JPH01164253A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 〔産業上の利用分野〕 本発明はアクチュエータに係り、特に超電導材料のマイ
スナー効果を利用したアクチュエータに関する。

〔従来の技術〕

従来、シリンダ内に装着したピストンを往復駆動する装
置として一般にエンジンが知られている。

これは通常内燃レシプロ機関とされ、シリンダ内の燃焼
室で爆発燃焼を起こさせることにより、ピストンの押し
下げ力を得て駆動力を得るようにしている。また、電気
機械変換装置としては電磁石やソレノイド機構が知られ
ている。これはコイルへの通電により発生する吸引力を
利用するもので、吸引力の大きさに応じた力でプランジ
ャの駆動力を得ることができる。

（発明が解決しようとする問題点〕 しかしながら、上記従来の装置では、前者の場合には大
きな駆動力を得ることができるものの、燃焼室の形成や
燃料の供給系を設けなければならず、大型で構造の複雑
な機構とせざるを得ない問題があった。また、後者の場
合には電磁石への通電のみで駆動力を発揮させることが
できて構造が簡単になるものの、大きな駆動力を得よう
とする場合には通電量を大にする必要があり、コイル部
に熱が発生する問題や通電量を増して吸引力を大きくす
るためにはコイル部に大型化が避けられない問題があっ
た。

本発明は、上記従来の問題点に着目し、小型で大きな出
力のピストン駆動力を得ることができるアクチュエータ
を提供することを目的とする。

Ｃ問題点を解決するための手段〕 上記目的を達成するために、本発明に係るアクチュエー
タは、シリンダ内に超電導材料からなるピストンを装着
し、このピストンの一端面側に弾圧付勢手段を配置する
とともに反対端面に対向して電磁石を設置し、当該電磁
石には断続通電手段を接続した構成とした。

〔作用〕

上記構成によれば、電磁石への断続的な通電を行うとこ
の電磁石には同様に断続的に磁界が発生する。したがっ
て、この磁界発生時に、電磁石に対面して配置された超
電導材料のピストンには超電導材料のもつマイスナー効
果により完全反磁性作用が生じ、この作用により、ピス
トンはこれを支えている弾圧付勢手段に抗して押し下げ
られる。

また、電磁石への通電遮断により発生磁界が消失した場
合には、同様にピストンに反発作用が消失して弾圧付勢
手段により、押し上げられることになる。このようにし
て電磁石への断続的な通電により、ピストンは連続的に
往復運動し、しかも電磁石からの磁界エネルギの…失も
ないので、小型で大きな駆動力を発生させることのでき
るアクチュエータが得られるのである。

〔実施例〕

以下に、本発明に係るアクチュエータの実施例を図面を
参照して詳細に説明する。

第１図は実施１例に係るアクチュエータとしてのエンジ
ンの断面図を示す。このエンジンは円筒シリンダ１０を
有し、この内部には上部位置に電磁石１２を配設してい
る。この電磁石１２は鉄心１４にコイル１６を巻き付け
たもので、コイル１６の中心をシリンダ１０の中心軸に
一致させている。

このため電磁石１２の磁界発生方向はシリンダ１０の軸
方向とされる。このような電磁石１２にはシリンダｌＯ
の外部から電流を供給するようにしており、コイル１６
の端子を電源１８に接続するとともに、断続スイッチ２
０を介して通電するようにしている。したがって、電磁
石１２は断続スイッチ２０の作用により、断続的にコイ
ル１６に通電して磁界を発生することができる。

また、シリンダ１０内には、前記電磁石１２より下方位
置に超電導材料からなるピストン２２が摺動可能に装着
されており、ピストン２２の上端面が電磁石１２の鉄心
１４の端面に対向するように配置している。このピスト
ン２２は下面部にピストンロッド２４を一体的に備えて
おり、このピストンロッド２４をシリンダ１０の端部に
設けた端板２６を貫通して突出させている。したがって
、ピストン２２は電磁石１２と端板２６との間を上下に
摺動移動可能とされている。そして、ピストン２２と端
板２６との間には弾圧付勢手段としてのスプリング２８
が配置され、このスプリング２８によりピストン２２を
図中上方向に弾圧付勢しているのである。

