JPS6146476A - アクチユエ−タ素子 - Google Patents
アクチユエ−タ素子Info
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- JPS6146476A JPS6146476A JP59168341A JP16834184A JPS6146476A JP S6146476 A JPS6146476 A JP S6146476A JP 59168341 A JP59168341 A JP 59168341A JP 16834184 A JP16834184 A JP 16834184A JP S6146476 A JPS6146476 A JP S6146476A
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- Japan
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- memory alloy
- insulating layer
- shape memory
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- Prior art date
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- Pending
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-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
- F03G7/0614—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element using shape memory elements
- F03G7/06143—Wires
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/066—Actuator control or monitoring
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G7/00—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for
- F03G7/06—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like
- F03G7/067—Safety arrangements
-
- F—MECHANICAL ENGINEERING; LIGHTING; HEATING; WEAPONS; BLASTING
- F03—MACHINES OR ENGINES FOR LIQUIDS; WIND, SPRING, OR WEIGHT MOTORS; PRODUCING MECHANICAL POWER OR A REACTIVE PROPULSIVE THRUST, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
- F03G—SPRING, WEIGHT, INERTIA OR LIKE MOTORS; MECHANICAL-POWER PRODUCING DEVICES OR MECHANISMS, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR OR USING ENERGY SOURCES NOT OTHERWISE PROVIDED FOR
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- F03G7/061—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element
- F03G7/0616—Mechanical-power-producing mechanisms, not otherwise provided for or using energy sources not otherwise provided for using expansion or contraction of bodies due to heating, cooling, moistening, drying or the like characterised by the actuating element characterised by the material or the manufacturing process, e.g. the assembly
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- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
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- General Engineering & Computer Science (AREA)
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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。
