 제조될 수 있다. 아크릴이외의 재료들이 이용될 수 있다. 흡수되는 물의 양 및 높이조정사이의 서로 다른 조정을 위하여 유체공동내부에서 두 유체들의 상대적인 양이 변화될 수 있다. 본 발명에 따라 이용되고 당업자들에게 공지된 다수의 휴멕탄트들 및 파라핀오일대신에 이용될 수 있는 다른 유체들이 제공된다.

프로필렌 글리콜 및 물에 관한 정확한 비율이 다른 값으로 변화할 수 있고 글리콜에 대한 물의 백분율을 소량으로 증가시키는 것이 유용하다. 예를 들어, 특정 쉘내부의 볼이 마이애미시에서 63%와 같이 매우 습한 환경에서 작동하고 있는 것이 공지될 때, 물에 대한 프로필렌 글리콜의 체적비는 75% 프로필렌 글리콜 및 25% 물로 설정될 수 있다. 25%에서 굴절률을 완전히 일치시키기 위해 프로필렌 글리콜 78% 및 물 22%의 비율을 선택할 수 있다. 미국 평균 49%와 근사한 53%RH의 대기와 상기 78/22 비율은 평형상태를 형성한다. 78/22 비율로 형성된 대상물은 사실상 눈으로 확인되지 않는 유체접촉면으로 개시하고 미국내에서 평균 그리고 대부분의 지구상에서 매우 느린 속도로 물을 잃어 버린다. 합리적인 범위의 평형 상 대습도에 대해 NOPAR 12의 굴절률과 완전히 일치하는 광범위한 휴멕탄트/물 용액을 형성하기 위하여 서로 다른 휴멕탄트의 혼합물들이 제공되고, 일치될 수 있는 상대습도의 범위를 증가시키기 위해 서로 다른 굴절률을 가진 파라핀오일들이 선택될 수 있다.

본 발명에 의하면, 용액의 굴절률 및 용기내부로 수분의 흡수정도를 조정하기 위하여 탄화수소 글리세린 알콜이외에 도 11에 도시된 에틸렌 글리콜 또는 다이에틸렌 글리콜 또는 트리에틸렌 글리콜 또는 플로필렌 글리콜 또는 디프로프렌 글리콜이 물과 혼합될 수 있어서 편리하다.

하기 성분의 구동기구들은 상기 표시장치에서 모터로서 이용된다.

도 13a를 참고할 때, 구동기구를 포함한 비자석식 모터케이스(72)의 측단면도가 도시된다. 액슬(74)은 수직방향으로 장착되고, 사파이어 컵(78)에 의해 지지되는 볼(76)을 가진 베어링에 의해 지지되며, 모터케이스(72)의 일부분을 형성하는 브라켓트(8)들에 의해 상기 컵이 횡방향으로 구속된다. 원통형 저널(80)에 의해 액슬(74)이 상측부와 근접한 위치에서 횡방향으로 구속되고, 상기 저널은 모터케이스의 몰딩부분으로 구성된다. 연철과 같은 자성흡수재료의 디스크(82)가 상기 액슬과 수직인 액슬(74)에 고정상태로 부착된다. 상기 디스크의 외측부에 배열된 중심부분(14)이 디스크(82)에 구성된다. 도 13a 및 도 13b의 평면도를 참고할 때, 반원링형상의 영구자석들 즉 자석(MA) 및 자석(MB)이 디스크(84)에 고정상태로 장착된다. 액슬 또는 축(74)과 자석들이 공축을 가진다. 자석(MA)의 전체상부면이 N극으로 자화되고 자석(MB)의 전체 상부면이 S극으로 자화된다.

액슬(74)이 대략 수직방향으로 배열되는 한 상기 구조로 장착된 자석(MA,MB)들 및 디스크(82)를 가진 액슬(74)이 나침반조립체(86)를 가지고, 상기 나침반조립 체는 단순히 지구 자기장으로 제공될 수 있는 주위의 자기장에 의해 정렬되고 액슬을 고정된 회전위치에 유지시킨다.

도 13b를 참고할 때, 와이어구조의 코일(A,B,C)들이 자석들과 근접하게 배열된다. 측단면도를 참고할 때, 코일(A)의 측단면도가 제공되고 코일(B,C)들이 배열된 위치가 점선으로 도시된다. 모터케이스(72)의 내측상부표면에 상기 모든 코일(A,B,C)들이 고정상태로 부착된다. 도 13a를 참고할 때, 슬립링(92)위에 마찰되는 링브러쉬(90) 및 액슬(74)위에 마찰되는 액슬브러쉬(88)에 의해 외측공급원으로부터 전기포텐샬이 코일군으로 전달되고, 상기 슬립링은 원통형구조를 가지며 액슬(74)과 동축을 가지고 상기 액슬로부터 전기절연된다. 액슬(74)은 전기전도성을 가진다. 도면에 도시되지 않은 전기포텐샬의 공급원은 모터케이스의 상부 외측부에 장착된 태양전지셀 또는 전지로서 제공될 수 있다. 이해를 위해 포텐샬공급원을 브러쉬(88,90)들에 연결시키는 와이어가 도면에 도시되지 않는다.

분리된 링조립체(94)가 액슬(74)위에 장착되고, 도 13b를 참고할 때, 양의 구성부(96) 및 음의 구성부(98)를 가진다. 각 링이 원통의 180°부분을 형성하고 액슬(74)위에 장착되어, 각 부분의 중심축이 액슬(74)의 중심축과 일치한다. 도면에 도시되지 않은 와이어에 의해 양의 구성부(96)가 액슬(74)에 전기적으로 연결되고, 음의 구성부(98)가 슬립링(92)에 전기적으로 연결된다. 양의 포텐샬을 브러쉬(88)에 제공하고 음의 포텐샬을 브러쉬(90)에 제공하기 위하여 전기포텐샬의 외부공급원이 연결된다.

