BE1021760B1

BE1021760B1 - ELECTROMECHANICAL RELAY

Info

Publication number: BE1021760B1
Application number: BE2013/0643A
Authority: BE
Inventors: Diederik Jozef Luc Devenyn
Original assignee: Niko Nv
Priority date: 2013-09-26
Filing date: 2013-09-26
Publication date: 2016-01-15
Also published as: EP2854151A1

Abstract

Elektromechanisch relais omvattende een drager; een contactlichaam; ten minste één eerste contactelement; ten minste één spoel voor het bewegen van het contactlichaam ten opzichte van de drager; waarbij het contactlichaam uitgevoerd is als een membraan waarin of waarop ten minste één tweede contactelement is voorzien, welk membraan ingericht is om bewogen te worden als gevolg van een magnetisch veld opgewekt door de ten minste één spoel om een elektrisch contact tussen het ten minste één tweede contactelement en het ten minste één eerste contactelement te verbreken of tot stand te brengen.Electromechanical relay comprising a carrier; a contact body; at least one first contact element; at least one coil for moving the contact body with respect to the carrier; wherein the contact body is in the form of a membrane in or on which at least one second contact element is provided, which membrane is arranged to be moved as a result of a magnetic field generated by the at least one coil about an electrical contact between the at least one second breaking or establishing contact element and the at least one first contact element.

Description

Elektromechanisch relaisElectromechanical relay

De onderhavige uitvinding heeft betrekking op een elektromechanisch relais.The present invention relates to an electromechanical relay.

Een bekend elektromechanisch relais omvat typisch een spoel die gemonteerd is op een basis vervaardigd uit bijvoorbeeld ijzer (yoke), een ten opzichte van de basis beweegbare armatuur uit magnetisch materiaal, en een met de armatuur verbonden eerste contactelement uit elektrisch geleidend materiaal dat bedoeld is om al dan niet elektrisch contact te maken met een tweede contactelement al naar gelang de spoel bekrachtigd is of niet. Door het sturen van een stroom door de spoel wordt een magnetisch veld opgewekt voor het bewegen van de armatuur zodanig dat het elektrisch contact tussen het contactelement en de contactplaat tot stand gebracht of verbroken wordt. Een dergelijk relais heeft het nadeel weinig compact te zijn, en bijgevolg moeilijk integreerbaar te zijn in elektrische apparaten waarvan het inbouwvolume beperkt is en/of waarvan de inbouwvorm vastligt.A known electromechanical relay typically comprises a coil mounted on a base made of, for example, iron (yoke), a fixture of magnetic material movable relative to the base, and a first contact element of electrically conductive material connected to the fixture and intended to whether or not to make electrical contact with a second contact element depending on whether the coil is energized or not. By sending a current through the coil, a magnetic field is generated for moving the fixture such that the electrical contact between the contact element and the contact plate is established or broken. Such a relay has the disadvantage of being not very compact and, therefore, difficult to integrate into electrical devices whose installation volume is limited and / or whose installation shape is fixed.

De onderhavige uitvinding heeft als doel een elektromechanisch relais te verschaffen waarvan het volume beperkt is, en meer in het bijzonder een compact relais dat een relatief dunne, platte eenheid kan vormen.The present invention has for its object to provide an electromechanical relay whose volume is limited, and more particularly a compact relay that can form a relatively thin, flat unit.

Daartoe omvat een elektromechanisch relais volgens de uitvinding een drager, een contactlichaam, ten minste één eerste contactelement, en ten minste één spoel voor het bewegen van het contactlichaam ten opzichte van de drager. Het contactlichaam is uitgevoerd als een flexibel membraan waarin of waarop ten minste één tweede contactelement is voorzien, welk flexibel membraan ingericht is om bewogen te worden als gevolg van een magnetisch veld opgewekt door de ten minste één spoel om een elektrisch contact tussen het ten minste één tweede contactelement en het ten minste één eerste contactelement te verbreken of tot stand te brengen.To this end, an electromechanical relay according to the invention comprises a carrier, a contact body, at least one first contact element, and at least one coil for moving the contact body relative to the carrier. The contact body is designed as a flexible membrane in which or on which at least one second contact element is provided, which flexible membrane is adapted to be moved as a result of a magnetic field generated by the at least one coil around an electrical contact between the at least one breaking or establishing the second contact element and the at least one first contact element.

Tijdens deze beweging zal het membraan typisch een elastische vervorming ondergaan.During this movement, the membrane will typically undergo an elastic deformation.

Uitvoeringsvormen van de uitvinding zijn inter alia gebaseerd op het inventief inzicht dat het uitvoeren van het contactlichaam als een flexibel membraan toelaat om op een compacte wijze een beweegbaar contactlichaam te realiseren. Op die manier zijn immers geen veermiddelen of dergelijke nodig om het contactlichaam beweegbaar te monteren ten opzichte van de drager, en kan een compact relais worden verkregen dat eenvoudig integreerbaar is in een elektronische schakeling.Embodiments of the invention are inter alia based on the inventive insight that the design of the contact body as a flexible membrane allows to realize a movable contact body in a compact manner. After all, in that way no spring means or the like are required to mount the contact body movably relative to the carrier, and a compact relay can be obtained that can be easily integrated into an electronic circuit.