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、形状記憶合金を利用したアクチュエータ素子
に関するものである。
に関するものである。
従来例の構成とその問題点
形状記憶合金（以下、ＳＭＡと称する）を変態温度以上
に加熱すると、その記憶形状に戻ろうとして変位を生ず
ると共に力を発生する。近年、この性質を利用したアク
チュエータの開発研究が盛んである。
に加熱すると、その記憶形状に戻ろうとして変位を生ず
ると共に力を発生する。近年、この性質を利用したアク
チュエータの開発研究が盛んである。
このアクチュエータを作動させる加熱方式としては間接
法と直接法がある。間接法はヒータあるいは温風等によ
ってＳＭＡを外から加熱する方式である。直接法けＳＭ
Ａに通電して、ＳＭＡの電気抵抗による自己発熱を利用
する方式である。
法と直接法がある。間接法はヒータあるいは温風等によ
ってＳＭＡを外から加熱する方式である。直接法けＳＭ
Ａに通電して、ＳＭＡの電気抵抗による自己発熱を利用
する方式である。
ＳＭＡは過熱すると特性が劣化するため、いずれの加熱
方式においても使用最高温度を越えないようにすること
が必要である。この使用最高温度は、一般に、ＳＭＡが
銅合金の場合には約１５０’Ｃ，Ｎｉ−Ｔｉ系合金の場
合には約２０ｏ０Ｃとされている。これらの温度をこえ
た状態で使用すると、変ａ温度の変化や動作変位のへた
シを生じて精度良い制御が出来なくなる。
方式においても使用最高温度を越えないようにすること
が必要である。この使用最高温度は、一般に、ＳＭＡが
銅合金の場合には約１５０’Ｃ，Ｎｉ−Ｔｉ系合金の場
合には約２０ｏ０Ｃとされている。これらの温度をこえ
た状態で使用すると、変ａ温度の変化や動作変位のへた
シを生じて精度良い制御が出来なくなる。
過熱を避けるため、次の二つの方式が知られている。一
つはロック方式である。この方式は、加熱してＳＭＡが
作動した後、直ちに、ＳＭＡの動ｔｔストッパーでロッ
クし、加熱を停止するもので、ＳＭＡの動作を元に戻す
場合には、別のアクチュエータでヌトッパーを動かして
ロックを解除するものである。
つはロック方式である。この方式は、加熱してＳＭＡが
作動した後、直ちに、ＳＭＡの動ｔｔストッパーでロッ
クし、加熱を停止するもので、ＳＭＡの動作を元に戻す
場合には、別のアクチュエータでヌトッパーを動かして
ロックを解除するものである。
他は通電電力制御方式である。この方式は、加熱ヒータ
の温度あるいはＳＭＡの自己発熱による温度を、各々通
電する電流値あるいは通電間隔を電子回路にて制御して
一定温度に保持するものである。
の温度あるいはＳＭＡの自己発熱による温度を、各々通
電する電流値あるいは通電間隔を電子回路にて制御して
一定温度に保持するものである。
これらの従来方式においては次のような問題点がある。
ロック方式においてはロック用のアクチュエータが必要
なため構造が複雑で大型化し、コスト高となる。通電電
力制御方式においては、電子制御回路が別に必要となる
ため、これまたシステムが大型化し、コスト高となる。
なため構造が複雑で大型化し、コスト高となる。通電電
力制御方式においては、電子制御回路が別に必要となる
ため、これまたシステムが大型化し、コスト高となる。
発明の目的
本発明はこのような問題を解決するもので、構造簡易に
してＳＭＡの過熱防止を図ったアクチーエータ素子を得
ることを目的とするものである。
してＳＭＡの過熱防止を図ったアクチーエータ素子を得
ることを目的とするものである。
発明の構成
この目的を達成するためだ、本発明はアクチュエータの
動作素子として、形状記憶合金からなる芯材の表面に絶
縁層を介して正特性抵抗体層を設け、さらにその外周を
絶縁層で被覆した構成の複合材料を提供するものである
。
動作素子として、形状記憶合金からなる芯材の表面に絶
縁層を介して正特性抵抗体層を設け、さらにその外周を
絶縁層で被覆した構成の複合材料を提供するものである
。
正特性抵抗体は温度が上昇して、その材料のキュリ一温
度以上になると電気抵抗が３〜７桁も急に増大する抵抗
隼であり、ＰＴＣ抵抗体あるいはＰＴＣサーミスタとも
呼ばれている。この性質によって、キュリ一温度以上に
なると正特性抵抗体に流れる電流が制限される。このた
め、正特性抵を 抗体は自己発熱による温度と昇はキュリ一温度程度のは
ソ一定値に保つことが出来るとともに、正特性抵抗体を
通る電流は温度によって決まる抵抗値に対応した小さな
値となる。
度以上になると電気抵抗が３〜７桁も急に増大する抵抗
隼であり、ＰＴＣ抵抗体あるいはＰＴＣサーミスタとも
呼ばれている。この性質によって、キュリ一温度以上に
なると正特性抵抗体に流れる電流が制限される。このた
め、正特性抵を 抗体は自己発熱による温度と昇はキュリ一温度程度のは
ソ一定値に保つことが出来るとともに、正特性抵抗体を
通る電流は温度によって決まる抵抗値に対応した小さな
値となる。
正特性抵抗体としてはチタン酸バリウム系磁器が良く知
られており、その他、カーボンと樹脂との混合物も実用
化されている。特に後者は定常状態の抵抗値が１／１０
〜１／１００Ωであり大電流回路に向いている。いずれ
においても、キュリ一温度は組成や混合割合を変えるこ
とによシ変化させることが出来る。
られており、その他、カーボンと樹脂との混合物も実用
化されている。特に後者は定常状態の抵抗値が１／１０
〜１／１００Ωであり大電流回路に向いている。いずれ
においても、キュリ一温度は組成や混合割合を変えるこ
