SE509270C2 - Variabelt elektriskt motstånd samt förfarande för att öka respektive ändra resistansen hos ett elektriskt motstånd - Google Patents

Description

15 20 25 30 35 509 270 2 inom vilket resistansen därmed kan varieras är emellertid alltför begränsat för att åstadkomma en tillräcklig maximal resistans. Det beror på att pulvret även då trycket är helt avlastat bibehåller ett kompakt tillstånd där pulverkornen är tätt packade, ehuru utan att vara sammanpressade.

Mot denna bakgrund är ändamålet med föreliggande uppfinning att åstadkomma ett motstånd där resistansen kan ändras från ett mycket lågt värde till ett mycket högt värde.

Detta har enligt en första aspekt av uppfinningen ernåtts genom att ett varierbart elektriskt motstånd upp- visar de speciella särdrag som anges i patentkravets 1 kännetecknande del.

I sammanpressat tillstånd kommer pulvret att uppträda som ett i det närmaste solitt material med en ledningsförmåga som närmar sig ett sådant. Genom att ut- lösningsorganet inte bara avlastar pulvret från tryck utan även på ett snabbt sätt skapar utrymme för pulvrets par- tiklar att fjärma sig från varandra kommer partiklarna i pulvret vid utlösning att stöta bort intilliggande partiklar så att pulvret blir fluffigt och uppluckrat, dvs. partiklarna ligger ej längre tätt sammanpackade utan kommer att anligga lätt mot varandra med mycket liten kontaktyta. Varje kontaktyta ger upphov till en kontaktresistans som i serie med det stora antal kontaktpunkter som uppstår ger en mycket hög totalresistans över pulvret. Med motståndet utfört som ett pulver på detta sätt kan uppnås att pulvret får en resistivitet i sammantryckt tillstånd i storleksordningen mncm och i avlastat tillstånd i storleksordningen Mncm, dvs. ett förhållande på 1:109. I sammantryckt tillstånd utgör pulvret således en god ledare och i avlastat tillstånd är det i princip isolerande.

Vid en föredragen utföringsform av uppfinningen ut- övas trycket på pulvret via ett rörligt väggorgan hos behållaren, varvid utlösningsorganet är anordnat att på kort tid förflytta väggorganet till ett läge där behållarens volym har ökat. Med ett sådant rörligt väggorgan är det lätt att snabbt öka behållarens volym för att åstadkomma utrymmet för 10 15 20 25 30 509 270 3 pulverpartiklarna att fjärma sig från varandra. Tack vare den kraftiga negativa tryckvåg som uppstår vid en snabb volymför- ändring skapas en turbulens hos partiklarna som befrämjar deras tendens att fylla ut det extra utrymme som bildas.

Detta i samverkan med den upplagrade fjädringsverkan som finns hos kornen då de är sammanpressade och som utlöses vid den snabba volymutvidgningen hos behållaren.

För att fullt utnyttja den dynamik som uppstår då trycket avlastas och volymen hos behållaren ökas bör volym- ökningen ske på kortare tid än 3 ms, och där bäst effekt uppnås om det sker på kortare tid än 200 us. Vid en före- dragen utföringsform av uppfinningen anges således detta som övre gräns för tiden för volymutvidgningen.

Företrädesvis är volymökningen hos behållaren minst 10%, lämpligtvis 15 - 25%, vilket är en storleksordning hos volymökningen som är lämplig för att den beskrivna effekten skall få maximal verkan.

Enligt en ytterligare föredragen utföringsform är pulvret inneslutet i en miljö av luft eller annat gasformigt medium, vilket underlättar att snabbt få kornen att separera.

Vid en speciell, föredragen utföringsform är därvid det gas- formiga mediet under över- eller undertryck vilket ytter- ligare befrämjar separartionen. Speciellt vid ett kraftigt övertryck uppnås att de gasdynamiska krafterna bidrar härtill.

Ett ändamålsenligt och säkert sätt att åstadkomma en volymförändring tillräckligt snabbt är att utlösnings- organet är av elektromagnetiskt slag, vilket således utgör en ytterligare föredragen utföringsform av uppfinningen.

Desintegrationsprocessen hos pulvret är i hög grad beroende av pulvermaterialets elastiska egenskaper. Det är därvid mycket fördelaktigt om materialet har en elasticitet som medför att det då det utsättes för tryck i huvudsak blir elastiskt deformerat. Helst bör materialbrott uppträda innan någon nämnvärd plastisk deformation inträffar. Ett pulver där partiklarna är i huvudsak elastiskt deformerade i sammanpres- sat tillstånd kommer, att då trycket avlastas och expansions- 10 15 20 25 30 35 509 270 4 volym skapas, att uppträda som ett stort antal fjäderelement i mikroformat, vilka då tenderar att sprätta bort från varandra så att den separerande verkningen förstärks. Ett pulver av ett material med denna mycket viktiga egenskap utgör därför en föredragen utföringsform av uppfinningen.

