CN207315906U - 一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置 - Google Patents

Abstract

本实用新型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，包括主动轴、发电机总成、离合器总成、从动轴以及风扇总成，所述离合器总成包括左壳体、右壳体、主动盘以及从动盘；在主动盘的中部设有一连接孔，在主动盘与左壳体之间设有形状记忆合金弹簧Ⅰ；所述主动盘的右侧设有凸环，在凸环内侧设有一励磁线圈，在励磁线圈的外侧设有一线圈盖体，所述主动盘、线圈盖体以及从动盘之间填充有磁流变液；所述发电机总成包括定子壳体和转子线圈，该转子线圈的一端与励磁线圈的一端相连，另一端经形状记忆合金开关与励磁线圈的另一端相连。本实用新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，并且更加节能。

Description

一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置

技术领域

本实用新型涉及一种散热装置，尤其涉及一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置。

背景技术

磁流变液是一种形态和性能受外加磁场约束和控制的固液二相功能材料，在无外加磁场时，表现为流动良好的牛顿流体，但在外加磁场作用下，表现为Bingham黏塑性流体，具有一定的抗剪屈服应力；其屈服应力随外加磁场强度的增加而增加，它的性能可由外加磁场连续调控。基于磁流变液的特性，出现了利用磁流变液传动技术开发的动力传递装置：如CN101592195公开的“基于磁流变液的传动装置”，它利用磁流变液的固态和液态两相转换可逆且响应快速的物理特性，通过调节控制电流每周期通断时间的比例，控制每周期内离合体的接合和分离时间比例；如CN1424516A公开的“离心式磁流变液离合器”，它利用磁流变液固化后带动输出部件转动，而输出部件转动后在离心力的作用下，对磁流变液进行挤压，使磁流变液的剪切应力增加，从而使传递的力与力矩增加。

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CN2063983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。

但是，现有的风扇离合器都需要外接电源，从而给风扇离合器的使用带来不便；同时，现有风扇离合器随温度变化而变化的效率低，自动调节能力较差，从而极大地影响风扇离合器的传动效率。

实用新型内容

针对现有技术存在的上述不足，本实用新型的目的在于解决提供一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，能够自发电产生磁场，而且磁场强度可根据环境温度自动调节散热强度，使散热装置的散热性能随温度的变化而变化，散热效率更高，效果更好，并且更加节能。

为了解决上述技术问题，本实用新型采用的技术方案是这样的：一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，包括主动轴、发电机总成、离合器总成、从动轴以及风扇总成，所述离合器总成包括左壳体、右壳体、主动盘以及从动盘；所述左壳体和右壳体固定连接，主动盘和从动盘均位于左壳体和右壳体内；其特征在于：所述左壳体的中部向左凸出形成左管壳，右壳体的中部向右侧凸出形成支撑管，所述主动盘的中部向左凸出形成连接部，在主动盘的中部沿其轴心线设有一贯穿主动盘的连接孔；所述主动轴的右端穿过左管壳后伸入所述连接孔内，并通过轴承与左管壳的端部相连；该主动轴伸入连接孔内的部分通过花键与主动盘滑动连接，且通过主动轴能够带动主动盘同步转动；在连接部与左管壳端部之间设有形状记忆合金弹簧Ⅰ，所述形状记忆合金弹簧Ⅰ的两端分别与连接部和左管壳端部固定连接；

所述主动盘的右侧靠近边缘处设有绕其一周的凸环，该凸环通过轴承与左壳体相连；在凸环内侧设有一励磁线圈，在励磁线圈的外侧设有一线圈盖体，所述线圈盖体的外侧与凸环固定连接，内侧向主动盘方向弯折并延伸至与主动盘紧贴，从而将励磁线圈封闭；所述从动盘与线圈盖体内侧间隙配合，在线圈盖体与从动盘之间设有一唇形密封圈，该唇形密封圈通过一固定环固定在线圈盖体上，且主动盘左右移动过程中，唇形密封圈始终将线圈盖体与从动盘盘之间的间隙密封；所述主动盘、线圈盖体以及从动盘之间形成磁流变液工作腔，在磁流变液工作腔内填充有磁流变液；