도 13b의 평면도를 참고할 때, 전도성을 가진 세 개의 브러쉬(BA,BB,BC)들이 도시된다. 도 1a의 측면도는 세 개의 브러쉬들중 한 개의 브러쉬, 브러쉬(BC)를 도시한다. 도면에 도시되지 않은 와이어에 의해 상기 브러쉬들이 코일(A,B,C)들에 연결된다. 도 13a에서 브러쉬(BC)를 위해 도시된 것과 같이 모터케이스(72)에 고정상태로 부착된 브러쉬홀더(100)들위에 상기 브러쉬들이 장착된다.

도 14a를 참고할 때, 분리된 링 조립체(94)가 확대도시되고 도 13b의 대상물들이 개략도시된다. 각 코일로부터 나온 두 개의 와이어들이 코일들의 유사한 단자들을 표시하기 위해 + 및 - 부로 표시된다. 도 14a에 도시된 전기와이어(95)들이 브러쉬(BA)를 코일(A-) 및 코일(B+)에 연결시키고 브러쉬(BB)를 코일(B-) 및 코일(C+)에 연결시키며 브러쉬(BC)를 코일(C-) 및 코일(A+)에 연결시킨다.

지구자극 N극이 우측으로 향하고 S극이 좌측으로 향하면 도 14a에 도시된 나침반조립체(16)가 정렬될 때 나침반조립체(16)가 좌측에서 N극을 가지고 우측에서 S극을 가진다. 주위의 다른 자기장들이 지구의 자기장에 추가되지만 정미 자기장이 영으로 될 까지 영향을 주지못한다.

초기상태가 도 14a에 도시될 때, 코일(A)을 반시계방향으로 이동시키는 방향으로 코일(A)을 통해 전류가 유동하고, 슬립링 조립체(94)의 부분(96)에 의해 브러쉬(BA,BB)들이 단락되기 때문에 코일(B)는 전류를 가질 수 없고, 코일(C)이 내부에 유동전류를 갖지 못하면, 코일(C)은 거의 균일한 자기장영역내에 위치하기 때문에 토크를 발생시키지 못한다. 코일들에 의해 형성되는 토크가 모터케이스에 전달되고, 전체 케이스는 반시계방향으로 회전된다. 동시에 자석조립체가 시계방향으로 회전되고, 주위 자기장과 자석조립체가 상호작용하여 상기 회전운동을 방해한다. 모터케이스가 상기 설명과 같이 부유대상물에 장착되기 때문에 모터케이스가 자유롭게 회전운동하면, 모터케이스가 반시계방향으로 회전운동하기 시작한다.

약 30°도 회전한후에, 도 14b에 도시된 방향의 위치가 도달된다. 코일(C)이 단락되고 토크를 발생시키지 못할 때, 계속적인 반시계방향의 회전운동을 형성하는 전류가 코일(A) 및 코일(B)에 수용된다. 반시계방향으로 또 다른 30°도 회전운동후에 도 14c에 도시된 방향의 위치가 도달된다. 코일(B)는 반시계방향의 토크를 발생시키고, 코일(A)는 거의 균일한 자기장영역내에 배열되기 때문에 토크를 발생시키지 못하고, 코일(C)가 단락되기 때문에 코일(C)은 전류를 수용하지 못한다. 계속되는 반시계방향의 회전운동에 의해 전류가 코일에 가해져서 계속되는 반시계방향의 회전운동을 형성한다.

도 15를 참고할 때, 도 13의 구동장치와 유사한 구동장치가 도시되고, 상부의 강 디스크(102)가 코일들과 근접한 위치에서 디스크(82)와 평행한 상태로 액슬(74)에 고정되고 부착된다. 코일(A,B,C)들은 모터케이스(72)위에 직접 장착되고, 코일홀더 브라켓트(106)를 모터케이스(72)에 장착하기 위하여 지지부(104)가 이용된다. 상기 배열에 의하면, 자석(MA,MB)들로부터 자기플럭스가 코일(A,B,C)들이 유입되는 영역내에 더욱 집중되고, 코일들에 의해 발생되는 토크가 상대적으로 더 크다. 상기 목표, 효과 및 나침반조립체(86)에 의해 형성되고 주위자기장과 조정되는 장의 감소사이에 절충이 이루어져야 한다. 최적의 구조에 의하면, 구동장치가 작동하도록 형성되는 가장 약한 주위 장을 가지는 환경에서 구동장치가 작동하는 동안 나침반조립체를 이탈하는 충분한 플럭스가 나침반의 회전운동을 정지시킬 수 있다. 이탈하는 플럭스의 양은 공지된 자기회호설계이론에 의존한다. 상부의 강 디스크(192)는 상대적으로 더 큰 직경, 두께를 가지고 디스크(82)에 더욱 근접하게 위치하며 상대적으로 더 큰 포화자기특성을 가진 재료로 제조되어 코일영역에서 상대적으로 큰 플럭스를 가진다.

도 16을 참고할 때, 자석들과 근접하게 위치하고 코일들로부터 마주보는 측면에서 모터케이스(72)에 고정상태로 부착된 디스크(106)에 의해 도 13a의 디스크(82)가 교체된 구성을 제외하면 도 16의 구성은 도 13의 구성과 유사하다.

비장성 브라켓트(108)에 의해 자석(A,b)들이 액슬(74)에 고정상태로 부착된다. 고정상태의 디스크(106) 및 자석(A,B)들사이에서 용이한 플럭스변환을 위하여, 고정상태의 디스크(106) 및 자석(MA,MB)들사이의 간격은 가능한 작게 형성되어야 한다. 고정상태의 디스크(106) 및 자석(MA,MB)들사이에서 자기인력을 감소시키기 위하여 자기히스테리시스가 매우 작은 자기재료에 의해 상기 디스크(106)가 제조되어야 한다. 상기 구동장치는 볼(76) 및 사파이어 컵(78)사이의 부하를 감소시키므로 유리하다.