De ten minste één spoel is bij voorkeur aangebracht in de drager. Daartoe kan de drager voorzien zijn van een uitsparing waarin de spoel ondergebracht is. Het is ook mogelijk om de spoel te vormen met behulp van elektrisch geleidende banen die geïntegreerd zijn in de drager, met name wanneer de drager een PCB is. De geleidende banen kunnen dan in meerdere lagen van de PCB voorzien zijn (PCB track coil). Op die manier kan de compactheid van het relais verder worden verhoogd.The at least one coil is preferably arranged in the carrier. To this end, the carrier can be provided with a recess in which the coil is accommodated. It is also possible to form the coil with the aid of electrically conductive paths which are integrated in the carrier, in particular when the carrier is a PCB. The conductive tracks can then be provided in several layers of the PCB (PCB track coil). In this way the compactness of the relay can be further increased.

Het flexibel membraan is bij voorkeur bevestigd aan de drager. Het flexibel membraan zal typisch langs zijn omtrek bevestigd zijn aan een overeenstemmende omtreksrand van de drager. Opgemerkt wordt dat het membraan niet langs de volledige omtrek bevestigd moet zijn aan de drager, maar bijvoorbeeld slecht op enkele punten of zones bevestigd kan zijn aan de drager. Meer algemeen, is het membraan bij voorkeur zodanig bevestigd dat dit langs ten minste twee tegenoverliggende zones vastgehouden wordt tijdens het elastisch vervormen van het membraan als gevolg van een magnetisch veld opgewekt door de ten minste één spoel om een elektrisch contact tussen het ten minste één tweede contactelement en het ten minste één eerste contactelement te verbreken of tot stand te brengen. Zo kan het membraan bevestigd zijn in twee tegenover elkaar liggende punten, of in drie langs de omtrek gelegen punten. Deze bevestiging in drie punten zal er tevens voor zorgen dat het membraan in twee tegenover elkaar liggende zones wordt vastgehouden, waarbij deze zones niet hoeven samen te vallen met de bevestigingspunten.The flexible membrane is preferably attached to the support. The flexible membrane will typically be attached along its periphery to a corresponding peripheral edge of the support. It is noted that the membrane must not be attached to the support along its entire circumference, but may, for example, only be attached to the support at some points or zones. More generally, the membrane is preferably mounted such that it is retained along at least two opposite zones during the elastic deformation of the membrane due to a magnetic field generated by the at least one coil about an electrical contact between the at least one second contact element and the at least one first contact element. For example, the membrane may be mounted in two opposite points, or in three circumferential points. This attachment in three points will also ensure that the membrane is held in two opposite zones, these zones not having to coincide with the attachment points.

Bij voorkeur strekt het flexibel membraan zich uit over een uitsparing in de drager. Het ten minste één tweede elektrisch contactelement is dan bij voorkeur voorzien op een naar de uitsparing gekeerde onderzijde van het flexibel membraan, en het ten minste één eerste contactelement is dan bij voorkeur in de uitsparing gelegen. De ten minste één spoel bevindt zich dan bij voorkeur in of onder de uitsparing in de drager, zodanig dat deze het flexibel membraan kan aantrekken om een contact te verwezenlijken tussen het ten minste één tweede elektrisch contactelement en het ten minste één eerste contactelement.The flexible membrane preferably extends over a recess in the carrier. The at least one second electrical contact element is then preferably provided on an underside of the flexible membrane facing the recess, and the at least one first contact element is then preferably located in the recess. The at least one coil is then preferably located in or under the recess in the carrier, such that it can attract the flexible membrane to achieve a contact between the at least one second electrical contact element and the at least one first contact element.

Onder membraan dient begrepen te worden een elastische laagstructuur die één of meerdere lagen kan bevatten. Het membraan heeft bij voorkeur een dikte die kleiner is dan 2 mm, nog meer bij voorkeur kleiner dan 1 mm. Het membraan omvat typisch tenminste één laag uit een elastische kunststof, bijvoorbeeld elastomeer, polyamide, polyester.A membrane is to be understood to mean an elastic layer structure that can contain one or more layers. The membrane preferably has a thickness that is smaller than 2 mm, even more preferably smaller than 1 mm. The membrane typically comprises at least one layer of an elastic plastic, for example elastomer, polyamide, polyester.

Ook zou het membraan een zeer dunne laag uit een relatief hard materiaal zoals een PCB materiaal kunnen bevatten. Een dergelijke relatief hard membraan heeft bij voorkeur een dikte die kleiner is dan 0,5 mm, nog meer bij voorkeur kleiner dan 0,1 mm. Er kan bijvoorbeeld een PCB FR4 . materiaal gebruikt worden met een dikte die 0,06 mm is, bij welke dikte dit materiaal flexibel is en een kleine elastische vervorming kan ondergaan. Behalve een laag uit elastische kunststof kan het membraan een elektrisch geleidende laag, bijvoorbeeld een koperfolie, en/of een magnetisch geleidende laag bevatten, zie verder.The membrane could also contain a very thin layer of a relatively hard material such as a PCB material. Such a relatively hard membrane preferably has a thickness that is smaller than 0.5 mm, even more preferably smaller than 0.1 mm. For example, there may be a FR4 PCB. material with a thickness that is 0.06 mm, at which thickness this material is flexible and can undergo a small elastic deformation. In addition to a layer of elastic plastic, the membrane may contain an electrically conductive layer, for example a copper foil, and / or a magnetically conductive layer, see further.

