CN112360321B - 一种基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗，包括叶片组件（1）和窗框组件（2），叶片组件（1）包括一组相连的上叶片（11）、下叶片（12）和形状记忆合金片（13），窗框组件（2）包括一对设于叶片组件（1）两侧的外框（21），每侧的外框（21）内设有相互配合的转轴（22）、扇形片（23）、限位螺钉（24）和调整座（25），调整座（25）上设有一个环形卡座（26），环形卡座（26）上套设一个形状记忆弹簧（27），形状记忆弹簧（27）的一端正对着扇形片（23）。本发明的优点是使叶片具备自适应开合能力，使充电桩具有分区域的差异化散热与密封能力，驱动力足、稳定性好，提高散热效果。
Description
技术领域
本发明涉及充电桩百叶窗技术领域，尤其是一种基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗。
背景技术
百叶窗是新能源汽车充电桩的重要外部结构，该结构一方面可以防止灰尘、雨水等进入到桩内，另一方面能够留有一定间隙，保证桩内外空气流通，起到散热作用。在工作状态，桩体内部短时间会产生大量热量，大的叶片角度可以保证良好的散热性能，确保充电桩能够安全使用；在非工作状态，桩体则更注重防尘防水性能，需要小的叶片角度保证其密封性。因此，这种矛盾的使用需求成为了充电桩百叶窗设计的难点。现阶段使用的充电桩百叶窗主要为叶片角度固定式，且妥协于密封性需求，导致桩体散热能力较差，使用时存在一定安全隐患。
新能源汽车充电桩又存在特殊性：工作时热源区域集中，温度分布差异性大。在高温区出风口，散热风机集中分布，热空气流出量大，即使叶片角度展开大，灰尘也不易进入；反之，低温区出风口，由于流出空气少，不宜使叶片大角度展开。因此，综合上述原因，在充电桩工作时，针对不同温度分布，不同区域的不同叶片还需要做到自适应开合角度，使充电桩具有分区域的差异化散热与密封能力，而现有的形状记忆效应驱动的温控式百叶窗百叶开合角度统一，难以满足上述需求。
发明内容
本发明目的就是为了解决现有充电桩百叶窗叶片角度固定、散热能力差无法自适应温控的问题，提供了一种基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗，使叶片具备自适应开合能力，可以根据周围环境温度变化调整开合状态，使充电桩具有分区域的差异化散热与密封能力，驱动力足、稳定性好，提高散热效果。
为了实现上述目的，本发明采用了如下技术方案：
一种基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗，包括叶片组件和窗框组件，叶片组件包括一组相互配合的上叶片、下叶片和形状记忆合金片，每扇上叶片的下端均连接一扇下叶片，下叶片上连有一组形状记忆合金片；
窗框组件包括一对设于叶片组件两侧的外框，每侧的外框内均连有一组与上叶片两端对应相连的转轴，外框内还设有一组与转轴对应配合的空腔，每个转轴的下端连接一个扇形片，扇形片设于空腔内，正对着空腔一侧的外框上连有一个限位螺钉，限位螺钉的一端伸入空腔内，正对着空腔另一侧的外框内连接一个安装槽，安装槽内连接一个相互配合的调整座，调整座上设有一个环形卡座，环形卡座上套设一个形状记忆弹簧，形状记忆弹簧的一端正对着扇形片，以用于通过形状记忆弹簧的变化推动扇形片转动。
进一步地，所述上叶片包括垂直段和倾斜段，垂直段与窗框组件的转轴相连，倾斜段的下端与下叶片相连，下叶片包括依次相连的弯折部、连接部和水平部，弯折部的上端通过卡槽与上叶片相连。
进一步地，所述下叶片的弯折部设有一组方孔，方孔正对着形状记忆合金片设置，以用于热量导通。
进一步地，所述下叶片为聚合物材质，形状记忆合金片为铜基系列形状记忆合金。
进一步地，所述形状记忆合金片的厚度为下叶片厚度的1/3~1/2，形状记忆合金片横向排布长度占下叶片长度的30%~60%，以用于保证形状记忆合金片具有足够的驱动力、且提高下端片的结构强度。
进一步地，所述调整座通过螺纹连接固定到外框的内侧面上，限位螺钉通过螺纹连接固定到外框的外侧面上，以通过调整座或限位螺钉的前后位移对扇形片或转轴的旋转角度进行限位。
进一步地，所述形状记忆弹簧、环形卡座与调整座同轴设置。
进一步地，所述形状记忆弹簧为形状记忆聚合物弹簧。
进一步地，所述调整座的中部设有一个圆孔，圆孔的直径为形状记忆弹簧直径的1/3~1/2，以用于热量导通。
进一步地，扇形片在初始状态时与空腔的左侧壁接触。
与现有技术相比，本发明的优点具体在于：
（1）本发明的百叶窗叶片具有自适应开合能力，每片叶片都能够通过感知周围环境温度变化改变自身的开合角度，使充电桩具有分区域的差异化散热与密封能力，提高了充电桩工作状态的散热效果；
