形状记忆合金致动装置制造方法及图纸

一种形状记忆合金致动装置包括支撑结构(2)和可移动元件(10)。将可移动元件支撑在支撑结构上的螺旋轴承机构(20)引导可移动元件相对于支撑结构围绕螺旋轴线(H)的螺旋移动。至少一个形状记忆合金致动器线(60)在正交于螺旋轴线的平面内或以与该平面成锐角的方式连接在支撑结构和可移动元件之间，以便驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动。旋转转换成所述螺旋移动。旋转转换成所述螺旋移动。

【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]本公开涉及形状记忆合金(SMA)致动装置(actuation apparatus)，其中至少一个SMA致动器线驱使可移动元件相对于支撑结构移动。
[0002]已知，使用SMA线作为致动器来驱使可移动元件相对于支撑结构的平移移动。SMA致动器线在微型设备中具有特殊的优势，并且可以应用于包括手持设备(例如照相机和移动电话)在内的各种设备中。例如，这种SMA致动器线可以用于光学设备(例如照相机)中，以用于驱使照相机透镜元件沿其光轴的平移移动，例如以实现聚焦(自动聚焦，AF)或变焦。
[0003]在WO-2007/113478中公开了为这种类型的照相机的SMA致动装置的一些示例。在本文中，可移动元件是由螺旋轴承机构(helical bearing arrangement)支撑在支撑结构上的照相机透镜元件，该螺旋轴承机构包括挠曲件(flexure)，挠曲件导引沿着光轴的平移移动。在本文中描述的一个示例中，SMA致动器线是一件(a piece of)SMA线，该一件SMA线在其端部处连接到支撑结构，并钩挂在照相机透镜元件上的钩形件上，以用于驱使平移移动。由该件SMA线的在钩形件任一侧上的部分形成的直的SMA致动器线相对于平行于光轴的移动方向以大于0度的锐角延伸。与沿移动方向延伸的SMA致动器线相比，以这种方式倾斜SMA致动器线增加了移动量，并且还减小了致动器在移动方向上的范围。
[0004]微型化是许多类型的SMA致动装置的重要设计标准。在许多应用中，希望在移动方向上最小化SMA致动装置的尺寸。例如，在SMA致动装置包括沿着光轴移动的透镜元件的情况中，希望最小化沿着光轴的尺寸。
[0005]在SMA致动器线与移动方向成锐角延伸的SMA致动装置中，例如在WO2007/113478中公开的照相机中，SMA致动器线本身必须具有沿着移动方向投影的范围。这在SMA致动装置上沿移动方向设置了最小尺寸，即使其他部件在该方向上可以做得更小。特别是，SMA致动器线沿移动方向投影的范围由所需的平移移动程度决定，因为SMA致动器线在长度上的最大变化是SMA致动器线总长度的给定百分比，这是由SMA材料的机电特性造成的。
[0006]因此，这种装置中的SMA致动器线约束沿移动方向尺寸的减小，然而希望减小这种约束。
[0007]根据本公开，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；螺旋轴承机构，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并被布置成引导可移动元件相对于支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动；以及至少一个形状记忆合金致动器线，其在正交于螺旋轴线的平面内或与该平面成锐角地连接在支撑结构和可移动元件之间，并且布置成，在收缩时，驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转，螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动。
