CN105003153A - 基于形状记忆合金的智能开关、窗户开关及窗帘上拉装置 - Google Patents

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曾志
彭倍
葛玮
范娜
张遒姝
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Abstract

本发明提供一种基于形状记忆合金的智能开关，包括：用于固定所述智能开关的固定组件、用于在温度升高后形态发生变化的温控组件及用于执行动作的执行组件，所述固定组件的一端与所述温控组件的一端连接，所述温控组件的另一端与所述执行组件的一端连接，其中所述温控组件为形状记忆合金，所述固定组件与开关组件由刚性金属材料制成。解决现有技术中自动开关装置结构复杂、稳定性差的技术问题。

Description

基于形状记忆合金的智能开关、窗户开关及窗帘上拉装置
技术领域
本发明涉及形状记忆合金的应用领域，具体而言，涉及一种基于形状记忆合金的智能开关、窗户开关及窗帘上拉装置。
背景技术
现有技术中，自动开关装置大多使用电路以及传感器等器件来实现的。不仅结构复杂而且采用电路结构的自动开关装置会受到很多因素的影响降低它的稳定性。如何提供一种结构简单，性能稳定的自动开关装置，对本领域技术人员而言是急需解决的技术问题。
发明内容
为了克服现有自动开关装置的不足，本发明所要解决的技术问题是提供一种结构简单，性能稳定的自动开关装置。
与此相应，本发明另一个要解决的技术问题是提供采用上述自动开关装置的智能家居温控开关。
就实现一种结构简单，性能稳定的自动开关装置而言，本发明提供一种基于形状记忆合金的智能开关，包括：用于固定所述智能开关的固定组件、用于在温度升高后形态发生变化的温控组件及用于执行动作的执行组件，所述固定组件的一端与所述温控组件的一端连接，所述温控组件的另一端与所述执行组件的一端连接，其中所述温控组件为形状记忆合金，所述固定组件与开关组件由刚性金属材料制成。
进一步地，上述基于形状记忆合金的智能开关中所述固定组件、温控组件及执行组件通过激光焊接连接在一起。在关键部分采用形状记忆合金并通过激光焊接技术与其它刚性金属部件连接，而不是整体结构均采用形状记忆合金，可以减低所述智能开关的生产成本。
进一步地，上述基于形状记忆合金的智能开关在通过激光焊接之前，还包括采用激光对连接位置加热形成焊接接头。焊接前对焊接连接位置进行加热形成焊接头可以去掉焊接位置处的油脂和氧化膜，使得焊接后支架具有良好的导电、导热性能。
进一步地，上述基于形状记忆合金的智能开关在通过激光焊接之后，还包括将所述智能开关放入热处理炉进行退火处理，退火条件包括退火温度400-500℃及退火时间为1小时。通过上述退火条件的处理，可以加强所述激光焊接后焊接的强度，以满足本发明对帐篷骨架的结构强度要求，同时还可以调节形状记忆合金焊件的相变温度，从而可以控制和利用其形变效应。
就提供采用上述智能开关的智能家居温控开关而言，本发明提供一种采用上述智能开关的窗户开关，包括：第一固定基板、第二固定基板及锁定部。所述智能开关通过所述固定组件固定于所述第一固定基板上，所述锁定部固定于所述第二固定基板上，所述第一固定基板与所述第二固定基板分别设置于窗户的两侧，所述智能开关中的执行组件伸入所述锁定部内将所述窗户锁定闭合。在使用过程中当所述外界温度超过所述温控组件的相变温度时，所述温控组件控制开关组件将窗户打开，以便室内外空气流通降低室内温度。
进一步地，上述窗户开关还包括：开关固定件，所述开关固定件固定于所述第一固定基板上，所述执行组件穿过所述开关固定件。设置所述开关固定件可以加强所述窗户开关的结构强度。
进一步地，上述窗户开关在外界温度超过相变转变温度时，所述温控组件相对所述固定组件收缩，所述温控组件带动所述执行组件回缩，所述执行组件脱离所述锁定部，所述窗户打开。采用上述窗户开关，窗户开关可以根据周边环境温度自动将窗户打开，整个过程智能、简单。
