(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータ（２０）を加熱するシステムであって、
少なくとも一のレイアップ（３２、３４）を有する概して管状の本体を含む、転移温度まで選択的に加熱される、ＳＭＡアクチュエータと、
前記ＳＭＡアクチュエータの前記少なくとも一のレイアップと熱接触状態にある、スマートサセプタ（４０）と、
交流電流を受け、前記交流電流に基づいて磁場（Ｂ）を発生させるように構成された複数の誘導加熱コイル（２２）であって、前記磁場が、前記ＳＭＡアクチュエータを前記転移温度まで加熱するために、前記ＳＭＡアクチュエータ及び前記スマートサセプタのうちの少なくとも一方に渦電流（Ｅ）を発生させ、前記誘導加熱コイル（２２）が、通路をなす複数の個別のターンを有する概して円筒形の本体を含み、前記ＳＭＡアクチュエータ（２０）が、前記誘導加熱コイルの前記通路内に位置決めされている、複数の誘導加熱コイル（２２）と、
前記誘導加熱コイルに供給される前記交流電流を起動するように構成された制御モジュール（２６）と
を備える、システム。
【請求項２】
前記スマートサセプタ（４０）がキュリー温度まで選択的に加熱され、前記キュリー温度が前記転移温度にほぼ等しい、請求項１に記載のシステム。
【請求項３】
前記ＳＭＡアクチュエータ（２０）が、内側レイアップ（３４）及び外側レイアップ（３２）を有する、請求項１又は２に記載のシステム。
【請求項４】
前記スマートサセプタ（４０）が、前記ＳＭＡアクチュエータ（２０）の前記内側レイアップ（３４）と熱接触状態にある、請求項３に記載のシステム。
【請求項５】
前記磁場（Ｂ）が前記スマートサセプタ（４０）内で２次磁場を誘起し、前記スマートサセプタは、前記２次磁場が前記ＳＭＡアクチュエータ内で追加の渦電流を誘起するように、前記ＳＭＡアクチュエータ（２０）に対して位置決めされる、請求項１から４の何れか一項に記載のシステム。
【請求項６】
前記誘導加熱コイル（２２）に前記交流電流を供給するための電流源を更に備え、前記制御モジュール（２６）が前記電流源と信号通信する、請求項１から５の何れか一項に記載のシステム。
【請求項７】
前記ＳＭＡアクチュエータ（２０）を前記転移温度まで加熱するために、所定の時間間隔、前記誘導加熱コイル（２２）に前記交流電流が供給される、請求項１から６の何れか一項に記載のシステム。
【請求項８】
前記所定の時間間隔が、前記ＳＭＡアクチュエータ（２０）の使用要件、前記スマートサセプタ（４０）を構成している合金のタイプ、前記誘導加熱コイル（２２）に供給される電流の量、前記交流電流の周波数、前記ＳＭＡアクチュエータの寸法形状、前記ＳＭＡアクチュエータが変位する前に克服する力、及び、前記ＳＭＡアクチュエータの変位量、からなる群のうちの少なくとも一に応じたものである、請求項７に記載のシステム。
【請求項９】
形状記憶合金誘導加熱システムの製造方法であって、
少なくとも一のレイアップ（３２、３４）を有する概して管状の本体を含む、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータ（２０）を提供することと、
スマートサセプタ（４０）を、前記ＳＭＡアクチュエータの前記少なくとも一のレイアップとの熱接触状態で配置することと、
交流電流を受け、前記交流電流に基づいて磁場（Ｂ）を発生させるように構成された、複数の誘導加熱コイル（２２）を提供することであって、前記磁場は、前記ＳＭＡアクチュエータを転移温度まで加熱するために、前記ＳＭＡアクチュエータ及び前記スマートサセプタのうちの少なくとも一方に渦電流（Ｅ）を発生させ、前記誘導加熱コイル（２２）が、通路をなす複数の個別のターンを有する概して円筒形の本体を含み、前記ＳＭＡアクチュエータ（２０）が、前記誘導加熱コイルの前記通路内に位置決めされている、提供することと、
前記誘導加熱コイルに供給される前記交流電流を起動するように構成された、制御モジュール（２６）を提供することと
を含む、方法。
【請求項１０】
前記誘導加熱コイル（２２）に前記交流電流を供給するための電流源を提供することを更に含み、前記制御モジュール（２６）は前記電流源と信号通信する、請求項９に記載の方法。
【請求項１１】
