DE10062704A1

DE10062704A1 - Electromechanical component

Info

Publication number: DE10062704A1
Application number: DE2000162704
Authority: DE
Inventors: Stefan Kautz; Hannes Kuehl
Original assignee: Siemens AG
Current assignee: Siemens AG
Priority date: 2000-12-15
Filing date: 2000-12-15
Publication date: 2002-07-04
Also published as: WO2002049059A1

Abstract

Elektromechanisches Bauelement mit mindestens einem Aktor aus einer Formgedächtnis-Legierung, der bei Erreichen einer bestimmten Temperatur seine Form ändert und sich änderungsbedingt bewegt, wobei mindestens zwei bewegungsgekoppelte oder bewegungskoppelbare Aktoren (2, 3, 8, 9, 15, 16, 21, 22, 28, 29) vorgesehen sind, die ihre Form bei unterschiedlichen Temperaturen ändern.Electromechanical component with at least one actuator made of a shape memory alloy, which changes shape when a certain temperature is reached and moves as a result of the change, at least two actuators (2, 3, 8, 9, 15, 16, 21, 22, 28, 29) are provided which change their shape at different temperatures.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bauelement mit mindestens einem Aktor aus einer Formgedächtnis-Legierung, der bei Erreichen einer bestimmten Temperatur seine Form än dert und sich änderungsbedingt bewegt.The invention relates to an electromechanical component at least one actuator made of a shape memory alloy, which changes shape when a certain temperature is reached changes and moves due to changes.

Ein derartiges elektromechanisches Bauelement wird beispiels weise in Form einer Trennschaltereinrichtung realisiert. Die se Trennschaltereinrichtung dient dazu, einen über sie ge schlossenen Stromkreis im Falle einer Störung sehr schnell öffnen und damit unterbrechen zu können um zu vermeiden, dass störungsbedingte Überspannungen oder dergleichen auf im Stromkreis eingebundene Gerätschaften einwirken und diese be schädigt oder zerstört werden können. Zum schnellen Öffnen des Stromkreises bedienen sich derartige Trennschalterein richtungen eines Aktors aus einer Formgedächtnis-Legierung. Diese Aktoren werden häufig auch SMA-Aktoren (Shape-Memory- Alloy-Aktoren) benannt. Solche Aktoren zeichnen sich dadurch aus, dass sie in Abhängigkeit ihrer Temperatur die Form än dern können. Man erreicht dies dadurch, dass man ihnen durch geeignete Formglühungen eine Vorzugsrichtung aufprägt, in welcher sich die Körner bei der temperaturbedingten Phasenum wandlung bevorzugt ausrichten. Bekannt sind dabei Ein-Wege- Aktoren, die bei einer Temperaturerhöhung ab Erreichen einer bestimmten Umwandlungstemperatur von der Form des kalten Zu stands in eine andere wechseln, was durch die Phasenänderung von Martensit zu Austenit und das Kornwachstum in Richtung der aufgeprägten Vorzugsrichtung geschieht. Nach erneutem Er kalten bleibt der Aktor in der eingenommenen Form, d. h., er wandelt seine Form nicht zurück. Dies ist der Fall bei soge nannten Ein-Weg-Aktoren. Zwei-Weg-Aktoren wechseln automa tisch ihre Form zwischen "kaltem" und "warmen" Zustand. Bei einer Anwendung beispielsweise in einer Trennschaltereinrich tung kommen häufig Ein-Weg-Aktoren zum Einsatz, die beispielsweise mit einem Federelement, z. B. einem Federbügel ge koppelt sind. Über den Federbügel wird der Stromkreis ge schlossen. Der Aktor ist dabei derart angeordnet, dass er von dem Federbügel beispielsweise aus der horizontalen Lage ver bogen wird. Die horizontale Lage entspricht der aufgeprägten Hochtemperaturform. Muss nun der Stromkreis aufgrund eines Störfalls geöffnet werden, so wird der Aktor kurzzeitig über die Umwandlungstemperatur erwärmt, so dass er sich in die ho rizontale oder gestreckte Form umwandelt und dabei den Feder bügel mitreißt.Such an electromechanical component is used as an example realized in the form of a disconnector. the This isolating switch device is used to ge over it closed circuit very quickly in the event of a fault opening and interrupting to avoid that interference-related overvoltages or the like on the Applied devices and circuit can be damaged or destroyed. For quick opening such circuit breakers use the circuit directions of an actuator made of a shape memory alloy. These actuators are often also SMA actuators (shape memory Alloy Actuators). Such actuators are characterized by this that they change shape depending on their temperature can. You can do this by going through them suitable form annealing imprints a preferred direction, in which the grains change in the temperature-related phase Prioritize change. One-way are known Actuators that rise when a temperature rises above a certain transformation temperature from the shape of the cold to stands to switch to another, due to the phase change from martensite to austenite and grain growth towards the embossed preferred direction happens. After another Er the actuator remains cold in the form it has taken, i.e. i.e., he does not change its form. This is the case with so-called called one-way actuators. Two-way actuators change automatically table their shape between "cold" and "warm" condition. at an application, for example in a disconnector One-way actuators are often used, for example with a spring element, e.g. B. a spring clip ge are coupled. The circuit is ge via the spring clip closed. The actuator is arranged such that it is from the spring clip ver, for example, from the horizontal position will bow. The horizontal position corresponds to the embossed one High temperature form. Now the circuit must be due to a Open in the event of a fault, the actuator is briefly over the transition temperature warms up so that it moves into the ho converts to a horizontal or elongated shape while doing the feather stirrups.

