一种形状记忆合金驱动器
文献发布时间:2023-06-19 18:32:25
技术领域
本发明涉及动力传动装置技术领域,尤其涉及一种形状记忆合金驱动器。
背景技术
形状记忆合金(SMA)材料因其具有形状记忆效应,可以将其作为驱动器使用,SMA驱动器具有结构简单、驱动力大、功率重量比高、响应迅速等优点,在实际中特别是在飞行器机翼变体结构中得到了大量的应用。
SMA驱动器的冷却时间直接影响驱动器的响应速度,目前SMA驱动器冷却方式有机械通风冷却、水冷、空冷、散热器冷却等,但上述冷却方式均存在冷却时间较长的问题,无法满足SMA驱动器的正常工作需求;因此,如何缩短SMA驱动器的冷却时间,提升SMA驱动器的响应速度成为了本领域亟待解决的技术难题。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是:提供一种响应速度快的形状记忆合金驱动器。
为了解决上述技术问题,本发明采用的技术方案为:一种形状记忆合金驱动器,包括
SMA驱动结构;
电源,与所述SMA驱动结构电连接;
储液罐,所述储液罐内灌装有制冷液体;
电磁阀结构,与所述储液罐的出液口通过管道相连;
控制核心,所述控制核心与所述电源以及所述电磁阀结构电连接;
喷雾结构,所述喷雾结构与所述电磁阀结构相连,用于向所述SMA驱动结构喷射冷却喷雾。
本发明的有益效果在于:本发明提供的形状记忆合金驱动器具有响应速度快的特点,设置控制核心对电源以及电磁阀结构进行控制,电源用于对SMA驱动结构通电,电磁阀结构驱动储液罐内的制冷液体输送至喷雾结构处,通过喷雾结构将制冷液体雾化后形成冷却喷雾并喷射至SMA驱动结构表面对其进行降温,冷却喷雾喷附在SMA驱动结构的热源表面形成液膜,依靠液膜受热蒸发和换热表面核态沸腾提高冷却能力,冷却效果相较于传统冷却方式得到显著增强,提升了响应速度。
附图说明
图1为本发明实施例一的形状记忆合金驱动器的简化结构示意图;
图2为本发明实施例一的形状记忆合金驱动器的SMA驱动结构的结构示意图;
图3为图2中A处的细节图;
图4为本发明实施例二的形状记忆合金驱动器的简化结构示意图;
图5为本发明实施例二的形状记忆合金驱动器的SMA驱动结构的结构示意图;
图6为图5中B处的细节图。
标号说明:
1、储液罐;2、电磁阀结构;21、第一电磁阀;22、第二电磁阀;3、控制核心;4、喷雾结构;41、第一连接管;411、第一喷头;42、第二连接管;421、第二喷头;51、第一SMA弹簧;511、第一固定支架;512、第一旋转电机;513、第一旋转安装座;514、第一伸缩喷管;52、第二SMA弹簧;521、第二固定支架;522、第二旋转电机;523、第二旋转安装座;524、第二伸缩喷管;525、喷雾孔;53、传动件;54、传动轮;55、传动轴;6、电源;7、多通道驱动器。
具体实施方式
为详细说明本发明的技术内容、所实现目的及效果,以下结合实施方式并配合附图予以说明。
请参照图1至图6,一种形状记忆合金驱动器,包括
SMA驱动结构;
电源6,与所述SMA驱动结构电连接;
储液罐1,所述储液罐1内灌装有制冷液体;
电磁阀结构2,与所述储液罐1的出液口通过管道相连;
控制核心3,所述控制核心3与所述电源6以及所述电磁阀结构2电连接;
喷雾结构4,所述喷雾结构4与所述电磁阀结构2相连,用于向所述SMA驱动结构喷射冷却喷雾。
从上述描述可知,本发明的有益效果在于:设置控制核心3对电源6以及电磁阀结构2进行控制,电源6用于对SMA驱动结构通电,电磁阀结构2驱动储液罐1内的制冷液体输送至喷雾结构4处,通过喷雾结构4将制冷液体雾化后形成冷却喷雾并喷射至SMA驱动结构表面对其进行降温,冷却喷雾喷附在SMA驱动结构的热源表面形成液膜,依靠液膜受热蒸发和换热表面核态沸腾提高冷却能力,冷却效果相较于传统冷却方式得到显著增强,提升了响应速度。
进一步的,所述SMA驱动结构包括第一固定支架511、第二固定支架521、传动件53、传动轮54和传动轴55;所述第一固定支架511设有与所述传动件53的一端相连的第一SMA弹簧51,所述第一SMA弹簧51与所述电源6电连接;所述第二固定支架521设有与所述传动件53的另一端相连的第二SMA弹簧52,所述第二SMA弹簧52与所述电源6电连接;所述传动轮54安装于所述传动轴55上,所述传动件53缠接于所述传动轮54,用于驱动所述传动轮54转动,所述传动轴55用于输出动力。
