[实用新型]一种采用柔性稳态结构的双向驱动器

说明书

本实用新型提供了一种采用柔性稳态结构的双向驱动器。该驱动器依靠两根对拉的SMA丝实现双向驱动，依靠双梁或多梁组成的柔性梁结构维持稳定状态。需要进行状态切换时，对主动SMA丝通电使其受热收缩，从而驱动滑销移动，当滑销移动一定距离后，柔性梁会发生跳跃屈曲，梁结构失稳，出现负刚度效应，此后停止对主动SMA丝通电，在柔性梁的变形力作用下，滑销继续移动，直至柔性梁弯曲到最大挠度，驱动器进入稳定状态。本实用新型稳定状态无需持续通电；可自动复位、重复工作，滑销伸出和缩回的驱动力基本相同，可靠性高；驱动力和驱动位移可调，质量轻、惯性小、功重比大，能在狭小空间内实现大载荷输出，安全性高。

技术领域

本实用新型涉及双向驱动器技术领域，特别涉及一种基于柔性梁结构和记忆金属的双向驱动器。

背景技术

航天器的空间展开机构、航空炸弹保险等设备上所用的锁紧装置，需要实现锁紧和解锁双向驱动的功能。例如，航天器的空间展开机构在轨展开到位后，需要锁紧装置对其展开状态进行锁定；当航天器需要做机动变轨时，展开机构需要收拢，锁紧装置解除锁定；收拢到位后，再次对收拢后结构进行锁定限位。这就需要锁紧装置可以实现双向驱动，并提供锁紧位和解锁位两个稳定状态。

现有的双向驱动器主要是电磁铁式驱动器，其工作的基本原理是：对电磁铁通电，使衔铁吸合推动锁销伸出，实现锁紧功能；电磁铁断电，偏置弹簧推动衔铁复位，进而带动锁销缩回，实现解锁功能。因此电磁铁式的双向驱动器可以实现通电锁紧、断电解锁，或者是通电解锁、断电锁紧的状态切换。

这种驱动器虽然能够实现双向驱动功能，但其锁紧位和解锁位两个稳定状态中，有一个必然需要持续对电磁铁通电才能维持，一旦供电系统出现异常，锁销就会出现意外的运动。此外，由于电磁铁吸合力远大于偏置弹簧的弹簧力，因此这种驱动器锁销伸出或缩回的驱动力相差较大，无法做到推出和缩回力相近，使用可靠性受限。还有，电磁铁中的衔铁质量大，导致驱动器的功重比小，输出的锁紧载荷有限，不适用于狭小空间；而用于航空炸弹保险的双向驱动器，质量大会导致驱动器惯性大，在战斗机机动飞行时的大过载可能会引起保险意外动作，安全性不足。

发明内容

本实用新型针对现有电磁铁式双向驱动器的不足，提供了一种采用柔性稳态结构的双向驱动器，该驱动器在解锁位和锁紧位均可保持稳定，可重复使用，可靠性高、安全性好。

本实用新型采用的技术方案为：一种采用柔性稳态结构的双向驱动器。包括滑销、保持架、外壳、SMA丝、柔性梁等。该驱动器通过保持架的法兰边安装在固定结构上，对SMA丝通电可驱动滑销沿保持架的内腔移动，滑销伸出时分离结构锁定，防止其相对于固定结构发生运动，滑销缩回时解除对分离结构的限位。滑销是驱动器的作动元件，保持架和外壳组成驱动器的外形支撑，同时为滑销提供移动轨道，SMA丝有两根，分别为滑销的上下移动提供驱动力，柔性梁为滑销在完全伸出和完全收缩状态提供保持稳定的驱动力。

其中，所述滑销为本实用新型的作动元件，中部设有梁安装孔，中上部和底部分别设有一个SMA丝安装孔，两者正交，用于布置收缩SMA丝和伸出SMA丝。

其中，所述保持架和外壳配合组成本实用新型驱动器的外形支撑。保持架纵向的管状结构内腔为滑销提供上下移动的轨道，管状结构上与滑销的梁安装孔和SMA丝安装孔对应部位处设有腰型孔，为柔性梁结构和SMA丝的驱动过程提供运动空间；外壳的纵向侧壁上设有SMA丝的布置孔和支架的定位台阶。

其中，所述SMA丝包括一根收缩SMA丝和一根伸出SMA丝，分别从滑销的SMA丝安装孔穿过，并固定在外壳侧壁外。两根丝对拉驱动，滑销收缩过程，收缩SMA丝是主动丝，伸出SMA丝是被动丝；滑销伸出过程则相反。

其中，所述柔性梁为双梁或多梁组成的柔性梁组合结构；梁向上弯曲到最大挠度时，可使驱动器维持在锁紧位稳定状态，此时滑销完全伸出；梁向下弯曲到最大挠度时，可使驱动器维持在解锁位稳定状态，此时滑销完全收缩。

进一步地，所述柔性梁，可以是常见的矩形梁，也可以是锥型薄板结构。