Nachteilig ist aber, dass sich der eine Aktor lediglich zwi schen zwei Endstellungen bewegen kann, nämlich der Stellung, die er im kalten Zustand innehat und der Stellung, die er im warmen Zustand besitzt. Dies gilt jedoch nur für einen Zwei- Wege-Aktor, ein Ein-Weg-Aktor kann nur unter Verwendung eines Rückstellglieds in die Ausgangsstellung gebracht werden. Es können also lediglich zwei Positionen eingenommen werden, de nen jeweils eine bestimmte Temperatur bzw. ein bestimmter Temperaturbereich zugeordnet ist. Für manchen Anwendungen wä re es aber zweckmäßig, wenn das elektromechanische Bauelement bei mehr als zwei Temperaturen sensitiv wäre, um so auf un terschiedliche temperaturbedingte Situationen reagieren zu können. Mit einem solchen Bauelement wäre dann beispielsweise ein Schalten bei unterschiedlichen Betriebstemperaturen mög lich, hierüber könnten verschiedene Stromkreise geschlossen werden etc.The disadvantage, however, is that the one actuator is only between can move two end positions, namely the position which he holds in the cold state and the position which he holds in is warm. However, this only applies to a two- Way actuator, a one way actuator can only be used using a Reset element are brought into the starting position. It So only two positions can be taken, de NEN each a certain temperature or a certain Temperature range is assigned. For some applications re it is useful if the electromechanical component would be sensitive at more than two temperatures, so un Different temperature-related situations react can. With such a component would then be, for example switching at different operating temperatures possible Lich, different circuits could be closed be etc.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein elektromechani sches Bauelement anzugeben, das hinsichtlich seiner Sensiti vität gegenüber aktorseitig anliegenden Temperaturen verbes sert ist.The invention is based on the problem of an electromechanical to specify the component that is sensitive to its vity compared to temperatures on the actuator side sert is.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem elektromechanischen Bauelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorge sehen, dass mindestens zwei bewegungsgekoppelte oder bewegungskoppelbare Aktoren vorgesehen sind, die ihre Form bei unterschiedlichen Temperaturen ändern.To solve this problem is an electromechanical Component of the type mentioned in the invention see that at least two motion-coupled or motion-coupled Actuators are provided that match their shape change different temperatures.

Das erfindungsgemäße Bauelement zeichnet sich durch die Kopp lung zweier Aktoren aus, die die Formänderung bei unter schiedlichen Temperaturen vornehmen. Während bei niedrigen Temperaturen beide Aktoren in einer ersten oder Ausgangs schaltstellung stehen, ändert bei Erreichen einer ersten hö heren Temperatur einer der Aktoren seine Form, er nimmt also eine zweite Stellung ein, die eine erste Schaltbetätigung o der dergleichen ermöglicht. Bei einer noch weiteren Tempera turerhöhung ändert nun auch der zweite Aktor seine Form, be dingt durch die erfindungsgemäß vorgesehene Bewegungskopplung wird hierdurch auch der andere Aktor bewegt und aus seiner ersten Schaltstellung geführt, eine zweite Schaltstellung wird erreicht. Das erfindungsgemäße Aktorsystem ist also für unterschiedliche Temperaturen sensitiv, so dass folglich auch unterschiedliche Temperaturen erfasst und abhängig davon der Schaltzustand des Bauelements sich ändert. Mit diesem Bauele ment ist es also beispielsweise möglich, auf sich ändernde Umgebungstemperaturen reagieren und entsprechend schalten zu können, um beispielsweise ein Ventil zu öffnen oder aber ent sprechende Anzeigen zu schalten. Daneben ist es natürlich auch möglich, aktiv entsprechende Schaltstellungen zu variie ren, wenn nämlich einer oder alle Aktoren zur Temperaturvari ierung bestromt werden.The component according to the invention is characterized by the Kopp development of two actuators, which change the shape at under undertake different temperatures. While at low Temperatures both actuators in a first or output switch position, changes when a first height is reached the temperature of one of the actuators takes its shape, so it takes a second position, a first switching operation o which enables the like. With yet another tempera door increase, the second actuator now also changes its shape, be due to the motion coupling provided according to the invention this also moves the other actuator and out of it led first switching position, a second switching position is achieved. The actuator system according to the invention is therefore for different temperatures sensitive, so consequently also different temperatures recorded and depending on the Switching state of the component changes. With this component So it is possible, for example, to change Ambient temperatures react and switch on accordingly can, for example, to open a valve or ent to serve speaking ads. Besides that, it's natural also possible to actively switch the corresponding switch positions ren, namely if one or all actuators for temperature vari be energized.

Erfindungsgemäß können die Aktoren als Ein-Weg-Aktoren oder als Zwei-Wege-Aktoren ausgeführt sein, das heißt, die Aktor art ist bei allen vorgesehenen Aktoren dieselbe. Alternativ besteht auch die Möglichkeit, dass ein Aktor ein Ein-Weg- Aktor und der andere ein Zwei-Wege-Aktor ist. Die jeweils verwendete Aktortypen werden zweckmäßigerweise nach Art der gewählten Bewegungskopplung ausgewählt.According to the invention, the actuators can be used as one-way actuators or be designed as two-way actuators, that is, the actuator type is the same for all intended actuators. alternative there is also the possibility that an actuator is a one-way Actuator and the other is a two-way actuator. The each Actuator types used are expediently according to the type of selected motion coupling selected.

Dabei können die Aktoren derart angeordnet sein, dass sie sich bei einer Formänderung in die gleiche Richtung bewegen. The actuators can be arranged such that they move in the same direction when the shape changes.

Bei dieser Ausführung nimmt also der erste sich formändernde Aktor den zweiten mit, bei einer weiteren Temperaturerhöhung ändert sich dann auch die Form des zweiten Aktors, der sich in die gleiche Richtung wie der erste Aktor bewegt. Die Mimik wird aus der ersten Schaltstellung in eine zweite, einen grö ßeren Stell- oder Schaltweg aufweisende Schaltstellung ge führt.In this version, the first changes shape Actuator with the second, with a further temperature increase the shape of the second actuator then changes, too moved in the same direction as the first actuator. The facial expressions is from the first switch position to a second, a size Switch position having an outer travel or switching path leads.