Kornstorleken på partiklarna bör ej vara för stor eftersom det leder till en alltför stor totalvolym om till- räckligt stort antal kontaktpunkter skall uppnås. En prak- tiskt lämplig övre gräns är 100 pm. Det är således fördel- aktigt ju mindre partikelstorleken är eftersom det ökar antalet kontaktpunkter. Vid alltför liten kornstorlek kan dock problem uppstå med att pulverkornen tenderar att klumpa ihop sig på grund av att de är känsliga för ytdefekter eller föroreningar. Då motståndet utlöses från att vara trycksatt till att avlastas kommer då kornen inte att i tillräcklig grad avlägsna sig från varandra. En kornstorlek ned till ca 0,1 um torde dock kunna användas utan att detta problem uppstår. Ett lämpligt intervall för partikelstorleken är således enligt en föredragen utföringsform av uppfinningen 0,1 - 100 um, där delintervallet 1 - 25 pm föredrages.

Enligt ytterligare en föredragen utföringsform av uppfinningen har materialet en smältpunkt som är över 1000°C, lämpligtvis över 2000°C. En hög termisk stabilitet ökar näm- ligen möjligheten för motståndet att klara av att ta upp den värme som utvecklas däri under omställningsförloppet.

Vid ännu en föredragen utföringsform består pulvret av åtminstone två olika slag av material där det ena är ledande och det andra isolerande. Pulverkornen av isolerande material bidrar till att kyla och separera partiklarna av ledande material när pulvret tryckavlastas. Detta tack vare att de isolerande partiklarna bibringar pulvret en förhöjd elasticitet som gör att de ledande partiklarna separering be- främjas då trycket avlastas. Eventuell tendens hos pulvret att klumpas ihop och sintras motverkas i och med detta.

Som material för partiklarna är olika slag av elektriskt ledande keramer lämpliga med hänsyn till de termiska och andra egenskaper som är önskvärda hos mate- 10 15 20 25 30 l,| UI 509 270 5 rialet. Framförallt deformeras dylika material i huvudsak elastiskt och i mycket ringa grad plastiskt. Detta utgör en föredragen utföringsform av uppfinningen varvid speciellt föredrages att materialet är en borid, en karbid, en nitrid, en oxid, en silicid eller blandningar därav.

Närmare preciserat föredrages att materialet är en förening där några av metallerna Cr, Hf, Mo, Nb, Ta, Ti, W, V, Mn, Fe, Co, Ni eller Zr ingår och där speciellt den grupp föreningar som omnämns i en tabell längre fram i beskriv- ningen visat sig ha egenskaper som gör dem mycket lämpliga i sammanhanget, föredrages.

Ovan angivna och andra föredragna utföringsformer av det uppfunna elektriska motståndet anges i det av patent- kravet 1 beroende underkraven.

Ehuru den primära användningen av motståndet är att bryta en strömbana är uppfinningen tillämplig även för att sluta en sådan, genom att motståndet är anordnat att utlösas i motsatt riktning, dvs. från högresistanstillståndet till lågresistanstillståndet. En sådan "omvänd" variant av motståndet anges i det självständiga patentkravet 25 och de av detta beroende patentkraven. Vidare är motståndet utnyttj- ningsbart för att kunna utöva båda funktionerna, en variant som anges i det självständiga patentkravet 27 och de av detta beroende patentkraven.

Ur en andra aspekt av uppfinningen har det angivna ändamålet ernåtts genom att ett förfarande av det i patent- kravets 30 ingress angivna slaget innefattar de speciella åt- gärder som anges i detta kravs kännetecknande del.

Föredragna utföringsformer av det uppfunna förfar- andet anges i de av patentkraven 30 beroende underkraven.

Dessa utföringsformer av förfarandet medför speciella för- delar av ett slag som angivits ovan angående föredragna utföringsformer av den uppfunna anordningen.

Uppfinningen förklaras närmare genom efterföljande detaljerade beskrivning av föredragna utföringsformer av densamma under hänvisning till medföljande figurer i vilka, fig. 1 är ett diagram åskådliggörande principen för 10 15 20 25 30 509 270 uppfinningen, fig. 2 schematiskt visar ett motstånd enligt upp- finningen i sammanpressat tillstånd, fig. 3 schematiskt visar motståndet i fig. 2 i expanderat tillstånd, fig. 4 idealiserat och förstorat visar några pulverkorn i det i fig. 3 visade tillståndet, fig. 5 på samma sätt visar några pulverkorn i det i fig. 2 visade tillståndet, fig. 6 är en delförstoring av pulvret i ett mot- stånd enligt uppfinningen i det i fig. 3 visade tillståndet, fig. 7 schematiskt illustrerar utlösningsanord- ningen för motståndet, fig. 8 schematiskt åskådliggör en första alternativ utföringsform av motståndet, fig. 9 schematiskt åskådliggör en andra alternativ utföringsform av motståndet.

