CN214311057U

CN214311057U - 致动器

Info

Publication number: CN214311057U
Application number: CN202022627600.4U
Authority: CN
Inventors: 塞缪尔·阿姆斯特朗; 詹姆斯·豪沃思; 罗伯特·兰霍恩; 罗宾·爱丁顿; 乔尔·麦格拉思; 康斯坦丁诺斯·潘特里迪斯
Original assignee: Cambridge Mechatronics Ltd
Current assignee: Cambridge Mechatronics Ltd
Priority date: 2019-11-15
Filing date: 2020-11-13
Publication date: 2021-09-28
Anticipated expiration: 2030-11-13
Also published as: GB2588965A; GB201916721D0; GB2588965B

Abstract

一种致动器(10)包括：第一零件(11)；第二零件(12)，其相对于第一零件(11)可移动；多根成段的形状记忆合金(SMA)线(2)，其连接第一零件(11)和第二零件(12)，每根成段的SMA线(2)被构造成在收缩时实现第二零件(12)的运动；以及用于当至少一根成段的SMA致动器线(2)处于未通电状态时减少成段的SMA线(2)的磨损的装置。

Description

致动器

技术领域

本申请总体上涉及致动器。

背景技术

形状记忆合金(SMA)致动器可以是用于照相机或移动电话的微型致动器，其中多根成段的SMA致动器线用于沿着多个轴线移动致动器中的零件(part)，例如透镜托架。成段的SMA线可以在不同的方向上延伸，并且彼此非常接近。这可能会增加成段的线之间以及与致动器的部件之间的接触以及由此产生的磨损的可能性。

实用新型内容

本实用新型提供了SMA致动器，该致动器具有用于减少其中SMA致动器线的磨损的各种装置。有利的是，本实用新型可以增加SMA致动器线的寿命，并且因此其可以提高致动器的可靠性。此外，在一些实施例中，该装置可以防止通电的线之间的接触，并且因此消除电损坏。

根据本实用新型的第一方面，提供了一种致动器，其包括：

第一零件；

第二零件，其相对于第一零件是可移动的；

多根成段的形状记忆合金(SMA)线，其连接第一零件和第二零件，每根成段的SMA线被构造成在收缩时实现第二零件的运动；以及

用于当至少一根成段的SMA致动器线处于未通电状态时减少成段的SMA线的磨损的装置。

该致动器可以是用于照相机或移动电话的微型致动器，其中多根成段的SMA致动器线用于沿着多个轴线移动第二零件，例如透镜托架。这种布置能够在使一些或全部的成段的SMA线致动时实现自动对焦(AF)和光学图像稳定(OIS)。成段的SMA线可以在不同的方向上延伸，并且彼此非常接近。这可能会增加成段的线之间以及与致动器的部件之间的接触以及由此产生的磨损的可能性。

通过提供合适的装置，每根成段的SMA致动器线可以被隔离，或者当其处于未通电状态时，其运动受到限制。因此，本实用新型显著减少或消除了对SMA线的磨损。

该装置被构造成当至少一根成段的SMA致动器线处于未通电状态时，即当致动器不工作时，减少该成段的SMA致动器线的磨损。例如，至少一根成段的未通电的SMA线可以具有一定程度的松弛，其中在通电时，所述成段的未通电的SMA线可以收缩，并且因此消除其中的松弛。更具体地，当致动器断电时，成段的未通电的SMA线以及透镜托架可以有一定程度的自由运动。因此，当设备在运动中时，例如在运输过程中，成段的SMA线随着时间的推移可能经历相当大的损耗。

SMA致动器线可以由任何合适的形状记忆合金材料制成，通常是镍钛合金(例如镍钛诺)，但是它们也可以包含第三组分，例如铜。SMA致动器线可以具有适合于应用的任何横截面轮廓和直径。例如，SMA线可以具有25μm的横截面直径，其能够产生120mN至200mN之间的最大力，同时将SMA线中的应变保持在安全限度内(例如，比原始长度减少2％-3％的长度)。将每根SMA线的直径从25μm增加到35μm，使SMA线的横截面积大约翻倍，并因此使每根SMA线提供的力大约翻倍。优选地，SMA线能够传递大的力，例如在1.2至3N之间，更优选在1.2至10N之间，同时将SMA线中的应变保持在安全限度内(例如，比原始长度减少2％-3％的长度)。该力可取决于所需的目标位移。

可选地，当从第一方向观察时，成段的SMA线在交叉点处相互成角度并交叉，其中当至少一根成段的SMA线处于未通电状态时，成段的SMA线易于相互磨损。例如，当通电和张紧时，成段的SMA线可能不会在交叉点处相互接触。然而，在未通电状态下，即当致动器断电时，成段的SMA线可能在交叉点处相互接触和摩擦。

可选地，在通电状态下，成段的SMA线的运动不受装置的干扰。在一些实施例中，该装置被构造成限制成段的未通电的SMA线的运动，从而防止线之间的接触。更具体地，该装置被布置成使得仅当SMA线未通电或松弛时，限制SMA线的运动。一旦SMA线通电并张紧，该装置不会对SMA线的运动或实际上第二零件的运动造成任何阻碍或干扰。有利的是，该装置可以根据需要以自动方式起作用。

可选地，该装置包括设置在每根成段的SMA线之间的屏障。屏障可以提供用于使线分开的物理手段。屏障可以由韧性低于SMA线的材料形成，并且因此，在接触线时，屏障用作牺牲层以减少线损耗。可选择地或另外，屏障可以具有摩擦系数比SMA线低的表面，从而允许线在其上滑动。在一些实施例中，屏障可以由电绝缘材料形成，用于消除相邻线之间的电传导。

任选地，屏障包括覆盖一根或更多根成段的SMA致动器线的至少一部分的表面的涂层。可选地，涂层仅在交叉点处和/或交叉点附近的局部地覆盖一根或更多根成段的SMA线的表面。可选地，涂层包括聚合物、粉末、润滑剂、粘性流体和阻尼凝胶中的一种或更多种。涂层可以是特氟隆涂层。涂层可以是沉积在第一零件、第二零件和致动器的其他部件的一个或更多个表面上的阻尼凝胶块，其中阻尼凝胶块在交叉点处包围一根或更多根成段的SMA线。

