旋转式磁流体显示装置的制作方法

1.本技术涉及显示器技术领域，尤其涉及一种旋转式磁流体显示装置。


背景技术：

2.磁流体是尺寸相当于数纳米至数十纳米大小的磁性粒子的胶状分散液。磁流体表现出结合有流动性和磁化性的特殊性质。磁流体最初于1960年代由美国宇航局(nasa)通过使用球磨机粉碎磁铁矿矿石后，通过在磁铁矿微粒的表面涂敷表面活性剂，并将磁铁矿微粒分散在煤油中而制成。利用所述方法制成的磁流体，将火箭燃料磁流体化从而在无重力状态下也能够提供燃料。为了便于科普，人们利用磁流体结合各种形式的磁力实现显示，如cn213582946u公开的一种磁流体显示器，包括外罩、显示器本体、电磁铁点阵单元及控制器；显示器本体的石英玻璃外壳内设置有磁流体和载液；电磁铁点阵单元设置在石英玻璃外壳背部，包括电磁铁阵列和开关三极管阵列；电磁铁阵列的亚克力板上开设有多个安装孔，每个安装孔内设置有一个电磁铁，电磁铁与石英玻璃外壳抵接；开关三极管阵列设置在电磁铁点阵单元背部，包括电路板和设置在电路板上的多个开关三极管；一个开关三极管控制一个电磁铁；多个开关三极管均通过导线与控制器的信号端连接。在现有的电磁铁工艺中，电磁铁至少需要铁芯和线圈，铁芯一般采用导磁材料制成，最常见的是铁钴镍等，其重量比较重，体积也较大，导致整个显示器也很大而且重量很重，不方便携带。对于较大的磁流体显示场景，采用传统的技术就显得更为笨重，而且能耗也高。


技术实现要素：

3.为解决上述问题，本技术采用如下技术方案实现：一种旋转式磁流体显示装置，包括：电磁发生单元，其呈平板状结构，用于产生多个相互规则分布的电磁场；显示屏，其可旋转设置在所述电磁发生单元的正面，显示屏呈扁平中空结构，显示屏的正面采用透明材质制成，显示屏内装有磁流体；所述电磁发生单元包括基板和控制驱动单元，所述基板的前面设置有多个平面线圈；多个所述平面线圈按预定的规则排列；所述平面线圈与所述控制驱动单元电性连接。平板状结构的电磁发生单元得益于采用在基板的前面设置平面线圈才使得该整个电磁发生单元相对于现有磁流体显示器采用具有铁芯结构的螺旋线圈更扁平，轻便，体积小，方便运输和检修。这样的结构可以直接固定在墙体上进行展示，尤其适用于大型场合的科普演示。显示屏与现有技术类似，是一个中空密封容器，其内部放置磁流体以及载液，显示屏设置成可以相对于电磁发生单元旋转的方式，便于将磁流体进行翻转从而从上往下掉落并在掉落过程中利用平面线圈吸引部分磁流体以达到显示的目的。控制驱动单元是一个能够接通或者断开平面线圈电源的装置，其内设置有晶体管矩阵芯片以及用于和上位机通讯的通讯模块、控制模块等，通过上位机
发送数据，其接受数据后进行对应的显示。
4.优选地，所述平面线圈呈游丝状，粘贴在所述基板上；多个所述平面线圈均匀排列，在基板的前面形成点阵列。游丝状的平面线圈类似一个平面螺旋，多个这种螺旋共同构成了显示屏的点状阵列，这种原理和led点阵类似，通过接通或断开不同位置的平面线圈，就可以在磁流体的配合下显示出不同的图案。平面线圈并不限于螺旋状，也可以是回字形结构或者其他结构的组合，比如三角形星形等均可。
5.优选地，所述基板为金属铝基覆铜板，所述平面线圈采用所述基板上的覆铜制成。金属铝基覆铜板也叫铝基板，是印刷电路板的一种，其采用铝合金材料作为基板，表面覆铜，这样的结构散热能力好，机械强度高，能够保证平面线圈通入大电流时不会造成过热，提高整个装置的寿命。
6.优选地，所述电磁发生单元的后面固定设置有所述控制驱动单元；这样的设计使得整个装置更紧凑，便于运输。
