JPS6146478A - アクチユエ−タ - Google Patents
アクチユエ−タInfo
- Publication number
- JPS6146478A JPS6146478A JP16834384A JP16834384A JPS6146478A JP S6146478 A JPS6146478 A JP S6146478A JP 16834384 A JP16834384 A JP 16834384A JP 16834384 A JP16834384 A JP 16834384A JP S6146478 A JPS6146478 A JP S6146478A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- resistor
- shape memory
- memory alloy
- positive
- temperature
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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Classifications
-
- 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
- F03G7/065—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 using a shape memory element
Landscapes
- Engineering & Computer Science (AREA)
- Chemical & Material Sciences (AREA)
- Combustion & Propulsion (AREA)
- Mechanical Engineering (AREA)
- General Engineering & Computer Science (AREA)
- Thermally Actuated Switches (AREA)
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に関
するものである。
するものである。
従来例の開成とその問題点
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。直接法は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。直接法は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℃、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の場合
には約２００’Ｃとされている。これらの温度をこえた
状態で使用すると、変態温度の変化や動作変位のへたり
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℃、Ｎｉ−Ｔｉ系合金の場合
には約２００’Ｃとされている。これらの温度をこえた
状態で使用すると、変態温度の変化や動作変位のへたり
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
つはロスタ方式である。この方式は、加熱してＳＭＡが
作動した後、直ちに、ＳＭＡの動きをストッパーでロッ
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ストッパーを動かして
ロックを解除するものである。
つはロスタ方式である。この方式は、加熱してＳＭＡが
作動した後、直ちに、ＳＭＡの動きをストッパーでロッ
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ス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、溝造簡易に
してＳＭＡの過熱防止を図ったアクチュエータを得るこ
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ュエータを得るこ
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に、本発明はＳＭＡと正特性抵
抗体を通電回路に直列に接続するとともに正特性抵抗体
をＳＭＡに近接して配置し、ＳＭＡのおかれる温度環境
を正特性抵抗体が感知しうるよう構成したものである。
抗体を通電回路に直列に接続するとともに正特性抵抗体
をＳＭＡに近接して配置し、ＳＭＡのおかれる温度環境
を正特性抵抗体が感知しうるよう構成したものである。
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
体であり、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、正特性抵抗体は自己発熱による温度上昇はキュリ
一温度程度のはソ一定位に保つことができるとともに、
正特性抵抗体を通る電流は温度によって決まる正特性抵
抗体の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
体であり、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、正特性抵抗体は自己発熱による温度上昇はキュリ
一温度程度のはソ一定位に保つことができるとともに、
正特性抵抗体を通る電流は温度によって決まる正特性抵
抗体の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、その池、カーボンと高分子材料とめ混合物
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
変えることにより変化させることが出来る。
られており、その池、カーボンと高分子材料とめ混合物
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
変えることにより変化させることが出来る。
従って、この正特性抵抗体をＳＭＡと直列に電気的に接