可选择地，涂层包括与成段的SMA线一起形成或将成段的SMA线分开的线护套。例如，SMA线可以形成有延伸SMA线的长度的线护套，其中线护套的远离交叉点的部分被剥离。可选择地，SMA线在形成时是未被包覆的，其中向交叉点处或交叉点附近的线部分添加线护套。护套可以是电绝缘线护套和/或一段胶带。

可选地，屏障包括膜或分隔壁，该膜或分隔壁在成段的SMA致动器线之间并沿着基本平行于SMA线的平面延伸。可选地，膜或分隔壁在一对卷曲部之间延伸，该对卷曲部将一根或更多根成段的SMA致动器线连接到第一零件和第二零件。例如，当SMA线张紧或通电时，膜或分隔壁不与SMA线接触，但膜或分隔壁作为防止未通电的成段的SMA线之间发生接触的预防措施。

膜或分隔壁可以是刚性的，或者可以是柔性的和/或可变形的。膜或分隔壁可以通过热封或任何其他方法附接到卷曲部。一旦SMA线通电并处于张紧状态，则膜或分隔壁可能不会限制SMA线的运动。

可选地，该装置包括从第二零件、第一零件和致动器的部件中的一个向一根成段的未通电的SMA线延伸的突起，以支撑所述一根成段的未通电的SMA线。可选地，突起与相应的第二零件、第一零件和/或致动器的部件一体形成。可选地，突起与卷曲部一体形成。突起可以从第一零件、第二零件和/或卷曲部沿着第一方向延伸，其中突起的延伸范围可以被限制，使得一旦通电的SMA线被张紧，突起不会干扰通电的SMA线。

可选地，该装置包括弹性元件，用于对至少一根成段的未通电的SMA线施加偏置力，从而张紧该根成段的未通电的SMA线，其中，在收缩时，该根成段的SMA致动器线克服偏置力以实现第二零件的运动。弹性元件可以被构造成将至少一根成段的未通电的SMA线偏置成远离其他SMA线和/或致动器的部件。弹性元件可以位于第一零件、第二零件和卷曲部中的一个或更多个处。弹性元件可以包括弹簧、挠曲件、诸如海绵的结构化泡沫和弹性体中的一种或更多种。

可选地，该装置包括磁体或粘合表面，其被构造为保持至少一根成段的未通电的SMA线，其中在收缩时，SMA线克服这种保持力以实现第二零件的运动。有利的是，磁体或粘合表面可以被构造成吸附或粘附到至少一根成段的未通电的SMA线，以便使其保持远离其他SMA线和/或致动器的部件。磁体或粘合表面可以位于第一零件、第二零件或卷曲部中的一个或更多个处。粘合表面可以包括胶水或胶带。

可选地，该装置包括减震器，用于吸收成段的SMA线相对于彼此和/或致动器的部件的冲击。可选地，减震器包括设置在部件的表面上的可变形元件。例如，可变形元件可以是由放置在第一零件、第二零件(例如透镜托架)或诸如围绕透镜托架的屏蔽罩(screeningcan)的其他部件上的结构化泡沫或凝胶形成的垫。有利的是，减震器可以限制SMA线的运动自由，以及减少相邻的成段的SMA线之间或SMA线和相邻的表面之间的碰撞冲击。

可选地，可变形元件被构造成变形并接收至少一根成段的未通电的SMA线，从而保护所述一根成段的SMA线免受其他成段的SMA致动器线和/或致动器的部件的磨损。例如，可变形元件可以是凝胶，用于在SMA线冲击凝胶时将SMA线吸收到其中，从而SMA线浸没在凝胶的表面之下。有利的是，这种布置可以降低所浸没的SMA线和另一根SMA线之间发生冲击的可能性。在通电时，该浸没的SMA线被构造为发生收缩，从而从凝胶中出现。

可选地，成段的SMA线通过相应的卷曲部连接到第一零件和第二零件。卷曲部可以至少部分地由任何导电材料，例如碳钢、不锈钢和铜合金(例如磷青铜)形成。导电材料可以有利地是可延展的，并且因此能够机械地卷曲SMA线。可选择地，成段的SMA线通过钩、定位销、夹子或用于实现与SMA线的机械连接的任何其他合适的连接器连接到第一零件和第二零件。

可选地，该装置包括设置在至少一个卷曲部上的限制件，该限制件被构造成当处于未通电状态时，限制从卷曲部延伸的相应的成段的SMA线的横向运动。更具体地说，限制件可以设置在卷曲部的端部上，其中SMA线出现在卷曲部的该端部处。限制件可以是弹性元件，例如挠曲件、弹簧或弹性体，或者限制件可以是凝胶或粘合剂。因此，有利的是，限制件保持SMA线从卷曲部出现的出口角度，从而限制线的任何自由运动。

可选地，该装置包括设置在连接到相邻的成段的SMA线的一对卷曲部中的至少一个上的延伸件(extender)，其中，该延伸件被构造成在第一方向上延长该对卷曲部之间的偏移量(offset)，从而减少相邻的成段的SMA线之间的磨损。也就是说，通过增加偏移位置来增加相邻的SMA线之间的间隔，这可以有利地减少相邻的SMA线彼此碰撞的可能性。此外，部分地由于公差和透镜托架的倾斜，这可以降低通电时线相互摩擦的风险。可以通过在卷曲部处提供成角度的部分、增加卷曲部的成角度的部分的角度和/或延伸卷曲部的成角度的部分来产生偏移量。

可选地，卷曲部被布置成使得相邻的成段的未通电的致动器线成角度地远离彼此。例如，联接相邻的SMA线的卷曲部头部可以布置成引导相邻的SMA线远离彼此。也就是说，卷曲部头部可能指向成远离彼此。当相邻的成段的SMA线通电时，它们可以收缩并导致卷曲部头部旋转，使得当SMA线通电时，所述卷曲部头部可以彼此平行。

