RU2288510C2 - Electromagnetic system of display pixel drive - Google Patents

Electromagnetic system of display pixel drive Download PDF

Info

Publication number
RU2288510C2
RU2288510C2 RU2004134003/09A RU2004134003A RU2288510C2 RU 2288510 C2 RU2288510 C2 RU 2288510C2 RU 2004134003/09 A RU2004134003/09 A RU 2004134003/09A RU 2004134003 A RU2004134003 A RU 2004134003A RU 2288510 C2 RU2288510 C2 RU 2288510C2
Authority
RU
Russia
Prior art keywords
valve
magnetic
plastic
display pixel
display
Prior art date
Application number
RU2004134003/09A
Other languages
Russian (ru)
Other versions
RU2004134003A (en
Inventor
Албин СИРЦ (SI)
Албин СИРЦ
Антон ХАМЛЕР (SI)
Антон ХАМЛЕР
Янеж РОПРЕТ (SI)
Янеж РОПРЕТ
Original Assignee
Искра Механизми, Индустрия Механизмов, Апаратов Ин Системов Д.Д.
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
Filing date
Publication date
Application filed by Искра Механизми, Индустрия Механизмов, Апаратов Ин Системов Д.Д. filed Critical Искра Механизми, Индустрия Механизмов, Апаратов Ин Системов Д.Д.
Publication of RU2004134003A publication Critical patent/RU2004134003A/en
Application granted granted Critical
Publication of RU2288510C2 publication Critical patent/RU2288510C2/en

Links

Images

Classifications

    • GPHYSICS
    • G09EDUCATION; CRYPTOGRAPHY; DISPLAY; ADVERTISING; SEALS
    • G09FDISPLAYING; ADVERTISING; SIGNS; LABELS OR NAME-PLATES; SEALS
    • G09F9/00Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements
    • G09F9/30Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements
    • G09F9/37Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements
    • G09F9/375Indicating arrangements for variable information in which the information is built-up on a support by selection or combination of individual elements in which the desired character or characters are formed by combining individual elements being movable elements the position of the elements being controlled by the application of a magnetic field

Landscapes

  • Physics & Mathematics (AREA)
  • General Physics & Mathematics (AREA)
  • Engineering & Computer Science (AREA)
  • Theoretical Computer Science (AREA)
  • Devices For Indicating Variable Information By Combining Individual Elements (AREA)
  • Mechanical Light Control Or Optical Switches (AREA)
  • Electrochromic Elements, Electrophoresis, Or Variable Reflection Or Absorption Elements (AREA)

Abstract

FIELD: electrical engineering.
SUBSTANCE: magnetic chain of display pixel consists of permanent magnet in the pixel valve and electromagnet with a magnet core. The named permanent magnet is formed in a pressure die casting process and is divided into two areas with ant parallel magnetization direction which is also at a 90 degree angle to the surface and axis of valve rotation. Electromagnet is located under the valve and has a U-shaped magnet core which is oriented parallel to the rotation axis.
EFFECT: lowered energy consumption.
9 cl, 7 dwg

Description

ОПИСАНИЕDESCRIPTION

Цели изобретения - конструкция, материалы и процесс производства магнитной цепи дисплейного пикселя на электромагнитной дисплейной панели, которая активизирует вращение клапана дисплейного пикселя.The objectives of the invention are the design, materials and production process of the magnetic circuit of the display pixel on the electromagnetic display panel, which activates the rotation of the valve of the display pixel.

Область, к которой относится изобретениеFIELD OF THE INVENTION

Настоящее изобретение относится к бистабильным магнитным приводам, которые основаны на взаимодействии магнитного поля постоянного магнита, встроенного в дисплейном клапане пикселя и магнитного поля сердечника электромагнита. The present invention relates to bistable magnetic drives, which are based on the interaction of the magnetic field of a permanent magnet embedded in the pixel display valve and the magnetic field of the core of the electromagnet.

Согласно международной патентной классификации, заявка на патент классифицирована в группы H 01 F 3/14, H 01 F 7/14 и H 01 F 7/121, ее применение классифицировано в группы G 09 F 3/4 и G 09 F 9/37. According to the international patent classification, a patent application is classified into groups H 01 F 3/14, H 01 F 7/14 and H 01 F 7/121, its application is classified into groups G 09 F 3/4 and G 09 F 9/37 .

Техническая проблемаTechnical problem

Техническая проблема, решенная настоящим изобретением, должна обеспечить новую, простую, компактную конструкции электромагнитной системы привода дисплейного пикселя при низкой цене производства. The technical problem solved by the present invention should provide a new, simple, compact design of the display pixel drive electromagnetic system at a low production cost.

Эта электромагнитная система является бистабильным приводом, который должен переключать дисплейный пиксель из первой бистабильной позиции во вторую бистабильную позицию (и наоборот) с минимальным потреблением энергии. Следовательно, магнитная цепь должна специально быть разработана, включая материалы со специальными магнитными свойствами. Кроме этого, проект магнитной цепи должен быть оптимизирован для уменьшения магнитного взаимодействия между соседними дисплейными пикселями насколько возможно. Система должна работать в широком температурном диапазоне и должна гарантировать устойчивость обеих бистабильных позиций клапана дисплейного пикселя. Если внешние силы, являющиеся результатом механического воздействия: удары, вибрации и т.п., изменяют позицию клапана дисплейного пикселя, магнитные силы в клапане дисплейного пикселя должны быть достаточными, чтобы восстановить необходимую позицию немедленно после того, как внешние силы исчезнут.This electromagnetic system is a bistable drive that must switch the display pixel from the first bistable position to the second bistable position (and vice versa) with minimal power consumption. Therefore, the magnetic circuit must be specially designed, including materials with special magnetic properties. In addition, the design of the magnetic circuit must be optimized to reduce the magnetic interaction between adjacent display pixels as much as possible. The system must operate over a wide temperature range and must ensure the stability of both bistable valve positions of the display pixel. If the external forces resulting from mechanical impact: shock, vibration, etc., change the position of the display pixel valve, the magnetic forces in the display pixel valve must be sufficient to restore the required position immediately after the external forces disappear.