Alternativ können die Aktoren auch derart angeordnet sein, dass sie sich in die entgegengesetzte Richtung bewegen. Än dert sich hier die Form des ersten Aktors, so wird der zweite Aktor mitbewegt. Bei weiterer Temperaturerhöhung ändert sich die Form des zweiten Aktors, der die gesamte Mimik beispiels weise wieder in eine Stellung entsprechend oder nahe der Aus gangsstellung zurückführt.Alternatively, the actuators can also be arranged that they're moving in the opposite direction. än If the shape of the first actuator changes, the second becomes Actuator moved. As the temperature increases further, changes the shape of the second actuator, the example of all facial expressions point back to a position corresponding to or near the end gear position.

Je nach Einsatzgebiet des erfindungsgemäßen elektromechani schen Bauelements ist es denkbar, dass die Aktoren aus schließlich auf die herrschende Umgebungstemperatur reagie ren. Eine solche Ausgestaltung des Bauelements ist dort zweckmäßig, wo es in einer Umgebung mit erhöhter, sich än dernder Temperatur eingesetzt wird. Alternativ dazu besteht natürlich auch die Möglichkeit, die zur Formwandlung erfor derliche Temperaturänderung aktiv zu erzielen, wozu ein oder beide Aktoren über Zuleitungen bestrombar sind. Dabei können beide Aktoren mit demselben Strom beaufschlagbar sein, alter nativ dazu besteht die Möglichkeit, dass jeder Aktor separat bestrombar ist.Depending on the field of application of the electromechani according to the invention cal component, it is conceivable that the actuators finally react to the prevailing ambient temperature ren. Such a configuration of the component is there appropriate where it is in an environment with elevated, changing derender temperature is used. Alternatively there is of course also the possibility that is needed to change the shape To actively achieve such temperature change, for which purpose an or both actuators can be energized via supply lines. You can both actuators can be supplied with the same current, dude natively there is the possibility that each actuator is separate is energizable.

Ferner ist es zweckmäßig, wenn die Aktoren bei ihrer Form wandlung unterschiedlich große Kräfte erzeugen bzw. aufeinan der ausüben, wobei der Aktor, der seine Form bei einer höhe ren Temperatur wandelt, der stärkere seine sollte, da er den bereits formgewandelten, das im Vergleich zur niedrigen Tem peratur "härtere" Phasengefüge aufweisenden Aktor bei seiner Formwandlung mit bewegen muss. It is also expedient if the actuators are in their shape change generate different forces or on each other the exercise, taking the actuator, which is its shape at a height changes its temperature, which should be stronger because it already transformed, which compared to the low tem "Harder" phase structure of the actuator at its Shape change must move with.

Die Aktoren können hinsichtlich der Erzielung unterschiedlich großer Kräfte aus unterschiedlichen Materialien bestehen, zu sätzlich oder alternativ dazu können die Aktoren auch unter schiedliche Geometrien, insbesondere unterschiedlich große Querschnitte aufweisen.The actuators can vary in terms of achievement large forces consist of different materials, too in addition or alternatively, the actuators can also be under different geometries, especially different sizes Have cross sections.

Nach einer ersten Erfindungsalternativ können die Aktoren als Streifen ausgebildet sein, die zweckmäßigerweise nebeneinan der und parallel zueinander positioniert mit ihrem eine Ende feststehen und mit dem anderen Ende frei beweglich angeordnet sind. Optional können die Streifen gegeneinander über eine Zwischenlage isoliert sein.According to a first alternative of the invention, the actuators can be used as Strips are formed, which are conveniently next to each other the and positioned parallel to each other with one end are fixed and freely movable with the other end are. Optionally, the strips can be set against one another Liner be insulated.

Die Bewegungskopplung kann entweder dadurch erfolgen, dass sich die Aktoren bei der Formwandlung aneinander anlegen, al so einander berühren und einander mitnehmen. Diese Ausgestal tung ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die beiden Akto ren gegeneinander arbeiten. Daneben besteht die Möglichkeit, dass die Aktoren im Bereich ihrer freien Ende miteinander ü ber ein Verbindungsteil, insbesondere einer Klammer verbunden sind, so dass eine Mitnahme des sich nicht wandelnden oder bereits formgewandelten Aktor auch bei einer Aktorbewegung in die gleiche Richtung, wenn sich die Aktoren also verstärken, möglich ist. Weiterhin kann wenigstens ein Anschlag vorgese hen sein, gegen den einer der Aktoren vor Erreichen der wand lungsbedingten Endposition anschlägt.The coupling of motion can take place either in that the actuators put on each other during the shape change, al so touch each other and take each other with you. This shape tion is particularly useful when the two Akto ren work against each other. There is also the possibility that the actuators overlap with each other in the area of their free ends Connected via a connecting part, in particular a clamp are so that a take away of the not changing or already transformed actuator even with an actuator movement in the same direction, so if the actuators reinforce, is possible. Furthermore, at least one stop can be provided against one of the actuators before reaching the wall position-related end position.