続し、４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
度程度になると正特性抵抗体の抵抗値が上昇し、その結
果、正特性抵抗体およびＳＭＡに流れる電流は低下し、
自己発熱は制限され、ＳＭＡが過熱することはない。こ
のため、ＳＭＡの特性劣化を防止できることになる。
続し、４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
度程度になると正特性抵抗体の抵抗値が上昇し、その結
果、正特性抵抗体およびＳＭＡに流れる電流は低下し、
自己発熱は制限され、ＳＭＡが過熱することはない。こ
のため、ＳＭＡの特性劣化を防止できることになる。
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図は本発明の実施例を示すもので第１図（ａ）は外
観斜視図、第１図（ｂ）はその断面構成図である。
観斜視図、第１図（ｂ）はその断面構成図である。
板状のＴ１Ｎｉ合金よりなる５ＭＡｌとカーボン・高分
子材料混合物の正特性抵抗体２を熱伝導性の良い絶縁物
であるシリコン樹脂３を介してサンドインチ構成とし、
５ＭＡｌに二方向動作をさせるためのりん青銅板ばね４
を保止させ、正特性抵抗体２の一方のｉｔｒ：ｉと５Ｍ
Ａ１とは接点材料５を介して電気的に接続させ、他方の
電極は外部端子６と接続し、シん青銅板ばね４ばＳＭＡ
と接する端の反対端を外部端子７として露出させ、樹脂
モールド８により一体化したものである。
子材料混合物の正特性抵抗体２を熱伝導性の良い絶縁物
であるシリコン樹脂３を介してサンドインチ構成とし、
５ＭＡｌに二方向動作をさせるためのりん青銅板ばね４
を保止させ、正特性抵抗体２の一方のｉｔｒ：ｉと５Ｍ
Ａ１とは接点材料５を介して電気的に接続させ、他方の
電極は外部端子６と接続し、シん青銅板ばね４ばＳＭＡ
と接する端の反対端を外部端子７として露出させ、樹脂
モールド８により一体化したものである。
この実施例において５ＭＡｌの記憶形状は直線平板状と
しである。第１図は変態温度以下の低温状態を示すもの
で、低温では５ＭＡ１は変形し易いため、板ばね４によ
って曲げられている。これに外部端子６，７から通電す
ると、正特性抵抗体２は定常状態での抵抗値は０．０１
Ωの小さい値であるため、５ＭＡ１にも大電流が流れ、
５ＭＡｌは自己発熱によ多温度上昇する。正特性抵抗体
２自身も自己発熱すると共にＳＭＡの温度の影響を受け
て温度上昇する。５ＭＡｌはその変態温度以上になると
形状記憶効果によシ直線状に戻ろうとして変位する。こ
こで、正特性抵抗体のキュリ一温度を１００’Ｃ程度の
ものとしておけば、それ以上の温度になると正特性抵抗
体の抵抗値は急に増大するため電流制限が生じ、温度上
昇がおさえられ、ｓＭＡｔｑ過熱することなく常に妥当
な高温状態を維持出来る。
しである。第１図は変態温度以下の低温状態を示すもの
で、低温では５ＭＡ１は変形し易いため、板ばね４によ
って曲げられている。これに外部端子６，７から通電す
ると、正特性抵抗体２は定常状態での抵抗値は０．０１
Ωの小さい値であるため、５ＭＡ１にも大電流が流れ、
５ＭＡｌは自己発熱によ多温度上昇する。正特性抵抗体
２自身も自己発熱すると共にＳＭＡの温度の影響を受け
て温度上昇する。５ＭＡｌはその変態温度以上になると
形状記憶効果によシ直線状に戻ろうとして変位する。こ
こで、正特性抵抗体のキュリ一温度を１００’Ｃ程度の
ものとしておけば、それ以上の温度になると正特性抵抗
体の抵抗値は急に増大するため電流制限が生じ、温度上
昇がおさえられ、ｓＭＡｔｑ過熱することなく常に妥当
な高温状態を維持出来る。
第２図は本発明の他の実施例を示す断面構成図である。
コイル状のＴ１Ｎｉ合金よりなるＳＭＡ９とバイ゛アヌ
ばね１０との間に可動ロッド１１の鍔１２を配置して円
筒状の黄銅ケース１３の内部に入れ、側蓋１４，１５で
封止し、ＳＭＡ９は一端を鍔１２に他端を側蓋１４に係
止してあシ、バイアスはね１０は一端を鍔１２に他端を
側蓋１４に係止しておる。鍔１２は黄銅製であり、黄銅
ケース１３の内面に接着して移動可能としてあシ、可動
ロッド１１は側蓋１５の中央穴をスライド可能の構成と
しである。側蓋１４．１５は絶縁体である。
ばね１０との間に可動ロッド１１の鍔１２を配置して円
筒状の黄銅ケース１３の内部に入れ、側蓋１４，１５で
封止し、ＳＭＡ９は一端を鍔１２に他端を側蓋１４に係
止してあシ、バイアスはね１０は一端を鍔１２に他端を
側蓋１４に係止しておる。鍔１２は黄銅製であり、黄銅
ケース１３の内面に接着して移動可能としてあシ、可動
ロッド１１は側蓋１５の中央穴をスライド可能の構成と
しである。側蓋１４．１５は絶縁体である。
そして、ＳＭＡ９の内側にカーボン・樹脂混合物の正特
性抵抗体１６を配置し、その電極の一端１７はＳＭＡ９
に電気的に接続し、他端１８は側蓋１４よシ露出させて
外部端子１８とし、さらに黄銅ケース１ａより他の外部
端子１９を取シ出しである。必要に応じて、黄銅ケース
１３の外周にはシリコン系塗料を塗布した。
性抵抗体１６を配置し、その電極の一端１７はＳＭＡ９
に電気的に接続し、他端１８は側蓋１４よシ露出させて
外部端子１８とし、さらに黄銅ケース１ａより他の外部
端子１９を取シ出しである。必要に応じて、黄銅ケース
１３の外周にはシリコン系塗料を塗布した。
この実施例においてはＳＭＡ９は引張゛シコイルすなわ
ち密着状態で記憶熱処理したものを使用しづル バイアスばね１０も引張りコルクである。第２図は変態
温度以下の低温状態を示すもので、ＳＭＡ９はバイアス
ばね１ｏの引張り力によシ伸ばされている。このアクチ
ュエータの端子１８．１９に通電すると、正特性抵抗体
１６は定常状態では低抵抗であるので、ＳＭＡ９に大電
流が流れて、ＳＭＡ９は自己発熱により温度１昇する。
ち密着状態で記憶熱処理したものを使用しづル バイアスばね１０も引張りコルクである。第２図は変態
温度以下の低温状態を示すもので、ＳＭＡ９はバイアス
ばね１ｏの引張り力によシ伸ばされている。このアクチ
ュエータの端子１８．１９に通電すると、正特性抵抗体
１６は定常状態では低抵抗であるので、ＳＭＡ９に大電
流が流れて、ＳＭＡ９は自己発熱により温度１昇する。
そして、その変態温度以北になると形状記憶効果により
密着コイル形状に戻ろうとして縮み、可動ロッド１１を
