KR20030019442A

KR20030019442A - 2안정 전기스위치 및 이를 구비한 릴레이

Info

Publication number: KR20030019442A
Application number: KR1020027017311A
Authority: KR
Inventors: 마틴 한케; 마티아스 크로에케르; 토마스 하에넬; 조르그 쉬율체이스
Original assignee: 타이코 일렉트로닉스 에이엠피 게엠베하
Priority date: 2000-06-19
Filing date: 2001-06-19
Publication date: 2003-03-06
Also published as: AU2001274371A1; ES2334638T3; EP1295307A1; EP1295307B1; US6943653B2; JP2004510288A; DE50115235D1; WO2001099135A1; US20030156006A1

Abstract

본 발명은 2안정 스냅-동작 스프링으로 구성되며, 스프링의 캐리어 스트립(104) 상에서 접촉체(114, 116)를 수반하는 스프링(101)을 포함하며, 스프링 동작을 위하여 스위치 상태마다, 형상기억소재로 제조된 적어도 하나의 구동요소를 포함하는 2안정 전기스위치에 관한 것이다. 상기 스프링은 끝단(102)에서 강성적으로 고정되며, 선형 신장방향으로 압력을 받고 2 안정 최종상태 중 어느 한 상태로 일 측면이 벌징됨으로써 압력을 해소하는, 플레이트를 구비하고, 상기 안정 최종상태에서의 스프링 영역은 다른 측면 위치를 점유하고, 구성요소들(118, 119)은 플레이트의 자유단에 작용하여, 자유단(104)의 기울어짐의 결과로써 제 2 안정 최종상태로 스냅되게 한다.

Description

2안정 전기스위치 및 이를 구비한 릴레이{BI-STABLE ELECTRIC SWITCH AND RELAY WITH SAME}

스위치는 구동요소, 스프링 접점(spring contact)과, 미국특허 제5,990,770호로 공지된 제 1 및 제 2 접촉체(contact element)들뿐만 아니라 형상기억소재로 제조된 제 1 및 제 2 와이어들로 이루어져 있다. 구동요소는 실질적으로 T-형태로 구성되어 있으며, T 의 말단(foot)에서 피벗되어(pivoted)있다. 형상기억소재로 제조된 와이어들은 T 의 교차부 양 끝단(end)에 배치되며, 상기 와이어들의 길이는 온도에 의존하여 변화되는 데, 와이어들을 통해 흐르는 전류에 의하여 온도를 변화시키는 것이 가능하다. 전류의 흐름에 의한 가열의 결과로서, 와이어들은 제 1 단계(phase)에서 제 2 단계(phase)로 변경된다. 제 1 접촉체(contact element)는 스프링 접점(spring contact)에 연결되고, 제 2 접촉체는 고정되어 있다. 스프링은,구동요소에 의해 동작될 때, 제 1 안정 최종상태에서 제 2 안정 최종상태로 변경되는 2안정 스냅-동작(snap-action) 스프링이다. 스프링 그 자체는 U-형상의 슬롯(slot)에 의하여 3 영역들로 세분화되고, 외부 영역들은 U-형상의 스프링에 의하여 중간의 자유로이 절단된 텅부(freely cut tongue)에 연결된다. 구동요소는 오직 중간 텅부에만 영향을 미치고, 중간 텅부의 움직임의 결과로서, 전체 스프링은 U 형상 스프링의 영향 때문에 2개의 안정 최종상태사이에서 후방 및 전방으로 이동된다 .

이러한 구성의 단점은, 상대적으로 큰 공간이 요구되고, 스프링의 구성이 매우 복잡하며, 추가적인 구동요소를 필요로 한다는 점이다.

본 발명은 2안정 스냅-동작 스프링으로 구성되며, 스프링의 적어도 한 영역상에 접촉체(contact element)들을 수반하는 스프링을 포함하며, 스프링의 동작을 위하여 스위치 상태마다, 형상기억소재로 제조된 적어도 하나의 구동요소(drive element)를 포함하는 2안정(bi-stable) 전기스위치에 관한 것이다. 이에 더하여, 본 발명은 상기 2안정 전기스위치를 구비한 릴레이에 관한 것이다.