Volgens een mogelijke uitvoering is een permanente magneet aangebracht op of in het flexibel membraan. De permanente magneet en de ten minste één spoel zijn zodanig aangebracht dat het flexibel membraan beweegbaar is als gevolg van het bekrachtigen van de ten minste één spoel om een elektrisch contact tussen het ten minste één tweede contactelement en het ten minste één eerste contactelement te verbreken of tot stand te brengen. Volgens een alternatief is ten minste één elektrische wikkeling aangebracht op of in het flexibel membraan. Deze ten minste één elektrische wikkeling en de ten minste één spoel zijn zodanig aangebracht dat door het bekrachtigen van de elektrische wikkelingen van de ten minste één spoel een elektrisch contact tot stand gebracht of verbroken kan worden tussen het ten minste één tweede contactelement en het ten minste één eerste contactelement. Volgens een variant kan een magnetisch materiaal (bijvoorbeeld een zacht staal of een legering) geïntegreerd worden in/op het flexibel membraan. Het magnetisch materiaal kan op elke geschikte wijze geïntegreerd zijn in/op het membraan, bijvoorbeeld als vaste materie, als poeder of als coating.According to a possible embodiment, a permanent magnet is arranged on or in the flexible membrane. The permanent magnet and the at least one coil are arranged such that the flexible membrane is movable as a result of energizing the at least one coil to break an electrical contact between the at least one second contact element and the at least one first contact element. to establish. According to an alternative, at least one electrical winding is arranged on or in the flexible membrane. This at least one electrical winding and the at least one coil are arranged such that an electrical contact can be established or broken between the at least one second contact element and the at least one second contact element by energizing the electrical windings of the at least one coil. one first contact element. According to a variant, a magnetic material (for example a mild steel or an alloy) can be integrated in / on the flexible membrane. The magnetic material can be integrated in / on the membrane in any suitable manner, for example as a solid material, as a powder or as a coating.

Volgens een mogelijke uitvoering omvat het flexibel membraan ten minste één elektrisch geleidend deel ter vorming van het ten minste één tweede contactelement. Dit elektrisch geleidend deel kan bijvoorbeeld gevormd zijn als vaste materie (bijvoorbeeld koperbanen), als een kunststof waaraan microvezels zijn toegevoegd, als een coating, etc.According to a possible embodiment, the flexible membrane comprises at least one electrically conductive part for forming the at least one second contact element. This electrically conductive part can be formed, for example, as a solid material (for example copper webs), as a plastic to which microfibers have been added, as a coating, etc.

Volgens een voorkeursuitvoeringsvorm is ten minste één eerste contactelement voorzien tussen de ten minste één spoel en het flexibel membraan, en is ten minste één tweede elektrische contactelement voorzien op een naar de ten minste één spoel gekeerde zijde van het flexibel membraan. Dit zal typisch leiden tot de meest compacte configuratie. Het is echter ook mogelijk om de eerste en tweede contactelementen te voorzien aan de andere zijde van het flexibel membraan.According to a preferred embodiment, at least one first contact element is provided between the at least one coil and the flexible membrane, and at least one second electrical contact element is provided on a side of the flexible membrane facing the at least one coil. This will typically lead to the most compact configuration. However, it is also possible to provide the first and second contact elements on the other side of the flexible membrane.

De drager is bij voorkeur een dunne plaat, in het bijzonder een PCB, zodanig dat een dun samenstel kan worden verkregen. Deze platen kunnen een willekeurige vorm hebben al naar gelang de elektronische inrichting waarin het relais nodig is. De drager heeft bij voorkeur een dikte die kleiner is dan 3 mm. Door de drager uit te voeren als PCB, wordt aan de drager een bijkomende functie gegeven, namelijk het vormen van een montageoppervlak voor elektronische componenten, zoals weerstanden, condensatoren, chips, etc. Dergelijke maatregelen kunnen verder bijdragen aan de compactheid van de relaiseenheid en/of van een schakeling waarin het relais is opgenomen.The carrier is preferably a thin plate, in particular a PCB, such that a thin assembly can be obtained. These plates can have any shape depending on the electronic device in which the relay is needed. The support preferably has a thickness of less than 3 mm. By designing the carrier as a PCB, the carrier is given an additional function, namely to form a mounting surface for electronic components, such as resistors, capacitors, chips, etc. Such measures can further contribute to the compactness of the relay unit and / or or of a circuit in which the relay is included.

Het ten minste één eerste en/of tweede elektrisch contactelement kan bijvoorbeeld een veercontact of een bolvormig contact omvatten. Meer algemeen kan een elektrisch contactelement elke willekeurige vorm hebben en kunnen contactelementen van verschillende types gecombineerd worden in één relais.The at least one first and / or second electrical contact element can for instance comprise a spring contact or a spherical contact. More generally, an electrical contact element can be of any shape and contact elements of different types can be combined in one relay.

Een relais volgens de uitvinding kan één spoel omvatten, maar kan ook meerdere spoelen omvatten. De spoelen kunnen boven en/of naast elkaar aangebracht zijn. Elke spoel heeft bij voorkeur een as die in hoofdzaak loodrecht gericht is op de drager en op het flexibel membraan. Dit zal toelaten om het aantrekken/afstoten van het flexibel membraan op een eenvoudige wijze te realiseren. De afstand tussen de drager en het flexibel membraan, in de toestand waarin het ten minste één eerste contactelement verwijderd is van het ten minste één tweede contactelement, is bij voorkeur kleiner dan 5 mm. Op die manier kan de te overbruggen afstand beperkt worden gehouden.A relay according to the invention can comprise one coil, but can also comprise several coils. The coils can be arranged above and / or next to each other. Each coil preferably has an axis that is substantially perpendicular to the support and to the flexible membrane. This will make it possible to realize the tightening / repelling of the flexible membrane in a simple manner. The distance between the carrier and the flexible membrane, in the state in which the at least one first contact element is removed from the at least one second contact element, is preferably smaller than 5 mm. In this way the distance to be bridged can be kept limited.

