本發(fā)明屬于引信、導(dǎo)彈及航空航天熱電池技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及微小型熱電池激活裝置。

背景技術(shù)：

熱電池是靠加熱激活的電池, 主要由基片、正極片、負(fù)極片、電解質(zhì)片、集流片、加熱系統(tǒng)、保溫墊片、電池殼、帶接線柱的電池蓋等組成。常溫下熱電池內(nèi)部的電解質(zhì)是不導(dǎo)電的固體, 電極活性物質(zhì)和電解質(zhì)相互之間不進行化學(xué)反應(yīng), 處于非工作狀態(tài)。一旦投入使用, 只要輸入激活信號使電池激活, 通過加熱系統(tǒng)使電池內(nèi)部溫度迅速上升, 電解質(zhì)熔融形成高導(dǎo)電率的離子導(dǎo)體, 正負(fù)開始電化學(xué)反應(yīng), 即可輸出所需的直流電壓及電流。

目前，國內(nèi)微小型熱電池主要的激活方式有兩種:（1）電激活,即使用外電源引爆電點火頭發(fā)火, 同時引燃加熱片的激活方式；（2）機械激活, 即使用機械能使火帽發(fā)火引燃加熱片的激活方式。電激活與機械激活的主要區(qū)別在于：電激活的主要結(jié)構(gòu)特征在于需要外加機械發(fā)電機等外部電源裝置，機械激活的主要結(jié)構(gòu)特征在于需要在電池底端設(shè)計火帽盂裝入火帽，另需外加擊針，彈簧，導(dǎo)向筒等部件。電激活與機械激活的主要相同點在于：電激活與機械激活都是通過火工品點燃引燃紙同時點燃加熱片。電激活與機械激活兩者間存在的缺點在于：（1）各種材料燃燒速度慢，激活時間長，激活時間最快需要0.3s以上；（2）另外附加有其它裝置，體積較大、占用彈內(nèi)空間大、成本高。

針對現(xiàn)有技術(shù)中存在的問題，有必要提供一種具有新穎性和創(chuàng)造性的裝置。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于提供一種微小型熱電池激活裝置及激活方法，以此來解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的各種材料燃燒速度慢，激活時間長，另外附加有其它裝置，體積較大、占用彈內(nèi)空間大、成本高；在使用的過程中存在風(fēng)險、不安全等問題，從而達到占用空間小、激活時間短、作成本低、集成度高、使用安全。

本發(fā)明是通過以下技術(shù)方案來實現(xiàn)的：

一種微小型熱電池激活裝置，包括壓電陶瓷片、電極、電點火頭、絕緣層、絕緣導(dǎo)線、重力塊、引燃條、單體電池、殼體、電池電極、導(dǎo)線、壓電陶瓷堆；

所述殼體設(shè)置為圓柱體，殼體設(shè)置為上層和下層，

所述上層內(nèi)部設(shè)置有單體電池，所述單體電池的頂端向上設(shè)置有電池電極，所述單體電池的外壁以及底端設(shè)置有引燃條，

所述下層從上向下依次設(shè)置有重力塊、絕緣層、電極和壓電陶瓷片；所述重力塊設(shè)置為圓柱形，且中間設(shè)置有圓形通孔，

圓形通孔內(nèi)部設(shè)置有電點火頭，所述上層與下層之間設(shè)置有隔層，隔層的中間設(shè)置有開口，開口的寬度等于重力塊中間圓形通孔的圓形截面直徑；

所述重力塊下端設(shè)置有絕緣層，絕緣層下面設(shè)置有電極a，電極a中間設(shè)置有壓電陶瓷片，所述壓電陶瓷片設(shè)置有若干個，每相鄰的兩個壓電陶瓷片之間設(shè)置有電極b，且每相鄰的兩個壓電陶瓷片的正負(fù)極方向成軸對稱設(shè)置，所述電極a、壓電陶瓷片與電極b通過機械串聯(lián)和電學(xué)并聯(lián)的方式連接并構(gòu)成壓電陶瓷堆；所述下層的側(cè)壁內(nèi)側(cè)以及下端內(nèi)側(cè)設(shè)置有連續(xù)的絕緣層，下端內(nèi)側(cè)的絕緣層與下端的電極a相接觸設(shè)置；所訴電點火頭的另一端用過絕緣導(dǎo)線分別與電極a和電極b連接。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述壓電陶瓷片材質(zhì)采用PZT系列陶瓷。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述重力塊的材質(zhì)為鋼片。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述單體電池設(shè)為圓柱體。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，電點火頭的上端與引燃條之間的距離設(shè)置為小于5mm。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述微小型熱電池激活裝置的厚度設(shè)置在3-5mm之間。

