记忆合金液压发动机系统的制作方法

1.本发明涉及记忆合金驱动技术领域，具体而言，涉及一种记忆合金液压发动机系统。


背景技术：

2.将热能直接转换为电能的技术已经比较成熟，比如使用热电转换技术的温差发电机，其电转换效率非常低，因此不太可能会成为车载技术使用；大多数机动车和交通工具的发动机系统工作中都会排出大量的废热，包括内燃机、涡轮机和燃料电池系统，如果可以通过高效手段将这些热能再利用从而直接转换为移动动力，那么可以直接提升10～40％的移动动力效率，比如内燃机的70％热量就是被排出浪费了。
3.记忆合金的出现使这一节能新领域出现新的契机，记忆合金实际上是一类高热膨胀系数和高应变能力的金属，它们可以因温度环境变化或磁等其他环境变化诱导产生相变形，通过比其他金属更优秀的弹性变形和回复原型能力加载和卸载能量形成循环。但现有的使用记忆合金结构进行动力输出的装置，通常都是通过温度变化诱导产生相变形，记忆合金结构恢复至母相时因温度产生的恢复能比较低，造成动力输出能力和总体效率较差。


技术实现要素：

4.本发明提供了一种记忆合金液压发动机系统，以提高现有的记忆合金结构动力输出装置的动力输出能力，提高热能回收利用率。
5.为了实现上述目的，本发明提供了一种记忆合金液压发动机系统，其特征在于，包括动力系统，动力系统包括第一记忆合金组件、第二记忆合金组件、第一液压缸、第二液压缸和花轴，第一记忆合金组件、第二记忆合金组件均在反复温度变化下反复伸缩，第一记忆合金组件的反复伸缩驱动第一液压缸的活塞往返移动，第二记忆合金组件的反复伸缩驱动第二液压缸的活塞往返移动；其中，在第一记忆合金组件伸长的情况下第二记忆合金组件收缩，第一液压缸的一部分流体被推入花轴的腔体内以带动花轴单向转动；在第二记忆合金组件伸长的情况下第一记忆合金组件收缩，第二液压缸的一部分流体被推入花轴的腔体内以带动花轴单向转动；第一记忆合金组件在恢复到母相前，第一液压缸和第二液压缸之间产生流体交换，以通过流体的作用力对第一记忆合金组件施加恢复母相的诱导压力；第二记忆合金组件在恢复到母相前，第一液压缸和第二液压缸之间产生流体交换，以通过流体的作用力对第二记忆合金组件施加恢复母相的诱导压力。
6.进一步地，动力系统还包括诱导通道，第一液压缸和第二液压缸通过诱导通道连通，第一记忆合金组件受到的诱导压力能设定为第一记忆合金组件恢复到母相时产生的恢复能的1/11～1/9，第二记忆合金组件受到的诱导压力能设定为第二记忆合金组件恢复到母相时产生的恢复能的1/11～1/9。
7.进一步地，花轴包括转轴、第一推块、第二推块以及围绕转轴的第一环形通道和第二环形通道，第一推块和转轴固定连接且位于第一环形通道内，第二推块和转轴固定连接
且位于第二环形通道内；第一液压缸和第一环形通道连通以推动第一推块单向转动，第二液压缸和第二环形通道连通以推动第二推块单向转动，且第一推块和第二推块被交替推动，以实现花轴的连续单向转动。
8.进一步地，动力系统还包括第一阀门和第二阀门，第一液压缸具有用于和第一环形通道连通的出液口和回液口；第一记忆合金组件伸长的情况下，第一阀门打开出液口并关闭回液口，第一记忆合金组件收缩的情况下，第一阀门关闭出液口并打开回液口；第二阀门的结构和第一阀门相同，第二阀门控制第二液压缸和第二环形通道的通断。
9.进一步地，第一阀门通过第一液压缸输出的流体以及第一推块的推动切换开闭，第一阀门为三维编织的碳纤维编织体，第二阀门和第一阀门的结构和材料相同。
10.进一步地，第一记忆合金组件的疲劳应力不超过90mpa、工作正应变不超过6％、工作切应变不超过1％；第一记忆合金组件包括大于50个且并排设置的记忆合金弹簧，记忆合金弹簧的材料为tini记忆合金，记忆合金弹簧的弹簧丝的直径为1～5mm，弹簧丝进行激光喷丸处理，弹簧丝的喷丸深度为直径的8％～12％；第二记忆合金组件和第一记忆合金组件的结构和材料相同。
11.进一步地，动力系统还包括大齿轮、小齿轮和动力输出轴，大齿轮和花轴连接并随花轴转动，小齿轮和大齿轮啮合，动力输出轴和小齿轮连接并随小齿轮转动。