7.所述电磁发生单元固定设置在支撑架上。支撑架呈口字形结构，其与基板的尺寸相对应，并采用螺丝钉固定在基板的背面，整个支撑架采用方管焊接而成，其底部设置有支撑平板。设置支撑架便于竖立显示装置，这样的结构便于拆装和运输，适合在广场、展览馆、科技馆等比较空旷的场地临时使用。
8.优选地，所述显示屏包括透明壳体和旋转壳体，所述透明壳体采用透明材质制成一侧敞口的方形容器状；透明壳体采用透明塑料或者透明亚克力材料制成，这种材料便于加工，成本相对低廉。
9.所述旋转壳体采用不锈钢材质制成；不锈钢制成的旋转壳体才能够有足够的机械强度，而且其不影响电磁力的穿透。
10.旋转壳体包括底板，所述底板呈长方形结构，其一侧设有挡板，所述挡板围绕设置在所述底板上，构成一个与所述底板对应的口字形结构；挡板相对于底板凸出来伸入到透明壳体内，这样的结构可以保证透明壳体具有足够的固定支撑位置，在旋转时受力均匀不容易损坏。
11.所述底板的另一侧中心固定设置有旋转壳体转轴，所述旋转壳体转轴为中空结构，其远离底板的一端敞口；所述旋转壳体转轴内设置有电磁铁；考虑到旋转壳体转轴会占用较大的空间，会导致对应旋转壳体转轴部位的基板无法设置平面线圈，因为这个位置需要开设让旋转壳体转轴插入的旋转轴孔，为了不影响显示效果，将旋转壳体转轴做成中空的结构，其内固定设置一个或者多个电磁铁，这些电磁铁的分布于平面线圈的分布相应，这样就不会因为设置旋转壳体转轴而影响点阵的分布。
12.所述透明壳体套设固定在所述旋转壳体上；所述基板的中心开设有旋转轴孔，所述旋转壳体转轴可转动穿设于所述旋转轴孔；所述电磁发生单元还包括旋转机构；所述基板的后面固定设置有所述旋转机构，所述旋转机构与所述旋转壳体转轴转动连接。旋转机构是一个电动旋转机构，能够带动旋转壳体转轴转动，从而带动旋转壳体转动实现磁流体的翻转。旋转机构可以是常见的电动机结合皮带传动或者链条传动的方式进行传动，也可以利用齿轮啮合进行传动，只要能够实现转动即可。
13.优选地，所述旋转机构包括旋转机构底座，所述旋转机构底座为方体结构，其中部贯通开设有底座轴孔，所述旋转机构底座的一侧固定设置有电磁铁支架，所述电磁铁支架呈l形结构，其中部开设有电磁铁固定孔；所述电磁铁固定孔与所述底座轴孔同轴设置；所述电磁铁固定孔内固定设置有所述电磁铁；所述底座轴孔内转动穿设所述旋转壳体转轴，所述电磁铁穿设在所述旋转壳体转轴内；所述旋转壳体转轴上固定套设有直齿轮，所述直齿轮与蜗杆啮合，所述蜗杆与电动机的输出转轴固定连接，所述电动机固定设置在所述旋转机构底座上。
14.优选地，所述旋转机构底座采用铜制成。铜是一种很好的润滑材料，利用其特有的特性，可以使得旋转壳体转轴在底座轴孔内转动阻力变小，这样也就可以节省轴承等部件，节省一定的成本，并能简化设计。
15.优选地，所述电动机为直流减速电动机。电动机为与电动机中心轴垂直输出的直流减速电动机，即变速箱转轴为90度输出，这样的结构更紧凑，体积更小。
16.优选地，所述底板采用厚度为0.5~1mm的不锈钢板制成。这样的厚度可以保证机械强度的同时又不影响电磁力的作用，是一个比较合适的厚度范围。
17.优选地，所述基板上贯通开设有多个芯孔，所述芯孔与所述平面线圈相互对应，该芯孔位于所述平面线圈的中心位置；所述芯孔内设置有铁芯。这样的结构可以使得电磁线圈产生的磁力增强，但又不影响整个装置的体积。铁芯可以采用磁芯或者用常见的铁质铆钉铆接而成，这样便于生产，成本也较低。
18.采用该优选技术方案后其有益效果包括：通过在电磁发生单元的正面旋转设置有显示屏，其中显示屏呈扁平中空结构，显示屏的正面采用透明材质制成，显示屏内装有磁流体。所述电磁发生单元包括基板和控制驱动单元，所述基板的前面设置有多个平面线圈，多个所述平面线圈按预定的规则排列，所述平面线圈与所述控制驱动单元电性连接。这样的结构使得整个显示装置重量大大减轻，体积也很小，便于组装、包装和运输。整个装置设计合理，结构巧妙，成本低廉，操作方便，便于携带。
