Электрод электростатического реле

патын.описАииИЗОБРЕТЕНИК АВТОРСКОМУ СВИДЕТЕЛЬСИУ Союз Советскни Социалистичесмни Республик(22) Заявлено 070 4.77 (2 с присоединением заявки 2 474018/2 Н 01 Н 5 Государственный комитет СССР по делам изобретений и открытий(23) ПриоритетОпубликовано 3005.80, Бюллетень Мо Дата опубликования описания 300580 ДК 621,318,.5 (088. 8) 2) Авторыизобретению И. Турышев и Т.Л 71 Заявите(54) ЭЛЕКТРОД ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОГО РЕЛ 2является сложной технологической задачей. Кроме того, изменение температуры окружающей среды вследствие теплового расширения пластин-электродов при указанных величинах зазора и толщины подвижного электрода создают нестабильность параметров реле, например напряжения срабатывани я. Упростить технологию у ст ановки зазора и уменьшить влияние температуры окружающей среды можно путем увеличения зазора, однако, при этом увеличивается напряжение срабатывания, а для увеличениячувствительности реле Необходимоувеличивать габариты реле, Таким образом, для уменьшения габаритов реле, для расширения интервала коммутируемых напряжени)1 ля упрощения технологии изготовления реле необходимо Уменьшить напряжение, срабатывания реле. сится к элементамстатических релеасширить область 10 Целшениеи раностейся прис пьезкачестрост ат ся уменьия релевозмож- остигаеттериала твами в да элект 2 о в и Изобретение отноконструкции электрои дает вэзможность рприменения реле.Известно электростатическое реле (1) содержащее контактную группу и дэа электрода - пластины, располо женные один напротив другого с зазо ром. Один из электродов является не подвижным, другой подвижным. Подвиж ный электрод-пластина выполнен в ви де гибкой мембраны, а неподвижный электрод-пластина имеет вырез, в ко , тором размещен неподвижный контакт, снабженный выступом для контактирования с поверхностью подвижной плас тины. Неподвижный контакт и подвижная пластина образуют контактную группуПри изготовлении реле в качестве материала для подвижных электродов применяют тонкие металлические плен ки толщиной порядка нескольких микрон и менее. Для обеспечения достаточных усилий притяжения при малых напряжениях срабатывания (порядка 0,1-10 В) величина зазора должна быть порядка одного микрона, Устаиовка зазора такой величины между подвижным и неподвижным электродами ыо изобретения янапряжения срабатсширения ФункционалПоставленная цельменением пленки из мэлектрическими свойе подвижного электрческих реле.снимая с электродов напряжение образец нагревают до 105 С и выдерживают в течение 3 ч при этой температуре. Затем охлаждают образец до 20 ОС, не снимая с электродов напря- жения, После охлаждения с электродов снимают напряжение. Полимерный пьеэоэлектрик готов к употреблению.Пьезомодуль для поливинилиденфторида р -формы Йз= 9,210 кл/н.Реле (фиг. 1) работает следующим образом.Прн приложении Разности потен- циалов к неподвижному электроду 7 и электроду 2 (нанесенному на полимерную мембрану), мембрана 1 прогибается в направлении неподвижного электрода, Величину прогиба ь п можно найти, используя известный закон ГУка: Е О 1 На-где Е - модуль упругости, н/мдля поли винилиденфторида р -Формы Е10 н/м, При этом процессЯработы предлагаемого реле аналогичен процессу работц реле-прототипа.При приложении разности потенциалов одновременно к электродам 7,2 и 3,2 мембрана 1 также прогибается в направлении неподвижного электрода.При этом контактная пластина 5 замыкает контактные электроды 8, 9.Величина прогиба в этом случае будет значительно больше н определяется нз выражения:с., с. ОН Е о Е О Н (3)й + 1об.ОнЕЬЙгде Ь - толщина пленки ПВФ- , м.