[發明專利]一種閘線式形狀記憶合金驅動器

有效

• 申請號: 201410758569.4
• 申請日: 2014-12-10
• 公開（公告）號: CN104454415B
• 公開（公告）日: 2018-10-23
• 發明（設計）人: 張小勇;閆曉軍;黃大偉
• 申請（專利權）人: 北京航空航天大學
• 主分類號: F03G7/06
• 分類號: F03G7/06
• 代理公司: 北京科迪生專利代理有限責任公司 11251
• 代理人: 楊學明;賈玉忠

一種閘線式形狀記憶合金驅動器，內芯為形狀記憶合金絲，形狀記憶合金絲表面涂有二硫化鉬涂層，然后向外依次包裹聚四氟乙烯管、金屬螺旋軟管，最外側護層為橡膠管；形狀記憶合金絲一端固定在安裝基座上，另一端與作動觸頭連接；驅動器兩端通過安裝基座和卡座實現固定，卡座與作動觸頭之間裝有偏置彈簧；其中，形狀記憶合金絲在安裝前拉伸了一定長度，當對驅動器通電加熱后，形狀記憶合金絲由于相變產生回復力和回復位移，作用于作動觸頭的回復力大于偏置彈簧的彈力，進而驅動作動觸頭運動；作動完成后，切斷電流，形狀記憶合金絲在偏置彈簧的彈力作用下重新被拉長，實現驅動器的重復作動。本發明結構簡單、驅動方便、作動速度快，可用作多種領域里的觸發裝置或驅動機構。

技術領域

本發明涉及形狀記憶合金驅動器的技術領域，特別涉及一種閘線式形狀記憶合金驅動器。

背景技術

形狀記憶合金(shape memory alloys，簡稱SMA)是一種新型智能材料，這種材料具有形狀記憶效應、超彈性效應和較高的功重比，已經作為驅動器的驅動元件在航空、航天、醫療等領域得到了廣泛的應用。

采用形狀記憶合金絲的驅動器一般將形狀記憶合金絲拉長后，通過機械方式對形狀記憶合金絲施加約束，然后對形狀記憶合金絲加熱，由于內部發生的相變，形狀記憶合金絲回復到原先的長度，表現出形狀記憶效應，在兩端有約束的情況下會產生一定的回復力。由于形狀記憶合金絲的安裝、固定及絕緣有一定困難，目前形狀記憶合金絲驅動器多存在結構復雜的問題。

發明內容

本發明針對當前形狀記憶合金驅動器結構復雜的問題，提供了一種閘線式形狀記憶合金驅動器。

本發明采用的技術方案為：一種閘線式形狀記憶合金驅動器，其特征在于，該驅動器包括：安裝基座，金屬螺旋軟管，聚四氟乙烯管、二硫化鉬涂層、形狀記憶合金絲、橡膠管、卡座、偏置彈簧和作動觸頭；其中，驅動器內芯為形狀記憶合金絲，形狀記憶合金絲外涂有二硫化鉬涂層，然后向外依次包裹聚四氟乙烯管、金屬螺旋軟管，最外側護層為橡膠管，形狀記憶合金絲一端固定在安裝基座上，另一端與作動觸頭連接，驅動器通過安裝基座和卡座實現固定，機構作動時，加熱形狀記憶合金絲，作動觸頭在形狀記憶合金絲的回復力作用下運動一定位移；

其中，所述的形狀記憶合金絲表面涂有二硫化鉬涂層，降低形狀記憶合金絲在作動過程中與聚四氟乙烯管之間的摩擦力，達到潤滑效果，也可利用其它潤滑材料，如潤滑脂、潤滑油或石墨粉等其它干粉潤滑劑替代；

其中，所述的二硫化鉬涂層外側包裹絕緣、耐高溫、自潤滑的聚四氟乙烯管，在形狀記憶合金絲的電流加熱過程中，聚四氟乙烯管可以實現絕緣，并能承受電流熱效應產生的高溫，同時還具有一定潤滑效果，進一步降低和形狀記憶合金絲之間的摩擦；

其中，所述的形狀記憶合金絲直徑略小于聚四氟乙烯管的內徑，兩者之間的間隙極小，保持在0.05～0.1mm以內，以保證形狀記憶合金絲收縮時，收縮量完全用于驅動作動觸頭運動，而不是形狀記憶合金絲在聚四氟乙烯管中進行彎曲運動；

其中，所述的聚四氟乙烯管外側包裹金屬螺旋軟管，金屬螺旋軟管具有一定的軸向剛度，保證驅動器的管線結構在形狀記憶合金絲的回復力作用下不會發生軸向變形，形狀記憶合金絲能相對金屬螺旋軟管進行伸縮運動，輸出位移。但金屬螺旋軟管具有很小的彎曲剛度，保證由形狀記憶合金絲、二硫化鉬涂層、聚四氟乙烯管、金屬螺旋帶和橡膠管組成的管線結構能夠自由彎曲。

其中，所述的由形狀記憶合金絲、二硫化鉬涂層、聚四氟乙烯管、金屬螺旋軟管和橡膠管組成的管線結構非常柔軟，可以根據具體布線結構要求進行布置。

其中，所述的安裝基座、作動觸頭上加工機械微孔，形狀記憶合金絲與安裝基座和作動觸頭連接時，穿過機械微孔，通過擠壓微孔使形狀記憶合金絲發生塑形變形，實現固定。

其中，所述的安裝基座、卡座和作動觸頭可以根據應用環境的要求設計不同的結構形式。