CN106653476B - 一种形状记忆合金单向驱动的热开关 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种单向驱动的热开关，包括相距布置的第一结构面板、第二结构面板以及驱动件，该驱动件包括一定位约束板、一柔性带以及一结构约束板，定位约束板一端固定在第一结构面板上，结构约束板固定在第二结构面板上，在柔性带内设置有形状记忆合金丝，柔性带的另一端具有与结构约束板连接的第一工作状态和在所述形状记忆合金丝作用下与所述结构约束板脱离的第二工作状态；第二结构面板在柔性带处于第一工作状态时与第二结构面板相对固定，第二结构面板在柔性带处于第二工作状态时可在外力作用下与第二结构面板相对运动。本发明热开关，具有设计简单、适用性强、结构尺寸和重量小，对被约束结构影响小以及便于多开关协调控制的优点。
Description
技术领域
本发明涉及一种温度控制设备,尤其是一种由形状记忆合金单向驱动的热开关。
背景技术
对于空间可展结构，各种可展面板存在着折叠和开展两种状态。处于折叠状态时，部分可展结构面板之间会存在开展力，在没有外部约束时，面板会自动进行开展运动，除此之外，这种面板间的约束的尺寸要求很小，不能影响面板的开展运动。而且在布置多处约束时，存在同步控制或者延迟控制问题，需要设计新型的开关来控制这种约束。
热开关是一种通过对结构导热途径的热阻进行控制而实现主动控制的传热构件。至今，基于各种原理的热开关技术已经得到很大发展并且获得了实际应用，包含微热膨胀型热开关、双金属片驱动热开关、石蜡驱动热开关等。但是这些传统的热开关存在许多固有缺点，如微热膨胀性热开关若在闭合的场合长期使用，可能会发生冷焊，以至于需要断开时无法打开；双金属驱动热开关的结构设计较为复杂，双金属的驱动力有限而导致接触热阻较大等。
本发明在传统热开关的基础上，提出一种新型的由形状记忆合金单向驱动的热开关，使用的单程形状记忆合金是一种智能材料，低温下经过一定的塑性变形后，加热到一定温度时，又可以完全恢复到变形前原来形状，这种特性可以用于开关的闭合和打开两个控制状态的实现。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对现有技术存在的不足，设计一种基于形状记忆合金单向驱动的热开关装置，利用形状记忆合金在高温态时具有恢复到变形前形状的全新原理，设计的结构具有控制可靠度高，设计简单，尺寸与重量很小，便于加工生产等优点。
为实现上述目的，本发明采用的技术方案为：
一种单向驱动的热开关，其特征在于：包括相距布置的第一结构面板和第二结构面板，以及连接在第一结构面板和第二结构面板之间的驱动件，该驱动件包括一定位约束板、一柔性带以及一结构约束板，所述定位约束板一端固定在所述第一结构面板上，所述结构约束板固定在所述第二结构面板上，所述柔性带的一端与所述定位约束板连接，在所述柔性带内设置有形状记忆合金丝，所述柔性带的另一端具有与所述结构约束板连接的第一工作状态和在所述形状记忆合金丝作用下与所述结构约束板脱离的第二工作状态；所述第二结构面板在所述柔性带处于第一工作状态时与所述第二结构面板相对固定，所述第二结构面板在所述柔性带处于第二工作状态时可在外力作用下与所述第二结构面板相对运动。
在所述结构约束板上方的设置有凸起，在所述柔性带上设设置有与所述凸起配合的孔。
在所述柔性带的另一端还连接有一结构约束配合板，该结构约束配合板在柔性带的第一工作状态时与所述结构约束板连接，该结构约束配合板在柔性带的第二工作状态时与所述结构约束板脱离。
所述定位约束板倾斜的固定在所述第一结构面板上，倾斜的方向为远离所述第二结构面板的方向。
所述定位约束板的倾斜角度为α，且定位约束板向结构面板偏移距离为h，其中α为60°～80°,h为1～3cm。
所述柔性带为绝缘柔性织物带。
形状记忆合金丝的未变形状态为直线状态。
