專利名稱：增加作動力的方形套筒式形狀記憶合金作動器的制作方法
技術領域：
本發明涉及一種作動器。
背景技術：
形狀記憶合金具有形狀記憶效應，當材料處于馬氏體結束溫度以下在外力作用下 發生一定的變形后，加熱溫度超過材料的相變轉化溫度，將發生馬氏體向奧氏體的轉變，此 時材料收縮，試圖恢復到變形前的形狀，如果材料兩端有約束，材料內部會產生很大的恢復 力。具有雙程形狀記憶效應的形狀記憶合金通過加熱冷卻實現反復收縮。利用這一特點可 以制成形狀記憶合金作動器。目前使用形狀記憶合金作動器多采用附加的外部冷卻裝置或 加熱裝置，結構不緊湊，不適合工作空間受限制的環境。
發明內容
本發明的目的是提供一種增加作動力的方形套筒式形狀記憶合金作動器，以解決 目前形狀記憶合金作動器的冷卻或加熱裝置與作動器分離導致結構所占體積過大、結構不 緊湊導致工作空間受限制的問題。本發明為解決上述技術問題采取的技術方案是所述作動器包括外筒第一端頭、 第一緩沖彈簧、內筒第一端頭、中間層形狀記憶合金絲、方形內筒、內筒第二端頭蓋板、外筒 第二端頭、內筒第二端頭、兩片半導體制冷片、兩層外層形狀記憶合金絲、圓柱和方形外筒， 方形外筒的兩端各裝有外筒第一端頭和外筒第二端頭，內筒第一端頭、內筒第二端頭蓋板、 內筒第二端頭和方形內筒設在方形外筒內，方形內筒的兩端各裝有內筒第一端頭和內筒第 二端頭，第一緩沖彈簧的兩端各與外筒第一端頭和內筒第一端頭連接，內筒第二端頭蓋板 的一側與內筒第二端頭可拆卸連接，內筒第二端頭蓋板的另一側與圓柱固接，圓柱穿過外 筒第二端頭與外筒第二端頭固接，兩片半導體制冷片并列裝在方形內筒中，中間層形狀記 憶合金絲由至少兩根第一形狀記憶合金絲構成，每個半導體制冷片設有a面和b面，中間 層形狀記憶合金絲設在兩片半導體制冷片的b面之間，每根第一形狀記憶合金絲的一端固 接到內筒第二端頭上，每根第一形狀記憶合金絲的另一端穿過內筒第一端頭后固接到外筒 第一端頭上，兩個外層形狀記憶合金絲各設在每個半導體制冷片的外部，每層外層形狀記 憶合金絲由至少兩根第二形狀記憶合金絲構成，每根第二形狀記憶合金絲的一端固接在內 筒第一端頭上，另一端依次穿過內筒第二端頭和內筒第二端頭蓋板后固接到外筒第二端頭 上。本發明具有以下有益效果1.本發明巧妙地利用半導體制冷片將記憶合金絲作 動所需的熱源和冷源集成到作動器結構中，節省了外部附加的冷卻或加熱裝置，使作動器 結構簡單緊湊、質量輕，并取得理想的作動力和作動范圍，即可作為作動器，又可作為振動 主動阻尼器；在結構形式上可以替換桁架等結構的支撐桿，同時起到支撐和作動的功能； 2.本發明充分利用了兩片半導體制冷片一面加熱一面制冷的特點，實現對中間層形狀記 憶合金絲制冷或加熱的同時對兩層外層形狀記憶合金絲加熱或制冷，由此產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合套筒式作動器的運動特點；3、由于 本發明采用多根記憶合金絲并聯的形式，故本發明能夠在有限的結構尺寸條件下增加作動 力。
圖1是本發明的整體外觀示意圖；圖2是圖1的爆炸圖；圖3是本發明的整體結構 主視圖；圖4是形狀記憶合金絲的狀態示意圖。
具體實施例方式具體實施方式
一結合圖1-圖3說明本實施方式，本實施方式的所述作動器包括 外筒第一端頭1、第一緩沖彈簧2、內筒第一端頭3、中間層形狀記憶合金絲4、方形內筒5、 內筒第二端頭蓋板6、外筒第二端頭8、內筒第二端頭9、兩片半導體制冷片10、兩層外層形 狀記憶合金絲11、圓柱12和方形外筒13，方形外筒13的兩端各裝有外筒第一端頭1和外 筒第二端頭8，內筒第一端頭3、內筒第二端頭蓋板6、內筒第二端頭9和方形內筒7設在方 形外筒13內，方形內筒7的兩端各裝有內筒第一端頭3和內筒第二端頭11，第一緩沖彈簧 2的兩端各與外筒第一端頭1和內筒第一端頭3連接，內筒第二端頭蓋板6的一側與內筒 第二端頭9可拆卸連接，內筒第二端頭蓋板6的另一側與圓柱12固接，圓柱12穿過外筒第 二端頭8與外筒第二端頭8固接，兩片半導體制冷片10并列裝在方形內筒5中，中間層形 狀記憶合金絲4由至少兩根第一形狀記憶合金絲4-1構成，每個半導體制冷片4設有a面 和b面，中間層形狀記憶合金絲4設在兩片半導體制冷片10的b面之間，每根第一形狀記 憶合金絲4-1的一端固接到內筒第二端頭9上，每根第一形狀記憶合金絲4-1的另一端穿 過內筒第一端頭3后固接到外筒第一端頭1上，兩個外層形狀記憶合金絲12各設在每個半 導體制冷片14的外部，每層外層形狀記憶合金絲11由至少兩根第二形狀記憶合金絲11-1 構成，每根第二形狀記憶合金絲11-1的一端固接在內筒第一端頭3上，另一端依次穿過內 筒第二端頭9和內筒第二端頭蓋板6后固接到外筒第二端頭8上。
