Интеллектуальный токоприемник для системы индукционного нагрева исполнительного устройства из сплава с памятью формы

Предложенная система для нагревания исполнительного устройства из сплава с памятью формы может содержать исполнительное устройство SMA, интеллектуальный токоприемник, множество индукционных обмоток и модуль управления. Исполнительное устройство SMA может иметь по меньшей мере один пакет. Исполнительное устройство SMA может быть подвергнуто избирательному нагреву до температуры превращения. Интеллектуальный токоприемник может находиться в тепловом контакте по меньшей мере с одним пакетом исполнительного устройства SMA. Индукционные нагревательные обмотки могут быть выполнены с возможностью приема переменного тока и генерации магнитного поля, основанного на переменном токе. Магнитное поле может создавать вихревые токи по меньшей мере в исполнительном устройстве SMA или интеллектуальном токоприемнике для нагревания исполнительного устройства SMA до температуры превращения. Модуль управления может быть выполнен с возможностью управления переменным током, подаваемым в индукционные нагревательные обмотки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

 

ОБЛАСТЬ ТЕХНИКИ

Раскрытая система и способ относятся к нагреву исполнительного устройства из сплава с памятью формы (shape memory alloy, SMA) и, более конкретно, к системам и способам нагрева исполнительного устройства SMA с помощью интеллектуального токоприемника.

УРОВЕНЬ ТЕХНИКИ

Сплавы с памятью формы могут быть использованы для создания исполнительного устройства, которое обладает уникальными тепловыми и механическими свойствами. Такие типы исполнительных устройств могут быть названы исполнительными устройствами из сплавов с памятью формы. Например, если сплав с памятью формы подвергают пластической деформации, когда он находится в мартенситном состоянии, а затем нагревают до температуры фазового превращения, чтобы достичь аустенитного состояния, сплав с памятью формы восстанавливает свою исходную, недеформированную форму. Скорость возврата в исходную, недеформированную форму зависит от величины и скорости подачи тепловой энергии к сплаву с памятью формы.

Исполнительные устройства SMA могут быть активированы путем нагрева сплава с памятью формы до своей температуры фазового превращения, вследствие чего сплав с памятью формы испытывает фазовое превращение из мартенситного в аустенитное состояние и восстанавливает свою исходную, недеформированную форму. Исполнительные устройства SMA могут быть использованы в различных видах применения, таких как, например, система аэродинамических профилей для воздушного летательного аппарата. Однако исполнительные устройства SMA имеют, по меньшей мере в некоторых случаях, доказанные затруднения при управлении. Например, исполнительное устройство SMA может быть активировано с помощью резистивного нагревательного элемента. Одним из недостатков данного подхода является то, что резистивный нагревательный элемент может недостаточно быстро нагревать сплав с памятью формы исполнительного устройства SMA до температуры фазового превращения. Соответственно, существует необходимость в усовершенствовании методов управления исполнительными устройствами SMA.

РАСКРЫТИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

В одном варианте осуществления система для нагрева исполнительного устройства из сплава с памятью формы может содержать исполнительное устройство SMA, интеллектуальный токоприемник, множество индукционных обмоток и модуль управления. Исполнительное устройство SMA может иметь по меньшей мере один пакет (layup). Исполнительное устройство SMA может быть подвергнуто избирательному нагреву до температуры превращения. Интеллектуальный токоприемник может находиться в тепловом контакте по меньшей мере с одним пакетом исполнительного устройства SMA. Индукционные нагревательные обмотки могут быть выполнены с возможностью приема переменного тока и генерации магнитного поля, основанного на переменном токе. Магнитное поле может индуцировать вихревые токи по меньшей мере в исполнительном устройстве SMA или интеллектуальном токоприемнике для нагревания исполнительного устройства SMA до температуры превращения. Модуль управления может быть создан с возможностью управления переменным током, подаваемым в индукционные нагревательные обмотки.

В другом варианте осуществления система для нагрева исполнительного устройства SMA может содержать исполнительное устройство SMA, интеллектуальный токоприемник, множество индукционных обмоток и модуль управления. Исполнительное устройство SMA может быть подвергнуто избирательному нагреву до температуры превращения. Индукционные нагревательные обмотки могут быть выполнены с возможностью приема переменного тока и генерации магнитного поля, основанного на переменном токе. Магнитное поле может индуцировать вихревые токи по меньшей мере в исполнительном устройстве SMA и вторичное магнитное поле в интеллектуальном токоприемнике. Интеллектуальный токоприемник может быть расположен относительно исполнительного устройства SMA таким образом, что вторичное магнитное поле индуцирует дополнительные вихревые токи в исполнительном устройстве SMA. Модуль управления может быть создан с возможностью управления переменным током, подаваемым в индукционные нагревательные обмотки.

