[发明专利]一种SMA电励式双程旋转驱动器在审

专利信息
申请号: 202010972945.5 申请日: 2020-09-16
公开(公告)号: CN112096583A 公开(公告)日: 2020-12-18
发明(设计)人: 宋迪;鲁友均;刘犇;张德明;贺中中 申请(专利权)人: 电子科技大学
主分类号: F03G7/06 分类号: F03G7/06;H02S20/30
代理公司: 北京弘权知识产权代理事务所(普通合伙) 11363 代理人: 逯长明;许伟群
地址: 611731 四川省成*** 国省代码: 四川;51
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摘要:
搜索关键词: 一种 sma 电励式 双程 旋转 驱动器
【说明书】:

发明公开了一种SMA电励式双程旋转驱动器,包括直轴和安装在直轴上的驱动外壳,所述驱动外壳包括套装在所述直轴上的左盖、右盖以及固定装配在所述左盖和右盖上的壳体,所述左盖上安装有SMA弹簧,在所述SMA弹簧的另一端固定安装有运动转换装置;所述SMA弹簧的控制端连接有电控装置。本发明驱动力来源于SMA弹簧的马氏体相变,使推动支架运动过程连续且平稳可控,不会出现较大的载荷突变;SMA弹簧通电进行马氏体相变,SMA弹簧断电进行马氏体逆相变,带动推动支架推和拉的过程,使驱动器实现双程驱动;本发明的结构组成,使驱动器体积小、重量轻、震动小且耗能少。

技术领域

本发明属于航天航空应用技术领域,具体涉及一种SMA电励式双程旋转驱动器。

背景技术

目前航天器上的能源来源主要有地面携带和通过太阳能电磁板获取两种方式,而后者是当前维持航天器长久正常供能主流方式。太阳翼的可靠展开以及展开过程的可控性,决定了整个航天器能源能否正常获取,同时也就决定了航天器的航天任务能否顺利完成。以上功能的满足需要太阳翼折展装置的驱动器具有较高的可靠性以及过程可控等特点。当前对于太阳翼折展装置驱动器的研究主要分为两大类:有源类驱动器和无源类驱动器。

有源类驱动器主要是指该航天器的太阳翼折展驱动力主要是由电机提供(电机为动力源),然后通过绳索联动系统或连杆系统等将电机提供的旋转运动转换为太阳翼的折展运动输出,由于驱动力是由电机提供,因此,这种驱动器具有可控性好,运动输出平稳等优点,但是,其实缺点是电机重量较大,耗能大。无源类驱动器主要是展开机构由弹簧或弹性结构中存储的弹性势能提供,因此,一般无需提供电源,但展开速度不可控,会引起较大的振动。

从以上分析可知,有源驱动器和无源驱动器都各有优缺点,通过对有源驱动器还有无源驱动器的优缺点进行分析,可以明确当前展开装置驱动器的突破方向在如何设计出展开过程可靠性高、振动小的驱动器。

发明内容

本发明的目的在于克服太阳翼折展装置驱动器可靠性不高的缺点,提出了一种SMA电励式双程旋转驱动器。

本发明采用如下技术方案:

一种SMA电励式双程旋转驱动器,包括直轴和安装在直轴上的驱动外壳,其关键在于:所述驱动外壳包括套装在所述直轴上的左盖、右盖以及固定装配在所述左盖和右盖上的壳体,所述左盖上安装有SMA弹簧,在所述SMA弹簧的另一端固定安装有运动转换装置;

所述SMA弹簧的控制端连接有电控装置。

采用上述技术方案,通过电控装置对SMA弹簧通电,SMA通电后将会产热,当SMA弹簧丝的温度达到材料的相变温度,将会发生马氏体相变,进而将会有位移和力的输出,此时通过运动转换装置,将SMA弹簧的位移转变为旋转等其他传动方式,以达到太阳翼展开或其他需要的效果。其中不同类型的形状记忆合金相变温度有较大差异,可以根据实际应用场景的温度情况选择合适的SMA材料。SMA弹簧在电励下的位移输出规律已有相关学者进行了详细的研究,例如上海交通大学机器人研究所的许红伟等在形状记忆合金(SMA)弹簧驱动器的变形研究一文中就明确提出了电励下SMA弹簧的输出响应模型。故而本发明不做赘述。

作为优选的,所述运动转换装置包括推动支架和圆柱凸轮轴,所述推动支架通过推动体活动安装在所述圆柱凸轮轴上。

采用上述方案,推动支架和圆柱凸轮轴之间的装配,将SMA弹簧的直线运动转变成旋转运动,从而驱动太阳翼展开。

作为优选的,所述圆柱凸轮轴的表面设有螺旋凹槽,该螺旋凹槽的大小与所述推动体相匹配;

所述圆柱凸轮轴与所述直轴一体成型,且所述圆柱凸轮轴的直径大于所述直轴的直径。

采用上述方案,推动体安装在螺旋凹槽中,当推动体直线运动时,圆柱凸轮轴利用螺旋凹槽进行绕轴旋转;而圆柱凸轮轴与所述直轴一体成型,便带动直轴旋转。

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