I diagrammet i fig. 1 illustreras den princip som är central för föreliggande uppfinning. Diagrammet visar resistiviteten hos ett pulver bestående av 80 % Tißz och 20 % glas (viktprocent) som funktion av det tryck som anbringas mot pulvret. Diagrammet är resultatet av ett försök där pulvret ursprungligen var i ett löst uppluckrat tillstånd och sedan utsattes för ett gradvis ökande tryck. Därefter av- lastas trycket långsamt och gradvis. Vid sammanpressningen komprimerades det uppluckrade pulvret under volymminskning till ett kompakt tillstånd medan vid den gradvisa tryckav- lastningen pulvret bibehöll sitt kompakta tillstånd.

Med fyllda punkter (kurva A) visas hur resistivi- teten ändrades under första delen av försöket, dvs. vid komprimeringen och med ofyllda punkter (kurva B) visas mot- svarande förändringar under andra delen av försöket, dvs. då pulvret tryckavlastades utan volymökning.

I båda fallen minskade resistiviteten med ökat tryck. Skillnaden i kurvornas lutning är dock markant, där tryckökningen vid kompression åstadkommer en dramatisk minskning av resistiviteten medan vid efterföljande tryck- 10 15 20 25 30 509 270 7 avlastning utan volymförändring resistiviteten tilltar i avsevärt långsammare takt. Kurvan B åskådliggör således det resistivitetsberoende som uppnås enbart som följd av tryck- förändring. Förhållandet mellan högsta och lägsta resis- tivitet är därvid många tiopotenser lägre än vad som er- fordras vid tillämpningen av det slag som inledningsvis diskuteras.

Kurvan A åskådliggör det resistivitetsberoende som uppnås då inte bara trycket utan parallellt med detta även volymen varieras. Som en följd av att pulverkornen då pulvret är uppluckrat och har en större volym kommer att endast lätt nudda vid varandra blir resistiviteten mycket hög i det helt uppluckrade tillståndet.

Motståndet enligt uppfinningen bygger på att även vid avlastning av trycket söka följa kurva A, dvs. kompres- sionskurvan, vilket kan åstadkommas om volymen ökar mycket snabbt för att med en dynamisk effekt få pulvret uppluckrat.

Då pulvret på detta sätt i det närmaste momentant övergår från kompakt och tryckbelastat till expanderat och tryck- avlastat tillstånd ökar resistiviteten i storleksordningen 107 - 109 gånger eller mer, dvs. övergår från att vara ledande till isolerande. Motsvarande ökning av resis- tiviteten om tryckavlastning sker utan volymökning är högst 102 - 103 gånger.

Figurerna 2 och 3 illustrerar principen för ett variabelt motstånd enligt uppfinningen. I fig. 2 är mot- ståndet i läge med mycket låg resistans och i fig. 3 är resistansen mycket hög. Anordningen kan enkelt beskrivas som en behållare 1 av icke-ledande material som i vardera ände har en ändvägg 2, 3 av ledande material, där vardera av änd- väggarna 2, 3 är förbunden med en ledare 4, 5. I behållaren finns ett pulver av exempelvis TiB2 med en kornstorlek av omkring 10 um. Ändväggen 3 är förskjutbar i sidoriktningen i figuren och är i fig. 2 i ett läge där det kraftigt trycker mot pulvret. I fig. 3 är ändväggen tillbakadragen så att den ej trycker samman pulvret. 10 15 20 25 30 509 270 8 I det i fig. 2 visade tillståndet är pulvret 6 hårt sammanpressat så att pulvret får elektriska egenskaper som liknar de för motsvarande material i solid form. Då ett material som TiB2 med god ledningsförmåga användes kommer pulvret därför att vara en god ledare med en resistivitet ned mot storleksordningen mficm. Sammanpressningskraften är några få MPa.

I det i fig. 3 visade expanderade tillståndet har kornen 6 fått utrymme att separera från varandra så att kornen kommer att nudda varandra med små kontaktytor. vardera kontaktyta ger upphov till en kontaktresistans och pulvret som helhet bildar ett stort antal kedjekopplade dylika resis- tanser som adderas till en avsevärd resistans mellan ändvägg- arna 2 och 3. I detta fluffiga eller uppluckrade tillstånd kommer pulvret att ha en resistivitet i storleksordningen Mflcm eller högre, dvs. nio potenser högre än i sammanpressat tillstånd. Pulvret blir därvid en isolant.

