JP2004014660A

JP2004014660A - アクチュエータ

Info

Publication number: JP2004014660A
Application number: JP2002163850A
Authority: JP
Inventors: Masahiro Ota; 大田　正弘; Yoshi Sukigara; 鋤柄　宜
Original assignee: Honda Motor Co Ltd
Current assignee: Honda Motor Co Ltd
Priority date: 2002-06-05
Filing date: 2002-06-05
Publication date: 2004-01-15
Also published as: US7423505B2; AU2003241731A1; US20060044093A1; US20090002108A1; US7579935B2; WO2003105322A1

Abstract

【課題】応答性がよく、低い印加磁場で変位量及び発生力が大きく、精密制御可能なアクチュエータを提供する。
【解決手段】超弾性を有する形状記憶弾性部材１と、磁性体２と、磁場発生体３とを有し、磁性体２及び磁場発生体３の一方が固定部で他方が可動部となるように、磁性体２及び磁場発生体３の少なくとも一方は形状記憶弾性部材１に固定されており、もって磁場発生体３から発生する磁場により可動部が駆動されるアクチュエータ。
【選択図】　図１

Description

【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は形状記憶合金の超弾性を用いるとともに、コイルの磁力により可動部を駆動する高応答性のアクチュエータに関する。
【０００２】
【従来の技術】
ロボット、工作機械、自動車等の電磁モータを利用する分野では、駆動システムの軽量化が求められている。しかし電磁モータの出力密度はモータの重量に依存するため、電磁モータを利用したアクチュエータの軽量化には限界がある。そのため、小型軽量化が可能であるとともに、大きな出力が得られるアクチュエータが望まれている。
【０００３】
アクチュエータに要求される条件としては、駆動力により可動部は所望の位置に変位し、非動作状態になると可動部は必ず基準位置に戻り、かつ大きな負荷があっても可動部を駆動し得るように大きな出力が得られること等が挙げられる。非動作状態になると可動部が必ず基準位置に戻るためには、可動部の偏圧部材としてバネを使用する必要があるが、バネの反発力が大きいと、バネ力に逆らって可動部を駆動するのに大きな力が必要となる。そのため、僅かな力で変位するバネが望まれる。
【０００４】
最近、僅かな力で変位する弾性部材として、超弾性を有する形状記憶合金製バネが注目され、カテーテルのガイドワイヤ等の種々の用途に使用されている。そのため、形状記憶合金製バネをアクチュエータの可動部の偏圧部材に使用する試みがなされている。
【０００５】
しかしながら、従来の形状記憶合金製バネを用いたアクチュエータは、形状記憶合金の熱弾性マルテンサイト相変態を利用して温度変化によりバネを変位させる機構を有するので、大きな発生力及び変位量が得られるものの、熱拡散が律速となり応答が遅いという問題がある。
【０００６】
また温度変化によりバネを変位させる代わりに磁気により変位させることも考えられる。例えば、Ｎｉ−Ｍｎ−Ｇａ合金は磁気により相変態することが知られているが、この合金は脆いのでバネに成形するのが困難である。このような困難を克服した磁性形状記憶合金として、特開平１１−２６９６１１号は、外部磁場エネルギーによりマルテンサイト相変態を誘起する鉄基磁性形状記憶合金（パラジウム含有量が２７〜３２原子％の鉄−パラジウム系合金、白金含有量が２３〜３０原子％の鉄−白金系合金等）を提案している。しかしながら、この形状記憶合金は磁気制御のために応答性が良いものの、大きい印加磁場を必要とするという問題がある。
【０００７】
さらに形状記憶合金の超弾性を利用したアクチュエータとして、特開平１０−２２３４３０号は、互いに平行な可動部と可動部に垂直な一対の梁からなるロの字型の形状記憶合金製平行バネと、平行バネを磁力によって駆動するためにその両側に配置された一対の電磁石と、平行バネを磁力によって支持するための永久磁石とを備え、各梁には変形自在となるように幅を狭められたヒンジ部が設けられており、ヒンジ部には永久磁石により引張り力が与えられている磁気駆動ステージを提案している。この磁気駆動ステージは高精度の位置決めが可能であるが、平行バネを利用しているため、変位量が小さい。
【０００８】
このほか形状記憶合金の超弾性を利用したアクチュエータとして、特開２０００−２９７５６６号は、通電されて超弾性を呈する形状記憶合金部材と、該形状記憶合金部材が連結され、バネ構造の前記形状記憶合金部材への通電によって該形状記憶合金部材が縮むことにより、停止位置から所定の動作位置に移動される駆動体と、ロック機構からなる駆動装置を提案している。この駆動装置では、ロック機構により駆動体が動作位置に保持され、形状記憶合金部材に通電されていない時にロック機構が解除されると、可動部に接続された引張りコイルバネにより可動部が停止位置に戻る。この発明の駆動装置は、ロック機構とバネにより位置決めをしているものの、精密な制御が難しいという問題がある。
【０００９】
【発明が解決しようとする課題】
従って本発明の目的は、応答性がよく、小さい印加磁場で変位量及び発生力が大きく、精密制御が可能なアクチュエータを提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００１０】
上記目的に鑑み鋭意研究の結果、本発明者等は、可動部の偏圧部材として超弾性を有する形状記憶弾性部材を使用し、電磁コイルと磁性体との吸引／反発力により可動部を駆動する方式とすることにより、応答性がよく、小さい印加磁場で変位量及び発生力が大きく、精密制御が可能なアクチュエータが得られることを発見し、本発明に想到した。
【００１１】
すなわち本発明のアクチュエータは、超弾性を有する形状記憶弾性部材と、磁性体と、磁場発生体とを有し、前記磁性体及び前記磁場発生体の一方が固定部で他方が可動部となるように、前記磁性体及び前記磁場発生体の少なくとも一方は前記形状記憶弾性部材に固定されており、もって前記磁場発生体から発生する磁場により前記可動部が駆動されることを特徴とする。
【００１２】
本発明のアクチュエータは、駆動原理に形状記憶弾性部材の超弾性を用い、駆動エネルギー源としてコイルの磁力を用いる。このため高発生力、大変位及び高出力密度が可能である。また磁場により発生する電磁力を駆動エネルギーとするため、熱エネルギー駆動よりもはるかに応答性がよく、ヒータや断熱材が不要であり、変位量が磁場の強さに依存するため、精密な制御が可能である。
【００１３】
