專(zhuān)利名稱(chēng)：圓形套筒式形狀記憶合金作動(dòng)器的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種作動(dòng)器。
背景技術(shù)：
形狀記憶合金具有形狀記憶效應(yīng)，當(dāng)材料處于馬氏體結(jié)束溫度以下在外力作用下 發(fā)生一定的變形后，加熱溫度超過(guò)材料的相變轉(zhuǎn)化溫度，將發(fā)生馬氏體向奧氏體的轉(zhuǎn)變，此 時(shí)材料收縮，試圖恢復(fù)到變形前的形狀，如果材料兩端有約束，材料內(nèi)部會(huì)產(chǎn)生很大的恢復(fù) 力。具有雙程形狀記憶效應(yīng)的形狀記憶合金通過(guò)加熱冷卻實(shí)現(xiàn)反復(fù)收縮。利用這一特點(diǎn)可 以制成形狀記憶合金作動(dòng)器。目前使用形狀記憶合金作動(dòng)器多采用附加的外部冷卻裝置或 加熱裝置，結(jié)構(gòu)不緊湊，不適合工作空間受限制的環(huán)境。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供一種圓形套筒式形狀記憶合金作動(dòng)器，以解決目前形狀記憶 合金作動(dòng)器的冷卻或加熱裝置與作動(dòng)器分離導(dǎo)致結(jié)構(gòu)所占體積過(guò)大、結(jié)構(gòu)不緊湊導(dǎo)致工作 空間受限制的問(wèn)題。本發(fā)明為解決上述技術(shù)問(wèn)題采取的技術(shù)方案是所述作動(dòng)器器包括外筒第一端 頭、兩個(gè)緩沖彈簧、內(nèi)筒第一端頭、四個(gè)半導(dǎo)體制冷片、內(nèi)筒第二端頭、外筒第二端頭、兩根 第一記憶合金絲、兩根第二記憶合金絲、制冷片固定架、圓形內(nèi)筒和圓形外筒，圓形外筒的 兩端各裝有外筒第一端頭和外筒第二端頭，圓形內(nèi)筒第一端頭、內(nèi)筒第二端頭和圓形內(nèi)筒 設(shè)在圓形外筒內(nèi)，圓形內(nèi)筒的兩端各裝有內(nèi)筒第一端頭和內(nèi)筒第二端頭，兩個(gè)緩沖彈簧中 的一個(gè)的兩端各與外筒第一端頭和內(nèi)筒第一端頭連接，兩個(gè)緩沖彈簧中的剩余一個(gè)的兩端 各與外筒第二端頭和內(nèi)筒第二端頭連接，制冷片固定架和四個(gè)半導(dǎo)體制冷片均設(shè)在圓形內(nèi) 筒中，制冷片固定架的兩端各裝在內(nèi)筒第一端頭和內(nèi)筒第二端頭上，制冷片固定架的截面 為十字型，制冷片固定架均布設(shè)有四個(gè)方形凹槽，每個(gè)半導(dǎo)體制冷片裝在方形凹槽內(nèi)，每個(gè) 半導(dǎo)體制冷片設(shè)有a面和b面，第一記憶合金絲的一端與外筒第一端頭固接，第一記憶合金 絲的另一端穿過(guò)內(nèi)筒第一端頭與內(nèi)筒第二端頭固接，兩根第一記憶合金絲沿制冷片固定架 的中心軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，第一記憶合金絲設(shè)在兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片的b面之間，第二記憶合金 絲的一端與外筒第二端頭固接，第二記憶合金絲的另一端穿過(guò)內(nèi)筒第二端頭與內(nèi)筒第一端 頭固接，兩根第二記憶合金絲沿制冷片固定架的中心軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，第二記憶合金絲設(shè)在 兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片的a面之間，兩根第一記憶合金絲7和兩根第二記憶合金絲沿圓形內(nèi)筒 的圓周方向均布設(shè)置，兩根第一記憶合金絲和兩根第二記憶合金絲均設(shè)在緩沖彈簧內(nèi)，圓 形內(nèi)筒和圓形外筒可由兩根第一記憶合金絲和兩根第二記憶合金絲的伸長(zhǎng)縮短產(chǎn)生直線(xiàn) 位移。本發(fā)明具有以下有益效果1.