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磁気力によるアクチュエータ及びそれを用いた駆動装置、並びにセンサ 外国出願あり

国内特許コード P09A014879
掲載日 2009年12月4日
出願番号 特願2007-340048
公開番号 特開2009-165219
登録番号 特許第5267907号
出願日 平成19年12月28日(2007.12.28)
公開日 平成21年7月23日(2009.7.23)
登録日 平成25年5月17日(2013.5.17)
発明者
  • 金藤 敬一
出願人
  • 国立大学法人九州工業大学
発明の名称 磁気力によるアクチュエータ及びそれを用いた駆動装置、並びにセンサ 外国出願あり
発明の概要

【課題】筋肉のように柔軟かつ静かに動き、長期間安定した動作を維持でき、強い駆動力を発生でき、入力応答性が速く感度も良好で、エネルギー変換効率も高く、かつ正確な制御が可能なアクチュエータを提供する。
【解決手段】粉体状の強磁性体材料又は高透磁率材料をエラストマーに混合してなる磁性エラストマーに、コイルを埋入し、前記コイルに通電可能とした。コイルに通電することでコイル内及びコイル周辺に磁場が発生する。この磁場は磁性エラストマーを貫通する。磁性エラストマー内に磁場が生じると、磁性エラストマー内の各部に作用する磁力により、磁性エラストマーに変形力が働く。これにより、駆動力を得ることができる。
【選択図】図1

従来技術、競合技術の概要


ロボットに代表される駆動装置の大半は、モータが用いられている。しかし、一般的なモータは重く、また、音、振動、電気的ノイズが発生するという問題を常に有している。そのため、福祉ロボット、リハビリ用ロボット等の人間親和性の高いロボットなどの分野では、モータに代わって、筋肉のように静かに力強く動くソフトアクチュエータに対する需要が高まりつつある。



従来のソフトアクチュエータとしては、イオン導電性高分子(IPMC:Ionic Polymer metal composite)を用いたIPMCアクチュエータ、形状記憶合金(SMA)を用いたSMAアクチュエータ、導電性高分子の電解伸縮によるによるソフトアクチュエータ等が開発されている。



IPMCアクチュエータは、電解液を含むイオン導電性高分子に電圧を加えると、高分子内を、プラスイオンがマイナス極側に移動し、同時にプラスイオンを伴う多量の水がマイナス極側に移動する。その結果、プラスイオンとともに水が集まったマイナス極側で高分子が膨潤し、逆にプラス極側では水が減少した分だけ収縮する。この膨潤・収縮の現象により高分子が屈曲するため、これをアクチュエータの動力として利用するものである。



IPMCアクチュエータは、比較的低い駆動電圧(1.5V程度)でも駆動できる、応答性が速い(0.1秒以下)、耐久性が高い(10万回以上の屈曲が可能)、小型化が容易である、消費電力が小さく長時間の駆動が可能であるなどの長所がある。そのため、IPMCアクチュエータは、現在多くの研究開発が行われている(例えば、特許文献1~3参照)。



SMAアクチュエータは、形状記憶合金にあらかじめ材料に特定の形状を記憶させておき、低温で応力を加え変形を加えても、ある温度以上に加熱することであらかじめ記憶された形状へ復元する現象を、アクチュエータとして利用するものである(例えば、特許文献4,5参照)。SMAアクチュエータは、発生力が大きく、高収縮構造の構成が容易であるという利点がある。



導電性高分子の電解伸縮によるによるソフトアクチュエータは、導電性高分子に電気を通すことによって、電気的な酸化還元反応により、高分子の化学構造や高分子構造を変化させ、高分子に筋肉のような動きを発現させるものである(特許文献6-8参照)。このタイプのソフトアクチュエータは、形状を保持しやすい、動力変換効率が高い、1.5V以下の低電圧でも駆動できる、小型化が容易で軽量である等の利点を有している。

【特許文献1】特開平6-6991号公報

【特許文献2】特開2007-267471号公報

【特許文献3】特開2007-318960号公報

【特許文献4】特開2007-247593号公報

【特許文献5】特開2007-138721号公報

【特許文献6】特開平11-169393号公報

【特許文献7】特開平11-169394号公報

【特許文献8】特開2006-299842号公報

産業上の利用分野


本発明は、伸縮・屈曲・ひねりなどの運動を柔軟に行うことのできる、磁気力によるアクチュエータ及びそれを用いた駆動装置、並びに前記アクチュエータと同様の構造を用いたセンサに関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
強磁性体材料又は高透磁率材料をエラストマーに混合してなる磁性エラストマーに埋入された通電可能なコイルを備え、
それぞれ独立に通電可能な複数の前記コイルが、管状の前記磁性エラストマーに直列に埋入され直管状に形成されており、前記各コイル間の管内には弁が介設されていることを特徴とするアクチュエータ。
産業区分
  • 発電、電動
  • 高分子化合物
  • その他原動機
  • 治療衛生
  • 工業用ロボット
  • 測定
国際特許分類(IPC)
Fターム
画像

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JP2007340048thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
詳細は、下記「問合せ先」まで直接お問い合わせください。


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