SU738009A1 - Электрод электростатического реле - Google Patents

Description

1

Изобретение относитс  к элементам конструкции электростатических рел.ё и дает возможность расширить область применени  реле.

Известно электростатическое реле 1 содержащее контактную группу и дза электрода - пластины, расположённые один напротив другого с зазором . Один из электродов  вл етс  неподвижным , другой подвижным. Подвижный электрод-пластина выполнен в виде гибкой мембраны, а неподвижный электрод-пластина имеет вырез, в котором размещен неподвижный контакт, снабженный выступом дл  контактировани  с поверхностью подвижной пластины . Неподвижный контакт и подвижна  пластина образуют контактную группу.

При изготовлении реле в качестве материала дл  подвижных электродов примен ют тонкие металлические пленки толщиной пор дка нескольких микрон и менее. Дл  обеспечени  достаточных усилий прит жени  при малых напр жени х срабатывани  (пор дка 0,1-10 В) величина зазора до.ткна быть пор дка одного микрона. Установка зазора такой величины между подвижным и неподвижным элeктpoдa м

 вл етс  сложной технологической задачей. Кроме того, изменение температуры окружающей среды вследствие теплового раоиирени  пластин-электродов при указанных величинах зазора и толщины подвижного электрода создают нестабильность параметров реле, например напр жени  срабатывани . Упростить технологию установ10 ки зазора и уменьшить вли ние температуры окружающей среды можно путем увеличени  зазора, однако, при этом увеличиваетс  напр жение срабатывани , а дл  увеличени  чувствйтельнос15 ти реле необходимоувеличивать габариты реле. Таким образом, дл  уменьшени  габаритов реле, дл  расширени  интервала коммутируемых напр жений,-. упрощени  технологии изготовлени  реле необходимо уменьшить напр 20 жение, срабатывани  реле.

Целью изобретени   вл етс  уменьшение напр жени  срабатывани  реле

25 и расширени  функциональных возможностей . Поставленна  цель достигаетс  применением пленки из материала с пьезоэлектрическими свойства;ми в качестве подвижного электрода элект3 ( ростатических реле. ffa фиг. 1 показан вариант консггр ций репа с использованием предлагаемой пленки; фиг, 2 по сн ет способ получени  пьеэоэлектрика дп.  электрода реле, Реле (см. фиг. 1) содержит мембрану 1 выполненную из полиме1зн ого материала, обладающего-Йьезоэлектри ческими свойствами, например из гше ки поливйнилидентфторида. На противоположные поверхности мембраны по всей площади их нанесены электроды 2 и 3 путем напылени  металла в вак умеили электропровод щей краской или каким-либо другим известным спо собом нанесени  металла на изолирую щий материал. На электроде 2 в цент ре мембраны нанесен изолирующий диэлектрический слой 4 толщиной пор д ка 10 мкм. На спое 4 закреплена кон тактна  металлическа  пластина 5 толщиной пор дка 1-10 мкм. Мембрана 1с электродами 2и 3 закреплена на основании 6. На основании 6 расп ложены неподвижный электрод 7 с вырезом в центре и два контактных электрода 8, 9, Контактные электрод 8 и 9 совместно с контактной пласти ной 5 образуют одну контактную груп пу. Выполнение контактной группы в виде контактной пластины З и элек родов 8, 9 не увеличивает жесткость мембраны 1, что очень важно дл  Достижени  поставленной цели. Пьезоэлектрические свойст1ва плен ки характеризуютс  величиной пьезомодул  d 3. Величина d определ етс  путем измерени  количества зар да Qp индуцируемого на электродах 2 и 3 пло щадью S (расположенных на противоположных поверхност х пленки) при раст гивании образца пленки вдоль поверхности электродов, как показано на фиг. 2. При этом: , as ЗГ5 i где f - приложенна  нагрузка, кг; s- площадь поперечного сечени  образца пленки, м, Наибольшей величиной пьезо1 юдул  dg обладает поливинилиденфторид -формы (ПВДФ-р ). Пьезоэлектрик из поливинилиденфторида получеиот следующим образоМе Из материала поливинилиденфторида . в виде порошка при температуре 190-210°С прессуют плоский образец. Затем его раст гивают вдоль плоскости образца в каком-либо направлении. (Напримерв направлении оси f (см. . 2). На поверхности раст нутого образца нанос т металлические электроды 2и 3,а затем прикладывают к этим электродам посто нное по величине и знаку напр жение. Величина .напр жени  должИй быть такой,что в напр женность электрического пол  в образце составл ла 500 кВ/см. Не снима  с электродов напр жение образец нагревают до и выдерживают в течение 3 ч при этой температуре . Затем охлаждают образец до , не снима  с электродов напр жени . После охлаждени  с электродов снимают напр жение. Полимерный Пьезоэлектрик готов к употреблению. . Пьазомодуль дл  поливинилиденфторида р -формы dj 9,2-10 кл/н. Реле (фиг. 1) работает следую- . щим образом. При приложении разности потенциалов к неподвижному элек-троду 1 и электроду 2 (нанесенному на полимерную мембрану) , мембрана 1 прогибаетс  в направлении неподвижного электрода. Величину прогиба йп можно найти, использу  известный закон Гука: где Е - модуль упругости, н/м . Дл  поливинилиденфторида р-фор Ы Е-2 -10 н/м. При этом процесс работы предлагаемого реле аналогичен процессу работы реле-прототипа. При приложении разности потенциалов одновременно к электродам 7,2 и 3,2 мембрана 1 также прогибаетс , в направлении неподвижного электрода. При этом контактна  пластина 5 заг-ыкает контактные электроды 8, 9. Величина прогиба в этом случае будет значительно больше и определ етс  из выражени : оеиН.(3) Ehd / где h - толщина пленки ПВФ- р , м. Отсюда видно, что величина прогиба д з состоит из прогиба, обусловленного пьезоэлектрическими свойствами мембраны и прогиба обусловленного электростатическим взаимодействием мембраны с неподвижным электродом , причем величина прогиба, обусловленного электростатическим взаимодействием , зависит от величины прогиба , обусловленного пьезоэлектрическими свойствами полимерной мембраны . Пусть и - напр жение срабатывани  реле с обычнымэлектродом. Определим во сколько раз велич|1йа напр жени  U срабатывани  реле с пьезоэлектрической пленкой меньше напр жени  срабатывани  реле с обычным электродом. Из услови  равенства величины прогиба Дп Дл  реле с ойлчным электродом Uu3 в реле с пьезоэлектрической пленкой, т.е. получаем: L-H- / eotuH- i Uhd Дл  поливинилиденфторида формы Е 10, Е 2,0-109 н/м Пусть

и 10 В, Т 10м, Н 3-10 M, h 2-10м. Подставл   указанные величины в формулу (4) получаем - 70.

Выполнение подвижного электрода из пленки с пьезоэлектрическими свойствами позвол ет уменьшить напр жени  срабатывани  реле, при сохранении малых габаритов реле получить более высокие качественные показатели Электромеханических характеристик реле (стабильность параметров, повышение величины коммутируемых напр жений и т.д.), а также существенно расшир ет функциональные возможности электростатического реле.

Claims (1)

1. Формула изобретени 

   Применение пленки из материала с пьезоэлектрическими свойствами в качестве подвижного электрода электростатического реле.

   Источники информации,

   прин ты(е во внимание при экспертизе

   1; Авторское свидетельство СССР № 204440, кл. Н 01 Н 59/00, 1967.

   3- Ч