도 17을 참고할 때, 태양전지셀이 액슬(74)의 상부에 고정상태로 부착되는 구성만 제외하면 도 15의 구동장치와 유사한 구동장치가 도시된다. 액슬이 통과할 수 있도록 중심에 구멍을 가진 디스크형상으로 상기 태양전지셀(110)가 구성될 수 있다. 전류의 공급원이 액슬(74)위에 배열되고, 도 15에 도시된 액슬브러쉬(88), 링브러쉬(90) 및 슬립링(92)이 제거된다. 그 결과 디스크(82)가 평평한 디스크(112)로 구성될 수 있다.

도 18a 및 도 18b에 선택적으로 구성될수 있는 정류구조체가 도시된다. 도면을 참고할 때, 액슬(74)의 상부와 근접한 위치에서 브러쉬장착막대(114)가 고정상태로 부착된다. 브러쉬(BD,BE)들이 상기 브러쉬장착막대(114)에 고정상태로 부착되고, 모터케이스(72)에 고정상태로 부착되고 세 개의 분리된 링구조를 가진 조립체(116)위에 마찰되도록 브러쉬(BD,BE)들이 위치한다.

세 개의 분리된 링구조를 가진 조립체(116)이 도 18b의 평면도에서 상세히 도시된다. 상기 세 개의 분리된 링구조를 가진 조립체(116)의 내부를 형성하는 관(118)에 의해 횡방향으로 구속되는 중공의 관으로서 상기 액슬(74)이 구성된다. 절연층(120)이 관(148) 및 세 개의 슬립 링부분(122)들을 둘러싸고, 각 링부분(122)들은 상기 조립체(116)의 원주중 120°보다 작은 부분만큰 연장되며 절연재료의 층(120)의 외측부에 장착된다.

전기 포텐샬이 도 13의 설명과 같이 액슬(74)위에서 전도체에 제공되고 다음에 도면에 도시되지 않은 와이어에 의해 상기 브러쉬(BD,BE)들로 전도되며 미끄럼접촉에 의해 상기 조립체(116)에 접촉하고 다음에 코일(A,B,C)들에 접촉된다. 도 18c에 의하면, 전도체(95)들에 의해 상기 코일(A,B,C)들이 상기 세 개의 슬립링부분(122)들에 연결되는 방법이 전기선도로서 도시된다.

도 18a, 도 18b, 도 18c에 도시된 구조가 신규하지만 마지막으로 발생되는 정류작용의 연속과정은 공지기술로서 잘 알려져 있다.

다양한 모터구조들이 다수의 방법으로 수정되고 조합될 수 있다. 예를 들어, 도 15의 구조가 도 17에 도시된 개념과 결합될 수 있고, 태양전지셀(110)이 상 부의 강재질인 디스크(102)위에 장착될 수 있다. 등방성 자성재료로 제조되고 나침반과 같이 작용하도록 자화되는 일체구조의 원판형상인 자석에 의해 상기 자석(MA,MB)들 및 디스크(82)가 교체될 수 있다.

디스크(82)가 도 16에 도시된 디스크(106)으로 형성되는 것과 동일하게 모터케이스위에 상부의 디스크(102)가 장착될수 있다. 이 경우, 자석(A,B)들의 자기적 인력은 액슬(74)을 상승시키고 볼(76) 및 사파이어 컵(78)사이의 베어링위에서 하중을 감소시킨다.

표시장치의 중심에 위치한 회전운동의 대상물이 모터케이스(72)에 의해 구성될 수 있다. 선택적으로 도 21에 도시된 것과 같이 도 1의 볼(4)과 같은 회전운동하는 대상물내에 상기 모터케이스가 부착될 수 있다.

지구자기장과 같은 주위의 자기장에 의해 형성되는 상호작용에 의해 토크를 발생시켜야 하는 4극자석이 하기 구동기구에 의해 이용되고, 상기 구동기구는 자기적 코깅(cogging)에 영향받지 않고 상대 회전운동을 위한 아마추어를 지지하는 베어링내에서 마찰을 최소화하기 위해 상기 구동기구의 아마추어가 경량재료로 제조된다.

도 19a 내지 도 25b에 도시된 것과 같이, 모터케이스(72)는 원판형상의 모터상부(114), 원판형상의 모터하부(116) 및 원통형벽(118)을 가진다. 상기 모터케이스(72)내에 링모양의 자석(120)이 구속된다. 상기 자석(120)은 축(122)과 공축을 가지고, 도 19b의 평면도에서와 같이 상부표면에 배열된 네 개의 자성영역(TNa, TSa, TNb 및 TSb)에 형성되는 패턴으로 두께를 형성하는 방향으로 상기 자석(120) 은 평행하게 자화된다. 상기 도면부호에서 T에 의해 자극들이 상기 자석(120)의 상부에 배열되는 것이 표시되고, 상기 N 및 S에 의해 N극 및 S극이 표시된다. 상기 a 및 b에 의해 두쌍을 이루는 N극 및 S극들이 표시된다. 도 19a를 참고할 때, 상기 자석(120)은 하부표면위에서 (TNa와 마주보는 )BSa 및 (TSa와 마주보는) BNa와 같은 마주보는 자극들을 가지고, (TNb와 마주보는 ) BSb 및 (TSb와 마주보는) BSb가 도시된다.