本發(fā)明巧妙地利用半導(dǎo)體制冷片將記憶合金絲作 動(dòng)所需的熱源和冷源集成到作動(dòng)器結(jié)構(gòu)中，節(jié)省了外部附加的冷卻或加熱裝置，使作動(dòng)器 結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單緊湊、質(zhì)量輕，并取得理想的作動(dòng)力和作動(dòng)范圍，即可作為作動(dòng)器，又可作為振動(dòng)主動(dòng)阻尼器；在結(jié)構(gòu)形式上可以替換桁架等結(jié)構(gòu)的支撐桿，同時(shí)起到支撐和作動(dòng)的功能； 2.本發(fā)明充分利用了兩片半導(dǎo)體制冷片一面加熱一面制冷的特點(diǎn)，實(shí)現(xiàn)對(duì)中間層形狀記憶 合金絲制冷或加熱的同時(shí)對(duì)兩層外層形狀記憶合金絲加熱或制冷，由此產(chǎn)生中間層形狀記 憶合金絲和兩層外層形狀記憶合金絲的形變效果復(fù)合套筒式作動(dòng)器的運(yùn)動(dòng)特點(diǎn)；3.本發(fā) 明將現(xiàn)有的平板型半導(dǎo)體制冷片利用到圓筒形套筒式作動(dòng)器中，內(nèi)部結(jié)構(gòu)對(duì)稱(chēng)，可替換整 個(gè)桁架系統(tǒng)中的支撐桿，且不會(huì)對(duì)整個(gè)桁架系統(tǒng)的固有特性產(chǎn)生顯著的負(fù)面影響。


圖1是本發(fā)明的整體外觀(guān)示意圖，圖2是圖1的爆炸圖，圖3是本發(fā)明的整體結(jié)構(gòu) 主視圖，圖4是圖3的側(cè)剖視圖，圖5是形狀記憶合金絲的狀態(tài)示意圖。
具體實(shí)施例方式具體實(shí)施方式
一結(jié)合圖1-圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的所述作動(dòng)器器包 括外筒第一端頭1、兩個(gè)緩沖彈簧2、內(nèi)筒第一端頭3、四個(gè)半導(dǎo)體制冷片4、內(nèi)筒第二端頭5、 外筒第二端頭6、兩根第一記憶合金絲7、兩根第二記憶合金絲8、制冷片固定架9、圓形內(nèi)筒 10和圓形外筒11，圓形外筒11的兩端各裝有外筒第一端頭1和外筒第二端頭6，圓形內(nèi)筒 第一端頭3、內(nèi)筒第二端頭5和圓形內(nèi)筒10設(shè)在圓形外筒11內(nèi)，圓形內(nèi)筒10的兩端各裝有 內(nèi)筒第一端頭3和內(nèi)筒第二端頭5，兩個(gè)緩沖彈簧2中的一個(gè)的兩端各與外筒第一端頭1和 內(nèi)筒第一端頭3連接，兩個(gè)緩沖彈簧2中的剩余一個(gè)的兩端各與外筒第二端頭6和內(nèi)筒第 二端頭5連接，制冷片固定架9和四個(gè)半導(dǎo)體制冷片4均設(shè)在圓形內(nèi)筒10中，制冷片固定 架9的兩端各裝在內(nèi)筒第一端頭3和內(nèi)筒第二端頭5上，制冷片固定架9的截面為十字型， 制冷片固定架9均布設(shè)有四個(gè)方形凹槽9-1，每個(gè)半導(dǎo)體制冷片4裝在方形凹槽9-1內(nèi)，每 個(gè)半導(dǎo)體制冷片4設(shè)有a面和b面，第一記憶合金絲7的一端與外筒第一端頭1固接，第一 記憶合金絲7的另一端穿過(guò)內(nèi)筒第一端頭3與內(nèi)筒第二端頭5固接，兩根第一記憶合金絲 7沿制冷片固定架9的中心軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，第一記憶合金絲7設(shè)在兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片4的b 面之間，第二記憶合金絲8的一端與外筒第二端頭6固接，第二記憶合金絲8的另一端穿過(guò) 內(nèi)筒第二端頭5與內(nèi)筒第一端頭3固接，兩根第二記憶合金絲8沿制冷片固定架9的中心 軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，第二記憶合金絲8設(shè)在兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片4的a面之間，兩根第一記憶合金 絲7和兩根第二記憶合金絲8沿圓形內(nèi)筒8的圓周方向均布設(shè)置，兩根第一記憶合金絲7 和兩根第二記憶合金絲8均設(shè)在緩沖彈簧2內(nèi)，圓形內(nèi)筒10和圓形外筒11可由兩根第一 記憶合金絲7和兩根第二記憶合金絲8的伸長(zhǎng)縮短產(chǎn)生直線(xiàn)位移。
