相關(guān)申請的交叉引用

本發(fā)明要求2014年12月26日提交的美國臨時(shí)專利申請no.62096983和2015年4月24日提交的美國臨時(shí)專利申請no.62152714的優(yōu)先權(quán)，上述美國臨時(shí)專利申請均通過引用的方式并入本文。

本發(fā)明涉及自供電顯示裝置，更具體地，涉及封閉的、浸沒在流體中的(fluidimmersed)、光供能的(light-powered)、電動機(jī)驅(qū)動的自旋轉(zhuǎn)裝置。

背景技術(shù)：

自移動顯示器通常用作玩具、裝飾性風(fēng)俗畫(conversationpieces)或廣告媒體。在本人的美國專利no.6,275,127、6,853,283、6,937,125和美國專利公報(bào)no.2005/0102869中公開了這種裝置，其全部內(nèi)容在此通過引用的方式并入本文。

這些裝置可具有密封的外部容器，該外部容器具有容納透光液體的透光壁，該透光液體浮動地支撐看起來相對于外部容器奇妙地自動旋轉(zhuǎn)或者看起來是實(shí)心透明玻璃塊或塑料塊的內(nèi)本體。能夠由隱藏在該本體內(nèi)的電動機(jī)驅(qū)動旋轉(zhuǎn)。該電動機(jī)能夠由電池供電，或者以長期方式通過入射在隱藏于該本體內(nèi)的光伏電池上的光輻射來供電。

由于隨著時(shí)間而在全世界范圍內(nèi)的各個地方自然發(fā)生的大氣壓力和濕度差異，可能產(chǎn)生一個問題。例如，在美國科羅拉多州丹佛市的冬季暴風(fēng)雨期間，壓力和濕度可能遠(yuǎn)比巴西里約熱內(nèi)盧的夏季期間低。主要由于制造和安全性原因，這種裝置的外部容器通常由相對非密封材料、例如透明丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)制成。因此，大氣壓力和濕度的變化能夠穿過外部容器的壁體滲出，并改變內(nèi)部透光液體的水含量和蒸汽壓力。這些變化與溫度的變化耦合之后能夠?qū)е滤鋈萜鲀?nèi)的總液體體積變得比該液體可用的體積更大或更小。如果液體體積更大，則可能引起潛在地?fù)p傷該顯示器、潛在地破壞該裝置的奇妙外觀的過大壓力。當(dāng)它含有一定量的氣體時(shí)，由于浮沉子效應(yīng)(cartesiandivereffect)，這些變化也可能引起所述內(nèi)本體的浮力變化。

另一個潛在問題在于，這些裝置能夠依賴于與周圍磁場、例如地球磁場對準(zhǔn)的內(nèi)部羅盤磁體，以充當(dāng)它們的內(nèi)部電動機(jī)的反扭矩源。在這些裝置中，存在羅盤磁體和場磁體之間的磁相互作用的可能性，所述羅盤磁體和場磁體用于在它們與攜帶有機(jī)載電動機(jī)的電流的線圈相互作用時(shí)產(chǎn)生相對扭矩。圖1圖示了這種磁相互作用如何能夠引起電動機(jī)的速度變化。很明顯，隨著電動機(jī)的驅(qū)動電流減小，與沒有這種在低光條件下負(fù)面地影響操作的相互作用時(shí)相比，該電動機(jī)將以顯著更低的驅(qū)動電流停止。

能夠通過設(shè)計(jì)場磁體的結(jié)構(gòu)以最小化上述磁相互作用并且還通過遠(yuǎn)離所述場磁體安裝羅盤磁體來減少這種問題。然而，實(shí)際上來講，這種減少可能是昂貴的，并且可能不利地增大了具有有限空間的裝置中的供電機(jī)構(gòu)的尺寸。

因此，對于克服了一些或所有上述缺陷的自旋轉(zhuǎn)裝置，存在著需求。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的主要和次要目的在于提供一種改進(jìn)的、懸置在流體中的自旋轉(zhuǎn)裝置。通過一種壓力平衡流體路徑實(shí)現(xiàn)了這些和其它目的，該壓力平衡流體路徑貫穿被懸置在流體中的自旋轉(zhuǎn)本體的壁。

