CN112292527A - 形状记忆合金致动装置 - Google Patents

Abstract

SMA致动装置(1)包括支撑结构(2)和由悬架系统(8、10)支撑在支撑结构上的可移动元件(3)，该悬架系统将可移动元件支撑在支撑结构上，并引导可移动元件沿着运动轴的运动。接近平行的并且相对于垂直于运动轴的平面以相同的锐角倾斜的SMA线(4)的两个靠近地间隔开的长度段连接到支撑结构和可移动元件，以便以平行于运动轴且方向相反的相应分量向可移动元件施加相应的力。形状记忆合金线的两个长度段垂直于运动轴向可移动元件施加力偶，并且悬架系统包括一对弯曲件或支承件，其抵抗由该SMA线的长度段施加到可移动元件的合成力偶。

Description

形状记忆合金致动装置

本技术总体上涉及一种形状记忆合金(SMA)致动装置，其中SMA致动器线的长度段驱动可移动元件相对于支撑结构的移动。

根据本技术，提供了一种形状记忆合金致动装置，包括：支撑结构；可移动元件；悬架系统，其将可移动元件支撑在支撑结构上，并且被布置为引导可移动元件相对于支撑结构沿着运动轴的运动并限制可移动元件相对于支撑结构沿着垂直于运动轴的轴线的运动；以及形状记忆合金线的两个长度段，每个长度段的一端连接到支撑结构，并且另一端连接到可移动元件，并且每个长度段被布置为以沿着运动轴且方向相反的相应分量向可移动元件施加力，形状记忆合金线的两个长度段相对于垂直于运动轴的平面以大于0度的第一锐角倾斜，并且是平行的，或者当投影在垂直于运动轴的平面上时以第二锐角从平行倾斜，形状记忆合金线的两个长度段垂直于运动轴向可移动元件施加力偶(couple)，并且悬架系统被布置为抵抗由SMA线的两个长度段施加到可移动元件的力偶。

因此，本技术可以使用相对于垂直于运动轴的平面成第一锐角倾斜的SMA线的长度段，从而提供增益。

然而，不是使用SMA线的单个长度段，而是使用了SMA线的两个长度段，从沿着运动轴以相反的方向向可移动元件施加力的意义上说，两个长度段是相反的。SMA线的长度段不是交叉的，而是平行的，或者当投影在垂直于运动轴的平面上时以第二锐角从平行倾斜。这意味着，与使用SMA线的单个长度段相比，由SMA线的两个长度段在运动轴的侧向上施加的总力将会减小。这是因为由SMA线的两个长度段施加的力的相应分量将是相反的，在SMA线的长度段平行的情况下是在相反的方向上，或者在SMA线的长度段从平行倾斜的情况下至少具有相反的分量。

此外，整个SMA致动装置可以是紧凑的。虽然使用了SMA线的两个长度段，但是两个长度段是平行的或接近平行的并且靠近在一起布置，所以不会过度增加装置的尺寸。

尽管在运动轴的侧向上施加的总力减小，但是SMA线的长度段仍然垂直于运动轴向可移动元件施加力偶，因为它们不能占据相同的空间。这里，力偶以常规方式表示为矢量，该矢量是表示施加力偶的力的矢量的叉积。

然而，这种力偶可能会受到悬架系统的抵抗。

可以通过最小化SMA线的平行长度段的间隔来减小力偶。例如，为了用于便携式设备，例如移动电话中的微型照相机，SMA线的直径可以很小，例如至多50微米或者优选地至多25微米。这种线之间的最小间距由固定装置的尺寸决定，该固定装置将线的端部固定到支撑元件和可移动元件，固定装置的范围(extent)通常大于线直径。固定装置通常是压接件，其无法被制得小于线直径。优选地，SMA线的长度段被布置成使得其间的最大间隔尽可能小，至多2mm或优选地至多1mm，更优选地至多500微米，最优选地至多250微米。这种小的间隔可以通过适当的压接技术来实现。