提供了一种控制致动器的方法，该致动器使第一零件通过多根成段的SMA致动器线连接到第二零件，该方法包括：

向成段的未通电的SMA致动器线提供第一电流，该第一电流足以使成段的SMA致动器线张紧；

测量每根成段的SMA致动器线的电特性；基于其相应的电特性，确定每根成段的SMA致动器线的松弛程度；以及

一旦确定所有成段的SMA线都被张紧，就向一根或更多根成段的SMA线提供第二电流，以实现第二零件的运动；

其中第二电流高于第一电流。

可选地，第一电流以渐进方式增加，用于使成段的SMA线张紧。

更具体地说，该方法执行渐进启动程序，该程序改变了在启动时驱动成段的SMA线的方式。这可以使SMA线之间的电压差最小化，从而降低电弧放电引起损坏的可能性。

例如，在致动开始时，所有相邻的成段的SMA线可以通过减小的电流同时通电。这可以激活SMA线，同时降低电弧放电的风险。一旦SMA线被张紧，线就不接触，并且在其上可以提供更高的电流。

根据本实用新型的另一方面，提供了一种具有第一方面的致动器和/或执行第二方面的方法的电子设备。例如，该电子设备可以是照相机或智能电话，由此致动器被构造为移动透镜托架以实现自动对焦(AF)和光学图像稳定(OIS)。

附图说明

现在将仅通过示例的方式，参考附图来描述本实用新型的某些实施例，在附图中：

图1是位于照相机中的SMA致动器线装置的分解图；

图2A和图2B分别是根据本实用新型的第一实施例的SMA致动器的侧面截面图和平面截面图；

图3A和图3B分别是根据本实用新型的第二实施例的SMA致动器的侧面截面图和平面截面图；

图4A和图4B分别是根据本实用新型的第三实施例的SMA致动器的侧面截面图和平面截面图；

图5A和图5B分别是根据本实用新型的第四实施例的SMA致动器的侧面截面图和平面截面图；

图6A是根据本实用新型的第五实施例的SMA致动器的侧视图，并且图6B和图6C是SMA致动器在相应的通电状态下和未通电状态下的平面截面图；

图7A和图7B分别是根据本实用新型的第六实施例的SMA致动器的侧面截面图和平面截面图；

图8A和图8B分别是根据本实用新型的第七实施例的SMA致动器的侧面截面图和平面截面图；

图9A是根据本实用新型的第八实施例的SMA致动器的平面图，并且图9B和图9C是当沿着SMA线中的一根的长度方向观察时，SMA致动器线与装置相互作用的截面图；

图10A是根据本实用新型的第九实施例的SMA致动器的侧面截面图，并且图10B和图10C是SMA致动器在两个不同平面上沿观察方向的平面图；

图11A和图11B分别是根据本实用新型的第十实施例的SMA致动器的平面截面图和侧面截面图；

图12A和图12B分别是根据本实用新型的第十一实施例的SMA致动器的平面截面图和侧面截面图；

图13A是根据本实用新型的第十二实施例的SMA致动器的平面截面图，并且图13B和图13C是SMA致动器的侧面截面图，其中SMA线分别处于未通电状态和通电状态；

图14A和图14B分别是根据本实用新型的第十三实施例的SMA致动器的平面截面图和侧面截面图；

图15A、图15B、图15C示出了根据本实用新型的第十四实施例的张紧机构的不同操作阶段；

图16是根据本实用新型的第十五实施例的SMA致动器的平面截面图；以及

图17A、图17B和图17C是根据本实用新型的相应的第十六实施例、第十七实施例和第十八实施例的SMA致动器的侧面截面图。

具体实施方式

图1示出了微型照相机中的形状记忆合金(SMA)致动器10的分解图。SMA致动器10包括静态零件5或第一零件，其包括基座11和屏蔽罩12，基座11是用于安装图像传感器的集成的底盘和传感器支架，屏蔽罩12附接到基座11。SMA致动器10包括移动零件6或第二零件，即照相机透镜组件，其包括承载至少一个透镜(未示出)的透镜托架13。

在该示例中，致动器10包括八根SMA线2，每根附接在静态零件5和移动零件6之间。当沿着光轴沿着第一方向观察时，彼此交叉的一对SMA线2设置在SMA致动器装置10的四个侧中的每一侧上。SMA线2以这样的构型附接到静态零件5和移动零件6，使得在加热时，SMA线2收缩，并且因此为移动零件6提供具有多个自由度的相对运动，以提供自动聚焦(AF)和光学图像稳定(OIS)两者。

因此，关于每对SMA线2，SMA线2在一端附接到两个静态安装部分15，两个静态安装部分15本身安装到静态零件5，用于将SMA线2附接到静态零件5。静态安装部分15彼此相邻，但是是独立的，以允许它们处于不同的电势。

类似地，关于每对SMA线2，SMA线2在一端附接到移动安装部分16，移动安装部分16本身安装到移动零件6，用于将SMA线2附接到移动零件6。移动零件6还包括连接到每个移动安装部分16的导电环17，用于在移动零件6处将SMA线2电连接在一起。

静态安装部分15和移动安装部分16包括卷曲凸片23，卷曲凸片23可以形成卷曲部并用于保持SMA线2。移动安装部分16可以包括电连接凸片31，用于提供与导电环17的电连接。因此，在图1所示的示例中，形成卷曲部的卷曲凸片23是致动器10的静态部分和移动部分的集成零件。在国际专利公开第WO2016/189314号中描述了用于形成卷曲部并将SMA线捕获到卷曲凸片23内的方法。