Еще в одном варианте осуществления способ изготовления системы индукционного нагрева сплава с памятью формы может включать в себя создание исполнительного устройства из сплава с памятью формы. Исполнительное устройство SMA может иметь по меньшей мере один пакет. Способ может включать в себя размещение интеллектуального токоприемника в тепловом контакте с указанным по меньшей мере одним пакетом исполнительного устройства SMA. Способ может также включать в себя обеспечение множества индукционных нагревательных обмоток, выполненных с возможностью приема переменного тока и генерации магнитного поля, основанного на переменном токе. Магнитное поле может создавать вихревые токи по меньшей мере в исполнительном устройстве SMA или интеллектуальном токоприемнике для нагревания исполнительного устройства SMA до температуры превращения. Способ может включать в себя обеспечение модуля управления, выполненного с возможностью управления переменным током, подаваемым в индукционные нагревательные обмотки.

Другие задачи и преимущества раскрытого способа и системы будут очевидны из следующего описания, прилагаемых чертежей и прилагаемой формулы изобретения.

КРАТКОЕ ОПИСАНИЕ ЧЕРТЕЖЕЙ

На фиг. 1 показан схематический вид раскрываемой системы индукционного нагрева сплава с памятью формы;

На фиг. 2 показан вид поперечного разреза исполнительного устройства из сплава с памятью формы по линии 2-2 на фиг. 1;

На фиг. 3 представлен схематический вид исполнительного устройства SMA и индукционной обмотки, показанной на фиг. 1, иллюстрирующий магнитное поле и вихревые токи;

На фиг. 4А показан вид поперечного разреза альтернативного варианта осуществления исполнительного устройства SMA, показанного на фиг. 1;

На фиг. 4В показан вид в перспективе другого варианта осуществления исполнительного устройства SMA, показанного на фиг. 1;

На фиг. 4С показан вид поперечного разреза еще одного варианта осуществления исполнительного устройства SMA, показанного на фиг. 1;

На фиг. 5 показана схема технологического процесса, иллюстрирующая пример подхода к изготовлению системы индукционного нагрева сплава с памятью формы.

ОСУЩЕСТВЛЕНИЕ ИЗОБРЕТЕНИЯ

Как показано на фиг. 1, система индукционного нагрева сплава с памятью формы, в общем обозначенная 10, может содержать исполнительное устройство 20 из сплава с памятью формы, индукционную нагревательную обмотку 22, источник 24 энергии и модуль 26 управления. Переменный электрический ток может быть подан в обмотку 22 от источника 24 энергии для индуктивного нагрева исполнительного устройства SMA 20. Система 10 индукционного нагрева сплава с памятью формы может быть использована в множестве применений, таких как, например, воздушный летательный аппарат, энергетические системы, нефтяное бурильное оборудование, летательный аппарат с несущим винтом и компоненты автомобилей. Более конкретно, система 10 индукционного нагрева сплава с памятью формы может быть использована для приведения в действие крыла или двери воздушного летательного аппарата, лопасти ветряной турбины или задвижки давления воздуха, расположенной в магистрали транспортного средства. Должно быть понятно, что приведены только иллюстративные примеры, и система 10 индукционного нагрева сплава с памятью формы может быть использована также в других применениях.

Исполнительное устройство SMA 20 может быть создано из сплава с памятью формы (также известного как металл с эффектом памяти, металл с памятью, сплав с памятью и сплав с эффектом памяти). Например, в одном варианте осуществления сплав с памятью формы может быть никель-титановым сплавом или медно-алюминиево-никелевым сплавом. Кроме того, сплав с памятью формы может быть создан путем сплавления цинка, меди, золота и железа. Исполнительное устройство SMA 20 может быть приведено в действие путем нагрева сплава с памятью формы до температуры превращения, вследствие чего сплав с памятью формы испытывает фазовое превращение из мартенситного в аустенитное состояние, что может вызывать изменение формы в исполнительном устройстве SMA 20. В частности, например, первый конец 28 исполнительного устройства SMA 20 может быть закреплен неподвижно, а второй конец 29 исполнительного устройства SMA 20 может изгибаться или деформироваться и изменять форму по контуру исполнительного устройства SMA 20', когда сплав с памятью формы нагревают до температуры превращения. Аналогично, второй конец 29 исполнительного устройства SMA 20 может возобновлять свое неизмененное по форме состояние, как только сплав с памятью формы охлаждают ниже температуры превращения.

В примере варианта осуществления, как показано на фиг. 1, исполнительное устройство SMA 20 может включать в себя продолговатый в целом трубчатый корпус 30, проходящий вдоль оси А-А. Хотя фиг. 1 показывает исполнительное устройство SMA 20, имеющее в целом трубчатый корпус, должно быть понятно, что исполнительное устройство SMA 20 может быть сформировано имеющим ряд различных конфигураций. Например, фиг. 4А-4С показывают альтернативные варианты осуществления исполнительного устройства SMA 20, которые подробнее описаны ниже. Корпус 30 исполнительного устройства SMA 20 может содержать наружный пакет 32 и внутренний пакет 34. Пакет может быть образован как один слой или пласт корпуса 30 исполнительного устройства SMA 20. Интеллектуальный токоприемник 40 может быть расположен вдоль внутреннего пакета 34 исполнительного устройства SMA 20. В иллюстрируемом варианте осуществления интеллектуальный токоприемник 40 может быть в форме листа, где ряд сравнительно тонких проводов, созданных из материала интеллектуального токоприемника, встроен в лист (провода не видны на фиг. 1). Наружный пакет 52 интеллектуального токоприемника 40 может иметь тепловой контакт с внутренним пакетом 34 исполнительного устройства SMA 20. Хотя фиг. 1 показывает интеллектуальный токоприемник 40 в форме листа, должно быть понятно, что интеллектуальный токоприемник 40 может содержать ряд различных конфигураций. Например, в альтернативном варианте осуществления интеллектуальный токоприемник 40 может представлять собой ряд проводов, уложенных в канавки (не показано), расположенные вдоль внутреннего пакета 34 исполнительного устройства SMA 20.