由上述描述可知,在所述传动轮54上设置传动件53驱动其转动,通过传动件53两端的所述第一SMA弹簧51与第二SMA弹簧52的伸缩实现对传动件53的驱动。
进一步的,所述喷雾结构4包括第一连接管41和第二连接管42,所述第一连接管41的一端以及所述第二连接管42的一端分别与所述电磁阀结构2相连;所述第一连接管41的另一端设有与所述第一固定支架511连接的第一喷头411,所述第一喷头411用于向所述第一SMA弹簧51喷射冷却喷雾;所述第二连接管42的另一端设有与所述第二固定支架521连接的第二喷头421,所述第二喷头421用于向所述第二SMA弹簧52喷射冷却喷雾。
进一步的,还包括第一旋转安装座513与第二旋转安装座523;所述第一旋转安装座513与所述第一固定支架511转动连接,所述第一喷头411安装于所述第一旋转安装座513;所述第二旋转安装座523与所述第二固定支架521转动连接,所述第二喷头421安装于所述第二旋转安装座523。
由上述描述可知,所述第一旋转安装座513用于实现所述第一喷头411喷涂角度的调整,确保了所述第一喷头411能够以合适的角度对所述第一SMA弹簧51喷涂冷却喷雾;第二旋转安装座523用于实现所述第二喷头421喷涂角度的调整,确保了所述第二喷头421能够以合适的角度对所述第二SMA弹簧52喷涂冷却喷雾。
进一步的,所述第一固定支架511上设有与所述第一旋转安装座513连接的第一旋转电机512;所述第二固定支架521上设有与所述第二旋转安装座523连接的第二旋转电机522。
由上述描述可知,所述第一旋转电机512用于控制所述第一旋转安装座513转动,使得所述第一喷头411能够朝所述第一SMA弹簧51的伸长方向喷涂冷却喷雾;所述第二旋转电机522用于控制所述第二旋转安装座523转动,使得所述第二喷头421能够朝所述第二SMA弹簧52的伸长方向喷涂冷却喷雾;利于冷却效果的提升。
进一步的,所述喷雾结构4包括第一连接管41和第二连接管42,所述第一连接管41的一端以及所述第二连接管42的一端分别与所述电磁阀结构2相连;所述第一固定支架511上设有与所述第一SMA弹簧51靠近所述传动件53的一端连接的第一伸缩喷管514,所述第一伸缩喷管514开设有沿其长度方向延伸的多个喷雾孔525,所述第一伸缩喷管514与所述第一连接管41的另一端连通;所述第二固定支架521上设有与所述第二SMA弹簧52靠近所述传动件53的一端连接的第二伸缩喷管524,所述第二伸缩喷管524开设有沿其长度方向延伸的多个喷雾孔525,所述第二伸缩喷管524与所述第二连接管42的另一端连通。
由上述描述可知,所述第一伸缩喷管514能够根据所述第一SMA弹簧51的伸缩行程同步进行伸缩,可根据第一SMA弹簧51的伸缩量调节冷却喷雾的喷雾范围以及喷雾量,使得第一SMA弹簧51在伸缩过程中完全被冷却喷雾包裹;所述第二伸缩喷管524能够根据所述第二SMA弹簧52的伸缩行程同步进行伸缩,可根据第二SMA弹簧52的伸缩量调节冷却喷雾的喷雾范围以及喷雾量,使得第一SMA弹簧51在伸缩过程中完全被冷却喷雾包裹;提升了散热的均匀性,减小了制冷液体的浪费。
进一步的,所述传动件53为拉绳、传动带或链条。
由上述描述可知,可根据实际的应用需求对所述传动件53进行选择。
进一步的,所述传动件53的两端分别设有卡勾,所述第一SMA弹簧51以及所述第二SMA弹簧52分别设有与所述卡勾连接的卡环。
由上述描述可知,所述卡勾与所述卡环便于所述第一SMA弹簧51以及所述第二SMA弹簧52连接所述传动件53。
进一步的,所述传动件53和/或所述传动轮54设有防滑槽。
由上述描述可知,所述防滑槽能够降低所述传动件53与所述传动轮54产生相对滑动的风险。
实施例一
