TWI292566B - Fluid suspended self-rotating body and method - Google Patents

Description

1292566 玖、發明說明： 【發明所屬之技術領域】 本發明係關於自我起動式（self-starting)及自我供電式 (self-powered)的顯示裝置，且尤指其為由輻射能量所供電 之自轉式（self-spinning)球體。 【先前技術】 移動而不具有顯見的支架、驅動機構、或電源輸入之 種種型式的新穎結構係經常運用作為玩具、裝飾性的風俗 晝或廣告媒體。該等結構之種種的實施例係已經揭示於

Huang專人之美國專利第5,435,086號、Hirose Mamoru之 曰本專利第 10137451、101431101 與 10171383 號、Taragi Hiroshi 之日本專利第 7210081、7219426 與 7239652 號、 Fushoellier 之德國專利 〇Ε 19706736、Steinbrinck 之 DE 3725723、以及Lang之DE 41377175。大多數之先前的實 施例係非為全然免於外部連接。若其為堅固錨定至一外部 支木’其需要複雜且龐大的反轉矩產生機構，諸如：風扇 葉片或其他内部的沉重與複雜系統，其消耗大量的電力。 反轉矩產生機構與其支架係對於一觀察者而極為顯著 ，且未產生周圍能量場之任何的利害關係或增加。 美國專利第4,419,283號係揭示二或多個不混合 (immiscible)的流體之一組合的運用，以浮動支撐小的物體 。此件專利係未論及由於容器之膨漲所造成的氣泡以及由 於周圍濕氣之吸收所造成的過量内部壓力而產生的問題之 避免。 J292566 本發明係由於+ PI 1 田γ止圖想出一種有趣且富教育性 結構所造成，該移動^ ^ ^ ^ ^ 、動式 為引自—周圍的電磁 -射劳之-極低階層的電力’且避免於 流體的氣泡產生以及其歸因於過量内部壓；:::變：揮 【發明内容】 本舍明之主要及次要目的係欲提供最為簡單且最小 之旋轉式顯示器，其可操作於極長的時間週期而不 Γ有何顯見的驅動機構、電力輸人、或支擇軸承，且可 為適用以運用作為-玩具、廣告媒體、新產品、或是—外 太空或水中的設備之自動機械構件。 、、於轄明之較佳實施例，此等與其他有價值之目的係 達成，藉著浮動-密封且中空的物體，其為旋轉於一透明 山封，态所盛裝在内之一體積的流體。該容器係由一個三 :木或其他類似結構所懸浮或是支撐。内部驅動機構係錯 疋換a之，其為共同反作用於地球的磁場或另一個人造 的磁場（或是由其偏置）而引出其旋轉力量。用於馬達或電 磁鐵之電力係藉著透過光生伏特（ph〇t〇v〇ltavic)電池之運用 以收集其彳里擊於包殼（enelQSUre)之光波而得到。 用於選擇性且依序致能電磁鐵之種種的換向機構係揭 示。 本發明之較佳實施例係將可認知為星球之一模擬者， 其浮動於太空且以一定方式而恆為旋轉。 支撲包殼之流體係其分子式為阻止周圍濕氣的吸收之 液體的一組合。 1292566 驅動機構係小巧且為自備式（seif-contained)，即，容 納於物體之内，若非為於容器。 【實施方式】 參考圖式，一種顯示裝置係顯示於第la與圖，該 顯不裝置包含一透明外殼2，容納有一球體4，其浮動為 靠近一較輕的流體8 (諸如：NOPAR 12)與一較重的流體 1〇 (諸如：丙二醇（Propylene Glyc〇1))之間的介面6。球體 4係可驅動以由如下所述的内部機構所旋轉，且較佳具有 於其表面之圖像特徵，諸如··地球的特徵。較輕的流體8 與較重的流體10係不可混合，且較佳為均是透明。球體4 之密度係作成以使得其為於較輕的流體8與較重的流體1〇 之岔度之間，故該球體係將於不存在與外殼2的頂内側表 面1 2或底内側表面14之任何機械連結時而浮動。 包殼或外殼2係顯示為一個單片式的零件，但其實際 將為形成自至少二個零件，其將繞於球體4而裝配且接著 為接合在一起，較佳方式為保留一接合線3，其為不可見 或難以看見°舉例而言’壓克力（aerylie)係可藉著眾所週 知的/谷劑接合製程而接合在—起’ ^所得的接合線係極難 以看見。若外殼2係由玻璃所作成，則接合係可運用其具

有類似於玻璃的一加、玄，+ “，，i I 、 折射率之一般的黏者劑之一者而形成， 或疋在將其壓在_起之前，玻璃係可藉著加熱欲作接合之 表面以將其軟化而接合。—種低溫接合的玻璃係可運用以 允許一較低溫度的製程。 車乂佳而° ’較輕的流體8與較重的流體10之折射率的 1292566 值係足夠接近，使得介面6係對於 更佳而言，外殼2之材料的折射 5為不顯著。 之折射率，使得於流體與外殼 、’’、、同於流體8與1〇 更佳而言，流體8…及::=係將為不顯著。 似的透射性質，諸如··色彩與透明性之合理為類 塊之外觀的任何差異。較佳而言 體， 間的容積係完全填滿流體，而不且有氣貞外设2之 〆、有氣泡以提供觀空^ 土，jna 於該外殼為並非一實心塊的材料之任何線索。’、 該流體組合係針對諸多理由而有利 混合於丙二醇，則均可具有於攝氏20度 率。 ’且若適量的水係 之1 ·42 1的一折射 、於美國俄亥俄州（0H)的c〇lumbus公司之piask〇Hte所 製造的Plaskolite 0ptix R麼克力薄板，壓克力之折射率係 可為低至1.46。儘管此係不同於針對流體之值，其為足夠 接近以使得流體-外殼之介面係極難以注意，尤其是若眾所 週知的光學設計原理係運用於設計外殼之整體的形狀。舉 例而言’所有的角與邊係圓化處理，且外殼係作成為合理 之薄。光透射度係有利為類似於此流體組合與壓克力。 對於N0RPAR 1 2/丙二醇的流體組合之折射率的一較 佳匹配係可藉著運用其為由義大利米蘭之Ausimont S. ρ· Α·所製造的Ausimont XPH-353氟聚合物而作成，其具有 1·434的一折射率。 第lb圖之俯視圖係顯示球體4為於外殼2之内的一中 1292566 央位置。於流體8與10之間的表面張力、在介面i6之外 殼的内側、以及球體4之表面係可作用以使得此中央位置 為針對球體4之平衡位置，當其非為移動。舉例而言，若 外忒2係由壓克力所作成，較輕的流體8係nqrpar 12 且較重的流體係由重量為15%的水與重量為85%的丙 二醇之-混合物’且若球體4係由M克力所作成且塗覆以 一表面活化劑（SUrfaCtant)，諸如：由美國賓州（pA) Mon 之McGee Industries公司所製造的SaUk〇teTM，則球體*係 將傾向以浮動於介面16而脫離接觸於外殼的内側之一平 衡位置。不考慮球體為未旋轉時之位置，其歸因於球體為 起始旋轉時之液體切力而將傾向以移動朝向中央位置，由 於將又到一周圍的能量場，如於相關申請案所述。 該顯示裝置係可對於觀察者而呈現數個有趣的樣貌。 :ΐ二Γ者係未注意該介面6’因為流體8與1〇的折 白勺類似性，則觀察者將不具有關於球體2為如 何支撐以供旋轉之任何 者將不且古Μ 7線索甚至疋介面ό為可見，觀察 外，若外 狀球體4為方疋轉之任何線索。此 外风2係如上所述而作成，則觀宛者蔣π且古 球體4可為如 U將不具有關於 。 轉於一看似貫心塊的塑膠内之任何線索 由一=22。圖所示之-替代實施例’用於球體4之支撑係

