JP6326194B2 - 形状記憶合金を利用したアクチュエータの駆動システム、駆動方法および電子機器 - Google Patents
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Description
本明細書で使用する特別な用語を説明する。SMAを利用したアクチュエータは、マルテンサイト相(低温相)とオーステナイト相の間のヒステリシス・サイクル(熱サイクル)で動作する。アクチュエータは振動体に振動を与えるためにそれ自体が規則的な運動をする。SMAを利用したアクチュエータには、衝撃駆動型アクチュエータと振動型アクチュエータが存在する。
図5は、衝撃駆動型アクチュエータ100の駆動システム200の構成を示す機能ブロック図である。駆動システム200は、イベント生成部201、パルス信号生成部203、ユーザ・インターフェース204、フラット型のキーボード205、直流電圧源207、衝撃駆動型アクチュエータ100、N型のFET209およびコンデンサ211で構成している。イベント生成部201、パルス信号生成部203およびユーザ・インターフェースの一部は、SoC(System on Chip)や専用のコントローラで構成することができる。
71a〜71c 通常の単一パルス電圧
75 擬似的な単一パルス電圧
75a サブ・パルス電圧
100 衝撃駆動型アクチュエータ
101 形状記憶合金(SMA)
103 固定子
105 可動子
107 バイアス材
200 駆動システム
V1〜V3 波高値
Wa、Wa1〜Wa3 パルス幅
W 周期
W1 オン期間
W2 オフ期間
Wb 通電時間
Ws 非通電時間
Claims (12)
- 所定の波高値と所定の通電時間の単一パルス電圧の印加で完全伸張状態と完全収縮状態の間の熱サイクルを終了し目的とする振動を生成する形状記憶合金を利用した衝撃駆動型のアクチュエータと、
前記単一パルス電圧の印加で前記完全伸張状態から前記完全収縮状態まで相転移する時間より短い周期の複数のサブ・パルス信号を前記所定の通電時間だけ出力するパルス信号生成部と、
前記複数のサブ・パルス信号で前記所定の波高値に相当する直流電圧をスイッチング制御して生成した複数のサブ・パルス電圧を前記アクチュエータに印加するスイッチと
を有する駆動システム。 - 前記サブ・パルス信号のオフ期間が、前記形状記憶合金が前記完全収縮状態から前記完全伸張状態まで相転移する時間よりも短い請求項1に記載の駆動システム。
- 前記サブ・パルス信号のオフ期間が、オン期間に収縮した前記形状記憶合金が伸張を開始するまでの時間より短い請求項1に記載の駆動システム。
- 前記サブ・パルス信号のオフ期間が、オン期間に上昇した温度が低下を開始するまでの時間より短い請求項1に記載の駆動システム。
- 前記パルス信号生成部は、単一パルス信号をPWM制御して前記サブ・パルス信号を生成する請求項1に記載の駆動システム。
- 前記パルス信号生成部は、前記形状記憶合金が前記完全収縮状態に移行する前に前記サブ・パルス信号の出力を停止する請求項1に記載の駆動システム。
- キーボードと、
所定の波高値と所定の通電時間の単一パルス電圧の印加で完全伸張状態と完全収縮状態の間の熱サイクルを終了し前記キーボードに衝撃を与える形状記憶合金を利用した衝撃駆動型のアクチュエータと、
前記キーボードが出力するキー・コードに応じて前記単一パルス電圧の印加で前記完全伸張状態から前記完全収縮状態まで相転移する時間より短い周期の複数のサブ・パルス信号を前記所定の通電時間だけ出力するパルス信号生成部と、
前記複数のサブ・パルス信号で前記所定の波高値に相当する直流電圧をスイッチング制御して生成した複数のサブ・パルス電圧を前記アクチュエータに印加するスイッチと
を有する駆動システム。 - 前記パルス信号生成部は、前記スイッチが前記アクチュエータに前記所定の通電時間の単一パルス電圧を印加するためのパルス信号を出力する請求項7に記載の駆動システム。
- 振動体と、
所定の波高値と所定の通電時間の単一パルス電圧の印加で完全伸張状態と完全収縮状態の間の熱サイクルを終了し前記振動体に衝撃力を付与する形状記憶合金を利用した衝撃駆動型のアクチュエータと、
前記振動体に対する指の操作に応じて動作イベントを出力するイベント生成部と、
前記動作イベントに応じて前記単一パルス電圧の印加で前記完全伸張状態から前記完全収縮状態まで相転移する時間より短い周期の複数のサブ・パルス信号を前記所定の通電時間だけ出力するパルス信号生成部と、
前記複数のサブ・パルス信号で前記所定の波高値に相当する直流電圧をスイッチング制御して生成した複数のサブ・パルス電圧を前記アクチュエータに印加するスイッチと
を有する電子機器。 - 前記パルス信号生成部は、前記動作イベントに応じて前記スイッチが前記所定の通電時間の単一パルス電圧を印加するためのパルス信号または前記複数のサブ・パルス信号の任意のいずれか一方を出力する請求項9に記載の電子機器。
- 所定の波高値と所定の通電時間の単一パルス電圧の印加で完全伸張状態と完全収縮状態の間の熱サイクルを終了し目的とする振動を生成する形状記憶合金を利用した衝撃駆動型のアクチュエータの駆動方法であって、
前記アクチュエータを前記単一パルス電圧で駆動するステップと、
前記単一パルス電圧の印加で前記完全伸張状態から前記完全収縮状態まで相転移する時間より短い周期のサブ・パルス信号のパラメータを設定するステップと、
前記サブ・パルス信号で前記所定の波高値に相当する直流電圧をスイッチング制御して生成した複数のサブ・パルス電圧を前記所定の通電時間だけ印加して前記アクチュエータを駆動するステップと
を有する駆動方法。 - 所定の波高値と所定の通電時間の単一パルス電圧の印加で完全伸張状態と完全収縮状態の間の熱サイクルを終了し目的とする振動を生成する形状記憶合金を利用した衝撃駆動型のアクチュエータの駆動方法であって、
動作イベントを受け取るステップと、
前記動作イベントに応じて前記アクチュエータに前記所定の通電時間だけ、前記所定の波高値と前記単一パルス電圧の印加で前記完全伸張状態から前記完全収縮状態まで相転移する時間より短い周期を備える複数のサブ・パルス電圧を印加するステップと、
前記形状記憶合金が前記完全収縮状態に移行した後に前記サブ・パルス電圧を停止するステップと
を有する駆動方法。
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