JP5878869B2 - 衝撃駆動型アクチュエータ - Google Patents
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Description
ワイヤー状形状記憶合金で発生する通電時の熱を、絶縁性熱伝導体の円周面のほぼ半円部の全域を利用して放散するようにしたため、熱の逃げ道を大きくとることができ、ワイヤー状形状記憶合金の迅速な低温下を可能にする。また半円形の形状で利用され、かつワイヤー状形状記憶合金の全体が絶縁性熱伝導体の円周面の半円部に当たるように構成することにより、ワイヤー状形状記憶合金の収縮動作によって縁性熱伝導体の半径方向の動きに変換することができ、絶縁性熱伝導体の径方向の衝撃を可能にする駆動部として用いることができる。
溝は、例えば断面形状がV字型であり、ワイヤー状形状記憶合金はV字溝の2つの壁面の各々に接触するように配置されるため、熱の放散機能を高めることができる。
この構成によれば、ワイヤー状形状記憶合金の収縮動作を板材の面に直交する方向の板材の動き(変位)に変換することができ、2つの構成部材の間隔を変化させることができる。
2本の構成部材の絶縁性熱伝導体に関して、間をあけて配置し、当該間をあけるように1本の構成部材が弾性支持されており、かつ一方を固定しかつ弾性支持された他方を移動自在とし、この状態でワイヤー状形状記憶合金を収縮させて、他方の構成部材を、固定された一方の構成部材に接近するように変位させる。
8の字状に巻回する構成では、ワイヤー状形状記憶合金と棒状絶縁性熱伝導体の表面との接触面積を大きくすることができ、これにより通電で生じた熱の放散能力を高めることができる。
上記の構成では、ワイヤー状形状記憶合金の収縮による作用を、回転体の回転動作にブレーキ(制動)をかけるための手段として利用することが可能となる。
上記の構成では、ワイヤー状形状記憶合金を短時間の収縮を繰り返し、かつ回転体絶縁性熱伝導体の円周面に形成された螺旋状の溝との係合関係を利用して、当該回転体絶縁性熱伝導体を任意の一方向に回転させるための衝撃駆動型アクチュエータとして用いることができる。
上記の構成では、2本のワイヤー状形状記憶合金を利用することにより、時計回り方向と反時計回り方向の2方向の回転を可能にする。
さらに上記の構成において、好ましくは、絶縁性熱伝導体は、それぞれ略平行に対向しかつ複数の突起部材を備える2つの構成部材で構成され、これらの2つの構成部材の各々で、複数の突起部材は分離されており、かつ複数の突起部材は導電部材で構成され、2つの構成部材の間に、ワイヤー状形状記憶合金が突起部材の導電部材で構成された部分に接するように配置され、ワイヤー状形状記憶合金は、通電で収縮する時、2つの構成部材の間隔を変化させることを特徴とする。
図1〜図4を参照して、本発明に係る衝撃駆動型アクチュエータの第1の実施形態を説明する。各図において、10は衝撃駆動型アクチュエータであり、11はワイヤー状形状記憶合金であり、12は円盤形状の絶縁性熱伝導体(以下「円盤状絶縁性熱伝導体12」と記す)である。ワイヤー状形状記憶合金11は、衝撃駆動型アクチュエータ10を構成する上で必要とされる所定の長さを有している。実際上、ワイヤー状形状記憶合金11のワイヤー径およびワイヤー長は任意であり、作製しようとする衝撃駆動型アクチュエータ10の全体のサイズに応じて適宜に決められる。また円盤状絶縁性熱伝導体12は代表的に酸化アルミニウム(アルミナ)で形成され、好ましくは、高い電気的絶縁性と熱伝導性を有している。なお円盤状絶縁性熱伝導体12は、なくともワイヤー状形状記憶合金11と接触する表面部分のみが酸化アルミニウムであっても良い。この場合には、例えば、円盤状絶縁性熱伝導体12の全体をアルミニウムで作り、所要の表面部分のみを酸化アルミニウムに変化させる。酸化アルミニウムの表面は電気メッキと類似の工程である陽極酸化処理によって形成されるが、元のアルミニウムに比べて格段に硬くなり、表面硬度が増して、摩擦耐性も向上するという好ましい特性を持つ。また円盤状絶縁性熱伝導体12の材料としては窒化アルミニムやダイヤモンドを用いることもできる。窒化アルミニムやダイヤモンドの熱伝導度は酸化アルミニウムより優れており、コストを度外視すればより適した材料である。
