KR102360562B1 - 유체 지지형 자기 회전 디스플레이를 위한 자기 위치 조절 메커니즘 - Google Patents

Abstract

자체 회전 디스플레이 장치(1)는 광 투과성 유체(6)를 수용하는 외부 광 투과성 용기(2) 및 외부 용기에 대해 몸체를 회전시키기 위한 전기 모터(14)를 포함하는 몸체(4)를 포함한다. 몸체는 또한 모터가 반대 작용하는 역 토크의 소스로서 나침반 자석(18)을 지지한다. 용기에 고정된 강자성 재료로 제조된 자기 위치 설정 구조체(20)는 나침반 자석의 자기장과 상호 작용하여 몸체가 자기 위치 결정 구조와 나침반 자석 사이의 거리를 최소화하는 위치로 이동하게 하여 몸체가 회전하는 동안 디스플레이의 중앙에 유지된다.

Description

유체 지지형 자기 회전 디스플레이를 위한 자기 위치 조절 메커니즘

본 출원은 2016-03-11에 제출된 미국 가출원 제 62307268호의 이익을 주장한다.

본 발명은 자체 구동 디스플레이 장치에 관한 것으로, 보다 상세하게는 유체지지된, 광 구동식, 전동 모터 구동 자체 회전 장치에 관한 것이다.

자기 이동식 디스플레이는 종종 장난감, 장식용 대화 제품 또는 광고 매체로 사용된다. 이러한 장치는 미국 특허 제 6,275,127 호; 6,853,283호; 6,937,125호; 및 미국 특허 공개 번호 제 2005/0102869호에 개시되어있으며, 이들 모두는 본원에 참고 문헌으로 인용된다.

이들 장치는 외측 용기에 대해 자체적으로 회전하는 것처럼 보이거나 투명 유리 또는 플라스틱의 고체 블록으로 보이는 내측 몸체를 부양하는 광-투과성 액체를 함유하는 광-투과성 벽을 갖는 밀봉된 외측 용기를 가질 수 있다. 회전은 몸체에 숨겨진 전기 모터에 의해 구동될 수 있다. 모터는 배터리로 전원을 공급받을 수 있으며 몸체에 숨겨진 광전지에 가해지는 광선에 의해 장기적으로 작동될 수 있다. 구동 메커니즘이 자체 회전체 내에 완전히 포함될 수 있기 때문에 지구 자기장과 같은 주변 자기장과 정렬된 내부 나침반 자석이 내부 모터의 역 토크의 원천으로 작용하는 데 사용된다.

부유되고 자기 회전하는 장치에서 발생할 수 있는 한 가지 문제는 자동 회전식 몸체가 용기 내에서 중심에 있지 않고 오히려 용기 측벽 중 하나에 부딪히거나 몸체 벽에 부딪히는 것을 포함한다는 것이다. 회전식 몸체는 측벽 근처에서 발생하는 단순한 힘으로 인해 측벽에서 멀어지는 경향이 있지만, 특히 용기가 크고 회전하는 몸체가 작을 때, 물체가 중앙에 머물러 있다는 보장은 없다.

태양력 발전 요소에 전력 공급 광이 도달하지 않는 야간과 같이, 자가 회전 몸체가 장시간 동안 회전을 멈추면, 약간의 표면 장력 관련 힘이 비 회전 본체를 드리프트하고 결국 측벽과 접촉하게 된다. 비 회전 몸체가 측벽에 대해 정지 상태에 있을 때, 신체와 측벽 표면 사이에 현저한 정지 마찰이 존재하는데, 이는 전형적으로 저 토크 구동 메커니즘이 극복하기 어렵다.

따라서 상기 식별된 부적합의 일부 또는 전부를 다루는 자기 회전 장치가 필요하다.

본 발명의 주요 및 제 2 목적은 개선된 유체 지지형 자기 회전 장치를 제공하는 것이다. 이들 및 다른 목적은 유체 지지형 자기 회전 몸체의 용기에 대해 고정된 자기 위치 설정 구조에 의해 달성된다.

일부 실시예에서, 자기 회 전체는 2개의 상이한 밀도의 비혼화성 유체에 의해 용기 내에서 현저하게 지지된다.

