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TECHNISCHES GEBIET
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Die vorliegende Offenlegung betrifft einen Formgedächtnislegierungsaktuator gemäß dem Oberbegriff des Anspruchs 1 sowie ein elektromechanisches System mit solch einem Aktuator.
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HINTERGRUND
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In einem elektromechanischen System kann eine Kraft mithilfe von verschiedensten Aktuatoren, z. B. Motoren, Ventilen, Kolben oder Hebeln, auf eine Ausgangslast angewendet werden. Es kann ein Element aus einem aktiven Material verwendet werden, um die Gesamtsystemleistung zu verbessern. Es kann z. B. ein Element, das aus einer Formgedächtnislegierung (SMA, von shape memory alloy) gebildet ist, verwendet werden, um eine gewünschte Kraft innerhalb des Systems anzuwenden. SMA-Elemente zeigen Pseudoelastizität, Pseudoplastizität und ein Formgedächtnis. Diese Eigenschaften können in bestimmten Anwendungen nützlich sein.
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ZUSAMMENFASSUNG
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Hierin ist ein Formgedächtnislegierungsaktuator (SMA-Aktuator) mit den Merkmalen des Anspruchs 1 offenbart, der eine optimierte Zykluszeit verglichen mit herkömmlich ausgebildeten SMA-Aktuatoren aufweist. Die Funktionalität eines SMA-Aktuators beruht auf seinem/n thermisch aktivierten Formgedächtnis und Moduländerungen. Einige SMA-Aktuatoren können während einer Aktivierungsphase eines Betätigungszyklus schnell erwärmt werden. Es kann jedoch schwieriger sein, denselben SMA-Aktuator während der Rückkehr/Ausrückphase des Betätigungszyklus schnell abzukühlen. Außerdem kann sich der Betätigungszyklus bei einer Widerstandsheizungsanwendung, gelegentlich deutlich, von dem bei einer Umgebungsheizungsanwendung, z. B. der Verwendung eines SMA-Aktuators in einer Hochtemperaturumgebung, unterscheiden. Der vorliegende SMA-Aktuator umfasst daher eine flexible äußere Beschichtung oder Schicht, die verbesserte Wärmeübertragungseigenschaften des Aktuators bereitstellt und so die Zykluszeiten verbessert, wie zuvor dargelegt.
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Im Speziellen ist hierin ein SMA-Aktuator offenbart, der ein SMA-Element, z. B. einen Draht, ein Band oder ein beliebiges anderes SMA-Element mit einer gewünschten Querschnittsform umfasst. Das SMA-Element ist innerhalb eine flexiblen äußeren Schicht eingeschlossen. Die flexible äußere Schicht weist eine vorbestimmte geometrische Querschnittsform auf, die mit der des darin enthaltenen SMA-Elements übereinstimmen kann oder nicht, und weist eine Materialzusammensetzung auf, die zusammen mit der Form die Wärmeübertragungseigenschaften des SMA-Aktuators kollektiv optimiert. Dies erhöht wiederum die Geschwindigkeit des Betätigungszyklus. Der SMA-Aktuator wird mithilfe einer Heizquelle während einer Aktivierungsphase eines Betätigungszyklus aktiviert und wird während einer Deaktivierungs/Rückkehrphase deaktiviert. Die Eigenschaften des SMA-Aktuators können für eine gegebene Anwendung ausgewählt werden, um die Geschwindigkeit eines oder beider Teile des Betätigungszyklus, d. h. der Aktivierungs- und der Deaktivierungsphase, zu erhöhen.
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Es ist auch ein elektromechanisches System mit den Merkmalen des Anspruchs 8 offenbart, welches eine Heizquelle und einen SMA-Aktuator umfasst, der ausgebildet ist, wie oben dargelegt.
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Die oben stehenden Merkmale und Vorteile sowie weitere Merkmale und Vorteile der vorliegenden Erfindung sind aus der nachfolgenden detaillierten Beschreibung der besten Arten, die Erfindung auszuführen, in Verbindung mit den beiliegenden Zeichnungen ohne weiteres verständlich.