Уровень техникиState of the art

Электромагнитные дисплейные панели известны свыше двух десятилетий и играют важную роль в приложениях, где требуются дисплейные панели относительно большого размера, средней информационной нагруженности, с высоким контрастом и отличной видимостью в довольно освещенной окружающей среде. Бистабильные электромагнитные дисплейные панели (US 3871945, US 4577427, US 4860470, EP 0 084 959, EP 0 731 435 A1, US 4243978, US 5771616, US 6272778, US 6025825, US 5898418, US 6603458, ...), использованы для дорожных знаков, маршрутоуказателей в автобусах и поездах, как большие информационные дисплейные панели в аэропортах, на автобусных и железнодорожных станциях и на спортивных объектах, и кажется, что они очень хорошо подчиняются вышеуказанным требованиям. Используя яркие отражающие краски в выбранных элементах изображения и черные в невыбранных областях, эти дисплеи обеспечивают хороший контраст и отличную угловую видимость в хорошо освещенной окружающей среде.Electromagnetic display panels have been known for over two decades and have played an important role in applications that require relatively large size display panels, medium information loading, high contrast and excellent visibility in a fairly lit environment. Bistable electromagnetic display panels (US 3871945, US 4577427, US 4860470, EP 0 084 959, EP 0 731 435 A1, US 4243978, US 5771616, US 6272778, US 6025825, US 5898418, US 6603458, ...) used for road signs, route signs in buses and trains, like large information display panels at airports, at bus and railway stations and at sports facilities, and it seems that they very well comply with the above requirements. Using bright reflective colors in selected image elements and black in unselected areas, these displays provide good contrast and excellent angular visibility in well-lit environments.

Операционный принцип решений известного уровня техники преимущественно основан на подвижном клапане пикселя, вращающемся вокруг вращающей оси обычно ≤ 180° внутри механически ограниченных позиций и имеющем размер целого дисплейного пикселя. Клапан на своей передней и задней стороне покрыт очень контрастным цветами (EP 0327250, US 6272778, US 6025825, US 5898418, ...). Для того чтобы переключаться между «ON» и «OFF» позициями дисплейного пикселя, обычно применяют один фиксированный постоянный магнит, встроенный в подвижном клапане пикселя и встроенный соленоид, намотанный либо вокруг прямого (EP 0327250, US 6603458, US 6272778, ...) либо вокруг U-образного магнитного сердечника (US 4243978, US 6025825, US 5898418, US 5005305, ...). Некоторые технические решения используют дополнительный фиксированный постоянный магнит, чтобы улучшать устойчивость бистабильных позиций клапанов (US 4243978, US 4531318). The operational principle of the solutions of the prior art is mainly based on a movable pixel valve, rotating around a rotating axis, typically ≤ 180 ° inside mechanically limited positions and having the size of an entire display pixel. The valve on its front and back side is covered in very contrasting colors (EP 0327250, US 6272778, US 6025825, US 5898418, ...). In order to switch between the “ON” and “OFF” positions of the display pixel, usually one fixed permanent magnet is used that is built into the pixel’s movable valve and a built-in solenoid wound around either the straight line (EP 0327250, US 6603458, US 6272778, ...) or around a U-shaped magnetic core (US 4243978, US 6025825, US 5898418, US 5005305, ...). Some technical solutions use an additional fixed permanent magnet to improve the stability of the bistable valve positions (US 4243978, US 4531318).

Известен еще другой, принципиально отличный принцип работы, основанный на дисплейных пикселях, которые подразделены на две части. Каждый пиксель обеспечен установленным с возможностью вращения бистабильным наклоняющим клапаном, который является несимметричным относительно своей оси вращения. Наклоняющий клапан покрывает одну из двух частей поверхности панели в зоне пикселя, когда клапан лежит в каждой из своих двух стабильных позиций. Сторона наклоняющегося клапана, обращенная к передней стороне панели, и часть панели в области пикселя, покрытой им, покрыты краской на одной и противоположной стороне клапана и остальная часть области пикселя покрыта другим, очень контрастным цветом, если сравнивать с первым (US 6603458, DE 3501912C2, DE 3601018A1). Для того чтобы переключаться между «ON» и «OFF» позициями дисплейного пикселя, это решение использует постоянный магнит, встроенный в каждый наклоняющийся клапан вблизи оси вращения. Наклоняющийся клапан вращается из первой бистабильной позиции во вторую бистабильную позицию с помощью электромагнита с прямым магнитным сердечником, который расположен на обратной стороне каждого дисплейного пикселя. Такая конструкция имеет определенное преимущество перед другими решениями, т.к. целая конструкция может быть заметно тоньше (только одна половина поверхности пикселя вращается вокруг вращающейся оси!), чем с техническими решениями, описанными выше.Another, fundamentally different principle of operation is known, based on display pixels, which are divided into two parts. Each pixel is provided with a rotatably mounted bistable tilting valve, which is asymmetrical about its axis of rotation. The tilt valve covers one of the two parts of the panel surface in the pixel area when the valve lies in each of its two stable positions. The side of the tilting valve facing the front side of the panel and the part of the panel in the pixel area covered by it are coated with paint on one and the opposite side of the valve and the rest of the pixel area is coated with a different, very contrasting color when compared with the first (US 6603458, DE 3501912C2 DE 3601018A1). In order to switch between the “ON” and “OFF” positions of the display pixel, this solution uses a permanent magnet integrated in each tilt valve near the axis of rotation. The tilting valve rotates from the first bistable position to the second bistable position using an electromagnet with a direct magnetic core, which is located on the back of each display pixel. This design has a definite advantage over other solutions, because the whole structure can be noticeably thinner (only one half of the pixel surface rotates around a rotating axis!) than with the technical solutions described above.