在一些實(shí)施例中，提供了一種專用電動機(jī)，它具有不相對于彼此旋轉(zhuǎn)的、分開的羅盤磁體和場磁體。

在一些實(shí)施例中，該自旋轉(zhuǎn)本體被兩種不同密度的不混溶流體浮動地支撐在所述容器內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，提供了一種自旋轉(zhuǎn)裝置，其包括：外部容器，該外部容器具有內(nèi)部腔體，所述內(nèi)部腔體被設(shè)定形狀和尺寸，以容納一定量的第一流體和浸沒在所述第一流體內(nèi)的自供電中空旋轉(zhuǎn)本體；其中，所述本體包括：外壁；上腔室；下腔室；將所述上腔室和下腔室分隔開的流體不可滲透的透光隔板；導(dǎo)管，該導(dǎo)管穿過所述外壁并限定在所述腔體和所述上腔室之間建立流體連通的內(nèi)部通道；以及位于所述上腔室內(nèi)的第二量的所述流體和位于所述上腔室內(nèi)的一定量的空氣。

在一些實(shí)施例中，所述流體包括兩種不同密度的液體，其中，所述液體被選擇為將所述本體浮動地支撐在所述外部容器內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，所述流體由單一均質(zhì)液體構(gòu)成，并且其中，所述裝置包括將所述本體以可旋轉(zhuǎn)方式懸置在所述流體內(nèi)的機(jī)械支撐件。

在一些實(shí)施例中，提供了一種旋轉(zhuǎn)容器，其包括：容器外殼；電動機(jī)，該電動機(jī)包括：與周圍磁場對準(zhǔn)的羅盤磁體；與所述羅盤磁體間隔開的至少一個場磁體；將所述場磁體的定向固定為所述羅盤磁體的定向的機(jī)械連結(jié)件；機(jī)械地固定至所述容器的至少一個線圈；其中，所述至少一個線圈被定位成與所述至少一個場磁體產(chǎn)生的磁場相互作用；以及用于將整流電流供應(yīng)至所述至少一個線圈的電流源。

在一些實(shí)施例中，提供了一種自旋轉(zhuǎn)裝置，其包括：具有內(nèi)部腔體的透光外部容器，該內(nèi)部腔體被設(shè)定形狀和尺寸，以容納一定量的流體和浸沒在所述流體中的自供電中空旋轉(zhuǎn)本體；其中，所述外部容器被密封；其中，所述本體包括：所述流體基本不可滲透的外壁；內(nèi)腔室；至少一個導(dǎo)管，該至少一個導(dǎo)管穿過所述外壁并限定在所述腔體和所述內(nèi)腔室之間建立流體連通的流體通道；以及位于所述內(nèi)腔室中的一部分所述流體和位于所述內(nèi)腔室中的一定量的氣體。

在一些實(shí)施例中，所述一定量的流體包括較低密度組分流體和較高密度組分流體，其中，所述較低密度組分流體與所述較高密度組分流體基本是不混溶的。

在一些實(shí)施例中，所述組分流體中的每一種都比空氣密度大。

在一些實(shí)施例中，所述一定量的流體包括第一較低密度液體和第二較高密度液體，其中，所述第一液體與所述第二液體基本是不混溶的。

在一些實(shí)施例中，所述導(dǎo)管具有穿過所述本體的外表面的第一孔口，當(dāng)所述裝置在重力場中平衡時(shí)，該第一孔口位于所述第一液體和第二液體之間的界面上方。

在一些實(shí)施例中，所述導(dǎo)管具有穿過所述本體的所述外表面的第一孔口，當(dāng)所述裝置在重力場中平衡時(shí)，該第一孔口位于所述第一液體和第二液體之間的界面上方。