（2）本发明的百叶窗叶片依据自身结构特点设计不同的记忆材料驱动方式，具有驱动结构简单、驱动力足够、系统稳定性好等特点，同时保证了叶片末端结构兼顾强度与柔韧性；
（3）本发明的百叶窗叶片开合过程无需电机驱动，没有振动和噪音，可靠性高；
（4）本发明的百叶窗结构简单、紧凑、通用性强，未占额外的设计空间，非常利于现有充电桩百叶窗的替换升级以及新式结构的推广普及，适用性强。
附图说明
图1为本发明的充电桩百叶窗的侧视图；
图2为本发明的充电桩百叶窗的主视图；
图3为图1的A局部放大图；
图4为本发明的外框结构图；
图5为本发明的形状记忆合金片的分布图；
图6为图5的B-B剖视图。
具体实施方式
实施例1
为使本发明更加清楚明白，下面结合附图对本发明的一种基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗进一步说明，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不用于限定本发明。
参见图1和图2，一种基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗，包括叶片组件1和窗框组件2，其特征在于：
参见图1、图5和图6，叶片组件1包括一组相互配合的上叶片11、下叶片12和形状记忆合金片13，每扇上叶片11的下端均连接一扇下叶片12，下叶片12上连有一组形状记忆合金片13；
上叶片11包括垂直段11a和倾斜段11b，垂直段11a与窗框组件2的转轴22相连，倾斜段11b的下端与下叶片12相连，下叶片12包括依次相连的弯折部12a、连接部12b和水平部12c，弯折部12a的上端通过卡槽4与上叶片11相连；
下叶片12的弯折部12a设有一组用于热量导通的方孔3，方孔3正对着形状记忆合金片13设置，形状记忆合金片13的厚度为下叶片12厚度的1/3~1/2，形状记忆合金片13横向排布长度占下叶片12长度的30%~60%，以用于保证形状记忆合金片具有足够的驱动力、且提高下端片的结构强度；
下叶片12为聚合物材质，形状记忆合金片13为铜基系列形状记忆合金；
参见图1、图2、图3和图4，窗框组件2包括一对设于叶片组件1两侧的外框21，每侧的外框21内均连有一组与上叶片11两端对应相连的转轴22，外框21内还设有一组与转轴22对应配合的空腔21a，每个转轴22的下端连接一个扇形片23，扇形片23设于空腔21a内；
参见图3和图4，正对着空腔21a一侧的外框21上通过螺纹与一个限位螺钉24相连，限位螺钉24的一端伸入空腔21a内，正对着空腔21a另一侧的外框21内连接一个安装槽21b，安装槽21b内通过螺纹与一个相互配合的调整座25相连，调整座25上设有一个环形卡座26，环形卡座26上套设一个形状记忆弹簧27，形状记忆弹簧27的一端正对着扇形片23，扇形片23在初始状态时与空腔21a的左侧壁接触，以用于通过形状记忆弹簧的变化推动扇形片转动；
形状记忆弹簧27、环形卡座26与调整座25同轴设置，形状记忆弹簧27为形状记忆聚合物弹簧；
调整座25的中部设有一个圆孔25a，圆孔25a的直径为形状记忆弹簧27直径的1/3~1/2，以用于热量导通。
本发明的工作过程如下：
（1）预备调试
旋转调整座25，使其前后位移，调整形状记忆弹簧27与扇形片23的接触状态，使形状记忆弹簧27具有一定的压缩，此过程可以控制触发叶片打开的初始温度。压缩力大，则初始温度低；反之，形状记忆弹簧27为松弛状态，初始温度就高。旋转限位螺钉24，使其前后位移，用于对固定式转轴22的极限旋转角度进行限位。
（2）运行与停止
此运行过程中，分为三类工况：
a.第一类工况：充电桩工作，热源产生热量，热量通过圆孔25a到达形状记忆弹簧27处，热量累积，温度上升。此时，温度低于设置的初始温度，扇形片23未转动，扇形片23仍然与外框21的空腔21a左侧壁接触。与此同时，热量通过方孔3传导累积到形状记忆合金片13处，温度上升，形状记忆合金片13发生变形，弯折角度减小，带动下叶片12变形，下叶片12向上翘起，扩大散热通道，提高了充电桩百叶窗的散热能力。充电桩停止工作，热量减少，叶片恢复初始状态。
b.第二类工况：充电桩工作，热源产生热量，热量通过圆孔25a到达形状记忆弹簧27处，热量累积，温度上升。此时，温度高于设置的初始温度，形状记忆弹簧27推动扇形片23转动，上叶片11向上旋转。与此同时，热量通过方孔3传导累积到形状记忆合金片13处，温度上升，形状记忆合金片13发生变形，弯折角度减小，带动下叶片12变形，下叶片12向上翘起，翘起幅度较大。下叶片12向上翘起与上叶片11向上旋转一起扩大散热通道，提高了充电桩百叶窗的散热能力，热量的累积与散去达到平衡，扇形片23转动角度未达极限，没有接触到限位螺钉24。充电桩停止工作，热量减少，叶片恢复初始状态。