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KURZBESCHREIBUNG DER ZEICHNUNGEN
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1 ist eine schematische Veranschaulichung eines elektro-Mechanischen Systems, welches einen Formgedächtnislegierungsaktuator (SMA-Aktuator) verwendet, wie hierin offenbart;
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2 ist eine schematische Stirnansicht eines SMA-Aktuators, der eine flexible äußere Schicht mit einem sternförmigen Querschnitt aufweist;
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3 ist eine schematische Stirnansicht eines SMA-Aktuators, der eine flexible äußere Schicht aufweist, die einen anderen sternförmigen Querschnitt vorsieht;
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4 ist eine schematische Stirnansicht eines SMA-Aktuators, der eine flexible äußere Schicht aufweist, die einen oval geformten Querschnitt vorsieht;
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5 ist eine schematische Stirnansicht eines SMA-Aktuators, der eine flexible äußere Schicht aufweist, die einen länglichen markisenförmigen Querschnitt vorsieht;
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6 ist eine schematische Stirnansicht eines SMA-Aktuators, der eine flexible äußere Schicht aufweist, die einen tropfenförmigen oder verjüngten Querschnitt vorsieht;
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7 ist eine schematische Seitenansicht eines SMA-Aktuators, der eine flexible äußere Schicht mit einzelnen Elementen aufweist, die in der Schicht eingebettet sind;
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8 ist eine schematische Veranschaulichung eines SMA-Aktuators, der ein SMA-Element mit radialen Merkmalen aufweist, die geeignet sind, um mit einer verbesserten flexiblen äußeren Hülse in Eingriff zu gelangen;
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9 ist eine perspektivische Darstellung einer optionalen Endgreifvorrichtung, welche zulässt, dass sich die flexible äußere Hülse, wie in 8 gezeigt, in Übereinstimmung mit dem SMA-Element bewegt; und
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10 ist ein Flussdiagramm, das ein Verfahren zur Optimierung der Zykluszeit eines SMA-Aktuators beschreibt.
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DETAILLIERTE BESCHREIBUNG
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Bezug nehmend auf die Zeichnungen, in denen gleiche Bezugsziffern in den verschiedenen Fig. durchweg gleichen oder ähnlichen Komponenten entsprechen, und beginnend mit 1 umfasst ein elektromechanisches System 10 einen Formgedächtnislegierungsaktuator (SMA-Aktuator) 16. Der SMA-Aktuator 16 umfasst eine flexible äußere Beschichtung oder Schicht 24, die, wie später erklärt, eine Zykluszeit reduziert, die zum Betätigen des SMA-Aktuators 16 erforderlich ist. Die flexible äußere Schicht 24 kann in Bezug auf ein SMA-Element 15 aufgebracht sein. Während es in den verschiedenen Fig. der illustrativen Konsistenz und der Einfachheit halber als ein Zylinder oder Draht gezeigt ist, kann das SMA-Element 15 eine Querschnittsform aufweisen, die besonders für die erwünschte Anwendung passend ist. Es können z. B. beliebige der nachfolgend mit Bezugnahme auf die 2–7 beschriebenen geometrischen Querschnitte mit dem darin enthaltenen SMA-Element 15 wie auch Formen verwendet werden, die hierin nicht gezeigt sind, z. B. eine Erdnussform, ein Band etc.
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Der SMA-Aktuator 16 ist ausgebildet, um eine Last 18 zu bewegen oder sonst wie darauf einzuwirken, um so die Last 18 zu bewegen, wie allgemein durch die Pfeile 20 angezeigt. Die tatsächliche Bewegungsrichtung kann abhängig von der Ausgestaltung des SMA-Aktuators 16 und jeglicher Verbindungsmechanismen linear, wie gezeigt, nicht-linear oder rotatorisch sein, wie auf dem technischen Gebiet bekannt. Die Last 18 kann als ein/e beliebige/s physische/s Objekt oder Vorrichtung ausgebildet sein, auf das/die bezogen eine Kraft angewendet werden kann.
