JPH02148531A - Method of initial polarization and aligning arrangement of piezoelectric ceramic deflection type switching device sealed into airtight protective tube - Google Patents

Method of initial polarization and aligning arrangement of piezoelectric ceramic deflection type switching device sealed into airtight protective tube

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Publication number
JPH02148531A
JPH02148531A JP1253691A JP25369189A JPH02148531A JP H02148531 A JPH02148531 A JP H02148531A JP 1253691 A JP1253691 A JP 1253691A JP 25369189 A JP25369189 A JP 25369189A JP H02148531 A JPH02148531 A JP H02148531A
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contact
piezoelectric ceramic
tube
switching device
flexible
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Pending
Application number
JP1253691A
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Japanese (ja)
Inventor
Davis Haanden John Jr
ジョン デイビス ハーンデン、ジュニア
William P Kornrumpf
ウイリアム ポール コーンランフ
Albert Farrall George
ジョージ アルバート ファーラル
Current Assignee (The listed assignees may be inaccurate. Google has not performed a legal analysis and makes no representation or warranty as to the accuracy of the list.)
General Electric Co
Original Assignee
General Electric Co
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Publication date
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Publication of JPH02148531A publication Critical patent/JPH02148531A/en
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Classifications

    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00Electrostrictive relays; Piezo-electric relays

Abstract

PURPOSE: To provide high insulation resistance and high voltage resistance between contacts by improving the flexibility of a flexible switch for an increase in the force of deflection, and increasing a contact pressing force for the elimination of flexible part displacement. CONSTITUTION: An airtight protecting tube 11 made of glass is mounted on top of a glass base part 12 for hermetic sealing, and a nipple 13 for connecting a vacuum pump no shown in the figure is formed on one side of the tube 11. Next, at least, one flexible piezoelectric ceramic switch device 14 is enclosed in the tube 11 and supported on the base part 12, while piezoelectric ceramic plate elements having a common inside conducting surface 15 and outside conducting surfaces 15D, 15E are previously separated and integrated as elements 15A, 15B. Next, a clamp means 17 is supported in cantilevered fashion inside the tube 11, and a conductive cap 24 having electric switch contacts is mounted at the movable free end of a flexible body 15. Thus even when the flexible body 15 is curved, a current is passed to contacts 29, 24 on a conducting rod 19 through a flexible braided conductor 26.

Description

【発明の詳細な説明】 技術分野 本発明は、高真空度に脱気するかまたは不活性ガスの保
護雰囲気で満たした気密保護管内にさらに特別には、本
発明は、数アンペアから数百アンペアの電流と、これに
対応する数ボルトから5000ボルト(5キロボルト)
またはそれ以上の範囲の電圧に亘って作動可能であり、
かつ単一の共通気密保護管中に、相互の影響なしに多数
のそのような構造を有することが可能背景となる先行技
術 過去においては、50アンペアから数百アンペアまたは
それ以上の電流定格で、数ボルトから5キロボルトまた
はそれ以上の電力定格をもつ高電力クラスの回路には、
電磁作動(PM)リレーおよびスイッチが使用されてき
た。これらの8Mリレーおよびスイッチは多くの点で満
足ではあるが、かさばシ、重く、応答がおそく、大気中
での稼動による開閉中の動作の間に接点間に極度のアー
クとスパークを発生させる傾向がある。
DETAILED DESCRIPTION OF THE INVENTION TECHNICAL FIELD The present invention relates more particularly to air-tight protective tubes evacuated to high vacuum or filled with a protective atmosphere of inert gas. and the corresponding current from a few volts to 5000 volts (5 kilovolts)
or higher voltage ranges;
And in the background prior art it was possible to have a large number of such structures without mutual influence in a single common hermetic protection tube, with current ratings from 50 amps to hundreds of amps or more. For high power class circuits with power ratings from a few volts to 5 kilovolts or more,
Electromagnetically actuated (PM) relays and switches have been used. Although satisfactory in many respects, these 8M relays and switches are bulky, heavy, slow to respond, and generate excessive arcing and sparking between the contacts during open and close operation due to atmospheric operation. Tend.

多くの実用上の理由から、そのかさばって、重く気化す
る性質のため、公知のEMIJレーおよびスイッチは空
気中でしか使用できず、脱気された気密保護管内に封入
することは出来ない。
For many practical reasons, due to their bulky, heavy and evaporative nature, known EMIJ relays and switches can only be used in air and cannot be enclosed in evacuated hermetic protection tubes.

空気中での作動は、そのよりな8Mリレーおよびスイッ
チの接点の開閉中に誘起される長時間のアーク発生をも
たらす。これは、接点が開開するときの接点1!1の空
間での空気ガス媒体のイオン化によるものであり、その
結果、そのよう々KM装置の稼動メゾ命は非常に短縮さ
れ、維持の問題や費用が大きく増加する。さらに、EM
装置は相当量の熱を発散し、電圧(谷ft)作動されな
いため性能を向上させることが出来ない。
Operation in air results in long-term arcing induced during the opening and closing of the contacts of the 8M relay and switch. This is due to the ionization of the air gas medium in the space of the contact 1!1 when the contact opens and opens, and as a result, the operating life of such a KM device is greatly shortened, leading to maintenance problems and Costs will increase significantly. Furthermore, E.M.
The device dissipates a significant amount of heat and cannot improve performance because it is not operated at voltage (valley ft).

最後に、EV装置の接点の空気中での作動は、接点表面
の酸化を誘発して接A!II抵抗を非常に増加させるこ
とがあり得る。
Finally, operating the contacts of an EV device in the air induces oxidation of the contact surface and causes contact A! II resistance can be greatly increased.

圧電駆動素子を使うリレーおよびスイッチは、対応する
電磁(EM)駆動のものに比べて多くの利点をもってい
る。例えは、圧電駆動リレーまたはスイッチは、同一の
電力定格の電磁駆動装置に比べて、負荷N、流を通す接
点の開閉の操作中、実質的により少い電流しか曽らず、
非常に少い電力しか消費しない、その上、圧電駆動スイ
ッチング装置は、極めてかさが低く、少ししか場所をと
らず、−シよに使用する回路システムに少しの重量しか
加え々い。最後に、圧電駆動スイッチング装置は極めて
短い作動時間をもつことができ、そのため対応するEM
方式のものよりもずっと速い応答をする。すなわち。
Relays and switches that use piezoelectric drive elements have many advantages over their electromagnetic (EM) drive counterparts. For example, a piezoelectrically driven relay or switch draws substantially less current during operation of the load N, opening and closing of the current carrying contacts, than an electromagnetic drive of the same power rating;
In addition to consuming very little power, piezoelectrically driven switching devices have a very low bulk, take up little space, and add little weight to the circuit system in which they are used. Finally, piezoelectrically driven switching devices can have extremely short actuation times, so that the corresponding EM
It has a much faster response than the conventional method. Namely.

同じ電力定格の8Mリレーまたはスイッチよりも電力消
費が少く1発熱が少く、小さくて軽い装置で、速く作動
するスイッチングが可能となる。
It consumes less power and generates less heat than an 8M relay or switch with the same power rating, allowing for faster switching in a smaller, lighter device.

種々の構造をもつ多くの異なつ九圧電セラミックスイツ
チング装置が、過去において販売されて来た。これらの
公知の装置における、よりホヒュフーで一般的な購進上
のアプローチの一つは、並んだ形でvi!備され、外側
の面に導電性の電極コーティングを有し、内側に共通の
導電面を共有してパイセルフ撓み部を形成する二個の隣
り合った圧電プレート素子を使っ九パイセルフ撓み型圧
電セラミックヌイッチンダ装置と呼ばれる。公知の市販
のパイセルフ撓み型圧1iセラミツクスイツチは、ニュ
ーシャーシー州、メタッチェン、およびカリフォルニア
州フッートンにあるガルトンインダストリーインコーポ
レーテイツドのビエゾデロダクッデイビジョンンノート の発行した1978年著述のアプリケ5二i1了′中に
記載されている。他のそのような先行技術の圧電セラミ
ックスイツチング装置は、「圧WL装置および回路」に
ついて、1939年7月18日付で発行された米国特許
第2,166,763号中に記載されている。1939
年から現在に至る年月の間、圧電セラミック残み型スイ
ッチング装@汀、その特性を改善するための広範な努力
の対岨となってきた。このことは、現在に至る年月の間
に、発行された比較的多数の特許たとえば、「電気機械
的変換器材料の高速リレー」についての1955年8月
2日に発行された米国特許第2,714,642号、「
圧電マルチセルフスイッチ」についての1978年6月
6日に発行された米国特許第4,093,883号、お
よびr、x両側に撓むパイセルフをもつ圧電リレー」に
ついての1983年9月6日に発行された米国特許第4
,403,1156号によって立証される。そのような
圧電セラミック撓み型スイッチング装置は、iた、マグ
ロ−ヒル出版社が刊行し、1965年に版権を得たダグ
ラヌC,グリー/ワット蝙の[宸qIC機械装置マニュ
アル」というテキストブック中にも記載されている。
Many different piezoelectric ceramic switching devices of various constructions have been sold in the past. One of the more common purchasing approaches in these known devices is to use vi! A nine pie-self flexure type piezoceramic plate is constructed using two adjacent piezoelectric plate elements having a conductive electrode coating on the outer surface and sharing a common conductive surface on the inner side to form a pie-self flexure. It is called an itchinda device. The known commercially available Py-Self flexure-type pressure 1i ceramic switch is based on a 1978 authored application published by Biezoderodak D. Vision Notes of Galton Industries, Inc., Metuchen, New Chassis, and Footeton, California. It is described in 52i1ryu'. Another such prior art piezoelectric ceramic switching device is described in U.S. Pat. No. 2,166,763, issued July 18, 1939, for "Press WL Device and Circuit." 1939
Over the years, piezoelectric ceramic residual type switching devices have been the subject of extensive efforts to improve their properties. This reflects the relatively large number of patents issued in the years leading up to the present, such as U.S. Pat. , No. 714, 642, “
U.S. Pat. Issued US Patent No. 4
, 403, 1156. Such piezoceramic flexural switching devices are described in the text book ``Manual of IC Machinery'' by Douglas C., Gree/Watt, published by McGraw-Hill Publishing and copyrighted in 1965. is also listed.

今まで、圧電セラミック撓み型リレーは、低電力クラス
の電気回路(すなわち20ボ〜トより低い電圧と相応す
るミリアンペアオーダーの1!!、流をもった信号レベ
ルの回路)のスイッチングを包含する種4の回路に使用
されるものとして記載されて来た。φ実上、市階された
リレーはなかった。また、現在まで、圧電セラミック撓
み型リレーの電力定格を向上させる真剣な努力はなされ
てい々い。撓み作動リレーに要求される生物な条件は、
開閉時に撓み作動スイッチ接点間に生成するわずかな隙
間が、装置に接続した外部の回路によってその上に印加
される電圧に耐える能力でおる。電流停止後の接点11
11のこの隙+111の電圧耐性を向上させるためには
、真空または不活性ガスまたは高絶縁耐力ガス体たとえ
ば窒素およびアルゴンまたは六弗化硫i&(SF6)な
どのようなyA境雰囲気を選ぶのが有利である。そのよ
うな保#真空または不活性ガス雰囲気中では、接点間の
隙間の空間は、出来るかぎり高い絶縁耐力を得ることが
できる。このことは、スイッチングするべき回路を数ボ
ルトで作動するか5000ボA/トで作動するかにか換
えれば、その隙間を達成するのに要する時間が魚〈、そ
の九め作wJ速度が速く、高電圧作動が可能となるとい
うことを意味するからである。
Until now, piezoceramic flexure relays have been used only for a variety of applications, including the switching of low-power class electrical circuits (i.e., circuits with signal levels with voltages lower than 20 volts and corresponding currents of the order of 1 milliampere). It has been described as being used in 4 circuits. φActually, there were no relays that were made public. Also, to date, serious efforts have been made to improve the power rating of piezoelectric ceramic flexure relays. The biological conditions required for a deflection actuated relay are:
The small gap created between the flexure actuated switch contacts when opened and closed is responsible for their ability to withstand voltages applied thereon by external circuitry connected to the device. Contact 11 after current stops
In order to improve the voltage resistance of this gap +111, it is recommended to choose a yA ambient atmosphere such as vacuum or an inert gas or a high dielectric strength gas such as nitrogen and argon or sulfur hexafluoride (SF6). It's advantageous. In such a maintained vacuum or inert gas atmosphere, the spaces between the contacts can have as high a dielectric strength as possible. This means that if you change the circuit to be switched to operate at a few volts or 5000 volts/volt, the time required to achieve that gap will be faster. This is because it means that high voltage operation is possible.

電気および電子工学技術者協会(IILEE)主催のリ
レー学会において1965年に発表された論文において
、ロナルド ■、テッッおよびロバートW、ハンセンが
行なった「真空リレーをもつ高電圧スイッチング」とい
う先行刊行物中の報告によれば、リレー(圧電型ではな
い)を真空中で作動させている。この刊行物中には、ス
イッチの構造の機械的詳細や、接点を真空中で作動する
ようKどのような配置がなされているかについての明白
な開示は全くない。さらに、今日現在、実用的な高電力
真空リレーは全く市販されていない。またさらに、IE
EEが1978年に開催したホルム会窮と呼ばれる学会
において、「エレクトレット駆動11L気リレ負に発表
されており、真空管中で作動し、低イ8号レベル(20
ボ〜ト未満)での使用に適したしかし、エレクトレット
は、その性質上、脱気中にペークアワトし鐙<、さらに
、おまDt荷を保持しないので長期の使用は不可能であ
る。
In a paper presented in 1965 at the Relay Conference sponsored by the Institute of Electrical and Electronics Engineers (IILEE), Ronald II, Tet and Robert W. Hansen, in an earlier publication entitled "High Voltage Switching with Vacuum Relays" reported that a relay (not a piezoelectric type) was operated in a vacuum. There is no explicit disclosure in this publication of the mechanical details of the construction of the switch or how the contacts are arranged to operate in a vacuum. Furthermore, as of today, no practical high power vacuum relays are commercially available. Furthermore, IE
At an academic conference called the Holm Meeting held by EE in 1978, it was announced that ``an electret-driven 11L air relay, operating in a vacuum tube, with a low A No. 8 level (20
However, due to its nature, electret is not suitable for use in stirrups during degassing and does not retain the load, so long-term use is not possible.

本発明者らの知るかぎりでは、真空中またFi保護不活
性ガス雰囲気中の気密保護管内に装備されて作動し、高
電力レベルでの稼動に適した圧電セラミックスイツチン
グ装置についてはこれまで公表または使用は全くなかっ
た。
To the best of the inventors' knowledge, no piezoelectric ceramic switching devices suitable for operation at high power levels have been published or operated in vacuum or in an airtight protective tube in a Fi-protected inert gas atmosphere. There was no use at all.

発明の要約 それ故1本発明の第一の目的は、圧電セラミックヌイツ
チング装置の入った9C密保!11管内に保持した真空
または保護不活性ガス雰囲気中での作動をするように設
計された新規な改良された圧電セラミック電力スイッチ
ング装置を提供することにあ夛、ここに、圧電セラミッ
クスイツチング装置は、数ボルトとそれに対応する約5
0アンペアの電流定格から、5KVtたはそれ以上とそ
れに対応する数百アンペアの電流定格に至る高い電力ク
フスの回路での使用のために設計され、また信号レベル
の回路の低い電圧および電力で作動できるものである。
SUMMARY OF THE INVENTION Therefore, the first object of the present invention is to provide a 9C seal containing a piezoelectric ceramic snitching device! To provide a new and improved piezoelectric ceramic power switching device designed for operation in a vacuum or protective inert gas atmosphere maintained within a tube, the piezoelectric ceramic switching device is , a few volts and a corresponding approx.
Designed for use in high power kufus circuits ranging from 0 amp current ratings to 5 KVt or higher and corresponding hundreds of amp current ratings, and operates at lower voltages and powers in signal level circuits. It is possible.

本発明の別の目的は、単一の共通の気密保護管内に装備
された複数個のそのようなスイッチング装置を有するこ
とを装置とするそのような改良された圧電セフミック電
力スイッチング装置を提供することにある。
Another object of the present invention is to provide such an improved piezoelectric cefmic power switching device having a plurality of such switching devices mounted within a single common hermetic protection tube. It is in.

本発明のさらに別の目的は、気密保護管内に装備され、
かつ、抵抗、コンデンサーなどのような受動回路部品お
よび/ま九は能動半導体装置をその上に装備した非分極
部分をもつ圧電プレート素子を使用した、そのような新
規な圧電セラミック電力スイッチング装置を提供スるこ
とにある。そのような回路部品は相互におよびスイッチ
ング装置と回路関係に接続でき、また別個のプリント回
路または集積回路の製作および装備技術を用いて構成し
てもよい、その結果、性質において容量的であろうと、
誘導的であろうと、あるいは抵抗的であろうと(それは
すべての電気回路に存在する)回路の漂遊インピーダン
スを全く最小に減らすことが出来る。本発明の成る実施
類様では、そのような回路部品および能動半導体装置は
、共面の気密保!I!管内にそれが接続される圧電セラ
ミックヌイッチング装置の甑く近くに装備されている。
Yet another object of the invention is that the
and provides such a novel piezoelectric ceramic power switching device using a piezoelectric plate element having a non-polarizable portion on which passive circuit components and/or active semiconductor devices are mounted, such as resistors, capacitors, etc. It's about getting started. Such circuit components may be connected in circuit relationship to each other and to switching devices and may be constructed using separate printed circuit or integrated circuit fabrication and implementation techniques, so that they may be capacitive in nature. ,
Stray impedance in a circuit, whether inductive or resistive (which is present in all electrical circuits), can be reduced to an absolute minimum. In one embodiment of the invention, such circuit components and active semiconductor devices are coplanar and hermetically sealed! I! Inside the tube it is equipped close to the piezoelectric ceramic nutching device to which it is connected.