前記ＳＭＡアクチュエータ（２０）が、内側レイアップ（３４）及び外側レイアップ（３２）を有し、前記スマートサセプタ（４０）が、前記ＳＭＡアクチュエータの前記内側レイアップと熱接触状態にある、請求項９又は１０に記載の方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示のシステム及び方法は、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータの加熱に関し、より詳細には、スマートサセプタを用いてＳＭＡアクチュエータを加熱するシステム及び方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
形状記憶合金を用いて、固有の熱特性及び機械特性を有するアクチュエータが形成され得る。このようなタイプのアクチュエータは形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータと称され得る。例えば、マルテンサイト状態にある形状記憶合金が塑性変形されており、次いで相転移温度まで加熱されてオーステナイト状態に達する場合、形状記憶合金はもとの変形されていない形状に逆変態する。もとの変形されていない形状に戻る速度は、形状記憶合金に加えられる熱エネルギーの量と速度に依存する。
【０００３】
ＳＭＡアクチュエータは、相転移温度まで形状記憶合金を加熱することにより作動され得る。相転移温度は、形状記憶合金のマルテンサイトからオーステナイト状態への相変態を引き起こし、もとの変形されていない形状へ逆変態させる。ＳＭＡアクチュエータは、例えば航空機の翼システムなどの様々な用途に用いられ得る。しかしながら、少なくとも幾つかの場合に、ＳＭＡアクチュエータは制御が困難であることが証明されている。例えば、ＳＭＡアクチュエータが抵抗加熱要素によって作動されることがある。この手法の欠点の１つとしては、抵抗加熱要素が、ＳＭＡアクチュエータの形状記憶合金を相転移温度まで十分迅速に加熱しないことが挙げられる。従って、ＳＭＡアクチュエータ制御の技術改善に対する需要が当技術分野に存在する。
【発明の概要】
【０００４】
一実施形態で、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータを加熱するシステムは、ＳＭＡアクチュエータ、スマートサセプタ、複数の誘導コイル、及び制御モジュールを含み得る。ＳＭＡアクチュエータは少なくとも一のレイアップを有し得る。ＳＭＡアクチュエータは、転移温度まで選択的に加熱され得る。スマートサセプタは、ＳＭＡアクチュエータの少なくとも一のレイアップと熱接触状態にあり得る。誘導加熱コイルは、交流電流を受け、交流電流に基いて磁場を発生させるように構成され得る。磁場は、ＳＭＡアクチュエータを転移温度まで加熱するために、ＳＭＡアクチュエータ及びスマートサセプタのうちの少なくとも一方に渦電流を誘起し得る。制御モジュールは、誘導加熱コイルに供給される交流電流を起動（ｄｒｉｖｅ）するように構成され得る。
【０００５】
別の実施形態で、ＳＭＡアクチュエータを加熱するシステムは、ＳＭＡアクチュエータ、スマートサセプタ、複数の誘導コイル、及び制御モジュールを含み得る。ＳＭＡアクチュエータは、転移温度まで選択的に加熱され得る。誘導加熱コイルは、交流電流を受け、交流電流に基づき磁場を発生させるように構成され得る。磁場は、少なくとも、ＳＭＡアクチュエータ、及びスマートサセプタ内の２次磁場中に、渦電流を誘起し得る。スマートサセプタは、２次磁場がＳＭＡアクチュエータ内の追加の渦電流を含むよう、ＳＭＡアクチュエータに対して位置決めされ得る。制御モジュールは、誘導加熱コイルに供給される交流電流を起動するように構成され得る。
【０００６】
更に別の実施形態で、形状記憶合金誘導加熱システムの製造方法は、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータを提供することを含み得る。ＳＭＡアクチュエータは少なくとも一のレイアップを有し得る。本方法は、スマートサセプタを、ＳＭＡアクチュエータの少なくとも一のレイアップとの熱接触状態で配置することを含み得る。本方法はまた、交流電流を受け、交流電流に基づいて磁場を発生させるように構成された複数の誘導加熱コイルを提供することも含み得る。磁場は、ＳＭＡアクチュエータを転移温度まで加熱するために、ＳＭＡアクチュエータ及びスマートサセプタのうちの少なくとも一方に渦電流を発生させ得る。本方法は、誘導加熱コイルに供給される交流電流を起動するように構成された制御モジュールを提供することを含み得る。
【０００７】
本開示の方法及びシステムの他の目的及び利点は、下記の記載、添付図面、及び添付の特許請求の範囲から明らかとなろう。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】本開示の形状記憶合金誘導加熱システムの概略図である。