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In einer Ausführungsform kann ein Controller 12 mit einer Heizquelle 14, z. B. einem Heizgebläse, einer Spule, einer Konvektionsvorrichtung etc. in Verbindung stehen, die geeignet ist, ein Heizsignal (Pfeil 17) als ein thermisches Aktivierungssignal in den SMA-Aktuator 16 hinein bereitzustellen. Das Heizsignal (Pfeil 17) kann ebenso von der umliegenden Umgebung kommen, z. B. dann, wenn der SMA-Aktuator 16 in einem Motorraum eines Fahrzeuges verwendet wird. In diesem Beispiel wäre die Vorrichtung der Motor (nicht gezeigt) oder andere wärmeerzeugende Vorrichtungen.
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Der Controller 12 kann auch mit einer optionalen Kühlquelle 25, die als Phantom gezeigt ist, z. B. einem Kaltluftgebläse, in Verbindung stehen, die ein Kühlsignal (Pfeil 19) bereitstellt. Die optionale Kühlquelle 25 und die Heizquelle 14 können in einigen Fällen zu einer einzigen Vorrichtung kombiniert sein. Man könnte beispielsweise durch Ändern der Heiz/Kühltemperatureinstellung in einer einzigen Gebläsevorrichtung ohne weiteres die Ausgangstemperatur nach Bedarf ändern. Wenn die Kühlquelle 25 nicht verwendet wird, kann der SMA-Aktuator 16 deaktiviert werden, indem die Heizquelle 14 deaktiviert wird und/oder indem zugelassen wird, dass eine Wärmeübertragung in die umgebende Außen- oder ruhende Luft für die erforderliche Kühlung stattfindet.
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Wie auf dem technischen Gebiet bekannt, zeigt eine SMA, die auf dem technischen Gebiet gelegentlich als ein „intelligenter Werkstoff” bezeichnet wird, pseudoelastische und pseudoplastische Eigenschaften wie auch ein Formgedächtnisverhalten und besitzt somit die Fähigkeit, sich an ihre ursprüngliche Form zu „erinnern”. Die ursprüngliche Form der SMA kann anschließend an eine Formdeformation abgerufen werden, die über einen äußeren Reiz, z. B. das Heizsignal (Pfeil 17) bewerkstelligt wird. Die Verformung der SMA aus der ursprünglichen Form ist zum Teil infolge einer temperatur- und belastungsabhängigen Festkörperphasenänderung und einer zusammenwirkenden atomaren Neuordnung temporär und reversibel.
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Die zwei Phasen einer SMA sind die Martensit(m)-Phase und die Austenit(a)-Phase, die sich auf die Nieder- bzw. Hochtemperaturphase beziehen, in denen die Phasenänderung von einer schwach symmetrischen (m-Phase) in eine hoch symmetrische (a-Phase) kristallographische Struktur stattfindet. SMA stellen eine einzigartige Klasse von thermisch aktivierten intelligenten Werkstoffen (TASM, von thermally activated smart materials) dar, die eine reversible Phasenänderung erfahren, die für ein belastungsinduziertes und temperaturinduziertes wiedererlangbares Verformungsverhalten verantwortlich ist. Einige beispielhafte SMA-Materialien umfassen Kupfer-Zink-Aluminium-Nickel, Kupfer-Aluminium-Nickel und Nickel-Titan.
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Weiterhin Bezug nehmend auf 1 können die Baumaterialien der flexiblen äußeren Schicht 24 und ihrer verschiedenen Ausführungsformen z. B. ein hochwärmeleitfähiges flexibles Silikon, elektronisches Papier oder einen dehnbaren Graphen-Dünnfilm, beispielsweise einen Film umfassen, der mithilfe eines Aufdampfverfahrens auf dem SMA-Element 15 abgeschieden wird. In einer weiteren Ausführungsform kann die flexible äußere Schicht 24 Kohlenstoff-Nanoröhrchen (CNT, von carbon nanotubes) umfassen, die axial und/oder radial in Bezug auf das SMA-Element 15 orientiert sind. Wie auf dem technischen Gebiet verständlich, sind CNT-Allotrope des Kohlenstoffes mit röhrenförmigen oder zylindrischen Nanostrukturen, die eine ausgezeichnete Leitfähigkeit und andere einzigartige elektrische Eigenschaften bereitstellen. Die flexible äußere Schicht 24 weist in jeder Ausführungsform eine hinreichende Oberfläche auf, um die gewünschten Wärmeübertragungseigenschaften bereitzustellen.