도 1 은 스프링의 좁은 영역에 배치된 클림프들을 가진 사다리꼴형 스프링의 제 1 실시예를 도시한 평면도이다.

도 2 는 도 1 에 따른 스프링의 측면도이다.

도 3 은 클림프를 확대한 상세도이다.

도 4 는 스프링의 사시도이다.

도 5 는 넓은 영역에 배치된 클림프들을 가진 사다리꼴형 스프링의 제 2 실시예를 도시한 평면도이다.

도 6 은 상기 스프링의 측면도이다.

도 7 은 클림프의 확대도이다.

도 8 은 도 5 에 따른 스프링의 사시도이다.

도 9 는 클림프들 및 구동요소를 가진 사다리꼴형 스프링의 다른 실시예를 도시한 사시도이다.

도 10 은 도 9 에 따른 스프링의 측면도이다.

도 11 은 다리형 스프링의 실시예를 도시하고 있다.

도 12 는 하우징 뿐만 아니라 접점들 및 구동요소들을 가진 다리형 스프링을 도시하고 있다.

도 13 은 제 1 안정 최종상태에서의 다리형 스프링의 측면도이다.

도 14 는 제 2 안정 최종상태에서의 다리형 스프링의 측면도이다.

도 15 는 접점들 및 구동요소를 가진, 제 2 안정 최종상태에서의 스프링을설명하기 위한 개략도이다.

도 16 은 도 1 에 따른 스프링을 사용한, 하우징 커버를 구비하지 않은 스위치를 분해사시도이다.

도 17 은 도 16 에 따른 스위치의 사시도이다.

도 18 은 클림프들 및 구동요소들을 가진 2중의 전기적으로 분리된 스냅-동작 스프링의 실시예의 측면도이다.

도 19 는 고정된 접점들을 구비한 도 18 에 따른 스냅-동작 스프링의 90도 회전한 상태를 도시한 도면이다.

도 20 는 도 18에 따른 스냅-동작 스프링의 접촉장치의 개략도이다.

도 21 은 도 18 에 따른 구동요소들 갖춘 극성 역전 스위치로서 사용될 수 있는 스냅-동작 스프링을 위한 등가 전기 회로 다이아그램을 도시하고 있다.

본 발명의 목적은 2안정 전기스위치와 상기 스위치를 구비한 릴레이를 정의하기 위한 것으로, 스위치 및 특히 2안정 스냅-동작 스프링은 매우 간단히 제조가능하다.

상기 목적은 청구항 제 1항의 특징을 구비한 장치(arrangement) 및 청구항 제 20항의 특징을 구비한 릴레이에 의해 해결된다. 상기 스위치의 유리한 추가적인 세부사항들은 청구항 제 1항 내지 제 19항에 의해 열거된다.

본 발명의 2안정 전기스위치는 2안정 스냅-동작 스프링을 사용한다. 이것은, 스프링의 구성 부분(상기 스프링의 특색을 이루는 선형 신장과 비교하여 얇거나 또는 좁은), 즉, 플레이트(plate)가 플레이트의 선형 신장(linear extension)방향으로 충분히 높은 압력을 적절히 받도록 제조된다. 따라서 플레이트는 압력을 해소하기 위하여 벌징되거나(bulge) 버클링될(buckle)수 있다.

스프링은 적어도 한 영역상에 적어도 하나의 접촉체(contact element)를 수반한다. 접촉체를 수반하는 스프링 영역의 측방향 움직임은 플레이트의 버클링 움직임(buckling movement)과 관련되어 있다. 이러한 측방향 움직임은 회로를 개방(open) 또는 클로즈(close)시키는 데 사용된다.

스냅-동작 스프링은 양 최종상태들에서 안정하다. 즉, 작은 편향(deflection)들은 동일한 최종 상태로 솟아오르게 한다(springing back). 이러한 이유로, 스프링은 양 최종상태에서 정적 접촉력(static contact forces)을 인가하는 것이 가능하다.

스프링을 하나의 최종 상태에서 다른 최종 상태로 스위칭시키는 것은 형상기억소재로 제조된 하나 이상의 요소(element)들에 의해 실현된다. 이러한 구동요소들 각각은 2 단계를 구비하는데, 상기 단계에서 그들은 상이한 기계적 특성들을 보인다. 구동요소들이 한 단계에서 다른 단계로 변경되는 경우, 이것은 구동요소들을 통한 전류의 흐름에 기인한 온도의 상승으로 달성되고, 이것은 비선형 스프링을 스위칭시키도록 기계적으로 작동한다.

