DE4203122C2

DE4203122C2 - Relay based on shape memory metal

Info

Publication number: DE4203122C2
Application number: DE19924203122
Authority: DE
Inventors: F W Adolf Berger
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 1992-02-04
Filing date: 1992-02-04
Publication date: 1993-11-11
Anticipated expiration: 2012-02-05
Also published as: DE4203122A1

Description

Die Erfindung betrifft ein Relais auf der Basis von Form-Gedächtnis-Metall nach dem Oberbegriff des Anspruchs 1.The invention relates to a relay based on shape-memory metal according to the preamble of claim 1.

Bisher werden viele verschiedene Relais für eng definierte Einsatzbereiche sowohl auf der Basis von Elektromagneten als auch von Bimetallstreifen, siehe DE-GM 18 06 604, oder von Form-Gedächtnis-Metall, siehe FR 2 338 565, angeboten.So far, many different relays are used for narrowly defined areas of application both on the basis of electromagnets and bimetal strips, see DE-GM 18 06 604, or of shape-memory metal, see FR 2 338 565, offered.

Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Relais auf der Basis von Form-Gedächtnis-Metall zu finden, das, baukastenartig aufgebaut, die Einsatzbereiche Ein/Aus-, Ein1/Aus/Ein2-, Um-Schalten und wahlweise in Kombination mit Stromstoß mit Festhalten abdeckt.The invention has for its object a relay based on Finding shape-memory metal, which, structured like a modular system, the areas of application On / off, on1 / off / on2, toggle and optionally in combination with power surge with holding on.

Diese Aufgabe wird erfindungsgemäß durch die kennzeichnenden Merkmale im Patentanspruch 1 gelöst. Weitere vorteilhafte Ausgestaltungen des Thermorelais nach Anspruch 1 sind aus den Unteransprüchen 2 bis 5 entnehmbar.This object is achieved by the characterizing features solved in claim 1. Further advantageous refinements of the thermal relay according to claim 1 can be found in the subclaims 2 to 5.

Die Zunge ist ein Verbund aus mindestens drei, der Länge nach parallel angeordneten Teilen, die je nach gewünschtem Einsatzbereich miteinander kombinierbar sind. Die Teile sind: Ein oder mehrere Werkstücke aus Form-Gedächtnis-Metall, z. B. Draht, Band, wobei die Bewegung des Form-Gedächtnis-Metalls hin zu den Gegenkontakten durch ein elektrisches Anregen ausgelöst wird, ein elastisches Teil als Rücksteller, z. B. Federstahlband o. ä. und dazwischen je ein hitzebeständiges, isolierendes Teil, z. B. Polycarbonat o. ä. Die Bewegung des bewegenden Teils wird über Mitnehmer, z. B. durch senkrecht, passend stehende Ösen am Federstahlband oder durch einen Träger für Arbeitskontakte und/oder Magneten auf die anderen Teile der Zungenkombination übertragen.The tongue is a composite of at least three, parallel in length arranged parts that together depending on the desired application can be combined. The parts are: One or more workpieces made of shape-memory metal, e.g. B. wire, tape, the movement of the shape-memory metal towards the counter contacts by an electrical excitation is triggered, an elastic part as a reset, z. B. spring steel strip or the like and in between each a heat-resistant, insulating part, e.g. B. polycarbonate The movement of the moving part is carried out by means of carriers, e.g. B. through vertically fitting eyelets on the spring steel band or through a Carrier for working contacts and / or magnets on the other parts the tongue combination.

Die Kombination für Ein/Aus- und Um-Schalten ist: Ein Werkstück aus Form-Gedächtnis-Metall, ein elastisches Teil als Rücksteller, z. B. Federstahl und dazwischen eine Isolierschicht, z. B. ein Streifen aus Polycarbonat. The combination for switching on / off and toggling is: One workpiece Shape memory metal, an elastic part as a reset, z. B. spring steel and in between an insulating layer, e.g. B. a strip of polycarbonate.