悬架系统可以包括一对弯曲件，该对弯曲件垂直于运动轴并且垂直于所述合成力偶的旋转轴在支撑结构和可移动元件之间延伸。有利的是，弯曲件提供了相对紧凑的悬架系统。此外，当该对弯曲件垂直于由SMA线的长度段施加到可移动元件的力偶延伸时，每个弯曲件中产生的侧向力产生反作用力偶，该反作用力偶抵抗由SMA线的长度段施加的力偶。

为了允许弯曲件提供反作用力偶并允许弯曲件的弹性常数最小化，可增加弯曲件的间隔。有利的是，弯曲件之间的间隔是SMA线的长度段之间的最大间隔的至少三倍，优选地至少十倍。

弯曲件可以在沿着运动轴的形状记忆合金线的长度段的相对侧上布置在形状记忆合金线的两个长度段的外侧。有利地，这最小化了在产生反作用力偶时在每个弯曲件中产生的侧向力。

有利的是，悬架系统还可以包括支承装置(bearing arrangement)，该支承装置包括多个支承件，这些支承件被布置成允许可移动元件相对于支撑结构沿着运动轴的运动，同时限制其他不期望的运动，例如可移动元件相对于支撑结构平行于所述合成力偶的旋转轴的平移运动、可移动元件相对于支撑结构围绕运动轴的旋转运动、以及可移动元件相对于支撑结构围绕垂直于运动轴和力偶轴的轴的旋转运动。

支承件可以是滚动支承件，包括在支撑结构和可移动元件上的支承表面以及设置在支承表面之间的至少一个滚动支承元件，或者可以是其他形式的支承件，例如滑动支承件、弯曲件或弯曲销或铰接销。

可移动元件和支撑结构可以包括相应的面对的板，并且支承装置布置在板之间。这种结构是紧凑的，并且弯曲件可以与一个板一体地形成。

在所附的从属权利要求中阐述了本技术的优选特征。

现在将参考附图仅通过示例的方式描述本技术的实施方式，在附图中：

图1是SMA致动装置的侧视图；

图2是可用于SMA致动装置的SMA线的构造的平面图；

图3是可用于SMA致动装置的SMA线的替代构造的平面图；

图4是具有改进形式的悬架系统的SMA驱动装置的侧视图；

图5是可用于SMA致动装置的滚动支承件的透视图；

图6是可用于SMA致动装置的滑动支承件的透视图；

图7是SMA驱动装置的控制电路图；和

图8是其中实施了SMA驱动装置的照相机的侧视图。

使用SMA致动器线来驱动可移动元件相对于支撑结构的平移运动是已知的。SMA致动器线在微型设备中具有特殊的优势，并且可以应用于很多消费电子设备，包括手持设备，例如照相机和移动电话。

这种SMA致动器线可以用于例如光学设备，例如照相机，用于驱动照相机镜头元件沿其光轴的运动，例如实现聚焦(自动聚焦、AF)或变焦(例如，在WO2007/113478、WO2009/056822和WO2017/134456中所公开的)，或者用于驱动照相机镜头元件横向于光轴的运动，例如以提供光学图像稳定(OIS)(例如，在WO2013/175197和WO2014/083318中公开的)。这种照相机可以很小并且成本相对较低，并且提供大量的功能，不仅用于拍摄照片，还用于视频通话、扫描、对象识别、安全等。除了在光学设备中的使用之外，还有许多可以获得类似优点的其他应用，例如其他消费电子设备、触觉技术、医疗设备、药物输送、3D感测、阀门、磁盘驱动器。

SMA提供了较大的力，但行程相对较低。因此，需要使用机械手段来放大移动的距离，这通常要以牺牲沿运动轴的力为代价。这里，移动量与SMA线的长度变化之比将被称为增益。

一种已知的提供增益的方法是使SMA线相对于垂直于运动轴的平面以大于0度的锐角倾斜，而不是沿着运动轴倾斜。结果是，SMA线在其收缩时旋转，导致沿运动轴的移动量大于长度的变化。