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主动轴上，并位于左壳体的左侧，该定子壳体的左端通过轴承与主动轴相连，右端与左管壳的端部固定连接；所述转子线圈位于定子壳体内，并套设在主动轴上，且与主动轴固定连接，主动轴能够带动转子线圈同步转动；该转子线圈的一端通过导线与励磁线圈的一端相连，另一端经形状记忆合金开关与励磁线圈的另一端相连；

所述从动轴的左端穿过支撑管后与从动盘固定连接，并通过两轴承与支撑管相连；在从动轴上套设有右端盖，该右端盖与支撑管的端部固定连接；所述风扇总成与从动轴的右端相连。

进一步地，所述形状记忆合金开关包括左支架、右支架、瓷筒、电阻丝、导杆、形状记忆合金弹簧Ⅱ以及导电滑片，所述瓷筒的两端分别与左支架和右支架的下部相连，导杆的两端分别与左支架和右支架的上部相连；所述电阻丝绕设于瓷筒上，并靠近瓷筒的右端；所述形状记忆合金弹簧Ⅱ套设在导杆上，并靠近导杆的左端；所述导电滑片竖直设于导杆和瓷筒之间，其上端与形状记忆合金弹簧Ⅱ的右端相连，下端与瓷筒紧贴，通过形状记忆合金弹簧Ⅱ能够带动导电滑片沿瓷筒移动，并与电阻丝接触或分离；在左支架的上部设有上接线柱，该上接线柱与形状记忆合金弹簧Ⅱ相连，在右支架的下部设有下接线柱，该下接线柱与电阻丝相连；该形状记忆合金开关竖直安装于主动盘的左侧，其中，上接线柱通过导线与转子线圈相连，下接线柱通过导线与励磁线圈相连。

进一步地，在主动盘的右侧设有一沉孔，该沉孔的轴心线与连接孔的轴心线重合；在该沉孔内设有一过滤膜，所述过滤膜通过压紧环和连接螺钉与主动盘固定连接。

进一步地，所述风扇总成包括风扇壳体和风扇螺旋桨，所述风扇壳体与右端盖固定连接，所述风扇螺旋桨位于风扇壳体内，并与从动轴的右端固定连接。

进一步地，在左管壳上还设有数个通气孔。

进一步地，在从动盘上设有注液内孔，该注液内孔由注液螺钉封闭；在右壳体上，对应注液内孔的位置设有注液外孔，在注液外孔内配合设有注液螺塞。

进一步地，在定子壳体的左侧设有左端盖，该左端盖套设在主动轴上，并与定子壳体固定连接。

与现有技术相比，本实用新型具有如下优点：

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、利用磁流变液作为传动介质，响应速度快，在低温条件下，形状记忆合金触片开关断开，励磁线圈无电流，此时风扇总成不工作；当温度升高后，形状记忆合金开关首先闭合，使励磁线圈通电产生磁场，进而使磁流变液产生磁流变效应，带动从动盘及从动轴转动，风扇总成进行三人工作；整个散热启停过程自动控制，从而使扇热效果更好，并且更加节能。

3、当温度继续升高后，形状记忆合金弹簧Ⅰ发生形变，推动主动盘向右移动，并在移动过程中，迫使磁流变液中的基础液穿过过滤膜，从而提高磁流变液工作间隙内的磁流变液中的磁性颗粒的百分比，进而提高磁流变液的屈服应力，从而更好地传递转矩，提高散热性能；同时，形状记忆合金弹簧Ⅱ推动导电滑片移动，使形状记忆合金开关内的电阻减小，励磁线圈中的电流增大，进而提高磁场强度，从而进一步增大传递的转矩，使散热性能进一步提升；实现不同温度条件下自适应控制输出动力的要求，并且散热稳定性更好。