12.进一步地，动力系统还包括第一管路、第二管路，第一管路内的流体温度高于第二管路内的流体温度，第一管路和第二管路内的流体交替流过第一记忆合金组件、第二记忆合金组件；其中，第一管路内的流体流过第一记忆合金组件时第二管路内的流体流过第二记忆合金组件，第一管路内的流体流过第二记忆合金组件时第二管路内的流体流过第一记忆合金组件。
13.进一步地，动力系统为两个，两个动力系统分别为高温动力系统和中温动力系统，高温动力系统中的第一管路内的流体温度为120℃～170℃，高温动力系统中的第二管路内的流体温度为20℃～30℃；中温动力系统中的第一管路内的流体温度为80℃～100℃，中温动力系统中的第二管路内的流体温度为20℃～30℃。
14.进一步地，记忆合金液压发动机系统应用于车辆或飞行器，高温动力系统中的第一管路内的流体来源于车辆或飞行器中的废热高温蒸汽或压气机高温空气循环，高温动力系统中的第二管路内的流体来源于车辆或飞行器中的常温防冻液循环；中温动力系统中的第一管路内的流体来源于高温动力系统中的第一管路换热后输出的流体，或中温动力系统中的第一管路、第二管路内的流体分别来源于车辆或飞行器中的废热高温和常温防冻液循环。
15.进一步地，第一阀门包括进口挡板和出口挡板，进口挡板和出口挡板的连接处有铰接轴，进口挡板和出口挡板在推力作用下共同绕铰接轴转动，进口挡板打开出液口的情况下出口挡板关闭回液口，进口挡板关闭出液口的情况下出口挡板打开回液口，进口挡板和出口挡板为不加入基体的三维编织的碳纤维编织体。
16.应用本发明的技术方案，提供了一种记忆合金液压发动机系统，包括动力系统，动力系统包括第一记忆合金组件、第二记忆合金组件、第一液压缸、第二液压缸和花轴，第一记忆合金组件、第二记忆合金组件均在反复温度变化下反复伸缩，第一记忆合金组件的反复伸缩驱动第一液压缸的活塞往返移动，第二记忆合金组件的反复伸缩驱动第二液压缸的
活塞往返移动；其中，在第一记忆合金组件伸长的情况下第二记忆合金组件收缩，第一液压缸的一部分流体被推入花轴的腔体内以带动花轴单向转动；在第二记忆合金组件伸长的情况下第一记忆合金组件收缩，第二液压缸的一部分流体被推入花轴的腔体内以带动花轴单向转动；第一记忆合金组件在恢复到母相前，第一液压缸和第二液压缸之间产生流体交换，以通过流体的作用力对第一记忆合金组件施加恢复母相的诱导压力；第二记忆合金组件在恢复到母相前，第一液压缸和第二液压缸之间产生流体交换，以通过流体的作用力对第二记忆合金组件施加恢复母相的诱导压力。在该方案中，通过第一记忆合金组件、第二记忆合金组件的交替伸长和收缩，使第一液压缸和第二液压缸交替输出流体并推动花轴转动，从而实现了花轴的连续单向转动和动力输出；并且，本方案中的记忆合金组件在恢复至母相前，通过第一液压缸和第二液压缸中的流体流动对合金组件施加诱导压力，在诱导压力的作用下，记忆合金组件恢复至母相产生的恢复能大大增加，从而提高了记忆合金液压发动机系统的动力输出能力，提高了对热能的回收利用率。
附图说明
17.构成本技术的一部分的说明书附图用来提供对本发明的进一步理解，本发明的示意性实施例及其说明用于解释本发明，并不构成对本发明的不当限定。在附图中：
18.图1示出了本发明的实施例提供的记忆合金液压发动机系统的结构示意图；
19.图2示出了图1中的记忆合金液压发动机系统的内部结构示意图；
20.图3示出了图2中的花轴转动示意图一；
21.图4示出了图2中的花轴转动示意图二；
22.图5示出了图2中的记忆合金弹簧的示意图；
23.图6示出了图5中的记忆合金弹簧的弹簧丝示意图；
24.图7示出了本发明的实施例提供的记忆合金液压发动机系统的应用示意图。
25.其中，上述附图包括以下附图标记：
26.10、第一记忆合金组件；11、记忆合金弹簧；12、弹簧丝；
27.20、第二记忆合金组件；
28.31、第一液压缸；311、出液口；312、回液口；32、第二液压缸；33、诱导通道；