Раскрытие изобретенияDisclosure of invention

Цель настоящего изобретения заключается в том, чтобы увеличивать эффективность и надежность магнитной системы привода дисплейного пикселя, которая перемещает клапан дисплейного пикселя между «ON» и «OFF» позициями пикселя. Предлагаемое решение минимизирует потребление энергии, увеличивает устойчивость клапана в обеих бистабильных позициях, минимизирует взаимодействие между соседними дисплейными пикселями и увеличивает компактность конструкции пикселя с меньшим количеством составных частей и автоматизированным производством пикселя, а также утончает дисплейный пиксель.An object of the present invention is to increase the efficiency and reliability of a magnetic display pixel drive system that moves a display pixel valve between “ON” and “OFF” pixel positions. The proposed solution minimizes energy consumption, increases the stability of the valve in both bistable positions, minimizes the interaction between adjacent display pixels and increases the compactness of the pixel design with fewer components and automated pixel production, and also thins the display pixel.

Настоящее изобретение обеспечивает новый проект магнитной цепи, которая создает магнитный вращающий момент, действующий в дисплейном клапане пикселя в двух отдельных областях согласно пункту 1 формулы изобретения. С двумя действующими областями магнитный вращающий момент на дисплейном пикселе увеличен.The present invention provides a new design of a magnetic circuit that generates a magnetic torque acting in a pixel display valve in two separate areas according to claim 1. With two effective regions, the magnetic torque on the display pixel is increased.

Этого предпочтительно достигают при помощи U-образного сердечника соленоида и (одним или двумя) постоянными магнитами в клапане. U-образный сердечник 3u (фиг.1) расположен под осью 2d вращения клапана дисплейного пикселя, как можно ближе к клапану и параллельно оси 2d вращения клапана дисплейного пикселя, в отличие от других технических решений, использовавших U-образный магнитный сердечник. Такое положение и ориентация U-образного сердечника катушки значительно уменьшает зависимость позиции клапана от магнитного вращающего момента по сравнению с вышеупомянутыми решениями и уменьшает толщину дисплея. Постоянный магнит размещен в клапане либо в виде одного элемента с антипараллельным направлением намагничивания, которое также перпендикулярно поверхности клапана и перпендикулярно оси вращения, либо в виде двух отдельных сегментов, которые также намагничены антипараллельно. Магниты предпочтительно выполнены из NdFeB, связанного в пластике, или ферритового материала, связанного в пластике, способом литья пластика под давлением.This is preferably achieved using a U-shaped solenoid core and (one or two) permanent magnets in the valve. The U-shaped core 3u (FIG. 1) is located under the axis of rotation of the display pixel valve 2d, as close to the valve as possible and parallel to the axis of rotation 2d of the display pixel valve, unlike other technical solutions using a U-shaped magnetic core. This position and orientation of the U-shaped core of the coil significantly reduces the dependence of the valve position on the magnetic torque compared to the above solutions and reduces the thickness of the display. The permanent magnet is placed in the valve either in the form of a single element with an antiparallel magnetization direction, which is also perpendicular to the valve surface and perpendicular to the axis of rotation, or in the form of two separate segments that are also magnetized antiparallel. The magnets are preferably made of NdFeB bonded in plastic or ferrite material bonded in plastic by injection molding the plastic.

Конструкция магнитной цепи может быть оптимизирована соответствующим выбором материалов, используя метод конечных элементов, чтобы минимизировать энергетическое потребление, необходимое для переключения из одной стабильной позиции дисплейного клапана пикселя в другую. Эффективность магнитной системы, надежность и устойчивость обеих бистабильных позиций клапана дисплейного пикселя обеспечены повышенным магнитным вращающим моментом. Предлагаемый проект магнитной цепи минимизирует паразитное магнитное поле и уменьшает магнитное взаимодействие между соседними пикселями. Следовательно, нет необходимости для антипараллельной ориентации магнитов в соседних клапанах дисплейных пикселей, как в патенте US 6606458.The design of the magnetic circuit can be optimized by the appropriate selection of materials using the finite element method to minimize the energy consumption required to switch from one stable position of the pixel display valve to another. The effectiveness of the magnetic system, the reliability and stability of both bistable valve positions of the display pixel valve are ensured by increased magnetic torque. The proposed design of the magnetic circuit minimizes the stray magnetic field and reduces the magnetic interaction between adjacent pixels. Therefore, there is no need for antiparallel orientation of the magnets in adjacent display pixel valves, as in US Pat. No. 6,606,458.