具體實(shí)施方式
二 結(jié)合圖4說(shuō)明本實(shí)施方式，本實(shí)施方式的每個(gè)半導(dǎo)體制冷片4粘 接在方形凹槽9-1內(nèi)，此結(jié)構(gòu)穩(wěn)定。其他組成及連接關(guān)系與具體實(shí)施方式
一相同。工作原理首先是對(duì)記憶合金絲進(jìn)行預(yù)處理，如圖5在奧氏體溫度下記憶合金絲 處于收縮態(tài)，當(dāng)冷卻到馬氏體溫度下時(shí)，通過(guò)施加拉力使記憶合金絲伸長(zhǎng)。本發(fā)明在不工作 時(shí)的記憶合金絲處于圖5中環(huán)境溫度下的中間狀態(tài)，方形內(nèi)筒10位于方形外筒11的中間 部位。當(dāng)作動(dòng)控制器出控制信號(hào)對(duì)四個(gè)半導(dǎo)體制冷片4進(jìn)行通電，通過(guò)設(shè)計(jì)半導(dǎo)體制冷片 的換向電路可以實(shí)現(xiàn)半導(dǎo)體制冷片加熱面和制冷面的轉(zhuǎn)換。當(dāng)給四個(gè)半導(dǎo)體制冷片4通電，使半導(dǎo)體制冷片4的b面全為加熱面，則a面全為冷卻面，此時(shí)對(duì)第一組形狀記憶合金絲7加熱，而對(duì)第二組形狀記憶合金絲8冷卻，由圖5 可知第一組形狀記憶合金絲7收縮，而第二組形狀記憶合金絲8伸長(zhǎng)。第一組形狀記憶合 金絲7拉動(dòng)圓形內(nèi)筒10向里運(yùn)動(dòng)，而第二組形狀記憶合金絲8伸長(zhǎng)順應(yīng)了圓形內(nèi)筒10的 向內(nèi)運(yùn)動(dòng)，整個(gè)作動(dòng)器變短。但控制電流正負(fù)極轉(zhuǎn)化時(shí)，使半導(dǎo)體制冷片4的a面成為加熱 面，b面成為冷卻面，此時(shí)半導(dǎo)體制冷片對(duì)第一組形狀記憶合金絲7冷卻到馬氏體結(jié)束溫度 下，對(duì)第二組形狀記憶合金絲8加熱到奧氏體結(jié)束溫度下，如圖3及圖5所示，第二組形狀 記憶合金絲8收縮帶動(dòng)作動(dòng)器內(nèi)筒10向外運(yùn)動(dòng)，而第一組形狀記憶合金絲7的伸長(zhǎng)變形順 應(yīng)了圓形內(nèi)筒10的向外運(yùn)動(dòng)，整個(gè)作動(dòng)器伸長(zhǎng)。以上描述在作動(dòng)器兩端不加約束時(shí)即可實(shí) 現(xiàn)作動(dòng)器功能，兩端有震動(dòng)載荷，則由于對(duì)記憶合金絲進(jìn)行加熱時(shí)會(huì)產(chǎn)生很大的恢復(fù)力，限 制了結(jié)構(gòu)振動(dòng)時(shí)的位移，進(jìn)而實(shí)現(xiàn)對(duì)結(jié)構(gòu)的振動(dòng)的主動(dòng)抑制作用。
權(quán)利要求
1.一種圓形套筒式形狀記憶合金作動(dòng)器，其特征在于所述作動(dòng)器器包括外筒第一端頭 (1)、兩個(gè)緩沖彈簧(2)、內(nèi)筒第一端頭(3)、四個(gè)半導(dǎo)體制冷片(4)、內(nèi)筒第二端頭(5)、外筒 第二端頭(6)、兩根第一記憶合金絲(7)、兩根第二記憶合金絲(8)、制冷片固定架(9)、圓形 內(nèi)筒(10)和圓形外筒(11)，圓形外筒(11)的兩端各裝有外筒第一端頭(1)和外筒第二端 頭(6)，圓形內(nèi)筒第一端頭(3)、內(nèi)筒第二端頭(5)和圓形內(nèi)筒(10)設(shè)在圓形外筒(11)內(nèi)， 