至-= ::2::轅轉軸2〇 W 之轉子或定子，馬達22在ώ 一太陽能電池24夕田 運2係由其為入射於 之周圍能量所供電，連接至馬達22之接 10 1292566 :係未顯示。於馬達22之内的轴承(未顯示)係允許馬達 以關於轉軸20而旋轉。球體4係供以能量及驅動而由 =的種種機構所旋轉，且藉由轉軸2()與賴4之間的 立二而支撐以供旋轉。轉軸2〇係、較佳為由一小的直徑與 ^切匹配流體26之折射率的—材料（諸如上述）所作成。 球體4係現在為由轉軸20所支撐，故不需要運用如於 圖所顯示之較輕的流體8與較重的流體Μ以穩定化 二4之局度。現在’流體26係僅可為NORPAR 12， / — 4之密度係僅可為作成對於N〇RpAR η之一合理 後切的匹配。 殼AT替代實施例，如於第3,圖所示，嵌入於外 動-球體下:之一馬達組件28係藉由磁力的交互作用而驅 产俨1Λ π ”係運用-較輕的流體8與一較重的 -體1〇,以支撐球體30為在底表面14 32係容納於球體3〇 内 石 所產生的一 内以供介面於其為由馬達組件28 的一旋轉磁場，因而引起球體3以旋轉。 一電氣馬達34係藉由其為固定 之一轉軸36所支撐。馬達34之 :、、、組件外或 鐵40，复1古士 〃 * 卜八又係固疋附接至條形磁 極，士…於該馬達之轉軸％的⑼與s ’所不。一太陽能電池42係安裝於 内且在該馬達的上方’如於第4a圖所示。外：二:之 2 10:及馬達組件外殼係均由其為足夠透明以允許：8 =光:到達太陽能電池42之材料所作 、： 圖為一種型式的馬達，其為由傳送至馬達轉轴 1292566 所供電。為Ύ μ 接線係未顯示=接太陽能電池42至馬達轉轴36之 能電池42传去’、、、了間明以顯示馬達34與磁鐵40，太陽 則可為如同Γ，Γ第4bs之俯視圖’但是太陽能電池 大部分者。、、、達組件28 t相同的形狀且覆蓋其面積之 4〇之Γ轉作時且:34係供電以旋轉，其係引起條形磁鐵 ;平订方位的條形磁鐵4〇與球體磁鐵 ::的:鐵交互作用係引起球體磁鐵32之旋轉。條形磁鐵 ”，载32之強度與尺寸係藉著眾所週知於此技蓺 具Γ充分強的磁力交互作用以允許驅動該球 -疋，但疋非為過強以致球體30將被朝下拉動 接觸於底表面14。 ” ^於第3與4圖所示之實施例的觀察者係享有如同針對 第1圖之實施例所述的所有相同幻覺，除了外殼2係非為 完全透明’歸因於馬達組件28之不透明性。然而，觀察 者仍然可被欺騙將該外殼看成一實心塊的塑膠，如同針對 第la與lb 所述者。此馬達組件係較佳作成為薄，且係 可為以諸如標誌（logo)之種種半透明的圖像特徵而蓋印於 其上表面44,允許物體以運用作為一廣告誘因（premium) 於物體的磁鐵32與馬達的磁鐵40之間的磁力交互作 用係傾向以維持球體3 0於包殼2之一中央位置。 於第5圖所示之一第三實施例的結構與操作係類似於 第3圖之實施例’除了該球體30與流體26係類似於第2 12 1292566 圖所示之其相對者。因此，一馬達組件28係驅動球體 之旋轉，球體3係浸入於流體26且為由一柱2〇所支撐， 馬達之轉子係固定至該柱。 第6a與6b圖係顯示一第四實施例，其包括一衛星組 件46,其包含一衛星球冑48，其為後入於一衛星殼體= 。-球體組件52包含一㈣4,其為嵌入於一球體殼體 54。衛星組件46與球體組件係均由一較輕的流體8與一 較重的流體1G之浮力所支撐，以浮動為接近流體介面 衛星殼體50與球體殼體54係較佳為均由一材料所作成， 該材料具有實質為類似於流體與包殼者之一折射率，其： 對於一觀察者而言為本質不可見，歸因於針對第1圖2將 施例所述的相同光學原理。 ㈤之實 第6b圖係顯示球體組件52與衛星組件，其本晰 觸且概略為浮動於外殼2之中央，如為歸因於;；體二材= 之適當選擇的表面張力而將發生者。舉例而言，衛星私一 5〇與球體殼體54係可由壓克力所作成，且較重 可為重量15%的水與重量85%的丙二醇 1 ’、 為職PAR12。 的流體係可 ▲球體4與衛星球體48係、較佳為具有圖像特心 ，諸如：用於球體4之地球特徵與用於衛星球體48、' 球特徵，其為符合於其相對的尺寸與相對運動。 之） 於操作時，球體4係將驅動以由後文敘述於第Η 相同種類的機構所旋轉，且此將引起球體殼體$ 4… 針旋轉56。因為球體殼體54與衛星殼體5〇 之延時 、片卩近性，_ 13 I292566 力量58係將傾向以拖线衛星組件為 。液體切力60係將產生其麵合於力量5 ^針旦方向％ 弓I起衛星組件46之順時針旋轉61。 力量’其將 觀察者係將看見球體4旋轉為外 内，不且古θ 桃於—霄心塊的塑膠 不八有顯見的支撐且無顯見的驅動機構， 術星球體為繞其軌道而迴轉。 门轉的 一第五替代實施例係顯示於第7a圖，直 :::r接為接近，碟“…央::二 較重的★體係;均為由一外殼2之内的—較輕的流體8與-重的…0所支樓以供旋轉。一衛星球體64係支揮以 ^轉於-轉轴66,其為固定式附接至透明碟片62，轉 66、與翼部（vane)係較佳為由—材料所作成，該材料呈 本^接近於流體8與10之折射率的—折射率，以成為 貝不可見。翼部68係成形且定位，以當該碟片Μ與球 體4為旋轉時而引起衛星球體64之旋轉。 於操作時，如於第7b圖所示，球體4係驅動以旋轉為 如同針對先前的實施例所述。透明的碟片62之逆時針旋 ^ 56係引起衛星球體64以移動通過較輕的流體8，而翼 =68係引起衛星球體64之順時針旋轉61。如同針對第以 人6b圖之顯示器所述的相同視覺效果係將呈現給觀察者 〇 一第六替代實施例係顯示於第8a與8b圖，其中，一 球體4係由一轉軸2〇所支撐以供旋轉。一臂部係固定 附接至球體4，且其固定附接至臂部7〇之一轉軸66係支 14 1292566 之外殼2包括一 為密切鄰近於衛 撐一衛星球體72以供旋轉。充滿流體26 圓柱壁部74,其作成以隨著球體4旋轉而 星球體。 而r鳇1作日守’球體4係驅動以如同針對先前實施例所述 而:針方向56,且衛星球體72係以逆時針方向 =移動通過其鄰近於圓柱壁部74之一圓形路徑。介於衛 生球體72與圓柱壁部74之間的液體切力孫 、 门幻夜體切力係驅動該衛星球 L Λ 旋轉61。顯示器係對於觀察者呈現如同針 對弟6a與6b圖所述之類似的景色。 第9圖係顯示一第七替代實施例，其係可極為類似於 二2圖所顯示之實施例、或是其他的實施例。一厚壁式的 具有，78，其内側係順應於球體4之形狀。 當流體26之層係如圖所示之薄，且#流體％之折射率係 大於其為作成外殼76之材料的折射率，則根據眾所週知 的先學原理’於球體4之表面上的圖像特徵係將放大而呈 現為於腔苦"8之内側’故該腔部將對於觀察 可見。 、上述的實施例以及其特徵與零件係可結合於此技藝。 焉達、’且件28 #可產生—旋轉磁場，其非為藉著旋轉一條 形磁鐵40而是藉著適當施加電流至馬達組件28之内的電 磁鐵，如於下文所解㉗。種種的驅動機構係可由内部電池 或是由主電源所引出的電力所供電，巾非為來自周圍能量 。所有的設計可包括超過—個類似於球體4之球狀物，且 諸如於第6、7與8圖之設計係顯然可為包括超過一個衛 15 !292566 所旋轉之物體係無須為球形 三維的形式，且外殼2可作 圓柱、方盒、圓錐、金字拔 生球體。於大多數的實施例， ，誠然，其可具有實質為任何 成於貫質為任何形狀，諸如： 、或甚至不規則的形式。 用於流體與外殼之一廣範圍的材料係可考慮，基於諸 ★折射率、透明性、成本、化學抗餘性、與毒性之因素。 舉例而言，蔗糖可為以種種比例而混合於水，以產生具有 w於1.33與1.5之間的折射率之一液體。以下的列表係包 ^其可運用的流體與固體之某些進一步的實例。此列表係 提供以顯示其為適當之材料的實例，但不應採取以限制選 擇為僅有此等纟，因&存在對於熟悉㈣藝者&眾所週知 之諸多適當的材料。 — 名稱 — __折射率 醋酉变苄酉旨（benzyl acetate) 1.523 苯甲醚（anisole) 1.528 種種的植物油 1 ·48 (近似值） 昆麻油（castor oil) 1.48 固體材料 _— _ 溶凝石英（fused quartz) 1.459 耐熱玻璃（pyrex glass) 1.48 丁酸酯（butyrate) 1.475 曱基戊烯（methylpentene) (Mitsui，Chmicals America Tnc、 1.463

