DE102022130427B3

DE102022130427B3 - Device for holding, storing and/or guiding a rod-shaped element made of a magnetic shape memory alloy

Info

Publication number: DE102022130427B3
Application number: DE102022130427.2A
Authority: DE
Inventors: Marco Hutter; Bernd Gundelsweiler
Original assignee: Universitaet Stuttgart
Current assignee: Universitaet Stuttgart
Priority date: 2022-11-17
Filing date: 2022-11-17
Publication date: 2024-01-04
Anticipated expiration: 2042-11-18

Abstract

Bei einer Vorrichtung zum Halten, Lagern und/oder Führen eines MSM-Sticks liegen zwei Lagerungskomponenten an zwei sich gegenüberliegenden Längsseiten des Sticks an jeweils wenigstens zwei entlang der Längsachse des Sticks voneinander beabstandeten Kontaktstellen am MSM-Stick an. Sie stehen so unter Vorspannung, dass sie auch bei einer durch Einwirkung eines magnetischen Feldes verursachten Querkontraktion des Sticks noch an den Längsseiten anliegen. An wenigstens einer der Lagerungskomponenten sind eine oder mehrere elektrische Komponenten und/oder elektrisch leitende Verbindungen ausgebildet, die eine Dehnungsmessung des stabförmigen Elementes ermöglichen. Durch die Vorrichtung wird eine definierte Positionierung des MSM-Sticks im Luftspalt zwischen den Polen eines magnetischen Systems ermöglicht, die die Zuverlässigkeit der Dehnung erhöht, wobei gleichzeitig eine Dehnungsüberwachung, beispielsweise über eine elektrische Widerstandsmessung, ermöglicht wird.In a device for holding, storing and/or guiding an MSM stick, two storage components rest on two opposite longitudinal sides of the stick at at least two contact points on the MSM stick that are spaced apart from one another along the longitudinal axis of the stick. They are pre-tensioned in such a way that they still rest on the long sides even if the stick contracts transversely due to the effect of a magnetic field. One or more electrical components and/or electrically conductive connections are formed on at least one of the bearing components, which enable strain measurement of the rod-shaped element. The device enables a defined positioning of the MSM stick in the air gap between the poles of a magnetic system, which increases the reliability of the expansion, while at the same time allowing expansion monitoring, for example via an electrical resistance measurement.

Description

Technisches AnwendungsgebietTechnical application area

Die vorliegende Erfindung betrifft eine Vorrichtung zum Halten, Lagern und/oder Führen eines stabförmigen Elements aus einer magnetischen Formgedächtnislegierung, auch unter dem Begriff MSM-Stick bekannt. Magnetische Formgedächtnislegierungen (MSM) sind ferromagnetische Materialien, die sich unter Einwirkung eines externen magnetischen Feldes in einer Richtung senkrecht zu dem angelegten magnetischen Feld ausdehnen. Ihre Anwendung in der Antriebs-, Stell- und Automatisierungstechnik ist Gegenstand zahlreicher Untersuchungen. Entscheidend ist dabei, eine ausreichende magnetische Durchflutung der MSM-Sticks zu erreichen, so dass auch die beabsichtigte Dehnung des Materials eintritt. Hierzu ist eine definierte Luftspaltgeometrie des Luftspalts zwischen den Polen des Magnetfeld erzeugenden Systems und dem MSM-Stick und eine sichere Positionierung des MSM-Sticks zwischen den Polen notwendig. Weiterhin ist in den genannten Einsatzgebieten auch eine Überwachung des Dehnungszustandes des MSM-Sticks erwünscht und zum Teil auch erforderlich.The present invention relates to a device for holding, storing and/or guiding a rod-shaped element made of a magnetic shape memory alloy, also known under the term MSM stick. Magnetic shape memory alloys (MSM) are ferromagnetic materials that expand in a direction perpendicular to the applied magnetic field when exposed to an external magnetic field. Their application in drive, control and automation technology is the subject of numerous studies. What is crucial is to achieve sufficient magnetic flow through the MSM sticks so that the intended stretching of the material occurs. This requires a defined air gap geometry of the air gap between the poles of the magnetic field generating system and the MSM stick and a secure positioning of the MSM stick between the poles. Furthermore, in the areas of application mentioned, monitoring of the stretching state of the MSM stick is also desirable and in some cases necessary.