Описание чертежейDescription of drawings

Это изобретение может быть понято лучше, и цели и преимущества станут очевидными для специалиста при использовании следующих чертежей: This invention can be better understood, and the objectives and advantages will become apparent to a person skilled in the art by using the following drawings:

фиг.1 - магнитная система переключения, использующая U-образный электромагнит (3u+5), включающая в себя: figure 1 - magnetic switching system using a U-shaped electromagnet (3u + 5), including:

- вращающийся клапан 2 со встроенными магнитами (связанный в пластике NdFeB или связанный в пластике феррит) 2c1, 2c2 и ось вращения 2d; две поверхности клапана 2a и 2b покрыты очень контрастными цветами,- a rotary valve 2 with integrated magnets (bonded in NdFeB plastic or ferrite bonded in plastic) 2c 1 , 2c 2 and axis of rotation 2d; the two surfaces of the valve 2a and 2b are covered in very contrasting colors,

- соленоид 5,- solenoid 5,

- U-образный магнитный сердечник, 3u;- U-shaped magnetic core, 3u;

фиг.2 - конструкция сегмента дисплея с электромагнитными переключаемыми дисплейными пикселями,figure 2 - design of a display segment with electromagnetic switchable display pixels,

фиг. 3 - паразитное магнитное поле;FIG. 3 - spurious magnetic field;

фиг.3a - компьютерное моделирование магнитного поля в стабильной позиции клапана для U-образного магнитного сердечника; figa - computer simulation of the magnetic field in a stable position of the valve for a U-shaped magnetic core;

фиг.3b - компьютерное моделирование магнитного поля в нестабильной позиции клапана для U-образного магнитного сердечника; fig.3b - computer simulation of the magnetic field in the unstable position of the valve for a U-shaped magnetic core;

фиг.3c - компьютерное моделирование магнитного поля в стабильной позиции клапана для прямого магнитного сердечника;figs - computer simulation of the magnetic field in a stable position of the valve for a direct magnetic core;

фиг.3d - компьютерное моделирование магнитного поля в нестабильной позиции клапана для прямого магнитного сердечника;fig.3d - computer simulation of the magnetic field in the unstable position of the valve for a direct magnetic core;

фиг.4 - концепт продукции клапана дисплейного пикселя.4 is a display pixel valve product concept.

Осуществление изобретенияThe implementation of the invention

Электромагнитная система привода дисплейный пикселей согласно настоящему изобретению описывается подробно, используя фиг. 1-4.The display pixel electromagnetic drive system according to the present invention is described in detail using FIG. 1-4.

В магнитной системе для переключения дисплейного пикселя между «ON» и «OFF» позициями согласно настоящему изобретению электромагнит предпочтительно имеет U-образный магнитный сердечник, ориентированный вдоль оси вращения клапана, причем ориентация магнитов во всех клапанах дисплея одинакова. In a magnetic system for switching a display pixel between “ON” and “OFF” positions according to the present invention, the electromagnet preferably has a U-shaped magnetic core oriented along the axis of rotation of the valve, the orientation of the magnets in all display valves being the same.

Клапан дисплейного пикселя имеет встроенный постоянный магнит, который делится на две области 2c1 и 2c2. Направления намагничивания этих двух областей антипараллельны друг к другу и перпендикулярны оси вращения клапана 2d и также поверхности клапана. Магнит в клапане 2 может быть поделен на два разделенных сегмента 2c1 и 2c2, как показано на фиг.1. На этой фигуре магнитная система состоит из клапана 2 с двумя постоянными магнитами и электромагнитом (3u+5). Относительные направления намагничивания этих двух сегментов магнита такие же, как и в случае одного магнита с двумя областями. Магниты сделаны из NdFeB, связанного в пластике, или связанного в пластике ферритового материала. Производство дисплейного клапана пикселя состоит из двухэтапного процесса литья пластика под давлением, в течение которого магниты формуют в течение первого этапа и остальную часть клапана заполняют пластмассой на втором. Магниты формуют в присутствии магнитного поля, которое создает анизотропные магнитные свойства, увеличивает плотность магнитного потока и дает, следовательно, более высокий магнитный вращающий момент. Такой процесс дает в результате существенный магнитный вращающий момент для клапана дисплейного пикселя. Несмотря на использование связанных в пластике жестких магнитных материалов, магнитные свойства которых заметно хуже выражены, чем в материалах, полученных спеканием, вышеописанный процесс все-таки обеспечивает достаточное намагничивание постоянных магнитов, встроенных в клапан дисплейного пикселя. Намагничивание связанного в пластике ферромагнетика, предпочтительно выполняют постоянными редкоземельными магнитами, встроенными в устройство для литья. В случае использования связанного в пластике NdFeB намагничивание предпочтительно производят специальной токовой петлей, встроенной в устройство для литья, на которую подают очень короткий импульс очень сильного электрического тока. Намагничивание встроенных магнитов в виде связанного в пластике феррита производят одновременно для всех (например, 14) клапанов (фиг.4). Все клапаны на дисплее имеют одинаковую магнитную ориентацию в отличие от решения с прямым магнитным сердечником, как описано в US 6603458. Это значительно упрощает производство и автоматизацию процесса обработки.The display pixel valve has a built-in permanent magnet, which is divided into two areas 2c1 and 2c2. The directions of magnetization of these two regions are antiparallel to each other and perpendicular to the axis of rotation of the valve 2d and also the surface of the valve. The magnet in the valve 2 can be divided into two divided segments 2c 1 and 2c 2 , as shown in figure 1. In this figure, the magnetic system consists of valve 2 with two permanent magnets and an electromagnet (3u + 5). The relative directions of magnetization of these two segments of the magnet are the same as in the case of a single magnet with two regions. Magnets are made of NdFeB bonded in plastic, or bonded in plastic ferrite material. The production of a pixel display valve consists of a two-stage injection molding process during which magnets are molded during the first stage and the rest of the valve is filled with plastic in the second. Magnets are molded in the presence of a magnetic field, which creates anisotropic magnetic properties, increases the magnetic flux density and, therefore, gives a higher magnetic torque. Such a process results in substantial magnetic torque for the display pixel valve. Despite the use of hard magnetic materials bound in plastic, the magnetic properties of which are noticeably worse expressed than in materials obtained by sintering, the above process nevertheless provides sufficient magnetization of the permanent magnets integrated in the display pixel valve. The magnetization of a plastic-bound ferromagnet is preferably performed by permanent rare-earth magnets integrated in the casting device. In the case of using NdFeB bonded in plastic, magnetization is preferably carried out by a special current loop integrated in the casting device, to which a very short pulse of very strong electric current is supplied. The magnetization of the built-in magnets in the form of a ferrite bound in plastic is carried out simultaneously for all (for example, 14) valves (Fig. 4). All the valves on the display have the same magnetic orientation, in contrast to the direct magnetic core solution, as described in US 6603458. This greatly simplifies the production and automation of the processing process.

