CONMUTADOR ELECTRICO BIESTABLE Y RELE CON UN CONMUTADOR DE ESTA CLASE.

Conmutador eléctrico biestable con un resorte (1, 1'', 101) realizado como resorte de salto plano biestable que presenta un extremo libre (104) y un extremo empotrado (2) y por lo menos un elemento de contacto (14,

114, 115, 116) en el extremo libre (104) y que presenta por lo menos un elemento de accionamiento (18, 19, 118, 119) de un material con memoria de forma para cada estado de conmutación para el accionamiento del resorte, presentando el resorte varias láminas dispuestas esencialmente paralelas entre sí (9, 10, 11, 109, 110, 111), que por sus extremos libres están unidas entre sí, y que por deformación plástica tienen acortada una o varias láminas, con lo cual por lo menos una de las láminas (10, 110) del resorte está sometido a una tensión de compresión en la dirección de su extensión longitudinal y cede a ésta mediante un abombamiento hacia un lado, pasando a uno de dos estados finales estables, adoptando el extremo libre del resorte diferentes posiciones laterales en los estados finales estables, y porque los elementos de accionamiento atacan en el extremo libre (104) de la lámina y que por la inclinación del extremo libre provocan el salto al segundo estado final estable

Conmutador eléctrico biestable y relé con un conmutador de esta clase.

La invención se refiere a un conmutador eléctrico biestable con un resorte realizado como resorte de salto biestable y que soporta los elementos de contacto sobre por lo menos una zona del resorte, y con por lo menos un elemento de accionamiento de un material con memoria de forma para cada estado de conmutación, para el accionamiento del resorte. La invención se refiere además a un relé con un conmutador eléctrico biestable de este tipo.

Por el documento US 5.990.770 se conoce un conmutador compuesto por un elemento de accionamiento, un resorte de contacto y unos primeros y segundos alambres o hilos metálicos de un material con memoria de forma, así como por unos primeros y segundos elementos de contacto. El elemento de accionamiento está realizado esencialmente en forma de T, y va apoyado de modo giratorio en el pie de la T. En los dos extremos del travesaño están dispuestos hilos de un material con memoria de forma, cuya longitud se modifica en función de la temperatura, pudiendo provocarse la variación de temperatura por el hecho de que una corriente pasa a través de los hilos. Mediante este calentamiento causado por el paso de la corriente, los hilos pasan de una primera fase a una segunda fase. El primer elemento de contacto está unido al resorte de contacto mientras que el segundo elemento de contacto es fijo. El resorte es un resorte de salto biestable que es accionado por el elemento de accionamiento pasando de un primer estado final estable a un segundo estado final estable. El resorte propiamente dicho está subdividido en tres zonas por una ranura en forma de U, estando las zonas exteriores unidas a la lengüeta central libre por medio de un resorte en forma de U. El elemento de accionamiento actúa únicamente sobre la lengüeta central y debido al ajuste de la lengüeta central y por efecto del resorte en forma de U, se mueve el conjunto del resorte entre dos estados finales estables en uno y otro sentido.

El inconveniente de esta realización es que requiere relativamente mucho espacio y que la estructura del resorte es bastante complicada, y además se necesita un elemento de accionamiento adicional.

El documento GB 696 816 A también da a conocer un conmutador eléctrico biestable. El objetivo de la invención es describir un conmutador eléctrico biestable así como un relé con un conmutador de esta clase, teniendo una estructura muy sencilla el conmutador y en particular el resorte de salto biestable.

El objetivo se resuelve por medio de una disposición que presenta las características de la reivindicación 1 o por un relé con las características de la reivindicación 16. Unos perfeccionamientos ventajosos del conmutador figuran en las reivindicaciones 1-15.

En el conmutador eléctrico biestable se emplea un resorte de salto biestable. Éste se obtiene porque de modo adecuado una parte del resorte, que es delgado o estrecho en comparación con su extensión longitudinal característica, es decir una lámina, está sometido a una tensión de compresión suficientemente alta en la dirección de la extensión longitudinal de la lámina. La lámina puede entonces abombarse o pandearse, cediendo así a la tensión de compresión.

En los dos estados finales el resorte de salto presenta estabilidad, es decir que las pequeñas desviaciones dan lugar a la recuperación elástica para volver al mismo estado final. Gracias a esto también existe la posibilidad de que el resorte puede generar en los dos estados finales unas fuerzas de contacto estáticas.