Интеллектуальный токоприемник 40 может подвергаться индукционному нагреву до достижения точки Кюри или температуры Кюри. Температура Кюри зависит от конкретного материала интеллектуального токоприемника 40. Например, в одном, не имеющем ограничительного характера варианте осуществления, интеллектуальный токоприемник 40 может быть создан из железоникелевого сплава с содержанием никеля около 34% и содержанием железа около 66%, и температурой Кюри около 138°С (280°F), однако должно быть понятно, что интеллектуальный токоприемник 40 также может быть выполнен из сплавов других типов. Интеллектуальный токоприемник 40 может быть подвергнут индукционному нагреву до своей температуры Кюри, но не выходя за ее пределы. После того как интеллектуальный токоприемник 40 достигает температуры Кюри, магнитная проницаемость интеллектуального токоприемника 40 резко падает, и интеллектуальный токоприемник 40 может становиться по существу немагнитным.

Обмотка 22 может быть расположена на эффективном расстоянии D (показано на фиг. 2) от наружного пакета 32 исполнительного устройства SMA 20. Переменный электрический ток может быть подан в обмотку 22 от источника 24 энергии. Модуль 26 управления может поддерживать связь сигналами с источником 24 энергии для управления или направления подачи переменного тока к обмотке 22. Частота переменного тока может быть любого значения, примерно от 10 кГц до примерно 500 кГц. В варианте осуществления, показанном на фиг. 1, обмотка 22 может быть индукционной нагревательной обмоткой типа соленоида, включающей в себя удлиненный в целом цилиндрический корпус, имеющий множество отдельных витков 54, которые образуют туннель или проход 56, чтобы вмещать исполнительное устройство SMA 20. Исполнительное устройство SMA 20 может быть расположено в проходе 56 обмотки 22. Хотя фиг. 1 показывает обмотку 22 как индукционную нагревательную обмотку типа соленоида, должно быть понятно, что также могут быть использованы другие типы индукционных нагревательных обмоток. Например, в одном варианте осуществления исполнительное устройство SMA 20 может быть пластинчатым исполнительным устройством (показано на фиг. 4В), в котором может быть использована индукционная нагревательная обмотка пластинчатого типа.

Как показано на фиг. 3, обмотки 22 могут генерировать магнитное поле В, основанное на переменном токе, причем магнитное поле В может быть в целом параллельным к оси А-А исполнительного устройства SMA 20. Магнитное поле В индуцирует вихревые токи Е в исполнительном устройстве SMA 20. Вихревые токи Е генерируют нагрев в исполнительном устройстве SMA 20. Как показано на фиг. 2-3, магнитное поле В также может индуцировать вихревые токи Е в интеллектуальном токоприемнике 40, пока интеллектуальный токоприемник 40 не достигнет температуры Кюри. Вихревые токи Е генерируют тепло в интеллектуальном токоприемнике 40.

Тепловой контакт между исполнительным устройством SMA 20 и интеллектуальным токоприемником 40 может увеличить скорость, с которой исполнительное устройство SMA 20 подвергается индукционному нагреву до температуры превращения. Более конкретно, интеллектуальный токоприемник 40 может ускорять нагрев исполнительного устройства SMA 20 из-за теплового контакта между наружным пакетом 52 интеллектуального токоприемника 40 и внутренним пакетом 34 исполнительного устройства SMA 20. Когда к обмоткам 22 подают переменный электрический ток от источника 24 энергии, в интеллектуальном токоприемнике 40 могут индуцироваться вихревые токи Е. Вихревые токи Е генерируют нагрев в интеллектуальном токоприемнике 40. Нагрев, генерируемый вихревыми токами Е в интеллектуальном токоприемнике 40, может передаваться благодаря теплопроводности к исполнительному устройству SMA 20 через тепловой контакт между наружным пакетом 52 интеллектуального токоприемника 40 и внутренним пакетом 34 исполнительного устройства SMA 20. Тепловой контакт между исполнительным устройством SMA 20 и интеллектуальным токоприемником 40 может иметь повышенное значение в варианте осуществления, в котором исполнительное устройство SMA 20 создано из непроводящего материала. В данном варианте осуществления вихревые токи не могут индуцироваться в исполнительном устройстве SMA 20 магнитным полем В, таким образом, в исполнительном устройстве SMA 20 не может генерироваться тепло. Таким образом, только источник нагрева, применяемого к исполнительному устройству SMA 20, находится в тепловом контакте между исполнительным устройством SMA 20 и интеллектуальным токоприемником 40.