29.40、花轴；41、转轴；42、第一推块；43、第一环形通道；
30.51、第一阀门；511、进口挡板；512、出口挡板；52、第二阀门；
31.61、大齿轮；62、小齿轮；63、动力输出轴；64、外壳；65、热能管；66、高温入口；67、常温入口；
32.71、第一管路；72、第二管路；
33.81、双向电机；82、锂电池；83、废热源或空气压缩机；84、离心液压泵；85、散热器及空调。
具体实施方式
34.下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述。显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。以下对至少一个示例性实施例的描述实际上仅仅是说明性的，决不作为对本发明及其应用或使
用的任何限制。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
35.如图1至图7所示，本发明的实施例提供了一种记忆合金液压发动机系统，其特征在于，包括动力系统，动力系统包括第一记忆合金组件10、第二记忆合金组件20、第一液压缸31、第二液压缸32和花轴40，第一记忆合金组件10、第二记忆合金组件20均在反复温度变化下反复伸缩，第一记忆合金组件10的反复伸缩驱动第一液压缸31的活塞往返移动，第二记忆合金组件20的反复伸缩驱动第二液压缸32的活塞往返移动；其中，在第一记忆合金组件10伸长的情况下第二记忆合金组件20收缩，第一液压缸31的一部分流体被推入花轴40的腔体内以带动花轴40单向转动；在第二记忆合金组件20伸长的情况下第一记忆合金组件10收缩，第二液压缸32的一部分流体被推入花轴40的腔体内以带动花轴40单向转动；第一记忆合金组件10在恢复到母相前，第一液压缸31和第二液压缸32之间产生流体交换，以通过流体的作用力对第一记忆合金组件10施加恢复母相的诱导压力；第二记忆合金组件20在恢复到母相前，第一液压缸31和第二液压缸32之间产生流体交换，以通过流体的作用力对第二记忆合金组件20施加恢复母相的诱导压力。
36.在该方案中，通过第一记忆合金组件10、第二记忆合金组件20的交替伸长和收缩，使第一液压缸31和第二液压缸32交替输出流体并推动花轴40转动，从而实现了花轴40的连续单向转动和动力输出；并且，本方案中的记忆合金组件在恢复至母相前，通过第一液压缸31和第二液压缸32中的流体流动对合金组件施加诱导压力，在诱导压力的作用下，记忆合金组件恢复至母相产生的恢复能大大增加，从而提高了记忆合金液压发动机系统的动力输出能力，提高了对热能的回收利用率。
37.其中，记忆合金组件的母相是指记忆合金组件产生最大恢复能的状态。对第一记忆合金组件10施加诱导压力具体可通过以下方式进行：第二液压缸32内的一部分流体被推入第一液压缸31，且流体直接推动第一记忆合金组件10施加诱导压力，或第一记忆合金组件10和第一液压缸31的活塞连接，流体推动第一液压缸31的活塞，再通过活塞对第一记忆合金组件10施加诱导压力；或者，第一液压缸31内的一部分流体被第二液压缸32吸入，第一液压缸31的活塞和第一记忆合金组件10被流体吸力吸动，从而对第一记忆合金组件10施加诱导压力。对第二记忆合金组件20施加诱导压力的方式和第一记忆合金组件10相同。
38.在本实施例中，动力系统还包括诱导通道33，第一液压缸31和第二液压缸32通过诱导通道33连通，即通过诱导通道实现了流体在第一液压缸31和第二液压缸32内的相互流动。第一记忆合金组件10受到的诱导压力能设定为第一记忆合金组件10恢复到母相时产生的恢复能的1/11～1/9，第二记忆合金组件20受到的诱导压力能设定为第二记忆合金组件20恢复到母相时产生的恢复能的1/11～1/9。这样以比较小的诱导压力能就可以产生10倍左右的恢复能，提高了动力输出能力。