就提供采用上述自动开关装置的智能家居温控开关而言，本发明还提供一种采用上述智能开关的窗帘上拉装置，包括：滑槽、动滑轮，所述智能开关通过所述固定组件固定于所述滑槽的一端，所述智能开关的执行组件通过固定件与所述动滑轮连接，所述动滑轮的一端固定，所述动滑轮的另一端通过挂钩与窗帘连接。上述窗帘上拉装置能够在外界温度超过记忆金属合金相变温度后，自动将窗帘拉起，方便室内外空气对流，减低室内温度。
进一步地，上述窗帘上拉装置中所述固定件为螺柱或螺钉，所述固定件设置于所述执行组件上，所述动滑轮通过绳索与所述固定件连接。
进一步地，在上述窗帘上拉装置中，当外界温度超过相变转变温度时，所述温控组件相对所述固定组件收缩，所述温控组件带动所述执行组件运动，所述执行组件带动所述动滑轮运动，所述动滑轮通过挂钩上拉所述窗帘。
相对现有技术而言，本发明提供一种基于形状记忆合金的智能开关，包括：用于固定所述智能开关的固定组件、用于在温度升高后形态发生变化的温控组件及用于执行动作的执行组件，所述固定组件的一端与所述温控组件的一端连接，所述温控组件的另一端与所述执行组件的一端连接，其中所述温控组件为形状记忆合金，所述固定组件与开关组件由刚性金属材料制成。本发明通过利用金属 记忆合金的特性，在外界温度超过金属记忆合金的相变温度时，所述金属记忆合金带动所述执行组件收缩从而实现智能开关的解锁功能。上述智能开关没有利用复杂的电路和传感器，智能开关结构简单，同时采用形状记忆合金制造智能开关具有很好的稳定性。从而，解决现有技术中自动开关装置结构复杂、性能稳定性差的技术问题。
附图说明
为了更清楚的说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单的介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明第一具体实施例提供的基于形状记忆合金的智能开关的结构示意图；
图2是本发明第二具体实施例提供的窗户开关的结构示意图；
图3是本发明第二具体实施例提供的窗户开关处于解锁状态下的结构示意图；
图4是本发明第三具体实施例提供的窗帘上拉装置的结构示意图；
图5是本发明第三具体实施例提供的窗帘上拉装置处于上拉状态时的结构示意图。
其中，附图标记汇总如下：
智能开关100；固定组件110；温控组件120；执行组件130；连接件140；开关固定件150；锁定部160；第一固定基板170；第二固定基板180；固定件190；滑槽200；动滑轮300；挂钩310。
具体实施方式
如何提供一种结构简单，性能稳定的自动开关装置，对本领域技术人员而言是急需解决的技术问题。
有鉴于此，本发明提供一种基于形状记忆合金的智能开关，包括：用于固定所述智能开关的固定组件、用于在温度升高后形态发生变化的温控组件及用于执行动作的执行组件，所述固定组件的一端与所述温控组件的一端连接，所述温控组件的另一端与所述执行组件的一端连接，其中所述温控组件为形状记忆合金，所述固定组件与开关组件由刚性金属材料制成。本发明通过利用金属记忆合金的特性，在外界温度超过金属记忆合金的相变温度时，所述金属记忆合金带动所述执行组件收缩从而实现智能开关的解锁功能。上述智能开关没有利用复杂的电路和传感器，智能开关结构简单，同时采用形状记忆合金制造智能开关具有很好的稳定性。从而，解决现有技术中自动开关装置结构复杂、性能稳定性差的技术问题。
下面通过具体的实施例子并结合附图对本发明做进一步的详细描述。
参照图1，本发明第一具体实施例提供的一种基于形状记忆合金的智能开关，可以包括：用于固定所述智能开关100的固定组件110、用于在温度升高后形态发生变化的温控组件120及用于执行动作的执行组件130，所述固定组件110的一端与所述温控组件120的一端连接，所述温控组件120的另一端与所述执行组件130的一端连接，其中所述温控组件120为形状记忆合金，所述固定组件110与开关组件由刚性金属材料制成。
