一种形状记忆合金驱动器

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。