DE1917876U - Piezoelektrisches relais. - Google Patents

Description

Siemens & Halske AktiengeBellsciiaft

P.A. 2

WittelGbacherplatz 2

PieaoeleKtrisches Relais

Heben den bisher allgemein üblichen elektromagnetischen Relais sind in letzter Zeit sogenannte piezoelektrische Heiais bekanntgeworden, deren Kontaktzungen aus jev/eilo aufeinanderliegender gegensinnig polarisierten und auf den zur

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Kra/Grü 1?.1.1964

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Polarisationsrichtung senkrechten Flächen mit elektrisch leitfähigen Schichten bedeckten Lamellen aus keramischem Material bestehen. Die lamellen sind dabei aus einer Keramik mechanisch zugearbeitet. Ihr Vorteil gegenüber den elektromagnetischen Relais besteht zunächst einmal im Wegfall der Erregerspule und damit in der Vermeidung von magnetischen Streufeldern. Ein der lamellenbauweiso eigener Vorteil, nämlich die Schaffung eines Relais mit gegenüber den elektro magnetischen Relais erheblich geringeren Abmessungen läßt sich nur dann ausnützen, wenn es gelingt, auch bei diesen geringen Abmessungen die Auslenkung und erforderlichenfalls den Kontaktdruck des piezoelektrischen Relais bis zu brauchbaren Werten anzuheben. Eine Möglichkeit hierzu ist beispielsweise in der Verwendung einer Keramik mit hohem elektromechanischen Kopplungsfaktor gegeben. Sine weitere Verbesserung wird erzielt, wenn es gelingt, die Dicke der Kontaktzungen wesentlich herabzusetzen.

Ausgehend von dieser Erkenntnis hat sich daher die - die Aufgabe gestellt, ein Relais zu schaffen, dessen Kontaktzungen erheblich geringere Dicke aufweisen als die bislang für piezoelektrische.-Relais verwandten Kontaktzungen.

Zu diesem Zweck sind bei einem piezoelektrischen Relais der eingangs erwähnten Art die lamellenartigen Kontaktzungen einstückig ausgebildet, reduziert und in ihren, den äußeren Elektrodenbelegungen benachbarten Bereichen aufoxidiert. Eine Kontakt zunge-", bzw. -lamelle von zum Beispiel 0,2 mm Dicke

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wird zu diesen Zweck zunächst in reduzierender Atmosphäre geglüht und hierdurch eine außerordentlich starke Zunahme der elektrischen Leitfähigkeit der Keramik bewirkt. Durch ein nachträgliches, oberflächliches Auf oxidieren v/erden die den Stirnseiten der Lamelle "benachbarten Bereiche in einer Schichtdicke von nur einigen /um isoliert. Dieser nachträgliche Qxidationsprczeß kann derart gesteuert v/erden, daß jede gewünschte Dicke der oxidierten Außenschichten bzw. des zwischen diesen befindlichen leitenden Kerns einstellbar ist. Nach Aufbringen von elektrisch leitfähigen BeLegungen auf die Stirnseiten der Lamellen lassen sich, durch Anlegen eines elektrischen Feldes zwischen dem leitenden Kern und diesen, als Außenelektroden dienenden r&egungen, die aufoxidierten dünnen Schichten gegensinnig vorpolarisieren. Bei gleicher Steurspannung wird dabei eine erheblich größere Auslenkung der Kontaktsungen crzielt beziehungsweise bei vorgegebener Auslenkung die Steuerspannung erheblich reagiert. Wie-bereits einleitend erwähnt," sollen dabei die Lamellen auö einem Material hohen elektromechanischen Kopplungsfaktors bestehen, weshalb ; beispielsweise die Verwendung von Bariumcalciuntitanat, Bleizirkonattitanat mit Chrom- oder Neodymsusatz sowie mit nickel versetztes Bariumtitanat vorgeschlagen wird.

Sofern der durch ein einzelnes Eleiaent eraielbare Kontaktdruck nicht ausreichen sollte, können gemäß einem weiteren Vorschlag der - mehrere Lamellen stapelförrcig zusammengefaßt werden, wobei zweckmäßigerweisc jeweils die

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äußeren Elektrodenbelegungen der einzelnen Lamellen einerseits und die anreduzierten und somit elektrisch leitfälligen Kerne der Kontaktsungen andererseits mit den einen Polen einer Steuerspannungsquelle elektrisch leitend verbunden sind, Dieser Art wird praktisch eine Suramierung über die den einzelnen lamellen aufgeprägten Kontaktdrücke erzielt. Selbstverständlich kann diese stapeiförmige Anordnung auch bei allen anderen Arten von piezoelektriochen Relais vorgesehen sein. In der Zeichnung sind Ausführungsbeispicle des Gegenstands der -- dargestellt. Barin zeigt Figur 1 einen Längsschnitt durch eine Kontaktzunge,