本発明のさらKもう一つの目的は、改良された撓み性を
装置に付与した気−そ保護管内の入ったそのよう々新規
な圧電セラミック電力スイッチング装置を提供して、そ
れによって撓みの力と変位を増し、催み接点がそれと共
同作動する固定接点に対する撓み接点の予(<8分極と
間隔のとり方をJO適にし、それがその中に装(!すさ
れている真空または保護ガス雰囲気の高い誘電性のため
に高電圧でのスイッチ接点の作動を可能にすることにあ
る。気密管を脱気しシールするときの保護雰囲気および
本来のガス排出のため、空気中で作動するように設計さ
れた婦み材料に必砦な、橢み材料を含む圧電セラミック
プレート素子の保護槽重コーティングまたはカプセル化
は全く必要としない。電流停止時のdi/旧を減らして
安定なアークを生成するため1点の低い材料をもち、同
時に電流停止時に接点が開いてt流が止まるときの高電
圧耐性の改良のため、高い絶縁耐力をもった接点材料を
使用することが出来る。真空または保護ガス雰囲気中で
改良された材料を作動させるときに得られる高い絶jI
&耐性のため、そのような装置の丸めに適切に設計され
た接点を通じて、1ミル当り2000ポルトのオーダー
の電圧耐性が得られる。さらに、所望に応じて撓み駆動
、接点閉接、撓みもどし、接点開放および逆の撓み補助
のくりかえし可能な信頼性のあるタイミングが本発明に
よって最適化される0間隙の寸法は最小であるので、パ
ワンドその他の有害な動力学的因子は、適切な設計によ
って、より良好に調のされ得る。
It is a further object of the present invention to provide such a novel piezoelectric ceramic power switching device within a protective tube that imparts improved flexibility to the device, thereby reducing deflection forces. Increasing the displacement, the deflection contact is pre-assembled with respect to the fixed contact with which it co-acts (<8) and the polarization and spacing are suitable for the vacuum or protective gas atmosphere in which it is installed. Its purpose is to enable operation of the switch contacts at high voltages due to its high dielectric properties.Designed to operate in air due to the protective atmosphere and inherent gas evacuation when evacuating and sealing the hermetic tubes. There is no need for heavy coating or encapsulation of the piezoelectric ceramic plate element containing the elastic material, which is necessary for the ceramic material used in the production of ceramic materials.In order to reduce the di/old when the current stops and generate a stable arc. It is possible to use contact materials with a low point of contact and at the same time a high dielectric strength for improved high voltage resistance when the contact opens and the flow stops when the current stops.Vacuum or protective gas atmosphere. High absolute performance obtained when operating improved materials in
& resistance, voltage resistance on the order of 2000 ports per mil can be obtained through properly designed contacts in the rounding of such devices. Moreover, the repeatable and reliable timing of deflection drive, contact closing, undeflection, contact opening and reverse deflection assistance as desired is optimized by the present invention since the zero gap dimension is minimal. Power and other deleterious dynamic factors can be better controlled through proper design.

本発明を夾施す゛るためには、床IiI算囲気入シの帰
ミ型圧電セフミックスイツチングVi、t)!!tが提
供され、それは内部を気密に閉鎖シールするようにベー
ス部に固定された9fcv!!保護管を含む。
In order to implement the present invention, it is necessary to use a return type piezoelectric self-mixing switch of the floor IiI calculation system VI, t)! ! t is provided, which is fixed to the base part so as to form a hermetically closed seal inside the 9fcv! ! Including protection tube.

少くとも一つの撓み型圧電セラミックスイツチング装置
が気密保護管内に固定され、それは各自付勢電位を印加
されるためのそれぞれの端子手段とともに、その平坦な
両面上に形成された少くとも内@訃よびM 61の導電
面をもつ一対のプレート素子をサンドインチ伏に固定し
友ものからなる平坦で予め公簿された二枚並Gf型圧電
セフミックプレート素子を構成するものである。
At least one flexible piezoelectric ceramic switching device is fixed within the hermetically sealed protective tube, each having at least one inner wall formed on its flat surfaces, each with respective terminal means for applying an energizing potential. A pair of plate elements having conductive surfaces of M61 and M61 are fixed in a sandwich-like manner to constitute a flat, pre-registered two-piece Gf type piezoelectric cefmic plate element.

撓み型圧電セラミックスイツチング装vlVi、aみ部
の両側に固定されたクフング手段によって上記ベース上
に物理的に支持されており、このベース部はまた、撓み
部をその一端が自由に動くように、片持ち伏に上記気密
管内で物理的に支持している。第1の可動電気スイッチ
接点手段が、撓み部の自由可動端によって連動するよう
に気密管内に装備され、それは同じく気密管内に物理的
に装備された第2の電気スイッチ接点手段と共同作動す
る。第2の電気スイッチ接点手段は、撓み部を曲げて、
第1および第2の電気スイッチ接点手段を閉略させてそ
れを通じて電流が流れるようにするために、圧電プレー
ト素子のいずれか一方に付勢電位を選択的に印加したと
きに、第1の電気スイッチ接点手段と選択的にかみ合う
ことができるようになっている。それぞれの導電性負荷
電流リード手段は。
A flexible piezoelectric ceramic switching device vlVi is physically supported on said base by means of clamping fixed on both sides of the aperture, which base also has a flexible part such that one end thereof is free to move. , is physically supported in a cantilevered manner within the airtight tube. A first movable electrical switch contact means is mounted within the hermetic tube in conjunction with the free movable end of the flexure, which cooperates with a second electrical switch contact means also physically mounted within the hermetic tube. The second electrical switch contact means bends the flexible portion to
When an energizing potential is selectively applied to either one of the piezoelectric plate elements to cause the first and second electrical switch contact means to close and allow current to flow therethrough, the first electrical It is adapted to be selectively engaged with the switch contact means. Each conductive load current lead means.

@1および第2の電気スイッチ接点手段のいずれか一方
に接続され、第1および第2の!気スイッチ接点手段を
経て、管の外側にある負荷へ選択的に負荷電流を印加す
るために気密保護管の外側ヘペーヌ部によって支持され
たそれぞれの端子手段に伸びている。
@1 and one of the second electrical switch contact means, the first and second! Gas switch contact means extend to respective terminal means supported by the outer hepene portion of the hermetic protection tube for selectively applying load current to loads external to the tube.

本発明の好ましい実施態様においては、クランプ手段で
クランプした圧電セラミックプレート素子の一部が分極
されておらず、かつ電気的に中性で物理的に歪力を受け
ていない。
In a preferred embodiment of the invention, the portion of the piezoceramic plate element clamped by the clamping means is unpolarized, electrically neutral and physically unstrained.

本発明の他の特徴は、−個の共通の9’(密保謳管内に
、上記の状態にalt1個の撓み型圧電セラミックスイ
ツチング装置を物理的に装備し、その各装置線、その共
同作動するスイッチ接点を逸して流れる負荷電流を制御
するために各別に作動するものである。このように構成
された本発明の一つの実施態様では、共通の保護管内に
装備された各たわみ型圧電セラミックスイツチング装置
2!υ、同一の共通の保tirrt内に装備された他の
スイッチング装置とは独立して作動する。
Another feature of the present invention is to physically equip one flexible piezoelectric ceramic switching device in the above state in a common 9' In one embodiment of the present invention constructed in this manner, each flexible piezoelectric element is mounted within a common protection tube and is operated separately to control the load current flowing past the actuated switch contact. The ceramic switching device 2!υ operates independently of other switching devices installed in the same common storage unit.

本発明のさらに他の実施態様においては、共通の保護管
内に装備された多数の撓み柳圧電セラミックスイツチン
グ装置が、選択的に同じ共通の保護管内に装備された他
の選ばれ九スイッチング装置と相互依存的に共同作動す
ることが出来るようにしである。
In yet another embodiment of the invention, a plurality of flexible willow piezoelectric ceramic switching devices mounted within a common protection tube are selectively combined with selected nine other switching devices mounted within the same common protection tube. This allows them to work together in an interdependent manner.

本発明の別の特徴は、気密保護管が永久的に脱気され、
装置の稼動寿命を通じてそれに装着された圧電セラミッ
ク装置または装置群を高真空中に釆つことを特徴とする
、上述の状態に構成された新規なスイッチングVe@の
提供にある。
Another feature of the invention is that the hermetic protection tube is permanently evacuated;
The object of the present invention is to provide a novel switching Ve@ configured in the above-mentioned conditions, characterized in that the piezoelectric ceramic device or devices installed therein are kept in a high vacuum throughout the operating life of the device.

本発明の他の夾施典様では気密管内に装備された圧電セ
ラミックスイツチング装置は、保踵不活性ガス雰囲気中
に保持されている。
In another version of the invention, a piezoelectric ceramic switching device mounted within a gas-tight tube is maintained in a protective inert gas atmosphere.

本発明のさらに別の特徴は、各撓み装置の平坦な圧電セ
ラミックプレート素子が、その予め分隊した可動の撓み
部分から喝れる方向にクランプ手段から突出して伸びる
非分極部分を持ち、この部分の電気的中性及び物坤的無
歪伏■を維持するようにしたことを特徴とする、改良さ
れたスイッチング装置の提供にある。
Yet another feature of the invention is that the flat piezoceramic plate element of each flexure device has a non-polarizable portion projecting from the clamping means in a direction away from the pre-squad movable flexure portion thereof; An object of the present invention is to provide an improved switching device characterized by maintaining neutrality and virtually no distortion.

このように構成されたVe@は、さらに圧電セフミック
プレート素子の上記非分極部分くより支持され、相互K
かつmf記ススイツチング装置回路関係において電気接
続された抵抗、コンデンサなどの受動回路素子または能
動半導体装置からなる電気回路部品を具備している。こ
れは亭央上、スイッチング装置に接続された回路の萄遊
回路インピーダンスを全く最小に減らすことを可能圧す
る。
Ve@ configured in this way is further supported by the non-polarized portion of the piezoelectric cefmic plate element, and mutual K
In addition, the switching device is equipped with an electric circuit component consisting of a passive circuit element such as a resistor or a capacitor or an active semiconductor device electrically connected to the switching device circuit. This makes it possible to reduce the stray circuit impedance of the circuit connected to the switching device to an absolute minimum.

発明を実施する最良の態様 第1図は、本発明によりてd4成された9C@保譚管を
使用し九新規な改良された圧電セラミック電力スイッチ
ング装置の側面図である。第1図において、ガラスの気
雷保護管は0uで示され、これはガラス管を支持しかつ
管の内部を気密状に密閉シールするためのガフスペース
部Gzの上に支えられた一つの端部をもつ、さかさにし
たガラスの広口びんの形をしている。ガラス管0υの内
部を高真空度に脱気するためKJ1切な真空ポンプ装f
f1(図示せず)K接続するためにガラス管aυの一方
の(III K%r131で示すニラグルを形成する。
DETAILED DESCRIPTION OF THE PREFERRED EMBODIMENTS FIG. 1 is a side view of a novel and improved piezoelectric ceramic power switching device using a 9C tube constructed in accordance with the present invention. In FIG. 1, a glass lightning protection tube is designated 0u, which has one end resting on a gaff space Gz for supporting the glass tube and hermetically sealing the interior of the tube. It is shaped like an upside-down wide-mouthed glass bottle with a 3-inch opening. KJ1 vacuum pump equipment is used to degas the inside of the glass tube 0υ to a high degree of vacuum.
f1 (not shown) Form one of the glass tubes aυ (III K%r131) for the K connection.

保護ガラス管aυの製作および好ましくけガラスまたは
絶縁性でガスを通さないブフスチック絶縁材料で製作し
たベース部n7Jへのその固定ハ、マサチューセッツ州
、リーディングのアダイソンーワエズレー出版社刊行、
フレッドa、(バリー著「電子管および真空管技術ハン
ドブック」、ニューヨークおよびロンドンのマグロ−ヒ
ル社1937年刊行第−版第四刷、オースチン B、イ
ーストマン著「真空管の基礎」というテキストブックお
よびニューヨークおよびロンドンのマグロ−ヒル社19
44年刊行第二版第二刷、バーバート J、ライヒfY
 rll管の理論と応用」というテキストブックのよう
な先行刊行物中に開示された公知で定評のある電子管製
造技術に従って行なう。
Manufacture of a protective glass tube aυ and its fixing to a base part N7J preferably made of glass or an insulating, gas-impermeable Buchstick insulating material, Published by Addison-Wasley Publishing Co., Reading, Massachusetts.
Fred A. (Bury, Handbook of Electron Tubes and Vacuum Tube Technology, published by McGraw-Hill, New York and London, 1937, 4th edition, Austin B. Eastman, Textbook of Fundamentals of Vacuum Tubes, New York and London) McGraw-Hill Company 19
Second edition published in 1944, Barbert J, Reich fY.
The method is carried out according to well-known and well-established electron tube manufacturing techniques disclosed in previous publications such as the textbook ``Theory and Application of RLL Tubes''.

全体的にIで示される少くとも−りの撓み型圧電セフミ
ックスイツチング装置は気密管0υ内に装備され、ベー
ス部σ2によってその中に物理的に支持されている。第
4因に最も良く示されている撓み部(151を包含する
たわみ個圧電セフミックスイツチング装置Iは、サンド
イッチ状に−しよに固定され、それらが共有する少くと
も一つの内側の導電面(15C)および外側の導電面(
15D)および(15E)をもつ外構の圧電セラミック
プレート素子と−しよに一体構造を形成する二個の並置
の予め分極した平板状圧電セフミックプレート素子(1
5A)および(15B )から構成されている* 0G
、 (16A) オ!び(16B)テ示さiるそれぞれ
の電気端子手段は、それぞれ内側の導電面(15c)へ
、および外側の導電面(15D)および(15E)の各
々へ電気作動電位差を印加するために提供されている。
At least one flexure-type piezoelectric safety switching device, generally designated I, is mounted within the hermetic tube 0υ and is physically supported therein by a base portion σ2. A flexible individual piezoelectric semi-mix switching device I, best shown in factor 4, comprising a flexible section (151), is fixed side by side in a sandwich-like manner and has at least one inner conductive surface that they share. (15C) and the outer conductive surface (
Two juxtaposed pre-polarized planar piezoelectric cefmic plate elements (15D) and (15E) forming an integral structure together with the piezoelectric ceramic plate elements (15D) and (15E).
5A) and (15B) *0G
, (16A) Oh! Respective electrical terminal means shown in (16B) and (16B) are provided for applying an electrical actuation potential difference to the inner conductive surface (15c) and to each of the outer conductive surfaces (15D) and (15E), respectively. ing.

撓ミ型圧電セラミックスイツチング装置uは、(171
で示すクランプ手段によって、ベース部α2上に、気密
管C11l内で片持ち状に物理的に装備されている。ク
ランプ手段anは、−組の共同作動するクランプ部(1
7A)および(17B)φ1ら成り、それらFiaみ部
051の反対側に配置されてお9%撓み部の下端はクラ
ンプ部(17A)および(17B)の間にサンドイッチ
状にクランプされ、たわみ部の可動端は片持ち状に上方
に伸びている。
The flexible piezoelectric ceramic switching device u is (171
It is physically mounted on the base part α2 in a cantilevered manner within the airtight tube C11l by means of a clamping means shown in . The clamping means an comprises a set of cooperating clamping parts (1
7A) and (17B) φ1, which are arranged on the opposite side of the 9% bending part 051, and the lower end of the 9% bending part is sandwiched between the clamp parts (17A) and (17B), and the bending part The movable end extends upward in a cantilevered manner.

クランプ部(17A)および(17B)は−組の比較的
堅く、直立して、離れて立った導電接点支持部0δおよ
び09に固定され、それによって支持されており、撓み
部09はその間に片持ち状にサンドイッチ式に挾まれ、
全構造は+211に示す貫通ボルトおよびナツトで比較
的しっかりと−しよに保持されている。クランプ部(1
7A)および(l)B)は導電材料で作られており、そ
れに固定され九端子リード(16A)および(16B)
を有し、それらの表面に電位差を印加するために圧電セ
ラミックプレート素子(15A)、(15B)上にある
外側の夫々の導[而(150)および(15E )と艮
好な電気的接触をしてそれと接続をすることが出来るよ
うKなる。圧電セラミックプレート素子(15A)およ
び(15B)はすぐれた電気絶縁体であるので、それら
は外側の導電面(15B)および(15E)と、それぞ
れクランプ部(17A)(17B)  および導電リー
ド(16A)(16B)  によって提供されるそれら
の夫々の端子リード結線との開に電気絶縁性を付与する
ことに注意すべきである。クランプ部(17A)および
(17B)は、夫々絶縁面のおよびΩによって導電接点
支持棒(181およびC9から1!気的に分離されてい
る。撓み型圧電セフミックスイツチング装置α滲の製作
および、励起を含めた作動の好ましい形態をもつと詳し
く説明するために(以下に第5図および第6図を参照し
てもつと完全に説明する)、本出願と同時に出mLlr
セフミックスイッチ7グシステムおよびその励起回路」
に関するジョンD、バーンダン、ジュニアおよびワイリ
アム′P、コーンランプ名の米国特許出願@J(GED
−2024)を参照するが、それによる開示は、七のま
一木願の開示中に包含されている。
Clamping portions (17A) and (17B) are fixed to and supported by a pair of relatively rigid, upright, spaced apart conductive contact supports 0δ and 09, with flexure portion 09 disposed between them. It is held in a sandwich style,
The entire structure is held relatively firmly together by through bolts and nuts shown at +211. Clamp part (1
7A) and (l)B) are made of conductive material and are fixed to the nine terminal leads (16A) and (16B).
and make good electrical contact with the outer respective conductors (150) and (15E) on the piezoelectric ceramic plate elements (15A), (15B) to apply a potential difference to their surfaces. K so that you can make a connection with it. Since the piezoceramic plate elements (15A) and (15B) are good electrical insulators, they are connected to the outer conductive surfaces (15B) and (15E), respectively to the clamping parts (17A) (17B) and the conductive leads (16A). ) (16B) should be noted to provide electrical insulation to the connections with their respective terminal lead connections provided by (16B). The clamp portions (17A) and (17B) are separated from the conductive contact support rods (181 and C9 by 1.0 mm by the insulating surface and Ω, respectively. Fabrication of the flexible piezoelectric semi-mix switching device α) and , a preferred mode of operation, including excitation (to be fully described below with reference to FIGS. 5 and 6), is published concurrently with this application.
"Cefmic Switch 7G System and its Excitation Circuit"
John D., Berndhan, Jr. and Wiliam'P, Cone Lamp Name US Patent Application @J (GED
-2024), the disclosure of which is included in the disclosure of Nanoma Ichiki Gan.

m1節に述べたように、撓み部uSは、その可動自由端
が直立の導電接点支持棒q8およびC9の自由端の間に
形成される空間の中央に支持されるようにクランプ手段
(17+によって9cwpf!av内に片持ち状に支持
されている。撓み体d9の可動自由端は、導電キャップ
−〇下で撓み部u9の端に固定された絶縁キャップ部の
によって外1閑の導電面(15B)および(15E)か
ら電気的に絶縁された電導性キャップの形でその上に固
定された第一の電気スイッチ接点Qvをもっている。キ
ャップと絶縁キャップムの間に■で示す可撓性の銅の編
みべ〃トωが固定されており、これは導電キャップα4
と棒u81の間に電流通路を与えるためK、欅のほり中
央部に、直立の導電支持棒!181の所へ垂れ下がって
それに固定されている。同様の導電性編みベルト(至)
が導電キャップQ4Iの左倶1から。
As described in Section m1, the flexible portion uS is supported by the clamping means (17+) so that its movable free end is supported in the center of the space formed between the free ends of the upright conductive contact support rods q8 and C9. 9cwpf!av is supported in a cantilevered manner.The movable free end of the flexible body d9 is connected to the outer conductive surface ( 15B) and (15E) in the form of a conductive cap fixed thereon. Between the cap and the insulating cap there is a flexible copper contact indicated by ■. The knitted base ω is fixed, and this is connected to the conductive cap α4.
In order to provide a current path between the U81 and U81, an upright conductive support rod is placed in the center of the keyaki tree. It hangs down to 181 and is fixed there. Similar conductive knitted belt (to)
is from the left side 1 of the conductive cap Q4I.