於顯示裝置之前述實施例的任一者，較輕的流體8係 可為一純石蠟油、或是諸如由美國德州Houston市之 Exxon所販售的NORPAR 12之類似的碳氫化合物之一混合 物。較重的流體10係丙二醇與水之一溶液，其重量為 88%的丙二醇與12%的水。較輕的流體8係填滿該包殼2 16 1292566 之約為85%，而較重的流體10係填滿約為15〇/〇。 當該包殼之容積係大於流體之總體積，一氣泡係可形 成於包殼2之内，且該氣泡係可提供對於觀察者之一明確 指示，即：整個物體係未旋轉。針對於此，應為注意的是 •氣泡為未形成。總流體體積與包殼2之容積係可隨著溫 度而改變，且隨著由包殼2與内部球體4之材料所吸收的 水量而改變。環境暴露之種種的結果係可造成其將致使氣 泡為形成之條件。防止此舉之一般方式係填滿該包殼2為 稍微過壓，在最不可能形成氣泡之條件下。此係可於製程 期間而達成。 然而，舉例而言，隨著時間以及暴露至極端的溫度， 所有的塑膠係將某個程度為蠕動（creep)且本質為改變其形 狀。因此，具有一充分的過壓力以抵抗於攝氏2〇度之一 氣泡的形成之一球體與殼體係將在暴露至一較高溫度（諸如 :攝氏40幻於-延長期間之|而發展一纟質較大的流體 腔部。於此例，降低溫度回到攝氏2〇度係將促進一氣泡 的形成。 於包殼内之一保濕劑液體（於此例為丙二醇/水之溶液） 的運用係可助於克服此蠕動問題，因為該液體係可吸收來 自周圍環i兄的水分且本質為提高於包殼内之流體的總量。 已經於過去所運用之液體組合（諸如：n〇rpar Μ與pEpE 5060)係吸收極少的濕氣，而無法為有效達成此舉。 丙二醇係將吸收來自一周圍環境的水分，直到一極限 係到達，其取決於周圍環境之相對座度。此關係為顯示於 17 1292566 第10圖針對由美國密西根州Midland市之Dow Cheimcal公司所出版之資料。此圖表係顯示的是，當水與 丙二醇係α 88〇/。的丙二醇與12%的水之一重量百分比而混 合，則此混合物係平衡於35%的相對溼度（“RH”）之空氣 0 一 當一保濕劑液體係容納於一容積（諸如：包殼2)，濕氣 將為透過外殼2的材料而擴散自周圍環境18之速率係正 比於周圍環境1 8與其對應於内側之特定的丙二醇/水混合 物的平衡溼度值之間的溼度差異.舉例而言，於所建議之 88/12%混合物，所有情形均為相等，若周圍環境18之溼 度係70% RH，則濕氣係以若保濕劑液體為純的丙二醇所 將為之速率的一半者而將自周圍環境18所擴散至包殼2, 由於丙二醇與水之88/12%混合物係平衡於35%相對溼度， 故有效的屋度差異係35%而非為70%。隨著濕氣係擴散至 丙二醇/水混合物，丙二醇與水之相對重量百分比係改變， 概括為導致愈來愈為緩慢的擴散速率。 水分之此吸收係引起一壓力之建立於包殼2之内。塑 膠係可由已述之蠕動過程而緩慢改變其尺寸，但若是麻變 的速率與總大小係降低，則塑膠將實際破碎之可能性係大 為降低。於70%周圍溼度之情形，起始以88/12/5的丙一 醇對水係消減一半的吸收速率且亦消減一丰夕异μ⑽ ^ 千之取終將吸收 的水量。 於第12圖之圖表係顯示來自美國明尼蘇達州

