Magnetisch bistabiles Mikrorelais

Magnetisch bistabiles Mikrorelais

Elektrothermische polymere bidirektionale Mikroaktorik

Intellectual Property- und Innovationsmanagement

Deniz Bayramoglu, +49 6151 16-57215

Robert Heitzmann, +49 6151 16-57228

Status quo

Polymere Mikroaktorik ist trotz ihrer geringen Kosten kommerziell praktisch nicht verfügbar, da viele Fragen wie z.B. die Langzeitstabilität nicht ausreichend geklärt sind. Bestehende technologische Lösungen beinhalten einen Kunststoffaktor, welcher einseitig erwärmt wird. Dies führt im Laufe der Zeit zu einer plastischen Verformung mit den damit verbundenen Problemen wie z.B. Leistungsverlust und Ausfällen.

Unsere Technologie: Mikrorelais mit erhöhter Langzeitstabilität

Das Mikrorelais besteht aus einem magnetostatisch bistabilen elektrischen Kontaktsystem und zwei elektrothermischen Polymeraktoren, wobei durch beidseitige Aktuierung eine deutliche Erhöhung der Langzeitstabilität erreicht wird. Kommerzielle Konkurrenzprodukte sind zum aktuellen Zeitpunkt nicht bekannt.

Mehrwert

  • Keine plastische Verformung durch unsymmetrische Erwärmung.
  • Mikroaktorik ist umgebungstemperatur-kompensiert.
  • Keramiksubstrat ermöglicht Häusung der Technologie, daher wird kein passiver Glas- bzw. Keramikdeckel benötigt.

Vorteile

  • Kostengünstige und robuste Herstellung
  • Äußerst kleine Bauweise (Faktor > 2,5 zum Stand der Technik).
  • Hohe Langzeitstabilität mit mehr als zwei Mio. Schaltspielen.
  • Niedriger Durchgangswiderstand, hohe Spannungs- und Stromschaltfähigkeit und großer Übertragungsfrequenzbereich.
  • Galvanische Trennung zwischen Steuer- und Lastkreis.
  • Hohe Isolationsfestigkeit im Last- und Steuerkreis.
  • Energieeffizienz durch magnetische Bistabilität.
  • Vollständig gehäuste Mikrorelaismatrix.

Funktionsprinzip

Der Kontakt wird durch ein statisches Magnetfeld in einem von zwei stabilen Anschlägen gehalten. Auf diese Weise wird ein elektrischer Pfad zwischen Signaleingang und Signalausgang A oder B hergestellt. Das Umschalten wird durch zwei polymere elektrothermische Mikroantriebe initiiert, die über eine hysteresebehaftete mechanische Kupplung mit dem Kontaktsystem gekoppelt sind.

Derzeitiger Entwicklungsstand

Der Bau von ersten Demonstratoren und deren Erprobung ist abgeschlossen und hat die Funktionsfähigkeit der Erfindung bestätigt. Eine Charakterisierung der Erfindung ist im Messtechniklabor des Instituts erfolgt und hat den messtechnischen Nachweis des Langzeitverhaltens von über zwei Millionen lastfreien Schaltspielen erbracht.

Anwendungsmöglichkeiten

Sehr breites Anwendungsgebiet / Übertragbarkeit auf optische Schalter, Mikroventile und vergleichbare Systeme.

Gewerbliche Schutzrechte/IP

Die Entwicklung ist durch Patentanmeldung der TU Darmstadt schutzrechtlich gesichert.

Unser Angebot für Sie

Für die Umsetzung suchen wir einen Industriepartner, der diese Technologie für eine Produktentwicklung nutzen möchte. Sollte Weiterentwicklungsbedarf bestehen, gibt es die Möglichkeit zu einer intensiven Zusammen-arbeit zwischen dem Industriepartner und der TU Darmstadt.