【図２】図１の形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータを線２−２で切り取った断面図である。
【図３】図１に示すＳＭＡアクチュエータ及び誘導コイルの概略図であり、磁場及び渦電流を示す。
【図４Ａ】図１に示すＳＭＡアクチュエータの代替的な実施形態の断面図である。
【図４Ｂ】図１に示すＳＭＡアクチュエータの別の実施形態の斜視図である。
【図４Ｃ】図１に示すＳＭＡアクチュエータの更に別の実施形態の断面図である。
【図５】形状記憶合金誘導加熱システムの製造の例示的な手法を示すプロセスフロー図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
図１に示すように、全体として１０で表した形状記憶合金誘導加熱システムは、形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータ２０、誘導加熱コイル２２、電源２４、及び制御モジュール２６を備える。ＳＭＡアクチュエータ２０を誘導加熱するために、交流電流が電源２４によってコイル２２に供給され得る。形状記憶合金誘導加熱システム１０は、例えば、航空機、動力システム、石油掘削設備、回転翼機、及び、及び自動車部品などの様々な用途に使用され得る。具体的には、形状記憶合金誘導加熱システム１０は、航空機の翼又はドア、風力タービンのブレード、又は輸送体のトランクに位置する空気圧ラッチの作動に使用され得る。これらは例示に過ぎず、形状記憶合金誘導加熱システム１０は他の用途にも使用され得ることを理解されたい。
【００１０】
ＳＭＡアクチュエータ２０は、形状記憶合金（スマートメタル、メモリメタル、記憶合金、及びスマート合金としても知られる）で構成され得る。例えば、一実施形態で、形状記憶合金は、ニッケル−チタン合金、又は銅−アルミニウム−ニッケル合金であり得る。更に、形状記憶合金は、亜鉛、銅、金、及び鉄を合金化することにより作製され得る。ＳＭＡアクチュエータ２０は、形状記憶合金を転移温度まで加熱することにより作動され得、相転移温度はマルテンサイトからオーステナイト状態への形状記憶合金の相変態を引き起こし、ＳＭＡアクチュエータ２０中に形状の変化が誘起され得る。具体的には、例えば、ＳＭＡアクチュエータ２０の第１の端部２８が固定されており、形状記憶合金が転移温度まで加熱されると、ＳＭＡアクチュエータ２０の第２の端部２９がねじれるか又は変形して、ＳＭＡアクチュエータ２０’の形状へと変態し得る。同様に、形状記憶合金が転移温度未満に冷却されると、ＳＭＡアクチュエータ２０の第２の端部２９は変態していない状態を取り戻し得る。
【００１１】
図１に示す例示的な実施形態では、ＳＭＡアクチュエータ２０が、軸Ａ−Ａに沿って延びる、細長く概して管状の本体３０を含み得る。図１は概して管状の本体を有するＳＭＡアクチュエータ２０を示しているが、ＳＭＡアクチュエータ２０が様々な別の構成の形状とされてもよいことを理解されたい。例えば、図４Ａ〜４Ｃは、ＳＭＡアクチュエータ２０の様々な代替的実施形態を示す。これらについては下記で詳述する。ＳＭＡアクチュエータ２０の本体３０は、外側レイアップ３２及び内側レイアップ３４を含み得る。レイアップは、ＳＭＡアクチュエータ２０の本体３０の１つの層又はプライとして定義され得る。スマートサセプタ４０は、ＳＭＡアクチュエータ２０の内側レイアップ３４に沿って位置し得る。図示の実施形態で、スマートサセプタ４０は、スマートサセプタ材料で構成された一連の比較的薄いワイヤがシート内に埋め込まれたシートの形態であり得る（図１でワイヤは示されていない）。スマートサセプタ４０の外側レイアップ５２は、ＳＭＡアクチュエータ２０の内側レイアップ３４と熱接触状態にあり得る。図１はシートの形態のスマートサセプタ４０を示しているが、スマートサセプタ４０が様々な別の構成を含み得ることを理解されたい。例えば、代替的な実施形態では、スマートサセプタ４０が、ＳＭＡアクチュエータ２０の内側レイアップ３４に沿って位置する溝（図示せず）内に収容された一連のワイヤであってもよい。
【００１２】
スマートサセプタ４０は、キュリー点又はキュリー温度に到達するまで誘導加熱され得る。キュリー温度は、具体的なスマートサセプタ４０の材料に依存する。例えば、非限定的な一実施形態では、スマートサセプタ４０が、約３４％のニッケルを含有し、約６６％の鉄を含有し、且つ約１３８℃（華氏２８０度）のキュリー温度を有するニッケル−鉄合金で構成され得るが、スマートサセプタ４０は他のタイプの合金であってもよいことを理解されたい。スマートサセプタ４０はキュリー温度まで誘導加熱され得るが、これを越えて加熱されない。スマートサセプタ４０がキュリー温度に到達すると、スマートサセプタ４０の透磁率は急激に低下し、スマートサセプタ４０は実質的に非磁性となり得る。