Интеллектуальный токоприемник 40 может увеличивать количество вихревых токов Е, индуцируемых в исполнительном устройстве SMA 20, что также увеличивает скорость, с которой Исполнительное устройство SMA 20 подвергается индукционному нагреву до температуры превращения. Более конкретно, когда переменный электрический ток подают к обмоткам 22, магнитное поле В индуцирует вторичное магнитное поле (не показано) в интеллектуальном токоприемнике 40, до тех пор, пока интеллектуальный токоприемник 40 остается при температуре ниже температуры Кюри. Как показано на фиг. 2, интеллектуальный токоприемник 40 может быть расположен относительно исполнительного устройства SMA 20 таким образом, что вторичное магнитное поле, индуцируемое в интеллектуальном токоприемнике 40, индуцирует дополнительные вихревые токи Е1 в исполнительном устройстве SMA 20. Дополнительные вихревые токи Е1 генерируют дополнительный нагрев в исполнительном устройстве SMA 20, таким образом, увеличивая скорость индукционного нагрева исполнительного устройства SMA 20 до температуры превращения.

В одном варианте осуществления интеллектуальный токоприемник 40 может быть расположен относительно исполнительного устройства SMA 20 так, чтобы доводить до максимума количество вихревых токов, индуцированных в исполнительном устройстве SMA 20. Например, если исполнительное устройство SMA 20 содержит в целом трубчатый корпус 30, как показано на фиг. 1-3, интеллектуальный токоприемник 40 может быть расположен вокруг внутреннего пакета 34 корпуса 30, чтобы индуцировать максимальное количество вихревых токов Е в интеллектуальном токоприемнике 40.

Как показано на фиг. 1, модуль 26 управления управляет источником 24 энергии таким образом, что переменный электрический ток подается в обмотки 22 в течение заданного периода времени. Заданный период времени может представлять величину времени, необходимую для нагрева исполнительного устройства SMA 20 по меньшей мере до температуры превращения. Заданный период времени может зависеть от переменных величин, таких как, помимо прочего, эксплуатационные требования исполнительного устройства SMA 20, тип сплава, из которого создан интеллектуальный токоприемник 40, количество тока, подаваемого в обмотку 22, частота тока, подаваемого в обмотку 22, геометрия или форма исполнительного устройства SMA 20, какие-либо силы, которые исполнительное устройство SMA 20 должно преодолеть перед тем, как получить возможность отклоняться, и величина отклонения, которому подвергается исполнительное устройство SMA 20. Модуль 26 управления может управлять источником 24 энергии, используя опережающее управление, при этом модуль 26 управления может не отслеживать температуру исполнительного устройства SMA 20 или интеллектуального токоприемника 40.

После того как ток подают к обмотке 22 в течение заданного периода времени, модуль 26 управления может затем посылать управляющий сигнал для отключения источника 24 энергии. После прекращения подачи тока в обмотку 22, индукционный нагрев исполнительного устройства SMA 20 может останавливаться. Таким образом в целом в системе 10 индукционного нагрева сплава с памятью формы отсутствует тепловая инерция, и исполнительное устройство SMA 20 не может быть перегрето.

В одном варианте осуществления исполнительное устройство SMA 20 и интеллектуальный токоприемник 40 могут быть термически связаны друг с другом, при этом температура Кюри интеллектуального токоприемника 40 может быть примерно равна температуре преобразования исполнительного устройства SMA 20. Таким образом, если исполнительное устройство SMA 20 достигает температуры преобразования, интеллектуальный токоприемник 40 также достигает температуры Кюри, и нагрев интеллектуального токоприемник 40 останавливается. Таким образом, интеллектуальный токоприемник 40 не может перегревать исполнительное устройство SMA 20

Модуль 26 управления также может регулировать количество тока, которое источник 24 энергии подает к обмотке 22. Изменяя количество тока в обмотке 22, можно также изменять количество времени, необходимого для нагрева исполнительного устройства SMA 20 до температуры превращения (т.е., заданный период времени). Например, в одном варианте осуществления нагрев исполнительного устройства SMA 20 примерно от 32°С (90°F) примерно до 99°С (210°F) может занять около шестидесяти секунд на основании тока примерно 18 А, подаваемого в обмотку 22. В данном варианте осуществления обмотка 22 имеет длину обмотки примерно 10 см (4 дюйма). Напротив, в той же обмотке 22 нагрев на основе тока примерно 25 А, подаваемого в обмотку 22, может занять около тридцати секунд, нагрев на основе тока примерно 39 А, подаваемого в обмотку 22, может занять около пятнадцати секунд, и нагрев на основе тока примерно 50 А, подаваемого в обмотку 22, может занять около десяти секунд.