在本具体实施例中，固定组件110是用于将智能开关100与其它物体进行固定的连接部分，固定组件110采用刚性金属材料制成。固定组件110可以通过螺钉、螺柱等可拆卸的连接件140与其它物 体固定连接，也可以采用焊接的不可拆卸连接件140与其它物体固定连接。温控组件120采用形状记忆合金制成，形状记忆合金具有良好的稳定性，使得温控组件120的性能比较稳定，所述温控组件120与固定组件110的一端连接，所述温控组件120在达到相变温度后，所述温控组件120可以收缩成拱桥形或者褶皱形。所述温控组件120的另一端与执行组件130连接，当所述温控组件120收缩时，所述温控组件120带动所述执行组件130回缩从而实现智能开关的解锁功能。
上述组成结构的智能开关因没有采用复杂的电路和传感器，其相对于现有技术中的智能开关结构简单。同时，采用形状记忆合金制造智能开关具有很好的稳定性。从而，解决现有技术中自动开关装置结构复杂、性能稳定性差的技术问题。
在本发明提供的第一具体实施例中，进一步地，上述基于形状记忆合金的智能开关中所述固定组件110、温控组件120及执行组件130通过激光焊接连接在一起。
在本具体实施例中，采用Nd：YAG(钇铝石榴石晶体)激光器进行激光焊接，焊接过程如下：Nd：YAG激光器(峰值功率400W)先将形状记忆合金与刚性金属待焊接部分的位置进行加热形成焊接接头，具体地，将刚性金属与形状记忆合金待焊端用砂纸进行打磨，用丙酮除去刚性金属与形状记忆合金表面的油脂，用氢氟酸与硝酸的混合溶液去除刚性金属与形状记忆合金表面的氧化膜，清水洗净吹干。经过上述处理后将刚性金属与形状记忆合金放在夹具上进行激光焊接。焊缝上面与下面通入氩气作为保护气。采用的激光焊接参数参见表1。
表1激光焊接参数
在关键部分采用形状记忆合金并通过激光焊接技术与其它刚性金属部件连接，而不是整体结构均采用形状记忆合金，可以减低所述智能开关100的生产成本。
在本发明提供的第一具体实施例中，进一步地，上述基于形状记忆合金的智能开关在通过激光焊接之前，还包括采用激光对连接位置加热形成焊接接头。
焊接前对焊接连接位置进行加热形成焊接头可以去掉焊接位置处的油脂和氧化膜，使得焊接后支架具有良好的导电、导热性能。
在本发明提供的第一具体实施例中，进一步地，上述基于形状记忆合金的智能开关在通过激光焊接之后，还包括将所述智能开关100放入热处理炉进行退火处理，退火条件包括退火温度400-500℃及退火时间为1小时。
在具体实施例中，将焊接后的焊件进行退火处理，可以提高焊缝处的拉伸强度。具体地，于本发明实施例中，选择退火温度400-500℃，退火时间约1小时，通过测试得到焊缝的拉伸强度为237MPa，能满足本发明所需强度。经差式扫描量热法(DSC)测试形状记忆合金焊件在室温和不同热处理温度下的相变转变温度如表2所示，可见通过焊接—热处理可以调节形状记忆合金焊件的相变温度，从而可以控制和利用其形变效应。
具体地，形状记忆合金的形变效应是指在奥氏体中，形状记忆合金，较硬，且为刚性。而在马氏体下，形状记忆合金较软且为柔性。在马氏体下形状记忆合金可因外力拉伸而变形，一旦被加热且 超过相变温度，形状记忆合金就会转变为奥氏体状态，形状记忆合金收缩变硬，在本发明主要利用形状记忆合金从马氏体转变为奥氏体形状记忆合金会收缩的性能。
表2.不同状态下形状记忆合金焊件的相变转变温度(℃)
(Ms—马氏体转变开始温度；Mf—马氏体转变完成温度；As—奥氏体转变开始温度；Af—奥氏体转变完成温度)
通过上述退火条件的处理，可以加强所述激光焊接后焊接的强度，以满足本发明对智能开关结构强度的要求。同时还可以调节形状记忆合金焊件的相变温度，从而可以控制和利用其形变效应。
参照图2，本发明第二具体实施例提供一种利用第一具体实施例中智能开关的窗户开关。所述窗户开关可以包括：第一固定基板170、第二固定基板180及锁定部160，所述智能开关100通过所述固定组件110固定于所述第一固定基板170上，所述锁定部160固定于所述第二固定基板180上，所述第一固定基板170与所述第二固定基板180设置窗户的两侧，所述智能开关100中的执行组件130伸入所述锁定部160内将所述窗户锁定闭合。