附图说明
19.图1是本技术提供的实施例立体结构示意图；图2是本技术提供的实施例另一视角的立体结构示意图；图3是本技术提供的实施例爆炸示意图；图4是本技术提供的实施例中电磁发生单元的主视图；图5是图4的局部放大示意图；图6是本技术提供的实施例中旋转壳体的主视图；图7是本技术提供的实施例中旋转壳体的左视图；图8是本技术提供的实施例中旋转壳体的后视图；图9是本技术提供的实施例中旋转壳体的局部剖视图；图10是本技术提供的实施例中旋转机构的总体结构示意图；
图11是本技术提供的实施例中旋转机构的爆炸示意图。
具体实施方式
20.为使本技术实施方式的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本技术实施方式中的图1~11，对本技术实施方式中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施方式是本技术一部分实施方式，而不是全部的实施方式。基于本技术中的实施方式，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施方式，都属于本技术保护的范围。因此，以下对在附图中提供的本技术的实施方式的详细描述并非旨在限制要求保护的本技术的范围，而是仅仅表示本技术的选定实施方式。在本技术的描述中，需要理解的是，术语“中心”、“纵向”、“横向”、“长度”、“宽度”、“厚度”、“上”、“下”、“前”、“后”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”“内”、“外”、“顺时针”、“逆时针”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本技术和简化描述，而不是指示或暗示所指的设备或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本技术的限制。
21.此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本技术的描述中，“多个”的含义是两个或两个以上，除非另有明确具体的限定。
22.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”、“固定”等术语应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或成一体；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通或两个元件的相互作用关系。对于本领域的普通技术人员而言，可以根据具体情况理解上述术语在本技术中的具体含义。
23.在本技术中，除非另有明确的规定和限定，第一特征在第二特征之“上”或之“下”可以包括第一和第二特征直接接触，也可以包括第一和第二特征不是直接接触而是通过它们之间的另外的特征接触。而且，第一特征在第二特征“之上”、“上方”和“上面”包括第一特征在第二特征正上方和斜上方，或仅仅表示第一特征水平高度高于第二特征。第一特征在第二特征“之下”、“下方”和“下面”包括第一特征在第二特征正下方和斜下方，或仅仅表示第一特征水平高度小于第二特征。
24.如图1~11所示，一种旋转式磁流体显示装置，包括显示屏1和电磁发生单元2两大部分，其中：电磁发生单元2，其呈平板状结构，用于产生多个相互规则分布的电磁场。所述电磁发生单元2包括基板20和控制驱动单元22，所述基板20的前面设置有多个平面线圈201。多个所述平面线圈201按预定的规则排列，排列方式可以是点阵排列或者模拟led数码管的方式排列。所述平面线圈201与所述控制驱动单元22电性连接。