Фиг. 4А-4С показывают альтернативные варианты осуществления исполнительного устройства SMA 20. Фиг. 4А показывает иллюстрацию исполнительного устройства SMA 120, имеющего в целом квадратное или прямоугольное поперечное сечение. Исполнительное устройство SMA 120 содержит наружный пакет 132 и внутренний пакет 134, причем интеллектуальный токоприемник 140 может иметь тепловой контакт с внутренним пакетом 134 исполнительного устройства SMA 120. Фиг. 4В показывает другой вариант осуществления исполнительного устройства SMA 220. Исполнительное устройство SMA 220 может быть исполнительным устройством пластинчатого типа, имеющим верхнюю стенку 242, нижнюю стенку 244 и две боковые стенки 246. Интеллектуальный токоприемник 240 может находиться в тепловом контакте с внутренним пакетом 234 исполнительного устройства SMA 220. Индукционная обмотка пластинчатого типа (не показано) может быть расположена над верхней стенкой 242, а другая индукционная обмотка пластинчатого типа (не показано) может быть расположена под нижней стенкой 244 для индукционного нагрева исполнительного устройства SMA 220. Еще в одном варианте осуществления, показанном на фиг. 4С, исполнительное устройство SMA 320 может иметь в целом синусоидальную конфигурацию. Интеллектуальный токоприемник 340 может быть расположен вдоль верхнего пакета 342 исполнительного устройства SMA 320. Индукционная обмотка пластинчатого типа (не показано) может быть расположена под нижним пакетом 344 исполнительного устройства SMA 320 для индукционного нагрева исполнительного устройства SMA 320.

Теперь будет описан способ изготовления системы 10 индукционного нагрева сплава с памятью формы. На фиг. 5 показан пример схемы технологического процесса, иллюстрирующий способ 400 изготовления системы 10 индукционного нагрева сплава с памятью формы. Как показано, главным образом, на фиг. 1-3 и 5, способ 400 может начинаться с этапа 402, на котором может быть обеспечено исполнительное устройство SMA 20. Затем способ 400 может переходить к этапу 404. На этапе 404, интеллектуальный токоприемник 40 может быть расположен вдоль пакета исполнительного устройства SMA 20. Как показано, в особенности, на фиг. 1, в одном варианте осуществления внутренний пакет 34 исполнительного устройства SMA 20 может находиться в тепловом контакте с наружным пакетом 52 интеллектуального токоприемника 40. Затем способ 400 может переходить к этапу 406. На этапе 406 могут быть обеспечены обмотка 22, источник 24 энергии и модуль 26 управления, причем переменный электрический ток может быть подан в обмотку 22 от источника 24 энергии для индукционного нагрева исполнительного устройства SMA 20. Модуль 26 управления может поддерживать связь сигналами с источником 24 энергии для управления подачей переменного тока в обмотку 22. Обмотки 22 могут быть расположены на эффективном расстоянии D (показано на фиг. 2) от наружного пакета 32 исполнительного устройства SMA 20. Затем способ 400 может быть окончен.

Как показано, главным образом, на фиг. 1-4С, описанная выше раскрытая система индукционного нагрева сплава с памятью формы обеспечивает сравнительно простой подход к довольно быстрому индукционному нагреву исполнительного устройства SMA. Интеллектуальный токоприемник может нагревать исполнительное устройство SMA в целом равномерно, независимо от неоднородностей сплава с памятью формы исполнительного устройства SMA и размера исполнительного устройства SMA. Интеллектуальный токоприемник увеличивает скорость, с которой может быть нагрето исполнительное устройство SMA, поэтому может быть использовано сравнительно большое исполнительное устройство SMA, имеющий объем по меньшей мере около 0,81 куб. см (0,05 куб. дюйм). Кроме того, поскольку интеллектуальный токоприемник может быть нагрет только до температуры Кюри, это, в целом, предотвращает перегрев исполнительного устройства SMA 20. В настоящее время имеются некоторые типы систем нагрева, использующие резистивные нагревательные элементы для нагрева исполнительного устройства SMA до температуры превращения. Однако резистивные нагревательные элементы могут нагревать сплав с памятью формы исполнительного устройства SMA недостаточно быстро. Напротив, раскрытые интеллектуальные токоприемники могут увеличить скорость, с которой могут быть подвергнуты индукционному нагреву исполнительные устройства SMA до температуры превращения, по сравнению с нагревом исполнительного устройства SMA с помощью обычного резистивного нагревательного элемента.

Кроме того, изобретение включает в себя варианты осуществления в соответствии со следующими пунктами:

1. Система для нагрева исполнительного устройства из сплава с памятью формы, содержащая:

исполнительное устройство SMA, имеющее по меньшей мере один пакет и подвергаемое избирательному нагреву до температуры превращения;

интеллектуальный токоприемник, находящийся в тепловом контакте по меньшей мере с одним пакетом исполнительного устройства SMA;

множество индукционных нагревательных обмоток, выполненных с возможностью приема переменного тока и генерирования магнитного поля на основе переменного тока, при этом магнитное поле создает вихревые токи по меньшей мере в исполнительном устройстве SMA или интеллектуальном токоприемнике для нагрева исполнительного устройства SMA до температуры превращения, и

модуль управления, выполненный с возможностью управления переменным током, подаваемым в индукционные нагревательные обмотки.

2. Система по п. 1, в которой интеллектуальный токоприемник подвергают избирательному нагреву до температуры Кюри, причем температура Кюри примерно равна температуре превращения.