Volgens een mogelijke uitvoering is elke spoel voorzien van " een kern uit magnetisch materiaal. Verder kan elke spoel omgeven zijn door ten minste één element uit magnetisch materiaal om een magnetische kring te vormen. Wanneer de kern en de "omgeving" (zone buiten de kern) magnetisch materiaal bevatten, zal de verkregen magnetische flux beter zijn, en kan dus een hogere aantrekkingskracht worden gerealiseerd.According to a possible embodiment, each coil is provided with "a core of magnetic material. Furthermore, each coil can be surrounded by at least one element of magnetic material to form a magnetic circuit. When the core and the" environment "(zone outside the core ) contain magnetic material, the resulting magnetic flux will be better, and thus a higher attraction can be achieved.

Volgens een verder ontwikkelde uitvoeringsvorm omvat het relais een bijkomende drager, ten minste één bijkomende spoel voor het bewegen van het flexibel membraan ten opzichte van de bijkomende drager, en ten minste één bijkomend eerste contactelement. Het flexibel membraan strekt zich uit tussen het ten minste één eerste contactelement en het ten minste één bijkomend eerste contactelement. Verder is het flexibel membraan aan beide zijden voorzien van een tweede contactelement. Het flexibel membraan is aangebracht tussen de ten minste één spoel en de ten minste één bijkomende spoel zodanig dat het flexibel membraan bewogen kan worden als gevolg van het magnetisch veld opgewekt door de ten minste één spoel en de ten minste één bijkomende spoel om afwisselend een elektrisch contact te verwezenlijken van een tweede contactelement met een eerste contactelement of met een bijkomend eerste contactelement. Een dergelijke gestapelde uitvoering zal toelaten om meer complexe relaisschakelingen te realiseren, waarbij aan beide zijden van het flexibel membraan tweede contactelementen zijn voorzien.According to a further developed embodiment, the relay comprises an additional carrier, at least one additional coil for moving the flexible membrane relative to the additional carrier, and at least one additional first contact element. The flexible membrane extends between the at least one first contact element and the at least one additional first contact element. Furthermore, the flexible membrane is provided with a second contact element on both sides. The flexible membrane is arranged between the at least one coil and the at least one additional coil such that the flexible membrane can be moved as a result of the magnetic field generated by the at least one coil and the at least one additional coil to alternate an electrical contact of a second contact element with a first contact element or with an additional first contact element. Such a stacked embodiment will allow to realize more complex relay circuits, wherein second contact elements are provided on both sides of the flexible membrane.

Volgens nog een ander aspect van de uitvinding kan een zogenaamd bistabiel elektromechanisch relais worden verschaft, waarbij het flexibel membraan beweegbaar tussen een eerste en een tweede stand als gevolg van het opwekken van respectievelijk een eerste en een tweede magnetisch veld door de ten minste één spoel. Hierbij kan ten minste één permanente magneet zodanig gemonteerd zijn op de drager dat het flexibel membraan in de eerste stand wordt gehouden na het wegvallen van het eerste magnetisch veld.According to yet another aspect of the invention, a so-called bistable electromechanical relay can be provided, wherein the flexible membrane is movable between a first and a second position due to the generation of a first and a second magnetic field respectively by the at least one coil. In this case, at least one permanent magnet can be mounted on the carrier in such a way that the flexible membrane is held in the first position after the loss of the first magnetic field.

Volgens nog een ander aspect van de uitvinding kunnen ten minste twee eerste contactelementen en ten minste twee spoelen zijn voorzien, waarbij de ten minste twee spoelen zodanig aangebracht zijn dat deze als gevolg van een selectieve bekrachtiging van één of meer spoelen daarvan, de ten minste twee eerste contactelementen selectief contact kunnen maken met het ten minste één tweede contactelement op het flexibel membraan. Op die manier kan een wisselschakelrelais worden gerealiseerd.According to yet another aspect of the invention, at least two first contact elements and at least two coils can be provided, the at least two coils being arranged such that, as a result of a selective excitation of one or more coils thereof, the at least two coils first contact elements can make selective contact with the at least one second contact element on the flexible membrane. In this way, a changeover relay can be realized.

Volgens een andere mogelijke uitvoeringsvorm is de ten minste één spoel aangebracht is op het membraan, en is ten minste één permanente magneet aangebracht in de drager. De stroomrichting in de spoel bepaalt of het membraan met contactelement al dan niet wordt aangetrokken. Eventueel kan men de spoel ook bekrachtigen met een stroom in een tegengestelde richting om een afstootkracht te verkrijgen. Bij voorkeur bevindt de ten minste één permanente magneet zich in of onder de uitsparing in de drager. Een permanente magneet kan eventueel omgeven zijn door ten minste één element uit magnetisch materiaal om een magnetische kring te vormen. In een dergelijke uitvoering kan de ten minste één spoel bijvoorbeeld gevormd zijn als een aantal elektrische wikkelingen die in een laag op of in het membraan zijn voorzien.According to another possible embodiment, the at least one coil is arranged on the membrane, and at least one permanent magnet is arranged in the carrier. The direction of flow in the coil determines whether or not the membrane with contact element is attracted. Optionally, the coil can also be energized with a current in an opposite direction to obtain a repulsive force. The at least one permanent magnet is preferably located in or below the recess in the carrier. A permanent magnet can optionally be surrounded by at least one element of magnetic material to form a magnetic circuit. In such an embodiment, the at least one coil can for instance be formed as a number of electrical windings which are provided in a layer on or in the membrane.