Förflyttningen av den rörliga ändväggen 3 från det i fig. 2 till det i fig. 3 visade läget sker på ca 100 ps och volymökningen är ca 20 %. Den negativa tryckvåg som den snabba volymökningen innebär medför, tillsammans med den inneboende fjädringskraften hos pulvrets partiklar, vilken utlöses vid volymökningen, att pulverkornen sprider sig över den tillgängliga volymen så att det uppluckrade tillståndet inträder.

De båda tillstånden illustreras närmare i en idealiserad förenkling i fig. 4 och 5, där fig. 4 är en delförstoring av pulvret i det i fig. 2 visade tillståndet och fig. 5 av pulvret i det i fig. 2 visade tillståndet. I fig. 4 anligger pulverkornen mot varandra i det närmaste punktformigt, vilket ger en hög resistans över varje kontakt- punkt. I fig. 5 är kornen sammanpressade och elastiskt de- formerade mot varandra så att anliggningen sker via en i sammanhanget avsevärd yta, vilket gör pulvret ledande.

Det uppluckrade tillståndet illustreras även i fig. 6 som förstorat visar en del av pulvret 6. Ett flertal paral- lella och förgrenade strömbanor bildas, varav en av dessa A 10 15 20 25 30 509 270 9 är markerad med pilförsedd linje. Strömbanan A löper från ändväggen 3 genom kornen 6a-6e och vidare till motsatta ändväggen varvid den passerar kontaktpunkterna 7a-7e etc. Som nämnts uppstår resistansen främst i kontaktpunkterna 7a-7e medan resistansen genom kornen är försumbar i sammanhanget.

Resistansen i varje kontaktpunkt blir beroende av kontaktytans storlek, vilken i sig påverkas av anpress- ningskraft, pulvermaterialets hårdhet och formen på kornen i anliggningsområdet. Vidare beror resistansen på resistivi- teten hos pulvermaterialet och på temperaturen i kontakt- punkten.

Om kontaktytan approximeras med en cirkel med radien a kommer kontaktresistansen R; att bli Pr 2a där pf är kornmaterialets resistivitet, och varvid upphett- ningspåverkan ej beaktas. Med pf = 25 uflcm och a = 50 nm blir IQ = 2,5 0. Det förutsättes här att a << kornets radie, r, vilket normalt är fallet.

För material som bildas av oxidlager på ytan måste resistansen från detta adderas till Rc för att få den totala resistansen. Oxidresistansen, _ zdpox.

OX _ 2 ”a R där d är oxidlagrets tjocklek, och pfl resistiviteten hos oxiden. Totala resistansen R vid kontaktstället blir då R=RC+RW Kontaktresistansen mellan elektroderna, dvs. änd- väggarna är oberoende av kornstorleken medan ytresistansen, vilken innefattar såväl resistansen från oxidlagret som från föroreningar och degradering av ytan, är omvänt propor- tionell mot denna.

För att få låg resistans i kontaktpunkterna, vilket är eftersträvansvärt då pulvret är sammanpressat bör korn- materialet ha låg resistivitet, vara så runda som möjligt och 10 15 20 25 b) UI 509 270 10 ha föga tendens att bilda oxidlager (eller annan isolerande ytförsmutsning). Det senare får ökad betydelse vid små kornstorlekar.

I uppluckrat tillstånd hos pulvret då resistansen över vardera kontaktpunkt är hög utsättes kontaktpunkten för hög värmeutveckling. Temperaturen vid kontaktpunkten ökar med spänningen över denna och är ca 200%2vád en spänning på 0,1 V och ökar till ca 3000%2vid en spänning på 1 V. Materialets smälttemperatur sätter således en övre gräns för vilket spänningsfall som kan uppnås över kontaktpunkten. Exempelvis TiC eller TiB2 har smältpunkt som medger spän-ningsfall upp till 1V över kontaktpunkten medan de flesta metaller ligger avsevärt lägre. Den tidpunkt som det tar för temperaturen att nå sitt slutvärde kan beräknas till ca 1 ns, dvs. upphett- ningen av kontaktpunkten kan betraktas ske momentant jämfört med den tid utlösningen av motståndets pulver till det uppluckrade tillståndet tar.

Då pulvret avlastas och ges utrymme att snabbt expandera kan man i princip identifiera tre olika källor till den kraft som separerar kornen från varandra, nämligen dyna- miska effekter av den trycksänkning som sker i den gas som pulvret finns i, elektromagnetiska krafter samt mekaniska krafter från kornens elastiska hoptryckning. Såväl empiriskt som baserat på teoretiska beräkningar har kunnat konstateras att de elektromagnetiska krafterna är helt försumbara, och vidare att den elastiska kraften dominerar klart över den gasdynamiska och är ca 10 - 100 gånger större än denna. Man kan således i praktiken beskriva separationseffekten som främst beroende på att kornen fjädrar bort från varandra.