在一些實(shí)施例中，所述本體還包括沿著接縫通過粘合劑彼此結(jié)合的上殼體和下殼體。

在一些實(shí)施例中，所述導(dǎo)管包括沿著所述接縫的在所述上殼體和所述下殼體之間的間隙。

在一些實(shí)施例中，所述間隙是由于未施加所述粘合劑而形成的。

在一些實(shí)施例中，所述本體大致為球形的，并且其中，彼此協(xié)作的配合表面位于中緯線(equator)處。

在一些實(shí)施例中，所述導(dǎo)管保持永久浸沒在液體中。

在一些實(shí)施例中，提供了一種自旋轉(zhuǎn)裝置，其包括：外部容器，該外部容器具有內(nèi)部腔體，該內(nèi)部腔體被設(shè)定形狀和尺寸，以容納一定量的第一流體和浸沒在所述第一流體內(nèi)的自供電中空旋轉(zhuǎn)本體；其中，所述本體包括：外壁；上腔室；下腔室；將所述上腔室和下腔室分隔開的流體不可滲透的透光隔板；至少一個導(dǎo)管，該至少一個導(dǎo)管穿過所述外壁并限定在所述腔體和所述上腔室之間建立流體連通的內(nèi)部通道；以及位于所述上腔室內(nèi)的第二量的所述流體和位于所述上腔室內(nèi)的一定量的空氣。

在一些實(shí)施例中，所述流體包括兩種不同密度的液體，其中，所述液體被選擇以將所述本體浮動地支撐在所述外部容器內(nèi)。

在一些實(shí)施例中，所述流體由單一均質(zhì)液體構(gòu)成，并且其中，所述裝置包括將所述本體以可旋轉(zhuǎn)方式懸置在所述流體內(nèi)的機(jī)械支撐件。

在一些實(shí)施例中，提供了一種旋轉(zhuǎn)本體，其包括：本體外殼；電動機(jī)，該電動機(jī)包括：與周圍磁場對準(zhǔn)的羅盤磁體；與所述羅盤磁體間隔開的至少一個場磁體；機(jī)械連結(jié)件，該機(jī)械連結(jié)件將所述場磁體的定向固定為所述羅盤磁體的定向；被機(jī)械地固定至所述本體的至少一個線圈；其中，所述至少一個線圈被定位成與所述至少一個場磁體產(chǎn)生的磁場相互作用；以及，用于將整流電流供應(yīng)至所述至少一個線圈的電流源。

在一些實(shí)施例中，提供了一種制造自旋轉(zhuǎn)裝置的方法，其包括：選擇處于未結(jié)合狀態(tài)的一對可粘合的上殼體和下殼體；其中所述下殼體包含電動機(jī)部件；其中所述下殼體比所述上殼體具有更小的未填充體積；將所述上殼體倒轉(zhuǎn)；用第一量的液體填充所述上殼體；在處于倒轉(zhuǎn)狀態(tài)的同時(shí)將所述下殼體粘合至所述上殼體，從而形成已結(jié)合的本體；使所述已結(jié)合的本體復(fù)位到其直立定向；以及，將所述已結(jié)合的本體置于包括第二量的所述液體的容器內(nèi)。

原始權(quán)利要求的原始文本在此通過引用被并入，作為對一些實(shí)施例中的特征的描述。

附圖說明

圖1是示出了在現(xiàn)有技術(shù)的裝置中、轉(zhuǎn)速如何能夠隨著旋轉(zhuǎn)角度變化的圖。

圖2是光驅(qū)動的、含電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)本體的示意性截面?zhèn)纫晥D表示，該旋轉(zhuǎn)本體被浸沒在透光外部容器所容納的透光流體內(nèi)。

圖3是含電動機(jī)的本體的示意性截面?zhèn)纫晥D表示，示出了根據(jù)本發(fā)明的示例性實(shí)施例的驅(qū)動構(gòu)造和壓力釋放上腔室。

圖4是圖3的本體的示意性頂部局部透視圖。

圖5是圖2的本體的電部件的電路圖。

圖6是含電動機(jī)的本體的示意性截面?zhèn)纫晥D表示，示出了根據(jù)本發(fā)明的可替代示例性實(shí)施例的驅(qū)動構(gòu)造和壓力釋放上腔室。

圖7是圖6的本體的示意性截面頂視圖，示出了貫穿本體壁的壓力釋放導(dǎo)管。

圖8是本體的示意性截面頂視圖，該本體具有貫穿本體壁的多個壓力釋放導(dǎo)管。

圖9是示出了制造含流體本體的主要步驟的流程圖。

圖10是圖9的制造過程中的被倒轉(zhuǎn)的、未彼此結(jié)合的殼體的示意性截面?zhèn)纫晥D表示。

圖11是圖9的制造過程中的被倒轉(zhuǎn)且彼此結(jié)合的殼體的示意性截面?zhèn)纫晥D表示。

圖12是圖9的制造過程中的浸沒在容器內(nèi)的流體中的、被倒轉(zhuǎn)且彼此結(jié)合的殼體的示意性截面?zhèn)纫晥D表示。

圖13是浸沒在透光外部容器所容納的單一均質(zhì)透光流體內(nèi)的光驅(qū)動的、含電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)本體的示意性截面?zhèn)纫晥D表示。