El accionamiento del resorte para conmutar de uno a otro estado final se realiza por medio de uno o varios elementos de un material con memoria de forma. Estos elementos de accionamiento presentan cada uno dos fases en los que tienen propiedades mecánicas diferentes. Cuando los elementos de accionamiento pasan de una fase a la otra, lo cual se consigue por elevación de la temperatura, por ejemplo debido al paso de corriente eléctrica a través de los elementos de accionamiento, realizan trabajo mecánico para conmutar el resorte no-lineal.

Resulta especialmente ventajoso que el conmutador eléctrico biestable es muy ligero y se puede fabricar económicamente.

También es especialmente ventajoso emplear un resorte que realice un trabajo no lineal, que facilite las fuerzas de contacto en los dos estados de conmutación.

También es especialmente ventajoso que el resorte esté realizado de una sola pieza y sea especialmente sencillo de fabricar. Esto se consigue porque como resorte no lineal se utiliza un resorte de forma plana cuya tensión longitudinal se consigue por la deformación plástica de una o varias zonas de aquél.

Una realización especialmente ventajosa del resorte de forma plana presenta unas ranuras longitudinales mediante las cuales se subdivide en varias láminas. Las láminas están unidas entre sí por sus extremos. Es especialmente ventajoso prever dos ranuras longitudinales. Mediante la deformación plástica, por ejemplo doblado, se puede realizar un acortamiento de una o varias láminas del resorte. De este modo se ejerce una tensión de compresión sobre las restantes láminas que no han sido acortadas. Éstas entonces se abombarán o pandearán, cediendo a la tensión de compresión. La deformación plástica también puede estar realizada en forma de un acuñado y por lo tanto de un alargamiento de una o varias láminas del resorte de forma plana. Las láminas prolongadas están sometidas entonces a una tensión de compresión a la que igualmente ceden por abombamiento o pandeo.

También es especialmente ventajoso emplear como resorte no lineal un resorte de forma trapezoidal cuyas láminas se vayan ensanchando en una proporción constante desde el lado estrecho al lado ancho del resorte en forma trapezoidal. El lado ancho del resorte puede estar empotrado fijo. Con esta forma del resorte se asegura una distribución muy uniforme de la carga. Es especialmente ventajoso que la anchura de las láminas esté en la proporción 1:2:1.

También resulta especialmente ventajoso que con ayuda de las curvaturas acuñadas en las distintas láminas del resorte no lineal, éste se pueda sincronizar. Mediante la profundidad de la curvatura se determina la desviación del resorte. La fuerza que se necesita para conmutar de un estado final estable al otro estado final estable viene determinada también por la recuperación elástica de la curvatura. Debido a que el resorte trapezoidal se ensancha hacia abajo se tiene la posibilidad de elegir la fuerza que se necesita para el paso de un estado final al otro estado final, con independencia de la desviación elegida mediante la variación de la posición de la curvatura acuñada, ya que una acanaladura generada en la zona estrecha de las láminas da lugar a una conmutación más suave que una acanaladura producida en la zona ancha de las láminas.

También es especialmente ventajoso que los elementos de contacto se puedan unir de modo conductor con el resorte, o que se puedan unir con el resorte a través de un elemento intermedio aislante. La previsión de un material aislante ofrece la ventaja de que el arco eléctrico de conmutación que parte del contacto que se está abriendo ya no tiene posibilidad de saltar al contacto fijo opuesto.

También resulta especialmente ventajoso que el resorte se pueda unir por medio de una palanca con los elementos de accionamiento de material con memoria de forma. Para cada estado de conmutación se requiere en este caso por lo menos un elemento de accionamiento. Como elemento de accionamiento se pueden emplear hilos que presentan distintas longitudes en las dos fases. Debido al paso de corriente eléctrica se calientan los elementos de accionamiento y de este modo pasan a la otra fase. Debido al acortamiento de los hilos que se produce estos ejercen un efecto de fuerza sobre el resorte de salto y hacen pasar a éste desde un estado final estable al otro.

Si bien el calentamiento de los elementos de accionamiento tiene lugar con lentitud, el mecanismo de salto se ocupa de que los contactos eléctricos por una parte se separan con rapidez y se desplazan a modo de salto hacia el otro lado, formándose súbitamente la fuerza de contacto.