とによシ変化させることが出来る。
従って、ＳＭＡを加熱するヒータて正特性抵抗ないため
、ＳＭＡを適切な温度状態に維持することができる。ま
た、正特性抵抗体をＳＭＡと直例に電気的に接続し、通
電した場合には、正特性抵抗体およびＳＭＡの両者とも
自己発熱によって温度上昇するが、キュリ一温度をこえ
ると正特性抵抗体の抵抗値が急に上昇し、その結果、正
特性抵抗体およびＳＭＡＫ流れる電流は低下し、自己発
熱は制限され、ＳＭＡが過熱することがない。
、ＳＭＡを適切な温度状態に維持することができる。ま
た、正特性抵抗体をＳＭＡと直例に電気的に接続し、通
電した場合には、正特性抵抗体およびＳＭＡの両者とも
自己発熱によって温度上昇するが、キュリ一温度をこえ
ると正特性抵抗体の抵抗値が急に上昇し、その結果、正
特性抵抗体およびＳＭＡＫ流れる電流は低下し、自己発
熱は制限され、ＳＭＡが過熱することがない。
本発明においてはＳＭＡが正特性抵抗体と絶縁物を介し
て接触しているから、この絶縁物層の厚さを薄くするか
良熱伝導性の樹脂を使用すれば、ＳＭＡと正特性抵抗体
の温度ははソ同じになる。
て接触しているから、この絶縁物層の厚さを薄くするか
良熱伝導性の樹脂を使用すれば、ＳＭＡと正特性抵抗体
の温度ははソ同じになる。
このため、通電による加熱で動作させるアクチュエータ
素子として応答性が良く、小型化が図られることになる
。
素子として応答性が良く、小型化が図られることになる
。
実施例の説明
以下、本発明をその実施例によって説明する。
第１図は本発明におけるアクチュエータ素子の１に、０
．２ｇｇ＋厚のシリコン樹脂層３を設は固化した後、導
電性カーボンと高分子材料との混合物である正特性抵抗
体層３を形成せしめ、この正特性抵抗体層３の所定の個
所に電極を形成して外部端子（図示せず）を取り出した
。そして、さらに外周をシリコン樹脂層４で被覆して外
装置０としたアクチュエータ素子を作成した。
．２ｇｇ＋厚のシリコン樹脂層３を設は固化した後、導
電性カーボンと高分子材料との混合物である正特性抵抗
体層３を形成せしめ、この正特性抵抗体層３の所定の個
所に電極を形成して外部端子（図示せず）を取り出した
。そして、さらに外周をシリコン樹脂層４で被覆して外
装置０としたアクチュエータ素子を作成した。
第２図は同ナクチューエータ素子の外観図の一例である
。直線状のＴｉＮ１Ｃｕ合金線１は正特性抵抗体層を含
む外装置０が形成されており、外装置０の両端よシ外部
端子５が取シ出しである。
。直線状のＴｉＮ１Ｃｕ合金線１は正特性抵抗体層を含
む外装置０が形成されており、外装置０の両端よシ外部
端子５が取シ出しである。
ＴｉＮ１Ｃｕ合金線１の両端には係止端子６がかしめで
ある。このアクチュエータ素子の係止端子６ｔ−アクチ
ーエータの動作部に係止し、そして、外部端子姿に電源
部を接続し、通電すると、外装置０が自で発熱により加
熱し、ＴｉＮ１Ｃｕ合金線１は記憶形状へ変形し動作部
を動かしアクチュエータどしての作用をおこす。
ある。このアクチュエータ素子の係止端子６ｔ−アクチ
ーエータの動作部に係止し、そして、外部端子姿に電源
部を接続し、通電すると、外装置０が自で発熱により加
熱し、ＴｉＮ１Ｃｕ合金線１は記憶形状へ変形し動作部
を動かしアクチュエータどしての作用をおこす。
第３図は本発明の他のアクチュエータ素子を示す外観図
である。
である。
同図のものは、記憾形状全コイル状にしたＴｉＮ１Ｃｕ
合金線１に正特性抵抗体層を含む外装置。
合金線１に正特性抵抗体層を含む外装置。
を形成したもので、外装置０の両端より外部端子５が取
り出しである。このアクチュエータ素子においても外部
端子５へ通電することによりコイル形状が変わり、アク
チュエータの駆動係として使用することが出来る。
り出しである。このアクチュエータ素子においても外部
端子５へ通電することによりコイル形状が変わり、アク
チュエータの駆動係として使用することが出来る。
これらの実施例においては、正特性抵抗体のみを自モ発
熱させる方式で説明したが、正特性抵抗体の外部端子の
一方をＳＭＡの一端に電気的に接続して使用することも
可能である。この場合には通電によって電流は正特性抵
抗体とＳＭＡを通っＳＭＡを使用しても良い。
熱させる方式で説明したが、正特性抵抗体の外部端子の
一方をＳＭＡの一端に電気的に接続して使用することも
可能である。この場合には通電によって電流は正特性抵
抗体とＳＭＡを通っＳＭＡを使用しても良い。
発明の効果
本発明のアクチュエータ素子はＳＭＡと正特性抵抗体を
一体化しであるため、正特性抵、抗体のみを加熱する駆
動方式にあっては、正特性抵抗体の熱が直ちにＳＭＡに
伝達し応答性の良いものとなる。また、ＳＭＡと正特性
抵抗体を電気的に直列に接続して通電する駆動方式にあ
っては、ＳＭＡ己 の１〜発熱による温度上昇が正特性抵抗体に直ちに伝達
され、正特性抵抗体の電流制御作用の応答性が良くなる
。さらに、いずれの方式においても正特性抵抗体の電流
制限作用により過熱防止が図れる。そして、ＳＭＡと正
特性抵抗体が一体化されているため、アクチュエータの
小型化も図れるという実用的に優れた効果を奏するもの
である。
一体化しであるため、正特性抵、抗体のみを加熱する駆
動方式にあっては、正特性抵抗体の熱が直ちにＳＭＡに
伝達し応答性の良いものとなる。また、ＳＭＡと正特性
抵抗体を電気的に直列に接続して通電する駆動方式にあ
っては、ＳＭＡ己 の１〜発熱による温度上昇が正特性抵抗体に直ちに伝達