左方へ動かす。ここで、正特性抵抗体のキュリ一温度を
１００°Ｃ程度のものとしておけば、それ以上の温度に
なると正特性抵抗体の抵抗値は急に増大するため電流制
限が生じ、温度と昇がおさえられ、ＳＭＡ９は過熱する
ことなく常に妥当な高温状態を維持出来る。
密着コイル形状に戻ろうとして縮み、可動ロッド１１を
左方へ動かす。ここで、正特性抵抗体のキュリ一温度を
１００°Ｃ程度のものとしておけば、それ以上の温度に
なると正特性抵抗体の抵抗値は急に増大するため電流制
限が生じ、温度と昇がおさえられ、ＳＭＡ９は過熱する
ことなく常に妥当な高温状態を維持出来る。
以上の実施例においては、一方向動作特性を示すＳＭＡ
を用いたため、二方向動作をさせるだめのバイアスとし
てシん青銅板ばねあるいはバイアスばねを組合せた構成
としたが、合金自身が二方向動作を示すＳＭＡにあって
はバイアスは不要である。
を用いたため、二方向動作をさせるだめのバイアスとし
てシん青銅板ばねあるいはバイアスばねを組合せた構成
としたが、合金自身が二方向動作を示すＳＭＡにあって
はバイアスは不要である。
発明の効果
本発明のアクチュエータはＳＭＡと正特性抵抗体を通電
回路において直列に接続するとともに正特性抵抗体をＳ
ＭＡに近接して配置しであるため、通電によりＳＭＡの
自己発熱で変態温度以上に加熱した場合、正特性抵抗体
のキュリ一温度をそのＳＭＡの使用最高温度程度のもの
としておけば、使用最高温度をこえる温度になると正特
性抵抗体の抵抗値が増大しＳＭＡに流れる電流を減少さ
せてＳＭＡの過熱をひきおこすことがない。また加熱保
持時の使用電力も少なくてすむとともに、アクチュエー
タの小型化を図れるという実用的に優れた効果を奏する
ものである。
回路において直列に接続するとともに正特性抵抗体をＳ
ＭＡに近接して配置しであるため、通電によりＳＭＡの
自己発熱で変態温度以上に加熱した場合、正特性抵抗体
のキュリ一温度をそのＳＭＡの使用最高温度程度のもの
としておけば、使用最高温度をこえる温度になると正特
性抵抗体の抵抗値が増大しＳＭＡに流れる電流を減少さ
せてＳＭＡの過熱をひきおこすことがない。また加熱保
持時の使用電力も少なくてすむとともに、アクチュエー
タの小型化を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（、）、（ｂ）は本発明の一実施例を示すアクチ
ュエータの外観斜視図および断面構成図、第２図は本発
明の他の実施例を示す断面構成図である。 １．９・・・・・・形状記憶合金（ＳＭＡ）、２．１６
・・・・・・正特性抵抗体、４・・・・・・板ばね、１
ｏ・・・・・・バイアスばね、３・・・・・・シリコン
樹脂。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 ■ 第２図 １’ｌ １３
ュエータの外観斜視図および断面構成図、第２図は本発
明の他の実施例を示す断面構成図である。 １．９・・・・・・形状記憶合金（ＳＭＡ）、２．１６
・・・・・・正特性抵抗体、４・・・・・・板ばね、１
ｏ・・・・・・バイアスばね、３・・・・・・シリコン
樹脂。 代理人の氏名 弁理士 中 尾 敏 男 はが１名第１
図 ■ 第２図 １’ｌ １３
Claims (1)
- 形状記憶合金と正特性抵抗体を通電回路において直列
に接続するとともに正特性抵抗体を形状記憶合金に近接
して配置したアクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16834384A JPS6146478A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | アクチユエ−タ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP16834384A JPS6146478A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | アクチユエ−タ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPS6146478A true JPS6146478A (ja) | 1986-03-06 |
Family
ID=15866300
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP16834384A Pending JPS6146478A (ja) | 1984-08-10 | 1984-08-10 | アクチユエ−タ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPS6146478A (ja) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009137767A3 (en) * | 2008-05-08 | 2010-03-04 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Overheating protection for shape memory alloy actuators |
-
1984
- 1984-08-10 JP JP16834384A patent/JPS6146478A/ja active Pending
Cited By (2)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2009137767A3 (en) * | 2008-05-08 | 2010-03-04 | Gm Global Technology Operations, Inc. | Overheating protection for shape memory alloy actuators |
| US8109087B2 (en) | 2008-05-08 | 2012-02-07 | GM Global Technology Operations LLC | Overheating protection for shape memory alloy actuators |
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