また本発明のアクチュエータは、形状記憶弾性部材に予備応力が印加されることを特徴とする。形状記憶弾性部材をコイルバネ又は板バネとすることにより、上記予備応力を運動として取り出すことが容易となり、高発生力が可能となる。また形状記憶弾性部材をバネ形状とすることにより、衝撃吸収機能を付加できる。
【００１４】
【発明の実施の形態】
本発明のアクチュエータは磁性体及び磁場発生体を有し、磁場発生体が与える磁力によって駆動される。図１〜図７は、磁性体を可動部とし、磁場発生体を固定部とした場合を例にとって、本発明のアクチュエータの原理を示したものである。
【００１５】
図１（ａ）及び（ｂ）の例では、コイルバネ状の形状記憶弾性部材１の一端部１ａは基体５に支持されており、形状記憶弾性部材１の他端部１ｂに円柱状の軟磁性体２が取り付けられている。図１（ａ）の例では、形状記憶弾性部材１の一端部１ａは下側に位置し、その下方で形状記憶弾性部材１の軸線上に１個の磁場発生体３が設けられている。また図１（ｂ）の例では、形状記憶弾性部材１の一端部１ａは上側に位置し、軟磁性体２の下方でそれから離隔した形状記憶弾性部材１の軸線上の位置に１個の磁場発生体３が設けられている。いずれの場合も、磁場発生体３の磁極方向は形状記憶弾性部材１の伸縮方向と平行である。磁場発生体３としては、通常の電磁コイルでよい。
【００１６】
図１（ａ）の場合、形状記憶弾性部材１は圧縮コイルバネであり、磁場発生体３への通電により磁場が発生すると、軟磁性体２が磁力により吸引され、形状記憶弾性部材１が圧縮されることにより、軟磁性体２は下方に駆動される。また図１（ｂ）の場合、形状記憶弾性部材１は引張りコイルバネであり、磁場発生体３への通電により磁場が発生すると、軟磁性体２が磁力により吸引されることにより、形状記憶弾性部材１が引張られ、軟磁性体２は下方に駆動される。いずれの場合も、磁場発生体３への通電を停止すると、磁場が消失するので、コイルバネは元の状態に戻る。このように、磁場発生体３への通電をオンオフすることにより、矢印で示す方向に軟磁性体２を駆動することができる。
【００１７】
図２（ａ）及び（ｂ）に示す例は、コイルバネ状の形状記憶弾性部材１の伸縮方向と垂直に一対の電磁コイル等の磁場発生体３が配置されている以外、図１（ａ）及び（ｂ）に示す例と同じである。一対の磁場発生体３は異なる磁極が対向するように通電される。図２（ａ）の場合、形状記憶弾性部材１は圧縮コイルバネであり、磁場発生体３への通電により磁場が発生すると、軟磁性体２が磁力により吸引され、形状記憶弾性部材１が圧縮されることにより駆動される。また図２（ｂ）の場合、形状記憶弾性部材１は引張りコイルバネであり、磁場発生体３への通電により磁場が発生すると、軟磁性体２が磁力により吸引されることにより、形状記憶弾性部材１が引張られ、軟磁性体２は下方に駆動される。いずれの場合も、磁場発生体３への通電を停止すると、磁場が消失するので、コイルバネは元の状態に戻る。このように、磁場発生体３への通電をオンオフすることにより、矢印で示す方向に軟磁性体２を駆動することができる。
【００１８】
図３に示す例は、一対の電磁コイル等の磁場発生体３に同極が向き合うように通電する以外、図２（ａ）の例と同じである。
【００１９】
図４に示す例は、形状記憶弾性部材１の他端部１ｂに円柱状の軟磁性体２を取り付ける代わりに、形状記憶弾性部材１に軟磁性被覆層４を設けた以外、図１（ａ）の例と同じである。また図５は、形状記憶弾性部材１の他端部１ｂに円柱状の軟磁性体２を取り付ける代わりに、形状記憶弾性部材１に軟磁性被覆層４を設けた以外、図２（ａ）の例と同じである。いずれの場合も、軟磁性被覆層４は形状記憶弾性部材１全体を覆う必要はなく、少なくとも形状記憶弾性部材１の一部分を被覆していれば良い。
【００２０】
図６の例は、板状の形状記憶弾性部材１を片持ち梁状に基体５に取り付け、形状記憶弾性部材１の先端部に軟磁性体２を取り付け、１個の電磁コイル等の磁場発生体３を軟磁性体２の近辺でその変位方向のいずれかの側に配置した構成を有する。なお磁場発生体３は形状記憶弾性部材１の両側に設けても良い。磁場発生体３への通電により磁場が発生すると、軟磁性体２は磁力により吸引され、形状記憶弾性部材１の撓みにより駆動される。図７の例は、板状の形状記憶弾性部材１に軟磁性被覆層４を設けた以外、図６の例と同じである。
【００２１】
上記例では、アクチュエータ用磁性体として軟磁性材を利用している。軟磁性体２自身は磁場を発生せず、磁場発生体３が磁場を発生していないときは完全に非駆動状態であるので好ましい。軟磁性体２の配置は限定的ではなく、例えば図１〜３に示すように形状記憶弾性部材１の先端に軟磁性体２を取付けてもよいし、また図４及び５に示すように形状記憶弾性部材１の表面の少なくとも一部を軟磁性材で被覆してもよい。いずれの場合も、軟磁性材としては純鉄、ケイ素鋼、Ｆｅ−Ｎｉ合金及びＦｅ−Ｃｏ合金等の軟磁性合金が好ましく、特にＦｅ−Ｃｏ合金が好ましい。
【００２２】
図８〜１０は、本発明のアクチュエータの概念図である。図８に示すアクチュエータは、一対のコイルバネ状の形状記憶弾性部材１，１と、それらの先端部の間に固定された電磁コイル等の磁場発生体３と、形状記憶弾性部材１，１の後端部をそれぞれ固定する一対の固定部材９，９と、各固定部材９，９に取り付けられた永久磁石７，７と、形状記憶弾性部材１，１、磁場発生体３及び永久磁石７，７を覆う円筒形カバー８とを有する。磁場発生体３にはコイルバネ状形状記憶弾性部材１，１の先端部を固定するリング１０が固定されており、リング１０は円筒形カバー８内を移動自在である。従って、磁場発生体３はアクチュエータの可動部として作用する。各永久磁石７，７は、同極が向かい合うように各固定部材９に固定されている。カバー８及びリング１０はＡｌ合金、樹脂等の非磁性体からなるのが好ましい。
【００２３】
形状記憶弾性部材１として使用するコイルバネは、（イ）一方が圧縮コイルバネで、他方が引っ張りコイルバネの場合、（ロ）両方とも圧縮コイルバネの場合、及び（ハ）両方とも引っ張りコイルバネのいずれでも良い。磁場発生体３のストロークを大きくとるためには、磁場発生体３の初期位置を一方の永久磁石７側にする必要があるが、そのためには圧縮コイルバネと引っ張りコイルバネの組合せとするのが好ましい。
【００２４】
図８に示す例では、一対の形状記憶弾性部材１，１はいずれも圧縮バネであるが、勿論これに限定されるものではない。また一対の永久磁石７，７はいずれも内側がＳ極となっている。図８（ａ）に示すように、磁場発生体３への通電を停止しているときは、可動部である磁場発生体３に永久磁石７，７による吸引力／反発力が働かないため、磁場発生体３はその両側にある形状記憶弾性部材１，１の弾性力のつりあいにより一対の永久磁石７，７のほぼ真中に停止する。ここで図８（ｂ）に示すように、磁場発生体３への通電により図中右側がＮ極となる磁場が発生すると、磁場発生体３は図中右側の永久磁石７と引き合い、左側の永久磁石７と反発しあうため、駆動される。磁場発生体３が最大の変位を示すとき、伸長した方の形状記憶弾性部材１は引っ張られた状態でも良いが、両形状記憶弾性部材１，１が磁場発生体３に当接しただけの場合には、磁場発生体３から離れるのを防ぐためになお圧縮状態であるのが好ましい。さらに図８（ｃ）に示すように、磁場発生体３に逆向きに通電すると、磁場発生体３は逆向きの変位を示す。通電を停止すると、磁場発生体３は図８（ａ）に示す元の位置に戻る。図中の符号Ｌは可動部である磁場発生体３の変位量（ストローク）を表す。
