【前言】

形狀記憶合金（Shape memory alloy, SMA），也叫形態記憶合金、鈦鎳記憶合金，它是由Ti（鈦）-Ni（鎳）材料組成，經過多道工序制成的絲，我們簡稱鈦絲，可以通過電路驅動鈦絲發生運動。

相比于傳統的電機、電磁鐵動力，鈦絲是一種新型的動力元件。

鈦絲驅動技術目前已經在航空航天、洲際導彈、無人機、手機、汽車、機器人等科技領域投入使用。

本文通過分享、普及鈦絲驅動技術的可靠性設計，方便大家在機械電子工業設計等領域快速有效的轉化為科技成果。

第3節 響應時間的設計

前一章我們提到，有很多產品，是需要我們做一些機械結構設計去優化和匹配產品的需求。什么情況下需要做結構設計？如何做結構設計？包括結構設計對鈦絲的驅動的可靠性有哪些影響？本節我們就來說一說驅動鈦絲的響應時間的設計。

 

1、驅動鈦絲響應時間的設計

我們知道，最簡單的直線驅動鈦絲的響應時間，是可以通過《驅動鈦絲（SMA）基礎參數計算模型》（以下簡稱SMA基礎模型）匹配出來的，以常用的0.15線徑的鈦絲為例，假設我們需要的響應時間是0.5s，位移量是5%，鈦絲從20°加熱到100°所做的熱功量，根據SMA基礎模型表4，計算出驅動電流是581mA。

如果將響應時間調整至0.1s，位移不變，這個時候我們發現需要的驅動電流和電壓多了1倍以上，但有時產品的供電系統為了節能的需要，往往無法提供這么高的電流。

這個時候，我們就需要采用《驅動鈦絲（SMA）常見10大結構模型》中的三角函數驅動結構，這個結構利用了杠桿原理，可以在較小的電流下獲得更好的響應時間和位移。

當sinA=0.4時，我們在這個結構模型上同樣施加581mA電流，驅動時間0.5S，可以獲得約15%位移量，這個位移量是直線驅動的3倍。

同樣的，在電流保持581mA不變的情況下，我們把驅動時間調整至0.1S，可以獲得5%位移量，產品需要的節能和響應時間需求就能兼顧了。

這個結構模型同樣可以調節位移不足的情況。

另外，這個結構模型的應用，是完全可逆的，比如，當冷卻響應時間無法滿足的情況下，我們可以提高初始載荷，壓縮馬氏體恢復到奧氏體的溫度遲滯區間，從而提高冷卻恢復的響應時間。

通過上述分析可以看出，靈活運用結構設計和杠桿效應，可以使產品獲得更好的電流、響應時間、位移等參數指標，這樣就給驅動鈦絲的可靠性進一步提供了保障。

結束語

為了讓驅動鈦絲在工業應用中切實落地，我們制作了包括《財哥說鈦絲》、《驅動鈦絲（SMA）的可靠性設計》等系列視頻和文章供大家參考，歡迎大家的關注和交流，請點贊收藏！

 

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作者 財哥說鈦絲