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DE19804194C1 - Piezoelectric relay arrangement - Google Patents

Piezoelectric relay arrangement

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Publication number
DE19804194C1
DE19804194C1 DE1998104194 DE19804194A DE19804194C1 DE 19804194 C1 DE19804194 C1 DE 19804194C1 DE 1998104194 DE1998104194 DE 1998104194 DE 19804194 A DE19804194 A DE 19804194A DE 19804194 C1 DE19804194 C1 DE 19804194C1
Authority
DE
Germany
Prior art keywords
bending transducer
relay according
free end
magnet arrangement
bridge member
Prior art date
Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
Expired - Fee Related
Application number
DE1998104194
Other languages
German (de)
Inventor
Helmut Dr Schlaak
Josef Kern
Karsten Pietsch
Lothar Prof Dr Kiesewetter
Ernst-Ulrich Dr Berndt
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.)
TE Connectivity Solutions GmbH
Original Assignee
Siemens AG
Siemens Corp
Priority date (The priority date is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the date listed.)
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Publication date
Application filed by Siemens AG, Siemens Corp filed Critical Siemens AG
Priority to DE1998104194 priority Critical patent/DE19804194C1/en
Priority to PCT/DE1999/000189 priority patent/WO1999040596A1/en
Application granted granted Critical
Publication of DE19804194C1 publication Critical patent/DE19804194C1/en
Anticipated expiration legal-status Critical
Expired - Fee Related legal-status Critical Current

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    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
    • HELECTRICITY
    • H01ELECTRIC ELEMENTS
    • H01HELECTRIC SWITCHES; RELAYS; SELECTORS; EMERGENCY PROTECTIVE DEVICES
    • H01H57/00Electrostrictive relays; Piezoelectric relays
    • H01H2057/003Electrostrictive relays; Piezoelectric relays the relay being latched in actuated position by magnet

Landscapes

  • Electromagnets (AREA)
  • General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)

Abstract

A piezoelectric relay has a flexural transducer (2) retained on one side only and with a free end that can be switched between two end positions. A bridge element (4) with end sections (4a, 4b) engaged between forked pole ends (6, 7) of a permanent magnet arrangement (5), forming working air gaps with the latter, is secured to the free end of the flexural transducer (2). The bridge element (4) is selectively tightened towards one side of the corresponding fork-shaped pole section (6, 7) and thus generates an abrupt switching characteristic, as well as a stable end position of the relay with sufficient contact force.

Description

Die Erfindung betrifft ein piezoelektrisches Relais mit
The invention relates to a piezoelectric relay

  • - einem langgestreckten, einseitig an einem Grundkörper ein­ gespannten Biegewandler, dessen freies Ende zwischen zwei Endpositionen umschaltbar ist,- An elongated, one-sided on a base body tense bending transducer, the free end between two End positions can be switched,
  • - mindestens einem mit dem Grundkörper verbundenen Festkon­ takt,- At least one fixed con connected to the base body clock,
  • - mindestens einem durch das freie Ende des Biegewandlers be­ tätigbaren, mit dem Festkontakt zusammenwirkenden bewegli­ chen Kontakt,- Be at least one through the free end of the bending transducer activatable, interacting with the fixed contact movable contact,
  • - einer Magnetanordnung mit zwei Polabschnitten entgegenge­ setzter Polarität und- Opposed to a magnet arrangement with two pole sections set polarity and
  • - einem ferromagnetischen Brückenglied, wobei entweder die Magnetanordnung oder das Brückenglied auf dem Grundkörper angeordnet und das jeweils andere Element mit dem freien Ende des Biegewandlers verbunden ist.- A ferromagnetic bridge element, with either the Magnet arrangement or the bridge link on the base body arranged and the other element with the free End of the bending transducer is connected.