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Die flexible äußere Schicht 24 kann eine aufgebrachte Beschichtung, eine Hülse 24 oder eine beliebige andere geeignete Schicht sein. Die flexible äußere Schicht 24 ist der Einfachheit der Veranschaulichung wegen schematisch als zylindrisch gezeigt. Allerdings weist die flexible äußere Schicht 24 eine kalibrierte oder sonst wie vorbestimmte geometrische Querschnittsform auf, wie z. B. eine der beispielhaften Ausgestaltungen, die in den 2–6 gezeigt und nachfolgend beschrieben sind. In einigen Ausführungsformen kann die nominale Geometrie der flexiblen äußeren Schicht 24 während einer Aktivierungsphase des SMA-Aktuators 16 mit einer resultierenden Verbesserung der thermischen Leitfähigkeit das SMA-Aktuators 16 verändert werden. Andere Ausführungsformen können dieselbe nominale Geometrie über die gesamten Aktivierungs- und Rückkehrphasen eines Aktivierungszyklus beibehalten. Die Verwendung der flexiblen äußeren Schicht 24 kann besonders gut für gerade, nicht gespulte Ausgestaltungen wie gerade Längen des SMA-Elements 15 geeignet sein, wenngleich auch andere Ausgestaltungen möglich sind.
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Unter Bezugnahme auf die 2 und 3 sind jeweilige SMA-Aktuatoren 116 und 216 mit verschiedenen sternförmigen Querschnitten in Übereinstimmung mit zwei möglichen beispielhaften geometrischen Ausgestaltungen ausgebildet. Die sternförmigen Querschnitte der 2 und 3 können optimal für ein vertikal orientiertes oder ein horizontal orientiertes SMA-Element 15 sein, wenn es z. B. mit einer natürlichen thermischen Konvektion während der Aktivierungsphase verwendet wird. Für andere Orientierungen können unterschiedliche Querschnittsgeometrien optimaler sein.
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In den Ausgestaltungen, die in den 2 und 3 gezeigt sind, ist das SMA-Element 15 innerhalb der flexiblen äußeren Schicht 24 bzw. 124 eingeschlossen, die mit vielen Punkten gebildet oder versehen sind, wie gezeigt. Während in 2 vier Punkte gezeigt sind und in 3 sieben Punkte gezeigt sind, kann die Anzahl und Größe der Punkte in dem sternförmigen Querschnitt, wie durch die flexible äußere Schicht 24, 124 bereitgestellt, abhängig von der Anwendung und den erwünschten Wärmeübertragungsraten variieren. Die SMA-Aktuatoren 116, 216 stehen in Verbindung mit der Heizquelle 14 und optional der Kühlquelle 25, wie in 1 gezeigt, sodass jegliche erwärmte oder gekühlte/Umgebungsluftströmung, kollektiv durch den Pfeil 22 dargestellt, den SMA-Aktuator 116, 216 schließlich erwärmt oder kühlt, wie erforderlich.
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Unter Bezugnahme auf die 4, 5 und 6 können alternative geometrische Querschnittsausgestaltungen eine ovale Form (4), eine längliche Markisenform (5) und eine Tropfenform (6) wie auch zusätzliche geometrische Ausgestaltungen umfassen, die hierin nicht speziell beschrieben sind. Die in den 4, 5 und 6 gezeigten Querschnitte können einen geringeren Profilwiderstand bezogen auf die sternförmigen Konstruktionen aufweisen, die in den 2 und 3 gezeigt sind. Der SMA-Aktuator 316 von 4, der SMA-Aktuator 416 von 5 und der SMA-Aktuator 516 von 6 umfassen jeweils das SMA-Element 15, das innerhalb einer jeweiligen flexiblen äußeren Schicht 224, 324 und 424 eingeschlossen ist. Die SMA-Aktuatoren 316, 416 und 516 stehen mit der Heizquelle 14 und optional der Kühlquelle 25 von 1 in Verbindung, sodass jegliche erwärmte oder gekühlte/Umgebungsluftströmung (Pfeil 22) die SMA-Aktuatoren 316, 416 und 516 jeweils erwärmt oder kühlt, wie erforderlich.