【００２５】
図９に示す例は、一対の永久磁石７の一方が永久磁石７で他方が非磁性体６である以外、図８に示す例と同じである。永久磁石７は内側がＳ極となっている。図９（ａ）に示すように磁場発生体３への通電を停止しているときは、可動部である磁場発生体３に永久磁石７による吸引力／反発力が働かないため、磁場発生体３はその両側にある形状記憶弾性部材１，１の弾性力のつりあいにより、非磁性体６と永久磁石７とのほぼ真中に停止する。ここで図９（ｂ）に示すように、磁場発生体３への通電により図中右側がＮ極となる磁場が発生すると、磁場発生体３は永久磁石７と引き合い、駆動される。また図９（ｃ）に示すように、磁場発生体３への通電を逆向きにすると、図中右側がＳ極となる磁場が発生し、反発して、駆動される。通電を停止すると、磁場発生体３は図９（ａ）に示す元の位置に戻る。
【００２６】
図１０に示す例は、一対の永久磁石７の一方が軟磁性体２であり、他方が非磁性体６である以外、図８に示す例と同じである。図１０（ａ）に示すように、磁場発生体３への通電を停止しているときは、可動部である磁場発生体３に吸引力／反発力が働かないため、磁場発生体３はその両側にある形状記憶弾性部材１，１の弾性力のつりあいにより軟磁性体２と非磁性体６とのほぼ真中に停止する。磁場発生体３への通電により磁場が発生すると、磁場発生体３は軟磁性体２と引き合い、駆動される（図１０（ｂ））。
【００２７】
図１１は、本発明のアクチュエータのさらに別の概念図である。このアクチュエータは、形状記憶弾性部材１と、形状記憶弾性部材１の先端部に固定されたリング１０と、リング１０に固定された永久磁石７と、コイルバネ状形状記憶弾性部材１の後端部を固定する固定部材９と、固定部材９に取り付けられた電磁コイル等の磁場発生体３と、形状記憶弾性部材１、磁場発生体３及び永久磁石７を覆う円筒形カバー８とを有する。このアクチュエータは、永久磁石７の代わりに軟磁性体を有していてもよいが、以下は便宜上永久磁石７を有している場合について説明する。永久磁石７には形状記憶弾性部材１の先端部を固定するリング１０が固定されており、リング１０は円筒形カバー８内を移動自在である。従って、永久磁石７はアクチュエータの可動部として作用する。カバー８及びリング１０はＡｌ合金、樹脂等の非磁性材からなるのが好ましい。
【００２８】
図１１に示す例では、形状記憶弾性部材１は圧縮バネであるが、勿論これに限定されるものではない。永久磁石７は磁場発生体３側がＳ極となっている。図１１（ａ）に示すように、磁場発生体３への通電を停止しているときは、可動部である永久磁石７に磁場発生体３による吸引力／反発力が働かないため、永久磁石７を固定するリング１０は円筒形カバー８に設けられたストッパ８１に当接し、形状記憶弾性部材１が僅かに圧縮された状態で停止している。ここで図１１（ｂ）に示すように、磁場発生体３への通電により図中左側がＮ極となる磁場が発生すると、永久磁石７は磁場発生体３と引き合い、駆動される。通電を停止すると、永久磁石７は図１１（ａ）に示す元の位置に戻る。図中の符号Ｌは可動部である永久磁石７の変位量（ストローク）を表す。永久磁石７が図１１（ａ）に示す初期位置にあるとき、形状記憶弾性部材１は負荷を掛けられていない状態でも良いが、形状記憶弾性部材１が永久磁石７に当接しただけの場合には、可動部材のリング１０から離れるのを防ぐためになお圧縮状態であるのが好ましい。
【００２９】
図１２は、本発明のアクチュエータの具体例を示す断面図である。このアクチュエータは、一対のコイルバネ状の形状記憶弾性部材１０１，１０２と、それらの先端部の間に固定された電磁コイル等の磁場発生体３を具備する可動部材３０と、形状記憶弾性部材１，１の後端部にそれぞれ固定された一対のリング状の永久磁石１３ａ，１３ｂと、可動部材３０に固定されたシャフト１１と、これらを覆う円筒形カバー８とを有する。
【００３０】
図１３に示すように、可動部材３０は、磁場発生体としての電磁コイル３と、電磁コイル３を支持するボビン２０とを有する。ボビン２０はプラスチック等の非磁性材からなり、フランジ２１ａを有するボビン本体部２１にフランジ２２ａを有するボビン接合部２２を接合して形成される。
【００３１】
図１４は図１２（ａ）のＡ−Ａ拡大断面図であり、図１５はボビン２０をフランジ２１ａ側から見た図である。図１３〜１５から明らかなように、各フランジ２１ａ，２２ａには形状記憶弾性部材１０１及び１０２をそれぞれ固定するために切込み２１ｂ，２２ｂが設けられている。切込み２１ｂ，２２ｂを通った各形状記憶弾性部材１０１，１０２の端部は、ボビン本体部２１及びボビン接合部２２の大径部２１ｄ，２２ｄに巻かれ、そこに設けられた穴（図示せず）に嵌められる。このようにして、各形状記憶弾性部材１０１，１０２はボビン２０に固定される。各フランジ２１ａ，２２ａの直径は円筒形カバー８より僅かに小さく、ストッパ８１，８２の内径よりも大きい。
【００３２】
ボビン本体部２１及びボビン接合部２２はそれぞれ環状突起部２１ｃ，２２ｃを有し、環状突起部２１ｃ，２２ｃを含むボビン２０内をシャフト１１が貫通している。シャフト１１はねじ等の固定部材１８，１８により環状突起部２１ｃ，２２ｃに固定されている。シャフト１１はまた形状記憶弾性部材１０１，１０２の中心を通って、各リング状永久磁石１３ａ，１３ｂの開口部を貫通し、円筒形カバー８に固定された各ベアリング１４，１４によって移動自在に支持されている。磁場発生体３が形状記憶弾性部材１０１，１０２の軸線方向に駆動されると、シャフト１１も同様に駆動される。従って、シャフト１１の一端を負荷がかかる駆動部とすることができる。
【００３３】
各永久磁石７，７は、同極が向かい合うように円筒形カバー８に固定されている。カバー８はＡｌ合金、樹脂等の非磁性体からなるのが好ましい。円筒形カバー８の内面には、可動部材３０の停止位置を確定するためのストッパ８１，８２が設けられている。各ストッパ８１，８２はいかなる形状でも良いが、耐久性を考慮して図１４に示すような環状フランジであるのが好ましい。なお円筒形カバー８は磁場発生体３のリード線３１の引き出し口１６を有する。また円筒形カバー８は、磁場発生体３が発生する熱の蓄積を防ぐため、図１６に示すように窓１５を設けても良い。
【００３４】
図１２（ａ）に示すようにフランジ２１ａがストッパ８１に当接する位置を初期位置（磁場がないときの位置）とすると、形状記憶弾性部材１０１は引っ張りコイルバネで、形状記憶弾性部材１０２は圧縮コイルバネであるのが好ましい。