直立4wL支持棒ajの全長の中央部まで%第1図ない
し第3図に示すように走っているが、第4図には(2)
を単純化するために図示していない。
It runs to the center of the total length of the upright 4wL support rod aj as shown in Figures 1 to 3, but in Figure 4 (2)
Not shown for simplicity.

4電性纒みべ〃ト■の下端は夫々ねじナツト組みの固定
具αによって、それぞれの直立導電支持棒σ&およびσ
]に固定されている。
The lower ends of the four conductive threaded bars ■ are connected to the respective upright conductive support rods σ & and σ by screw-nut assembly fixings α.
] is fixed.

撓み型スイッチング装置α七を完成するためK、■およ
び■で示す第二の電気接触手段が、第4図に最も良く示
されるように、それぞれ直立の導[接点支持棒0&およ
びα9の自由端に固定される。この配置によって、撓み
部α9が曲げられて導電棒部σ]上の接点□□□の上に
第一の可動接点241を接触させたとき、導電負荷電流
の通路が、直立棒部σ9から閉路された接点のおよび[
有]へ、それからさらに可撓性の縄み導電体■を通り、
つぎに直立の導電棒部Q8を戻って負荷装@(図示なし
)に行く形で形成され、これで圧電セラミックスイツチ
ング装置Iを通じて選択的KN、流が供給されることが
わかる。同様に、固定接点のに可動接点(241が閉路
することによって、閉路負荷11m通路が閉路した接点
Cφおよび(ト)を経て、つぎに導電棒部a9に接続さ
れた導電ベルト四(第4図に図示されず)を経て、さら
に供給電源および負荷を通ってもどるように形成される
であろう。それ故、可動接点(至)と固定接点のから成
る第一および第二の電気スイッチ接触手段のそれぞれに
は1回路板または他の部品の上にある共同作動するソケ
ット(図示せず)にさし込むために気密保護’I?(l
υの外す」に口金部によって支持された端子ピンq81
および09から成るそれぞれの端末手段に伸びるそれぞ
れの導tffl +)−ド手段(ト)、α&または母、
q]が付与されていることがわかるであろう。すなわち
、負荷への負荷tflf。
To complete the flexible switching device α7, second electrical contact means, designated K, ■ and ■, are connected to the free ends of the upright conductors [contact support rods 0 & and α9, respectively, as best shown in FIG. Fixed. With this arrangement, when the flexible portion α9 is bent and the first movable contact 241 is brought into contact with the contact □□□ on the conductive rod portion σ], the conductive load current path is closed from the upright rod portion σ9. and [
], then further through the flexible rope conductor■,
It can then be seen that an upright conductive rod Q8 is formed back to a load device (not shown), which provides selective flow through the piezoelectric ceramic switching device I. Similarly, when the movable contact (241) closes the fixed contact, the closed-circuit load 11m path passes through the closed contact Cφ and (g), and then the conductive belt 4 (Fig. 4) connected to the conductive rod part a9. (not shown) and further through the power supply and the load.Therefore, first and second electrical switch contact means consisting of a movable contact (to) and a fixed contact. Each has a hermetic protection for plugging into a cooperating socket (not shown) on a circuit board or other component.
Terminal pin q81 supported by the base on the υ
and a respective terminal means consisting of 09 and 09;
q] is given. That is, the load on the load tflf.

は、それぞれ第一および第二〇M、4JCヌイッチ接点
(241、@または241 、のを経て管の外側に選択
的に供給されることができる。第1図ないし第4図に示
された本発明の′4N!施因様では、リード端末手段は
可撓性のa電ベルト部のを含んでいるが、リード手段は
必ずしもそのような可撓性の導電ベルトを構成する必要
はなく、さきにお照したsl!jPmi、a米m特n出
頼、a# (G E D −2024)に、もつと完全
に記載されているように、導電フン、ジャンパー導電体
または(15c)(15D)または(15g)のような
内@または外側の導電面およびそれらに対応する端子縁
oe、(16A)、 (16B)  などから成っても
よいと理解すべきであることに、さらに注意すべきであ
る。
can be selectively supplied to the outside of the tube via the first and second M, 4JC Nutsch contacts (241, @ or 241, respectively). In the '4N! aspect of the invention, the lead terminal means includes a flexible conductive belt portion, but the lead means need not necessarily constitute such a flexible conductive belt; As fully described in the sl! ) or (15g) and their corresponding terminal edges oe, (16A), (16B) etc. It is.

第3Allは、第3図に示されたそれの代DK第1図な
いし第4図のスイッチング装置に使い得る電力スイッチ
接触システムの改良形を示す。
3All shows an improved version of the power switch contact system that can be used in the DK switching devices of FIGS. 1-4 instead of that shown in FIG.

fpJ3 A図において、固定接点の第1のセットのお
よび(2B’)は、撓み部(151の端に固定された接
点はおよび(24’)から成る可動スイッチ接点システ
ムの一方の側の上に位置する互に離れた支持ポヌト(図
示せず、た望し第4図のボス)QI’Dと同様)の上に
Vt備され、がり同様に41み部口9の端に固定された
導電ブリッジ部(24A )によって″[fi的に接続
されている。固定接点の、(29’ )の第二のセット
は可動接点C74J、(24’ )と向き合う形で、ポ
スト0g上の撓み部aつの反対側に固定されている。固
定接点困および(28’)ならびにQlおよび(29’
)は、それぞれ絶縁棒部(28A)および(29A )
によって物理的に接続され、かつ編み導′電体のを介し
て接続された(例えば)負荷電流源から、編み導電体(
26’ )へ接続された負荷(図示せず)へ負荷電流を
印加するために、編み導電体□□□および(21’ )
へ電気的に接続されている。この接点IfHPJによっ
て、可動撓み部が可動接点(241(24’)および■
および(28″)を閉路すると、電流は接点(ハ)、Q
、41、ブリッジ導YFf、棒(24A)および接点(
24’ ) 、 (29’ )を経て負荷に供給される
であろう。撓み部が反対方向KI#Jいて、固定接点θ
、(2R’ )の上に可動接点f241.(24′)を
閉路すると、電流は導電ブリッジ部(2RA)  を経
て負荷に供給されるであろう。この構造では、可動撓み
部は、編み導電体■のいずれをも取りつける必要がない
ことに注意されたい。
In the fpJ3 A figure, the first set of fixed contacts and (2B') are fixed at the ends of the flexible part (151) and the contacts fixed at the ends of the flexible part (151) are on one side of the movable switch contact system consisting of and (24'). Vt is provided on mutually spaced support points (not shown, but similar to the bosses in FIG. The second set of fixed contacts (29') are connected by the bridge part (24A) to the flexible part a on the post 0g, facing the movable contacts C74J, (24'). Fixed contacts Ql and (28') and Ql and (29'
) are insulating rod parts (28A) and (29A), respectively.
from (for example) a load current source physically connected to and connected through the braided conductor (
26') and (21') to apply a load current to a load (not shown) connected to the braided conductor □□□
electrically connected to. This contact IfHPJ causes the movable flexible part to move to the movable contacts (241 (24') and
When and (28″) are closed, the current flows through the contact (c), Q
, 41, Bridge conductor YFf, rod (24A) and contact (
24') and (29') to the load. The flexible part is in the opposite direction KI#J, and the fixed contact θ
, (2R') on the movable contact f241. When (24') is closed, current will be supplied to the load via the conductive bridge (2RA). Note that in this construction, the movable flexure does not need to be fitted with any of the braided conductors.

図示のように構成され、第1図ないし第4図に関連して
説明され、かっ′M、密の脱気管内に装備され九撓み型
圧!にセフミックヌイッチング装置では、@述の方法で
装置を特乍したあと、その場で圧電セフミックプレート
素子(15A)および(15B)を予め分極することが
可能である。さきに#照したzp声jp米国持許出幀膚
芳(GED−2024)中K、より完全に開示されてい
るように、圧電セラミックプレート素子(15A)およ
び(15B )の可動撓み部の水入的予備分極社、それ
ぞれ導電リード手段(16A)および(16B)を経て
プレートにそれぞれ高電位差を印加することで達成され
る。予備分極の高電位差は、プレートがそのキューリー
点に近いすぐ下の温度に保持されている間に印加するこ
とができる。
Constructed as shown and described in connection with FIGS. 1-4, it is equipped with nine flexure-type pressure tubes in a closed degassing tube. In the cefmic nutwitching device, it is possible to pre-polarize the piezoelectric cefmic plate elements (15A) and (15B) on the spot after the device is characterized by the method described above. As more fully disclosed in the above, the water in the movable flexures of the piezoelectric ceramic plate elements (15A) and (15B) Input pre-polarization is achieved by applying a high potential difference to the plates via conductive lead means (16A) and (16B), respectively. A prepolarizing high potential difference can be applied while the plate is held at a temperature just below its Curie point.

これは、本発明による撓み型圧電セラミックスイツチン
グ装置の工業的な実施態様を製作する1’llK、脱気
した気密管αDのベークアウトのすぐあとで行なうこと
ができる。管aυα2を連続的に脱気するのには、工業
的な実施態様はニップルu3を含まなくてもよい、必要
なベークアウトおよび脱気の技術は、9iT述の真空管
技術のテキストブックに、もつと完全に記載されている
。本発明の多くの夾施縣様において、上記の真空管技術
のテキスト中に説明されているように管をV−〜したあ
とに、公知の定評のあるゲッタリング技術を用いるのが
望ましい、フラッシュゲッタリングも、有利に使用でき
る。脱気およびベークアウトの技術をゲッタリングと組
み合わせることによって、真空気密管の良好な清浄がよ
υ安価に達成できる。
This can be carried out immediately after the bake-out of the evacuated hermetic tube αD, producing the industrial embodiment of the flexible piezoelectric ceramic switching device according to the invention. For continuous degassing of the tube aυα2, industrial implementations may not include the nipple u3; the necessary bakeout and degassing techniques are given in the Vacuum Tube Technology Textbook described by 9iT. is fully described. In many applications of the present invention, it is desirable to use a known and well-established gettering technique, such as a flash getter, after V-ing the tube as described in the Vacuum Tube Technology text above. Rings can also be used to advantage. By combining degassing and bakeout techniques with gettering, good cleaning of vacuum-tight tubes can be achieved at a much lower cost.

脱気およびベークアウトのあと、圧電セラミックプレー
ト素子(15A)および(15B)の温度をそのキュー
リー温度のすぐ下の温度に保ちながら、高い予備分極電
位差が、それぞれ導電面(16A)および(16B)に
印加され、一方共通の導電面(15C)およびその端子
aQは、反対の極性の′に位またF′i実質上アース電
位に作たれる。この時点においては、圧電セラミックプ
レート素子が真空に保たれている間に、高い予備分極電
位差がそれらに印加されるため、また真空の高い誘wL
iifによって、高い予備分極電位差の印加中に圧゛ζ
セラミックプレートを通じて絶fl*破壊やアーク発生
の可能性はずっと少い。さらに高い予備分極電位差も使
用でき、これによって、以下に述べるように応答時間が
速くなり、接点加圧力が向上するというような撓み休作
動特性の最適化が得られる。室温でその場で分シするこ
とを可能にする新しい撓み材料でシーリングおよびベー
クアウト中にキューリー温度が接近され得るので、室温
分極も可能であり、圧電虎みahaの全く新しい技術を
提供することになる。
After degassing and bakeout, a high pre-polarization potential difference is applied to the conductive surfaces (16A) and (16B), respectively, while keeping the temperature of the piezoceramic plate elements (15A) and (15B) just below their Curie temperature. , while the common conductive plane (15C) and its terminal aQ are of opposite polarity and F'i is made substantially at ground potential. At this point, while the piezoceramic plate elements are kept in vacuum, a high pre-polarization potential difference is applied to them, and also the high dielectric potential wL of the vacuum.
iif increases the pressure ゛ζ during the application of a high prepolarization potential difference.
There is much less chance of flash failure or arcing through the ceramic plate. Even higher pre-polarization potentials can be used, resulting in optimization of the flex-dead actuation characteristics, such as faster response times and improved contact force, as discussed below. Room temperature polarization is also possible, as the Curie temperature can be approached during sealing and bakeout with a new flexible material that allows in-situ separation at room temperature, providing a completely new technology for piezoelectric aha. become.

n11に参照した一P損ip米14特許出願2夛(GE
D−2024)中にもつと完全に述べられているように
、可動撓みプレー) (15A)および(15B)の予
備分極は、プレートの物理的寸法を予備分極前と比べて
水入に変えてしまい、を傭を残す、この変化は、分子k
tfM(15D)および(15B)〜(15c)  お
よび(15E)〜(15c)の間のセラミックプレート
素子(15A)および(15B)の物理的寸法の永久的
増加ならびにKkに平行な(すなわち、第4図に示す装
置の長さ方向の寸法に沿り九)物理的寸法の水入的減少
の形で現われる。そのあと、続いて予備分極電位差と同
一のvjA性であるが、それよりかな9小さい電圧が分
極?lE極(15L))〜(15C)または(15E)
〜(15C)の間に付勢電位差として供給されると、プ
レート素子(15A)または(15B)は、さらに−時
的に電極に対して横断的な分極方向に膨張し、1!瞳に
平行に収縮する。これ罠よって、(尭み部G51t′i
プレート素子が付勢されるのに応じて一方または他の方
向に曲がる0選択的に印加した付勢電位差を除くと、こ
の電ff1K対して横断的な分隊方向の一時的膨張と!
&に平行な一時的収縮とは解除され、W@み部(151
はその正常な、休止−非付勢の中央位置に復帰する。す
なわち、可動−撓み部σっけ選択的に、それに適切な付
勢電位差を加えることによって双―子増加によって一方
または他方へ曲がって1選択的に接点C241−■また
はQ4J−@のいずれかを閉路することができ、その後
、付勢電位差を除くと自動的に、内部の圧縮スプリング
力によって、はじめの予備分極の休止中央位置にもどっ
て、接点ca −c81およびG−囚を開路することに
なるのがわかるであろう。
1P Loss IP US 14 Patent Application 2 (GE
D-2024) The pre-polarization of the movable deflection plates (15A) and (15B) is done by changing the physical dimensions of the plate compared to before the pre-polarization. This change leaves the molecule k
A permanent increase in the physical dimensions of the ceramic plate elements (15A) and (15B) between tfM (15D) and (15B) to (15c) and (15E) to (15c) and parallel to Kk (i.e. 4) along the longitudinal dimension of the device shown in Figure 9) manifests itself in the form of a progressive reduction in physical dimensions. After that, the vjA characteristic is the same as the pre-polarization potential difference, but is the voltage 9 smaller than that for polarization? lE pole (15L)) ~ (15C) or (15E)
When applied as an energizing potential difference between .about.(15C), the plate element (15A) or (15B) further expands in the polarization direction transverse to the electrodes for a time of 1! Constrict parallel to the pupil. This is a trap, (wrapped part G51t'i
0 The plate element bends in one direction or the other as it is energized.With the exception of the selectively applied energizing potential difference, there is a temporary expansion in the squad direction transverse to this voltage ff1K!
The temporary contraction parallel to & is canceled, and W@mi part (151
returns to its normal, rest-unenergized central position. That is, the movable-flexible portion σ can be selectively bent to one side or the other by twin increase by applying an appropriate energizing potential difference to it, selectively causing either contact C241-■ or Q4J-@ Then, when the energizing potential difference is removed, the internal compression spring force automatically causes the contacts ca-c81 and G-contact to return to their initial pre-polarized resting center position and open the contacts ca-c81 and G-contact. You'll see what happens.

ここまで説明したところで、本発明の特に望ましい特徴
は、接点r24!が正確に固定接点■とのに対して中央
に来るように、中央に位置した可動接点Q41に撓み部
α5を中央に来るように正確に制御する能力である。こ
れは、l!i’lfnで述べたようにすべてシールした
気密保護管の外で行われる予備分極の間に、それぞれの
プレート素子(15人)および(15B)を通してその
場で印加される予備分極電位差の大きさを適当にy41
rriすることによって達成される。この新規な中心合
わせ技術は、予備分極と中心合わせの製作工程を一つに
組み合わすことによってかなりの装置製作費の節約を可
能にする。
Having thus far described, a particularly desirable feature of the present invention is the contact r24! This is the ability to accurately control the movable contact Q41 located at the center so that the flexible part α5 is placed in the center so that it is accurately centered with respect to the fixed contact (3). This is l! The magnitude of the prepolarization potential difference applied in situ through the respective plate elements (15) and (15B) during the prepolarization, which is all carried out outside the sealed hermetic protection tube as described in i'lfn. Appropriately y41
This is achieved by rri. This novel centering technique allows for significant device fabrication cost savings by combining pre-polarization and centering fabrication steps into one.

