记忆电机的研究与应用

李振基

摘 要：记忆电机具有机械性能较高、轻便实用的特点，可以被应用在小尺寸的机械装置之中，因此得到了机械行业的普遍重视。我国的机械化水平不断提高，记忆电机也在朝着现代化的方向发展，但是在发展过程中还存在一些问题。本文将具体探讨记忆电机的研究和应用，希望给相关人士提供一些参考。

关键词：记忆电机；研究；应用

近年来，我国的科技水平不断提高，工业化脚步不断加快，微型机器人和计算机行业获得了飞速发展。同时，人们对微观领域的探索力度不断加强，对小体积的记忆电机需求相应增加。传统的电磁式电机体积很大，存在很多问题，难以满足现代化的生产需求，在这种情况下记忆电机应运而生。记忆电机的功率较高，重量较轻，具有广阔的应用前景，因此业界应该注重记忆电机的应用。

一、记忆电机的基本原理和结构

金属材料在外力作用下会发生弹性形变，随着形变到达一定程度，材料会发生塑形变形，在外力消失后，材料可能会留下永久性的形变。形状记忆合金在发生变形之后，通过加热可以恢复到形变之前的状态，这种现象叫做记忆效应。

形状记忆合金在常温下的状态被称为马氏体状态，加热之后的状态被称为奥氏体状态，在温度下降以后，奥氏体状态的形状记忆合金会恢复到马氏体状态。

由此可以看出，形状记忆合金的恢复力很强，可以输出一定的驱动力或位移，这就是形状记忆效应的驱动机理，也就是说，记忆电机的基本原理就是利用了形状记忆合金对温度的高恢复力。

形状记忆合金由驱动部分和执行部分组成，前者包括形状记忆合金材料，经常被制成各种形状。形状记忆合金电机的结构比较简单，分为单向型记忆电机和双向型记忆电机，当温度升高时，两种记忆电机的形状会自动恢复，当温度降低时，两种记忆电机的形状没有明显变化。

二、目前记忆电机存在的问题和发展策略

（一）问题

首先，目前的记忆电机存在运行效率低的问题。一些记忆电机达到的能量效率仅仅在10%左右。在形状记忆合金电机的驱动原理作用下，记忆电机的消耗能量等同于一个在低温环境下工作的热发动机，也就是说记忆电机的效率很低，如果一些场合对能源效率有需求，就不能使用这种记忆电机。

其次，目前的记忆电机存在寿命受形变范围制约的问题。记忆电机的寿命和制成材料的属性密切相关。如果制成材料的形变幅度较大，寿命会相应缩短，如果材料的形变幅度较小，则寿命会相应增加。然而当前我国大部分的记忆电机寿命都受到了形变范围的制约，使用年限有一定的规定。

再次，目前的记忆电机存在响应速度慢的问题。电加热使温度在短时间内迅速上升，但是冷却的过程无法得到有效控制，使形状记忆合金的反应速度变慢。在一些场合中，需要应用高频率的记忆电机，形状记忆合金的迟滞现象会使记忆电机无法发挥其正常效益，阻碍记忆电机的连续控制。

（二）发展策略

首先，促进记忆电机的发展，应该研制一些新型材料。当前我国大部分的记忆电机都是由Ni-Ti合金材料制成的，这种材料的稳定性比较高，而且防腐性比较好，但是它的生产成本同样很高，不利于进行批量生产。随着我国社会的不断发展，记忆电机的需求量越来越高，应用这种材料将阻碍记忆电机的长足发展，因此应该寻找记忆电机制作的可替代材料，解决记忆电机的成本问题，扩大其普及范围。

其次，促进记忆电机的发展，应该对电机的建模和精确控制进行研究。形状记忆合金电机的动态参数，如材料特性、工作温度等等都有一定的规律性，可以依据这种规律性建立一个数学模型，对其进行精准控制。当前国内外的学者应用了热力学的分析方法，可以为记忆电机的发展引领一条明路。

三、记忆电机的应用

（一）医学领域

首先，记忆电机可以应用在医学领域上。将记忆电机应用于医学领域，外科医生对病人进行手术之前的检查时，可以不用施加外力，而是利用记忆电机进行人体内部进行诊断，从而减少病人的痛苦程度。

科学家们目前已经研制出一种主动式内窥镜，这种主动式内窥镜是应用记忆电机制成的，通过在内窥镜的各个部门安置记忆电机，可以实现对病人的无疼痛检查。

（二）海床和军事

其次，记忆电机可以应用在海床检测和军事领域。以日本为例，日本应用了记忆电机研发出一种记忆合金电机机器人，可以实现对海床的动态检测。记忆电机通过电流的作用可以实现在海底的平滑移动。

在军事领域上，美国已经研制出了记忆合金电机机器人，这种机器人的“肌肉”能模仿出像螃蟹游走一样的动作，从而起到液动控制舵的作用，同时也能承载一些鱼类和炸药，满足国家军事化的需求。

四、结论

随着科学技术的不断发展，记忆电机的应用越来越广泛，目前记忆电机还存在着一些问题，科技人员应该寻找有效策略解决问题，探讨记忆电机的应用方向，促进记忆电机的质量不断提高，满足现代工业化的需求。

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