具體實施方式
二 結合圖3說明本實施方式，本實施方式的作動器還包括一組螺 釘7，內筒第二端頭蓋板6與內筒第二端頭9通過一組螺釘7可拆卸連接，此結構拆卸方便。 其他組成及連接關系與具體實施方式
一相同。工作原理首先是對記憶合金絲進行預處理，如圖4在奧氏體溫度下記憶合金絲 處于收縮態，當冷卻到馬氏體溫度下時，通過施加拉力使記憶合金絲伸長。本發明在不工作 時的記憶合金絲處于圖4中環境溫度下的中間狀態，方形內筒5位于方形外筒13的中間部 位。當作動控制器出控制信號對兩片半導體制冷片10進行通電，通過設計半導體制冷片的 換向電路可以實現半導體制冷片加熱面和制冷面的轉換。當給兩片半導體制冷片10通電，使半導體制冷片10的b面為加熱面，a面為冷卻 面，則中間層形狀記憶合金絲4受熱收縮，而兩層外層形狀記憶合金絲11冷卻伸長，中間層 形狀記憶合金絲4帶動方形內筒5向內運動，兩層外層形狀記憶合金絲11的伸長順應了這 種運動，因此整個作動器收縮；當改變電流方向給兩片半導體制冷片10通電，使兩片半導 體制冷片的a面為加熱面，b面為冷卻面，則中間層形狀記憶合金絲4冷卻伸長，而兩層外 層形狀記憶合金絲11加熱收縮，第二形狀記憶合金絲11-1帶動方形內筒向外運動，而第一
4形狀記憶合金絲4-1的伸長順應了這種運動，因此整個作動器向外運動。反復改變通電電 流方向即可實現作動器的連續往復作動。
權利要求
1.一種增加作動力的方形套筒式形狀記憶合金作動器，其特征在于所述作動器包括外 筒第一端頭(1)、第一緩沖彈簧(2)、內筒第一端頭(3)、中間層形狀記憶合金絲(4)、方形內 筒(5)、內筒第二端頭蓋板(6)、外筒第二端頭(8)、內筒第二端頭(9)、兩片半導體制冷片 (10)、兩層外層形狀記憶合金絲(11)、圓柱(12)和方形外筒(13)，方形外筒(13)的兩端各 裝有外筒第一端頭(1)和外筒第二端頭(8)，內筒第一端頭(3)、內筒第二端頭蓋板(6)、內 筒第二端頭(9)和方形內筒(7)設在方形外筒(13)內，方形內筒(7)的兩端各裝有內筒第 一端頭(3)和內筒第二端頭(11)，第一緩沖彈簧(2)的兩端各與外筒第一端頭(1)和內筒 第一端頭(3)連接，內筒第二端頭蓋板(6)的一側與內筒第二端頭(9)可拆卸連接，內筒第 二端頭蓋板(6)的另一側與圓柱(12)固接，圓柱(12)穿過外筒第二端頭(8)與外筒第二 端頭(8)固接，兩片半導體制冷片(10)并列裝在方形內筒(5)中，中間層形狀記憶合金絲 (4)由至少兩根第一形狀記憶合金絲(4-1)構成，每個半導體制冷片(4)設有a面和b面， 中間層形狀記憶合金絲(4)設在兩片半導體制冷片(10)的b面之間，每根第一形狀記憶合 金絲(4-1)的一端固接到內筒第二端頭(9)上，每根第一形狀記憶合金絲(4-1)的另一端 穿過內筒第一端頭(3)后固接到外筒第一端頭(1)上，兩個外層形狀記憶合金絲(12)各設 在每個半導體制冷片(14)的外部，每層外層形狀記憶合金絲(11)由至少兩根第二形狀記 憶合金絲(11-1)構成，每根第二形狀記憶合金絲(11-1)的一端固接在內筒第一端頭(3) 上，另一端依次穿過內筒第二端頭(9)和內筒第二端頭蓋板(6)后固接到外筒第二端頭(8) 上。
2.根據權利要求1所述增加作動力的方形套筒式形狀記憶合金作動器，其特征在于所 述作動器還包括一組螺釘(7)，內筒第二端頭蓋板(6)與內筒第二端頭(9)通過一組螺釘 (7)可拆卸連接。
全文摘要
一種增加作動力的方形套筒式形狀記憶合金作動器，它涉及一種作動器。針對目前形狀記憶合金作動器的冷卻或加熱裝置與作動器分離導致結構所占體積過大、結構不緊湊導致工作空間受限制的問題。方形外筒的兩端各裝有外筒第一端頭和外筒第二端頭，方形內筒的兩端各裝有內筒第一端頭和內筒第二端頭，中間層形狀記憶合金絲設在兩片半導體制冷片的b面之間，每根第一形狀記憶合金絲的一端固接到內筒第二端頭上，每根第一形狀記憶合金絲的另一端穿過內筒第一端頭后固接到外筒第一端頭上，每根第二形狀記憶合金絲的一端固接在內筒第一端頭上，另一端依次穿過內筒第二端頭和內筒第二端頭蓋板后固接到外筒第二端頭上。本發明用于輸出直線位移和力。
文檔編號F03G7/06GK102003363SQ20101055169
公開日2011年4月6日 申請日期2010年11月19日 優先權日2010年11月19日
發明者劉榮強, 趙浩江, 鄧宗全, 郭宏偉 申請人:哈爾濱工業大學