附图说明

图1为本实用新型的结构示意图。

图2为形状记忆合金开关的结构示意图。

图3为过滤膜的安装结构示意图。

图中：1—主动轴，2—从动轴，3—左壳体，4—右壳体，5—主动盘，6—从动盘，7—形状记忆合金弹簧Ⅰ，8—励磁线圈，9—线圈盖体，10—唇形密封圈，11—磁流变液，12—定子壳体，13—转子线圈，14—左支架，15—右支架，16—瓷筒，17—电阻丝，18—导杆，19—形状记忆合金弹簧Ⅱ，20—导电滑片，21—过滤膜，22—风扇壳体，23—风扇螺旋桨。

具体实施方式

下面将结合附图及实施例对本实用新型作进一步说明。

实施例：参见图1、图2以及图3，一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，包括主动轴1、发电机总成、离合器总成、从动轴2以及风扇总成。所述离合器总成包括左壳体3、右壳体4、主动盘5以及从动盘6；所述左壳体3和右壳体4固定连接，主动盘5和从动盘6均位于左壳体3和右壳体4内。

所述左壳体3的中部向左凸出形成左管壳，右壳体4的中部向右侧凸出形成支撑管。所述主动盘5的中部向左凸出形成连接部，在主动盘5的中部沿其轴心线设有一贯穿主动盘5的连接孔。所述主动轴1的右端穿过左管壳后伸入所述连接孔内，并通过轴承与左管壳的端部相连；在主动轴1的右端与主动盘5之间设有O型密封圈。该主动轴1伸入连接孔内的部分通过花键与主动盘5滑动连接，且通过主动轴1能够带动主动盘5同步转动；具体实施时，主动轴1与连接孔间隙配合，花键与主动轴1固定连接，在连接孔内沿其轴向设有滑槽，该花键与滑槽滑动配合相连。在连接部与左管壳端部之间设有形状记忆合金弹簧Ⅰ7，所述形状记忆合金弹簧Ⅰ7的两端分别与连接部和左管壳端部固定连接；通过形状记忆合金弹簧Ⅰ7能够带动主动盘5左右移动。加工过程中，在左管壳上还设有数个通气孔；这样，外界空气能够快速进入离合器总成内，从而使形状记忆合金弹簧能够快速感应到外界温度的变化，以提高整个离合器总成的响应速度。

所述主动盘5的右侧靠近边缘处设有绕其一周的凸环，该凸环通过轴承与左壳体3相连；从而将主动盘5及主动轴1进行支撑及定位。在凸环内侧设有一励磁线圈8，在励磁线圈8的外侧设有一线圈盖体9；所述线圈盖体9的外侧与凸环固定连接，内侧向主动盘5方向弯折并延伸至与主动盘5紧贴，从而将励磁线圈8封闭；实际加工时，主动盘5的右侧，对应励磁线圈8和线圈盖体9（左端）的位置设有一凹槽，所述线圈盖体9的左端伸入该凹槽内，从而使励磁线圈8的封闭效果更好。所述从动盘6与线圈盖体9内侧间隙配合，在线圈盖体9与从动盘6之间设有一唇形密封圈10，该唇形密封圈10通过一固定环固定在线圈盖体9上，且主动盘5左右移动过程中，唇形密封圈10始终将线圈盖体9与从动盘6盘之间的间隙密封。所述主动盘5、线圈盖体9以及从动盘6之间形成磁流变液工作腔，在磁流变液工作腔内填充有磁流变液11。在主动盘5的右侧设有一沉孔，该沉孔的轴心线与连接孔的轴心线重合；在该沉孔内设有一过滤膜21，所述过滤膜21通过压紧环和连接螺钉与主动盘5固定连接；当主动盘5向右移动时，迫使磁流变液11中的基础液穿过过滤膜21，从而提高磁流变液11工作间隙内的磁流变液11中的磁性颗粒的百分比，进而提高磁流变液11的屈服应力，从而更好地传递转矩，提高散热性能。在从动盘6上设有注液内孔，该注液内孔由注液螺钉封闭；在右壳体4上，对应注液内孔的位置设有注液外孔，在注液外孔内配合设有注液螺塞；以便于加注磁流变液11。