25.显示屏1，其可旋转设置在所述电磁发生单元2的正面，显示屏1呈扁平中空结构，显示屏1的正面采用透明材质制成，显示屏1内装有磁流体。
26.平板状结构的电磁发生单元2得益于采用在基板20的前面设置平面线圈201才使得该整个电磁发生单元2相对于现有磁流体显示器采用具有铁芯结构的螺旋线圈更扁平，
轻便，体积小，方便运输和检修。这样的结构可以直接固定在墙体上进行展示，尤其适用于大型场合的科普演示。显示屏1与现有技术类似，是一个中空密封容器，其内部放置磁流体以及载液，显示屏1设置成可以相对于电磁发生单元2旋转的方式，便于将磁流体进行翻转从而从上往下掉落并在掉落过程中利用平面线圈201吸引部分磁流体以达到显示的目的。控制驱动单元22是一个能够接通或者断开平面线圈201电源的装置，其内设置有晶体管矩阵芯片以及用于和上位机通讯的通讯模块、控制模块等，通过上位机发送数据，其接受数据后进行对应的显示。
27.在一实施例中，所述平面线圈201呈游丝状，粘贴在所述基板20上，多个所述平面线圈201均匀排列，在基板20的前面形成点阵列。游丝状的平面线圈201类似一个平面螺旋，多个这种螺旋共同构成了显示屏的点状阵列，这种原理和led点阵类似，通过接通或断开不同位置的平面线圈201，就可以在磁流体的配合下显示出不同的图案。平面线圈201并不限于螺旋状，也可以是回字形结构或者其他结构的组合，比如三角形星形等均可。
28.在一实施例中，所述基板20为金属铝基覆铜板，所述平面线圈201采用所述基板20上的覆铜制成。金属铝基覆铜板也叫铝基板，是印刷电路板的一种，其采用铝合金材料作为基板，表面覆铜，这样的结构散热能力好，机械强度高，能够保证平面线圈201通入大电流时不会造成过热，提高整个装置的寿命。
29.在一实施例中，所述电磁发生单元2的后面固定设置有所述控制驱动单元22，这样的设计使得整个装置更紧凑，便于运输。所述电磁发生单元2固定设置在支撑架3上。支撑架3呈口字形结构，其与基板的尺寸相对应，并采用螺丝钉固定在基板的背面，整个支撑架采用方管焊接而成，其底部设置有支撑平板。设置支撑架3便于竖立显示装置，这样的结构便于拆装和运输，适合在广场、展览馆、科技馆等比较空旷的场地临时使用。
30.在一实施例中，所述显示屏1包括透明壳体10和旋转壳体11，所述透明壳体10采用透明材质制成一侧敞口的方形容器状；透明壳体10采用透明塑料或者透明亚克力材料制成，这种材料便于加工，成本相对低廉。
31.所述旋转壳体11采用不锈钢材质制成；不锈钢制成的旋转壳体11才能够有足够的机械强度，而且其不影响电磁力的穿透。
32.旋转壳体11包括底板110，所述底板110呈长方形结构，其一侧设有挡板111，所述挡板111围绕设置在所述底板110上，构成一个与所述底板110对应的口字形结构；挡板111相对于底板凸出来伸入到透明壳体10内，这样的结构可以保证透明壳体10具有足够的固定支撑位置，在旋转时受力均匀不容易损坏。
33.所述底板110的另一侧中心固定设置有旋转壳体转轴112，所述旋转壳体转轴112为中空结构，其远离底板110的一端敞口；所述旋转壳体转轴112内设置有电磁铁214；考虑到旋转壳体转轴112会占用较大的空间，会导致对应旋转壳体转轴112部位的基板无法设置平面线圈，因为这个位置需要开设让旋转壳体转轴112插入的旋转轴孔202，为了不影响显示效果，将旋转壳体转轴112做成中空的结构，其内固定设置一个或者多个电磁铁，这些电磁铁的分布于平面线圈的分布相应，这样就不会因为设置旋转壳体转轴112而影响点阵的分布。