2안정 전기스위치는 매우 가볍고, 경제적으로 제조되어질 수 있다는 점에서 특히 유리하다.

더욱이, 양 스위치 상태들에서 접촉력을 제공하는, 비선형적으로 작동하는 스프링을 사용하는 것이 특히 유리하다.

더욱이, 스프링은 단일편(one piece)으로 구성되고, 특히 용이하게 제조가능하다는 특징적인 장점들을 가진다. 이것은 편평형(flat-form) 스프링이 비선형 스프링으로 사용되고, 상기 스프링의 세로응력(longitudinal stress)이 하나 이상의 영역들의 소성변형(plastic deformation)으로 인해 확정된다는 점에서 달성된다.

편편형 스프링의 특히 유리한 구성은 긴(elongated) 슬롯들을 구비하여, 상기 슬롯들에 의해 편평형 스프링은 복수개의 플레이트들로 세분화된다. 플레이트들은 그들의 끝단들에서 서로 연결된다. 2 개의 긴 슬롯들을 갖추는 것이 특히 유리하다. 소성변형, 예를 들면 휨(bending)에 의하여, 스프링의 하나 이상의 플레이트를 짧게하는(shorten) 것이 가능하다. 결과적으로 압력이 짧아지지 않은 다른 플레이트들에게 가해진다. 그후 상기 플레이트들은 벌징되거나(bulge) 또는 버클링되고(buckle), 이에의하여, 압력을 해소한다. 또한, 소성변형은 스탬핑(stamping)의 형태로 구성가능하고, 그로말미암아 편평형 스프링의 하나 이상의 플레이트가 신장(elongation)의 형태로 구성되어 질수 있다. 신장된 플레이트들은 따라서 압력을 받게되고, 플레이트들은 벌징(bulging) 또는 버클링(buckling)에 의해 압력을 또한 해소한다.

더욱이, 비선형 스프링으로서 사다리꼴형 스프링을 사용하는 것이 특히 유리하고, 상기 스프링의 플레이트들은 사다리꼴형 스프링의 좁은면(narrow side)에서 넓은면(wide side)으로 일정한 비율로 넓어진다. 이러한 경우에, 스프링의 넓은면은 강성적으로 고정될 수 있다. 이러한 스프링 형태의 사용은 부하가 매우 균일하게 분포되는 것을 보증한다. 만약 플레이트들의 폭이 1:2:1 의 비율을 가진다면 특히 유리하다.

더욱이, 스프링은 비선형 스프링의 개별 플레이트에 형성된 휨부(bend)들의 도움으로 조절될 수 있는 특유한 장점을 가진다. 스프링의 편향(deflection)은 휨부의 깊이에 의해 결정된다. 하나의 안정 최종상태에서 다른 안정 최종상태로 스위칭 전환되기 위해 요구되는 힘은 휨부의 탄성 히스테리시스(elastic hysteresis)에 의해 공통적으로 결정된다. 사라디꼴형 스프링이 하면측으로 폭이 넓어진다는 사실의 결과로서, 플레이트들의 좁은 영역에서 형성된 클림프는 플레이트의 좁은 영역에서 형성된 클림프보다 더 부드러운 스위칭 동작을 일으키기 때문에, 형성된 휨부의 위치변화에 의하여 선택된 편향에 관계없이 한 최종상태에서 다른 최종상태로 변이를 위하여 요구되는 힘을 선택할 수 있는 기회가 발생한다.

더욱이, 접촉체들은 전기적으로 스프링에 연결되거나 또는 절연성 매개체(intermediate element)에 의하여 스프링에 연결될 수 있기 때문에 특히 유리하다. 절연 소재를 제공하는 것은 접점 개방으로부터 발생하는 스위치 아크(arc)가 대향하는 고정된 접점에 스파크를 일으킬 기회를 더 이상 제공하지 않는다는 점에서 유리하다.

