TW201405268A - 形狀記憶合金驅動系統及驅動裝置 - Google Patents

Abstract

本發明提供一種形狀記憶合金驅動系統，其包括形狀記憶合金、電源、開關元件及脈衝控制單元；開關單元包括輸入端、輸出端及控制輸入端和輸出端的連通和斷開的控制端；形狀記憶合金沿其形變方向上的一端與電源相連接，另一端與輸入端相連接；脈衝控制單元與控制端相連接；輸出端接地；脈衝控制單元根據形狀記憶合金形變過程中變化量控制開關元件的連通和斷開的頻率，以對形狀記憶合金在低變化量時輸入低頻電流和在高變化量時輸入高頻電流。

Description

形狀記憶合金驅動系統及驅動裝置

本發明涉及一種驅動系統，特別涉及一種形狀記憶合金驅動系統及使用該驅動系統的驅動裝置。

傳統的形狀記憶合金驅動系統包括一形狀記憶合金及一與所述形狀記憶合金相連接的電源，所述電源向所述形狀記憶合金通以恒定頻率的電流，由於所述形狀記憶合金具有一定的內阻，根據焦耳定律所述形狀記憶合金產生熱量，所述熱量導致所述形狀記憶合金發生形變。

然而，由於在形變的過程中所述形狀記憶合金內部晶相結構的變化，在恒定頻率的電流下所述形狀記憶合金的變化量不是保持不變的，從而導致無法對形狀記憶合金的伸縮量進行精確控制。

有鑑於此，有必要提供一種能對形狀記憶合金的伸縮量進行精確控制的形狀記憶合金驅動系統及使用該驅動系統的驅動裝置。

一種形狀記憶合金驅動系統，其包括一形狀記憶合金、一電源、一開關元件及一脈衝控制單元。所述開關單元包括一輸入端、一輸出端及一控制所述輸入端和所述輸出端的連通與斷開的控制端。所述形狀記憶合金沿其形變方向上的一端與所述電源相連接，另一端與所述輸入端相連接。所述脈衝控制單元與所述控制端相連接。所述輸出端接地。所述脈衝控制單元根據所述形狀記憶合金形變過程中變化量控制所述開關元件的連通和斷開的頻率，以對所述形狀記憶合金在低變化量時輸入低頻電流和在高變化量時輸入高頻電流。

一種使用上述形狀記憶合金驅動系統的驅動裝置，其包括一固定部及一活動部，所述形狀記憶合金的兩端分別與所述固定部和所述活動部相固定連接，所述形狀記憶合金帶動所述活動部相對於所述固定部移動。

本發明提供的形狀記憶合金驅動系統及驅動裝置通過對所述形狀記憶合金輸入變化頻率的電流，以保證所述形狀記憶合金在低變化量時輸入低頻電流和在高變化量時輸入高頻電流，從而使得所述形狀記憶合金在低變化量時和在高變化量時的伸縮與電流頻率保持一致，從而實現對所述形狀記憶合金的伸縮量的精確控制。

下面將結合附圖與實施例對本技術方案作進一步詳細說明。

如圖1所示，為本發明實施方式提供的一形狀記憶合金驅動系統100，其包括一形狀記憶合金10、一電源20、一開關元件30及一脈衝控制單元40。

所述形狀記憶合金10具有一形變溫度T0。只有當溫度低於形變溫度T0時才會產生奧氏體轉化為馬氏體的相變，反之，只有當溫度高於形變溫度T0時才會發生馬氏體轉化為奧氏體的逆相變。在形變過程中，所述形狀記憶合金10的晶相結構在奧氏體與馬氏體之間相位轉態時為形變的高變化量階段，其他時候為形變的低變化量階段。

所述電源20與所述形狀記憶合金10沿其形變方向上的的一端相連接，其用於向所述形狀記憶合金10輸入電流。本實施方式中，所述電源20為恒流源。

所述開關元件30包括一輸入端31、一輸出端32及一控制所述輸入端31和所述輸出端32的連通和斷開的控制端33。所述輸入端31與所述形狀記憶合金10沿其形變方向上的的另一端相連接，所述輸出端32接地。當所述控制端33為高電平時，所述輸入端31與所述輸出端32相導通；當所述控制端33為低電平時，所述輸入端31與所述輸出端相斷開。本實施方式中，所述開關元件30為場效應電晶體，所述輸入端31為漏極，所述輸出端32為源極，所述控制端33為柵極。

所述脈衝控制單元40與所述開關元件30的控制端33相連接。所述脈衝控制單元40可以根據選擇輸出高占空比和低占空比的等幅方波信號。所述高占空比信號和低占空比信號中的脈衝寬度相等，而所述高占空比信號的脈衝頻率大於所述低占空比信號。所述脈衝控制單元40用於控制所述開關元件30的開啟與斷開的時間。

