SMA致动装置(1)包括支撑结构(2)和由悬架系统(8、10)支撑在支撑结构上的可移动元件(3)，该悬架系统将可移动元件支撑在支撑结构上，并引导可移动元件沿着运动轴的运动。接近平行的并且相对于垂直于运动轴的平面以相同的锐角倾斜的SMA线(4)的两个靠近地间隔开的长度段连接到支撑结构和可移动元件，以便以平行于运动轴且方向相反的相应分量向可移动元件施加相应的力。形状记忆合金线的两个长度段垂直于运动轴向可移动元件施加力偶，并且悬架系统包括一对弯曲件或支承件，其抵抗由该SMA线的长度段施加到可移动元件的合成力偶。线的长度段施加到可移动元件的合成力偶。线的长度段施加到可移动元件的合成力偶。
【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形状记忆合金致动装置
[0001]本技术总体上涉及一种形状记忆合金(SMA)致动装置，其中SMA致动器线的长度段驱动可移动元件相对于支撑结构的移动。
[0002]根据本技术，提供了一种形状记忆合金致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；悬架系统，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并且被布置为引导可移动元件相对于支撑结构沿着运动轴的运动并限制可移动元件相对于支撑结构沿着垂直于运动轴的轴线的运动；以及形状记忆合金线的两个长度段，每个长度段的一端连接到支撑结构，并且另一端连接到可移动元件，并且每个长度段被布置为以沿着运动轴且方向相反的相应分量向可移动元件施加力，形状记忆合金线的两个长度段相对于垂直于运动轴的平面以大于0度的第一锐角倾斜，并且是平行的，或者当投影在垂直于运动轴的平面上时以第二锐角从平行倾斜，形状记忆合金线的两个长度段垂直于运动轴向可移动元件施加力偶(couple)，并且悬架系统被布置为抵抗由SMA线的两个长度段施加到可移动元件的力偶。
[0003]因此，本技术可以使用相对于垂直于运动轴的平面成第一锐角倾斜的SMA线的长度段，从而提供增益。
[0004]然而，不是使用SMA线的单个长度段，而是使用了SMA线的两个长度段，从沿着运动轴以相反的方向向可移动元件施加力的意义上说，两个长度段是相反的。SMA线的长度段不是交叉的，而是平行的，或者当投影在垂直于运动轴的平面上时以第二锐角从平行倾斜。这意味着，与使用SMA线的单个长度段相比，由SMA线的两个长度段在运动轴的侧向上施加的总力将会减小。这是因为由SMA线的两个长度段施加的力的相应分量将是相反的，在SMA线的长度段平行的情况下是在相反的方向上，或者在SMA线的长度段从平行倾斜的情况下至少具有相反的分量。
[0005]此外，整个SMA致动装置可以是紧凑的。虽然使用了SMA线的两个长度段，但是两个长度段是平行的或接近平行的并且靠近在一起布置，所以不会过度增加装置的尺寸。
[0006]尽管在运动轴的侧向上施加的总力减小，但是SMA线的长度段仍然垂直于运动轴向可移动元件施加力偶，因为它们不能占据相同的空间。这里，力偶以常规方式表示为矢量，该矢量是表示施加力偶的力的矢量的叉积。
[0007]然而，这种力偶可能会受到悬架系统的抵抗。
[0008]可以通过最小化SMA线的平行长度段的间隔来减小力偶。例如，为了用于便携式设备，例如移动电话中的微型照相机，SMA线的直径可以很小，例如至多50微米或者优选地至多25微米。这种线之间的最小间距由固定装置的尺寸决定，该固定装置将线的端部固定到支撑元件和可移动元件，固定装置的范围(extent)通常大于线直径。固定装置通常是压接件，其无法被制得小于线直径。优选地，SMA线的长度段被布置成使得其间的最大间隔尽可能小，至多2mm或优选地至多1mm，更优选地至多500微米，最优选地至多250微米。这种小的间隔可以通过适当的压接技术来实现。
[0009]悬架系统可以包括一对弯曲件，该对弯曲件垂直于运动轴并且垂直于所述合成力偶的旋转轴在支撑结构和可移动元件之间延伸。有利的是，弯曲件提供了相对紧凑的悬架系统。此外，当该对弯曲件垂直于由SMA线的长度段施加到可移动元件的力偶延伸时，每个
弯曲件中产生的侧向力产生反作用力偶，该反作用力偶抵抗由SMA线的长度段施加的力偶。
[0010]为了允许弯曲件提供反作用力偶并允许弯曲件的弹性常数最小化，可增加弯曲件的间隔。有利的是，弯曲件之间的间隔是SMA线的长度段之间的最大间隔的至少三倍，优选地至少十倍。
[0011]弯曲件可以在沿着运动轴的形状记忆合金线的长度段的相对侧上布置在形状记忆合金线的两个长度段的外侧。有利地，这最小化了在产生反作用力偶时在每个弯曲件中产生的侧向力。
[0012]有利的是，悬架系统还可以包括支承装置(bearing arrangement)，该支承装置包括多个支承件，这些支承件被布置成允许可移动元件相对于支撑结构沿着运动轴的运动，同时限制其他不期望的运动，例如可移动元件相对于支撑结构平行于所述合成力偶的旋转轴的平移运动、可移动元件相对于支撑结构围绕运动轴的旋转运动、以及可移动元件相对于支撑结构围绕垂直于运动轴和力偶轴的轴的旋转运动。
[0013]支承件可以是滚动支承件，包括在支撑结构和可移动元件上的支承表面以及设置在支承表面之间的至少一个滚动支承元件，或者可以是其他形式的支承件，例如滑动支承件、弯曲件或弯曲销或铰接销。