더욱이, 스프링은 레버(lever)에 의해 형상기억소재로 만들어진 구동요소들에 연결될 수 있다는 점에서 특히 유리하다. 이러한 경우에, 적어도 하나의 구동요소가 각 스위치 상태를 위하여 요구된다. 와이어들은 2 단계(phase)들에서 상이한 길이들을 구비하기 때문에, 와이어들은 구동요소로 사용될 수 있다. 구동요소는 전류의 흐름에 의하여 가열되고, 이에 의하여 다른 단계로 변경된다. 와이어들은 짧아지기 때문에, 와이어들은 스냅-동작 스프링에 동적작용(dynamic effect)을 미치고, 상기 스프링을 하나의 안정 최종상태에서 다른 안정 최종상태로 변경시킨다.

구동요소들은 천천히 가열됨에도 불구하고, 스냅-동작 기구(mechanism)는 일 측면상의 전기 접점들이, 신속히 개방되며 스냅-동작에 의하여 다른 측면으로 이동되며, 접촉력이 신속히 설정되는 것을 보증한다.

더욱이, 형상기억소재로 제조된 와이어들을 통한 전류의 흐름이 스위치 전환 움직임이 발생하는 즉시 중단되는 것을 보증하는 보조 접점들을 제공하는 것이 특히 유리하다. 이것은 와이어들이 전류로 충전되는 것을 가능하게 하는 데, 전류가 와이어들을 통하여 연속적으로 흐르는 경우 와이어들의 파손이 초래되지만, 전류가 단기간 지속되기 때문에 와이어들의 파손을 초래하지는 않는다. 제어회로에서의 전류의 높은 강도는, 릴레이에게는 통상적인 신속한 스위치 전환을 가능하게 한다.

본 발명에 따른 스위치가 릴레이로 사용되는 경우 특히 유리하다.

더욱이, 극성 전환 스위치(polarity reversing switch)로 장치(arrangement)를 사용하기 위해 추가적으로 발명을 구성하는 것이 특히 유리하다. 본 발명인 2안정 스위치의 이러한 창조적인 사용은 스냅-동작 스프링 및 접촉장치(contact arrangement)의 특별한 구성의 결과로서 가능하다. 이 경우에, 2중의 전기적으로 분리된 스냅-동작 스프링들로서, 비전도성 요소(element)들에 의하여 수치안정성(dimensional stability)을 가지고 서로 연결되는 2개의 단일 스프링들로 스냅-동작 스프링을 형성하는 것이 특히 유리하다. 2개의 단일 스프링 각각은 2개의 고정된 접점들 사이에서 움직이는 전환 스위치 접촉장치(changeover switch contact arrangement)의 중심 접점을 구성한다.

본 발명의 실시예들은 첨부된 도면들을 참조하여 하기에서 자세히 설명된다.

도 1 내지 도 4 는 본 발명에 따른 2안정 전기스위치(bi-stable electric switch)를 위한 스프링의 제 1 실시예를 도시하고 있다. 스프링(1)은 사다리꼴 형태로 구성된 2안정 비선형 스냅-동작 스프링(bi-stable nonlinear snap-action spring)이다. 이것은 좁은면(3)뿐만 아니라 넓은면(2)을 구비한다. 좁은면(3) 상에는, 접촉체들이 리벳(riveting) 또는 용접(welding)에 의하여 영역들(5, 6)상에 또한 고정되는 캐리어 스트립(carrier strip, 4)이 존재한다.

스프링은 2 개의 경사지고 긴(elongated) 슬롯들(7, 8)에 의해 3 개의 플레이트들(9, 10, 11)로 세분화된다. 플레이트들(9, 10, 11)은 그들의 끝단에서 서로 연결되어 있다. 측면 플레이트(9, 11)는 클림프(crimp, 12, 13)에 의한 굽힘으로 인해 소성적으로(platically) 변형되어 있다. 클림프는 사다리꼴형 스프링의 좁은면(3)에 근처에 배치된다. 클림프들(12, 13) 때문에, 플레이트들(9, 11)은 짧아지고, 그 결과 중앙 플레이트(10)에 압력을 가하게 된다. 플레이트(10)는 일 측면으로 벌징(bulging)되면서 압력을 해소한다. 도 2 에는 이러한 형상이 특히 명확하게 도시되어 있다. 클림프의 위치는 도 3 에서 예로서 특히 명확하게 도시되어 있다. 사다리꼴형 스프링의 좁은 끝단 근처에 클림프들(12, 13)이 위치하기 때문에, 특히 부드럽게 스위칭될수 있는 스프링이 제조된다. 한 최종 상태로부터 다른 최종 상태로 변이시키는 힘은 클림프의 위치에 의해서 결정될 수 있고, 폭이 넓은 스프링의 결과이다. 2개의 최종상태는 중앙 플레이트(10)가 벌징되는 측면에 의해서 정의된다.