일부 실시예들에서, 다음을 포함하는 자기 회전 장치가 제공된다: 유체를 운반하는 용기; 상기 유체에 의해 부양 지지되는 자체 동력의 중공 회전체;

상기 회전체는 다음을 포함한다: 회전축; 다음을 포함하는 전기 모터: 주위 자기장에 회전 가능하게 반응하는 역 토크 요소; 및 상기 장치는 다음을 더 포함한다: 상기 용기에 대해 고정된 자기 위치 결정 구조체, 상기 자기 위치 결정 구조체 및 상기 역 토크 요소 중 적어도 하나에 의해 발생된 국부적 자기장; 상기 자기 위치 결정 구조체는 상기 자기 위치 구조체와 상기 역 토크 요소 사이의 자기 평형 위치를 향해 상기 회전체를 편향시키기 위해 상기 국부적 자기장과 상호 작용하도록 상기 역 토크 요소로부터 유효 거리에 위치된다.

일부 실시예에서, 상기 역 토크 요소는 상기 주변 자기장에 정렬된 나침반 자석이다.

일부 실시예에서 상기 주변 자기장은 지구 자기장이다.

일부 실시예에서, 상기 자기 위치 결정 구조체는 상기 주변 자기장과 상기 국부적 자기장 모두를 제공하는 다목적 자기장을 생성하는 위치 설정 자석을 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 위치 설정 자석은 영구 자석이다.

일부 실시예에서, 상기 용기는 광 투과성 외벽; 및 상기 유체는 투광성 액체를 포함한다.

일부 실시예들에서, 자기 평형의 상기 위치는 상기 역 토크 요소와 자기 위치 결정 구조체 사이의 거리를 최소화한다.

일부 실시예들에서, 자기 평형의 상기 위치는 상기 회전축이 상기 자기 위치 결정 구조체에 의해 점유된 영역과 교차하도록 위치된다.

일부 실시예에서, 상기 축은 상기 자기 위치 결정 구조체에 의해 한정된 공간을 통과한다.

일부 실시예에서 상기 유효 거리는 약 5 센티미터 미만이다.

일부 실시예에서, 상기 국부적 자기장은 중력에 대항하여 상기 몸체를 부양 지지하는 부력을 극복하기에 불충분한 편향력을 발생시킨다.

일부 실시예에서, 상기 국부적 자기장은 상기 회전체에 작용하는 중력을 극복하기에 불충분한 편향력을 발생시킨다.

일부 실시예에서, 상기 자기 위치 결정 구조체는 상기 용기의 일부분을 코팅하는 일정량의 강자성 페인트를 포함한다.

일부 실시예에서, 상기 유체는 2개의 상이한 밀도의 액체를 포함하며, 상기 액체는 상기 용기 내에서 상기 몸체를 부양지지하도록 선택된다.

일부 실시예에서 상기 장치는 상기 용기를 형성하는 광 투과 외부 엔클로저을 더 포함하며, 상기 엔클로저은 상기 유체를 형성하는 광 투과성 액체의 양을 담는 내부 공동을 가지도록 성형되고 치수가 정해지고, 상기 자체 동력식 중공 회전체는 상기 액체내에 잠긴다.

일부 실시예에서, 상기 국부적 자기장은 상기 몸체의 무게를 극복할 수 없는 강도를 갖는다.

원 청구 범위의 원문은 몇몇 실시예에서의 특징을 기술하는 것으로 참조로서 상세한 설명에 통합된다.

