CN109854467B - 一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件 - Google Patents
一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件 Download PDFInfo
- Publication number
- CN109854467B CN109854467B CN201910049845.2A CN201910049845A CN109854467B CN 109854467 B CN109854467 B CN 109854467B CN 201910049845 A CN201910049845 A CN 201910049845A CN 109854467 B CN109854467 B CN 109854467B
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- synapse
- heat
- driving
- driving element
- dissipating
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229910001285 shape-memory alloy Inorganic materials 0.000 title claims abstract description 26
- 238000010438 heat treatment Methods 0.000 title claims abstract description 23
- 230000000946 synaptic effect Effects 0.000 title claims abstract description 11
- 230000017525 heat dissipation Effects 0.000 title abstract description 15
- 210000000225 synapse Anatomy 0.000 claims abstract description 45
- 230000005855 radiation Effects 0.000 claims abstract description 17
- 238000005457 optimization Methods 0.000 claims abstract description 6
- 239000000956 alloy Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims abstract description 4
- 239000007769 metal material Substances 0.000 claims abstract description 4
- 238000001816 cooling Methods 0.000 claims description 6
- 230000004044 response Effects 0.000 abstract description 13
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 abstract description 3
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 8
- 230000008859 change Effects 0.000 description 2
- 238000011161 development Methods 0.000 description 2
- 238000005516 engineering process Methods 0.000 description 2
- 239000000463 material Substances 0.000 description 2
- 230000009466 transformation Effects 0.000 description 2
- 230000007547 defect Effects 0.000 description 1
- 238000013461 design Methods 0.000 description 1
- 230000006870 function Effects 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000009434 installation Methods 0.000 description 1
- 230000003446 memory effect Effects 0.000 description 1
- 238000000034 method Methods 0.000 description 1
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 1
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 1
- 239000011664 nicotinic acid Substances 0.000 description 1
- 238000011160 research Methods 0.000 description 1
- 239000007787 solid Substances 0.000 description 1
- 238000006467 substitution reaction Methods 0.000 description 1
Images
Landscapes
- Cooling Or The Like Of Electrical Apparatus (AREA)
- Thermotherapy And Cooling Therapy Devices (AREA)
Abstract
本发明公开了一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件，包括多个首尾依次连接的驱动段，位于驱动元件的自由端的驱动段自由端具有驱动元件连接端；每个驱动段或部分驱动段上设有至少一个散热突触；散热突触具有通过拓扑优化得到的散热突触末梢，散热突触末梢由散热金属材料制成；散热突触与其连接的驱动段通过绝缘导热胶连接；驱动段和驱动元件连接端由形状记忆合金材料制成。本发明可根据实际需求，调节驱动元件的局部加热位置、散热突触数量以及散热突触末梢形状等，使驱动元件具有最优响应性能。本发明结构简单，易于制造，在航空航天、医疗器械和汽车等领域具有良好且广泛的应用前景。
Description
技术领域
本发明涉及一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件，属于智能驱动技术领域。
背景技术
随着科学技术的飞速发展，智能材料得到了更加广泛的应用。形状记忆合金作为智能材料的一种，由于其具有高能量密度，质量轻，集智能感知和驱动于一体，体积小，安装方便，工作时噪音小等优点，被广泛应用到航空航天、医疗器械以及汽车等各个领域。然而，形状记忆合金驱动元件的响应速度是衡量其驱动性能的重要指标之一，严重影响着其应用和发展。因此，通过合理的优化加热和散热方式，提高其响应速度已成为研究的热点问题。利用合理优化各驱动段局部加热位置，设计散热结构和散热位置，能够改善形状记忆合金驱动元件的驱动响应速度，提高其驱动性能。