实际上，当SMA线2未通电时，即当SMA致动器10断电时，SMA线2可能不再处于张紧状态下。在一些情况下，在未通电的SMA线2中可以观察到一定程度的松弛。这可能会导致SMA线自由运动，并且在某些情况下还会导致透镜托架自由运动。这种自由运动导致SMA线相互接触和摩擦，导致线的磨损和损耗。因此，本实用新型提供了当SMA线处于未通电状态时用于减少SMA线磨损的各种装置。所述装置可以一起被应用或各自独立被应用，其中所述装置可以应用于具有一对相邻的SMA线的任何SMA致动器装置。

图2A和图2B示出了根据本实用新型的第一实施例的SMA致动器210。在图示的实施例中，一对SMA线202通过相应的卷曲部216和215连接可移动零件213和基座211。在图2A的侧视图中，示出了成对的SMA线202在交叉点(位于每根线的中点附近)处成一定角度，并且在该交叉点处交叉。如图2B所示，在通电和张紧时，线202平行延伸，并且不会相互接触。然而，当线202未通电时，它们可能不再被张紧，并且在某些情况下，它们可能有一定程度的松弛。因此，可能的是，当处于未通电状态时，它们可能会彼此接触，除非提供一种装置来减少或防止SMA线202由于接触而磨损。

在该实施例中，该装置包括在该对线之间延伸并平行于该对线的膜230。膜230粘附到该对卷曲部215、216，并将在该对卷曲部215、216之间延伸的SMA线202隔离。膜230被张紧以防止与该对SMA线202接触。该实施例中所示的膜230由聚合物形成，并且足够薄以具有柔性，即它适应SMA线202和可移动零件213的运动。由于其柔性以及聚合物材料的较低韧性和较低摩擦系数，即使它与SMA线接触，它也减少了SMA线202的磨损。聚合物膜230也用作电绝缘体，因此它能够电隔离该对SMA线202。

在其他实施例中，膜可以由铰接地连接到相应的卷曲部的刚性分隔壁代替。这种布置为SMA致动器线之间的分隔壁提供了寿命。

图3A和图3B示出了根据本实用新型的第二实施例的SMA致动器310。SMA致动器310在结构上类似于图2A和图2B所示的致动器210。然而，SMA致动器310包括保护SMA线302的附加膜330。如图3B所示，该装置包括沿着一对SMA线302的侧部(例如SMA线组相对于可移动零件313的内部侧和外部侧)延伸的附加膜330。如同图2A-2B所示的膜230一样，膜330粘附到一对卷曲部315、316之间并在一对卷曲部315、316之间张紧，并将在该对卷曲部315、316之间延伸的SMA线302隔离。附加膜330保护线免受磨损以及与致动器310的部件(例如可移动零件313、基座311以及包围SMA线302的屏蔽罩(未示出))的电传导。

图4A和图4B示出了根据本实用新型的第三实施例的SMA致动器410。SMA致动器410在结构上类似于图2A和图2B所示的致动器210。然而，SMA致动器410包括代替膜的线护套430。如图4B所示，该装置包括线护套430，线护套430在交叉点处覆盖其中一根SMA线402，而SMA线402的剩余部分的表面是暴露的。有利地，SMA线402的这种选择性覆盖允许线402表面的大部分保持未覆盖，因此这种布置允许有效散热，这对SMA线402的工作是至关重要的。线护套430减少了SMA线402在交叉点处及交叉点附近的磨损。在该实施例中，线护套430通过在远离交叉点的位置处将包覆的SMA线402上存在线护套的部分剥除而形成。

在将SMA线402组装到SMA致动器410之前，例如在将卷曲部415、416从其对应的卷曲试样(crimp coupon)移除之前，可以在卷曲部处施加线护套430，或者这可以在致动器组装过程的任何阶段进行。

在其他实施例中，通过在交叉点处用涂层或带(tape)包覆未包覆的SMA线来形成线护套。优选地，护套可以由PTFE带或涂层形成，以减少表面处的摩擦，从而减少SMA线的表面上的磨损。

在一些其他实施例中，线护套可以在交叉点处设置在两根SMA线上。有利的是，这为SMA线提供了额外的保护，即防止对致动器的其他部件的磨损。

图5A和图5B示出了根据本实用新型的第四实施例的SMA致动器510。SMA致动器510在结构上类似于如图4A和图4B所示的致动器410。然而，SMA致动器510包括代替线护套的涂层530。所示实施例中的涂层是阻尼凝胶530，其在交叉点处覆盖两根SMA线502的表面，用于减少所述表面处的摩擦。因此，这种布置减少了SMA线502的表面对其他SMA线以及对致动器510的其他部件的表面的磨损。阻尼凝胶530被构造成将SMA线502电绝缘。阻尼凝胶530优选地具有诸如低热容量和高热导率的属性，以避免阻碍SMA线的散热。涂层530可以是大约几十或几百微米的薄层涂层。

在一些其他实施例中，只有一根SMA线包括涂层，以减少SMA线之间的磨损。这有利地降低了涂层对散热率的影响。

在一些其他实施例中，涂层可以是油脂，或者它可以是其他减少摩擦的涂层，例如特氟隆涂层。

图6A是根据本实用新型的第五实施例的SMA致动器610的侧视图，并且图6B和图6C是SMA致动器在相应的通电状态和未通电状态下的平面截面图。在该实施例中，该装置包括成块的阻尼凝胶630，该阻尼凝胶块在交叉点处或交叉点附近位于可移动零件613的表面上。更具体地，如图6A的侧视图所示，邻近交叉点设置有接受器632，用于接收成块的阻尼凝胶630。阻尼凝胶630被构造成在交叉点处接收或包围至少一根SMA线的一部分。如图6A和图6B所示，阻尼凝胶630通过将被包围的线602与其他SMA线602物理避开来减少线磨损。阻尼凝胶在SMA线602的工作温度下足够粘稠、不可流动，但它能够吸收撞击到其上的SMA线602的冲击。

在其他实施例中，阻尼凝胶从接受器延伸并包围两根SMA线。例如，阻尼凝胶被构造成在工作期间不阻碍通电的SMA线的运动，例如阻尼凝胶的粘度随着温度降低，因此在致动器工作期间，阻尼凝胶不会对SMA线施加任何摩擦力或阻力。