参照图2，在具体实施例中，窗户开关由两部分组成，即锁孔部分和锁杆部分。其中锁孔部分可以包括：锁定部160及第二固定基板180，锁定部160固定于第二固定基板180。锁杆部分可以包括：所述智能开关100及第一固定基板170，所述锁定部160固定于所述第二固定基板180上。所述锁定部160与锁杆部分别安装与窗户两侧的相对位置上，锁定部160与第二固定基板180固定后形成的锁孔朝向锁杆部分方向，且与智能开关100的执行组件130在同一水平线上。正常使用状态下，所述执行组件130是插入在所述锁定部160与第二固定基板180固定后形成的锁孔中，完成窗户开关的上锁功能。当外界温度超过温控组件120的相变温度时，所述温控组件120从马氏体变为奥氏体，所述温控组件120相对固定组件110方向收缩，温控组件120带动执行组件130收缩，执行组件130脱离锁孔，所述窗户开关打开，完成户开关的解锁功能。当然，上述是以窗户为例的说明，在其它实施例中，上述窗户开关也同样可以应用于门、橱柜等家具中。
在本具体实施例中，参照图2～3，所述执行组件130用于与锁定部160配合锁定的一端相比与执行组件130其它部分的厚度较厚。可以保证执行组件130插入锁定部160后能与锁定部160紧密配合。
采用上述的窗户开关，在使用过程中当所述外界温度超过所述温控组件120的相变温度时，所述温控组件120控制开关组件将窗户打开，以便室内外空气流通降低室内温度。
在本发明提供的第二具体实施例中，进一步地，所述窗户开关还可以包括开关固定件150，所述开关固定件150固定于所述第一固定基板170上，所述执行组件130穿过所述开关固定件150。
设置所述开关固定件150可以加强所述窗户开关的结构强度。
参照图3，在本发明提供的第二具体实施例中，进一步地，上述窗户开关在外界温度超过相变转变温度时，所述温控组件120相对所述固定组件110收缩，所述温控组件120带动所述执行组件130回缩，所述执行组件130脱离所述锁定部160，所述窗户打开。
采用上述窗户开关，窗户开关可以根据周边环境温度自动将窗户打开，整个过程智能、简单。
参照图4，本发明第三具体实施例提供一种利用第一具体实施例中智能开关的窗帘上拉装置，可以包括：滑槽200、动滑轮300，所述智能开关100通过所述固定组件110固定于所述滑槽200的一端，所述智能开关100的执行组件130通过固定件190与所述动滑轮300连接，所述动滑轮300的一端固定，所述动滑轮300的另一端通过挂钩310与窗帘连接。
参照图4及图5在本具体实施例中，窗帘上拉装置中的所述智能开关100通过所述固定组件110固定于所述滑槽200的一端，所述智能开关100的执行组件130上设置有一个供动滑轮300一端固定连接的固定件190。所述固定件190可以是螺柱、螺钉等通过螺纹配合可拆卸固定于所述执行组件130上，也可以是还用焊接的方式直接固定在所述执行组件130上。在使用时，所述窗帘上拉装置设置于窗帘边上的墙体上，当外界温度超过温控组件120的相变温度时，所述温控组件120从马氏体变为奥氏体，其中所述温控组件120在奥氏体下可以呈拱桥形也可以呈褶皱形。所述温控组件120相对固定组件110方向收缩，温控组件120带动执行组件130收缩，执行组件130拉动动滑轮300运动，因动滑轮300一端固定，另一可活动端通过挂钩310与窗帘相连，当执行组件130拉动动滑轮300运动时，挂钩310会拉动窗帘与执行组件130运动相同的方向运动。 当执行组件130相对地面向上运动时，所述动滑轮300也相对地面向上运动，所述动滑轮300的可活动端向上运动，拉动与之相连的窗帘，窗帘被拉起。
上述窗帘上拉装置能够在外界温度超过记忆金属合金相变温度后，自动将窗帘拉起，方便室内外空气对流，减低室内温度。