모터케이스(72)가 연철과 같과 같은 강자성 재료로 제조되고 링모양의 자석(120)에 의해 발생되는 자기플럭스를 위한 귀환경로를 제공한다. 모터케이스(72)를 구성하는 다양한 부분들의 최적두께들이 공지된 자기법칙에 의해 결정되고 구조체의 정확한 기하학적 구조 및 상기 자석(120)의 특성과, 모터케이스가 제조되는 재료의 포화플럭스 밀도에 의존한다. 따라서 상기 자석(120)의 상부 및 상기 모터상부(114)의 하부표면사이에 형성된 영역내에서 화살표(M)방향의 강한 자기장이 형성된다.

예를 들어, 0.12"의 두께 및 3.7"의 직경을 가진 모터상부를 가진 모터케이스 조립체에 의해 모터가 조립된다. 모터하부는 상부와 동일한 직경을 가지고 0.125"의 두께를 가지며 원통형 쉘은 0.05"의 두께를 가진다. 카나다 플라센티아에 소재한 A-L-L 마그네틱사로부터 구입할 수 있고 0.33"의 두께를 가지며 2.8"의 외경 및 1.2"의 내경을 가진 5등급 페라이트에 의해 상기 자석(120)이 제조된다. 모터상부(2)의 하부표면 및 링모양의 자석(5)에 형성된 상부사이의 간격은 0.175"의 치수를 가지고, 최고 자기장강도는 2.1kg이다.

보석베어링 컵(cup)(78)내에 위치하는 볼형상의 단부(76)에 의해 하부에서 회전운동시 지지되는 축(122)가 구동기구에 구성된다. 모터상부(114)의 중심에서 구멍(124)의 내부표면 및 축(122)의 상부에 의해 형성된 저널베어링에 의해 축의 상부와 근접한 위치에서 상기 축이 구속된다. NdFe와 같이 영구자화되는 재료의 막대로 구성되는 나침반자석(140)이 축과 수직인 NS축을 가진 축(122)의 하부에 부착된다. 일반적으로 구동기구가 축에 의해 수직으로 배열되어 나침반자석은 지구자기장과 같은 주위의 자기장과 축에 대해 직교하며 배열될 수 있다. 축(122)은 모터하부내에서 구멍(126)을 통과하고 플랜지(130)에 의해 슬립링조립체(92) 및 코일조립체(128)에 부착된다.

전기브러쉬(134,138)들이 절연기능의 장착브라켓트(132,134)에 의해 모터하부(126)의 상부표면위에 장착된다. 전기브러쉬(134)는 회전운동시 축(122)과 접촉하고, 전기브러쉬(138)는 회전운동시 슬립링 조립체(92)와 접촉한다.

도 19a의 단면도에 도시된 코일조립체(128)는 모터상부가 제거되어 도 19b에서 더욱 명확하게 확인된다. 축(122)위에 장착된 플랜지(13)에 부착되고 와이어로 구성된 세 개의 원판형상 코일(C1,C2,C3)들이 상기 코일조립체에 구성된다. 상기 축주위에서 상기 코일들이 동일거리를 두고 이격된다. 도 19b 및 이후의 도면들을 참고할 때, 상기 코일들이 간단히 와이어를 구성하는 한 개의 권선으로 도시되지만 상기 코일들은 동일방향으로 다수의 권선들로 구성된 것으로 이해되어야 한다. 상기 시험모터를 위한 코일들은 약 1.7" 외경X 0.69" 내경X0.100" 두께를 가지고 자체지지기능을 가진 코일을 형성하기 위하여 열접착되며 약 6000개 권선들의 #44 게 이지 와이어를 가진다.

도 20a 및 도 20b를 참고할 때, 링모양자석 및 나침반자석사이의 자기적 상호작용에 기인하여 축주위에 사실상 토크가 발생하지 않는 이유를 설명하기 위하여 축(122)위에 장착된 링모양의 자석(120) 및 나침반자석(140)의 평면도가 도시된다. 링모양의 자석(120)에 구성된 모든 자극들이 동일한 크기 및 강도를 가지기 때문에, 나침반자석(140)의 S극 및 극(TNa)사이에 형성된 자기인력은 링모양의 자석에 형성된 극(TSa) 및 나침반자석의 N극사이에 형성된 자기인력과 반대이고 정확히 동일크기를 가진다. 유사하게 나침반자석(140)의 S극에 대한 자극(TSb)의 자기반발력 및 N극에 대한 자극(TNb)의 자기반발력은 정미 토크를 형성하지 못한다. 또한 유사한 이유를 위해 나침반자석의 N극에 대한 자극(TNa,TSb)들사이의 자기적 상호작용이 정미토크를 형성하지 못하고, S극에 대한 자극(TSa,TNb)들사이의 자기적 상호작용이 정미토크를 형성하지 못한다.

동일한 원리가 상기 나침반자석(140) 및 링모양자석(120)사이의 방향이 도 20b에서와 같이 임의방향으로 형성될 때 적용될 수 있다. 도 20a에 있어서, 나침반자석(140)의 자극(s)가 링모양자석(120)의 자극(TSb)와 경미하게 근접하고 자극(TNa)와 경미하게 더 떨어져 위치한다. 정미토크는 동일하고 나침반자석(140)의 N극과 상호작용하는 자극(TSa,TNb)에 의해 발생되는 토크와 반대이다. 상기 원리가 나침반자석(140)의 N극 및 S극에 대해 자극(BNa,BSa,BNb,BSb)들의 상호작용을 포함하여 다른 모든 자극쌍들의 상호작용에 대해 적용된다. 따라서 상기 이상화된 경우에 대하여 축(122)주위에서 서로 상대회전운동하게 만드는 링모양자석(120) 및 나침반자석(140)사이의 자기적 상호작용이 형성되지 않는다.