さらに上記の「絶縁性熱伝導体」については、一般的に導電性の材質で作り、絶縁性を持たせるため、導電性材質を複数に分断化して全体的に見て絶縁性を確保する処理または加工を行うようにすることもできる。
以上では、絶縁性熱伝導体12が好ましくは円盤の形状であると説明したが、図示しないが、一部のみに略円周形状を有する絶縁性熱伝導体であっても良い。要は、ワイヤー状形状記憶合金11が接する部分の形状が略円周形状であれば、アクチュエータとしての本質的な動作は全く同じとなる。
図5と図6を参照して、本発明に係る衝撃駆動型アクチュエータの第2の実施形態を説明する。各図において、20は衝撃駆動型アクチュエータであり、21はワイヤー状形状記憶合金であり、22は例えば丸棒形状(円柱形状または円管形状、その他の断面形状を有する部材)の絶縁性熱伝導体(以下では代表的に「丸棒状絶縁性熱伝導体22」と記す)であり、23A,23Bは板材である。2枚の板材23A,23Bについて、図5中下側の板材23Aは固定側板材であり、図中上側の板材23Bは移動側板材である。2枚の板材23A,23Bは、平行にかつ対向するように配置されている。板材23Aの位置は変化しないが、板材23Bは矢印AL2の方向(上下方向、厚み方向、または板材23A,23Bに直角な方向)に移動可能に設けられている。
図5に示された図示例では、第1の構成部材101および第2の構成部材102は、それぞれ個別の要素である、板材23Aまたは23B、複数本の丸棒状絶縁性熱伝導体22Aまたは22Bによって構成されるが、これらの要素をアルミニウムなどの金属材料の切削による一体成型で作り、その表面をアルマイト処理したものでも良い。さらに一体成型で作った上記の第1および第2の構成部材を、上記の丸棒状絶縁性熱伝導体22A,22Bに相当する突起状の部材として分離するように加工し、その後において第1および第2の構成部材として構成することもできる。この構成の場合、絶縁性のための表面処理であるアルマイト処理を省略することもできる。このような分離加工を行うことにより隣接する突起状部材の間の絶縁性を確保、構成部材101および構成部材102を全体として絶縁性熱伝導体とすることができる。
以上は、ワイヤー状形状記憶合金21に通電すると、第1の構成部材101と第2の構成部材102の間隔が大きくなることを説明したが、図6において次のように変更を行うことで、ワイヤー状形状記憶合金21への通電によって、上記の間隔を小さく縮ませることができる。
すなわち、図示しないが、図6のワイヤー状形状記憶合金21のワイヤーの張り方が左から凸凹となって丸棒状絶縁性熱伝導体22Aおよび22Bに接しているのを、同じく左から凹凸と丸棒状絶縁性熱伝導体22Aおよび22Bに接するように変更する。ただし、この場合には、ワイヤー状形状記憶合金21が通るような通り穴を板材23Aおよび23Bに設けておく必要がある。この場合には、上記とは反対に、2枚の板材23A,23Bの間には両者の間を拡張するコイルスプリング部材(図示せず)が設けられ、ワイヤー状形状記憶合金に通電される前には、より広い間隔が保たれる。
また以上の説明では、ワイヤー状形状記憶合金21が2本用いられるように説明したが、ワイヤー状形状記憶合金21の本数は1本でも2本以上でも良い。さらに丸棒状絶縁性熱伝導体22(22A,22B)は、その長さの最低はワイヤー状形状記憶合金21が接すれば良いので、衝撃駆動型アクチュエータ20の全体の幅を小さくすることもできる。