También es especialmente ventajoso prever unos contactos auxiliares que aseguran que el paso de la corriente a través de los hilos de material con memoria de forma se interrumpe en cuanto ha tenido lugar el movimiento de conmutación. De este modo resulta posible que los hilos se puedan cargar con una corriente tal, que en caso de un paso...

1. Conmutador eléctrico biestable con un resorte (1, 1', 101) realizado como resorte de salto plano biestable que presenta un extremo libre (104) y un extremo empotrado (2) y por lo menos un elemento de contacto (14, 114, 115, 116) en el extremo libre (104) y que presenta por lo menos un elemento de accionamiento (18, 19, 118, 119) de un material con memoria de forma para cada estado de conmutación para el accionamiento del resorte, presentando el resorte varias láminas dispuestas esencialmente paralelas entre sí (9, 10, 11, 109, 110, 111), que por sus extremos libres están unidas entre sí, y que por deformación plástica tienen acortada una o varias láminas, con lo cual por lo menos una de las láminas (10, 110) del resorte está sometido a una tensión de compresión en la dirección de su extensión longitudinal y cede a ésta mediante un abombamiento hacia un lado, pasando a uno de dos estados finales estables, adoptando el extremo libre del resorte diferentes posiciones laterales en los estados finales estables, y porque los elementos de accionamiento atacan en el extremo libre (104) de la lámina y que por la inclinación del extremo libre provocan el salto al segundo estado final estable.

2. Conmutador eléctrico biestable según la reivindicación 1, caracterizado porque la lámina lleva elementos de contacto en los dos extremos libres.

3. Conmutador eléctrico biestable según una de las reivindicaciones 1 y 2, caracterizado porque como elementos de accionamiento se emplean hilos metálicos que tienen diferentes longitudes en las diferentes fases.

4. Conmutador eléctrico biestable según la reivindicación 3, caracterizado porque la transición de los hilos metálicos para pasar de una fase a la otra tiene lugar por aumento de la temperatura.

5. Conmutador eléctrico biestable según la reivindicación 4, caracterizado porque el aumento de temperatura se consigue por el hecho de que pasa una corriente eléctrica a través del hilo.

6. Conmutador eléctrico biestable según la reivindicación 1, caracterizado porque la deformación plástica es una acanaladura.

7. Conmutador eléctrico biestable según la reivindicación 1, caracterizado porque la deformación plástica es un acuñado.

8. Conmutador eléctrico biestable según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los elementos de contacto (14, 115, 115, 216, 214, 216) están unidos de modo conductor con el resorte.

9. Conmutador eléctrico biestable según una de las reivindicaciones 1 a 7, caracterizado porque los elementos de contacto están firmemente unidos con el resorte a través de un elemento intermedio aislante.

10. Conmutador eléctrico biestable según la reivindicación 1, caracterizado por estar previsto un resorte trapezoidal que por medio de ranuras están subdividido en tres láminas y está firmemente empotrado por el lado ancho.

11. Conmutador eléctrico biestable según la reivindicación 10, caracterizado porque la anchura de las láminas se va ensanchado en una proporción constante desde el lado estrecho al lado ancho.

12. Conmutador eléctrico biestable según una de las reivindicaciones 1 ó 3 a 8, caracterizado porque el resorte de salto (301) está compuesto por dos resortes individuales (302, 302') que están unidos entre sí de forma estable mediante elementos de unión (305, 306).

13. Conmutador eléctrico biestable según la reivindicación 12, caracterizado porque los resortes individuales (302, 302') son de un material conductor con buenas características elásticas y porque los elementos de unión (305, 306) aíslan eléctricamente entre sí los resortes individuales (302, 302').

14. Conmutador eléctrico biestable según una de las reivindicaciones 12 ó 13, caracterizado porque los dos resortes individuales (302, 302') representan respectivamente el contacto central de un conjunto de contactos conmutadores.

15. Conmutador eléctrico biestable según una de las reivindicaciones 12-14, caracterizado porque el conmutador es un conmutador de inversión de polaridad.

16. Relé caracterizado porque utiliza un conmutador eléctrico biestable según una de las reivindicaciones 1 a 15.