作為一種優(yōu)選的技術(shù)方案，所述單體電池內(nèi)部包括加熱片，陰極片，陽極片，電解質(zhì)和集電片。

本發(fā)明電點火頭串聯(lián)在所述壓電陶瓷堆正負(fù)電極之間；受到膛壓作用達到過載條件時，壓電陶瓷堆與電點火頭形成回路，電流脈沖點燃電點火頭，電點火頭進一步點燃引燃紙，從而激活電池。

本發(fā)明壓電陶瓷堆由壓電陶瓷片經(jīng)機械串聯(lián)和電學(xué)并聯(lián)封裝而成當(dāng)受到膛壓作用達到過載條件時正壓電效應(yīng)將產(chǎn)生電流脈沖。

本發(fā)明重力塊中間設(shè)置有圓形孔，電點火頭放置于圓形孔內(nèi)，可以增加膛壓作用時壓電陶瓷堆受到的過載。

本發(fā)明殼體與電池殼體集成為一個整體，將殼體做成上下兩層結(jié)構(gòu)，微小型熱電池激活裝置置于下層，兩層之間焊有隔層，從而節(jié)省空間。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明的有益效果在于：（1）本發(fā)明微小型熱電池激活裝置總厚度設(shè)置在3～5mm之間，滿足熱電池的微小型化要求；（2）電池達到過載條件時（壓力大于100Mpa）壓電陶瓷產(chǎn)生電流脈沖可在20微秒內(nèi)快速點燃引燃紙，10毫秒內(nèi)激活電池，激活時間短，10毫秒內(nèi)可實現(xiàn)電池激活，集成度高，激活可靠性高達99.5%以上，可靠性好；（3）采用壓電陶瓷片作為激活能源，與現(xiàn)有激活方式相比較具有占用空間小，制造成本低，除此之外，壓電陶瓷片儲存時間長，可儲存性能高。

附圖說明

圖1為本發(fā)明基于壓電陶瓷的微小型熱電池激活裝置結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明電路原理圖；

圖3為具體實施例中火炮膛壓曲線圖；

圖4為本發(fā)明實驗時壓電陶瓷堆應(yīng)力曲線圖；

圖5為本發(fā)明實驗應(yīng)力下干路電壓曲線圖；

圖6為本發(fā)明實驗應(yīng)力下干路電流曲線圖。

圖中序號說明：1壓電陶瓷片；2電極a；3電點火頭；4絕緣層；5絕緣導(dǎo)線；6重力塊；7引燃條；8單體電池；9殼體、10電池電極；11導(dǎo)線；12壓電陶瓷堆；13上層；14下層；15隔層；16電極b。

具體實施方式

下面結(jié)合附圖和具體實驗例對本發(fā)明作進一步的詳細(xì)說明，便于清楚的了解本發(fā)明，但它們不對本發(fā)明構(gòu)成限定。

結(jié)合圖1所示：一種微小型熱電池激活裝置，包括壓電陶瓷片1、電極2、電點火頭3、絕緣層4、絕緣導(dǎo)線5、重力塊6、引燃條7、單體電池8、殼體9、電池電極10、壓電陶瓷堆12；

所述殼體9設(shè)置為圓柱體，殼體9設(shè)置為上層13和下層14，

所述上層13內(nèi)部設(shè)置有單體電池8，所述單體電池8的頂端向上設(shè)置有電池電極10，所述單體電池8的外壁以及底端設(shè)置有引燃條7，

所述下層14從上向下依次設(shè)置有重力塊6、絕緣層4、電極2和壓電陶瓷片1；所述重力塊6設(shè)置為圓柱形，且中間設(shè)置有圓形通孔，

圓形通孔內(nèi)部設(shè)置有電點火頭3，所述上層13與下層14之間設(shè)置有隔層15，隔層15的中間設(shè)置有開口，開口的寬度等于重力塊6中間圓形通孔的圓形截面直徑；