所述发电机总成包括定子壳体12和转子线圈13，所述定子壳体12套设在主动轴1上，并位于左壳体3的左侧，该定子壳体12的左端通过轴承与主动轴1相连，右端与左管壳的端部固定连接；在定子壳体12的左侧还设有左端盖，该左端盖套设在主动轴1上，并与定子壳体12固定连接。所述转子线圈13位于定子壳体12内，并套设在主动轴1上，且与主动轴1固定连接，主动轴1能够带动转子线圈13同步转动。该转子线圈13的一端通过导线与励磁线圈8的一端相连，另一端经形状记忆合金开关与励磁线圈8的另一端相连。其中，所述形状记忆合金开关包括左支架14、右支架15、瓷筒16、电阻丝17、导杆18、形状记忆合金弹簧Ⅱ19以及导电滑片20。所述瓷筒16的两端分别与左支架14和右支架15的下部相连，导杆18的两端分别与左支架14和右支架15的上部相连。所述电阻丝17绕设于瓷筒16上，并靠近瓷筒16的右端；所述形状记忆合金弹簧Ⅱ19套设在导杆18上，并靠近导杆18的左端。所述导电滑片20竖直设于导杆18和瓷筒16之间，其上端与形状记忆合金弹簧Ⅱ19的右端相连，下端与瓷筒16紧贴，通过形状记忆合金弹簧Ⅱ19能够带动导电滑片20沿瓷筒16移动，并与电阻丝17接触或分离。在左支架14的上部设有上接线柱，该上接线柱与形状记忆合金弹簧Ⅱ19相连，在右支架15的下部设有下接线柱，该下接线柱与电阻丝17相连。该形状记忆合金开关竖直安装于主动盘5的左侧，其中，上接线柱通过导线与转子线圈13相连，下接线柱通过导线与励磁线圈8相连。

所述从动轴2的左端穿过支撑管后与从动盘6固定连接，并通过两轴承与支撑管相连；加工过程中，从动盘6与从动轴2一体成型，从而使整体强度更高，并且能够更好地传递转矩。在从动轴2上套设有右端盖，该右端盖与支撑管的端部固定连接；所述风扇总成与从动轴2的右端相连。其中，所述风扇总成包括风扇壳体22和风扇螺旋桨23，所述风扇壳体22与右端盖固定连接，所述风扇螺旋桨23位于风扇壳体22内，并与从动轴2的右端固定连接。

工作过程中：

1、在低温条件下，形状记忆合金开关断开，励磁线圈8无电流，风扇总成不工作。

2、当环境温度达到某一温度时，形状记忆合金弹簧Ⅱ19推动导电滑片20与电阻丝17接触，使形状记忆合金开关闭合，励磁线圈8中通入电流而产生磁场，磁场激发磁流变液11产生磁流变效应，此时输出动力由磁流变液11的粘性力和屈服应力传递。

3、随着环境温度的继续升高，形状记忆合金弹簧Ⅰ7伸长推动主动盘5向右移动，压缩磁流变液工作腔，磁流变液11在压力的作用下，其基础液穿过过滤膜21，而磁流变液工作腔中的磁性颗粒的百分比增大，屈服应力增强，使输出转矩增大。

4、当环境温度达到某一临界值时，线圈盖体9的右侧和从动盘6接触并产生摩擦，此时工作腔中磁流变液11厚度为最小，而磁流变液11中的磁性颗粒体积分数达到最大；即使环境温度升高至磁流变液11失效的温度时，线圈盖体9和从动盘6之间的摩擦力可以弥补磁流变液11失效的屈服应力，从而保证了离合器能在更高温度下正常扇热的工作条件。

最后需要说明的是，以上实施例仅用以说明本实用新型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，那些对本实用新型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，均应涵盖在本实用新型的权利要求范围当中。

Claims (7)

1.一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，包括主动轴、发电机总成、离合器总成、从动轴以及风扇总成，所述离合器总成包括左壳体、右壳体、主动盘以及从动盘；所述左壳体和右壳体固定连接，主动盘和从动盘均位于左壳体和右壳体内；其特征在于：所述左壳体的中部向左凸出形成左管壳，右壳体的中部向右侧凸出形成支撑管，所述主动盘的中部向左凸出形成连接部，在主动盘的中部沿其轴心线设有一贯穿主动盘的连接孔；所述主动轴的右端穿过左管壳后伸入所述连接孔内，并通过轴承与左管壳的端部相连；该主动轴伸入连接孔内的部分通过花键与主动盘滑动连接，且通过主动轴能够带动主动盘同步转动；在连接部与左管壳端部之间设有形状记忆合金弹簧Ⅰ，所述形状记忆合金弹簧Ⅰ的两端分别与连接部和左管壳端部固定连接；