39.记忆合金在恢复到母相时产生的恢复能一般是其所受诱导压力能的约10倍；也就是说，假如没有诱导压力，母相因温度恢复时的产生的恢复能(记忆弹簧的反弹能)可能及其低微不足以推动活塞或者推动扭矩不足，这足以解释为什么流行的链条式记忆合金热机的功率和效率如此之小的原因，在这些设备的设计中只有明确的温度诱导而不存在明确的压力诱导。
40.本方案中，mahe(即memory alloy hydraulic engine，记忆合金液压发动机)的双
组互推的设计正是要解决诱导压力问题，诱导压力通道既可以利用现成的液压活塞通道也可以是单独的互通液压通道，而启动压力诱导可以用电机完成。
41.诱导压力数值设计应适当：需保证足够的输入液压活塞的液压动力扭矩，需保证受诱导压力反弹的恢复压力在高工作寿命允许的疲劳循环范围：即大于2
×
10^(7)的疲劳循环。
42.本设计以恢复压力数值作为工作疲劳应力输入参数：90mpa恢复压力需要的诱导压力约为9～13.5mpa，90mpa诱导压力产生的花轴40输入扭矩过于巨大，应对应增加花轴40受流体推力位置的尺寸和花轴40整体尺寸，避免其断裂。
43.如图2至图4所示，花轴40包括转轴41、第一推块42、第二推块以及围绕转轴41的第一环形通道43和第二环形通道，第一推块42和转轴41固定连接且位于第一环形通道43内，第二推块和转轴41固定连接且位于第二环形通道内；第一液压缸31和第一环形通道43连通以推动第一推块42单向转动，第二液压缸32和第二环形通道连通以推动第二推块单向转动，且第一推块42和第二推块被交替推动，以实现花轴40的连续单向转动。其中，花轴40的转速可设计为2r/秒，或者可根据需要设计为其他转速。
44.具体地，动力系统还包括第一阀门51和第二阀门52，第一液压缸31具有用于和第一环形通道43连通的出液口311和回液口312；第一记忆合金组件10伸长的情况下，第一阀门51打开出液口311并关闭回液口312，第一记忆合金组件10收缩的情况下，第一阀门51关闭出液口311并打开回液口312；第二阀门52的结构和第一阀门51相同，第二阀门52控制第二液压缸32和第二环形通道的通断。这样通过记忆合金组件的伸缩以及与阀门的开闭配合，实现了液压缸内的流体向特定的方向流动，从而交替推动第一推块42和第二推块转动，即实现了花轴40的连续转动和动力输出。
45.在图3和图4中，第一阀门51包括进口挡板511和出口挡板512，进口挡板511和出口挡板512的连接处有铰接轴，进口挡板511开闭出液口311，出口挡板512开闭回液口312，进口挡板511和出口挡板512为不加入基体的三维正交无褶皱编织的碳纤维编织体。其中，出液口311的打开是靠第一液压缸31输出的流体推动进口挡板511，进口挡板511转动打开出液口311，同时出口挡板512转动关闭回液口312，然后第一液压缸31的流体进入第一环形通道43推动第一推块42转动；出液口312的关闭是靠第一推块42在转动时推动进口挡板511，进口挡板511转动关闭出液口312，同时出口挡板512转动打开回液口312，第一环形通道43内的流体回到第一液压缸31内。
46.在本实施例中，第一阀门51通过第一液压缸31输出的流体以及第一推块42的推动切换开闭，第一阀门51为三维正交无褶皱编织的碳纤维编织体，第二阀门52和第一阀门51的结构和材料相同。
47.本方案中，阀门材料的选择本着以下原则：高耐摩擦性能(高弹性模量)，具有柔韧性和弹性，可以允许渗漏少部分液体，高强度高寿命；不加基体的三维正交无褶皱编织的碳纤维编织体可以胜任这个工作，加压编织并最小化z纱可将编织致密度大于67.5％-70％；因为加入基体会影响材料的寿命、韧性、柔弹性以及刚度(耐磨系数)，高致密度编织可以保留足够小的孔隙以保证渗液不会影响阀门性能；或者在保持柔弹性的同时在中心层加入一些胶水比如气凝胶来进一步防止液渗；浸泡在高润滑性能液压油的工作场景可以将阀门开关时同花轴产生的摩擦损失减为最少并延长阀门寿命。
48.例如，无基体三维编织碳纤维t-800：3dow-2的材料性能如下：
[0049][0050]