Электромагнит состоит из соленоида (катушки) 5 и U-образного сердечника катушки 3u. Он установлен под осью вращения клапана и параллельно оси (фиг.1 и фиг.2). Такая ориентация уменьшает влияние позиции клапана на магнитный вращающий момент в сравнении с техническими решениями, где U-образный сердечник сориентирован перпендикулярно оси вращения. The electromagnet consists of a solenoid (coil) 5 and a U-shaped core of a coil 3u. It is installed under the axis of rotation of the valve and parallel to the axis (figure 1 and figure 2). This orientation reduces the influence of the valve position on the magnetic torque in comparison with technical solutions, where the U-shaped core is oriented perpendicular to the axis of rotation.

Соленоид (катушку) наматывают на пластический корпус соленоида 1e (фиг.2), который является частью монолитного блока 1, формирующего несколько дисплейных пикселей. Концы проводов соленоида запаяны в монтажные штырьки 4a и 4b, которому вставлены в гнезда 1c и 1d.The solenoid (coil) is wound on the plastic housing of the solenoid 1e (figure 2), which is part of a monolithic block 1, forming several display pixels. The ends of the wires of the solenoid are soldered into the mounting pins 4a and 4b, which are inserted into the slots 1c and 1d.

Магнитному сердечнику 3u придана U-образная форма и он сделан из цилиндрически сформированного полужесткого магнитного материала, который приобретает свои конечные магнитные свойства только после соответствующей термической обработки. Одна часть сердечника вставлена в катушку 5, другая часть вставлена в блок 1 для фиксации ее положения. U-образный сердечник дает возможность производить более тонкие дисплеи по сравнению с прямым сердечником катушки.The magnetic core 3u is given a U-shape and is made of a cylindrically formed semi-rigid magnetic material, which acquires its final magnetic properties only after appropriate heat treatment. One part of the core is inserted into the coil 5, the other part is inserted into the block 1 to fix its position. The U-shaped core makes it possible to produce thinner displays compared to the direct core of the coil.

Магнитная цепь дисплейного пикселя (состоящая из магнитного сердечника электромагнита, из магнитов в клапане и воздушного промежутка между магнитным сердечником и магнитами) разработана и оптимизирована, используя компьютерное программное обеспечение 3D моделирования, и приспособлена к магнитным свойствам используемых материалов. Магнитное поле в стабильной, а также нестабильной позициях клапана показано на фиг.3. The magnetic circuit of the display pixel (consisting of the magnetic core of the electromagnet, the magnets in the valve and the air gap between the magnetic core and the magnets) is designed and optimized using 3D computer simulation software and adapted to the magnetic properties of the materials used. The magnetic field in the stable as well as unstable valve positions is shown in FIG. 3.

Настоящее изобретение характеризуется двумя одновременно действующими областями магнитной силы в клапане дисплейного пикселя, которые создают магнитный вращающий момент. Такая конструкция увеличивает магнитный вращающий момент, который также увеличен вследствие повышенной плотности магнитного поля при использовании электромагнита с U-образным магнитным сердечником. В отличие от прямого магнитного сердечника U-образный магнитный сердечник имеет значительно меньшее паразитное магнитное поле (фиг.3). Более высокий магнитный вращающий момент увеличивает устойчивость клапана дисплейного пикселя в «ON» и «OFF» позициях. Меньшее паразитное магнитное поле уменьшает взаимодействие между соседними пикселями, и, следовательно, все клапаны на дисплее имеют одинаковую магнитную ориентацию.The present invention is characterized by two simultaneously acting areas of magnetic force in the display pixel valve, which generate magnetic torque. This design increases the magnetic torque, which is also increased due to the increased density of the magnetic field when using an electromagnet with a U-shaped magnetic core. In contrast to the direct magnetic core, the U-shaped magnetic core has a significantly lower spurious magnetic field (figure 3). Higher magnetic torque increases the stability of the display pixel valve in “ON” and “OFF” positions. A lower stray magnetic field reduces the interaction between adjacent pixels, and therefore, all the valves on the display have the same magnetic orientation.

Переключение из одной позиции клапана в другую производят токовым импульсом сквозь соленоид 5, который обращает магнитное поле в магнитном сердечнике. Изменение направления магнитного поля в магнитном сердечнике электромагнита делает текущую позицию клапана нестабильной и поворачивает клапан в другую стабильную позицию, которая остается стабильной после того, как токовый импульс кончается.Switching from one valve position to another is carried out by a current pulse through a solenoid 5, which reverses the magnetic field in the magnetic core. Changing the direction of the magnetic field in the magnetic core of the electromagnet makes the current valve position unstable and rotates the valve to another stable position, which remains stable after the current pulse ends.

