KR101433120B1 - 충격 구동형 액추에이터 - Google Patents

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가부시키가이샤 세이덴샤
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Abstract

이 충격 구동형 액추에이터(10)는, 통전 가열에 의해 수축되는 와이어형 형상기억합금(11); 이 와어형 형상기억합금(11)은 접촉하여 이 와이어형 형상기억합금에서 생긴 열을 방출하는 원반형 절연성 열전도체(12); 및 와이어형 형상기억합금에 대하여 순각적으로 통전을 행하여 와이어형 형상기억합금을 순간적으로 수축시키는 구동 회로부(16, 17)를 포함하도록 구성된다. 이 충격 구동형 액추에이터에 의하면, 형상기억합금의 열특성을 고려하여 높은 방열 작용을 일으키는 열전도 구조를 실현하였으므로, 와이어형 형태를 가지는 형상기억합금의 신축 변형을 이용하고 또한 그 변형 동작 특성의 신속성 및 즉응성(卽應性)을 양호하게 하고, 실용성을 높일 수 있다.

Description

충격 구동형 액추에이터 {SHOCK-DRIVEN ACTUATOR}
본 발명은 충격 구동형 액추에이터에 관한 것이며, 특히, 와이어형 형태를 가지는 형상기억합금의 길이 방향의 신축 변화를 이용하여 수평 방향(또는 평면 방향) 또는 상하 방향(전후 방향 또는 두께 방향)의 충격적인 움직임(충격 동작), 및 상기 충격 동작의 반복에 따른 회전 동작 또는 직진 동작을 가능하게 하는 충격 구동형 액추에이터에 관한 것이다.
형상기억합금을 이용한 액추에이터로서, 종래, 특허 문헌 1∼3에 기재된 액추에이터가 있다.
특허 문헌 1은 이방향성 형상기억효과를 가지는 형상기억합금 액추에이터에 있어서, 매우 여러 번의 반복 동작을 견디고 또한 동작 수명을 비약적으로 늘릴 수 있고, 조작 범위를 넓히고, 또한 형상을 안정화시킨 형상기억합금 액추에이터의 설계 방법을 제안하고 있다. "이방향성 형상기억효과"란, 일정 형상을 기억시킨 형상기억합금을 저온에서 변형시키고, 그 후, 가열하면 원래 기억한 형상으로 돌아가고, 또한 이것을 저온으로 하면, 상기 저온에서 변형시킨 형상으로 돌아가는 현상이다. 이방향성 형상기억효과에서는, 가열과 냉각만으로, 외부로부터 바이어스력을 작용시키지 않고, 형상기억합금이 자발적으로 형상 변화를 반복한다. 이방향성 형상기억효과를 가지는 형상기억합금 액추에이터에서는, 저온 시에 변형된 형상(마르텐사이트(martensite) 상태의 형상)과 고온 시에 형상을 회복한 형상(원 상태의 형상), 2개의 형상을 기억하는 거동을 나타낸다.
특허 문헌 2에 기재된 형상기억합금 액추에이터에서는, 모두 평판형의 지지 기재와 가동자(可動子) 사이에, 복수 개의 형상기억합금 선을 배치하고 있다. 이들 형상기억합금 선은, 지지 기재와 가동자 각각의 대향면에 형성된 요철부에 접촉하도록, 또한 느슨한 상태로 걸쳐지도록 배선되어 있다. 가동자는 바깥쪽으로 외력이 부여되어 있고, 지지 기재에 가압되어 있다. 형상기억합금 선은 상온에서는 느슨한 상태에 있고, 통전(通電)에 의해 가열하면 수축 긴장되어 직선 상태로 팽팽해져, 가동자가 이동하도록 구성되어 있다.
특허 문헌 3에 개시되는 구동 장치에서는, 형상기억합금을 가지는 액추에이터에 있어서 응답의 고속화를 도모하고 있다. 이 액추에이터에서는, 형상기억합금에 구동 전류를 통전하여 가열시켜 복원 동작을 행하게 하고, 또한 가동부의 변위 목표값에 기초하여 형상기억합금의 변위량을 결정하도록 형상기억합금의 구동 전류량을 생성하는 제어를 행하고 있다. 특허 문헌 3에 개시된 발명은, 형상기억합금을 가지는 액추에이터로 구성되는 구동 장치에 있어서, 액추에이터의 응답 고속화를 효율적으로 도모하는 것이다.
특허 문헌 1: 일본 공개특허공보 제2003-003948호 특허 문헌 2: 일본 공개특허공보 제2005-226458호 특허 문헌 3: 일본 공개특허공보 제2006-166555호
형상기억합금을 이용한 액추에이터는, 형상기억합금에서의 저온 시(상온 시)에 변형된 형상과 고온 시(통전 발열 시)에 형상을 회복한 형상의 변화를 기억하는 거동을 이용하여 구동 동작을 행한다. 형상기억합금의 거동의 응답성은, 고온 시에서 저온 시로의 열 상태의 변화에 의존한다. 종래의 형상기억합금을 이용한 액추에이터는, 고온 시에서 저온 시로의 열 상태의 변화에 대하여 충분히 고려되어 있지 않고, 그러므로 동작 응답성이 낮고, 실용성이 낮다는 문제점이 있었다.
본 발명의 목적은, 상기한 과제를 감안하여, 형상기억합금의 열특성을 고려하여 높은 방열 작용을 일으키는 열전도 구조를 실현함으로써, 와이어형 형태를 가지는 형상기억합금의 신축 변형을 이용하고 또한 그 변형 동작 특성의 신속성 및 즉응성을 양호하게 하고, 실용성을 높인 충격 구동형 액추에이터를 제공하는 것에 있다.
본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터는 상기한 목적을 달성하기 위하여 다음과 같이 구성된다.
본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터는, 통전 가열에 의해 수축하는 와이어형 형상기억합금, 와이어형 형상기억합금에 접촉하여 상기 와이어 형상기억합금에서 생긴 열을 방출하는 절연성 열전도체, 및 와이어형 형상기억합금에 대하여 순간적으로 통전하여 와이어형 형상기억합금을 수축시키는 구동 회로부를 포함하는 것에 특징이 있다.
상기한 충격 구동형 액추에이터에서는, 일정하게 정해진(소정의) 배선 상태로 배치되는 와이어형의 형상기억합금에 대하여, 상기 와이어형 형상기억합금에 접촉시킴으로써 상기 형상기억합금에서 생긴 열을 신속히 방산(放散)시켜 방출하는 절연성 열전도체를 설치하도록 했기 때문에, 순간적인 통전에 의한 발열로 생긴 열을 신속히 방출할 수 있어, 와이어형 형상기억합금의 저온화를 신속히 달성할 수 있다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 절연성 열전도체는 적어도 일부에 대략 원주 형상을 가지고, 절연성 열전도체의 원주면에 접촉하도록 와이어형 형상기억합금을 배치하고, 와이어형 형상기억합금은, 통전에 의해 수축할 때, 절연성 열전도체의 위치를 변위시키는 것을 특징으로 한다.
와이어형 형상기억합금에서 발생하는 통전 시의 열을, 절연성 열전도체의 원주면의 거의 반원부의 전역을 이용하여 방산하도록 했기 때문에, 열의 방출로를 크게 취할 수 있어, 와이어형 형상기억합금의 신속한 저온화를 가능하게 한다. 또 반원형의 형상으로 이용되고, 또한 와이어형 형상기억합금 전체가 절연성 열전도체의 원주면의 반원부에 해당하도록 구성함으로써, 와이어형 형상기억합금의 수축 동작에 의해 절연성 열전도체의 반경 방향의 움직임으로 변환할 수 있어, 절연성 열전도체의 직경 방향의 충격을 가능하게 하는 구동부로서 사용할 수 있다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 절연성 열전도체의 원주면은 홈이 형성되고, 와이어형 형상기억합금은 홈 안에 배치되는 것을 특징으로 한다.
홈은, 예를 들면, 단면 형상이 V자형이며, 와이어형 형상기억합금은 V자 홈의 2개의 벽면 각각에 접촉하도록 배치되므로, 열의 방산 기능을 높일 수 있다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 절연성 열전도체는, 대략 평행하게 대향하고 또한 복수의 요철 돌기부를 가지는 2개의 구성 부재로 구성되며, 2개의 구성 부재 사이에 와이어형 형상기억합금이 요철 돌기부에 접하도록 배치되고, 와이어형 형상기억합금은, 통전에 의해 수축할 때, 2개의 구성 부재의 간격을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
이 구성에 의하면, 와이어형 형상기억합금의 수축 동작을 판재의 면에 직교하는 방향의 판재의 움직임(변위)으로 변환할 수 있어, 2개의 구성 부재의 간격을 변화시킬 수 있다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 절연성 열전도체는, 대략 평행하게 대향하고 또한 대략 봉형 또는 파이프 형상을 가지는 2개의 구성 부재로 구성되며, 2개의 구성 부재의 주위에 접하도록 와이어형 형상기억합금이 나선형에 권취되고, 와이어형 형상기억합금은, 통전에 의해 수축할 때, 2개의 구성 부재의 간격을 줄이도록 변위시키는 것을 특징으로 한다.
2개의 구성 부재의 절연성 열전도체에 관련하여, 간격을 두고 배치하고, 상기 간격을 두도록 1개의 구성 부재가 탄성 지지되어 있고, 또한 한쪽을 고정하고 또한 탄성 지지된 다른 쪽을 이동 가능하게 하고, 이 상태에서 와이어형 형상기억합금을 수축시켜, 다른 쪽의 구성 부재를, 고정된 한쪽의 구성 부재에 접근하도록 변위시킨다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 와이어형 형상기억합금은 윤형(輪形, cricoid) 또는 8자형으로 권취되는 것을 특징으로 한다.