图7A和图7B示出了根据本实用新型的第六实施例的SMA致动器710。图8A和图8B示出了根据本实用新型的第七实施例的SMA致动器810。SMA致动器710、810两者在结构上都类似于如图4A和图4B所示的致动器410。在这些实施例的每一个中，成块的阻尼凝胶730、830定位在相应的卷曲部715、716、815、816的前缘处，SMA线702、802在该处出现。在图7A-7B中，阻尼凝胶730被构造成将SMA线702偏置成(沿着箭头的方向)彼此远离。因此，当SMA线702处于未通电状态时，它们远离彼此偏转地从相应卷曲部出现，其中它们的自由运动受到偏置力的限制。

可选择地，如图8A-8B所示，阻尼凝胶830被构造为将SMA线802保持在适当位置或稳定SMA线802。因此，当SMA线802处于未通电状态时，每根SMA线802从相应的卷曲部出现，具有有限的自由运动，但是它们可能未被偏转。

设置在SMA致动器710、810中的阻尼凝胶730、830被布置成减少未通电的SMA线702、802的磨损，并且当SMA线702、802通电时不会造成干扰。例如，阻尼凝胶的粘度可以随着温度降低，因此在致动器的工作期间，即当SMA致动器被加热时，阻尼凝胶不会在SMA线上施加任何力、摩擦力或阻力。

图9A是根据本实用新型的第八实施例的SMA致动器的平面图，并且图9B和图9C是当沿着SMA线中的一根的长度方向观察时，SMA致动器线与装置相互作用的截面图。SMA致动器910在结构上类似于如图4A和4B所示的致动器410。SMA致动器910包括设置在与SMA线902相邻的部件的表面上的减震表面或减震器930。在图示的实施例中，减震器930可以是结构化泡沫垫(例如海绵)、凝胶垫、粘合剂。减震器930显示为粘附到屏蔽罩912的侧壁。可选择地，或者另外，减震器930可以粘附到可移动零件913或基座911的表面。

该减震器930被构造成限制SMA线902的运动自由，或者当其中一根线冲击相邻表面时，减小线和相邻表面之间或SMA线之间的碰撞冲击。例如，在碰撞过程中，减震器减小了线上的最大冲击力。这有可能降低与相邻表面碰撞时发生损坏的可能性，例如，减震器930被构造为降低SMA线902中的动能，并因此其产生阻尼效应。减震器被构造成减少冲击后线的回弹量。例如，在减震器930是粘合剂的实施例中，粘合剂930被构造成在SMA线902与相邻的SMA线902碰撞之前吸附SMA线902并由此防止SMA线902从受冲击表面跳弹离开。通过吸附或减慢SMA线902，可以减少碰撞的次数。

在一些实施例中，减震器930被构造成保护SMA线902a不与相邻的SMA线902b碰撞。该机构在图9B和图9C中示出，其中在发生冲击时，第一SMA线902a缩进或接纳到减震器930的表面中。这种布置保护了第一SMA线902a，并且因此减少或消除了第二SMA线902b对其的冲击。

图10A是根据本实用新型的第九实施例的SMA致动器1010的侧面截面图，并且图10B和图10C是SMA致动器1010在两个不同平面上沿观察方向的平面图。在该实施例中，移动零件1013包括从对应的侧壁延伸的一对突起或线保护装置1030a。如图10B所示，该对线保护装置1030a被构造成当SMA线1002中的一个处于未通电状态时支撑该线，从而约束或限制SMA线的自由横向运动。尽管在该示例中示出了一对线保护装置1030a，但是在沿着SMA线的长度的任何地方提供支撑的单个线保护装置会足以防止未通电的SMA线的自由运动。

此外，额外的线保护装置1030b从支撑元件的表面突出，其又附接到屏蔽罩的侧壁(未示出)。额外的线保护装置1030b被构造成当另一根SMA线1002处于未通电状态时支撑该另一根SMA线1002，从而约束或限制其自由横向运动。在一些其他实施例中，可以提供多个额外的线保护装置1030b，以对所述SMA线1002提供进一步支撑。

线保护装置1030a和额外的线保护装置1030b分别从可移动零件1013和屏蔽罩突出预定距离，其仅在SMA线1002未通电和/或松弛时会提供支撑。线保护装置1030a和额外的线保护装置1030b被构造成当SMA线1002被通电和/或张紧时不阻碍或干扰SMA线1002的运动。

可选地，还有其他实施例提供更紧凑或简单的线保护装置设计。图11A和图11B分别是根据本实用新型的第十实施例的SMA致动器的平面截面图和侧面截面图。在该实施例中，单个线保护装置1130从基座1111的边缘沿朝向可移动零件1113的方向延伸，并且在一对SMA线1102的交叉点处在该对SMA线1102之间延伸。线保护装置1130提供了低摩擦表面，例如线保护装置1130的表面具有比SMA线1102的表面更低的摩擦系数。因此，线保护装置1130不仅确保该对SMA线1102不会彼此接触，还最小化SMA线1102的磨损。

图12A和图12B分别是根据本实用新型的第十一实施例的SMA致动器1210的平面截面图和侧面截面图。SMA致动器1210在结构上类似于图11A-11B所示的SMA致动器1110。然而，该实施例中的SMA致动器1210包括一对线保护装置1230，该线保护装置1230从基座1211的边缘沿朝向可移动零件1213的方向延伸，并且以线保护装置1230的最靠近基座1211的半部在该对SMA线1202之间延伸。也就是说，每个线保护装置1230的延伸范围小于图11A-11B所示的线保护装置1130的延伸范围。因此，它可以降低干扰可移动零件1213的运动的可能性。