具體實(shí)施方式

現(xiàn)在參考附圖，圖2中示出了自旋轉(zhuǎn)裝置1，該自旋轉(zhuǎn)裝置1具有基本固定的、密封的外部容器2，該外部容器2具有圍成內(nèi)部腔體5的透光壁3，該內(nèi)部腔體5含有一定量的透光流體6，并且，諸如球或球體的軸向?qū)ΨQ形狀的本體4浸沒在該流體內(nèi)，并且允許該本體4相對于所述外部容器繞軸線7旋轉(zhuǎn)。該本體具有允許周圍光線l穿過外部容器壁3、流體6和本體壁9的透光壁9，以向太陽能電池15供電，該太陽能電池15向所述本體內(nèi)部的電動機(jī)14供應(yīng)電流。該本體的軸向?qū)ΨQ形狀允許該本體在因?yàn)榻佑|周圍液體而引起的阻力(drag)的量最小的情況下旋轉(zhuǎn)。地球磁場10向該本體內(nèi)的為電動機(jī)提供反扭矩源的羅盤磁體(compassmagnet)18提供錨固。如通過引用的方式并入本文的french的美國專利公報(bào)no.2005/0102869中所公開的，上述流體能夠包括兩種不混溶液體，即在界面8處分離的較低密度液體6a和較高密度液體6b。

如圖3中所示，本實(shí)施例中的本體4能夠包括在中緯線接縫13處結(jié)合的大致半球形上殼體11和大致半球形下殼體12，從而形成自旋轉(zhuǎn)的、大致球形的球體。

本體4能夠具有幫助平衡該本體內(nèi)部和外部壓力的壓力釋放結(jié)構(gòu)。本體4包括由內(nèi)部透光盤狀隔板25分隔開的內(nèi)部上腔室27和內(nèi)部下腔室26。該下腔室可以是空的，或填充有一種或多種流體，例如空氣、惰性液體(inertliquid)或兩者。導(dǎo)管31能夠被形成為從暴露于外部容器腔體16的外部孔口32處穿過所述本體壁并到達(dá)暴露于該本體的上腔室27的內(nèi)部孔口33。因而，該導(dǎo)管限定了在腔體16和上腔室27之間延伸的流體通道34。該通道在容器腔體16中的液體6a與容納在該本體的上腔室內(nèi)的一部分液體30之間建立流體連通。

導(dǎo)管31的圍繞內(nèi)部孔口33的內(nèi)側(cè)端35在隔板25上方離該隔板25有一定距離或間隙36。選擇該內(nèi)腔室27中的所述一部分液體30的體積，以在所述內(nèi)部孔口的水平之上產(chǎn)生一定深度37，并且當(dāng)該裝置在重力場中平衡時(shí)留有位于所述內(nèi)腔室的上部區(qū)域中的一定體積的較小密度流體，例如空氣38。此外，該體積應(yīng)足以提供相當(dāng)大的深度37，以在傾斜運(yùn)動期間、例如在運(yùn)輸期間的搖晃或傾斜時(shí)使內(nèi)部孔口33保持被浸沒。這種布置允許導(dǎo)管31內(nèi)的液體基于內(nèi)腔室27和內(nèi)部腔體16中的液體6a、6b的相應(yīng)壓力而流入和流出該導(dǎo)管。作為氣體的空氣38的體積不可壓縮，因而能夠用于緩沖不同壓力的力。

本領(lǐng)域技術(shù)人員將會明白，諸如溫度和壓力等的參數(shù)的最大化將趨向于使該本體內(nèi)的所述一部分液體30的液位降低。因此，應(yīng)在額定工況下小心地選擇深度，以防止該液位降低至暴露所述內(nèi)部孔口的程度。

