形状记忆合金驱动器的优化

驱动器是机械系统的​​重要组成部分,因为它们可将输入的电信号转换为动能。驱动器包含有诸多属性,例如其所具有的运动或位移的类型、成本、工作频率、温度、尺寸、能量密度以及所产生的噪音。但是在设计驱动器时,要充分满足所有这些属性是极难办到的,这主要归因于其属性之间往往是相互制约的。

出于这种考虑,已经研制出的磁性形状记忆合金 (MSMA)作为一种用于驱动的材料表现出了极高的应用潜力。这主要得益于其能提供较大的应变和较高的工作频率。特别是在考虑满足精度和噪声标准时,利用此类合金设计出的新型驱动器极具应用价值。

来自德国布伦瑞克技术大学(Braunschweig University of Technology) 的 Kathrin Schlüter 和Annika Raatz 博士和德国萨尔布吕肯大学(Saarland University) 的 Benedikt Holz 在一篇新论文中介绍了此类驱动器的三个概念。这三个关于MSMA驱动的线性驱动器的概念分别是弹簧/ MSMA驱动器,双推式驱动器(push-push),推挽式驱动器(push-pull)。

所谓的弹簧/ MSMA驱动器或弹簧驱动器是依靠可恢复预压弹簧运作的磁性形状记忆元件。它复杂程度低,但是产生的力较小且传动效率较低。和这种原理相反的双推式驱动器用另一个磁性形状记忆元件替代了弹簧。在推挽式驱动器设计理念中,由于存在永磁体,活性材料可以在磁场作用下延展。

在这篇文章中,德国研究者们解释了每种驱动器的工作原理,并阐述了一些较具实用价值的设计及实验结果。此外,他们还讨论了每种驱动器的优缺点,并强调了它们的应用潜力。Schlüter,Raatz和 Holz还讨论了在某些条件和需求下此类传感器的应用可能性。

左 勇 About 左 勇

北京工业大学材料科学与工程专业博士研究生,微电子组装材料与技术方向。2011年获得北京工业大学工学学士学位。