Die Kombination für Ein1/Aus/Ein2-Schalten ist: Zwei Werkstücke aus Form-Gedächtnis-Metall, ein elastisches Teil als Rücksteller, z. B. Federstahl und jeweils dazwischen eine Isolierschicht, z. B. aus Polycarbonat, wobei die Werkstücke aus Form-Gedächtnis-Metall so angeordnet sind, daß bei elektrischer Anregung eines Werkstücks die Bewegungsrichtung zum zweiten Werkstück nicht kreuzend entgegengesetzt ist.The combination for switching on / off / on2 is: Two workpieces Shape memory metal, an elastic part as a reset, z. B. spring steel and an insulating layer, e.g. B. made of polycarbonate, the Workpieces made of shape-memory metal are arranged so that when electrical Excitation of one workpiece the direction of movement to the second Workpiece is not opposite.

Bei der Schaltung Stromstoß mit Festhalten läuft eine Anschlußleitung eines Werkstücks aus Form-Gedächtnis-Metall über einen Betriebsstromkontakt, z. B. am Kontaktgegenstück, der, bei durch den Magneten geschlossenem Arbeitskontakt, den Betriebsstromfluß für einen neuerlichen Stromstoß auf das zweite Werkstück aus Form-Gedächtnis-Metall umleitet. Dieser Betriebsstromkontakt kann z. B. ein Reedkontakt sein.A connection line is running when switching current impulse with holding a workpiece made of shape-memory metal via an operating current contact, e.g. B. on the contact counterpart, when by the magnet closed make contact, the operating current flow for a new one Electric current is diverted to the second workpiece made of shape-memory metal. This operating current contact can, for. B. be a reed contact.

Die Werkstücke aus Form-Gedächtnis-Metall werden durch den Relaissockel, z. B. aus Keramik, Kunststoff o. ä., z. B. durch eine Klemmvorrichtung so gesteckt, daß ihre Enden als Anschlußfahnen dienen können.The workpieces made of shape-memory metal are replaced by the relay base, e.g. B. made of ceramic, plastic or the like, for. B. by a clamping device inserted that their ends can serve as connecting lugs.

Bei Betriebsstrom=Arbeitsstrom wird der Kontakt allein mittels der Bewegung durch das Werkstück aus Form-Gedächtnis-Metall geschlossen, auf einen Träger mit Arbeitskontakten kann verzichtet werden.If the operating current = working current, the contact is established solely by means of the movement closed by the shape-memory-metal workpiece a carrier with work contacts can be dispensed with.

Bei Betriebsstrom ungleich Arbeitsstrom wird ein Träger, z. B. aus hitzebeständigem Kunststoff, Keramik o. ä., an der Zungenspitze eingesetzt, der mit den Arbeitskontakten und, je nach Einsatzbereich, Magneten bestückt ist, und der an die Gegenkontakte hin bewegt wird durch das Anregen eines Werkstücks aus Form-Gedächtnis-Metall. Der Träger wird dann mit Magneten bestückt, wenn die Schaltmöglichkeiten mit einem Festhalten kombiniert werden soll. Dabei kann bei Mehrfachschaltungen auch nur eine Schaltstellung mit Festhalten kombiniert sein, z. B. Ein1+Festhalten/ Ein2/Aus.If the operating current is not equal to the working current, a carrier, e.g. B. from heat resistant Plastic, ceramic or similar, inserted at the tip of the tongue, the equipped with the working contacts and, depending on the area of application, magnets is, and which is moved to the counter contacts by the excitation a workpiece made of shape-memory-metal. The carrier is then with Magnets if the switching options with a hold should be combined. In the case of multiple circuits, too only one switch position combined with holding, e.g. B. On1 + hold / On2 / Off.

Das Zurückstellen eines nicht mehr elektrisch angeregten Werkstücks aus Form-Gedächtnis-Metall wird entweder durch die Spannkraft des elastischen Teils bewirkt, dessen Spannkraft in Abhängigkeit zum eingesetzten Werkstück aus Form-Gedächtnis-Metall zu wählen ist und/oder durch ein zweites Werkstück aus Form-Gedächtnis-Metall, das nun elektrisch angeregt wird.The resetting of a workpiece that is no longer electrically excited Shape memory metal is either elastic due to the resilience Partly causes its resilience depending on the used Workpiece to be selected from shape-memory metal and / or by a second workpiece made of shape-memory metal, which is now electrically excited becomes.

