形状记忆推进机构及马达的制作方法

本实用新型涉及一种驱动设备，尤其涉及一种形状记忆推进机构及马达。

背景技术：

现有的智能手机摄像头马达主要采用VCM技术(音圈马达)并用于AF(自动对焦)，OIS(光学防抖)和光圈却换等功能，但是音圈马达在手机设计尺寸的限制下没有足够大的力来推动较大和较重的镜头800。此外，智能手机制造商正朝着两个或更多的摄像头来增强图像功能，例如：景深功能(Bokeh)，Zoom应用和3D成像等。但因为音圈马达具有磁铁，两个音圈马达之间会有磁干扰所以不能靠得太近，进而影响了手机设计尺寸。

现在有一种叫形状记忆合金(shape memory alloys，简称SMA)的技术已应用在智能手机摄像头产业，如SMA AF(自动对焦)和SMA OIS(光学防抖)。摄像头马达使用25微米直径的SMA丝，以便有更快的响应时间。其原理是用电流来加热SMA丝从马氏体变换成奥氏体状态，和靠自然冷却从奥氏体状态返回马氏体。然而，这种SMA马达未广泛应用，主要因为行程太短和制造难，有待量产的验证。为了保证SMA丝驱动寿命>30万次，通常将SMA丝的变化量(行程)限于～2.5％以避免过载的疲劳。例如，一个简单的直线式的SMA马达700(见图1)，用7厘米SMA丝701长度直接驱动负载702移动，并通过复位弹簧703对负载701复位，SMA丝701的行程约0.17厘米，负载702也只能移动0.17厘米，行程十分有限，无法满足要求。

技术实现要素：

本实用新型的目的在于提供一种形状记忆推进机构，其具有小尺寸，大驱动力的优点，适用于需要小型化及微型化马达的设备上。

本实用新型的另一目的在于提供一种马达，其具有小尺寸，大驱动力，与传统的音圈马达相比，不受磁干扰，适用于小型摄像头上。

为了实现上述目的，本实用新型提供的形状记忆推进机构包括悬臂梁、形状记忆牵引体及固定体；所述悬臂梁具有弹性且可导电，所述固定体可导电且与所述悬臂梁绝缘；所述悬臂梁的一端呈固定，另一端与所述形状记忆牵引体的一端呈电性地连接，所述形状记忆牵引体的另一端与所述固定体呈电性地连接，以在所述悬臂梁与所述固定体之间通电后，使所述形状记忆牵引体通电发热而缩短，进而带动所述悬臂梁动作。

与现有技术相比，由于本实用新型通过设置悬臂梁及固定体，所述悬臂梁及固定体可导电，且所述悬臂梁具有可复位的弹性特性，再通过在所述悬臂梁及固定体之间设置形状记忆牵引体，利用所述形状记忆牵引体通电发热可收缩的特性，使得所述形状记忆牵引体可带动所述悬臂梁做出弯曲动作，从而将所述形状记忆牵引体较小的长度变化量转换为所述悬臂梁末端较大的行程变化量，进而通过所述悬臂梁驱动负载动作；因此，整个推进机构的结构十分简单，而且整体呈扁平状，而所述形状记忆牵引体通过形状记忆合金材料制成，具有较大的拉力，使得整体的尺寸非常小但具有较大的驱动力，驱动力可比传统的音圈马达大很多，从而可推动较大及较重的负载动作，适用于需要小型化及微型化马达的设备上。

较佳地，所述悬臂梁具有固定段、弯曲区及连接段，三者依次呈一体结构地连接，所述固定段呈固定，所述弯曲区呈弹性可弯曲，所述形状记忆牵引体的一端连接于所述连接段上。

具体地，所述弯曲区实体的总宽度小于所述连接段的宽度，或者所述弯曲区实体的厚度小于所述连接段的厚度。

具体地，所述弯曲区开设有通孔，使得所述弯曲区的中间呈中空，两边与所述固定段及所述连接段连接。

较佳地，所述悬臂梁呈扁平结构，所述形状记忆牵引体位于所述述悬臂梁的表面。

较佳地，所述形状记忆推进机构还包括绝缘层，所述悬臂梁及所述固定体固定于所述绝缘层上。

较佳地，所述悬臂梁及所述固定体上设有导电端子。

一种马达，包括连接块及上述所述的形状记忆推进机构，所述连接块固定于负载上，所述形状记忆推进机构位于所述负载的一侧，所述形状记忆推进机构的悬臂梁与所述连接块的表面、底面或侧面相对。

