CN113302397B - 形状记忆激励器组件及组装方法 - Google Patents
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Abstract
本发明涉及一种形状记忆激励器组件，包括线型形状记忆元件、彼此间隔开的第一偏转元件和第二偏转元件，其中线型形状记忆元件围绕第一偏转元件和第二偏转元件多次缠绕，并且在它们之间形成控制元件组件。形状记忆激励器组件的特征在于，在相应偏转元件上的至少一个线固定器和线型形状记忆元件接触线固定器的部分被嵌入灌封化合物中。
Description
本发明涉及形状记忆激励器组件和用于制造形状记忆激励器组件的组装方法。
具有高温相(奥氏体)和低温相(马氏体)的形状记忆材料的激励器是已知的，并且以高强度和高负载循环次数为特征。镍钛合金和镍钛铜合金通常用作形状记忆激励器的材料。此外，基于CuZn、CuZnAl、CuAlNi、TiNiAl、FeMnSi、和ZnAuCu的形状记忆材料以及形状记忆聚合物是已知的。
要激活形状记忆激励器，必须将其加热到相变温度以上。这可以通过提供加热介质来完成。替代地，可以通过通电来实现温度变化。材料的均匀温度的控制是必要的，因此，通常使用薄壁细长结构，例如由形状记忆材料制成的线或带。由于高的表面积对体积的比率，这提供了快速冷却的优势，使得整个温度循环可以高速执行，从而可以快速连续地执行激励器配置转变。
为了将由形状记忆材料制成的线或带的优点用于需要更高激励作用的应用，由形状记忆线制成的编织物或织物的应用是已知的。为此，参考例如DE4307593C1。此外，DE102011112966A1和DE102011112965A1提出了用形状记忆线生产的网格或编织织物形式的网格结构，以形成组合激励器。此外，将形状记忆材料并入功能性纺织品或通常可拉伸的材料中是已知的。例如，参考EP1850359B1、EP0364869B1、EP1644564B1、WO20050409A2、EP2136858B1、和WO2011066224A2。
对于形状记忆激励器，将形状记忆材料嵌入针织、梭织或复合织物中会导致力密度的降低以及可能的负载循环次数的减少。对于上述形状记忆激励器(其是网状的或以包含单根线的网格的形式创建的)也存在此缺点。对于这些激励器，在通过电流激活的情况下会出现额外的困难，即当使用有利发热的、非电绝缘的形状记忆合金时，节点处会出现大量电连接点，从而导致不明确的电流，并因此导致整个形状记忆激励器的不均匀加热。因此，对于形状记忆激励器组件，优选由形状记忆材料制成并且并行运行且彼此没有机械接触的多个激励器。例如，参考US5186420A和EP1557563A1。此外，对于这种并行运行几个激励器的布置，DE19529712C2建议使用线形式的一体式形状记忆元件，其围绕至少两个偏转体缠绕数次。在这种情况下，偏转体在用于与线接触的区域中具有凹槽布置，这需精确缠绕从而为线的插入提供足够的拉应力以进行组装。相应地，DE19730383B4公开了圆柱形偏转体上的螺旋导向槽，其通过在围绕偏转体缠绕时的轴向偏移使激励器能够在随后的非接触部分中平行引导。偏转体上的这种形状配合的容器在组装过程中需要精确的导线引导，这只能通过耗时的手工劳动来完成。
此外，上述DE19730383B4建议将偏转体和形状记忆线的布置形成为一体式处理单元，使得能够在考虑到后期使用状态的情况下训练形状记忆线。然而，偏转体上的形状配合和半开放的线容器需要始终在偏转体上保持向外的拉力，以使形状记忆线恒久地保持在张力下。这需要额外的张紧元件，增加了处理装置的复杂性和费用。