如图5和图6所示，第一记忆合金组件10的疲劳应力不超过90mpa、工作正应变不超过6％、工作切应变不超过1％；第一记忆合金组件10包括大于50个且并排设置的记忆合金弹簧11，记忆合金弹簧11的材料为tini记忆合金，记忆合金弹簧11的弹簧丝12的直径为1～5mm，弹簧丝12进行激光喷丸处理，弹簧丝12的喷丸深度为直径的8％～12％；第二记忆合金组件20和第一记忆合金组件10的结构和材料相同。
[0051]
具体地，在温度降低到tini二元合金ms以下时(约60℃，温度越低转换越多)，奥氏体开始转变为马氏体，在向马氏体的转变过程中一共有22种奥氏体“相”参与其中，其中任何一种相的成长都是在消耗(或说吃掉)其他相的基础上进行的，其能量累积其实是伴随着多种相的耗损而增加，一直到由单一的相统治(单晶马氏体)，然后在又在温度升高到as以上时(约78℃)开始恢复到单晶奥氏体母相，完成循环；在返回母相的之前过程中如果加入压力诱导可以爆发巨大的恢复能，即对应马氏体因多相损耗累积能量的释放。
[0052]
引发热弹性马氏体效应的热诱因只和合金体内温度有关而与热能总量无关，就是说即便给予再多的热能而记忆合金温度没有达到相变点那么热能全部都是废能，即便合金表面达到相变温度而内部并没有则大部分热能仍然是废能；而合金需要的相变温度和以下条正相关：媒介温度、媒介热导系数和合金表面相变温度到达内芯相变温度的时间速率。
[0053]
tini记忆合金的疲劳寿命是非常敏感的问题，因为不同的设计和方法会产生完全不同的结果，作为汽车动力部件1
×
10^(7)的疲劳循环寿命刚刚及格，而很多记忆合金的设计连1
×
10^(3)寿命都没有达到，因此要对记忆合金结构件的疲劳寿命设计予以最高关注；实际上，目前tini记忆合金的最好疲劳寿命已经高于2.5
×
10^(7)循环且工作应力高达490mpa，相当于汽车的40万公里以上寿命。显著影响记忆合金疲劳寿命的设计有以下几点。
[0054]
避免超弹性状态：
[0055]
对于高疲劳寿命机件，比热弹性马氏体效应应变高很多的超弹性状态应该被禁止，因为无论采用何种工艺和超细晶体的记忆合金在产生超弹性状态的过程中都会生成大量内部晶粒位错，而频繁位错会直接影响机件疲劳寿命；
[0056]
进入超弹性转态记忆合金的疲劳寿命只在短短的10^(2)～10^(5)循环之间，因此研究和讨论它们的超高应变和其他优点对于汽车或其他交通工具的动力机件设计没有什么意义。产生超弹性主要因素为临界应力为主和临界温度的拟合函数，因此在合适的温度区间进行温度循环变化，用合适的工作应力进行长周期工作就可以使记忆合金获得长周期寿命。
[0057]
应力和应变：
[0058]
mahe的工作应力主要为压应力。设计低于90mpa疲劳应力、工作正应变不超过6％、工作切应变不超过1％，可以维持很好的长周期疲劳寿命；由于niti记忆合金的力学表现为抗压强度＞抗弯强度＞抗拉强度，一般来说100mpa的工作拉应力仍然可以维持长寿命疲劳强度，因此90mpa疲劳压应力为超高疲劳寿命应力设计；疲劳应力原则为保持在马氏体热弹性效应之内，不得进入超弹性。
[0059]
温度控制：
[0060]
as相变温度：tini记忆合金70-93℃之间；温度越高恢复程度越好；
[0061]
高温tinix三元记忆合金通过合适的配比在100～180℃或100～300℃之间；
[0062]
超高温记忆合金的适合温度为300-600℃之间；
[0063]
tini记忆合金的ms温度：12-34℃之间。
[0064]
温度越低相变和变形效果越好；记忆合金对低温不太敏感，因此-50℃～常温之间均可以作为低温弹性变形使用，很多记忆合金的低温工作温度可低于-200℃。
[0065]
处理温度：
[0066]
773k(约500℃)的热处理温度能产生tini二元记忆合金的高寿命机件。
[0067]
冷加工率和加工冷变形度：
[0068]
冷加工率和加工冷变形度越高记忆合金机件的寿命越短，将冷加工率控制在10％以下甚至更少会提高疲劳寿命。
[0069]
