记忆合金致动的设备以及其制作及使用方法技术

本发明专利技术涉及具有由记忆合金致动元件致动的多稳态元件的致动器设备。在一个实施例中，多稳态致动器包括双稳态(双态)隔膜元件，所述隔膜元件经调适以经由一个以上记忆合金细丝响应于热激活而对所述隔膜施加的力在两种稳定配置之间交替。所述双稳态隔膜元件耦合到驻留于阀配件的干部分上的磁性致动器元件，而由所述磁性致动器元件致动的柱塞驻留于阀配件的湿部分上。本发明专利技术还揭示用于制作及使用所述双稳态致动器设备的方法。

Memory alloy actuating apparatus and method of making and using the same

The present invention relates to an actuator device having a multi steady element actuated by a memory alloy actuating element. In one embodiment, the actuator includes a multistable bistable (binary) diaphragm, the diaphragm member is adapted to by more than one memory alloy filaments in response to thermal activation exerted on the diaphragm force alternate between two stable configurations. The bistable diaphragm element is coupled to a magnetic actuator element residing on the cadre portion of the valve accessory, and the plunger actuated by the magnetic actuator element resides in the wet portion of the valve fitting. The invention also discloses a method for making and using the bistable actuator device.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】记忆合金致动的设备以及其制作及使用方法优先权及相关申请案本申请案主张2010年12月15日提出申请的标题相同的第12/969,143号美国专利申请案的优先权，所述专利申请案以全文引用的方式并入本文中。本申请案还与2009年8月11日提出申请且标题为“多稳态致动设备以及其制作及使用方法(Multi-StableActuationApparatusandMethodsforMakingandUsingtheSame)”的第12/539,521号共同拥有的美国专利申请案相关，所述专利申请案主张2008年8月14日提出申请的标题相同的第61/189,148号美国临时专利申请案的优先权，所述专利申请案中的每一者均以全文引用的方式并入本文中。本申请案还与2009年2月4日提出申请且标题为“记忆合金致动的设备以及其制作及使用方法(MemoryAlloy-ActuatedApparatusandMethodsforMakingandUsingtheSame)”的第61/206,883号共同拥有的美国临时专利申请案相关，所述专利申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。版权本专利文件的揭示内容的一部分含有经受版权保护的材料。就像专利与商标局专利文件或记录中显现的那样，版权所有者不反对任何人对本专利文件或专利揭示内容进行拓制，但另外无论如何将保留所有版权。
本专利技术大体来说涉及传感器、致动器及开关的领域，且更具体来说，在一个示范性方面中涉及一种用于由形状记忆合金(SMA)材料致动的致动器或传感器设备的经改进设计或其制造及使用方法。
技术介绍
致动器组合件在包含例如废水处理厂、发电厂、制造厂及精炼厂、灌溉系统的此些常见应用的多种工业中以及在例如常见家用电器(如洗碗机或洗衣机)的某些消费型装置及应用中是众所周知的。一种用于致动器诱发的移动的常见现有技术设备是螺线管。螺线管是将能量(例如，电流、流体压力等)转换成线性致动的装置。机电螺线管通常包括缠绕在磁芯上的导电绕组。所述绕组在使电流通过其时产生磁场，借此诱发所述磁芯移动。导阀杆或其它此种母设备耦合到磁体，借此致动母装置。还存在其它类型的“螺线管”，例如气动或甚至液压螺线管。螺线管的一个示范性应用是经由螺线管的集成使用来致动阀。这些应用包含从大型高压系统到较小家庭或车辆系统(例如，包含自动抽水马桶)的任何应用。现有技术中存在螺线管致动器的众多实例。举例来说，伯杰(Berger)等人的于2008年3月25日提出申请且标题为“螺线管阀(SOLENOIDVALVE)”的第7,347,221号美国专利揭示一种包括两个阀及具有控制两个阀的仅一个磁化芯的单个螺线管致动器的阀组合件。对应磁性电路包括具有仅两个极片的轭。所述阀彼此同心地布置。外阀的阀关闭元件借助于套筒连接到电枢。如此形成的杯状物接纳连接到内阀的阀关闭元件的电枢。所述极片与电枢形成传输气隙，所述套筒延伸穿过所述传输气隙。在所述电枢之间形成耦合气隙。所述电枢与极片形成工作气隙。所述阀被共同地打开且能够在使线圈变为无电流时彼此独立地关闭。关于机电螺线管(特别是在例如前述自动抽水马桶的小型或便携式消费型应用中使用的那些机电螺线管)的常见限制是通常经由一系列蓄电池产生致动电流的事实。此些蓄电池通常布置成串联配置，借此在维持穿过每一电池的共用电流的同时增加每一者的电压。这些螺线管致动器通常具有相当大的功率要求且通常尤其由于与跨越螺线管线圈的电流的施加相关联的内电阻而为低效的。此外，现有技术螺线管致动器的可靠性取决于前述“串联”电源中的蓄电池中的每一者递送恒定电力；如果所述蓄电池中的任一者失效，那么螺线管致动器无法发挥作用，因为电流路径断裂(即，“无效”电池将不传导)。