Ein piezoelektrisches Relais mit dem angegebenen grundsätzli­ chen Aufbau ist beispielsweise aus der DE 28 11 524 A1 be­ kannt. Dort ist der eigentliche Biegewandler auf einer Anker­ zunge befestigt, und zusammen mit dieser Zunge eingespannt, während das freie Ende der Zunge zwischen den Polen eines Dauermagnetsystems mit zwei einzelnen Dauermagneten liegt. Um dort in den beiden Endstellungen der Ankerzunge jeweils den Dauermagnetkreis zu schließen, ist an der Zunge zusätzlich ein Rückschlußelement angeformt, welches von der Einspann­ stelle ausgehend parallel zur beweglichen Zunge bis zur Dau­ ermagnetanordnung verläuft. Das aus der Ankerzunge und dem Biegewandler bestehende Biegeelement muß also sowohl den Ma­ gnetfluß als auch den Schaltstrom führen; außerdem benötigt der Rückschlußschenkel zusätzlichen Raum.A piezoelectric relay with the specified basic Chen structure is for example from DE 28 11 524 A1 knows. There is the actual bending transducer on an anchor tongue attached, and clamped together with this tongue, while the free end of the tongue between the poles one Permanent magnet system with two individual permanent magnets. Around there in each of the two end positions of the anchor tongue It is also necessary to close the permanent magnetic circuit on the tongue formed a yoke element, which of the clamping start parallel to the movable tongue up to the dhow The magnet arrangement runs. That from the anchor tongue and that Bending transducer existing bending element must therefore both the Ma lead gnetfluss as well as the switching current; also needed the back leg additional space.

Ziel der vorliegenden Erfindung ist es, ein piezoelektrisches Relais der eingangs genannten Art so zu gestalten, daß es mit wenigen und einfachen Teilen ein geringes Volumen benötigt und insbesondere einen extrem flachen Aufbau ermöglicht; zu­ gleich soll dieses Relais mit einer minimalen Steuerleistung auskommen.The aim of the present invention is to provide a piezoelectric Relay of the type mentioned so that it with  few and simple parts require a small volume and in particular enables an extremely flat construction; to this relay should have the same minimum control power get along.

Erfindungsgemäß wird dieses Ziel bei einem piezoelektrischen Relais der eingangs genannten Art dadurch erreicht, daß das Brückenglied und die beiden Polabschnitte jeweils unter Bil­ dung von Arbeitsluftspalten zangenartig ineinandergreifen, derart, daß das Brückenglied in jeder der beiden Endpositio­ nen des Biegewandlers den magnetischen Kreis zwischen den beiden Polabschnitten der Magnetanordnung schließt.According to the invention, this goal is achieved with a piezoelectric Relay of the type mentioned achieved in that the Bridge link and the two pole sections each under Bil the formation of working air gaps interlocking like pliers, such that the bridge link in each of the two end positions of the bending transducer the magnetic circuit between the closes both pole sections of the magnet arrangement.

Bei dem erfindungsgemäßen Relais ist also ein magnetisches Hilfssystem zur Unterstützung der Schaltbewegung des Piezo­ wandlers in die jeweilige Endposition und zur Aufrechterhal­ tung dieser Endposition auch nach Abschalten der Erregung vorgesehen. Dieses magnetische Hilfssystem benötigt lediglich einen zweipoligen Magneten, vorzugsweise einen Dauermagneten, wenn auch grundsätzlich ein Elektromagnetsystem anwendbar ist. Dabei bildet das Brückenglied mit den Polabschnitten des Magnetsystems zwei räumlich parallele, magnetisch aber hintereinander geschaltete Arbeitsluftspalte, die jeweils durch ein gabelförmiges äußeres Element und ein zungenförmi­ ges inneres Element gebildet werden, wobei das letztere rela­ tiv zu dem ersteren beweglich ist und sich je nach Schaltpo­ sition wahlweise an die einen oder anderen Schenkel der ga­ belförmigen Elemente anlegt. Für den Fachmann ist klar, daß es für die Funktion des magnetischen Hilfssystems ohne Bedeu­ tung ist, ob die gabelförmigen Elemente an den Polabschnitten des Magnetsystems oder an dem Brückenglied vorgesehen sind, und ebenso, ob die gabelförmigen Abschnitte an dem festste­ henden oder dem beweglichen Teil des Magnetsystems angeordnet sind. Auch die Magnetanordnung selbst kann wahlweise festste­ hend auf dem Grundkörper oder beweglich an dem freien Ende des Biegewandlers befestigt sein, zumindest wenn es sich um einen Dauermagneten handelt. Diese Festlegungen wird der Fachmann aufgrund des verfügbaren Platzes, der Einfachheit der Teile und einer möglichst günstigen Herstellung treffen.In the relay according to the invention is therefore a magnetic one Auxiliary system to support the switching movement of the piezo transducer in the respective end position and to maintain this end position even after the excitation is switched off intended. This magnetic auxiliary system only needs a two-pole magnet, preferably a permanent magnet, although basically an electromagnetic system can be used is. The bridge link forms with the pole sections of the magnet system two spatially parallel, but magnetic successive working air gaps, each by a fork-shaped outer element and a tongue-shaped inner element are formed, the latter rela tiv is movable to the former and depending on the switching speed sition either on one or the other leg of the ga creates bel-shaped elements. It is clear to the person skilled in the art that it for the function of the magnetic auxiliary system without meaning tion is whether the fork-shaped elements on the pole sections of the magnet system or on the bridge member, and also whether the fork-shaped sections at the firmest arranged or the movable part of the magnet system are. The magnet arrangement itself can optionally be the most rigid starting on the base body or movable at the free end of the bending transducer, at least if it is is a permanent magnet. These definitions will be the  Professional due to the space available, the simplicity the parts and make them as cheap as possible.

