CN109736930A - 电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，包括主动轴、从动轴、主动壳体和扇叶，在传动段的侧壁中部设有数个容置槽，在容置槽内设有一摩擦顶杆，在摩擦顶杆上套设有一形状记忆合金弹簧，在形状记忆合金弹簧上还套设有一由电阻丝绕制形成的发热管；在从动轴伸出主动壳体的部分上设有一发电机总成，所述发电机总成包括定子壳体和转子线圈，该转子线圈的两端分别通过导线与发热管的两端相连；所述扇叶安装于从动轴伸出主动壳体的一端，并与从动轴固定连接，且能随从动轴同步转动。本发明能够有效提高散热装置的响应效率，并提高转矩的传递效率，同时，无需外接电源，使用更加方便，并且能耗更低。

Description

电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置

技术领域

本发明涉及散热装置领域，尤其涉及一种电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置。

背景技术

形状记忆合金是一种具有形状记忆效应和超弹性特性的感温材料。形状记忆合金在一定条件下进行一定程度的变形，通过适当地改变外界温度又会发生逆变形，使材料恢复成初始形状；基于该特性，在机械、电子、航空航天、生物医学及日常生活等领域取得了许多研究成果：如CN2063983Y公开的“形状记忆合金风扇离合器”，它利用形状记忆合金在指定温度下变形的特点，把形状记忆合金丝簧安装在对汽车冷却循环水水温敏感的水泵轴中心，作为新型离合器的感温元件和离合动力源。如CN204591449U公开的“一种发动机冷却风扇离合器”，它利用形状记忆合金弹簧感应散热器的温度，当达到某一温度时，形状记忆合金弹簧伸长，从而推动导柱带动从动部件转动。如CN 207315906 U公开了一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，型能够自发电产生磁场，而且散热性能随温度的变化而变化。如CN205895973U公开了一种利用形状记忆合金驱动的圆锥摩擦式风扇离合器，能够感应散热器的温度，实施调整传动转矩和输出转速，实现对风扇的温度控制。如CN2918748Y公开的“内燃机散热风扇离合器”，它利用形状记忆合金感应散热器的温度，当温度低时，主动盘上的磁极和风扇毂上的导磁凸块之间的磁力小，风扇转速低，当温度高时，形状记忆合金推动导磁盘移动，增大了磁力，从而风扇转速增高。如CN102562857A公开的“一种锥形挤压—剪切式磁流变离合器”，当主动轴转动时并给励磁线圈通入电流后，产生磁场，以磁流变液的周向剪切应力传递转矩，利用输出盘衔铁在磁场作用下产生磁通吸引衔铁，使衔铁挤压磁流变液，由于挤压效应，以达到增大磁流变液传递的转矩的目的。

但是，上述现有的散热装置及传动结构都存在以下缺陷：

1、由于环境温度通常是缓慢升高，因此，整个装置的响应速度慢，并且自动调节能力差，随温度变化而变化的效率低，极大地影响了散热装置的效率。

2、整个装置需要外接电源，不仅能耗高，并且给散热装置的使用带来不便。

发明内容

针对现有技术存在的上述不足，本发明的目的在于提供一种电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，能够有效提高散热装置的响应效率，并提高转矩的传递效率，同时，无需外接电源，使用更加方便，并且能耗更低。

为了解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是这样的：一种电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，包括主动轴、从动轴、主动壳体和扇叶，所述主动壳体包括左壳体和右壳体，所述主动轴与左壳体固定连接，从动轴穿过右壳体后伸入主动壳体内，并通过轴承与左壳体和右壳体相连，且从动轴位于主动壳体内的部分扩大形成传动段，该传动段与主动壳体之间具有间隙；其特征在于：在传动段的侧壁中部，绕其一周设有数个容置槽，在容置槽内设有一摩擦顶杆，所述摩擦顶杆的一端伸出容置槽并扩大呈弧形，另一端具有一导向槽；所述主动壳体内壁，对应摩擦顶杆的扩大端的位置，设有绕主动壳体一周的环形槽，当摩擦顶杆从容置槽伸出后，其扩大端能够与该环形槽紧贴；在容置槽内还设有一导杆，所述导杆的一端与容置槽的槽底固定连接，另一端伸入顶杆的导向槽内；在摩擦顶杆上套设有一形状记忆合金弹簧，该形状记忆合金弹簧的一端与容置槽的槽底相连，另一端与摩擦顶杆的扩大端相连；在形状记忆合金弹簧上还套设有一由电阻丝绕制形成的发热管；在右壳体和传动段对应的位置，对应各容置槽分别设有一与容置槽相连通的导热孔；