较佳地，所述马达还包括驱动器电路，以控制通过所述形状记忆推进机构的电流。

较佳地，所述悬臂梁的末端呈弯折结构，且所述悬臂梁的末端表面及与该表面对应的所述连接块的表面、底面或侧面均形成光滑面。

附图说明

图1是简单的直线式的SMA马达的结构。

图2是本实用新型形状记忆推进机构的结构图。

图3是本实用新型形状记忆推进机构的不供电时的侧面状态图。

图4是本实用新型形状记忆推进机构的增加电流时的侧面状态图。

图5是本实用新型形状记忆推进机构的减少电流时的侧面状态图。

图6是本实用新型形状记忆推进机构的实施例一的立体图。

图7是本实用新型形状记忆推进机构的实施例一的侧视图。

图8是本实用新型形状记忆推进机构的实施例一的俯视图。

图9是本实用新型形状记忆推进机构的实施例二的立体图。

图10是本实用新型形状记忆推进机构的实施例二的侧视图。

图11是本实用新型形状记忆推进机构的实施例二的俯视图。

图12是本实用新型形状记忆推进机构的实施例三的立体图。

图13是本实用新型形状记忆推进机构的实施例三的侧视图。

图14是本实用新型形状记忆推进机构的实施例三的俯视图。

图15是本实用新型形状记忆推进机构的实施例四的立体图。

图16是本实用新型形状记忆推进机构的实施例四的侧视图。

图17是本实用新型形状记忆推进机构的实施例四的俯视图。

图18是本实用新型形状记忆推进机构的实施例五的立体图。

图19是本实用新型形状记忆推进机构的实施例五的侧视图。

图20是本实用新型形状记忆推进机构的实施例五的俯视图。

具体实施方式

为详细说明本实用新型的技术内容、构造特征、所实现的效果，以下结合实施方式并配合附图详予说明。

如图2至图5所示，本实用新型形状记忆推进机构100包括悬臂梁1、形状记忆牵引体2、固定体3及绝缘层4；所述固定体3固定于所述绝缘层4上，所述固定体3可导电且与所述悬臂梁1绝缘。所述悬臂梁1具有弹性且可导电，所述悬臂梁1的一端呈固定于所述绝缘层4上，另一端与所述形状记忆牵引体2的一端呈电性地连接，所述形状记忆牵引体2的另一端与所述固定体3呈电性地连接。所述悬臂梁1及所述固定体3上设有导电端子1a、3a。通过所述导电端子1a、3a在所述悬臂梁1与所述固定体3之间通电后，使所述形状记忆牵引体2通电发热而缩短，进而带动所述悬臂梁1动作。

所述形状记忆牵引体2采用形状记忆合金材料制成，例如，使用镍钛合金材料制成条形状或丝状。对镍钛合金材料通电后发热，可使镍钛合金材料从马氏体变换成奥氏体状态，从而达到长度缩短的目的；对镍钛合金材料断电后，镍钛合金材料靠自然冷却从奥氏体状态返回马氏体；因此，本实用新型对镍钛合金材料制成丝状，使其直径很小，散热快，有利于所述形状记忆牵引体2快速复原，提高推进机构的响应时间。

再如图2所示，所述悬臂梁1呈扁平结构，所述形状记忆牵引体2位于所述悬臂梁1的表面。因此，所述形状记忆牵引体2、所述悬臂梁1及所述绝缘层4从上到下依次设置，所述固定体3与所述悬臂梁1位于同一平面上且两者厚度相等。本实用新型的形状记忆牵引体2的两端分别焊接于所述悬臂梁1及所述固定体3上。具体地，所述悬臂梁1具有良好的散热性及刚性，例如可采用不锈钢或铜合金制成，所述固定体3也采用与所述悬臂梁1相同的材料制成。所述悬臂梁1具有固定段11、弯曲区12及连接段13，三者依次呈一体结构地连接。所述固定段11呈固定地设置于所述绝缘层4上，所述固定段11呈L型结构，所述导电端子1a设置于所述固定段11上；所述弯曲区12呈弹性可弯曲，所述形状记忆牵引体2的一端连接于所述连接段13上且位于所述弯曲区12与所述连接段13末端之间。所述弯曲区12的两侧边缘之间的距离等于所述连接段13的两侧边缘之间的距离；但是，所述弯曲区12实体的总宽度应小于所述连接段13的宽度，例如，本实申请在所述弯曲区12的中部开设有一通孔121，使得所述弯曲区12的中间呈中空，两实体边缘122与所述固定段11及所述连接段13连接。因此，所述弯曲区12与所述固定段11及所述连接段13的有效连接的区域是两实体边缘122，而两实体边缘122的宽度之和应小于所述连接段13的宽度，从而使得所述弯曲区12具有弹性并且在所述连接段13摆动时，弯曲点位于所述弯曲区12内，进而实现所述悬臂梁1的弯曲。所述固定体3设置于所述固定段11的一侧且位于所述连接段13的长度延伸方向上。所述悬臂梁1的末端即所述连接段13的末端13a通过冲压形成弯折结构，这样可以增强所述连接段13的末端的强度，有利于推动负载运动。