され、正特性抵抗体の電流制御作用の応答性が良くなる
。さらに、いずれの方式においても正特性抵抗体の電流
制限作用により過熱防止が図れる。そして、ＳＭＡと正
特性抵抗体が一体化されているため、アクチュエータの
小型化も図れるという実用的に優れた効果を奏するもの
である。
第１図は本発明のアクチュエータ素子の断面図、第２図
は同アクチュエータ素子の外観図、第３図は本発明の他
の実施例を示すアクチュエータ素子の外観図である。 １・−一形状記憶合金（ＳＭＡ ）、２．３−一絶縁層
、４−一一正特性抵抗体層、５−一外部端子、１０−一
外装。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
は同アクチュエータ素子の外観図、第３図は本発明の他
の実施例を示すアクチュエータ素子の外観図である。 １・−一形状記憶合金（ＳＭＡ ）、２．３−一絶縁層
、４−一一正特性抵抗体層、５−一外部端子、１０−一
外装。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 ほか１名第１
図 第２図
Claims (3)
- （１）形状記憶合金からなる芯材の表面に絶縁層を介し
て正特性抵抗体層を設け、さらにその外周を絶縁層で被
覆したアクチュエータ素子。 - （２）形状記憶合金からなる芯材の表面に絶縁層を介し
て正特性抵抗体層を設け、さらにその外周を絶縁層で被
覆し、正特性抵抗体層の電極間に通電することにより形
状記憶合金の加熱手段とする特許請求の範囲第１項記載
のアクチュエータ素子。 - （３）形状記憶合金からなる芯材の表面に絶縁層を介し
て正特性抵抗体層を設け、さらにその外周を絶縁体層で
被覆し、正特性抵抗体の一方の電極と形状記憶合金の一
端を電気的に接続し、正特性抵抗体の他方の電極と形状
記憶合金の他端に通電することにより形状記憶合金の加
熱手段とする特許請求の範囲第１項記載のアクチュエー
タ素子。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59168341A JPS6146476A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | アクチユエ−タ素子 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP59168341A JPS6146476A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | アクチユエ−タ素子 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6146476A true JPS6146476A (ja) | 1986-03-06 |
Family
ID=15866260
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP59168341A Pending JPS6146476A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | アクチユエ−タ素子 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6146476A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01111183U (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-26 | ||
| FR2761116A1 (fr) * | 1997-03-18 | 1998-09-25 | Matra Marconi Space France | Actionneur rotatif a barreau en alliage a memoire de forme |
| EP2472112A4 (en) * | 2009-08-25 | 2015-09-16 | Olympus Corp | ACTUATOR FOR FORMING ALLOY ALLOYS |
-
1984
- 1984-08-10 JP JP59168341A patent/JPS6146476A/ja active Pending
Cited By (4)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH01111183U (ja) * | 1988-01-18 | 1989-07-26 | ||
| FR2761116A1 (fr) * | 1997-03-18 | 1998-09-25 | Matra Marconi Space France | Actionneur rotatif a barreau en alliage a memoire de forme |
| US5975468A (en) * | 1997-03-18 | 1999-11-02 | Matra Marconi Space France | Rotary actuator using shape memory |
| EP2472112A4 (en) * | 2009-08-25 | 2015-09-16 | Olympus Corp | ACTUATOR FOR FORMING ALLOY ALLOYS |
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