[發明專利]形狀記憶合金絲恒溫扭轉致動器以及包括其的閥

在審

• 申請號: 201980008564.0
• 申請日: 2019-03-11
• 公開（公告）號: CN112074662A
• 公開（公告）日: 2020-12-11
• 發明（設計）人: 達維德·弗里杰里奧;米凱萊·斯卡拉塔;馬爾科·奇特羅
• 申請（專利權）人: 工程吸氣公司
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06
• 代理公司: 北京集佳知識產權代理有限公司 11227
• 代理人: 蔡勝有;蘇虹

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

本發明涉及形狀記憶合金絲恒溫扭轉致動器以及結合有這種致動器的恒溫閥。

通過形狀記憶元件使用扭轉復位來實現扭轉致動器的構思自1996年通過發表在Proceedings第2717卷，Smart Structures and Materials 1996：Smart Structures andIntegrated Systems(智能結構和材料1996：智能結構與集成系統)中的論文“Investigation of torsional shape memory alloy actuators(扭轉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的致動器的標準使用進行區分，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桿制成的扭轉致動器。

因此，以上所有內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。

實現旋轉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，如在美國專利申請號2017/0138354中所示出的。另外，在這種情況中，規定通過焦耳效應實現啟動，此外，滾筒是具有相關阻礙物的元件，該阻礙物妨礙筒在致動器的內部需要輕量溶液和自由體積的應用中的實際使用。在美國專利申請號2017/0121068中所描述的關于應用于容器鉸鏈的旋轉運動的方案中也存在類似的缺點。

在2015年于Smart Material and Structures(智能材料和結構)上發表的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，公開了一種扭轉致動器，該扭轉致動器的致動是電流控制的，并且還描述了用于扭轉致動的低電流供給的缺點。

本發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的扭轉致動器來克服仍然存在于現有技術中的缺點，并且在本發明的第一方面中，存在一種恒溫形狀記憶合金扭轉致動器，該恒溫形狀記憶合金扭轉致動器包括：

·固定元件，

·可旋轉元件，該可旋轉元件優選地設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元件連接，以便使可旋轉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元件的旋轉軸放置，

·復位元件，該復位元件作用在可旋轉元件上，以便使可旋轉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、優選地為0.4mm至2mm的扭轉形狀記憶合金絲。

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

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