CN207234693U - 一种带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供了一种带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器。主要包括超磁致伸缩致动器和半导体制冷散热器，半导体制冷散热器安装在超磁致伸缩致动器的底部中心位置，半导体制冷散热器包括P型半导体、N型半导体、金属导体、翅片、风扇和电源，金属导体和电源连接。本实用新型首创了半导体制冷散热器控温，在超磁致伸缩致动器的底部中心位置安装了半导体制冷散热器，它能有效地对超磁致伸缩致动器进行制冷，并散发超磁致伸缩致动器产生的热量，限制超磁致伸缩材料内部的温升，而且冷却过程中温度下降效果明显，解决了超磁致伸缩致动器高频驱动下的剧烈温升问题。
Description
技术领域
本实用新型涉及磁致伸缩技术领域，尤其涉及一种带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器。
背景技术
超磁致伸缩致动器是利用稀土-铁超磁致伸缩材料在外加磁场作用下发生形变这一磁致伸缩效应，实现电磁能向机械能转换的一种新型转换器，其具有高响应速度、宽工作频域、大输出应变等优异特性，具有广泛应用。
热量的产生和散发问题是超磁致伸缩超声换能器研究中的重点内容之一，在高频驱动下的超磁致伸缩致动器中，磁滞、涡流、线路电阻以及机械阻尼都会造成换能器的能量损失，容易致使换能器的温度升高。温度是影响磁致伸缩材料在精密控制领域应用的致命因素，由于材料具有非常敏感的温度特性，温度的变化不仅会影响磁致伸缩材料的磁致伸缩系数，还会使其他外部组件发生很大的热膨胀，给测量和控制带来极大的误差，这将严重影响致动器机械特性输出的控制精度。
在实验中，发现热膨胀所产生的位移超出了由磁致伸缩效应产生的位移，另外温度的升高会造成磁导率的下降，使材料内部的磁场强度以及磁致伸缩系数降低，在动态过程中，会增大螺线管电源的功率，增大能耗。热量的产生与传递将是直接影响超磁致伸缩致动器中温度分布的关键因素，现迫切需要一种新型超磁致伸缩致动器来控制高频驱动下的剧烈温升。
实用新型内容
本实用新型的实施例提供了一种带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器，以实现对半导体制冷散热器进行有效的制冷。
为了实现上述目的，本实用新型采取了如下技术方案。
一种带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器，包括：超磁致伸缩致动器和半导体制冷散热器，所述半导体制冷散热器安装在所述超磁致伸缩致动器的底部中心位置，所述半导体制冷散热器包括P型半导体、N型半导体、金属导体和电源，所述金属导体和所述电源连接。
进一步地，多个所述P型半导体和多个所述N型半导体交错排列，一块N型半导体和相邻的一块P型半导体联结成热电偶对，多个热电偶对联结成热电偶对队列。
进一步地，所述金属导体设置在所述热电偶对队列的上下两端，上端的金属导体与所述超磁致伸缩致动器的底部接触，所述超磁致伸缩致动器的底部构成冷端，所述金属导体一侧构成热端。
进一步地，所述半导体制冷散热器还包括翅片和风扇，所述风扇与所述翅片相连，所述翅片与所述热端相连。
进一步地，当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，热电偶对的两端之间产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。
由上述本实用新型的实施例提供的技术方案可以看出，本实用新型实施例首创了半导体制冷散热器控温，在超磁致伸缩致动器的底部中心位置安装了半导体制冷散热器，它能有效地对超磁致伸缩致动器进行制冷，并散发超磁致伸缩致动器产生的热量，限制超磁致伸缩材料内部的温升，而且冷却过程中温度下降效果明显，解决了超磁致伸缩致动器高频驱动下的剧烈温升问题。
本实用新型附加的方面和优点将在下面的描述中部分给出，这些将从下面的描述中变得明显，或通过本实用新型的实践了解到。
附图说明
为了更清楚地说明本实用新型实施例的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本实用新型的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1为本实用新型实施例提供的一种带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器的结构图；
图中所示：1、超磁致伸缩致动器，2、P型半导体，3、热端，4、风扇，5、翅片，6、N型半导体，7、电源，8、冷端，9、金属导体，10、超磁致伸缩材料。
具体实施方式
下面详细描述本实用新型的实施方式，所述实施方式的示例在附图中示出，其中自始至终相同或类似的标号表示相同或类似的元件或具有相同或类似功能的元件。下面通过参考附图描述的实施方式是示例性的，仅用于解释本实用新型，而不能解释为对本实用新型的限制。
本技术领域技术人员可以理解，除非特意声明，这里使用的单数形式“一”、“一个”、“所述”和“该”也可包括复数形式。应该进一步理解的是，本实用新型的说明书中使用的措辞“包括”是指存在所述特征、整数、步骤、操作、元件和/或组件，但是并不排除存在或添加一个或多个其他特征、整数、步骤、操作、元件、组件和/或它们的组。应该理解，当我们称元件被“连接”或“耦接”到另一元件时，它可以直接连接或耦接到其他元件，或者也可以存在中间元件。此外，这里使用的“连接”或“耦接”可以包括无线连接或耦接。这里使用的措辞“和/或”包括一个或更多个相关联的列出项的任一单元和全部组合。
本技术领域技术人员可以理解，除非另外定义，这里使用的所有术语(包括技术术语和科学术语)具有与本实用新型所属领域中的普通技术人员的一般理解相同的意义。还应该理解的是，诸如通用字典中定义的那些术语应该被理解为具有与现有技术的上下文中的意义一致的意义，并且除非像这里一样定义，不会用理想化或过于正式的含义来解释。
