形状记忆合金装置制造方法及图纸

一种形状记忆合金装置(1)，包括：构件(3)，其包括第一端部部分(5)和第二端部部分(7)；以及连接到构件(3)的形状记忆合金部件(9)。形状记忆合金部件(9)被构造为在收缩时改变构件(3)的第一端部部分(5)和第二端部部分(7)之间的间隔，构件(3)被构造为在形状记忆合金部件(9)的收缩期间处于张力下，其中所述间隔沿与收缩方向成角度的方向改变。收缩方向成角度的方向改变。收缩方向成角度的方向改变。

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】形状记忆合金装置
[0001]领域
[0002]本专利技术涉及形状记忆合金(SMA)装置、用于控制SMA装置的方法和制造形状记忆合金装置的方法。
[0003]背景
[0004]SMA部件用作致动器的使用是已知的，并且其使用在微型设备中具有特殊的优点。例如，这种致动器可用于微型照相机中，用于驱动照相机透镜元件沿其光轴移动，以用于诸如自动聚焦、变焦和稳定的用途。
[0005]作为示例，公布号为WO2011/104518的PCT申请公开了一种用于提供光学图像稳定(OIS)和自动聚焦(AF)的SMA致动装置。SMA致动装置使用八根SMA致动器线来使可移动元件在支撑结构上移动，其中SMA线各自相对于假想的主轴线倾斜地布置。更具体地说，SMA线被布置成使一对SMA线围绕主轴线设置在四个侧中的每个侧上。SMA线由压接构件(crimp member)连接，使得在收缩时，由四个SMA致动器线组成的两个组提供沿着主轴线的具有沿相反方向的分量的力，使得这两个组能够提供所有六个自由度的移动控制。
[0006]还存在其他机构，诸如剪式顶推装置(scissor jack arrangement)，该装置可用于微型设备中以实现可移动元件的运动。然而，这种装置只允许在一个方向上的线性运动。
[0007]概述
[0008]在本文描述的SMA装置中，通过仅在SMA部件收缩期间将构件或偏压元件置于张力下，防止了装置的屈曲，如果构件或偏压元件持续处于张力下，则可能发生屈曲。鉴于这种致动器在例如照相机镜头装置中的长期高频使用，良好的抗屈曲性是非常有益的。
[0009]此外，专利技术人已经认识到能够通过SMA部件的收缩来增加和减少构件的两个端部部分之间的间隔的益处，这与SMA部件的收缩仅能够增加常规的剪式顶推装置中的间隔不同。
[0010]形状记忆合金致动装置可以是下列设备中的任一种或可以设置在下列设备中的任一种中：智能手机、照相机、可折叠智能手机、可折叠智能手机照相机、可折叠图像捕获设备、阵列照相机、3D感测设备或系统、伺服电机、消费电子设备(包括家用电器，诸如真空吸尘器、洗衣机和割草机)、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)、音频设备(例如头戴式耳机、耳麦(headset)、耳机等)、安全系统、游戏系统、游戏附件(例如控制器、耳麦、可佩戴控制器、操纵杆等)、机器人或机器人设备、医疗设备(例如内窥镜、吸入器、药物分配器等)、增强现实系统或设备、虚拟现实系统或设备、可佩戴设备、无人机(空中、水上、水下等)、飞机、航天器、潜水船、交通工具、自动驾驶交通工具(例如无人驾驶汽车)、工具、手术工具、显示屏和触摸屏。
[0011]本专利技术在应用于微型照相机(例如在照相机透镜元件包括直径不超过15mm的一个或更多个透镜的情况下，诸如在移动电话中)时具有特别的优点。
[0012]本专利技术由现在应该参考的独立权利要求限定。在从属权利要求中阐述了可选的特
征。