도 5 내지 도 8 은 본 발명에 따른 2안정 전기스위치용 스프링(1')의 다른 실시예를 도시하고 있다. 스프링(1')은 오직 클림프들(12', 13')의 위치에 의해 제 1 실시예의 스프링(1)과 구별된다. 제 2 실시예의 클림프들(12', 13')은 스프링의 넓은면(2') 근처에 위치한다. 이것은 스위칭 동작을 위하여 요구되는 힘을 증가시킨다.

처음 2 개의 실시예들에서의 사다리꼴형 스프링들은 각각의 경우에 넓은면(2)은 예를 들면, 하우징 또는 베이스에 단단히 고정된다. 형상기억소재(shape memory material)로 제조된 와이어는, 스프링의 각 측면에서캐리어 스트립(carrier strip, 4) 및 예를 들면 하우징에 고정되고, 하나의 단계에서 다른 단계로 변이하는 동안, 짧아지고 이것에 의해서 중앙 플레이트가 일 측면 또는 다른 측면 방향으로 벌징되어, 스프링은 2개의 안정한 최종 상태들 중 한 상태가 된다.

처음 2개의 실시예들에서 도시된 고정된 넓은면(2)을 구비한 사다리꼴형 스프링의 스프링 형상은 부하가 주어질 때, 스프링의 특징적인 균일한 굴곡을 초래한다.

또한, 도 9 및 도 10 에 도시된 세번째 실시예에서도 사다리꼴형 스프링(101)이 도시되어 있다. 그러나, 이것은 좁은면(102)이 강성적으로 고정된다. 캐리어 스트립(104)은 넓은면(103) 상에 배치되고, 접촉체들(114, 115, 116)을 갖추고 있다. 사다리꼴형 스프링(101)은 각 경우에 클림프(112, 113)에 의해 짧아진 2 개의 측면 플레이트들(109. 111)뿐만 아니라 중앙 플레이트(110)를 또한 구비한다.

각 측면으로 캐리어 스트립(4) 상에 짧은 레버 암(117)이 존재한다. 와이어(118, 119)는 때때로 여기에 고정된다. 만약, 전류가 상기 와이어(118, 119)를 통해 흐른다면, 와이어는 가열되고, 결과로서 상기 와이어의 제 2 의 짧아진 단계가 시작된다. 상기 짧아진 단계 때문에, 캐리어 스트립(114)이 기울여지고, 상기 기울임은 중앙 플레이트(110)의 벌지부(bulge)가 일 측면에서 다른 면으로 스냅-오버(snap over)되게 하고, 결과로서 사다리꼴형 스프링(101)은 제 2 안정 최종상태로 변경된다.

와이어를 통해 전류가 흐를 때 발생하는 가열은 비교적 천천히 일어나지만, 스냅-동작 메커니즘은 전기 접점들이 신속하게 개방되고, 스냅 동작에 의하여 다른 측면으로 이동되는 것을 보증하고, 다른 측면상의 접촉력은 스냅 동작에 의해 확정되는 것을 보증한다.

대향하는 접점들이 양 측면들에서 그들에게 대향되게 배치되는 방식으로, 캐리어 스트립(104) 상에 양 측면으로 전기 접촉체들(116)을 고정하는 것이 또한 가능하고, 스프링의 스위칭 동작 동안, 접점들은 각 경우에 쌍으로 개방되고 클로즈된다. 만약, 양 접접들을 통해 부하 회로에 전류가 전송되면, 더 높은 직접 전압(direct voltages)이 또한 연결될 수 있다.

스위치가 릴레이로 사용될 때, 대향 접점들은 접촉핀(contact pin)에 의하여 릴레이의 외부 전기 연결을 실현시킨다. 스프링의 양 측면상에 제공된 와이어들(118, 119)은 또한 릴레이의 베이스에 연결되고, 전기적으로 외부로 안내되어진다.