8자형으로 권취되는 구성에서는, 와이어형 형상기억합금과 봉형 절연성 열전도체의 표면의 접촉 면적을 증대시킬 수 있고, 이로써, 통전에 의해 생긴 열의 방산 능력을 높일 수 있다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 2개의 구성 부재로 이루어지는 절연성 열전도체 각각은, 적어도 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 외표면은 그 단면이 대략 반원을 포함하는 곡선이 되도록 구성되어 있는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 절연성 열전도체는 회전 가능하게 설치된 회전체로서 형성되고, 와이어형 형상기억합금은, 절연성 열전도체의 원주면에 접촉하고 또한 권취되어 설치되는 동시에 양단이 고정되고, 와이어형 형상기억합금은, 통전에 의해 수축할 때, 절연성 열전도체를 죄어 그 회전 동작을 제동하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에서는, 와이어형 형상기억합금의 수축에 의한 작용을, 회전체의 회전 동작에 브레이크(제동)를 걸기 위한 수단으로서 이용하는 것이 가능해진다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 절연성 열전도체는 회전 가능하게 설치된 회전체로서 형성되고, 또한 그 원주면에 나선형의 홈이 형성되고, 와이어형 형상기억합금은, 절연성 열전도체의 원주면의 홈 내에 접촉하고 또한, 권취되어 설치되는 동시에, 일단은 고정되고 또한 타단은 인장되도록 탄성 기구부에 의해 지지되고, 와이어형 형상기억합금은, 통전에 의해 수축할 때, 절연성 열전도체를 회전시키는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에서는, 와이어형 형상기억합금을 단시간의 수축을 반복하고, 또한 회전체 절연성 열전도체의 원주면에 형성된 나선형의 홈과의 맞물림(engage) 관계를 이용하여, 상기 회전체 절연성 열전도체를 임의의 한 방향으로 회전시키기 위한 충격 구동형 액추에이터로서 사용할 수 있다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 상기 와이어형 형상기억합금과는 별도로, 제2 와이어형 형상기억합금이 설치되고, 제2 와이어형 형상기억합금은, 절연성 열전도체의 원주면의 홈 내에 접촉하고 또한 상기 와이어형 형상기억합금의 감기는 방향과는 반대 방향으로 권취되어 설치되는 동시에, 일단은 고정되고 또한 타단은 인장되도록 제2 탄성 기구부에 의해 지지되고, 와이어형 형상기억합금은, 통전에 의해 수축할 때, 절연성 열전도체를 한 방향으로 회전시키고, 또한 제2 와이어형 형상기억합금은, 통전에 의해 수축할 때, 절연성 열전도체를 반대 방향으로 회전시키는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에서는, 2개의 와이어형 형상기억합금을 이용함으로써, 시계 방향과 반시계 방향의 2방향 회전을 가능하게 한다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 절연성 열전도체의 원주면에 형성된 홈은 나선형의 나사홈이며, 이 나사홈의 구조에 의해 와이어형 형상기억합금은 자신과 접촉하는 일이 없는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 절연성 열전도체는 판형의 형태를 가지고, 2개의 판형 절연성 열전도체를 대면하여 배치하고, 한쪽의 판형 절연성 열전도체는 고정되고, 또한 다른 쪽의 판형 절연성 열전도체는 이동 가능하게 배치되는 동시에 탄성 기구부에 의해 한 방향으로 당겨지도록 설치되고, 2개의 판형 절연성 열전도체 사이에 와이어형 형상기억합금을 배치하여 와이어형 형상기억합금으로 2개의 판형 절연성 열전도체를 연결하고, 와이어형 형상기억합금은, 통전에 의해 수축할 때, 이동 가능한 판형 절연성 열전도체를 탄성 기구부에 저항하여 소정 거리만큼 변위시키는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 이동 가능한 판형 절연성 열전도체 상에 마찰 접촉 상태로 이동체를 배치하고, 이동 가능한 판형 절연성 열전도체에 반복하여 변위를 발생시킴으로써 이동체를 한 방향으로 이동시키도록 한 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 입력 전압을 고전압로 변환하는 승압 회로와, 그 전압으로부터 충전되는 콘덴서와, 콘덴서로부터 와이어형 형상기억합금과 스위칭 소자가 직렬로 접속되어, 순간적으로 와이어형 형상기억합금에 전류를 흐르게 하는 것을 특징으로 한다.
상기한 구성에서, 바람직하게는, 절연성 열전도체는, 적어도 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성된 것을 특징으로 한다.
또한, 상기한 구성에서, 바람직하게는, 절연성 열전도체는, 각각 대략 평행하게 대향하고 또한 복수의 돌기 부재를 구비하는 2개의 구성 부재로 구성되며, 이들 2개의 구성 부재 각각에 의해, 복수의 돌기 부재는 분리되어 있고, 또한 복수 개의 돌기 부재는 도전 부재로 구성되며, 2개의 구성 부재의 사이에, 와이어형 형상기억합금이 돌기 부재의 도전 부재로 구성된 부분에 접하도록 배치되고, 와이어형 형상기억합금은, 통전에 의해 수축할 때, 2개의 구성 부재의 간격을 변화시키는 것을 특징으로 한다.
본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터에 의하면, 소정의 배선 상태로 배치되는 와이어형 형상기억합금에 대하여 각종 형상의 절연성 열전도체를 가능한 한 유효하게 접촉시키도록 설치하고, 이 절연성 열전도체에 의해 와이어형 형상기억합금에서 펄스적인 통전 시에 생긴 열을 신속히 방산시켜 방출하도록 했기 때문에, 와이어형 형상기억합금의 저온화를 신속히 행할 수 있고, 비교적 짧은 시간에 반복이 가능한 순간적 동작을 실현할 수 있고, 실용성이 높은 충격 구동형 액추에이터를 실현할 수 있다.
도 1은 본 발명의 제1 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터의 주요부의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 2는 제1 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터에서 와이어형 형상기억합금이 저온일 때의 상태 (A)와 통전 가열(고온)일 때의 상태 (B)를 나타낸 평면도이다.
도 3은 제1 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터에서 와이어형 형상기억합금과 원반형 절연성 열전도체의 접촉 상태를 나타내는 부분 단면도이다.
도 4는 제1 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터에서 와이어형 형상기억합금과 원반형 절연성 열전도체의 접촉을 통해 방열하는 상태를 나타낸 부분 단면도이다.
도 5는 본 발명의 제2 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터의 주요부의 외관을 분해하여 나타낸 사시도이다.
도 6은 제2 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터로, 와이어형 형상기억합금이 저온일 때의 상태 (A)와 통전 가열(고온)일 때의 상태 (B)를 나타내는 단면도이다.
도 7은 본 발명의 제3 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터의 주요부의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 8은 제3 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터에서 와이어형 형상기억합금이 저온일 때의 상태 (A)와 통전 가열(고온)일 때의 상태 (B)를 나타내는 종단면도이다.
도 9는 제3 실시예의 제1 변형예에 따른 충격 구동형 액추에이터로, 도 8의 (A)와 동일한 도면이다.
도 10은 제3 실시예의 제2 변형예에 따른 충격 구동형 액추에이터로, 와이어형 형상기억합금의 감는 법을 나타내는 주요부의 부분 사시도이다.
도 11은 제3 실시예의 제2 변형예에 따른 충격 구동형 액추에이터에서 와이어형 형상기억합금이 저온일 때의 상태 (A)와 통전 가열(고온)일 때의 상태 (B)를 나타내는 종단면도이다.
도 12는 본 발명의 제4 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터의 주요부의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 13은 본 발명의 제5 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터의 주요부의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 14는 제5 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터에 공급되는 구동 전류를 나타내는 파형도이다.
도 15는 본 발명의 제6 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터의 주요부의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 16은 제6 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터의 동작 특성으로, 반시계 방향의 회전 동작의 구동 상태 (A)와 시계 방향의 회전 동작의 구동 상태 (B)를 설명하기 위한 도면이다.
도 17은 제6 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터에 있어서, 와이어형 형상기억합금과 회전체 절연성 열전도체의 외주면의 나사부의 맞물림 관계를 나타내는 부분 단면도이다.
도 18은 본 발명의 제7 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터의 주요부의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 19는 제7 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터에서 2개의 판형 절연성 열전도체와 와이어형 형상기억합금의 관계를 나타내는 분해 사시도이다.
도 20은 본 발명의 제8 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터의 주요부의 외관을 나타낸 사시도이다.
도 21은 제8 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터에서 직진적인 구동 동작을 설명하는 도면이다.
도 22는 본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터에서 사용되는 구동 회로의 전기 회로 도면이다.
도 23은 구동 회로의 각 부의 동작 특성을 나타내는 파형도이다.
이하에, 본 발명의 바람직한 실시예를 도면에 기초하여 설명한다.
[제1 실시예]
도 1∼도 4를 참조하여, 본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터의 제1 실시예를 설명한다. 각 도면에서, 부호 10은 충격 구동형 액추에이터이고, 부호 11은 와이어형 형상기억합금이며, 부호 12는 원반 형상의 절연성 열전도체(이하 "원반형 절연성 열전도체(12)"라고 함)이다. 와이어형 형상기억합금(11)은 충격 구동형 액추에이터(10)를 구성하는 데 필요한 소정의 길이를 가진다. 실제로, 와이어형 형상기억합금(11)의 와이어 직경 및 와이어 길이는 임의이며, 제작하려는 충격 구동형 액추에이터(10) 전체의 크기에 따라 적당히 결정될 수 있다. 또 원반형 절연성 열전도체(12)는 대표적으로 산화알루미늄(알루미나)으로 형성되고, 바람직하게는, 높은 전기적 절연성과 열전도성을 가진다. 그리고, 원반형 절연성 열전도체(12)는, 적어도 와이어형 형상기억합금(11)과 접촉하는 표면 부분만이 산화알루미늄이라도 된다. 이 경우에는, 예를 들면, 원반형 절연성 열전도체(12) 전체를 알루미늄으로 만들고, 필요한 표면 부분만을 산화알루미늄으로 변화시킨다. 산화알루미늄의 표면은 전기 도금과 유사한 공정인 양극 산화 처리에 의해 형성되지만, 원래의 알루미늄에 비해 현격히 딱딱해지고, 표면 경도가 증대하여, 마찰 내성도 향상되는 바람직한 특성을 가진다. 또 원반형 절연성 열전도체(12)의 재료로서는 질화알루미늄 고무나 다이아몬드를 사용할 수도 있다. 질화알루미늄 고무나 다이아몬드의 열전도도는 산화알루미늄보다 우수하여, 비용을 도외시하면 더 적합한 재료이다.
또한, 상기한 "절연성 열전도체"에 대해서는, 일반적으로 도전성의 재질로 만들고, 절연성을 갖게 하기 위해, 도전성 재질을 복수로 단편화(fragment)하여 전체적으로 보아 절연성을 확보하는 처리 또는 가공을 행하도록 할 수도 있다.