传统的形状记忆合金驱动元件加热方式一般为整体式加热，而散热采用风冷散热。当形状记忆合金驱动元件较复杂时，其响应速度会变慢。因此需要一种能够快速加热，并迅速散热的驱动元件。
形状记忆合金在低于相变温度时可以改变其形状，当温度超过其相变温度时，能够恢复到形状改变之前的原始状态。利用形状记忆合金的形状记忆效应制作的驱动器在飞机尾翼驱动装置、卫星天线展开动力装置及微型医疗机器人转向装置中有了广泛应用。
现有的形状记忆合金驱动装置，采用整体加热和自身自然冷却的方式，加热散热较缓慢，因而驱动响应速度慢，影响形状记忆合金驱动元件的广泛应用。
因此，综合分析目前形状记忆合金驱动元件及应用所存在的问题，亟需一种加热散热迅速，响应快，结构简单，便于制造，适用于快速变形的驱动元件。
发明内容
为了克服传统形状记忆合金驱动元件响应慢的缺点，本发明提供一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件，通过局部分段加热和散热突触结构，提高形状记忆合金驱动器的驱动响应速度，为得到最优的响应速度，对分段加热结构和散热突触结构经过拓扑优化设计。本发明采用的技术手段如下：
一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件，其特征在于：包括多个首尾依次连接的驱动段，位于所述驱动元件的自由端的驱动段自由端具有驱动元件连接端；
每个所述驱动段或部分所述驱动段上设有至少一个散热突触；
所述散热突触具有通过拓扑优化得到的散热突触末梢，所述散热突触末梢由散热金属材料制成，所述散热突触末梢的形状为直线形、S形或雪花形；
所述驱动元件连接端与其连接的所述驱动段为一体式结构；
所述散热突触与其连接的所述驱动段通过绝缘导热胶连接；
所述驱动段和所述驱动元件连接端由形状记忆合金材料制成。
所述驱动段结构可以是弧形，直线形或其他类似几何形状中的一种。
所述驱动段组合形状可以是直线形、S形、半环形或环形中的一种。
多个所述驱动元件可通过所述驱动元件连接端互相连接构成一个整体，协同驱动实现复杂功能。
可通过整体通电加热或分别给每个所述驱动段通电加热给所述驱动元件加热。
相邻所述驱动段之间粘结。
本发明可根据实际需求，调节所述驱动元件的局部加热位置、所述散热突触数量以及所述散热突触末梢形状等，使所述驱动元件具有最优响应性能。本发明结构简单，易于制造，在航空航天、医疗器械和汽车等领域具有良好且广泛的应用前景。
本发明具有以下优点：
(1)本发明可通过调整局部加热的位置和加热驱动段的大小，方便调整本发明的响应速度。
(2)本发明可以调整散热突触位置，方便调整本发明的响应速度。
(3)本发明可根据实际需求采用拓扑优化手段获取散热突触末梢形状，从而获得更好的散热结构，使散热迅速，响应快捷。
(4)本发明可以通过改变形式或者组合方式，获得不同形状的驱动元件。
基于上述理由本发明可在动力驱动装置、仿生关节和智能变体技术等领域广泛推广。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图做以简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施例，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为本发明的实施方式中一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件示意图(半环形)。
图2为本发明的实施方式中弧形驱动段的结构示意图(整体为实体结构)。
图3为本发明的实施方式中散热突触的结构示意图(散热突触末梢为直线形)。
图4为本发明的实施方式中散热突触的结构示意图(散热突触末梢为S形)。
图5为本发明的实施方式中散热突触的结构示意图(散热突触末梢为雪花形)。
图6为本发明的实施方式中多个直线形驱动段组合为直线形驱动元件结构示意图(全部带有散热突触结构)。
图7为本发明的实施方式中多个直线形驱动段组合为直线形驱动元件结构示意图(部分带有散热突触结构)。
图8为本发明的实施方式中多个弧形驱动段组合为S形驱动元件结构示意图(全部带有散热突触结构)。
图9为本发明的实施方式中多个弧形驱动段组合为S形驱动元件结构示意图(部分带有散热突触结构)。
图10为本发明的实施方式中多个弧形驱动段组合为环形驱动元件结构示意图(全部带有散热突触结构)。
图11为本发明的实施方式中多个弧形驱动段组合为环形驱动元件结构示意图(部分带有散热突触结构)。
具体实施方式
为使本发明实施例的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
如图1-图11所示，一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件，包括多个首尾依次连接的驱动段1，位于所述驱动元件的自由端的驱动段1自由端具有驱动元件连接端2；
每个所述驱动段1或部分所述驱动段1上设有至少一个散热突触3；
所述散热突触3具有通过拓扑优化得到的散热突触末梢4，所述散热突触末梢4由散热金属材料制成，所述散热突触末梢4的形状为直线形、S形或雪花形；
所述驱动元件连接端2与其连接的所述驱动段1为一体式结构；
所述散热突触3与其连接的所述驱动段1通过绝缘导热胶连接；
所述驱动段1和所述驱动元件连接端2由形状记忆合金材料制成。
所述驱动段1结构可以是弧形，直线形或其他类似几何形状中的一种。
所述驱动段1组合形状可以是直线形、S形、半环形或环形中的一种。
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。
Claims (3)
1.一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件，其特征在于：包括多个首尾依次连接的驱动段，位于所述驱动元件的自由端的驱动段的自由端具有驱动元件连接端；
每个所述驱动段或部分所述驱动段上设有至少一个散热突触；
所述散热突触具有通过拓扑优化得到的散热突触末梢，所述散热突触末梢由散热金属材料制成，所述散热突触末梢的形状为直线形、S形或雪花形；
所述驱动元件连接端与其连接的所述驱动段为一体式结构；
所述散热突触与其连接的所述驱动段通过绝缘导热胶连接；
所述驱动段和所述驱动元件连接端由形状记忆合金材料制成；
通过分别给每个所述驱动段通电加热给所述驱动元件加热。
2.根据权利要求1所述的驱动元件，其特征在于：所述驱动段结构可以是弧形，直线形或其他类似几何形状中的一种。
3.根据权利要求1所述的驱动元件，其特征在于：所述驱动段组合形状可以是直线形、S形、半环形或环形中的一种。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910049845.2A CN109854467B (zh) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201910049845.2A CN109854467B (zh) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件 |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN109854467A CN109854467A (zh) | 2019-06-07 |
| CN109854467B true CN109854467B (zh) | 2021-01-15 |