压接连接通常用于形状记忆激励器线的安全机械和电气接触。作为替代方案，DE29918467U1建议对于镍钛形状记忆激励器线，通过电化学方式将铜层施加到线端，并通过焊接将它们连接到铜制成的线固定器。DE29918467U1描述了另一种材料接触方法。通过激光焊接，在镍钛形状记忆激励器线的末端创建由黄铜制成的连接点，其中输入到线中的热量可以以使形状记忆效应保留在必要的线延伸上的方式局部化。此外，DE10205760A1描述了使用具有高导热性和导电性的塑料制造金属形状记忆元件的线端连接。对于具有多个平行激励器的布置的组装，需要将长度匹配的大量形状记忆激励器线在空间上精确附接到适合于传递激励器效力的固定座，结果使上述线端连接导致高的装配难度。
本发明的目的是公开一种具有多个并行布置的非接触激励元件的形状记忆激励器组件，其形成为可以作为整体处理的紧凑结构单元，以提供高激励器效力。此外，将公开一种用于制造这种形状记忆激励器组件的组装方法，其允许高度自动化。
本发明的出发点是具有线状形状记忆元件、第一偏转体、和第二偏转体的形状记忆激励器组件，其中第一偏转体和第二偏转体彼此间隔一定距离布置。线状形状记忆元件围绕第一偏转体和第二偏转体缠绕数次，从而在它们之间存在激励器布置，当加热到相变温度以上时激励器布置用作激励器。
根据本发明，在相应偏转体上的至少一个线固定器以及线状形状记忆元件的接触线固定器的部分被嵌入到灌封混合物中。在当前情况下，线固定器被理解为偏转体的一部分，在缠绕过程中线状形状记忆元件放置在该部分上。灌封混合物的应用能够改进组装的自动化，其中在第一步骤中，多次引导线状形状记忆元件(优选地通过绕线机)围绕最初位于夹紧装置中的第一偏转体和第二偏转体。在第二步中，在偏转体附近进行灌封以确保其上的线布置。
除了改善可管理性之外，灌封混合物由于其弹性，导致偏转体附近的线状形状记忆元件上的缺口效应减少，使得形状记忆激励器组件具有长使用寿命。对于优选实施例，在每个偏转体上还设置具有槽形线容器的线固定器，以促进统一的线布置。
为了形状记忆激励器组件的有利的进一步发展，将灌封罐分配至第一偏转体和第二偏转体中的每一个。这允许由第一组装步骤产生的绕线偏转体被嵌入到可灌封模具中，该模具形成为失模。特别优选地，灌封混合物的材料被选择为使得偏转体通过灌封过程机械地牢固地耦合到相应的相关联的灌封罐，使得可以通过灌封混合物完全传递激励器效力。为此，可以使用复合树脂作为灌封混合物。此外，优选灌封混合物完全包围相应的偏转体，以在偏转体和灌封罐之间实现特别好的机械连接。对于有利的实施例，在灌封罐上额外地设置紧固元件以传递激励效力。
对于根据本发明的形状记忆激励器组件的优选实施例，在第一组装步骤之后且在施加灌封混合物之前，夹紧件附接到偏转体，其中夹紧件用于固定用于转移的线装置。为此目的，使用夹子形式的夹紧件，其固定线状形状记忆元件接触线固定器的部分的位置。在将夹紧件附接到偏转体之后，可以将夹紧件从绕线机中取出，并且可以将缠绕的偏转体竖直放置在灌封罐中，灌封罐随后填充灌封混合物。在这种情况下，优选地以使带偏转体的整个夹紧件完全地嵌入灌封混合物中的方式进行灌封。
作为夹紧件的替代方案，可以将粘合剂层应用到线固定器和/或线状形状记忆元件，这允许将缠绕布置固定在它们之间。特别地，考虑了可通过熔化激活的粘合剂，从而实现在偏转体的线固定器上的线状形状记忆元件的接触头的附接，尤其是通过借助电流的加热。
灌封混合物的使用实现了形状记忆激励器布置，为此可以免除线端的额外机械固定。特别是，无需单独固定每个绕线。同时，存在通过摩擦连接和/或形状配合和/或粘合结合的冗余固定将线状形状记忆元件额外地固定到第一偏转体和/或第二偏转体的可能性。例如，这可以通过激光焊接来完成。替代地，线状形状记忆元件的端部可围绕偏转体多次引导或在张力下被引入与线直径相比尺寸较小的凹槽中。此外，可以设想通过胶合或压接实现端部段的冗余固定。