Das Kontaktgegenstück zum Träger mit den Arbeitskontakten und Magneten ist elastisch so befestigt, daß es durch die Bewegung des Form-Gedächtnis-Metalls vorgespannt wird, wodurch ein eventuelles geringes elastisches Rückfedern des Form-Gedächtnis-Metalls ausgeglichen werden kann. Die elastische Befestigung kann z. B. mit einer Schraubenfeder bewerkstelligt werden, an derem einem Ende das Gegenstück befestigt ist und deren anderes Ende am Relaisgehäuse befestigt ist. Enthält die Zungenkombination ein elastisches Teil als Rücksteller, wird für die Schaltung Stromstoß mit Festhalten am Träger ein Magnet eingesetzt, dessen Kraft größer ist als die des elastischen Teils minus der Kraft zum Zurückformen eines nicht angeregten Werkstücks aus Form-Gedächtnis-Metall aber kleiner als die Kraft eines elektrisch angeregten Werkstücks aus Form-Gedächtnis-Metall minus der Kraft zum Zurückformen eines nicht angeregten Werkstücks aus Form-Gedächtnis-Metall. Beim Lösen der Kontakte wird über das Kontaktgegenstück, z. B. die Schraubenfeder durch den Magneten nur bis zu einem Widerlager in die Länge gezogen. Dann werden durch die Rückstellkraft der entsprechenden Teile die Magnete und das Kontaktgegenstück voneinander getrennt, wobei sich die gelängte Schraubenfeder wieder auf ihre vorherige Form zusammenzieht.The contact counterpart to the carrier with the working contacts and magnets is elastically attached so that it is moved by the shape-memory metal is biased, which may result in a slight elasticity Springback of the shape memory metal can be compensated can. The elastic attachment can, for. B. accomplished with a coil spring at one end of which the counterpart is attached and the other end is attached to the relay housing. Contains the tongue combination an elastic part as a reset, is used for the circuit Impulse with holding on to the carrier used a magnet, the Force is greater than that of the elastic part minus the force for reshaping of a non-excited workpiece made of shape-memory metal but less than the force of an electrically excited workpiece Shape memory metal minus the power to reshape one not excited workpiece made of shape memory metal. When loosening the contacts is over the contact counterpart, for. B. the coil spring by the Magnets only extended to an abutment. Then be by the restoring force of the corresponding parts, the magnets and that Contact counterpart separated from each other, the elongated coil spring returns to its previous shape.

Das Kontaktgegenstück ist auf Höhe des am Träger befestigten Magneten ferromagnetisch.The contact counterpart is at the level of the magnet attached to the carrier ferromagnetic.

Selbstverständlich können für mehrere selbständige Schaltkreise mehrere voneinander getrenne Kontaktmöglichkeiten vorgesehen sein, die gleichzeitig schaltbar sind.Of course, several can be used for several independent circuits separate contact options can be provided, the same time are switchable.

Das eingesetzte Form-Gedächtnis-Metall kann mittels eines geregelten Betriebsstroms ständig vorgeheizt werden, wodurch sich die Reaktionsgeschwindigkeit des Relais erhöht. Die bekannten Regelungen sind in Abhängigkeit zum eingesetzten Form-Gedächtnis-Metall zu wählen.The shape memory metal used can be by means of a regulated operating current be constantly preheated, which increases the reaction rate of the relay increased. The known regulations are dependent to choose the shape-memory metal used.

Die mit der Erfindung erzielbaren Vorteile bestehen darin, daß die mehrteilige Zunge auf Grund der Isolationschicht, je nach Bestückung, multifunktional einsetzbar ist und so das Relais durch Austauschen der Zunge für verschiedene Einsatzbereiche baukastengleich leicht ausgerüstet werden kann, was zu einer Produktionerleichterung und Platz- und Materialersparnis beim Relais führt.The advantages that can be achieved with the invention are that the multi-part Tongue due to the insulation layer, depending on the equipment, multifunctional can be used and so the relay by replacing the tongue for different areas of application can be easily equipped in the same way can, which leads to a production facilitation and space and material saving leads at the relay.

