Estructuras de conmutación magnética en miniatura.

Una estructura de conmutación magnética para un dispositivo conmutador o relé,

comprendiendo la estructura:

un imán superior (57);

un imán inferior (13);

un miembro móvil (45) dispuesto entre dicho imán superior (57) y dicho imán inferior (13) y que tiene un electroimán (41) posicionado sobre él; y

comprendiendo el electroimán (41) una pluralidad de capas estratificadas caracterizado porque dichas capas estratificadas incluyen una capa (3-4) que soporta un núcleo de electroimán y en el que la pluralidad de capas estratificadas (3, 3-4, 4) establece además arrollamientos del conducto eléctrico alrededor de dicho núcleo de electroimán.

Estructuras de conmutación magnética en miniatura Referencia cruzada a solicitudes relacionadas Esta solicitud reivindica el beneficio y prioridad de la Solicitud Provisional Norteamericana Nº de Serie 61/233.073, presentada el 11 de agosto de 2009, titulada "Estructuras de Conmutación Magnética en Miniatura".

Campo La descripción en cuestión pertenece al campo de dispositivos de conmutación y relés y más particularmente a dispositivos de conmutación en miniatura fabricados a partir de un número de capas estratificadas.

Técnica relacionada Los conmutadores y relés electromecánicos y de estado sólido son conocidos desde hace mucho tiempo en la técnica. Más recientemente, la técnica como en el documento WO01/57899A1 se ha focalizado en la tecnología de sistemas micro-electromecánicos (MEMS) . El documento EP1164601 describe un accionador electromagnético que incluye un miembro estacionario, un miembro móvil acoplado magnéticamente con el miembro estacionario con un espacio o intersticio entre ellos, y un miembro de soporte para soportar de manera desplazable el miembro móvil con relación al miembro estacionario. Tanto el miembro estacionario como el miembro móvil tienen una sección de núcleo que lleva una bobina arrollada alrededor de su periferia. Se ha hecho también referencia al documento de la técnica anterior US

5.872.496 que muestra las características del preámbulo de la reivindicación 1.

Resumen Un aspecto del invento proporciona una estructura de conmutación magnética para dispositivos de conmutación o relés como se ha descrito en la reivindicación 1. En otro aspecto del invento se ha proporcionado un dispositivo de conmutación como se ha descrito en la reivindicación 11. En otro aspecto del invento se ha proporcionado un método para fabricar un dispositivo electromagnético para un dispositivo de conmutación o relé como se ha descrito en la reivindicación 12.

Lo que sigue es una descripción resumen de realizaciones ilustrativas del invento. Se ha proporcionado como un prefacio para ayudar a los expertos en la técnica a asimilar más rápidamente la descripción de diseño detallada que sigue y no se ha pretendido de ninguna manera limitar el marco de las reivindicaciones que se han adjuntado con el fin de puntualizar particularmente el invento.

De acuerdo con una realización ilustrativa, se ha proporcionado una estructura de dispositivo de conmutación que comprende un imán superior, un imán inferior, y un miembro móvil dispuesto entre los imanes superior e inferior. Un núcleo de electroimán está posicionado sobre el miembro móvil.

En una realización, el electroimán comprende una pluralidad de capas estratificadas, incluyendo las capas una capa que soporta un núcleo de electroimán y un número de capas de armadura que establecen arrollamientos de conductor eléctrico alrededor del núcleo.

En una realización ilustrativa, la estructura del dispositivo de conmutación incluye además una primera capa estratificada situada entre el electroimán y el imán superior que comprende uno o más bornes o terminales de material adecuado apara canalizar las fuerzas magnéticas desde el imán superior hacia el electroimán, y puede además incluir una segunda capa estratificada situada entre el electroimán y el imán inferior, comprendiendo también la segunda capa estratificada uno o más bornes de material adecuado para canalizar las fuerzas magnéticas desde el imán inferior hacia el electroimán.