ПримерExample

Электромагнитная дисплейная панель обычно состоит из множества преимущественно квадратных дисплейных пикселей, организованных в дисплейной матрице. Вследствие большого числа дисплейных пикселей стандартные концепции производства, основанные на монтаже составных частей индивидуальных дисплейных пикселей, непосредственно на дисплейной панели основной платы PC, оказываются сложными и дорогими операциями. Для того чтобы уменьшить издержки и упростить производство, 7 пикселей соединены в один монолитный блок, который является основным элементом для построения дисплейной матрицы. Монолитный блок 1 (фиг.2) сделан из черной матовой пластмассы в процессе литья пластика под давлением. После формовки блок покрывают контрастным цветом в 1a областях. Затем монтажные штырьки 4a и 4b вставляют в гнезда 1c и 1d. Следующая операция представляет собой намотку 7 соленоидов на монолитном блоке 1 и припаивание выводов обмотки к монтажным штырькам и тестирует омическое сопротивление обмоток. An electromagnetic display panel typically consists of a plurality of predominantly square display pixels arranged in a display matrix. Due to the large number of display pixels, standard manufacturing concepts based on mounting components of individual display pixels directly on the display panel of the PC main board prove to be complex and expensive. In order to reduce costs and simplify production, 7 pixels are connected in one monolithic block, which is the main element for constructing a display matrix. The monolithic block 1 (figure 2) is made of black matte plastic during injection molding of plastic. After molding, the block is coated with a contrasting color in 1a regions. Then, mounting pins 4a and 4b are inserted into slots 1c and 1d. The next operation is winding 7 solenoids on a monolithic block 1 and soldering the winding leads to the mounting pins and tests the ohmic resistance of the windings.

Магнитный сердечник 3u имеет U-образную форму и он сделан из цилиндрически сформированного стержня полужесткого магнитного материала, который приобретает свои конечные магнитные свойства только после соответствующей термической обработки. Одна часть сердечника вставлена в катушку 5, другая часть вставлена в блок 1 для фиксации ее позиции. Концы обеих частей сердечника расположены под осью вращения клапана 2 и ориентированы параллельно вышеуказанной оси.The magnetic core 3u has a U-shape and is made of a cylindrically formed rod of semi-rigid magnetic material, which acquires its final magnetic properties only after appropriate heat treatment. One part of the core is inserted into the coil 5, the other part is inserted into the block 1 to fix its position. The ends of both parts of the core are located under the axis of rotation of the valve 2 and are oriented parallel to the above axis.

Вращающиеся клапаны 2 изготавливают отдельно. Т.к. в клапаны 2 должны быть встроены постоянные магниты 2c1, 2c2, их изготавливают из связанного в пластике ферритовых материалов в двухкомпонентном процессе литья пластика. Так же как монолитный блок 1, одну сторону 2a клапанов покрывают такой же яркой флуоресцентной краской, а другую половину 2b оставляют неокрашенной - в виде матовой черной исходной поверхности пластика. Rotary valves 2 are made separately. Because 2 in valves must be embedded permanent magnets 2c 1, 2c 2, they are made from a plastic bound ferrite materials in a two-component plastic molding process. Like the monolithic block 1, one side 2a of the valves is coated with the same bright fluorescent paint, and the other half 2b is left unpainted - in the form of a matte black original surface of the plastic.

В клапан дисплейного пикселя встроен постоянный магнит, который делится на две области (сегменты) 2c1 и 2c2. Направление намагничивания этих областей антипараллельны друг к другу и перпендикулярно оси вращения клапана 2d и также поверхности клапана. Магниты изготавливают из связанного в пластике NdFeB или связанного в пластике ферритового материала. Производство клапана дисплейного пикселя представляет собой двухэтапный процесс литья пластика под давлением, в течение которого магниты формуют в течение первого этапа и остальную часть клапана заполняют пластмассой на втором этапе. Магниты формуют в присутствии магнитного поля, которое создает анизотропные магнитные свойства, увеличивает плотность магнитного потока и дает, следовательно, более высокий магнитный вращающий момент. Такой процесс дает в результате значительный магнитный вращающий момент для клапана дисплейного пикселя. Несмотря на использование связанных в пластике твердых магнитных материалов, магнитные свойства которых заметно хуже выражены, чем в материалах полученных спеканием, выше описанный процесс все-таки оказывается достаточным для намагничивания постоянных магнитов, встроенных в клапан дисплейного пикселя. Намагничивание связанных в пластике ферромагнетиков выполняют постоянными редкоземельными магнитами, встроенными в устройство для литья. В случае использования связанных в пластике NdFeB магнитов намагничивание выполняют специальной токовой петлей, встроенной в устройство для литья пластика, на которое подают короткий импульс сильного электрического тока. Намагничивание встроенных связанных в пластике ферритовых магнитов выполняют одновременно для всех 14 клапанов в наборе (фиг.4). Все клапаны на дисплее имеют одинаковую магнитную ориентацию в отличие от решения с прямым магнитным сердечником в US 6603458. Это значительно упрощает производство и также упрощает автоматизацию процесса обработки. A permanent magnet is built into the valve of the display pixel, which is divided into two areas (segments) 2c1 and 2c2. The direction of magnetization of these areas is antiparallel to each other and perpendicular to the axis of rotation of the valve 2d and also the surface of the valve. Magnets are made from plastic bonded NdFeB or plastic bonded ferrite material. The manufacturing of the display pixel valve is a two-stage injection molding process for plastic during which the magnets are molded during the first stage and the remainder of the valve is filled with plastic in the second stage. Magnets are molded in the presence of a magnetic field, which creates anisotropic magnetic properties, increases the magnetic flux density and, therefore, gives a higher magnetic torque. Such a process results in significant magnetic torque for the display pixel valve. Despite the use of solid magnetic materials bound in plastic, the magnetic properties of which are noticeably worse expressed than in materials obtained by sintering, the process described above nevertheless turns out to be sufficient for magnetizing permanent magnets embedded in the display pixel valve. Magnetization of plastic-bound ferromagnets is performed by permanent rare-earth magnets integrated into the casting device. In the case of using magnets connected in NdFeB plastic, magnetization is performed by a special current loop built into the plastic molding device, which is supplied with a short pulse of strong electric current. The magnetization of the integrated ferrite magnets connected in plastic is performed simultaneously for all 14 valves in the set (Fig. 4). All the valves on the display have the same magnetic orientation as opposed to the direct magnetic core solution in US 6603458. This greatly simplifies production and also simplifies automation of the processing process.

