[發明專利]基于SMA熱彈力材料的新型自復電路保險裝置及工作方法

有效

• 申請號: 201610031721.8
• 申請日: 2016-01-18
• 公開（公告）號: CN105551903B
• 公開（公告）日: 2017-04-19
• 發明（設計）人: 王龍飛;吳瑩;劉子順
• 申請（專利權）人: 西安交通大學
• 主分類號: H01H71/14
• 分類號: H01H71/14
• 代理公司: 西安智大知識產權代理事務所61215
• 代理人: 何會俠

1.一種基于SMA熱彈力材料的新型自復電路保險裝置，其特征在于：該裝置的總電路由串聯在火線(11)上的自恢復電路保險開關(3)和兩個子閉環電路組成，兩個子閉環電路為供流電路(1)和報警電路(2)；所述供流電路(1)為串聯在火線(11)上的工作電路，由串聯在火線(11)上的總開關(4)和過流保護保險絲(5)，并聯在自恢復電路保險開關(3)兩端的分流電阻(6)以及連接在火線(11)和零線(12)間的用電設備(7)組成，總開關(4)、過流保護保險絲(5)、自恢復電路保險開關(3)和用電設備(7)順序電聯接形成干路；所述報警電路(2)包括與自恢復電路保險開關(3)連接的操作開關(8)，與操作開關(8)依次連接的報警器(9)和分壓電阻(10)，分壓電阻(10)另一端連接零線(12)；兩個子閉環電路通過自恢復電路保險開關(3)進行切換，其中：供流電路(1)負責用電設備(7)的正常運轉，報警電路(2)負責對供流電路(1)中的過流現象及時報警，并通過開關操作進行電路的開路復位。

2.根據權利要求1所述的新型自復電路保險裝置，其特征在于：所述的自恢復電路保險開關(3)由Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)、緊固螺絲(3-2)、滑片(3-3)、預緊彈簧(3-4)、供流電路轉換觸頭(3-5)、報警電路轉換觸頭(3-6)、絕緣導軌(3-7)、金屬固定夾(3-8)、干路導線(3-9)和觸頭轉換導軌(3-10)組成，且Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)經過處理后在低溫馬氏體相態下的長度大于在高溫奧氏體相態下的長度，其中，Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)分別由金屬固定夾(3-8)和滑片(3-3)上的緊固螺絲(3-2)進行夾固，滑片(3-3)與凹槽式絕緣導軌(3-7)嵌接，下端套嵌觸頭轉換導軌(3-10)，使得滑片(3-3)只能沿著雙導軌方向左右平移，滑片(3-3)的一側固結有預緊彈簧(3-4)，預緊彈簧(3-4)另一端與固定絕緣端固結，用于對冷卻時的合金絲(3-1)進行拉伸并控制滑片(3-3)在合金絲相變時的位移，金屬固定夾(3-8)一側有導線固結孔，將電路中的干路導線(3-9)與金屬固定夾(3-8)連接，滑片(3-3)的下端有供流電路轉換觸頭(3-5)和報警電路轉換觸頭(3-6)，供流電路轉換觸頭(3-5)和報警電路轉換觸頭(3-6)通過觸頭轉換導軌(3-10)連接，該導軌中間部分有一小段為絕緣材料制成，長度足夠小，不會使電路切換遲滯或雙閉環電路都切斷，滑片(3-3)在不同的溫度下能夠移動到不同的電路轉換觸頭位置，從而連通不同的電路，實現電路的快速切換；所述供流電路(1)的分流電阻(6)連接在自恢復電路保險開關(3)的干路導線(3-9)和供流電路轉換觸頭(3-5)引出的導線間，所述報警電路(2)的報警器(9)與自恢復電路保險開關(3)的報警電路轉換觸頭(3-6)連接。

3.根據權利要求1所述的新型自復電路保險裝置，其特征在于：所述分壓電阻(10)的阻值為90～110Ω。

4.一種基于SMA熱彈力材料的新型自復電路保險裝置的工作方法，其特征在于：包括以下步驟：

1)當電路處于正常狀況時，通過Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)的電流強度低于一般保險絲的熔斷電流，電流產生的熱達到了平衡，此時Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)處于低溫馬氏體狀態，通過干路導線(3-9)、Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)、滑片(3-3)和供流電路轉換觸頭(3-5)，自恢復電路保險開關(3)維持連通供流電路(1)進行正常供電；

2)當發生短路故障或用電超載時，通過Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)的過載電流將產生高熱，熱量一旦高于Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金(3-1)的相變溫度，Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)將由馬氏體向高溫奧氏體轉變，這將使它產生8％的應變恢復，由于Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)的長度收縮，將帶動滑片(3-3)在絕緣導軌(3-7)和觸頭轉換導軌(3-10)上移動，使供流電路(1)斷開，報警電路(2)接通，產生報警訊號；

3)操作者排除電路故障后及時對報警電路(2)進行斷路操作即恢復操作前開關為閉合狀態，使電流不再通過Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)，由于TW-SME效應，Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)在冷卻過程中，將由高溫奧氏體，經過R相轉變，返回到馬氏體狀態，Ti₅₄Ni₃₄Cu₁₂形狀記憶合金絲(3-1)也因此恢復到了原來的長度，供流電路(1)接通，電路恢復。