また上記の説明では、符号22で示した部材を丸棒形状の絶縁性熱伝導体として説明した。しかし、部材22には、その表面では電気が流れる特性を有するが、隣接するもの同士が電気的に絶縁されている熱伝導体(突起状部材で形成される構成部材。「絶縁性熱伝導体」に相当する。)であってもよい。この場合、絶縁性熱伝導体の断面形状は、丸、円管等の形状には限定されず、突起部を形成する任意の形状であってもよい。さらにこのときには、その表面材質には銅やアルミニウム等の金属(導電部材)を用いることができる。この場合には、ワイヤー状形状記憶合金21は、部材22に接している部分(表面金属部分)は電気的に短絡され、通電に起因する発熱は生じない。ワイヤー状形状記憶合金21において、通電によって発熱する部分は、隣接する2つの絶縁性熱伝導体の各々に接触する箇所の間の区間の部分である。部材22についてこのような構造を採用することにより、等価的な電気抵抗を下げることができ、熱伝導効率を向上させることができ、さらに本発明に係る衝撃駆動型アクチュエータを低電圧で駆動することができる。
図7〜図11を参照して、本発明に係る衝撃駆動型アクチュエータの第3の実施形態を説明する。図7において、30は衝撃駆動型アクチュエータであり、31はワイヤー状形状記憶合金であり、32A,32Bは棒形状(円柱、角柱、その他にパイプ形状等)の絶縁性熱伝導体(以下「棒状絶縁性熱伝導体32A,32B」と記す)である。本実施形態の衝撃駆動型アクチュエータ30では、2本の棒状絶縁性熱伝導体32A,32Bを有し、一方の棒状絶縁性熱伝導体32Aはその両端部を基台33に固定されており、他方の棒状絶縁性熱伝導体32Bは移動自在に配置されている。移動自在な棒状絶縁性熱伝導体32Bは、その両端部は支持板34に固定されている。さらに両端の2枚の当該支持板34の各々は、引張状態にあるコイルスプリング部材35を介して基台33上の固定端部36に結合されている。2本の棒状絶縁性熱伝導体34A,34Bは所定の隙間をあけて平行に配置され、かつ2本の棒状絶縁性熱伝導体34A,34Bの外側の周囲に接するようにワイヤー状形状記憶合金31が複数の巻き数で螺旋形に輪状に巻回されている。ワイヤー状形状記憶合金31の両端は、基台33に設けられた電気端子37に接続されている。さらに、ワイヤー状形状記憶合金31の両端の間には上記のスイッチ16と電源17が接続されている。
上記の2本の棒状絶縁性熱伝導体32A,32Bは、それぞれ、本実施形態に係る衝撃駆動型アクチュエータ30を構成するための基本的な構成部材となる。
図示しないが、2本の棒状絶縁性熱伝導体32A,32Bは、電流を流す度にワイヤー状記憶合金31が収縮して、2本の棒32A,32Bの間隔を狭めるので、単純に間隔可変のアクチュエータとしても機能できる。
図12を参照して、本発明に係る衝撃駆動型アクチュエータの第4の実施形態を説明する。図12において、50は衝撃駆動型アクチュエータであり、この衝撃駆動型アクチュエータ50は高速応答の回転ブレーキ装置として機能するもので、一つの応用例として人が操作するボリュームや回転スイッチなどの回転時に、衝撃駆動の回転ブレーキ作用によりクリック感を生じさせるものがある。51はワイヤー状形状記憶合金であり、52は中心軸部にシャフト53を有する回転体状の絶縁性熱伝導体(以下「回転体絶縁性熱伝導体52」と記す)である。シャフト53の上端部はさらに延長されて回転駆動部と連結されているが、図12の図示例ではシャフト53の上端の延長部分は省略されている。本実施形態の衝撃駆動型アクチュエータ50では、回転体絶縁性熱伝導体52の外周面の周りにワイヤー状形状記憶合金51をほぼ1周分巻いている。ワイヤー状形状記憶合金51の両端は基台54上に固定端子54A,54Bに固定されている。またワイヤー状形状記憶合金51の両端の間にはスイッチ16と電源17が直列接続の関係で接続されている。