然而，使用机械手段来放大移动的距离可能会使最小化整体尺寸变得更加困难，并且通常会因在悬架系统(该悬架系统将可移动元件支撑在支撑结构上)上施加侧向力而影响悬架系统的设计。例如，当SMA线相对于运动轴倾斜时，所施加的力的分量在运动轴的侧向作用在悬架系统上。对于可能选择的不同类型的悬架系统来说，这种力相对较大，并且是不希望的。例如，在滑动支承件的情况下，这种侧向力增加摩擦力，在滚动支承件的情况下，这种侧向力增加滚动力，并且在弯曲件的情况下，这种侧向力增加弯曲件所需的弹簧力。

因此，期望设计一种SMA致动器装置，其提供增益，同时最小化对悬架系统的功能和/或装置尺寸的影响。

概括地说，本技术提供了一种形状记忆合金致动装置，其包括SMA线的长度段，该SMA线相对于垂直于运动轴的平面以第一锐角倾斜，从而提供增益。

图1中示出了SMA致动装置1。在所有的图中，都显示了X、Y和Z轴。

SMA致动装置1包括形成支撑结构的支撑板2和形成可移动元件的可移动板3。支撑板2和可移动板3是彼此面对的平坦平行片材。悬架系统包括支承装置和一对弯曲件8，该支承装置包括两个板间支承件(inter-plate bearing)10，这将在下面更详细地描述，该悬架系统将可移动板3支撑在支撑板2上，并且引导可移动板3相对于支撑板2沿着Z轴(Z轴在该示例中作为运动轴)的移动。如下文进一步描述的，悬架系统限制可移动板3相对于支撑板2沿着垂直于Z轴的X轴和Y轴的平移运动。

SMA线4的两个长度段如下布置，以驱动可移动板3相对于支撑板2沿着运动轴的移动。SMA线4的长度段是分开的SMA线段，每个SMA线段的一端通过第一压接部分5连接到支撑板2，并且另一端通过第二压接部分6连接到可移动板3。第一压接部分5和第二压接部分6压接SMA致动器线4的长度段以提供机械连接和电连接两者。SMA线4的长度段被布置在可移动板3中的孔7中，以便最小化SMA致动装置沿Y轴的厚度，但是当沿Z轴观察时，它们同样可以设置在支撑板2和可移动板3之间。

SMA线4的两个长度段相对于垂直于Z轴的平面以第一锐角θ倾斜。第一锐角θ大于0度，使得它沿着Z轴向支撑板2和可移动板3施加力的分量，从而可以驱动沿着Z轴的运动。然而，当SMA线4收缩以驱动相对运动时，SMA线4成第一锐角θ的倾斜随着SMA线4的旋转而提供增益，从而导致沿着Z轴的相对运动量高于线的长度的变化。

第一锐角θ的选择设定增益，较低的值以致动力为代价提供更大的增益。一阶增益由1/sin(θ)给出。举例来说，在图1所示的布置中，第一锐角θ为10度，因此增益约为5.7。为了最大化增益，有利地，第一锐角至少为5度，提供大约为11的增益。为了确保足够的力来驱动相对运动，有利地，第一锐角至多为25度，提供大约2.4的增益。

两个SMA线4处于张力下，并且在它们以平行于Z轴的沿相反的方向的相应的分量向可移动板3施加力的意义上，两个SMA线4是相反的。也就是说，如图1所示，最上面的SMA线4在其上端连接到可移动板3，从而在可移动板3上施加具有沿着Z轴的向下分量的力，并且最下面的SMA线4在其下端连接到可移动板3，从而在可移动板3上施加具有沿着Z轴的向上分量的力。因此，SMA线4驱动可移动板3沿着Z轴在相反方向上的移动。