c.第三类工况：充电桩工作，热源产生热量，热量通过圆孔25a到达形状记忆弹簧27处，热量累积，温度上升。此时，温度高于设置的初始温度，形状记忆弹簧27推动扇形片23转动，上叶片11向上旋转。与此同时，热量通过方孔3传导累积到形状记忆合金片13处，温度上升，形状记忆合金片13发生变形，弯折角度减小，带动下叶片12变形，下叶片12向上翘起，翘起幅度达到极限。下叶片12向上翘起与上叶片11向上旋转一起扩大散热通道，提高了充电桩百叶窗的散热能力，热量的累积与散去达到平衡，扇形片23转动角度达到极限，接触到限位螺钉24。充电桩停止工作，热量减少，叶片恢复初始状态。
本发明中，百叶窗叶片具有自适应开合能力，每片叶片都能够通过感知周围环境温度变化改变自身的开合角度，使充电桩具有分区域的差异化散热与密封能力，提高了充电桩工作状态的散热效果；同时，依据百叶窗自身结构特点设计不同的记忆材料驱动方式，具有驱动结构简单、驱动力足够、系统稳定性好等特点，同时保证了叶片末端结构兼顾强度与柔韧性；此外，本发明的百叶窗叶片开合过程无需电机驱动，没有振动和噪音，可靠性高，且其结构简单、紧凑、通用性强，未占额外的设计空间，适用范围广。
除上述实施例外，本发明还可以有其他实施方式。凡采用等同替换或等效变换形成的技术方案，均落在本发明要求的保护范围。
Claims (6)
1.一种基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗，包括叶片组件（1）和窗框组件（2），其特征在于：
叶片组件（1）包括一组相互配合的上叶片（11）、下叶片（12）和形状记忆合金片（13），每扇上叶片（11）的下端均连接一扇下叶片（12），下叶片（12）上连有一组形状记忆合金片（13）；
上叶片（11）包括垂直段（11a）和倾斜段（11b），垂直段（11a）与窗框组件（2）的转轴（22）相连，倾斜段（11b）的下端与下叶片（12）相连，下叶片（12）包括依次相连的弯折部（12a）、连接部（12b）和水平部（12c），弯折部（12c）的上端通过卡槽（4）与上叶片（11）相连；
下叶片（12）的弯折部（12a）设有一组方孔（3），方孔（3）正对着形状记忆合金片（13）设置；
窗框组件（2）包括一对设于叶片组件（1）两侧的外框（21），每侧的外框（21）内均连有一组与上叶片（11）两端对应相连的转轴（22），外框（21）内还设有一组空腔（21a），每个转轴（22）的下端连接一个扇形片（23），扇形片（23）设于空腔（21a）内，正对着空腔（21a）一侧的外框（21）上连有一个限位螺钉（24），限位螺钉（24）的一端伸入空腔（21a）内，正对着空腔（21a）另一侧的外框（21）内连接一个安装槽（21b），安装槽（21b）内连接一个相互配合的调整座（25），调整座（25）上设有一个环形卡座（26），环形卡座（26）上套设一个形状记忆弹簧（27），形状记忆弹簧（27）的一端正对着扇形片（23）；
下叶片（12）为聚合物材质，形状记忆合金片（13）为铜基系列形状记忆合金，形状记忆弹簧（27）为形状记忆聚合物弹簧。
2.根据权利要求1所述的基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗，其特征在于：
所述形状记忆合金片（13）的厚度为下叶片（12）厚度的1/3~1/2，形状记忆合金片（13）横向排布长度占下叶片（12）长度的30%~60%。
3.根据权利要求1或2所述的基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗，其特征在于：
所述调整座（25）通过螺纹连接固定到外框（21）的内侧面上，限位螺钉（24）通过螺纹连接固定到外框（21）的外侧面上。
4.根据权利要求1或2所述的基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗，其特征在于：
所述形状记忆弹簧（27）、环形卡座（26）与调整座（25）同轴设置。
5.根据权利要求1或2所述的基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗，其特征在于：
所述调整座（25）的中部设有一个圆孔（25a），圆孔（25a）的直径为形状记忆弹簧（27）直径的1/3~1/2。
6.根据权利要求1或2所述的基于形状记忆效应驱动的自适应温控式充电桩百叶窗，其特征在于：
扇形片（23）在初始状态时与空腔（21a）的左侧壁接触。
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