図13と図14を参照して、本発明に係る衝撃駆動型アクチュエータの第5の実施形態を説明する。図13において、60は衝撃駆動型アクチュエータであり、この衝撃駆動型アクチュエータ60によって例えば矢印AL5に示すような方向に回転するモータが実現される。衝撃駆動型アクチュエータ60は、ワイヤー状形状記憶合金61と、例えば中空の円筒形状の回転体をなす絶縁性熱伝導体62(以下「回転体絶縁性熱伝導体62」と記す)とから構成される。回転体絶縁性熱伝導体62は、基台63の上に回転支持機構62Aによって回転自在になるように設けられている。回転体絶縁性熱伝導体62はその軸方向に所定の長さを有し、かつ外周面の表面には螺旋状のネジ部62Bが形成されている。ワイヤー状形状記憶合金61は、回転体絶縁性熱伝導体62の外周面のネジ溝に沿って溝内に接触して例えば1周分巻回して配置されている。ワイヤー状形状記憶合金61の一端部は基台63の固定端子64Aに固定され、他端部は引長されたコイルスプリング部材65を介して固定端子64Bに固定される。またワイヤー状形状記憶合金61の両端部の間には電気的にパルス駆動装置66が接続されており、ワイヤー状形状記憶合金61に周期的にパルス電流が通電される。図14に、パルス駆動装置66が出力する周期的なパルス駆動電流の例を示す。
このカメラレンズの焦点調整機構としての応用では、螺旋状のネジ部62Bによって、転体絶縁性熱伝導体62の回転によって、他に何の保持機構などがなくても転体絶縁性熱伝導体62が進退することできる直動機能を合わせ持つ。この構成では、カメラレンズ方向の光軸の長さを簡単に短くすることができる。
図15と図16を参照して、本発明に係る衝撃駆動型アクチュエータの第6の実施形態を説明する。この第6の実施形態は、上記の第5の実施形態の変形例である。すなわち、第5実施形態に係る衝撃駆動型アクチュエータ60の構成では一方向に回転するモータであったが、本実施形態に係る衝撃駆動型アクチュエータ60−1の構成では、反対方向にも回転できるモータを実現することができる。すなわち、図15に示すように、回転体絶縁性熱伝導体61の回転動作に関して、矢印AL5に示す回転方向(時計回りの方向)とは反対である矢印AL6に示す回転方向(反時計回りの方向)の回転を行わせるように構成される。
右回り(AL5)の作用を行うワイヤー状形状記憶合金61と左回り(AL6)の作用を行うワイヤー状形状記憶合金71は、回転体絶縁性熱伝導体62の螺旋ネジ部62Bが多数のネジ山が切られているので、ワイヤー同士がぶつからないように、数山離れたところに巻くようにする。
図18と図19を参照して、本発明に係る衝撃駆動型アクチュエータの第7の実施形態を説明する。図18において、80は衝撃駆動型アクチュエータであり、この衝撃駆動型アクチュエータ80は例えば矢印AL7に示すような方向に可動部が移動するリニア移動型(直進型)のアクチュエータである。衝撃駆動型アクチュエータ80は、ワイヤー状形状記憶合金81と、平行に配置されかつ重ねられた矩形板状の2枚の絶縁性熱伝導体82A,82B(以下「板状絶縁性熱伝導体82A,82B」と記す)とから構成される。下側の板状絶縁性熱伝導体82Aは、固定されており、固定子として用いられる。上側の板状絶縁性熱伝導体82Bは、その一端82B−1が、引張されたコイルスプリング部材84を介して固定端部83に結合され、その他端82B−2が自由端となっている。