In Weiterbildung des Erfindungsgedankens kann vorgesehen sein, dass ein eine Rückstellkraft erzeugendes Mittel, insbe sondere eine Rückstellfeder vorgesehen ist, das bei der wand lungsbedingten Bewegung eines oder beider Aktoren gespannt wird. Dieses Rückstellmittel, z. B. in Form einer Spiralfe der, ist insbesondere dann zweckmäßig, wenn die Aktoren als Ein-Weg-Aktor ausgebildet sind und sich beide in die gleiche Richtung bewegen. Sinkt nun die Temperatur wieder unter die Umwandlungstemperatur des Aktors, der sich bei der niedrige ren Temperatur wandelt, so sind beide Aktoren wieder in den "weichen" Zustand übergegangen. Mittels der gespannten Rück stellfeder können sie wieder in die Ausgangsposition gezogen werden. Daneben kann die Rückstellfeder auch unterstützend bei einer Aktorkombination bestehend aus einem Ein-Weg- und einem Zwei-Wege-Aktor sein, die die "Rückstellung" des Aktor systems durch den bei hinreichend niedriger Temperatur wieder in den Ausgangszustand zurückgehenden Zwei-Wege-Aktor unter stützt.In a further development of the inventive concept can be provided be that a means generating a restoring force, esp special a return spring is provided in the wall movement-related movement of one or both actuators excited becomes. This reset means, e.g. B. in the form of a spiral which is particularly useful if the actuators as One-way actuator are designed and both are in the same Move direction. Now the temperature drops below Transformation temperature of the actuator, which is at the low temperature changes, both actuators are back in the "soft" state passed. By means of the taut back spring can be pulled back to the starting position become. In addition, the return spring can also be supportive with an actuator combination consisting of a one-way and be a two-way actuator, which is the "reset" of the actuator systems by the at sufficiently low temperature again two-way actuator returning to the initial state supports.

Eine Erfindungsalternative zu den Streifenaktoren sieht vor, dass die Aktoren als Spiralfedern ausgebildet sind, die zweckmäßigerweise gegeneinander drückend angeordnet sind, wo bei ihre einander gegenüberliegende Enden feststehend einge spannt sind. Diese Aktoren arbeiten also gegeneinander, je nach herrschender Temperatur bzw. am jeweiligen Aktor anlie gender Temperatur dehnt sich die eine Feder aus, die jeweils andere wird zusammengedrückt.An invention alternative to the strip actuators provides that the actuators are designed as spiral springs that are expediently arranged against each other where fixed at their opposite ends are tense. So these actuators work against each other depending on the prevailing temperature or on the respective actuator gender temperature expands one spring, each others are squeezed.

Daneben besteht schließlich die Möglichkeit, dass die Aktoren als Drähte ausgebildet sind, die während der Formwandlung ih re Länge ändern. Auch bei dieser Ausgestaltung ist es zweck mäßig, wenn ein eine Rückstellkraft erzeugendes Mittel, ins besondere eine Rückstellfeder vorgesehen ist, das bei der wandlungsbedingten Bewegung eines oder beider Aktoren ge spannt wird.Finally, there is also the possibility that the actuators are formed as wires which ih Change length. It is also useful in this configuration moderate, if a restoring force, ins special a return spring is provided, which at conversion-related movement of one or both actuators ge is stretched.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er geben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbei spielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:Further advantages, features and details of the invention he result from the implementation described below play as well as based on the drawings. Show:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines ersten erfindungsge mäßen Bauelements mit zwei Aktoren in unterschied lichen temperaturbedingten Stellungen, Fig. 1 is a schematic representation of a first erfindungsge MAESSEN device with two actuators in different union temperature-related positions,

Fig. 2 eine Prinzipdarstellung einer zweiten Ausführungs form eines Bauelements mit zwei Aktoren in unter schiedlichen temperaturbedingten Stellungen, Fig. 2 is a schematic representation of a second embodiment form of a device with two actuators in difference current temperature postures,

Fig. 3 eine Prinzipdarstellung einer dritten Ausführungs form eines erfindungsgemäßen Bauelements mit sepa rat bestromten Aktoren, Fig. 3 is a schematic representation of a third form of execution of a device according to the invention with sepa rat energized actuators,

Fig. 4 eine vierte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements mit über einen gemeinsamen Stromkreis bestrombaren Aktoren, und Fig. 4 shows a fourth embodiment of a device according to the invention having energisable via a common circuit actuators, and

Fig. 5 eine Prinzipdarstellung einer fünften erfindungsge mäßen Ausführungsform eines Bauelements mit zwei Aktoren in unterschiedlichen temperaturbedingten Stellungen. Fig. 5 is a schematic representation of a fifth erfindungsge MAESSEN embodiment of a component with two actuators in different temperature-related positions.

Fig. 1 zeigt in Form einer Prinzipskizze eine erste Ausfüh rungsform eines erfindungsgemäßen elektromechanischen Bauele ments 1 umfassend zwei Aktoren 2, 3, die mit ihrem einen Ende in einer Halterung 4, bevorzugt aus einem nichtleitenden Kunststoff, aufgenommen sind. Ihre freien oberen Enden sind beweglich. Fig. 1 shows in the form of a schematic diagram a first embodiment of an electromechanical component 1 according to the invention comprising two actuators 2 , 3 , which are received at one end in a holder 4 , preferably made of a non-conductive plastic. Its free upper ends are movable.