Stand der TechnikState of the art

Anwendungen mit Elementen aus magnetischer Formgedächtnislegierung sind in erster Linie noch Gegenstand der Forschung. Dabei wird bisher einer expliziten Lagerung der MSM-Sticks keine Aufmerksamkeit gewidmet. Üblicherweise wird der Stick lediglich im Luftspalt platziert. In A. Kazi et al., „MSM-Greifer mit stationärer Aktuierung“, Tagungsband zur VDI-Fachtagung Mechatronik 2015, S. 319-324 , ist der Einsatz eines MSM-Sticks in einem Greifer beschrieben, der für die Handhabung von kleinen Werkstücken ausgebildet ist. Der MSM-Stick ist dabei an seinen beiden Enden mit einem Festkörpergelenk verbunden, über das eine Ausdehnung des Sticks entlang seiner Längsachse in eine Greifbewegung umgesetzt wird. Das Festkörpergelenk mit dem MSM-Stick wird bei dieser Druckschrift über einen Roboterarm in ein magnetisches Feld eingebracht, um den MSM-Stick zu aktuieren. Die Unsicherheit der Positionierung im Luftspalt ist hierbei abhängig von den Antriebsachsen des verwendeten Roboters.Applications with elements made of magnetic shape memory alloys are still primarily the subject of research. To date, no attention has been paid to the explicit storage of the MSM sticks. Usually the stick is just placed in the air gap. In A. Kazi et al., “MSM gripper with stationary actuation”, proceedings of the VDI Mechatronics Conference 2015, pp. 319-324 , the use of an MSM stick in a gripper that is designed for handling small workpieces is described. The MSM stick is connected at both ends to a solid joint, via which an expansion of the stick along its longitudinal axis is converted into a gripping movement. In this publication, the solid-state joint with the MSM stick is introduced into a magnetic field via a robot arm in order to actuate the MSM stick. The uncertainty of positioning in the air gap depends on the drive axes of the robot used.

Aufgrund der mangelnden expliziten Lagerung in den bisher den Erfindern bekannten Aufbauten leidet die Zuverlässigkeit der Positionierung und damit auch der Dehnung des Materials, so dass eine starke Streuung der Ergebnisse auftritt. Auch lässt sich eine Überwachung des Dehnungszustandes der MSM-Sticks bisher nur durch Anordnung eines zusätzlichen Messsystems, bspw. eines direkten Wegmesssystems oder einer Spule zur Permeabilitätsmessung, durchführen.Due to the lack of explicit storage in the structures previously known to the inventors, the reliability of the positioning and thus also the stretching of the material suffers, so that a large scatter of results occurs. To date, monitoring the expansion status of the MSM sticks can only be carried out by arranging an additional measuring system, for example a direct position measuring system or a coil for permeability measurement.

Die EP 2 875 533 B1 beschreibt eine Aktuatorvorrichtung mit einem stabförmigen Element aus einer magnetischen Formgedächtnislegierung, das in Längsrichtung expandierbar und seitlich gelagert ist, um ein Verkippen zu verhindern.The EP 2 875 533 B1 describes an actuator device with a rod-shaped element made of a magnetic shape memory alloy, which can be expanded in the longitudinal direction and is mounted laterally to prevent tilting.

Die WO 2018 / 172 418 A1 offenbart eine Überstromschutzvorrichtung, bei der ein stabförmiges Element aus einer magnetischen Formgedächtnislegierung in einer Festlagerung als Auslöseelement eingesetzt wird.The WO 2018 / 172 418 A1 discloses an overcurrent protection device in which a rod-shaped element made of a magnetic shape memory alloy is used in a fixed bearing as a tripping element.

Die DE 10 2018 129 631 B3 befasst sich mit einer Dichtstruktur für eine Transportvorrichtung, die einen Aktor mit einer Formgedächtnislegierung umfasst. Durch Dehnmessstreifen am Aktor kann die Aktuierung des Aktors erfasst oder gemessen werden.The DE 10 2018 129 631 B3 deals with a sealing structure for a transport device that includes an actuator with a shape memory alloy. The actuation of the actuator can be recorded or measured using strain gauges on the actuator.

Die Aufgabe der vorliegenden Erfindung besteht darin, eine Vorrichtung zum Halten, Lagern und/oder Führen eines MSM-Sticks anzugeben, die sowohl eine zuverlässige Positionierung des Sticks relativ zu den Polen eines magnetischen Systems als auch eine einfache Erfassung oder Überwachung der Dehnung des Sticks ermöglicht.The object of the present invention is to provide a device for holding, storing and/or guiding an MSM stick, which enables both reliable positioning of the stick relative to the poles of a magnetic system and simple detection or monitoring of the stretch of the stick .

Darstellung der ErfindungPresentation of the invention

Die Aufgabe wird mit der Vorrichtung gemäß Patentanspruch 1 gelöst. Vorteilhafte Ausgestaltung dieser Vorrichtung sind Gegenstand der abhängigen Patentansprüche oder lassen sich der nachfolgenden Beschreibung sowie den Ausführungsbeispielen entnehmen.The task is solved with the device according to claim 1. Advantageous embodiments of this device are the subject of the dependent claims or can be found in the following description and the exemplary embodiments.