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Die geometrische Ausgestaltung oder Querschnittsform der äußeren Schichten 224, 324, 424 und/oder des SMA-Elements 15 in seinen verschiedenen Ausführungsformen kann auf der Basis der Wärmeübertragungsgeschwindigkeit ausgewählt werden, die für eine spezielle Phase erforderlich ist. Bei einer Widerstandsheizungsanwendung, d. h., wenn das SMA-Element 15 aktiv durch elektrischen Widerstand erwärmt wird, kann die flexible äußere Schicht 24 in ihren verschiedenen Ausführungsformen z. B. mit einem geringeren Maß an thermischer Leitfähigkeit ausgebildet sein. Die Umgebungsheizung knn von einem erhöhten Maß an thermischer Leitfähigkeit profitieren.
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Anders ausgedrückt kann die Geometrie und Form der flexiblen äußeren Schicht 24, um die Zykluszeiten in Anwendungen zu reduzieren, in denen ein vollständig passiver Wärmeaustausch mit der umliegenden Umgebung stattfindet, z. B. wenn der SMA-Aktuator 16 zwischen heißen und kalten Regionen (Heiz- und Kühlzonen) wie z. B. in Wärmekraftmaschinen geschaltet wird, so gewählt sein, dass sie die Wärmeübertragung in das SMA-Element 15 hinein unterstützt, wenn sich der SMA-Aktuator 16 in einer heißen Zone, z. B. Luft oder Wasser mit hoher Temperatur, befindet. Dieselbe Ausgestaltung kann eine Wärmeübertragung aus dem SMA-Element 15 hinaus unterstützen, wenn der SMA-Aktuator 16 in einer kühlen Zone, d. h. einer großen Oberfläche mit einer hohen thermischen Leitfähigkeit angeordnet ist. In Anwendungen, bei denen eine Widerstandsheizung in Verbindung mit einer passiven Wärmeübertragung/Kühlung an die umliegende Umgebung verwendet wird, könnte/n eine niedrigere Wärmeübertragungsrate während des Erwärmens des SMA-Elements 15 und höhere Wärmeübertragungsraten beim Kühlen des SMA-Elements 15 vorgesehen sein.
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Die geeignete Form, Größe und Orientierung des SMA-Aktuators 16 und seiner verschiedenen alternativen Ausführungsformen können über eine Berechnung und/oder mithilfe eines geeigneten Modells und in Kenntnis der besonderen thermodynamischen Eigenschaften des elektromechanischen Systems 10 (siehe 1) bestimmt werden. In den Ausführungsformen, die in den 2–6 gezeigt sind, weisen die flexible äußere Schichten 24, 124, 224, 324 und 424 jeweils eine nominale Geometrie und thermische Leitfähigkeit auf, die während der Phasenänderung des SMA-Elements 15 unverändert bleiben.
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Unter Bezugnahme auf 7 weisen die flexiblen äußeren Schichten 24, 124, 224, 324 bzw. 424 der 1–6 erfindungsgemäß eine Vielzahl von einzelnen Elementen 23 auf. Solch ein SMA-Aktuator ist in 7 als der SMA-Aktuator 616 gezeigt. Die einzelnen Elemente 23 können an einer alternativen flexiblen Schicht 524 angebracht sein. Die Form des SMA-Aktuators 616 ist der Einfachheit halber zylindrisch, es können jedoch beliebige der oben beschriebenen Formen verwendet werden.