在使用中，SMA线4的长度段在施加驱动信号时驱动可移动板3沿着Z轴移动，该驱动信号引起SMA线4的长度段的加热和冷却，SMA致动器线4的长度段在加热时收缩，并且在冷却时在相反的力的作用下膨胀。SMA线4的长度段通过驱动信号被电阻式地加热，并且当驱动信号的功率降低时通过与周围环境的热传导进行冷却。可移动板3沿着Z轴的位置通过对两个SMA线4的差动控制来选择。

在SMA致动装置1中，SMA线4的两个长度段靠近在一起定位，并且平行或从平行倾斜，如下面进一步描述的。

图2示出了SMA致动装置1的第一可能构造，其中SMA线4的两个长度段是平行的(为了清楚起见，在图2中省略了下面描述的板间支承件10)。在这种情况下，第一压接部分5和第二压接部分6被构造成将SMA线4保持远离支撑板2。在这种情况下，与使用SMA线的单个长度段相比，在侧向于Z轴(Z轴为运动轴)的方向上由SMA线4的两个长度段施加在支撑板2和可移动板3之间的总力将减小。这是因为在相反的方向(图1和2中为左右方向)上的力的侧向分量(在这个示例中为沿着X轴)将趋于抵消。当可移动板3的位置改变时，将会产生残余的差动力，但是这很容易被如下所述的悬架系统抵抗。

作为替代，图3示出了SMA致动装置1的第二可能构型，其中SMA线4的两个长度段从平行倾斜第二锐角

如在垂直于Z轴(其为运动轴)的平面上所投影的(为了清楚起见，在图3中省略了下面描述的板间支承件10)。在这种情况下，与使用SMA线的单个长度段相比，在侧向于Z轴(Z轴为运动轴)的方向上由SMA线4的两个长度段施加在支撑板2和可移动板3之间的总力将减小。这是因为力的侧向分量包括沿X轴在相反方向(在图1和2中为左右方向)上的分量，这些分量将以类似于图2的第一可能构造的方式抵消。

力的侧向分量还包括沿Y轴的分量，它们作用在相同的方向上，但是这些分量低于当SMA线的单个长度段由于从平行倾斜第二锐角

而产生的侧向力。这种沿Y轴的力通过减小第二锐角

而最小化，第二锐角

的值优选地至多10度，更优选地至多5度。这种沿着Y轴的力可能是有利的，因为它可以确保可移动元件3通过板间支承件10被压到支撑结构2上。然而，过大的力是有害的，因为它妨碍了对板间支承件10的操作。

尽管总侧向力减小了，但是SMA线4的两个长度段还向移动板3施加了力偶，因为它们不是同轴的。这种力偶是由SMA线4的长度段在相反方向上施加的力的分量产生的，即在图2和图3的第一可能构造和第二可能构造两者中的X-Z平面上的力的分量。

在图2的第一可能配置中，SMA线4的长度段都位于X-Z平面内，因此沿Y轴没有施加力，整个力都在X-Z平面内。

在图3的第二可能配置中，由SMA线4的长度段沿着Y轴施加的力的分量是在相同的方向上，因此不产生力偶。因此，力偶是由施加在X-Z平面上的力的分量产生的。

因此，由在X-Z平面中的力产生的力偶是沿着Y轴的，即，使用力偶的常规表示作为矢量，该矢量是表示力的矢量的叉积，在这个示例中，该矢量垂直于包含力的平面，并且在右手定则所示的方向上，即围绕力偶倾向于驱动旋转的轴。因此，力偶垂直于运动轴(在本例中是Z轴)。力偶以常规方式表示为矢量，该矢量是表示施加力偶的力的矢量的叉积。

举例来说，在SMA致动装置1中，如图1所示，该力偶是逆时针的。

这种力偶可以通过最小化SMA线4的长度段之间的间隔而来减小。例如，SMA线4的长度段可以布置成使得它们之间的最大间隔为至多2mm，优选地至多1mm，更优选地至多500微米，最优选地至多250微米。

