[发明专利]一种缠绕式形状记忆合金丝驱动的机械虹膜装置

说明书

本发明提出一种缠绕式形状记忆合金丝驱动的机械虹膜装置，包括虹膜机构模块、驱动模块和电源管理模块，驱动模块包括弹簧和加热收缩的形状记忆合金丝；电源管理模块将输入的电压转换为形状记忆合金丝的电源输入，用于加热形状记忆合金丝，驱动叶片运动；本发明采用形状记忆合金丝驱动实现机械虹膜机构叶片张开闭合功能，避免了使用电机驱动方式存在的结构复杂、重量相对较大、控制可靠性低的问题。本发明提出的机械虹膜装置适用于对重量、可靠性要求高的各类航空航天应用。

技术领域

本发明涉及一种机械虹膜装置，具体是一种缠绕式形状记忆合金丝驱动的机械虹膜装置。

背景技术

虹膜机构有2D(平面)和3D(球面)两种。平面虹膜机构最常见的应用就是相机光圈，这种光圈是由多个相互重叠的弧形薄金属叶片组成的，通过叶片的离合改变中心圆形孔径的大小，弧形薄金属叶片可以从5片到18片不等，叶片越多，孔径越近圆形。球面虹膜机构是指叶片在一个球面上，叶片伸出来后构成一个球面。球面虹膜有很多潜在应用，如可作为机载探测装置的隐藏机构，导弹尾喷口张开闭合机构等。

虹膜机构的张开和闭合通常是通过旋转机构改变叶片距离圆形中心的距离实现的。传统的方式通过电机驱动旋转机构驱动虹膜机构张开闭合功能。这种方式采用电机作为驱动机构，在地面应用等常规领域中是可以满足要求的，但在航空航天，尤其是在卫星或深空探测器中应用时，这种常规的驱动机构会有以下几个问题：一是电机重量相对较重，在航空航天这种每一克质量都要非常宝贵的应用领域中，需要采用新的结构重量轻的驱动机构；二是电机的驱动控制较为复杂，在空间环境中容易受到空间环境带电粒子的影响，而降低电机驱动的可靠性，所以需要采用控制环节简单的驱动机构。

发明内容

为了克服现有虹膜机构需要使用电机驱动而存在的结构复杂、重量相对较大、控制可靠性低的问题，本发明提出了一种缠绕式形状记忆合金丝驱动的机械虹膜装置，通过将形状记忆合金丝通过一定规则缠绕在虹膜机构底部，可以输出一个长行程的驱动力，该驱动力驱动虹膜机构旋转，实现虹膜张开闭合功能。本发明使用形状记忆合金驱动结构代替电机驱动虹膜机构张开闭合，结构简单，重量轻，适合于对可靠性和重量要求高的航空航天应用。

本发明的技术方案为：

所述一种缠绕式形状记忆合金丝驱动的机械虹膜装置，包括虹膜机构模块、驱动模块和电源管理模块；所述虹膜机构模块包括叶片、外壳和内壳；所述外壳固定在需要虹膜装置保护的设备上；所述外壳与所述内壳同轴布置，能够在驱动模块作用下相对旋转；所述叶片处于外壳与内壳之间，并与外壳及内壳连接，当外壳与内壳相对旋转时，所述叶片能够张开或闭合；

其特征在于：

所述驱动模块包括弹簧和加热收缩的形状记忆合金丝；弹簧和形状记忆合金丝均处于外壳与内壳之间；所述弹簧一端固定在外壳上，另一端固定在内壳上；所述形状记忆合金丝缠绕在内壳上，一端与外壳固定，另一端与内壳固定；当形状记忆合金丝通电加热收缩时，能够驱动外壳与内壳相对旋转，且形状记忆合金丝的长度满足其加热收缩后的长度变化能够提供外壳与内壳相对旋转所需的位移；当形状记忆合金丝断电后，弹簧能够拉动外壳与内壳相反方向相对旋转；

所述电源管理模块将输入的电压转换为形状记忆合金丝的电源输入，用于加热形状记忆合金丝，驱动叶片运动；且所述电源管理模块能够根据给定的信号，控制形状记忆合金丝的通断电。

进一步的优选方案，所述一种缠绕式形状记忆合金丝驱动的机械虹膜装置，其特征在于：所述电源管理模块能够通过改变形状记忆合金丝的输入电流，改变外壳与内壳的相对旋转速度。

进一步的优选方案，所述一种缠绕式形状记忆合金丝驱动的机械虹膜装置，其特征在于：所述内壳上设置有平行与轴向的卡槽，卡槽内安装滚柱，滚柱作为形状记忆合金丝缠绕于内壳上的支撑。