원반형 절연성 열전도체(12)는, 예를 들면, 기대(13) 상에 설치되고, 또한 도 1 등에 나타낸 바와 같이 와이어형 형상기억합금(11)의 수축 작용에 의해 화살표(AL1) 방향(한 면 내의 임의인 직선 방향)으로 이동 가능한 장착 구조로 장착되어 있다. 원반형 절연성 열전도체(12)는 탄성 기구부(14)에 의해 화살표(AL1)의 반대 방향으로 가압되도록 지지되어 있다. 탄성 기구부(14)는 기대(13)에 고정되는 단부(14a)와, 원반형 절연성 열전도체(12)의 원주면의 한 곳에 접촉하여 이동 가능하며 그 한 곳을 가압하는 단부(14b)와, 2개의 단부(14a, 14b) 사이에 배치되고 또한 필요한 수축 상태로 설치된 코일 스프링 부재(14c)에 의해 구성되어 있다. 코일 스프링 부재(14c)의 신장 작용에 따라 이동 단부(14b)는 원반형 절연성 열전도체(12)의 원주면을 가압한다.
소정의 길이의 와이어형 형상기억합금(11)은 원반형 절연성 열전도체(12)의 원주면의 대략 절반 정도의 영역(반원형 만곡면)에 접촉하도록 배치되어 있다. 와이어형 형상기억합금(11)의 양단(11a, 11b)은 기대(13)에 나사(15) 등의 전기 단자로 고정되어 있다. 와이어형 형상기억합금(11)은, 도 3에 나타낸 바와 같이, 원반형 절연성 열전도체(12)의 원주면의 원주 방향으로 예를 들면, V자 형상의 단면으로 형성된 홈(12a) 내에 배치되고, 또한 와이어형 형상기억합금(11)의 거의 전부가 홈(12a) 내에 존재하여 홈 면에 접촉하도록 하고 있다. 와이어형 형상기억합금(11)의 통상의 신장 상태에서 원반형 절연성 열전도체(12)가 탄성 기구부(14)에 의해 화살표(AL1)의 반대 방향으로 가압되어 있으므로, 와이어형 형상기억합금(11)의 거의 모든 영역이 홈(12a)의 홈 면에 확실히 접촉된 상태로 있다.
도 2의 (A), (B)에 나타낸 바와 같이, 와이어형 형상기억합금(11)의 양단(11a, 11b)에는, 스위치(16)를 통하여 전원(17)이 접속된다. 스위치(16)와 전원(17)으로 와이어형 형상기억합금(11)을 수축시키는 전기 구동 회로부가 형성된다. 스위치(16)는, 일반적으로는 반도체 스위치이며, 펄스 신호로 온·오프 제어된다. 도 2의 (B)에 나타낸 바와 같이, 스위치(16)가 필요한 짧은 시간 온되면, 와이어형 형상기억합금(11)에는 순간적으로 통전되어 이 통전에 의해 순간적으로 발열하고, 그 결과, 와이어형 형상기억합금(11)은 순간적으로 수축하도록 구동된다. 그러므로, 도 1 및 도 2 (A)에 나타낸 바와 같이, 원반형 절연성 열전도체(12)는, 탄성 기구부(14)의 가압에 저항하여 그 코일 스프링 부재(14c)를 수축시키도록, 순간적으로 화살표(AL1) 방향으로 그 위치를 거리 d만큼 변위한다. 와이어형 형상기억합금(11)에의 상기 통전이 간헐적으로 행해지면, 그 통전에 의한 발열에 의해 와이어형 형상기억합금(11)은 간헐적으로 수축한다. 와이어형 형상기억합금(11)은 원래의 길이에 대하여 대략 4% 정도 수축한다. 와이어형 형상기억합금(11)에의 통전이 없어지면, 도 4에 나타낸 바와 같이 원반형 절연성 열전도체(12)에 의한 열전도 작용(18)에 의해 와이어형 형상기억합금(11)에서 생긴 열이 급속히 방열된다. 그 결과, 와이어형 형상기억합금(11)은 곧바로 원래의 길이 상태(신장 상태)로 돌아온다. 이렇게 하여, 와이어형 형상기억합금(11)에 있어서, 상대적으로 짧은 시간 간격으로 순간적인 수축을 행하는 것이 가능해진다.
상기 구성을 가지는 제1 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터(10)에 의하면, 와이어형 형상기억합금(11)에 간헐적으로 통전이 행해질 때마다 발열하여 수축하고, 탄성 기구부(14)에 저항하여 원반형 절연성 열전도체(12)의 위치를 거리 d만큼 변위시킨다. 통전 종료 후에는, 발생한 열은 원반형 절연성 열전도체(12)의 열전도 작용으로 방열되므로, 와이어형 형상기억합금(11)은 신속히 신장되어 탄성 기구부(14)의 가압 작용으로 원반형 절연성 열전도체(12)는 원래의 위치로 돌아온다. 이렇게 하여 충격 구동형 액추에이터(10)는 충격 구동 동작을 행한다.
원반형 절연성 열전도체(12)에서 와이어형 형상기억합금(11)과 접하는 면의 평면 형상이, 원반형으로 되어 있는 데는 다음의 이유가 있다. 와이어형 형상기억합금(11)에 전류가 흘러 수축하고, 그 결과 원반형 열전도체가 이동하지만, 그 이동한 후의 상태에서도, 와이어형 형상기억합금(11)이 원반형 절연성 열전도체와 대부분에서 확실히 접하는 형상이 대부분에서 곡선을 가진 원형이 된다. 도 2에서 (A)는 와이어형 형상기억합금(11)이 수축하기 전의 상태, (B)는 수축한 후의 상태를 나타내고 있다. 그 어느 쪽에서도, 와이어형 형상기억합금(11)과 원반형 절연성 열전도체(12)가 접하고 있는 부분이 거의 변하지 않는다. 이것이 예를 들면, 가령 원반형 절연성 열전도체(12)가 직선으로 형성되는 사각형이라고 하면, 원반형 절연성 열전도체(12)의 이동에 따라 와이어형 형상기억합금(11)이, 전면적으로 떨어져, 방열 특성이 현저하게 악화하기 때문에, 이 용도에는 적합하지 않게 된다.
이상에서는, 절연성 열전도체(12)가 바람직하게는 원반 형상인 것으로 설명하였으나, 도시하지 않지만, 일부에만 대략 원주 형상을 가지는 절연성 열전도체라도 된다. 요점은, 와이어형 형상기억합금(11)이 접하는 부분의 형상이 대략 원주 형상이면, 액추에이터로서의 본질적인 동작은 완전히 동일하게 된다.
[제2 실시예]
도 5와 도 6을 참조하여, 본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터의 제2 실시예를 설명한다. 각 도면에서, 부호 20은 충격 구동형 액추에이터이고, 부호 21은 와이어형 형상기억합금이며, 부호 22는 예를 들면, 환봉 형상(원주 형상 또는 원관 형상, 기타 단면 형상을 가지는 부재)의 절연성 열전도체(이하에서는 대표적으로 "환봉형 절연성 열전도체(22)"라고 함)이며, 부호 23A, 부호 23B는 판재이다. 2개의 판재(23A, 23B)에 대하여, 도 5 중 아래쪽의 판재(23A)는 고정 측 판재이며, 도면 중 위쪽의 판재(23B)는 이동 측 판재이다. 2개의 판재(23A, 23B)는 평행하게 또한 대향하도록 배치되어 있다. 판재(23A)의 위치는 변화하지 않지만, 판재(23B)는 화살표(AL2) 방향(상하 방향, 두께 방향, 또는 판재(23A, 23B)에 직각인 방향)으로 이동 가능하게 설치되어 있다.
2개의 판재(23A, 23B) 사이에는, 평행한 배치 관계로 복수 개의 환봉형 절연성 열전도체(22)가 배치된다. 복수 개의 환봉형 절연성 열전도체(22)는 고정 측의 환봉형 절연성 열전도체(22A)와 이동 측의 환봉형 절연성 열전도체(22B)로 나누어진다.
고정 측의 판재(23A) 상에는 고정 측의 복수 개의 환봉형 절연성 열전도체(22A)가 평행하게 또한 소정 거리를 두고 분리되어 배치되고, 또한 고정되어 있다. 이동 측의 판재(23B)에는 이동 측의 복수 개의 환봉형 절연성 열전도체(22B)가 평행하게 소정 거리를 두고 분리되어 배치되고, 또한 고정되어 있다. 고정 측 및 이동 측의 환봉형 절연성 열전도체(22A, 22B)는, 도 6에 나타낸 바와 같이, 교대로 배치되게 된다. 고정 측 및 이동 측의 환봉형 절연성 열전도체(22A, 22B) 각각의 개수는 거의 같다. 고정 측의 환봉형 절연성 열전도체(22A)와 이동 측의 환봉형 절연성 열전도체(22B) 사이에는, 환봉형 절연성 열전도체의 길이 방향으로 교차(바람직하게는 직교)하도록, 적어도 1개의 와이어형 형상기억합금(21)이 배치된다. 다시 말해, 고정 측의 환봉형 절연성 열전도체(22A)와 이동 측의 환봉형 절연성 열전도체(22B)에 의해 형성된, 2개의 판재(23A, 23B) 사이의 복수의 요철 돌기부에 접하도록, 와이어형 형상기억합금(21)이 배치되어 있다. 와이어형 형상기억합금(21)의 양단은 고정 측의 판재(23A)에 고정되어 있다. 와이어형 형상기억합금(21)에 대하여, 고정 측의 환봉형 절연성 열전도체(22A)는 고정 측의 판재(23A) 측에 배치되고, 이동 측의 환봉형 절연성 열전도체(22B)는 이동 측의 판재(23B) 측에 배치된다. 판재(23A)와 복수 개의 환봉형 절연성 열전도체(22A)에 의해 고정 측의 제1 구성 부재(101)가 형성되고, 판재(23B)와 복수 개의 환봉형 절연성 열전도체(22B)에 의해 이동 측의 제2 구성 부재(102)가 형성된다.
