DE10108634A1 - Elektromechanisches Bauelement - Google Patents

Abstract

Elektrochemisches Bauelement mit mindestens einem Aktor aus einer Formgedächtnis-Legierung, der bei Erreichen einer bestimmten Temperatur seine Form ändert und sich änderungsbedingt bewegt, wobei ein mit dem Aktor (2, 9, 13) bewegungsgekoppeltes Heizelement (4, 10, 18) vorgesehen ist.

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bauelement mit mindestes einem Aktor aus einer Formgedächtnis-Legierung, der bei Erreichen einer bestimmten Temperatur seine Form ändert und sich änderungsbedingt bewegt.

Ein derartiges elektromechanisches Bauelement ist beispiels­ weise in Form einer Trennschaltereinrichtung, z. B. als Lei­ tungsschutzschalter bekannt. Diese Trennschaltereinrichtung dient dazu, einen über sie geschlossenen 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 beschädigt oder zerstört werden können. Zum schnellen Öffnen des Stromkreises bedienen sich derartige Trennschaltereinrichtungen eines Aktors aus einer Formge­ dächtnis-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 ändern können. Man erreicht dies dadurch, dass man ihnen durch geeignete Formglühungen eine Vorzugs­ richtung aufprägt, in welcher sich die Körner bei der tempe­ raturbedingten Phasenumwandlung bevorzugt ausrichten. Bekannt sind dabei Ein-Wege-Aktoren, die bei einer Temperaturerhöhung ab Erreichen einer bestimmten Umwandlungstemperatur von der Form des kalten Zustands in eine andere wechseln, was durch die Phasenänderung von Martensit zu Austenit und das Korn­ wachstum in Richtung der aufgeprägten Vorzugsrichtung ge­ schieht. Nach erneutem Erkalten bleibt der Aktor in der ein­ genommenen Form, d. h., er wandelt seine Form nicht zurück. Dies ist der Fall bei sogenannten Ein-Weg-Aktoren. Zwei-Weg- Aktoren wechseln automatisch ihre Form zwischen "kaltem und "warmen" Zustand. Bei einer Anwendung beispielsweise in einer Trennschaltereinrichtung kommen häufig Ein-Weg-Aktoren zum Einsatz, die beispielsweise mit einem Federelement, z. B. ei­ nem Federbügel gekoppelt sind. Über den Federbügel wird der Stromkreis geschlossen. Der Aktor ist dabei derart angeord­ net, dass er von dem Federbügel beispielsweise aus der hori­ zontalen Lage verbogen 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 horizontale oder gestreckte Form umwandelt und dabei den Federbügel mitreißt.

Bei einem anderen bekannten Typ einer Trennschaltereinrich­ tung wird der Schaltkontakt mittels eines in den Strompfad integrierten Bimetallstreifens, der mit einem beweglichen Kontaktteil des Schaltkontakts verbunden ist, im Bedarfsfall geöffnet. Bei einer Überlast wird der Bimetallstreifen in der Regel direkt beheizt. Mit dem Aufheizen ist auch bei diesem Typ eine Krümmung des Bimetallstreifens verbunden, die zu ei­ nem Öffnen des Schaltkontakts führt. Nach Wegfall der Behei­ zung nimmt der Bimetallstreifen wieder seine gestreckte Ge­ stalt unter Schließung des Schaltkontakts an.

Auch bei dem erfindungsgemäßen elektromechanischen Bauelement mit einem Aktor aus einer Formgedächtnis-Legierung kommt es für das zuverlässige Schalten entscheidend auf eine schnelle und die Formwandlung einleitende Aufheizung des Aktors an. Da aber die Aktoren materialbedingt einen sehr geringen elektri­ schen Widerstand aufweisen ist - anders als bei dem Bimetall- Typ - eine direkte Beheizung des Aktors zur Einleitung der Formwandlung meist nicht sinnvoll.

Der Erfindung liegt damit das Problem zugrunde, ein elektro­ mechanisches Bauelement anzugeben, bei dem zu jeder Zeit si­ cher gestellt ist, dass der Aktor ausreichend beheizt werden kann.

Zur Lösung dieses Problems ist bei einem elektromechanischen Bauelement der eingangs genannten Art erfindungsgemäß vorge­ sehen, dass ein mit dem Aktor bewegungsgekoppeltes Heizele­ ment vorgesehen ist.