对于本发明的进一步发展，在用线状形状记忆元件缠绕偏转体之后并且在灌封之前，进行不同线张力的补偿。为此，可以通过夹紧装置增加偏转体之间的距离，从而在激励器布置中产生张力。替代地，施加电流以激活线状形状记忆元件。这两种措施都导致布置在偏转体上的绕线的长度补偿运动，使得激励器完全一致地行动。
对于形状记忆激励器组件的优选实施例，偏转体之间的机械并联激励元件由串联电流源控制，以简化驱动器电路。这需要各个激励器彼此电隔离，并且总电阻高于并联控制的电阻。因此，具有形成电绝缘体和不导电灌封混合物的线固定器的实施例是优选的。对于在偏转体上的缠绕物具有中间固定的实施例，为此使用的夹紧件也必须是电绝缘的。
对于本发明的另一实施例，激励器装置的至少一部分嵌入位于第一偏转体和第二偏转体之间的激励器灌封元件中。由于没有松散的电线并且防止操作期间相互的电线接触，该措施简化了形状记忆激励器组件的处理。这对于电动串联操作版本特别有利。此外，将激励器装置嵌入激励器灌封元件中确保循环操作中改善的散热，从而显着减少冷却时间并且因此可以提高开关频率。为激励器灌封元件选择的材料优选地是电绝缘的，并且必须具有足够的弹性，使得激励器功能不会受到显着影响。由硅树脂(聚硅氧烷)制成的激励器灌封元件已被证明是有利的。
对于一种可能的实施方式，激励器灌封元件和偏转体附近的灌封混合物分别制造，从而可以使用不同的材料。优选地，激励器灌封元件和灌封混合物整体连接，使得线状形状记忆元件上没有自由区域。还可以设想使用相同类型的材料用于激励器灌封元件和灌封混合物，或使用统一的材料进行整体形状的整体灌封。
下面借助优选的示例性实施例及附图来更详细地解释本发明。以下详细地示出：
图1示出了根据本发明的形状记忆激励器组件的透视图。
图2示出了图1中根据本发明的形状记忆激励器组件的分解图。
图3示出了图1中根据本发明的形状记忆激励器组件的侧视图。
图4示出了图3中根据本发明的形状记忆激励器组件的剖视图B-B。
图5示出了根据本发明的用于制造形状记忆激励器组件的组装方法的流程图。
图1示出了根据本发明的形状记忆激励器组件1的优选实施例的示意性简化透视外部视图。示出了由硅树脂制成的激励器灌封元件12(如图2中的分解图所示)，其包围激励器装置5。如图2所示，通过围绕具有第一偏转体3和第二偏转体4的结构缠绕线状形状记忆元件2来形成激励器装置5，第一偏转体3和第二偏转体4彼此间隔一定距离布置。
特别是在图4中可以看到，偏转体3、4传递激励器装置5的激励效力，该激励效力通过使用电流将线状形状记忆元件2加热到相变温度以上而产生。
对于优选实施例，激励器装置5串联通电，使得不允许线状形状记忆元件2的线圈彼此接触。这通过在偏转体3、4之间的部分中的激励器灌封元件12来确保，其中这额外完成了从激励器装置5驱散热量的任务，从而实现了形状记忆激励器组件1的快速循环操作。
此外，对于优选实施例，至少将偏转体3、4上的线固定器6设计为电绝缘体。使用在外表面上具有凹槽线容器10.1、10.2的陶瓷空心圆柱体，其用于在缠绕布置的制造期间将线状形状记忆元件2以限定的横向距离放置在偏转体3、4上。陶瓷空心圆柱体内部有金属销作为结构增强件，或者陶瓷组件形成为在承重金属组件上的涂层。可能的替代方案是偏转体3、4的全陶瓷设计或由绝缘塑料(例如，PEEK)制成的设计。
