DE10108634C2 - Elektromechanisches Bauelement - Google Patents

Description

Die Erfindung betrifft ein elektromechanisches Bauelement mit mindestens einem Aktor aus einer Formgedächtnis-Legierung, der, ausgehend von einer Ausgangsposition, bei Erreichen einer bestimmten Temperatur seine Form ändert und sich ände­ rungsbedingt bewegt, und mit einem mit dem Aktor bewegungsge­ koppelten Heizelement. Ein solches Bauelement ist der DE 44 06 377 A1 zu entnehmen.

Ein entsprechendes elektromechanisches Bauelement beispiels­ weise in Form einer Trennschaltereinrichtung, z. B. als Lei­ tungsschutzschalter, ist auch aus der DE 299 14 843 U1 be­ kannt. Diese Trennschaltereinrichtung dient dazu, einen über sie geschlossenen Stromkreis im Falle einer Störung sehr schnell öffnen und damit unterbrechen zu können um zu vermei­ den, 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 Trennschal­ tereinrichtungen eines Aktors aus einer Formgedächtnis-Le­ gierung. 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 Vorzugsrichtung aufprägt, in welcher sich die Körner bei der temperaturbedingten Pha­ senumwandlung bevorzugt ausrichten. Bekannt sind dabei Ein- Weg-Aktoren, die bei einer Temperaturerhöhung ab Erreichen einer bestimmten Umwandlungstemperatur von der Form des kal­ ten Zustands in eine andere wechseln, was durch die Phasenän­ derung von Martensit zu Austenit und das Kornwachstum in Richtung der aufgeprägten Vorzugsrichtung geschieht. Nach er­ neutem Erkalten bleibt der Aktor in der eingenommenen Form, d. h., er wandelt seine Form nicht zurück. Dies ist der Fall bei sogenannten Ein-Weg-Aktoren. Zwei-Wege-Aktoren wechseln automatisch ihre Form zwischen "kaltem" und "warmen" Zustand. Bei einer Anwendung beispielsweise in einer Trennschalterein­ richtung kommen häufig Ein-Weg-Aktoren zum Einsatz, die bei­ spielsweise 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.

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 einem Öffnen des Schaltkontakts führt. Nach Wegfall der Be­ heizung nimmt der Bimetallstreifen wieder seine gestreckte Gestalt 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.

Bei dem aus der DE 299 14 843 U1 bekannten elektromechani­ schen Bauelement ist deshalb ein besonderes Heizelement vor­ gesehen, das zu einer Erwärmung des an ihm anliegenden, streifenförmigen Aktors aus einer Formgedächtnis-Legierung dient. Der Aktor ist dabei in einem Endbereich an dem Heiz­ element befestigt und kann sich mit seinem freien Ende bei Erwärmung über eine Auslösetemperatur von dem Heizelement ab­ spreizend wegbiegen und so eine Verklinkung eines Schalt­ schlosses freigeben.

Bei dem aus der DE 44 06 377 A1 zu entnehmenden elektromecha­ nischen Bauelement wird dessen streifenförmiger Aktor aus ei­ ner Formgedächtnis-Legierung direkt beheizt. Zusätzlich sind im Bereich der Einspannstelle und im Bereich der Befestigung des Aktors Heizelemente vorgesehen, um so eine unerwünschte Wärmeabfuhr von dem Aktor hin zur Einspannstelle bzw. zur Be­ festigungsstelle zu verhindern.

Ein in der US 6 005 469 A beschriebener thermischer Schalter weist ebenfalls einen stromdurchflossenen Aktor aus einer Formgedächtnis-Legierung auf, die einen sehr geringen ohm­ schen Widerstand besitzen soll. Dabei ist der Bewegungsweg des Aktors mechanisch begrenzt.

Der Erfindung liegt das Problem zugrunde, ein elektromechani­ sches Bauelement anzugeben, bei dem zu jeder Zeit sicher ge­ stellt ist, dass der Aktor ausreichend beheizt werden kann.

Zur Lösung dieses Problems wird erfindungsgemäß ein elektro­ mechanisches Bauelement mit den in Anspruch 1 angegebenen Merkmalen vorgeschlagen.

Demgemäss wird eine indirekte Beheizung des Aktors mittels eines Heizelementes - bevorzugt eines Widerstandsheizelemen­ tes - vorgesehen, das 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 Nachbarschaft zum Aktor, auch wenn dieser formwandlungsbedingt von einer ersten Form in ei­ ne zweite aufgeprägte Form übergeht. Dies stellt mit besonde­ rem Vorteil auch während des Formwandlungsprozesses und da­ nach sicher, dass der Aktor kontinuierlich und gleichmäßig beheizt werden kann, unabhängig davon, welche Form bzw. Stel­ lung er einnimmt.