上に簡単に述べた方法で予備分備した撓み部を双極子増
加させるために、圧電セラミックプレート素子(15A
)iたは(15B)のいずれかを選択的に付勢するた・
めの過切な印加回路は、同時出頭し九米国特許出願番号
(GgD −2024)のgIB図に開示されており、
その構造と作動を完全に開示するために第1B図の説明
を参照する。重重のため、付勢回路は、この出頭の図面
の中には示されていない、しかし、9約すれば、この回
路は圧電セラミックプレート素子(15A)または(1
5B)のいずれかに、予備分極電位差よりも小さいが、
同じ極性の付勢電位差を選択的に加えるように作動する
と言うことが出来る。この付勢電位差は、さらに双極子
配列の増加をもたらし、それはプレート素子(15A)
または(15B)の一方または他方を一時的にさらに厚
くし、短くすることに反映される。このプレート素子の
一方が一時的に厚くかつ短くなることは、固定接点@ま
たは(ト)のいずれかに可動接点CI’41を選択的に
閉路するに充分なだけ能動撓み部四の自由可動端を物理
的に曲げる結果となり、その結果、前述の方式で固定接
点のいずれかを通して負荷を流の流通を確立することK
なる。
A piezoelectric ceramic plate element (15A
)i or (15B) to selectively energize.
This overload application circuit is disclosed in the gIB diagram of co-filed U.S. Patent Application No. (GgD-2024),
Reference is made to the description of FIG. 1B for a complete disclosure of its structure and operation. Due to its weight, the energizing circuit is not shown in the drawings of this publication, but approximately 90% of this circuit is connected to the piezoelectric ceramic plate element (15A) or (15A).
5B) is smaller than the prepolarization potential difference, but
It can be said that it operates to selectively apply energizing potential differences of the same polarity. This energizing potential difference further results in an increase in the dipole array, which is connected to the plate element (15A).
or (15B) is reflected in temporarily making one or the other thicker and shorter. The temporary thickening and shortening of one of the plate elements allows the free movable end of the active flexure to be sufficiently thickened to selectively close the movable contact CI'41 to either the fixed contact or (g). K that results in physically bending the K
Become.

負荷電流を通す接点24J −ca tたは−〜のは1
選択的に付勢されるそれぞれの圧゛成セラミックプレー
ト素子(15A )または(15B)K付勢電位差が印
加されつりけるかぎりは閉路したままとなる。
The contact 24J -cat or - which carries the load current is 1
Each selectively energized pressed ceramic plate element (15A) or (15B)K remains closed as long as an energizing potential difference is applied.

これは無限時間まで続き得る。すなわち、第1図〜第4
図に示したスイッチング装置は平常回路のまたは平常閉
路のどちらかのスイッチング装置として使用できる。
This can continue for up to infinite time. That is, Figures 1 to 4
The switching device shown in the figure can be used as either a normal circuit or a normally closed switching device.

上記の特性は、ここに開示したスイッチング81&の二
つの主な特徴の理由により、またーしよに使用する付勢
回路の適当な設計によって達成される。まず、圧電セラ
ミックプレート素子(15A) オjび(15B) i
 、本質的に、荷電時(K圧印加時)に損失が全くまた
はほとんどない高品質のコンデンサーである。第二K、
長期間に亘って起こるいかなる損失も、付勢回路を経て
連続的に印加される付勢電位によって、直ちKかつ連続
的にとって代られる。第三に、a終的に、それぞれの圧
電セラミックグレート素子(15A)および(15B)
に選択的に印加される付勢電位は常K、圧電セラミック
プレート素子(15人)および(158)を最初に予備
分極するのに使われる予備分FIP′t!IL位と同じ
極性で印加されるので、双極子配列が連続的に増進され
るため長時間の作動中に長期分極効果が装置を不安定に
するか、または予知出来なくする可能性は全くない。
The above characteristics are achieved due to two main features of the switching 81& disclosed herein and also by appropriate design of the energizing circuit used. First, piezoelectric ceramic plate element (15A) and (15B)
, essentially a high quality capacitor with no or little loss when charging (when K pressure is applied). Second K,
Any losses that occur over a long period of time are immediately and continuously replaced by the energizing potential that is continuously applied via the energizing circuit. Thirdly, a finally the respective piezoelectric ceramic grating elements (15A) and (15B)
The energizing potential selectively applied to is constant K, the preparatory portion FIP't! used to initially prepolarize the piezoceramic plate elements (15) and (158). Since it is applied with the same polarity as the IL position, there is no chance of long-term polarization effects making the device unstable or unpredictable during long-term operation since the dipole alignment is continuously enhanced. .

圧電セラミックプレート素子(15A)または(15B
)のいずれかに選択的に印加した付勢電位差を除去する
と、能動司動礫み部分1151は、中性状Mにおいて中
立非付勢位置にもどり、それによって閉略している負荷
電流の通る接点Q4〜@または@〜ののいずれかを開路
する。この説明の時点で、予備分)ならびにそれに′)
望<選択的に印加された付勢電位差による作動は、中央
導電面(15C)に比べて外側の導を面(1!5B)4
たは(15C)に関して測定した正の極性または負の極
性のいずれかの電位差によって達成できることに注意す
べきである。
Piezoelectric ceramic plate element (15A) or (15B
), the active movable part 1151 returns to the neutral unenergized position in the neutral state M, thereby closing the contact Q4 through which the load current passes. Open either ~@ or @~. At the time of this description, the reserve) as well as ′)
Actuation by a selectively applied energizing potential difference causes the outer conductive surface (1!5B) to
It should be noted that this can be achieved by potential differences of either positive or negative polarity measured with respect to (15C) or (15C).

七の稼動寿命のntj、電力クフヌの1に流スイッチン
グs&rMは、正常なシステムの負荷電流を通すために
お互いにその接点をしっかりぶつけあった形で、その寿
命の大半をすごす、しかし。
With an operating life of 7 ntj, the power switching S&RM spends most of its life with its contacts pressed firmly against each other to carry normal system load current, however.

スイッチング装置を通る負荷電流を&断するのが望まし
いような条件では、接点は離れていなければならない。
In conditions where it is desirable to disconnect the load current through the switching device, the contacts must be separated.

これは装置の離れて行く接点の間に出来る間ぺ空間内で
のアーク放電の発火をもたらし、これは、ついで、消火
されて、接点間の1!流の遮断または停止を達成する。
This results in the ignition of an arc discharge in the space created between the departing contacts of the device, which is then extinguished and the 1! between the contacts is extinguished. Achieve interruption or cessation of flow.

このmiu、ニューヨーク州、ニューヨークのジョン、
ワイリー アンド、サンズ社より1980年に発行され
たJlM、フファティ編の「真空アークの理論と応用」
というテキストブック中に、特にその第3章のこの本の
共著者であり、本出願の共同発明者の一人でもあるジョ
ージ。
this miu, john of new york, new york state,
"Theory and Applications of Vacuum Arc" edited by JLM and Fufferty, published by Wiley & Sons in 1980.
George, who is the co-author of this book and one of the co-inventors of this application, in the text book, especially Chapter 3.

A、ファフールによる「アーク消火方法」に、もつと完
全に説明されている。このテキストブックの81頁には
、その平坦面をお互いに向かい合わせて保持した二個の
円筒状の金属電餉(接点)は、接点の円筒状の端の見か
けの面積よシもずつと小さい実際の接触面をもっている
と述べられている。これは、5I!を浦の平たいvf、
極(接点)の表面が議視的には非常に凸凹であるという
事実の自然の結果である。電極(接点)を合わせると、
その向き合った表面上の内視的に凸出した領域が、まず
接触する。さらに圧縮力(接点圧縮力と呼ぶ)を接点に
加えると、最初の接触面積または面偵群は弾性的または
■1注的にも変形して、全体または接触面がもう少し密
接に互いに接近することを許し、他の突起部が最初の接
触を補うことができるようにする。その結果、総接触面
も1は、多数の微視的に小さい面積(寸法と数が統計的
に変化する)からりくり上げられ、それは接点に加えた
圧縮力、その微視的な表面仕上げ、および接点部の製作
材料の弾性/塑性的性質に大きく左右される。この性質
は、接点部分として形成され、負荷電流を通す領域内で
のアークの生成に広く影獅を与える。
It is fully explained in ``Arc Extinguishing Method'' by A. Fahoul. On page 81 of this textbook, it is stated that two cylindrical metal hooks (contacts) held with their flat surfaces facing each other are each smaller than the apparent area of the cylindrical ends of the contacts. It is said to have an actual contact surface. This is 5I! Ura's flat VF,
This is a natural consequence of the fact that the surface of the poles (contacts) is visually very rough. When you match the electrodes (contacts),
Endoscopically convex areas on the opposing surfaces first make contact. When a further compressive force (called contact compressive force) is applied to the contact point, the initial contact area or surface group deforms elastically or ■1Note, causing the whole or contact surfaces to approach each other a little more closely. to allow other protrusions to supplement the initial contact. As a result, the total contact surface is also rounded up from a large number of microscopically small areas (which vary statistically in size and number), and it is determined by the compressive force applied to the contact point, its microscopic surface finish. , and the elastic/plastic properties of the material from which the contacts are made. This property has a wide impact on the formation of arcs in the area formed as the contact part and carrying the load current.

上述の理由から、実接触面積は、 Rc=P/ (2a )         Illによ
って与えられる′rrL気抵抗全抵抗一つの大きい円形
の合成面積を形成するように統合されたいくつかの別個
の小面積から出来上っている。
For the reasons given above, the real contact area is given by Rc = P/ (2a) Ill \'rrL air resistance total resistance from several separate small areas integrated to form one large circular composite area It's finished.

ここに、Pは接点材料の抵抗率であシ、aは複合半径で
ある。一方の電極から他方の電極へ通る負荷電流は、接
触面積をdして送られるのでRcの値は、しばしば圧縮
抵抗またはより簡単には接触抵抗と呼ばれる。有効な内
視的接触面積は、接点圧縮力、接点表面仕上げおよび接
点材料の!i41性/Wi性的性質に左右されることは
すでに述べた。それ故、同じバフメーターがWm接触抵
抗Rc K影響を与えることが期待され得る。接触抵抗
は、接触面上での酸化物のような皮膜の生成によって影
響され得ることも注征すべきである。しかし、真空密閉
または不活性ガス保護雰囲気の個別の場合については、
接@電極は’y通全く清浄であって、その丸め接触抵抗
は主として上記の式(1)に記されたバフメーターに左
右される。
Here, P is the resistivity of the contact material and a is the composite radius. Since the load current passing from one electrode to the other is carried across the contact area d, the value of Rc is often referred to as the compressive resistance or more simply the contact resistance. The effective internal contact area is determined by contact compression force, contact surface finish and contact material! I have already mentioned that it depends on the i41/Wi sexual nature. Therefore, the same buff meter can be expected to influence Wm contact resistance Rc K. It should also be noted that contact resistance can be affected by the formation of films such as oxides on the contact surfaces. However, for individual cases of vacuum sealing or inert gas protective atmosphere,
The contact electrode is completely clean throughout and its round contact resistance depends primarily on the buff meter described in equation (1) above.

典型的なEM駆動a断tgにおいて実現され得る有効接
触面積の大きさの説明をするためK、接点が50−60
キログラム(KO)の負荷で圧されるx5KVI7)1
%空遮断gにを試験したが、6oOアンペアの正常負荷
電流で14ワツト以下しか消費しなかった。この消費電
力の約3分のlFi、接触抵抗によると考えられた。こ
れから室F1において14マイクロオーム(pΩ)未満
の接触抵抗を有すると結論され得る。この接触抵抗の値
を仮定すると、aの鎮は6.4 X 10””’メート
ルであることがわかシ、対応する接触面積は1.3 X
 lo=平方メートルであることがわかる。
To illustrate the amount of effective contact area that can be achieved in a typical EM driven a
Pressured with a load of kilograms (KO) x5KVI7)1
It was tested at % empty shutdown and consumed less than 14 watts at a normal load current of 600 amps. It was thought that approximately third of this power consumption was due to contact resistance. From this it can be concluded that chamber F1 has a contact resistance of less than 14 microohms (pΩ). Assuming this value of contact resistance, the area of a is found to be 6.4 x 10"'' meters, and the corresponding contact area is 1.3 x
It can be seen that lo=square meter.

これは問題の接点システムの見かけの接触面積10−7
部号翅z−未満を表わす、しかし、圧縮抵抗領域は明ら
かに室温におけるものではないので、実現された実接触
面積は多分若干大きいはずである。しかし、実例の示す
ところでは、二つの閉路し九接点を結ぶ実導電面積は、
問題の2イツチンダ装置を見て推定するよりもずっと小
さい。
This is the apparent contact area of the contact system in question, 10-7
However, since the compressive resistance region is clearly not at room temperature, the actual contact area achieved should probably be slightly larger. However, examples show that the actual conductive area connecting two closed circuits and nine contacts is
It's much smaller than you would expect from looking at the two Itchinda devices in question.

圧縮抵抗Rc  は接点に加えられた圧縮荷重力によっ
て1/2ないしl/3の因数で変化することが実瞼的に
測定されている。この時点で、気密真空管内で作動する
圧電セラミックスイツチング装置に具体化されるすべて
の望ましい特性に加えて、圧電セラミックプレート素子
(15A)および(15B)上への減極(反分極)効果
なしに固定接点+281または囚のうちの選ばれた一つ
の上に可動接点(至)を閉路させた後に、連転して撓み
型プレート素子(15A)および(15B)に印加され
る励起重圧を保持する能力pR膚によって、選択的に閉
路したスイッチ接点上に1%メオ杯X無限に圧縮力を連
続的に保持し、それによって、無限の作動期間中、圧縮
抵抗Re を最小値に保つことが可能であることを注意
するのが重要である。さらに、真空または不活性ガス保
護雰囲気中での作動によって可能になるlよシ大きい予
備分極ならびに付勢電位のために、攬み部によって付与
される圧縮力は、空気中で作動する装置のそれよりもか
なり増加することができる・ 上記に参照した「真空アークの理論と応用」のテキスト
ブックの86頁には式 %式%(21 が開示されており、ここにVeは二個の接点面の分離の
臨界速度であり、には接点材料の熱伝導度であり、■は
接点を通って流れる負荷電流であシ%Cは接点システム
の熱容量である。この式から、IQOアンペアの負荷電
流を通す接点電極の分離では、銅でつくった接点システ
ムの分離の臨界速度は毎秒5メートルであり、ステンレ
ススティールでは1eF110  メー)*テ9ること
か示される。上述のl 5 KV、16(”)Oアンペ
アの真空遮断器の例では、接点が離れ始め九ときの接点
分離速度は毎秒1メートルのオーダーである。テキスト
ブックの83頁に説明され定義されているようなアーク
を生成する圧接ブリッジの形成中における接点分離の初
期の部分では、分離速度Fi低くてもよい。本出願の主
題である圧電セラミックスイツチング装置は、この接点
分離および分数速度要件に理想的に合うように設計でき
る。なぜなら、最初に初期分離動作を助けて加速し、ア
ーク生成のあとは電ma断を改善するために、選ばれた
ならびに逆のま九は反対の圧電セラミックプレート素子
の両方にプログラミングされ九付勢電位を印加する能力
を、装置の付勢回路に設計することが可能だからである
。反対の緯メl//7禦lめ撓みプレート素子への付勢
は、そのあと中立の中央位置を行きすぎるのをさけるた
めに電流停止に続けて数マイクロ秒以内に除去され得る
。この重要な能力は、また、上記テキストブックの87
〜106頁に述べられたように起こるとすれば、接点溶
着効果を克服するのKかなり重曹であり得る。
It has been actually measured that the compressive resistance Rc changes by a factor of 1/2 to 1/3 depending on the compressive load force applied to the contact. At this point, in addition to all the desirable properties embodied in a piezoceramic switching device operating in a hermetic vacuum tube, there is no depolarization (antipolarization) effect on the piezoceramic plate elements (15A) and (15B). After closing the movable contact (to) on the fixed contact +281 or a selected one of the prisoners, the excitation force applied to the flexible plate elements (15A) and (15B) is maintained in series. The ability to continuously maintain a compressive force of 1% on the selectively closed switch contacts indefinitely, thereby keeping the compressive resistance Re at a minimum value during an infinite period of operation. It is important to note that it is possible. Furthermore, due to the greater prepolarization and energizing potentials made possible by operation in a vacuum or inert gas protective atmosphere, the compressive force exerted by the catch is lower than that of a device operating in air. Page 86 of the textbook ``Theory and Applications of Vacuum Arc'' referred to above discloses the formula % (21), where Ve is the value of the two contact surfaces. is the critical speed of separation of , is the thermal conductivity of the contact material, is the load current flowing through the contacts, and %C is the heat capacity of the contact system. From this equation, the load current in IQO amperes is For the separation of contact electrodes passing through the contact system, it has been shown that the critical speed of separation for contact systems made of copper is 5 meters per second, while for stainless steel it is 1eF110 meters per second. In the l5 KV, 16('') O Ampere vacuum circuit breaker example mentioned above, the contact separation rate when the contacts begin to separate is on the order of 1 meter per second.Explained and defined on page 83 of the textbook During the initial part of the contact separation during the formation of the insulation displacement bridge, which produces an arc such as They can be designed to be ideally matched because the selected and reversed mirrors are designed to first aid and accelerate the initial separation action, and after arc formation to improve electrical disconnection. This is because it is possible to design the device's energization circuitry with the ability to apply a programmed energizing potential to both elements. , which can then be removed within a few microseconds following a current stop to avoid overshooting the neutral center position.
If it occurs as described on pages 106 to 106, it may be quite possible to overcome the contact welding effect.

