[發明專利]可調節剛度致動器

無效

• 申請號: 201210240678.8
• 申請日: 2012-07-11
• 公開（公告）號: CN103062004A
• 公開（公告）日: 2013-04-24
• 發明（設計）人: S.阿克;V.R.布拉瓦拉
• 申請（專利權）人: 通用汽車環球科技運作有限責任公司
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06;H01F7/06
• 代理公司: 北京市柳沈律師事務所 11105
• 代理人: 賀紫秋

技術領域

本發明涉及使用智能致動器(smart?actuator)的剛度控制。

背景技術

包括形狀記憶合金（SMA）的智能致動器和被智能致動的裝置可通常被配置為使用具有預定（例如恒定）剛度的機械彈簧來偏置SMA元件，以例如，輔助SMA剛性元件從經致動的形狀返回至未致動形狀。使用預定的剛度來偏置SMA元件可導致在與設計不符的工作狀況下造成被致動裝置的次優性能，例如與智能致動器相互接合的操作環境的改變和構件的劣化。在大設計空間中，可能在一些操作狀況中需要更高的偏置應力以避免錯誤的致動，這可導致標稱狀況下的次優的性能，或由更高的偏置應力造成的SMA元件的使用壽命降低。

熱激活的SMA元件的性能會受以下因素影響：環境狀況的變化、和/或SMA元件由于反復使用或服役載荷而造成的SMA元件的劣化或退化（服役載荷可以是設計的或是偶發的載荷）、高溫或高載荷下的反復致動、或其他影響剛性元件的性能、耐用性和可靠性（諸如在重復使用后老化、疲勞、剝落、和/或剛性元件的伸長的因素的影響。隨著SMA元件的性能和/或機械彈簧的性能改變或退化，包括SMA元件和機械彈簧的智能致動器或裝置的性能會變得有效性會越來越差。

發明內容

需要為形狀記憶合金（SMA）或致動器配置有磁彈簧或其他磁性致動偏置元件，諸如磁性SMA（MSMA）元件，以提供可調節的偏置元件，其可適應由于環境或操作狀況變化造成的SMA裝置性能的改變，或是使用SMA元件的老化和劣化在內的其他變化，以為致動器提供有可調節剛性的特點。通過使用可配置為提供作用于SMA剛性元件上的可變偏置力的磁性致動偏置元件，可根據操作狀況調節偏置力，以避免SMA元件的應力過度，由此延長SMA元件的使用壽命，并在操作狀況范圍內優化SMA致動器的致動性能。一個或多個磁性偏置元件可串聯、并聯、或以串聯和并聯的組合與SMA元件布置在一起，以提供作用在SMA元件上的偏置力，其中該偏置力可為可調節的或可變的偏置力。

提供了一種適于可調節剛性控制的致動器，該致動器包括具有智能材料的剛性元件，以及配置為被磁性致動的偏置元件。偏置元件被磁性地致動，以提供作用在剛性元件上的偏置力。智能材料可為形狀記憶合金（SMA），其可例如被配置為SMA線或SMA彈簧。通過非限制性示例的方式，致動器的偏置元件和剛性元件可被彼此并聯地配置，或可彼此串聯地配置。由偏置元件提供的偏置力可為非線性偏置力。致動器可配置響應于輸入提供可變的偏置力。

偏置元件可配置為包括永磁體、電磁體、磁性智能材料合金（MSMA）或以上的組合。輸入可配置為電流，其可啟動偏置部件，諸如電磁體，以使用偏置元件提供可變的偏置力。輸入可由致動器的剛性元件的智能材料的疲勞、功能退化、老化、搖落、伸長以及操作環境中的一個或多個限定。致動器可受控于控制器，該控制器配置為提供輸入以控制致動器的輸出，其中輸入可由致動器的輸出、由致動器致動的裝置的輸出、或包括致動器的系統的輸出限定。該輸入可由操作特點或操作環境限定，例如，示例性地由控制器監測的致動器環境的溫度或濕度限定。

致動器可包括多個剛性元件以及多個偏置元件，其中多個剛性元件中的至少一個包括智能材料，且多個偏置元件中的至少一個被磁性地致動。多個偏置元件中的每一個都可和多個剛性元件中的至少一個串聯地致動，或與多個剛性元件中的至少一個并聯地致動，或與多個剛性元件中的一個或多個以及與彼此成串聯和并聯相組合地致動，使得該多個偏置元件中的至少一個可被致動以提供作用在多個剛性元件中的至少一個上的偏置力，該力可為可變或非線性的偏置力。

一種提供可調節剛性控制的方法包括配置致動器以提供剛性控制輸出。致動器包括具有可致動智能材料的剛性元件和配置為被磁性地致動以提供可變偏置力的偏置元件。該方法還包括致動智能材料元件和選擇性地致動偏置元件以提供致動器剛性控制輸出。

當結合附圖時，本發明的上述特征以及其他特征和優勢從下文中用于實施本發明的最佳模式的詳盡描述中是輕易地明顯的。

附圖說明

圖1是包括并聯配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動器的示意圖；

圖2是包括并聯配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動器的示意圖；

圖3是包括并聯配置和串聯配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動器的示意圖；

圖4是包括并聯配置和串聯配置的智能剛性元件和磁性偏置元件的致動器的示意圖；