Minneapolis 市之 Allied Chemical 公司的資料， 貝吓卞’其針對在 18 1292566 二年期間之於美國的一群城市之平均相對溼度。平均值係 47%。Denver係於35% rh而為最乾燥，且Miami係於 63% RH而為最潮濕。顯然，於整年係存在少量的變化於 所有此等位置，但是水擴散之過程係緩慢，且吸收係可逆 ，故該球體-於-外殼將不會隨著不同季節而激烈搖擺。由 丙二醇與水之較佳88/12%溶液所作成的一種球體-於—外殼 係於Denver市而將不會形成氣泡，且將於其他的城市而緩 慢吸水及膨漲，同樣避免氣泡之形成。 該球體-於-外殼將最終吸收之水量係亦為正比於流體 腔部内的保濕劑流體之總量。緣由於此，運用一極少量的 較重流體10係將似乎為一個好主意。然而，當具有等量 之各個w體，邊二種流體係最為有效一起運作以使得隨著 溫度變化之内部㈣4的高度為敎。當較重的流體ι〇 或幸又‘的",L體8之百分比係設定為零，則該二種流體組合 欲調節内部球體的浮動高度之能力係完全失去。運用多少 的較重流體之選取係針對有效高度調節的需要與欲降低最 終將擴散於包殼2之總水量的需要之間的一個折衷。 若針對該二種流體之折射率係本質為類似，則該球體_ 外殼之幻影的有效性亦改善極多。此係使得於流體之間 的"面為難以注意’且因而除去欲觀察於物體之真 的另一個線索。於攝氏25度 、 又之 PFPE 5060 與 n〇rpar 12 的折射率係分別為1 25丨 16。純的丙二醇之折射率係 了見於弟n W之圖表而為h431，其為相較 之對於 NORPAR 12 的 4 ”土 〇60 的一較佳匹配，而所建議之每體積溶 19 1292566 液為88/12%的兩二 丙二醇對NORPAR 接近於1之理想值。 醇與水係具有L423之一折射率。純的 12之折射率的比值係1·〇〇5，其為二倍 在外"卩球形容器内的一球體所組成之一種顯示 裝置之一個實例係呈現下列的特徵·· ⑴容器與内部的球體4係由壓克力所作成。 ⑺内部的球體4之外㈣15〇顏，且為3麵之厚。 (3) 外部的殼體之内徑係156nm，且為3醜之厚。 (4) 今益係凡全充滿於大氣壓力之攝氏丨〇度的流體。 較輕的流體8係充滿包殼2之約為抓，而較重的流體1〇 係充滿約為15%。 (5 )驅動裔之質量14孫却》中姑/曰 球體 貝里4係叹疋使侍於攝氏20度之内部的 4係浮動在自與外殼2為。 〆、I />又z馬接觸之3 mm的一垂直高度 本發明絲示本發明可為如何應用之僅僅一個實例。 其他尺寸與形狀之目的係可明確作成。不同於壓克力之其 他材料係可運用。力流體腔部4二種流體的相冑量係可改 變，以達成介於高度調整與所將吸收的水量之間的一不同 折衷。存在熟悉此技藝人士所習知之諸多的保濕劑，其可 為根據本發明之揭示内容而運用，且其他的流體係可運用 以取代石蠟油。 丙二醇對水之確實的比率係可改變至其他值，且甚至 是加入小百分比的水至二醇（glycol)係有助於此舉。舉例而 言’若為習知的是’一種特定之“球體_於_外殼（ball_in_ 20 1292566 shen)係將操作於一蚀马潮濕的環境^厂/。 Miann ’則丙二醇對水之體積比率係可設定為训的丙一 U5/〇的水。亦將可能選擇78%的丙二醇與μ%的水以 、J於攝氏25度的折射率之_實質完美匹配。此比 率係將為平衡於53% RH之—周圍環境，其為接近47%之 關平均值。以此78/22比率所作成之物體係將起始於一 貫際不可見的流體介面’且將為以極缓慢的速率（於美國及 ;界之平均值）而喪失水。不同的保濕劑之混合物係可明 確作成以達到一廣範圍的保濕劑/水溶液，其係可為完全匹 配NORPAR 12之折射率於平衡相對渔度值的一合理範圍 ’且具有不同折射率之石壤油係可選取以提高其可作匹配 之相對溼度的範圍。 】第11 ®所示者之外的其他烴丙三醇（hydrocarbon ⑽係可習用為混合於水，以調整溶液之折射 率、及至包设内之濕氣吸收度。 褒二=構件驅動機構係意圖以運用作為於前述的顯示 第⑴圖係顯示其含有驅動機構之一非磁性的馬達外 殻72之側視截面圖。一軸74係安裝於一垂直方 1 包含一滚珠76之-轴承所支撑，滾珠76係由— “Μ 78 了：杯係由托架所側向限制，托： 72之部分。軸74係由-圓柱軸頸8〇所側向限制為 頂部，軸頸8〇可為馬達外殼之 ，近其 之導磁性材料所作成之—碑片82 #^°卩刀°由諸如軟鐵 磲片82係固定附接至軸74，垂 21 1292566 直於該軸。碟片 片之外部的上 ，、有-中央部分，其已經形成在該碟 磁鐵⑽)係固定安;永久磁鐵(即:磁鐵财與 之俯視圖所示。4= 於第13a圖與第⑽圖 ,^ 忒專磁鐵係同軸於軸74。磁鐵ΜΛ之整個 頂表面係磁化以成為一 战為 N磁極，而磁鐵MB之整個頂表面 係磁化以成為一 S磁極。 人 X及上述所安裝的碟片82與磁鐵MA與MB包 二：盤組件86，只要軸74係粗略為於-垂直方位，而 d 組件係將對準其本身於周圍 場)且保持該軸於一固定旋轉位置。。、了間早為地磁 Β 為鄰近於磁鐵之一群組的線® 73 (線圈A、線圈 線圈？之圈广明顯可見於第⑶圖。側視截面圖係顯示 ==視圖，且虛線係顯示線圈…所在之處。所 =4線圈A、BM係固定附接至馬達外殼72之内側上 如於弟13 a圖所示，雷你從益丄办 I與摩擦於-料=料74之一轴刷 详 刷90而自一外部電源所傳 群組的線圈，該滑環係圓柱形狀、同心於軸74、且雷 於該轴。軸74係導電性。外部電源係未顯示，伸 馬達外殼的頂部外側或是其他處之-電池或-太％旎電池。為了簡化，連拯雷 八 係未顯示。 4接以至電刷⑼與90之接線 ，組件94亦安裝於轴74。此係由二個半部戶"且 成，即：―正半部96與一負半部98，此為由第咖圖所 22 1292566 明顯可見。各環係一圓柱之一 180。節段且為安裝於轴74， 使得各個節段之中心軸係符合於軸74之中心軸。正半部 96係電氣連接至軸74，而負半部％係電氣連接至滑環％ ，藉著為了簡明而未顯示之接線。外部電源係連接以供應 一正電位至電刷88，且供應一負電位至電刷9〇。 三個導電性的電刷（即··電刷BA、電刷BB、與電刷 BC)係可清楚見於第13b圖之俯視圖。為了簡明，於第 圖之側視圖係僅顯示此等電刷之一者，即··電刷bc。此 等電刷係藉著接線（未顯示）而連接至線圈A、B、與C。該 等電刷係安裝於電刷座_，其為固定附接至馬達外殼^ ’如可見用於第13a圖之電刷BC。 第14a圖係顯示於第13b圖之物體的示意圖，分離環 組件‘94,係放大以求明確。丨自各個線圈之二條接線係： 示為符號以指出線圈之類似的端子。第二 圖所示之電線95係連接電刷ΒΑ至線圈Α_與線圈β+、^ 刷ΒΒ至線圈Β·與線圈c+、以及電刷Bc至線圈c A+。 …_ 於第14a圖之羅盤組件係顯示其N磁極為於左方且$ 磁極為於右方，如將對準其本身，若地磁N磁極為向右方 而S磁極為向左方。其他的周圍磁場係可加至地球磁場， 但是此係將不會影響運作，除非是淨磁場係成為本質：零