Der Biegewandler selbst besteht in an sich bekannter Weise aus mindestens zwei Arten von Funktionsschichten, die zu ei­ nem Verbundsystem bereits im Herstellungsprozeß zusammenge­ fügt sind (z. B. durch den Sinterprozeß bei Multilayerkera­ mik). Die aktiven Funktionsschichten können zum Beispiel fer­ roelektrische Piezokeramiken mit Elektrodenflächen sein, wäh­ rend dazu passive Funktionsschichten als nicht angesteuerte Piezokeramiken mit Elektrodenflächen oder auch andere, wie sogenannte Bimetalle wirkende, Materialien vorgesehen werden können. Bekanntlich erfährt eine piezoelektrische Funktions­ schicht (aktive Funktionsschicht) durch Ansteuerung mit einer Gleichspannung eine Längenänderung quer zur Auslenkungsrich­ tung (sog. Quereffekt). Durch die Längenänderung gegenüber mindestens einer passiven Funktionsschicht ist es möglich, den Biegeaktuator in positiver oder negativer Richtung auszu­ lenken, indem er eine positive oder negative Krümmung erhält. Ohne elektrische Ansteuerung befindet sich ein solcher Biege­ aktuator in seiner Nullage ohne Krümmung.The bending transducer itself is made in a manner known per se from at least two types of functional layers that lead to egg nem composite system already in the manufacturing process are added (e.g. through the sintering process at Multilayerkera mic). The active functional layers can for example be fer be ro-electric piezoceramics with electrode surfaces Passive functional layers as uncontrolled Piezoceramics with electrode surfaces or others, such as so-called bimetallic materials are provided can. As is known, it experiences a piezoelectric function layer (active functional layer) by activation with a DC voltage is a change in length transverse to the direction of deflection tion (so-called cross effect). By changing the length opposite at least one passive functional layer it is possible the bending actuator in a positive or negative direction steer by getting a positive or negative curvature. Such a bend is without electrical control actuator in its zero position without curvature.

In einer bevorzugten Ausgestaltung des Relais ist an dem freien Ende des Biegewandlers mindestens eine Kontaktfeder befestigt, die mit dem mindestens einen Festkontakt zusammen­ wirkt. Um eine Stromzuführung längs des beweglichen Biege­ wandlers zu der an ihm befestigten Kontaktfeder zu vermeiden, wird diese zweckmäßigerweise als Brückenkontaktfeder ausge­ bildet, die sich im wesentlichen quer zur Längsrichtung des Biegewandlers vor dessen freiem Ende erstreckt und mit ihren Enden jeweils einen mit einem Festkontakt zusammenwirkenden beweglichen Kontakt trägt. Zum Toleranzausgleich ist in einer weiteren vorteilhaften Ausgestaltung vorgesehen, daß die Kon­ taktfeder, insbesondere die Brückenkontaktfeder, über einen Torsionssteg an dem Biegewandler befestigt ist, wodurch auf beiden Seiten gleiche Kontaktkräfte erzielt werden.In a preferred embodiment of the relay is on the free end of the bending transducer at least one contact spring attached together with the at least one fixed contact works. To supply power along the movable bend transducer to the contact spring attached to it, this is expediently used as a bridge contact spring forms, which is substantially transverse to the longitudinal direction of the Bending converter extends before its free end and with their Each ends one cooperating with a fixed contact movable contact. For tolerance compensation is in one Another advantageous embodiment provided that the Kon clock spring, in particular the bridge contact spring, via a Torsion bar is attached to the bending transducer, resulting in the same contact forces can be achieved on both sides.