Die vorgeschlagene Vorrichtung zum Halten und/oder Lagern und/oder Führen eines stabförmigen Elements, im Folgenden als Lagerungsvorrichtung bezeichnet, weist zwei Lagerungskomponenten auf, die an zwei sich gegenüberliegenden Längsseiten des stabförmigen Elementes bzw. MSM-Sticks an jeweils wenigstens zwei entlang der Längsachse des Sticks voneinander beabstandeten Kontaktstellen am MSM-Stick anliegen. Die Kontaktstellen der beiden Lagerungskomponenten liegen sich dabei am Stick vorzugsweise jeweils direkt gegenüber, sind also an der gleichen Längsposition entlang der Längsachse des Sticks angeordnet. Die beiden Lagerungskomponenten stehen derart unter Vorspannung, dass sie sich auch bei einer durch Einwirkung eines oder mehrerer magnetischer Felder verursachten Querkontraktion des Sticks, also einer Kontraktion quer zu seiner Längsachse, noch an den Längsseiten des Sticks anliegen. Diese Querkontraktion tritt beim bestimmungsgemäßen Gebrauch des MSM-Sticks auf, bei der er sich durch Einwirkung eines senkrecht zu seiner Längsachse ausgerichteten Magnetfeldes entlang seiner Längsachse ausdehnt. Durch die Vorspannung der Lagerungskomponenten wird erreicht, dass der Stick in jedem Betriebszustand zuverlässig relativ zu den Polen des Magnetfeld erzeugenden Systems positioniert bleibt. Die Lagerungskomponenten wirken dabei als Festkörpergelenke. Die Größe der Vorspannung wird außerdem derart gewählt, dass bei Einwirkung des magnetischen Feldes die Dehnung entlang der Längsachse des Sticks nicht verhindert wird. Je nach Anwendung kann der Stick dabei mit einem Ende auch an einem festen Anschlag anliegen. An wenigstens einer der Lagerungskomponenten sind bei der vorgeschlagenen Lagerungsvorrichtung eine oder mehrere elektrische Komponenten und/oder elektrisch leitende Verbindungen ausgebildet, also beispielsweise daran angebracht oder darin integriert, die eine Dehnungsmessung des stabförmigen Elementes (1) ermöglichen. Vorzugsweise weist hierzu wenigstens eine der beiden Lagerungskomponenten an den wenigstens zwei Kontaktstellen jeweils einen elektrisch leitfähigen Bereich auf, der über eine an der Lagerungskomponente ausgebildete elektrisch leitende Verbindung elektrisch kontaktierbar ist. Da die Lagerungskomponenten in jedem Betriebszustand des MSM-Sticks an den Kontaktstellen an diesem anliegen, ist über die elektrisch leitenden Verbindungen beispielsweise eine elektrische Widerstandsmessung am MSM-Stick möglich, um dessen Dehnung zu erfassen oder zu überwachen. Der elektrische Widerstand des MSM-Sticks ändert sich in Abhängigkeit von seiner Dehnung. Die vorliegende Lagerungsvorrichtung ermöglicht in dieser Ausgestaltung somit eine einfache Dehnungsüberwachung des MSM-Sticks über eine elektrische Widerstandsmessung durch die direkte elektrische Kontaktierung des Sticks an den zwei Kontaktstellen wenigstens einer der beiden Lagerungskomponenten. Auch andere Messprinzipien zur Erfassung der Dehnung des MSM-Sticks sind aufgrund des dauerhaften Kontakts der Lagerungskomponenten mit dem Stick möglich, beispielsweise mittels einer Messung der magnetischen Permeabilität des Sticks. Hierzu können beispielsweise Folienspulen in die Lagerungskomponenten integriert oder an diesen angebracht sein. Die Ausbildung elektrisch leitfähiger Bereiche an den wenigstens zwei Kontaktstellen ist dabei nicht erforderlich.The proposed device for holding and/or storing and/or guiding a rod-shaped element, hereinafter referred to as a storage device, has two storage components, which are located on two opposite longitudinal sides of the rod-shaped element or MSM sticks on at least two along the longitudinal axis of the Sticks rest on the MSM stick at contact points spaced apart from one another. The contact points of the two storage components are preferably directly opposite each other on the stick, i.e. they are arranged at the same longitudinal position along the longitudinal axis of the stick. The two bearing components are under tension in such a way that they still rest against the long sides of the stick even when the stick is contracted transversely by the action of one or more magnetic fields, i.e. a contraction transversely to its longitudinal axis. This transverse contraction occurs when the MSM stick is used as intended, during which it expands along its longitudinal axis due to the action of a magnetic field aligned perpendicular to its longitudinal axis. Due to the pretension of the Bearing components ensure that the stick remains reliably positioned relative to the poles of the magnetic field generating system in every operating state. The bearing components act as solid-state joints. The size of the preload is also chosen such that the expansion along the longitudinal axis of the stick is not prevented when the magnetic field is applied. Depending on the application, one end of the stick can also rest against a fixed stop. In the proposed storage device, one or more electrical components and/or electrically conductive connections are formed on at least one of the storage components, i.e., for example, attached to it or integrated therein, which enable a strain measurement of the rod-shaped element (1). For this purpose, at least one of the two storage components preferably has an electrically conductive area at the at least two contact points, which can be electrically contacted via an electrically conductive connection formed on the storage component. Since the bearing components rest on the contact points of the MSM stick in every operating state, an electrical resistance measurement on the MSM stick is possible, for example, via the electrically conductive connections in order to record or monitor its expansion. The electrical resistance of the MSM stick changes depending on its stretch. In this embodiment, the present storage device thus enables simple expansion monitoring of the MSM stick via an electrical resistance measurement through the direct electrical contacting of the stick at the two contact points of at least one of the two storage components. Other measuring principles for detecting the elongation of the MSM stick are also possible due to the permanent contact of the storage components with the stick, for example by measuring the magnetic permeability of the stick. For this purpose, for example, film coils can be integrated into the storage components or attached to them. The formation of electrically conductive areas at the at least two contact points is not necessary.