Descripción de los dibujos La fig. 1 es una vista lateral esquemática de una estructura de dispositivo de conmutación de acuerdo a una realización ilustrativa;

La fig. 2 es una vista esquemática superior de una realización de una agrupación de conmutadores construidos de acuerdo con la fig. 1;

La fig. 3 es una vista lateral esquemática que ilustra el posicionamiento de las capas de una realización ilustrativa de un conjunto de armadura;

La fig. 4 ilustra tres de las capas del conjunto de armaduras con más detalle;

La fig. 5 ilustra cuatro más de las capas del conjunto de armaduras con más detalle;

La fig. 6 ilustra dos más de las capas del conjunto de armaduras con más detalle;

La fig. 7 ilustra una vista superior de una pluralidad de conjuntos de electroimán de acuerdo a una realización ilustrativa;

La fig. 8 ilustra dos capas finales del conjunto de armaduras con más detalle;

La fig. 9 es una vista agrandada que ilustra el encaminamiento empleado para crear pliegues o aletas de acuerdo a la realización ilustrativa;

La fig. 10 ilustra dos bastidores de anillo de la fig. 1 con más detalle;

La fig. 11 ilustra la capa de borne de hierro superior de la fig. 1 con más detalle;

La fig. 12 es una vista lateral esquemática que ilustra el posicionamiento de las capas de una realización de subconjunto base ilustrativo;

La fig. 13 es una vista agrandada de la capa superior del subconjunto base de la fig. 12;

La fig. 14 ilustra la capa inferior del subconjunto base de la fig. 12;

La fig. 15 ilustra las capas intermedias del subconjunto base de la fig. 12;

La fig. 16 ilustra la capa de borne de hierro del subconjunto base de la fig. 12.

Descripción detallada de realizaciones ilustrativas Una estructura 11 de dispositivo de conmutación de Conmutador Magnético Embebido Transparente (TEMS) de acuerdo a una realización ilustrativa está mostrada esquemáticamente en la fig. 1. Como se ha mostrado en la vista superior de la fig. 2, el dispositivo 11 puede incluir dos filas de cuatro conmutadores o relés R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8, que totaliza ocho conmutadores en total. Son desde luego posibles otras implantaciones distintas de números variables de conmutadores o relés, dependiendo de la aplicación.

La estructura 11 de dispositivo de la realización ilustrativa mostrada en la fig. 1 incluye un imán inferior 13 que reside en un hueco en una tarjeta de circuito 14 a la que está montado el dispositivo 11 de TEMS. Por encima del imán inferior 13 hay un subconjunto base 15, que consiste de un número de capas estratificadas juntas. La más inferior de estas capas monta contactos eléctricos 17, que conectan el dispositivo 11 a conductores eléctricos en la tarjeta de circuito 14. Otra de las capas del subconjunto base 15 comprende un número de cilindros taladrados y dos tiras de extremidad grabadas, que son llenadas con una mezcla de hierro y epoxi para formar bornes de hierro, por ejemplo 19, y tiras de hierro 21, 23. Estos bornes 19 y tiras 21, 23 sirven para canalizar la fuerza magnética del imán inferior 13 hacia aletas 45, 47 de armadura respectivas y extremos posteriores 29, 31 de armadura.

La capa superior del subconjunto de base 15 lleva almohadillas 33, 35 de contacto con el faldón eléctricamente conductoras. Por encima del subconjunto de base 15 hay una primera capa 37 de "bastidor de anillo", que, en una realización ilustrativa, es un separador de vidrio poliamida con un corte rectangular que expone cada uno de los ocho (8) conmutadores R1, R2, R3, R4, R5, R6, R7, R8.

Por encima de la primera capa 37 de bastidor de anillo hay un subconjunto de armadura 40, que puede, por ejemplo, en una realización ilustrativa, comprender once (11) capas estratificadas juntas, como se ha descrito con más detalle a continuación. Las capas del subconjunto de armadura 40 son tratadas para formar electroimanes, por ejemplo 41, 43 que tienen núcleos de hierro con arrollamientos conductores interiores y exteriores. Los electroimanes 41, 43 están dispuestos sobre las aletas respectivos 45, 47, que llevan contactos eléctricos respectivos 25, 27. Un segundo separador 51 de bastidor de anillo es añadido sobre la parte superior del subconjunto de armadura 40.

Una capa 53 de borne de hierro es aplicada sobre la parte superior del segundo separador 51 de bastidor de anillo. La capa 53 de borne comprende, por ejemplo, dieciséis (16) cilindros de hierro llenos con hierro y epoxi que forman bornes 55 de hierro, que canalizan la fuerza magnética de un imán superior rectangular 57 a las aletas 45, 47 de armadura respectivas y al extremo frontal y posterior 29, 31. El imán superior 57 puede estar montado dentro de un bastidor 59 de imán superior (fig. 2) .