喷丸的使用：
[0070]
喷丸设计对于记忆合金的疲劳寿命具有决定性的影响，其价值为一个好的喷丸设计可以将记忆合金的疲劳弹性应变提高70～100％甚至更多，这意味着疲劳应力和疲劳寿命也会相对提高，可以明确的说不经喷丸或表面预压力制备的设计是不合适的设计。对于精密机件，激光喷丸的好处远高于金属球喷丸，比如具有损伤更小、精密化更可控、不会留下喷丸金属粉灰杂质等优点；激光喷丸的深度可以设计为(或超过)圆截面型机件横截面直径的10％(即总喷丸厚度为直径的20％)，假使采用1～5mm直径的合金棒，因此其激光喷丸深度为100～500μm；100μm深度的激光喷丸制造的残余压力约20mpa，残余压力可以保护棒体表面并控制裂纹生长、延长寿命。
[0071]
工作行程和应变速率：
[0072]
一个微型热/动反应器(即记忆合金液压发动机)，设计50根1mm直径的记忆合金棒阵列，按照90mpa工作压应力推动活塞，每秒循环一次(输出轴旋转1圈)就可以产生3534n/秒的动力，这些动力再通过变速齿轮就可以转换为车载泵或汽车副动力需要的高转速；因此对于合金棒阵列，追求长行程(高应变)和高转速(高应变速率)并没有意义，设计行程和转速时的考虑核心为记忆合金的最佳疲劳寿命。
[0073]
腐蚀性和疲劳寿命：
[0074]
腐蚀性对于疲劳寿命有重要影响；tini记忆合金的耐腐蚀性能和300系列不锈钢以及钛合金类似，具有很强的水/蒸汽和化学抗腐蚀性能，原则上不需要额外的水腐蚀或环境涂层，但仍然需要保持留意以确保不会产生因腐蚀性造成的弹性寿命衰减。
[0075]
记忆合金的工艺说明如下。
[0076]
合金的熔化：
[0077]
由于钛在合金中的反应性能，合金必须在真空或惰性气氛中完全熔化；具体工艺
为：离子电弧熔化、电子束熔化或真空感应熔化。
[0078]
热成型工艺：
[0079]
拉拔技术可以产生质量更好的材料，但是它们的直径经常为线材的0.05mm，对于1mm直径的类线材体，应考虑其为首选工艺。
[0080]
其他：棒材轧制法、压锻法或挤压法。
[0081]
内部压应力增韧(可选)：
[0082]
在控制材料裂纹产生和生长的增韧方法中，制造材料工作温度区间的内部残余压应力具有明确的影响(这和喷丸的道理一样)，这部分内部压应力可以对抗材料在伸长时产生的拉应力破坏，然而考虑到材料的应力环境主体为压应力且过多的内部压力可能破快材料的变形能力，制备内部压应力比如压锻工艺应慎重细算，避免整体压力剩余过多。
[0083]
普通记忆合金的热处理：约500℃。
[0084]
冷变形处理：冷加工率低于10％。
[0085]
记忆合金的材料性能如下：
[0086][0087]
如图2所示，动力系统还包括大齿轮61、小齿轮62和动力输出轴63，大齿轮61和花轴40连接并随花轴40转动，小齿轮62和大齿轮61啮合，动力输出轴63和小齿轮62连接并随小齿轮62转动。通过大齿轮61和小齿轮62的配合提高了动力输出轴63的转速。
[0088]
动力系统还包括第一管路71、第二管路72，第一管路71内的流体温度高于第二管路72内的流体温度，第一管路71和第二管路72内的流体交替流过第一记忆合金组件10、第二记忆合金组件20；其中，第一管路71内的流体流过第一记忆合金组件10时第二管路72内的流体流过第二记忆合金组件20，第一管路71内的流体流过第二记忆合金组件20时第二管路72内的流体流过第一记忆合金组件10。这样实现了第一记忆合金组件10和第二记忆合金组件20的交替伸长和收缩，从而带动花轴40连续转动，实现了动力输出。
[0089]
可选地，如图1所示，动力系统还包括外壳64，记忆合金组件、液压缸、花轴40、大齿轮61、小齿轮62均安装在外壳64内，多个热能管65穿入外壳64内以与记忆合金组件换热。外壳64具有两个可开闭的高温入口66和两个可开闭的常温入口67，每个记忆合金组件对应一个高温入口66和一个常温入口67，第一管路71和两个高温入口66连通，第二管路72和两个常温入口67连通。通过控制高温入口66和常温入口67的开闭，实现第一管路71内的高温流体和第二管路72内的常温流体交替流过记忆合金组件，使记忆合金组件实现伸缩。