【００３５】
図１２（ａ）に示す状態で、磁場発生体３への通電により図中右側がＳ極となる磁場が発生すると、磁場発生体３は永久磁石１３ｂに吸引されるとともに永久磁石１３ａと反発し、可動部材３０は図１２（ｂ）に示すように右方向に移動する。これにより、形状記憶弾性部材１０１は引っ張られ、形状記憶弾性部材１０２は圧縮される。可動部材３０が図１２（ｂ）に示す位置からさらに右方向に移動すると、図１２（ｃ）に示すようにボビン２０のフランジ２２ａがストッパ８２に当接し、停止する。磁場発生体３への通電を停止すると、可動部材３０は形状記憶弾性部材１０１，１０２の作用により図１２（ａ）に示す停止位置に戻る。
【００３６】
図１７は図１２のアクチュエータにおける可動部材３０の駆動力を概略的に示す。図の左端は永久磁石１３ａの表面に相当し、右端は永久磁石１３ｂの表面に相当し、また８１及び８２はそれぞれストッパ８１，８２の位置を表す。
【００３７】
曲線Ｘａは永久磁石１３ｂによる吸引／反発力を表し、曲線Ｘｂは永久磁石１３ａによる吸引／反発力を表す。曲線Ｘは、可動部材３０が受ける磁力の合力（曲線Ｘａの吸引／反発力と曲線Ｘｂの吸引／反発力の合計）を表す。各永久磁石１３ａ，１３ｂによる吸引／反発力は、磁石からの距離の２乗に反比例するので、曲線Ｘａ、Ｘｂはそれぞれ永久磁石１３ａ，１３ｂ側から急激に減衰する。しかしながら、例えば永久磁石１３ａから吸引力を受けている場合には永久磁石１３ｂから反発力を受けるので、可動部材３０は常に両永久磁石１３ａ，１３ｂの磁力の合力を受けることになる。曲線Ｘはその様子を示したもので、磁力の合力は各永久磁石１３ａ，１３ｂ側が大きく、中央が小さくなっているが、その低下の程度は単独の永久磁石を用いた場合に比べて著しく小さい。その結果、比較的滑らかな磁力曲線となる。Ｄは可動部材３０に掛けられる最大負荷の大きさを表し、負荷がＤ未満であれば、可動部材３０は可動である。
【００３８】
直線Ｙは形状記憶弾性部材１０１，１０２の弾性力の合力を表す。形状記憶弾性部材１０１，１０２は超弾性であるので、弾性力の合力は磁力の合力に比較して非常に小さい。そのため、形状記憶弾性部材１０１，１０２の弾性力は可動部材３０の駆動に対する抵抗としてはほとんど無視できる。
【００３９】
形状記憶弾性部材１０１，１０２の弾性力を無視すると、ストッパ８１，８２により決まるストローク内において、磁力の合力はストッパ８１，８２の位置（点Ａ，Ｂ）で最大である。ストッパ８１，８２の位置から中央に移動するにつれて可動部材３０が受ける磁力は減少し、中点Ｃで最小になるが、その変動幅は小さい。
【００４０】
図１８は、本発明のアクチュエータの別の具体例を示す断面図である。このアクチュエータは、一対のコイルバネ状の形状記憶弾性部材１０１，１０２と、それらの先端部の間に固定されたリング状の永久磁石１３を具備する可動部材３０と、形状記憶弾性部材１０１，１０２の後端部の外側にそれぞれ固定された一対の電磁コイル等の磁場発生体３ａ，３ｂと、可動部材３０に固定されたシャフト１１と、一対の形状記憶弾性部材１０１，１０２とリング状の永久磁石１３とを覆う円筒形カバー８とを有する。
【００４１】
図１９に示すように、可動部材３０は、永久磁石１３と、永久磁石１３を固定する支持部材１７とを具備する。図１９（ａ）は、磁石支持部材１７の詳細を示す側面図である。磁石支持部材１７はプラスチック等の非磁性材からなり、永久磁石１３を固定するための大径部１７１ｃと、大径部１７１ｃの一端に設けられたフランジ１７１ｂと、一対の円筒形ナット１７２，１７３を螺合するためのおねじ部１７１ａ，１７１ａとを有する。各おねじ部１７１ａ，１７１ａの外径は大径部１７１ｃの外径より僅かに小さく、かつ表面に各形状記憶弾性部材１０１，１０２の末端部を受承するための一対の溝１７１ｄ，１７１ｄを有する。各溝１７１ｄ，１７１ｄの深さは、その中に入れた各形状記憶弾性部材１０１，１０２の末端部が各おねじ部１７１ａ，１７１ａのネジ溝より僅かに突出する程度に設定するのが好ましい。各おねじ部１７１ａ，１７１ａの外側には環状突出部１７１ｅ，１７１ｅが一体的に設けられている。このような構造を有する支持部材１７はプラスチックの一体成形品であるのが好ましい。
【００４２】
支持部材本体部１７１の内径は、シャフト１１の外径に等しく、支持部材本体部１７１は環状突出部１７１ｅ，１７１ｅのネジ穴とシャフト１１のネジ穴とを貫通するネジ状の固定部材１７４，１７４により、シャフト１１に固定される。
【００４３】
図１９（ｂ）に示すように、永久磁石１３の内径は支持部材本体部１７１の大径部１７１ｃの外径より僅かに大きく、かつ大径部１７１ｃの外径はおねじ部１７１ａの外径より僅かに大きいので、永久磁石１３をフランジ１７１ｂの逆側から大径部１７１ｃまで持ってきて、側面をフランジ１７１ｂに当接させた状態で接着剤１７５により固定するのが好ましい。このようにすることにより、永久磁石１３を正確に位置決めすることができる。
【００４４】
各形状記憶弾性部材１０１，１０２の先端部を各溝１７１ｄ，１７１ｄに入れた状態で、各おねじ部１７１ａ，１７１ａにナット１７２，１７３を螺合する。上記の通り、各溝１７１ｄ，１７１ｄに入れた各形状記憶弾性部材１０１，１０２の末端部は各おねじ部１７１ａ，１７１ａのネジ溝より僅かに突出するので、各ナット１７２，１７３を螺合すると、各末端部は各ナット１７２，１７３のネジ山により強固に固定されることになる。各末端部の固定を確実にするために、各おねじ部１７１ａ，１７１ａ及び各ナット１７２，１７３に相補的なテーパを設けるのが好ましい。
【００４５】
図１８（ａ）に示すように円筒形カバー８は両端に筒状突起部８３，８３を有する。シャフト１１は形状記憶弾性部材１０１，１０２の中心を通り、円筒形カバー８の筒状突起部８３，８３に設けられたベアリング１４，１４によって移動自在に支持される。磁場発生体としての電磁コイル３ａ，３ｂは、この筒状突起部８３，８３に巻かれている。各形状記憶弾性部材１０１，１０２の後端部は、それぞれ円筒形カバー８に設けられた引き出し口８４，８４を通って筒状突起部８３，８３に巻きつけることにより固定してもよい。磁場発生体３ａ，３ｂを円筒形カバー８の外側に配置することにより、これらが発生する熱の蓄積を防ぐことができる。
【００４６】
円筒形カバー８の内面には、可動部材３０の停止位置を確定するためのストッパ８１，８２が設けられる。フランジ１７１ｂと永久磁石１３のうちいずれか外径の大きいほうが、ストッパ８１，８２に当接されればよいが、当接時の衝撃が永久磁石１３に直接かかるのを防止するために、フランジ１７１ｂが当接するのが好ましい。またフランジ１７１ｂの下端部だけ永久磁石１３に接触させ、フランジ１７１ｂの上方部を永久磁石１３から僅かに離隔させると、当接時の衝撃が永久磁石１３にほとんど伝わらないので、好ましい。各ストッパ８１，８２の形状はいかなる形状でもよいが、耐久性を考慮して環状フランジであるのが好ましい。フランジ１７１ｂ及び永久磁石１３の外径は円筒形カバー８の内径より小さく、フランジ１７１ｂの外径と永久磁石１３の外径の少なくとも一方は、ストッパ８１，８２の内径よりも大きい。