Die Erfindung wird nachfolgend an einem Ausführungsbeispiel anhand der Zeichnungen näher erläutert. Es zeigtThe invention is described below using an exemplary embodiment explained in more detail with reference to the drawings. It shows

Fig. 1 ein erfindungsgemäß gestaltetes piezoelektrisches Re­ lais (ohne Gehäuse) in einer perspektivischen Ansicht, Fig. 1 a according to the invention designed piezoelectric Re lay (without a housing) in a perspective view;

Fig. 2 eine Schnittansicht II-II aus Fig. 1 auf das Kon­ taktsystem bei (instabiler) Nullage des Systems, Fig. 2 a sectional view II-II from Fig. 1 to the Kon clock system at (unstable) neutral position of the system,

Fig. 3 eine Fig. 2 entsprechende Schnittansicht, jedoch bei einer oberen stabilen Schaltlage des Systems und Fig. 3 is a Fig. 2 corresponding sectional view, but with an upper stable switching position of the system and

Fig. 4 eine Ansteuerschaltung für das Relais gemäß Fig. 1. Fig. 4 is a drive circuit for the relay of FIG. 1.

Das in Fig. 1 dargestellte Relais besitzt einen Grundkörper 1 in Form einer stabilen Grundplatte, auf welchem ein strei­ fenförmiger Biegewandler 2 mit seinem Ende 2a befestigt bzw. eingespannt ist. Das andere Ende 2b dieses Biegewandlers 2 ist bezüglich der Einspannung frei nach oben und unten beweg­ lich. Der Biegewandler 2 selbst besteht beispielsweise aus zwei aktiven Funktionsschichten, die an ihren Außenseiten und zwischeneinander jeweils Elektrodenflächen 3 aufweisen, von denen in Fig. 1 lediglich eine oberseitige Elektrodenfläche 3 mit ihrem Lötanschluß 31 zu sehen ist, während von der zwi­ schen beiden Funktionsschichten liegenden Elektrodenfläche lediglich ein Lötanschluß 32 und von der unterhalb der zwei­ ten Funktionsschicht liegenden Elektrodenfläche lediglich ein Lötanschluß 33 zu sehen sind.The relay shown in Fig. 1 has a basic body 1 in the form of a stable base plate, on which a strei fenförmiger bending transducer 2 with its end 2 a fixed or clamped. The other end 2 b of this bending transducer 2 is freely movable up and down with respect to the clamping. The bending transducer 2 itself consists, for example, of two active functional layers, each of which has electrode surfaces 3 on its outer sides and between them, of which only an upper-side electrode surface 3 with its solder connection 31 can be seen in FIG. 1, while the electrode surface lying between the two functional layers only one solder connection 32 and only one solder connection 33 can be seen from the electrode surface lying below the two-th functional layer.

An dem freien, beweglichen Ende 2b des Piezowandlers 2 ist ein ferromagnetisches Brückenglied 4 befestigt, das man auch als Anker bezeichnen könnte. Er erstreckt sich plattenförmig quer über die Vorderkante des Biegewandlers 2.At the free, movable end 2 b of the piezo transducer 2 , a ferromagnetic bridge member 4 is attached, which could also be referred to as an armature. It extends in a plate shape across the front edge of the bending transducer 2 .

An dem zur Einspannstelle des Biegewandlers 2 gegenüberlie­ genden Ende des Grundkörpers 1 ist ein balkenförmiger Dauer­ magnet 5 befestigt, dessen Polarisierungsrichtung sich quer zur Längserstreckung des Grundkörpers und des Biegewandlers erstreckt. Auf beiden Polen des Dauermagneten 5 ist jeweils ein Polschuh 6 bzw. 7 angeordnet. Jeder dieser Polschuhe 6 und 7 bildet einen gabelförmigen Polabschnitt in Richtung auf den Biegewandler, derart, daß jeder dieser gabelförmigen Polabschnitte einen Endbereich des Brückengliedes zangenför­ mig in einem Luftspalt umfaßt. So bilden zwei Gabelenden 6a und 6b des Polschuhs 6 einen Luftspalt 8, in welchem sich ein Endabschnitt 4a des Brückengliedes befindet, während Gabelen­ den 7a und 7b des Polschuhes 7 einen Luftspalt 9 zur bewegli­ chen Aufnahme eines Endabschnitts 4b des Brückengliedes bil­ den.At the clamping point of the bending transducer 2 opposite end of the base body 1 , a bar-shaped permanent magnet 5 is attached, the direction of polarization of which extends transversely to the longitudinal extent of the base body and of the bending transducer. A pole piece 6 or 7 is arranged on each of the two poles of the permanent magnet 5 . Each of these pole pieces 6 and 7 forms a fork-shaped pole section in the direction of the bending transducer, such that each of these fork-shaped pole sections includes an end region of the bridge member in an air gap in a zangenför shape. Thus, two fork ends 6 a and 6 b of the pole piece 6 form an air gap 8 , in which there is an end section 4 a of the bridge member, while forks 7 a and 7 b of the pole piece 7 form an air gap 9 for movably accommodating an end section 4 b of the Bridge member form the.