在从动轴伸出主动壳体的部分上设有一发电机总成，所述发电机总成包括定子壳体和转子线圈，所述定子壳体套设在从动轴上，并通过轴承与从动轴相连；所述转子线圈位于定子壳体内，并套设在从动轴上，且与从动轴固定连接，通过从动轴能够带动转子线圈同步转动；该转子线圈的两端分别通过导线与发热管的两端相连；

所述扇叶安装于从动轴伸出主动壳体的一端，并与从动轴固定连接，且能随从动轴同步转动。

进一步地，在容置槽的槽壁以及形状记忆合金弹簧和发热管的两端均设有绝缘垫。

进一步地，所述电阻丝为弹性电阻丝，其两端对应与形状记忆合金弹簧的两端固定连接。

进一步地，在从动轴上沿其轴向设有贯穿其两端的通孔，所述容置槽底部和定子壳体内侧的从动轴上均设有与通孔相连的导线孔，所述转子线圈与发热管之间的导线位于通孔和导线孔内。

进一步地，在从动轴上，对应定子壳体左侧设有左侧轴肩，对应定子壳体右侧设有右侧轴肩；在定子壳体的左侧设有左端盖，右侧设有右端盖，在左侧轴肩与左端盖之间设有定位套；在右侧轴肩上设有固定座，在固定座与右端盖之间设有推力轴承。

进一步地，所述扇叶包括叶片和套管，在从动轴伸出主动壳体的一端的端部设有定位轴肩，所述套管套设在从动轴上，其一端与该定位轴肩紧贴；在通孔靠近扇叶的一端设有内螺纹，在套管的另一端设有一锁紧螺栓，在锁紧螺栓与套管之间还设有一压紧垫片，所述锁紧螺栓的螺杆穿过套管后与通孔螺纹配合相连，并通过压紧垫片将套筒压紧在定位轴肩上。

进一步地，在套管与固定座之间也设有一定位套。

进一步地，所述主动轴的右端扩大形成左轴承端盖，在右壳体的右侧设有右轴承端盖，该右轴承端盖套设在从动轴上，并与从动轴固定连接。

与现有技术相比，本发明具有如下优点：

1、结构简单，通过主动轴带动转子线圈转动产生电流，从而使整个散热装置不需 要外接电源带动工作，使用更加方便。

2、在形状记忆合金弹簧上设置有电阻丝绕组形成的发热管，这样，当发电机总成发电后，直接给发热管供电，从而使发热管发热，这样，能够使形状记忆合金弹簧快速发生形变伸长，从而快速进行转矩输出，有效提高整个散热装置的响应效率。

3、当从动轴转速增大时，发电量也增大，使发热管的发热量也增大，从而使形状记忆合金弹簧的温度增大，这样，能够使输出转矩进一步增大，转速进一步增大，发电量进一步增大，散热效果更好，如此循环。

附图说明

图1为本发明的结构示意图。

图2为图1中局部A的放大图。

图3为图1中局部B的放大图。

图中：1—主动轴，2—从动轴，31—左壳体，32—右壳体，41—叶片，42—套管，5—传动段，6—摩擦顶杆，7—导杆，8—形状记忆合金弹簧，9—发热管，10—导热孔，11—定子壳体，12—转子线圈，13—导向，14—绝缘垫，15—左端盖，16—右端盖，17—固定座，18—锁紧螺栓，19—压紧垫片，20—左轴承端盖，21—右轴承端盖。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本发明作进一步说明。

实施例：参见图1至图3，一种电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，包括主动轴1、从动轴2、主动壳体和扇叶41。所述主动壳体包括左壳体31和右壳体32，所述主动轴1与左壳体31固定连接，从动轴2穿过右壳体32后伸入主动壳体内，并通过轴承与左壳体31和右壳体32相连，且从动轴2位于主动壳体内的部分扩大形成传动段5，该传动段5与主动壳体之间具有间隙。所述主动轴1的右端扩大形成左轴承端盖20，在右壳体32的右侧设有右轴承端盖21，该右轴承端盖21套设在从动轴2上，并与从动轴2固定连接；从而能够使散热装置的稳定性更好。