도 5에 나타낸 도시한 예에서는, 제1 구성 부재(101) 및 제2 구성 부재(102)는, 각각 개별 요소인, 판재(23A 또는 23B), 복수 개의 환봉형 절연성 열전도체(22A 또는 22B)에 의해 구성되지만, 이들 요소를 알루미늄 등의 금속 재료의 절삭에 의해 일체 성형으로 만들어, 그 표면을 알루마이트(Alumite) 처리한 것이라도 된다. 또한, 일체 성형으로 만든 상기한 제1 및 제2 구성 부재를, 상기한 환봉형 절연성 열전도체(22A, 22B)에 상당하는 돌기형의 부재로서 분리하도록 가공하고, 그 후에 제1 및 제2 구성 부재로서 구성할 수도 있다. 이 구성의 경우, 절연성을 위한 표면 처리인 알루마이트 처리를 생략할 수도 있다. 이와 같은 분리 가공을 행함으로써 인접하는 돌기형 부재 사이의 절연성을 확보하여, 구성 부재(101) 및 구성 부재(102)를 전체적으로 절연성 열전도체로 할 수 있다.
와이어형 형상기억합금(21)에는 스위치(16)와 전원(17)에 의해 간헐적으로 통전이 행해진다.
와이어형 형상기억합금(21)에 통전을 행하지 않은 상태에서는, 도 6의 (A)에 나타낸 바와 같이, 2개의 판재(23A, 23B)의 간격은 h1 상태에 있다. 2개의 판재(23A, 23B) 사이에는 양자를 인장하는 코일 스프링 부재(도시하지 않음)가 설치되어, 간격 h1을 유지한다. 와이어형 형상기억합금(21)에 통전을 행한 경우에는, 도 6의 (B)에 나타낸 바와 같이, 와이어형 형상기억합금(21)이 수축하고, 인장 상태에 있는 코일 스프링 부재에 저항하여 환봉형 절연성 열전도체(22B)를 위쪽으로 변위시켜, 2개의 판재(23A, 23B)의 간격을 늘려 간격 h2가 된다.
상기 구성을 가지는 제2 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터(20)에 의하면, 와이어형 형상기억합금(21)에 간헐적으로 통전이 행해질 때마다 발열하여 수축하고, 이동 측의 환봉형 절연성 열전도체(22B)와 판재(23A)의 위치를 변위시켜, 2개의 판재(23A, 23B)의 간격을 늘인다. 통전 종료 후에는, 발생한 열은 복수 개의 환봉형 절연성 열전도체(22: 22A, 22B)의 열전도 작용으로 방열하므로, 와이어형 형상기억합금(21)은 신속히 신장되어 탄성 기구부의 가압 작용에 의해 환봉형 절연성 열전도체(22B)와 판재(23A)는 원래의 위치로 돌아온다. 이렇게 하여 충격 구동형 액추에이터(20)는 상하 방향의 충격 구동 동작을 행한다.
이상은, 와이어형 형상기억합금(21)에 통전하면, 제1 구성 부재(101)와 제2 구성 부재(102)의 간격이 늘어나는 것을 설명하였으나, 도 6에서 다음과 같이 변경을 행함으로써, 와이어형 형상기억합금(21)에의 통전에 의해, 상기한 간격을 작게 줄어들게 할 수 있다.
즉, 도시하지 않지만, 도 6의 와이어형 형상기억합금(21)의 와이어를 치는 방법이 좌측으로부터 요철이 되어 환봉형 절연성 열전도체(22A, 22B)에 접하고 있는 것을, 동일하게 좌측으로부터 요철과 환봉형 절연성 열전도체(22A, 22B)에 접하도록 변경한다. 단, 이 경우에는, 와이어형 형상기억합금(21)이 통과할 수 있는 통로 구멍을 판재(23A, 23B)에 설치하여 둘 필요가 있다. 이 경우에는, 상기와는 반대로, 2개의 판재(23A, 23B) 사이에는 양자의 사이를 확장하는 코일 스프링 부재(도시하지 않음)가 설치되고, 와이어형 형상기억합금에 통전을 행하기 전에는, 더욱 넓은 간격이 유지된다.
또 이상의 설명에서는, 와이어형 형상기억합금(21)을 2개 사용하도록 설명하였으나, 와이어형 형상기억합금(21)의 개수는 1개이어도 2개 이상이어도 된다. 또한, 환봉형 절연성 열전도체(22: 22A, 22B)는, 그 길이의 최저는 와이어형 형상기억합금(21)이 접하면 충분하므로, 충격 구동형 액추에이터(20)의 전체 폭을 줄일 수도 있다.
또 상기한 설명에서는, 부호 22로 나타낸 부재를 환봉 형상의 절연성 열전도체로서 설명하였다. 그러나, 부재 22에는, 그 표면에서는 전기가 흐르는 특성을 갖지만, 인접하는 것끼리가 전기적으로 절연되어 있는 열전도체(돌기형 부재로 형성되는 구성 부재. "절연성 열전도체"에 상당함)라도 된다. 이 경우, 절연성 열전도체의 단면 형상은 환형, 원형관 등의 형상으로는 한정되지 않고, 돌기부를 형성하는 임의의 형상이라도 된다. 또한, 이때는, 그 표면 재질로는 동이나 알루미늄 등의 금속(도전 부재)을 사용할 수 있다. 이 경우에는, 와이어형 형상기억합금(21)은 부재(22)에 접하고 있는 부분(표면 금속 부분)은 전기적으로 단락되어, 통전에 기인하는 발열은 생기지 않는다. 와이어형 형상기억합금(21)에서, 통전에 의해 발열하는 부분은, 인접하는 2개의 절연성 열전도체 각각에 접촉하는 곳 사이의 구간 부분이다. 부재(22)에 대하여 이와 같은 구조를 채용함으로써, 등가적인 전기 저항을 낮출 수 있고, 열전도 효율을 향상시킬 수 있으며, 또한 본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터를 저전압으로 구동할 수 있다.
[제3 실시예]
도 7∼도 11을 참조하여, 본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터의 제3 실시예를 설명한다. 도 7에서, 부호 30은 충격 구동형 액추에이터이고, 부호 31은 와이어형 형상기억합금이며, 부호 32A, 부호 32B는 봉형상(원주, 각주, 기타 파이프 형상 등)의 절연성 열전도체(이하 "봉형 절연성 열전도체(32A, 32B)"라고 함)이다. 본 실시예의 충격 구동형 액추에이터(30)에서는, 2개의 봉형 절연성 열전도체(32A, 32B)를 가지고, 한쪽의 봉형 절연성 열전도체(32A)는, 그 양단부가 기대(33)에 고정되어 있고, 다른 쪽의 봉형 절연성 열전도체(32B)는 이동 가능하게 배치되어 있다. 이동 가능한 봉형 절연성 열전도체(32B)는, 그 양단부는 지지판(34)에 고정되어 있다. 또한, 양단의 2개의 상기 지지판(34) 각각은, 인장 상태에 있는 코일 스프링 부재(35)를 통하여 기대(33) 상의 고정 단부(36)에 결합되어 있다. 2개의 봉형 절연성 열전도체(34A, 34B)는 소정의 간극을 두고 평행하게 배치되고, 또한 2개의 봉형 절연성 열전도체(34A, 34B)의 외측의 주위에 접하도록 와이어형 형상기억합금(31)이 복수의 권취수로 나선형 윤형으로 권취되어 있다. 와이어형 형상기억합금(31)의 양단은 기대(33)에 설치된 전기 단자(37)에 접속되어 있다. 또한, 와이어형 형상기억합금(31)의 양단 사이에는 상기한 스위치(16)와 전원(17)이 접속되어 있다.
상기한 2개의 봉형 절연성 열전도체(32A, 32B)는 각각, 본 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터(30)를 구성하기 위한 기본적인 구성 부재가 된다.
고정된 봉형 절연성 열전도체(32A)에 대하여, 이동 가능한 봉형 절연성 열전도체(32B)는, 코일 스프링 부재(35)에 의해 인장된 상태에 있지만, 와이어형 형상기억합금(31)이 나선형으로 권취되어 있으므로, 와이어형 형상기억합금(31)에 통전이 행해지지 않은 상태에서는 도 8의 (A)에 나타낸 바와 같이 소정 간격을 두고 배치되어 있다. 스위치(16)가 온되어 와이어형 형상기억합금(31)에 통전이 행해진 경우에는, 와이어형 형상기억합금(31)이 수축하고, 봉형 절연성 열전도체(32B)가 당겨져, 화살표(AL3) 방향으로 변위하고, 도 8의 (B)에 나타낸 바와 같이, 2개의 봉형 절연성 열전도체(32A, 32B)의 간격이 거리 d만큼 줄어든다.
도 7 및 도 8에 나타낸 실시예의 구성에서는, 봉형 절연성 열전도체(32A, 32B)는 단면이 원형인 원주 형상을 가지고 있다. 권취된 와이어형 형상기억합금(31)은, 각 봉형 절연성 열전도체(32A, 32B)의 원형상으로 만곡된 외표면에 접촉하도록 배선되어 있다. 또 2개의 봉형 절연성 열전도체(32A, 32B)는, 도 9에 나타낸 바와 같이, 대항하는 면 부분을 평면으로 하고, 단면을 대략 반원 형상으로 함으로써, 전체를 작게 한 채로 와이어형 형상기억합금(31)과의 접촉 면적을 늘릴 수도 할 수 있다.
또 2개의 봉형 절연성 열전도체(32A, 32B)에 대한 와이어형 형상기억합금(31)의 감는 법은, 도 10 및 도 11에 나타낸 바와 같이, 8자형으로 할 수도 있다. 이 경우에는 또한, 와이어형 형상기억합금(31)과 봉형 절연성 열전도체(32A, 32B)의 접촉 면적을 늘릴 수 있고, 또한 와이어형 형상기억합금(31)의 길이도 늘릴 수 있어, 발생하는 변위도 증대시킬 수 있다.
도시하지 않지만, 2개의 봉형 절연성 열전도체(32A, 32B)는, 전류를 흘릴 때마다 와이어형 형상기억합금(31)이 수축하여, 2개의 봉(32A, 32B)의 간격을 좁히므로, 단순하게 간격 가변의 액추에이터로서도 기능할 수 있다.