도 1은 종래의 장치에서 회전 속도가 회전 각도에 따라 어떻게 변할 수 있는지를 나타내는 그래프.
도 2는 본 발명의 일 실시예에 따른 자기 위치 결정 구조를 포함하는 투광성 외부 용기에 포함된 광 투과성 유체에 잠긴 광 구동 몰드 회전체의 개략적 측단면도.
도 3은 도 2의 장치의 개략적 측 단면도.
도 4는 도 2의 장치의 자기 위치 결정 구조 구성 요소에 대한 자기장 다이어그램.
도 5는 도 3의 특정 모터 요소의 개략적 상면 투시도.
도 6은 도 3의 회전체의 전기 요소에 대한 전기 회로도.
도 7은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 바닥 장착 자기 위치 결정 구조를 포함하는 자기 회전 장치의 개략적 측 단면도.
도 8은 본 발명의 대안의 예시적인 실시예에 따른 분할된 칩 자기 위치 결정 구조를 포함하는 자기 회전 장치의 개략적 측 단면도.
도 9는 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 분할된 칩 자기 위치 결정 구조를 포함하는 피라미드형 자체 회전 장치의 개략적 측 단면도.
도 10은 본 발명의 다른 예시적인 실시예에 따른 선외 자석 자기 위치 결정 구조를 포함하는 현수된 용기 자동 회전 장치의 개략적 측 단면도.

도 1 내지 도 3에 도시된 도면을 참조하면, 자기 회전 장치(1)는 광 투과성 유체(6)의 양을 포함하는 내부 공동(5)을 둘러싸는 엔클로저을 형성하는 광 투과성 벽(3)을 갖는 실질적으로 고정되고 밀봉된 외측 용기(2) 및 유체에 잠기 며 외부 용기에 대해 축(7)을 중심으로 회전할 수 있는 구 또는 볼과 같은 축 대칭 형상 몸체를 가진다. 상기 몸체는 몸체 내부의 전기 모터(14)에 전류를 공급하는 태양 전지(15)에 전력을 공급하기 위해 주변 광선(L)이 외부 용기 벽(3), 유체(6) 및 몸체 벽(9)을 통과할 수 있게 하는 투광성 벽(9)을 가진다. 축 방향으로 대칭인 몸체는 주변 유체와의 접촉에서 최소 항력으로 회전할 수 있다. 몸체 내의 나침반 자석(18)은 지구의 자기장과 같은 주위 자기장(10)에 회전 가능하게 반응하여 모터와 정렬되도록 역 토크 요소를 제공한다.

유체(6)는 불투명 액체(즉, 덜 농축된 액체(6a) 및 더 농축된 액체(6b))를 포함할 수 있다. 공개 번호 제 2005/0102869 호는 본원에 참고로 인용된다. 2 개의 액체의 굴절률은 계면의 외관을 감추기 위해 실질적으로 유사하도록 선택된다. 액체의 밀도는 또한 몸체가 내부 공동(5) 내에 수직으로 매달려 있도록 중력(FG)의 힘을 균등하게 반작용시키는 부력(F_B)을 제공하도록 선택된다.

도 1 및 도 2의 장치는 도 3-6에서보다 상세하게 도시된다. 도 5는 도 3의 구조의 평면도를 도시하며, 주요 부분은 명료성을 위해 투명도로 도시된다. 구동기구의 회전 부분의 각도 방향은 도 3 및 도 5에서 상이하다는 것을 유의해야한다.

실질적으로 구형인 몸체(4)는 용기(2) 내에 담긴 고밀도의 액체(6b) 상에 부유된다. 몸체는 회전하게 하는 자기 포함된 구동기구를 갖는 내부 챔버(27)를 갖는 중공이다. 구동 메카니즘은 나침반 자석(18), 상부 철 디스크(45), 스페이서(49) 및 하부 철 디스크(47)에 연결된 수직 샤프트(30)을 포함할 수 있다. 샤프트(30)는 컵 쥬얼 베어링(32)에 안착되는 단단한 둥근 볼 단부(31)에 의해 바닥에 지지된다. 상부 베어링(33)은 샤프트의 상부와 회전 가능하게 맞물린다. 링 형상의 밸러스트 웨이트(22)는 그 회전축(7)이 수직이 되도록 몸체를 지향시킨다.

인쇄 회로 기판은 다수의 거싯(gusset)(35)에 의해 구형 벽(9)에 연결된다. 상기 인쇄 회로 기판에는 3개의 균일한 각도로 이격된 태양 전지들(42a, 42b, 42c) 및 인쇄 회로 기판의 상단에 장착된 3개의 균일한 각도로 서로 이격된 포토 다이오드들(44a, 44b, 44c)이 실장된다. 와이어 형성 코일(48a, 48b, 48c)로 감겨진 3개의 균일한 각도로 이격된 보빈이 인쇄 회로 기판의 바닥에 장착된 것으로 도시되어있다. 스페이서(49)는 인쇄 회로 기판의 구멍(28)을 관통하고 샤프트(30)는 스페이서(49)의 중심에 있다.

