NanoMuscle微型線性驅動器
技術資料來源 : www.nanomuscle.com/products/tech.html

NanoMuscle 馬達
  不同於把電磁用作他們的運動的來源的常規馬達, NanoMuscle 馬達用形狀記憶合金來產生運動。 形狀記憶合金是在五十年代發展出的一種材料, 當將電流傳給製成微小線狀之形狀記憶合金時, 其能夠產生運動。

  這些線狀物表現像 "行動遲緩" 的橡皮圈。 在初始狀態,他們能夠被很少的力量拉長, 就如同用手拉伸開一個橡皮圈。 然而, 當移走外部力量時, 不像橡皮圈一樣, 線狀形狀記憶合金不會回到他們的原始長度。 取而代之, 他們保持拉長狀態直到把電流傳給他們--接著他們回到其原始長度。透過精心地控制電流在一根線狀形狀記憶合金, 收縮的速度 (返回原始長度) 能夠被控制, 亦可回到其最後位置。 換句話說, 線狀形狀記憶合金能夠以任何中間長度精確停止而不需要回到它的原始長度。

當與電磁馬達比較時, NanoMuscle 馬達提供體積小, 價廉, 安靜的優點。

體積小
  形狀記憶合金的能量密度超過人類肌肉一千倍, 超過電磁馬達 4,000 倍。因此形狀記憶合金可製成很小包裝但有力的裝置。

  不像電磁馬達一樣, NanoMuscle 馬達的力量輸出不倚賴於它的速度。 它意味著NanoMuscle 馬達能夠不使用齒輪組以減少全部系統尺寸, 複雜性, 和費用。

  電磁馬達產生旋轉運動, 可是超過百分之六十的小馬達應用需要線性運動。 這使得系統設計者必需開發像螺狀齒輪, 齒條和小齒輪那樣的複雜機構系統將旋轉運動轉換成線性運動。 相對地, NanoMuscle 馬達直接產生線性運動可避免複雜的機構設計, 進一步減少產品尺寸和設計的時間。

價 廉
  因為 NanoMuscle 馬達不需要額外元件, 例如將旋轉運動轉換成線性運動的齒輪組和複雜的機構系統, 相較於同樣大小的電磁馬達應用, NanoMuscle 馬達的製造成本只佔的一小部分。

安 靜
  電磁馬達在運作期間產生電氣噪音, 並且其齒輪組產生聽覺噪音。 相對地, NanoMuscle 的平順的, 如同肌肉般運動完全擺脫電和聽覺的噪音。

  儘管能夠提供體積小, 價廉, 安靜的優點, 由於在材料中固有的一些限制, 形狀記憶合金很少被應用在商業用途。 NanoMuscle花費了三年的時間和數百萬美金終於開發出形狀記憶合金傳動裝置常有問題的解決辦法。

  形狀記憶合金的傳動裝置的常有的問題有回應慢, 位移小, 短產品生命, 退化, 和費電。NanoMuscle 馬達以完全擺脫這些問題。

快速的回應
  以往測量被伸展的線狀形狀記憶合金恢復到原始長度的時間是以分鐘為單位。 相對地, NanoMuscle 馬達能夠在一秒鐘返復數次 -- 這足以滿足許多應用。

長衝程
  線狀形狀記憶合金的伸開和收縮遠比橡皮圈小得多。 一個橡皮圈能夠延伸至它的原始長度 10%到 20%, 而線狀形狀記憶合金至多只能夠增加 4%。 現今世界要將直徑五十微米十公分長的線狀形狀記憶合金加工是相當不容易的工作。 然而, 一個 NanoMuscle 馬達整合此種線狀形狀記憶合金能夠利用它的長度的 13% 收縮, 並且創造出特有包裝以利使用。

使用壽命長
  形狀記憶合金在工作數百個週期後便會損壞。 而 NanoMuscle 馬達能夠連續不斷數百萬週期 。 此外 NanoMuscle 馬達分許多產品等級以允許設計者對他們的應用和預算與使用壽命相匹配。

NanoMuscle 馬達在他們的整個使用壽命內, 將一貫地徹底伸展和收縮的運動。

可重複
  在歷經許多伸展和收縮的週期, 線狀形狀記憶合金會變型伸展和動作變得鬆散。 在將來週期中, 變型造成的動作鬆散無法使預期的機構設計正常運作。 NanoMuscle 的專利已克服這個問題, 使其馬達在每一個週期伸展和收縮在設計者預期的位址。

低功耗
  在相同的功耗下, 很難找到一個形狀記憶合金驅動器的力輸出相當於 NanoMuscle 馬達。 形狀記憶合金驅動器的高功耗很難被應用在電池驅動和便攜式的裝置上。 NanoMuscle 馬達僅僅消耗幾百毫安培特別適合使用在電池驅動和便攜式的裝置上。 事實上, NanoMuscle 馬達的效能是同尺寸直流馬達的二到五倍。

NanoMuscle 界面
  由於市場競爭壓力, 需要越來越短的發展週期。 所以系統設計者在尋求整合和佈署起來容易的運動方案。 為了滿足這個需要, NanoMuscle提供一些不同界面使 NanoMuscle 馬達和主系統容易連結。

  現代消費者裝置通常由嵌入的微處理器控制。 為了使這些微處理器產生運動, 他們必須透過某種種類的界面連接一個馬達。 因為電磁馬達消耗大電流和會產生突波, 不合適直接連接微處理器。 利用高電流行三極體和二極體的複雜線路系統, 如 H 橋電路, 以連接數位微處理器和類比馬達。

  此外, 微處理器將需要某種回饋, 好讓微處理器知道什麼時候關閉這個馬達。例如, 在光碟機用來退出光碟片的馬達需要某種限停偵測。

  NanoMuscle 數位界面 ( DI ) 嵌入 NanoMuscle 馬達裡面, 不需增加任何外部裝置, 便可以直接連接在微處理器並提供控制和狀況的回饋。 相較於電磁馬達, NanoMuscle的高度整合產品提供費用低體積小在較少時間能夠加入數位系統中優點。

  NanoMuscle 數位界面也減輕系統設計者需要知道關於形狀記憶合金的電氣操作特性的負擔。 此界面將自動地調整動力水準以產生被要求的運動, 進而優化電力消耗, 速度, 和使用壽命。

  數位界面有完整限停偵測功能, 當徹底伸展或者徹底收縮時, NanoMuscle 馬達能夠發信號給控制微處理器。 對於那些使用沒有這些信號的馬達, 系統設計者必須設計極限開關到機構裡, 並負擔浪費極具價值的空間, 預算, 和設計時間。

NanoMuscle 數位界面採取高密度可撓性電路連接器以降低使用者之成本。

  為有一些製造系統無法與可撓性電路連接器相連接或者不需要整合控制的應用, NanoMuscle 馬達亦提供單純拉線架構 ( LW )。

NanoMuscle 傳動裝置
  結合一個 NanoMuscle 馬達和一個 NanoMuscle 界面的完整運動系統叫作一個 NanoMuscle 傳動裝置。 這緊密整合有許多優點。 例如, 有一個整合數位界面的 NanoMuscle 馬達比可替代的馬達(需對線性/旋轉轉換器, 齒輪組, 限停偵測和 H 橋線路)費用低和體積小得多。 它的高度整合性質將在不久的將來在部分系統取代傳統電磁馬達。


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