導(dǎo)管31優(yōu)選被制造得比較細(xì)，具有約1.0至3.0平方毫米的橫截面積，以防止當(dāng)本體4在運(yùn)輸或其它運(yùn)動期間被臨時(shí)倒轉(zhuǎn)或傾斜時(shí)氣泡穿過該導(dǎo)管。由于該本體的下部附近的環(huán)狀配重塊22，本體4通常處于圖3所示的定向。通常，上腔室27和外部容器腔體16之間的壓力差是非常緩慢地(gradually)發(fā)生的。因而，具有較小橫截面積的導(dǎo)管通常是適當(dāng)?shù)?。?shí)際上，通過可被稱為漏洞(leak)的物體形成的導(dǎo)管通常足以允許壓力平衡。此外，通過選擇較細(xì)的導(dǎo)管，表面張力能夠臨時(shí)地防止該導(dǎo)管內(nèi)保留的液體在內(nèi)部孔口33短暫暴露于空氣時(shí)從該導(dǎo)管中逸出。這能夠在該裝置臨時(shí)傾斜時(shí)、在該本體的定向被偶然臨時(shí)破壞期間防止空氣穿過該導(dǎo)管。空氣穿過該導(dǎo)管將在本體4外部的容器腔體16內(nèi)的液體中引起不雅觀的氣泡。

當(dāng)使用兩種不混溶液體6a、6b形成所述一定量的流體6時(shí)，如上文的french的文獻(xiàn)中所述，較大密度液體6b可以是保濕劑，而較小密度液體6b能夠被選擇為具有與該保濕劑匹配的折射率。許多保濕劑(例如丙二醇)可能損傷電動裝置的內(nèi)部驅(qū)動部件。因此，在內(nèi)部驅(qū)動機(jī)構(gòu)(例如上述電動機(jī)和太陽能電池)暴露于所述流體的情形中，優(yōu)選的是，較小密度液體6a是唯一進(jìn)出該內(nèi)腔室27的液體。因而，當(dāng)該裝置平衡時(shí)，優(yōu)選將導(dǎo)管31的外部孔口32定位在這兩種液體之間的界面8上方。

現(xiàn)在參考圖3和4，該裝置還包括豎直軸20、上部鐵盤45和下部鐵盤47，該豎直軸20連接至羅盤磁體41，該上部鐵盤45和下部鐵盤47由間隔件49間隔開固定距離并垂直于所述軸。軸20由坐放在杯形寶石軸承24中的硬質(zhì)圓化端部23以可旋轉(zhuǎn)方式支撐在底部上。杯形軸承座21保持該杯形寶石軸承，并且也定位和保持所述配重環(huán)22。太陽能電池42a被示出為安裝在印刷電路板43上。支架17將該印刷電路板安裝至半球形下殼體12。

圖4示出了圖3的結(jié)構(gòu)的頂視圖，其中，為清楚起見，其大部分部件被示出為透明的。應(yīng)當(dāng)注意，所述電動機(jī)的旋轉(zhuǎn)部分的角定向在圖3和4中是不同的。三個均勻成角度地間隔開的太陽能電池42a、42b、42c被示出為安裝在印刷電路板43的頂部上，并且，纏繞有電線48a、48b、48c的三個均勻成角度地間隔開的繞線筒被示出為安裝在該印刷電路板的底部上。四個均勻成角度地間隔開的盤狀磁體50a、50b、50c、50d也被示出為安裝在下部鐵盤47上，圖3中示出了其中的兩個盤狀磁體——50a和50b。間隔件49穿過該印刷電路板中的孔28，并且軸20處于間隔件49的中心。

當(dāng)該印刷電路板43相對于鐵盤45、47旋轉(zhuǎn)時(shí)，每個光電晶體管44a、44b、44c都被上部鐵盤45遮蓋，直到它在孔口46a、46b之一下方經(jīng)過。在圖4中，光電晶體管44a被示出為在孔口46a下方經(jīng)過，而光電晶體管44b和44c則被頂部鐵盤45遮蓋。當(dāng)處在該孔口下方時(shí)，光電晶體管44a暴露于光下并將電流傳送至其繞線筒48a。