4 개의 균일한 각도로 이격된 디스크 형 자석(50a, 50b, 50c, 50d)이 하부 철 디스크(47) 상에 장착될 수 있으며, 그 중 두 개(50a, 20b)는 도 3에 도시된다.

인쇄 회로 기판(43)이 철 디스크(45, 47)에 대해 회전함에 따라, 각각의 포토 다이오드(44a, 44b, 44c)는 구멍(46a, 46b) 중 하나 아래로 통과할 때까지 상부 철 디스크(45)에 의해 가려진다. 도 5에서, 포토 다이오드(44a)는 구멍(46a) 아래를 통과하는 것으로 도시되고, 포토 다이오드(44b 및 44c)는 상부 철 디스크(45)에 의해 가려진다. 구멍 아래에서, 포토 다이오드(44a)는 빛에 노출되고, 코일(48a)에 전류를 전달하는 각각의 트랜지스터(51a)를 개방한다.

도 6은 인쇄회로기판(43)상의 전기회로를 도시한다. 포토 다이오드(44a, 44b, 44c) 중 어느 하나에 닿는 빛은 각각의 코일(48a, 48b, 48c)을 통해 전류를 구동하기 위해 각각의 트랜지스터(51a, 51b, 51c)를 개방하는 전류를 생성한다. 코일(48a, 48b, 48c) 및 자석(50a, 50b, 50c, 50d)의 상대적인 회전이 어쨌든 반대로 일어나도록 강요되어 임의의 역 전압이 발생되는 경우, 다이오드(54a, 54b, 54c)는 트랜지스터를 보호한다. 태양 전지들(42a, 42b, 42c)은 회로를 구동하기 위한 전압을 제공한다.

도 3에 도시된 철 디스크(45, 47)에 대한 인쇄 회로 기판(43)의 상대적 배향에서, 포토 다이오드(44a)가 조명되고 그 전류가 코일(48a)과 자석(50a 및 50b) 사이의 상대 토크를 생성하기 때문에 코일(48a)은 전류를 수용한다. 다시 한번, 샤프트(30)는 지구 자기장과 같은 주변 수평 자기장(10)과 나침반 자석(18)의 상호 작용에 의해 회전하지 않도록 유지된다. 실제 결과는 몸체가 전술 한 바와 같은 저 마찰 환경에 있으면 코일(48a), 인쇄 회로 기판(43) 및 따라서 몸체(4)가 토크에 반응하여 회전하기 시작한다는 것이다. 계속적인 회전은 결국 광 다이오드(44a)가 가려지게 하고, 다른 광 다이오드(44b 또는 44c)를 개구(46b)를 통해 노출시켜 계속적인 회전을 야기한다.

도 1 내지 도 4에 도시된 바와 같이, 상기 장치는 용기(2)에 대해 고정된 자기 위치 설정 구조체(20)를 포함한다. 자기 위치 결정 구조체는 용기의 일부분을 코팅하는 강자성 재료 페인트의 양 또는 용기와 관련하여 접착되거나 그렇지 않으면 고정된 강과 같은 강자성 재료의 칩(21) 일 수 있으며, 강자성 재료의 칩(21)은 역 토크 제공 나침반 자석(counter-torque-providing compass magnet)(18)에 의해 생성된 국부 자기장(28)과 상호 작용하여 몸체가 칩을 향해 자기적으로 당겨지게 한다. 상기 칩은 용기의 외부 표면(22) 위에 횡 방향 중심 위치에 위치될 수 있다. 칩을 용기의 내부 공동(5)에 대해 측 방향 중앙 위치에 위치시킴으로써, 몸체는 칩에 수직으로 인접한 위치를 향하여 편향되어 몸체를 공동 내에 측 방향으로 위치시킨다. 몸체(4)가 칩(21) 바로 아래의 내측 공동(5) 내의 중심에 위치된 측 방향 위치에 도달할 때, 칩 및 나침반 자석(18)은 평형 상태, 즉 자기 평형의 위치라고 말할 수 있다. 이러한 평형 위치에서, 몸체의 회전축(7)은 가장 단순한 칩 형상에 대해 칩의 질량 중심인 칩에 의해 점유된 영역과 교차하는 경향이 있다. 용기의 평평한 바닥은 탁상과 같은 평평한 표면에 놓여있는 용기의 방향을 보존할 수 있다는 점에 유의해야 한다. 보존된 방향은 자기 위치 설정 구조가 공동의 중앙에 적절히 위치하도록 유지하는 데 중요하며, 따라서 몸체를 평형 위치로 유도한다.