除螺线管以外，致动器还可耦合到所谓的多稳性机构以便辅助例如阀的致动器组合件应用。多稳性指代物体以多种(例如，两种或两种以上)稳定状态存在的能力。使物体维持于双稳态物体的两种稳定状态中的任一者中需要甚少或不需要能量。然而，使物体在两种给定稳定状态之间切换需要激活能量。已针对现有技术中的各种功能(包含阀)利用双稳态机构。贝拉多(Beraldo)的2005年11月1日颁布且标题为“特别用于控制水到洗衣机的供应的双稳态类型的螺线管阀装置(Solenoidvalvedeviceofthebistabletype，particularlyforcontrollingthesupplyofwatertoawashingmachine)”的第6,959,904号美国专利揭示包括以下各项的装置：双稳态类型的螺线管阀，其是借助于操作绕组控制的；控制电路，其经耦合以用于对电力供应源的操作且能够向所述螺线管阀的操作绕组供应第一及第二电流脉冲以分别打开及关闭所述螺线管阀；及检测与操作装置，其与所述螺线管阀相关联，能够检测所述螺线管阀的预定危险操作条件且在此情况中致使所述阀自动重新关闭以切断流体的流动。毕尔(Biehl)等人的2008年2月19日颁发且标题为“具有紧凑致动机构的阀(Valvewithcompactactuatingmechanism)”的第7,331,563号美国专利揭示具有以下各项的阀：底座主体，其具有通路开口；可移动阀部件，其用于关闭及打开所述通路开口；及致动机构，其用于使所述阀部件移动以便打开所述通路开口。所述致动机构具有由形状记忆合金制成的至少两个元件，所述至少两个元件紧固到底座主体或连接到所述底座主体的承载主体且可在温度上升到高于阈值温度的情况下交替地缩短且以如下方式连接到阀部件：当一个元件在一侧上缩短时阀部件可从通路开口上的位置移动到在通路开口旁边的位置中且当另一元件在一侧上缩短时可移动回到通路开口上的位置中。形状记忆合金类似地，将形状记忆合金(SMA)用于包含装置致动的各种目的也是众所周知的。SMA通常包括能够“记住”或大致再呈现先前几何形状或物理状态的金属。举例来说，在其变形之后，其可独自地在例如加热期间大致恢复其原始几何形状(即，“单向效应”)或在较高周围温度下、简单地说在卸载期间大致恢复其原始几何形状(所谓的“伪弹性”)。形状记忆合金的一些实例包含镍-钛(“NiTi”或“Nitinol”)合金及铜-锌-铝合金。SMA通常特别适用于多种机械系统中。举例来说，达里奥(Dario)等人的2005年1月11日颁布且标题为“具有形状记忆合金致动器的比例阀(Proportionalvalvewithshapememoryalloyactuator)”的第6,840,257号美国专利揭示用于控制从中流动的流体的出口压力的比例阀。所述阀包括具有用于流体的入口及出口的阀体。所述阀还具有内室，在所述内室内形成有阀座，所述阀座可通过可从所述阀座移动及朝向所述阀座移动的闸板而可变地打开及关闭。闸板的移动由反作用于弹性部件而操作的形状记忆合金(SMA)致动部件控制，流体的温度低于形状记忆合金的转变温度。致动部件及弹性部件相对于阀座在相对侧处连接到主体阀。还提供电力控制电路，其用于使电流循环穿过致动部件以便通过焦耳效应将所述致动部件从低于转变温度的温度加热到高于转变温度的温度。在阀体中形成有至少一个排放孔，其用于将所述室的在阀座上游的一部分置成与外部或收集网络流体连通。所述致动部本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种致动器，其包括：多稳态元件，其包括至少两种大致稳定配置；轴组合件，其经配置以在所述多稳态元件将状态从所述至少两种大致稳定配置中的第一配置改变为第二配置时位移；壳体组合件，所述壳体组合件包括彼此配合的两个大致相同的壳体元件；记忆合金细丝，其经调适以在被致动时对所述多稳态元件施加力，所述力致使所述多稳态元件将状态从所述第一配置改变为所述第二配置。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2010.12.15 US 12/969,1431.一种致动器，其包括：多稳态元件，其包括至少两种大致稳定配置；轴组合件，其经配置以在所述多稳态元件将状态从所述至少两种大致稳定配置中的第一配置改变为第二配置时位移；壳体组合件，所述壳体组合件包括彼此配合的两个大致相同的壳体元件；记忆合金细丝，其经调适以在被致动时对所述多稳态元件施加力，所述力致使所述多稳态元件将状态从所述第一配置改变为所述第二配置。2.根据权利要求1所述的致动器，其进一步包括将所述轴组合件与柱塞物理分离的分隔元件，所述柱塞经调适以致动可移动元件。3.根据权利要求2所述的致动器，其中所述分隔元件将所述致动器的干侧与所述致动器的湿侧分离，所述柱塞安置于所述湿侧上。4.根据权利要求3所述的致动器，其中所述可移动元件包括隔膜。5.根据权利要求2所述的致动器，其中所述轴组合件包括磁性元件，当使所述磁性元件移动时，所述磁性元件诱发关于所述柱塞的移动。6.根据权利要求5所述的致动器，其中所述柱塞包括柱塞组合件，所述柱塞组合件进一步包括大致顺应性元件及铁磁元件。7.根据权利要求5所述的致动器，其中所述磁性元件包括环形磁体，且所述轴组合件进一步包括保持所述环形磁体的环形保持器元件。8.根据权利要求1所述的致动器，其中所述大致相同的壳体元件中的每一者以面对面定向且相对于彼此成偏移角度地安置。9.根据权利要求8所述的致动器，其中所述偏移角度至少为一百八十度(180°)。10.根据权利要求9所述的致动器，其中所述大致相同的壳体元件进一步经由多个端子销固持在一起。11.根据权利要求1所述的致动器，进一步包括多个端子销，所述多个端子销的至少一部分与所述记忆合金细丝机械耦合。12.根据权利要求11所述的致动器，其中所述记忆合金细丝包括通过装配于所述端子销中的至少一者上来促进组装的环形元件。13.根据权利要求11所述的致动器，其中...

【专利技术属性】
技术研发人员：利奥尼德·弗山思凯，
申请(专利权)人：奥图斯普公司，
类型：发明
国别省市：美国,US