然而，SMA线4的长度段之间的最小间隔存在物理限制。实际上，物理限制通常由执行压接功能所需的第一压接部分5和第二压接部分6的最小尺寸提供。结果是，还存在合成力偶，悬架系统被布置用于抵抗该合成力偶，如现在将描述的。

悬架系统包括一对弯曲件8，该弯曲件8在支撑板2和可移动板3之间延伸。在该示例中，弯曲件8与可移动板3一体形成，因此在一端一体地连接到可移动板3。弯曲件8在另一端通过机械连接部9(例如焊接部、锡焊部或粘合剂)连接到支撑板2。这种构造仅仅是一个示例，并且可以应用替代的构造，例如弯曲件8与支撑板2一体形成，或者是与支撑板2和可移动板3两者都分离的元件。

弯曲件8在沿着Z(运动)轴的SMA线4的长度段的相对侧上设置在SMA线4的长度段的外侧。弯曲件8沿着X轴延伸，该X轴垂直于作为运动轴的Z轴，并且垂直于作为由SMA线4的长度段产生的力偶的方向的Y轴。因此，弯曲件8通过弯曲件在X-Z平面中的弯曲来引导沿着Z轴的运动。弯曲件8以相对紧凑的结构来提供这种功能。

此外，由于沿其长度的材料刚度，弯曲件8沿其长度产生力，该力不仅(1)约束可移动板3相对于支撑板2沿垂直于运动轴(在该示例中为Z轴)的X轴的平移运动，而且(2)产生抵抗由SMA线4的长度段产生的合成力偶的反作用力偶。在图1所示的示例中，由于由SMA线4的长度段产生的力偶是逆时针的，弯曲件8各自沿着它们的长度处于延伸状态。然而，这不是必需的，并且作为替代，一个或每个弯曲件8可以在反方向上从支撑板2延伸到可移动板3，使得该弯曲件8或每个弯曲件8沿着其长度处于压缩状态。

希望当产生反作用力偶时将沿着弯曲件8的长度产生的力最小化。这具有最小化弯曲件8的弹性常数的好处。这通过弯曲件8在沿着Z轴的SMA线的长度段4的相对侧上布置在SMA线4的两个长度段的外侧来实现。总的来说，这使得能够按照期望的那样增加弯曲件8之间的间隔。

实际上，弯曲件8的分离是在增加间隔以最小化弹性常数和减少弯曲件8的间隔以最小化SMA致动装置1沿Z轴的整体尺寸之间的平衡。举例来说，在图1所示的布置中，弯曲件8之间的间隔大约是SMA线8之间的间隔的七倍。通常，弯曲件8之间的间隔优选为SMA线4的长度段之间的最大间隔的至少三倍，更优选地为SMA线4的长度段之间的最大间隔的至少十倍。

尽管弯曲件8的使用在紧凑和便于制造方面是有利的，但是作为替代方案，弯曲件8可以由相应的支承件代替，例如滚动支承件或滑动支承件，其提供了引导沿着Z轴的运动和产生沿着X轴的力的相同功能，这产生反作用力偶，以抵抗由SMA线4的长度段产生的合成力偶。

举例来说，SMA致动装置1可以具有如图4所示的改进形式的悬架系统。在这个示例中，弯曲件8被侧向支承件40代替，侧向支承件40为滚动支承件。另外，SMA致动装置1具有与本文所述的相同的结构。每个侧向支承件40包括形成在支撑板2上的支承表面41、形成在可移动板3上的支承表面42以及设置在支承表面41和42之间的滚动支承元件43。滚动支承元件43可以是滚珠或滚子，并且可以由金属制成。支承表面41可以类似地由金属制成。