板状絶縁性熱伝導体82Bは、固定された板状絶縁性熱伝導体82Aにほぼ重なった状態で板状絶縁性熱伝導体82Aの長手方向(矢印AL7の方向)に移動することができるように配置されている。ワイヤー状形状記憶合金81は、図19に示すように、重ね合わされた2枚の板状絶縁性熱伝導体82A,82Bの間のスペースに配置され、かつ板状絶縁性熱伝導体82Aの一端部82A−1と板状絶縁性熱伝導体82Bの一端部82B−1とに結合されている。通電が行われない通常の状態では、ワイヤー状形状記憶合金81は伸長状態にある。従って、板状絶縁性熱伝導体82Aの一端部82A−1と板状絶縁性熱伝導体82Bの一端部82B−1とに連結されたワイヤー状形状記憶合金81は、端部82B−1をコイルスプリング部材84で引張されているので、伸長状態にある。ワイヤー状形状記憶合金11に間欠的に通電が行われると、ワイヤー状形状記憶合金11が収縮し、コイルスプリング部材84に抗して上側の板状絶縁性熱伝導体82Bが矢印AL7の方向に瞬時に移動する。ワイヤー状形状記憶合金11の両端部の間には、電気的に駆動回路が接続されている。85は通電用の電気配線である。上側の板状絶縁性熱伝導体82Bは移動子として機能する。
図20と図21を参照して、本発明に係る衝撃駆動型アクチュエータの第8の実施形態を説明する。この実施形態は、図18で説明した移動子のリニア移動を可能にする衝撃駆動型アクチュエータに基づいて構成されており、移動子である板状絶縁性熱伝導体82Bの上に移動体86を載置することにより、当該移動体86を直進的に移動させるように構成される。その他の部分の構成については、図18で説明した構成と同じであり、図20に示した構成において、図18で示した要素と同一の要素には同一の符号を付している。
図21の(A)の状態は、駆動回路をなすスイッチ16と電源17で、スイッチ16はオフの状態にある。従って、上側の板状絶縁性熱伝導体82Bはコイルスプリング部材84で引張され、ワイヤー状形状記憶合金81は伸長した状態にある。
図21の(B)の状態では、スイッチ16が急激にオンされ、ワイヤー状形状記憶合金81にパルス的に通電がなされ、ワイヤー状形状記憶合金11が瞬間的に収縮する。その結果、コイルスプリング部材84に抗して板状絶縁性熱伝導体82Bが矢印AL7の方向にPだけ瞬間的に変位する。板状絶縁性熱伝導体82Bに変位が生じても、板状絶縁性熱伝導体82B上の移動体86は、慣性のため摩擦部87ですべり状態が生じ、移動体86は変位せず、移動体86のそのままの位置に留まる。
その後、図21の(C)の状態では、スイッチ16がオフになり、通電がなくなると、ワイヤー状形状記憶合金81は放熱され、ゆっくりと元の長さ(伸長状態)に戻り、板状絶縁性熱伝導体82Bの位置も摩擦のためにコイルスプリング部材84で引かれて元の位置に戻る。その結果、移動体86の位置も板状絶縁性熱伝導体82Bの移動と共に変化する。そのとき、移動体86は、結果的に距離dだけ図中左方向に移動することになる。
ワイヤー状形状記憶合金に周期的に通電を行って上記の状態の変化を繰り返すと、移動体86を図中左方向に直進的に移動させることができる、
以上の実施形態で説明された構成、形状、大きさおよび配置関係については本発明が理解・実施できる程度に概略的に示したものにすぎず、また数値および各構成の組成(材質)等については例示にすぎない。従って本発明は、説明された実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に示される技術的思想の範囲を逸脱しない限り様々な形態に変更することができる。
11 ワイヤー状形状記憶合金
12 円盤状絶縁性熱伝導体
13 基台
14 弾性機構部
14c コイルスプリング部材
15 ネジ
16 スイッチ
17 電源
20 衝撃駆動型アクチュエータ
21 ワイヤー状形状記憶合金
22 丸棒状絶縁性熱伝導体