Vid ett rejält övertryck hos gasen eller luften kan dock de gasdynamiska krafterna få en mer påtaglig inverkan.

Viktigt är att pulvermaterialet har tillräckligt hög termisk stabilitet för att kunna ta upp den värmeutveck- ling som alstras då motståndet utlöses. Samtliga de i listan längre fram angivna materialen uppfyller detta krav. För exempelvis TiB2, ZrB2 och TiC erhålles en praktiskt utnyttj- ningsbar förmåga att termiskt absorbera ca 50 kJ per cm3 10 15 20 25 30 1,0 UI 509 270 11 pulver.

Som nämnts ovan bör pulverkornen vara så runda som möjligt för minskad kontaktresistans. Detta är viktigt även ur termisk synpunkt eftersom det ökar förmågan att leda värmet från kontaktpunkten till kornets inre. Runda korn ger dessutom bättre separeringseffekt vid utlösningen.

Det är vidare önskvärt att kornens storlek uppvisar så liten variation som möjligt. Även detta sänker pulvrets resistivitet och ökar separeringseffekten vid utlösning.

Mot denna bakgrund kan önskvärda egenskaper för lämpligt material i pulvret härledas. Materialet bör således ha hög smälttemperatur för att medge hög spänning över kontaktområdet utan att det smälter och svetsas samman med intilliggande korn. Materialet bör vidare ha liten benägen- het att oxidera eftersom oxidlagret ökar resistansen mellan kornen, vilket är till nackdel då pulvret är sammantryckt och skall ha så liten resistans som möjligt. Kornmaterialets egen resistivitet bör av samma skäl vara låg, och kornen bör dess- utom vara så runda som möjligt för att minimera kontakt- resistansen. Låg materialkostnad och miljövänlighet är natur- ligtvis också önskvärt.

Därtill kommer en mycket viktig egenskap hos materialet för att befrämja separeringen, nämligen att det bör ha stor hårdhet för att minimera den plastiska deforma- tionen av kornen då de är sammanpressade. Betydelsen av att minimera den plastiska deformationen har berörts närmare ovan.

Nedanstående lista anger exempel på olika material som i varierande men god grad tillgodoser kriterierna ovan, där materialet anges i första kolumnen, dess smältpunkt °C i den andra och dess densitet i g/cm3 i den tredje. 10 15 20 25 30 5 0 9 2 7 0 12 cfacz 1690 6.66 Hfsg 6250 11.01 Hfc 4160 12.2 MoB2 2100 7.12 Mac 2690 6.2 Mogg 2000 6.61 Nbßz 2900 17.0 abc 3500 7-5 NbN 2570 6.4 NbSb 1950 5.70 Tag 3360 13.9 TaN 6090 16.6 TasL 2200 _» 6.5 1132 2900 4.50 110 6140 4.96 fisü 1760 410 WB 2660 9.0 m 2670 15.66 wsb 2160 34 v32 2100 5.1 V0 2610 5.77 2,32 3200 6.08 2,3 ' 6540 6.76 zrN 2960 7.09 zrsig 1550 4.66 I fig. 7 illustreras principen för en utlösnings- mekanism enigt uppfinningen medelst vilket pulvret bringas att övergå från det trycksatta kompakta tillståndet till det tryckavlastade uppluckrade tillståndet.

Pulvret 6 visas i figuren i kompakt tillstånd där det är sammanpressat i en kammare bildad av en cylindrisk mantelvägg 1 av isolerande material, ett nedanför pulvret fast monterat aluminiumblock 2 och ett ovanför pulvret rörligt aluminiumblock 3. Aluminiumblocken 2, 3 utgör kon- takterna mot pulvret 6 och är anslutna till varsin ledare 11, 12. Det rörliga aluminiumblocket 3 nâlls pressat mot pulvret 10 15 20 25 30 35 5Û9 270 13 6 med hjälp av en mekanisk fjäder 13 stödd av ett med det undre aluminiumblocket stelt förbundet stativ 14 via ett isolerande ringformigt block 15. Det isolerande blocket 15 vetter med en del av sin övre ändyta mot det rörliga alumi- niumblocket 3 och vid denna del är en elektrisk spole 16 anordnad. Lindningen 16 och det rörliga aluminiumblocket skiljs åt av ett luftgap 17.