In einer bevorzugten Ausgestaltung weist jede der Lagerungskomponenten an den beiden Kontaktstellen jeweils einen elektrisch leitfähigen Bereich auf, der über eine an der jeweiligen Lagerungskomponente ausgebildete elektrisch leitende Verbindung elektrisch kontaktierbar ist. Die damit verbundene elektrische Kontaktierung des Sticks an vier Stellen ermöglicht die Durchführung einer vorteilhaften Vierleitermessung des Widerstands des Sticks.In a preferred embodiment, each of the storage components has an electrically conductive area at the two contact points, which can be electrically contacted via an electrically conductive connection formed on the respective storage component. The associated electrical contacting of the stick at four points enables an advantageous four-wire measurement of the resistance of the stick to be carried out.

In einer bevorzugten Weiterbildung der Lagerungsvorrichtung ist zusätzlich wenigstens eine Temperatursonde in eine der Lagerungskomponenten - oder auch in beide Lagerungskomponenten- integriert. Über die Messung der Temperatur mit dieser Temperatursonde kann dann die Temperaturabhängigkeit der Widerstandsmessung abgeglichen werden.In a preferred development of the storage device, at least one temperature probe is additionally integrated into one of the storage components - or into both storage components. By measuring the temperature with this temperature probe, the temperature dependence of the resistance measurement can then be adjusted.

Die beiden Lagerungskomponenten sind vorzugsweise auf einem gemeinsamen Träger angeordnet und starr mit diesem Träger verbunden. Dieser Träger kann auch einen festen Anschlag für ein Ende des Sticks bilden, so dass sich bei einer Ausdehnung des Sticks nur das andere Ende des Sticks bewegen kann. Jede Lagerungskomponente weist in einer vorteilhaften Ausgestaltung ein balkenförmiges Halterungselement auf, das sich entlang der Längsachse des MSM-Sticks erstreckt und an beiden Enden zum Stick gerichtete Erhebungen aufweist, die an den Kontaktstellen am Stick anliegen. Die Vorspannung der beiden Lagerungskomponenten wird bei dieser Ausgestaltung vorzugsweise über eine Biegung der balkenförmigen Halterungselemente erzeugt. Weiterhin sind die Erhebungen an den balkenförmigen Halterungselementen vorzugsweise so ausgebildet, dass sie zu einem linienförmigen Kontakt senkrecht zur Längsachse des MSM-Sticks führen. Der MSM-Stick weist in dieser Ausgestaltung einen rechteckförmigen Querschnitt senkrecht zu seiner Längserstreckung auf. Dies ist auch die typische Querschnittsform eines MSM-Sticks. Die vorliegende Lagerungsvorrichtung ist jedoch nicht auf einen MSM-Stick mit einer rechteckigen Querschnittsform beschränkt. Die Querschnittsform kann vielmehr auch anders, bspw. kreisförmig, elliptisch oder polygon sein.The two storage components are preferably arranged on a common carrier and rigidly connected to this carrier. This carrier can also form a fixed stop for one end of the stick, so that when the stick expands, only the other end of the stick can move. In an advantageous embodiment, each storage component has a bar-shaped holding element which extends along the longitudinal axis of the MSM stick and has elevations directed towards the stick at both ends, which rest on the contact points on the stick. In this embodiment, the prestressing of the two bearing components is preferably generated by bending the bar-shaped holding elements. Furthermore, the elevations on the bar-shaped holding elements are preferably designed in such a way that they lead to a line-shaped contact perpendicular to the longitudinal axis of the MSM stick. In this embodiment, the MSM stick has a rectangular cross section perpendicular to its longitudinal extent. This is also the typical cross-sectional shape of an MSM stick. However, the present storage device is not limited to an MSM stick with a rectangular cross-sectional shape. The cross-sectional shape can also be different, for example circular, elliptical or polygonal.