所述主动盘的右侧靠近边缘处设有绕其一周的凸环，该凸环通过轴承与左壳体相连；在凸环内侧设有一励磁线圈，在励磁线圈的外侧设有一线圈盖体，所述线圈盖体的外侧与凸环固定连接，内侧向主动盘方向弯折并延伸至与主动盘紧贴，从而将励磁线圈封闭；所述从动盘与线圈盖体内侧间隙配合，在线圈盖体与从动盘之间设有一唇形密封圈，该唇形密封圈通过一固定环固定在线圈盖体上，且主动盘左右移动过程中，唇形密封圈始终将线圈盖体与从动盘之间的间隙密封；所述主动盘、线圈盖体以及从动盘之间形成磁流变液工作腔，在磁流变液工作腔内填充有磁流变液；

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主动轴上，并位于左壳体的左侧，该定子壳体的左端通过轴承与主动轴相连，右端与左管壳的端部固定连接；所述转子线圈位于定子壳体内，并套设在主动轴上，且与主动轴固定连接，主动轴能够带动转子线圈同步转动；该转子线圈的一端通过导线与励磁线圈的一端相连，另一端经形状记忆合金开关与励磁线圈的另一端相连；

所述从动轴的左端穿过支撑管后与从动盘固定连接，并通过两轴承与支撑管相连；在从动轴上套设有右端盖，该右端盖与支撑管的端部固定连接；所述风扇总成与从动轴的右端相连。

2.根据权利要求1所述的一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，其特征在于：所述形状记忆合金开关包括左支架、右支架、瓷筒、电阻丝、导杆、形状记忆合金弹簧Ⅱ以及导电滑片，所述瓷筒的两端分别与左支架和右支架的下部相连，导杆的两端分别与左支架和右支架的上部相连；所述电阻丝绕设于瓷筒上，并靠近瓷筒的右端；所述形状记忆合金弹簧Ⅱ套设在导杆上，并靠近导杆的左端；所述导电滑片竖直设于导杆和瓷筒之间，其上端与形状记忆合金弹簧Ⅱ的右端相连，下端与瓷筒紧贴，通过形状记忆合金弹簧Ⅱ能够带动导电滑片沿瓷筒移动，并与电阻丝接触或分离；在左支架的上部设有上接线柱，该上接线柱与形状记忆合金弹簧Ⅱ相连，在右支架的下部设有下接线柱，该下接线柱与电阻丝相连；该形状记忆合金开关竖直安装于主动盘的左侧，其中，上接线柱通过导线与转子线圈相连，下接线柱通过导线与励磁线圈相连。

3.根据权利要求1所述的一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，其特征在于：在主动盘的右侧设有一沉孔，该沉孔的轴心线与连接孔的轴心线重合；在该沉孔内设有一过滤膜，所述过滤膜通过压紧环和连接螺钉与主动盘固定连接。

4.根据权利要求1所述的一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，其特征在于：所述风扇总成包括风扇壳体和风扇螺旋桨，所述风扇壳体与右端盖固定连接，所述风扇螺旋桨位于风扇壳体内，并与从动轴的右端固定连接。

5.根据权利要求1所述的一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，其特征在于：在左管壳上还设有数个通气孔。

6.根据权利要求1所述的一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，其特征在于：在从动盘上设有注液内孔，该注液内孔由注液螺钉封闭；在右壳体上，对应注液内孔的位置设有注液外孔，在注液外孔内配合设有注液螺塞。

7.根据权利要求1所述的一种利用形状记忆合金驱动的磁流变液自发电散热装置，其特征在于：在定子壳体的左侧设有左端盖，该左端盖套设在主动轴上，并与定子壳体固定连接。