Erfindungsgemäß wird eine indirekte Beheizung des Aktors vor­ geschlagen, wobei das zur indirekten Beheizung vorgesehene Heizelement - bevorzugt ein Widerstandsheizelement - mit dem Aktor bewegungsgekoppelt ist. Diese Bewegungskopplung führt vorteilhaft dazu, dass das Heizelement bei einer Bewegung des Aktors mitbewegt wird und folglich mit dem Aktor mitgenommen wird. Das Heizelement ist damit stets in unmittelbarer Nach­ barschaft zum Aktor, auch wenn dieser formwandlungsbedingt von einer ersten Form in eine zweite aufgeprägte Form über­ geht. Dies stellt mit besonderem Vorteil auch während des Formwandlungsprozesses und danach sicher, dass der Aktor kon­ tinuierlich und gleichmäßig beheizt werden kann, unabhängig davon, welche Form bzw. Stellung er einnimmt.

Zweckmäßig ist es dabei, wenn der Aktor und das Heizelement streifen- oder bandförmig ausgebildet sind und im Wesentli­ chen parallel zueinander verlaufen, wobei die parallele An­ ordnung auch während der gemeinsamen Bewegung beibehalten wird. Die Länge des Heizelements sollte wenigstens ein Vier­ tel der Länge des Aktors betragen. Es ist also nicht unbe­ dingt erforderlich, dass Aktor und Heizelement gleich lang sind. Vielmehr ist es ausreichend, wenn sich das Heizelement lediglich über eine bestimmte Aktorlänge erstreckt, denn die Formgedächtnis-Legierung, aus der ein verwendeter Aktor be­ steht, hat eine sehr hohe thermische Leitfähigkeit. Infolge­ dessen erreicht eine lokal begrenzte indirekte Erwärmung aus, dass der gesamte Aktor in äußerst kurzer Zeit auf eine Tempe­ ratur oberhalb der Umwandlungstemperatur erwärmt werden kann.

Um einen möglichst großen Schaltweg realisieren zu können ist es zweckmäßig, wenn der Aktor und das Heizelement an einem gemeinsamen Punkt mit einem Ende eingespannt und mit dem freien Ende bewegbar sind. Diese Konfiguration ermöglicht ei­ ne Bewegung des freien Endes des Aktors, der in der Regel ü­ ber ein Schaltgestänge mit dem Schaltkontakt verbunden ist, um mehrere Millimeter, so dass ein zuverlässiges Aufreißen des Schaltkontakts sicher gestellt ist.

Wie bereits ausgeführt ist das Heizelement zweckmäßigerweise ein Widerstandsheizelement. Dieses ist zweckmäßigerweise über an seinen Enden anliegende Versorgungsleitungen bestrombar. Ist das Heizelement wie beschrieben mit dem Aktor an einem gemeinsamen Punkt mit einem Ende eingespannt so kann am Ein­ spannpunkt die erste Versorgungsleitung anliegen. Am freien Ende des Aktors ist die zweite Versorgungsleitung z. B. in Form einer Kupferlitze oder dergleichen befestigt, zweckmäßi­ gerweise angepunktet, so dass eine einfache Bestromung und (damit) eine Widerstandsbeheizung möglich ist. Infolge der quasi direkten Kopplung des Aktors und des Heizelements ist es zweckmäßig, wenn zwischen dem Aktor und dem Heizelement eine Isolationslage, insbesondere eine Kaptonfolie angeordnet ist, die den Aktor und das Heizelement über den größten Teil ihrer Länge voneinander und vor allem den Aktor von der zwei­ ten Versorgungsleitung isoliert, so dass vermieden wird, dass der Heizstrom über den einen sehr niedrigen elektrischen Wi­ derstand aufweisenden Aktor abfließt.