[제4 실시예]
도 12를 참조하여, 본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터의 제4 실시예를 설명한다. 도 12에서, 부호 50은 충격 구동형 액추에이터이며, 이 충격 구동형 액추에이터(50)는 고속 응답의 회전 브레이크 장치로서 기능하는 것으로, 하나의 응용예로서 사람이 조작하는 볼륨이나 회전 스위치 등의 회전 시에, 충격 구동의 회전 브레이크 작용에 의해 클릭감(click fleeling)을 생기게 하는 것이 있다. 부호 51은 와이어형 형상기억합금이고, 52는 중심축부에 샤프트(53)를 가지는 회전체형의 절연성 열전도체(이하 "회전체 절연성 열전도체(52)"라고 함)이다. 샤프트(53)의 상단부는 더 연장되어 회전 구동부와 연결되어 있지만, 도 12의 도시한 예에서는 샤프트(53)의 상단의 연장 부분은 생략되어 있다. 본 실시예의 충격 구동형 액추에이터(50)에서는, 회전체 절연성 열전도체(52)의 외주면의 주위에 와이어형 형상기억합금(51)을 대략 한 바퀴분 감고 있다. 와이어형 형상기억합금(51)의 양단은 기대(54) 상에 고정 단자(54A, 54B)에 고정되어 있다. 또 와이어형 형상기억합금(51)의 양단 사이에는 스위치(16)와 전원(17)이 직렬 접속의 관계로 접속되어 있다.
상기한 회전체 절연성 열전도체(52)는, 외부로부터의 동력에 기초하여 샤프트(53)에 의해 화살표(AL4)로 나타낸 바와 같이 회전 구동되는 구조로 되어 있다. 따라서, 와이어형 형상기억합금(51)이 통전되지 않는 통상 상태일 때는, 와이어형 형상기억합금(51)은 회전체 절연성 열전도체(52)의 외주면에 접촉되어 있지만 강하게 접촉되지 않는다. 따라서, 회전체 절연성 열전도체(52)는, 브레이크 작용(제동 작용)을 받지 않고, 구속되지 않고 자유롭게 회전하는 상태에 있다. 와이어형 형상기억합금(52)에 통전을 행하면, 와이어형 형상기억합금(52)이 순간적으로 수축하고, 회전체 절연성 열전도체(52)의 외주면에 강하게 접촉하여, 회전체 절연성 열전도체(52)를 단단히 죈다. 그 결과, 회전 상태에 있는 회전체 절연성 열전도체(52)에 강한 브레이크력이 가해진다. 통전이 종료하면, 와이어형 형상기억합금(51)에서 생긴 열은 회전체 절연성 열전도체(52)를 통해 방열되고, 그 결과, 와이어형 형상기억합금(51)의 길이가 원래의 길이로 돌아오고, 죔이 없어져, 브레이크 작용이 해제된다.
상기 구성을 가지는 제4 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터(50)에 의하면, 샤프트(53)를 통해 외부로부터 부여되는 회전 구동력으로 회전하는 회전체 절연성 열전도체(52)를, 그 외주면에 감은 와이어형 형상기억합금(51)의 통전에 의한 수축으로 죄어, 브레이크 작용을 생기게 할 수 있다. 와이어형 형상기억합금(51)에 따른 회전체 절연성 열전도체(52)에 대한 간헐적인 순간 브레이크 작용은, 샤프트(53)에 대하여 충격을 부여하고, 샤프트(53)를 회전하는 조작자에 대하여 클릭감을 생기게 할 수 있다.
[제5 실시예]
도 13과 도 14를 참조하여, 본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터의 제5 실시예를 설명한다. 도 13에서, 부호 60은 충격 구동형 액추에이터이며, 이 충격 구동형 액추에이터(60)에 의해 예를 들면 화살표(AL5)로 나타낸 바와 같은 방향으로 회전하는 모터가 실현된다. 충격 구동형 액추에이터(60)는, 와이어형 형상기억합금(61)과, 예를 들면 중공(中空)의 원통형상의 회전체를 이루는 절연성 열전도체(62)(이하 "회전체 절연성 열전도체(62)"라고 함)로 구성된다. 회전체 절연성 열전도체(62)는 기대(63) 상에 회전 지지 기구(62A)에 의해 회전 가능하도록 설치되어 있다. 회전체 절연성 열전도체(62)는 그 축방향으로 소정의 길이를 가지고, 또한 외주면의 표면에는 나선형의 나사부(62B)가 형성되어 있다. 와이어형 형상기억합금(61)은, 회전체 절연성 열전도체(62)의 외주면의 나사홈을 따라 홈 내에 접촉하여 예를 들면 한 바퀴분 권취되어 배치되어 있다. 와이어형 형상기억합금(61)의 일단부는 기대(63)의 고정 단자(64A)에 고정되고, 타단부는 인장된 코일 스프링 부재(65)를 통하여 고정 단자(64B)에 고정된다. 또 와이어형 형상기억합금(61)의 양단부 사이에는 전기적으로 펄스 구동 장치(66)가 접속되어 있고, 와이어형 형상기억합금(61)에 주기적으로 펄스 전류가 통전된다. 도 14에, 펄스 구동 장치(66)가 출력하는 주기적인 펄스 구동 전류의 예를 나타낸다.
상기한 충격 구동형 액추에이터(60)에서는, 펄스 구동 장치(66)로부터 펄스 전류를 부여되면, 신장 상태에 있는 와이어형 형상기억합금(61)은 펄스 전류의 통전으로 발열하고 또한 그 후 방열되어, 이로써, 주기적으로 수축을 반복한다. 와이어형 형상기억합금(61)이 수축하면, 회전체 절연성 열전도체(62)의 외주면을 단단히 죄고, 코일 스프링 부재(65)가 늘어지고, 따라서 회전체 절연성 열전도체(62)가 화살표(AL5) 방향으로 소정 각도만큼 회전한다. 비통전 시에는, 회전체 절연성 열전도체(62)를 통해서 와이어형 형상기억합금(61)의 열이 방열되어, 그 길이가 신장한다. 이때, 회전체 절연성 열전도체(62)와 와이어형 형상기억합금(61)의 마찰이 줄어들고, 코일 스프링 부재(65)가 와이어형 형상기억합금(61)을 원래의 위치로 되돌린다. 회전체 절연성 열전도체(62)의 소정 각도의 회전 동작은, 펄스 전류가 부여될 때마다 이루어지고, 그 결과, 회전체 절연성 열전도체(62)는 화살표(AL5) 방향으로 회전하게 된다. 그리고, 와이어형 형상기억합금(61)이 신장 상태에 있을 때는, 느슨한 상태로 회전체 절연성 열전도체(62)의 외표면에 접촉되어 있다.
상기한 충격 구동형 액추에이터(60)에서, 회전 지지 기구(62A)에, 회전체 절연성 열전도체(62)의 회전에 따라 회전체 절연성 열전도체(62)가 그 축방향으로 이동한다. 이와 같은 기구를 가지는 충격 구동형 액추에이터(60)에 의하면, 예를 들면, 회전체 절연성 열전도체(62)의 중공 내부에 카메라 렌즈를 장착함으로써, 카메라 렌즈의 초점 조정 기구부로서 구성할 수 있다.
이 카메라 렌즈의 초점 조정 기구로서의 응용에서는, 나선형의 나사부(62B)에 의해, 회전체 절연성 열전도체(62)의 회전에 의해, 다른 어떤 유지 기구 등이 없어도 회전체 절연성 열전도체(62)가 진퇴할 수 있는 직선 운동 기능을 겸비한다. 이 구성에서는, 카메라 렌즈 방향의 광축의 길이를 간단하게 짧게 할 수 있다.
[제6 실시예]
도 15와 도 16을 참조하여, 본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터의 제6 실시예를 설명한다. 이 제6 실시예는, 상기한 제5 실시예의 변형예이다. 즉, 제5 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터(60)의 구성에서는 한 방향으로 회전하는 모터였지만, 본 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터(60-1)의 구성에서는, 반대 방향으로도 회전할 수 있는 모터를 실현할 수 있다. 즉, 도 15에 나타낸 바와 같이, 회전체 절연성 열전도체(61)의 회전 동작에 관련하여, 화살표(AL5)로 나타낸 회전 방향(시계 방향)과는 반대인 화살표(AL6)로 나타낸 회전 방향(반시계 방향)의 회전을 행하게 하도록 구성된다.
구성상으로는, 도 13에서 설명한 구성에 더하여, 또 하나의 와이어형 형상기억합금(71)이 회전체 절연성 열전도체(62)의 외주면의 나사홈에 권취된다. 와이어형 형상기억합금(71)의 감기 방향은, 전술한 와이어형 형상기억합금(61)과는 반대의 감기 방향으로 되어 있다. 또 와이어형 형상기억합금(71)이 감기는 나사홈은, 와이어형 형상기억합금(61)이 감긴 나사홈과는 다르고, 양자는 공통되지 않도록 설정되어 있다. 다시 말해, 2개의 와이어형 형상기억합금(61, 71)은 서로 접촉하지 않도록 나사홈에 배치된다.
와이어형 형상기억합금(71)의 일단부는 기대(63)의 고정 단자(72A)에 고정되고, 타단부는 인장된 코일 스프링 부재(73)를 통하여 고정 단자(72B)에 고정된다. 또 와이어형 형상기억합금(71)의 양단부 사이에는 전기적으로 다른 펄스 구동 장치(도시하지 않음)가 접속되어 있고, 와이어형 형상기억합금(71)에 주기적으로 펄스 전류가 통전된다. 상기 다른 펄스 구동 장치는, 전술한 펄스 구동 장치(66)와 동일한 장치이다. 상기 다른 펄스 구동 장치가 펄스 신호를 출력함으로써, 와이어형 형상기억합금(71)을 주기적으로 수축시켜 화살표(AL6) 방향으로 회전체 절연성 열전도체(62)를 회전시킨다.
도 16에는, 회전체 절연성 열전도체(62)의 회전 동작과 관련하여, 화살표 AL6 방향(반시계 방향)의 회전 동작 (A)와 화살표 AL5의 방향(시계 방향)의 회전 동작 (B)를 나타낸다. 2개의 회전 동작 (A), (B) 각각에서는, 스위치(16)와 전원(17)으로 이루어지는 펄스 구동 장치(66, 74)에 의해 펄스 전류가 공급된다. 스위치(16)가 온될 때 펄스 전류가 통전된다. 이로써, 와이어형 형상기억합금(61, 71) 각각에서는, 그 상태가 신장 상태 (1), 수축 상태 (2), 다시 신장 상태 (3)으로 추이하고, 그 결과, 회전 구동이 행해진다. 와이어형 형상기억합금(61, 71)이 신장 상태에 있을 때, 와이어형 형상기억합금(61, 71)은 회전체 절연성 열전도체(62)의 외주면에 느슨하게 접촉되어 있다. 신장 상태에 있는 와이어형 형상기억합금(61, 71)이 통전되어 수축 상태가 될 때, 와이어형 형상기억합금(61, 71)은 회전체 절연성 열전도체(62)의 외주면을 단단히 죄고, 코일 스프링 부재(65, 73)가 늘어나, 각각의 설정된 방향으로 소정 각도의 회전을 일으킨다. 펄스 전류의 공급을 반복함으로써, 신장 상태 (1), 수축 상태 (2), 신장 상태 (3)가 반복됨으로써 회전이 행해진다. 와이어형 형상기억합금(61)에 의한 수축 동작, 와이어형 형상기억합금(71)에 의한 수축 동작은, 어느 한쪽이 선택적으로 행해진다.