Das Kontaktsystem des Relais ist als Brücken-Umschaltkontakt ausgebildet. Es besitzt zwei untere Festkontaktelemente 10 und 11 sowie zwei obere Festkontaktelemente 12 und 13, die von dem Grundkörper 1 getragen werden und oberhalb sowie un­ terhalb des Dauermagneten 5 liegen. Sie ragen mit ihren Enden in den Bereich zwischen dem Dauermagneten 5 und dem Brücken­ glied 4 und tragen jeweils Festkontakte, z. B. 12a, in Form von Kontaktnieten oder Profilkontakten.The contact system of the relay is designed as a bridge changeover contact. It has two lower fixed contact elements 10 and 11 and two upper fixed contact elements 12 and 13 which are carried by the base body 1 and are above and below the permanent magnet 5 . They protrude with their ends in the area between the permanent magnet 5 and the bridge member 4 and each carry fixed contacts, for. B. 12 a, in the form of contact rivets or profile contacts.

Ein Brückenkontaktelement 14 wird im vorliegenden Beispiel von zwei dünnen Blechen 15 gebildet, von denen das eine oben auf dem Ende des Piezowandlers 2 und auf dem Brückenglied 4 liegt, während das andere (nicht sichtbar) an der Unterseite befestigt ist. Diese beiden Kontaktbleche dienen auch zur Halterung des Brückengliedes 4 an dem Piezowandler 2. Die ei­ gentlichen Brückenkontaktfedern 14, die von den beiden Ble­ chen 15 gebildet sind, erstrecken sich quer zur Längsausdeh­ nung des Piezowandlers zwischen den kontaktgebenden Enden der Festkontaktelemente 10, 11, 12 und 13, und sie sind mit den Kontaktblechen 15 jeweils über einen schmalen Torsionssteg 16 verbunden, wodurch ein Toleranzausgleich durch Verdrehung der Brückenkontaktfedern möglich wird. Die freien Enden der Brücken­ kontaktfedern 14 tragen jeweils bewegliche Kontakte 14a, die mit den erwähnten Festkontakten zusammenwirken.A bridge contact element 14 is formed in the present example by two thin sheets 15 , one of which lies on top of the end of the piezo transducer 2 and on the bridge member 4 , while the other (not visible) is attached to the underside. These two contact plates also serve to hold the bridge element 4 on the piezo converter 2 . The egg bridging contact springs 14 , which are formed by the two sheets 15 , extend transversely to the longitudinal expansion of the piezo transducer between the contacting ends of the fixed contact elements 10 , 11 , 12 and 13 , and they are with the contact sheets 15 each over a narrow torsion bar 16 connected, whereby a tolerance compensation is possible by turning the bridge contact springs. The free ends of the bridges contact springs 14 each carry movable contacts 14 a, which cooperate with the fixed contacts mentioned.

Um sicherzustellen, daß sich die Torsionsfedern 16 nicht durchbiegen, sondern lediglich um eine Längsachse des Biege­ wandlers verdrehen, besitzt das Brückenglied 4 einen Vor­ sprung 17, der eine Auflage im Drehpunkt der Brückenkontakt­ federn bildet. Je nach Beschaltung können mit dieser Kon­ taktanordnung ein Schließer und ein Öffner oder ein Umschalt­ kontakt gebildet werden.To ensure that the torsion springs 16 do not bend, but only twist about a longitudinal axis of the bending transducer, the bridge member 4 has a jump before 17 , which forms a support in the pivot point of the bridge contact springs. Depending on the wiring, a make and break contact or a changeover contact can be formed with this contact arrangement.

