[發明專利]屈曲環旋轉馬達

有效

• 申請號: 201880028740.2
• 申請日: 2018-04-28
• 公開（公告）號: CN110573703B
• 公開（公告）日: 2021-02-26
• 發明（設計）人: 單保祥
• 申請（專利權）人: 單保祥
• 主分類號: F01L7/02
• 分類號: F01L7/02;F01L7/06;F16K7/18;F01L7/00;F16K7/00;F16K31/04
• 代理公司: 北京金宏來專利代理事務所(特殊普通合伙) 11641
• 代理人: 杜正國

公開了一種屈曲環旋轉馬達，所述屈曲環旋轉馬達具有定子和可激活屈曲環，所述可激活屈曲環也可以充當轉子。所述屈曲環被制作成有彈力的帶或條帶。施加的力致動所述屈曲環的一部分，從而引起局部曲率變化。所述屈曲環通過改變形狀以最小化能量來作出響應，從而導致所述轉子的旋轉。在雙金屬實施例中，熱致動的活性帶比基礎帶擴展更多，從而實現驅動所述轉子的局部曲率變化。通過加熱或冷卻或它們的組合來實現熱激活。在電活性聚合物(EAP)實施例中，活性丙烯酸或硅樹脂EAP被電致動。所述活性EAP的厚度和因此長度相對于非活性基礎材料的變化導致驅動所述馬達的旋轉的所述環的局部曲率變化。

優先權聲明

本申請要求以下申請的優先權：單保祥(Baoxiang Shan)在2018年2月15日提交的標題為“屈曲環旋轉馬達(Buckling Loop Rotary Motor)”的美國專利申請15/897,334；單保祥在2017年5月15日提交的標題為“環狀多穩態系統(Looped Multistable System)”的美國序列號62/506,199；單保祥在2017年5月16日提交的標題為“柔性致動器和傳感器(Flexible Actuator and Sensor)”的美國序列號62/506,828；單保祥在2017年5月17日提交的標題為“柔性移動系統(Flexible Movement System)”的美國序列號62/507,300；單保祥在2017年5月20日提交的標題為“行波泵(Travelling Wave Pumps)”的美國序列號62/509,102，以及單保祥在2017年12月11日提交的標題為“被配置成用于運動的接合帶裝置(Joined-Band Devices Configured for Motion)”的美國序列號62597147，所有的美國申請的內容特此以引用方式完全并入本文。

技術領域

本發明涉及一種用于使用被約束為形成屈曲的環的柔性帶的致動來產生旋轉運動的馬達，并且更具體地，涉及一種屈曲環旋轉馬達，其中可以通過經由環的局部部分的擴展或收縮來改變環的一部分的曲率來實現屈曲的環的致動。環可以具有活性材料和基礎材料，并且可以是雙金屬的，或者具有活性材料，所述活性材料可以是形狀記憶合金(SMA)、雙壓電晶片壓電聚合物(PVDF)、電活性聚合物(EAP)、壓電材料、電限制材料或磁限制材料，或者它們的組合。

背景技術

產生旋轉運動的技術問題在機械工程的技術領域中是固有的，因為旋轉運動可以用于例如運輸物體或用于激活機構，諸如但不限于機械控制閥。

可以借助于電流或電壓直接地或間接地驅動的旋轉運動對于致動機構來說是特別期望的，因為這促進了機械裝置與電子控制系統的集成。

現有電動馬達在它們用于致動機構(諸如但不限于控制閥)時經常出現的問題在于，現有電子馬達典型地以某些旋轉速度操作，這些旋轉速度要求減速齒輪機構將它們的旋轉速度與最有效地操縱閥所需的旋轉速度相匹配。齒輪機構不僅增加此類系統的成本和復雜性，而且往往是裝置在惡劣或不利環境(包括但不限于極端加速度)下最易出故障的部分。

因此，非常期望具有一種能夠產生適合于致動諸如但不限于控制閥的機械機構的速度和扭矩的無齒輪式電驅動旋轉馬達。還期望此類無齒輪馬達是緊湊的并且構造簡單。

相關現有技術包括諸如但不限于以下的論文：皇家學會會報A輯：數學、物理和工程學(The Proceedings of the Royal Society A:Mathematical,Physical andEngineering Sciences)哈麥琪(Hamouche)等人的2017年8月16日發布的標題為“中性穩定殼體的多參數致動：柔性無齒輪馬達(Multi-parameter actuation of a neutrallystable shell:a flexible gear-less motor)”的論文。

各種工具在本領域中是已知的，但未能解決由本文描述的本發明解決的所有問題。本發明的實施例在附圖中示出并且將在下文更詳細地描述。