Nach einer besonders zweckmäßigen Erfindungsausgestaltung kann ferner vorgesehen sein, dass das Heizelement federelas­ tisch ist. Das Heizelement dient also nicht nur zum raschen Erwärmen, vielmehr dient es auch dazu, aufgrund seiner feder­ elastischen Eigenschaften je nach Konfiguration eine Kraft auf den Aktor auszuüben und hierdurch je nach ausgeübter Kraftrichtung eine Bewegung des Aktors einzuleiten bzw. zu unterstützen. Dabei kann das federelastische Heizelement nach einer ersten Erfindungsausgestaltung eine der formänderungs­ bedingten Bewegung entgegenwirkende Kraft auf den Aktor aus­ üben. Dem federelastischen Heizelement kommt hier also neben der eigentlichen Heizfunktion auch die Funktion einer Rückstellfeder zu. Wird der Aktor erwärmt und verbiegt er sich, so wird durch die Verbiegung das federelastische Heizelement gespannt und eine der formänderungsbedingten Bewegung entge­ genwirkende Kraft aufgebaut. Wird nun die Beheizung beendet und geht der Aktor von seinem harten Austenitgefüge wieder in das weichere Martensitgefüge über, so wird er über die Rück­ stellkraft wieder in die Ausgangsposition zurückgezogen. Die­ se Konfiguration ist insbesondere bei einem Ein-Weg-Aktor vorteilhaft, der seine Form erwärmungsbedingt lediglich in eine Richtung ändert und beim Abkühlen die Form nicht mehr zurückwandelt, sondern lediglich eine Gefügeänderung ein­ setzt. Durch das federelastische verspannte Heizelement wird dieser Aktor automatisch zurückgeführt. Ist der Aktor ein Zwei-Weg-Aktor so ist die Rückstellkraft bewegungsunterstüt­ zend, das heißt, die bei einer Abkühlung des Aktors einset­ zende Rückwandlungsbewegung des Zwei-Weg-Aktors in seine Aus­ gangsform wird unterstützt.

Nach einer Erfindungsalternative kann die Konfiguration auch so sein, dass das federelastische Heizelement eine die form­ änderungsbedingte Bewegung unterstützende Kraft auf den Aktor ausübt. Hier ist also das Heizelement so geschalten, dass es den Aktor bei seiner temperaturerhöhungsbedingten Bewegung unterstützt. Diese Konfiguration kommt beispielsweise bei ei­ nem Zwei-Weg-Aktor zum Einsatz, der aufgrund seiner Rückwand­ lung bei einer Temperaturerniedrigung im Stande ist, wieder in die Ausgangsform überzugehen und dabei das federelastische Heizelement mitzunehmen und zu verspannen.

Insgesamt bietet die erfindungsgemäße Verwendung eines feder­ elastischen Heizelements in Verbindung mit einer Parallelfüh­ rung des Heizelements und des Aktors die Möglichkeit die. Bau­ einheit auch bei sehr geringem Platzangebot anordnen zu kön­ nen bei geringen Kosten und optimierten Systemeigenschaften, zumal keine separaten, eine Rückstellkraft erzeugenden Ele­ mente wie z. B. ein separates Federelement vorgesehen werden müssen.

Gleichwohl kann natürlich auch ein eine Rückstellkraft auf den Aktor ausübendes Federelement vorgesehen sein, mittels dem der z. B. als Ein-Weg-Aktor ausgebildete Aktor wieder in die Ausgangsposition zurückgeführt wird. Gegebenenfalls kann dieses Federelement auch zusätzlich zum federelastischen Heizelement vorgesehen sein, wenn dieses z. B. eine die form­ änderungsbedingte Bewegung aufgrund einer Temperaturerhöhung unterstützende Kraft auf den Aktor ausübt. Mittels des zu­ sätzlichen Federelements wird hier sicher gestellt, dass der Zwei-Weg-Aktor die Arbeit zum Rückführen in die Ausgangsstel­ lung nicht alleine leisten muss, vielmehr wirkt das Federele­ ment unterstützend. Dies gilt selbstverständlich auch im Fal­ le einer Verwendung eines Ein-Weg-Aktors.

Nach einer ersten Erfindungsalternative kann der Aktor und das Heizelement, gegebenenfalls auch die Isolierlage über ei­ ne Klebeverbindung aneinander befestigt sein. Alternativ hierzu kann der Aktor und das Heizelement, gegebenenfalls auch die Isolierlage mittels eines im Bereich des freien En­ des angeordneten Befestigungsmittels, insbesondere einer Klammer oder dergleichen aneinander befestigt sein. Denkbar ist jedes Befestigungsmittel, das die Elemente fest zusammen bindet.