圓形內(nèi)筒(10)的兩端各裝有內(nèi)筒第一端頭(3)和內(nèi)筒第二端頭(5)，兩個(gè)緩沖彈簧(2)中 的一個(gè)的兩端各與外筒第一端頭(1)和內(nèi)筒第一端頭(3)連接，兩個(gè)緩沖彈簧(2)中的剩 余一個(gè)的兩端各與外筒第二端頭(6)和內(nèi)筒第二端頭(5)連接，制冷片固定架(9)和四個(gè) 半導(dǎo)體制冷片(4)均設(shè)在圓形內(nèi)筒(10)中，制冷片固定架(9)的兩端各裝在內(nèi)筒第一端頭(3)和內(nèi)筒第二端頭(5)上，制冷片固定架(9)的截面為十字型，制冷片固定架(9)均布設(shè) 有四個(gè)方形凹槽(9-1)，每個(gè)半導(dǎo)體制冷片(4)裝在方形凹槽(9-1)內(nèi)，每個(gè)半導(dǎo)體制冷片(4)設(shè)有a面和b面，第一記憶合金絲(7)的一端與外筒第一端頭(1)固接，第一記憶合金 絲(7)的另一端穿過(guò)內(nèi)筒第一端頭(3)與內(nèi)筒第二端頭(5)固接，兩根第一記憶合金絲(7) 沿制冷片固定架(9)的中心軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，第一記憶合金絲(7)設(shè)在兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片(4) 的b面之間，第二記憶合金絲(8)的一端與外筒第二端頭(6)固接，第二記憶合金絲(8)的 另一端穿過(guò)內(nèi)筒第二端頭(5)與內(nèi)筒第一端頭(3)固接，兩根第二記憶合金絲(8)沿制冷 片固定架(9)的中心軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置，第二記憶合金絲(8)設(shè)在兩個(gè)半導(dǎo)體制冷片(4)的a 面之間，兩根第一記憶合金絲(7)和兩根第二記憶合金絲(8)沿圓形內(nèi)筒(8)的圓周方向 均布設(shè)置，兩根第一記憶合金絲(7)和兩根第二記憶合金絲⑶均設(shè)在緩沖彈簧(2)內(nèi)，圓 形內(nèi)筒(10)和圓形外筒(11)可由兩根第一記憶合金絲(7)和兩根第二記憶合金絲(8)的 伸長(zhǎng)縮短產(chǎn)生直線(xiàn)位移。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述圓形套筒式形狀記憶合金作動(dòng)器，其特征在于所述作動(dòng)器每個(gè) 半導(dǎo)體制冷片(4)粘接在方形凹槽(9-1)內(nèi)。
全文摘要
一種圓形套筒式形狀記憶合金作動(dòng)器，它涉及一種作動(dòng)器。針對(duì)目前形狀記憶合金作動(dòng)器的冷卻或加熱裝置與作動(dòng)器分離導(dǎo)致結(jié)構(gòu)所占體積過(guò)大、結(jié)構(gòu)不緊湊導(dǎo)致工作空間受限制的問(wèn)題。圓形外筒的兩端各裝有外筒第一端頭和外筒第二端頭，圓形內(nèi)筒的兩端各裝有內(nèi)筒第一端頭和內(nèi)筒第二端頭，制冷片固定架的兩端各裝在內(nèi)筒第一端頭和內(nèi)筒第二端頭上，每個(gè)半導(dǎo)體制冷片裝在方形凹槽內(nèi)，第一記憶合金絲的一端與外筒第一端頭固接，第一記憶合金絲的另一端穿過(guò)內(nèi)筒第一端頭與內(nèi)筒第二端頭固接，第二記憶合金絲的一端與外筒第二端頭固接，第二記憶合金絲的另一端穿過(guò)內(nèi)筒第二端頭與內(nèi)筒第一端頭固接，兩根第二記憶合金絲沿制冷片固定架的中心軸線(xiàn)對(duì)稱(chēng)設(shè)置。本發(fā)明用于輸出直線(xiàn)位移和力。
文檔編號(hào)F03G7/06GK102052271SQ20101055168
公開(kāi)日2011年5月11日 申請(qǐng)日期2010年11月19日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月19日
發(fā)明者劉榮強(qiáng), 趙浩江, 鄧宗全, 郭宏偉 申請(qǐng)人:哈爾濱工業(yè)大學(xué)