その稼動寿命中に出合うすべての特性効果と(241−
@またはC!旬〜■のような接点システムの設計を調和
させるための努力において、適切なL/D縦横比をもっ
た各接点システムを提供することが重要である。ことK
Lt−1つがいの接点面の面積(rb x長さ)に等し
く、Dは前面に述べたような向い合ったつがいの接点面
上の突起として生成した顕微鏡的に小さい凸起領域の間
の最小の間隙に等しい。「電流チョップ」(接点システ
ムを流れる電流が消失する点)でのdi/d1効果をへ
らすために低融点の材料を使うのも望ましい。接点が開
いたときに高い電圧耐性をもつように高いfI電電率接
点材料がもつのも望ましい0本発明によって構成された
iグ罹カスイツチング装置に使用するために好ましいス
イッチ接点システムは銅−パナジワム合金を使用し、比
較的融点が低く、電流を切ったあとの電圧剛性が高いと
いう望ましい特性をもっている。1η−バナジワム合金
の接点システムをさらに詳しく開示するために、ジョー
ジA、ファラールを発明者としく本発明の共同発明者)
、ゼネフ〜:エレクトリック社へ誼渡された「K電流回
路遮断のための電極接点」という名称の、pJ!#n瑳
p米国持許出ぼ(第399,669号を参照する。
All characteristic effects encountered during its operating life and (241-
@ or C! In an effort to harmonize the design of such contact systems, it is important to provide each contact system with the appropriate L/D aspect ratio. KotoK
Lt - equal to the area of the contact surfaces of the pair (rb x length), and D is the minimum area between the microscopically small convex regions generated as protrusions on the contact surfaces of opposite pairs as described above. equal to the gap. It is also desirable to use low melting point materials to reduce di/d1 effects at "current chop" (the point at which the current flowing through the contact system dissipates). It is also desirable for the contact material to have a high fI current so that it has a high voltage withstand when the contacts are opened.A preferred switch contact system for use in an iG susceptibility switching device constructed in accordance with the present invention is a copper-Panajiwam alloy. It has the desirable properties of a relatively low melting point and high voltage stiffness after the current is turned off. To further disclose the 1η-vanadium alloy contact system, we would like to cite George A., Farall, co-inventor of the present invention.
, Zenev ~: pJ! named "Electrode Contact for K-Current Circuit Interruption" handed over to Electric Company! No. 399,669.

本発明の特に有利な詩歌は、上記の銅−パナジワム合金
接点シヌテムのような接点システムを3に密真空管また
は池の過当な保護不活性ガヌ雰囲気内に保持することに
よって接点開路における電圧耐性を3倍または4倍また
はそれ以上に増加させることが出来ることにある6例え
ばms、zそれを流れる負荷電流の遮断のあと、空気中
で約30KV/ センナメートルの電圧耐性をもつ接点
システムは真空中では9O−100KV/センチメート
〜の電圧耐性をもつ。すなわち、接点材料を適切に遣び
、保護性の真空気密管または保護性の不活性または高[
!率のガス雰囲気で満たした気密管の中に負荷電流を通
す接点および圧W、撓み作動ヌイツチング装r!Iiを
封入することによって本発明でかなりの作動上の利益が
得られることがわかるであろう。
A particularly advantageous feature of the present invention is to increase the voltage resistance at contact opening by keeping the contact system, such as the copper-panadium alloy contact sinutem described above, in an unduly protective inert atmosphere of a 3-tight vacuum tube or pond. A contact system with a voltage withstand of about 30 KV/cm in air can be increased by a factor of 3 or 4 or more, e.g. 6 ms, after interruption of the load current flowing through it. It has a voltage resistance of 9O-100KV/cm. This means using appropriate contact materials such as protective vacuum-tight tubing or protective inert or highly protective
! A contact and a pressure W for passing a load current into a gas-tight tube filled with a gas atmosphere of 100%, and a deflection actuated nuitting device r! It will be appreciated that the encapsulation of Ii provides significant operational benefits with the present invention.

第5図は本発明の異なった5N施典様を示し、この場合
第1因〜第4図に示した本発明の実施態様に使用したと
同じ参照酢号が同じ部品に使用されている。第5図には
、コツフ゛形のプラスチックまたはガラスのベースO3
の中にさしこまれたガラスエンベロ−1がaυで示され
、それはベースに対し適当な接着剤で、またはコツプ形
のペー;L(1?Jがガラス製の場合には、ガラスフリ
ットシールによって気密的にシールされる。
FIG. 5 shows a different 5N implementation of the invention, in which the same reference numbers are used for the same parts as were used for the embodiments of the invention shown in FIGS. 1-4. FIG. 5 shows a plastic or glass base O3 in the shape of a cot
The glass envelope 1 inserted into the is indicated by aυ, and it can be attached to the base with a suitable adhesive or by a glass frit seal if the glass envelope 1 is made of glass. Hermetically sealed.

圧電セフミックスイツチング装置Iは、装着部(171
によってガクヌ管0υ内に片持ち状に支持され、この装
着部は一般に構造が円形で、ガラス管CIl+の側面に
ガフスフリットシー/L/(図示せず)によってシール
されている。ガラス製として説明されているクランプ部
(171はプラスチックで作ってもよいが、市匈絶縁性
で脱気可能でないといけない。ガラスまたはプラスチッ
クの支持部αηおよび圧電セフミツクヌイツチング装は
旧1から成るサブアセンブリーは、固定接点C奢および
■のための固定棒支持体賭および(1!1の各々をクラ
ンプ部に予め形成した適切な開口を涌して挿入し、かつ
撓み部(151を、それを収容するように設計されクラ
ンプ部に予め形成された適切な中央の開口に挿入するこ
とによって、まずガラス管σDの外(IIに組み立てる
ことが出来る。撓み部α9はクランプ部q1の中央の孔
を通して一部挿入し、その下部が第5図のようにクラン
プ部117+の下にイ中びるようにする。このようにク
ランプ部0ηの中へ挿入されたのち、撓み部(151は
第6図に(1)で示したガフスフリットシーlvKよっ
てまたは最小のガヌム出特性をもった適当な接It n
lによってクランプ部(171の中にしっかりと固定さ
れる。
The piezoelectric semi-mix switching device I has a mounting part (171
This mounting is generally circular in construction and sealed to the side of the glass tube CIl+ by a gaff frit seam /L/ (not shown). The clamp part (171) described as being made of glass may be made of plastic, but it must be insulating and capable of degassing. A subassembly consisting of a fixed rod support for the fixed contacts C and (1!1) is inserted through a suitable pre-formed opening in the clamp part, and a flexible part (151) is inserted into the clamp part. , can first be assembled outside the glass tube σD (II) by inserting it into a suitable central opening designed and pre-formed in the clamping part to accommodate it. The lower part of the flexible part (151 is inserted through the hole of 6. By using the gaff frit seal lvK shown in (1) in Fig. 6, or by using a suitable contact Itn with the minimum Ganum output characteristic.
It is firmly fixed in the clamp part (171) by l.

本発明の第5図の’fi!lfA@様に使用される圧電
セフミック撓み部(′I51は第4図のそれと、多くの
点で異なる。第一の最も電装な差異は、クランプ部αη
の側面の間に挾まれた圧電セラミックグレート素子(1
5A)および(15B)ならびにクランプ部(17)の
下(釣り下げた部分が予備分極されず、そのため参照番
号(15AUP )  および(15BUP)で示され
九このプレート素子の部分が分極されず電気的に中性で
あり、物理的に歪力を受けていないことである。クラン
プ部aηの上に位置する(15人)および(15B)で
示される圧電セラミックプレート素子の部分は予め分極
され、それ故、第1図〜第4図に関して王妃した方法で
電気的に荷電され、物理的に歪力を除かれる。
'fi! of Figure 5 of the present invention! The piezoelectric cefmic bending part ('I51) used by lfA@ differs from that shown in Fig. 4 in many respects.The first and most electrical difference is the clamp part αη
A piezoelectric ceramic grating element (1
5A) and (15B) and under the clamping part (17) (the suspended part is not pre-polarised and is therefore indicated with reference numbers (15AUP) and (15BUP)).9 This part of the plate element is not polarized and electrically The portion of the piezoelectric ceramic plate element indicated by (15) and (15B) located above the clamp part aη is previously polarized and Therefore, it is electrically charged in the same manner as shown in FIGS. 1 to 4, and the strain force is physically removed.

第5図に示される廃み部Uの製作における第二の重要な
差異は、−f:れぞれ圧電プレート素子(15A )お
よび(15B)に予備公簿および作動付勢電位差の印加
のために、夫々外側の4ii面(15D)および(15
g)と共同作動する之めに、参照記4ij−(15cl
)および(15c2)で示される二つの中央4寛而が付
与されている。二つのグレート素子およびその接着性導
電面(15C1)および(1502)が中央の接着層α
−によって一体構造にまとめられており、接y#層は設
計基準および所期の用途に応じて絶縁性又は導電性のい
ずれでもよい。中央接ff?層が絶縁性の場合は、導電
性キャップ(241の上面の2つの半分の間に間隙をつ
くって、攬み部(15の可動端の上K、別々の電気的に
分離された可動の接触面(24A)および(24B )
を付与する。ジャンパー導電体(16k)および(16
B)ならびに、それに接続されたジャンパー導電体と同
じ参照記号で示された薄い表面装着の端子パッドを介し
て、通切な予備分簿電位差および作動付勢電位差が夫々
の!A餞の導電面に印加される。
The second important difference in the fabrication of the waste section U shown in FIG. , the outer 4ii plane (15D) and (15D), respectively.
g), see reference 4ij-(15cl.
) and (15c2). Two grate elements and their adhesive conductive surfaces (15C1) and (1502) form the adhesive layer α in the center.
- and the contact y# layer can be either insulating or conductive depending on design criteria and intended application. Center tangent ff? If the layer is insulating, a gap is formed between the two halves of the top surface of the conductive cap (241) and a separate electrically isolated movable contact is placed above the movable end of the recess (15). Surfaces (24A) and (24B)
Grant. Jumper conductor (16k) and (16
B) and through the thin surface-mounted terminal pads shown with the same reference symbols as the jumper conductors connected thereto, the continuous pre-distribution potential difference and the actuation potential difference of the respective ! A voltage is applied to the conductive surface of the wire.

同様の方法で、作劾付努IW位を印加し、各−11定接
点@または(ハ)の上に、可動接点の半分(24A)ま
た1i(24B)のいずれかを閉路したときに適切な負
荷電流の導fi通路をつくるために内側の導電面(15
C1)および(15c2)から、対応する数字の端子ビ
ンへ・ (16・(1))および(161(2))jで
示されるジャンパー導電体がつけられる。第6図に最も
良く示されるように、ガラスまたはプフヌチツクのクク
ング部anを通すジャンパー導電体(16A)および(
16B)に適切な孔がつけられ、この孔を通して、第6
図のC迎で示すようにガフスフリットまたは適当な接盾
剤によって、このジャンパー導電体は、しっかりと閉鎖
シールされる。
In the same way, apply the IW level and close either half of the movable contact (24A) or 1i (24B) on each -11 constant contact @ or (c). The inner conductive surface (15
From C1) and (15c2), jumper conductors indicated by (16·(1)) and (161(2))j are attached to the corresponding numbered terminal bins. As best shown in FIG. 6, a jumper conductor (16A) and (
16B) with a suitable hole through which the sixth
This jumper conductor is tightly sealed closed by a gaff frit or a suitable shielding agent as shown at C in the figure.

これと同じヤシ方は各導電線のための端子ビンがベース
部117Jの底部を通るところでも行なわれるが、図面
を簡単にするために、そのよう々シールした通路袖、詳
細に図示されていない。
This same arrangement is also performed where the terminal pins for each conductive wire pass through the bottom of the base portion 117J, but for simplicity of the drawing, such sealed passageway sleeves are not shown in detail. .

本発明の第三の重要な特数は、クフンプ部(171の下
に伸びる圧電プレート素子の分極されない部分(15A
tJP)および(1!5i3UP)によって可能となる
。圧電プレート素子の非分極領域内の中火導電面(15
c1)および(15C2)と共同して少くとも一つのコ
ンデンサーを形成するため、圧電セラミックプレートの
これらの分極されない部分の上に、■および田で示した
適当な導電面が形成される。必曹ならは、lA側の導電
面のまたは3シまたはその両方を、望みの数のコンデン
サーに適当に分割することによって一個より多いコンデ
ンサーをつくることが出来る。さらに、独立のプリント
回路または混成集積回路抵抗または小型化した半導体能
動装置を含む(ロ)およびGで示した他の回路部品が、
導電面のまたはCΩの上に、ま九は圧電セラミックプレ
ート素子の非分極部分の上に直接装備される。このよう
な回路部品は、前記の%N謁顕p米国特許出願番秀(G
F  7D−2054)Kもつと完全に述べた方法で、
特別の回路構成が望まれる場合は、プリント導電体(図
示せず)ま九はジャンパ一連結線および端子ビン(32
A )、(33A )、(34A )、シよび(35A
)を介して回路関係において接続される。プレート素子
の所定の非分極部分を独立、ハイブリッドまたはモノリ
シック型集積回路装置の支持面を与える適切な絶縁バッ
キング部として形成するために、この方法で圧電セラミ
ックヌイツチング装置を製作することにより、誘導性、
容量性または抵抗性のいずれにせよ、漂遊回路インピー
ダンスを全く最小にまで減少させて、それによって圧電
セラミックヌイツチング装置の信頼性のある励起と作動
を確保することが可能である。
The third important feature of the present invention is that the unpolarized portion (15A
tJP) and (1!5i3UP). A medium-heat conductive surface (15
Suitable electrically conductive surfaces, indicated by ■ and fields, are formed on these non-polarized parts of the piezoceramic plate in order to jointly form at least one capacitor with c1) and (15C2). If it is necessary, more than one capacitor can be made by suitably dividing the conductive surface on the 1A side or the 3 sides or both into the desired number of capacitors. In addition, other circuit components designated (B) and G, including independent printed circuit or hybrid integrated circuit resistors or miniaturized semiconductor active devices,
On the conductive surface or on top of the CΩ, the coil is mounted directly on the non-polarizable part of the piezoceramic plate element. Such circuit components are described in the above-mentioned US Patent Application No.
F 7D-2054) In the manner fully described,
If a special circuit configuration is desired, printed conductors (not shown) can be connected to jumper series connections and terminal bins (32
A ), (33A), (34A), shi and (35A
) are connected in circuit relationship. By fabricating a piezoelectric ceramic nutching device in this way, the inductive ,
It is possible to reduce stray circuit impedances, whether capacitive or resistive, to an absolute minimum, thereby ensuring reliable excitation and operation of the piezoceramic nutting device.

窒素、アルゴン、ヘリウムのような不活性ガヌまた11
8F6などのような高R電性ガヌの保護雰囲気中での使
用を意図されたそのような装置のためには、撓み部σ9
の予備分極部分の上K(15F)で示す保護材料からな
る外側の構造性コーティングを施こすのが望ましい、こ
のような保護コーティングを施こすことによって、予備
分極中またはそのあとの作動中の絶縁破壊の可能性はさ
らに減る。撓み部(151の動きをはなはだしく阻むこ
との1いよつなこの目的のための適当なコーティング材
料は、ポリイミドシロキサン共1合体であり、このもの
はすぐれ九、ピンホールの々い表面を不活性化する保護
コーティングを与え、ま九、第5図に示すように1例え
は二つの撓みプレート素子を固定するための撓み体m層
中の接廖剤としても使用できる。馨しいガヌ流出なしに
真空装置に使用するのにC,aな高温ベークアヮトを行
ないうる他の接着材料には、GEMII)(イミドエー
テル)、PIQ(ポリイミド、イソイネロキンゾリアン
およびジオン)、PEK(ポリヱチールーケトン)、U
LT IV (ポリエチールウレタン)または【JLT
EM(ポリエーテルイミド)などがある。
Inert gases such as nitrogen, argon, helium and 11
For such devices intended for use in a protective atmosphere of high R conductivity, such as 8F6, the flexure σ9
It is preferable to apply an outer structural coating of a protective material designated K (15F) above the pre-polarized portion of the pre-polarized area. The possibility of destruction is further reduced. A suitable coating material for this purpose, which significantly impedes the movement of the flexure (151), is a polyimide siloxane compound, which is excellent in passivating pinhole-filled surfaces. It can also be used as a glue in the flexure m layer to secure two flexure plate elements, as shown in Figure 5, without the risk of leakage. Other adhesive materials that can be used in vacuum applications and which can be baked at high temperatures include GEMII (imide ether), PIQ (polyimide, isoineroquinzolian and dione), and PEK (polyethylene ether). ketone), U
LT IV (polyethyl urethane) or [JLT
Examples include EM (polyetherimide).

第5図に示す選択的な撓み部の分厭を予備分極電位差と
同じ極性をもつ付勢電位でそのスイッチを常に付勢する
ことを組み合わせると、使用中のスイッチの信頼性ある
作動を確実に続けることができる。さらK、特殊な装置
に望まれる場合は、撓み部u51のすべての能動可動領
域を完全に包含するために保護表面コーティング(15
F )  が塗布されるが、これは圧電プレート素子の
クランプされた部分に起こる鋭角の撓み動作を受けるこ
とはない。その結果、作動における大きい信頼性、安定
性および長期寿命ならびKW圧耐性が得られる。
The selective deflection shown in Figure 5, combined with the constant energization of the switch with an energization potential of the same polarity as the prepolarization potential, ensures reliable operation of the switch during use. I can continue. In addition, if desired for special equipment, a protective surface coating (15
F) is applied, which is not subjected to the acute deflection movements that occur in the clamped portion of the piezoelectric plate element. The result is great reliability, stability and long service life in operation and KW pressure resistance.