[0013]根据本专利技术的第一方面，提供了一种形状记忆合金装置，该形状记忆合金装置包括：构件，其包括第一端部部分和第二端部部分；以及形状记忆合金部件，其连接到构件并被构造为在收缩时改变构件的第一端部部分和第二端部部分之间的间隔，构件被构造为在形状记忆合金部件的收缩期间处于张力下，其中所述间隔沿与收缩方向成角度的方向改变。
[0014]换句话说，构件可以施加输出力以改变构件的第一端部部分和第二端部部分之间的间隔，其中输出力与由形状记忆合金部件的收缩所施加的输入力不对齐(例如0
°
和180
°
)。
[0015]更具体地说，构件被构造为通过使自身处于张力下来对SMA部件中的张力作出反应。因此，当SMA部件收缩时，SMA部件可能会拉动构件，从而将构件置于张力下。通过在形状记忆合金部件的收缩期间仅将该构件置于张力下，该构件以及因此该装置无法屈曲。这使装置更加稳定。这可以通过以下来实现：将构件布置在形状记忆合金部件的外部，使得只有当线收缩时构件才处于张力下。也就是说，形状记忆合金部件可以布置成在由构件的第一部分和第二部分限定的区域外部。此外，在致动期间，剪式顶推件中的构件可能被置于应力下，因此在微型致动器中，构件高度容易弯曲或屈曲。
[0016]术语“形状记忆合金(SMA)部件”可以指任何包括SMA的元件，优选地SMA部件包括SMA线。SMA线可以具有适合于本文所述目的的任何形状。SMA线可以是长形的，并且可以具有圆形横截面或任何其他形状的横截面。横截面可以沿SMA线的长度变化。还可能的是，SMA线的长度(无论如何限定)可以类似于SMA线的其他尺寸中的一个或更多个尺寸。SMA线可以是柔顺的，或者换句话说，是柔性的。在一些示例中，当在两个元件之间以直线连接时，SMA线可以只施加促使两个元件在一起的拉伸力。在其他示例中，SMA线可以围绕元件弯曲，并且当SMA线倾向于在张力下拉直时，可以向元件施加力。SMA线可以是梁状的或刚性的，并且可能能够向元件施加不同的(例如非拉伸)力。SMA线可以包括也可以不包括不是SMA的材料和/或部件。例如，SMA线可以包括SMA的芯部(core)和非SMA材料的涂层。除非上下文另有要求，否则术语“SMA线”可以指用作单个致动元件的SMA线的任何构造，例如，该致动元件可以被单独控制以在元件上产生力。例如，SMA线可以包括SMA线的机械地并联和/或串联布置的两个或更多个部分。在一些布置中，SMA线可以是较大的一段SMA线的一部分。这种较大的一段SMA线可以包括单独地可控的两个或更多个部分，从而形成两个或更多个SMA线。
[0017]SMA线可以由任何合适的形状记忆合金材料(通常是镍钛合金(例如镍钛诺(Nitinol))形成，这些SMA线还可能包含诸如铜的第三组分。SMA线可以具有适合于应用的任何横截面轮廓和直径。例如，SMA线可以具有25μm或30μm或35μm的横截面直径，能够产生120mN至400mN之间的最大力，同时将SMA线中的应变保持在安全限度(例如，比原始长度减少2％
‑
3％的长度)内。将每个SMA线的直径从25μm增加到35μm，使SMA线的横截面面积大约翻倍，并因此使由每个SMA线提供的力大约翻倍。
[0018]形状记忆合金装置还可以包括：支撑结构，构件的第一端部部分连接到支撑结构；以及可移动元件，构件的第二端部部分连接到可移动元件，使得构件的第一端部部分和第二端部部分之间的间隔的改变被构造为驱动可移动元件相对于支撑结构沿移动轴线在第一方向上移动和/或驱动可移动元件围绕垂直于移动轴线的第一轴线在第一旋转方向上旋
转移动。形状记忆合金部件的收缩可以将力同等地施加到可移动元件和支撑结构。
[0019]通过在可移动部件的一侧上在远离移动轴线的位置处施加力，成对的构件可以驱动可移动元件围绕x轴或y轴(其垂直于移动轴线(例本文档来自技高网...