Utlösningen åstadkommas genom en strömpuls genom spolen 16, vilken inducerar en ström i det rörliga alumi- niumblocket 3 så att detta snabbt lyfter under övervinnande av kraften från fjädern 13. Blocket 3 lyfts några millimeter från pulvret och tiden för detta är ca 100 us.

Pulvret blir därmed helt tryckavlastat och kam- marens volym ökar så att pulvret kan expandera till det uppluckrade tillstånd, som beskrivits närmare ovan.

En låsmekanism besetående av nâgra radiellt riktade stavar 18 i spår i stativet 14 är anordnade att automatiskt skjuta in under det rörliga aluminiumblocket 3 när detta lyfts och förhindra att det faller tillbaka.

Den mekaniska fjädern 13 kan vara dimensionerad för att åstadkomma hela den erforderliga anpressningskraften.

Alternativt kan fjädern 13 vara klenare, och en del av anpressningskraften erhållas med hjälp av attraherande magneter 19,20. Det senare alternativt ökar snabbheten eftersom kraften från magneterna 19, 20 avtar kraftigt då de avlägsnas från varandra.

Vid den i fig. 7 visade anordningen utgör det rörliga aluminiumblocket 3 såväl motståndets ena elektrod som den rörliga vägg som ger tryck- och volymförändringar.

I fig. 8 visas medelst en principskiss ett alter- nativt utförande av den rörliga väggen. Den kammare som inne- sluter pulvret representeras i figuren av en parallellepi- ped där den övre 23 och undre 22 ändytan utgör de båda elektroderna, vilka båda är stationära och är anslutna till strömbanan 24. I stället utgöres den rörliga väggen av en av sidoväggarna 25. Tryckkraften och volymförändringen är här således riktade i huvudsak vinkelrätt mot strömbanans 10 15 20 25 30 35 509 270 14 riktning genom pulvret. En fördel med denna variant är att pulvret blir löst i samma grad hela vägen sett i strömbanans riktning, varigenom en jämnare spänningsfördelning erhålles än vid den i fig. 7 beskrivna utföringsformen där spänningen initialt blir ojämnt fördelad, p.g.a. att trycket minskar och volymen ökar först i ena änden av motståndet sett i ström- riktningen. Den i fig. 8 visade utföringsformen ger i stället initialt en ojämn strömfördelning. Detta medför höjd resis- tans, vilket är en fördel.

I fig. 9 illustreras en variant på det i fig. 8 visade alternativet. Här har den kammare som innesluter pulvret formen av ett triangulärt prisma, där prismats ändytor 22', 23' är fasta elektroder och en av prismats sido- väggar 25' utgör den rörliga väggen. En dylik geometri hos kammaren bidrar till att pulvret i högre grad luckras upp i hela volymen.

Formen hos den kammare som innesluter pulvret kan naturligtvis varieras på mångahanda sätt inom uppfinningens ram, såväl vid det i fig. 7 som det i figurerna 8 och 9 visade alternativet för volymförändringens riktning relativt strömriktningen. Den rörliga väggens form behöver naturligt- vis ej heller vara plan utan kan exv. vara kilformad, eller korrugerad. Den rörliga väggen behöver inte heller nödvän- digtvis vara parallell med den motstående väggen eller vinkelrät mot sin rörelseriktning. Rörelsen kan dessutom vara sådan att förändringen av trycket åstadkommes genom skjuv- krafter eller en kombination av skjuvkrafter och tryck- krafter. Rörelsen kan alternativt vara en vridrörelse eller en kombination av vridning och translation. Elektroderna behöver ej heller nödvändigtvis vara plana utan kan t.ex. vara konvexa eller konkava.

Claims (41)

10 15 20 25 30 35 509 270 15 PATENTKRAV

1. Variabelt elektriskt motstånd anordnat att kunna inta ett första tillstånd med mycket låg resistans och ett andra tillstånd med mycket hög resistans, vilket motstånd innefattar ett pulver (6) eller liknande samling av partiklar inneslutet i en kammare och tryckorgan (13, 19, 20) utövande ett tryck på pulvret i kammaren, k ä n n e t e c k n a t av att utlösningsorgan (17) är anordnat för att växla från nämnda första till nämnda andra tillstånd genom att vara anordnat att deaktivera nämnda tryck och på kort tid skapa utrymme för pulvrets (6) partiklar att fjärma sig från varandra.

2. Motstånd enligt patentkravet 1, vid vilket tryck- organet (13, 19, 20) är anordnat att utöva nämnda tryck på pulvret (6) via ett rörligt väggorgan (3, 25, 25') hos kammaren och att utlösningsorganet (17) är anordnat att på kort tid förflytta väggorganet (3, 25, 25') till ett läge där kammarens volym har ökat.