在所述形狀記憶合金驅動系統100的使用過程中，所述電源20向所述形狀記憶合金10輸入大小恒定的電流。所述形狀記憶合金10具有一定的內阻，根據焦耳定律所述形狀記憶合金10產生熱量，所述形狀記憶合金10的溫度大於形變溫度T0且恒定不變。所述脈衝控制單元40通過控制所述開關元件30的通斷以控制每次輸入所述形狀記憶合金10的電流的時間，以控制所述形狀記憶合金10的每次的伸縮量。當所述形狀記憶合金10在低變化量時，所述脈衝控制單元40輸出低占空比的脈衝信號，從而使得所述形狀記憶合金10中輸入的電流的頻率較低。當所述形狀記憶合金10在高變化量時，所述脈衝控制單元40輸出高占空比的脈衝信號，從而使得所述形狀記憶合金10中輸入的電流的頻率較高。

相較於傳統的使用低頻電流對所述形狀記憶合金10進行控制的裝置，本案中的形狀記憶合金驅動系統100中形狀記憶合金10在高變化量時的伸縮與電流頻率一致，從而可對形狀記憶合金10的伸縮量進行精確控制，而不會出現遲滯現象。相較於傳統的使用高頻電流對所述形狀記憶合金10進行控制的裝置，本案中的形狀記憶合金驅動系統100可在形狀記憶合金10在低變化量時的伸縮與電流頻率一致，從而也可對形狀記憶合金10伸縮量進行精確控制，而無需過度浪費電能。

如圖2所示，為使用所述形狀記憶合金驅動系統100的形狀記憶合金驅動裝置200。所述形狀記憶合金驅動裝置200包括一固定部201及一活動部202，所述形狀記憶合金10的兩端分別與所述固定部201和所述活動部202相固定連接，所述形狀記憶合金100帶動所述活動部202相對於所述固定部201移動。

本發明提供的形狀記憶合金驅動系統及驅動裝置通過對所述形狀記憶合金輸入變化頻率的電流，以保證所述形狀記憶合金在低變化量時輸入低頻電流和在高變化量時輸入高頻電流，從而使得所述形狀記憶合金在低變化量時和在高變化量時的伸縮與電流頻率保持一致，從而實現對所述形狀記憶合金的伸縮量的精確控制。

綜上所述，本發明確已符合發明專利之要件，遂依法提出專利申請。惟，以上所述者僅為本發明之較佳實施方式，自不能以此限制本案之申請專利範圍。舉凡熟悉本案技藝之人士援依本發明之精神所作之等效修飾或變化，皆應涵蓋於以下申請專利範圍內。

100．．．形狀記憶合金驅動系統

10．．．形狀記憶合金

20．．．電源

30．．．開關元件

31．．．輸入端

32．．．輸出端

33．．．控制端

40．．．脈衝控制單元

200．．．形狀記憶合金驅動裝置

201．．．固定部

202．．．活動部

圖1為本發明實施方式提供的形狀記憶合金驅動系統的功能示意圖。

圖2為使用圖1中的形狀記憶合金驅動系統的驅動裝置的結構示意圖。

100．．．形狀記憶合金驅動系統

10．．．形狀記憶合金

20．．．電源

30．．．開關元件

31．．．輸入端

32．．．輸出端

33．．．控制端

40．．．脈衝控制單元

Claims (7)

1. 一種形狀記憶合金驅動系統，其包括一形狀記憶合金、一電源、一開關元件及一脈衝控制單元；所述開關單元包括一輸入端、一輸出端及一控制所述輸入端和所述輸出端的連通和斷開的控制端；所述形狀記憶合金沿其形變方向上的的一端與所述電源相連接，另一端與所述輸入端相連接；所述脈衝控制單元與所述控制端相連接；所述輸出端接地；所述脈衝控制單元根據所述形狀記憶合金形變過程中變化量控制所述開關元件的連通和斷開的頻率，以對所述形狀記憶合金在低變化量時輸入低頻電流和在高變化量時輸入高頻電流。
2. 如請求項1所述的形狀記憶合金驅動系統，其中：所述形狀記憶合金在低變化量時的晶相結構不同於在高變化量時的晶相結構。
3. 如請求項1所述的形狀記憶合金驅動系統，其中：所述開關元件為場效應電晶體。
4. 如請求項1所述的形狀記憶合金驅動系統，其中：所述電源為恒流源。
5. 如請求項1所述的形狀記憶合金驅動系統，其中：所述形狀記憶合金的晶相結構在奧氏體與馬氏體之間相位轉態時為形變的高變化量階段。
6. 如請求項1所述的形狀記憶合金驅動系統，其中：當所述控制端為高電平時，所述輸入端與所述輸出端相導通；當所述控制端為低電平時，所述輸入端與所述輸出端相斷開。
7. 一種使用請求項1-6中任意一項中的形狀記憶合金驅動系統的驅動裝置，其包括其包括一固定部及一活動部，所述形狀記憶合金的兩端分別與所述固定部和所述活動部相固定連接，所述形狀記憶合金帶動所述活動部相對於所述固定部移動。