圖5示出了印刷電路板43上的電子電路。照在光電晶體管44a、44b、44c中的任一個光電晶體管上的光將產(chǎn)生電流，該電流被所述光電晶體管的相應(yīng)晶體管51a、51b、51c放大，以驅(qū)動電流流過其相應(yīng)的線圈48a、48b、48c。在線圈48a、48b、48c和磁體50a、50b、50c、50d的相對旋轉(zhuǎn)被迫以某種方式逆向發(fā)生時(shí)產(chǎn)生任何逆向電壓的情況下，二極管54a、54b、54c保護(hù)這些晶體管。太陽能電池42a、42b、42c提供電壓以驅(qū)動所述電路。

在圖3所示的印刷電路板43關(guān)于鐵盤45、47的相對定向中，線圈48a將由于光電晶體管44a被照射而接收到電流，并且該電流將在線圈48a和磁體50a、50b之間產(chǎn)生相對扭矩。由于羅盤磁體41與周圍的水平磁場10(例如地球磁場)的相互作用，軸20保持不旋轉(zhuǎn)。其最終結(jié)果是線圈48a、印刷電路板43和本體4將經(jīng)受到扭矩，并且，如果該本體處于例如上文所述的低摩擦環(huán)境下，則線圈48a、印刷電路板43和本體4開始旋轉(zhuǎn)。繼續(xù)旋轉(zhuǎn)將最終導(dǎo)致光電晶體管44a被遮蓋并暴露另一光電晶體管44b或44c，使得該另一光電晶體管44b或44c通過孔口46b暴露，并且這將引起繼續(xù)旋轉(zhuǎn)。

重要的是應(yīng)注意，由于磁體50a、50b、50c、50d和羅盤磁體41之間不存在相對旋轉(zhuǎn)，因此將不存在磁阻力。這意味著，所述羅盤磁體和所述場磁體之間的距離d能夠比現(xiàn)有技術(shù)的這種類型的電動機(jī)中小很多，從而允許用于其它結(jié)構(gòu)(例如上述壓力平衡結(jié)構(gòu))的空間。這是有利的，因?yàn)橥獠咳萜?的相對內(nèi)部體積以及包括本體4和液體6a、6b的內(nèi)部腔體16的總體積的任何變化將不會引起外部容器2的過大壓力和可能破裂，這是因?yàn)椋哼^大壓力將導(dǎo)致液體6a流入到上腔室27中并略微壓縮該腔室中的所述一部分流體30上方的空氣38。

在已知膨脹系數(shù)、尺寸和預(yù)期的環(huán)境極限的情況下，能夠容易地確定所有上述部件的尺寸。溫度變化以及穿過外部容器2的材料(例如塑料)的水蒸汽(如在非常潮濕的環(huán)境中可能引起的)可能導(dǎo)致該外部容器及其內(nèi)容物的凈膨脹(netexpansion)。

現(xiàn)在參考圖6和7，示出了在浸沒在流體中的自旋轉(zhuǎn)顯示裝置101上實(shí)施的壓力釋放結(jié)構(gòu)的可替代實(shí)施例。在本實(shí)施例中，能夠通過在兩個彼此結(jié)合的殼體111、112之間產(chǎn)生間隙而高效地形成壓力平衡導(dǎo)管131。

裝置101包括浮動地懸置在流體106中的內(nèi)部本體104，該流體106被容納在未示出但與圖2所示的容器2類似的透明密封外部容器的內(nèi)部腔體116內(nèi)。該流體可以包括位于該腔體的上部分中的第一量的較低密度液體106a(例如石蠟液體)和位于該腔體的下部分中的第二較大密度液體106b(例如保濕劑液體)。液體106a、106b可以是不混溶的，沿界面108接觸，優(yōu)選具有相同的折射率，并且可以調(diào)節(jié)其密度和體積，以使本體104浮動地漂浮在所述外部容器的豎直中心附近。

本體104包括沿接縫113粘合的大致半球形上殼體111和大致半球形下殼體112，以形成球或球體。該本體的這種形狀是角對稱的，使得它能夠在因?yàn)榻佑|周圍液體106a、106b而引起的阻力量最小的情況下旋轉(zhuǎn)。該本體具有內(nèi)腔室127。導(dǎo)管131從暴露于懸置流體106的外部孔口132穿過本體壁109而到達(dá)暴露于內(nèi)腔室127的內(nèi)部孔口133。因而，該導(dǎo)管限定了在所述懸置流體和內(nèi)腔室之間延伸的流體通道。因此，該通道在所述懸置液體106a、106b和容納在所述內(nèi)腔室內(nèi)的一部分液體130之間建立流體連通。