Для того чтобы достичь наиболее экономического производства, 14 клапанов изготавливают одновременно в процессе литья под давлением, в двух рядах по семь клапанов (см. фиг.4), связанных вместе распорками 19, которые удерживают их позиционированными на точно том же месте/расстоянии, как определено 14 подшипниками 1f, 1g осей вращения на монолитном блоке 1 для того, чтобы оптимизировать завершающий этап сборки дисплейного сегмента (7 пикселей). Так же, как монолитный блок 1, одну сторону 2a клапанов покрывают такой же яркой флуоресцентной краской, а другая половина 2b остается некрашеной - в виде матовой черной исходной поверхности пластика. После того, как клапаны 2 покрашены, распорки 19 одновременно отрезают, и две колонки по 7 клапанов 2 одновременно «вщелкиваются» в 14 подшипников 1f, 1g осей вращения на монолитном блоке 1.In order to achieve the most economic production, 14 valves are made simultaneously in the injection molding process, in two rows of seven valves (see figure 4), connected together by spacers 19, which keep them positioned at exactly the same place / distance as defined by 14 bearings 1f, 1g of the axis of rotation on the monolithic block 1 in order to optimize the final stage of assembly of the display segment (7 pixels). Just like the monolithic block 1, one side 2a of the valves is covered with the same bright fluorescent paint, and the other half 2b remains unpainted - in the form of a matte black original surface of the plastic. After the valves 2 are painted, the spacers 19 are simultaneously cut off, and two columns of 7 valves 2 at the same time “snap” into the 14 bearings 1f, 1g of the rotation axes on the monolithic block 1.

Claims (9)

1. Магнитная система для переключения электромагнитного клапана дисплейного пикселя в дисплейном пикселе, содержащая вращающийся клапан (2), имеющий две бистабильных позиции и электромагнит (5+3u) с магнитным сердечником (3u) и соленоидом (5), который перемещает клапан (2) из одной бистабильной позиции в другую при помощи токового импульса, причем вращающийся клапан (2) имеет встроенную систему (2с) магнитов, и под клапаном (2) расположен электромагнит (5+3u), отличающаяся тем, что магнитному сердечнику (3u) придают U-образную форму и ориентируют параллельно оси (2d) вращения, чтобы магнитная сила и следовательно магнитный вращающий момент генерировались одновременно в двух пространственно отдельных областях клапана (2).1. A magnetic system for switching a display pixel solenoid valve in a display pixel, comprising a rotary valve (2) having two bistable positions and an electromagnet (5 + 3u) with a magnetic core (3u) and a solenoid (5) that moves the valve (2) from one bistable position to another by means of a current pulse, the rotary valve (2) having an integrated magnet system (2c), and an electromagnet (5 + 3u) located under the valve (2), characterized in that U is attached to the magnetic core (3u) -shaped and oriented parallel axis of rotation (2d) so that magnetic force and hence magnetic torque are generated simultaneously in two spatially separate regions of the valve (2). 2. Магнитная система для переключения электромагнитного клапана дисплейного пикселя по п.1, отличающаяся тем, что система магнитов (2с) во вращающемся клапане делится на две области или сформирована из двух разделенных сегментов (2c1 и 2с2) и что эти области или сегменты намагничены антипараллельно и перпендикулярно поверхности клапана (2а, 2b) и перпендикулярно оси (2d) вращения клапана.2. The magnetic system for switching the electromagnetic valve of the display pixel according to claim 1, characterized in that the magnet system (2c) in the rotating valve is divided into two regions or formed of two divided segments (2c 1 and 2c 2 ) and that these regions or segments magnetized antiparallel and perpendicular to the surface of the valve (2a, 2b) and perpendicular to the axis (2d) of rotation of the valve. 3. Магнитная система для переключения электромагнитного клапана дисплейного пикселя по п.2, отличающаяся тем, что система магнитов (2с) находится вблизи оси (2d) вращения и что двум разделенным сегментам (2c1 и 2с2) придают прямоугольную форму или форму 1/4 цилиндра.3. The magnetic system for switching the solenoid valve of the display pixel according to claim 2, characterized in that the magnet system (2c) is located near the axis of rotation (2d) and that the two divided segments (2c 1 and 2c 2 ) are given a rectangular shape or shape 1 / 4 cylinders. 4. Электромагнитная дисплейная панель с множеством дисплейных пикселей, имеющих магнитную систему, согласно любому из пп.1-3, отличающаяся тем, что все системы магнитов (2с), встроенные в клапаны дисплейной панели, имеют одинаковую антипараллельную магнитную поляризацию.4. An electromagnetic display panel with a plurality of display pixels having a magnetic system according to any one of claims 1 to 3, characterized in that all the magnet systems (2c) integrated in the display panel valves have the same antiparallel magnetic polarization. 5. Способ изготовления магнитной системы для переключения электромагнитного клапана дисплейного пикселя по п.1, отличающийся тем, что систему магнитов (2с), встроенную в клапан (2), изготавливают в процессе литья под давлением связанного в пластике жесткого магнитного материала и что процесс литья выполняют в присутствии сильного магнитного поля, которое придает анизотропные свойства связанным в пластике магнитам (2с).5. A method of manufacturing a magnetic system for switching a display pixel solenoid valve according to claim 1, characterized in that the magnet system (2c) integrated in the valve (2) is made during injection molding of hard magnetic material bound in plastic and that the molding process They are performed in the presence of a strong magnetic field, which imparts anisotropic properties to magnets bound in plastic (2c). 6. Способ по п.5, отличающийся тем, что систему магнитов (2с) изготавливают из связанного в пластике ферритного материала и намагничивают соответственно размещенными постоянными редкоземельными магнитами, которые встроены в устройство для литья.6. The method according to claim 5, characterized in that the system of magnets (2c) is made of ferritic material bound in plastic and magnetized by correspondingly placed permanent rare-earth magnets that are integrated into the casting device. 7. Способ по п.5, отличающийся тем, что систему магнитов (2с) изготавливают из связанного в пластике NdFeB и намагничивают специальной токовой петлей, которая встроена в устройство для литья, и что токовый импульс прикладывают в течение процесса литья, пока связывающий пластик магнита находится в размягченном состоянии.7. The method according to claim 5, characterized in that the magnet system (2c) is made of NdFeB bonded in plastic and magnetized with a special current loop, which is built into the molding device, and that the current pulse is applied during the casting process while the magnet is binding plastic is in a softened state. 8. Способ по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что соленоид (5) наматывается непосредственно на пластиковый монолитный блок (1) и что концы провода соленоида подключают к монтажным штырькам (4а, 4b), которые вставляют в гнезда (1с, 1d) в вышеуказанном монолитном блоке (1).8. The method according to any one of claims 5-7, characterized in that the solenoid (5) is wound directly on the plastic monolithic block (1) and that the ends of the wire of the solenoid are connected to the mounting pins (4a, 4b), which are inserted into the sockets (1c , 1d) in the above monolithic block (1). 9. Способ по любому из пп.5-7, отличающийся тем, что паразитное магнитное поле, а также взаимодействие между соседними пикселями, минимизировано.9. The method according to any one of claims 5 to 7, characterized in that the spurious magnetic field, as well as the interaction between adjacent pixels, is minimized.
RU2004134003/09A 2004-04-28 2004-11-22 Electromagnetic system of display pixel drive RU2288510C2 (en)