De onderhavige uitvinding zal nader toegelicht worden aan de hand van een aantal geenszins beperkende uitvoeringsvoorbeelden van een elektromechanisch relais volgens de uitvinding met verwijzing naar de tekening in bijlage. De tekening toont in:The present invention will be further elucidated on the basis of a number of by no means limiting exemplary embodiments of an electromechanical relay according to the invention with reference to the attached drawing. The drawing shows:

Figuur IA een schematisch zijaanzicht van een eerste uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding;1A is a schematic side view of a first embodiment of a relay according to the invention;

Figuur 1B een schematisch bovenaanzicht van de uitvoeringsvorm van figuur IA; ,Figure 1B is a schematic top view of the embodiment of Figure IA; ,

Figuur 2A een schematisch zijaanzicht van een tweede uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding;Figure 2A is a schematic side view of a second embodiment of a relay according to the invention;

Figuur 2B een schematisch bovenaanzicht van de uitvoeringsvorm van figuur 2A;Figure 2B is a schematic top view of the embodiment of Figure 2A;

Figuur 3 een schematische doorsnede van een derde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding;Figure 3 shows a schematic section of a third embodiment of a relay according to the invention;

Figuur 4 een schematische doorsnede van een vierde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding; en Figuur 5 een schematische doorsnede van een vijfde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding.Figure 4 shows a schematic section of a fourth embodiment of a relay according to the invention; and Figure 5 shows a schematic section of a fifth embodiment of a relay according to the invention.

Een eerste uitvoeringsvorm van een elektromechanisch relais volgens de uitvinding is getoond in figuren 1A-1B. Het elektromechanisch relais omvat een drager 4 in de vorm van een meerlagige PCB-structuur, een contactlichaam 3 in de vorm van een flexibel membraan 31, een eerste contactelement 2, en een spoel 1 voor het bewegen van het contactlichaam 3 ten opzichte van de drager 4. Het contactlichaam 3 is uitgevoerd als een flexibel membraan 31 waarop een tweede contactelement 32 is voorzien. Verder is het flexibel membraan 31 ingericht om bewogen te worden als gevolg van een magnetisch veld opgewekt door de spoel 1, door op het flexibel membraan 31 een permanente magneet 33 te voorzien. Volgens een variant zou de permanente magneet een elektrische wikkeling kunnen zijn, zie ook de variant van figuren 2A en 2B.A first embodiment of an electromechanical relay according to the invention is shown in figures 1A-1B. The electromechanical relay comprises a support 4 in the form of a multi-layer PCB structure, a contact body 3 in the form of a flexible membrane 31, a first contact element 2, and a coil 1 for moving the contact body 3 relative to the support 4. The contact body 3 is designed as a flexible membrane 31 on which a second contact element 32 is provided. Furthermore, the flexible membrane 31 is adapted to be moved as a result of a magnetic field generated by the coil 1, by providing a permanent magnet 33 on the flexible membrane 31. According to a variant, the permanent magnet could be an electric winding, see also the variant of figures 2A and 2B.

De spoel 1 is aangebracht in een holte in de drager, waarbij boven de spoel een open ruimte 5 is voorzien waarin het flexibel membraan 31 kan bewegen.The coil 1 is arranged in a cavity in the carrier, an open space 5 being provided above the coil in which the flexible membrane 31 can move.

Het tweede contactelement 32 is door middel van een geleidende baan 34 verbonden met een contactpad 35. Het contactpad 35 kan dan verbonden worden met de schakeling waarin de relaisfunctie geïntegreerd moet worden. Het eerste contactelement 2 is via een geleidende baan 21 en een via 22 verbonden met een contactpad 23. Het contactpad 23 kan op zijn beurt verbonden worden met de elektronische schakeling waarin het relais opgenomen moet worden. Figuur IA illustreert in volle lijnen de open stand en in stippellijn de gesloten stand van het relais. In de gesloten stand wordt de permanente magneet 33 aangetrokken als gevolg van het magnetisch veld opgewekt door de spoel 1, waardoor het flexibel membraan 31 elastisch vervormt en een contact gerealiseerd wordt tussen het eerste en het tweede contactelement 2, 32. Opgemerkt wordt dat deze elastische vervorming minimaal kan zijn, en dat het membraan typisch over een maximale afstand dmax (zie figuur IA) verplaatst wordt die kleiner is dat 2 mm, en typisch tussen 0,3 en 1,0 mm ligt. Zoals best te zien is in figuur 1B kan het eerste contactelement 2 bijvoorbeeld met behulp van vier geleidende banen 21, 24, 25, 26 verbonden zijn met een intermediair vlak van de drager 4. In de in figuren IA en 1B geïllustreerde variant is het flexibel membraan 31 rond uitgevoerd. Andere vormen zijn echter even goed denkbaar.The second contact element 32 is connected by means of a conductive path 34 to a contact path 35. The contact path 35 can then be connected to the circuit in which the relay function is to be integrated. The first contact element 2 is connected via a conductive path 21 and via 22 to a contact path 23. The contact path 23 can in turn be connected to the electronic circuit in which the relay is to be incorporated. Figure IA illustrates the open position in full lines and the closed position of the relay in dotted line. In the closed position, the permanent magnet 33 is attracted as a result of the magnetic field generated by the coil 1, whereby the flexible membrane 31 is deformed elastically and a contact is realized between the first and the second contact element 2, 32. It is noted that this elastic distortion can be minimal, and that the membrane is typically moved over a maximum distance dmax (see Figure 1A) that is smaller than 2 mm, and typically between 0.3 and 1.0 mm. As can best be seen in figure 1B, the first contact element 2 can for instance be connected by means of four conductive paths 21, 24, 25, 26 to an intermediate surface of the carrier 4. In the variant illustrated in figures IA and 1B it is flexible membrane 31 is round. However, other forms are just as conceivable.