柯a "、不_所顯不之初始條件，透過線圈A 流係將流通於其將驅使線圈A以移動於一、、， 、1时針方向 23 !292566 二圈B係因為電刷…為由分離環組件Μ之

具有電、二路在一起而可能不具有電流流通，且線圈C 卜為流通於其，但是因為其為於幾乎均句的磁二 —區域而將產生小的轉矩。由該 < 劳之 移至馬達外#，… 相所^的轉矩係轉 件係同± : 喊係驅使以逆時針旋轉。磁鐵組 ㈣4驅使以順時針旋轉，但是其與^ ==礙此旋轉。若馬達外殼係自由以旋轉，因為：： 。…如上述之1動物體，則其將開始以逆時針旋轉 :旋轉約為30度之後，於第14b圖所示之方位係到達 ^絲線圈A與線圈B係均為接收電流以驅使持續的逆 =轉’而同時線圈C係成為短路且不產生轉矩。在逆 ::旋轉另：個3〇度之後，於第-圖所示之方位係到； 此，線圈B係產生逆時針的轉矩，線圈A係接收電流 ’但是因為其為於幾乎均勻的磁場之一區域而將產生小轉 且線圈C係因為其為短路而未接收電流。持續的逆時 針轉係繼、續^施加5 貝他加罨机至線圈，以驅使持續的逆時針旋轉 η 第15圖係顯示一驅動器，其係極為類似於第13圖之 驅動器，但是—頂部的鐵製碟片1G2係已經增添，固定附 接至軸74，密切鄰近於線圈且為平行於碟片82。線圈a、 B與C係現在為無法直接安裝於馬達外殼72，故間隙 (s^ndoff) 104係作用以安裝一線圈固定座牦架1〇6至馬達 外喊72。以此配置，來自磁鐵MA與mb之磁通係將更為 24 1292566 集中於線圈A、B與C所移入之區域，且故由該等線圈所 產生的轉矩係將較南。$忍知的疋’ 一折衷係作成於此合音 的效應與磁場的弱化之間，磁場係由羅盤組件8 6所建立 且將其對準於周圍的磁場。一最佳化的設計係允許剛好足 夠的磁通以脫離該羅盤組件，以於其具有驅動器為設，計以 加入之最衣弱的周圍磁場之無論任何環境中的驅動器之操 作期間而阻止羅盤之旋轉。脫離之磁通量係取決於諸多眾 所週知的磁路設計原理。直徑較大、較厚、較為接近碟片 82、且為由其具有較高飽和磁化的一材料所作成之一頂部 鐵製碟片102係將保有較多的磁通於線圈區域。 第1 6圖係顯示其類似於第13圖之一設計，除了於第 13a圖之碟片82已經為由一固定式的碟片1〇6所代替，碟 片106係固定附接至馬達外殼72而鄰近於磁鐵且為於線 圈之其相對側。 磁鐵MA與MB係藉由一非磁性的拢架丨〇8而固定附 接至軸74。介於固定碟片1〇6及磁鐵MA與MB2間的間 隙係應儘可能合理為小，以利於固定碟片i 〇6及磁鐵“A 與MB之間的磁通轉移。固定碟片1〇6係應為由一軟磁性 材料所作成，該材料具有一極低的磁滯以降低於固定碟片 106及磁鐵MA與MB之間的磁拖良（drag)。此驅動器之優 點係在於，其降低於滾珠76與藍寶石杯78之間的負载/ 第17圖係顯示其類似於第15圖之一驅動器，除了一 太陽能電池110係、已經固定附接錄74之頂部。太陽能 電池110係可為一碟片形狀且具有於中心之一孔，以允： 25 1292566 軸為通過。電流源係於軸74其本身，故第】5圖之軸刷88 、環刷90、與滑環92係已經免除。此係允許碟片82成為 一扁平的碟片112。 一第1 8a肖18b ϋ係、顯示一個替代的換向結構。如圖所 示’—電刷安裝桿114係、駭附接為接近軸74之頂部。

電刷BD與ΒΕ係固定附接至電刷安裝桿114,且電刷BD :Μ係定位以摩擦於—三段式的分離環組件"6，其為固 定附接至馬達外殼72。 二段式的分離環組件丨16係更為詳細顯示於第 18b圖 之俯視圖。軸74係顯示為一中空管，側向受限於一管148 ’其形成三段式的分離環組# 116之内侧。一絕緣層12〇 係環繞該管148與三個滑環段122，其各者展延為務微小 於二段式的分離環㈣116之圓周的i2G度Μ安裝於絕 緣材料120之層的外側。 該 與 傳 C 圖 如同針對第13圖所述’電位係供應至軸74之導體， 電位係接著由接線（為了簡明而未顯示）所傳導至電刷BD BE，且透過滑動接觸至三段式的分離環組件ιΐ6而接著 導至線圈A、B、與C。帛18c圖係顯示線圈A、B、盥 為如何由料195所連接至三個滑環段122之電氣示音 於弟18a、18b與18c圖所示的社捲 發生 而言 J〜構係新穎，而其最終 之換向順序係極為熟知於此技藝且d 仪κ且將不敘述於此。 種種的馬達設計係可結合且修改於 八A啫多的方式。舉例 ，第1 5圖之設計係可結合於第i 7 1 7圖所示之概念，且 26 Ϊ292566 太陽能電池110係可安裝於頂部的鐵製碟片i 〇2。 磁鐵MA與MB以及碟片82係可替代為一件式之碟片 形狀的磁鐵’其為由各向同性（is〇tr〇pic)的磁性材料所作成 ’且磁化以作用如同為一羅盤。 頂部的鐵製碟片102係可安裝於馬達外殼，以碟片Μ 成為於第16圖的碟片106之相同方式。於此例，磁鐵a 與B之磁吸引力係將傾向以舉高車由74,且降低於滚珠％ 與M寳石杯7 8之間的軸承之負載。 於顯示裝置之中心的旋轉物體係可為由馬達外殼72苴 =身所構成。或者’馬達外殼係可附接在旋轉物如了 弟1圖之球體4)的内側，如於第21圖所示。 以下的驅動機構係運用一四極式的磁鐵，其為 S —周圍磁場(諸如：地磁場)之交互作用而產生轉矩， 其:，\該驅動機構係未受患於磁性勾齒接合（C〇gglng)，且 以使-動機構之電樞係可為由輕重量的材料所作成， 。侍於其支樓電樞以供相對旋轉之軸承的摩擦力為最小 如於第19a-25b圖所示，_馬達外殼^包含 才:Γ達頂部114、一碟片形狀的馬達底部1 16、與一圓 上主壁部118。-環形磁鐵12()係容納於馬達外貝 该％形磁鐵120係同軸於轉軸 成 之内。 声大a 22且係磁化為平行於盆戽 度方向以及於一型態，其造成 仃u ™a、TSa、TNb、與m，如^表面之四個磁化區域 此等標示之“τ”係意指於環 ％圖之頂部所見。於 衣开“兹鐵120白勺頂部之磁極， 27 1292566 S係分別為意指磁性的北極與南極 盥 〜 ▼ ,丨工叼儿征兴雨極。“a” 圖伟明確子母艮係指示該二對的北南極之何者為參考。第w 底表面P ’ '衣形磁鐵120亦具有-組的相對磁極於1 未顯-去顯不為職（相對於謂小廳（相對於TSa)。 *、、、不係BSb (相對於TNb^娜（相對於咖）。 所作：達1卜：72係由諸如軟鐵之磁性柔軟、鐵磁性的金屬 之-返回路Γ以提供t對由環形磁鐵120所產生的磁通 極為。馬達外殼72之種種部分的最佳厚度係由 極為眾所週知的磁性定理而決定，且 幾何性、環形磁鐵120的性質 /、幸、了之實的 十U " 以及馬達外殼為其所作志 之材料的飽和磁通密度。該 乍成 場，其為由箭領Μ所示於環==係欲建立-強的磁 ⑴的底表面之間的區域、。^鐵UG的頂部與馬達頂部 作為一個實例，—馬；查么 成，1且^ * 軟鐵的馬達外殼組件所作 =”具有异為0.12”及直徑為37，，之一馬達㈣ 底部係厚4 0.125”以及如同頂部 ’，、、達 mr, m ^ A 丨之相冋直徑，且圓柱的殼 A L :Μ ·〇5。裱形磁鐵120係由美國加州PlaCentia之 部、盘馬ΓΤΓ的等級5鐵氧體所作成。於環形磁鐵的頂 …、、了、部的底表面之間的間隙係0.175”，且峰值的 磁場強度係2.1 kg。 峰值的

驅動機構更包含轉軸122 , A 支擇以供旋轉於底部狀… 該轉軸係於接近其頂部而為由一二::珠，“。 韓舳軸碩軸承所束缚，其為由 的頂部與馬達外般114的中央之一孔124的内側 28 1292566

