形状记忆合金致动装置制造方法及图纸

一种SMA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；以及一组四个SMA致动器线，每个线连接在支撑结构和可移动元件之间，位于正交于螺旋轴线的平面内或与正交于螺旋轴线的平面成锐角，该组线包括第一对线和第二对线，第一对线被布置成在收缩时驱使可移动元件在第一方向上围绕螺旋轴线旋转，第二对线被布置成在收缩时驱使可移动元件在相反的第二方向上围绕螺旋轴线旋转，其中螺旋轴承机构将旋转转换成螺旋移动。承机构将旋转转换成螺旋移动。承机构将旋转转换成螺旋移动。

【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，这样的SMA致动器丝可以用于光学设备(诸如照相机)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。在该文中，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)，挠曲件引导沿着光轴的平移移动。在该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]根据要求保护的本专利技术的第一方面，提供了一种形状记忆合金(SMA)致动装置，该装置包括：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；以及一组四个SMA致动器线，每个线连接在支撑结构和可移动元件之间，位于正交于螺旋轴线的平面内或与正交于螺旋轴线的平面成锐角，该组线包括第一对线和第二对线，第一对线被布置成在收缩时驱使可移动元件在第一方向上围绕螺旋轴线旋转，第二对线被布置成在收缩时驱使可移动元件在相反的第二方向上围绕螺旋轴线旋转，其中螺旋轴承机构将旋转转换成螺旋移动。
[0007]四个SMA致动器线可以提供使可移动元件移动的替代的且有利的方式。
[0008]在从属权利要求中指定了另外的(可选的)特征，并且下文描述了另外的优点。
[0009]在一些实施例中，螺旋轴承机构包括在支撑结构和可移动元件之间延伸的至少一个挠曲臂。例如，螺旋轴承机构可以包括两个挠曲臂，优选地四个挠曲臂。
[0010]在一些实施例中，挠曲臂和SMA线沿第一轴线的最大延伸范围(extent)基本上小于挠曲臂和四个SMA线沿第二轴线的最大延伸范围；其中第一轴线垂直于螺旋轴线，并且第二轴线垂直于螺旋轴线且垂直于第一轴线。例如，挠曲臂和SMA线沿第一轴线的最大延伸范
围可以小于挠曲臂和四个SMA线沿第二轴线的最大延伸范围的90％、优选地小于80％。
[0011]SMA致动装置可以包括第一侧和第二侧，其中第一侧包括至少一个挠曲臂和四个SMA线中的第一对，并且第二侧包括至少一个挠曲臂和四个SMA线中的第二对。第一侧和第二侧位于螺旋轴线的相对侧上。第一侧和第二侧可以是分开的、不重叠的和毗邻的。
[0012]螺旋轴承机构可以包括四个挠曲臂。四个挠曲臂可以围绕可移动元件的周界基本上等距地间隔开。挠曲臂可以在大致彼此偏移90
°
的四个位置从可移动元件的主体的外周界突出。
[0013]四个SMA线可以与第一轴线基本上对齐。例如，四个SMA线中的每一个与轴线之间的角度可以小于20
°
，优选地小于10
°
，进一步优选地小于5
°
。
[0014]四个SMA线可以沿着第一轴线基本上占据挠曲臂和SMA线的最大延伸范围。例如，四个SMA线可以占据挠曲臂和SMA线沿第一轴线的最大延伸范围的80％以上，优选地90％以上，进一步优选地95％以上。
[0015]在一些实施例中，可移动元件包括四个可移动连接部分，并且支撑结构包括四个静态连接部分。四个SMA线中的每一个可以连接在四个可移动部分中的每一个与四个静态连接部分中的每一个之间。四个可移动连接部分可以从围绕可移动元件的主体的周界基本上等距地间隔开的位置延伸。这些位置可以大致彼此偏离约90
°
。
[0016]挠曲臂和可移动连接部分可以是整体的(unitary)。例如，挠曲臂和可移动连接部分可以由单个片(例如，金属片)制成。可替代地，挠曲臂和可移动连接部分可以不是整体的，并且例如包括不同的厚度和/或材料。
[0017]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，至少一个透镜具有的直径至多为30mm，优选地至多为20mm，优选地至多为15mm，优选地至多为10mm)特别有价值。
[0018]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。通过非限制性的示例，致动器组件可以是下列设备中的任一种或者可以设置在下列设备中的任一种中：智能手机、照相机、可折叠的智能手机、可折叠的智能手机照相机、可折叠的消费电子设备、图像捕获设备、可折叠的图像捕获设备、阵列照相机、3D感测设备或系统、伺服马达、消费电子设备、移动或便携式计算设备、移动或便携式电子设备、膝上型计算机、平板计算设备、电子阅读器、计算附件或计算外围设备、安全系统、游戏系统、游戏附件、机器人或机器人设备、医疗设备、增强现实系统、增强现实设备、虚拟现实系统、虚拟现实设备、可穿戴设备、无人机、飞行器、航天器、潜水器、交通工具以及自动交通工具。应当理解，这是示例设备的非穷举列表。
[0019]现在将参考附图仅以示例的方式描述要求保护的本专利技术的某些实施例，在附图中：
[0020]图1是致动器组件的示意图，该致动本文档来自技高网...