上述の方法で圧電セラミックスイツチング装置aat製
作し、クランプ部0D上に装置をのせたあと、フイツチ
ング装置とクランプ部すブアセンブリイをXW保護管0
υの中へ挿し込む。この組み立て物をつぎにカップ状の
べ一ヌQ2の中へすべりこませ、この上に、つぎに管a
υの外(1111の面を、ベースα2がガフヌ製のとき
はガフスフリットV−ルで、そうでないときは前に表示
したような適当な接着剤でV−ルする。この時点で、電
子管aaの当業者に公知の方法で、真空装置として作動
するように設計された場合は、気密管の内部を脱気し、
別の場合は上述のような不活性保護ガスで充填する。’
i#+111の内部の雰囲気の均一化を確保するために
(17A)および(17B)のところに点線で示したよ
うにクランプ部Qη中に貫流路を設け、これはクフンプ
部a71!りまわフに均等に分布した形で配置する。
After manufacturing the piezoelectric ceramic switching device aat using the method described above and placing the device on the clamp part 0D, the switching device and clamp part assembly are attached to the XW protection tube 0D.
Insert it into υ. Next, slide this assembly into the cup-shaped tube Q2, and then place the tube a on top of this.
V-ru the outside of υ (1111) with a gaff frit V-ru if the base α2 is made of Gafnu, or with a suitable adhesive as shown previously. At this point, attach the electron tube aa Evacuate the interior of the hermetic tube if designed to operate as a vacuum device, in a manner known to those skilled in the art;
Alternatively, fill with an inert protective gas as described above. '
In order to ensure uniformity of the atmosphere inside i#+111, a through-flow path is provided in the clamp part Qη as shown by the dotted line at (17A) and (17B), and this passage is connected to the kufunpu part a71! Evenly distributed around the circumference.

第1図は、本発明の一つの実施態様の垂直断面図であり
、この場合、単一の気密保護Ifaυの中に装備した複
数個の圧電セラミックスイツチング装置(14−1)、
(14−2)および(14−3) がある。本発明のこ
の実施態様では、気幣管部(1υは管部G11をベース
α2にシーρして、必快な気密シーμを形成する間に、
圧電セラミックヌイツチング装置が、どんな熱にもさら
されないような方法でベース部0zにヌボツ) t’f
J接、抵抗溶接。
FIG. 1 is a vertical cross-sectional view of one embodiment of the invention, in this case a plurality of piezoelectric ceramic switching devices (14-1) mounted in a single hermetically sealed ifaυ;
(14-2) and (14-3). In this embodiment of the invention, while the air tube section (1υ) seals the tube section G11 to the base α2 to form an airtight seam μ,
The piezoceramic nutting device is attached to the base part 0z in such a way that it is not exposed to any heat.
J connection, resistance welding.

ワンVヨツト溶接または冷溶接された導電性金属から製
作される。個々の撓み部(15()、(15−2)およ
び(15−3)は6療み装置の各々の圧電セラミックプ
レート素子に共通な単一の中央導電面(15C)を各々
用い丸形で第1図〜第4図に示す撓み装置と全く同様に
構成される。個々の凛み部(15−1) 、(15−2
)および(15−3)  の下端はそれぞれ絶縁性クラ
ンプ杯(17−1)、(17−2)および(1,7−3
) の各々のセットによってベース部u21の上面に個
別にクランプされ、そのクフンプ棒はベース部uzに固
定される一体構造の形で混みプレート素子の下端をしつ
かりクランプするようにねぢセット(図示せず)または
接[11またはその両方でベース部および撓み部(15
1の下端に固定される。本発明のこの実施態様では、そ
れぞれクフンデ部(17−1)、(17−2)および(
17−3)の間に配置され九各たわみ部の圧電セラミッ
クプレート素子の部分は外側の導電面をもたず、また予
備分極されていない。その結果、境み部のそれぞれの圧
電セラミックプレート素子のクランプ部分は電気的に中
性であり、機械的に歪力をうけていない。予備分隊およ
び作動付勢の電位差は、それぞれの上部予備針棒たわみ
部圧電プレート素子(15A−1)、(15B−1) 
: (15A−2)、(15B−2>  および(15
A−3)、(15B−3)のJA側に形成された外側の
導電面(15D)および(15E)に印加される。これ
は6攪み部の外11の導電面の下端に連結した一端をも
ち、金属ぺ一7部uz中の孔(このような孔はガフスフ
リットまたは適当な接着剤でシールされる)を通じ、か
つ下にある絶縁、’ff1(12I)を通じて伸び、つ
ぎに(16A−1)、(16B−1) S (16A−
2>、(16B−2)および(l15A−3)、(16
B−3)で示す小さい導′tと性パッドのところで終る
ジャンパー接続線によって行なわれる。導電性パッドは
、比較的平坦な表面をもった表面装備の装置端子パッド
を構成し。
Manufactured from one V yacht welded or cold welded conductive metal. The individual flexures (15(), (15-2) and (15-3) are round in shape, each with a single central conductive surface (15C) common to the piezoelectric ceramic plate elements of each of the six therapy devices. It is constructed in exactly the same way as the bending device shown in Figs.
) and (15-3) are connected to the insulating clamp cups (17-1), (17-2) and (1,7-3), respectively.
) are individually clamped to the upper surface of the base part U21, and the screw set (Fig. The base portion and the flexible portion (15
1. In this embodiment of the invention, the Kufunde parts (17-1), (17-2) and (
The portion of the piezoelectric ceramic plate element of each flexure located between 17-3) has no outer conductive surface and is not pre-polarized. As a result, the clamping portion of each piezoelectric ceramic plate element at the border is electrically neutral and mechanically free from strain. The potential difference between the reserve squad and actuation energization is determined by the respective upper reserve needle bar deflection piezoelectric plate elements (15A-1) and (15B-1).
: (15A-2), (15B-2> and (15
It is applied to the outer conductive surfaces (15D) and (15E) formed on the JA side of A-3) and (15B-3). This has one end connected to the lower end of the conductive surface outside 11 of the stirrer 6, through a hole in the metal plate 7 uz (such hole is sealed with a gaff frit or a suitable adhesive), and The underlying insulation extends through 'ff1 (12I), then (16A-1), (16B-1) S (16A-
2>, (16B-2) and (l15A-3), (16
This is done by means of a small conductor shown at B-3) and a jumper connection wire terminating at the sex pad. The conductive pads constitute surface-equipped device terminal pads with relatively flat surfaces.

回路板その他のシャシ一部の上に形成された仲間の導電
性パッドと適合するように設計され、その上に置かれて
、つぎにスポットまたは抵抗溶接、導電性接着剤または
他の適当な導電結合技術によって水入的に結合される。
Designed to mate with a companion conductive pad formed on a circuit board or other chassis portion, placed over it and then spot or resistance welded, conductive adhesive or other suitable conductive material They are bonded in water by bonding techniques.

表面装着装置およびその製作についてのもつと詳細な説
明のためには、1984年2月9日発行の「エレクトロ
ニクヌJ 113〜124頁にのった「表面装着はPC
−ボードの舞台を変えるJという記事を参照する。同様
に、各圧電セラミックスイツチング装置(14−1) 
、 (14−2)および(14−3)の固定接点のため
の接点支持部(181およびa!IVi、導電性ベー;
L(1z、および七の下の絶縁面(12I)にある孔を
通じて同様に伸び、圧電セラミックスイッチング装置の
固定接点(28−1)、(29−1)i (28−2)
、(29−2)および(28−3)、(29−3)の各
々にN、9!c的接続を与えるための表面装置肢清バッ
ドのところで終る。
For a more detailed explanation of surface-mounted devices and their fabrication, please refer to "Surface-mounted PC
-Refer to the article J that changes the stage of the board. Similarly, each piezoelectric ceramic switching device (14-1)
, contact supports (181 and a!IVi, conductive bases) for the fixed contacts of (14-2) and (14-3);
Similarly extending through the holes in the insulating surface (12I) under L (1z, and seven, the fixed contacts (28-1), (29-1)i (28-2) of the piezoelectric ceramic switching device
, (29-2), (28-3), and (29-3) each with N, 9! The surface device for providing a c-connection terminates at the limb clearing pad.

上述の構過的特性の他に、各々の撓み部(15−1)、
(15−2)  および(15−3>  は、IA@の
導電面をもち、その導電面はポリイミドシロキサン共π
(金物のような構造的保護コーティング(12F−1)
、(15F−2)  および(15F−3)で撓み部の
予備分極された可動プレート素子部分をカバーする!A
側の導電面をもち、この共重合物は、夫々の圧電セラミ
ック侵み型スイッチング装置の各々のためのすぐれたピ
ンホールのない表面受動化保護コーティングを提供する
ものである。しかし、真空嫁vJ装置は購造的保護コー
ティングによって与えられる追加の保護を会しないので
第7図に示すように製作された装置が真空1贈境中で稼
動することになっている場合は、溝曲的保護コーティン
グは施さない、しかし装置を不活性ガスで充填すること
になっている場合は、6凛み部に構造的保護コーティン
グを施こすのが望ましい。
In addition to the above-mentioned structural characteristics, each bending portion (15-1),
(15-2) and (15-3> have a conductive surface of IA@, and the conductive surface is both polyimide siloxane and π
(Structural protective coating like hardware (12F-1)
, (15F-2) and (15F-3) cover the pre-polarized movable plate element portion of the flexure! A
With side conductive surfaces, this copolymer provides an excellent pinhole-free surface passivation protective coating for each piezoelectric ceramic invasive switching device. However, since the vacuum vJ device does not benefit from the additional protection afforded by a purchased protective coating, if the device constructed as shown in FIG. 7 is intended to operate in a vacuum environment, No protective grooved coating is applied, but if the device is to be filled with an inert gas, it is desirable to apply a structural protective coating to the six flange portions.

第7図に示す複数スイッチング装置の実施態様の製作中
には、各圧電セラミック機み型スイッチング装置(14
−1)、(14−2)および(14−3)の夫々がベー
スσ3に装置され、適切々接続導電路、ジャンパー接続
体および表面装青装置端子パッドが、上述のように下方
の絶縁部(121)を通してそれに付与されて完全なサ
ブアセンブリーを形成し、七れはつぎにさかさまの鉢へ
りの導電カバ一部aυの中にさしこまれる。この時点で
内部の温度が圧電セラミックプレー)X子の物理特性に
害のある高い鎖にまで上がらないようにしながら、導電
ベース部Gzの上部の周囲の表面にヌボット溶接、抵抗
溶接、冷溶接または接着によって固定される。出来たg
C,密保護管(IDの内部はつぎに電子管製造技術に公
知の方法で、10   )−ルから10  )−〜の範
囲の亮に空度まで脱気するか、不活性ガス雰囲気で充填
する。そのあと、装置を圧電セラミックプレート素子の
キューリー温度のすぐ下の温度に上げ、たわみ部の各々
の夕)側の導電面に高い予備分極電位差を印加し、一方
逆の陽性またはアースの電位を前述の方法で各スイッチ
ング装置(14−1)、(14−2)  および(14
−3)  の中央導電面に印加する。この予備分極処理
の間は、各圧電セフミックプレート素子を横切る予備分
極電位差を別々に適切にA整して、図示のように、それ
で形成された礁み部u5がそれと共同作動する[I41
1定接点勿およびQの各々との間の正確に中央に位置す
るようにすることが望ましい、こうして予Cモ分極中に
、最初に夫々の磯み部l′I51を望みの中央位置に配
列することによって、全アセンブリーの製作が完了した
あとにそれぞれの樟み部を適切に配列するための、それ
以上の個々の調整は小蝦である。配列の間、従来の位置
ぎめ法を使っては不可能ではないが非常に蝿しい、均等
な空隙を測定するために光学法または#量法を使用でき
る。第7図に示すような三個のたわみ型スイッチを単一
の共通の気密f¥を保5環境中に備えた複数圧電セラミ
ックスイツチング装f’l i!、三I′0回路の各相
に関して個別の一つ望つの圧電セラミック撓み型スイッ
チング装置が使えるので、三相交流V7テムのような多
相回路設備を流れる電流の調節に使うのに理想的に適す
る。
During fabrication of the multiple switching device embodiment shown in FIG.
-1), (14-2) and (14-3) are each mounted on the base σ3, with appropriate connecting conductive tracks, jumper connections and surface coating device terminal pads as described above in the lower insulating section. (121) to form the complete sub-assembly, the seventh part is then inserted into the conductive cover part aυ of the inverted pot rim. At this point, the surface around the top of the conductive base part Gz is welded, resistance welded, cold welded or Fixed by adhesive. Finished g
C. The interior of the sealed protective tube (ID) is then evacuated to a light degree ranging from 10 to 10 ) or filled with an inert gas atmosphere by methods known in the electron tube manufacturing art. The device is then brought to a temperature just below the Curie temperature of the piezoceramic plate element, and a high prepolarization potential difference is applied to the conductive surface on each side of the flexure, while the opposite positive or ground potential is applied to the Each switching device (14-1), (14-2) and (14
-3) Applied to the central conductive surface of During this pre-polarization process, the pre-polarization potential difference across each piezoelectric cefmic plate element is properly A-aligned separately so that the reef U5 formed thereby cooperates with it, as shown [I41
It is desirable to position each of the two constant contacts exactly in the center between each of the contact points L'I51 and Q. Thus, during the pre-C polarization, the respective grooves l'I51 are first arranged in the desired central position. By doing so, no further individual adjustments are required to properly align each lattice part after the fabrication of the entire assembly is completed. During alignment, optical or volumetric methods can be used to measure uniform air gaps, which is very difficult, if not impossible, using conventional positioning methods. A multiple piezoelectric ceramic switching device with three flexible switches as shown in FIG. 7 in a single common hermetic environment. , a separate piezoceramic flexure switching device can be used for each phase of a three I'0 circuit, making it ideal for use in regulating the current flowing through polyphase circuit installations such as three-phase AC V7 systems. Suitable.

第8図は二つの部分の気密管をもつ本発明のさらに別の
実施頷様を図示する。第8図の二つの部分の管は、下部
のスリーブ部(IIEI)にはまってそれにシールされ
るように設計された開放の下端をもつ上部の逆立ちガフ
ヌジャ一部(11A)から成り、スリーブ部はヌボット
またはぜ(抗溶接などによって金属ベース02+の上に
乗せられ、これにf!接またrよ仙の方法で固定されろ
FIG. 8 illustrates yet another implementation of the invention with a two-part gas-tight tube. The two-part tube of FIG. 8 consists of an upper inverted gafnuja section (11A) with an open lower end designed to fit into and seal with the lower sleeve section (IIEI); Place it on the metal base 02+ by welding or the like, and fix it to this using the same method.

圧電セフミツクスイッチング装置(141は、気密管(
ILA) 、 (llf3) 、[IZ)内部に装置さ
れ、 m 5+s+および第6図に示す本発明の′4F
!施曲様に使用される圧電セラミックスイツチンク1l
u4+と類似の方法で構成される。し九かつて、各図の
類似の部品は同一の参1(α記号をつけてあり、構成と
装着上の差異を指摘するための池は、−f:れ以上説明
はしない。
Piezoelectric safety switching device (141 is an airtight tube (
ILA), (llf3), [IZ), m5+s+ and '4F of the present invention shown in FIG.
! Piezoelectric ceramic switch 1l used for bending
Constructed in a similar way to u4+. In the past, similar parts in each figure are marked with the same reference 1 (α symbol), and the marks used to point out differences in structure and installation are -f: No further explanation will be provided.

@8図の実施態様においては、圧電セラミックグレート
素子(15A )および(15I!りは、上部の予備分
極した可動の撓み部分と下部の非分一部分(15AUP
)  および(15BUP)  を含み、プレート素子
の非分極部分の上部は、ベース部Gzの中央の孔に配置
され、かつ適切なガラスフリットシー〜、接着剤または
他の類似のシーラントでそれに固定された絶縁性クラン
プ部aηのflllにクランプされている。圧電セラミ
ック素子の非分極部分のクランプされた部分の下に、夫
々非分極のセラミック(15AUP)  および(15
BUP >  の間に挾まれた部分の中に、中央の導電
面(15C−1)または(15C−2)の向い合った部
分と共同作動する導電面■および曽によって適当なコン
デンサーが形成される。こうして出来たコンデンサーの
上に、夫々回路部品341および(ト)が形成され、そ
れは、独立、ハイブリッド又は七/リシック型の集積抵
抗、導体ヒユーズなどおよび/または適当なプリント導
体路で回路関係に接続され九能動半導体装置のような受
動回路素子から成ることが出来る。こうして成立した回
路は、予備分極された撓みプレート素子(15A)また
は(15B)のための付勢回路の一部であってもよく、
ま九負荷電流スイッチ接点(24A)、■または(24
B)、■またはその両方に接続された回路素子の一部を
成してもよい。本発明のこの実施態様では、圧電セフミ
ックプレート素子の非分極部分(15AUP)  およ
び(15BUP >  上に形成された補足回路素子は
ベース部O3の下に伸び、管(11人)、(IIB)お
よびベース部a?Jの内部の保護雰囲気の中には包まれ
ないことに注意すべきである。
In the embodiment of Figure @8, the piezoelectric ceramic grating elements (15A) and (15I!
) and (15BUP), the upper part of the non-polarizable part of the plate element is placed in the central hole of the base part Gz and fixed to it with a suitable glass frit seam ~, adhesive or other similar sealant It is clamped at full of the insulating clamp part aη. Below the clamped part of the non-polarized part of the piezoelectric ceramic element are the non-polarized ceramics (15AUP) and (15AUP), respectively.
A suitable capacitor is formed in the part sandwiched between BUP > by the conductive surfaces ■ and Z in co-operation with the opposite parts of the central conductive surface (15C-1) or (15C-2). . On top of the capacitors thus produced, circuit components 341 and (g) are formed, respectively, which are connected in circuit relation with independent, hybrid or hemi-lithic integrated resistors, conductor fuses, etc. and/or with suitable printed conductor tracks. It can consist of passive circuit elements such as nine active semiconductor devices. The circuit thus established may be part of the energizing circuit for the pre-polarized flexure plate element (15A) or (15B);
M9 load current switch contact (24A), ■ or (24
It may form part of a circuit element connected to B), (2), or both. In this embodiment of the invention, the non-polarizable parts of the piezoelectric cefmic plate element (15AUP) and (15BUP) and the supplementary circuit elements formed on (15BUP) extend below the base part O3, and the tubes (11 people), (IIB) It should be noted that they are not enclosed in a protective atmosphere inside the base part a?J.