一孔 126 ， 且為附接至一滑環組件9 2， 且藉由一凸緣130 而至一線圈組件128。 電刷134與138係藉由絕緣安裝牦架132與 。電刷134係隨著其旋轉而作 138係隨著其旋轉而作成接觸 裝於馬達底部116的頂表面。 成接觸於轉軸12 2，且電刷1 於滑環組件92。 線圈組件128係以橫截面而顯示於第丨9a圖，但是更 為清楚而顯示於第19b ，於其之馬達頂部為移除。此線 圈組件包含其為附接至凸緣130之三個碟片形狀的線圈ci C2與C3，且凸緣13〇係安裝於轉軸122，該等線圈係 繞於轉軸之軸而為等間隔分離。帛19b圖與後續的圖式係 顯不此等線圈為單一匝的接線以求簡化，但所瞭解的是， 其實際為由相同方向之諸多匝所作成。針對上述之一測試 馬達所作成的線圈係約為i.7，，〇D X 〇·69，，ID X O.loo，，厚且 各者具有約為6000匝的#44規格電線，其為熱接合以形成 一自我支撐的線圈。 第20a與20b圖係顯示安裝於轉軸122之環形磁鐵 120與羅盤磁鐵14〇的俯視圖，針對說明為何實際不存在 其歸因於羅盤磁鐵與環形磁鐵之間的磁力交互作用而產生 29 1292566 於轉軸之軸的任何轉矩之目的。由於環形磁鐵丨2〇之所有 . 的磁極係相同尺寸與強度，介於磁極TNa與羅盤磁鐵14〇 的S極之間的磁性吸引力係確實相等且相反於存在於環形 磁鐵的磁極TSa與羅盤磁鐵的N極之間的磁性吸引力；因 此，此等交互作用係產生無任何的淨轉矩。同理，磁極 TSb與羅盤磁鐵14〇的3極、以及磁極现與^極之磁性 的排斥力係造成無任何的淨轉矩。甚者，針對類似的理由 ’於磁極TNa與TSb以及羅盤磁鐵的n極之間的磁力交 互作用係產生無任何的淨轉矩，且於磁極TSa與通以及· S極之間的磁力交互作關產生無任何的淨轉矩。 此等相同的論證係可應用在當介於羅盤組们4〇盥環 形磁鐵U0之間的方位為於如帛鳥圖所示之任何任意的 方位二第20a圖，羅盤組件14〇的s極係現在為稱微較 接近磁冑120的磁& TSb ’且稍微較遠離於磁極 TNa，·淨轉矩係仍為本質相同，且仍為相反於由磁極丁^ 與TNb以及羅盤組件14〇的以極所交互作用而產生者 似論證係可作成於所有其他對的磁極之交互作用，包括磁 極趣:BSa、娜、與咖以及羅盤組件UOM極與 ^極之乂互作用。因此’於此理想化情形，從未存在於環 形磁鐵120與羅盤組# 14〇之間的任何磁力交互作用，1 傾向以相對旋轉於轉軸122之軸。 ，、 一第”、1 9b圖所不之驅動機構係可藉著如於第2 1 所示之安裝Μ 142而安裝於球體4之内，引起該球體: 旋轉。線圈組# 128係藉由接線而提供電流，未顯示之接 30 1292566 ，係連接-太陽能電池144至_ 134與138。所假設的 疋=滾珠76之内的質量係分佈使得滾珠為底部沉重而 將錯者轉軸122為本質垂直浮動。羅盤組件140係對準其 本身於周圍的磁場AF，較佳為地磁場。所施加至線圈以 、C2、與C3 <電流係將產生力量於該等線圈，歸因於盘 其由環形磁鐵12G所產生的磁場之交互作用，以引起環形 兹鐵與附接至其之一切物件為旋轉。線圈組件⑶、轉轴 122、羅盤磁鐵14〇、以及滑環組件％係不旋轉。 於環形磁鐵120與羅盤磁鐵14〇之間的任何磁力交互 作用係將傾向以防止其相對旋轉，而將干擾該球體之意欲 的旋轉。上述說明係明確指出’環形磁鐵12〇<四極式的 设計係本質為消除任何該種勾齒接合（cogging)的轉矩，甚 ^於不存在馬達外殼組件為於定位之情況。加入馬達外 威組件72係提供針對磁通之一返回路徑，且大為提高於 ^線圈運作之區域中的磁場M之強度，藉以提高該 針對於線圈C1、C2、與C3之任何給定的電流所產生之轉 矩。馬達外殼72亦作為以磁性屏蔽環形磁鐵12〇血羅盤 磁鐵M0’藉以進而消除介於其間之任何殘餘的磁力交互 作用’其因為於該等磁鐵之種種部分的不一致磁性、以及 該等零件之不完備的幾何性而可能發生。因為本質為缺乏 於四極環形磁鐵與羅盤磁鐵之間的磁力交互作用，可能設 計馬達外殼為剛好足夠厚以適當提供一磁通返回路徑二 其為不必作成顯著較厚及較重’如將為必要以屏蔽_磁

鐵與羅盤磁鐵14 0，甚擇芬彡；0 A 右％形磁鐵120之磁化型態為例如二 31 1292566 極而非為四極。 四極式的環形磁鐵12〇亦不具有與周圍磁AF之實 二何勾齒接合的交互作用，針對相同的理由，即:不存 歸因於與羅盤磁鐵140的交互作用之勾齒接人。 弟22b、23b、24b與25b ®係顯示隨著環形磁鐵12〇 了所有附接至其者為逆時針旋轉而如何分配電流至線圈d 、C2、與C3，如自頂部所見。“a”圖式係顯示該環形磁 鐵之頂部的磁極與線圈組件128之相對方位，而“b”圖 式係顯示其接近該滑環組件92之區域的放大俯視圖。 第22a圖係顯示線圈C1，其為對稱位於環形磁鐵12〇 的磁極TNa與TSa之間。為了簡化，凸緣m係未顯示。 第22b圖係顯示滑環組件92之一大為放大的視圖，滑環 組件92包含六段，即：Rla、R2a、R3a、Rib、R2b與 R3b其中，ci+係電氣連接至Rla與Rlb，C2 +係電氣連 接至R2a與R2b ’且C3 +係電氣連接至R3a與R3b，藉著 未顯示以求簡化之接線。分別標示為Clg、C2g、與c3g 之線圈C1、C2、與C3的末端係均為連接至轉軸122，藉 著未顯示以求簡化之接線。電刷134係接觸於轉軸122， 而電刷138係接觸於滑環段Rlb。第21圖之太陽能電池 144的負電端子係連接至電刷134，而太陽能電池144的 正電端子係連接至電刷138,藉著未顯示以求簡化之接線 。藉著此等作成之連接以及流通電流，環形磁鐵係將遭受 力里’其將驅使其為逆時針旋轉。 第23a與23b圖係顯示在環形磁鐵120與附接至其的 32 1292566 一切物件已經逆時針旋轉3〇度之後而到達的相對方位。 所假設的是，球體係自由以旋轉，且羅盤組件14〇已經保 持線圈組# 128於如圖所示之Μ的角度位置。於所示之 3〇度旋轉方位’滑環段咖與心係暫時均為連接且提供 ，机至線圈C1與C2，其均傾向以驅動環形磁鐵i 2〇之持 縯的圯時針旋轉’將造成線目C2為供應能量而用於下個 60度之逆時針旋轉。 八 圖係顯示在環形磁鐵120與附接至其的 一切物件已經逆時斜祐& Λ ’、 一 疋轉9〇度之後而到達的相對方位。 於所示之90度旌艟士 t ’滑環段R2a與R3a係暫時均為 連接且提供電流至綾願 、圈與C3，其均傾向以驅動環形磁 鐵之持續的逆時針旌赫 T疋轉’將造成線圈C3為供應能量而用 於下個60度之逆時針旋轉。 用 第5a與25b圖係顯示在環形磁2 一切物件已經逆時飪浐絲 Η安芏，、的 私私- 十疑轉15〇度之後而到達的相對方位。 於所不之150度旋轅古 連接且提供電流至線圈^滑環段^與仏係暫時均為 鐵之持續的逆時針丨，其均傾向以驅動環形磁 於下個60度之逆^ ，將造成線圈C1為供應能量而用 續，造成球二旋轉。此換向過程係如上所述而繼 <連續的旋轉。 於顯示器之一個 柱形磁鐵，1直#1例，—羅盤磁鐵包含二㈤圓 長度為。.〜::二τ長度為… 。此羅盤磁鐵係安2的末端，針對一總羅盤長度為U，， 、轉軸122，羅盤之中心2.27，，為在馬 33 I292566 達外殼組件之下表面的下方。磁性的勾齒接合係不顯著。 誠然，其他的換向機制係可運用不同的換向環結構而 配置。舉例而言，起始於第22a圖所示之方位，線圈〇 係可在15度的旋轉之後而關掉’且線圈C3係接著為以流 通於線圈C1 @電流之相反方向的—電流所供應能量而用 於30度的旋轉。接著，線圈C2係將供應以能量而用於下 個30度的旋轉，運用如同於線圈ci利之相同電流方向 ，以此類推。 四極的磁化型態係可替代為更高階的型態，諸如··八 和式的H Ik著磁極之數目增加，#蔽環形磁鐵與羅盤 磁鐵之問題係減低，恰是因為由其置放接近在一起之多個 小磁鐵所發出的磁場係、不具有大如由較大的磁鐵之磁場所 為的空間界限。 【圖式簡單說明】 (一）圖式部分 第la圖係本發明之一個較佳實施例的側視截面圖； 第1 b圖係其俯視圖； 第2圖係一第一替代實施例的側視截面圖； 第3圖係一第一替代貫施例的側視截面圖； •第4a圖係第二替代實施例之驅動器的放大側視截面圖 9 =4b圖係第二替代實施例之驅動器的俯視截面圖； 第5圖係一第三替代實施例的側視截面圖； 第6a圖係一第四替代實施例的側視截面圖,· 34 1292566 圖 第1 8b圖係用於第四替代實施例之換向器環與電刷的 放大俯視圖； 第18c圖係第18a圖之裝置的線圈與換向器段之間的 連接電氣示意圖； 第19a圖係用於第1圖之較佳實施例之一驅動機構的 側視截面圖； 第19b圖係其俯視圖，馬達頂部係移除； 第20a圖係第19a圖之裝置的馬達磁鐵與羅盤磁鐵 其為於一特定的相對角度方位； 、第2Gb圖係帛19a圖之裝置的馬達磁鐵與羅盤磁鐵 其為於一不同的相對角度方位； 第21圖係第 側視截面圖； 19a圖之驅動機構為如何安裝於一球體的 第 19b 第

