基于形状记忆合金线的多稳态致动器制造技术

一种多稳态形状记忆合金SMA致动器，包括处于对抗构型的两条形状记忆合金线(1，2)，所述两条形状记忆合金线(1，2)允许限定可动元件(12)的多个稳定位置，所述位置由可动的止动件维持以锁定可动元件，所述可动的止动件无需电力并且在形状记忆合金线(1，2)致动时在形状记忆合金线(1，2)的作用下脱离接合。2)的作用下脱离接合。2)的作用下脱离接合。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】基于形状记忆合金线的多稳态致动器


[0001]本专利技术涉及一种利用以对抗构型使用的形状记忆合金线的属性的多稳态形状记忆合金(SMA)致动器。一般而言，基于形状记忆合金线的致动器呈现出各种优点，诸如减少阻碍、重量、功耗等，所有上述内容导致在更复杂的系统/装置中实现高度小型化或易于集成的可能性。

技术介绍

[0002]在美国专利申请2006/9298500、2005/0160858和美国专利7364211中示出了最近的基于SMA线的致动器的一些示例。这些参考文献中所示的所有装置均承受着以下缺点：致动器只有两个稳定位置，使得与SMA主动部件(线)联接的一种机械锁确保无需电力/电流供应。
[0003]在美国专利申请2008/0271559中描述了一种基于SMA的致动器，该致动器使用了以对抗构型作用在可旋转且可线性地移位的元件上的两个形状记忆合金线。在所描述的解决方案中，可动元件需要经受与致动所需的位移不相关的“杂散的”/“寄生的”次级运动。这种特性使所描述的解决方案与最苛刻的应用不兼容，例如光学变焦中这种杂散运动将导致相机模块中的图像质量的严重劣化，更具体地说，图像质量将仅在致动器的锁定状态下是可接受的。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的是提供一种致动器，该致动器基于形状记忆合金线的使用，能够克服现有技术的局限，更具体地说，该致动器不受可实现的稳定位置的数量的限制，同时仍然不需要任何电力/电流供应以用于维持此类稳定位置，在本专利技术的第一方面中，目的在于一种形状记忆合金致动器，该形状记忆合金致动器包括可动元件和框架，可动元件由至少第一形状记忆合金线(1)和第二形状记忆合金线(2)驱动，第一形状记忆合金线(1)和第二形状记忆合金线(2)处于对抗构型且同时确定可动元件位置，至少一个可动的锁将框架的表面与可动元件联接，所述可动的锁的脱离接合由所述第一形状记忆合金线和第二形状记忆合金线中的至少一者的致动控制，且所述可动的锁的接合通过在形状记忆合金线冷却时由至少一个复位机构提供的回复力来执行。
附图说明
[0005]本专利技术将借助于以下附图进一步说明：
[0006]图1A和图1B是根据本专利技术的致动器的第一实施方式的示意性侧视图，而该第一实施方式的变型的示意性侧视图在图1C和图1D中示出，
[0007]图2A和图2B是根据本专利技术的致动器的第二实施方式的示意性侧视图，
[0008]图3A和图3B是根据本专利技术的致动器的第三实施方式的示意性侧视图，
[0009]图4A和图4B是根据本专利技术的致动器的第四实施方式的示意性侧视图，
[0010]图5A和图5B是根据本专利技术的致动器的第五实施方式的示意性侧视图，
[0011]图6A和图6B是根据本专利技术的致动器的第六实施方式的示意性侧视图，以及
[0012]图7A和图7B是根据本专利技术的致动器的第七实施方式的示意性侧视图。
具体实施方式
[0013]在附图中，在一些实例中示出的各种元件的大小和尺寸比已被改变，以便帮助理解附图，特别是但非排他性地涉及相对于致动器的其它元件而言的SMA线直径；此外，诸如电流供应源、线压接/固定元件等对于理解专利技术非必须的一些辅助元件因其为本
中已知的普通手段而未示出。
[0014]关联本专利技术的所有实施方式的共同的创造性特征是使用了处于对抗构型的至少两个形状记忆合金线，其中，可动元件的锁定、解锁和运动均由形状记忆合金线的不同致动程度确定。更具体地，如果未提供电源则存在防止运动的锁定接合，而脱离接合通过加热形状记忆合金线中的至少一者来给出，但最终位置由SMA线的不同拉动(即因它们的不同温度而导致的它们的不同致动程度)引起的平衡而确定。一旦处于期望位置，同时发生的冷却提供了对所达到的位置的保持并且同时允许因复位机构的作用引起的锁定接合，因此无需用于锁定/解锁可动元件的另外的被致动机构。
[0015]图1A和图1B是根据本专利技术的致动器10的示意性侧视图，图1A示出了在解锁状态下的致动器10，图1B示出了在锁定状态下的致动器10。
[0016]致动器10包括结构框架11、可动元件12，其中，可动元件12由两个对抗的SMA线1和2驱动，特别是由它们的第一部段131、131
’
驱动，第一部段131、131
’
将可动元件12的相反两侧与框架11的不同的相对表面连接以根据形状记忆合金线1、2的不同致动水平沿相反的方向交替地驱动可动元件12。在这方面，形状记忆合金线1、2相对于它们的马氏体相(低温)越多地处于它们的奥氏体相(高温)，则它们将施加于可动元件12的牵引力越高。形状记忆合金线的操作原理的细节对于本领域普通技术人员是众所周知的，例如参见于2001年发表在PERIODICAPOLYTECHNICASER.MECH.ENG.第45卷，第1期，75
–
86页上的论文“Fundamental characteristics and design method for nickel
‑
titanium shape memory(镍钛形状记忆的基本特性与设计方法)”。
[0017]挠性元件19、19
’
将静止框架11的另一表面与可动元件12连接，以向可动元件12提供支撑，并且还在行进方向上引导可动元件12，同时防止可动元件12在其他方向上的运动。
[0018]致动器锁定机构由两个可动的止动件3、3
’
构成，可动的止动件3、3
’
一旦与可动元件12接触即提供基于摩擦的锁定，如图1B中那样，而一旦它们与可动元件12分离，它们就不会抑制可动元件12的运动，如图1A中那样。如果形状记忆合金线1、2的第二部段132、132
’
未经由杆18、18
’
在可动的止动件3、3
’
上施加力，则可动的止动件因将保持件16、16
’
与杆18、18
’
连接的弹簧15、15
’
的作用而与可动元件12接触。形状记忆合金线的第二部段132、132
’
一旦被致动则将可动的止动件3、3
’
拉离可动元件12并拉向停靠支柱17、17
’
，从而允许可动元件12通过形状记忆合金线1、2的不同致动水平被驱动的运动。
[0019]为了清楚起见，形状记忆合金线第一部段131、131
’
是从可动元件12延伸到附近的框架11的那段，而形状记忆合金线第二部段132、132
’
从所述框架11延伸到连接杆18、18
’
。
[0020]图1A和图1B突出了本专利技术的关键构思，即以下事实：是形状记忆合金线1和2的致
动通过作用在可动的止动件3和3
’
上而决定了可动元件12的解锁，而形状记忆合金的不同致动水平——即，形状记忆合金中有多少处于其奥氏体相——将确定(在温度瞬变本文档来自技高网...