在传动段5的侧壁中部，绕其一周设有数个容置槽，在容置槽内设有一摩擦顶杆6，所述摩擦顶杆6的一端伸出容置槽并扩大呈弧形，另一端具有一导向槽。所述主动壳体内壁，对应摩擦顶杆6的扩大端的位置，设有绕主动壳体一周的环形槽，当摩擦顶杆6从容置槽伸出后，其扩大端能够与该环形槽紧贴；在容置槽内还设有一导杆7，所述导杆7的一端与容置槽的槽底固定连接，另一端伸入顶杆的导向槽内。在摩擦顶杆6上套设有一形状记忆合金弹簧8，该形状记忆合金弹簧8的一端与容置槽的槽底相连，另一端与摩擦顶杆6的扩大端相连；在形状记忆合金弹簧8上还套设有一由电阻丝绕制形成的发热管9；其中，所述电阻丝为弹性电阻丝，其两端对应与形状记忆合金弹簧8的两端固定连接；这样，在形状记忆合金弹簧8伸长后，也能够更好地对形状记忆合金弹簧8加热，提高形状记忆合金弹簧8的形变性能。在容置槽的槽壁以及形状记忆合金弹簧8和发热管9的两端均设有绝缘垫14，从而防止出现漏电情况，以提高安全性能。在右壳体32和传动段5对应的位置，对应各容置槽分别设有一与容置槽相连通的导热孔10；以便于环境温度快速传递到形状记忆合金弹簧8上。

在从动轴2伸出主动壳体的部分上设有一发电机总成，所述发电机总成包括定子壳体11和转子线圈12，所述定子壳体11套设在从动轴2上，并通过轴承与从动轴2相连；所述转子线圈12位于定子壳体11内，并套设在从动轴2上，且与从动轴2固定连接，通过从动轴2能够带动转子线圈12同步转动。该转子线圈12的两端分别通过导线13与发热管9的两端相连；其中，在从动轴2上沿其轴向设有贯穿其两端的通孔，所述容置槽底部和定子壳体11内侧的从动轴2上均设有与通孔相连的导线13孔，所述转子线圈12与发热管9之间的导线13位于通孔和导线13孔内；这样，使整个散热装置的结构更加合理，并且不会因导线13的布置而影响整个装置的运行。实际装配过程中，在从动轴2上，对应定子壳体11左侧设有左侧轴肩，对应定子壳体11右侧设有右侧轴肩；在定子壳体11的左侧设有左端盖15，右侧设有右端盖16，在左侧轴肩与左端盖15之间设有定位套；在右侧轴肩上设有固定座17，在固定座17与右端盖16之间设有推力轴承。这样，能够更好地对发电机总成的位置进行固定，从而保证发电机总成运行的稳定性。

所述扇叶41安装于从动轴2伸出主动壳体的一端，并与从动轴2固定连接，且能随从动轴2同步转动。其中，所述扇叶41包括叶片和套管42，在从动轴2伸出主动壳体的一端的端部设有定位轴肩，所述套管42套设在从动轴2上，其一端与该定位轴肩紧贴。在通孔靠近扇叶41的一端设有内螺纹，在套管42的另一端设有一锁紧螺栓18，在锁紧螺栓18与套管42之间还设有一压紧垫片19，所述锁紧螺栓18的螺杆穿过套管42后与通孔螺纹配合相连，并通过压紧垫片19将套筒压紧在定位轴肩上。这样，整个扇叶41的安装更加方便，并且稳定性更好。在套管42与固定座17之间也设有一定位套；从而进一步将发电机总成的位置进行限定。

工作过程中：

主动轴1转动，温度低于70度时，摩擦顶杆6的扩大端与主动壳体的内壁未接触，但是，间隙很小，从动轴2未转动。

温度高于70度时，形状记忆合金弹簧8在热效应作用下，驱动摩擦顶杆6伸出容置槽，并使其扩大端与主动壳体的内壁接触产生压力，依靠摩擦顶杆6与主动壳体之间的摩擦力传递转矩，带动从动轴2转动。

