[发明专利]使用外部元件来控制活性材料致动器中的热传递

说明书

相关申请

本申请参考于2008年5月8日提交的题为“CONTROL METHODSFOR SMA ACTUATORS”的美国临时专利申请序列No.61/051,351且要求该临时专利申请的优先权和权益，该临时专利申请的公开内容作为参考引入本文。

技术领域

本发明总体上涉及控制热激活的活性材料致动器的方法，且更具体地涉及使用外部元件来控制致动器内的热传递的方法。

背景技术

热激活的活性材料致动器，如处于马氏体状态的形状记忆合金(SMA)致动器，通过将该材料加热到高于预定值的温度来激活。对于SMA，这使得材料经受从马氏体到奥氏体状态的相变，其中，该材料收缩且在该过程中用于做功。例如，SMA拉线借助于通过该拉线施加电流来电阻加热。一旦被激活，致动器在被再次激活之前必须经受冷却周期。该方法的关心的问题包括限制激活周期从而提供更即时的激活，以及限制冷却周期，冷却周期进一步有助于防止过热。此外，应当理解的是，延长的激活和冷却周期可能引起减少的系统响应带宽，其中，过热可能引起对致动器的损害。因而，期望具有加快激活和冷却的有效手段，从而使激活流线化且在致动器的寿命内防止过热。

发明内容

本发明通过提供使用外部元件以在热激活循环内减少激活周期和/或加快冷却时间的新式形状记忆合金致动器来解决这些问题。除了其它之外，本发明用于减少带宽，且在热激活循环期间防止过热。因而，本发明用于实现更有效的操作，用于保护SMA致动器和由其驱动的装置或机器的整体性。

在本发明的第一方面，一种热激活的活性材料致动器适合于减少如上所述的冷却时间。致动器包括活性材料构件，所述活性材料构件能操作在暴露于热激活信号或者被遮蔽热激活信号时经受基本属性的可逆变化，从而分别被激活和去激活。所述元件在去激活时具有第一截面面积，在被激活时具有大于第一截面面积的第二截面面积。独创地，所述致动器还包括外部护套，所述外部护套具有设计成传导地加快冷却的预定导热率。所述护套限定内部空间，所述内部空间具有大于第一截面面积而通常不大于第二截面面积的第三截面面积。最后，所述元件设置在所述空间内。

在本发明的第二方面，所述致动器适合于减少激活时间。在此，所述致动器包括具有外表面的活性材料构件、以及外部流体，所述外部流体与所述表面接合且热联接到加热源，所述加热源能操作在将元件暴露于激活信号之前将流体和从而所述元件加热至目标温度。

本发明可通过参考本发明的各个特征的以下详细说明和本文包括的示例更容易理解。

附图说明

本发明的优选实施例在下文参考示例性比例的附图详细描述，在附图中：

图1是根据本发明优选实施例的形状记忆合金致动器的截面图，所述致动器包括限定具有第一截面面积的内部空间的护套、以及设置在所述空间中且具有小于第一截面面积的第二截面面积的SMA拉线；

图1a是图1所示的致动器的截面图，其中，拉线已经被激活，具体地示出了拉线具有至少等于第一截面面积的增大的第三截面面积；

图1b是根据本发明优选实施例的图1所示的致动器的透视图，包括分段护套，所述分段护套包括由多个柔性肋互连且隔开的多个部段；

图2是根据本发明优选实施例的形状记忆合金致动器的截面图，所述致动器包括限定具有第一截面面积的内部空间的柔性护套、以及设置在所述空间中且具有小于第一截面面积的第二截面面积的SMA拉线，所述SMA拉线具有多边形配置，从而就是说仅仅沿其角部与护套接触；

图2a是图2所示的致动器的截面图，其中，拉线已经被激活，具体地示出了拉线具有至少等于第一截面面积的增大的第三截面面积，从而使得护套与拉线的形状相符；

图3是根据本发明优选实施例的系统的简图，所述系统包括形状记忆合金致动器、与致动器热接合的源、和封装所述致动器且流体地联接到所述源的管道；

图3a是图3所示的致动器和管道的截面图；和

图4是根据本发明优选实施例的形状记忆合金致动器的截面图，所述致动器具有外部材料层，所述外部材料层在相对目标温度范围的情况下具有熔化热或蒸发热。

具体实施方式