[發(fā)明專利]形狀記憶合金絲恒溫扭轉(zhuǎn)致動器以及包括其的閥

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201980008564.0
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN112074662A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 達(dá)維德·弗里杰里奧;米凱萊·斯卡拉塔;馬爾科·奇特羅
• 申請（專利權(quán)）人: 工程吸氣公司
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06
• 代理公司: 北京集佳知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

恒溫形狀記憶合金扭轉(zhuǎn)致動器和包括這種扭轉(zhuǎn)致動器的流體控制恒溫閥，恒溫形狀記憶合金扭轉(zhuǎn)致動器包括：扭轉(zhuǎn)形狀記憶合金絲(1)，該扭轉(zhuǎn)形狀記憶合金絲(1)將固定元件(2)與可旋轉(zhuǎn)元件(3)連接，以便使可旋轉(zhuǎn)元件(3)在靜止位置與操作位置之間移動；以及復(fù)位元件(11)，該復(fù)位元件(11)作用在可旋轉(zhuǎn)元件(3)上，以便使可旋轉(zhuǎn)元件(3)在所述操作位置和所述靜止位置之間移動。

本發(fā)明涉及形狀記憶合金絲恒溫扭轉(zhuǎn)致動器以及結(jié)合有這種致動器的恒溫閥。

通過形狀記憶元件使用扭轉(zhuǎn)復(fù)位來實現(xiàn)扭轉(zhuǎn)致動器的構(gòu)思自1996年通過發(fā)表在Proceedings第2717卷，Smart Structures and Materials 1996：Smart Structures andIntegrated Systems(智能結(jié)構(gòu)和材料1996：智能結(jié)構(gòu)與集成系統(tǒng))中的論文“Investigation of torsional shape memory alloy actuators(扭轉(zhuǎn)形狀記憶合金致動器的研究)”而在原理上是已知的。這篇文章聚焦于SMA(形狀記憶合金)扭桿的性能，并且將SMA扭桿的行為相對于基于SMA的致動器的標(biāo)準(zhǔn)使用進(jìn)行區(qū)分，其中，SMA元件呈絲或彈簧的形式。

在EP0895885和EP2772647中也描述了由形狀記憶合金扭轉(zhuǎn)桿制成的扭轉(zhuǎn)致動器。

因此，以上所有內(nèi)容限于需要待啟動外部電流源的大且厚的元件、即形狀記憶合金桿的使用。

實現(xiàn)旋轉(zhuǎn)致動的另一替代方式是借助于纏繞且約束在筒形元件(滾筒)上的形狀記憶合金絲的線性致動，如在美國專利申請?zhí)?017/0138354中所示出的。另外，在這種情況中，規(guī)定通過焦耳效應(yīng)實現(xiàn)啟動，此外，滾筒是具有相關(guān)阻礙物的元件，該阻礙物妨礙筒在致動器的內(nèi)部需要輕量溶液和自由體積的應(yīng)用中的實際使用。在美國專利申請?zhí)?017/0121068中所描述的關(guān)于應(yīng)用于容器鉸鏈的旋轉(zhuǎn)運動的方案中也存在類似的缺點。

在2015年于Smart Material and Structures(智能材料和結(jié)構(gòu))上發(fā)表的Shim等人的文章“A smart soft actuator using a single shape memory alloy for twistingactuation(使用用于扭曲致動的單一形狀記憶合金的智能軟致動器)”中，公開了一種扭轉(zhuǎn)致動器，該扭轉(zhuǎn)致動器的致動是電流控制的，并且還描述了用于扭轉(zhuǎn)致動的低電流供給的缺點。

本發(fā)明的目的是通過不需要外部電流供給來致動的較輕的基于SMA的扭轉(zhuǎn)致動器來克服仍然存在于現(xiàn)有技術(shù)中的缺點，并且在本發(fā)明的第一方面中，存在一種恒溫形狀記憶合金扭轉(zhuǎn)致動器，該恒溫形狀記憶合金扭轉(zhuǎn)致動器包括：

·固定元件，

·可旋轉(zhuǎn)元件，該可旋轉(zhuǎn)元件優(yōu)選地設(shè)置有至少一個接合特征部，

·形狀記憶合金元件，該形狀記憶合金元件將固定元件與可旋轉(zhuǎn)元件連接，以便使可旋轉(zhuǎn)元件在靜止位置與操作位置之間移動，形狀記憶合金元件沿著可旋轉(zhuǎn)元件的旋轉(zhuǎn)軸放置，

·復(fù)位元件，該復(fù)位元件作用在可旋轉(zhuǎn)元件上，以便使可旋轉(zhuǎn)元件在所述操作位置與所述靜止位置之間移動，

其特征在于，形狀記憶合金元件是直徑為0.3mm至3mm、優(yōu)選地為0.4mm至2mm的扭轉(zhuǎn)形狀記憶合金絲。

表述“沿著可旋轉(zhuǎn)元件的旋轉(zhuǎn)軸放置”旨在也涵蓋偏離于中心位于旋轉(zhuǎn)軸上的扭轉(zhuǎn)形狀記憶合金絲的理想情況，特別地，允許一定程度的傾斜。更具體地，扭轉(zhuǎn)形狀記憶合金絲與垂直于可旋轉(zhuǎn)元件旋轉(zhuǎn)軸的平面之間的、與傾斜方向無關(guān)的角度可以為75°至90°(90°代表SMA扭轉(zhuǎn)絲平行于旋轉(zhuǎn)軸的理想情況)。在SMA扭轉(zhuǎn)絲與旋轉(zhuǎn)軸之間的一定程度的側(cè)向位移也是可能的，特別在0mm(完美對準(zhǔn)——理想條件)與5mm之間的側(cè)向位移是可能的。

以上與理想條件的偏離涵蓋在“沿著旋轉(zhuǎn)軸放置”的定義中，并且考慮了本發(fā)明涉及一種實際的系統(tǒng)、即涉及“真實世界”致動器的情況。