[發(fā)明專利]磁力致動的印刷膜片開關(guān)及其應(yīng)用

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201480027864.0
• 申請日: 2014-03-13
• 公開（公告）號: CN105378886A
• 公開（公告）日: 2016-03-02
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 大衛(wèi)·G·斯密
• 申請（專利權(quán)）人: 莫列斯有限公司
• 主分類號: H01H59/00
• 分類號: H01H59/00;H01H36/00
• 代理公司: 隆天知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 72003
• 代理人: 張琦;韓羽楓

相關(guān)申請

本申請主張于2013年3月14日提交的美國臨時申請US61/782,540的優(yōu) 先權(quán)，該專利申請通過援引其整體上并入本文。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明概括而言涉及膜片開關(guān)，而更具體而言涉及由磁力致動的印刷膜 片開關(guān)。

背景技術(shù)

開關(guān)典型地是電動或手動控制的雙態(tài)裝置，該雙態(tài)裝置操作為斷開和閉 合電路中的導(dǎo)電元件或接觸件，由此影響電路或電路的至少一部分的操作。 例如，一開關(guān)通過中斷電流、或使電流從一個導(dǎo)體轉(zhuǎn)移至另一個導(dǎo)體、或者 使得電流沿兩個導(dǎo)體或在兩個導(dǎo)體之間流動而操作為斷開或形成一電路。開 關(guān)也可提供用于重定向或偏置電路中的電流的一手段，以啟用或禁用電路的 另一部分的功能。存在開關(guān)的很多類型，例如包括機電設(shè)備(如光開關(guān))、簧 片(reed)開關(guān)、繼電器、閉鎖開關(guān)(latchingswitch)以及膜片開關(guān)，這些 僅為舉例。

繼電器是一種通過另一電路來操作的電開關(guān)。例如，一些繼電器使用一 電磁體或僅在電場存在時產(chǎn)生磁場的一材料，以致動切換機構(gòu)。繼電器通常 結(jié)合有線圈，從而當電流通過線圈時，線圈能產(chǎn)生一磁場。繼而，基于所述 的結(jié)構(gòu)，磁場致動一鐵基銜鐵(ferrousarmature)，且銜鐵與一固定接觸件建 立或斷開連接，以斷開或閉合電路。繼電器通常用于通過使用一低功率信號 來控制以高功率運行的一電路。

一種離散的簧片開關(guān)是一種通過一施加的磁場而操作的一電開關(guān)。在一 種簡單的形式中，一簧片開關(guān)例如包括：至少兩個能磁化的柔性金屬簧片， 當所述開關(guān)斷開時，在各簧片的一端上分離開一小間隙。由一電磁體或永磁 體產(chǎn)生的磁場存在時，簧片被迫接觸在一起，由此消除所述間隙并閉合所述 開關(guān)，以使電路完整。可替代地，簧片接觸，從而所述開關(guān)閉合，而一磁場 的存在迫使它們分離開，由此斷開開關(guān)以切斷或中斷電路。

一種離散的簧片開關(guān)可包括：多個鐵基金屬簧片，典型地氣密地密封在 一玻璃套中，以保護所述多個簧片免受大氣腐蝕和/或金屬簧片的氧化，這可 減少或負面影響金屬的導(dǎo)電屬性。然而，這些開關(guān)在結(jié)構(gòu)上結(jié)合到電路中由 于它們的尺寸和剛度而在經(jīng)濟上是不可行的或者是不合適的，由此限制了它 們的應(yīng)用。

閉鎖開關(guān)是一旦被致動就保持其狀態(tài)的開關(guān)，且僅在第二次致動時返回 到其原始狀態(tài)。例如，在開關(guān)的第一次致動時一電路形成或斷開，而僅在開 關(guān)的第二次致動時電路斷開或形成。

在題為“LaminatedRelayswithMultipleFlexibleContacts(具有多個柔性 接觸件的層疊式繼電器)”的美國專利US7,215,229(下文稱為“’229”專利) 中描述了一種類型的閉鎖開關(guān)。在’229專利中，一層疊的電子機械系統(tǒng) (LEMS)開關(guān)包括“多個結(jié)構(gòu)層，這包括至少兩個結(jié)構(gòu)層，各結(jié)構(gòu)層包括 一柔性元件。所述多個結(jié)構(gòu)層堆疊且對齊成一疊(stack)，以形成至少一個 開關(guān)。該疊中的各結(jié)構(gòu)層附接于該疊的一相鄰的結(jié)構(gòu)層。當所形成的開關(guān)處 于一“啟動(on)”狀態(tài)時，第一柔性元件接觸第二柔性元件”(摘要)。將第 一柔性元件致動到一第一穩(wěn)定狀態(tài)(即所述第一柔性元件接觸所述第二柔性 元件)通過一永磁體層(其產(chǎn)生磁場以引起第一柔性元件的磁性材料的磁化) 而完成。與第一磁場相反的一第二磁場通過一電磁體或線圈產(chǎn)生，且當通過 將電流施加于該線圈而致動時，所述第一柔性元件返回至第二穩(wěn)定狀態(tài)(即 所述第一柔性元件不接觸所述第二柔性元件)。

盡管所述多個層疊層使閉鎖開關(guān)更簡單，從而它們可結(jié)合到更廣泛的各 種應(yīng)用中，但是由于開關(guān)的閉鎖功能，閉鎖開關(guān)仍有些復(fù)雜，且將它結(jié)合到 許多應(yīng)用(包括類似包裝的低成本的物品)中可能是不經(jīng)濟的。

一種更簡單的非閉鎖開關(guān)結(jié)構(gòu)是膜片開關(guān)。膜片開關(guān)是一種印刷在一柔 性基體(諸如PET或ITO)上的電開關(guān)。膜片開關(guān)通常通過施加垂直基體的 力而被致動，以即刻斷開或閉合一相應(yīng)的電路。膜片開關(guān)典型地是非閉鎖開 關(guān)，因為他們暫時斷開或閉合，當力存在時所述電路更常見的是閉合。