图13A是根据本实用新型的第十二实施例的SMA致动器1310的平面截面图，并且图13B和图13C是SMA致动器1310的侧面截面图，其中SMA线1302分别处于未通电状态和通电状态。如图13A和图13B所示，SMA致动器1310包括安装在基座1311上的一对挠曲件1330，每个挠曲件被构造成将SMA线1302中的一根彼此远离地偏置。可选择地，或者另外，挠曲件可以安装在可移动零件1313上，以使SMA线1302的另外的端部彼此远离地偏置。当线处于未通电状态或松弛时，这种布置保持线张紧。如图13C所示，通电时，SMA线1302收缩，并且因此克服偏置力，以实现可移动零件1313的运动。由挠曲件1330施加的偏置力应足以至少支撑并由此消除相应的SMA线1302中的任何松弛，但不足以对可移动零件1313的运动产生切实的影响。

图14A和图14B分别是根据本实用新型的第十三实施例的SMA致动器1410的平面截面图和侧面截面图。类似于图13A-13C的SMA致动器1310，该实施例中的装置包括张紧机构1430，用于在SMA线1402处于未通电状态时张紧SMA线1402。如图14A和图14B所示，提供了连接基座1411处的卷曲部和其相应的SMA线1402的弹性绳1430。当SMA线1402处于未通电状态/具有一定程度的松弛时，这种布置使SMA线1402张紧。在其他实施例中，弹性绳1430可以可选择地或另外地设置在SMA线1402和位于可移动零件1413处的相对应的卷曲部之间。由弹性绳1430施加的张紧力应该足以至少张紧并由此消除相应的SMA线1402中的任何松弛，但不足以对可移动零件1413的运动产生切实的影响。

图15A、图15B、图15C示出了根据本实用新型的第十四实施例的张紧机构的不同操作阶段。张紧机构1530可以替代分别在图13A-13C和图14A-14B中示出的挠曲件1330和/或弹性绳1430或与其串接使用。张紧机构包括螺旋弹簧1530，螺旋弹簧1530被构造成抵抗SMA线1502的收缩而发生偏置。在图15A中，当SMA线1502处于未通电状态时，螺旋弹簧1530逆着SMA线1502收缩的方向偏置卷曲部头部1516b(联接到SMA线1502)，卷曲部头部1516b在卷曲部基座1516a上可滑动。更具体地，螺旋弹簧1530充当返回机构(returning mechanism)。因此，当SMA线1502处于未通电状态时，SMA线1502保持张紧。在图15B中，SMA线1502通电并开始收缩，在此过程中克服螺旋弹簧1530的偏置力并移动卷曲部头部1516b。如图15C所示，卷曲部头部1516b沿收缩方向移动，直到到达端部挡件。换句话说，端部挡件限定了卷曲部的标称有效位置。一旦卷曲部头部1516b到达该位置，SMA线1502的进一步收缩导致可移动元件的运动。为了保持精确的线离开位置，例如，SMA线1502离开卷曲部的位置，SMA线1502将需要保持大于来自螺旋弹簧1530的力的张力。

图16是根据本实用新型的第十五实施例的SMA致动器的平面截面图。在该实施例中，用于减少线磨损的装置包括一对相邻的成角度的卷曲部1615，每个卷曲部连接相应的SMA线1602。成角度的卷曲部1615被布置成使得离开卷曲部的相邻的SMA线1602彼此成角度远离。更具体地，成角度的卷曲部1615的卷曲部头部可以被修改，使得相邻的卷曲部头部彼此成角度远离，如图16所示。例如，最靠近可移动元件1613的卷曲部头部朝向所述可移动元件1613的中心倾斜，其中离可移动元件1613最远的卷曲部头部远离该中心倾斜。

在一些实施例中，当SMA线通电和收缩时，卷曲部头部可以旋转，使得当SMA线处于张紧状态时，相邻的卷曲部彼此平行。

可选择地，或者另外，该装置可以包括，例如通过钩将一根或更多根SMA线沿着其长度重新定向，以避免相邻的SMA线之间的接触。

图17A、图17B和图17C是根据本实用新型相应的第十六实施例、第十七实施例和第十八实施例的SMA致动器的侧面截面图。所有这些实施例都包括修改的或径向(相对于延伸穿过基座和可移动元件的中心的轴线)延伸的卷曲部，以增加两个相邻的SMA线之间的偏移量。通过使用增加的偏移位置来增加相邻的SMA线之间的距离，当SMA线处于未通电状态时，这降低了线碰撞的可能性。当SMA线处于通电状态时，这还降低了SMA线之间的磨损风险，例如由于公差和透镜托架的倾斜。

如图17A所示，对可用偏移量(由箭头表示)的当前限制之一是基座1711和屏蔽罩1712之间的有限空间。为了增加可用偏移量，如图17B所示，折弯部(jog)1830(例如相对于卷曲部头部的平面的倾斜表面)的长度或角度可以增加。也就是说，可以提供延伸件来延长折弯部的长度，从而延长偏移量。然而，这需要修剪掉基座1811的前缘，以留出额外偏移量的空间。

可选择地，如图17C所示，可以在卷曲部的其他卷曲部头部处设置额外的折弯部1930。这要求基座1911的前缘的一部分被修剪掉，以提供容纳额外的折弯部1930的必要空间。

此外，可以通过改进的控制系统来减少SMA线在交叉点处的磨损。根据本实用新型的第十九实施例，存在一种包括软启动特征的方法，当SMA线开始通电时，软启动特征改变SMA线被驱动的方式。例如，这将允许在启动期间最小化SMA线对之间的电压差。这样，线对可以逐渐张紧，减少由电弧放电损坏的可能性。

根据该方法，建议在启动时同时开始驱动相邻的SMA线。这将涉及同时激活所有SMA线，从而降低电弧放电的风险。一旦SMA线被张紧，如每根线中的电阻测量所检测到的，它们就不能再相互接触。在此基础上，对SMA线的供电以及SMA线操作可以恢复正常操作。

本领域技术人员应理解，尽管已描述了被认为是最佳模式以及在适当的情况下执行本技术的其他模式的前述内容，但是本技术不应限于本说明书中公开的优选实施例的具体构造和方法。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，实施例可以进行宽范围的修改。