Die Funktion des piezoelektrischen Relais nach Fig. 1 ist für den Fachmann leicht erkennbar. Wird der Biegewandler nicht erregt, so nimmt das Brückenglied im Idealfall eine in­ stabile Nullage ein, wie sie in Fig. 2 gezeigt ist. In die­ sem Zustand befindet sich das Brückenglied 4 genau in der Mitte der Luftspalte 8 und 9 zwischen den jeweiligen Gabelen­ den 6a und 6b bzw. 7a und 7b der Polschuhe. In der Praxis wird allerdings das Brückenglied immer in eine der beiden Endlagen gezogen.The function of the piezoelectric relay according to FIG. 1 can easily be recognized by the person skilled in the art. If the bending transducer is not energized, the bridge member ideally assumes a stable zero position, as shown in FIG. 2. In this state, the bridge member 4 is exactly in the middle of the air gaps 8 and 9 between the respective forks 6 a and 6 b or 7 a and 7 b of the pole pieces. In practice, however, the bridge link is always pulled into one of the two end positions.

Fig. 3 zeigt das Brückenglied in der oberen Endlage, wobei also die Brückenenden 4a und 4b an den oberen Gabelenden 6b und 7b der Polschuhe 6 und 7 anliegen. Die obere Brückenkon­ taktfeder 14 wird durch den Vorsprung 17 des Brückengliedes 4 durchgebogen, so daß sich zusätzlich zu dem durch den Kon­ taktabstand gegebenen Kontakthub x1 ein Überhub x2 ergibt. Dieser Überhub gewährleistet die erforderliche Kontaktkraft. Zur Umschaltung von einer stabilen Lage in die andere wird der Biegewandler 1 erregt. Dies erfolgt zweckmäßigerweise mit einer einfachen Ansteuerschaltung gemäß Fig. 4. Fig. 3 shows the bridge member in the upper end position, so that the bridge ends 4 a and 4 b abut the upper fork ends 6 b and 7 b of the pole pieces 6 and 7 . The upper Brückenkon clock spring 14 is bent by the projection 17 of the bridge member 4 , so that there is an overstroke x2 in addition to the contact stroke given by the contact distance x1. This overstroke ensures the required contact force. To switch from one stable position to the other, the bending transducer 1 is excited. This is expediently carried out using a simple control circuit according to FIG. 4.

Es wird angenommen, daß eine bipolare Spannungsversorgung zur Verfügung steht, so daß zwischen die Klemmen K1 und K2 wahl­ weise negative oder positive Spannung U angelegt werden kann. Die beiden erwähnten aktiven Funktionsschichten des Biege­ wandlers 2 sind in der Schaltung als polarisierte Kondensato­ ren C1 und C2 gezeichnet, die jeweils nur in Polarisations­ richtung zu betreiben sind. Dazu werden zu den beiden Konden­ satoren C1 und C2 die beiden Dioden D1 und D2 jeweils paral­ lel geschaltet und mit entgegengesetzter Polung an die Span­ nungsversorgung angeschlossen. Bei positiver Ansteuerspannung sperrt die Diode D1, während die Diode D2 leitet, so daß die geladene Kapazität C1 und die entladene Kapazität C2 eine po­ sitive Auslenkung des Biegewandlers verursachen. Bei negati­ ver Ansteuerspannung ergibt sich eine entgegengesetzte Aus­ lenkung des Biegewandlers und eine entsprechende Umsteuerung des Kontaktsystems.It is assumed that a bipolar voltage supply is available, so that either negative or positive voltage U can be applied between the terminals K1 and K2. The two active layers of the bending transducer 2 mentioned are drawn in the circuit as polarized capacitors C1 and C2, which are each only to be operated in the polarization direction. For this purpose, the two diodes D1 and D2 are connected in parallel to the two capacitors C1 and C2 and connected to the voltage supply with opposite polarity. With a positive control voltage, the diode D1 blocks, while the diode D2 conducts, so that the charged capacitance C1 and the discharged capacitance C2 cause a positive deflection of the bending transducer. With negative control voltage, there is an opposite deflection of the bending transducer and a corresponding reversal of the contact system.

Es sei noch darauf hingewiesen, daß der Kontakthub größer sein kann als die durch den Biegewandler allein erzielbare Auslenkung des Brückengliedes. Sobald nämlich das Brücken­ glied die instabile Nullage verlassen hat, wird es durch die dauermagnetischen Kräfte nach einer Seite angezogen, wo­ durch auch der Biegewandler über seine eigene aktive Endlage hinaus deformiert wird.It should also be noted that the contact stroke is larger can be than that which can be achieved by the bending transducer alone Deflection of the pontic. As soon as the bridges has left the unstable zero position, it is the permanent magnetic forces attracted to one side where through also the bending transducer about its own active end position is deformed out.