Ein Ausführungsbeispiel der Erfindung wird in der folgenden Beschreibung unter Bezugnahme auf die Figur der Zeichnung näher beschrieben. Es zeigtAn embodiment of the invention is described in the following description described in more detail with reference to the figure of the drawing. It shows

Fig. 1 eine schematische Seitenansicht einer dreiteiligen Zunge eines Relais. Fig. 1 is a schematic side view of a three-part tongue of a relay.

Fig. 1 zeigt schematisch in der Seitenansicht die Zunge eines Relais, die aus drei, der Länge nach parallel angeordneten Teilen besteht. Die Teile sind: Zwei Bänder aus Form-Gedächtnis-Metall (1), (2), dazwischen als Isolierschicht ein dünner Streifen aus Polycarbonat (3). Die beiden Bänder aus Form-Gedächtnis-Metall sind durch den Relaissockel (4) gesteckt, so daß die herausragenden Enden als Anschlußfahnen dienen können. Über die beiden Bänder aus Form-Gedächtnis-Metall ist gegen ihre freien Enden hin hier ein Ring (5) aus hitzebeständigem Material, hier aus Keramik, übergeschoben, der gegen Abrutschen gesichert ist, hier durch eine Klemmvorrichtung, und der als Mitnehmer die Bewegung eines Bandes aus Form-Gedächtnis-Metall an die anderen Teile der Zungenkombination weitergibt und umgekehrt. Wenn ein an der Zungenspitze befestigter Träger für Kontakte und/oder Magneten vorgesehen ist, erübrigt sich der Ring. Genauso, wenn als Rücksteller z. B. ein Federstahlband eingesetzt wird, an dem dann, senkrecht dazu, passende Mitnehmerösen vorgesehen sein können. Die Pfeile (1a), (2a) geben die Bewegungsrichtung des dazugehörigen Bandes an, wenn es elektrisch angeregt wird. Die Gegenkontakte sind nur angedeutet. Fig. 1 shows schematically in side view the tongue of a relay, which consists of three parts arranged lengthways in parallel. The parts are: two strips of shape-memory metal ( 1 ), ( 2 ), with a thin strip of polycarbonate ( 3 ) as an insulating layer in between. The two ribbons made of shape memory metal are inserted through the relay base ( 4 ), so that the protruding ends can serve as connecting lugs. A ring ( 5 ) made of heat-resistant material, here made of ceramic, is pushed over the two bands made of shape-memory metal towards its free ends, which is secured against slipping, here by a clamping device, and which, as a carrier, the movement of a Passes tape from shape memory metal to the other parts of the tongue combination and vice versa. If a carrier for contacts and / or magnets attached to the tip of the tongue is provided, the ring is not necessary. Just as if as a reset z. B. a spring steel strip is used, on which, perpendicular to it, suitable driving eyes can then be provided. The arrows ( 1 a), ( 2 a) indicate the direction of movement of the associated belt when it is electrically excited. The counter contacts are only hinted at.

Claims

1. Thermal relay with a tongue consisting of at least three parts as an actuator for a contact set and at least one stop made of magnetic material for the actuator, characterized in that at least part of the tongue made of a shape memory metal and another as a return spring There are spring steel, between which there is a part made of a heat-resistant insulating metal.

2. Relay according to claim 1, characterized in that both the part of the tongue made of shape-memory metal, as well as the part of the tongue serving as a return spring as a band or Wire are formed.

3. Relay according to claim 1, characterized in that the heat-resistant insulation material made of polycarbonate or a material with similar properties.

4. Relay according to one of the preceding claims, characterized in that at the tip of the tongue a magnet and contacts Carrier is arranged by the shape-memory metal Part of the tongue may be moved due to electrical stimulation can, the contacts perform a switching operation.

5. Relay according to claim 4, characterized in that by briefly preheating the shape-memory metal an increase in response speed below its response limit for the switching process.