[发明专利]形状记忆合金驱动扭矩输出结构

说明书

(一)技术领域

本发明涉及驱动器技术，具体涉及一种扭矩输出结构。

(二)背景技术

形状记忆合金(SMA)作为驱动器使用时，主要利用形状记忆合金的单程记忆效应和双程记忆效应。通常SMA以线状型材或弹簧作为驱动器使用，并且这种形态的驱动器仅能输出直线方向的驱动力或位移，限制了SMA的使用范围。如果通过机构转换等手段，可以实现转矩或转角的驱动。

(三)发明内容

本发明的目的在于提供一种轻质、微型，不会引起结构内部的集中质量问题以及干扰仪器设备运行的电磁场，可靠性高的形状记忆合金驱动扭矩输出结构。

本发明的目的是这样实现的：它包括两根SMA丝、链轮、设置在链轮上的链条、轴承座、转轴、三爪夹具和顶丝夹具，SMA丝的一端通过三爪夹具连接链条，SMA丝在三爪夹具一端短路连接，SMA丝的另一端通过顶丝夹具连接固定支架，链轮一端构成两根SMA丝的公共电极C，在固定支架一端的两个顶丝夹具上分别引出电极A与B，A、B与C分别跨过两个继电器触点连接，通过对继电器的分别驱动来实现对两根SMA丝的驱动，链轮设置在轴承座上，转轴穿过链轮设置。

本发明还有这样一些技术特征：

1、所述的固定支架使用拉挤工艺制成玻璃纤维/环氧树脂复合材料方盒，固定支架下端与固定平板通过螺钉连接，SMA夹具通过固定支架侧壁与支架实现固定；

2、所述的夹具采用金属制成，顶丝夹具为带有螺纹的以顶丝固定SMA丝的钢质夹具；

3、所述的轴承座采用铝合金加工而成，采用与转轴相匹配的深沟球轴承；

4、所述的三爪夹具采用导电性好的金属铜材料加工，通过带有锥度的三爪依靠螺帽的旋紧产生夹紧力构成夹具。

本发明的特点有：

1.链轮、链条使用ANSI标准系列，可根据实际的载荷需要选择合适的公称尺寸。

2.轴承座使用铝合金加工而成，其尺寸系列使用与转轴相匹配的深沟球轴承。

3.三爪夹具使用导电性好的金属铜材料加工，带有锥度的三爪依靠螺帽的旋紧产生夹紧力。

4.顶丝夹具是扭矩输出结构的末端夹具，固定长度可调节，以保证SMA丝的张紧

本发明涉及利用形状记忆合金的单程记忆效应实现双向驱动的扭矩输出结构。通过链轮链条结构将形状记忆合金丝的直线运动转换为旋转运动实现扭矩的输出。并通过这种结构将形状记忆合金的单程记忆效应的大回复位移充分利用进行双向驱动，是一种轻质、小型、高效的旋转扭矩输出结构，可以用于有翼飞行器后掠角控制、飞机全动式鸭翼的旋转控制等可旋转结构，与电动马达相比，不会引起结构内部的集中质量问题以及干扰仪器设备运行的电磁场；与液压驱动器相比具有更加轻便的结构和可靠性。

(四)附图说明

图1为SMA丝旋转驱动结构示意图；

图2为理想状态下的形状记忆合金转动驱动机构示意图；

图3为转矩结构的电路连接示意图。

(五)具体实施方式

下面结合附图和具体实施例对本发明作进一步的说明：

本实施例包括两根SMA丝1、链轮2、设置在链轮2上的链条3、轴承座4、转轴、三爪夹具5和顶丝夹具6，SMA丝1的一端通过三爪夹具5连接链条3，SMA丝1在三爪夹具5一端短路连接，SMA丝1的另一端通过顶丝夹具6连接固定支架7，链轮2一端构成两根SMA丝的公共电极C，在固定支架7一端的两个顶丝夹具6上分别引出电极A与B，A、B与C分别跨过两个继电器触点连接，通过对继电器的分别驱动来实现对两根SMA丝的驱动，链轮2设置在轴承座4上，转轴穿过链轮2设置。

结合图1，根据形状记忆合金在一定的应变范围内马氏体状态下受拉发生塑性变形的应力小于其受热后发生奥氏体相变产生回复应力的原理，在形状记忆合金处于马氏体开始温度的环境中，可以以互相牵制的方式进行工作。本实施例通过一根围在链轮上的一段链条分别与两根SMA丝的一端连接，形状记忆合金的另一端固定不动，这样可以构成一个链轮可以旋转一定角度的驱动机构，与链轮同步的转轴可以作为扭矩输出轴。