3. Motstånd enligt patentkravet 2, vid vilket utlös- ningsorgnet (17) är anordnat att utföra nämnda förflyttning på mindre än 3 ms, företrädesvis mindre än 200 ps.

4. Motstånd enligt patentkravet 2 eller 3, vid vilket förflyttningen av väggorganet (13, 19, 20) till nämnda läge innebär en volymändring hos behållaren på minst 10%, före- trädesvis 15 - 25 %.

5. Motstånd enligt något av patentkraven 2 - 4, vid vilket det rörliga väggorganet (13, 19, 20) är anordnat att utföra nämnda förflyttning genom en translationsrörelse.

6. Motstånd enligt något av patentkraven 2 - 5, vid vilket första och andra kontaktorgan (2, 3) är anslutna till pulvret (6), vilka kontaktorgan (2, 3) definierar 10 15 20 25 30 509 270 16 motståndets verkansriktning och vid vilket riktningen för nämnda förflyttning i huvudsak sammanfaller med motståndets verkansriktning.

7. Motstånd enligt något av patentkraven 2 - 5, vid vilket första och andra kontaktorgan (22,23, 22',23') är anslutna till pulvret (6), vilka kontaktorgan (22,23; 22',23') definierar motståndets verkansriktning och vid vilket riktningen för nämnda förflyttning i huvudsak är vinkelrät mot motståndets verkansriktning.

8. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 7, vid vilket pulvret (6) är inneslutet i en miljö av luft eller annat gasformigt medium.

9. Motstånd enligt patentkravet 8, vid vilket luften eller annat gasformigt medium är av över- eller undertryck.

10. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 9, vid vilket utlösningsorganet (16) är av elektromagnetiskt slag.

11. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 9, vid vilket utlösningsorganet är ett tryckvågsalstrande organ, företrädesvis en exploderande sprängladdning.

12. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 11, vid vilket tryckorganet innefattar en mekanisk fjäder (13) och/eller magnetiskt tryckorgan (19, 20).

13. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 12, vid vilka tryckorganet (13, 19, 20) är anordnat att utöva ett tryck i storleksordningen 0,1 - 50 MPa, företrädesvis 1 - 10 MPa.

14. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 12, vid vilket pulvret (6) är av ett material med tillräcklig elasti- citet för att det då det utsättes för tryck upp till nyttjat 10 -15 20 25 30 35 509 270 17 tryck undergår i huvudsak elastisk deformation, dvs följer Hookes' lag.

15. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 14 vid vilket medelpartikelstorleken ligger i intervallet 0,1 - 100 um, företrädesvis intervallet 1 - 25 um.

16. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 15 vid vilket samtliga partiklar är av samma material.

17. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 15, vid vilket partiklarna är av olika material.

18. Motstånd enligt patentkravet 17, vid vilket par- tiklarna innefattar partiklar av ett material som är isoler- ande och partiklar av ett material som är ledande.

19. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 17, vid vilket åtminstone en del av partiklarna är av ett material med en smältpunkt över 1000W3, företrädesvis över 2000°C och som har god elektrisk ledningsförmåga.

20. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 19, vid vilket partiklarna innefattar partiklar av ett keramiskt material.

21. Motstånd enligt patentkravet 20, vid vilket nämnda material är en borid, en karbid, en nitrid en oxid eller silicid eller blandningar därav.

22. Motstånd enligt patentkravet 20 eller 21, vid vilket nämnda material är föreningar i vilka Cr, Hf, Mo, Nb, Ta, Ti, w, v, Mn, Fe, co, Ni eller zr ingår.

23. Motstånd enligt patentkravet 22, vid vilket nämnda material är valt ur en grupp föreningar vilken grupp består av Cr3C2, Hfßz, HfC, MoB2, MoC, MoSi2, NbB2, NbC, NbN, NbSi2, 10 15 20 25 30 509 270 18 Tac, TaN, Tasiz, Tißz, Tic, Tisiz, WB, wc, wsiz, v32, vc, zrßz, ZrC, ZrN, ZrSi¿.

24. Motstånd enligt något av patentkraven 1 - 23, vid Vilket förhållandet mellan högsta och lägsta resistans är större än l0°:1, företrädesvis större än l09:1.

25. Variabelt elektriskt motstånd anordnat att kunna inta ett första tillstånd med mycket hög resistans och ett andra tillstånd med mycket låg resistans, vilket motstånd innefattar ett pulver (6) eller liknande samling av partiklar inneslutet i en kammare och tryckorgan (13, 19, 20) anordnat att kunna utöva ett tryck på pulvret, k ä n n e t e c k n a t av att utlösningsorgan är anordnat för att växla från nämnda första till nämnda andra tillstånd genom att vara anordnat att aktivera nämnda tryck och på kort tid kompaktera pulvret.