[0090]
在本实施例中，动力系统为两个，两个动力系统分别为高温动力系统和中温动力系统，高温动力系统中的第一管路71内的流体温度为120℃～170℃，高温动力系统中的第二管路72内的流体温度为20℃～30℃；中温动力系统中的第一管路71内的流体温度为80℃～100℃，中温动力系统中的第二管路72内的流体温度为20℃～30℃。两个动力系统的可以串联实现一个动力输出，或者可独立实现动力输出。
[0091]
具体地，该记忆合金液压发动机系统应用于车辆或飞行器，高温动力系统中的第一管路71内的流体来源于车辆或飞行器中的废热高温蒸汽或压气机高温空气循环，高温动力系统中的第二管路72内的流体来源于车辆或飞行器中的常温防冻液循环；中温动力系统中的第一管路71内的流体来源于高温动力系统中的第一管路71换热后输出的流体，此种设计可以实现热能的充分利用；或中温动力系统中的第一管路71、第二管路72内的流体分别来源于车辆或飞行器中的废热高温和常温防冻液循环。其中，中温动力系统中的第一管路71内的流体在经过记忆合金组件后会继续产生大量压降和温降并成为常压流体，它们在夏天可以进入制冷子循环继续工作，在普通时间段会被清洁化排放掉。
[0092]
该记忆合金液压发动机系统产生的动力可用于以下用途：作为废热利用首先应用于动力结构内泵系统的免费轴驱动力；可以取替汽车制动器所需的能量；可以带动轮盘直接产生辅助动力或主动力。
[0093]
下面对使用本方案的一种扁平mahe主动力发动机的具体设计案例进行说明。结合图7所示，记忆合金液压发动机系统还包括双向电机81、锂电池82、废热源或空气压缩机83、离心液压泵84、散热器及空调85，其中，空气压缩机83和离心液压泵84共轴设置。
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1，参数；
[0095]
外壳尺寸：900
×
830
×
70mm；
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总重：10.37(飞行器)～20kg(车载)；
[0097]
原始冲程和转速：2冲程/秒，2r/秒(双组)；
[0098]
环形液压通道尺寸：12
×
12
×
200mm；
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液压花轴尺寸：直径39.66mm，高63.66mm，推块受力最大直径12mm，最大宽度38mm，厚12mm；
[0100]
推块疲劳应力：400～613mpa；
[0101]
旋转齿轮参数：直径800mm，厚10mm，相对密度0.1，重3.92kg；
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动力输出轴尺寸：直径30mm，高40mm；
[0103]
最高转速：3199r/min；
[0104]
汽车最高时速：422km/h(胎直径700mm)；
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飞行器最高叶尖速：335m/秒(螺旋桨直径2m)。
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记忆合金弹簧材料及尺寸：
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高温nitix三元合金或niti二元合金；
[0108]
线直径1mm，线长度100mm；
[0109]
弹簧直径5mm，弹簧高度20mm；
[0110]
2组共2500根；
[0111]
弹簧排列密度和行数：10排，排列密度0.85；
[0112]
2组记忆合金棒弹簧总重：1.266kg；
[0113]
