[发明专利]屈曲环旋转马达

说明书

公开了一种屈曲环旋转马达，所述屈曲环旋转马达具有定子和可激活屈曲环，所述可激活屈曲环也可以充当转子。所述屈曲环被制作成有弹力的带或条带。施加的力致动所述屈曲环的一部分，从而引起局部曲率变化。所述屈曲环通过改变形状以最小化能量来作出响应，从而导致所述转子的旋转。在双金属实施例中，热致动的活性带比基础带扩展更多，从而实现驱动所述转子的局部曲率变化。通过加热或冷却或它们的组合来实现热激活。在电活性聚合物(EAP)实施例中，活性丙烯酸或硅树脂EAP被电致动。所述活性EAP的厚度和因此长度相对于非活性基础材料的变化导致驱动所述马达的旋转的所述环的局部曲率变化。

优先权声明

本申请要求以下申请的优先权：单保祥(Baoxiang Shan)在2018年2月15日提交的标题为“屈曲环旋转马达(Buckling Loop Rotary Motor)”的美国专利申请15/897,334；单保祥在2017年5月15日提交的标题为“环状多稳态系统(Looped Multistable System)”的美国序列号62/506,199；单保祥在2017年5月16日提交的标题为“柔性致动器和传感器(Flexible Actuator and Sensor)”的美国序列号62/506,828；单保祥在2017年5月17日提交的标题为“柔性移动系统(Flexible Movement System)”的美国序列号62/507,300；单保祥在2017年5月20日提交的标题为“行波泵(Travelling Wave Pumps)”的美国序列号62/509,102，以及单保祥在2017年12月11日提交的标题为“被配置成用于运动的接合带装置(Joined-Band Devices Configured for Motion)”的美国序列号62597147，所有的美国申请的内容特此以引用方式完全并入本文。

技术领域

本发明涉及一种用于使用被约束为形成屈曲的环的柔性带的致动来产生旋转运动的马达，并且更具体地，涉及一种屈曲环旋转马达，其中可以通过经由环的局部部分的扩展或收缩来改变环的一部分的曲率来实现屈曲的环的致动。环可以具有活性材料和基础材料，并且可以是双金属的，或者具有活性材料，所述活性材料可以是形状记忆合金(SMA)、双压电晶片压电聚合物(PVDF)、电活性聚合物(EAP)、压电材料、电限制材料或磁限制材料，或者它们的组合。

背景技术

产生旋转运动的技术问题在机械工程的技术领域中是固有的，因为旋转运动可以用于例如运输物体或用于激活机构，诸如但不限于机械控制阀。

可以借助于电流或电压直接地或间接地驱动的旋转运动对于致动机构来说是特别期望的，因为这促进了机械装置与电子控制系统的集成。

现有电动马达在它们用于致动机构(诸如但不限于控制阀)时经常出现的问题在于，现有电子马达典型地以某些旋转速度操作，这些旋转速度要求减速齿轮机构将它们的旋转速度与最有效地操纵阀所需的旋转速度相匹配。齿轮机构不仅增加此类系统的成本和复杂性，而且往往是装置在恶劣或不利环境(包括但不限于极端加速度)下最易出故障的部分。

因此，非常期望具有一种能够产生适合于致动诸如但不限于控制阀的机械机构的速度和扭矩的无齿轮式电驱动旋转马达。还期望此类无齿轮马达是紧凑的并且构造简单。

相关现有技术包括诸如但不限于以下的论文：皇家学会会报A辑：数学、物理和工程学(The Proceedings of the Royal Society A:Mathematical,Physical andEngineering Sciences)哈麦琪(Hamouche)等人的2017年8月16日发布的标题为“中性稳定壳体的多参数致动：柔性无齿轮马达(Multi-parameter actuation of a neutrallystable shell:a flexible gear-less motor)”的论文。

各种工具在本领域中是已知的，但未能解决由本文描述的本发明解决的所有问题。本发明的实施例在附图中示出并且将在下文更详细地描述。