Family
ID=66895337
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201910049845.2A Active CN109854467B (zh) | 2019-01-18 | 2019-01-18 | 一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN109854467B (zh) |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN117134539B (zh) * | 2023-09-11 | 2024-03-19 | 贝德凯利电气(苏州)有限公司 | 一种高压直流风机水冷散热结构 |
Family Cites Families (5)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN201203086Y (zh) * | 2008-05-14 | 2009-03-04 | 杨文章 | 大功率led灯具散热器 |
| ITMI20121988A1 (it) * | 2012-11-22 | 2014-05-23 | Getters Spa | Elemento attuatore con migliorata resistenza a fatica fatto di una lega a memoria di forma |
| US9581146B2 (en) * | 2013-10-03 | 2017-02-28 | The Boeing Company | Smart susceptor for a shape memory alloy (SMA) actuator inductive heating system |
| FR3035938B1 (fr) * | 2015-05-06 | 2017-06-02 | Peugeot Citroen Automobiles Sa | Dispositif de suspension pour vehicule automobile, comprenant des ressorts en materiau composite et en alliage a memoire de forme |
| US10662803B2 (en) * | 2016-04-13 | 2020-05-26 | Rolls-Royce Plc | Aerofoil body |
-
2019
- 2019-01-18 CN CN201910049845.2A patent/CN109854467B/zh active Active
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| CN109854467A (zh) | 2019-06-07 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| Shittu et al. | High performance and thermal stress analysis of a segmented annular thermoelectric generator | |
| EP3252414B1 (en) | Metamaterials-enhanced passive radiative cooling panel | |
| JP6232208B2 (ja) | ブレード湾曲のための形状記憶合金が有効な桁 | |
| US20090286101A1 (en) | Shape-changing structure with superelastic foam material | |
| CN210258812U (zh) | 一种基于主动变形负泊松比蜂窝结构的变体机翼 | |
| Tian et al. | Economy, energy, exergy and mechanical study of co-axial ring shape configuration of legs as a novel structure for cylindrical thermoelectric generator | |
| CN109854467B (zh) | 一种基于局部分段加热和突触散热形式的形状记忆合金驱动元件 | |
| US20150027676A1 (en) | Craft outer skin heat exchanger and method for manufacturing a craft outer skin heat exchanger | |
| JP6447275B2 (ja) | 放熱フィンおよびそれを搭載したヒートシンク、モジュール | |
| CN105346735A (zh) | 自适应散热面面积调节装置 | |
| CN103474566B (zh) | Led散热器 | |
| CN104202947A (zh) | 一种柔性轻质高效导热索 | |
| CN101900742B (zh) | 基于磁感应加热方式的风速风向计 | |
| Rezania et al. | Zero-cooling energy thermoelectric system by phase change material heat sink integrated with porous copper foam | |
| US20150240793A1 (en) | Temperature control system for shape-memory alloy | |
| Yang et al. | Performance improvement and thermomechanical analysis of a novel asymmetrical annular thermoelectric generator | |
| CN205168942U (zh) | 自动调节式隔热板 | |
| CN110828972B (zh) | 一种可变形可重构的地面天线连接部件 | |
| US11175100B2 (en) | Heat sinks using memory shaping materials | |
| CN102538549A (zh) | 翼型高散热结构 | |
| Kundu | Performance and optimum design analysis of an absorber plate fin using recto-trapezoidal profile | |
| Bacciotti et al. | On the use of shape memory alloys for deployable passive heat radiators in space satellites | |
| CN207234693U (zh) | 一种带有半导体制冷散热器的超磁致伸缩致动器 | |
| CN204792913U (zh) | 一种电偶臂及温差热电组件 | |
| CN2516934Y (zh) | 整体翅片式热管 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
| PB01 | Publication | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant |