专利名称：增加作动力的方形套筒式形状记忆合金作动器的制作方法
技术领域：
本发明涉及一种作动器。
背景技术：
形状记忆合金具有形状记忆效应，当材料处于马氏体结束温度以下在外力作用下 发生一定的变形后，加热温度超过材料的相变转化温度，将发生马氏体向奥氏体的转变，此 时材料收缩，试图恢复到变形前的形状，如果材料两端有约束，材料内部会产生很大的恢复 力。具有双程形状记忆效应的形状记忆合金通过加热冷却实现反复收缩。利用这一特点可 以制成形状记忆合金作动器。目前使用形状记忆合金作动器多采用附加的外部冷却装置或 加热装置，结构不紧凑，不适合工作空间受限制的环境。
发明内容
本发明的目的是提供一种增加作动力的方形套筒式形状记忆合金作动器，以解决 目前形状记忆合金作动器的冷却或加热装置与作动器分离导致结构所占体积过大、结构不 紧凑导致工作空间受限制的问题。本发明为解决上述技术问题采取的技术方案是所述作动器包括外筒第一端头、 第一缓冲弹簧、内筒第一端头、中间层形状记忆合金丝、方形内筒、内筒第二端头盖板、外筒 第二端头、内筒第二端头、两片半导体制冷片、两层外层形状记忆合金丝、圆柱和方形外筒， 方形外筒的两端各装有外筒第一端头和外筒第二端头，内筒第一端头、内筒第二端头盖板、 内筒第二端头和方形内筒设在方形外筒内，方形内筒的两端各装有内筒第一端头和内筒第 二端头，第一缓冲弹簧的两端各与外筒第一端头和内筒第一端头连接，内筒第二端头盖板 的一侧与内筒第二端头可拆卸连接，内筒第二端头盖板的另一侧与圆柱固接，圆柱穿过外 筒第二端头与外筒第二端头固接，两片半导体制冷片并列装在方形内筒中，中间层形状记 忆合金丝由至少两根第一形状记忆合金丝构成，每个半导体制冷片设有a面和b面，中间 层形状记忆合金丝设在两片半导体制冷片的b面之间，每根第一形状记忆合金丝的一端固 接到内筒第二端头上，每根第一形状记忆合金丝的另一端穿过内筒第一端头后固接到外筒 第一端头上，两个外层形状记忆合金丝各设在每个半导体制冷片的外部，每层外层形状记 忆合金丝由至少两根第二形状记忆合金丝构成，每根第二形状记忆合金丝的一端固接在内 筒第一端头上，另一端依次穿过内筒第二端头和内筒第二端头盖板后固接到外筒第二端头 上。本发明具有以下有益效果1.本发明巧妙地利用半导体制冷片将记忆合金丝作 动所需的热源和冷源集成到作动器结构中，节省了外部附加的冷却或加热装置，使作动器 结构简单紧凑、质量轻，并取得理想的作动力和作动范围，即可作为作动器，又可作为振动 主动阻尼器；在结构形式上可以替换桁架等结构的支撑杆，同时起到支撑和作动的功能； 2.本发明充分利用了两片半导体制冷片一面加热一面制冷的特点，实现对中间层形状记 忆合金丝制冷或加热的同时对两层外层形状记忆合金丝加热或制冷，由此产生中间层形状记忆合金丝和两层外层形状记忆合金丝的形变效果复合套筒式作动器的运动特点；3、由于 本发明采用多根记忆合金丝并联的形式，故本发明能够在有限的结构尺寸条件下增加作动 力。
图1是本发明的整体外观示意图；图2是图1的爆炸图；图3是本发明的整体结构 主视图；图4是形状记忆合金丝的状态示意图。
具体实施例方式具体实施方式
一结合图1-图3说明本实施方式，本实施方式的所述作动器包括 外筒第一端头1、第一缓冲弹簧2、内筒第一端头3、中间层形状记忆合金丝4、方形内筒5、 内筒第二端头盖板6、外筒第二端头8、内筒第二端头9、两片半导体制冷片10、两层外层形 状记忆合金丝11、圆柱12和方形外筒13，方形外筒13的两端各装有外筒第一端头1和外 筒第二端头8，内筒第一端头3、内筒第二端头盖板6、内筒第二端头9和方形内筒7设在方 形外筒13内，方形内筒7的两端各装有内筒第一端头3和内筒第二端头11，第一缓冲弹簧 2的两端各与外筒第一端头1和内筒第一端头3连接，内筒第二端头盖板6的一侧与内筒 第二端头9可拆卸连接，内筒第二端头盖板6的另一侧与圆柱12固接，圆柱12穿过外筒第 二端头8与外筒第二端头8固接，两片半导体制冷片10并列装在方形内筒5中，中间层形 状记忆合金丝4由至少两根第一形状记忆合金丝4-1构成，每个半导体制冷片4设有a面 和b面，中间层形状记忆合金丝4设在两片半导体制冷片10的b面之间，每根第一形状记 忆合金丝4-1的一端固接到内筒第二端头9上，每根第一形状记忆合金丝4-1的另一端穿 过内筒第一端头3后固接到外筒第一端头1上，两个外层形状记忆合金丝12各设在每个半 导体制冷片14的外部，每层外层形状记忆合金丝11由至少两根第二形状记忆合金丝11-1 构成，每根第二形状记忆合金丝11-1的一端固接在内筒第一端头3上，另一端依次穿过内 筒第二端头9和内筒第二端头盖板6后固接到外筒第二端头8上。
具体实施方式
二 结合图3说明本实施方式，本实施方式的作动器还包括一组螺 钉7，内筒第二端头盖板6与内筒第二端头9通过一组螺钉7可拆卸连接，此结构拆卸方便。 其他组成及连接关系与具体实施方式
一相同。工作原理首先是对记忆合金丝进行预处理，如图4在奥氏体温度下记忆合金丝 处于收缩态，当冷却到马氏体温度下时，通过施加拉力使记忆合金丝伸长。本发明在不工作 时的记忆合金丝处于图4中环境温度下的中间状态，方形内筒5位于方形外筒13的中间部 位。当作动控制器出控制信号对两片半导体制冷片10进行通电，通过设计半导体制冷片的 换向电路可以实现半导体制冷片加热面和制冷面的转换。当给两片半导体制冷片10通电，使半导体制冷片10的b面为加热面，a面为冷却 面，则中间层形状记忆合金丝4受热收缩，而两层外层形状记忆合金丝11冷却伸长，中间层 形状记忆合金丝4带动方形内筒5向内运动，两层外层形状记忆合金丝11的伸长顺应了这 种运动，因此整个作动器收缩；当改变电流方向给两片半导体制冷片10通电，使两片半导 体制冷片的a面为加热面，b面为冷却面，则中间层形状记忆合金丝4冷却伸长，而两层外 层形状记忆合金丝11加热收缩，第二形状记忆合金丝11-1带动方形内筒向外运动，而第一
4形状记忆合金丝4-1的伸长顺应了这种运动，因此整个作动器向外运动。反复改变通电电 流方向即可实现作动器的连续往复作动。
权利要求
1.一种增加作动力的方形套筒式形状记忆合金作动器，其特征在于所述作动器包括外 筒第一端头(1)、第一缓冲弹簧(2)、内筒第一端头(3)、中间层形状记忆合金丝(4)、方形内 筒(5)、内筒第二端头盖板(6)、外筒第二端头(8)、内筒第二端头(9)、两片半导体制冷片 (10)、两层外层形状记忆合金丝(11)、圆柱(12)和方形外筒(13)，方形外筒(13)的两端各 装有外筒第一端头(1)和外筒第二端头(8)，内筒第一端头(3)、内筒第二端头盖板(6)、内 筒第二端头(9)和方形内筒(7)设在方形外筒(13)内，方形内筒(7)的两端各装有内筒第 一端头(3)和内筒第二端头(11)，第一缓冲弹簧(2)的两端各与外筒第一端头(1)和内筒 第一端头(3)连接，内筒第二端头盖板(6)的一侧与内筒第二端头(9)可拆卸连接，内筒第 二端头盖板(6)的另一侧与圆柱(12)固接，圆柱(12)穿过外筒第二端头(8)与外筒第二 端头(8)固接，两片半导体制冷片(10)并列装在方形内筒(5)中，中间层形状记忆合金丝 (4)由至少两根第一形状记忆合金丝(4-1)构成，每个半导体制冷片(4)设有a面和b面， 中间层形状记忆合金丝(4)设在两片半导体制冷片(10)的b面之间，每根第一形状记忆合 金丝(4-1)的一端固接到内筒第二端头(9)上，每根第一形状记忆合金丝(4-1)的另一端 穿过内筒第一端头(3)后固接到外筒第一端头(1)上，两个外层形状记忆合金丝(12)各设 在每个半导体制冷片(14)的外部，每层外层形状记忆合金丝(11)由至少两根第二形状记 忆合金丝(11-1)构成，每根第二形状记忆合金丝(11-1)的一端固接在内筒第一端头(3) 上，另一端依次穿过内筒第二端头(9)和内筒第二端头盖板(6)后固接到外筒第二端头(8) 上。
2.根据权利要求1所述增加作动力的方形套筒式形状记忆合金作动器，其特征在于所 述作动器还包括一组螺钉(7)，内筒第二端头盖板(6)与内筒第二端头(9)通过一组螺钉 (7)可拆卸连接。
全文摘要
一种增加作动力的方形套筒式形状记忆合金作动器，它涉及一种作动器。针对目前形状记忆合金作动器的冷却或加热装置与作动器分离导致结构所占体积过大、结构不紧凑导致工作空间受限制的问题。方形外筒的两端各装有外筒第一端头和外筒第二端头，方形内筒的两端各装有内筒第一端头和内筒第二端头，中间层形状记忆合金丝设在两片半导体制冷片的b面之间，每根第一形状记忆合金丝的一端固接到内筒第二端头上，每根第一形状记忆合金丝的另一端穿过内筒第一端头后固接到外筒第一端头上，每根第二形状记忆合金丝的一端固接在内筒第一端头上，另一端依次穿过内筒第二端头和内筒第二端头盖板后固接到外筒第二端头上。本发明用于输出直线位移和力。
文档编号F03G7/06GK102003363SQ20101055169
公开日2011年4月6日 申请日期2010年11月19日 优先权日2010年11月19日
发明者刘荣强, 赵浩江, 邓宗全, 郭宏伟 申请人:哈尔滨工业大学