選擇該內(nèi)腔室127中的液體130的量，以在內(nèi)部孔口133的水平上方產(chǎn)生一定深度137，并且留有位于該內(nèi)腔室的上部分中的一定體積的較低密度流體，例如空氣138。這種布置允許該導(dǎo)管內(nèi)的液體基于所述懸置液體106a、106b的相應(yīng)壓力和內(nèi)腔室127中的液體130的量而流入和流出該導(dǎo)管。

導(dǎo)管131被設(shè)定尺寸而形成得較細(xì)，以在本體104由于搖晃而被臨時(shí)倒轉(zhuǎn)時(shí)防止氣泡穿過導(dǎo)管131。能夠通過不施加用于沿著上述兩個殼體之間的接縫113將這兩個殼體結(jié)合在一起的粘合劑來形成該導(dǎo)管。為了不施加粘合劑，選擇沿著該接縫的約5至20度的角度區(qū)域z。對于具有約100毫米外徑的本體，約10度的角度區(qū)域在所述殼體之間形成約25毫米寬、約0.001英寸厚的導(dǎo)管。

由于在本體104的下部分附近存在環(huán)形配重塊122，本體104通常處于如圖所示的定向中。內(nèi)腔室127中的一定量的流體130也能為容納在該內(nèi)腔室中并浸沒在所述液體中的其它部件提供配重和緩沖。

圖6進(jìn)一步示出了用于光能式的電動機(jī)驅(qū)動的裝置的、可替代地構(gòu)造的驅(qū)動部件。這些部件的操作與上述實(shí)施例中所述的類似。豎直軸120連接至羅盤磁體141、上部鐵盤145、間隔件149和下部鐵盤147，四個均勻成角度地間隔開的盤磁體安裝在該下部鐵盤147上，圖6中示出了其中兩個盤磁體150a和150b。軸120由坐放在杯形寶石軸承124中的硬質(zhì)圓球形端部123支撐在底部上。杯形軸承座121保持該杯形寶石軸承，并且也定位和保持所述配重環(huán)122。頂軸承126以可旋轉(zhuǎn)方式接合所述軸的頂部。保護(hù)性杯狀結(jié)構(gòu)129保護(hù)所述羅盤磁體，以免所述羅盤磁體在該本體在運(yùn)輸期間倒轉(zhuǎn)的情況下被濺上液體。與上述實(shí)施例一樣，照射在未被遮蓋的光電晶體管144上的光l將允許電流從太陽能電池142流經(jīng)適當(dāng)?shù)木€圈148，從而產(chǎn)生迫使線圈148離開盤磁體150b的磁場。

現(xiàn)在參考圖8，其中示出了中空旋轉(zhuǎn)本體204的一個替代實(shí)施例，該本體204具有多個導(dǎo)管231，這些導(dǎo)管231貫穿本體壁209，從而允許內(nèi)腔室227與該本體外部的流體206之間的流體連通。因而，在其中一個導(dǎo)管在制造期間被阻塞或未能適當(dāng)?shù)爻尚蔚那闆r下，其它導(dǎo)管提供了冗余。

現(xiàn)在參考圖9-12，其中示出了用于組裝這種自旋轉(zhuǎn)的、浸沒在流體中的顯示裝置的制造方法301。通常，該方法包括以下步驟：選擇該旋轉(zhuǎn)本體的處于未結(jié)合狀態(tài)下的上殼體和下殼體302，其中，該下殼體包括主要的電動機(jī)部件，從而它具有比上殼體小的未填充體積；將上殼體倒轉(zhuǎn)303；用一定量的較小密度液體填充該上殼體304；在處于倒轉(zhuǎn)狀態(tài)的同時(shí)將下殼體粘合至上殼體305，從而形成已結(jié)合的本體；使該已結(jié)合的本體復(fù)位到其直立定向306；以及，將該已結(jié)合的本體置于包括較小密度液體的容器內(nèi)307。

