[发明专利]记忆合金致动的设备以及其制作及使用方法

说明书

优先权及相关申请案

本申请案主张2010年12月15日提出申请的标题相同的第12/969,143号美国专利申请案的优先权，所述专利申请案以全文引用的方式并入本文中。

本申请案还与2009年8月11日提出申请且标题为“多稳态致动设备以及其制作及使用方法(Multi-Stable Actuation Apparatus and Methods for Making and Using the Same)”的第12/539,521号共同拥有的美国专利申请案相关，所述专利申请案主张2008年8月14日提出申请的标题相同的第61/189,148号美国临时专利申请案的优先权，所述专利申请案中的每一者均以全文引用的方式并入本文中。本申请案还与2009年2月4日提出申请且标题为“记忆合金致动的设备以及其制作及使用方法(Memory Alloy-Actuated Apparatus and Methods for Making and Using the Same)”的第61/206,883号共同拥有的美国临时专利申请案相关，所述专利申请案的内容以全文引用的方式并入本文中。

版权

本专利文件的揭示内容的一部分含有经受版权保护的材料。就像专利与商标局专利文件或记录中显现的那样，版权所有者不反对任何人对本专利文件或专利揭示内容进行拓制，但另外无论如何将保留所有版权。

技术领域

本发明大体来说涉及传感器、致动器及开关的领域，且更具体来说，在一个示范性方面中涉及一种用于由形状记忆合金(SMA)材料致动的致动器或传感器设备的经改进设计或其制造及使用方法。

背景技术

致动器组合件在包含例如废水处理厂、发电厂、制造厂及精炼厂、灌溉系统的此些常见应用的多种工业中以及在例如常见家用电器(如洗碗机或洗衣机)的某些消费型装置及应用中是众所周知的。一种用于致动器诱发的移动的常见现有技术设备是螺线管。螺线管是将能量(例如，电流、流体压力等)转换成线性致动的装置。机电螺线管通常包括缠绕在磁芯上的导电绕组。所述绕组在使电流通过其时产生磁场，借此诱发所述磁芯移动。导阀杆或其它此种母设备耦合到磁体，借此致动母装置。还存在其它类型的“螺线管”，例如气动或甚至液压螺线管。螺线管的一个示范性应用是经由螺线管的集成使用来致动阀。这些应用包含从大型高压系统到较小家庭或车辆系统(例如，包含自动抽水马桶)的任何应用。

现有技术中存在螺线管致动器的众多实例。举例来说，伯杰(Berger)等人的于2008年3月25日提出申请且标题为“螺线管阀(SOLENOID VALVE)”的第7,347,221号美国专利揭示一种包括两个阀及具有控制两个阀的仅一个磁化芯的单个螺线管致动器的阀组合件。对应磁性电路包括具有仅两个极片的轭。所述阀彼此同心地布置。外阀的阀关闭元件借助于套筒连接到电枢。如此形成的杯状物接纳连接到内阀的阀关闭元件的电枢。所述极片与电枢形成传输气隙，所述套筒延伸穿过所述传输气隙。在所述电枢之间形成耦合气隙。所述电枢与极片形成工作气隙。所述阀被共同地打开且能够在使线圈变为无电流时彼此独立地关闭。

关于机电螺线管(特别是在例如前述自动抽水马桶的小型或便携式消费型应用中使用的那些机电螺线管)的常见限制是通常经由一系列蓄电池产生致动电流的事实。此些蓄电池通常布置成串联配置，借此在维持穿过每一电池的共用电流的同时增加每一者的电压。这些螺线管致动器通常具有相当大的功率要求且通常尤其由于与跨越螺线管线圈的电流的施加相关联的内电阻而为低效的。

此外，现有技术螺线管致动器的可靠性取决于前述“串联”电源中的蓄电池中的每一者递送恒定电力；如果所述蓄电池中的任一者失效，那么螺线管致动器无法发挥作用，因为电流路径断裂(即，“无效”电池将不传导)。

除螺线管以外，致动器还可耦合到所谓的多稳性机构以便辅助例如阀的致动器组合件应用。多稳性指代物体以多种(例如，两种或两种以上)稳定状态存在的能力。使物体维持于双稳态物体的两种稳定状态中的任一者中需要甚少或不需要能量。然而，使物体在两种给定稳定状态之间切换需要激活能量。