Gemäß weiterer Erfindungsausgestaltung soll das Heizelement federelastisch sein. Das Heizelement dient also nicht nur zum raschen Erwärmen, vielmehr dient es auch dazu, aufgrund sei­ ner federelastischen Eigenschaften eine der formänderungsbe­ dingten Bewegung entgegenwirkende Kraft auf den Aktor auszu­ üben. Dem federelastischen Heizelement kommt hier also neben der eigentlichen Heizfunktion auch die Funktion einer Rück­ stellfeder 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.

Zweckmäßig ist ferner, 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 eine Bewegung des freien Endes des Aktors, der in der Regel über 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.

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.

Natürlich kann auch ein eine zusätzliche Rückstellkraft auf den Aktor ausübendes Federelement vorgesehen sein, mittels dessen der als Ein-Weg-Aktor ausgebildete Aktor wieder in die Ausgangsposition zurückgeführt wird. Mittels des zusätzlichen Federelements wird hier sicher gestellt, dass der Ein-Weg- Aktor die Arbeit zum Rückführen in die Ausgangsstellung nicht allein leisten muss; vielmehr wirkt das Federelement unter­ stützend.

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 in Form eines Ein-Weg-Aktors sein. Alternativ dazu ist es auch denkbar, ei­ nen Aktor zu verwenden, der aus zwei parallel geführten, mit­ einander bewegungsgekoppelten Aktorstreifen, die ihre Form bei unterschiedlichen Temperaturen ändern, besteht. Da bei einem solchen Aktor die jeweiligen Aktorstreifen ihre Form bei unterschiedlichen Temperaturen ändern, ist es möglich, den Aktor in verschiedene definierte Stellungen zu bringen, je nachdem welche Temperatur über das Heizelement eingeprägt wird. Bei dieser Ausgestaltung ergibt sich folglich eine mehrschichtige Konfiguration.

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 elektromechanischen Bauelements einer ersten Aus­ führungsform 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 Trennschalter­ einrichtung 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 vom Ein-Weg-Typ, der im gezeigten Beispiel als Biegestreifen aus­ gebildet 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 Federbü­ gel 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 über 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 ebenfalls nicht näher gezeigte elektrische Kontakt aufgeris­ sen und der Stromkreis schlagartig unterbrochen wird. Hier­ durch wird eine Beschädigung etwaiger in den Stromkreis ein­ gebundener externer Geräte zuverlässig verhindert.