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Wenn der SMA-Aktuator 616 über die Heizquelle 14 von 1 aktiviert wird, schrumpft der SMA-Aktuator 616 in einer axialen Richtung, wie durch den Pfeil 60 angezeigt. Während dieser Längenänderung ändern die einzelnen Elemente 23 ihre relative Position und/oder Ausrichtung in Bezug auf das SMA-Element 15. In Abhängigkeit von dem Aufbau der einzelnen Elemente 23 und der Änderung in der relativen Position und/oder Ausrichtung kann dies die Wärmeübertragungsrate erhöhen. Wenn der SMA-Aktuator 616 zu seiner ursprünglichen Länge zurückkehrt, können sich die einzelnen Elemente 23 wieder ausrichten und dadurch die Wärmeübertragungsrate verringern. Dieser Vorgang ist bei jedem Betätigungszyklus des SMA-Aktuators 616 wiederholbar.
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Die einzelnen Elemente 23 können z. B. als hochleitfähige Fasern, CNT oder andere geeignete Elemente ausgebildet sein, die in einer radialen Auswärtsrichtung in Bezug auf das SMA-Element 15 orientiert sind, und die teilweise innerhalb der flexiblen äußeren Schicht 524 eingebettet sind. Wenn der SMA-Aktuator 616 aktiviert wird, verkürzt er sich bis zu einem gewissen Grad in der Richtung des Pfeils 60, wie oben angeführt, und die flexible äußere Schicht 524 wird zusammengedrückt. Dies hat zur Folge, dass sich jedes der einzelnen Elemente 23 in der Richtung des Pfeils 70 bewegt und so weiter abstehet, wenn der SMA-Aktuator 616 aktiviert wird, als wenn derselbe Aktuator deaktiviert wird. Wenn der SMA-Aktuator 616 wieder abkühlt, ziehen sich die einzelnen Elemente 23 bis zu einem gewissen Grad in die flexible äußere Schicht 524 zurück.
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Unter Bezugnahme auf 8 ist eine Ausführungsform eines SMA-Aktuators 716 gezeigt, in dem ein SMA-Element 15 innerhalb einer flexiblen äußeren Schicht 624 enthalten ist. Die flexible äußere Schicht 624 ist als eine optionale flexible Hülse ausgebildet. Das SMA-Element 15 kann entlang einer Grenzfläche zwischen dem SMA-Element 15 und der flexiblen äußeren Schicht 624 an die flexible äußere Schicht 624 gebunden sein oder nicht.
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Wenn das SMA-Element 15 nicht an die flexible äußere Schicht 624 gebunden ist, kann eine dünne Schicht aus einem Fluid mit einer hinreichend hohen thermischen Leitfähigkeit an einer Grenzfläche 46 zwischen dem SMA-Element 15 und der flexiblen äußeren Schicht 624 angeordnet sein. Dies kann dabei hilfreich sein, ein gleichbleibendes Niveau thermischer Leistung sicherzustellen. In einer weiteren Ausführungsform kann eine Langzeithaftung zwischen dem SMA-Element 15 und der flexiblen äußeren Schicht 624 durch Vorsehen einer hinreichenden Struktur auf dem SMA-Element 15, z. B. radialer Vorsprünge 28, aufrechterhalten werden. Die radialen Vorsprünge 17, die aus demselben Material hergestellt sein können wie das SMA-Element 15, z. B. Vorsprünge, Erhebungen oder Oberflächenunebenheiten können eine räumlich verteilte mechanische Verblockung an oder entlang der Grenzfläche 46 bereitstellen.
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Unter Bezugnahme auf 9 kann der SMA-Aktuator 716 von 8 oder einer beliebigen Varianten des in 1 gezeigten SMA-Aktuators 16 optional eine Endgreiferanordnung 40 umfassen. In 9 ist ein Abschnitt eines Kabels 75 des SMA-Aktuators 716 gezeigt. Die Anordnung 40 kann verwendet werden, um das SMA-Element 15 mit der flexiblen äußeren Schicht 24 und ihren verschiedenen Ausführungsformen physikalisch zu verbinden. Das SMA-Element 15 kann an die Anordnung 40 geklammert, gecrimpt oder sonst wie mechanisch mit dieser verbunden werden, z. B. mithilfe eines Rückhalteabschnitts 50 der Anordnung 40. In einer Ausführungsform kann der Rückhalteabschnitt 50 als Crimp-Klauen 52, wie gezeigt, oder als eine andere geeignete Vorrichtung ausgebildet sein. Eine mit dem Rest der Anordnung 40 verbundene Klammer 42 kann die flexible Schicht 24 zu dem SMA-Element 15 hin pressen.