Wie bereits anfangs erwähnt, können die feststehenden und be­ weglichen Teile, Dauermagnet und Brückenglied, gegeneinander vertauscht werden; ebenso können auch die gabelförmigen und zungenförmigen Elemente in den Luftspalten gegeneinander ver­ tauscht werden. Auch sei noch darauf hingewiesen, daß natür­ lich das Kontaktsystem abgewandelt werden kann. Insbesondere ist es denkbar, von einem derartigen Biegewandler auch mehr als einen Umschaltkontakt zu betätigen. Es ist auch nicht un­ bedingt erforderlich, die beweglichen Kontaktelemente mit dem Biegewandler unmittelbar zu verbinden. So könnten auch die Kontaktfedern selbst an dem Grundkörper befestigt werden und von dem Biegewandler mittels eines Schiebers oder eines son­ stigen Betätigungselementes geschaltet werden.As already mentioned at the beginning, the fixed and be moving parts, permanent magnet and pontic, against each other to be exchanged; the fork-shaped and tongue-shaped elements against each other in the air gaps be exchanged. It should also be pointed out that natural Lich the contact system can be modified. In particular it is conceivable, more of such a bending transducer to operate as a changeover contact. It is also not un conditionally necessary, the movable contact elements with the Bending converter to connect directly. So could that Contact springs themselves are attached to the base body and from the bending transducer by means of a slide or a son final actuator are switched.

Claims (12)