상기 볼을 회전시키기 위해 도 19a 및 도 19b에 도시된 구동기구가 도 21에 도시된 것과 같이 장착브라켓트(142)에 의해 볼(4)과 장착될 수 있다. 도면에 도시되지 않고 태양전지셀(144)를 전기적 브러쉬(134,138)에 연결시키는 와이어에 의해 코일조립체(128)에 전류가 제공된다. 볼이 무거운 상태로 하부에 위치하고 축(122)이 수직으로 부유하도록 볼(76)내부의 질량이 분포된 것으로 추정된다. 나침반자석(140)은 주위의 자기장(AF) 또는 지구자기장에 의해 조정된다. 링모양자석 및 링모양자석에 부착된 모든 요소들이 회전운동하도록 링모양자석(120)에 의해 형성되는 자기장과 상호작용하기 때문에 코일(C1,C2,C3)들에 가해지는 전류가 코일들위에서 하중을 발생시킨다. 코일조립체(128), 축(122), 나침반자석(140) 및 슬립링 조립체(92)가 회전하지 못한다.

링모양자석(120) 및 나침반자석(140)들의 상대회전운동을 방지하고 링모양자석(120) 및 나침반자석(140)사이에 형성되는 자기적 상호작용은 볼(4)의 목적한 회전운동을 방해한다. 상기 설명에 의하면, 링모양자석(120)의 4극구조에 의해 상기 코깅토크가 제거되고, 심지어 모터케이스가 없는 경우에도 조립체가 제위치에 배열된다. 모터케이스(72)가 추가로 구성되어 자기플럭스를 위한 귀환경로가 제공되고 코일들이 작동하는 영역에서 자기장(M)의 강도가 증가되며, 따라서 코일(C1,C2,C3)내에서 주어진 전류를 위해 모터가 발생시키는 토크가 증가된다. 모터케이스(72)는 또한 나침반자석(140)으로부터 링모양자석(120)을 자기적으로 보호하며 따라서 자석들을 구성하는 다양한 부분들에서 불일치하는 자기적 특성들 및 상기 부분들의 불완전한 기하학적 구조에 의하여 발생할 수 있고 링모양자석(120) 및 나침반자석(140)사이에 잔류하는 자기적 상호작용을 제거한다. 4극구조의 링모양자석 및 나침반자석사이에 자기적 상호작용이 근본적으로 부족하기 때문에, 플럭스귀환경로를 적합하게 제공하기 위한 두께를 가지는 모터케이스를 구성할 수 있고, 링모양자석(5)이 가지는 자성화패턴이 예를 들어, 4극이 아니라 이극일 때 링모양자석 및 나침반자석(18)을 보호하기 위해 요구될 수 있듯이 모터케이스를 상대적으로 더 두껍고 무겁게 구성할 수 있다.

4극 구조를 가진 링모양자석(120)가 또한 주위의 자기장(AF)에 대해 코깅상호작용을 가지지 못하고, 동일한 이유로 나침반자석(140)에 대한 상호작용에 의해 코깅이 발생하지 못한다.

도 22b,23b,24b,25b를 참고할 때, 링모양자석(120)과 링모양자석에 부착된 모든 요소들이 상부로부터 반시계방향으로 회전함에 따라 코일(C1,C2,C3)들에 전류가 분배되는 방법이 도시된다. a를 가진 도면부호의 도면들은 링모양자석 및 코일조립체(128)의 상부에서 자극들의 관련 방향들을 도시하고, b를 가진 도면부호의 도면들은 슬립링 조립체(92)와 근접한 위치에서 본 확대평면도를 도시한다.

도 22a를 참고할 때, 링모양자석(120)의 자극(TNa,TSa)들사이에서 대칭으로 배열된 코일(C1)이 도시된다. 플랜지(130)가 이해를 위해 도면에 도시되지 않는다. 도 22b를 참고할 때, 6개의 부분(R1a,R2a,R3a,R1b,R2b,R3b)들을 가진 슬립링조립체(92)의 확대도가 도시되고, 이해를 위해 생략된 와이어에 의해 C1+는 상기 부분(R1a,R2a)들에 전기적으로 연결되고, C2+는 부분(R2a,R2b)에 전기적으로 연결 되며, C3+는 부분(R3a,R3b)에 연결된다. 코일(C1,C2,C3)들의 단부(C1g,C2g,C3g)들이 모두 이해를 위해 생략된 와이어에 의해 축(6)에 연결된다. 전기 브러쉬(134)가 축(122)과 접촉하고 브러쉬(138)이 슬립링의 부분(R1b)과 접촉한다. 도 21에 도시된 태양전지셀(144)의 음극단자가 브러쉬(134)에 연결되고, 태양전지셀(144)의 양극단자가 이해를 위해 생략된 와이어에 의해 브러쉬(138)에 연결된다. 상기 연결에 의해 전류가 유동할 때, 링모양자석은 반시계방향으로 회전운동하게 만드는 하중을 받게 된다.

도 23a 및 도 23b를 참고할 때, 링모양자석(120) 및 링모양자석에 부착된 모든 요소들이 반시계방향으로 30°만큼 회전된 후에 도달되는 관련 방향이 도시된다. 구는 자유롭게 회전하고 나침반자석(140)은 고정된 각위치에서 코일조립체(128)를 고정하는 것으로 추측된다. 30°회전된 위치에서 슬립링 부분(R1b,R2b)들이 코일(C1,C2)들에 연결되어 전류를 제공하고, 코일들은 링모양자석(120)의 계속적인 반시계방향의 회전운동을 형성하여, 코일(C2)는 다음 60°도의 반시계방향 회전운동을 위해 에너지를 제공받는다.