第5図の形におけるように、本発明の第8図の実施態様
は、中央の導電面(15cm1)および(15cm2)
  は、二つの撓みプレート素子(15A)および(1
5B)を一体構造にまとめるために絶縁性接着剤を使っ
て互いに電気的に分離されるように出来、また多くの本
発明の′47!施囮様においてそうである。撓みプレー
ト素子をこのように製作することにより、単一の中央i
j1面だけを使つた場合にコンデンサー素子33および
缶の間に起こるコンデンサーカップリングを減らすこと
が出来る。この方法で、コンデンサー素子(321およ
び■から成る回路を、抵抗(ロ)および(ト)および/
 17’j Flfip、Pl声声−,1iiaps他
の回路部品と最適に分離してそのような部品から製作し
た二つの回路を相互に実質上独立に作動できるようにす
ることが可能である。
As in the form of FIG. 5, the FIG. 8 embodiment of the invention has a central conductive surface (15 cm 1 ) and
has two flexure plate elements (15A) and (1
5B) can be electrically isolated from each other using an insulating adhesive to hold them together into a monolithic structure, and many of the '47! This is the case with Shibai-sama. By fabricating the flexure plate element in this way, a single central i
The capacitor coupling that occurs between the capacitor element 33 and the can when only one surface is used can be reduced. In this method, a circuit consisting of capacitor elements (321 and
It is possible to provide optimal isolation from other circuit components so that two circuits made from such components can operate substantially independently of each other.

第8図に示すような気密#、11管をもった改良され九
圧電セラミックヌイッチング装置を製造している開に、
まず圧電セラミックスイツチング装置(14)が、同時
出頭の前記米国特許出頭(GBD−2ozt)に記載さ
れた方法で製作され、つぎに前記の方法でベース部(1
21上に装着される。
We are currently manufacturing an improved piezoelectric ceramic nutwitching device with an airtight #11 tube as shown in Figure 8.
First, a piezoelectric ceramic switching device (14) is fabricated by the method described in the co-filed U.S. patent application (GBD-2ozt), and then a base portion (14) is fabricated by the method described above.
21.

ここでも固定接点支持部(181およびa9はベース部
α2の孔を通り、本明m書の初めに述べたよりなガラス
フリットシールまたは適切な接着剤によって適切にシー
ルされる。製造のこの時点で、またはそれに先立って、
ガラスv(lIA)は、 +411で示した適当なガラ
スフリットシー〜で金属スリーブ部(IIB)にシール
されている。つぎに。
Again, the fixed contact support (181 and a9) passes through the hole in the base part α2 and is suitably sealed by a glass frit seal or a suitable adhesive as described at the beginning of this document. At this point in the manufacture, or prior to that,
The glass v (lIA) is sealed to the metal sleeve part (IIB) with a suitable glass frit seam indicated at +411. next.

結合した’f(ILA)、(IIB)はベース部Q21
および圧電セラミックスイツチング装置α0のサブアセ
ンブリーの上に載せられ、下部の金属部(11B )は
、管内温度を圧電セラミック晩み素子に損傷を与える高
い温度にまで上けずかクキューリー温度をこえないよう
な方法で、スポット溶接、抵抗溶接、冷溶接などによっ
てベース部1+2のまわりに溶接される。
The combined 'f (ILA) and (IIB) are the base part Q21
and the subassembly of the piezoelectric ceramic switching device α0, and the lower metal part (11B) is arranged so that the temperature inside the tube does not rise to a high temperature that would damage the piezoelectric ceramic switching device or exceed the Cucurie temperature. Welding is performed around the base part 1+2 by spot welding, resistance welding, cold welding, etc.

つぎに管(IIA)、(IIB) 、Q’1j(D内部
は10−10ないし10)−Hの高真空度に脱気され、
真空管技術の当業者に公知の方法で密閉シールされる。
Next, the tubes (IIA), (IIB), and Q'1j (inside D are 10-10 to 10) are degassed to a high vacuum level of -H.
Hermetically sealed in a manner known to those skilled in the vacuum tube art.

脱気のあと3e@の温度を圧電セラミック撓みプレート
素子(15A)および(15B)のキューリー温度のす
ぐ下の水B/!−まで上け、導電面(15D)、 (1
5C−1)および(15B)、(15C−2)に予1時
分極電位を印加して、前述の方法で撓みプレート素子を
予備分極する。ここでも、予備分極中の本発明の他の実
施態様と同じように、固定接点(2)および(2)の曲
に撓み部uSを中央にもってくるのは、前述の方法で印
加した夫々の予備分極電位差の操作によって達成される
。説明及び図面を簡単にする丸めに、撓みグレート素子
および回路部品ω〜(至)に予備分極および励起電位差
を与えるために必螢な接続リードおよび端子は肉示しな
いが、実質的に本発明の第5図の実#態様に示したよう
な素子に相応する。
After degassing, the water B/! has a temperature of 3e@ just below the Curie temperature of the piezoelectric ceramic flexure plate elements (15A) and (15B). -, conductive surface (15D), (1
Apply a pre-polarization potential to 5C-1) and (15B), (15C-2) to pre-polarize the flexure plate element in the manner described above. Here again, as in other embodiments of the invention during pre-polarization, centering the flexure uS in the curve of the fixed contacts (2) and (2) is due to the respective applied voltage in the manner described above. This is achieved by manipulating the prepolarization potential. In order to simplify the description and drawings, connection leads and terminals necessary for providing pre-polarization and excitation potential differences to the flexural grade elements and circuit components ω are not shown, but substantially the present invention is illustrated. This corresponds to an element as shown in embodiment # of FIG.

第9図は本発明の別の実施態様を(2)示し、この場合
は複数個の独立の圧電セフミック(亮み型スイッチング
装! (14−1)   (14−2)  および(1
4−3)が二個の半分の鉢の形の部分(Ill 、(1
1B)および(IIA’)、CIIB’)  で出来た
気密保護管内に装備されている。しかし、この本発明の
i数装置の実施態様では第7図の実施態様と比べて、た
だ一対の固定接点のおよびのとそのトの代りに蒙るだけ
である。この11造上の特徴のため、スイッチング装置
が互いに独立して作動することが出来るように、夫々の
慢み部(15−1)、(15−2)  および(15−
3) に印加される励起電圧をプログラムすることが可
能である。例えば、成る作動セードでは、撓み部(15
−1)  は、固定接点Ω上に七の可動接点(24−1
)  を閉路し、七のあと続いて、撓み部(15−2)
  が可動接点(24−1)上にその可動接点(24−
2)  を閉路し、つづいて撓み部(15−3)  を
駆動して隠み部(15−2)の可vJ接点(24−2)
  上にその可@接点(24−3)を閉路することが出
来る。このようにプログラムされると、閉路された電気
的岐路は固定接点0勺およびその支持部q!Jを通り、
可動接点九および撓み部(15−1)  の中央導電面
(15C−1)を経て、可動接点(24−2)  およ
び導電面(15C−2)を通り、可動接点(24−3)
  および、凛み部(15−3)の中央導電面(15C
−3)を経て供給されることがわかる。他の作動モード
では、三個の撓み部(15−1)、(15−2)  お
よび(15−3’)  全部が、固定接点(至)上に1
回路関係において、夫々の可i1L!l接点(24−1
)、(24−2)  および(24−3)  を閉路す
ることが出来る。別の方法として、固定接点ムおよびの
とは無関係にその可動接点を各々互いに別々に、ま之は
ベアでまたは三個−しよに閉路するように選択的に励起
し、二つの異った分岐回路の閉路または三個の分岐回路
閉路を形成することも出来る。すなわち、第9図に示す
ように構造された複数スイッチ装置構造によってスイッ
チ作動にかなりの融通性かつけられることがわかる。
FIG. 9 shows (2) another embodiment of the present invention, in which a plurality of independent piezoelectric cephmics (light type switching devices!) (14-1) (14-2) and (1
4-3) are two half pot-shaped parts (Ill, (1
1B) and (IIA'), CIIB'). However, in this embodiment of the i-number device of the invention, compared to the embodiment of FIG. 7, only a pair of fixed contacts are provided instead of and. Due to this 11 structural feature, the respective brags (15-1), (15-2) and (15-
3) It is possible to program the excitation voltage applied to. For example, in an actuation shade consisting of a flexure (15
-1) has seven movable contacts (24-1) on the fixed contact Ω.
) is closed, and following 7, the flexible part (15-2)
is placed on the movable contact (24-1).
2) Close the circuit and then drive the flexible part (15-3) to open the possible vJ contact (24-2) of the hidden part (15-2).
The open contact (24-3) can be closed on the top. When programmed in this way, the closed electrical branch is connected to the fixed contact 0 and its support q! Pass through J.
Through the movable contact 9 and the central conductive surface (15C-1) of the flexible part (15-1), the movable contact (24-2) and the conductive surface (15C-2), and then the movable contact (24-3).
And the central conductive surface (15C
-3). In other operating modes, all three flexures (15-1), (15-2) and (15-3')
Regarding circuits, each possible i1L! L contact (24-1
), (24-2) and (24-3) can be closed. Alternatively, the fixed contacts and their movable contacts, independently of each other, may be selectively energized to bare or triple-closed, each independently of the other, so that two different It is also possible to form a branch circuit closure or three branch circuit closures. That is, it can be seen that the multiple switch device structure constructed as shown in FIG. 9 provides considerable flexibility in switch operation.

本発明の第9図の実施態様は、さらに二つの別々の半分
の鉢の形の部分(ILA)、(lIB)および(11A
′)、(IIB’)  によって形成される気密管の性
質において第7図の実施態様と異なる。各半分は、商品
名ULTEMでポリエターマイド材料から製作されたゼ
ネラルエレクトリック社の適当なプフヌチツクでつくら
れた第−m (11A)から成る。この材料の特徴は、
第9図に示す半分の鉢型の管(l IA )、(IIB
)および(IIA’) 、 (IIB”)  のような
望ましい型に成型する前か、したあとに容易に低コスト
で導電面(11B )をコートできることである。下半
分の鉢型の部分(ILA’)、CIIB’)  は導電
面(IIB’)  上に固定された絶縁性ベース部(1
2I)を含み、この導電面を通して41!リード賭、0
]、(15C−1) 、(1,5O−2)および(15
C−3)のための絶縁性凹孔がついておυ、このリード
は絶縁性ベース部(12I )の下部外面上につくられ
た表面vjgt装置パッドに接続されている。夫々の圧
電撓み部(15−1)。
The FIG. 9 embodiment of the invention further comprises two separate half-pot shaped portions (ILA), (lIB) and (11A).
'), (IIB') The embodiment differs from the embodiment shown in FIG. 7 in the nature of the airtight tube formed by. Each half consists of No.-m (11A) made from a suitable General Electric Company puchnic made from polyetermide material under the trade name ULTEM. The characteristics of this material are
Half bowl-shaped tubes (l IA ), (IIB
) and (IIA'), (IIB"), the conductive surface (11B) can be easily and cost-effectively coated before or after molding into a desired mold such as (IIA'), (IIB"). '), CIIB') is an insulating base part (1
2I) and through this conductive surface 41! Lead bet, 0
], (15C-1), (1,5O-2) and (15
C-3) is provided with an insulating recess, the lead of which is connected to a surface vjgt device pad made on the lower outer surface of the insulating base (12I). Respective piezoelectric flexures (15-1).

(15−2>  および(15−3)  の外側の4呪
面に予(イに分極および@起電位差を供給するのに必蓼
な。
(15-2> and (15-3)) It is necessary to supply polarization and @electromotive potential difference to the outer four cursed surfaces of (A).

追加のリードおよび端子パッドは、簡単化のためかつ図
面をひどく複雑にしないため図示されていない。このよ
うな接続は第7図に関して示しかつ述べたのと類似して
いる。
Additional leads and terminal pads are not shown for simplicity and to avoid unduly complicating the drawings. Such connections are similar to those shown and described with respect to FIG.

各々の圧電セラミック撓み部(15−1)   (15
−2)および(15−3) は、それらを一体構造とじ
て−しよに保持し、かつねじセット、接着剤または他の
類似の結合装置ま九は結合剤によって各撓み部を絶縁面
(iLA’)  に再び固定するために夫々の撓み部(
15−1)、(15−2)  および(15−3)全通
してねじセットまたは接着剤またはその両方によって固
定され九絶縁性棒部から成るクフンプ手段(17−1)
、 (17−2)  および(17−3)  によって
二つの半分の鉢部の部分(ILA) 、(IIB)オヨ
び(IIA’)、(11B’)  から成る気W管の中
に装着される。固定接点棒支持体α&および[11に沿
って下半分の鉢状管に、この方法で撓み部を固定したの
ち、撓み型スイッチング装置の入った下半分の鉢部のア
センブリーを上半分の鉢部(11A)、(IIB)と合
わせ、この二つはその範囲のまわりで適当な接着剤で結
合させて気密管を形成する。この管は導電面(11B)
、 CIIB’ )  のため、スイッチング中に電流
を流すスイッチ接点から出る好ましくない電磁妨杏波(
g、M、I暑の発射をも防止する。
Each piezoelectric ceramic bending part (15-1) (15
-2) and (15-3) shall hold them together as a unitary structure and shall attach each flexure to the insulating surface by means of a screw set, adhesive or other similar bonding device. iLA') to re-secure the respective flexures (
15-1), (15-2) and (15-3) Kufunpu means (17-1) consisting of nine insulating rods fixed throughout by screw sets or adhesives or both.
, (17-2) and (17-3) are installed in the air tube consisting of two halves of the pot (ILA), (IIB), and (IIA'), (11B'). . After fixing the flexible part in this way to the lower half pot tube along the fixed contact rod support α & [11, the lower half pot assembly containing the flexible switching device is attached to the upper half pot tube. Together with (11A) and (IIB), the two are bonded around the area with a suitable adhesive to form a hermetic tube. This tube has a conductive surface (11B)
, CIIB'), undesirable electromagnetic interference (
It also prevents the emission of G, M, and I heat.

密閉され九気密保4管(l LA )、(NIB)およ
び(IIA’)、(IIB’)  とともに管全体は高
真空に脱気するか、保護不活性ガスで充填される。それ
故、管内の温度は圧電セラミックプレート素子のキュー
リー温度の直下のレベIvまで上げられ、;)II述の
方法でプレート素子全曲して予備分融’f[位を印加し
、それによって撓みプレート素子を予備分極する。この
場合も、他の賽施態様と同様、予備分極の間、予(4B
分極電位の値を調節して、相互の関係および端の撓み部
(24−1)、(24−3)の可動接点と固定接点(ト
)、l2iJQ間の間隙に関して、磯み部(15−1)
、 (15−2)  および(15−3)が空間の中央
に正確にくるようにする。
The entire tube with nine sealed and airtight tubes (l LA ), (NIB) and (IIA'), (IIB') is evacuated to high vacuum or filled with a protective inert gas. Therefore, the temperature in the tube is raised to a level Iv just below the Curie temperature of the piezoelectric ceramic plate element; Pre-polarize the element. In this case, as well as in other slotting embodiments, during pre-polarization, the pre-(4B
Adjust the value of the polarization potential to determine the mutual relationship and the gap between the movable contacts and fixed contacts (g) of the end flexible portions (24-1) and (24-3), and l2iJQ. 1)
, (15-2) and (15-3) are placed exactly in the center of the space.

本発明の第9図の実施i様は、本発明によって可能なH
型の接触システムの長所を説明するのに特に価値がある
。この場合、正常に中央に配置され付勢されない撓み部
は正確にその[気的中性の位W!またはオフの条件で中
央に位置して、一つの作動子−ドを与え、ついで選択的
に右か左へ動いて更に二つの作動子−ドを与える。
The embodiment i of FIG. 9 of the present invention shows that H
It is of particular value in illustrating the advantages of type contact systems. In this case, the normally centered and unbiased flexure is exactly at its [neutral point W! or center in the off condition to provide one actuator door, then selectively move to the right or left to provide two more actuator doors.

)jfi接触システムは本発明のこの実施■様で提供さ
れるが、撓み部の反対側の圧電プレート素子に逆電圧を
印加することなしにその予備分極された方向に圧電結晶
素子を励起することが尚かつ可能である。すなわち、H
型システムを中性の中立オフ位置とし、かつ自然(予備
分極方向の相で)付勢すると、撓み部の一方まえは他方
の圧電セラミックプレート素子を通じて逆の極性の電界
を与える必曹による長期間の稼動に亘っての撓み部の減
極の可能性なしに二つの反対方向の撓みを与える。さら
に、10−”ト氏ト1o″″・トールに亘る高真空気に
脱気するか、または窒素、またはアルゴンのような不活
性保1憧ガヌまたは六弗化硫黄(8F6)のような高e
J′!1!率のガスで気密管を充填した気密保護管中に
凛み部を装備するため、予備分極およびそのあとの付勢
操作の両方にかなり高い電圧を用いることが出来、これ
でずつと早いスイッチングの応答と閉路中の接点に圧縮
力を与えることが出来る。
) jfi contact system is provided in this embodiment of the invention to excite the piezoelectric crystal element in its pre-polarized direction without applying a reverse voltage to the piezoelectric plate element on the opposite side of the flexure. is still possible. That is, H
When the mold system is in the neutral off position and is energized naturally (in the pre-polarization direction phase), one side of the flexure is exposed to a long-term electric field of opposite polarity through the other piezoelectric ceramic plate element. provides two opposite deflections without the possibility of depolarization of the flexure over the course of operation. Additionally, degassing to a high vacuum of 10 to 10 mm or an inert gas such as nitrogen, or argon or sulfur hexafluoride (8F6) is recommended. High e
J'! 1! By equipping the tube in a gas-tight protective tube filled with gas at a constant temperature, significantly higher voltages can be used for both the pre-polarization and the subsequent energization operation, which allows for faster switching. Compressive force can be applied to the contact point during response and closure.