Die Lagerungskomponenten bestehen vorzugsweise aus einem nichtmagnetischen Material, das in einer besonders vorteilhaften Ausgestaltung ein Kunststoff-Material ist. Grundsätzlich lässt sich auch ein anderes nichtmagnetisches Material einsetzen, bspw. ein nichtmagnetisches metallisches Material wie Edelstahl, Kupfer oder Messing. In diesem Fall müssen gegebenenfalls die elektrisch leitfähigen Bereiche und elektrischen Verbindungen geeignet gegenüber diesem Material isoliert sein. Das Gleiche gilt für eine Isolierung evtl. verbleibender Kontaktflächen mit dem Stick gegenüber diesem Material, falls dies aufgrund des für die Dehnungsmessung eingesetzten Messprinzips erforderlich ist.The storage components preferably consist of a non-magnetic material, which in a particularly advantageous embodiment is a plastic material. In principle, another non-magnetic material can also be used, for example a non-magnetic metallic material such as stainless steel, copper or brass. In this case, the electrically conductive areas and electrical connections may need to be suitably insulated from this material. The same applies to isolating any remaining contact surfaces with the stick from this material if this is necessary due to the measuring principle used for strain measurement.

Die vorgeschlagene Lagerungsvorrichtung ermöglicht eine definierte Positionierung des MSM-Sticks im Luftspalt zwischen den Polen eines zur Erzeugung des externen Magnetfeldes eingesetzten magnetischen Systems. Dies erhöht die Zuverlässigkeit und Reproduzierbarkeit der erreichten Dehnungen. Die sichere Lagerung erfolgt dabei unabhängig vom Dehnungszustand des MSM-Sticks bei gleichzeitig minimalem Einfluss auf das Aktuationsverhalten des Sticks, da das Magnetfeld durch die beiden freiliegenden, nicht von den Lagerungskomponenten beanspruchten Längsseiten des Sticks angelegt wird. Durch den Aufbau der Lagerungsvorrichtung mit einer Integration einer elektrischen Kontaktierung des Sticks an wenigstens zwei entlang der Längsachse voneinander beabstandeten Kontaktstellen in einer möglichen Ausgestaltung wird eine widerstandsbasierte Dehnungsmessung, ggf. inklusive einer Temperaturmessung ermöglicht. Der Einsatz der Lagerungsvorrichtung ermöglicht einen zuverlässigen Hub des MSM-Sticks durch eine definierte Position in allen Dehnungszuständen. Die Lagerungsvorrichtung mit dem MSM-Stick lässt sich in allen dafür geeigneten Anwendungen der Antriebs-, Stell- und Automatisierungstechnik einsetzen.The proposed storage device enables a defined positioning of the MSM stick in the air gap between the poles of a magnetic system used to generate the external magnetic field. This increases the reliability and reproducibility of the strains achieved. The safe storage takes place regardless of the stretching state of the MSM stick with a minimal influence on the actuation behavior th of the stick, since the magnetic field is created by the two exposed long sides of the stick that are not stressed by the storage components. By constructing the storage device with an integration of electrical contacting of the stick at at least two contact points spaced apart along the longitudinal axis in a possible embodiment, a resistance-based strain measurement, possibly including a temperature measurement, is made possible. The use of the storage device enables a reliable stroke of the MSM stick through a defined position in all stretching states. The storage device with the MSM stick can be used in all suitable drive, control and automation technology applications.

Kurze Beschreibung der ZeichnungenBrief description of the drawings

Die vorgeschlagene Lagerungsvorrichtung wird im Folgenden anhand von Ausführungsbeispielen in Verbindung mit den Zeichnungen nochmals näher erläutert. Hierbei zeigen:

1 ein erstes Beispiel für einen Aufbau der vorgeschlagenen Lagerungsvorrichtung;
2 ein zweites Beispiel für einen Aufbau der vorgeschlagenen Lagerungsvorrichtung, in der auch die elektrischen Verbindungen zu den elektrisch leitfähigen Bereichen an den Kontaktstellen erkennbar sind;
3 ein drittes Beispiel für einen Aufbau der vorgeschlagenen Lagerungsvorrichtung; und
4 ein Beispiel für die Anordnung der vorgeschlagenen Lagerungsvorrichtung in einem beispielhaften Magnetkreis in Draufsicht auf ein Ende des Sticks.

The proposed storage device is explained in more detail below using exemplary embodiments in conjunction with the drawings. Show here:

1 a first example of a structure of the proposed storage device;
2 a second example of a structure of the proposed storage device, in which the electrical connections to the electrically conductive areas at the contact points can also be seen;
3 a third example of a structure of the proposed storage device; and
4 an example of the arrangement of the proposed storage device in an exemplary magnetic circuit in a top view of one end of the stick.