도 24a 및 도 24b를 참고할 때, 링모양자석(120) 및 링모양자석에 부착된 모든 요소들이 반시계방향으로 90°도로 회전운동한 후에 도달되는 관련 방향이 도시된다. 도시된 90도의 회전위치에서 슬립링 부분(R2a,R3a)는 코일(C2,C3)에 임시로 연결되어 전류를 제공받고, 계속적으로 링모양자석이 반시계방향으로 회전운동하여 코일(C3)는 반시계방향으로 다음 60°회전운동하도록 에너지공급된다.

도 25a 및 도 25b를 참고할 때, 링모양자석(120) 및 링모양자석에 부착된 모 든 요소들이 반시계방향으로 150°회전된 후에 도달되는 관련 방향이 도시된다. 도시된 250°도 회전방향에서 슬립링부분(R3a,R1a)들이 코일(C3,C1)들에 연결되어 코일들에 전류가 공급되고, 계속적으로 링모양자석의 반시계방향 회전운동을 형성하여, 코일(C1)은 다음60°도 만큼 반시계방향으로 회전운동을 위해 에너지가 공급된다. 상기 정류과정이 계속되어 볼(4)이 연속적으로 회전운동한다.

표시장치의 예에서, 나침반자석은 0.375"의 직경, 0.375"의 길이를 가진 두 개의 NdFe 원통형 자석들을 가지고, 각각은 전체 1.6"의 나침반길이에 대해 0.85"의 연철 막대의 단부내에 장착된다. 나침반의 중심이 모터케이스 조립체의 하부면아래로 2.27"에 위치할 때 상기 나침반자석이 축(122)위에 장착된다. 자기적 코깅은 중요하지 않다.

다른 정류과정이 서로 다른 정류링구조체에 의해 배열될 수 있다. 예를 들어, 도 22a에 도시된 방향에서 시작하여, 코일(C1)의 에너지공급은 15°도 회전한후에 중지되고, 코일(C1)내에 유동하는 전류로부터 반대방향의 전류에 의해 코일(C3)은 30°회전을 위한 에너지를 공급받는다. 다음에 코일(c1)에서 이용된 것과 같이 동일한 전류방향을 이용하여 코일(C2)은 다음 30°회전운동을 위한 에너지를 공급받는다.

8극 형태와 같은 더 높은 차수의 패턴에 의해 4극 자기화패턴이 교체될 수 있다. 자극개수가 증가함에 따라 서로 근접하게 배열된 소형 자석들로부터 형성되는 자기장들은 상대적으로 큰 자석들로부터 형성되는 자기장만큼의 공간을 가지지 못하기 때문에, 나침반자석으로부터 링모양자석을 보호해야 하는 문제가 감소된다.

Claims

용기(2),

상기 용기(2)내에 수용된 투명한 유체 및

상기 유체에 의해 둘러싸이고 이동가능한 제 1 대상물(4)을 포함하는 표시장치에 있어서, 상기 유체는

제 1 밀도와 제 1 굴절률을 가진 제 1 액체(10) 및

상기 제 1 액체와 섞이지 않는 제 2 액체(8)를 포함하고,

상기 제 2 액체(8)는 상기 제 1 굴절률과 유사한 제 2 굴절률 및 제 1 밀도와 상이한 제 2 밀도를 가지며, 상기 제 1 액체(10)와 상기 제 2 액체(8)사이에 관찰자가 볼 수 없는 접촉면(interface)(6)이 형성되고,

상기 용기(2)와 상기 제 1 대상물(4)사이에 기계적 링크가 없을 때 상기 제 1 액체(10)와 제 2 액체(8)는 제 1 대상물(4)을 부유시키는 각각의 체적비를 가지는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 제 1 액체(10)는 물과 휴멕탄트의 혼합물이고, 상기 혼합물의 혼합비가 제 1 액체(10)의 굴절률 및 용기내부로 물의 흡수정도에 의존하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 2 항에 있어서, 상기 제 1 액체(10)가 탄화수소 글리세린 알콜과 물의 혼합물인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 3 항에 있어서, 상기 탄화수소 글리세린 알콜이 에틸렌 글리콜 또는 다이에틸렌 글리콜 또는 트리에틸렌 글리콜 또는 플로필렌 글리콜 또는 디프로프렌 글리콜인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 3 항에 있어서, 상기 제 2 액체(8)는 파라핀 오일인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 2 항에 있어서, 상기 용기가 제 1 및 제 2 굴절률들과 유사한 굴절률을 가진 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 2항에 있어서, 상기 용기가 상기 제 1 및 제 2 굴절률들과 유사한 굴절률을 가지고 투명한 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 7항에 있어서, 제 1 액체가 프로필렌 글리콜과 물로 구성되며, 상기 제 2 액체는 NORPAR 12로 구성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 8항에 있어서, 상기 제 1 액체의 88 중량%는 프로필렌 글리콜이며, 제 1 액체의 12 중량%는 물인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 7 항에 있어서, 상기 투명한 재료는 파이렉스 유리, 아크릴, XPH-353 플루오르폴리머, 용융된 수정, 부티르산염 및 메틸펜틴으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 1 항에 있어서, 상기 용기(2)의 내측부에 고정된 기둥(20), 로터와 스테이터를 가진 전기모터를 추가로 포함하고, 상기 로터와 스테이터 중 한 개가 상기 기둥(20)에 고정되고, 상기 로터와 스테이터 중 다른 한 개가 상기 제 1 대상물(4)에 고정되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 11항에 있어서, 상기 모터가 상기 제 1 대상물내에 위치하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 12항에 있어서, 상기 용기 및 기둥은 제 1 굴절률과 유사한 제 3 굴절률을 가진 투명한 재료로 제조되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 2항에 있어서, 상기 제 1 대상물로부터 이격되고 하부에 위치하며 축을 가진 전기모터, 상기 축에 대해 직교하는 자극을 가지고 상기 축에 연결된 중간부분을 가진 제 1 자석 및 상기 제 1 대상물에 고정되고 상기 제 1 자석과 평행하게 배열된 제 2 자석을 추가적으로 포함하고, 모터에 의해 상기 제 1 자석이 회전함에 따라 상기 제 2 자석과 제 1 대상물이 회전하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 14항에 있어서, 상기 모터는 상기 용기의 벽내에 박혀지는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 14항에 있어서, 상기 모터에 전기전원을 공급하는 태양전지셀을 추가적으로 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
삭제
제 11 항에 있어서, 제 2 대상물(72)을 추가로 포함하고, 회전운동을 위해 제 1 대상물(4)이 축(20)에 의해 지지되며, 회전운동을 위해 상기 제 1 대상물(4)에 고정상태로 부착된 아암(70)을 포함하고, 상기 아암(70)에 고정상태로 부착된 축(66)이 회전운동을 위해 제 2 대상물(72)을 지지하며, 유체(26)로 충진된 상기 용기(2)가 원통형 벽(74)을 포함하며, 제 1 대상물(4)이 회전운동할 때 상기 제 2 대상물(72)이 상기 원통형 벽(74)과 근접한 위치에 배열되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 2 항에 있어서,