综上所述，采用本发明提供的基于形状记忆合金的智能开关，在没有利用复杂的电路和传感器的前提下实现智能开关的作用，智能开关整体结构简单，同时采用形状记忆合金制造智能开关具有很好的稳定性。从而，解决现有技术中自动开关装置结构复杂、性能稳定性差的技术问题。
需要说明的是，本说明书中的各个实施例均采用递进的方式描述，每个实施例重点说明的都是与其他实施例的不同之处，各个实施例之间相同相似的部分互相参见即可。
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。应注意到：相似的标号和字母在下面的附图中表示类似项，因此，一旦某一项在一个附图中被定义，则在随后的附图中不需要对其进行进一步定义和解释。
在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，或者是该发明产品使用时惯常摆放的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第 一”、“第二”、“第三”等仅用于区分描述，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
在本发明的描述中，还需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“设置”、“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。

Claims (10)

1.一种基于形状记忆合金的智能开关，其特征在于，包括：用于固定所述智能开关的固定组件、用于在温度升高后形态发生变化的温控组件及用于执行动作的执行组件，所述固定组件的一端与所述温控组件的一端连接，所述温控组件的另一端与所述执行组件的一端连接，其中所述温控组件为形状记忆合金，所述固定组件与开关组件由刚性金属材料制成。
2.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于：所述固定组件、温控组件及执行组件通过激光焊接连接在一起。
3.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于：在通过激光焊接之前，还包括采用激光对连接位置加热形成焊接接头。
4.如权利要求1所述的智能开关，其特征在于：在通过激光焊接之后，还包括将所述智能开关放入热处理炉进行退火处理，退火条件包括退火温度400-500℃及退火时间为1小时。
5.采用权利要求1所述智能开关的窗户开关，其特征在于，包括：第一固定基板、第二固定基板及锁定部，所述智能开关通过所述固定组件固定于所述第一固定基板上，所述锁定部固定于所述第二固定基板上，所述第一固定基板与所述第二固定基板分别设置于窗户的两侧，所述智能开关中的执行组件伸入所述锁定部内将所述窗户锁定闭合。
6.如权利要求5所述的窗户开关，其特征在于，还包括：开关固定件，所述开关固定件固定于所述第一固定基板上，所述执行组件穿过所述开关固定件。
7.如权利要求5所述的窗户开关，其特征在于：当外界温度超过相变转变温度时，所述温控组件相对所述固定组件收缩，所述温控组件带动所述执行组件回缩，所述执行组件脱离所述锁定部，所述窗户打开。
8.采用权利要求1所述智能开关的窗帘上拉装置，其特征在于，包括：滑槽、动滑轮，所述智能开关通过所述固定组件固定于所述滑槽的一端，所述智能开关的执行组件通过固定件与所述动滑轮连接，所述动滑轮的一端固定，所述动滑轮的另一端通过挂钩与窗帘连接。
9.如权利要求8所述的窗帘上拉装置，其特征在于：所述固定件为螺柱或螺钉，所述固定件设置于所述执行组件上，所述动滑轮通过绳索与所述固定件连接。
10.如权利要求8所述的窗帘上拉装置，其特征在于：当外界温度超过相变转变温度时，所述温控组件相对所述固定组件收缩，所述温控组件带动所述执行组件运动，所述执行组件带动所述动滑轮运动，所述动滑轮通过挂钩上拉所述窗帘。
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