Wege zur Ausführung der ErfindungWays of carrying out the invention

Die vorgeschlagene Lagerungsvorrichtung weist zwei Lagerungskomponenten auf, die an zwei sich gegenüberliegenden Längsseiten des MSM-Sticks an diesem anliegen und ihn in einer festen Position halten. Die beiden Lagerungskomponenten sind dabei so ausgebildet, dass sie jeweils an zwei entlang der Längsachse des MSM-Sticks voneinander beabstandeten Kontaktstellen anliegen und so unter Vorspannung stehen, dass sie auch bei einer Querkontraktion des MSM-Sticks, wie sie bei Einwirkung eines magnetischen Feldes ausreichender Stärke senkrecht zu dessen Längsachse auftritt, noch an dem MSM-Stick anliegen. 1 zeigt hierzu eine beispielhafte Ausgestaltung einer derartigen Lagerungsvorrichtung mit dem MSM-Stick 1. In diesem Beispiel sind die beiden Lagerungskomponenten 2 aus einem Kunststoffmaterial gebildet, das sowohl aufgrund dessen mechanischer als auch aufgrund dessen magnetischer und elektrischer Eigenschaften für die vorgeschlagene Lagerungsvorrichtung besondere Vorteile bietet. Die Lagerungsvorrichtung ist dabei so ausgebildet, dass sie den MSM-Stick 1 vorgespannt hält. Vorspannung und Kontaktflächen sind dabei so gewählt, dass keine Beeinträchtigung der Materialeigenschaften, bspw. durch zu hohe Flächenpressungen, auftritt. Dies wird sowohl in gestauchtem als auch in gedehntem Zustand des MSM-Sticks 1 gewährleistet, bei dem die Querkontraktion den Stick 1 schmaler werden lässt. Die Lagerungskomponenten 2 weisen in diesem wie auch in den folgenden Beispielen jeweils ein balkenförmiges Halterungselement 4 auf, das sich entlang der in den 1 und 2 gestrichelt eingezeichneten Längsachse des MSM-Sticks 1 erstreckt. Hierzu werden im vorliegenden Beispiel dünne Kunststoffsegmente genutzt, die als Festkörpergelenke agieren. Diese bieten die nötige Flexibilität bei den erforderlichen Kräften. Der Kontakt mit dem MSM-Stick 1 erfolgt an halbzylindrisch verdickten Enden 5 der balkenförmigen Halterungselemente 4 bzw. Kunststoffsegmente. Die resultierende Linienberührung verursacht nur eine geringe Reibung und hat somit nur minimalen Einfluss auf die Hubbewegung des Sticks 1. Dieser Einfluss kann, falls nötig, zusätzlich durch eine reibungsvermindernde Ausbildung der Oberfläche an den Kontaktstellen (z.B. durch Teflonfolie in einer Ausgestaltung ohne elektrische Kontaktierung des Sticks) weiter gesenkt werden. Die Verwendung eines Kunststoffmaterials für die Lagerungskomponenten 2 hat zusätzlich den Vorteil, dass der magnetische Kreis nicht beeinflusst wird. Die Lagerungskomponenten 2 sind in diesem Beispiel auf einem Träger 3 angeordnet und starr mit diesem verbunden. Der MSM-Stick 1 liegt mit einem Ende an diesem Träger 3 an, so dass sich bei Aktuierung nur das gegenüberliegende Ende des Sticks 1 bewegt. Die Lagerungskomponenten 2 sind in diesem und auch im folgenden Beispiel mit dem Träger 3 einstückig ausgebildet, bspw. generativ aus Kunststoff gefertigt.The proposed storage device has two storage components that rest on two opposite long sides of the MSM stick and hold it in a fixed position. The two bearing components are designed in such a way that they each rest on two contact points that are spaced apart along the longitudinal axis of the MSM stick and are under tension in such a way that they are even in the event of a transverse contraction of the MSM stick, as occurs when the MSM stick is exposed to a magnetic field of sufficient strength occurs perpendicular to its longitudinal axis, still resting on the MSM stick. 1 shows an exemplary embodiment of such a storage device with the MSM stick 1. In this example, the two storage components 2 are made of a plastic material, which offers particular advantages for the proposed storage device due to its mechanical as well as its magnetic and electrical properties. The storage device is designed in such a way that it keeps the MSM stick 1 pre-tensioned. Preload and contact surfaces are selected so that there is no impairment of the material properties, for example due to excessive surface pressure. This is ensured both in the compressed and in the stretched state of the MSM stick 1, in which the transverse contraction causes the stick 1 to become narrower. In this and in the following examples, the storage components 2 each have a bar-shaped holding element 4, which extends along the in the 1 and 2 The longitudinal axis of the MSM stick 1 shown in dashed lines extends. For this purpose, thin plastic segments are used in the present example, which act as solid-state joints. These offer the necessary flexibility with the required forces. Contact with the MSM stick 1 occurs at semi-cylindrically thickened ends 5 of the bar-shaped holding elements 4 or plastic segments. The resulting line contact causes only a small amount of friction and therefore has only a minimal influence on the stroke movement of the stick 1. If necessary, this influence can also be achieved through a friction-reducing design of the surface at the contact points (e.g. using Teflon film in a design without electrical contacting of the stick ) can be further reduced. The use of a plastic material for the storage components 2 has the additional advantage that the magnetic circuit is not influenced. In this example, the storage components 2 are arranged on a carrier 3 and rigidly connected to it. One end of the MSM stick 1 rests against this carrier 3, so that only the opposite end of the stick 1 moves when actuated. In this and also in the following example, the storage components 2 are formed in one piece with the carrier 3, for example made from plastic.