Für einen Aktor kommen praktisch alle Formgedächtnis- Legierungen in Frage. Als besonders geeignet sind Ti-Ni- Legierungen anzusehen. So gehen z. B. aus "Materials Science and Engineering", Vol. A 202, 1995, Seiten 148 bis 156 ver schieden zusammengesetzte Ti-Ni- und Ti-Ni-Cu-Legierungen hervor. In "Intermetallic", Vol. 3, 1995, Seiten 35 bis 46 und "Scripta METALLURGICA et MATERIALIA", Vol. 27, 1992, Sei ten 1097 bis 1102 sind verschiedene Ti₅₀Ni_50-xPd_x- Formgedächtnis-Legierungen beschrieben. Statt der Ti-Ni- Legierungen sind selbstverständlich auch andere Formgedächt nis-Legierungen geeignet. So kommen beispielsweise Cu-Al- Formgedächtnis-Legierungen in Frage. Eine entsprechende Cu- Zn24A13-Legierung ist aus "Z. Metallkde.", Bd. 79, H. 10, 1988, Seiten 678 bis 683 zu entnehmen. In "Scripta Materia lia", Vol. 34, No. 2, 1996, Seiten 255 bis 260 ist eine wei tere Cu-Al-Ni-Formgedächtnis-Legierung beschrieben. Selbstverständlich können zu den vorerwähnten binären oder ternären Legierungen noch weitere Legierungspartner wie z. B. Hf in an sich bekannter Weise hinzulegiert sein.Practically all shape memory alloys can be used for an actuator. Ti-Ni alloys are particularly suitable. So go z. B. from "Materials Science and Engineering", Vol. A 202, 1995, pages 148 to 156 ver different composite Ti-Ni and Ti-Ni-Cu alloys. In "Intermetallic", vol. 3, 1995, pages 35 to 46 and "Scripta METALLURGICA et MATERIALIA", vol. 27, 1992, pages 1097 to 1102 , various Ti ₅₀ Ni _50-x Pd _x shape memory alloys are described. Instead of the Ti-Ni alloys, other shape memory alloys are of course also suitable. For example, Cu-Al shape memory alloys come into question. A corresponding Cu-Zn24A13 alloy can be found in "Z. Metallkde.", Vol. 79, H. 10, 1988, pages 678 to 683. In "Scripta Materia lia", vol. 34, no. 2, 1996, pages 255 to 260, a further Cu-Al-Ni shape memory alloy is described. Of course, other alloying partners such as e.g. B. Hf be alloyed in a manner known per se.

Bei den beiden Aktoren kann es sich beispielsweise um zwei Ein-Weg-Aktoren handeln. Die beiden Aktoren wandeln ihre Form bei unterschiedlichen Temperaturen. Der Aktor 2 wandelt seine Form bei einer Temperatur T₁, der Aktor 3 wandelt seine Form bei einer höheren Temperatur T₂.The two actuators can be, for example, two one-way actuators. The two actuators change their shape at different temperatures. The actuator 2 changes its shape at a temperature T ₁ , the actuator 3 changes its shape at a higher temperature T ₂ .

Fig. 1A zeigt den Ausgangszustand bei einer niedrigen Tempe ratur T₀. In diesem idealisiert dargestellten Ausgangszustand zeigen beide als Streifen ausgeführten Aktoren 2, 3 ihre längliche, unverbogene "Grundform". Fig. 1A shows the initial state at a low temperature T _0, Tempe. In this idealized initial state, both actuators 2 , 3 designed as strips show their elongated, non-bent "basic shape".

Wird nun die Temperatur von T₀ auf T₁ erhöht, so wandelt der Aktor 2 seine Form, er verbiegt sich nach links. Während sei ner formbedingten Bewegung schlägt er am noch mit "weichem" Martensit-Gefüge vorliegenden Aktor 3 an, er nimmt diesen mit und verbiegt ihn hierdurch ebenfalls. Zum Ende des wandlungs bedingten Stellwegs des Aktors 2 wird beispielsweise ein e lektrischer Kontakt 5 betätigt.If the temperature is now increased from T ₀ to T ₁ , the actuator 2 changes its shape, it bends to the left. During its shape-related movement, it strikes the actuator 3 , which is still present with a "soft" martensite structure, and takes it with it and thereby also bends it. At the end of the change-dependent travel of the actuator 2 , for example, an electrical contact 5 is actuated.

Wird nun die Temperatur weiter erhöht, so wandelt der Aktor 3 bei Erreichen einer Temperatur T₂ seine Form. Der Aktor 3 ist stärker als der Aktor 2 ausgelegt, so dass bei einer Phasen änderung des Aktors 2 zur "harten" Austenit-Phase der bereits in der "harten" Austenit-Phase vorliegende Aktor 2 mitgenom men wird. Der Aktor 3 bewegt sich bei seiner Formwandlung in entgegengesetzte Richtung, das heißt, das Aktorsystem wird aus seinem Kontaktangriff wieder wegbewegt, der Kontakt 5 wird nicht länger berührt oder geschlossen.If the temperature is increased further, the actuator 3 changes its shape when a temperature T _{2 is reached} . The actuator 3 is stronger designed as the actuator 2, so that, for a phase change of the actuator 2 to the "hard" austenite phase of the present already in the "hard" austenite phase actuator 2 is mitgenom men. When the shape of the actuator 3 changes, it moves in the opposite direction, that is to say the actuator system is moved away from its contact attack, and the contact 5 is no longer touched or closed.

Da es sich bei beiden Aktoren 2, 3 um Ein-Weg-Aktoren han delt, verbleiben diese im Wesentlichen in der in Fig. 1C ge zeigten Stellung, auch wenn die Temperatur wieder auf eine Temperatur unter T₁ abgesenkt wird. Bei einer erneuten Temperaturerhöhung auf T₁ bewegt sich der Aktor 2 erneut nach links und nimmt den noch "weichen" Aktor 3 erneut mit, bei einer weiteren Temperaturerhöhung erfolgt die erneute Wand lung des Aktors 3 mit der vorher beschriebenen Folge.Since both actuators 2 , 3 are one-way actuators, they remain essentially in the position shown in FIG. 1C, even if the temperature is reduced again to a temperature below T ₁ . With a further increase in temperature to T _1, the actuator 2 moves to the left again and takes the still "soft" actuator 3 again, in a further temperature increase in the re-wall takes place development of the actuator 3 with the previously described sequence.