Volgens een mogelijke uitvoering is elke spoel 1 voorzien van een kern uit magnetisch materiaal. Verder kan elke spoel omgeven zijn door ten minste één element uit magnetisch materiaal (niet geïllustreerd) om een magnetische kring te vormen. Dit element kan bijvoorbeeld een holle koker zijn die rondom de spoel 1 wordt aangebracht. Op die manier kan de aantrekkingskracht verder worden verhoogd.According to a possible embodiment, each coil 1 is provided with a core of magnetic material. Furthermore, each coil can be surrounded by at least one element of magnetic material (not illustrated) to form a magnetic circuit. This element can for instance be a hollow tube which is arranged around the coil 1. In this way the attraction can be further increased.

Figuren 2A en 2B illustreren een tweede uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding waarin gelijkaardige onderdelen aangeduid zijn met dezelfde verwijzingscijfers als in figuren IA en 1B. In de uitvoeringsvorm van figuren 2A en 2B is in plaats van permanente magneet een elektrische wikkeling 36 voorzien op het flexibel membraan 31. Wanneer de elektrische wikkeling 36 en de spoel 1 op een gepaste wijze worden bekrachtigd, zal het flexibel membraan 31 met het tweede contactelement 32 bewegen in de richting van het eerste contactelement 2. In de variant van figuren 2A en 2B is .het eerste contactelement 2 een veercontact dat aangebracht is in de holte van de spoel 1. Dit veercontact is via een geleidende baan 21 aan de onderkant van de drager 4 verbonden met een contactpad 23. De elektrische wikkeling 36 kan bijvoorbeeld aangesloten worden via geleidende banen 37, 38 op respectievelijk de boven- en onderzijde van de flexibele drager 34.Figures 2A and 2B illustrate a second embodiment of a relay according to the invention in which similar parts are designated with the same reference numerals as in Figures 1A and 1B. In the embodiment of figures 2A and 2B, instead of permanent magnet, an electric winding 36 is provided on the flexible membrane 31. When the electric winding 36 and the coil 1 are energized in an appropriate manner, the flexible membrane 31 will be connected to the second contact element 32 move in the direction of the first contact element 2. In the variant of figures 2A and 2B, the first contact element 2 is a spring contact arranged in the cavity of the coil 1. This spring contact is via a conductive path 21 at the bottom of the carrier 4 is connected to a contact path 23. The electrical winding 36 can for instance be connected via conductive paths 37, 38 to the top and bottom sides of the flexible carrier 34, respectively.

Figuur 3 illustreert een derde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding waarin een drager 4 en een bijkomende drager 4' boven elkaar zijn gemonteerd. De drager 4 is voorzien van een uitsparing 5 waarin een spoel 1 en een eerste contactelement 2 zijn bevestigd. Op analoge wijze is de bijkomende drager 4' voorzien van een uitsparing 5' waarin een spoel 1' en een eerste contactelement 2' zijn bevestigd. Volgens een variant kan de spoel 1' worden weggelaten, en is spoel 1 in staat om in functie van de stroomrichting het flexibel membraan aan te trekken of af te stoten. De dragers 4, 4' worden boven elkaar aangebracht, waarbij de uitsparingen 5, 5' naar elkaar toe zijn gericht, en waarbij een flexibel membraan 31 aangebracht is tussen de uitsparingen 5 en 5'. Het flexibel membraan 31 is aan beide zijden voorzien van een tweede contactelement 32, 32'. Deze tweede contactelementen 32, 32' zijn bedoeld om respectievelijk contact te maken met de eerste contactelementen 2, 2'. Verder is in het flexibel membraan 31 een elektrische wikkeling 36 voorzien. Volgens een alternatief zou een permanente magneet 33 voorzien kunnen zijn in het flexibel membraan 31. Elektrisch geleidende banen 34, 34', 37 zijn bedoeld voor het aansluiten van respectievelijk tweede contactelementen 32, 32' en elektrische wikkeling 36. De eerste contactelementen 2, 2' zijn respectievelijk aangesloten via geleidende banen 21, 21', geleidende doorgangen 22, 22' en contactpaden 23, 23' op respectievelijk de onder- en bovenzijde van de gecombineerde drager 4, 4'. Op die manier worden met behulp van één flexibel membraan 31 twee relaisfuncties voorzien.Figure 3 illustrates a third embodiment of a relay according to the invention in which a support 4 and an additional support 4 'are mounted one above the other. The carrier 4 is provided with a recess 5 in which a coil 1 and a first contact element 2 are attached. In an analogous manner, the additional carrier 4 'is provided with a recess 5' in which a coil 1 'and a first contact element 2' are fixed. According to a variant, the coil 1 'can be omitted, and coil 1 is able to attract or repel the flexible membrane as a function of the flow direction. The carriers 4, 4 'are arranged one above the other, the recesses 5, 5' facing each other, and wherein a flexible membrane 31 is arranged between the recesses 5 and 5 '. The flexible membrane 31 is provided on both sides with a second contact element 32, 32 '. These second contact elements 32, 32 'are intended to make contact with the first contact elements 2, 2' respectively. Furthermore, an electric winding 36 is provided in the flexible membrane 31. According to an alternative, a permanent magnet 33 could be provided in the flexible membrane 31. Electrically conductive paths 34, 34 ', 37 are intended for connecting second contact elements 32, 32' and electric winding 36, respectively. The first contact elements 2, 2 'are connected via conductive paths 21, 21', conductive passages 22, 22 'and contact paths 23, 23' respectively to the bottom and top of the combined carrier 4, 4 ', respectively. In this way, two relay functions are provided with the aid of one flexible membrane 31.