3. Система по п. 1, в которой исполнительное устройство SMA содержит в целом трубчатый корпус, имеющий внутренний пакет и наружный пакет.

4. Система по п. 3, в которой интеллектуальный токоприемник находится в тепловом контакте с внутренним пакетом исполнительного устройства SMA.

5. Система по п. 1, в которой магнитное поле индуцирует вторичное магнитное поле в интеллектуальном токоприемнике и в которой интеллектуальный токоприемник расположен относительно исполнительного устройства SMA таким образом, что вторичное магнитное поле индуцирует дополнительные вихревые токи в исполнительном устройстве SMA.

6. Система по п. 1, в которой индукционные нагревательные обмотки содержат в целом цилиндрический корпус, имеющий множество отдельных витков, которые создают проход, и в которой исполнительное устройство SMA расположено в проходе индукционных нагревательных обмоток.

7. Система по п. 1, дополнительно содержащая источник тока для подачи переменного тока в индукционные нагревательные обмотки, при этом модуль управления поддерживает связь сигналами с источником тока.

8. Система по п. 1, в которой переменный ток подают в индукционные нагревательные обмотки в течение заданного периода времени для нагрева исполнительного устройства SMA до температуры превращения.

9. Система по п. 8, в которой заданный период времени зависит по меньшей мере от одного элемента из группы, состоящей из: эксплуатационных требований к исполнительному устройству SMA, типа сплава, из которого создан интеллектуальный токоприемник, количества тока, подаваемого в индукционные нагревательные обмотки, частоты переменного тока, геометрии исполнительного устройства SMA, сил, которые преодолевает исполнительное устройство SMA перед отклонением, и величины отклонения исполнительного устройства SMA.

10. Система нагрева исполнительного устройства из сплава с памятью формы (shape memory alloy, SMA), содержащая:

исполнительное устройство SMA, подвергаемое избирательному нагреву до температуры превращения;

интеллектуальный токоприемник;

множество индукционных нагревательных обмоток, выполненных с возможностью приема переменного тока и генерирования магнитного поля на основе переменного тока, при этом магнитное поле индуцирует вихревые токи по меньшей мере в исполнительном устройстве SMA и вторичное магнитное поле в интеллектуальном токоприемнике, а интеллектуальный токоприемник расположен относительно исполнительного устройства SMA таким образом, что вторичное магнитное поле индуцирует дополнительные вихревые токи в исполнительном устройстве SMA, и

модуль управления, созданный с возможностью управления переменным током, подаваемым в индукционные нагревательные обмотки.

11. Система по п. 10, в которой интеллектуальный токоприемник находится в тепловом контакте по меньшей мере с одним пакетом исполнительного устройства SMA.

12. Система по п. 10, в которой интеллектуальный токоприемник подвергают избирательному нагреву до температуры Кюри, причем температура Кюри примерно равна температуре превращения.

13. Система по п. 10, в которой исполнительное устройство SMA содержит в целом трубчатый корпус, имеющий внутренний пакет и наружный пакет.

14. Система по п. 13, в которой интеллектуальный токоприемник находится в тепловом контакте с внутренним пакетом исполнительного устройства SMA.

15. Система по п. 10, кроме того, содержащая источник тока для подачи переменного тока в индукционные нагревательные обмотки, при этом модуль управления поддерживает связь сигналами с источником тока.

16. Система по п. 10, в которой переменный ток подают в индукционные нагревательные обмотки в течение заданного периода времени для нагрева исполнительного устройства SMA до температуры превращения.

17. Система по п. 16, в которой заданный период времени зависит по меньшей мере от одного элемента из группы, состоящей из эксплуатационных требований к исполнительному устройству SMA, типа сплава, из которого создан интеллектуальный токоприемник, количества тока, подаваемого в индукционные нагревательные обмотки, частоты переменного тока, геометрии исполнительного устройства SMA, сил, которые преодолевает исполнительное устройство SMA перед отклонением, и величины отклонения исполнительного устройства SMA.

18. Способ изготовления системы индукционного нагрева сплава с памятью формы, включающий в себя:

создание исполнительного устройства из сплава с памятью формы, причем исполнительное устройство SMA имеет по меньшей мере один пакет;

размещение интеллектуального токоприемника в тепловом контакте по меньшей мере с одним пакетом исполнительного устройства SMA;

обеспечение множества индукционных нагревательных обмоток, выполненных с возможностью приема переменного тока и генерирования магнитного поля на основе переменного тока, при этом магнитное поле создает вихревые токи по меньшей мере в исполнительном устройстве SMA или интеллектуальном токоприемнике для нагрева исполнительного устройства SMA до температуры превращения, и

обеспечение модуля управления, выполненного с возможностью управления переменным током, подаваемым в индукционные нагревательные обмотки.

19. Способ по п. 18, дополнительно включающий в себя обеспечение источника тока для подачи переменного тока к индукционным нагревательным обмоткам, при этом модуль управления поддерживает связь сигналами с источником тока.

20. Способ по п. 18, в котором исполнительное устройство SMA содержит в целом трубчатый корпус, имеющий внутренний пакет и наружный пакет, при этом интеллектуальный токоприемник находится в тепловом контакте с внутренним пакетом исполнительного устройства SMA.