Der Aktor selbst kann ein Ein-Streifen-Aktor sein, entweder in Form eines Ein-Weg-Aktors oder eines Zwei-Weg-Aktors. Al­ ternativ dazu ist es auch denkbar, einen Aktor zu verwenden, der aus zwei parallel geführten, miteinander bewegungsgekop­ pelten Aktorstreifen, die ihre Form bei unterschiedlichen Temperaturen ändern, besteht. Da bei einem solchen Aktor die jeweiligen Aktorstreifen ihre Form bei unterschiedlichen Tem­ peraturen ändern, ist es möglich, den Aktor in verschiedene definierte Stellungen zu bringen, je nachdem welche Tempera­ tur über das Heizelement eingeprägt wird. Bei dieser Ausges­ taltung ergibt sich folglich eine mehrschichtige Konfigura­ tion.

Weiterhin kann vorgesehen sein, dass ein den formänderungsbe­ dingten Bewegungsweg oder den federkraftbedingten Bewegungs­ weg des Aktors begrenzender Anschlag vorgesehen ist. Das Heizelement schließlich ist zweckmäßigerweise aus einem Fe­ derstahl.

Weitere Vorteile, Merkmale und Einzelheiten der Erfindung er­ geben sich aus den im Folgenden beschriebenen Ausführungsbei­ spielen sowie anhand der Zeichnungen. Dabei zeigen:

Fig. 1 eine Prinzipdarstellung eines erfindungsgemäßen e­ lektromechanischen Bauelements einer ersten Ausfüh­ rungsform in einer ersten Stellung,

Fig. 2 das Bauelement aus Fig. 1 in einer zweiten, form­ wandlungsbedingten Stellung,

Fig. 3 eine zweite Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements in einer ersten Stellung,

Fig. 4 das Bauelement aus Fig. 3 in der formwandlungsbe­ dingten zweiten Stellung,

Fig. 5 eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen Bauelements mit einem aus zwei Aktorstreifen beste­ henden Aktor in einer ersten Stellung,

Fig. 6 das Bauelement aus Fig. 3 in einer zweiten form­ wandlungsbedingten Stellung, und

Fig. 7 das Bauelement aus Fig. 2 in einer dritten form­ wandlungsbedingten Stellung.

Fig. 1 zeigt ein erfindungsgemäßes elektromechanisches Bau­ element 1 einer ersten Ausführungsform. Bei dem Bauelement wird von einer Ausführungsform einer bekannten Trennschaltereinrichtung z. B. in Form eines Leitungsschutzschalters aus­ gegangen. Fig. 1 zeigt das Bauteil lediglich schematisch in Form einer Prinzipskizze, da der genaue Aufbau einer Trenn­ schaltereinrichtung für das eigentliche Funktionsprinzip nicht von Bedeutung ist. Infolgedessen sind in Fig. 1 - und den folgenden Figuren - lediglich die für die Erfindung zent­ ralen Elemente gezeigt.

Das in Fig. 1 gezeigte elektromechanische Bauelement 1 um­ fasst einen Aktor 2 aus einer Formgedächtnis-Legierung, der im gezeigten Beispiel als Biegestreifen ausgebildet ist und mit einem Ende an einem Befestigungsteil 3 angeordnet ist. Das andere, freie Ende des Aktors 2 wirkt bei bekannten Trennschaltereinrichtungen mit einem Federbügel, der um eine Achse drehbar ist, zusammen. Über diesen Federbügel wird über ein Schaltgestänge je nach Stellung des Aktors und damit Stellung des Federbügels ein Schalter, der einen zugeordneten Stromkreis schließt oder öffnet, betätigt.

Parallel zum Aktor 2 ist ein ebenfalls streifen- oder band­ förmiges Heizelement 4 in Form eines Widerstandsheizelements vorgesehen. Zwischen dem Aktor 2 und dem Heizelement 4 ist eine Isolationslage 5 z. B. in Form einer Kaptonfolie einge­ bracht. Heizelement 4 und Isolierlage 5 sind zweckmäßigerwei­ se miteinander thermisch stabil verklebt und bilden eine Bau­ einheit. Das Heizelement 4 ist ebenfalls am gleichen Ende wie der Aktor 2 an dem Befestigungsteil 3 befestigt, z. B. ge­ meinsam mit dem Aktor 2 dort angeschweißt.