와이어들(118, 119)은 경사지게 내부로 연장되기 때문에 접점들은, 한 최종 상태에서 다른 최종 상태로 스프링이 스냅하기 전에 개방되는 것이 방지된다.

만약 전류의 흐름이 형상기억소재로 제조된 와이어들을 통해 전송된다면, 이것은 가열되어, 그들의 단계를 변경시키며, 이것은 와이어의 짧아짐을 초래한다. 따라서, 중앙 플레이트의 상단부는 수형방향의 가로축(horizontal transverse axis) 주위에서 탄성적으로 굽혀지고, 스프링은 제 2 안정 최종 상태로 스냅된다. 따라서, 다른 측면상의 와이어들은 뻗쳐져서(stretched), 대향 방향으로 스위칭 동작을 위하여 사용가능하게 된다.

본 발명의 다른 실시예는 도 11 내지 도 15 를 참조하여 하기에서 상술될 것이다. 또한, 본 실시예는 편평형(flat-form) 스프링으로 구성되어 있는 다리형 스프링이다. 이것은 두개의 긴 슬롯들(207, 208)을 구비하며, 상기 슬롯들(207, 208)에 의해 3 개의 플레이트들(209, 210, 21)들로 세분화된다. 2 개의 외부 플레이트들(209, 211) 각각은 2 개의 클림프들(212, 213)을 각각 구비한다. 양 측면상의 양 자유단(202, 203) 상에는 접촉체들(216, 217)이 배치된다. 외부 플레이트들(209, 211)은 하우징(221)상에 함께 배치되는 측면 캐리어 스트립들(220)을 구비한다. 중간 영역에서, 형상기억소재로 제조된 와이어들(218, 219)에 연결된 구동요소(drive element)는 중앙 플레이트(210) 에 작용한다. 만약, 전류가 와이어(218)를 통해 전도되면, 와이어들은 짧아지고, 구동요소(214)는 중앙 플레이트(210)의 세로축에 수직한 방향으로 이동되며, 이에 의하여 다른 벌지(bulge) 방향으로 중앙 플레이트(210)의 편향(deflection)을 유발하고 스냅-동작 스프링이 제 2 최종 상태로 스냅핑(snapping)되게 움직인다.

도 13 및 도 14 는 다리형(bridge) 스프링의 2개의 최종상태들을 도시하고 있다. 도 15 는 안정 최종상태에서의 다리형 스프링을 도시하며, 대향 콘택트들(222, 223) 또한 도시되어 있다.

도 16 및 도 17을 참조하면, 도 1 내지 4 에 따른 제 1 실시예의 스프링(1)이 사용된 릴레이가 도시된다.

스프링(2) 끝단(2)이 수용되는, 플라스틱 소재들로 제조된 베이스(30)가 도시되어 있다. 베이스(30)는, 접촉핀들(32, 34)이 베이스(30)를 관통하여 움직이도록 개구들(31)을 구비한다.

접촉핀들(32)은 와이어(18, 19)를 위한 홀딩 장치들(33)에 연결된다.

접촉핀들(34)은 고정된 접촉체들(35)에 연결된다.

와이어들(18, 19)은 레버 암(17)을 거쳐 스프링(1)에 연결된다. 와이어들(18, 19)은 각 경우에 레버 암(17)상의 중공리벳(hollow rivet,36)을 통과하도록 유도되어 진다.

극성역전(polarity reversing) 스위치로 사용될 수 있는 본 발명에 따른 스위치는 도 18 내지 도 21 을 참조하여 설명된다. 도 18 및 도 19 는 서로에 대해 수직한 방향으로 바라본 두 측면도에서 클림프들 및 구동요소들을 가진 이중의 전기적으로 분리된(double electrically separated) 스냅-동작 스프링(301)의 실시예를 도시하고 있다.

비선형 스냅-동작 스프링(301)은, 비전도성 소재들로 제조된 요소들(305, 306)에 의해 하부 및 상부의 단부들(303, 304) 양측에서 치수안정성(dimensional stability)을 가지고 서로 연결된 2 개의 단일 스프링들(302, 302')로 이루어져 있다. 2 개의 단일 스프링들(302, 302')은 일치하게 함께 배치되고, 선형 신장(extension)에 관하여 서로에 대해 반사상으로 역전되어 있다(mirror-inverted). 그들사이에는, 비전도성 연결요소들(305, 306)에 의해 메워지는 갭(gap, 307)이 존재한다.