De vakman begrijpt dat ook meer complexe relaisfuncties gebouwd kunnen worden waarin de uitvinding geïmplementeerd is, door bijvoorbeeld meerdere tweede contactelementen te voorzien op de boven- en/of onderzijde van het flexibel membraan, en door meerdere eerste contactelementen te voorzien. Verder kunnen ook meerdere spoelen 1 naast elkaar voorzien zijn onder/boven het flexibel membraan.Those skilled in the art understand that more complex relay functions can also be built in which the invention is implemented, for example by providing a plurality of second contact elements on the top and / or bottom of the flexible membrane, and by providing a plurality of first contact elements. Furthermore, a plurality of coils 1 can be provided next to each other below / above the flexible membrane.

Figuur 4 illustreert een vierde uitvoeringsvorm waarin gelijkaardige onderdelen aangeduid zijn met dezelfde verwijzingscijfers als in figuren 1 en 2. In de variant van figuur 4 is het flexibel membraan 31 onmiddellijk boven twee spoelen 1 aangebracht. De spoelen 1 zijn naast elkaar aangebracht in de drager 4. Aan de onderzijde van het flexibel membraan 31 zijn twee permanente magneten 33 voorzien welke bedoeld zijn om samen te werken met de twee spoelen 1. Aan de bovenzijde van het flexibel membraan 31 is een tweede contactelement 32 voorzien dat bedoeld is om samen te werken met het eerste contactelement 2. Het eerste contactelement 2 is via een geleidende baan 21 verbonden met een contactpad 23 op de bovenzijde van de drager 4. Het tweede contactelement 32 is via een geleidende baan 34 in een intermediair vlak van de drager 4, en een doorvoer 39 verbonden met een contactpad 35 op de bovenzijde van de drager 4.Figure 4 illustrates a fourth embodiment in which similar parts are designated with the same reference numerals as in Figures 1 and 2. In the variant of Figure 4, the flexible membrane 31 is arranged immediately above two coils 1. The coils 1 are arranged next to each other in the carrier 4. At the bottom of the flexible membrane 31 two permanent magnets 33 are provided which are intended to co-act with the two coils 1. At the top of the flexible membrane 31 a second provided with contact element 32 intended to cooperate with the first contact element 2. The first contact element 2 is connected via a conductive path 21 to a contact path 23 on the upper side of the carrier 4. The second contact element 32 is connected via a conductive path 34 an intermediate surface of the carrier 4, and a lead-through 39 connected to a contact path 35 on the upper side of the carrier 4.

De vakman begrijpt dat kenmerken van de verschillende uitvoeringsvormen gecombineerd kunnen worden met elkaar. Zo kunnen bijvoorbeeld de uitvoeringsvormen van figuren 1A-1B, 2A-2B en 3 uitgevoerd worden met meerdere spoelen naast elkaar, gezien in een vlak evenwijdig aan de drager, in plaats van met één spoel. Ook kunnen in alle uitvoeringsvormen meerdere eerste en/of tweede contactelementen 2, 32 zijn voorzien. Verder is het ook mogelijk om de spoelen op een drager aan te brengen, en om de flexibele membranen aan te brengen op een afstand van de drager via bijvoorbeeld portaalstructuren.The skilled person understands that features of the different embodiments can be combined with each other. For example, the embodiments of figures 1A-1B, 2A-2B and 3 can be designed with a plurality of coils next to each other, viewed in a plane parallel to the carrier, instead of one coil. In all embodiments, a plurality of first and / or second contact elements 2, 32 can also be provided. Furthermore, it is also possible to arrange the coils on a carrier, and to arrange the flexible membranes at a distance from the carrier via, for example, portal structures.

Figuur 5 illustreert een vijfde uitvoeringsvorm van een relais volgens de uitvinding waarin gelijkaardige onderdelen aangeduid zijn met dezelfde verwijzingscijfers als in figuur IA. In de uitvoeringsvorm van figuur 5 is de spoel 1 voorzien op het membraan 3 in plaats van in de drager 4. Volgens een variant kan de spoel gevormd zijn als een aantal platte elektrische wikkelingen die als een laag in, op of onder het membraan 3 zijn aangebracht. Een permanente magneet 33 is voorzien in de drager 4. Wanneer de spoel 1 op een gepaste wijze wordt bekrachtigd, zal het flexibel membraan 31 met het tweede contactelement 32 bewegen in de richting van het eerste contactelement 2 om een elektrisch contact tussen het eerste en het tweede contactelement 2, 32 tot stand te brengen.Figure 5 illustrates a fifth embodiment of a relay according to the invention in which similar parts are designated with the same reference numerals as in Figure IA. In the embodiment of Figure 5, the coil 1 is provided on the membrane 3 instead of in the carrier 4. According to a variant, the coil can be formed as a number of flat electrical windings that are as a layer in, on or under the membrane 3 applied. A permanent magnet 33 is provided in the carrier 4. When the coil 1 is energized in an appropriate manner, the flexible membrane 31 with the second contact element 32 will move in the direction of the first contact element 2 to make an electrical contact between the first and the first second contact element 2, 32.