Um die Formwandlung des Aktors 2 von der in Fig. 1 gezeigten Form in die in Fig. 2 gezeigten Form zu bewirken wird das Heizelement aufgeheizt. Hierzu ist am freien Ende des Heiz­ elements eine Versorgungsleitung 6 z. B. in Form einer Kup­ ferlitze angebracht, z. B. angelötet. Über diese Versorgungs­ leitung 6 sowie über das Bauteil 3 kann das Heizelement 4 ü­ ber eine Stromquelle I zum Aufheizen bestromt werden. Der Aktor 2 ist über die Isolierlage und aufgrund seines Abstands gegenüber der Versorgungsleitung 6 isoliert.

Fig. 1 zeigt die Ausgangsstellung der Schalteinheit. Diese wird eingenommen, wenn eine relativ niedrige Temperatur T eingenommen wird, hier gilt T = T₁.

Im Fall einer Überlastung des Stromkreises, gleich aus wel­ chem Grund, wird das Heizelement 4 schlagartig intensiv bestromt und damit erwärmt. Aufgrund der parallelen und be­ nachbarten Anordnung des Heizelements 4 zum Aktor 2 wird auch dieser schlagartig erwärmt. Sobald die Temperatur überhalb der Formwandlungstemperatur ist setzt eine Formwandlung ein, die aus einer Gefügeänderung des Aktors 2, der aus der Form­ gedächtnis-Legierung besteht, resultiert. Hierauf wird Nach­ folgend noch eingegangen. Im gezeigten Beispiel wird auf die Temperatur T = T₂ aufgeheizt, wobei T₂ < T₁ ist. Der Aktor biegt sich wie in Fig. 2 gezeigt nach unten. Hierbei wird das Heizelement, das aufgrund der Positionierung mit dem Aktor 2 zwingend bewegungsgekoppelt ist, mitgenommen. Die Bewegung wird über einen Anschlag 7 begrenzt. Aufgrund der Bewegung des Aktors wird auch der nicht näher gezeigte Federbügel be­ wegt und mit ihm das Schaltgestänge betätigt, worüber der e­ benfalls nicht näher gezeigte elektrische Kontakt aufgerissen und der Stromkreis schlagartig unterbrochen wird. Hierdurch wird eine Beschädigung etwaiger in den Stromkreis eingebunde­ ner externer Geräte zuverlässig verhindert.

Das Heizelement 4 selbst besteht zweckmäßigerweise aus Feder­ stahl und besitzt federelastische Eigenschaften. Während der Bewegung der gezeigten Konfiguration aus der in Fig. 1 ge­ zeigten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte Stellung wird das federelastische Heizelement 4 verspannt. Es wird eine Rück­ stellkraft F aufgebaut, die der Aktorbewegung entgegenwirkt, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Rückstellkraft drängt den Aktor 2 stets in die in Fig. 1 gezeigte Ausgangsstellung zurück. Diese Kraft ist jedoch geringer als die formwandlungsbedingte erzeugte Gegenkraft. Solange also die Tempera­ tur T₂, die überhalb der Umwandlungstemperatur liegt, anliegt verbleibt die Konfiguration in der in Fig. 2 gezeigten Stel­ lung. Sinkt die Temperatur jedoch unter die Umwandlungstempe­ ratur und setzt eine erneute Gefügeumwandlung im Aktormateri­ al ein, es wird weicher. Die erzeugte Rückstellkraft F ist dann größer als die Gegenkraft, weshalb das Heizelement sich entspannen und die Konfiguration in die in Fig. 1 gezeigte Ausgangsstellung zurückführen kann.

Fig. 3 zeigt eine zweite erfindungsgemäße Ausführungsform ei­ nes elektromechanischen Bauelements 8. Auch hier kommt ein Aktor 9, ein Heizelement 10 sowie eine trennende Isolierlage 11 zum Einsatz, jedoch ist die Konfiguration anders aufgebaut als die gemäß Fig. 1 und 2. Hier ist das Heizelement 10 unmittelbar am Befestigungsteil 3 angeordnet, gefolgt von Ak­ tor 9. Der Aktor 9 ist in der in Fig. 3 gezeigten Ausgangs­ stellung, bei welcher der zugeordnete Schalter und mit ihm der zugeordnete Stromkreis geschlossen ist, gekrümmt. Das Heizelement 10 ist entsprechend der Form des Aktors 9 vorge­ bogen. Wird nun das Heizelement 10 im Gefahrenfall bestromt so wird auch der Aktor 9 über seine Umwandlungstemperatur er­ wärmt. Er nimmt dann die in Fig. 4 gezeigte aufgeprägte ge­ streckte Form an, bei welcher das zugeordnete Schaltelement geöffnet und der Stromkreis unterbrochen ist. Aufgrund der federelastischen Eigenschaften des Heizelements wird auch hier eine Rückstellkraft F erzeugt.