1. Piezoelektrisches Relais mit
einem langgestreckten, einseitig an einem Grundkörper (1) eingespannten Biegewandler (2), dessen freies Ende (2b) zwi­ schen zwei Endpositionen umschaltbar ist,
mindestens einem mit dem Grundkörper (1) verbundenen Festkon­ takt (10, 11, 12, 13),
mindestens einem durch das freie Ende des Biegewandlers (2) betätigbaren, mit dem Festkontakt zusammenwirkenden bewegli­ chen Kontakt (14),
einer Magnetanordnung (5) mit zwei Polabschnitten (6, 7) ent­ gegengesetzter Polarität und
einem ferromagnetischen Brückenglied (4), wobei entweder die Magnetanordnung (5) oder das Brückenglied (4) auf dem Grund­ körper (1) angeordnet und das jeweils andere Element (4; 5) mit dem freien Ende des Biegewandlers (2) verbunden ist,
dadurch gekennzeichnet, daß das Brücken­ glied (4) und die beiden Polabschnitte (6,7) jeweils unter Bildung von Arbeitsluftspalten (8, 9) zangenartig ineinander­ greifen, derart, daß das Brückenglied (4) in jeder der beiden Endpositionen des Biegewandlers (2) den magnetischen Kreis zwischen den beiden Polabschnitten (6, 7) der Magnetanordnung (5) schließt.
1. Piezoelectric relay with
an elongated bending transducer ( 2 ) clamped on one side on a base body ( 1 ), the free end ( 2 b) of which can be switched between two end positions,
at least one fixed contact ( 10 , 11 , 12 , 13 ) connected to the base body ( 1 ),
at least one movable contact ( 14 ) which can be actuated by the free end of the bending transducer ( 2 ) and cooperates with the fixed contact,
a magnet arrangement ( 5 ) with two pole sections ( 6 , 7 ) opposite polarity and
a ferromagnetic bridge member ( 4 ), either the magnet arrangement ( 5 ) or the bridge member ( 4 ) being arranged on the base body ( 1 ) and the respective other element ( 4 ; 5 ) being connected to the free end of the bending transducer ( 2 ),
characterized in that the bridge member ( 4 ) and the two pole sections ( 6 , 7 ) each interlock with one another to form working air gaps ( 8 , 9 ), such that the bridge member ( 4 ) in each of the two end positions of the bending transducer ( 2 ) closes the magnetic circuit between the two pole sections ( 6 , 7 ) of the magnet arrangement ( 5 ).
2. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet­ anordnung einen balkenförmigen Dauermagneten (5) aufweist.2. Relay according to claim 1, characterized in that the magnet arrangement has a bar-shaped permanent magnet ( 5 ). 3. Relais nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet­ anordnung einen Elektromagneten aufweist.3. Relay according to claim 1, characterized in that the magnet arrangement has an electromagnet. 4. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 3, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet­ anordnung (5) auf dem Grundkörper (1) vor dem freien Ende des Biegewandlers (2) mit quer zu dessen Längsrichtung ge­ richteter Polarisierung angeordnet ist und daß das Brücken­ glied (4) querliegend an dem freien Ende (2b) des Biege­ wandlers (2) angeordnet ist.4. Relay according to one of claims 1 to 3, characterized in that the magnet arrangement ( 5 ) on the base body ( 1 ) in front of the free end of the bending transducer ( 2 ) is arranged with transverse to its longitudinal direction ge polarization and that the bridges limb ( 4 ) is arranged transversely at the free end ( 2 b) of the bending transducer ( 2 ). 5. Relais nach Anspruch 2, dadurch gekennzeichnet, daß der Dauer­ magnet (5) an dem freien Ende des Biegewandlers (2) mit quer zu dessen Längsrichtung gerichteter Polarisierung befestigt ist und daß das Brückenglied (4) auf dem Grundkörper angeord­ net ist.5. Relay according to claim 2, characterized in that the permanent magnet ( 5 ) at the free end of the bending transducer ( 2 ) is fixed with transverse to its longitudinal direction of polarization and that the bridge member ( 4 ) is angeord net on the base body. 6. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnet­ anordnung (5) zwei auf ihre Pole aufgesetzte Polschuhe (6, 7) aufweist, welche mit gabelförmigen Polabschnitten (6a, 6b, 7a, 7b) jeweils einen Abschnitt (4a, 4b) des Brücken­ gliedes (4) umfassen.6. Relay according to one of claims 1 to 5, characterized in that the magnet arrangement ( 5 ) has two pole shoes placed on their poles ( 6 , 7 ), which with fork-shaped pole sections ( 6 a, 6 b, 7 a, 7 b ) each comprise a section ( 4 a, 4 b) of the bridge member ( 4 ). 7. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetanordnung zwei flache Polabschnitte aufweist, welche von zwei gabelförmigen Fortsätzen des Brückengliedes umfaßt werden.7. Relay according to one of claims 1 to 5, characterized in that the Magnet arrangement has two flat pole sections, which surrounded by two fork-shaped extensions of the pontic become. 8. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 7, dadurch gekennzeichnet, daß der Biege­ wandler (2) mindestens zwei, wahlweise mit entgegengesetzter Polarität ansteuerbare Funktionsschichten aufweist.8. Relay according to one of claims 1 to 7, characterized in that the bending transducer ( 2 ) has at least two, selectively controllable with opposite polarity functional layers. 9. Relais nach einem der Ansprüche 1 bis 8, dadurch gekennzeichnet, daß am freien Ende (2b) des Biegewandlers (2) mindestens eine Kontaktfeder (14) befestigt ist.9. Relay according to one of claims 1 to 8, characterized in that at least one contact spring ( 14 ) is attached to the free end ( 2 b) of the bending transducer ( 2 ). 10. Relais nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kontaktfeder (14) als Brückenkontaktfeder quer zur Längsrichtung des Biegewandlers (2) angeordnet ist und mit ihren Enden jeweils einen beweglichen Kontakt (14a) trägt, der jeweils einem Festkontakt (12a) gegenübersteht.10. Relay according to claim 9, characterized in that at least one contact spring ( 14 ) is arranged as a bridge contact spring transverse to the longitudinal direction of the bending transducer ( 2 ) and with its ends each carries a movable contact ( 14 a), each having a fixed contact ( 12 a ) faces. 11. Relais nach Anspruch 9 oder 10, dadurch gekennzeichnet, daß mindestens eine Kontaktfeder (14) über einen Torsionssteg (16) an dem Biegewandler (2) befestigt ist.11. Relay according to claim 9 or 10, characterized in that at least one contact spring ( 14 ) via a torsion bar ( 16 ) on the bending transducer ( 2 ) is attached. 12. Relais nach Anspruch 11, dadurch gekennzeichnet, daß der Torsi­ onssteg (16) zur Versteifung in Längsrichtung auf einem Vor­ sprung (17) des Biegewandlers (2) bzw. des Brückengliedes (4) abgestützt ist.12. Relay according to claim 11, characterized in that the torsion onssteg ( 16 ) for stiffening in the longitudinal direction on a before jump ( 17 ) of the bending transducer ( 2 ) or the bridge member ( 4 ) is supported.
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