제 2 대상물(64)을 추가로 포함하고,

상기 제 1 대상물(4)이 투명한 디스크(62)의 중심에 고정상태로 부착되며, 상기 제 2 대상물(64)이 상기 디스크(62)에 회전가능하게 부착되고, 제 1 대상물(4)이 회전운동할 때 상기 제 2 대상물(64)이 회전운동하도록 제 2 대상물의 주변부에 형성된 일련의 베인(68)들을 가지는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 2 항에 있어서,

제 2 대상물(72) 및 상기 제 1 대상물(4)에 상기 제 2 대상물(72)을 연결시키는 투명한 부재를 추가로 포함하고, 상기 제 1 및 제 2 대상물을 둘러싸는 투명한 원통형 벽(74)을 가지고, 상기 제 2 대상물(72)이 상기 부재(74)에 회전가능하게 부착되고 상기 벽(74)과 근접한 위치에서 원형의 주변부분을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 2항에 있어서, 상기 제 1 대상물이 밀봉상태의 용기 및 상기 용기내에 수용된 전기모터를 가지고,

상기 용기에 의해 양쪽 단부에서 회전가능하게 지지되고 제 1 축주위에서 회전하는 축,

상기 제 1 축에 수직인 제 2 축을 따라 배열된 자극들을 가지고 상기 축에 대해 중심에서 고정상태로 부착되는 이극자석을 포함하며,

정지상태의 주변 자기장에 의해 상기 이극자석이 상호작용하여 상기 축이 고정된 회전위치에 유지되며,

상기 제 1 축과 공축을 가지고 상기용기에 고정상태로 연결되는 링형상의 자석을 포함하고 적어도 두쌍의 양극 및 음극들을 가지고,

상기 링 형태의 자석과 근접한 위치에 배열되고 상기 축에 고정상태로 부착되며 상기 제 1 축주위에서 원주방향으로 동일한 거리를 두고 이격되는 세 개 이상의 코일들을 가지며,

전기전원의 공급원을 가지고,

상기 전원공급원으로부터 상기 코일에 교대로 에너지를 공급하고 상기 링 형태의 자석 및 용기가 상기 축주위에서 회전운동하도록 상기 링 형태의 자석의 자극들 및 코일들사이에 자기토크력을 형성하기 위한 스위칭수단을 가지고,

상기 이극 자석과 상기 링 형태의 자석들 사이에 형성된 자기토크력들이 서로 상쇄되고 상기 축주위에서 상기 용기의 운동에 영향을 주지 않는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 21항에 있어서, 상기 용기가 중공구조의 구인 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 2항에 있어서, 상기 제 1 대상물이 밀봉상태의 용기 및 상기 용기내에 수용된 전기모터를 가지고,

상기 용기에 의해 양쪽 단부에서 회전가능하게 지지되고 제 1 축주위에서 회전하는 축,

자성을 흡수하는 재료로 제조되고 상기 축에 대해 축방향으로 고정되어 연결된 제 1 디스크를 가지고,

상기 제 1 디스크위에서 상기 축과 공축을 이루며 배열되고 대칭을 이루며 반원형상을 가진 한쌍의 자석들을 가지며,

정지된 주위의 자기장에 의해 상기 자석들이 상호작용하여 고정된 회전위치내에 상기 제 1 대상물이 유지되고,

상기 자석들과 근접하게 위치한 세 개이상의 코일들을 가지고, 상기 코일이 상기 용기에 고정상태로 부착되고 상기 제 1 축주위에서 동일한 거리로 이격되며,

전기전원의 공급원을 가지고,

상기 전원공급원으로부터 상기 코일에 교대로 에너지를 공급하고 상기 자석 및 용기가 상기 축주위에서 회전운동하도록 상기 자석 및 코일들사이에 자기토크력을 형성하기 위한 스위칭수단을 가지는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 23항에 있어서, 상기 모터가 추가로 상기 제 1 디스크와 마주보게 위치한 상기 코일들과 근접하게 배열되고 축방향으로 위치한 강재질의 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 23항에 있어서, 또한 모터가 상기 코일들과 마주보게 위치한 상기 자석들과 근접하고 축방향으로 배열된 약한 자성재료의 디스크를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 23항에 있어서, 상기 전기전원의 공급원이 상기 용기에 부착된 태양전지셀로 구성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
제 23항에 있어서, 상기 스위칭수단이