为便于对本实用新型实施例的理解，下面将结合附图以几个具体实施例为例做进一步的解释说明，且各个实施例并不构成对本实用新型实施例的限定。
在高频驱动下，虽然超磁致伸缩材料的能耗小于线圈能耗，但因线圈体积较大且散热较好，故热平衡后的线圈温度相对较低；而超磁致伸缩材料的体积相对较小，大量的能耗使得超磁致伸缩材料的温度急剧上升，所以温度控制的重点应在超磁致伸缩材料上，超磁致伸缩材料位于超磁致伸缩致动器的中心位置。
对控制超磁致伸缩致动器的剧烈温升的方法有很多种，各种温控方法都有一定的优缺点，针对上述的问题，致力于热量的散发问题，本实用新型实施例利用半导体制冷散热器来控制超磁致伸缩致动器的温度升高。本实用新型首创了半导体制冷散热器控温，在超磁致伸缩致动器底部中心位置安装了半导体制冷散热器，它能有效地对超磁致伸缩致动器进行制冷，并散发超磁致伸缩致动器产生的热量，限制超磁致伸缩材料内部的温升，而且冷却过程中温度下降效果明显，解决了超磁致伸缩致动器高频驱动下的剧烈温升问题。
本实用新型实施例提供的一种带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器的结构图如图1所示，由超磁致伸缩致动器1和半导体制冷散热器所组成，半导体制冷散热器安装在超磁致伸缩致动器1的底部中心位置，半导体制冷散热器由P型半导体2，N型半导体6，金属导体9，翅片5，风扇4，电源7所构成，超磁致伸缩材料10位于超磁致伸缩致动器1的中心位置，工作时接通电源。
多个P型半导体2和N型半导体6交错排列，一块N型半导体6材料和相邻的一块P型半导体2联结成热电偶对，多个热电偶对联结成热电偶对队列。金属导体9设置在热电偶对队列的上下两端，金属导体9和电源7连接，上端的金属导体9与超磁致伸缩致动器1的底部直接接触，超磁致伸缩致动器1的底部构成冷端8，金属导体9一侧构成热端3。
当一块N型半导体6材料和一块P型半导体2材料联结成的热电偶对中有电流通过时，两端之间就会产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。超磁致伸缩致动器1的底部构成冷端8，与电源7相连的金属导体9一侧构成热端3，翅片5和风扇4相连，翅片5的数量为多个，翅片5与热端3直接相连，利用半导体制冷散热器和翅片5、风扇4相结合的方式，利用翅片5扩大散热面积，利用风扇4主动散热，进行对超磁致伸缩致动器1的主动散热。
综上所述，本实用新型实施例首创了半导体制冷散热器控温，在超磁致伸缩致动器的底部中心位置安装了半导体制冷散热器，它能有效地对超磁致伸缩致动器进行制冷，并散发超磁致伸缩致动器产生的热量，限制超磁致伸缩材料内部的温升，而且冷却过程中温度下降效果明显，解决了超磁致伸缩致动器高频驱动下的剧烈温升问题。
本实用新型实施例利用半导体制冷模块与翅片风扇相结合的方式，利用翅片扩大散热面积，利用风扇超磁致伸缩致动器主动散热，进一步增强了超磁致伸缩致动器的制冷效果。
本领域普通技术人员可以理解：附图只是一个实施例的示意图，附图中的模块或流程并不一定是实施本实用新型所必须的。
本领域普通技术人员可以理解：实施例中的装置中的部件可以按照实施例描述分布于实施例的装置中，也可以进行相应变化位于不同于本实施例的一个或多个装置中。上述实施例的部件可以合并为一个部件，也可以进一步拆分成多个子部件。
以上所述，仅为本实用新型较佳的具体实施方式，但本实用新型的保护范围并不局限于此，任何熟悉本技术领域的技术人员在本实用新型揭露的技术范围内，可轻易想到的变化或替换，都应涵盖在本实用新型的保护范围之内。因此，本实用新型的保护范围应该以权利要求的保护范围为准。
Claims (5)
1.一种带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器，其特征在于，包括：超磁致伸缩致动器和半导体制冷散热器，所述半导体制冷散热器安装在所述超磁致伸缩致动器的底部中心位置，所述半导体制冷散热器包括P型半导体、N型半导体、金属导体和电源，所述金属导体和所述电源连接。
2.根据权利要求1所述带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器，其特征在于，多个所述P型半导体和多个所述N型半导体交错排列，一块N型半导体和相邻的一块P型半导体联结成热电偶对，多个热电偶对联结成热电偶对队列。
3.根据权利要求2所述带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器，其特征在于，所述金属导体设置在所述热电偶对队列的上下两端，上端的金属导体与所述超磁致伸缩致动器的底部接触，所述超磁致伸缩致动器的底部构成冷端，所述金属导体一侧构成热端。
4.根据权利要求3所述带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器，其特征在于，所述半导体制冷散热器还包括翅片和风扇，所述风扇与所述翅片相连，所述翅片与所述热端相连。
5.根据权利要求2所述带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器，其特征在于，当一块N型半导体材料和一块P型半导体材料联结成的热电偶对中有电流通过时，热电偶对的两端之间产生热量转移，热量就会从一端转移到另一端，从而产生温差形成冷热端。
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| CN108983414A (zh) * | 2018-08-30 | 2018-12-11 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光学反射镜、光学反射镜系统及曝光机 |
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| CN108983414B (zh) * | 2018-08-30 | 2024-01-30 | 京东方科技集团股份有限公司 | 光学反射镜、光学反射镜系统及曝光机 |
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