JPH0236956Y2 - - Google Patents

Description

【考案の詳細な説明】 ＜考案の属する技術分野＞ 本考案は、形状記憶合金（Shape Memory
Arroy：以下「SMA」という）アクチユエータ
に係り、特にSMAの加熱応答特性を損うことな
く放熱応答特性の向上を図つたSMAアクチユエ
ータに関する。

＜従来技術＞ 熱弾性型マルテンサイト変態を利用したSMA
は、材料自身の中で熱エネルギに変換する機能を
有しており、これを用いることによつてアクチユ
エータを軽量小型化できるばかりでなく、機構的
にも非常に簡単化できる。即ち、SMAアクチユ
エータは、従来の電気モータに比較して軽量かつ
高出力が得られる、という特徴がある。

この種のSMAアクチユエータとして、例えば
第１回日本ロボツト学会学術講演会（昭和58年12
月８〜10日）No.3203「形状記憶アクチユエータと
その二足歩行ロボツトへの応用」が公知の技術で
ある。第１図はこれに記憶されたSMAアクチユ
エータの構造図である。

図において、１はプーリ、２は例えばTi−Ni
合金線材を用いたSMA線、３はSMA線２と電気
的に絶縁されかつ熱伝導性の良い放熱用シリコン
ゴムシートとシリコングリスを併用したヒートシ
ンク、４はスプリング、５はアームである。。

ここでSMA線２に通電し、SMA線２を加熱す
ると、SMA線２は、相転移温度（変態点）付近
で急激な長さの変化を起し、これが駆動力となり
プーリ１を回転させ、SMA線２の直線変位を大
きな角度変位（Ａの位置からＢの位置に変位）に
変換する。プーリ１の径を調整すれば出力トル
ク、角度変位幅、バイアス幅を変えることが可能
であり、電流量の大小により角速度を増減でき
る。

この様な構成のSMAアクチユエータは、熱を
利用するため応答性が悪い。即ち、加熱時は、所
定温度整定まで約１秒で立上るが、冷却時は10秒
以上の時間がかかる。図においては、強制空冷方
式をとつているので、冷却時の応答は速くなる
が、逆に加熱時の応答が悪くなるという欠点があ
る。

＜考案の目的＞ 本考案は上述の従来技術の欠点に鑑みて成され
たものであつて、加熱時の応答性を損うことなく
冷却時の応答性を向上させることが可能なSMA
アクチユエータを提供することを目的とする。

＜考案の構成＞ 上述の目的を達成するために、本考案のSMA
アクチユエータの構成を、 磁界に直交して設置された形状記憶合金と、該
形状記憶合金に接触可能に設置された吸熱要素と
を具備し、前記形状記憶合金を冷却する時は前記
形状記憶合金に前記吸熱要素を接触させ冷却応答
性を向上させることを特徴とする形状記憶合金ア
クチユエータ、とした。

＜考案の実施例＞ 本考案の実施例を第２図及び第３図のSMAア
クチユエータの構成及び動作を示す概要図を用い
て説明する。第２図はSMA線６に電流Ｉを流さ
ない場合、第３図はSMA線６に電流Ｉを流した
場合を示す。尚、第２図及び第３図においてＢは
Ａを下側から見た場合の磁界、電流及電磁力の関
係を表わしたものである。

第２図および第３図において、７はSMA線６
に直交する磁界であつて、磁界発生手段９から与
えられている。８はSMA線６に接触可能に設置
され十分に大きな熱容量を有する物体もしくはペ
ルチエ効果を用いた電子冷凍機等によつて低温に
保たれた吸熱要素、８ａはSMA線６と吸熱要素
８の接触面積を大きくするために吸熱要素８に形
成されSMA線６と同一曲面を有する接触部であ
る。尚、この接触部の極めて極端な例として、
SMAが線ではなく角柱の様な場合は、接触部８
ａは平面となるが、要はSMAの形状に合わせて
接触部の形状が決められる。又、この吸熱要素８
に金属などの導電材料を使用する場合は、接触部
８ａに絶縁層を形成する必要がある。尚、SMA
線６の一端は、図示していない例えば腕等に結合
している。

この様な構成において、第３図に示す様に
SMA線６に電流Ｉを流すと、磁界７に直交する
部分のSMA線６には、フレミングの左手の法則
に従つて流れる電流Ｉに比例した電磁力Ｆが発生
する。この電磁力ＦによつてSMA線６は、吸熱
要素８から離れる。次に、電流Ｉによるジユール
熱によつてSMA線６は温度上昇し、その温度が
相転移温度を越えると、変形して軸力を発生し、
これが駆動力となる。

次に電流Ｉをオフとすると、電磁力Ｆが働かな
くなるので、SMA線６と吸熱要素８は第２図の
様に接触する。よつて、ジユール発熱が停止し、
SMA線６の熱は速やかに吸熱要素８に吸収され
所定の温度に戻る。

尚、上述の説明ではSMA線６の冷却時間を短
くする場合を例に説明したが、吸熱要素８と共に
第２図及び第３図に一点鎖線１０として示す様な
加熱要素を設け、加熱時にはSMA線を加熱要素
１０に接触させる様にすれば、加熱時の応答性も
従来以上に改善できる。

＜考案の効果＞ 以上、実施例と共に本考案を具体的に説明した
様に、SMAを磁界と直交して設け、加熱時に
SMAを吸熱要素から離して加熱を速め、冷却時
にはSMAを吸熱要素に接触させて冷却を速める
構成の本考案によれば、簡単な構成と構造でもつ
て加熱特性を損うことなく高速の冷却が可能とな
る、という効果を得ることができる。又、加熱要
素を併用すれば従来以上に高速の加熱が可能とな
る等SMAアクチユエータの機能の向上がより得
られる。

【図面の簡単な説明】

第１図は従来技術であるSMAアクチユエータ
の構造図、第２図および第３図は本考案の具体的
実施例を示すSMAアクチユエータの構成及び動
作を示す概要図、である。 ２，６……SMA線、７……磁界、８……吸熱
要素。

Claims (1)

【実用新案登録請求の範囲】
1. 磁界発生手段と、この磁界発生手段からの磁界
   に直交して設置された形状記憶合金と、該形状記
   憶合金に接触可能に設置された吸熱要素とを具備
   し、前記形状記憶合金に流す電流による電磁力を
   利用して前記形状記憶合金と前記吸熱要素との接
   触を制御する様にしたことを特徴とする形状記憶
   合金アクチユエータ。