Claims

1.一种致动器，其特征在于，所述致动器包括：

第一零件；

第二零件，其相对于所述第一零件是可移动的；

多根成段的形状记忆合金(SMA)线，其连接所述第一零件和所述第二零件，每根成段的SMA线被构造成在收缩时实现所述第二零件的运动；以及

用于当至少一根成段的SMA线处于未通电状态时减少所述成段的SMA线的磨损的装置。

2.根据权利要求1所述的致动器，其中，所述至少一根成段的SMA线在所述未通电状态下具有一定程度的松弛，其中，在通电时，所述至少一根成段的SMA线收缩，并且因此消除其中的松弛。

3.根据权利要求1所述的致动器，其中，当从第一方向观察时，所述多根成段的SMA线在交叉点处相互成角度并交叉。

4.根据权利要求2所述的致动器，其中，当从第一方向观察时，所述多根成段的SMA线在交叉点处相互成角度并交叉。

5.根据权利要求1所述的致动器，其中，在通电状态下，所述成段的SMA线的运动不受所述装置的干扰。

6.根据权利要求2所述的致动器，其中，在通电状态下，所述成段的SMA线的运动不受所述装置的干扰。

7.根据权利要求3所述的致动器，其中，在通电状态下，所述成段的SMA线的运动不受所述装置的干扰。

8.根据权利要求4所述的致动器，其中，在通电状态下，所述成段的SMA线的运动不受所述装置的干扰。

9.根据权利要求1-8中任一项所述的致动器，其中，所述装置包括从所述第二零件、所述第一零件和所述致动器的部件中的一个向未通电的一根成段的SMA线延伸的突起，以支撑未通电的所述一根成段的SMA线。

10.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述突起与相应的所述第二零件和/或所述第一零件一体地形成。

11.根据权利要求1-8和10中任一项所述的致动器，其中，所述装置包括设置在每根成段的SMA线之间的屏障。

12.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述装置包括设置在每根成段的SMA线之间的屏障。

13.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述屏障包括覆盖一根或更多根成段的SMA线的至少一部分的表面的涂层。

14.根据权利要求12所述的致动器，其中，所述屏障包括覆盖一根或更多根成段的SMA线的至少一部分的表面的涂层。

15.根据权利要求13所述的致动器，其中，所述涂层仅在交叉点处和/或交叉点附近局部地覆盖所述一根或更多根成段的SMA线的表面。

16.根据权利要求14所述的致动器，其中，所述涂层仅在交叉点处和/或交叉点附近局部地覆盖所述一根或更多根成段的SMA线的表面。

17.根据权利要求13所述的致动器，其中，所述涂层包括聚合物、粉末、润滑剂、粘性流体和阻尼凝胶中的任何一种或更多种。

18.根据权利要求14所述的致动器，其中，所述涂层包括聚合物、粉末、润滑剂、粘性流体和阻尼凝胶中的任何一种或更多种。

19.根据权利要求15所述的致动器，其中，所述涂层包括聚合物、粉末、润滑剂、粘性流体和阻尼凝胶中的任何一种或更多种。

20.根据权利要求16所述的致动器，其中，所述涂层包括聚合物、粉末、润滑剂、粘性流体和阻尼凝胶中的任何一种或更多种。

21.根据权利要求13-20中任一项所述的致动器，其中，所述涂层包括与所述成段的SMA线一起形成或将所述成段的SMA线分开的线护套。

22.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述屏障包括膜或分隔壁，所述膜或分隔壁在所述成段的SMA线之间并沿着基本平行于所述成段的SMA线的平面延伸。

23.根据权利要求12所述的致动器，其中，所述屏障包括膜或分隔壁，所述膜或分隔壁在所述成段的SMA线之间并沿着基本平行于所述成段的SMA线的平面延伸。

24.根据权利要求22所述的致动器，其中，所述膜或所述分隔壁在一对卷曲部之间延伸，所述一对卷曲部将一根或更多根成段的SMA线连接到所述第一零件和所述第二零件。

25.根据权利要求23所述的致动器，其中，所述膜或所述分隔壁在一对卷曲部之间延伸，所述一对卷曲部将一根或更多根成段的SMA线连接到所述第一零件和所述第二零件。

26.根据权利要求1-8、10、12-20和22-25中任一项所述的致动器，其中，所述装置包括弹性元件，用于对未通电的至少一根成段的SMA线施加偏置力，并因此张紧未通电的所述至少一根成段的SMA线，其中，在收缩时，所述至少一根成段的SMA线克服所述偏置力以实现所述第二零件的运动。

27.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述装置包括弹性元件，用于对未通电的至少一根成段的SMA线施加偏置力，并因此张紧未通电的所述至少一根成段的SMA线，其中，在收缩时，所述至少一根成段的SMA线克服所述偏置力以实现所述第二零件的运动。

28.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述装置包括弹性元件，用于对未通电的至少一根成段的SMA线施加偏置力，并因此张紧未通电的所述至少一根成段的SMA线，其中，在收缩时，所述至少一根成段的SMA线克服所述偏置力以实现所述第二零件的运动。

29.根据权利要求21所述的致动器，其中，所述装置包括弹性元件，用于对未通电的至少一根成段的SMA线施加偏置力，并因此张紧未通电的所述至少一根成段的SMA线，其中，在收缩时，所述至少一根成段的SMA线克服所述偏置力以实现所述第二零件的运动。

30.根据权利要求1-8、10、12-20、22-25和27-29中任一项所述的致动器，其中，所述装置包括磁体或粘合表面，所述磁体或所述粘合表面被构造成保持未通电的一根成段的SMA线，其中，在收缩时，所述一根成段的SMA线克服这种保持，以实现所述第二零件的运动。

31.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述装置包括磁体或粘合表面，所述磁体或所述粘合表面被构造成保持未通电的一根成段的SMA线，其中，在收缩时，所述一根成段的SMA线克服这种保持，以实现所述第二零件的运动。

32.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述装置包括磁体或粘合表面，所述磁体或所述粘合表面被构造成保持未通电的一根成段的SMA线，其中，在收缩时，所述一根成段的SMA线克服这种保持，以实现所述第二零件的运动。