なお、ここで、前記ピストン２２の材料である超電導材
料としては、従来から知られている鉛酸バリウム、ラン
タン・バリウム・銅の酸化物、あるいはイツトリウム・
バリウム・銅の酸化物など゛　の各種超電導物質を用い
ればよい。したがって、例えば現在量も特性がよいとさ
れているイツトリウム系の超電導物質の場合には、イン
ドリウム・バリウム・銅の酸化物の比率を一対二対三の
割合で混合し、摂氏９００度前後の温度で焼成して超電
導材料とし、ピストン２２として形成すればよい。この
ような超電導物質の超電導現象が現れるのは、現在のと
ころ、液体窒素液体の沸点以上の絶対温度９０に前後の
温度に達したことが確認されているに過ぎないので、実
施例ではピストン２２を含むシリンダ１０全体を極低温
の窒素ガス中に設置するか、あるいはピストン２２の内
部に冷却剤の通流路を形成して外部の窒素循環装置から
冷却循環させるようにしてもよい。

前記ピストンロッド２４の先端には更にコネクティング
ロッド３０が連結されており、このコネクティングロッ
ド３０には被駆動軸３２に設けたクランク３４に連結し
ている。このため、ピストン２２の上下運動はコネクテ
ィングロッド３０、クランク３４を介して被駆動軸３２
の回転運動として伝達されるものとなっている。

このようなエンジンの作用は次のようになる。

すなわち、電磁石１２に断続スインチ２０の切り換えに
より断続的に通電すると、鉄心１４はやはり断続的に磁
化されて磁界を発生する。鉄心１４にはピストン２２が
対面しているので、ピストン２２は発生磁界中におかれ
る。この場合、ピストン２２は超電導材料から形成され
ているので、そのマイスナー効果により鉄心１４からの
磁束を完全に反発するように作用する。この結果、磁束
の反発力によりピストン２２は電磁石１２から諦れるよ
うにスプリング２８に抗して押し下げられる。

そして、鉄心１４の磁化が切れるとピストン２２からは
跳ね返される磁束が消失してしまうので、ピストン２２
にはもはや押し下げ力が働かず、スプリング２８の作用
によりピストン２２は上方に押し上げられる。このよう
にしてピストン２２は電磁石１２への断続的な通電によ
り連続して上下運動し、これがコネクティングロッド３
０、クランク３４を介して被駆動軸３２に回転運動とし
て伝達されることとなる。

このように、本実施例によれば、電磁石１２に断続通電
させ、超電導材料の持つマイスナー効果によってピスト
ン２２を往復上下運動させ、これを回転動力として取り
出すことができる。ピストン２２の押し下げ力は超電導
材料の完全反磁性を利用しているにで、電磁石１２のコ
イル１６が小型で巻き数が少なくても大きな動力を得る
ことができる。

なお、上記実施例では被駆動軸３２の回転運動に変換す
るエンジンを例として説明したが、回転運動に限らず直
接往復運動として出力させる機構とすることもできる。

〔発明の効果〕

以上説明したように、本発明によれば、超電導材料のピ
ストンを形成してこれに電磁石を対面させ、マイスナー
効果の作用ににより駆動力を得るようにしたので、供給
エネルギが小さくて小型の装置としつつ大きな機械動力
を得ることができるという優れた効果が得られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は実施例に係るアクチュエータの断面図である。 １０・・・・・・シリンダ、１２・・・・・・電磁石、
２０・・・・・・断続スインチ、２２・・・・・・ピス
トン。 代理人　弁理士　村　上　友　− 第　１　図 ２２：ピストン

Claims (1)

【特許請求の範囲】
1. （１）、シリンダ内に超電導材料からなるピストンを装
   着し、このピストンの一端面側に弾圧付勢手段を配置す
   るとともに反対端面に対向して電磁石を設置し、当該電
   磁石には断続通電手段を接続したことを特徴とするアク
   チュエータ。