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Figur 2 einen Längsschnitt durch ein Relais mit der --

d^ögßgenäß ausgebildeten Kontaktsunge samt einer nur schematisch angedeuteten Schaltanordnung und Figur 3 eine von mehreren stapeiförmig zusammengefaßten Lamellen gebildete Kontaktzunge im Längsschnitt. ■

Eine Lamelle 1 weist dabei einen reduzierten und damit elektrisch leitfähigen Kern 2 sowie aufoxidierte und. gefciisinnig polarisierte Qberflächenschichten 3 auf. Die Stirnseiten der Lamelle 1 sind mit elektrisch leitfähigen und als Elektrodenbelegungen dienenden Schichten 4 bedeckt. Die Slektrodenbelegungen 4 einerseits-und der elektrisch leitfähige Kern 2 der Lamelle 1 andererseits sind jeweils mit den einen Polen einer Steuerspannungsquelle verbunden, was in der Zeichnung jedoch nicht dargestellt ist.

In Figur 2 ist das gesamte piezoelektrische Relais darge-

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stellt, wobei die Lamelle 1 mit iiiren entsprechenden Gegenkontakten 6,7 im Bereich ihrer einen Enden eingespannt ■beziehungsweise fest angeordnet und in Bereich ihrer anderen Enden mit einander zugekehrten Kontakten 10 "bis 12 versehen ist. Die Schalt selten, das heißt Abfallzeiten, sind nach Wegnahme der Steurepannung im wesentlichen durch den Abfluß der auf die I&egungen der Lamelle aufgebrachten elektrischen Ladungen bestimmt. Da die Keramik sehr hochohmig ist, liegen die Abflußzeiten in der Größenordnung einiger Sekunden. Durch Parallelschaltung eines Ableitwiderstandes 9 läßt sich aber die Zeitkonstante in weiten Grenzen variieren. Gemäß Figur 3 sind die Lamellen 1 stapeiförmig su einer mit Kontakten 14,15,versehenen Kontaktzunge zusammengefaßt, wobei die Lamellen jc/eite mit ihren einander zugekehrten Stirnflächen aneinander anliegen und bei 16 fest eingespannt sind.

7 teansprüche
3 Figuren

Claims (7)

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1. Piezoelektrisches Relais mit Kontaktzungen aus jeweils aufeinanderliegender gegensinnig polarisierten und auf den zur Polarisationsrichtung senkrechten Flächen mit elektrisch leitfähigen Schichten bedo&ten Lamellen aus keramischen Material, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen einstückig ausgebildet, reduziert und in ihren den äußeren Elektrodenbelegungen benachbarten Bereichen aufoxidiert sind.

2. Piezoelektrisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Lamellen aus einem Material hohen elektromechanischen Kopplungsfaktor bestehen.

3. Piezoelektrisches Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß dio Lamellen aus Bariumcalciumtitanat, Blei sirkonattitanat mit Zusatz von Chrom oder Neodym sowie mit Nickel versetztem Bariumtitanat bestehen.

4. Piezoelektrisches Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die reduzierten Teile der Lamellen und die äußeren Elektrodenbelegungen jeweils mit den einen Polen einer Steuerspannungsquelle elektrisch leitend verbunden sind.

5. Piezoelektrisches Relais, insbesondere nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß '.mehrere Lamellen stapeiförmig

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zusammengefaßt sind, wobei gegebenenfalls jeweils die äußeren Elektrodenbelegungen und reagierten Kerne der einzelnen Lamellen mit den einen Polen einer Steuerspannungsquelle elektrisch leitend verbunden sind.

6. Piezoelektrisches Relais nach Anspruch 5, gekennzeichnet durch die Anwendung für belobige piezoelektrische Relais-*-

7. Gierfähren zur Herstellung einer Kontaktzunge nach Anspruch

1, dadurch gekennzeichnet, daß eine lamellenartig zugearbeitete Keramik zunächst reduziert und anschließend oberflächlich aufoxidierV<s5|lrd,'wonach die oxidierten und mit entsprechend elektrisch lei^i^higen Belegungen bedeckten Keramikschichten durch Anlegen gege^n^innig gerichteter elektrischer Felder an die durch die reduz'i^rte Schicht getrennten isolierenden Keramikschichten entgegen'g^setzt gerichtet polarisiert v/erden.