In einer Ausgestaltung der vorgeschlagenen Lagerungsvorrichtung sind an den Kontaktstellen mindestens einer der Lagerungskomponenten 2 elektrisch leitfähige Bereiche ausgebildet, die mit dem MSM-Stick 1 in Berührung stehen. Dies ist im Beispiel der 2 ersichtlich, die ebenfalls zwei Lagerungskomponenten 2 auf einem in diesem Beispiel als Trägerplatte ausgebildeten Träger 3 zeigt. Die Lagerungskomponenten 2 weisen auch hier jeweils ein balkenförmiges Halterungselement 4 auf, das wie in 1 an beiden Enden mit entsprechenden halbzylinderförmigen Erhebungen 5 versehen ist. Im Beispiel der 2 sind an beiden Lagerungskomponenten 2 bzw. balkenförmigen Halterungselementen 4 jeweils an den Kontaktstellen mit dem MSM-Stick 1 elektrisch leitfähige Bereiche 6 ausgebildet, die über elektrisch leitende Verbindungen elektrisch kontaktierbar sind. Im Beispiel der 2 sind diese elektrisch leitfähigen Verbindungen als Leiterbahnen 7 auf der Oberfläche der Lagerungskomponenten 2 ausgebildet und über entsprechende Kontaktpads 8 auf der Oberfläche des Trägers 3 elektrisch kontaktierbar. Die elektrische Kontaktierung des MSM-Sticks 1 an den in 2 ersichtlichen vier Kontaktstellen bietet sich ideal für eine Vierleitermessung des Widerstands des MSM-Sticks 1 an. Durch diese Widerstandsmessung kann der Dehnungszustand des MSM-Sticks 1 während des Betriebs erfasst und überwacht werden. Die Leiterbahnen 7 können bspw. im MID-LDS-Verfahren (MID: Molded Interconnect Device; LDS: Laserdirektstrukturierung) auf die Lagerungskomponenten aufgebracht werden. Da im Falle der Verwendung von Kunststoffmaterial die Lagerungskomponenten isolierend wirken, muss keine zusätzliche Isolation vorgesehen werden. Ebenso wie die direkte elektrische Kontaktierung des MSM-Sticks 1 über die elektrisch leitfähigen Bereiche 6 kann zusätzlich auch noch eine Temperatursonde in eine oder beide Lagerungskomponenten integriert werden, um die Temperaturabhängigkeit der Widerstandsmessung abzugleichen.In one embodiment of the proposed storage device, electrically conductive areas are formed at the contact points of at least one of the storage components 2, which are in contact with the MSM stick 1. This is the example 2 can be seen, which also shows two storage components 2 on a carrier 3 designed in this example as a carrier plate. Here too, the storage components 2 each have a bar-shaped holding element 4, which is as in 1 is provided at both ends with corresponding semi-cylindrical elevations 5. In the example of 2 electrically conductive areas 6 are formed on both storage components 2 or bar-shaped holding elements 4 at the contact points with the MSM stick 1, which can be electrically contacted via electrically conductive connections. In the example of 2 These electrically conductive connections are designed as conductor tracks 7 on the surface of the storage components 2 and can be electrically contacted via corresponding contact pads 8 on the surface of the carrier 3. The electrical contact of the MSM stick 1 to the in 2 The four visible contact points are ideal for a four-wire measurement of the resistance of the MSM stick 1. Through this resistance measurement, the expansion state of the MSM stick 1 can be recorded and monitored during operation. The conductor tracks 7 can, for example, be applied to the storage components using the MID-LDS process (MID: Molded Interconnect Device; LDS: Laser Direct Structuring). Since the storage components have an insulating effect when using plastic material, no additional insulation needs to be provided. Just like the direct electrical contacting of the MSM stick 1 via the electrically conductive areas 6, a temperature probe can also be integrated into one or both storage components in order to adjust the temperature dependence of the resistance measurement.

In weiteren Ausgestaltung der vorgeschlagenen Lagerungsvorrichtung, wie sie in 3 beispielhaft dargestellt ist, ist eine Folienspule 10 zwischen den Kontaktstellen der jeweiligen Lagerungskomponenten 2 aufgespannt. Diese Folienspule 10 ist wiederum jeweils über elektrisch leitende Verbindungen, die als Leiterbahnen 7 auf der Oberfläche der Lagerungskomponenten 2 ausgebildet sind, und über entsprechende Kontaktpads 8 auf der Oberfläche des Trägers 3 elektrisch kontaktierbar. Die Folienspulen 10 ermöglichen die Messung der magnetischen Permeabilität des MSM-Sticks 1, die sich in Abhängigkeit vom Dehnungszustand ändert.In a further embodiment of the proposed storage device, as in 3 is shown as an example, a film coil 10 is stretched between the contact points of the respective storage components 2. This film coil 10 can in turn be electrically contacted via electrically conductive connections, which are designed as conductor tracks 7 on the surface of the storage components 2, and via corresponding contact pads 8 on the surface of the carrier 3. The film coils 10 enable the measurement of the magnetic permeability of the MSM stick 1, which changes depending on the state of stretch.