【００４７】
図１８（ａ）に示すようにフランジ１７１ｂの左側がストッパ８１に当接する位置を初期位置（磁場がないときの位置）とすると、形状記憶弾性部材１０１は引っ張りコイルバネで、形状記憶弾性部材１０２は圧縮コイルバネであるのが好ましい。
【００４８】
図１８（ａ）に示す状態で、磁場発生体３ａ，３ｂに内側がＳ極となるように通電すると、永久磁石１３は磁場発生体３ｂに吸引されるとともに磁場発生体３ａと反発し、可動部材３０は図１８（ｂ）に示すように右方向に移動する。これにより、形状記憶弾性部材１０１は引っ張られ、形状記憶弾性部材１０２は圧縮される。可動部材３０が図１８（ｂ）に示す位置からさらに右方向に移動すると、図１８（ｃ）に示すようにフランジ１７１ｂの右側がストッパ８２に当接し、停止する。磁場発生体３ａ，３ｂへの通電を停止すると、可動部材３０は形状記憶弾性部材１０１，１０２の作用により図１８（ａ）に示す停止位置に戻る。
【００４９】
図２０は、本発明のアクチュエータのさらに別の具体例を示す断面図である。このアクチュエータは、コイルバネ状の形状記憶弾性部材１と、形状記憶弾性部材１の両端部１ａ，１ｂに固定された一対の電磁コイル等の磁場発生体３ａ，３ｂと、リング状の永久磁石１３を具備する固定シャフト１１０と、各磁場発生体３ａ，３ｂの外側に固定された１本以上の出力取り出しロッド１９，１９と、これらを覆う円筒形カバー８とを有する。
【００５０】
磁場発生体３ａ，３ｂは、図１３に示した例とほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する。磁場発生体としての電磁コイル３ａ，３ｂが巻かれるボビン２０，２０の外側のフランジ２１ａ，２１ａはめねじ部２１ｅ，２１ｅを有し、おねじ部１９ａを有する出力取り出しロッド１９，１９が螺合される。さらに出力取り出しロッド１９，１９は、ベアリング１４，１４により円筒形カバー８の環状突出部に移動自在に支持される。各磁場発生体３ａ，３ｂは、ボビン２０，２０の中心を固定シャフト１１０に支持され、固定シャフト１１０に沿って移動自在である。出力取り出しロッド１９，１９は磁場発生体３ａ，３ｂ一個に付き１本以上固定されていれば良く、安定のために３本以上固定されているのが好ましい。出力取り出しロッド１９，１９は樹脂、Ａｌ等非磁性材からなるのが好ましい。
【００５１】
永久磁石１３及び永久磁石１３の支持部材１７は、図１９（ａ）に示す例とほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する。支持部材１７は両端に形状記憶弾性部材１の先端部を固定するためのねじ部を有していない。支持部材１７は固定シャフト１１０に固定される。永久磁石１３の外側に配置された形状記憶弾性部材１が伸縮自在であるように、フランジ１７１ｂ及び永久磁石１３の外径は形状記憶弾性部材１の内径よりも小さい。
【００５２】
固定シャフト１１０は一端におねじ部１１０ａ、他端に頭部１１０ｂを有しており、円筒形カバー８を貫通してナット１１１に螺合されれば良い。頭部１１０ｂ及びナット１１１は、六角等固定しやすい形状であるのが好ましい。固定シャフト１１０は樹脂、Ａｌ等非磁性材からなるのが好ましく、ボビン２０，２０に対する摩擦抵抗の小さいものからなるのがより好ましい。
【００５３】
円筒形カバー８の内面には、磁場発生体３ａ，３ｂの停止位置を確定するためのストッパ８２，８２が設けられている。各ボビン２０，２０の内側のフランジ２２ａ，２２ａがストッパ８２，８２に当接される。各ストッパ８２，８２の形状はいかなる形状でもよいが、耐久性を考慮して環状フランジであるのが好ましい。外側のフランジ２１ａ，２１ａ及び内側の２２ａ，２２ａの外径は円筒形カバー８より僅かに小さく、内側のフランジ２２ａ，２２ａの外径はストッパ８２，８２の内径よりも大きい。なお円筒形カバー８は一対の磁場発生体３ａ，３ｂのリード線３１，３１の引き出し口１６，１６を有する。また円筒形カバー８は、磁場発生体３ａ，３ｂが発生する熱の蓄積を防ぐため、図１６に示すように窓１５を設けても良い。
【００５４】
図２０（ａ）に示すように外側のフランジ２１ａ，２１ａが円筒形カバー８の両側の内壁に当接する位置を初期位置（磁場がないときの位置）とすると、形状記憶弾性部材１は圧縮コイルバネであるのが好ましい。このアクチュエータは、一対の磁場発生体３ａ，３ｂの一方のみに通電することにより、磁場発生体３ａ，３ｂの一方のみを移動させることも可能である。またこのアクチュエータでは、磁場発生体３ａ，３ｂへの通電方向により両可動部材の移動方向を種々設定することができる。例えば対向磁極が異極となるように磁場発生体３ａ，３ｂに通電すると、永久磁石１３との対向磁極が異極の場合には共に吸引され、同極の場合には共に反発する。また対向磁極が同極となるように磁場発生体３ａ，３ｂに通電すると、永久磁石１３との対向磁極が異極となる可動部材は接近し、永久磁石１３との対向磁極が同極となる可動部材は離れるように駆動される。以下便宜上、各磁場発生体３ａ，３ｂに異極が対向するように通電する場合について説明する。
【００５５】
図２０（ａ）に示す状態で、磁場発生体３ａの内側がＮ極、磁場発生体３ｂの内側がＳ極となるように通電すると、各磁場発生体３ａ，３ｂは永久磁石１３に吸引され、内側に移動する。これにより、形状記憶弾性部材１は圧縮される。磁場発生体３ａ，３ｂがさらに内側に移動すると、図２０（ｂ）に示すようにフランジ２２ａ，２２ａがストッパ８２，８２に当接し、停止する。磁場発生体３ａ，３ｂへの通電を停止すると、磁場発生体３ａ，３ｂは形状記憶弾性部材１の作用により図２０（ａ）に示す停止位置に戻る。
【００５６】
図２１は、本発明のアクチュエータのさらに別の具体例を示す断面図である。このアクチュエータは、一対のコイルバネ状の形状記憶弾性部材１０１，１０２と、それらの先端部の間に位置する電磁コイル等の磁場発生体３と、形状記憶弾性部材１０１，１０２の後端部にそれぞれ固定された一対のリング状永久磁石１３ａ，１３ｂと、永久磁石１３ａ，１３ｂを具備する可動部材３０ａ，３０ｂと、可動部材３０ａ，３０ｂに固定されたシャフト１１ａ，１１ｂと、これらを覆う円筒形カバー８とを有する。磁場発生体３の支持体の各フランジ２１ａ，２２ａはネジ等の固定部材３２により円筒形カバー８に固定されている。それ以外の支持体の形状は、図１３に示す例とほぼ同じである。このアクチュエータは、永久磁石１３ａ，１３ｂの代わりに軟磁性体を有していてもよいが、以下は便宜上、永久磁石１３ａ，１３ｂを有している場合について説明する。
【００５７】