도 3 및 도 4에 도시된 바와 같이, 강철 칩(21)과 나침반 자석(18) 사이의 자기 흡인력은 자기 회전체(4)에 칩과의 수직 인접 위치를 향하여 힘을 가하고 칩과 나침반 자석 사이의 거리를 최소화하는 측면 힘 성분을 제공한다. 물론, 칩은 몸체가 내부 공동(5)의 측면 경계를 향해 드리프트되는 경우에도 칩을 향하여 국부 자기장을 편향시키기 위해 국부 자기장(28)과 상호 작용하도록 자기 역 토크 요소(18)로부터 효과적인 거리에 칩을 위치되어야 한다. 유효 거리는 나침반 자석과 칩의 질량에 의해 생성된 자기장의 세기와 그 자기장과 상호 작용하는 능력에 의해 결정된다.

대략 600 가우스의 강도를 갖는 나침반 자석 및 0.5g의 질량을 갖는 403 타입의 강철 칩에 대해, 평형 상태에 있을 때 칩과 나침반 자석 사이의 최대 간격은 2cm 이하이어야하고, 약 5cm를 넘지 않아야 한다.

편향력은 극히 약할 수 있으며 극복 할 측방력이 거의 없기 때문에 내부 공동 내에 몸체를 측 방향으로 위치시키는데 여전히 효과적 일 수 있음을 이해할 수있을 것이다. 칩이 용기의 상부에 위치할 때, 편향력은 중력에 기인한 몸체의 무게를 극복하기에 불충분하며, 몸체는 단지 부력의 약간의 증가를 경험할 수 있음을 주목해야 한다.

도 7에는 도 2의 장치와 유사한 자기 회전 장치(101)의 선택적인 실시예가 도시된다. 그러나, 상기 실시예에서 칩(121)은 측 방향 중앙 위치에서 용기(102)의 바닥의 내부 밑면(123)내에 설정된 함몰부(122)에 편리하고 눈에 띄지 않게 위치된다. 실제로, 칩이 용기의 바닥에 위치될 때, 편향력은 중력 F_G에 대항하여 몸체 (104)를 부양지지하는 부력(F_B)을 극복하기에 불충분하다.

지구 자기장(110)과 같은 주변 자기장에 자기적으로 고정된 나침반 자석과 같은 역 토크 요소(118)는 칩과 자기적으로 고정된 역 토크 요소 사이의 유효 거리를 보장하는 용기의 바닥에 더 가까운 위치에 위치될 수 있다.

도 8에는 도 2의 장치와 유사한 자기 회전 장치(131)의 선택적인 실시예가 도시되어 있지만, 이 실시 예에서 자기 위치 결정 구조체(140)는 서로 거리 S1만큼 이격되고 용기(132)의 상부 표면에 고정된 한쌍의 강자성 칩 (141,142)을 포함한다. 상기 칩들은 그들의 집합체 질량 중심이 측 방향 중앙 위치에 위치하도록 위치된다. 칩이 모터(139)에 대한 역 토크 요소로서 작용하는 나침반 자석(138)에 의해 생성된 국부 자기장과 상호 작용할 때, 몸체(134)는 나침반 자석 및 칩이 평형상태가 될 때까지 공동(135)의 측 방향 중심을 향해 측 방향으로 편향된다. 일단 평형 상태에 있게되면, 몸체의 회전축(137)은 2개의 칩 사이에 존재하여 자기 위치 결정 구조체에 의해 경계가 정해진 보이드(143)에 위치한 자기 위치 설정 구조체의 질량 중심과 실질적으로 교차한다.