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Die Verwendung der Endgreiferanordnung 40 kann dabei hilfreich sein, jegliche Scherspannungen zu reduzieren, die an oder entlang einer Grenzfläche zwischen dem SMA-Element 15 und der flexiblen äußeren Schicht 24 vorhanden sind. Dies kann die Lebensdauer jeder zwischen dem SMA-Element 15 und der flexiblen äußeren Schicht 24 vorhandenen Bindung verlängern. Die Verwendung der Anordnung 40 bewirkt, dass sich die flexible äußere Schicht 24 während einer Phasenänderung des SMA-Elements 15 in Übereinstimmung mit dem SMA-Element 15 bewegt. Wenn sich das SMA-Element 15 z. B. verkürzt, kann sich die flexible äußere Schicht 24 zumindest teilweise in eine Öffnung 34 hinein bewegen, die durch ein Ende 30 des Kabels 75 definiert ist. Während die Anordnung 40 die effektive Last erhöhen kann, die der SMA-Aktuator 716 überwinden muss, ist nicht davon auszugehen, dass solch eine zusätzliche Last übermäßig ist, insbesondere da die flexible äußere Schicht 24 während eine Rückkehr/Ausrückphase des Betätigungszyklus schon gestreckt sein muss.
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Mit Bezug auf das System 10 von 1 ist ein Verfahren 100 zur Reduktion der Zykluszeit, die zum Abarbeiten eines Betätigungszyklus des SMA-Aktuators 16 und seiner verschiedenen Ausführungsformen erforderlich ist, beschrieben. Das Verfahren 100 umfasst bei Schritt 102 die Bereitstellung des SMA-Aktuators 16, der ausgebildet ist, wie oben beschrieben. Das heißt, der SMA-Aktuator 16 sollte ein SMA-Element 15 umfassen, das von einer flexiblen äußeren Schicht 24 umgeben ist, wobei die vorbestimmte geometrische Querschnittsform und die Materialeigenschaften der Schicht 24 und seines SMA-Elements 15 kollektiv die Wärmeübertragungseigenschaften des SMA-Aktuators 16 optimieren.
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Der Schritt 104 umfasst das Verbinden des SMA-Aktuators 16 mit einer Last 18. Dann schreitet das Verfahren 100 zu Schritt 106 weiter, bei dem der SMA-Aktuator 16 mithilfe der Heizquelle 14 oder eines anderen geeigneten Aktivierungsmittels aktiviert wird, um dadurch eine erste Phasenänderung des SMA-Elements 15 zu bewirken. Das SMA-Element 15 kann z. B. eine Änderung von der Martensit(m)-Phase in die Austenit(a)-Phase erfahren, wie oben angeführt. Sobald es aktiviert ist, schreitet das Verfahren 100 zu Schritt 108 weiter.
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Bei Schritt 108 wird der SMA-Aktuator 16 deaktiviert, sobald auf die Last 18 von 1 eingewirkt wurde. Der Schritt 108 kann zur Folge haben, dass die Kühlquelle 25 oder Umgebungs/Außenluft verwendet wird, um eine zweite Phasenänderung des SMA-Elements 15 bewirken. Diese Phasenänderung kann eine Änderung aus der Austenit(a)-Phase in die Martensit(m)-Phase sein. Die flexible äußere Schicht 24 erhöht die Geschwindigkeit der zweiten Phasenänderung, wie oben beschrieben. Die zweite Phasenänderung bei Schritt 106 kann optional zur Folge haben, dass die nominale Geometrie und die thermische Leitfähigkeit des SMA-Aktuators 16 verändert werden, wie oben stehend mit Bezugnahme auf 7 beschrieben.