另外，本实用新型所述悬臂梁1的弯曲区12也可以在两侧边缘开设开口，使得所述弯曲区12的两侧呈镂空，中间则为实体连接区，这样也可以使实体连接区的宽度小于所述连接段13的宽度，从而在所述连接段13摆动时，弯曲点位于所述弯曲区12内。当然，将所述弯曲区12实体的厚度设置成小于所述连接段13的厚度，也可以使弯曲区12弯曲。还有其他可以使弯曲区12可弹性弯曲的方式，例如，将弯曲区12冲压成预弯曲状态，同样可以实现弯曲区12弹性弯曲的性能。

综合上述并结合图3至图5，下面对本实用新型的形状记忆推进机构100的工作原理进行详细描述，如下：

当电流通过所述悬臂梁1、所述形状记忆牵引体2及所述固定体3时，所述形状记忆牵引体2发热且长度缩短，进而拉动所述悬臂梁1的连接段13的末端，这时，所述连接段13呈摆动，同时所述弯曲区12弯曲，使得所述悬臂梁1的连接段13的末端13a沿垂直于所述悬臂梁1表面101a的方向移动并推动负载移动，若一直保持通电状态，所述形状记忆牵引体2缩短并保持某一个值，此时，所述悬臂梁1保持弯曲状态且所述负载保持在当前的位置状态。当所述驱动器电路控制断电后，所述形状记忆牵引体2散热且长度恢复原始状态，这时，所述悬臂梁1在所述弯曲的弹性回复作用下回复到原始状态，使得所述悬臂梁1的连接段13的末端13a移动复位并带动负载移动复位。这样，便可实现对负载推进。

与现有技术相比，由于本实用新型通过设置悬臂梁1及固定体3，所述悬臂梁1及固定体3可导电，且所述悬臂梁1具有可复位的弹性特性，再通过在所述悬臂梁1及固定体3之间设置形状记忆牵引体2，利用所述形状记忆牵引体2通电发热可收缩的特性，使得所述形状记忆牵引体2可带动所述悬臂梁1做出弯曲动作，从而将所述形状记忆牵引体2较小的长度变化量转换为所述悬臂梁1末端较大的行程变化量，进而通过所述悬臂梁1驱动负载动作；因此，整个推进机构的结构十分简单，而且整体呈扁平状，而所述形状记忆牵引体2通过形状记忆合金材料制成，具有较大的拉力，使得整体的尺寸非常小但具有较大的驱动力，驱动力可比传统的音圈马达大很多，从而可推动较大及较重的负载动作；另外，通过改变所述形状记忆牵引体2的直径大小、长度，以及调整所述弯曲区12的位置，可以对推进机构的拉力大小以及行程大小进行调整，从而增加了推进机构设计的灵活性，使其适用于小型化及微型化马达上。

通过上述形状记忆推进机构100可设计成一马达，这种马达包括连接块101及所述形状记忆推进机构100，所述连接块101固定于负载上，所述形状记忆推进机构100位于所述负载的一侧，所述形状记忆推进机构100的悬臂梁1的末端与所述连接块101的表面101a、底面101b或外侧面101c对应。所述悬臂梁1的末端13a与所述连接块101可以呈滑动抵触，也可以呈分离状态。所述马达还包括驱动器电路(图中未示)，所述驱动器电路设置于所述绝缘层4上，所述驱动器电路可以是柔性印刷电路，或者使用激光直接成型工艺把电路图形直接刻到所述绝缘层4上，所述驱动器电路可以通过所述导电端子1a、3a控制通过所述悬臂梁1、形状记忆牵引体2及固定体3的电流。所述连接段13的末端13a的表面及所述连接块101的各个面还需要提高光滑度，以形成光滑面，以在必要时使两者能顺畅地滑移。具体地，上述这种马达可应用于电子设备的摄像头上，所述负载即为镜头800，所述马达可以有多种形式，如下：