Eine dritte Ausführungsform eines erfindungsgemäßen elektro­ mechanischen Bauteils 12 zeigt Fig. 5. Hier besteht der Aktor 13 aus zwei separaten Aktorstreifen 14, 15, die über jeweili­ ge Isolierlagen 16, 17 von dem dazwischengeordneten Heizele­ ment 18 getrennt sind. Die beiden Aktorstreifen 14, 15 sowie das Heizelement 18 sind wiederum an einem gemeinsamen Befes­ tigungsteil 3 angeordnet. Auch hier kann das Heizelement 18 über eine Stromquelle I sowie das Befestigungsteil 3 und die am Heizelement 18 am freien Ende angeordnete Versorgungslei­ tung 19 bestromt werden.

Die beiden Aktorstreifen 14, 15 besitzen jeweils unterschied­ liche Umwandlungstemperaturen. Beispielsweise wandelt sich der Aktor 14 bei einer niedrigeren Temperatur als der Aktor 15 um. Die umwandlungsbedingte Bewegungsrichtung der Ak­ torstreifen 14, 15 ist im gezeigten Ausführungsbeispiel je­ weils die Gleiche.

Wird nun ausgehend von der in Fig. 5 gezeigten Konfiguration die Temperatur T von T₁ auf T₂ erhöht, so wandelt lediglich der Aktorstreifen 14 seine Form, da T₂ zwar oberhalb der Um­ wandlungstemperatur des Aktors 14, jedoch unterhalb der Um­ wandlungstemperatur des Aktors 15 liegt. Die gesamte Konfigu­ ration verbiegt sich wie in Fig. 6 gezeigt um ein erstes Teilstück. Aufgrund der Bewegungskopplung der beiden Ak­ torstreifen 14, 15 sowie des Heizelements 18, die im gezeig­ ten Beispiel mittels eines die freien Enden der Aktorstreifen 14, 15 und des Heizelements 18 übergreifenden Befestigungs­ mittels 20 in Form einer Klammer miteinander bewegungsgekop­ pelt sind, wird die gesamte Konfiguration verbogen. Da auch hier das Heizelement 18 federelastisch ist wird verbiegungs­ bedingt eine Rückstellkraft erzeugt. Würde hier nun die Tem­ peratur unter die Umwandlungstemperatur sinken so würde die gesamte Aktormimik aufgrund der Relaxation des Heizelements 18 wieder in die in Fig. 5 gezeigte Stellung zurückgeführt werden.

Wird nun ausgehend von der Stellung in Fig. 6 die Temperatur weiter erhöht auf eine Temperatur T = T₃, die überhalb der Umwandlungstemperatur des Aktorstreifens 15 liegt, so wandelt auch dieser seine Form. Die gesamte Mimik verbiegt sich noch weiter um den Anschlag 7 herum bis in ihre Endstellung, wie sie in Fig. 7 gezeigt ist. Auch das Heizelement wird noch weiter verbogen, weshalb die hierdurch erzeugte Rückstell­ kraft F zunimmt.

Wie ausgeführt bestehen sämtliche gezeigten Aktoren bzw. Ak­ torstreifen zumindest teilweise aus einer bekannten Formge­ dächtnis-Legierung. Beispiele solcher Legierungen sind Ti-Ni- Legierungen, wobei die Ti-Komponente als auch die Ni- Komponente die Hauptkomponenten bilden und noch weitere Le­ gierungspartner vorhanden sein können. Daneben sind auch Cu- Al-Legierungen mit weiteren Legierungspartnern bekannt, wobei der Anteil der Al-Komponente größer oder kleiner als der des weiteren Legierungspartners sein kann. Als besonders geeignet sind Ti-Ni-Legierungen anzusehen. So gehen z. B. aus "Materi­ als Science and Engineering", Vol. A 202, 1995, Seiten 148 bis 156 verschieden 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, Seiten 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. Selbst­ verständlich können zu den vorerwähnten binären oder ternären Legierungen noch weitere Legierungspartner wie z. B. Hf, Pd, Au, Pt, Cr oder gegebenenfalls T1 in an sich bekannter Weise hinzulegiert sein. Beispielsweise liegt der Anteil dieser mindestens einen weiteren Komponente unter 5 Atom-Prozent. Er kann jedoch auch davon stärker abweichen. Weitere mögliche Legierungspartner verschiedener binärer Memory-Metalle, u. a. auch für Ni-Mn-Legierungen, sind in "Transactions of the ASME", Vol. 121, Jan. 1999, Seiten 98 bis 101 genannt.