及 2a圖係帛19b圖之電樞結構的俯視圖，其為關於 圖之環形磁鐵的一特定起始方位； 22b圖係第22a圖之分離擇& > λ 刀離％組件與電刷的放大圖； 圖係電樞結構與 隨著環形磁鐵與 第 23a 、 23b 、 24a 、 24b 、 25a 與 25b 環形磁鐵與電刷之相對角度方位的前進， 電刷係驅動以旋轉於一個逆時針方向。 (二）元件代表符號 外殼（包殼） 接合線 36 球體 介面 較輕的流體 較重的流體 頂内側表面 底内側表面 介面

周圍環境 轉軸（柱） 馬達 太陽能電池 流體 馬達組件 球體 磁鐵

電氣馬達 轉軸 條形磁鐵 太陽能電池 馬達組件28之上表面 衛星組件 衛星球體 衛星殼體 球體組件 37 1292566 54 球體殼體 56 逆時針旋轉（方向） 58 力量 60 液體切力 61 順時針旋轉 62 碟片 64 衛星球體 66 轉軸 68 翼部 70 臂部

72(第8a與8b圖）衛星球體 72(第13a、16、18a與19a圖）馬達外殼（容器） 73 線圈 74 (第8a與8b圖）圓柱壁部 74 (第 13a、15、16、17、18a、18b 與 19a 圖）軸

76(第9圖）厚壁式的外殼 76(第 13a、16、19a、19b、20a 與 22b 圖）滾珠 78(第9圖）腔部 78(第13a、16與19a圖）藍寶石杯 80 軸 頸 82 碟 片 84 碟 片 86 羅 盤組件（磁鐵） 88 軸刷 38 1292566 90 環刷 92 換向器（滑環組件） 94 分離環組件 95 電線 96 組件94之正半部 98 組件94之負半部 100 電刷座 102 鐵製碟片

104 間隙 106 碟片 108 托架 110 太陽能電池 112 碟片 114 (第18a圖）電刷安裝桿 114 (第19a圖）馬達頂部

116 (第18a與18b圖）分離環組件 116 (第19a圖）馬達底部 118 圓柱壁部 120(第18b圖）絕緣材料（層） 120(第 19a、19b、20a 與 22a 圖）磁鐵 122(第18b與18c圖）滑環段 122(第19a圖）轉軸 124 於馬達頂部114之孔 126 於馬達底部116之孔 39 1292566 128 線圈組件 130 凸緣 132、 136 絕緣安裝拢架 134、 138 電刷 140 羅盤磁鐵 142 安裝牦架 144 太陽能電池 148 管 195 導線

Claims (1)

1292566 拾、申請專纖b 1 · 一種顯示裝置，包含： 一包殼； 一透明流體，包含於該包殼内部；及 一活動式物體，由該流體所環繞； 其中，該流體包括： 第一流體，其具有第一密度以及第一折射率； 第二流體，其與該第一流體不能相混合； 該第二流體具有第二密度與第二折射率，其第二密度傷 不同於忒第岔度，第二折射率實質上類似於該第一折射 率’並且其中該第一流體與第二流體的個別體積係經調整 ’以在物體與遠包殼之間沒有任何機械連結的情況下將物 體浮起。 2 ·如申請專利範圍第1項之裝置，其中：該第一流體 包含以一溶液，其具有一比率的濕潤劑與水，該比率係經 調整以經由該包殼將周遭溼度的吸收減至最低。 3·如申請專利範圍第2項之裝置，其中，該第一液體馨 包含··一破氫甘油酒精。 4. 如申請專利範圍第3項之裝置，其中，該酒精係取 自一群組’其主要為由乙二醇、二甘醇、三甘醇、丙二醇 、與雙丙二醇所組成。 5. 如申凊專利範圍第3項之裝置，其中，該第二液體 包含 NOPAR 12。 41 1292566 6·如申請專利範圍第2項之裝置，其中，該包殼係由 其具有實質類似於該第一與第二折射率之一折射率的一材 料所作成。 7.如申請專利範圍第2項之裝置，其中，該包殼係由 其具有實質類似於該第一與第二折射率之一折射率的一透 明材料所作成。 8 ·如申凊專利範圍第7項之裝置，其中，該第一液體 係由丙二醇與水所組成，且該第二液體係由N〇PAR 12所 組成。 9.如申請專利範圍第8項之裝置，其中，該第一液體 約88%的重量為丙烯乙二醇，且該第一液體約12%的重量 為水。 10·如申請專利範圍第7項之裝置，其中，該材料係選 自一群組，其為由耐熱玻璃、壓克力、XPH-3 53、氟聚合 物、熔凝石英、丁酸酯、與甲基戊烯所組成。 11 ·如申請專利範圍第2項之裝置，更包含 且與該物