22A 固定側の丸棒状絶縁性熱伝導体
22B 移動側の丸棒状絶縁性熱伝導体
23A 板材
23B 板材
30 衝撃駆動型アクチュエータ
31 ワイヤー状形状記憶合金
32A 棒状絶縁性熱伝導体
32B 棒状絶縁性熱伝導体
33 基台
34 支持板
35 コイルスプリング部材
36 固定端部
37 電気端子
41 駆動回路
42 DC/DCコンバータ
44 充電抵抗
45 放電コンデンサ
47 スイッチングトランジスタ
50 衝撃駆動型アクチュエータ
51 ワイヤー状形状記憶合金
52 回転体絶縁性熱伝導体
53 シャフト
54 基台
60 衝撃駆動型アクチュエータ
60−1 衝撃駆動型アクチュエータ
61 ワイヤー状形状記憶合金
62 回転体絶縁性熱伝導体
63 基台
65 コイルスプリング部材
66 パルス駆動装置
71 ワイヤー状形状記憶合金
73 コイルスプリング部材
80 衝撃駆動型アクチュエータ
81 ワイヤー状形状記憶合金
82A 板状絶縁性熱伝導体
82B 板状絶縁性熱伝導体
84 コイルスプリング部材
86 移動体
101 第1の構成部材
102 第2の構成部材
Claims (15)
- 通電加熱で収縮するワイヤー状形状記憶合金(11,21,31)と、
少なくとも一部に略円周形状を有し、当該略円周形状による円周面に接触するように前記ワイヤー状形状記憶合金(11,21,31)は配置され、収縮した前記ワイヤー状形状記憶合金(11,21,31)によって一方向に押圧されると共に前記ワイヤー状形状記憶合金(11,21,31)で生じた熱を逃がす絶縁性熱伝導体(12,22,22A,22B,32A,32B)と、
前記ワイヤー状形状記憶合金(11,21,31)に対して瞬間的に通電し前記ワイヤー状形状記憶合金(11,21,31)を収縮させる駆動回路部(16,17,41)とから構成され、
前記ワイヤー状形状記憶合金(11,21,31)は、通電で収縮する時、前記絶縁性熱伝導体(12,22,22A,22B,32A,32B)を元の位置から所定距離だけ平行変位させ、前記ワイヤー状形状記憶合金と前記絶縁性熱伝導体との間の押付け作用によって前記ワイヤー状形状記憶合金(11,21,31)は前記通電により蓄えられた熱を瞬時に放熱(18)することで伸長し、前記絶縁性熱伝導体(12,22,22A,22B,32A,32B)を平行変位させて前記元の位置に戻すことを特徴とする衝撃駆動型アクチュエータ。 - 前記絶縁性熱伝導体(12)の前記円周面には溝(12a)が形成され、前記ワイヤー状形状記憶合金(11)は前記溝(12a)の中に配置されることを特徴とする請求項1記載の衝撃駆動型アクチュエータ。
- 前記絶縁性熱伝導体は、略平行に対向しかつ前記円周面を備えた複数の凹凸突起部(22A,22B)を有する2つの構成部材(101,102)で構成され、前記2つの構成部材(101,102)の間に、前記ワイヤー状形状記憶合金(21)が前記凹凸突起部(22A,22B)の前記円周面に接するように配置され、前記ワイヤー状形状記憶合金(21)は、通電で収縮する時、前記2つの構成部材(101,102)の間隔を大きくするように変位させることを特徴とする請求項1記載の衝撃駆動型アクチュエータ。
- 前記絶縁性熱伝導体は、略平行に対向しかつ略棒状またはパイプ形状を有する2本の構成部材(32A,32B)で構成され、前記2本の構成部材(32A,32B)の周囲に接するように前記ワイヤー状形状記憶合金(31)が螺旋形に巻回され、前記ワイヤー状形状記憶合金(31)は、通電で収縮する時、前記2本の構成部材(32A,32B)の間隔を小さくするように変位させることを特徴とする請求項1記載の衝撃駆動型アクチュエータ。
- 通電加熱で収縮するワイヤー状形状記憶合金(31)と、