Claims (17)

1. Elektromechanisches Bauelement mit mindestens einem Ak­ tor aus einer Formgedächtnis-Legierung, der bei Erreichen ei­ ner bestimmten Temperatur seine Form ändert und sich ände­ rungsbedingt bewegt, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein mit dem Aktor (2, 9, 13) bewe­ gungsgekoppeltes Heizelement (4, 10, 18) vorgesehen ist.

2. Elektromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass der Ak­ tor (2, 9, 13) und das Heizelement (4, 10, 18) streifenförmig ausgebildet sind und im Wesentlichen parallel zueinander ver­ laufen.

3. Elektromechanisches Bauelement nach Anspruch 2, da­ durch gekennzeichnet, dass die Län­ ge des Heizelements (4, 10, 18) wenigstens ein Viertel der Länge des Aktors (3, 9, 13) beträgt

4. Elektromechanisches Bauelement nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Aktor (3, 9, 13) und das Heiz­ element (4, 10, 18) an einem gemeinsamen Punkt (3) mit einem Ende eingespannt und mit dem freien Ende bewegbar sind.

5. Elektromechanisches Bauelement nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Heizelement (4, 10, 18) ein Wi­ derstandsheizelement ist.

6. Elektromechanisches Bauelement nach Anspruch 5, da­ durch gekennzeichnet, dass das Heizelement (4, 10, 18) über an seinen Enden anliegende Ver­ sorgungsleitungen (3, 6, 19) bestrombar ist.

7. Elektromechanisches Bauelement Anspruch 5 oder 6, dadurch gekennzeichnet, dass zwi­ schen dem Aktor (2, 9, 13) und dem Heizelement (4, 10, 18) eine Isolationslage (5, 11, 16, 17), insbesondere eine Kap­ tonfolie angeordnet ist.

8. Elektromechanisches Bauelement nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Heizelement (4, 10, 18) feder­ elastisch ist.

9. Elektromechanisches Bauelement nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, dass das fe­ derelastische Heizelement (4, 10, 18) eine der formänderungs­ bedingten Bewegung entgegenwirkende Kraft auf den Aktor (3, 9, 13) ausübt.

10. Elektromechanisches Bauelement nach Anspruch 8, da­ durch gekennzeichnet, dass das fe­ derelastische Heizelement eine die formänderungsbedingte Be­ wegung aufgrund einer Temperaturerhöhung unterstützende Kraft auf den Aktor ausübt.

11. Elektromechanisches Bauelement nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein eine Rückstellkraft auf den Ak­ tor ausübendes Federelement vorgesehen ist.

12. Elektromechanisches Bauelement nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Aktor (3, 9) und das Heizele­ ment (4, 10), gegebenenfalls auch die Isolationslage (5, 11) über eine Klebeverbindung aneinander befestigt sind.

13. Elektromechanisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 11, dadurch gekennzeichnet dass der Aktor (13) und das Heizelement (18), gegebenenfalls auch die Isolierlage (16, 17) mittels eines im Bereich des freien Endes angeordneten Befestigungsmittels (20), insbeson­ dere einer Klammer o. dgl. aneinander befestigt sind.

14. Elektromechanisches Bauelement nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Aktor (3, 9) ein Ein-Streifen- Aktor ist, oder aus zwei parallel geführten, miteinander be­ wegungsgekoppelten Aktorstreifen (14, 15), die ihre Form bei unterschiedlichen Temperaturen ändern besteht.

15. Elektromechanisches Bauelement nach Anspruch 14, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (18) zwischen den Aktorstreifen (14, 15) angeord­ net ist.

16. Elektromechanisches Bauelement nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein den formänderungsbedingten Be­ wegungsweg oder den federkraftbedingten Bewegungsweg des Ak­ tors begrenzender Anschlag (7) vorgesehen ist.

17. Elektromechanisches Bauelement nach einem der vorange­ henden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Heizelement (4, 10, 18) aus einem Federstahl besteht.