4 zeigt schließlich noch ein Beispiel für eine Anordnung der vorgeschlagenen Lagerungsvorrichtung mit dem MSM-Stick 1 zwischen den Polschuhen 9 eines magnetischen Systems zur Erzeugung eines Magnetfeldes, das den MSM-Stick 1 senkrecht zur Längsachse über die beiden offenliegenden Längsseiten durchdringt. Die beiden dargestellten Polschuhe 9 sind Teil eines Magnetkreises, der durch eine in der Figur dargestellte Anregespule anregbar ist, um eine Längsdehnung des MSM-Sticks 1 zu erzeugen. Wie aus der 4 ersichtlich ist, wird der MSM-Stick 1 durch die Lagerungskomponenten 2 in einer festen Position zwischen den beiden Polschuhen 9 gehalten, so dass jederzeit ein zuverlässiger und reproduzierbarer Hub aufgrund der jederzeit definierten Position des MSM-Sticks 1 in dem Luftspalt zwischen den beiden Polschuhen 9 erreicht wird. 4 finally shows an example of an arrangement of the proposed storage device with the MSM stick 1 between the pole pieces 9 of a magnetic system for generating a magnetic field that penetrates the MSM stick 1 perpendicular to the longitudinal axis via the two exposed long sides. The two pole shoes 9 shown are part of a magnetic circuit that can be excited by an excitation coil shown in the figure in order to generate a longitudinal expansion of the MSM stick 1. Like from the 4 As can be seen, the MSM stick 1 is held in a fixed position between the two pole pieces 9 by the storage components 2, so that a reliable and reproducible stroke is always possible due to the always defined position of the MSM stick 1 in the air gap between the two pole pieces 9 is achieved.

BezugszeichenlisteReference symbol list

11: MSM-StickMSM stick
22: LagerungskomponenteStorage component
33: Trägercarrier
44: Balkenförmiges HalterungselementBar-shaped holding element
55: Erhebungen bzw. VerdickungenElevations or thickenings
66: Elektrisch leitfähige BereicheElectrically conductive areas
77: LeiterbahnenConductor tracks
88th: KontaktpadsContact pads
99: PolschuhePole shoes
1010: FolienspuleFoil coil

Claims

Device for holding, storing and/or guiding a rod-shaped element made of a magnetic shape memory alloy, which has two storage components (2), - which rest on two opposite longitudinal sides of the rod-shaped element (1) at at least two contact points on the rod-shaped element (1) which are spaced apart from one another along a longitudinal axis of the element (1), and - which are under tension in such a way that they still rest on the long sides of the rod-shaped element (1) even when the rod-shaped element (1) contracts transversely due to the action of a magnetic field, - Wherein one or more electrical components and/or electrically conductive connections are formed on at least one of the bearing components (2), which enable a strain measurement of the rod-shaped element (1).

Device according to Claim 1 , characterized in that at least one of the storage components (2) has an electrically conductive area (6) at the two contact points, which can be contacted via an electrically conductive connection formed on the storage component (2).

Device according to Claim 2 , characterized in that each of the storage components (2) has an electrically conductive area (6) at the two contact points, which can be contacted via an electrically conductive connection formed on the storage component (2).

Device according to Claim 1 , characterized in that a film coil (10) is formed on at least one of the storage components (2), which extends between the two contact points and over to the storage component nente (2) formed electrically conductive connections can be contacted.

Device according to one of the Claims 1 until 4 , characterized in that the two storage components (2) are arranged on a carrier (3) and are rigidly connected to the carrier (3).

Device according to one of the Claims 1 until 5 , characterized in that the storage components (2) are formed from a non-magnetic material.

Device according to one of the Claims 1 until 6 , characterized in that the storage components (2) are made of a plastic material

Device according to one of the Claims 1 until 7 , characterized in that the electrically conductive connections are formed by conductor tracks (7) on the storage components (2).

Device according to one of the Claims 1 until 8th , characterized in that a temperature probe is integrated into at least one of the storage components (2).

Device according to one of the Claims 1 until 9 , characterized in that each of the storage components (2) has a bar-shaped holding element (4) which extends along the longitudinal axis of the rod-shaped element (1) and has elevations (5) directed towards the rod-shaped element (1) at both ends the contact points on the rod-shaped element (1).

Device according to Claim 10 , characterized in that the prestress is generated via a bend in the bar-shaped holding element (4).

Device according to Claim 10 or 11 , characterized in that the elevations (5) are designed such that the contact points are linear and run transversely to the longitudinal axis when the cross section of the rod-shaped element (1) is rectangular perpendicular to the longitudinal axis.