도 9에는 도 8의 장치와 유사한 자기 회전 장치(151)의 선택적인 실시예가 도시되어 있지만, 이 실시예에서는 용기(152)가 끝없는 다양한 형상일 수 있음을 예로서 도시된다. 상기 실시 예에서, 용기는 4-측면 피라미드 형태이다. 구동 및 위치 설정기구는 전술한 실시예와 동일한 방식으로 작동할 수 있다. 자기 위치 설정 구조체(160)는 서로로부터 거리(S2)로 이격되어 용기(132)의 상부 표면에 고정 된 한 쌍의 강자성 칩(161, 162)을 포함한다. 칩은 그들의 집합체 질량 중심이 측 방향 중앙 위치에 있도록 위치설정된다. 칩이 모터(159)에 대한 역 토크 요소로서 작용하는 나침반 자석(158)에 의해 생성된 국부 자기장과 상호 작용할 때, 몸체(154)는 나침반 자석 및 칩이 균등하게 될 때까지 공동(155)의 측 방향 중심을 향해 측 방향으로 편향된다. 일단 평형 상태에 있게되면, 몸체의 회전축(137)은 2개의 칩 사이에 존재하는 보이드(143)에 위치된 자기 위치 설정 구조체의 질량 중심과 실질적으로 교차한다.

위치 설정 메카니즘은 몸체를 공동의 중심이 아닌 필수적으로 임의의 측 방향 위치로 편향시키는데 사용될 수 있다는 것을 이해해야 한다.

도 10에는 일반적으로 구형의 용기(172)가 루프형 크라운(189)과 맞물리는 후크(188)에 의해 스탠드(187) 상에 매달려있는 자기 회전 장치(171)의 다른 실시예가 도시된다. 상기 실시예에서 자기 위치 설정 구조체(180)은 용기에 대해 주변 자기장을 생성하는 용기에 연결된 자석(181)을 포함한다. 강철과 같은 강자성체 조각은 몸체(174)의 샤프트(186)에 연결되어 역 토크 요소로서 작용한다. 상기 실시예에서, 용기 자석은 카운터-토크 요소를 고정하기 위한 주변 자기장 및 위치 설정 목적을 위한 국부 자기장 모두로서 작용하는 다목적 자기장을 생성한다. 즉, 용기 자석은 자기장을 발생시키고, 상기 자기장은 안티 토크 소자의 회전 위치를 고정시키고, 본체의 회전축(177)이 용기 자석과 교차하도록 등속 위치를 향해 소자를 편향시킨다. 루프형 크라운은 자기 위치 설정 구조체에 대해 용기의 방향을 유지하여 공동 중심에 유지되도록 한다.

[발명의 실시를 위한 최선의 형태]

벽 두께가 약 5mm이고 측부가 약 15cm인 투명 아크릴로 니트릴 부타디엔 스티렌 (ABS)으로 만들어진 외부의 실질적으로 입방체 중공 용기는 약 3mm의 벽 두께 및 약 10cm의 직경을 가지는 투명 중공 구형 몸체(ABS)를 내장한다. 상기 몸체는 두 개의 혼합할 수 없는 서로 다른 밀도의 액체에 의해 용기 내부에서 부양지지된다. 먼저, 고밀도 액체는 약 81% 부피의 프로필렌 글리콜과 19% 부피의 물의 혼합물이다. 다음으로 낮은 밀도의 액체는 도데칸(dodecane)이다. 몸체는 일정량의 접착제로 적도를 따라 접합된 두 개의 반구형 쉘로 구성된다. 약 2cm의 길이를 갖는 원통형 나침반 자석이 내부 역 토크 요소로서 사용된다. 약 2㎜의 두께 및 약 1.5 ㎝의 직경을 갖는 로고 엠블렘으로 형성된 강철 칩이 선택되고 용기의 상부 표면의 중앙에 접착된다. 강철 칩과 나침반 자석 사이의 자기적 상호 작용은 약 5cm 거리에서 몸체가 평형에 효과적으로 편향되어 관찰된다.