도 17에, 회전 모터로서의 기능을 가지는 충격 구동형 액추에이터(60, 60-1)에서의 회전체 절연성 열전도체(62)와 와이어형 형상기억합금(61)(또는 71)의 맞물림 관계를 나타낸다. 와이어형 형상기억합금(61)(또는 71)은 회전체 절연성 열전도체(62)의 외주면에 형성된 나선형의 나사부(62B)의 나사홈(62B-1) 내에 배치되어 있다. 회전체 절연성 열전도체(62)는 절연성의 재질로 형성되어 있고, 또한 예를 들면, 도 17에 나타낸 바와 같이 와이어형 형상기억합금(61)(또는(71)은 상이한 나사홈(62B-1) 내에 있어, 양자 간에는 나사산(62B-2)이 존재하므로, 와이어형 형상기억합금(61)(또는 71) 각각은 분리되어 단락 상태가 발생하지 않는다. 와이어형 형상기억합금(61)(또는 71)은 나사홈(62B-1) 내에서 확실하게 회전체 절연성 열전도체(62)에 접촉하므로, 양호한 효율로 방열을 행할 수 있다.
우회전(AL5)의 작용을 행하는 와이어형 형상기억합금(61)과 좌회전(AL6)의 작용을 행하는 와이어형 형상기억합금(71)은, 회전체 절연성 열전도체(62)의 나선 나사부(62B)가 다수의 나사산이 잘려 있으므로, 와이어끼리가 부딪치지 않도록, 나사산 몇 개 떨어진 곳에 감도록 한다.
[제7 실시예]
도 18과 도 19를 참조하여, 본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터의 제7 실시예를 설명한다. 도 18에서, 부호 80은 충격 구동형 액추에이터이며, 이 충격 구동형 액추에이터(80)는 예를 들면, 화살표(AL7)로 나타낸 바와 같은 방향으로 가동부가 이동하는 선형(liner) 이동형(직진형)의 액추에이터이다. 충격 구동형 액추에이터(80)는 와이어형 형상기억합금(81)과 평행하게 배치되고 또한 겹쳐진 직사각형 판형의 2개의 절연성 열전도체(82A, 82B)(이하 "판형 절연성 열전도체(82A, 82B)"라고 함)로 구성된다. 아래쪽의 판형 절연성 열전도체(82A)는 고정되어 있고, 고정자로서 사용된다. 위쪽의 판형 절연성 열전도체(82B)는, 그 일단(82B-1이, 인장된 코일 스프링 부재(84)를 통하여 고정 단부(83)에 결합되고, 그 타단(82B-2)이 자유단으로 되어 있다. 판형 절연성 열전도체(82B)는, 고정된 판형 절연성 열전도체(82A)에 거의 중첩된 상태로 판형 절연성 열전도체(82A)의 길이 방향(화살표 AL7의 방향)으로 이동할 수 있도록 배치되어 있다. 와이어형 형상기억합금(81)은, 도 19에 나타낸 바와 같이, 중첩된 2개의 판형 절연성 열전도체(82A, 82B) 사이의 공간에 배치되고, 또한 판형 절연성 열전도체(82A)의 일단부(82A-1)와 판형 절연성 열전도체(82B)의 일단부(82B-1)에 결합되어 있다. 통전이 행해지지 않은 통상의 상태에서는, 와이어형 형상기억합금(81)은 신장 상태에 있다. 따라서, 판형 절연성 열전도체(82A)의 일단부(82A-1)와 판형 절연성 열전도체(82B)의 일단부(82B-1)에 연결된 와이어형 형상기억합금(81)은, 단부(82B-1)가 코일 스프링 부재(84)에 의해 인장되어 있으므로, 신장 상태에 있다. 와이어형 형상기억합금(11)에 간헐적으로 통전이 행해지면, 와이어형 형상기억합금(11)이 수축하고, 코일 스프링 부재(84)에 저항하여 위쪽의 판형 절연성 열전도체(82B)가 화살표(AL7) 방향으로 순간적으로 이동한다. 와이어형 형상기억합금(11)의 양단부의 사이에는, 전기적으로 구동 회로가 접속되어 있다. 부호 85는 통전용의 전기 배선이다. 위쪽의 판형 절연성 열전도체(82B)는 이동자로서 기능한다.
상기한 충격 구동형 액추에이터(80)는 아래에 설명하는 바와 같이, 이동자인 판형 절연성 열전도체(82B) 상에 이동체를 설치함으로써, 이 이동체를 이동시키는 선형 이동형 액추에이터로서 이용된다.
[제8 실시예]
도 20과 도 21을 참조하여, 본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터의 제8 실시예를 설명한다. 이 실시예는, 도 18에서 설명한 이동자의 직선 이동을 가능하게 하는 충격 구동형 액추에이터에 기초하여 구성되어 있고, 이동자인 판형 절연성 열전도체(82B) 상에 이동체(86)를 설치함으로써, 이 이동체(86)를 직진 이동시키도록 구성된다. 그 외의 부분의 구성은, 도 18에서 설명한 구성과 같으며, 도 20에 나타낸 구성에서, 도 18에서 나타낸 요소와 동일한 요소에는 동일한 부호를 부여하고 있다.
이동자인 판형 절연성 열전도체(82B) 상에 설치된 직육면체형의 이동체(86)는, 판형 절연성 열전도체(82B)의 길이 방향을 따라서만 직진 이동할 수 있도록 이동 방향을 구속해 배치되어 있다. 판형 절연성 열전도체(82B)의 상면과 이동체(86)의 하면 사이에는 마찰부(87)가 생기도록 되어 있다.
다음에, 도 21을 참조하여 본 실시예에 따른 충격 구동형 액추에이터(80)에 기초한 이동체(86)의 직진형의 이동에 대하여 설명한다. 도 21의 (A) 상태는 구동 회로를 이루는 스위치(16)와 전원(17)으로, 스위치(16)는 오프 상태에 있다. 따라서, 위쪽의 판형 절연성 열전도체(82B)는 코일 스프링 부재(84)에 의해 인장되고, 와이어형 형상기억합금(81)은 신장된 상태에 있다.
도 21의 (B) 상태에서는, 스위치(16)가 급격하게 온되어 와이어형 형상기억합금(81)에 펄스적으로 통전이 행해지고, 와이어형 형상기억합금(11)이 순간적으로 수축한다. 그 결과, 코일 스프링 부재(84)에 저항하여 판형 절연성 열전도체(82B)가 화살표(AL7) 방향으로 P만큼 순간적으로 변위한다. 판형 절연성 열전도체(82B)에 변위가 생겨도, 판형 절연성 열전도체(82B) 상의 이동체(86)는 관성으로 인해 마찰부(87)에서 미끄러짐 상태(sliping state)가 발생하고, 이동체(86)는 변위하지 않고, 이동체(86) 그대로의 위치에 머문다.
그 후, 도 21의 (C) 상태에서는, 스위치(16)가 오프가 되어, 통전이 없어지면, 와이어형 형상기억합금(81)은 방열되어 천천히 원래의 길이(신장 상태)로 복귀하고, 판형 절연성 열전도체(82B)의 위치도 마찰로 인해 코일 스프링 부재(84)에 의해 당겨져 원래의 위치에 돌아온다. 그 결과, 이동체(86)의 위치도 판형 절연성 열전도체(82B)의 이동과 함께 변화한다. 그때, 이동체(86)는, 결과적으로 거리 d만큼 도면에서 왼쪽 방향으로 이동하게 된다.
와이어형 형상기억합금에 주기적으로 통전을 행하여 상기한 상태의 변화를 반복하면, 이동체(86)를 도면에서 왼쪽 방향으로 직진 이동시킬 수 있다.
본 실시예에 따른 직선 이동용의 충격 구동형 액추에이터(80)에 의하면, 압전 소자에 의한 선형 액추에이터와 비교하여, 1회당 이동량을 증대시킬 수 있고, 구동 주파수를 대폭 낮출 수 있고, 저비용으로 간단한 구동 회로 구성으로 선형 이동형의 액추에이터를 실현할 수 있다.
다음에, 전술한 와이어형 형상기억합금(11, 21, 31, 51, 61, 71, 81)(이하 "와이어형 형상기억합금(11) 등"이라고 함)을 수축·신장하기 위한 구동 회로를 도 22와 도 23을 참조하여 설명한다. 와이어형 형상기억합금(11) 등은, 구동 회로(41)로부터 부여되는 펄스적인 통전에 따라 간헐적으로 수축한다. 구동 회로(41)는 DC/DC 컨버터(42), 전지(43), 충전 저항(44), 및 방전용 콘덴서(45)로 구성된다. 구동 회로(41)는 전지(43)에서 인가되는 직류 전압을 DC/DC 컨버터(42)로 변환하여, 예를 들면, 승압된 소정의 직류 전압을 생성한다. 이 구동 회로(41)는 상기 전원(17)의 구체적인 회로 구성이다. 부호 46은 구동 회로(41)의 출력단이며, 이 출력단(46)에 부하로서 와이어형 형상기억합금(11) 등의 일단이 접속된다. 와이어형 형상기억합금(11) 등의 타단에는, 접지와의 사이에 스위칭 트랜지스터(47)가 접속된다. 스위치 트랜지스터(47)는 전술한 스위치(16)에 상당한다. 스위칭 트랜지스터(47)는 베이스에 접속된 제어 단자(47a)에 펄스 신호가 공급된다. 스위칭 트랜지스터(47)에 제어 신호가 공급되면, 스위칭 트랜지스터(47)는 순간적으로 온이 되어 전류(Im)가 흐르고, 이로써, 와이어형 형상기억합금(11) 등에 순간적으로 통전이 행해진다. 스위칭 트랜지스터(47)의 베이스에 펄스 신호가 공급되는 것에 의해, 그때마다 와이어형 형상기억합금(11) 등에는 간헐적으로 전류가 급전된다.