如图2所示和图4的剖视图B-B所示，在形状记忆激励器组件1的组装状态下，在缠绕之后将夹紧件11.1、11.2附接到线固定器6，其用于固定围绕偏转体3、4引导的线状形状记忆元件2的部分。通过这种措施，缠绕布置可以在组装过程中作为单元进行处理，该单元必须布置在用于灌封步骤的模具中。根据本发明，至少在灌封混合物7.1、7.2中嵌入相应的偏转体3、4上的线固定器6和线状形状记忆元件2接触线固定器6的部分。对于图1-4所示的优选实施例，与偏转体3、4相关联的灌封罐8.1、8.2用作灌封步骤的失模模板(verloreneSchalungen)。
特别地从图2和4可以看出，通过灌封混合物7.1、7.2，将其上布置有夹紧件11.1、11.2的偏转体3、4完全覆盖，灌封混合物7.1、7.2优选为电绝缘的复合树脂或双组分粘合剂或紫外光线固化聚合物。这确保了线状形状记忆元件2的与线固定器6接触的部分的位置是固定的。此外，在偏转体3、4和相应的相关联的灌封罐8.1、8.2之间存在机械耦合，内螺纹形式的紧固元件9.1-9.4布置在其上以传递激励器效力。
为了确保足够长的电绝缘路径，在偏转体3、4的组装位置附近的灌封罐8.1、8.2上布置有侧向凹槽15.1、15.2，其填充有灌封混合物7.1、7.2。灌封罐8.1、8.2边缘处的切口16.1、16.2具有相同的用途。
电触头13.1、13.2(其由线状形状记忆元件2的部分形成、覆盖有热缩管14.1、14.2、并且延伸出缠绕布置)提供电流。优选地，电触头13.1、13.2从灌封罐8.1、8.2延伸到激励器装置5中，使得即使在激励效力的作用下，也能够可靠地防止挤压灌封罐8.1、8.2的壁。对于优选实施例，激励器装置5在激活状态下产生的效力通过灌封混合物7.1、7.2完全传递到灌封罐8.1、8.2。此外，优选将围绕激励器装置5的灌封混合物7.1、7.2和激励器灌封元件12设计为通过材料粘结剂而连接。
图5示出了根据本发明的用于制造形状记忆激励器组件的组装方法的流程图。步骤A涉及具有用线状形状记忆元件多次缠绕包括第一偏转体3和第二偏转体4的装置以形成激励器装置5。步骤B涉及夹紧件11.1、11.2的安装，用于固定与偏转体3、4上的线固定器6接触的线状形状记忆元件2的线固定器部分。对于步骤C，将在偏转体3、4附近固定的缠绕布置引入至灌封罐8.1、8.2中，灌封罐8.1、8.2填充有灌封混合物7.1、7.2。步骤D表示通过将激励器转移到第二模具中来嵌入激励器，并在提供激励器装置5的区域中形成激励器灌封元件12。
附图标记列表
1 形状记忆激励器组件
2 线状形状记忆元件
3 第一偏转体
4 第二偏转体
5 激励器装置
6 线固定器
7.1，7.2 灌封混合物
8.1，8.2 灌封罐
9.1，9.2
9.3，9.4 紧固元件
10.1-10.n 凹槽线容器
11.1，11.2 夹紧件
12 激励器灌封元件
13.1，13.2 电触头
14.1，14.2 热缩管
15.1，15.2 侧向凹槽
16.1，16.2 切口
Claims (20)
1.一种形状记忆激励器组件，其包括：
线状形状记忆元件(2)；
相距一定距离布置的第一偏转体(3)和第二偏转体(4)，其中线状形状记忆元件(2)围绕第一偏转体(3)和第二偏转体(4)多次缠绕，并且第一偏转体(3)和第二偏转体(4)之间形成激励器装置(5)；
其特征在于，
相应的偏转体上的至少一个线固定器(6)和线状形状记忆元件(2)的接触所述线固定器(6)的部分嵌入到灌封混合物(7.1、7.2)中。
2.根据权利要求1所述的形状记忆激励器组件，其中，第一偏转体(3)和第二偏转体(4)中的每一个分配有灌封罐(8.1、8.2)，灌封混合物(7.1、7.2)使相应的偏转体与相应的灌封罐(8.1、8.2)机械地耦合以传递激励器效力。