De vakman zal begrijpen dat vele modificaties en aanvullingen denkbaar zijn binnen het kader van de onderhavige uitvinding, dat geenszins beperkt wordt door de hierboven gegeven uitvoeringsvoorbeelden. De beschermingsomvang wordt enkel bepaald door de hiernavolgende conclusies.Those skilled in the art will appreciate that many modifications and additions are conceivable within the scope of the present invention, which is in no way limited by the embodiments given above. The scope of protection is only determined by the following claims.

Claims

Conclusions

An electromechanical relay comprising: - a support (4); - a contact body (3); - at least one first contact element (2); - at least one coil (1) for moving the contact body relative to the carrier; characterized in that the contact body is embodied as a membrane (31) in which or on which at least one second contact element (32) is provided, which membrane (31) is adapted to be moved as a result of a magnetic field generated by the ten at least one coil for breaking or establishing an electrical contact between the at least one second contact element (32) and the at least one first contact element (2).

Electromechanical relay according to claim 1, characterized in that the at least one coil is arranged in the carrier (4).

Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane is attached to the support.

Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane extends over or into a recess (5) in the carrier.

Electromechanical relay according to claim 4, characterized in that at least one second electrical contact element (32) is provided on an underside of the membrane (31) facing the recess, the at least one first contact element (2) being located in the recess.

Electromechanical relay according to claim 4 or 5, characterized in that the at least one coil (1) is located in or below the recess (5) in the carrier.

Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane is adapted to elastically deform during the movement as a result of a magnetic field generated by the at least one coil around an electrical contact between the at least one second contact element (32) and to break or establish the at least one first contact element (2).

8. Electromechanical relay according to claim 7, characterized in that the membrane is mounted such that it is retained along at least two opposite circumferential zones during the elastic deformation of the membrane.

9. Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that at least one permanent magnet is arranged on or in the membrane, such that the at least one permanent magnet is movable as a result of energizing the at least one coil around to break or establish an electrical contact between the at least one second contact element and the at least one first contact element.

10. Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electrical winding is arranged on or in the membrane, such that the membrane is movable as a result of energizing the at least one coil and the electrical winding around to break or establish an electrical contact between the at least one second contact element and the at least one first contact element.

Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane is provided with an electrically conductive part and / or with a magnetically conductive part.

12. Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that at least one first contact element is provided between the at least one coil and the diaphragm and that at least one second electrical contact element is provided on a surface facing the at least one coil. side of the membrane.

13. Electromechanical relay according to any one of the preceding claims, characterized in that the carrier is made of an electrically insulating material on which or in which electrically conductive tracks are provided and is arranged for mounting on it electronic components that can be connected to the electrically conductive paths. .

Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that the membrane comprises a layer made of an elastic plastic material.

Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that the carrier (4) is plate-shaped, and is preferably a printed circuit board (PCB).

Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that the or each coil has an axis that is substantially perpendicular to the carrier and the membrane.

Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that at least one electronic component (6,6 ') is arranged on an upper and / or lower side of the carrier.

Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that the at least one first electrical contact element comprises a spring contact (2b).

An electromechanical relay according to any one of the preceding claims, characterized in that the support is a PCB, and that each coil is formed with conductive paths of the PCB (PCB track coil).

Electromechanical relay according to one of the preceding claims, characterized in that each coil is provided with a core of magnetic material; and / or that each coil (1) is surrounded by at least one element of magnetic material to form a magnetic circuit.

An electromechanical relay according to any one of the preceding claims, further comprising an additional carrier (4 '), and at least one additional first contact element (2); characterized in that the membrane extends between the at least one first contact element and the at least one additional first contact element, which membrane (3) is provided on both sides with a second contact element and is arranged to be moved about an electrically to break or establish contact between at least one second contact element and the at least one additional first contact element.

22. An electromechanical relay according to any one of the preceding claims, characterized in that the membrane is movable between a first and a second position as a result of the generation of a first and a second magnetic field respectively by the at least one coil, and that at least one permanent magnet is mounted on the carrier such that the membrane is held in the first position after the loss of the first magnetic field.

An electromechanical relay according to any one of the preceding claims, characterized in that at least two first contact elements and at least two coils are provided, and in that the at least two coils are arranged such that as a result of a selective excitation of one or more Upon rinsing thereof, the at least two first contact elements can make selective contact with the at least one second contact element on the membrane.

An electromechanical relay according to claim 1, characterized in that the at least one coil is arranged on the membrane, and in that at least one permanent magnet (33) is arranged in the carrier.

Electromechanical relay according to claims 4 and 24, characterized in that the at least one permanent magnet is located in or below the recess in the carrier.

Electromechanical relay according to claim 24 or 25, characterized in that each permanent magnet (33) is surrounded by at least one element of magnetic material to form a magnetic circuit.

Electromechanical relay according to one of claims 2426, characterized in that the at least one coil is formed as a number of electrical windings that are provided in a layer on or in the membrane.