可動部材３０ａ，３０ｂは、永久磁石１３ａ，１３ｂと、永久磁石１３ａ，１３ｂを固定する支持部材１７，１７とを具備する。各可動部材３０ａ，３０ｂは、各支持部材１７，１７が各形状記憶弾性部材１０１，１０２を固定するためのおねじ部とナット１７３，１７３を内側にのみ有している以外、図１９（ａ）に示す例とほぼ同じである。
【００５８】
このアクチュエータでは、異極が対向するように永久磁石１３ａ，１３ｂが配置された場合には両可動部材３０ａ，３０ｂは共に近づくか離れるかするが、同極が対向するように永久磁石１３ａ，１３ｂが配置された場合には両可動部材３０ａ，３０ｂは同じ方向に移動する。以下は便宜上、永久磁石１３ａ，１３ｂの異極が対向する場合について説明する。
【００５９】
図２１（ａ）に示すようにシャフト１１ａ，１１ｂは永久磁石１３ａ，１３ｂの開口部を通ってネジ状の固定部材１７４，１７４により固定され、円筒形カバー８に設けられたベアリング１４，１４によって移動自在に支持される。形状記憶弾性部材１０１，１０２の先端部は図１３に示す例のように、ボビン本体部２１及び接合部２２の各フランジ２１ａ，２２ａに設けられた切り込み２１ｂ，２２ｂを通ってボビン本体部２１及び接合部２２の各大径部２１ｄ，２２ｄに巻かれる。後端部は１９（ａ）に示す例のように、各支持部材１７，１７のおねじ部とナット１７３，１７３により固定される。なお円筒形カバー８は磁場発生体３のリード線３１の引き出し口１６を有する。また円筒形カバー８は、磁場発生体３が発生する熱の蓄積を防ぐため、図１６に示すように窓１５を設けても良い。
【００６０】
円筒形カバー８の内面には、可動部材３０ａ，３０ｂの初期位置（磁場がないときの位置）を確定するためのストッパ８１，８１及び駆動時の停止位置を確定するためのストッパ８２，８２が設けられる。磁石支持部材１７のフランジ１７１ｂ，１７１ｂが、初期位置用ストッパ８１，８１及び駆動時用ストッパ８２，８２に当接されるのが好ましい。各初期位置用ストッパ８１，８１及び駆動時用ストッパ８２，８２の形状は上記と同じ理由で環状フランジであるのが好ましい。フランジ１７１ｂ，１７１ｂの外径は円筒形カバー８の内径にほぼ等しく、可動部材３０ａ，３０ｂは、円筒形カバー８に沿って移動自在である。
【００６１】
図２１（ａ）に示すようにフランジ１７１ｂ，１７１ｂがストッパ８１，８１に当接する位置を初期位置とすると、形状記憶弾性部材１０１，１０２は圧縮コイルバネであるのが好ましい。
【００６２】
図２１（ａ）に示す状態で、磁場発生体３に右側がＳ極となるように通電すると、両永久磁石１３ａ，１３ｂは磁場発生体３に吸引され、両可動部材３０ａ，３０ｂは内側に移動する。これにより、形状記憶弾性部材１０１，１０２は圧縮される。可動部材３０ａ，３０ｂがさらに内側に移動すると、図２１（ｂ）に示すようにフランジ１７１ｂ，１７１ｂがストッパ８２，８２に当接し、停止する。磁場発生体３ａ，３ｂへの通電を停止すると、可動部材３０ａ，３０ｂは形状記憶弾性部材１０１，１０２の作用により図２１（ａ）に示す停止位置に戻る。
【００６３】
図２２は、本発明のアクチュエータのさらに別の具体例を示す断面図である。このアクチュエータは、コイルバネ状の形状記憶弾性部材１と、形状記憶弾性部材１の両端部１ａ，１ｂに固定された一対の可動部材３０ａ，３０ｂと、両可動部材３０ａ，３０ｂに固定されたリング状の永久磁石１３ａ，１３ｂと、電磁コイル等の磁場発生体３を具備する固定シャフト１１０と、可動部材３０ａ，３０ｂの外側に固定された１本以上の出力取り出しロッド１９，１９と、これらを覆う円筒形カバー８とを有する。磁場発生体３のボビン２０の環状突起部２１ｃ，２２ｃは、ネジ等の固定部材３２，３２により固定シャフト１１０に固定されている。これ以外の支持体の形状は、図１３に示す例とほぼ同じである。このアクチュエータは、永久磁石１３ａ，１３ｂの代わりに軟磁性体を有していてもよいが、以下は便宜上、永久磁石１３ａ，１３ｂを有している場合について説明する。
【００６４】
可動部材３０ａ，３０ｂは、図１９（ａ）に示す例とほぼ同じであるので、相違点のみ以下に説明する。各支持部材１７，１７は各形状記憶弾性部材１を固定するためのおねじ部とナット１７３，１７３を内側にのみ有している。各支持部材１７，１７の各フランジ１７１ｂ，１７１ｂはめねじ部１７１ｆ，１７１ｆを有し、おねじ部１９ａを有する出力取り出しロッド１９，１９が螺合される。各支持部材１７，１７は固定シャフト１１０に固定されず、可動部材３０ａ，３０ｂは固定シャフト１１０に沿って移動自在である。
【００６５】
出力取り出しロッド１９，１９、固定シャフト１１０及び円筒形カバー８の好ましい態様は、図２０に示す例とほぼ同じである。
【００６６】
円筒形カバー８の内面には可動部材３０ａ，３０ｂの初期位置（磁場がないときの位置）を確定するためのストッパ８１，８１及び駆動時の停止位置を確定するためのストッパ８２，８２が設けられる。各初期位置用ストッパ８１，８１及び駆動時用ストッパ８２，８２の好ましい態様は、図２１に示す例とほぼ同じである。
【００６７】
図２２（ａ）に示すようにフランジ１７１ｂ，１７１ｂがストッパ８１，８１に当接する位置を初期位置（磁場がないときの位置）とすると、形状記憶弾性部材１は圧縮コイルバネであるのが好ましい。このアクチュエータでは、異極が対向するように永久磁石１３ａ，１３ｂが配置された場合には両可動部材３０ａ，３０ｂは共に近づくか離れるかするが、同極が対向するように永久磁石１３ａ，１３ｂが配置された場合には両可動部材３０ａ，３０ｂは同じ方向に移動する。以下は便宜上、永久磁石１３ａ，１３ｂの異極が対向する場合について説明する
【００６８】
図２２（ａ）に示す状態で、磁場発生体３に通電すると、永久磁石１３ａ，１３ｂは磁場発生体３に吸引され、可動部材３０ａ，３０ｂは内側に移動する。これにより、形状記憶弾性部材１は圧縮される。両可動部材３０ａ，３０ｂがさらに内側に移動すると、図２０（ｂ）に示すようにフランジ１７１ｂ，１７１ｂがストッパ８２，８２に当接し、停止する。磁場発生体３への通電を停止すると、永久磁石１３ａ，１３ｂは形状記憶弾性部材１の作用により図２２（ａ）に示す停止位置に戻る。
【００６９】
本発明のアクチュエータに用いる形状記憶弾性部材はＮｉ−Ｔｉ合金等の形状記憶により形成することができる。また永久磁石としては、Ｓｒ系又はＢａ系のフェライト磁石、ネオジウム−鉄−ボロン系磁石、希土類−コバルト系磁石等が挙げられる。
【００７０】
【実施例】
本発明を以下の実施例によりさらに詳細に説明するが、本発明はそれらに限定されるものではない。
【００７１】
実施例１
形状記憶弾性部材として、Ｎｉ−Ｔｉ合金からなるコイルバネを作製した。コイルバネの諸元は以下の通りである。得られたコイルバネに対して公知の熱処理法を施し、超弾性を持たせた。
コイルバネの線径：１　ｍｍ。
有効巻数：３。
バネの外径：１１±０．１　ｍｍ。
自由長さ：５２±０．１　ｍｍ。
ピッチ：１５　ｍｍ。
両端共にクローズドエンド３／４座巻：３回。
両端共に無研削。