Das Heizelement 4 selbst besteht zweckmäßigerweise aus Feder­ stahl und besitzt auf alle Fälle federelastische Eigenschaf­ ten. Während der Bewegung der gezeigten Konfiguration aus der in Fig. 1 gezeigten Stellung in die in Fig. 2 gezeigte Stel­ lung wird das federelastische Heizelement 4 verspannt. Es wird eine Rückstellkraft F aufgebaut, die der Aktorbewegung entgegenwirkt, wie in Fig. 2 dargestellt ist. Diese Rück­ stellkraft 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 Temperatur T₂, die überhalb der Umwandlungstemperatur liegt, anliegt verbleibt die Konfiguration in der in Fig. 2 gezeigten Stellung. Sinkt die Temperatur jedoch unter die Um­ wandlungstemperatur und setzt eine erneute Gefügeumwandlung im Aktormaterial ein, es wird weicher. Die erzeugte Rück­ stellkraft 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 Ein-Weg-Aktor 9, ein Heizelement 10 sowie eine trennende Iso­ lierlage 11 zum Einsatz, jedoch ist die Konfiguration anders aufgebaut als die gemäß Fig. 1 und 2. Hier ist das Heiz­ element 10 unmittelbar am Befestigungsteil 3 angeordnet, ge­ folgt von Aktor 9. Der Aktor 9 ist in der in Fig. 3 gezeigten Ausgangsstellung, bei welcher der zugeordnete Schalter und mit ihm der zugeordnete Stromkreis geschlossen ist, gekrümmt. Das Heizelement 10 ist entsprechend der Form des Aktors 9 vorgebogen. Wird nun das Heizelement 10 im Gefahrenfall be­ stromt so wird auch der Aktor 9 über seine Umwandlungstempe­ ratur erwärmt. Er nimmt dann die in Fig. 4 gezeigte aufge­ prägte gestreckte 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 Aktor­ streifen 14, 15 sowie des Heizelements 18, die im gezeigten Beispiel mittels eines die freien Enden der Aktorstreifen 14, 15 und des Heizelements 18 übergreifenden Befestigungsmittels 20 in Form einer Klammer miteinander bewegungsgekoppelt sind, wird die gesamte Konfiguration verbogen. Da auch hier das Heizelement 18 federelastisch ist, wird verbiegungsbedingt eine Rückstellkraft erzeugt. Würde hier nun die Temperatur 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 mit Ein-Weg-Charakteristik. Beispiele sol­ cher Legierungen sind Ti-Ni-Legierungen, wobei die Ti-Kompo­ nente als auch die Ni-Komponente die Hauptkomponenten bilden und noch weitere Legierungspartner vorhanden sein können. Daneben sind auch Cu-Al-Legierungen mit weiteren Legierungs­ partnern bekannt, wobei der Anteil der Al-Komponente größer oder kleiner als der des weiteren Legierungspartners sein kann. Als besonders geeignet sind Ti-Ni-Legierungen anzuse­ hen. So gehen z. B. aus "Materials Science and Engineering", Vol. A 202, 1995, Seiten 148 bis 156 verschieden zusammenge­ setzte Ti-Ni- und Ti-Ni-Cu-Legierungen hervor. In "Interme­ tallic", 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 T1-Ni-Legierungen sind selbstverständ­ lich auch andere Formgedächtnis-Legierungen geeignet. So kom­ men beispielsweise Cu-Al-Formgedächtnis-Legierungen in Frage. Eine entsprechende Cu-Zn24A13-Legierung ist aus "Z. Metallk­ de.", Bd. 79, H. 10, 1988, Seiten 678 bis 683 zu entnehmen. In "Scripta Materialia", Vol. 34, No. 2, 1996, Seiten 255 bis 260 ist eine weitere Cu-Al-Ni-Formgedächtnis-Legierung be­ schrieben. Selbstverständlich können zu den vorerwähnten bi­ nären oder ternären Legierungen noch weitere Legierungspart­ ner 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 Me­ mory-Metalle, u. a. auch für Ni-Mn-Legierungen, sind in "Transactions of the ASME", Vol. 121, Jan. 1999, Seiten 98 bis 101 genannt.

Claims (13)

1. Elektromechanisches Bauelement mit mindestens einem Ein- Weg-Aktor aus einer Formgedächtnis-Legierung, der, ausgehend von einer Ausgangsposition, bei Erreichen einer bestimmten Temperatur seine Form ändert und sich änderungsbedingt be­ wegt, wobei ein mit dem Aktor (2, 9, 13) bewegungsgekoppel­ tes, federelastisches Heizelement (4, 10, 18) vorgesehen ist, das eine der formänderungsbedingten Bewegung entgegenwirkende Kraft auf den Aktor (3, 9, 13) ausübt, die den Aktor nach Beendigung der Beheizung in die Ausgangsposition zurück­ stellt.

2. Elektromechanisches Bauelement nach Anspruch 1, da­ durch gekennzeichnet, dass der Aktor (2, 9, 13) und das Heizelement (4, 10, 18) streifen­ förmig ausgebildet sind und im Wesentlichen parallel zuein­ ander verlaufen.

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

4. Elektromechanisches Bauelement nach einem der voran­ gehenden 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 voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Heizelement (4, 10, 18) ein Widerstandsheizelement ist.

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

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

8. Elektromechanisches Bauelement nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass der Aktor (3, 9) und das Heiz­ element (4, 10), gegebenenfalls auch die Isolationslage (5, 11) über eine Klebeverbindung aneinander befestigt sind.

9. Elektromechanisches Bauelement nach einem der Ansprüche 1 bis 7, 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.

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

11. Elektromechanisches Bauelement nach Anspruch 10, dadurch gekennzeichnet, dass das Heizelement (18) zwischen den Aktorstreifen (14, 15) angeordnet ist.

12. Elektromechanisches Bauelement nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass ein den formänderungsbedingten Bewegungsweg oder den federkraftbedingten Bewegungsweg des Aktors begrenzender Anschlag (7) vorgesehen ist.

13. Elektromechanisches Bauelement nach einem der voran­ gehenden Ansprüche, dadurch gekenn­ zeichnet, dass das Heizelement (4, 10, 18) aus einem Federstahl besteht.