[0008]这种类型的SMA致动装置利用螺旋轴承机构，螺旋轴承机构引导可移动元件相对于支撑结构的螺旋移动。这种螺旋移动涉及围绕螺旋轴线的旋转以及沿着螺旋轴线的整体平移。因此，SMA致动器线连接在支撑结构和可移动元件之间，以便驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转。由SMA致动器线的收缩驱使的旋转被螺旋轴承机构转换成可移动元件的螺旋移动。因此，可移动元件的平移移动作为螺旋移动的一部分沿着螺旋轴线被实现。
[0009]由于SMA致动器线具有驱使旋转的主要目的，SMA致动器线沿螺旋轴线投影的范围可以最小化，使得SMA致动装置的一些其他部件确定致动器在螺旋轴线方向(沿着螺旋轴线
实现平移移动)上的尺寸。
[0010]在一些实施例中，SMA致动器线可以在正交于螺旋轴线的平面中延伸。在这种情况中，SMA致动器线具有沿螺旋轴线投影的最小范围。
[0011]在其他实施例中，SMA致动器线可以与正交于螺旋轴线的平面成锐角延伸。在这种情况中，SMA致动器线具有沿着螺旋轴线投影的范围，但是这可以通过调整该锐角来控制，以适合SMA致动装置的一些其他部件的尺寸约束。
[0012]各种不同类型的螺旋轴承机构可用于引导可移动元件相对于支撑结构的螺旋移动。例如，螺旋轴承机构可以包括至少一个滚动或滑动轴承，或者可以包括在支撑结构和可移动元件之间延伸的至少一个挠曲件。
[0013]类似地，SMA致动器线的各种不同构型可用于驱使可移动元件围绕螺旋轴线的旋转。例如，可以有单个SMA致动器线或多于一个SMA致动器线设置在围绕螺旋轴线的任何位置。
[0014]在第一类型的实施例中，弹性偏置元件可以连接在支撑结构和可移动元件之间，并且被布置成弹性地偏置至少一个SMA致动器线。一般而言，弹性偏置元件与SMA致动器线一起使用是已知的，弹性偏置元件向SMA致动器线施加应力，并驱使SMA致动器线在与收缩相反的方向上移动。这种弹性偏置元件可以与单个SMA致动器线或多于一个SMA致动器线一起被采用。
[0015]在第二类型的实施例中，一对SMA致动器线可以被布置成，在收缩时，在相反的方向上驱使可移动元件围绕螺旋轴线旋转。尽管在平移中使用一对SMA致动器线以向元件施加相反的力是公知的，但是在这里，SMA致动器线施加围绕螺旋轴线的相反的扭矩。然而，以与相对的SMA致动器线的已知用途类似的方式，SMA致动器线彼此施加应力，并且在收缩时，在相反的方向上驱使透镜元件围绕螺旋轴线旋转。
[0016]当应用于SMA致动装置(其中可移动元件是包括至少一个透镜的透镜元件，例如其中螺旋轴线是透镜元件的光轴)时，特定的优点被实现。在许多应用中，希望最小化沿这种透镜元件的平移移动方向的尺寸。例如，SMA致动装置可以是照相机，其中支撑结构具有安装在其上的图像传感器，并且透镜元件布置成将图像聚焦在图像传感器上。通过本技术实现的尺寸减小的优点在空间宝贵的手持设备和微型设备中(例如其中，至少一个透镜的直径至多为20毫米，优选至多为15毫米，优选至多为10毫米)特别有价值。
[0017]然而，本技术通常可以大致应用于任何类型的设备，该任何类型的设备包括静态部分和相对于静态部分可移动的可移动部分。通过非限制示例，致动器组件可以是以下设备中的任一种，或可以被设置于以下设备中的任一种中：智能手机、照相机、可折叠智能手机、可折叠智能手机照相机、可折叠消费电子设备、图像捕捉设备、可折叠图像捕捉设备、阵列照相机、3D感测设备或系统、伺服电动机、消费电子设备(包括家用电器)、移动或便携式计算设备、移动或便携式电子设备、笔记本电脑、平板计算设备、电子阅读器(也称为电子书阅读器或电子书设备)、计算附件或计算外围设备(例如鼠标、键盘、头戴式耳机、耳机、耳塞式耳机等)、安保系统、游戏系统、游戏附件(例如控制器、耳麦、可佩戴控制器等)、机器人或机器人化设备、医疗设备(例如，内窥镜)、增强现实系统、增强现实设备、虚拟现实系统、虚拟现实设备、可佩戴设备(例如，手表、智能手表、健身追踪器等)、无人机(空中、水上、水下等)、航空器、航天器、潜艇、交通工具以及自动化交通工具。应当理解，这是示例设备的非穷
举列表。
[0018]本文描述的致动器组件可用在适合于图像捕本文档来自技高网...