【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装置，包括：构件，其包括第一端部部分和第二端部部分；以及形状记忆合金部件，其连接到所述构件并被构造为在收缩时改变所述构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的间隔，所述构件被构造为在所述形状记忆合金部件的收缩期间处于张力下，其中所述间隔沿与收缩方向成角度的方向改变。2.根据权利要求1所述的形状记忆合金装置，其中，所述间隔沿大体上垂直于所述收缩方向的方向改变。3.根据权利要求1或权利要求2所述的形状记忆合金装置，还包括：支撑结构，所述构件的所述第一端部部分连接到所述支撑结构；以及可移动元件，所述构件的所述第二端部部分连接到所述可移动元件，使得所述构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的所述间隔的改变被构造为驱动所述可移动元件相对于所述支撑结构沿移动轴线在第一方向上移动和/或驱动所述可移动元件围绕垂直于所述移动轴线的第一轴线在第一旋转方向上旋转移动。4.根据权利要求3所述的形状记忆合金装置，还包括第二构件，所述第二构件包括第一端部部分和第二端部部分，所述构件和所述第二构件形成一对构件，所述形状记忆合金部件布置在所述一对构件中的所述构件之间，并且被构造为在收缩时改变所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的间隔。5.根据权利要求4所述的形状记忆合金装置，其中，所述一对构件是第一对构件，并且所述形状记忆合金装置还包括：第二对构件，所述第二对构件中的每个构件包括第一端部部分和第二端部部分，每个构件的所述第一部分连接到所述支撑结构，并且每个构件的所述第二部分连接到所述可移动元件；以及第二形状记忆合金部件，其布置在所述第二对构件中的所述构件之间，并且被构造为在收缩时改变所述第二对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的间隔，以驱动所述可移动元件相对于所述支撑结构沿所述移动轴线在所述第一方向或第二方向上移动，和/或驱动所述可移动元件围绕所述第一轴线在第二旋转方向上旋转移动，所述第二方向与所述第一方向相反，并且所述第二旋转方向与所述第一旋转方向相反。6.根据权利要求4所述的形状记忆合金装置，其中，所述一对构件是第一对构件，并且所述形状记忆合金装置还包括：第二对构件，所述第二对构件中的每个构件包括第一端部部分和第二端部部分，每个构件的所述第一部分连接到所述支撑结构，并且每个构件的所述第二部分连接到所述可移动元件；以及第二形状记忆合金部件，其布置在所述第二对构件中的所述构件之间，并被构造为在收缩时改变所述第二对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的间隔，以驱动所述可移动元件围绕第二轴线在第二旋转方向上旋转移动，所述第二轴线垂直于所述第一轴线和所述移动轴线两者。7.根据权利要求5所述的形状记忆合金装置，其中：所述第一对构件和所述第二对构件关于垂直于所述移动轴线的平面布置在所述可移
动元件的相对的侧上；所述第一形状记忆合金部件被构造为在收缩时增加所述第一对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的所述间隔；并且所述第二形状记忆合金部件被构造为在收缩时增加所述第二对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的所述间隔。8.根据权利要求5所述的形状记忆合金装置，其中：所述第一对构件和所述第二对构件关于垂直于所述移动轴线的平面布置在所述可移动元件的同一侧上；所述第一形状记忆合金部件被构造为在收缩时增加所述第一对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的所述间隔；并且所述第二形状记忆合金部件被构造为在收缩时减小所述第二对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的所述间隔。9.