【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器(10；10
’
；20；30；40；50；60；70)，包括：可动元件(12；22；32；42；52；62；72)，所述可动元件(12；22；32；42；52；62；72)由至少第一形状记忆合金线(1)和第二形状记忆合金线(2)驱动，所述至少第一形状记忆合金线(1)和第二形状记忆合金线(2)被布置成对抗构型并同时地确定所述可动元件(12；22；32；42；52；62；72)的位置；静止框架(11；21；31；41；51；61；71)；锁定机构，所述锁定机构包括至少一个可动的止动件(3，3
’
，3”，3
”’
)以通过将所述静止框架(11；21；31；41；51；61；71)的表面与所述可动元件(12；22；32；42；52；62；72)经由所述锁定机构间接联接来锁定所述可动元件(12；22；32；42；52；62；72)，所述锁定机构安装在为锁定接合提供回复力的至少一个复位机构上，所述至少一个可动的止动件(3，3
’
，3”，3
”’
)的脱离接合由所述第一形状记忆合金线(1)和第二形状记忆合金线(2)中的至少一者的致动而控制，且所述至少一个可动的止动件(3，3
’
，3”，3
”’
)的接合通过在所述形状记忆合金线(1，2)冷却时由所述至少一个复位机构提供的回复力执行。2.根据权利要求1所述的形状记忆合金致动器，其中，所有所述形状记忆合金线(1，2)均具有相等的长度和直径。3.根据前述权利要求中的任一项所述的形状记忆合金致动器，其中，通过所述至少第一形状记忆合金线(1)和第二形状记忆合金线(2)的所述致动赋予所述可动元件(12；22；32，42；52；62；72)的运动是线性的或旋转的或线性与旋转的组合。4.根据前述权利要求中的任一项所述的形状记忆合金致动器，其中，所述第一形状记忆合金线(1)和第二形状记忆合金线(2)中的每一者包括第一部段(131，131
’
；231，231
’
；431，431
’
)和第二部段(132，132
’
；232，232
’
；432，432
’
)，其中，所述第一部段(131，131
’
；231，231
’
；431，431
’
)同时驱动所述可动元件(12；22；32；42)的运动，并且所述至少一个可动的止动件(3，3
’
)的脱离接合由所述第一部段(131，131
’
；231，231
’
；431，431
’
)和第二部段(132，132
’
；232，232
’
；43...

【专利技术属性】
技术研发人员：阿里夫，
申请(专利权)人：艾斯科技公司，
类型：发明
国别省市：