33.根据权利要求21所述的致动器，其中，所述装置包括磁体或粘合表面，所述磁体或所述粘合表面被构造成保持未通电的一根成段的SMA线，其中，在收缩时，所述一根成段的SMA线克服这种保持，以实现所述第二零件的运动。

34.根据权利要求26所述的致动器，其中，所述装置包括磁体或粘合表面，所述磁体或所述粘合表面被构造成保持未通电的一根成段的SMA线，其中，在收缩时，所述一根成段的SMA线克服这种保持，以实现所述第二零件的运动。

35.根据权利要求1-8、10、12-20、22-25、27-29和31-34中任一项所述的致动器，其中，所述装置包括减震器，用于吸收所述成段的SMA线相对于彼此和/或所述致动器的部件的冲击。

36.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述装置包括减震器，用于吸收所述成段的SMA线相对于彼此和/或所述致动器的部件的冲击。

37.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述装置包括减震器，用于吸收所述成段的SMA线相对于彼此和/或所述致动器的部件的冲击。

38.根据权利要求21所述的致动器，其中，所述装置包括减震器，用于吸收所述成段的SMA线相对于彼此和/或所述致动器的部件的冲击。

39.根据权利要求26所述的致动器，其中，所述装置包括减震器，用于吸收所述成段的SMA线相对于彼此和/或所述致动器的部件的冲击。

40.根据权利要求30所述的致动器，其中，所述装置包括减震器，用于吸收所述成段的SMA线相对于彼此和/或所述致动器的部件的冲击。

41.根据权利要求35所述的致动器，其中，所述减震器包括放置在所述致动器的所述部件的表面上的可变形元件。

42.根据权利要求36-40中任一项所述的致动器，其中，所述减震器包括放置在所述致动器的所述部件的表面上的可变形元件。

43.根据权利要求41所述的致动器，其中，所述可变形元件被构造为变形并接收未通电的至少一根成段的SMA线，从而保护所述至少一根成段的SMA线免受其他成段的SMA线和/或所述致动器的部件的磨损。

44.根据权利要求42所述的致动器，其中，所述可变形元件被构造为变形并接收未通电的至少一根成段的SMA线，从而保护所述至少一根成段的SMA线免受其他成段的SMA线和/或所述致动器的部件的磨损。

45.根据权利要求1-8、10、12-20、22-25、27-29、31-34、36-41和43-44中任一项所述的致动器，其中，所述成段的SMA线通过相应的卷曲部连接到所述第一零件和所述第二零件。

46.根据权利要求9所述的致动器，其中，所述成段的SMA线通过相应的卷曲部连接到所述第一零件和所述第二零件。

47.根据权利要求11所述的致动器，其中，所述成段的SMA线通过相应的卷曲部连接到所述第一零件和所述第二零件。

48.根据权利要求21所述的致动器，其中，所述成段的SMA线通过相应的卷曲部连接到所述第一零件和所述第二零件。

49.根据权利要求26所述的致动器，其中，所述成段的SMA线通过相应的卷曲部连接到所述第一零件和所述第二零件。

50.根据权利要求30所述的致动器，其中，所述成段的SMA线通过相应的卷曲部连接到所述第一零件和所述第二零件。

51.根据权利要求35所述的致动器，其中，所述成段的SMA线通过相应的卷曲部连接到所述第一零件和所述第二零件。

52.根据权利要求42所述的致动器，其中，所述成段的SMA线通过相应的卷曲部连接到所述第一零件和所述第二零件。

53.根据权利要求45所述的致动器，其中，所述装置包括设置在所述卷曲部中的至少一个上的限制件，所述限制件被构造成当从所述卷曲部延伸的相应的成段的SMA线处于未通电状态时，限制从所述卷曲部延伸的所述相应的成段的SMA线的横向运动。

54.根据权利要求46-52中任一项所述的致动器，其中，所述装置包括设置在所述卷曲部中的至少一个上的限制件，所述限制件被构造成当从所述卷曲部延伸的相应的成段的SMA线处于未通电状态时，限制从所述卷曲部延伸的所述相应的成段的SMA线的横向运动。

55.根据权利要求53所述的致动器，其中，所述限制件包括阻尼凝胶、弹性装置和粘合剂中的一种或更多种。

56.根据权利要求54所述的致动器，其中，所述限制件包括阻尼凝胶、弹性装置和粘合剂中的一种或更多种。

57.根据权利要求46-53和55-56中任一项所述的致动器，其中，所述装置包括设置在连接到相邻的成段的SMA线的一对卷曲部中的至少一个卷曲部上的延伸件，其中，所述延伸件被构造成在第一方向上延长所述一对卷曲部之间的偏移量，从而减少相邻的成段的SMA线之间的磨损。

58.根据权利要求45所述的致动器，其中，所述装置包括设置在连接到相邻的成段的SMA线的一对卷曲部中的至少一个卷曲部上的延伸件，其中，所述延伸件被构造成在第一方向上延长所述一对卷曲部之间的偏移量，从而减少相邻的成段的SMA线之间的磨损。

59.根据权利要求54所述的致动器，其中，所述装置包括设置在连接到相邻的成段的SMA线的一对卷曲部中的至少一个卷曲部上的延伸件，其中，所述延伸件被构造成在第一方向上延长所述一对卷曲部之间的偏移量，从而减少相邻的成段的SMA线之间的磨损。

60.根据权利要求46-53、55-56和58-59中任一项所述的致动器，其中，所述卷曲部被布置成使得相邻的成段的未通电的SMA线彼此成角度地远离。

61.根据权利要求45所述的致动器，其中，所述卷曲部被布置成使得相邻的成段的未通电的SMA线彼此成角度地远离。

62.根据权利要求54所述的致动器，其中，所述卷曲部被布置成使得相邻的成段的未通电的SMA线彼此成角度地远离。

63.根据权利要求57所述的致动器，其中，所述卷曲部被布置成使得相邻的成段的未通电的SMA线彼此成角度地远离。