根据权利要求5所述的形状记忆合金装置，还包括：第三对构件和第四对构件，所述第三对构件和所述第四对构件中的每个构件包括第一端部部分和第二端部部分，每个构件的所述第一端部部分连接到所述支撑结构，并且每个构件的所述第二端部部分连接到所述可移动元件；以及第三形状记忆合金部件和第四形状记忆合金部件，所述第三形状记忆合金部件和所述第四形状记忆合金部件分别布置在所述第三对构件中的所述构件之间和所述第四对构件中的所述构件之间，并且被构造为在收缩时分别改变所述第三对构件和所述第四对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的间隔，以分别驱动所述可移动元件相对于所述支撑结构沿所述移动轴线在所述第一方向和所述第二方向上移动，或者驱动所述可移动元件围绕所述第一轴线在相应的第一旋转方向和第二旋转方向上旋转移动。10.根据权利要求9所述的形状记忆合金装置，其中，每对构件围绕所述移动轴线布置在所述可移动元件的四个侧中的相应一侧上。11.根据权利要求10所述的形状记忆合金装置，其中：所述第一对构件和所述第三对构件与所述第二对构件和所述第四对构件关于垂直于所述移动轴线的平面布置在所述可移动元件的相对的侧上；所述第一形状记忆合金部件和所述第三形状记忆合金部件被构造为在收缩时分别增加所述第一对构件和所述第三对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的所述间隔；并且所述第二形状记忆合金部件和所述第四形状记忆合金部件被构造为在收缩时分别增加所述第二对构件和所述第四对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的所述间隔。12.根据权利要求11所述的形状记忆合金装置，其中：所述第一对构件、所述第二对构件、所述第三对构件和所述第四对构件关于垂直于所述移动轴线的平面布置在所述可移动元件的同一侧上；所述第一形状记忆合金部件和所述第三形状记忆合金部件被构造为在收缩时分别增加所述第一对构件和所述第三对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和
所述第二端部部分之间的所述间隔；并且所述第二形状记忆合金部件和所述第四形状记忆合金部件被构造为在收缩时分别减小所述第二对构件和所述第四对构件中的所述构件中的每个构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的所述间隔。13.根据权利要求6所述的形状记忆合金装置，其中：所述第一对构件和所述第二对构件关于垂直于所述移动轴线的平面布置在所述可移动元件的相邻的侧上；所述第一形状记忆合金部件被构造为驱动所述可移动元件围绕垂直于所述移动轴线的第一轴线旋转移动；并且所述第二形状记忆合金部件被构造为或驱动所述可移动元件围绕垂直于所述移动轴线和所述第一轴线的第二轴线旋转移动。14.根据权利要求13所述的形状记忆合金装置，其中：第三对构件和第四对构件布置在所述可移动元件的相邻的侧上，并分别与所述第一对构件和所述第二对构件相对；第三形状记忆合金部件被构造为驱动所述可移动元件围绕所述第一轴线并在与所述第一形状记忆合金部件相反的方向上旋转移动；并且第四形状记忆合金部件被构造为驱动所述可移动元件围绕所述第二轴线并在与所述第二形状记忆合金部件相反的方向上旋转移动。15.根据权利要求13所述的形状记忆合金装置，其中：第三对构件和第四对构件布置在所述可移动元件的具有所述第一对构件和所述第二对构件的相应的侧上；第三形状记忆合金部件被构造为驱动所述可移动元件围绕所述第一轴线并在与所述第一形状记忆合金部件相反的方向上旋转移动；并且第四形状记忆合金部件被构造为驱动所述可移动元件围绕所述第二轴线并在与所述第二形状记忆合金部件相反的方向上旋转移动。16.一种形状记忆合金装置，包括：支撑结构；可移动元件；第一对构件和第二对构件，每个构件包括第一端部部分和第二端部部分；第一形状记忆合金部件，其布置在所述第一对构件中的所述构件之间，并被构造为在收缩时改变所述第一对构件中的所述构件的所述第一端部部分和所述第二端部部分之间的间隔，以驱...

【专利技术属性】
技术研发人员：约书亚，
申请(专利权)人：剑桥机电有限公司，
类型：发明
国别省市：