所述重力塊6下端設(shè)置有絕緣層4，絕緣層4下面設(shè)置有電極a 2，電極a 2中間設(shè)置有壓電陶瓷片1，所述壓電陶瓷片1設(shè)置有若干個，每相鄰的兩個壓電陶瓷片1之間設(shè)置有電極b 16，且每相鄰的兩個壓電陶瓷片1的正負(fù)極方向成軸對稱設(shè)置，圖1所示為兩片壓電陶瓷，使用不同電點火頭3可適當(dāng)增加壓電陶瓷片數(shù)；

所述電極a 2、壓電陶瓷片1與電極b 16通過機械串聯(lián)和電學(xué)并聯(lián)的方式連接并構(gòu)成壓電陶瓷堆12；所述下層14的側(cè)壁內(nèi)側(cè)以及下端內(nèi)側(cè)設(shè)置有連續(xù)的絕緣層4，絕緣層4將壓電陶瓷堆12和重力塊6與殼體9隔離，以保證如圖2所述的電路正常工作；

內(nèi)側(cè)的絕緣層4與下端的電極a 2相接觸設(shè)置；所訴電點火頭3的另一端用過絕緣導(dǎo)線5分別與電極a 2和電極b 16連接，電點火頭3通過絕緣導(dǎo)線5串聯(lián)于壓電陶瓷堆12的正負(fù)極之間。

所述壓電陶瓷片1材質(zhì)采用PZT系列陶瓷，且壓電陶瓷片1可根據(jù)熱電池大小及空間要求選擇不同直徑及厚度的尺寸，壓電陶瓷片1用于為本發(fā)明提供激活電能。

所述重力塊6的材質(zhì)為鋼片，可根據(jù)熱電池大小及空間要求選擇不同尺寸。

所述單體電池8設(shè)為圓柱體。

所述電點火頭3的上端與引燃條7之間的距離設(shè)置為小于5mm。

所述微小型熱電池激活裝置的厚度設(shè)置在3-5mm之間。

體電池8包括加熱片，陰極片，陽極片，電解質(zhì)和集電片。當(dāng)單體電池8受到膛壓作用達到過載條件時，壓電陶瓷堆12產(chǎn)生電流脈沖點燃電點火頭3，進而點燃引燃紙7和單體電池8中的加熱片，單體電池8開始工作。

結(jié)合圖2為壓電陶瓷堆激活熱電池激活裝置電路原理圖：電路組成為：電點火頭3，導(dǎo)線11，壓電陶瓷堆12。

壓電陶瓷堆12是由數(shù)片壓電陶瓷片1通過電極2采用機械串聯(lián)和電學(xué)并聯(lián)的方式構(gòu)成，在受到膛壓作用時，壓電陶瓷產(chǎn)生壓電效應(yīng)，瞬間釋放大量電荷形成電流脈沖，經(jīng)所述導(dǎo)線11流入電點火頭3，引燃電點火頭。

結(jié)合圖3為某火炮彈丸發(fā)射過程中彈體所受膛壓作用曲線，為模擬此過程將圖4所示的沖擊壓力加載于由2片壓電陶瓷構(gòu)成的壓電陶瓷堆12上，并將壓電陶瓷堆12與電點火頭3連接，測得干路電壓及電流時程曲線如圖5和圖6所示，結(jié)果顯示發(fā)火電流為0.5A的電點火頭在20微秒內(nèi)迅速發(fā)火。

本發(fā)明微小型熱電池激活裝置總厚度設(shè)置在3～5mm之間，滿足熱電池的微小型化要求；電池達到過載條件時（壓力大于100Mpa）壓電陶瓷產(chǎn)生電流脈沖可在20微秒內(nèi)快速點燃引燃紙，10毫秒內(nèi)激活電池，激活時間短，集成度高，激活可靠性高達99.5%以上，可靠性好。

本發(fā)明采用壓電陶瓷片作為激活能源，與現(xiàn)有激活方式相比較具有占用空間小，制造成本低，除此之外，壓電陶瓷片儲存時間長，可儲存性能高。

上述實施例僅僅是對本發(fā)明構(gòu)思實現(xiàn)形式的列舉，本發(fā)明的保護范圍不僅限于上述實施例，本發(fā)明的保護范圍可延伸至本領(lǐng)域技術(shù)人員依據(jù)本發(fā)明的技術(shù)構(gòu)思所能想到的等同技術(shù)手段。