【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(SMA)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；以及一组四个SMA致动器线，每个线连接在所述支撑结构和所述可移动元件之间，位于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所述平面成锐角，所述一组线包括第一对线和第二对线，所述第一对线被布置成在收缩时驱使所述可移动元件在第一方向上围绕所述螺旋轴线旋转，所述第二对线被布置成在收缩时驱使所述可移动元件在相反的第二方向上围绕所述螺旋轴线旋转，其中所述螺旋轴承机构将旋转转换成螺旋移动。2.根据权利要求1所述的SMA致动装置，其中，所述一组线围绕所述螺旋轴线在不同角位置处布置成环圈，并且连续的线被连接以便围绕所述螺旋轴线以交替方式施加扭矩。3.根据权利要求2所述的SMA致动装置，其中，在每一对内，所述线布置在所述螺旋轴线的相对侧上。4.根据权利要求3所述的SMA致动装置，其中，所述可移动元件包括围绕所述螺旋轴线位于第一角位置处的第一对连接部分和围绕所述螺旋轴线位于第二角位置处的第二对连接部分，其中所述第一角位置和所述第二角位置彼此偏离180
°
，其中每一对中的线经由所述第一对连接部分连接到所述可移动元件，并且每一对中的线经由所述第二对连接部分连接到所述可移动元件。5.根据任一前述权利要求所述的SMA致动装置，其中，所述螺旋轴承机构包括一组一个或更多个螺旋轴承，所述一组一个或更多个螺旋轴承中的每一个是滚动轴承，所述滚动轴承包括位于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。6.根据权利要求5所述的SMA致动装置，其中，所述一组螺旋轴承包括：至少一个第一类型的螺旋轴承，其中所述轴承表面包括位于所述支撑结构和所述可移动元件中的每一个上的凹槽；以及至少一个第二类型的螺旋轴承，其中所述轴承表面包括位于所述支撑结构和所述可移动元件中的一个上的凹槽以及位于所述支撑结构和所述可移动元件中的另一个上的平面表面。7.根据权利要求6所述的SMA致动装置，其中，所述一组螺旋轴承包括两个所述第一类型的螺旋轴承和一个所述第二类型的螺旋轴承。8.根据权利要求7所述的SMA致动装置，其中，所述三个螺旋轴承由第一轴承、第二轴承和第三轴承组成，并且所述第二轴承与所述第一轴承围绕所述螺旋轴线成角度地间隔开约90
°
，并且所述第三轴承与所述第二轴承围绕所述螺旋轴线成角度地间隔开约90
°
。9.根据任一前述权利要求所述的SMA致动装置，包括偏置机构，所述偏置机构被配置成在至少基本上正交于所述可移动元件沿其移动的螺旋路径的方向上对所述可移动元件施加偏置力，以便至少部分地加载所述螺旋轴承机构。10.根据权利要求9所述的SMA致动装置，其中，所述偏置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。
11.根据权利要求10所述的SMA致动装置，其中，所述弹性元件是挠曲件。12.根据权利要求9所述的SMA致动装置，其中，所述偏置机构是磁性加载机构。13.根据当从属于权利要求8时的权利要求9至12中任一项所述的SMA致动装置，其中，所述偏置机构的至少一部分与所述第三轴承围绕所述螺旋轴线成角度地间隔开约90
°
。14.根据权利要求1至8中任一项所述的SMA致动装置，其中，所述一组SMA致动器线被布置成向所述可移动元件施加力，所述力加载所述螺旋轴承机构。15.根据当从属于权利要求6时的权利要求14所述的SMA致动装置，其中，所述一组螺旋轴承包括一个所述第一类型的螺旋轴承和三个所述第二类型的螺旋轴承。16.根据权利要求15所述的SMA致动装置，其中，相邻的螺旋轴承的对围绕所述螺旋轴线彼此成角度地间隔开约90
°
。17.根据权利要求4或从属于其的权利要求所述的SMA致动装置，其中，所述螺旋轴承机构包括至少第一轴承和第二轴承，并且其中所述可移动元件包括第一部分和第二部分，所述第一部分和所述第二部分各自至少部分地从所述螺旋轴线向外延伸，其中所述第一部分承载所述第一轴承的一部分和所述第一连接部分，并且所述第二部分承载所述第二轴承的一部分和所述第二连接部分。18.根据权利要求2或从属于其的权利要求所述的SMA致动装置...

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