【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；螺旋轴承机构，其将所述可移动元件支撑在所述支撑结构上，并被布置成引导所述可移动元件相对于所述支撑结构围绕螺旋轴线的螺旋移动；以及至少一个形状记忆合金致动器线，其在正交于所述螺旋轴线的平面内或与正交于所述螺旋轴线的平面成锐角地连接在所述支撑结构和所述可移动元件之间，并且被布置成在收缩时驱使所述可移动元件围绕所述螺旋轴线旋转，所述螺旋轴承机构将该旋转转换成所述螺旋移动。2.根据权利要求1所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述螺旋轴承机构包括至少一个螺旋轴承，所述至少一个螺旋轴承是滚动轴承，所述滚动轴承包括所述支撑结构和所述可移动元件上的轴承表面以及设置在所述轴承表面之间的至少一个滚动轴承元件。3.根据权利要求2所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述螺旋轴承机构包括多于一个螺旋轴承，所述多于一个螺旋轴承是滚动轴承。4.根据权利要求3所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述螺旋轴承中的至少一个包括多于一个滚动轴承元件。5.根据权利要求3或4所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述轴承机构仅包括两个螺旋轴承。6.根据权利要求5所述的形状记忆合金致动装置，其中，第一螺旋轴承的轴承表面包括在所述支撑结构和所述可移动元件中的每一个上的凹槽，并且第二螺旋轴承的轴承表面包括在所述支撑结构和所述可移动元件中的一个上的凹槽以及在所述支撑结构和所述可移动元件中的另一个上的平坦表面。7.根据权利要求6所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述第一螺旋轴承包括多于一个滚动轴承元件。8.根据权利要求7所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述第一螺旋轴承包括多于一个滚动轴承元件。9.根据权利要求3或4所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述轴承机构仅包括三个螺旋轴承。10.根据权利要求9所述的形状记忆合金致动装置，其中，第一螺旋轴承和第二螺旋轴承的轴承表面各自包括在所述支撑结构和所述可移动元件中的每一个上的凹槽，并且第三螺旋轴承的轴承表面包括在所述支撑结构和所述可移动元件中的一个上的凹槽，以及在所述支撑结构和所述可移动元件中的另一个上的平坦表面。11.根据权利要求10所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述第一螺旋轴承、所述第二螺旋轴承以及所述第三螺旋轴承各自仅包括单个滚动轴承元件。12.根据权利要求3或4所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述螺旋轴承机构仅包括四个螺旋轴承。13.根据权利要求12所述的形状记忆合金致动装置，其中，每个所述螺旋轴承仅具有单个滚动元件。14.根据权利要求12或13所述的形状记忆合金致动装置，其中，第一螺旋轴承和第二螺
旋轴承的轴承表面各自包括在所述支撑结构和所述可移动元件中的每一个上的凹槽，并且第三螺旋轴承和第四螺旋轴承的轴承表面包括在所述支撑结构和所述可移动元件中的一个上的凹槽，以及在所述支撑结构和所述可移动元件中的另一个上的平坦表面。15.根据权利要求9所述的形状记忆合金致动装置，其中：第一螺旋轴承和第二螺旋轴承被布置成使得当沿着所述螺旋轴线观察时，所述可移动元件上的轴承表面分别在所述支撑结构上的轴承表面的上方和下方，并且第三螺旋轴承和第四螺旋轴承被布置成使得当沿着所述螺旋轴线观察时，所述可移动元件上的轴承表面分别在所述支撑结构上的轴承表面的上方和下方。16.根据权利要求12或13所述的形状记忆合金致动装置，其中，第一螺旋轴承的每个轴承表面包括在所述支撑结构和所述可移动元件中的每一个上的凹槽，并且第二螺旋轴承、第三螺旋轴承以及第四螺旋轴承的轴承表面包括在所述支撑结构和所述可移动元件中的一个上的凹槽，以及在所述支撑结构和所述可移动元件种的另一个上的平坦表面。17.根据权利要求2至16中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述形状记忆合金致动装置还包括加载机构，所述加载机构将所述轴承表面中的至少一个抵靠所述滚动轴承元件加载。18.根据权利要求17所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述加载机构是弹性加载机构，所述弹性加载机构将所述轴承表面中的至少一个抵靠所述滚动轴承元件弹性加载。19.根据权利要求17所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述弹性加载机构包括连接在所述支撑结构和所述可移动元件之间的弹性元件。20.根据权利要求17所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述滚动轴承中的至少一个滚动轴承的轴承表面相对于所述轴承表面所被设置在其上的所述支撑结构或所述可移动元件中的一个是可移动的，并且所述加载机构包括弹性元件，所述弹性元件被布置成将所述轴承表面远离所述支撑结构或所述可移动元件中的一个加载。21.根据权利要求20所述的形状记忆合金致动装置，其中，可移动的所述轴承表面被形成在作为所述弹性元件的挠曲件上。22.根据权利要求21所述的形状记忆合金致动装置，其中，可移动的所述轴承表面被形成在相对于所述支撑结构或所述可移动元件中的一个能够移动的主体上，并且所述弹性元件布置在所述支撑结构或所述可移动元件中的一个和所述主体之间。23.根据权利要求22所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述弹性元件是整体形成的桥接部分，所述桥接部分将所述主体连接到所述支撑结构或所述可移动元件中的一个。24.根据权利要求22所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述弹性元件是挠曲件。25...

【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：