在该示例中，每个侧向支承件40被示出为具有单个滚动支承元件43，然而通常可以有任意数量的一个或多个滚动支承元件43。

侧向支承件在沿着Z轴(在该示例中为运动轴)的SMA线4的长度段的相对侧上设置在SMA线4的长度段的外侧。支承表面41和42在垂直于X轴的Y-Z平面中延伸，从而引导沿着Z轴的运动，同时限制可移动板3相对于支撑板2沿着垂直于运动轴(在该示例中为Z轴)的X轴的平移运动。此外，每个侧向支承件40的形成在可移动板3上的支承表面42面向相反的方向，使得由两个支承件提供的反作用力提供反作用力偶，该反作用力偶抵抗由SMA线4的长度段产生的合成力偶。因此，如上所述，侧向支承件40具有与图1所示的弯曲件8相同的功能。

除了弯曲件8(或悬架系统的改进形式中的侧向支承件40)之外，悬架系统包括两个板间支承件10的支承装置，这两个板间支承件10如下布置，以允许可移动板3相对于支撑板2沿着Z轴的运动，同时约束不受弯曲件8约束的其他不期望的运动。因此，两个板间支承件10的支承布置限制了可移动板3相对于支撑板2沿着垂直于运动轴(在该示例中为Z轴)的Y轴的平移运动。板间支承件10可以是滚动支承元件或滑动支承元件，如下文更详细描述的。两个板间支承件10中的每一个都可以沿着Z轴延伸，以允许可移动板3相对于支撑板2沿着Z轴移动。可以有两个以上的支承件，并且优选地，它们在致动器的范围内尽可能地间隔开。

板间支承件10布置在支撑板2和可移动板3之间，这是方便的，因为它们的本质是平行于作为运动轴的Z轴延伸的平片材。因此，板间支承件10限制可移动板3相对于支撑板2沿Y轴的平移运动，该平移运动平行于由SMA线4的长度段产生的合成力偶。特别地，在图3的第二可能构造中，板间支承件10产生反作用力，该反作用力抵抗由SMA线4的长度段沿着Y轴在相同方向上施加的力的分量。

如下文更详细描述的，板间支承件10具有沿着Z轴的线性范围，使得每个板间支承件10内的反作用力限制可移动板3相对于支撑板3围绕X轴的旋转运动，该X轴垂直于作为运动轴的Z轴，并且垂直于由SMA线4的长度段沿着Y轴产生的力偶。

两个板间支承件10沿着X轴间隔开，在该示例中，在沿着X轴的SMA线4的长度段的相对侧上布置在SMA线4的长度段的外侧。结果是，在板间支承件10内产生的反作用力一起作用，以限制可移动板3相对于支撑板2围绕作为运动轴的Z轴的旋转运动。

图5示出了为滚动支承件的板间支承件10中的一个板间支承件的示例。在这种情况下，板间支承件10包括形成在支撑板2上的支承表面11、形成在可移动板3上的支承表面12以及设置在支承表面11和12之间的多个滚动支承元件13。支承表面11和12在垂直于Y轴的X-Z平面内延伸。滚动支承元件13可以是滚珠或滚子，并且可以由金属制成。支承表面11和12可以类似地由金属制成。

在该示例中，提供了三个滚动支承元件13，然而通常可以有任意数量的一个或多个滚动支承元件13。通过形成具有多个滚动支承元件13的板间支承件10，板间支承件10产生沿Y轴的反作用力，该反作用力限制围绕X轴的旋转运动。这主要是通过在板间支承件10的每一端处的滚动支承元件13来实现的。因此，在提供三个或更多滚动支承元件13的情况下，滚动支承元件13主要充当间隔件并且可以可选地比在板间支承件10的每一端处的滚动支承元件13小。

图6示出了为滑动支承件的板间支承件10中的一个板间支承件的示例。在这种情况下，板间支承件10包括形成在支撑板2和可移动板3中的任一个上的长形支承表面14，以及从支撑板2和可移动板3中的另一个突出的衬垫15。支承表面14在垂直于Y轴的X-Z平面中延伸。每个衬垫15具有支承在长形支承表面14上的支承表面16(在图6中用交叉阴影线表示)。长形支承表面14和衬垫15的支承表面16是共形的，在该示例中两者都是平面的，从而允许可移动板3相对于支撑板2沿着Z轴的相对运动。理想地，长形支承表面14和衬垫15的支承表面16具有0.2或更小的摩擦系数。