一電氣馬達，具有一轉軸且為定位在下方 體為分開； 一第一磁鐵， 該轉軸之一中間段 一第二磁鐵， 一磁鐵之一方位； 藉此，該第一 與物體之旋轉。 轉接至 、方位為正交於該轉軸，且具有 ，·及 ’、 固定至讀物體，且^位於平行於該第 磁鐵藉由馬達之旋轉传引起p 评你起该弟二磁鐵 42 1292566 12·如申請專利範圍第11項之裝置，其中，該馬達係 嵌入於該包殼之一壁部。 13.如申請專利範圍第11項之裝置，更包含一太陽能 電池’其供應電力至該馬達。 14·如申請專利範圍第2項之裝置，更包含·· 一第二物體；及 透明構件，其連結該第二物體至該第一物體。 15 ·如申請專利範圍第11項之裝置，更包含： 一第二物體；及 一透明構件，其連結該第二物體至該第一物體。 /6·如申請專利範圍第14項之裝置，其中，該第二物 體係疑轉式Ρ付接至該構件，1包括—組的週邊翼部，其成 形且定位以當該第一物體為旋轉時而引起該第二物體之一 旋轉移動。 17·如申請專利範圍第14項之裝置，更包含：

I透明的圓柱壁部’其環繞該第一與第二物體；及 其中，该第二物體係旋轉式附接至該構件，且包括其 為密切鄰近於該壁部之一圓周截面。 1 8 ·如申睛專利範圍第2 一密封的容器與一電氣馬達 括： 項之裝置，其中，該物體包含 ’該馬達係容納於該容器且包 一轉軸，其方位為 旋轉式支揮； ㈣#轴且於各端為由該容器所 雙極式的磁鐵，呈.方 μ 八有万位為者垂直於該第一軸之 43 1292566 一第二軸的磁極且於其中心為固定附接至該轉軸； 藉此’該磁鐵與一靜止的周圍磁場之交互作用係保持 該轉軸於一固定旋轉位置； 忒馬達更包括一環形磁鐵，其為同軸於該第一軸，固 疋連接至該容器，且具有至少二對的正極與負極，· 鄰近第二磁鐵之至少三個線圈，固定附接至該轴，且 繞於該第一軸而為圓周等間距分開； 一電源；及 p，〃g、I”，人甘货M胃&重於該等綠圈 =用於錢於料線圈與第二磁鐵的磁極之間的磁轉矩 夏:引起該第二磁鐵與容器以旋轉於該轉軸； 精此，於該第一鱼繁-盛# «V n 抿 /、弟一磁鐵之間的磁轉矩力量係彼此 I而未影響該容器於該轉軸之移動。 !9·如申請專利範圍第is f , 含—中空球體。 員…’其中’該容器包 20·如申請專利範圍第2項之裝置，置 一密封的容器與-電氣馬達，其容納於該容Γ ^物體包含 -轉轴，其方位為於一第一軸且二：:且包括： 旋轉式支撐； 、一鳊為由該容器所 一第一碟片 i該轉軸； 由導磁性材料所作成，固定及軸向連接 對之對稱、半環形的磁 為於該碟片之上； 為同輛於該轉軸且 :U亥磁鐵與-靜止的周圍磁場之交 又互作用係保持 44 1292566 該物體於一固定旋轉位置； 鄰近該等磁鐵之至少三個線圈，該等線圈係固定附接 至該容器，且繞於該弟一轴而為圓周等間距分開·， 一電源；及 切換機構，用於自該電源而交替供以能量於該等線圈 ，且用於感應於該等線圈與磁鐵之間的磁轉矩力量，引起 線圈與容器以旋轉於該轉軸。 21·如申請專利範圍帛2〇項之裝置，其中，該馬達更 包括-鐵製碟>} ’其軸向定位為鄰近於相對於該第一碟片 之該等線圈。 22·如申請專利嶋2〇項之裝置，其中，該馬達更 包括-軟磁性材料嶋，其軸向定位為鄰近於相對於該 等線圈之該磁鐵。 該電源包 該切換機

23·如申請專利範圍第20項之裝置，其中 含一太陽能電池，其附接至該容器。 24.如申請專利範圍第2〇項之裝置，其中 構包含： 艾衣於該轉軸及接 該分離環包含三段，各段係固定連接至一線圈之 端及至另一線圈之—負端；及 其中，该換向器包含二個電刷，其連接至該電源 極且於直徑方向的相對點而接觸該分離環。 25·如申°月專利範圍第1項之裝置’其中： 該包殼具有一内部表面，其具有第一形狀； 45 1292566 該物體具有一外邱本；甘θ 士》 外π表面，其具有第二形狀； 其中該第一形狀與該第二形狀係屬一致。 26. 如申請專利範圍帛1項之裝置，其中： 該包殼具有-内部表面，其具有第一形狀； 該物體具有—外部表面，其具有第二形狀； 其中該第一形狀與該第二形狀係屬一致。 27. 如申請專利範圍第1項之裝置，其中該物體具有-推度’其介於該第一密度與該第二密度之間。 、28.如申請專利範圍第1項之裝置，其中該液體包含濕· 潤劑與水的溶液。 29.如申請專利範圍第25項之裝置，其中該第一形狀 係從包含球形，箱形以及金字塔形的群組中選出。 30·—種顯示裝置，包含： .-包殼’由具有一給定的折射率之—透明材料所作成 9

一第一透明流體，充滿該包殼；及 一活動式物體，由該流體所環繞； 其中，該第一流體包括一第一液體與水之 液，其一比率為調整以匹配該折射率。 31· 一種顯示裝置，包含·· 一包殼； 一第一透明流體，位於該包殼之中； ’舌動式物體，浸入於該流體；及 —電氣馬達’旋轉式驅動該物體； 46 I292566 其中，該電氣馬達包含 弟軸且於各端為由該容器所 一轉軸，其方位為於一 旋轉式支撐； 轴之：：極式的第一磁鐵，*有方位為沿著垂直於該第- “第—軸的磁極且於其中心為固定附接至該轉軸； 猎此’該磁鐵與一靜H Ifl r并4^ 兮鱸h #止的周圍磁場之交互作用係保持 遺轉軸於一固定旋轉位置； t

=馬達更包括-環形第二磁鐵，其為同軸於該第一轴 固疋連接至該容器，且具有至少：對的正極與負極； 鄰近於第二磁鐵之至少三個線圈，固定附接至該軸， 且繞於該第一軸而為圓周等間距分開； 一電源；及 切換機構’用於自該電源而交替供以能量於該等線圈 用於感應於該等線圈與第二磁鐵的磁極之間的磁轉矩 力里，引起該第二磁鐵與容器以旋轉於該轉軸； ^ 於A第與弟二磁鐵之間的磁轉矩力量係彼此

抵消，而未影響該容器於該轉軸之移動。 32.—種顯示裝置，包含： 一包殼； 一第一透明流體，位於該包殼之中； 一活動式物體’浸入於該流體；及 一電氣馬達’旋轉式驅動該物體； 其中’ S亥電氣馬達包含： -轉軸’其方位為於一第一轴且於二端為由該容器所 47 ί292566 凝轉式支撐； 一第一碟片，由導磁性材料所作成， 至該轉軸； *定及軸向連接 對之對稱、半環形的磁鐵，定位為 為於該碟片之上； @轴於該轉軸且 互作用係保持 藉此，該磁鐵與一靜止的周圍磁場之交 該物體於一固定旋轉位置； 鄰近該等磁鐵之至少三個線圈，嗜 ^ @寺線圈係固定附接 至該容器，且繞於該第一軸而為圓周等間距分開； 籲 一電源，·及 切換機構，用於自該電源而交替供以能量於該等線圈 ，且用於感應於該等線圈與磁鐵之間的磁轉矩力量，引起 線圈與容器以旋轉於該轉轴。 拾壹、圖式· 如次頁

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