예를 들면, 2개의 단일 스프링들은 전체 폭에 걸쳐서 플라스틱 소재로 압출코우팅(extrusion-coating) 또는 열간스탬핑(hot stamping)에 의하여 하면에 강성적으로 연결된다. 2개의 단일 스프링들은 선택사항으로 LCP 같은 내열성 플라스틱(heat-resistant plastics) 소재에 의하여 상부에서 서로 연결된다. 이러한 연결은 구동요소들 또는 액츄에이터(actuator)들을 위한 부속요소들로 동시에 형성될 수 있다.

각 단일 스프링(302, 302')은 전도성 및 탄성특성(spring properties) 양자를 구비한 소재로 제조된다. 스프링은 양호한 탄성특성들을 구비한 구리합금, 예를 들면, CuBe₂같은 스프링스틸 플레이트(spring steel plate)로 제조될 수 있다. 단일 스프링들(302, 302')의 스냅-동작은, 그들이 양 끝단면들(end faces)에서 서로 연결된, 상이한 길이를 가진 적어도 2개의 신장된 부분들(플레이트들)로 이루어진다는 사실에 기인하다. 결과적으로 발생한 응력은, 2 개의 스위치 상태를 구성하는 2개의 다른 안정 상태들에서 더 긴 플레이트의 측방향 회피(lateral evasion)를 보증한다. 단일 스프링들의 2 개의 장방형(oblong) 플레이트들은 2개의 플레이트 중 하나가 짧아지게 하는 스탬핑에 의하여 브레이스(brace)될 수 있다.

2 개의 안정 상태사이의 변화는, 전류의 흐름 및 그 결과로서 발생하는 가열의 결과로서 그들의 길이가 변화되고, 스냅-동작 스프링의 양 측면상에 배치된, 형상기억 소재로 제조된 와이어들(318, 319) 형상의 액츄에이터들에 의해 유리하게 실현될 수 있다. 형상기억 요소(shape memory element)들의 한 끝단은 릴레이의 하면상 에서 베이스에 고정될 수 있다.

그러나, 동작은 또한 전자기 코일에 의해 이루어질 수 있다.

2 개의 단일 스프링들(302, 302')은 각 경우에 전환스위치 접촉장치의 중앙 접점을 구성한다. 그들은 양 측면에서 접촉점(contact dot, 314, 314')수반하고, 2 개의 고정된 접점들(320)사이에서 각각 움직인다.

하면상에서, 단일 스프링(302, 302')은 납땜된 연결부(321, 321') 또는 릴레이의 플러그 타입 연결부에 의하여 외부와 전기적으로 연결된다.

스냅-동작 스프링상의 가동성(mobile) 중앙 접점들은 스냅-동작 스프링의 2 개의 안정 상태들에서 대향 콘택트들에 닿는다. 이러한 고정된 대향 접점들은 릴레이의 외면상의 대응하는 납땜된 핀들 또는 플러그 타입의 연결부들에 전기적으로 연결된다.

2 개의 전기적으로 분리된 스프링들-그럼에도 불구하고 기계적으로는 하나의 유닛(unit)을 형성하는, 및 상술한 접촉장치의 존재는, 도 20 및 도 21에 도시된 바와 같이, 연결된 이중 전환 접점(double change-over contact)을 초래한다. 이것은 비교적 간단하고 저렴한 비용으로 예를 들면, 모터(motor) 극성역전 스위치를 제조할 수 있게 한다.