在该示例中，提供了两个衬垫15，然而通常可以有任意数量的衬垫15。通过形成具有多个分离开的衬垫15或者可替代地具有单个衬垫15(该单个衬垫15沿Z轴具有足够的延伸)的板间支承件10，板间支承件10产生沿Y轴的反作用力，该反作用力限制绕X轴的旋转运动。

SMA致动装置1具有如图7所示的控制电路20。控制电路20连接到SMA线4的长度段。控制电路20可以例如在集成电路芯片中实现，该集成电路芯片可以安装到支撑板3或者以适当电连接定位在其他地方。

控制电路20产生驱动信号并将其提供给SMA致动器线4的长度段。控制电路20接收表示可移动板3相对于支撑板2沿着Z轴的期望位置的输入信号，并产生具有功率(该功率被选择用来将可移动板3驱动至该期望位置)的驱动信号。驱动信号的功率可以是线性的，或者可以使用脉宽调制(pulse width modulation)来改变。

在控制电路20的一种形式中，可以使用电阻反馈控制技术来生成驱动信号，在这种情况下，控制电路20测量SMA线4的长度段的电阻，并将所测量的电阻用作反馈信号来控制驱动信号的功率。这种电阻反馈控制技术可以按照WO2013/175197；WO2014/076463；WO2012/066285；WO2012/020212；WO2011/104518；WO2012/038703；WO2010/089529或WO2010029316中的任何一个中所公开的来实现，其每一个都通过引用以其整体并入本文。

在控制电路20的另一种形式中，可以基于传感器的输出使用闭环控制来产生驱动信号，该传感器感测可移动板3相对于支撑板2的位置。这种传感器可以是例如安装在支撑板2和可移动板3中的一个上的霍尔传感器，其检测安装在支撑板2和可移动板3中的另一个上的磁体的位置。

如上所述，SMA致动装置1提供了实现与SMA线相关联的高的力、提供了对悬架系统影响最小的增益、全部都在紧凑和方便的包装中的优点。通常，SMA致动装置1可以应用于任何应用中以获得这些益处。

作为非限制性示例，SMA致动装置1可应用在光学设备中。作为一个示例，SMA致动装置1可应用在如图8所示的照相机30中并且如下布置。

在照相机30中，支撑结构由支撑板2和支撑板2固定到其上的基座31形成。基座31具有安装在其上的图像传感器32。

在照相机30中，可移动元件由可移动板3和可移动板3固定到其上的镜头元件33形成。镜头元件33包括保持至少一个透镜35的透镜支架34。镜头元件33具有与图像传感器32对准的光轴O，使得镜头元件33将图像聚焦在图像传感器32上。镜头元件33固定到可移动板3，以将镜头元件33的光轴O与SMA致动装置1的作为运动轴的Z轴对准。因此，在使用中，SMA致动装置1驱动镜头元件33沿着光轴O移动，以改变图像的焦点，例如用于聚焦或放大。

照相机30还包括防护罩(shield can)36，该防护罩36装配到基座31并覆盖所有其它部件，以提供保护以防止物理损坏和灰尘进入。

照相机30是微型光学设备。在微型光学设备的一些示例中，至少一个透镜35可以具有至多20mm，优选地至多15mm，更优选地至多10mm的直径。

SMA致动装置1可以类似地应用于其他类型的微型光学设备(用于驱动镜头元件沿着光轴的移动)，包括没有图像传感器的设备。

SMA致动装置1的其他应用包括例如其他消费电子设备、触觉技术、医疗设备、药物输送、3D感测、阀门和磁盘驱动器。

本领域技术人员应理解，尽管已描述了被认为是最佳模式的前述内容，并且在适当的情况下执行本技术的其它模式，但是本技术不应限于本说明书中公开的优选实施方案的具体构造和方法。本领域技术人员应认识到，本技术具有广泛的应用范围，并且在不脱离所附权利要求所限定的任何发明构思的情况下，这些实施方案可以进行宽范围的修改。