34.所述透明壳体10套设固定在所述旋转壳体11上；所述基板20的中心开设有旋转轴孔202，所述旋转壳体转轴112可转动穿设于所述
旋转轴孔202；所述电磁发生单元2还包括旋转机构21；所述基板20的后面固定设置有所述旋转机构21，所述旋转机构21与所述旋转壳体转轴112转动连接。旋转机构21是一个电动旋转机构，能够带动旋转壳体转轴112转动，从而带动旋转壳体11转动实现磁流体的翻转。旋转机构21可以是常见的电动机结合皮带传动或者链条传动的方式进行传动，也可以利用齿轮啮合进行传动，只要能够实现转动即可。
35.所述旋转机构21包括旋转机构底座210，所述旋转机构底座210为方体结构，其中部贯通开设有底座轴孔2100。所述旋转机构底座210采用铜制成。铜是一种很好的润滑材料，利用其特有的特性，可以使得旋转壳体转轴112在底座轴孔2100内转动阻力变小，这样也就可以节省轴承等部件，节省一定的成本，并能简化设计。所述旋转机构底座210的一侧固定设置有电磁铁支架211，所述电磁铁支架211呈l形结构，其中部开设有电磁铁固定孔2110；所述电磁铁固定孔2110与所述底座轴孔2100同轴设置；所述电磁铁固定孔2110内固定设置有所述电磁铁214。所述底座轴孔2100内转动穿设所述旋转壳体转轴112，所述电磁铁214穿设在所述旋转壳体转轴112内。所述旋转壳体转轴112上固定套设有直齿轮213，所述直齿轮213与蜗杆2120啮合，所述蜗杆2120与电动机212的输出转轴固定连接，所述电动机212固定设置在所述旋转机构底座210上。
36.上述的电动机212为直流减速电动机。电动机212为与电动机中心轴垂直输出的直流减速电动机，即变速箱转轴为90度输出，这样的结构更紧凑，体积更小。
37.需要注意的是，所述底板110采用厚度为0.5~1mm的不锈钢板制成。这样的厚度可以保证机械强度的同时又不影响电磁力的作用，是一个比较合适的厚度范围。
38.在一实施例中，所述基板20上贯通开设有多个芯孔200，所述芯孔200与所述平面线圈201相互对应，该芯孔200位于所述平面线圈201的中心位置。所述芯孔200内设置有铁芯。这样的结构可以使得电磁线圈产生的磁力增强，但又不影响整个装置的体积。铁芯可以采用磁芯或者用常见的铁质铆钉铆接而成，这样便于生产，成本也较低。
39.工作时，初始状态平面线圈201没有电，因此显示屏1中的磁流体落到内腔的底部，需要显示数值或者图案时，通过上位机将需要显示的图形数据发送给控制驱动单元22，控制驱动单元22内有接收和处理的微控制单元，通过接收并分解后控制对应的平面线圈201得电，从而产生磁场。接着，控制驱动单元22控制电动机212得电，电动机212带动蜗杆2120转动，进而带动直齿轮213、旋转壳体转轴112以及底板110、挡板111以及透明壳体10转动180度，在转动过程中，显示屏1内的磁流体由原来位于底部的位置变成位于顶部，在重力的作用下慢慢下降，在下降过程中，被通电的平面线圈的磁力吸引，从而吸附在平面线圈附件，若干个平面线圈同时通电，一起吸附磁流体，从而可以显示出图案。
40.本技术通过在电磁发生单元2的正面旋转设置有显示屏1，其中显示屏1呈扁平中空结构，显示屏1的正面采用透明材质制成，显示屏1内装有磁流体。所述电磁发生单元2包括基板20和控制驱动单元22，所述基板20的前面设置有多个平面线圈201，多个所述平面线圈201按预定的规则排列，所述平面线圈201与所述控制驱动单元22电性连接。这样的结构使得整个显示装置重量大大减轻，体积也很小，便于组装、包装和运输。整个装置设计合理，结构巧妙，成本低廉，操作方便，便于携带。