[發明專利]多段活性材料致動器無效

申請號：	201310082853.X	申請日：	2013-03-15
公開（公告）號：	CN103306924A	公開（公告）日：	2013-09-18
發明（設計）人：	R.J.斯庫爾基斯;A.L.布勞恩;N.L.約翰遜;N.D.曼凱姆;X.高;P.M.薩羅西	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
代理公司：	中國專利代理(香港)有限公司 72001	代理人：	馮春時;譚祐祥
地址：	美國密***	國省代碼：	美國;US
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摘要：
搜索關鍵詞：	活性材料致動器
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【說明書】：

相關申請

本專利申請是2009年3月4日提交的題目為“SHAPE?MEMORY?ALLOY?CABLES”的美國非臨時專利申請12/397482的繼續申請，其公開內容通過引用結合于本文中。

技術領域

本發明總體涉及一種形狀記憶合金致動器，更具體而言涉及一種多段活性材料致動器，其能夠提供分階段的、調節的、或可變的行程輸出。

背景技術

在各種機械領域中，傳統的致動器（例如，馬達、螺線管等）已經很長時間用于對于給定的輸入信號在有限的行程上平移最大預期的負載。活性材料致動器（諸如形狀記憶合金線）相對于電-機械的致動器提供各種優點，但取決于操作特性（諸如長度、直徑和成分）其大部分受限于單一行程。當需要不同的行程、分階段、和/或正時時，通常采用額外的致動器并且通過傳動裝置、觸發器或開關來選擇性地接合。當采用活性材料時，通常多個平行的致動器從動地連接到負載并且獨立地被激勵。令人感興趣的是，已經廣泛意識到，包括額外的致動器增加了復雜度、重量和系統的成本。例如，已經意識到，在傳統上精心控制分階段或可變的致動時，通常需要控制邏輯來實現合適的激勵/供能序列。

發明內容

對應于上述問題，本發明提供一種串聯連接的多段活性材料致動器，其可操作響應于激勵信號而產生可變的、調節的或分階段的行程。也就是說，通過使用本發明，被驅動的負載可以位移不同的距離，和/或隨著時間增量式位移，以便產生不同速度的分階段或階梯式運動序列，不同行程力水平的分階段或階梯式運動序列，和/或時間階梯式/連續位移步長。此外，當被無源地激勵時，本發明可用于提供環境溫度階梯式/連續位移步長。通過活性材料致動的擴展使用，應該懂得，與傳統的電-機械和電-液壓式裝置相比，本發明降低了重量、復雜性、包裝需要、和噪音（聲學上的和EMF方面的）。

總體而言，致動器包括多個段，每個段部分地由操作為當受到激勵信號或與激勵信號斷開時經歷基本性質的可逆變化的活性材料形成，每個段具有成分和幾何構造，并且基于成分和構造而限定激勵閾值、激勵范圍/時間段、以及段行程。段固定地互連、串聯連接，并且由于具有不同的成分和/或構造而限定不同的閾值、范圍和/或段行程。

通過參考下面的對本發明各種特征的詳細描述和相關聯的附圖，可以理解本發明，包括具體采用形狀記憶合金的示例性實施例以及各種互連方法。

此外，本發明還涉及以下技術方案。

1.?一種適于產生可變的、調節的、或分階段的行程以便可變地或增量地驅動負載的致動器，所述致動器包括：

多個段，

每個段至少部分地由操作為當受到激勵信號或與激勵信號斷開時經歷基本性質的可逆變化的活性材料形成，每個段具有成分和幾何構造，并且限定激勵閾值和激勵范圍/時間段，

其中，基于所述成分和構造，所述變化產生驅動力和獨立的段行程，

其中，所述段固定地互連并且物理串聯連接，使得力作用在所述多個段上，

其中，所述段限定不同的閾值、不同的范圍/時間段、和/或不同的單獨行程。

2.?如技術方案1所述的致動器，其中，所述段的第一部分至少部分地由第一活性材料形成，并且所述段的第二部分至少部分地由第二活性材料形成，所述第二活性材料不同于所述第一活性材料。

3.?如技術方案1所述的致動器，其中，所述活性材料元件選自由形狀記憶合金、鐵磁形狀記憶合金、電活性聚合物、磁流變彈性體、電流變彈性體、磁致伸縮物質、碳納米纖維、和高輸出石蠟致動器所組成的組。

4.?如技術方案1所述的致動器，其中，所述活性材料是形狀記憶合金，所述激勵閾值是形狀記憶合金的馬氏體轉換開始溫度和結束溫度以及奧氏體轉換開始溫度和結束溫度中的至少一個，所述激勵范圍/時間段基于形狀記憶合金的馬氏體結束溫度和奧氏體結束溫度之間的轉換溫度范圍。

5.?如技術方案4所述的致動器，其中，所述段具有不同的成分，并且由于不同的成分而限定不同的轉換開始溫度和/或轉換溫度范圍。