Los imanes superior e inferior 13, 57, pueden ser, por ejemplo, imanes de Neodimio formados de aleación de Neodimio Nd2Fe14B que es revestida con níquel para su protección contra la corrosión. El NdFeB es un material magnético "duro", es decir un imán permanente. En una realización, el imán superior puede ser de 9525 x 10668 x 2286 m (por ejemplo 375 x 420 x 90 mils) , y el imán inferior puede ser de 6477 x 10541 x 2794 m (255 x 415 x... [Seguir leyendo]

1. Una estructura de conmutación magnética para un dispositivo conmutador o relé, comprendiendo la estructura:

un imán superior (57) ;

un imán inferior (13) ;

un miembro móvil (45) dispuesto entre dicho imán superior (57) y dicho imán inferior (13) y que tiene un electroimán (41) posicionado sobre él; y comprendiendo el electroimán (41) una pluralidad de capas estratificadas caracterizado porque dichas capas estratificadas incluyen una capa (3-4) que soporta un núcleo de electroimán y en el que la pluralidad de capas estratificadas (3, 3-4, 4) establece además arrollamientos del conducto eléctrico alrededor de dicho núcleo de electroimán.

2. La estructura de la reivindicación 1, que comprende además:

una capa estratificada (15) situada entre dicho electroimán (41) y dicho imán inferior (13) que comprende uno o más bornes (19, 21) de material adecuado para canalizar fuerzas magnéticas procedentes de dicho imán inferior (13) hacia dicho electroimán (41) .

3. La estructura de la reivindicación 1, en la que dicho núcleo de electroimán comprende hierro.

4. La estructura de la reivindicación 1, en la que dicho núcleo de electroimán comprende una mezcla de polvo de hierro y resina.

5. La estructura de la reivindicación 1, en la que dicho núcleo de electroimán comprende una mezcla que comprende polvo de hierro y un material de resina depositada en una cavidad.

6. La estructura de cualquiera de las reivindicaciones 1 a 5, que comprende además:

una capa estratificada (53) situada entre dicho electroimán (41) y dicho imán superior (57) que comprende uno o más bornes de material adecuado para canalizar las fuerzas magnéticas procedentes de dicho imán superior (57) hacia dicho electroimán (41) .

7. La estructura de cualquiera de las reivindicaciones 1-6, que comprende además una capa estratificada (6) posicionada por debajo de dichos arrollamientos de conductor eléctrico y que comprende un primer y segundo trayectos de conductor para recibir una primera y segunda señales de entrada en un primer extremo de dicha capa estratificada (6) y conducir dichas primera y segunda señales a través de dicha capa estratificada (6) .

8. La estructura de la reivindicación 7, en la que dicha capa estratificada (6) posicionada por debajo de dichos arrollamientos de conductor eléctrico comprende además conductores de entrada en la armadura y de salida de la armadura (231, 233) .

9. La estructura de la reivindicación 1, en la que dichas capas estratificadas comprenden una primera capa en la que están formadas una primera y segunda filas de vías adyacentes en partes no conductoras de la primera capa.

10. La estructura de la reivindicación 9, en la que dichas capas estratificadas comprenden además una segunda capa y una tercera capa, comprendiendo cada una partes de conductor que interconectan dichas vías en lados superior e inferior respectivos de dicha primera capa de modo que completen dichos arrollamientos de conductor eléctrico.

11. Un dispositivo de conmutación que comprende una estructura de conmutación magnética según cualquiera de las reivindicaciones 1-10.

12. Un método para fabricar un electroimán (41) para un dispositivo de computación o relé, comprendiendo las operaciones de:

formar un núcleo electromagnético en al menos una primera capa que se puede estratificar (3-4) ; y formar una bobina interior y una bobina exterior alrededor de dicho núcleo, siendo cada una de las bobina interior y exterior capaz de conducir corriente eléctrica, estratificando capas (3, 4) adicionales que se pueden estratificar alrededor de al menos dicha primera capa que se puede estratificar (3-4) , comprendiendo dichas capas (3, 4) adicionales que se pueden estratificar secciones o rebanadas planas de dicha bobina interior y de dicha bobina exterior.