从动轴2转动后，带动转子线圈12转动，使发电机总成开始发电，电流输入给形状记忆合金弹簧8上的发热管9（电阻丝），发热管9的发热后，形状记忆合金弹簧8的温度也升高，使形状记忆合金弹簧8驱动摩擦顶杆6与主动壳体的内壁接触的压力增大，从而带动从动轴2转动加快；同时，摩擦顶杆6受到离心力产生的摩擦转矩加大，从而带动从动轴2的转速更加增大。

从动轴2转速增大，发电增大，发热管9发热增大，形状记忆合金弹簧8温度升高，形变量增大，转矩增大，转速增大，发电量增大，如此循环。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制技术方案，本领域的普通技术人员应当理解，那些对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本技术方案的宗旨和范围，均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (8)

1.一种电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，包括主动轴、从动轴、主动壳体和扇叶，所述主动壳体包括左壳体和右壳体，所述主动轴与左壳体固定连接，从动轴穿过右壳体后伸入主动壳体内，并通过轴承与左壳体和右壳体相连，且从动轴位于主动壳体内的部分扩大形成传动段，该传动段与主动壳体之间具有间隙；其特征在于：在传动段的侧壁中部，绕其一周设有数个容置槽，在容置槽内设有一摩擦顶杆，所述摩擦顶杆的一端伸出容置槽并扩大呈弧形，另一端具有一导向槽；所述主动壳体内壁，对应摩擦顶杆的扩大端的位置，设有绕主动壳体一周的环形槽，当摩擦顶杆从容置槽伸出后，其扩大端能够与该环形槽紧贴；在容置槽内还设有一导杆，所述导杆的一端与容置槽的槽底固定连接，另一端伸入顶杆的导向槽内；在摩擦顶杆上套设有一形状记忆合金弹簧，该形状记忆合金弹簧的一端与容置槽的槽底相连，另一端与摩擦顶杆的扩大端相连；在形状记忆合金弹簧上还套设有一由电阻丝绕制形成的发热管；在右壳体和传动段对应的位置，对应各容置槽分别设有一与容置槽相连通的导热孔；

在从动轴伸出主动壳体的部分上设有一发电机总成，所述发电机总成包括定子壳体和转子线圈，所述定子壳体套设在从动轴上，并通过轴承与从动轴相连；所述转子线圈位于定子壳体内，并套设在从动轴上，且与从动轴固定连接，通过从动轴能够带动转子线圈同步转动；该转子线圈的两端分别通过导线与发热管的两端相连；

所述扇叶安装于从动轴伸出主动壳体的一端，并与从动轴固定连接，且能随从动轴同步转动。

2.根据权利要求1所述的电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，其特征在于：在容置槽的槽壁以及形状记忆合金弹簧和发热管的两端均设有绝缘垫。

3.根据权利要求1所述的电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，其特征在于：所述电阻丝为弹性电阻丝，其两端对应与形状记忆合金弹簧的两端固定连接。

4.根据权利要求1所述的电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，其特征在于：在从动轴上沿其轴向设有贯穿其两端的通孔，所述容置槽底部和定子壳体内侧的从动轴上均设有与通孔相连的导线孔，所述转子线圈与发热管之间的导线位于通孔和导线孔内。

5.根据权利要求1所述的电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，其特征在于：在从动轴上，对应定子壳体左侧设有左侧轴肩，对应定子壳体右侧设有右侧轴肩；在定子壳体的左侧设有左端盖，右侧设有右端盖，在左侧轴肩与左端盖之间设有定位套；在右侧轴肩上设有固定座，在固定座与右端盖之间设有推力轴承。

6.根据权利要求5所述的电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，其特征在于：所述扇叶包括叶片和套管，在从动轴伸出主动壳体的一端的端部设有定位轴肩，所述套管套设在从动轴上，其一端与该定位轴肩紧贴；在通孔靠近扇叶的一端设有内螺纹，在套管的另一端设有一锁紧螺栓，在锁紧螺栓与套管之间还设有一压紧垫片，所述锁紧螺栓的螺杆穿过套管后与通孔螺纹配合相连，并通过压紧垫片将套筒压紧在定位轴肩上。

7.根据权利要求6所述的电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，其特征在于：在套管与固定座之间也设有一定位套。

8.根据权利要求1所述的电阻电热形状记忆合金驱动的自动散热装置，其特征在于：所述主动轴的右端扩大形成左轴承端盖，在右壳体的右侧设有右轴承端盖，该右轴承端盖套设在从动轴上，并与从动轴固定连接。