Festzuhalten ist, dass der Aktor 3 auch derart ausgelegt sein kann, dass er sich noch deutlich weiter als wie in Fig. 1C gezeigt nach rechts verbiegt, und mit ihm der Aktor 2. Es ist dann also möglich, einen weiteren, hier nicht näher gezeigten und rechts neben dem Aktorsystem angeordneten Kontakt zu kon taktieren oder zu schließen. In diesem Fall ist es dann aber zweckmäßig, wenn zumindest der Aktor 2 als Zwei-Wege-Aktor ausgebildet ist, der bei einer Temperatur < T₁ in seine in Fig. 1A gezeigte Grundstellung "zurückkehrt" und so die Ak tormimik aus ihrem Kontakt mit dem zweiten, nicht gezeigten Kontaktpunkt führt.It should be noted that the actuator 3 can also be designed such that it bends significantly further to the right than shown in FIG. 1C, and with it the actuator 2 . It is then possible to contact or close a further contact, not shown here and arranged to the right of the actuator system. In this case, however, it is expedient if at least the actuator 2 is designed as a two-way actuator, which "returns" to the basic position shown in FIG. 1A at a temperature <T _1, and thus the actuation from its contact with leads to the second contact point, not shown.

Schließlich ist bezüglich Fig. 1B auf den hier nur exempla risch gezeigten Anschlag 6 zu verweisen, der die Bewegung der beiden Aktoren 2, 3 begrenzt. Diese Stellwegbegrenzung ist dahingehend von Vorteil, Langzeitalterungseffekte zu unter drücken und so zu erreichen, dass die gewünschten Stellwege auch nach sehr häufiger Aktorbetätigung zurückgelegt werden. In diesem Zusammenhang wird auf die noch unveröffentlichte deutsche Patentanmeldung 100 392 03.2 verwiesen, in der ein derartiges elektromechanisches Bauelement näher beschrieben ist.Finally, with reference to FIG. 1B, reference is made to the stop 6 shown here only by way of example, which limits the movement of the two actuators 2 , 3 . This limitation of the travel is advantageous in suppressing long-term aging effects and in such a way that the desired travel is covered even after the actuator has been actuated very frequently. In this context, reference is made to the as yet unpublished German patent application 100 392 03.2, in which such an electromechanical component is described in more detail.

Fig. 2 zeigt ein zweites erfindungsgemäßes elektromechani sches Bauelement 7, das ebenfalls zwei Aktoren 8, 9 umfasst, die ihre Form bei unterschiedlichen Temperaturen wandeln. Die freien Enden der beiden Aktoren 8, 9 sind über ein Verbin dungsteil 10, zweckmäßigerweise in Form einer Klammer, mit einander fest bewegungsgekoppelt. Am Aktor 8 greift ferner ein Rückstellelement 11, z. B. in Form einer Rückstellfeder an, die am anderen Ende festgespannt ist. Fig. 2 shows a second electromechanical component 7 according to the invention, which also comprises two actuators 8 , 9 , which change their shape at different temperatures. The free ends of the two actuators 8 , 9 are connected via a connec tion part 10 , expediently in the form of a bracket, with each other in a fixed manner. The actuator 8 also engages a return element 11, for example. B. in the form of a return spring which is clamped at the other end.

Wird nun die Temperatur ausgehend von der Ausgangstemperatur T₀, bei der die Aktormimik die in Fig. 2A gezeigte Ausgangs position zeigt, auf eine Temperatur T₁ erhöht, so wandelt sich auch hier der Aktor 8 und verbiegt sich nach links. Auf grund der Bewegungskopplung wird auch der Aktor 9 mitgenom men. Wie Fig. 2B zeigt führt die Formwandlung des Aktors 8 dazu, dass ein erster Kontaktpunkt 12 kontaktiert wird. Auf grund der Bewegung der Aktormimik wird gleichzeitig das Rück stellmittel 11 gespannt.If the temperature is increased from the starting temperature T ₀ , at which the actuator mimic shows the starting position shown in FIG. 2A, to a temperature T ₁ , the actuator 8 also changes here and bends to the left. On the basis of the movement coupling, the actuator 9 is also taken along. As FIG. 2B shows, the shape change of the actuator 8 leads to the fact that a first contact point 12 is contacted. Due to the movement of the actuator mimics, the return means 11 is simultaneously tensioned.

Wird nun die Temperatur weiter auf die Temperatur T₂ erhöht, so wandelt sich auch der zweite Aktor 9. Ersichtlich verbiegt sich dieser in die gleiche Richtung wie auch der Aktor 8. Dieser wird aufgrund der Bewegungskopplung über das Verbin dungsteil 10 mitgenommen, die gesamte Mimik verbiegt sich al so noch weiter nach links und kontaktiert den zweiten Kon taktpunkt 13. Somit können also zwei unterschiedliche Kon taktpunkte bei den unterschiedlichen Temperaturen angefahren werden. Bei einer Abkühlung unter die Temperatur T₂ geht die Phase des Aktors 9 wieder in die "weiche" Martensit-Phase ü ber, bedingt durch die Rückstellkraft des Rückstellmittels 11 wird die Aktormimik in die in Fig. 2B gezeigte Position zu rückgezogen, wo der erste Kontaktpunkt 12 erneut kontaktiert wird. Bei einer weiteren Abkühlung unter die Temperatur T₁ wird die gesamte Mimik wieder in die in Fig. 2A gezeigte Aus gangsposition zurückgezogen.If the temperature is now increased further to the temperature T ₂ , the second actuator 9 also changes . It can be seen that it bends in the same direction as the actuator 8 . This is taken due to the movement coupling via the connec tion part 10 , the entire facial expression bends so even further to the left and contacts the second contact point 13th Thus, two different contact points can be approached at the different temperatures. When cooling below the temperature T ₂ , the phase of the actuator 9 changes back into the "soft" martensite phase. Due to the restoring force of the restoring means 11 , the actuator mimicry is retracted to the position shown in FIG. 2B, where the first Contact point 12 is contacted again. With a further cooling below the temperature T ₁ , the entire facial expression is pulled back into the starting position shown in FIG. 2A.