Claims (19)

1.一种形状记忆合金致动装置，包括：

支撑结构；

可移动元件；

悬架系统，其将所述可移动元件支撑在所述支撑结构上，并且被布置成引导所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着运动轴的运动，并且限制所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着垂直于所述运动轴的轴的运动；和

形状记忆合金线的两个长度段，每个长度段的一端连接到所述支撑结构，并且每个长度段的另一端连接到所述可移动元件，每个长度段被设置为以平行于所述运动轴且方向相反的相应分量向所述可移动元件施加相应的力，所述形状记忆合金线的两个长度段相对于垂直于所述运动轴的平面以大于0度的第一锐角倾斜，并且是平行的，或者当投影在垂直于所述运动轴的平面上时以第二锐角从平行倾斜，所述形状记忆合金线的两个长度段垂直于所述运动轴向所述可移动元件施加力偶，并且所述悬架系统被布置成抵抗由所述SMA线的两个长度段施加到所述可移动元件的力偶。

2.根据权利要求1所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述第一锐角至少为5度。

3.根据权利要求1或2所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述第一锐角至多为25度。

4.根据前述权利要求中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述第二锐角至多为10度。

5.根据前述权利要求中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述形状记忆合金线的长度段之间的最大间隔至多为2mm，优选地至多为1mm，更优选地至多为500微米，还更优选地至多为250微米。

6.根据前述权利要求中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述SMA线的长度段通过压接部分连接到所述支撑结构和所述可移动元件。

7.根据前述权利要求中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述悬架系统包括一对弯曲件，所述一对弯曲件垂直于所述运动轴并垂直于所述合成力偶在所述支撑结构和所述可移动元件之间延伸。

8.根据权利要求1至6中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述悬架系统包括位于所述支撑结构和所述可移动元件之间的支承件，所述支承件被布置成用于抵抗所述合成力偶。

9.根据权利要求7所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述弯曲件之间的间隔是所述形状记忆合金线的长度段之间的最大间隔的至少三倍，优选地至少十倍。

10.根据权利要求7或9所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述弯曲件在沿着所述运动轴的所述形状记忆合金线的长度段的相对侧上布置在所述形状记忆合金线的两个长度段的外侧。

11.根据权利要求7至10中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述悬架系统还包括支承装置，所述支承装置包括多个支承件，所述多个支承件被布置为允许所述可移动元件相对于所述支撑结构沿着所述运动轴的运动，同时限制所述可移动元件相对于所述支撑结构平行于所述合成力偶的平移运动、所述可移动元件相对于所述支撑结构围绕所述运动轴的旋转运动以及所述可移动元件相对于所述支撑结构围绕垂直于所述运动轴和所述力偶两者的轴的旋转运动。

12.根据权利要求11所述的形状记忆合金致动装置，其中，每个所述支承件包括滚动支承件。

13.根据权利要求11所述的形状记忆合金致动装置，其中，每个所述支承件包括滑动支承件。

14.根据权利要求7至13中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述可移动元件和所述支撑结构包括相应的面对的板，并且所述支承装置布置在所述板之间。

15.根据权利要求14所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述弯曲件与所述板中的一个板一体地形成。

16.根据前述权利要求中任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述可移动元件是包括至少一个透镜的镜头元件。

17.根据权利要求16所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述运动轴沿所述镜头元件的光轴。

18.根据权利要求16或17所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述支撑结构具有安装在其上的图像传感器，所述镜头元件布置成将图像聚焦在所述图像传感器上。

19.根据权利要求16至18中的任一项所述的形状记忆合金致动装置，其中，所述至少一个透镜具有至多20mm的直径。

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