3.根据权利要求1或2所述的形状记忆激励器组件，其中，灌封混合物(7.1、7.2)是电绝缘的。
4.根据权利要求1或2所述的形状记忆激励器组件，其中，灌封混合物(7.1、7.2)包括复合树脂或双组分粘合剂或UV可固化聚合物。
5.根据权利要求1或2所述的形状记忆激励器组件，其中，灌封混合物(7.1、7.2)完全包围相应的偏转体。
6.根据权利要求2所述的形状记忆激励器组件，其中，灌封罐(8.1、8.2)包括用于传递激励器效力的紧固元件。
7.根据权利要求1所述的形状记忆激励器组件，其中，线固定器(6)是电绝缘体。
8.根据权利要求7所述的形状记忆激励器组件，其中，线固定器(6)包括凹槽线容器。
9.根据权利要求1或2所述的形状记忆激励器组件，其中，嵌入到灌封混合物(7.1、7.2)中的夹紧件(11.1、11.2)布置在第一偏转体(3)和第二偏转体(4)中的每个上，并且夹紧件(11.1、11.2)设计成用于固定线状形状记忆元件(2)的接触线固定器(6)的部分。
10.根据权利要求9所述的形状记忆激励器组件，其中，夹紧件(11.1、11.2)是电绝缘体。
11.根据权利要求1或2所述的形状记忆激励器组件，其中，通过摩擦连接和/或形状配合和/或粘结剂，将线状形状记忆元件(2)的端部件连接到第一偏转体(3)或第二偏转体(4)。
12.根据权利要求1或2所述的形状记忆激励器组件，其中，第一偏转体(3)和第二偏转体(4)之间的激励器装置(5)的至少一部分嵌入到激励器灌封元件(12)中。
13.根据权利要求12所述的形状记忆激励器组件，其中，激励器灌封元件(12)和灌封混合物(7.1、7.2)通过材料粘结剂而连接。
14.一种用于生产形状记忆激励器组件的组装方法，其包括以下步骤：
通过线状形状记忆元件(2)多次缠绕具有第一偏转体(3)和第二偏转体(4)的结构以形成激励器装置(5)，第一偏转体(3)和第二偏转体(4)布置为彼此相距一定距离；并且
将相应的偏转体上的至少一个线固定器(6)和线状形状记忆元件(2)的接触线固定器(6)的部分嵌入到灌封混合物(7.1、7.2)中。
15.根据权利要求14所述的组装方法，其中，执行在灌封混合物(7.1、7.2)中的嵌入，以使偏转体被灌封混合物(7.1、7.2)完全包围。
16.根据权利要求14或15所述的组装方法，其中，第一偏转体(3)和第二偏转体(4)在被线状形状记忆元件(2)包裹之后，各自被引入到相关联的灌封罐(8.1、8.2)中，灌封罐(8.1、8.2)填充有灌封混合物(7.1、7.2)，其中灌封混合物(7.1、7.2)使偏转体与相关联的灌封罐(8.1、8.2)机械地耦合以传递激励器效力。
17.根据权利要求14或15所述的组装方法，其中，在第一偏转体(3)和第二偏转体(4)被线状形状记忆元件(2)缠绕之后，并且在夹紧件(11.1、11.2)嵌入灌封混合物(7.1、7.2)之前，将夹紧件(11.1、11.2)放置在第一偏转体(3)和第二偏转体(4)上，所述夹紧件(11.1、11.2)用于固定线状形状记忆元件(2)的接触线固定器(6)的部分。
18.根据权利要求14或15所述的组装方法，其中，第一偏转体(3)和第二偏转体(4)之间的激励器装置(5)的至少一部分嵌入到激励器灌封元件(12)中。
19.根据权利要求18所述的组装方法，其中，激励器灌封元件(12)和灌封混合物(7.1、7.2)通过材料粘合剂而连接。
20.根据权利要求19所述的组装方法，其中，激励器灌封元件(12)和灌封混合物(7.1、7.2)在灌封步骤中以统一的材料制成整体形状。
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