前記ワイヤー状形状記憶合金(31)に接触し、収縮した前記ワイヤー状形状記憶合金(31)によって一方向に押圧されると共に前記ワイヤー状形状記憶合金(31)で生じた熱を逃がす絶縁性熱伝導体(32A,32B)と、
前記ワイヤー状形状記憶合金(31)に対して瞬間的に通電し前記ワイヤー状形状記憶合金(31)を収縮させる駆動回路部とから構成され、
前記絶縁性熱伝導体は、略平行に対向しかつ略棒状またはパイプ形状を有する2本の構成部材(32A,32B)で構成され、前記2本の構成部材(32A,32B)の周囲に接するように前記ワイヤー状形状記憶合金(31)が螺旋形に巻回され、前記ワイヤー状形状記憶合金(31)は、通電で収縮する時、前記2本の構成部材(32A,32B)の間隔を小さくするように変位させ、前記ワイヤー状形状記憶合金と前記絶縁性熱伝導体との間の押付け作用によって前記ワイヤー状形状記憶合金(31)は前記通電により蓄えられた熱を瞬時に放熱(18)することで伸長し、前記絶縁性熱伝導体(32A,32B)を平行変位させて前記元の位置に戻すことを特徴とする衝撃駆動型アクチュエータ。 - 前記ワイヤー状形状記憶合金(31)は輪状または8の字状に巻回されることを特徴とする請求項4または5記載の衝撃駆動型アクチュエータ。
- 前記2本の構成部材(32A,32B)からなる前記絶縁性熱伝導体の各々は、少なくとも前記ワイヤー状形状記憶合金(31)と接触する外表面はその断面が略半円を含む曲線となるよう構成されていることを特徴とする請求項4〜6のいずれか1項に記載の衝撃駆動型アクチュエータ。
- 通電加熱で収縮するワイヤー状形状記憶合金(51)と、
前記ワイヤー状形状記憶合金(51)に接触し前記ワイヤー状形状記憶合金で生じた熱を逃がす絶縁性熱伝導体(52)と、
前記ワイヤー状形状記憶合金(51)に対して瞬間的に通電し前記ワイヤー状形状記憶合金(51)を収縮させる駆動回路部(16,17,41)と、を備え、
前記絶縁性熱伝導体(52)は、回転自在に設けられた回転体として形成され、
前記ワイヤー状形状記憶合金(51)は、前記絶縁性熱伝導体(52)の円周面に接触しかつ巻回して設けられると共に、両端を固定され、
前記ワイヤー状形状記憶合金(51)は、通電で収縮する時、前記絶縁性熱伝導体(52)を締め付けその回転動作を制動すると同時に前記絶縁性熱伝導体(52)に密着して、前記通電で蓄えられた熱を瞬時に放熱することで伸長し、前記締め付けによる制動を解除し、これら一連の動作を繰り返すことで前記回転体にクリック感を付与することを特徴とする衝撃駆動型アクチュエータ。 - 通電加熱で収縮する第1のワイヤー状形状記憶合金(61)および第2のワイヤー状形状記憶合金(71)と、
前記第1のワイヤー状形状記憶合金(61)および前記第2のワイヤー状形状記憶合金(71)に接触し前記第1および第2のワイヤー状形状記憶合金で生じた熱を逃がす絶縁性熱伝導体(62)と、
前記第1および第2のワイヤー状形状記憶合金(61,71)に対して瞬間的に通電し前記第1および第2のワイヤー状形状記憶合金(61,71)を収縮させる駆動回路部と、を備え、
前記絶縁性熱伝導体(62)は、回転自在に設けられた回転体として形成され、かつその円周面に螺旋状の溝(62B−1)が形成され、
前記第1のワイヤー状形状記憶合金(61)は、前記絶縁性熱伝導体(62)の円周面の前記溝(62B−1)内に接触しかつ巻回して設けられると共に、一端は固定されかつ他端は引張されるように第1の弾性機構部(65)で支持され、
前記第2のワイヤー状形状記憶合金(71)は、前記絶縁性熱伝導体(62)の円周面の前記溝(62B−1)内に接触しかつ前記第1のワイヤー状形状記憶合金(61)の巻き方向とは反対の方向に巻回して設けられると共に、一端は固定されかつ他端は引張されるように第2の弾性機構部(73)で支持され、