如图6至图8所示，图中展示了本实用新型的实施例一的马达200的结构：

本实施例的马达200包括两连接块101及两形状记忆推进机构100，两所述连接块101分别固定于镜头800的相对的两侧上，两所述形状记忆推进机构100位于所述镜头800的两侧且相互平衡设置，两所述形状记忆推进机构100的悬臂梁1均与所述连接块101的底面101b对应。所述镜头800的上端及下端的两侧还设有弹性件801，以对镜头800复位。当所述形状记忆推进机构100通电时，所述悬臂梁1的末端向上移动抵顶所述连接块101，此时，两所述悬臂梁1同时驱动所述镜头800，使所述镜头800向上移动。当所述形状记忆推进机构100断电时，所述连接段13的末端13a向下移动复位，所述镜头800在所述弹性件801的作用下向下移动复位，实现镜头800的单方向自动对焦。

如图9至图11所示，图中展示了本实用新型的实施例二的马达300的结构：

本实施例的马达300包括四连接块101及两组形状记忆推进机构100，两所述连接块101分别固定于镜头800的相对的两侧上，另外两所述连接块101分别固定于镜头800的另外的相对的两侧上，四个所述连接块101呈均匀分布于所述镜头800的圆周上。两所述形状记忆推进机构100相互呈90度的夹角进行定位形成第一组，并且两所述悬臂梁1的末端13a分别对应于相邻两连接块101上并位于所述连接块101的底面101b。另外两所述形状记忆推进机构100相互呈90度的夹角进行定位形成第二组，并且两所述悬臂梁1的末端13a分别对应于另外相邻的两连接块101上并位于所述连接块101的表面101a。所述镜头800的上端及下端的两侧还设有弹性件801，以对镜头800复位。在原始状态下，四个所述形状记忆推进机构100的悬臂梁1处于弯曲状态与自然伸直状态的中间状态。当驱动器电路对第一组形状记忆推进机构100通电，第二组形状记忆推进机构100断电时，第一组形状记忆推进机构100的两所述悬臂梁1向上弯曲且末端同时向上移动顶推连接块101，第二组形状记忆推进机构100的两所述悬臂梁1向上复位且末端同时向上移动复位，此时，所述镜头800向上移动。当驱动器电路对第一组形状记忆推进机构100断电，第二组形状记忆推进机构100通电时，第一组形状记忆推进机构100的悬臂梁1向下复位且末端13a向下移动复位，第二组形状记忆推进机构100的两所述悬臂梁1向下弯曲且末端同时向下移动顶推连接块101，此时，所述镜头800向下移动，实现镜头800的双方向自动对焦。

如图12至图14所示，图中展示了本实用新型的实施例三的马达400的结构：

本实施例的马达400包括四连接块101及两组形状记忆推进机构100，两所述连接块101分别固定于镜头800的相对的两侧上，另外两所述连接块101分别固定于镜头800的另外的相对的两侧上，四个所述连接块101呈均匀分布于所述镜头800的圆周上。两所述形状记忆推进机构100相互呈90度的夹角进行定位形成第一组，并且两所述悬臂梁1的末端13a分别对应于相邻两连接块101上并位于所述连接块101的底面101b。另外两所述形状记忆推进机构100相互呈90度的夹角进行定位形成第二组，并且两所述悬臂梁1的末端13a分别对应于另外相邻的两连接块101上并位于所述连接块101的底面101b。所述镜头800的上端及下端的两侧还设有弹性件801，以对镜头800复位。在原始状态下，四个所述形状记忆推进机构100的悬臂梁1处于弯曲状态与自然伸直状态的中间状态。当驱动器电路对这四个形状记忆推进机构100进行通电，所述镜头800向上移动，实现镜头800的自动对焦。当驱动器电路对这四个形状记忆推进机构100的其中之一进行通电，其他断电时，所述镜头800可向一个方向倾斜。当驱动器电路对这四个形状记忆推进机构100的其中处于相邻位置的两个进行通电，另外相邻的两个形状记忆推进机构100断电时，所述镜头800可向另一方向倾斜，当驱动器电路对这四个形状记忆推进机构100的其中三个通电，另一个断电时，所述镜头800可向上移动同时向一个方向倾斜；当驱动器电路对这四个形状记忆推进机构100通电时，所述镜头800可向上移动，这样便可实现镜头800的自动对焦以及旋转式光学防抖。