[0014]可移动元件和支撑结构可以包括相应的面对的板，并且支承装置布置在板之间。这种结构是紧凑的，并且弯曲件可以与一个板一体地形成。
[0015]在所附的从属权利要求中阐述了本技术的优选特征。
[0016]现在将参考附图仅通过示例的方式描述本技术的实施方式，在附图中：
[0017]图1是SMA致动装置的侧视图；
[0018]图2是可用于SMA致动装置的SMA线的构造的平面图；
[0019]图3是可用于SMA致动装置的SMA线的替代构造的平面图；
[0020]图4是具有改进形式的悬架系统的SMA驱动装置的侧视图；
[0021]图5是可用于SMA致动装置的滚动支承件的透视图；
[0022]图6是可用于SMA致动装置的滑动支承件的透视图；
[0023]图7是SMA驱动装置的控制电路图；和
[0024]图8是其中实施了SMA驱动装置的照相机的侧视图。
[0025]使用SMA致动器线来驱动可移动元件相对于支撑结构的平移运动是已知的。SMA致动器线在微型设备中具有特殊的优势，并且可以应用于很多消费电子设备，包括手持设备，例如照相机和移动电话。
[0026]这种SMA致动器线可以用于例如光学设备，例如照相机，用于驱动照相机镜头元件沿其光轴的运动，例如实现聚焦(自动聚焦、AF)或变焦(例如，在WO2007/113478、WO2009/056822和WO2017/134456中所公开的)，或者用于驱动照相机镜头元件横向于光轴的运动，例如以提供光学图像稳定(OIS)(例如，在WO2013/175197和WO2014/083318中公开的)。这种照相机可以很小并且成本相对较低，并且提供大量的功能，不仅用于拍摄照片，还用于视频通话、扫描、对象识别、安全等。除了在光学设备中的使用之外，还有许多可以获得类似优点的其他应用，例如其他消费电子设备、触觉技术、医疗设备、药物输送、3D感测、阀门、磁盘驱动器。
[0027]SMA提供了较大的力，但行程相对较低。因此，需要使用机械手段来放大移动的距
离，这通常要以牺牲沿运动轴的力为代价。这里，移动量与SMA线的长度变化之比将被称为增益。
[0028]一种已知的提供增益的方法是使SMA线相对于垂直于运动轴的平面以大于0度的锐角倾斜，而不是沿着运动轴倾斜。结果是，SMA线在其收缩时旋转，导致沿运动轴的移动量大于长度的变化。
[0029]然而，使用机械手段来放大移动的距离可能会使最小化整体尺寸变得本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种形状记忆合金致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；悬架系统，其将所述可移动元件支撑在所述支撑结构上，并且被布置成引导所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着运动轴的运动，并且限制所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着垂直于所述运动轴的轴的运动；和形状记忆合金线的两个长度段，每个长度段的一端连接到所述支撑结构，并且每个长度段的另一端连接到所述可移动元件，每个长度段被设置为以平行于所述运动轴且方向相反的相应分量向所述可移动元件施加相应的力，所述形状记忆合金线的两个长度段相对于垂直于所述运动轴的平面以大于0度的第一锐角倾斜，并且是平行的，或者当投影在垂直于所述运动轴的平面上时以第二锐角从平行倾斜，所述形状记忆合金线的两个长度段垂直于所述运动轴向所述可移动元件施加力偶，并且所述悬架系统被布置成抵抗由所述SMA线的两个长度段施加到所述可移动元件的力偶。2.根据权利要求1所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述第一锐角至少为5度。3.根据权利要求1或2所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述第一锐角至多为25度。4.根据前述权利要求中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述第二锐角至多为10度。5.根据前述权利要求中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述形状记忆合金线的长度段之间的最大间隔至多为2mm，优选地至多为1mm，更优选地至多为500微米，还更优选地至多为250微米。6.根据前述权利要求中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述SMA线的长度段通过压接部分连接到所述支撑结构和所述可移动元件。7.根据前述权利要求中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述悬架系统包括一对弯曲件，所述一对弯曲件垂直于所述运动轴并垂直于所述合成力偶在所述支撑结构和所述可移动元件之间延伸。8.根据权利要求1至6中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述悬架系统包括位于所述支撑结构和所述可移动元件之间的支承件，所述支承件被布置成用...
【专利技术属性】
技术研发人员：安德鲁，
申请(专利权)人：剑桥机电有限公司，
类型：发明
国别省市：
还没有人留言评论。发表了对其他浏览者有用的留言会获得科技券。