Claims

2안정 스냅-동작 스프링으로 구성되며, 상기 스프링의 영역 상에 하나 이상의 접촉체(14, 114, 115, 116, 214, 216)를 수반하는 스프링, 및 상기 스프링의 작동을 위하여 스위치 상태마다, 형상기억소재로 제조된 하나 이상의 구동요소(18, 19, 118, 119, 218, 219)를 포함하는 2안정 전기스위치로서,

상기 스프링은 선형 신장방향으로 압력을 받으며, 일 측면을 향하여 벌징(bulging)됨으로써 2 안정 최종상태 중에서 한 상태가 되어 상기 압력을 피하는 하나 이상의 플레이트(10, 110, 210)를 구비하고,

상기 안정 최종상태들에서, 상기 스프링의 상기 영역은 상이한 측면 위치들을 점유하며,

상기 구동요소는 스프링에 작용하여, 접점(point of contact)에서 플레이트의 위치 변화의 결과로서 상기 플레이트가 제 2 안정 최종상태로 스냅(snap)되게 하는 것을 특징을 하는 2안정 전기스위치.
제 1 항에 있어서,

상기 플레이트(110)는 한 끝단(102)에서 스프링(101)에 강성적으로 고정되며,

상기 구동요소들(118, 119)은 상기 플레이트의 자유단(104)에 작용하여, 자유단을 기울어지게함으로써, 상기 플레이트를 상기 제 2 안정 최종상태로 스냅되게하는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 1항에 있어서,

상기 스프링(201)은 상기 중간 영역에 장착되고,

상기 구동요소들(218, 219)은 상기 플레이트(21)의 중간영역에서 상기 플레이트에 작용하여, 상기 플레이트의 세로축에 수직한 병진이동(translational movement)의 결과로서 상기 플레이트가 상기 제 2 최종상태로 스냅되게 하는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 3항에 있어서,

상기 플레이트는 양 자유단들에서 접촉체들을 수반하는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치
제 1항 내지 제 4항 중 어느 한 항에 있어서,

와이어들이, 상기 다른 단계들에서 상이한 길이들을 가지는 구용요소들로 사용되는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 5항에 있어서,

와이어들의 한 단계에서 다른 단계로의 변경은 온도 상승의 결과로서 발생되는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치
제 6항에 있어서, 상기 온도 상승은 상기 와이어를 통한 전류 흐름의 결과로서 달성되는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 1항 내지 제 7항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스프링(1, 1',101, 201)은 편평형 스프링으로 구성되는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 8항에 있어서, 상기 편평형 스프링은, 서로에 대해 실질적으로 평행하게 배치된, 끝단들에서 서로 연결되는 복수개의 플레이트들(9, 10, 11, 109, 110, 111, 209, 210, 211)을 구비하며,

하나 이상의 플레이트들은 소성변형으로 신장되거나 짧아지는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 9항에 있어서,

상기 소성변형은 클림프(crimp)인 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 9항에 있어서,

상기 소성변형은 스탬핑(stamping)인 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 1항 내지 제 11항중 어느 한 항에 있어서,

상기 접촉체들(14, 115, 115, 116, 214, 216)은 상기 스프링에 전기적으로 연결된 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 1항 내지 제 11항 중 어느 항에 있어서,

상기 접촉체는 절연 매개체를 거쳐 상기 스프링에 강성적으로 연결되는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 1항 또는 제 2항에 있어서, 슬롯들에 의해 3 개의 플레이트들로 세분화되며, 넓은면에서 강성적으로 고정되는 사다리꼴형 스프링이 제공되는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제14항에 있어서,

상기 플레이트들의 폭은 상기 좁은면에서 상기 넓은면으로 일정한 비율로 넓어지는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 1항, 제 2항, 제 5항 내지 제 12항 중 어느 한 항에 있어서,

스냅-동작 스프링(301)은, 연결요소들(305, 306)에 의하여 치수안정성을 가지고 서로 연결되는 2 개의 단일 스프링들(302, 302')로 이루어지는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 16항에 있어서,

상기 단일 스프링들(302, 302')은 양호한 탄성 특성을 가진 전도성 소재로 제조되며, 상기 연결요소들(305, 306)은 상기 단일 스프링들(302, 302')을 서로에 대해 전기적으로 절연시키는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 16항 내지 제 17항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 2개의 단일 스프링들(302, 302') 각각은 전환 스위치 접촉체의 중앙 접점을 구성하는 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 16 항 내지 제 18항 중 어느 한 항에 있어서,

상기 스위치는 극성역전 스위치인 것을 특징으로 하는 2안정 전기스위치.
제 1항 내지 제 15항 중 어느 한 항에 따른 2안정 전기스위치를 구비하는 것을 특징으로 하는 릴레이.