Während die Fig. 1 und 2 elektromechanische Bauelemente 1, 7 zeigen, bei denen die Aktoren auf die herrschende Umgebungs temperatur reagieren, zeigt Fig. 3 ein erfindungsgemäßes e lektromechanisches Bauelement 14, bei dem die beiden Aktoren 15, 16 über separate Stromkreise 17, 18 separat bestromt wer den können. Zwischen den Aktoren 15, 16 ist eine Isolations schicht 19 vorgesehen. Bei dieser Ausgestaltung kann also die Temperatur jedes Aktors 15, 16 individuell über den jeweili gen Stromkreis 17, 18 eingestellt und das Schalt- bzw. Bewe gungsverhalten der Aktormimik definiert gesteuert werden. While FIGS. 1 and 2 electromechanical components 1, 7 show, in which the actuators on the prevailing ambient react temperature, Fig. 3 shows an inventive e lektromechanisches device 14, in which the two actuators 15, 16 via separate power circuits 17, 18 separately energized who can. An insulation layer 19 is provided between the actuators 15 , 16 . In this embodiment, the temperature of each actuator 15 , 16 can be individually set via the respective circuit 17 , 18 and the switching or movement behavior of the actuator mimics can be controlled in a defined manner.

Eine Alternativausführung eines erfindungsgemäßen elektrome chanischen Bauelements 20 zeigt Fig. 4. Hier werden die bei den Aktoren 21, 22, die an ihrem der Halterung 23 zugewandten Ende über ein leitendes Verbindungsteil 24 elektrisch gekop pelt sind, über einen gemeinsamen Stromkreis 25 gemeinsam bestromt. Hierzu sind die freien Enden über eine gemeinsame Leitungsverbindung 26 mit der gezeigten Stromquelle verbun den. Bei dieser Ausgestaltung wird also über den gemeinsam eingeprägten Strom die Temperatur der beiden Aktoren 21, 22 gleichzeitig und gleichförmig erhöht. Je nach gegebener Tem peratur wandelt sich der jeweilige Aktor. Es kann also über einen Stromkreis die "Arbeitstemperatur" des kompletten Ak torsystems gesteuert werden.An alternative embodiment of an electromechanical component 20 according to the invention is shown in FIG. 4. Here, the actuators 21 , 22 , which are electrically coupled at their end facing the holder 23 via a conductive connecting part 24, are energized together via a common circuit 25 . For this purpose, the free ends are connected via a common line connection 26 to the current source shown. In this embodiment, the temperature of the two actuators 21 , 22 is thus increased simultaneously and uniformly via the current impressed together. The respective actuator changes depending on the given temperature. So it can be controlled via a circuit, the "working temperature" of the complete gate system.

Schließlich zeigt Fig. 5 ein erfindungsgemäßes elektromecha nisches Bauelement 27 einer fünften Ausführungsform. Dieses umfasst zwei als Spiralfedern ausgebildete Aktoren 28, 29, die mit ihren einander entfernten Enden an entsprechenden Halterungen 30, 31 eingespannt sind. Mit ihren freien Enden sind die Aktoren 28, 29 über ein Kontaktelement 32 bewegungs gekoppelt.Finally, FIG. 5 shows an electromechanical component 27 according to the invention of a fifth embodiment. This comprises two actuators 28 , 29 designed as spiral springs, which are clamped at their respective ends at corresponding brackets 30 , 31 . With their free ends, the actuators 28 , 29 are coupled in motion via a contact element 32 .

Wird ausgehend von dem in Fig. 5A gezeigten Ausgangszustand bei einer Temperatur T₀ die Temperatur auf T₁ erhöht, so wan delt zunächst der Aktor 28 seine Form, die Spiralfeder dehnt sich aus. Die noch im "weichen" Martensit-Gefüge vorliegende Spiralfeder 29 wird komprimiert. Durch die Verlängerung des Aktors 28 wird gleichzeitig das Kontaktelement 32 nach rechts bewegt und kontaktiert einen ersten Kontaktpunkt 33.If, starting from the initial state shown in FIG. 5A, the temperature is increased to T ₁ at a temperature T ₀ , then the actuator 28 first changes its shape, the spiral spring expands. The spiral spring 29 still present in the "soft" martensite structure is compressed. By extending the actuator 28 , the contact element 32 is simultaneously moved to the right and contacts a first contact point 33 .

Wird nun die Temperatur auf T₂ erhöht, so wandelt der Aktor 29 seine Form und dehnt sich aus. Da er derart dimensioniert ist bzw. in seinem Material gewählt ist, dass er eine größere Kraft ausüben kann als ihm der im "harten" Austenit-Gefüge gegenüberliegende Aktor 28 entgegengesetzt, wird der Aktor 28 komprimiert. Das Kontaktelement 32 wird nach links geschoben und kontaktiert am Ende des Stellwegs den zweiten Kontakt punkt 34.If the temperature is now increased to T ₂ , the actuator 29 changes its shape and expands. Since it is dimensioned or selected in its material such that it can exert a greater force than the actuator 28 opposite it in the "hard" austenite structure, the actuator 28 is compressed. The contact element 32 is pushed to the left and contacts the second contact point 34 at the end of the travel range.

Bei dieser Ausgestaltung sind zweckmäßigerweise beide Aktoren 28, 29 als Zwei-Wege-Aktoren ausgebildet, die nach einer Tem peraturerniedrigung unter T₁ wieder in den in Fig. 5A gezeig ten Ausgangszustand zurückgehen.In this embodiment, both actuators 28 , 29 are expediently designed as two-way actuators which, after a temperature drop below T _1, return to the initial state shown in FIG. 5A.