本发明的相比于现有技术具有以下有益效果：通过柔性带的弯曲和平直恢复实现面板间的约束与放开，完成开关闭合和开启，设计简单适用性强；开关设计简单，在多处布置时，适合设计同步控制或者延时控制电路用于通电升温使开关开启。设计的定位约束板向结构面板偏移一定角度，可以充分保证绝缘柔性织物开展后远离结构面板，并且设计的形状记忆合金单向驱动开关尺寸小，重量小，开启状态时对被约束结构的运动影响小；设计的结构约束板与绝缘柔性织物的连接方式，简单高效，既可以保证开关闭合时两者的约束不会分离，又可以保证通电升温后，绝缘柔性织物不会受到结构约束板的约束而出现锁住无法弹开的问题。
附图说明
图1是形状记忆合金开关闭合状态示意图；
图2是形状记忆合金开关开启状态示意图；
图3是完整结构面板和开关位置示意图；
图4是形状记忆合金丝布置图；
图5是结构面板约束结构示意图；
图6是定位约束板结构示意图；
图7是约束配合板结构示意图。
具体实施方式
下面结合附图及实施例对本发明进一步详细说明：
如图1，图4所示，本发明形状记忆合金单向驱动的热开关，包括定位约束板1、柔性带2，结构约束板3，形状记忆合金丝4等部件，被开关控制的为结构面板第一结构面板5和第二结构面板6之间的相对位置，以及约束配合板7，图中所示的第一结构面板5和第二结构面板6只为实际结构面板的部分示意，如图3所示，虚线右侧为图1和图2的结构示意。当柔性带处于第一工作状态时，第一结构面板5和第二结构面板6之间相对固定，约束第二结构面板的运动，当柔性带处于第二工作状态时，第二结构面板6的约束去除，在外部力（结构面板之间的其他驱动展开力和结构面板之间自身的张力）的作用下展开，远离第一结构面板5，柔性带的第二状态和展开路线如图2中所示。形状记忆合金丝4包裹在柔性带2中，柔性带2端部嵌入定位约束板1中，定位约束板1与被控制的第一结构面板5相连。
通过设计各部件的尺寸，初始状态柔性带2在外力作用下与结构约束板3相连，而且结构约束板与第二结构面板6相连，由于可展结构面板间存在初始展开力，整个结构处于微拉状态，实现第一结构面板5和第二结构面板6之间的折叠状态。
对形状记忆合金丝4通电升温后，形状记忆合金丝4在达到奥氏体相变温度时，会自动从结构约束板3弹开恢复到直线状态，由于定位约束板1的存在，升温后恢复的直线状态与定位约束板1平行，第一结构面板5与第二结构面板6之间的约束去除，第二结构面板6在外部驱动力和结构自身张力的驱动下实现展开，完成形状记忆合金单向驱动的热开关的一个完整循环过程。当形状记忆合金丝4断电后温度逐渐下降时，保持直线状态不发生改变。
Claims (7)
1.一种单向驱动的热开关，其特征在于：包括相距布置的第一结构面板和第二结构面板，以及连接在第一结构面板和第二结构面板之间的驱动件，该驱动件包括一定位约束板、一柔性带以及一结构约束板，所述定位约束板一端固定在所述第一结构面板上，所述结构约束板固定在所述第二结构面板上，所述柔性带的一端与所述定位约束板连接，在所述柔性带内设置有形状记忆合金丝，所述柔性带的另一端具有与所述结构约束板连接的第一工作状态和在所述形状记忆合金丝作用下与所述结构约束板脱离的第二工作状态；所述第二结构面板在所述柔性带处于第一工作状态时与所述第一结构面板相对固定，所述第二结构面板在所述柔性带处于第二工作状态时可在外力作用下与所述第一结构面板相对运动。
2.根据权利要求1所述的单向驱动的热开关，其特征在于：在所述结构约束板上方的设置有凸起，在所述柔性带上设置有与所述凸起配合的孔。
3.根据权利要求1所述的单向驱动的热开关，其特征在于：在所述柔性带的另一端还连接有一结构约束配合板，该结构约束配合板在柔性带的第一工作状态时与所述结构约束板连接，该结构约束配合板在柔性带的第二工作状态时与所述结构约束板脱离。
4.根据权利要求1、2或3所述的单向驱动的热开关，其特征在于：所述定位约束板倾斜的固定在所述第一结构面板上，定位约束板倾斜的方向为远离所述第二结构面板的方向。
5.根据权利要求4所述的单向驱动的热开关，其特征在于：所述定位约束板的倾斜角度为α,且定位约束板向结构面板偏移距离为h，其中α为60°～80°,h为1～3cm。
6.根据权利要求4所述的单向驱动的热开关，其特征在于：所述柔性带为绝缘柔性织物带。
7.根据权利要求4所述的单向驱动的热开关，其特征在于：形状记忆合金丝的未变形状态为直线状态。
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