本出順のすべての図面に示されるスイッチングの構造で
与えられるH型ヌイツチングシステムのもう−クの特数
は、倫理エラー −時的または接触溶着などによる二つ
の負荷の同時作動を提供するためのりレーアーマチニア
上の機械的復元力をバランスさせるのが非常に難しい電
磁リレー技術とは対照的である。第9図について示され
、述べられているように、従来の電磁作動スイッチおよ
びリレーでは達成できないそのような構造によって、追
加のフイツチング七−ドが可能となる。第9図で、撓み
励起および個々の付与膜内の数に応じて種々の外的負荷
が選択的に付勢され得る。多相回路のtA!11′IF
i、その付属した長所とともに単一の保護管に装(にa
された多装置スイッチの明白な応用であり、これによっ
て他の位相に要する閉路時間と無関係に各位相の閉路時
間に独立のfAirrlを与えることが出来る。さらに
、本発明を用いるシステムはフィン電圧または電流ゼロ
点または補足的転流セードに、スイッチの開閉(また畦
上の両方)を同期することを含めることが出来、また高
効率サイクル用途の使用のための極めて高い性能の装置
を可能にする。
An additional feature of the H-shaped switching system, given by the switching structure shown in all the drawings in this order, is the ethical error - to provide simultaneous actuation of two loads due to temporal or contact welding, etc. This is in contrast to electromagnetic relay technology where it is very difficult to balance the mechanical restoring forces on the glue relay machiner. As shown and discussed with respect to FIG. 9, such a construction allows for additional switching circuits not achievable with conventional electromagnetically actuated switches and relays. In FIG. 9, various external loads can be selectively applied depending on the flexural excitation and the number within the individual applied membranes. tA of polyphase circuit! 11'IF
i, packaged in a single protective tube with its attached advantages.
This is an obvious application for multi-device switches, which can provide an independent fAirrl for the closing time of each phase, independent of the closing time required for other phases. Additionally, systems employing the present invention can include synchronizing the opening and closing of switches (as well as both on the ridges) to fin voltage or current zero points or supplemental commutation shades, and for use in high efficiency cycling applications. enables extremely high performance equipment.

第10図は第9図の本発明の実花顔様を数倍シテ、9C
t91[a’f(IIA)、(IIB) オx U (
IIA’)。
Figure 10 shows the actual flower face of the present invention shown in Figure 9, which is several times larger than that of Figure 9, and is 9C.
t91 [a'f (IIA), (IIB) O x U (
IIA').

(IIB’)  内に圧電セフミックプレート素子の非
分極部分を(その上に装着した回路部品とともに)封入
したものを図示している。本発明のこの改変においては
、ハワジングの下半分の鉢部絶縁性のプフスチツクまた
はガラスの支持部6Dが1!シ、固定されており、これ
には支持部61)の両側の奪回9IC(または脱気空間
)を等しく保つためにf53の点線で示した多数のtI
j通孔があけである。支持体60の上には各々のクラン
プ部のセット(17−1)、(17−2)および(17
−3)  によって夫々嘩み部(15−1)、(15−
2)および(15−3)が固定されている。クランプ部
の開に配置されている夫々の撓み部(15−1)、(1
5−2)および(15−3)から成る圧電セラミックプ
レート素子のそれらの部分および支持部61)の下に伸
びるそれらの部分は分極されておらず、その恵めそれら
は電気的に中性であり、かつ機械的に歪力を受けていな
い。これらの圧電グレート部の非分極部分の上に、コン
デンサー、抵抗および半導体装置のような他の受動およ
び能動回路素子などの夫々の回路部品が、第5図の本発
明の実施態様に関して述べたと同じ方法でclz%ω、
(ロ)およびC6に示すよう核形成される。他の点で、
第10図の本発明の実柿態様は、第9図のものと類似し
、似た方法で製作され、同じ形に作動する。
(IIB') The non-polarizable portion of the piezoelectric cefmic plate element (along with the circuit components mounted thereon) is encapsulated therein. In this modification of the invention, the insulating poufstick or glass support 6D of the lower half of the pot is 1! This includes a large number of tIs indicated by the dotted line f53 in order to keep the recapture 9IC (or degassing space) equal on both sides of the support part 61).
j The through hole is open. On the support 60 are respective sets of clamp parts (17-1), (17-2) and (17).
-3) The fighting part (15-1) and (15-
2) and (15-3) are fixed. The respective flexible parts (15-1), (1
Those parts of the piezoceramic plate element consisting of 5-2) and (15-3) and those parts extending below the support 61) are not polarized, by virtue of which they are electrically neutral. Yes, and not subject to mechanical strain. Above the non-polarized portions of these piezoelectric grates, respective circuit components such as capacitors, resistors and other passive and active circuit elements such as semiconductor devices are provided as described with respect to the embodiment of the invention in FIG. method clz%ω,
Nuclei are formed as shown in (b) and C6. In other respects,
The persimmon embodiment of the invention of FIG. 10 is similar to that of FIG. 9, is made in a similar manner, and operates in the same manner.

第10図においては、本発明の他の実施態様でなされた
ように、すべての・必要な接続ジャ7バ一導電体、プリ
ント導電路、または磯みプレート素子への他の接続体、
fili7M部品および表面装着の装置端末パッドは、
図面を山)単化するために図示されていない。
In FIG. 10, all necessary connection jacks, conductors, printed conductive tracks, or other connections to the groin plate elements, as made in other embodiments of the invention, are shown.
fili7M parts and surface mount device terminal pads are
Figures not shown for simplicity.

前述の説明から、本発明がg、密保護管内に封入した新
規な圧電セフミック電力スイッチング装置を可能とし、
改良された導み性が装置に与えられることがわかる。こ
の改良され九性質はたわみ力の増加をもたらし、ま次、
磯み部が駆動するスイッチング接点のための接点圧接力
を増加し、撓み部の変位を改良し、固定接点に対する撓
み部接点の最適のIu:I隙づけを達成するための予備
分極の電圧を最適にし、かつ装置をシjスした真空また
Fi保護ガス算囲気の高い誘電率の丸め、高電圧におけ
るスイッチ接点の作動能力を付与する。これらの特性お
よび気密保護管によって与えられる保N雰囲気のため、
多数のフイツチング装置を単一共面の管中に装備でき圧
電セラミックプレート塁子の予備分極部分の構造的9f
、護コーティングまたはカプセル化の・必要性は除かれ
る。さらに、安定なアークの発生のための低11点をも
った剖−パナジヮム合金のような接点材料を使用して、
フイッチング中の電流チ3ツブ([流消去)におけるd
i/diを減らし、高電圧重性を与えることが可能であ
る。
From the foregoing description, it can be seen that the present invention enables a novel piezoelectric cefmic power switching device encapsulated within a hermetically sealed protective tube;
It can be seen that improved conductivity is imparted to the device. This improved nine properties result in an increase in deflection force, and
Increase the contact force for rock-driven switching contacts, improve the displacement of the flexure, and increase the pre-polarization voltage to achieve optimal Iu:I spacing of the flexure contacts relative to the fixed contacts. Optimizing and rounding the device for a high dielectric constant of the vacuum or protective gas surrounding the device, it provides the ability to operate the switch contacts at high voltages. Because of these characteristics and the N-preservation atmosphere provided by the airtight protection tube,
A large number of fitting devices can be mounted in a single coplanar tube and the structural 9f of the pre-polarized portion of the piezoelectric ceramic plate base.
, the need for protective coatings or encapsulation is eliminated. Additionally, using a contact material such as Anatomy Panasium alloy with a low 11 point for stable arc generation,
d in the current switch ([flow cancellation]) during switching
It is possible to reduce i/di and provide high voltage gravity.

これは、接点がその中で使用される保護雰囲気が接点開
路および電流消去での高電圧重性を与え、真空のような
非酸化性雰囲気中に接点を保持して低融点の接点を保護
し、その接@抵抗の変化を防ぐことで可能になる。真空
中または保護ガス雰囲気中で作動することで1室成され
る上述の高い絶縁耐力および他の特性のため、このよう
な装置では少くとも2000ポルト/ミルの電圧耐性が
得られる。さらに、必要に応じて傷み体のチャージング
、接点の閉絡、撓み体のグイヌチャージング、接点の開
路および凛み体の逆補助動作のくりかえしのタイミング
が#適化される。
This is because the protective atmosphere in which the contacts are used gives high voltage gravity at contact opening and current erasure, and keeping the contacts in a non-oxidizing atmosphere such as vacuum protects low melting point contacts. This is possible by preventing changes in the contact resistance. Due to the above-mentioned high dielectric strength and other properties achieved in one chamber by operating in a vacuum or in a protective gas atmosphere, voltage withstands of at least 2000 ports/mil are obtained in such devices. Furthermore, the timing of repeating the charging of the damaged body, the closing of the contacts, the double charging of the flexible body, the opening of the contacts, and the reverse auxiliary operation of the rigid body are optimized as necessary.

産業上の利用可能性 本発明は10  ないし10 トールのオーダーの高真
空慮に脱気出来るか、または腎素、アルゴン、SF6を
どのよりな生活性保護ガス算囲気で充填出来る気密保護
管内に装備された新規の改良された一群の圧電セラミッ
ク電力スイッチング装置を提供するものである。こうし
て製作され之スイッチング装置は、工業、商紮および家
庭用の用途に広範囲の1と力レベルに頁って使用出来る
Industrial Applicability The present invention is equipped in an airtight protective tube that can be evacuated to a high vacuum of the order of 10 to 10 Torr, or filled with renal oxygen, argon, or SF6 with an ambient atmosphere of any vital protective gas. A new and improved family of piezoelectric ceramic power switching devices is provided. The switching device thus constructed can be used in industrial, commercial and domestic applications at a wide range of power levels.

気密保護管を使用し、本発明に従って構成された改良さ
れた圧電セフミック電力ヌイッチング装置の数々の実確
愚様を説明したが、上記教示に照らして当業者が本発明
の他の改変形態に想到できることは明らかであると信じ
られる。
Having described a number of practical aspects of an improved piezoelectric cefmic power nutwitching device constructed in accordance with the present invention using a hermetic protection tube, other modifications of the present invention will occur to those skilled in the art in light of the above teachings. I believe it is obvious that it can be done.

それ故1本発明の個々の実施態様については、添付の特
許請求の範囲に定められた本発明の範囲内においてやR
々の変更が可能であること社明らかである。
Therefore, individual embodiments of the invention may be considered within the scope of the invention as defined by the appended claims.
It is clear that various changes are possible.

【図面の簡単な説明】[Brief explanation of the drawing]

@1図は本発明による脱気した9C@保護管内に圧電セ
ラミック撓み型スイッチング装にを封入してなる改良さ
れた圧電セラミック電カスイツチング溝曲の側面図。 第2図は第1図の圧冒セラミック電カスイツチング装置
の部分正面図、 第3図は気密保護管から取り出した第1図の圧電セフミ
ツクヌイツチング装置の拡大平面図。 第3A図は別の実施例の同様な拡大平面図、第4図は第
3図の4−4面における垂直断面図。 第5図は本発明の一つの好ましい実施態様として、’j
Cm保護管内に撓み型スイッチング装置を装着レクフン
プするのに使用し、スイッチング装置に密接して″M、
#A回路部品を支持するための暁み型スイッチング装置
から成る圧電セラミックプレート素子の非分極部分t−
提供するようにしたものの縦lII′面図、 第6図は浦み型スイッチング装置が第5図に示した気密
保護管内に物理的にどのように片持ち状に装備されクフ
ングされているかを詳細に示す第5図の装置の拡大部分
断面図。 第7図は全金属製の9IC密保護管内に装備され、組立
ての容易さのために表面装@型装置端子をα8え九本発
明のさらに別の実施態様であって、単一共通の気密保護
管内に装備された複数個の圧電セツミック涜み型スイッ
チング装置を有するものの縦断面図、 第8図は本発明のさらに別の実施態様であって、この場
合は5Pl:vR保護管が金属製の装着ヌリープ内に固
定されたガラス管から成り立っており、このスリーブは
金属ベース上に固定されており、また圧電セフミックプ
レート素子が気密保護管の外側に回路部品を装備し支持
するための非分−プレート部分を含むようにしたものの
ki、断面図、 第9(8)fi電電磁放射シータディング与えるために
導電面でオーバーコートされ九プクヌチツク材料で製作
された単一の周辺9c督保f#、管を使つ九本発明のさ
らに別の実施■様の長さ方向の断面図であり、この場合
複数個のスイッチング装置をgPC!?管内に装置して
なるものの縦断面図。 そして 第10図は第9図のそれに類似した本発明のさらに別の
夾鞄伸様であるが、この場合、管内に片持ち伏に撓み型
スイッチング装置をクフンプし、装置角するとともに、
その上にスイッチング装置と共用するスイッチング回路
から成る回路部品を装着する面を提供する非分軸部分を
自する圧電セラミックプレート素子をN @’(部用い
たことにより、すべて単一の共iIT]の気密管内に複
数個のスイッチング装置を装備したものを示す紋り1面
図である。 (111・・ ・・・ガラス管 a)・・・・・ベース部材 ■・・・ ・圧電セラミックスイッチンク装置(19・
・・・・様み部材 (15A)、 (1513)・・・ ・・グレー・ト索
子(15C)、 (15I))、 (15B)・・・ 
・導電面uf3、(16A)、(16B) ・−−−一
端子手段07)・ ・・・クフンフ“手段 u81.(+9・  ・・接点支持部材の・ ・・・締
結手段 Ω、(ハ)・ ・・・絶縁面 Q・υ・ ・・・4を性キャップ ■・・・・・絶縁性キャップ ■・・・・・銅編みべ〜ト 罰・・・・・締結手段 ■、■・・・・・第2接点手段
Fig. 1 is a side view of an improved piezoelectric ceramic switching groove in which a piezoelectric ceramic flexible switching device is enclosed in a deaerated 9C protection tube according to the present invention. FIG. 2 is a partial front view of the compressed ceramic electric switching device shown in FIG. 1, and FIG. 3 is an enlarged plan view of the piezoelectric safety switching device shown in FIG. 1 taken out from the airtight protection tube. FIG. 3A is a similar enlarged plan view of another embodiment, and FIG. 4 is a vertical cross-sectional view taken along plane 4--4 of FIG. FIG. 5 shows, as one preferred embodiment of the present invention, 'j
It is used to attach a flexible switching device inside the Cm protection tube, and close to the switching device.
#A Non-polarized portion t- of a piezoceramic plate element consisting of a dawn-type switching device for supporting circuit components
Fig. 6 is a vertical view of the device to be provided, and Fig. 6 shows in detail how the urami-type switching device is physically installed in a cantilevered manner within the airtight protection tube shown in Fig. 5. FIG. 6 is an enlarged partial cross-sectional view of the apparatus of FIG. 5 shown in FIG. FIG. 7 shows yet another embodiment of the present invention, which is equipped in an all-metal 9 IC sealed protection tube and has surface-mounted device terminals for ease of assembly. FIG. 8 is a longitudinal cross-sectional view of a device having a plurality of piezoelectric setmic switching devices installed in a protection tube, which shows yet another embodiment of the present invention, in which the 5Pl:vR protection tube is made of metal. The mounting of the sleeve consists of a glass tube fixed in a Nureep, which is fixed on a metal base, and a piezoelectric sefmic plate element is mounted on the outside of the hermetic protection tube with a non-contact tube for mounting and supporting the circuit components. ki, cross-section of one made to include the plate portion; 9(8) fi a single periphery made of 9c material overcoated with a conductive surface to provide electromagnetic radiation seeding; FIG. 9 is a longitudinal cross-sectional view of yet another implementation of the present invention using a tube, in which a plurality of switching devices are connected to gPC! ? A vertical cross-sectional view of a device installed inside a pipe. FIG. 10 shows yet another bag extension according to the present invention similar to that shown in FIG.
By using a piezoelectric ceramic plate element having a non-split portion on which a circuit component consisting of a switching circuit shared with a switching device is mounted, a single common iIT is used. It is a one-view diagram showing a device equipped with a plurality of switching devices in an airtight tube. (111...Glass tube a)...Base member ■... -Piezoelectric ceramic switch Equipment (19・
・・・Similar member (15A), (1513)... ・Gray torpedo (15C), (15I)), (15B)...
・Conductive surface uf3, (16A), (16B) ・---One terminal means 07) ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ ・ . . .・ ... Insulating surface Q・υ・ ... 4 with a sex cap ■ ... Insulating cap ■ ... Copper woven belt Punishment ... Fastening means ■, ■... ...Second contact means

Claims (1)

【特許請求の範囲】[Claims]  気密保護管内に収納された圧電セラミック撓み型スイ
ッチング装置の可動圧電セラミック撓み部材を初期分極
及び整合配置するための方法であって、前記圧電セラミ
ックスイッチング装置の主要素子のすべてを前記気密保
護管内に取付け、かつ密封された単一構造として組み立
てることを実質的に完了し、前記プレート素子をそれら
のキューリー温度付近に維持しつつそのプレート素子の
各々に比較的高い初期分極電位を印加することにより圧
電セラミック材料中に整合した双極子配列を達成し、さ
らに前記撓み部材の各圧電セラミックプレート素子に印
加する初期分極電位の相対的な大きさを同時に調整する
ことにより、その撓み部材がその上に取付けた可動スイ
ッチ接点を前記スイッチング装置における負荷電流用ス
イッチの固定接点に関する正確な位置にもたらすことを
特徴とする方法。
A method for initial polarization and alignment of a movable piezoelectric ceramic flexure member of a piezoelectric ceramic flexure type switching device housed within a hermetic protection tube, the method comprising: mounting all of the main elements of the piezoelectric ceramic switching device within the hermetic protection tube; , and substantially complete assembly as a sealed unitary structure, by applying a relatively high initial polarization potential to each of said plate elements while maintaining said plate elements near their Curie temperature. by achieving a matched dipole arrangement in the material and by simultaneously adjusting the relative magnitude of the initial polarization potential applied to each piezoelectric ceramic plate element of said flexible member, said flexible member is mounted thereon. A method characterized in that the movable switch contacts are brought into a precise position with respect to the fixed contacts of the load current switch in the switching device.
JP1253691A 1989-09-28 1989-09-28 Method of initial polarization and aligning arrangement of piezoelectric ceramic deflection type switching device sealed into airtight protective tube Pending JPH02148531A (en)

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JP (1) JPH02148531A (en)

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5266863A (en) * 1991-09-26 1993-11-30 Fuji Electric Co., Ltd. Piezoelectric actuator

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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US5266863A (en) * 1991-09-26 1993-11-30 Fuji Electric Co., Ltd. Piezoelectric actuator

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