상기 축 및 접촉브러쉬 정류자위에 장착된 분리구조의 링을 가지고,

상기 링이 세 개의 부분들로 구성되며, 각 부분이 한쪽 코일의 양의 단부 및 다른 코일의 음의 단부에 고정상태로 연결되고,

상기 전원공급원의 극에 연결되고 직경방향으로 마주보는 위치들에서 상기 링과 접촉하는 두 개의 브러쉬들이 상기 정류자에 구성되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
주어진 굴절률을 가지고 투명한 재료로 제조된 용기,

상기 용기를 충진하고 투명한 제 1 유체 및

상기 유체에 의해 둘러싸이고 이동가능한 대상물을 가진 표시장치에 있어서,

상기 굴절률과 일치하도록 조정된 비율로 제 1 액체 및 물의 휴멕탄트 용액이 상기 제 1 유체에 포함되는 것을 특징으로 하는 표시장치.
용기,

상기 용기내에 위치하고 투명한 제 1 유체 및

상기 유체내부로 스며들고 이동가능한 대상물 및

상기 대상물을 회전가능하게 구동하는 전기모터를 가지고,

상기 전기모터가

상기 대상물에 의해 양쪽 단부에서 회전가능하게 지지되고 제 1 축주위에 배열된 축,

상기 제 1 축에 대해 수직으로 배열된 제 2 축을 따라 배열된 자극들을 가지고 상기 축에 대해 중심에서 고정상태로 부착되는 제 1 이극자석을 가지고,

정지된 주위의 자기장에 의해 상기 자석들이 상호작용하여 고정된 회전위치내에 상기 대상물이 유지되고,

상기 제 1 축과 공축을 가지고 상기 용기에 고정상태로 연결되고 적어도 두쌍의 음극 및 양극들을 가진 링모양의 제 2 자석을 포함하고

상기 제 2 자석에 근접하게 배열되고 상기 축과 고정상태로 부착되며 상기 제 1 축주위에서 원주방향으로 동일거리만큼 이격된 적어도 세 개의 코일들을 가지며,

전기전원의 공급원을 가지고,

상기 전원공급원으로부터 상기 코일에 교대로 에너지를 공급하고 상기 제 2 자석 및 용기가 상기 축주위에서 회전운동하도록 상기 제 2 자석의 자극들 및 코일들사이에 자기토크력을 형성하기 위한 스위칭수단을 가지며,

상기 제 1 및 제 2 자석들사이의 자기토크력들이 서로 상쇄되어 상기 축주위에서 상기 용기의 운동에 영향을 주지않는 것을 특징으로 하는 표시장치.
용기,

상기 용기내에 위치하고 투명한 제 1 유체,

상기 유체내부로 스며들고 이동가능한 대상물 및

상기 대상물을 회전구동하는 전기모터를 가지고,

상기 전기모터가

상기 대상물에 의해 양쪽 단부들에서 회전상태로 지지되고 제 1 축주위에 배열된 축,

자성이 흡수되는 재료로 제조되고 상기 축에 축방향으로 고정되어 연결된 제 1 디스크,

상기 디스크위에서 상기 축에 대해 공축을 가지며 배열되고 반원형상을 가지며 대칭인 한쌍의 자석들을 가지고,

정지된 주위의 자기장에 의해 상기 자석들이 상호작용하여 고정된 회전위치내에 상기 대상물이 유지되고,

상기 자석들에 근접하게 배열된 적어도 세 개의 코일들을 가지며, 상기 코일은 상기 대상물에 고정상태로 부착되고 상기 축주위에서 원주방향으로 동일거리로 이격되고,

전기전원의 공급원을 가지고,

상기 전원공급원으로부터 상기 코일에 교대로 에너지를 공급하고 상기 코일들 및 대상물이 상기 축주위에서 회전운동하도록 상기 코일들 및 상기 자석사이에 자기토크력을 형성하기 위한 스위칭수단을 가지는 것을 특징으로 하는 표시장치.
표시 장치에 있어서,

투명한 벽을 가진 투명한 용기(2)와

상기 용기(2)에 의해 수용된 투명한 유체를 포함하고, 상기 유체는 서로 다른 밀도를 가진 두 가지의 액체들을 포함하며,

지지수단없이 상기 유체내에 수용된 대상물(4)을 포함하고,

상기 대상물(4)을 이동시키고 상기 대상물(4)내에 수용된 기구를 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 31항에 있어서, 상기 대상물은 상기 대상물이 회전할 때 발생되는 액체의 전단하중에 의해 상기 용기 내에서 중앙에 위치되는(center) 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 31항에 있어서, 상기 기구는 주변 에너지장에 대해 반응하는(react) 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 33항에 있어서, 상기 에너지장은 지구자기장으로 구성되며, 상기 대상물(4)의 이동은 지구자기장의 방향에 대해 수직인 축 주위에서 상기 대상물을 스핀 회전시키는 것임을 특징으로 하는 표시 장치.
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제 31 항에 있어서, 상기 대상물은 상기 유체의 체적에 의해 부유하도록 지지되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서, 상기 용기는 제 1 형태를 가진 내부 표면을 가지며, 상기 대상물은 제 2 형태를 가진 외부 표면을 가지고, 상기 제 1 형태는 상기 제 2 형태와 상이한 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서, 상기 용기는 제 1 형태를 가진 내부 표면을 가지며, 상기 대상물은 제 2 형태를 가진 외부 표면을 가지고, 상기 제 1 형태는 상기 제 2 형태와 일치되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서, 상기 대상물은 상기 제 1 밀도와 상기 제 2 밀도 사이의 밀도를 가지는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 1항에 있어서, 상기 제 1 액체는 물과 휴멕탄트의 용액을 포함하는 것을 특징으로 하는 표시 장치.
제 37항에 있어서, 상기 제 2 형태는 구형, 원통형, 박스형, 원뿔형 및 피라미드형으로 구성된 그룹으로부터 선택되는 것을 특징으로 하는 표시 장치.