Отсюда видно, что вели чин а про гиба Ь з состоит из прогиба, обусловленного пьезоэлектрическимисвойствами 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 еПусть П,( - напряжение срабатывания реле с обычным электродом. Определим во сколько раз величина напряжения П срабатывания реле с пьезоэлектрической пленкой меньше налряжения срабатывания реле с обычным электродом. Из условия равенства величины пРогиба ап длЯ Реле с обычным электродом иьЗ в реле с пьезоэлектрической пленкой, т, е. получаем: ОЬс 33738009На фиг. 1 показан вариант консгрувции реле с использованием предлагаемой пленки; Фиг, 2 поясняет способ получения пьеэоэлектрика дляэлектрода реле,Реле (см. Фиг. 1) содержит мембрану 1 выполненную из полимерногоматериала, обладающего пьезоэлектрическими свойствами, например из пленки поливинилидентфторида. На противоположные поверхности мембраны повсей площади их нанесены электроды2 и 3 Путем наПыления металла в ваку.умеили электропроводящей краскойили каким-либо другим известным способом нанесения металла на изолирующий материал. На электроде 2 в центре мембраны нанесен изолирующий диэлектрический слой 4 толщиной порядка 10 мкм. На слое 4 закреплена контактная металлическая пластика 5толщиной порядка 1-10 мкм, Мембрана 2 О1 с электродами 2 и 3 закрепленана основании 6. Иа основании б расположены неподвижный электрод 7 с вырезом в центре и два контактныхэлектрода 8, 9, Контактные электроды д 58 и 9 совместно с контактной пластиной 5 образуют одну контактную группу. Выполнение контактной группыв виде контактйой пластины 5 и электродов 8, 9 не увеличивает жесткостьмембраны 1, что очень важно длядостижения поставленной цели.Пьезоэлектрические свойства плен-,ки характеризуются величиной пьезомодуля д з.Величина йз определяется путемизмерения количества заряда Ц, индуцируемого на электродах 2 и 3 площадью 8 (расположенных на противоположных поверхностях пленки) прирастягивании образца пленки вдоль 40поверхности электродов, как показано на фиг2, При этом:Я ьгде Е - приложенная нагрузка, кг; 4Б - площадь поперечного сеченияобразца пленки, м,Наибольшей величиной пьезомодуляЙз обладает поливинилиденфторидР -Формы (ПВДФ-(3 ). Пьезоэлектрикиз поливинилиденфторида получаютследующим образом. Из материала поливинилиденфторида,в виде порошкапри .температуре 190-210 оС прессуютплоский образец, Затем его растягивают вдоль плоскости образца вкаком-либо направлении, (Например:в направлении оси й (см. Фиг, 2).На поверхности растянутого образцананосят металлические электроды2 и З,а затем прикладывают к этим цэлектродам постоянное по величине изнаку напряжение. Величина напряжения должна бить такой,чтобы в напряженность электрического йоля въбразце составляла 500 кВ/см, Не у Е поливинилиденфторида форма 10, Е = 2,0 109 н/м, Пуст738009 Составитель Ю. МакарычевРедактор Н. Коляда Техред О.Дюлай КоРРектоР ,М Подписноа СССР тий 844 ого комитет ний и откры Раушская на 1/31 Тир ИИПИ Государств по делам изобр 35, Москва, Ж"4величины в формулу (4) получаем Ц70.Выполнение подвижного электрода из пленки с пьезоэлектрическими свойствами позволяет уменыаить напряжения срабатывания реле, при сохранении малых габаритов реле получить более высокие качественные показатели электромеханических характеристик реле (стабильность параметров, повьааение величины коммутируемых напряжений и т,д.), а также существенно расщиряет функциональные возможщности электростатического реле. формула изобретения 5Применение пленки из материалас пьезоэлектрическими свойствами вкачестве подвижного электрода электростатического реле.ОИсточники информации,принятые во внимание при экспертйзе1; Авторское свидетельство СССРР 204440, кл. Н 01 Н 59/00, 1967.