【００７２】
上記コイルバネの一端に、Ｆｅ−Ｃｏ合金（Ｆｅ５１原子％）からなる円柱状の磁性体２（直径：１１　ｍｍ，高さ：１０　ｍｍ）を取り付け、電磁コイル３（巻数：１２００，直径：２５　ｍｍ，長さ：４０　ｍｍ）を図２（ａ）に示すように配置して、アクチュエータを作成した。電磁コイル３に通電する電流を増加させて、発生磁場と磁性体２の変位量との関係を求めた。結果を図２３に示す。
【００７３】
実施例２
円柱状の磁性体の代わりに、コイルバネの全体をＦｅ−Ｎｉ合金（Ｆｅ４４．６原子％）で厚さ２００μｍに被覆した以外実施例１と同じようにして、アクチュエータを作製した。得られたアクチュエータの構造は、実質的に図５に示すものと同じであった。電磁コイル３に通電する電流を増加させて、発生磁場と磁性体２の変位量との関係を求めた。結果を図２４に▲で示す。
【００７４】
比較例１
Ｆｅ−Ｐｄ_３０（原子％）の組成を有する磁性形状記憶合金からなる実施例１と同じ構造のコイルバネを使用し、実施例１と同様にして図２（ａ）に示す構造のアクチュエータを作製した。電磁コイル３に通電する電流を増加させて、発生磁場と磁性体２の変位量との関係を求めた。結果を図２４に■で示す。
【００７５】
実施例１及び２並びに比較例１のアクチュエータについて、印加磁場とコイルバネの最大変位及び変化率を表１に示す。なお変化率は、最大変位を印加磁場で割った値である。
【００７６】
【表１】

【００７７】
表１より、磁気駆動による比較例１のアクチュエータに比べ、形状記憶弾性部材の超弾性を利用した実施例１及び２のアクチュエータは、小さい印加磁場で変位量及び変化率がいずれも向上していることが分かる。
【００７８】
【発明の効果】
以上詳述したように、本発明のアクチュエータは、超弾性を有する形状記憶弾性部材と、形状記憶弾性部材の少なくとも一部に配置された磁性体と、磁場発生体とからなり、磁場発生体の磁力で駆動されるので、応答性がよく、小さい印加磁場で変位量及び発生力が大きく、精密制御が可能である。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明のアクチュエータの原理の一例を示す概略図であり、（ａ）は形状記憶弾性部材の上端に磁性体が取り付けられている場合を表し、（ｂ）は形状記憶弾性部材の下端に磁性体が取り付けられている場合を示す。
【図２】本発明のアクチュエータの原理の別の例を示す概略図であり、（ａ）は形状記憶弾性部材の下端部付近に一対の磁場発生体が設けられている場合を表し、（ｂ）は形状記憶弾性部材の下端の磁性体の付近に一対の磁場発生体が設けられている場合を示す。
【図３】本発明のアクチュエータの原理のさらに別の例を示す概略図であり、一対の磁場発生体の対向磁極が同極性である場合を示す。
【図４】本発明のアクチュエータの原理のさらに別の例を示す概略図であり、形状記憶弾性部材が磁性材で被覆されている場合を示す。
【図５】本発明のアクチュエータの原理のさらに別の例を示す概略図であり、形状記憶弾性部材の下端部付近に一対の磁場発生体が設けられているとともに、形状記憶弾性部材が磁性材で被覆されている場合を示す。
【図６】本発明のアクチュエータの原理のさらに別の例を示す概略図であり、形状記憶弾性部材が片持ち梁状に支持されている場合を示す。
【図７】本発明のアクチュエータの原理のさらに別の例を示す概略図であ、片持ち梁状に支持された形状記憶弾性部材が磁性材で被覆されている場合を示す。
【図８】本発明のアクチュエータの一例を示す概略断面図であり、（ａ）は磁場発生体が駆動されていない状態を示し、（ｂ）は通電した磁場発生体が一方に駆動された状態を示し、（ｃ）は通電した磁場発生体が他方に駆動された状態を示す。
【図９】本発明のアクチュエータの別の例を示す概略断面図であり、（ａ）は磁場発生体が駆動されていない状態を示し、（ｂ）は通電した磁場発生体が一方に駆動された状態を示し、（ｃ）は通電した磁場発生体が他方に駆動された状態を示す。
【図１０】本発明のアクチュエータのさらに別の例を示す概略断面図であり、（ａ）は磁場発生体が駆動されていない状態を示し、（ｂ）は通電した磁場発生体が一方に駆動された状態を示す。
【図１１】本発明のアクチュエータのさらに別の例を示す概略断面図であり、（ａ）は永久磁石が駆動されていない状態を示し、（ｂ）は磁場発生体への通電により永久磁石が駆動された状態を示す。
【図１２】本発明のアクチュエータの具体例を示す断面図であり、（ａ）は磁場発生体が駆動されずに、一方のストッパに当接した状態を示し、（ｂ）は通電した磁場発生体が移動している途中を示し、（ｃ）は通電した磁場発生体が他方のストッパに当接した状態を示す。
【図１３】図１２に示すアクチュエータの可動部材を示す拡大断面図である。
【図１４】図１２（ａ）のＡ−Ａ断面図である。
【図１５】可動部材のボビンを一方のフランジ側から見た側面図である。
【図１６】図１２に示すアクチュエータの外観を示す斜視図である。
【図１７】可動部材にかかる駆動力を示すグラフである。
【図１８】本発明のアクチュエータの別の具体例を示す断面図であり、（ａ）は永久磁石が駆動されずに、フランジが一方のストッパに当接した状態を示し、（ｂ）は磁場発生体への通電により永久磁石が移動している途中を示し、（ｃ）はフランジが他方のストッパに当接した状態を示す。
【図１９】図１８に示すアクチュエータの可動部材を示す図であり、（ａ）は磁石支持部材本体部の拡大側面図であり、（ｂ）は可動部材を示す拡大断面図である。
【図２０】本発明のアクチュエータのさらに別の具体例を示す断面図であり、（ａ）は通電していない状態を示し、（ｂ）は通電した状態を示す。
【図２１】本発明のアクチュエータのさらに別の具体例を示す断面図であり、（ａ）は通電していない状態を示し、（ｂ）は通電した状態を示す。
【図２２】本発明のアクチュエータのさらに別の具体例を示す断面図であり、（ａ）は通電していない状態を示し、（ｂ）は通電した状態を示す。
【図２３】実施例１のアクチュエータにおいて発生磁場と磁性体の変位量との関係を示すグラフである。
【図２４】実施例２及び比較例１のアクチュエータにおいて発生磁場とコイルバネの変位量との関係を示すグラフである。
【符号の説明】
１・・・形状記憶弾性部材
１ａ，１ｂ・・・形状記憶弾性部材端部
１０１，１０２・・・形状記憶弾性部材
２・・・軟磁性体
２０・・・ボビン
２１・・・ボビン本体部
２１ａ・・・フランジ
２１ｂ・・・切込み
２１ｃ・・・環状突起部
２１ｄ・・・大径部
２１ｅ・・・めねじ部
２２・・・ボビン接合部
２２ａ・・・フランジ
２２ｂ・・・切込み
２２ｃ・・・環状突起部
２２ｄ・・・大径部
３，３ａ，３ｂ・・・磁場発生体
３０，３０ａ，３０ｂ・・・可動部材
３１・・・リード線
３２・・・磁場発生体固定部材
４・・・軟磁性被覆層
５・・・基体
６・・・非磁性体
７・・・永久磁石
８・・・円筒形カバー
８１，８２・・・ストッパ
８３・・・筒状突起部