请参照图1至图3,本发明的实施例一为:一种形状记忆合金驱动器,包括SMA驱动结构、电源6、储液罐1、电磁阀结构2、控制核心3(即MCU)和喷雾结构4;所述电源6与所述SMA驱动结构电连接;所述储液罐1内灌装有制冷液体;所述电磁阀结构2与所述储液罐1的出液口通过管道相连;所述控制核心3与所述电源6以及所述电磁阀结构2电连接;所述喷雾结构4与所述电磁阀结构2相连,用于向所述SMA驱动结构喷射冷却喷雾;设置控制核心3对电源6以及电磁阀结构2进行控制,电源6用于对SMA驱动结构通电,电磁阀结构2驱动储液罐1内的制冷液体输送至喷雾结构4处,通过喷雾结构4将制冷液体雾化后形成冷却喷雾并喷射至SMA驱动结构表面对其进行降温,冷却喷雾喷附在SMA驱动结构的热源表面形成液膜,依靠液膜受热蒸发和换热表面核态沸腾提高冷却能力,冷却效果相较于传统冷却方式得到显著增强,提升了响应速度,具体的,所述SMA驱动结构包括第一固定支架511、第二固定支架521、传动件53、传动轮54和传动轴55;所述第一固定支架511设有与所述传动件53的一端相连的第一SMA弹簧51,所述第一SMA弹簧51的两端分别与所述电源6电连接形成一闭合回路;所述第二固定支架521设有与所述传动件53的另一端相连的第二SMA弹簧52,所述第二SMA弹簧52的两端分别与所述电源6电连接形成一闭合回路;所述传动轮54安装于所述传动轴55上,所述传动件53缠接于所述传动轮54,用于驱动所述传动轮54转动,所述传动轴55用于输出动力,在所述传动轮54上设置传动件53驱动其转动,通过传动件53两端的所述第一SMA弹簧51与第二SMA弹簧52的伸缩实现对传动件53的驱动。
优选的,还包括多通道驱动器7,所述多通道驱动器7与电源6、SMA驱动结构以及所述控制核心3电连接,具体的,所述电源通过所述多通道驱动器与所述第一SMA弹簧51的两端电连接形成一闭合回路,并且,所述电源通过所述多通道驱动器与所述第二SMA弹簧52的两端电连接形成一闭合回路;也就是说,所述多通道驱动器用于控制所述电源6与所述第一SMA弹簧51以及所述第二SMA弹簧52闭合回路的通断;通过所述控制核心控制所述多通道驱动器向所述SMA驱动结构的所述第一SMA弹簧51或所述第二SMA弹簧52的供断电。
详细的,本实施例中的形状记忆合金驱动器的工作步骤为:控制核心3控制所述多通道驱动器7使得电源6与所述第二SMA弹簧52通电,使得第二SMA弹簧52受热收缩,通过所述传动件53拉动所述第一SMA弹簧51拉伸,此时,通过所述控制核心3驱动所述电磁阀结构2,使得所述喷雾结构4将所述储液罐1内的制冷液体雾化并喷涂于所述第二SMA弹簧52上,使得所述第二SMA弹簧52冷却从而被拉伸,与此同时,所述控制核心3控制所述多通道驱动器7使得电源6与所述第一SMA弹簧51通电,使得所述第一SMA弹簧51受热收缩,如此,使得所述第一SMA弹簧51与形成对拉的状态驱使所述传动轮54来回转动,从而驱使所述传动轴55来回转动。
优选的,所述喷雾结构4包括第一连接管41和第二连接管42(如图1所示),所述第一连接管41的一端以及所述第二连接管42的一端分别与所述电磁阀结构2相连;所述第一连接管41的另一端设有与所述第一固定支架511连接的第一喷头411,所述第一喷头411用于向所述第一SMA弹簧51喷射冷却喷雾;所述第二连接管42的另一端设有与所述第二固定支架521连接的第二喷头421,所述第二喷头421用于向所述第二SMA弹簧52喷射冷却喷雾;具体的,所述SMA驱动结构还包括第一旋转安装座513与第二旋转安装座523;所述第一旋转安装座513与所述第一固定支架511转动连接,所述第一喷头411安装于所述第一旋转安装座513;所述第二旋转安装座523与所述第二固定支架521转动连接,所述第二喷头421安装于所述第二旋转安装座523,所述第一旋转安装座513用于实现所述第一喷头411喷涂角度的调整,确保了所述第一喷头411能够以合适的角度对所述第一SMA弹簧51喷涂冷却喷雾;第二旋转安装座523用于实现所述第二喷头421喷涂角度的调整,确保了所述第二喷头421能够以合适的角度对所述第二SMA弹簧52喷涂冷却喷雾。
作为可选的,所述SMA驱动结构的数量以及所述电磁阀结构2的数量可根据实际的应用需求进行设置,所述SMA驱动结构的数量与所述电磁阀结构2的数量相等,每个所述电磁阀结构2均包括第一电磁阀21与第二电磁阀22,每个所述第一电磁阀21均通过一个所述第一连接管41连接一个所述第一喷头411;每个所述第二电磁阀22均通过一个所述第二连接管42连接一个所述第二喷头421。