도 23에서는, 구동 회로(41)에서의 방전용 콘덴서(45)의 전압 변화 특성 (A), 부하 전류(Im)의 변화 특성 (B), 및 와이어형 형상기억합금(11)의 길이의 변화 특성 (C)가 나타나 있다. 와이어형 형상기억합금(11) 등의 길이의 변화 특성 (C)에서, 범위 48이 가열 시의 범위가 되고, 범위 49가 냉각 시의 범위가 된다. 와이어형 형상기억합금(11)에서의 냉각 시간을 길게 유지하기 위해 와이어형 형상기억합금(11) 등에서의 통전 시간을 짧게 하고, 오프 시간을 길게 취하도록 하고 있다. 또 가능한 한 통전 시간을 짧게 하기 위하여, 구동 회로(41)는 고전압(예를 들면, 20V), 대전류(예를 들면, 피크 전류 2A) 출력으로 와이어형 형상기억합금(11)을 구동한다. 그리고, 충격 구동형 액추에이터의 설계상에서 구해지는 조건에 따라, 구동 회로(41)는 전지(43)의 전류 공급 능력이 있는 경우에는, 전지의 입력 전압으로부터 펄스적인 통전에 의해 와이어형 형상기억합금(11) 등을 직접 구동하도록 구성할 수 있다. 이 경우에는, DC/DC 컨버터(42), 충전 저항(44), 및 방전용 콘덴서(45)가 불필요해져, 구동 회로(41)의 간소화를 도모할 수 있다.
와이어형 형상기억합금(11) 등을 응답 속도를 향상시켜 간헐적으로 수축 또는 신장시키려면, 바람직하게는, 가능한 한 냉각 시간을 늘릴 필요가 있다. 이를 위해서는 한정된 시간 중에서, 통전 시간을 짧게 하기 위하여, 펄스 듀티(통전 시간/주기)를 짧게 하고, 그 파고값을 크게 할 필요가 있다. 그러므로 전지(43)의 전압 이상의 전압이 필요하게 되므로, 전압을 승압시키는 DC/DC 컨버터(41)를 사용한다. 그리고, 방전용 콘덴서(45)를 고전압으로 충전시켜 스위칭 트랜지스터(47)를 온(ON)시킴으로써, 방전용 콘덴서(45)에 축적된 전하를 한번에 전류의 형태로 방출시킨다. 이 시간이 방전 시간(Tr)이며, 와이어형 형상기억합금(11) 등의 저항값이 낮으므로, 순간적으로 전류(Im)가 흐른다.
와이어형 형상기억합금(11) 등에 순간적으로 전류 Im가 흘러, 와이어형 형상기억합금 자체가 가열되어 와이어형 형상기억합금(11) 등이 수축하여, 절연성 열전도체에 강하게 접하게 된다. 전류는 순간적인 것이므로, 와이어형 형상기억합금(11) 등이 절연성 열전도체에 닿았을 때는, 흐르는 전류는 거의 제로가 되어 있다. 그러므로, 설령 절연성 열전도체의 절연성이 열화되었더라도, 단락 상태가 되어 대전류가 계속 흐르는 일은 없고, 안전한 회로가 된다.
이상은, 와이어형 형상기억합금을 설명하였으나, 그 단면은 둥글지 않아도 되며, 사각형의 단면 형상을 한 것이라도 된다.
이상의 실시예에서 설명한 구성, 형상, 크기 및 배치 관계에 대해서는 본 발명은 이해·실시할 수 있는 정도로 개략적으로 나타낸 것에 지나지 않고, 또 수치 및 각 구성의 조성(재질) 등에 대해서는 예시에 지나지 않는다. 따라서, 본 발명은, 설명한 실시예에 한정되지 않고, 특허청구범위에 나타내는 기술적 사상의 범위를 벗어나지 않는 한 다양한 형태로 변경할 수 있다.
산업상의 이용 가능성
본 발명에 따른 충격 구동형 액추에이터는, 와이어형 형상기억합금의 신축 작용을 이용하여 구성되어 있고, 통전 발열 후에 원반형 절연성 열전도체 등의 열방산 작용을 이용하여 저온화하기 때문에 응답성을 높일 수 있고, 실용성이 높은 충격 구동형 액추에이터로서 이용되고, 또한 회전 모터 또는 선형 모터의 구동 기구로서 이용된다.
10: 충격 구동형 액추에이터
11: 와이어형 형상기억합금
12: 원반형 절연성 열전도체
13: 기대
14: 탄성 기구부
14c: 코일 스프링 부재
15: 나사
16: 스위치
17: 전원
20: 충격 구동형 액추에이터
21: 와이어형 형상기억합금
22: 환봉형 절연성 열전도체
22A: 고정 측의 환봉형 절연성 열전도체
22B: 이동 측의 환봉형 절연성 열전도체
23A: 판재
23B: 판재
30: 충격 구동형 액추에이터
31: 와이어형 형상기억합금
32A: 봉형 절연성 열전도체
32B: 봉형 절연성 열전도체
33: 기대
34: 지지판
35: 코일 스프링 부재
36: 고정 단부
37: 전기 단자
41: 구동 회로
42: DC/DC 컨버터
44: 충전 저항
45: 방전용 콘덴서
47: 스위칭 트랜지스터
50: 충격 구동형 액추에이터
51: 와이어형 형상기억합금
52: 회전체 절연성 열전도체
53: 샤프트
54: 기대
60: 충격 구동형 액추에이터
60-1: 충격 구동형 액추에이터
61: 와이어형 형상기억합금
62: 회전체 절연성 열전도체
63: 기대
65: 코일 스프링 부재
66: 펄스 구동 장치
71: 와이어형 형상기억합금
73: 코일 스프링 부재
80: 충격 구동형 액추에이터
81: 와이어형 형상기억합금
82A: 판형 절연성 열전도체
82B: 판형 절연성 열전도체
84: 코일 스프링 부재
86: 이동체
101: 제1 구성 부재
102: 제2 구성 부재

Claims (31)

  1. 통전 가열에 의해 수축하는 와이어형 형상 기억 합금(11, 21, 31);
    상기 와이어형 형상 기억 합금(11, 21, 31)에 접촉하고, 수축한 상기 와이어형 형상 기억 합금(11, 21, 31)에 의해 한 방향으로 가압되는 동시에 상기 와이어형 형상 기억 합금(11, 21, 31)에서 생긴 열을 방출하는 절연성 열전도체(12, 22, 22A, 22B, 32A, 32B); 및
    상기 와이어형 형상 기억 합금(11, 21, 31)에 대하여 순간적으로 통전하여 상기 와이어형 형상 기억 합금(11, 21, 31)을 수축시키는 구동 회로부(16, 17, 41)
    를 포함하여 구성되고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(11, 21, 31)은, 통전에 의해 수축할 때, 상기 절연성 열전도체(12, 22, 22A, 22B, 32A, 32B)를 원래의 위치로부터 소정 거리만큼 평행 변위시키는 동시에, 상기 와이어형 형상 기억 합금과 상기 절연성 열전도체 사이의 가압 작용에 의해 상기 와이어형 형상 기억 합금(11, 21, 31)은 상기 통전에 의해 축적된 열을 순간적으로 방열(18)함으로써 신장하고, 상기 절연성 열전도체(12, 22, 22A, 22B, 32A, 32B)를 평행 변위시켜 상기 원래의 위치에 되돌리는,
    충격 구동형 액추에이터.
  2. 제1항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체(12, 22, 22A, 22B, 32A, 32B)는 적어도 일부에 원주 형상을 가지고,
    상기 절연성 열전도체(12, 22, 22A, 22B, 32A, 32B)의 원주면에 접촉하도록 상기 와이어형 형상 기억 합금(11, 21, 31)을 배치하고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(11, 21, 31)은, 통전에 의해 수축할 때, 상기 절연성 열전도체(12, 22, 22A, 22B, 32A, 32B)의 위치를 평행 변위시키는, 충격 구동형 액추에이터.
  3. 제2항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체(12)의 상기 원주면에는 홈(12a)이 형성되고, 상기 와이어형 형상기억합금(11)은 상기 홈(12a) 안에 배치되는, 충격 구동형 액추에이터.
  4. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 평행하게 대향하고 또한 복수의 요철 돌기부(22A, 22B)를 가지는 2개의 구성 부재(101, 102)로 구성되며,
    상기 2개의 구성 부재(101, 102) 사이에, 상기 와이어형 형상 기억 합금(21)이 상기 요철 돌기부(22A, 22B)에 접하도록 배치되고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(21)은, 통전에 의해 수축할 때, 상기 2개의 구성 부재(101, 102)의 간격을 늘리도록 변위시키는, 충격 구동형 액추에이터.
  5. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 평행하게 대향하고 또한 봉형 또는 파이프 형상을 가지는 2개의 구성 부재(32A, 32B)로 구성되며,
    상기 2개의 구성 부재(32A, 32B)의 주위에 접하도록 상기 와이어형 형상 기억 합금(31)이 나선형으로 권취되고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(31)은, 통전에 의해 수축할 때, 상기 2개의 구성 부재(32A, 32B)의 간격을 줄이도록 변위시키는, 충격 구동형 액추에이터.
  6. 제5항에 있어서,
    상기 와이어형 형상기억합금(31)은 윤형 또는 8자형으로 권취되는, 충격 구동형 액추에이터.
  7. 제5항에 있어서,
    상기 2개의 구성 부재(32A, 32B)로 이루어지는 상기 절연성 열전도체 각각은, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금(31)과 접촉하는 외표면은 상기 외표면의 단면이 반원을 포함하는 곡선이 되도록 구성되어 있는, 충격 구동형 액추에이터.