26. Motstånd enligt patentkravet 25, i vilket tryck- organet (13, 19, 20) är anordnat att utöva nämnda tryck på pulvret (6) via ett rörligt väggorgan (3, 25, 25') hos kammaren och att utlösningsorganet är anordnat att på kort tid förflytta väggorganet (3, 25, 25") till ett läge där kammarens volym minskat.

27. Variabelt elektriskt motstånd anordnat att kunna inta ett första tillstånd med mycket låg resistans och ett andra tillstånd med mycket hög resistans, vilket motstånd innefattar ett pulver (6) eller liknande samling av partiklar inneslutet i en kammare och tryckorgan (13, 19,20) anordnat att kunna utöva ett tryck på pulvret, k ä n n e t e c k- n a t av att utlösningsorganet är anordnat för att växla mellan nämnda första och nämnda andra tillstånd genom att vara anordnat att deaktivera respektive aktivera nämnda tryck och på kort tid förändra kammarens volym. 10 15 20 25 30 509 270 19

28. Motstånd enligt patentkravet 27, vid vilket tryck- organet (13, 19, 20) är anordnat att utöva nämnda tryck på pulvret (6) via ett rörligt väggorgan (3, 25, 25') hos kammaren och att utlösningsorganet är anordnat att på kort tid förflytta väggorganet (3, 25, 25') till ett läge där kammarens volym har ändrats.

29. Variabelt elektriskt motstånd enligt något av patentkraven 25 - 28, och innefattande särdagen angivna i något av patentkraven 3 - 24.

30. Förfarande för att öka resistansen hos ett elekt- riskt motstånd från ett första tillstånd med mycket låg resistans till ett andra tillstånd med mycket hög resistans, vilket motstånd innefattar ett pulver eller liknande samling partiklar inneslutna i en kammare, varvid under nämnda första tillstånd ett tryck utövas mot pulvret, k ä n n e- t e c k n a t av att nämnda andra tillstånd åstadkommes genom att trycket deaktiveras och pulvrets partiklar ges möjlighet att på kort tid fjärma sig från varandra.

31. Förfarande för att ändra resistansen hos ett elektriskt motstånd mellan ett första tillstånd med mycket låg resistans och ett andra tillstånd med mycket hög resistans, vilket motstånd innefattar ett pulver eller liknande samling partiklar inneslutna i en kammare, varvid under nämnda första tillstånd ett tryck utövas mot pulvret, k ä n n e t e c k n a t av att ändring av tillståndet åstad- kommes genom att trycket aktiveras respektive deaktiveras och pulvrets partiklar ges möjlighet att på kort tid närma respektive fjärma sig från varandra.

32. Förfarande enligt patentkravet 30 eller 31, vid vilket trycket i nämnda första tillstånd utövas mot pulvret via ett rörligt väggorgan hos kammaren och att pulvrets partiklar ges möjighet att fjärma sig från varandra genom att förflytta det rörliga väggorganet på kort tid till ett läge 10 15 20 25 30 35 5Û9 270 20 där kammarens volym har ökat.

33. Förfarande enligt patentkravet 30 eller 31, vid vilket väggorganet förflyttas till det andra läget på mindre än 3 ms, företrädesvis mindre än 200 ps.

34. Förfarande enligt patentkravet 32 eller 33, vid vilket väggorganet förflyttas till ett läge där behållarens volym ökats med minst 10 %, företrädesvis 15 - 25 %.

35. Förfarande enligt något av patentkraven 32 - 34 vid vilket väggorganet förflyttas medelst en translations- rörelse.

36. Förfarande enligt något av patentkraven 32 - 35, vid vilket väggorganet förflyttas i en riktning som i huvudsak sammanfaller med strömmens huvudriktning genom mot- ståndet.

37. Förfarande enligt något av patentkraven 32 - 35, vid vilket väggorganet förflyttas i en riktning som i huvudsak är vinkelrät mot strömmens huvudriktning genom motståndet.

38. Förfarande enligt något av patentkraven 30 - 37, vid vilket trycket deaktiveras och volymen ökas på elektro- magnetisk väg.

39. Förfarande enligt något av patentkraven 30 - 38, vid vilket det mot pulvret anbringade trycket åstadkommes genom en mekanisk fjäder och/eller på magnetisk väg.

40. Förfarande enligt något av patentkraven 30 - 39, vid vilket under nämnda första tillstånd utövas ett tryck mot pulvret i storleksordningen 0,1 - 50 MPa, företrädesvis 1 - 10 MPa. 10 15 20 25 30 509 270 21

41. Förfarande enligt något av patentkraven 30 - 40, vid vilket pulvret är av ett material i enlighet med vad som anges i något av patentkraven 14 - 24.