Хотя формы описанных в настоящем документе устройств и способов представляют собой предпочтительные варианты осуществления настоящего изобретения, должно быть понятно, что изобретение не ограничено этими точными формами устройств и способов, и могут быть выполнены изменения без отступления от объема настоящего изобретения.

1. Система для нагрева исполнительного устройства (20), выполненного на основе сплава с памятью формы (SMA), содержащая:

исполнительное устройство SMA, имеющее по меньшей мере один пакет (32, 34) и подвергаемое избирательному нагреву до температуры превращения;

интеллектуальный токоприемник (40), находящийся в тепловом контакте с указанным по меньшей мере одним пакетом исполнительного устройства SMA;

множество индукционных нагревательных обмоток (22), выполненных с возможностью приема переменного тока и генерирования магнитного поля (В) на основе переменного тока, при этом магнитное поле создает вихревые токи (Е) по меньшей мере в исполнительном устройстве SMA или интеллектуальном токоприемнике для нагрева исполнительного устройства SMA до температуры превращения, и

модуль (26) управления, выполненный с возможностью управления переменным током, подаваемым в индукционные нагревательные обмотки.

2. Система по п. 1, в которой интеллектуальный токоприемник (40) подвергают избирательному нагреву до температуры Кюри, которая примерно равна температуре превращения.

3. Система по п. 1 или 2, в которой исполнительное устройство SMA (20) содержит в целом трубчатый корпус, имеющий внутренний пакет (34) и наружный пакет (32).

4. Система по п. 3, в которой интеллектуальный токоприемник (40) находится в тепловом контакте с внутренним пакетом (34) исполнительного устройства SMA (20).

5. Система по п. 1 или 2, в которой магнитное поле (В) индуцирует вторичное магнитное поле в интеллектуальном токоприемнике (40), который расположен относительно исполнительного устройства SMA (20) таким образом, что вторичное магнитное поле индуцирует дополнительный вихревой ток в исполнительном устройстве SMA.

6. Система по п. 1 или 2, в которой индукционные нагревательные обмотки (22) содержат в целом цилиндрический корпус, имеющий множество отдельных витков, которые образуют проход, причем исполнительное устройство SMA (20) расположено в проходе индукционных нагревательных обмоток.

7. Система по п. 1 или 2, дополнительно содержащая источник тока для подачи переменного тока в индукционные нагревательные обмотки (22), при этом модуль (26) управления поддерживает связь сигналами с источником тока.

8. Система по п. 1 или 2, в которой переменный ток подают в индукционные нагревательные обмотки (22) в течение заданного периода времени для нагрева исполнительного устройства SMA (20) до температуры превращения.

9. Система по п. 8, в которой заданный период времени зависит по меньшей мере от одного элемента из группы, состоящей из эксплуатационных требований к исполнительному устройству SMA (20), типа сплава, из которого создан интеллектуальный токоприемник (40), количества тока, подаваемого в индукционные нагревательные обмотки (22), частоты переменного тока, геометрии исполнительного устройства SMA, сил, которые преодолевает исполнительное устройство SMA перед отклонением, и величины отклонения исполнительного устройства SMA.

10. Способ изготовления системы индукционного нагрева сплава с памятью формы, включающий в себя:

обеспечение исполнительного устройства (20) на основе сплава с памятью формы, причем исполнительное устройство SMA имеет по меньшей мере один пакет (32, 34);

размещение интеллектуального токоприемника (40) в тепловом контакте с указанным по меньшей мере одним пакетом исполнительного устройства SMA;

обеспечение множества индукционных нагревательных обмоток (22), выполненных с возможностью приема переменного тока и генерирования магнитного поля (В) на основе переменного тока, при этом магнитное поле создает вихревые токи (Е) по меньшей мере в исполнительном устройстве SMA или интеллектуальном токоприемнике для нагрева исполнительного устройства SMA до температуры превращения, и

обеспечение модуля управления (26), выполненного с возможностью управления переменным током, подаваемым в индукционные нагревательные обмотки.

11. Способ по п. 10, дополнительно включающий в себя обеспечение источника тока для подачи переменного тока к индукционным нагревательным обмоткам (22), при этом модуль (26) управления поддерживает связь сигналами с источником тока.

12. Способ по любому из пп. 10, 11, в котором исполнительное устройство SMA (20) содержит в целом трубчатый корпус, имеющий внутренний пакет (34) и наружный пакет (32), при этом интеллектуальный токоприемник (40) находится в тепловом контакте с внутренним пакетом исполнительного устройства SMA.



 

Похожие патенты:

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении технологичности изготовления.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления.

Изобретение касается способа изготовления магнитной керамики. Способ включает следующие этапы: компактирование в пресс-форме порошковой композиции, содержащей смесь железа и BN, выдавливание компактированной массы из пресс-формы, размещение в кальцийкарбонатном контейнере с графитовым нагревателем, обработка при 2-8 ГПа и 1000-2000°С.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении надежности и уменьшении габаритов.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в упрощении изготовления.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в уменьшении индуктивности рассеяния, сопротивления провода, магнитосопротивления и уровня шума, улучшении теплоотвода от внутренних рядов обмотки и повышении КПД.
Настоящее изобретение относится к магнитомягкому композитному порошковому материалу на основе железа и может быть использовано для изготовления сердечника индукционной катушки большой мощности.