变形循环速率：1/秒；
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记忆合金90mpa工作压力疲劳寿命：2
×
10^(7)秒＝5555h。
[0115]
花轴与齿轮材料：300-m高强钢；
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内部防腐蚀和防摩擦设计：高强防腐润滑压力油。
[0117]
外壳材料：高强减振镁合金+防摩擦环境涂层；或碳纤维增强热的/镁合金或热塑性聚酰亚胺。
[0118]
最高热区温度和热接触材料：
[0119]
100～150℃压缩空气；接触材料为耐腐蚀低热导率高温热塑材料pps；
[0120]
或高于80℃的封闭循环热防冻液，接触材料为高热导铝合金(外部热气导热)；
[0121]
常温液体提供：共轴离心液压泵、-20～25℃环境常温防冻液+铝合金散热管道和散热器。
[0122]
循环热力制备和温度：
[0123]
共轴离心空气压缩泵，100～150℃直接诱导，或150℃制热80℃循环防冻液间接诱导。
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2，对应材料如下：
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3，热/冷诱导因素提供、循环与启动动力，见图7。
[0127]
3.1，高温循环，直接诱导；
[0128]
由小块锂电池82向带有电控系统的小型双向电机81输入启动电流和启动压力；
[0129]
双向电机81向空气压缩机83和离心液压泵的共轴提供动能；
[0130]
空气压缩机83旋转，将吸入的常温空气转换为80～150℃的压缩高温空气；
[0131]
压缩高温空气进入mahe高温入口66，并诱导记忆合金阵列恢复变形到母相，mahe开始工作，向共轴提供动能。
[0132]
切断输入电流，mahe通过双向电机81为其反向补能；
[0133]
降温后气体不排出，产生封闭循环(第一管路71)，大幅度减少压缩机功率转速和
热损失；
[0134]
在冬天，高温空气小部分被空调排出并交换热。
[0135]
3.11，高温循环，间接诱导；
[0136]
150℃的压缩空气通过加长的螺旋管道将适量的由液压泵压力循环的热循环防冻液(单独封闭循环管线)外部加热到80℃以上；
[0137]
防冻液一旦到达目标温度其再循环的热能需求大量减少(减去记忆合金的吸热)；
[0138]
压气机的提供的热空气源源不断，应避免浪费，即不直接排出而是将热气进行封闭循环，以减少空气泵的转速，节约能量；
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直接诱导和间接诱导的选择原则：只考虑记忆合金从表面到内芯的变相温度速率，如果足够快则首选直接诱导。
[0140]
3.2，低温循环；
[0141]
由小块锂电池82向微型双向电机81输入启动电源和启动压力；
[0142]
双向电机81向双离心泵共轴提供动能；
[0143]
离心液压泵84旋转，带动常温防冻液产生冷循环(第二管路72)；
[0144]
循环防冻液进入mahe常温入口67，并诱导记忆合金弹簧阵列产生马氏体相变：收缩变形；
[0145]
mahe工作，切断输入电流；
[0146]
恒温防冻液进入电控、锂电池和双向电机的制冷循环，统一性将制冷或制热温度维持在25℃恒温并使三电系统产生最佳效率和安全性；
[0147]
防冻液经过散热器和管道进行散热，使其保持温降；
[0148]
防冻液循环回到离心液压泵84时已产生压降，被继续加压循环；
[0149]
节能原则：只考虑记忆合金从表面到内芯的相变温度速率，通过传感器在保障相变速率的基础上应尽量减少离心液压机的转速和功率。
[0150]
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。