圖10示出了大致球形本體404的處于未結(jié)合狀態(tài)的上殼體411和下殼體412。上殼體411能夠倒轉(zhuǎn)，并且在其中注入一定體積的較低密度液體430a。該液體的液位437不需要升高到高于作為該上殼體的暴露的環(huán)狀表面的邊緣?？梢匝刂荚诒舜私佑|的一個或兩個殼體411、412的暴露的環(huán)狀表面布置粘合劑層414。沿著這兩個殼體的相應(yīng)角度區(qū)域415、416不施加粘合劑。

接下來，如圖11所示，在粘合劑414仍未固化的同時(shí)，包括與其附接的也處于倒轉(zhuǎn)定向中的電動機(jī)部件421的下殼體412能夠與填充有液體的、倒轉(zhuǎn)的上殼體411配合。必須仔細(xì)地正確對準(zhǔn)其中無粘合劑的上述兩個角度區(qū)域。該粘合劑允許被固化。在這兩個殼體之間沿著上述相互配合的角度區(qū)域不施加粘合劑的情況下，形成了間隙431，該間隙431將用作上述流體導(dǎo)管。

如圖12所示，處于已結(jié)合的半球狀態(tài)的球形本體404能夠復(fù)位到其直立定向，在該定向中，上殼體411處于下殼體412的頂部上。選擇被注入到該倒轉(zhuǎn)的上殼體411內(nèi)的液體430a的體積，使得：當(dāng)該已結(jié)合的本體恢復(fù)到其非倒轉(zhuǎn)狀態(tài)時(shí)，液位437將升高到在導(dǎo)管431的水平上方且與導(dǎo)管431的水平有一定距離432的預(yù)定液位。這種液位的升高對應(yīng)于被附接至下殼體且變得浸沒在所述液體中的電動機(jī)部件421的體積。然后，與先前的實(shí)施例一樣，該本體能夠由一定量的流體406浮動地支撐而繞其豎直軸線99旋轉(zhuǎn)，該流體406包括較大密度液體406b和較小密度液體406a。

在這種方法中，與通過所述彼此結(jié)合的殼體中的孔注入相同體積的液體相比，能夠快得多地實(shí)現(xiàn)將該液體注入到上殼體內(nèi)。

本實(shí)施例的優(yōu)點(diǎn)在于：由于允許在該球體內(nèi)存在容納上述壓力釋放結(jié)構(gòu)的空間，使用這種低輪廓電動機(jī)能夠有益于立方體內(nèi)球型結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)。

如圖13所示，自旋轉(zhuǎn)顯示裝置501可以包括旋轉(zhuǎn)本體504，該旋轉(zhuǎn)本體504具有如先前實(shí)施例中所示的一個壓力釋放結(jié)構(gòu)和內(nèi)部光驅(qū)動電動機(jī)514，該旋轉(zhuǎn)本體504被浸沒在由容納在具有透光壁503的密封容器502內(nèi)的單一均質(zhì)液體506構(gòu)成的流體內(nèi)。該本體可坐放在容器腔體505的底表面555上，并且該容器的底壁556能夠被沿豎直方向加厚，以便將該本體定位在所述容器內(nèi)的更令人愉悅的中間位置處。

示例

其壁厚約5毫米且其側(cè)面約15平方厘米的由透明丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(abs)制成的大致立方體的外部中空容器寬松地?cái)y帶有具有約3毫米壁厚和約10厘米直徑的透明abs中空球形本體。該本體被兩種不混溶的、不同密度的液體浮動地支撐在所述容器內(nèi)。第一較高密度液體是體積約81％的丙二醇和體積約19％的水的混合物。第二較低密度液體是十二烷。通過沿其中緯線用一定量的粘合劑粘合的兩個半球形殼體來形成該本體。大約10度的未施加有粘合劑的角度間隙形成了用于所述液體在該本體的內(nèi)部和外部之間流動的導(dǎo)管。

試驗(yàn)表明，該裝置容許暴露于最高達(dá)50攝氏度的溫度，而沒有這種間隙的裝置則在約40攝氏度時(shí)就破裂了。

雖然已描述了本發(fā)明的示例性實(shí)施例，但在不偏離本發(fā)明的精神和所附權(quán)利要求的范圍的情況下，可進(jìn)行各種變型并構(gòu)思出其它的實(shí)施例。