Applications Claiming Priority (2)

Application Number Priority Date Filing Date Title
SI200400127A SI21771A (en) 2004-04-28 2004-04-28 Electromagnetic display drive system
SIP-200400127 2004-04-28

Publications (2)

Publication Number Publication Date
RU2004134003A RU2004134003A (en) 2006-05-10
RU2288510C2 true RU2288510C2 (en) 2006-11-27

Family

ID=34935031

Family Applications (1)

Application Number Title Priority Date Filing Date
RU2004134003/09A RU2288510C2 (en) 2004-04-28 2004-11-22 Electromagnetic system of display pixel drive

Country Status (4)

Country Link
EP (1) EP1591983A3 (en)
CN (1) CN1691095A (en)
RU (1) RU2288510C2 (en)
SI (1) SI21771A (en)

Families Citing this family (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN105741679A (en) * 2016-05-06 2016-07-06 华通远航(北京)科技发展有限公司 Non-LED (Light Emitting Diode) display and display screen

Family Cites Families (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US4243978A (en) * 1979-10-05 1981-01-06 Ferranti-Packard Limited Display or indicating device with magnetic stop
US6603458B1 (en) * 1998-01-22 2003-08-05 Annex Anzeignsysteme Gmbh Electromagnetic display device

Also Published As

Publication number Publication date
RU2004134003A (en) 2006-05-10
SI21771A (en) 2005-10-31
EP1591983A3 (en) 2006-08-16
CN1691095A (en) 2005-11-02
EP1591983A2 (en) 2005-11-02

Similar Documents

Publication Publication Date Title
US3469258A (en) Rotating magnetically actuated display or indicator
CN100581454C (en) Magnetic field generator and MRI device
CN101253593B (en) Electromechanical latching relay and method of operating same
KR20010006239A (en) Improved linear actuator
JP2002325421A5 (en)
US20200365305A1 (en) Electropermanent Magnet Array
US20090140529A1 (en) Enhanced internal electrical generators
US20080072467A1 (en) Magneto-optical display elements
US4769638A (en) Color graphics information display
AU748918B2 (en) Board for mounting display element
RU2288510C2 (en) Electromagnetic system of display pixel drive
US3303494A (en) Magnetically operated signs
US6163994A (en) Display device and array
US3118076A (en) Magneto-electric system to maintain the oscillations of a balance wheel in a clock-work
JP2001333565A (en) Planar motor
US3668700A (en) Segmental readout device
US3439301A (en) Electromagnetic switch matrix
EP3211653B1 (en) Electromagnetic relay for three switching positions
RU2099795C1 (en) Indication cell for matrix boards
US11094440B2 (en) Linearly enhanced circular magnetic field actuator
KR102283728B1 (en) Flip dot display module
US4796368A (en) Changeable dot display assembly
RU2105353C1 (en) Indicator
RU2501150C1 (en) Electromechanical drive for detecting head of bitmap image element (versions) and electromechanical display manufactured with use of above drive
JP3071561U (en) Display components for electromagnetic display devices

Legal Events

Date Code Title Description
MM4A The patent is invalid due to non-payment of fees

Effective date: 20071123