前記第1のワイヤー状形状記憶合金(61)は、通電で収縮する時、前記絶縁性熱伝導体(62)を一方向に回転変位させ、かつ前記第2のワイヤー状形状記憶合金(71)は、通電で収縮する時、前記絶縁性熱伝導体(62)を反対方向に回転変位させることで、前記絶縁性形状記憶合金を右回転あるいは左回転させることを特徴とする衝撃駆動型アクチュエータ。 - 前記絶縁性熱伝導体(62)の円周面に形成された前記溝(62B−1)は螺旋状のネジ溝(62B)であり、このネジ溝の構造によって前記第1および第2のワイヤー状形状記憶合金(61,71)は自らと接触することがないことを特徴とする請求項9記載の衝撃駆動型アクチュエータ。
- 通電加熱で収縮するワイヤー状形状記憶合金(81)と、
平行に配置されかつ重ねられた板状の2枚の絶縁性熱伝導体(82A,82B)であって、それらの間のスペースに配置された前記ワイヤー状形状記憶合金(81)に接触し前記ワイヤー状形状記憶合金で生じた熱を逃がす2枚の前記絶縁性熱伝導体(82A,82B)と、
前記ワイヤー状形状記憶合金(81)に対して瞬間的に通電し前記ワイヤー状形状記憶合金(81)を収縮させる駆動回路部(16,17,41)と、を備え、
一方の前記板状絶縁性熱伝導体(82A)は固定され、かつ他方の前記板状絶縁性熱伝導体(82B)は板面の方向に移動自在に配置されると共に弾性機構部(84)で一方向に引かれるように設けられ、
2枚の前記板状絶縁性熱伝導体(82A,82B)の間に前記ワイヤー状形状記憶合金(81)を配置して前記ワイヤー状形状記憶合金(81)で2枚の前記板状絶縁性熱伝導体(82A,82B)を連結し、
前記ワイヤー状形状記憶合金(81)は、通電で収縮する時、板面の方向に移動自在の前記板状絶縁性熱伝導体(82B)を前記弾性機構部(84)に抗して前記ワイヤー状形状記憶合金(81)の長手方向に所定距離だけ変位させることを特徴とする衝撃駆動型アクチュエータ。 - 移動自在の前記板状絶縁性熱伝導体(82A)の上に摩擦接触状態で移動体(86)を配置し、移動自在な前記板状絶縁性熱伝導体(82A)に繰り返して前記変位を生じさせることにより前記移動体(86)を一方向に移動させるようにしたことを特徴とする請求項11記載の衝撃駆動型アクチュエータ。
- 前記駆動回路部(41)は、入力電圧を高電圧へ変換する昇圧回路(42)と、その電圧で充電されるコンデンサ(45)と、前記コンデンサ(45)から前記ワイヤー状形状記憶合金とスイッチング素子(47)が直列に接続され、瞬間的に前記ワイヤー状形状記憶合金へ電流を流すことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の衝撃駆動型アクチュエータ。
- 前記絶縁性熱伝導体は、少なくとも前記ワイヤー状形状記憶合金と接触する表面部分が酸化アルミニウム(アルミナ)または窒化アルミニウムで構成されたことを特徴とする請求項1〜12のいずれか1項に記載の衝撃駆動型アクチュエータ。
- 前記2つの構成部材(101,102)は、それぞれ、平行な複数の突起部材(22A,22B)を備えることにより、前記複数の凹凸突起部を形成し、
前記2つの構成部材(101,102)の各々で、前記複数の突起部材(22A,22B)は分離されており、かつ前記複数の突起部材は導電部材で構成され、
前記2つの構成部材の間に、前記ワイヤー状形状記憶合金(21)が前記突起部材の前記導電部材で構成された前記円周面の部分に接するように配置され、前記ワイヤー状形状記憶合金(21)は、通電で収縮する時、前記2つの構成部材の間隔を変化させることを特徴とする請求項3記載の衝撃駆動型アクチュエータ。
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