在本实施例中,所述第一固定支架511上设有与所述第一旋转安装座513连接的第一旋转电机512;所述第二固定支架521上设有与所述第二旋转安装座523连接的第二旋转电机522,所述第一旋转电机512用于控制所述第一旋转安装座513转动,使得所述第一喷头411能够朝所述第一SMA弹簧51的伸长方向喷涂冷却喷雾;所述第二旋转电机522用于控制所述第二旋转安装座523转动,使得所述第二喷头421能够朝所述第二SMA弹簧52的伸长方向喷涂冷却喷雾;利于冷却效果的提升;详细的,所述第一旋转电机512以及所述第二旋转电机522均与所述控制核心3电连接,所述第一旋转电机512以及所述第二旋转电机522均为微型电机。
作为可选的,所述传动件53为拉绳、传动带或链条,具体可根据实际的应用需求对所述传动件53进行选择;进一步地,所述传动件53的两端分别设有卡勾,所述第一SMA弹簧51以及所述第二SMA弹簧52分别设有与所述卡勾连接的卡环,所述卡勾与所述卡环便于所述第一SMA弹簧51以及所述第二SMA弹簧52连接所述传动件53;在本实施例中,所述传动件53为拉绳,所述传动件53和/或所述传动轮54设有防滑槽,容易理解的,所述防滑槽能够降低所述传动件53与所述传动轮54产生相对滑动的风险。
实施例二
请参照图4至图6,本发明的实施例二是在实施例一的基础上对喷雾结构4做出的进一步改进,与实施例一的不同之处在于:所述喷雾结构4包括第一连接管41和第二连接管42,所述第一连接管41的一端以及所述第二连接管42的一端分别与所述电磁阀结构2相连,所述第一固定支架511上设有与所述第一SMA弹簧51靠近所述传动件53的一端连接的第一伸缩喷管514,所述第一伸缩喷管514开设有沿其长度方向延伸的多个喷雾孔525,所述第一伸缩喷管514与所述第一连接管41的另一端连通;所述第二固定支架521上设有与所述第二SMA弹簧52靠近所述传动件53的一端连接的第二伸缩喷管524,所述第二伸缩喷管524开设有沿其长度方向延伸的多个喷雾孔525,所述第二伸缩喷管524与所述第二连接管42的另一端连通;具体的,所述第一伸缩喷管514能够根据所述第一SMA弹簧51的伸缩行程同步进行伸缩,可根据第一SMA弹簧51的伸缩量调节冷却喷雾的喷雾范围以及喷雾量,使得第一SMA弹簧51在伸缩过程中完全被冷却喷雾包裹;所述第二伸缩喷管524能够根据所述第二SMA弹簧52的伸缩行程同步进行伸缩,可根据第二SMA弹簧52的伸缩量调节冷却喷雾的喷雾范围以及喷雾量,使得第一SMA弹簧51在伸缩过程中完全被冷却喷雾包裹;提升了散热的均匀性,减小了制冷液体的浪费;详细的,所述第一伸缩喷管514以及所述第二伸缩喷管524均为波纹管。
综上所述,本发明提供的形状记忆合金驱动器具有响应速度快的特点,设置控制核心对电源以及电磁阀结构进行控制,电源用于对SMA驱动结构通电,电磁阀结构驱动储液罐内的制冷液体输送至喷雾结构处,通过喷雾结构将制冷液体雾化后形成冷却喷雾并喷射至SMA驱动结构表面对其进行降温,冷却喷雾喷附在SMA驱动结构的热源表面形成液膜,依靠液膜受热蒸发和换热表面核态沸腾提高冷却能力,冷却效果相较于传统冷却方式得到显著增强,提升了响应速度;第一伸缩喷管能够根据第一SMA弹簧的伸缩行程同步进行伸缩,可根据第一SMA弹簧的伸缩量调节冷却喷雾的喷雾范围以及喷雾量,使得第一SMA弹簧在伸缩过程中完全被冷却喷雾包裹;第二伸缩喷管能够根据第二SMA弹簧的伸缩行程同步进行伸缩,可根据第二SMA弹簧的伸缩量调节冷却喷雾的喷雾范围以及喷雾量,使得第一SMA弹簧在伸缩过程中完全被冷却喷雾包裹;提升了散热的均匀性,减小了制冷液体的浪费。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书及附图内容所作的等同变换,或直接或间接运用在相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
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