본 발명의 예시적인 실시예가 설명되었지만, 본 발명의 사상 및 첨부된 청구 범위의 범위를 벗어나지 않고 다른 실시예가 고안될 수 있다.

Claims (16)

1. 자기 회전 장치에 있어서, 상기 자기 회전 장치는:
   유체를 담는 용기;
   유체에 의해 부양지지되는 자체 동력 중공 회전체를 포함하고; 상기 중공 회전체는:
   회전축;
   상기 중공 회전체 내에 수용된 전기 모터를 포함하되, 상기 전기 모터는 주변 자기장에 회전 가능하게 반응하는 역 토크 요소를 포함하며;
   상기 자기 회전 장치는, 추가로:
   전기 모터로부터 이격되고 중공 회전체로부터 이격되는 자기 측 방향 위치 결정 구조체를 포함하되, 상기 자기 측 방향 위치 결정 구조체는 용기에 대해 고정되며,
   자기 측 방향 위치 결정 구조체 및 역 토크 요소 중 적어도 하나에 의해 생성된 국부 자기장을 포함하고;
   자기 측 방향 위치 결정 구조체는 자기 측 방향 위치 결정 구조체와 역 토크 요소 사이의 자기 평형 위치를 향해 중공 회전체를 편향시키기 위하여, 국부 자기장과 상호 작용하도록 역 토크 요소로부터 유효 거리에 위치되는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
2. 제 1 항에 있어서, 상기 역 토크 요소는 상기 주변 자기장에 정렬된 나침반 자석인 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
3. 제 2 항에 있어서, 상기 주변 자기장은 지구 자기장인 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
4. 제 1 항에 있어서, 자기 측 방향 위치 결정 구조체는 주변 자기장과 국부 자기장 모두를 제공하는 다목적 자기장을 생성하는 위치 설정 자석을 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
5. 제 4 항에 있어서, 상기 위치 설정 자석은 영구 자석인 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
6. 제 1 항에 있어서, 상기 용기는 광 투과성 외부 벽을 포함하고, 상기 유체는 투광성 액체를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
7. 제 1 항에 있어서, 자기 평형의 위치는 역 토크 요소와 자기 측 방향 위치 결정 구조체 사이의 거리를 최소화하는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
8. 제 1 항에 있어서, 자기 평형 위치는 회전축이 자기 측 방향 위치 결정 구조체가 차지하는 영역과 교차하도록 배치되는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
9. 제 8 항에 있어서, 회전축은 자기 측 방향 위치 결정 구조체에 의해 한정된 보이드를 통과하는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
10. 제 1 항에 있어서, 상기 유효 거리는 5cm보다 작은 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
11. 제 1 항에 있어서, 국부 자기장은 중력에 대항하여 중공 회전체를 부양지지하는 부력을 극복하기에 불충분한 편향력을 발생시키는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
12. 제 1 항에 있어서, 국부 자기장은 중공 회전체에 작용하는 중력을 극복하기에 불충분한 편향력을 생성하는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
13. 제 1 항에 있어서, 자기 측 방향 위치 결정 구조체는 용기의 일부분을 코팅하는 일정량의 강자성 페인트를 포함하는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
14. 제 1 항에 있어서, 유체는 2개의 상이한 밀도의 액체를 포함하고, 상기 액체는 용기 내에서 중공 회전체를 부양지지하도록 선택되는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
15. 제 1 항에 있어서, 자기 회전 장치는 용기를 형성하는 광 투과성 외부 엔클로저를 더 포함하며, 상기 광 투과성 외부 엔클로저는 내부 공동이 유체를 형성하는 광 투과성 액체의 양을 수용하고 중공 회전체가 액체에 잠기도록 형성 및 치수가 정해지는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.
16. 제 1 항에 있어서, 국부 자기장은 중공 회전체의 무게를 극복할 수 없는 강도를 갖는 것을 특징으로 하는 자기 회전 장치.

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