  8. 통전 가열에 의해 수축하는 와이어형 형상 기억 합금(51);
    상기 와이어형 형상 기억 합금(51)에 접촉하여 상기 와이어형 형상 기억 합금에서 생긴 열을 방출하는 절연성 열전도체(52); 및
    상기 와이어형 형상 기억 합금(51)에 대하여 순간적으로 통전하여 상기 와이어형 형상 기억 합금(51)을 수축시키는 구동 회로부(16, 17, 41)
    를 포함하고,
    상기 절연성 열전도체(52)는, 회전 가능하게 설치된 회전체로서 형성되고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(51)은, 상기 절연성 열전도체(52)의 원주면에 접촉하고 또한 권취되어 설치되는 동시에, 양단이 고정되고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(51)은, 통전에 의해 수축할 때, 상기 절연성 열전도체(52)를 죄어 그 회전 동작을 제동하는 동시에 상기 절연성 열전도체(52)에 밀착되어, 상기 통전에 의해 축적된 열을 순간적으로 방열함으로써 신장하고, 상기 죔에 의한 제동을 해제하는 일련의 동작을 반복함으로써 상기 회전체에 클릭감을 부여하는, 충격 구동형 액추에이터.
  9. 통전 가열에 의해 수축하는 와이어형 형상 기억 합금(61);
    상기 와이어형 형상 기억 합금(61)에 접촉하여 상기 와이어형 형상 기억 합금으로 생긴 열을 방출하는 절연성 열전도체(62); 및
    상기 와이어형 형상 기억 합금(61)에 대하여 순간적으로 통전하여 상기 와이어형 형상 기억 합금(61)을 수축시키는 구동 회로부(16, 17, 41, 66)
    를 포함하고,
    상기 절연성 열전도체(62)는, 회전 가능하게 설치된 회전체로서 형성되고, 또한 그 원주면에 나선형의 홈(62B-1)이 형성되고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(61)은, 상기 절연성 열전도체(62)의 원주면의 상기 홈(62B-1) 내에 접촉하고 또한 권취되어 설치되는 동시에, 일단은 고정되고 또한 타단은 인장되도록 탄성 기구부(65)에 의해 지지되고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(61)은, 통전에 의해 수축할 때, 상기 절연성 열전도체(62)를 감아 회전 변위시키는 동시에, 상기 절연성 열전도체(62)에 밀착되어, 상기 통전에 의해 축적된 열을 순간적으로 방열함으로써 신장하고, 상기 탄성 기구부(65)에 의해 원래로 돌아오는 일련의 시퀀스를 반복함으로써, 상기 절연성 열전도체(62)를 회전시키는, 충격 구동형 액추에이터.
  10. 제9항에 있어서,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(61)과는 별도로, 제2 와이어형 형상 기억 합금(71)이 설치되고,
    상기 제2 와이어형 형상 기억 합금(71)은, 상기 절연성 열전도체(62)의 원주면의 상기 홈(62B-1) 내에 접촉하고 또한 상기 와이어형 형상 기억 합금(61)의 감기 방향과는 반대 방향으로 권취되어 설치되는 동시에, 일단은 고정되고 또한 타단은 인장되도록 제2 탄성 기구부(73)에 의해 지지되고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(61)은, 통전에 의해 수축할 때, 상기 절연성 열전도체(62)를 한 방향으로 회전 변위시키고, 또한 상기 제2 와이어형 형상 기억 합금(71)은, 통전에 의해 수축할 때, 상기 절연성 열전도체(62)를 반대 방향으로 회전시킴으로써, 상기 절연성 형상 기억 합금을 우회전 또는 좌회전시키는, 충격 구동형 액추에이터.
  11. 제9항 또는 제10항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체(62)의 원주면에 형성된 상기 홈(62B-1)은 나선형의 나사홈(62B)이며, 이 나사홈의 구조에 의해 상기 와이어형 형상기억합금(61, 71)은 자신과 접촉하는 일이 없는, 충격 구동형 액추에이터.
  12. 통전 가열에 의해 수축하는 와이어형 형상 기억 합금(81);
    상기 와이어형 형상 기억 합금(81)에 접촉하여 상기 와이어형 형상 기억 합금에서 생긴 열을 방출하는 절연성 열전도체(82A, 82B); 및
    상기 와이어형 형상 기억 합금(81)에 대하여 순간적으로 통전하여 상기 와이어형 형상 기억 합금(81)을 수축시키는 구동 회로부(16, 17, 41)
    를 포함하고,
    상기 절연성 열전도체(82A, 82B)는 판형의 형태를 가지고,
    2개의 상기 판형 절연성 열전도체(82A, 82B)를 대면하여 배치하고, 한쪽의 상기 판형 절연성 열전도체(82A)는 고정되고, 또한 다른 쪽의 상기 판형 절연성 열전도체(82B)는 이동 가능하게 배치되는 동시에 탄성 기구부(84)에 의해 한 방향으로 당겨지도록 설치되고,
    2개의 상기 판형 절연성 열전도체(82A, 82B) 사이에 상기 와이어형 형상 기억 합금(81)을 배치하여 상기 와이어형 형상 기억 합금(81)으로 2개의 상기 판형 절연성 열전도체(82A, 82B)를 연결하고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(81)은, 통전에 의해 수축할 때, 이동 가능한 상기 판형 절연성 열전도체(82B)를 상기 탄성 기구부(84)에 저항하여 소정 거리만큼 변위시키는, 충격 구동형 액추에이터.
  13. 제12항에 있어서,
    이동 가능한 상기 판형 절연성 열전도체(82A) 상에 마찰 접촉 상태로 이동체(86)를 배치하고, 이동 가능한 상기 판형 절연성 열전도체(82A)에 반복하여 상기 변위를 발생시킴으로써 상기 이동체(86)를 한 방향으로 이동시키도록 하는, 충격 구동형 액추에이터.
  14. 제1항 내지 제3항, 제8항 내지 제10항, 제12항, 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 구동 회로부(41)는, 입력 전압을 고전압로 변환하는 승압 회로(42)와, 그 출력 전압으로 충전되는 콘덴서(45)와, 상기 콘덴서(45)로부터 상기 와이어형 형상기억합금과 스위칭 소자(47)가 직렬로 접속되어, 순간적으로 상기 와이어형 형상기억합금에 전류를 흐르게 하는, 충격 구동형 액추에이터.
  15. 제1항 내지 제3항, 제8항 내지 제10항, 제12항, 제13항 중 어느 한 항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성되는, 충격 구동형 액추에이터.
  16. 제1항 또는 제2항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 각각 평행하게 대향하고 또한 복수의 돌기 부재를 구비하는 2개의 구성 부재로 구성되고,
    상기 2개의 구성 부재의 각각에서, 상기 복수의 돌기 부재는 분리되어 있고, 또한 상기 복수의 돌기 부재는 도전 부재로 구성되며,
    상기 2개의 구성 부재의 사이에, 상기 와이어형 형상 기억 합금(21)이 상기 돌기 부재의 상기 도전 부재로 구성된 부분에 접하도록 배치되고,
    상기 와이어형 형상 기억 합금(21)은, 통전에 의해 수축할 때, 상기 2개의 구성 부재의 간격을 변화시키는, 충격 구동형 액추에이터.
  17. 제6항에 있어서,
    상기 2개의 구성 부재(32A, 32B)로 이루어지는 상기 절연성 열전도체 각각은, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금(31)과 접촉하는 외표면은 상기 외표면의 단면이 반원을 포함하는 곡선이 되도록 구성되어 있는, 충격 구동형 액추에이터.
  18. 제4항에 있어서,
    상기 구동 회로부(41)는, 입력 전압을 고전압로 변환하는 승압 회로(42)와, 그 출력 전압으로 충전되는 콘덴서(45)와, 상기 콘덴서(45)로부터 상기 와이어형 형상기억합금과 스위칭 소자(47)가 직렬로 접속되어, 순간적으로 상기 와이어형 형상기억합금에 전류를 흐르게 하는, 충격 구동형 액추에이터.
  19. 제5항에 있어서,
    상기 구동 회로부(41)는, 입력 전압을 고전압로 변환하는 승압 회로(42)와, 그 출력 전압으로 충전되는 콘덴서(45)와, 상기 콘덴서(45)로부터 상기 와이어형 형상기억합금과 스위칭 소자(47)가 직렬로 접속되어, 순간적으로 상기 와이어형 형상기억합금에 전류를 흐르게 하는, 충격 구동형 액추에이터.
  20. 제11항에 있어서,
    상기 구동 회로부(41)는, 입력 전압을 고전압로 변환하는 승압 회로(42)와, 그 출력 전압으로 충전되는 콘덴서(45)와, 상기 콘덴서(45)로부터 상기 와이어형 형상기억합금과 스위칭 소자(47)가 직렬로 접속되어, 순간적으로 상기 와이어형 형상기억합금에 전류를 흐르게 하는, 충격 구동형 액추에이터.
  21. 제17항에 있어서,
    상기 구동 회로부(41)는, 입력 전압을 고전압로 변환하는 승압 회로(42)와, 그 출력 전압으로 충전되는 콘덴서(45)와, 상기 콘덴서(45)로부터 상기 와이어형 형상기억합금과 스위칭 소자(47)가 직렬로 접속되어, 순간적으로 상기 와이어형 형상기억합금에 전류를 흐르게 하는, 충격 구동형 액추에이터.
  22. 제4항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성되는, 충격 구동형 액추에이터.
  23. 제5항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성되는, 충격 구동형 액추에이터.
  24. 제11항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성되는, 충격 구동형 액추에이터.
  25. 제14항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성되는, 충격 구동형 액추에이터.
  26. 제17항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성되는, 충격 구동형 액추에이터.
  27. 제18항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성되는, 충격 구동형 액추에이터.
  28. 제19항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성되는, 충격 구동형 액추에이터.
  29. 제20항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성되는, 충격 구동형 액추에이터.
  30. 제21항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 적어도 상기 와이어형 형상기억합금과 접촉하는 표면 부분이 산화알루미늄(알루미나) 또는 질화알루미늄으로 구성되는, 충격 구동형 액추에이터.
  31. 제4항에 있어서,
    상기 절연성 열전도체는, 각각 평행하게 대향하고 또한 복수의 돌기 부재를 구비하는 2개의 구성 부재로 구성되고,
    상기 2개의 구성 부재의 각각에서, 상기 복수의 돌기 부재는 분리되어 있고, 또한 상기 복수의 돌기 부재는 도전 부재로 구성되며,
    상기 2개의 구성 부재의 사이에, 상기 와이어형 형상 기억 합금(21)이 상기 돌기 부재의 상기 도전 부재로 구성된 부분에 접하도록 배치되고,
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