Alternativ zur in der Fig. 5A-C gezeigten Ausführungsform ist es auch denkbar, zwei Federn hintereinander zu schalten, wobei eine Feder mit einem Ende fest eingespannt ist und an dem freien Ende der anderen Feder z. B. der bewegbare Schalt kontakt befestigt ist. Bei der Temperatur T₁ verlängert sich z. B. zuerst die eingespannte Feder, wodurch auch die andere Feder samt Schaltkontakt verschoben wird. Bei T₂ dehnt sich dann auch diese Feder in die gleiche Richtung wie die erste, so dass insgesamt eine beachtliche Weg- oder Schaltstrecke durchlaufen werden kann.As an alternative to the embodiment shown in FIGS. 5A-C, it is also conceivable to connect two springs in series, one spring being firmly clamped at one end and z. B. the movable switching contact is attached. At the temperature T ₁ z. B. first the clamped spring, which also moves the other spring together with the switching contact. At T ₂ , this spring also expands in the same direction as the first, so that a considerable distance or switching distance can be covered.

Festzuhalten bleibt schließlich, dass die unterschiedliche Stellkraft der beiden Aktoren entweder dadurch hervorgerufen werden kann, dass die beiden Aktoren aus unterschiedlichen Materialien bestehen, oder dass die beiden Aktoren unter schiedlich dimensioniert sind, also unterschiedliche Formen aufweisen, insbesondere hinsichtlich der Querschnittsfläche. Ein dickerer Aktor ist dabei kräftiger als ein dünnerer Ak tor. Insgesamt kann durch die freie Wahl der verwendeten Ma terialien sowie die freie Gestaltung der Formen ein z. B. mit bekannten Bimetall-Bauelementen sehr großer Stellweg und eine beachtlich große Stellkraft realisiert werden.Finally, it should be noted that the different The actuating force of the two actuators is either caused by this can be that the two actuators are different Materials exist, or that the two actuators are under are of different dimensions, i.e. different shapes have, in particular with regard to the cross-sectional area. A thicker actuator is stronger than a thinner actuator goal. Overall, the free choice of the Ma materials and the free design of the forms such. B. with known bimetal components very large travel and one remarkably large actuating force can be realized.

Die Erfindung ist nicht auf die dargestellten Beispiele be schränkt. Die Ausgestaltung der Aktormimik hinsichtlich der Anordnung der Aktoren, der Bewegungsrichtungen der Aktoren, der Aktorart (Ein- oder Zwei-Wege) und der Aktorform (Strei fen, Feder oder Draht) kann beliebig und der jeweiligen An wendung angepasst gewählt werden.The invention is not based on the examples shown limits. The design of the actuator facial expressions with regard to Arrangement of the actuators, the directions of movement of the actuators, the actuator type (one or two-way) and the actuator shape (stri fen, spring or wire) can be any and the respective type application can be selected.

Claims

1. Electromechanical component with at least one actuator made of a shape memory alloy, which changes shape when a certain temperature is reached and changes due to changes, characterized in that at least two motion- coupled or motion- coupled actuators ( 2 , 3 , 8 , 9 , 15 , 16 , 21 , 22 , 28 , 29 ) are provided which change their shape at different temperatures.

2. Electromechanical component according to claim 1, characterized in that the actuators ( 2 , 3 , 8 , 9 , 15 , 16 , 21 , 22 , 28 , 29 ) are one-way actuators or two-way actuators, or that one actuator is a one-way actuator and the other is a two-way actuator.

3. Electromechanical component according to claim 1 or 2, characterized in that the actuators ( 2 , 3 , 8 , 9 , 15 , 16 , 21 , 22 , 28 , 29 ) are arranged in such a way that they change when the shape changes move in the same or opposite direction.

4. Electromechanical component according to one of the preceding claims, characterized in that one or both actuators ( 16 , 16 , 21 , 22 ) can be energized via supply lines.

5. Electromechanical component according to claim 4, characterized in that both actuators ( 21 , 22 ) can be acted upon by the same current, or that each actuator ( 15 , 16 ) can be energized separately.

6. Electromechanical component according to one of the preceding claims, characterized in that the actuators ( 2 , 3 , 8 , 9 , 15 , 16 , 21 , 22 , 28 , 29 ) generate or exert forces of different magnitude on their shape conversion.

7. Electromechanical component according to claim 6, characterized in that the actuators ( 2 , 3 , 8 , 9 , 15 , 16 , 21 , 22 , 28 , 29 ) consist of different materials and / or different geometries, in particular Cross sections of different sizes.

8. Electromechanical component according to one of the preceding claims, characterized in that the actuators ( 2 , 3 , 8 , 9 , 15 , 16 , 21 , 22 ) are designed as strips.

9. Electromechanical component according to claim 8, characterized in that the strips are insulated from one another via an intermediate layer ( 19 ).

10. Electromechanical component according to claim 8 or 9, characterized in that the actuators ( 2 , 3 , 8 , 9 , 15 , 16 , 21 , 22 , 28 , 29 ) positioned side by side and parallel to each other are fixed at one end and with the other end are freely movable net arranged.

11. Electromechanical component according to claim 10, characterized in that the actuators ( 8 , 9 ) are connected to one another in the region of their free end via a connecting part ( 10 ), in particular a clamp.

12. Electromechanical component according to one of claims 8 to 11, characterized in that at least one stop ( 6 ) is provided against which one of the actuators ( 2 , 3 ) strikes before reaching the conversion-related end position.

13. Electromechanical component according to one of claims 8 to 12, characterized in that a restoring force generating restoring means ( 11 ), in particular a restoring spring is provided, which is tensioned during the conversion-related movement of one or both actuators ( 8 , 9 ).

14. Electromechanical component according to one of claims 1 to 7, characterized in that the actuators ( 28 , 29 ) are designed as spiral springs.

15. Electromechanical component according to claim 14, characterized in that the Coil springs pressing against each other and their against each other overlying ends are arranged fixed.

16. Electromechanical component according to one of the claims 1 to 7, characterized that the actuators are wires.

17. Electromechanical component according to claim 16, characterized in that a a restoring force generating means, in particular a Return spring is provided, the conversion-related Movement of one or both actuators is tensioned.