Изобретение относится к электротехнике. Технический результат состоит в повышении производительности.

Изобретение относится к магнитным подшипникам для вращающихся машин, в соответствии с чем подшипник представляет собой интегрированную радиально-осевую конструкцию, при этом осевой магнитный поток управления проходит через центральное отверстие магнитомягкого сердечника.

Группа изобретений относится к двигательным и энергосистемам транспортных средств (объектов), перемещающихся в любых средах, в т.ч. в воздушно-космическом пространстве.

Изобретение относится к области энергетики и может быть использовано для преобразования энергии электромагнитных волн в полезную энергию (механическую или гидравлическую).

Изобретение относится к области малой энергетики, в частности к электрическим станциям. Электрическая станция, состоящая из пневматической системы двойного действия, при которой рабочий процесс совершается нагрузкой, обеспечивающей движения рабочего тела из воздушной камеры, а при снятии нагрузки рабочий процесс обеспечивает движение потока воздуха из атмосферы в воздушную камеру, содержит рабочий орган.

Суть изобретения аналогична с функцией ГАЭС и предназначена для аккумулирования энергии альтернативных источников, а также энергии от недогруженных генерирующих мощностей, для покрытия пиковых нагрузок в электросетях и поддержки сетей от ВЭУ при недостатке или отсутствии их мощностей.

Группа изобретений относится к транспортным средствам, а именно к движителям. Движитель содержит платформу, взаимодействующую с опорной поверхностью, расположенную на ней раму, в раме установлен вал с колесом, рычагом его поворота и наружным валом, связанным с грузами и приводом вращения.

Изобретение относится к металлургии, а именно к пружинам из никелида титана, и может быть использовано для управления деформационными свойствами обратимого формоизменения, такими как угловое (поворотное) и осевое (поступательное) перемещение витой пружины.

В одном варианте выполнения изобретения предложен способ подачи электроэнергии при помощи источника возобновляемой энергии, включающий: обеспечение первого источника возобновляемой энергии, причем первый источник возобновляемой энергии является непостоянным или не обеспечивает достаточного количества энергии; подачу энергии от первого источника возобновляемой энергии на электролизер с целью формирования энергоносителя посредством электролиза; избирательное реверсирование электролизера, позволяющее использовать его в качестве топливного элемента; и подачу энергоносителя на электролизер для выработки энергии, причем первый источник возобновляемой энергии, электролизер или энергоноситель получает дополнительное тепло от первого источника тепла; и первый источник тепла выбран из группы, состоящей из геотермального и солнечного источника тепла.

Способ и устройство предназначены для работы тепловых двигателей. Способ реализуется на основе устройства, состоящего из двух резервуаров, соединенных между собой каналом, внутри резервуаров размещено подвижное рабочее тело, источника поля, выполненного с возможностью намагничивания рабочего тела.

Изобретение относится к устройствам перемещения на основе преобразования вращательного движения в поступательное. Устройство перемещения в стационарных и нестационарных условиях на основе механизма вращения массивного тела, груза, в котором центр вращения груза эксцентричен относительно оси вращения механизма.

Группа изобретений относится к наземным транспортным средствам. Способ движения и реверсивного торможения импульсоида осуществляется в системе, состоящей из двух взаимодействующих тел - импульсоида, с установленным на нем блоком первичных элементов трансформаторов импульсов, и вторичных элементов трансформаторов импульсов, каждый из которых, находясь в первичном элементе, имеет возможность свободно возвратно-поступательно перемещаться вдоль своего первичного элемента в одну сторону, а в противоположную сторону с обратной скоростью, которая меньше его рабочей скорости, чем создают разность между рабочим и обратным импульсами вторичного элемента.

Изобретение относится к области теплоэнергетики, в частности к нетрадиционным преобразователям тепловой энергии возобновляемых природных энергоресурсов или энергии теплосодержащих выбросов в окружающую среду в механическую работу.

Предложенная система для нагревания исполнительного устройства из сплава с памятью формы может содержать исполнительное устройство SMA, интеллектуальный токоприемник, множество индукционных обмоток и модуль управления. Исполнительное устройство SMA может иметь по меньшей мере один пакет. Исполнительное устройство SMA может быть подвергнуто избирательному нагреву до температуры превращения. Интеллектуальный токоприемник может находиться в тепловом контакте по меньшей мере с одним пакетом исполнительного устройства SMA. Индукционные нагревательные обмотки могут быть выполнены с возможностью приема переменного тока и генерации магнитного поля, основанного на переменном токе. Магнитное поле может создавать вихревые токи по меньшей мере в исполнительном устройстве SMA или интеллектуальном токоприемнике для нагревания исполнительного устройства SMA до температуры превращения. Модуль управления может быть выполнен с возможностью управления переменным током, подаваемым в индукционные нагревательные обмотки. 2 н. и 10 з.п. ф-лы, 5 ил.

Наверх