８４・・・形状記憶弾性部材の引き出し口
９・・・固定部材
１０・・・形状記憶弾性部材固定用リング
１１，１１ａ，１１ｂ・・・シャフト
１１０・・・固定シャフト
１１１・・・ナット
１３，１３ａ，１３ｂ・・・リング磁石
１４・・・ベアリング
１５・・・窓
１６・・・リード線の引き出し口
１７・・・磁石支持部材
１７１・・・磁石支持部材本体部
１７１ａ・・・おねじ部
１７１ｂ・・・フランジ
１７１ｃ・・・大径部
１７１ｄ・・・溝
１７１ｅ・・・環状突出部
１７２，１７３・・・ナット
１７４・・・固定部材
１７５・・・接着剤
１８・・・シャフト固定部材
１９・・・出力取り出しロッド
１９ａ・・・おねじ部
Ｌ・・・変位量
Ａ，Ｂ・・・ストッパの位置における磁力
Ｃ・・・ストロークの中心
Ｄ・・・可動部材に可能な最大負荷

Claims

超弾性を有する形状記憶弾性部材と、磁性体と、磁場発生体とを有し、前記磁性体及び前記磁場発生体の一方が固定部で他方が可動部となるように、前記磁性体及び前記磁場発生体の少なくとも一方は前記形状記憶弾性部材に固定されており、もって前記磁場発生体から発生する磁場により前記可動部が駆動されることを特徴とするアクチュエータ。
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記磁性体は前記形状記憶弾性部材の先端部に取り付けられていることを特徴とするアクチュエータ。
請求項１に記載のアクチュエータにおいて、前記形状記憶弾性部材の少なくとも一部が前記磁性体により被覆されていることを特徴とするアクチュエータ。
請求項１〜３のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記形状記憶弾性部材はコイルバネ又は板バネであることを特徴とするアクチュエータ。
一対のリング状磁性体と、両磁性体の間にそれらの軸線方向に沿って移動自在に設けられた可動部材と、前記可動部材に設けられた磁場発生部材と、前記可動部材と両磁性体との間に配置された一対の形状記憶弾性部材と、両磁性体を支持するフレームと、前記可動部材に固定されているとともに、前記リング状磁性体の中央開口部を貫通して前記フレームの両端部に摺動自在に支持されたシャフトとを具備し、前記磁場発生部材に通電することにより前記磁場発生部材と前記磁性体との磁気的吸引力及び反発力を利用して、前記可動部材を駆動させることを特徴とするアクチュエータ。
一対の磁場発生部材と、両磁場発生部材を具備する可動部材と、両可動部材の間にそれらの移動方向に沿って設けられた磁性体と、両可動部材の間に配置された形状記憶弾性部材と、前記磁性体を固定するとともに両可動部材を摺動自在に支持するシャフトと、前記シャフトを固定するフレームと、各可動部材に設けられ前記フレームに摺動自在に支持された出力取り出しロッドとを具備し、両磁場発生部材に通電することにより両磁場発生部材と前記磁性体との磁気的吸引力及び反発力を利用して、前記可動部材を駆動させることを特徴とするアクチュエータ。
請求項５又は６に記載のアクチュエータにおいて、前記フレームは、磁性体に近い位置にストッパを具備し、もって前記可動部材の駆動範囲を確定することを特徴とするアクチュエータ。
一対の磁場発生部材と、両磁場発生部材の間にそれらの軸線方向に沿って移動自在に設けられた可動部材と、前記可動部材に設けられたリング状磁性体と、前記可動部材と両磁場発生部材との間に配置された一対の形状記憶弾性部材と、両磁場発生部材を支持するフレームと、前記可動部材に固定されているとともに、前記フレームの両端部に摺動自在に支持されたシャフトとを具備し、前記磁場発生部材に通電することにより前記磁場発生部材と前記磁性体との磁気的吸引力及び反発力を利用して、前記可動部材を駆動させることを特徴とするアクチュエータ。
請求項８に記載のアクチュエータにおいて、前記フレームは、各磁場発生部材に近い位置にストッパを具備し、もって前記可動部材の駆動範囲を確定することを特徴とするアクチュエータ。
リング状磁性体を具備し移動自在に設けられた一対の可動部材と、両可動部材の間に設けられた磁場発生部材と、前記磁場発生部材と両磁性体との間に配置された一対の形状記憶弾性部材と、前記磁場発生部材を支持するフレームと、両可動部材に固定されているとともに、両リング状磁性体の中央開口部を貫通して前記フレームの両端部に摺動自在に支持されたシャフトとを具備し、前記磁場発生部材に通電することにより前記磁場発生部材と前記磁性体との磁気的吸引力及び反発力を利用して、前記可動部材を駆動させることを特徴とするアクチュエータ。
一対の磁性体と、各磁性体を具備する一対の可動部材と、両可動部材の間にそれらの移動方向に沿って設けられた磁場発生部材と、両可動部材の間に配置された形状記憶弾性部材と、前記磁場発生部材を固定するとともに両可動部材を摺動自在に支持するシャフトと、前記シャフトを固定するフレームと、各可動部材に設けられ前記フレームに摺動自在に支持された出力取り出しロッドとを具備し、前記磁場発生部材に通電することにより前記磁場発生部材と前記磁性体との磁気的吸引力及び反発力を利用して、前記可動部材を駆動させることを特徴とするアクチュエータ。
請求項１０又は１１に記載のアクチュエータにおいて、前記フレームはストッパを具備し、もって前記可動部材の駆動範囲を確定することを特徴とするアクチュエータ。
請求項８〜１２のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記可動部材は磁性体を固定する支持部材を具備し、前記支持部材は、前記磁性体を固定するための大径部と、前記大径部の一端に設けられたフランジと、円筒形ナットを螺合するためのおねじ部とを有し、前記おねじ部の表面に前記形状記憶弾性部材の末端部を受承するための一本の溝を有し、前記溝の深さはその中に入れた前記形状記憶弾性部材の末端部が前記おねじ部のネジ溝より僅かに突出する程度に設定されており、前記形状記憶弾性部材の先端部を前記溝に入れた状態で、前記おねじ部に前記ナットを螺合すると、前記形状記憶弾性部材の末端部は強固に固定されることを特徴とするアクチュエータ。
請求項８〜１３のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記支持部材はプラスチックの一体成形品であることを特徴とするアクチュエータ。
請求項８〜１４のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記支持部材の前記おねじ部及び前記ナットは相補的なテーパを有することを特徴とするアクチュエータ。
請求項５〜１５のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記磁性体が永久磁石であることを特徴とするアクチュエータ。
請求項１〜１６のいずれかに記載のアクチュエータにおいて、前記形状記憶弾性部材がＮｉ−Ｔｉ合金からなることを特徴とするアクチュエータ。