如图15至图17所示，图中展示了本实用新型的实施例四的马达500的结构：

本实施例的马达500包括四连接块101及两组形状记忆推进机构100，两所述连接块101分别固定于镜头800的相对的两侧上，另外两所述连接块101分别固定于镜头800的另外的相对的两侧上，四个所述连接块101呈均匀分布于所述镜头800的圆周上。两所述形状记忆推进机构100相互呈90度的夹角进行定位形成第一组，并且两所述悬臂梁1的末端13a分别对应于相邻两连接块101上并位于所述连接块101的外侧面101c。另外两所述形状记忆推进机构100相互呈90度的夹角进行定位形成第二组，并且两所述悬臂梁1的末端13a分别对应于另外相邻的两连接块101上并位于所述连接块101的外侧面101c。所述镜头800的上端及下端的两侧还设有弹性件801，以对镜头800复位。在原始状态下，四个所述形状记忆推进机构100的悬臂梁1处于弯曲状态与自然伸直状态的中间状态。当驱动器电路对这四个形状记忆推进机构100的其中一个进行通电，另外三个形状记忆推进机构100断电时，所述镜头800可向一个方向平移，例如向X方向平移；当驱动器电路对这四个形状记忆推进机构100其中相邻的两个进行通电，另外两个断电时，所述镜头800可同时向两个方向平移，例如向X、Y方向平移，从而实现镜头800的平移式光学防抖。

如图18至图20所示，图中展示了本实用新型的实施例五的马达600的结构：

本实施例的马达600包括四连接块101及四组形状记忆推进机构100，两所述连接块101分别固定于镜头800的相对的两侧上，另外两所述连接块101分别固定于镜头800的另外的相对的两侧上，四个所述连接块101呈均匀分布于所述镜头800的圆周上。两所述形状记忆推进机构100相互呈90度的夹角进行定位形成第一组，并且两所述悬臂梁1的末端13a分别对应于相邻两连接块101上并位于所述连接块101的底面101b。另外两所述形状记忆推进机构100相互呈90度的夹角进行定位形成第二组，并且两所述悬臂梁1的末端13a分别对应于另外两相邻两连接块101上并位于所述连接块101的表面101a。再另外两所述形状记忆推进机构100相互呈90度的夹角进行定位形成第三组，并且两所述悬臂梁1的末端13a分别对应于与第一组对应的那两连接块101上并位于所述连接块101的外侧面101c。最后两所述形状记忆推进机构100相互呈90度的夹角进行定位形成第四组，并且两所述悬臂梁1的末端13a分别对应于与第二组对应的那两连接块101上并位于所述连接块101的外侧面101c。所述镜头800的上端及下端的两侧还设有弹性件801，以对镜头800复位。在原始状态下，八个所述形状记忆推进机构100的悬臂梁1处于弯曲状态与自然伸直状态的中间状态。当驱动器电路对第一组形状记忆推进机构100通电，第二组形状记忆推进机构100断电时，第一组形状记忆推进机构100的两所述悬臂梁1向上弯曲且末端同时向上移动顶推连接块101，第二组形状记忆推进机构100的两所述悬臂梁1向上复位且末端13a同时向上移动复位，此时，所述镜头800向上移动。当驱动器电路对第一组形状记忆推进机构100断电，第二组形状记忆推进机构100通电时，第一组形状记忆推进机构100的悬臂梁1向下复位且末端13a向下移动复位，第二组形状记忆推进机构100的两所述悬臂梁1向下弯曲且末端同时向下移动顶推连接块101，此时，所述镜头800向下移动，实现镜头800的双方向自动对焦。当驱动器电路对第三及第四组形状记忆推进机构100的其中一个形状记忆推进机构100进行通电，另外三个形状记忆推进机构100断电时，所述镜头800可向一个方向平移，例如向X方向平移；当驱动器电路对这四个形状记忆推进机构100其中相邻的两个进行通电，另外两个断电时，所述镜头800可同时向两个方向平移，例如向X、Y方向平移，从而实现镜头800的平移式光学防抖。当四组形状记忆推进机构100协同工作时，所述镜头800可同时实现平移式光学防抖及自动对焦。

本实用新型的马达与现有技术相比，由于与传统的音圈马达技术不同，本实用新型的马达可在两个或更多摄像头应用中，没有磁干扰的问题。并与传统技术有明显的差异化，体积小，控制简单方便，其不仅能应用在智能手机的摄像头马达上，还能在平板电脑、无人机及可穿戴设备等小型摄像头马达上应用，以及需要小型化马达的其他行业。

以上所揭露的仅为本实用新型的较佳实例而已，当然不能以此来限定本实用新型之权利范围，因此依本实用新型申请专利范围所作的等同变化，仍属于本实用新型所涵盖的范围。