【００１３】
コイル２２は、ＳＭＡアクチュエータ２０の外側レイアップ３２から、実効距離Ｄ（図２に示す）に配置され得る。電源２４によって、交流電流がコイル２２に供給され得る。制御モジュール２６は、交流電流のコイル２２への供給を制御又は起動するために、電源２４と信号通信し得る。交流電流の周波数は、約１０ｋＨｚ〜約５００ｋＨｚの任意の値であり得る。図１に示す実施形態で、コイル２２は、ＳＭＡアクチュエータ２０を受容するためのトンネル又は通路５６をなす複数の個別のターン（巻き）５４を有する、細長く概して円筒形の本体を含むソレノイド型誘導加熱コイルであり得る。ＳＭＡアクチュエータ２０は、コイル２２の通路５６内に位置決めされ得る。図１はソレノイド型誘導加熱コイルとしてコイル２２を示しているが、他のタイプの誘導加熱コイルが用いられてもよいことを理解されたい。例えば、一実施形態で、ＳＭＡアクチュエータ２０はプレート型アクチュエータ（図４Ｂに示す）であってもよく、この場合にはパンケーキ型誘導加熱コイルが用いられ得る。
【００１４】
図３を参照すると、コイル２２は、交流電流に基づいて、ＳＭＡアクチュエータ２０の軸Ａ−Ａに対して概して平行な磁場Ｂを発生させ得る。磁場Ｂは、ＳＭＡアクチュエータ２０内に渦電流Ｅを誘起する。渦電流ＥはＳＭＡアクチュエータ２０内で熱を発生させる。図２、３の双方を参照すると、磁場Ｂは、スマートサセプタ４０がキュリー温度に到達しない限りは、スマートサセプタ４０内部にも渦電流Ｅを誘起し得る。渦電流Ｅはスマートサセプタ４０内で熱を発生させる。
【００１５】
ＳＭＡアクチュエータ２０とスマートサセプタ４０との間の熱接触が、ＳＭＡアクチュエータ２０が転移温度まで誘導加熱される速度を加速し得る。具体的には、スマートサセプタ４０の外側レイアップ５２とＳＭＡアクチュエータ２０の内側レイアップ３４との間の熱接触に基づき、スマートサセプタ４０がＳＭＡアクチュエータ２０の加熱を加速し得る。電源２４によって交流電流がコイル２２に供給されると、スマートサセプタ４０内で渦電流Ｅが誘起され得る。渦電流Ｅはスマートサセプタ４０内で熱を発生させる。渦電流Ｅによってスマートサセプタ４０内で発生した熱は、スマートサセプタ４０の外側レイアップ５２とＳＭＡアクチュエータ２０の内側レイアップ３４との間の熱接触を介して、ＳＭＡアクチュエータ２０へと伝導され得る。ＳＭＡアクチュエータ２０とスマートサセプタ４０との間の熱接触は、ＳＭＡアクチュエータ２０が非導電性材料で構成される実施形態において重要性を増し得る。この実施形態では、ＳＭＡアクチュエータ２０内で磁場Ｂによって渦電流が誘起されず、ＳＭＡアクチュエータ２０内で熱が発生しない。従って、ＳＭＡアクチュエータ２０への唯一の熱源は、ＳＭＡアクチュエータ２０とスマートサセプタ４０との間の熱接触である。
【００１６】
スマートサセプタ４０は、ＳＭＡアクチュエータ２０内で誘起される渦電流Ｅの量を増大させ得、また、ＳＭＡアクチュエータ２０が転移温度まで誘導加熱される速度を加速し得る。具体的には、交流電流がコイル２２に供給されると、スマートサセプタ４０がキュリー温度未満である限り、磁場Ｂはスマートサセプタ４０内で２次磁場（図示せず）を誘起する。図２を参照すると、スマートサセプタ４０は、スマートサセプタ４０内で誘起された２次磁場がＳＭＡアクチュエータ２０内で追加の渦電流Ｅ１を誘起するように、ＳＭＡアクチュエータ２０に対して位置決めされ得る。追加の渦電流Ｅ１はＳＭＡアクチュエータ２０内で追加の熱を発生させ、ＳＭＡアクチュエータ２０が転移温度まで誘導加熱される速度を増大させる。
【００１７】
一実施形態で、スマートサセプタ４０は、ＳＭＡアクチュエータ２０内で誘起される渦電流の量を最大化するために、ＳＭＡアクチュエータ２０に対して位置決めされ得る。例えば、ＳＭＡアクチュエータ２０が図１〜３に示すような概して管状の本体３０を有する場合には、スマートサセプタ４０内で最大量の渦電流Ｅを誘起するために、スマートサセプタ４０が本体３０の内側レイアップ３４周囲に位置決めされ得る。
【００１８】
図１を参照すると、制御モジュール２６は電源２４を、交流電流がコイル２２へ供給されるように所定の時間間隔、起動する。所定の時間間隔は、ＳＭＡアクチュエータ２０を少なくとも転移温度まで加熱するのに要する時間量を表し得る。所定の時間間隔は、ＳＭＡアクチュエータ２０の使用要件、スマートサセプタ４０を構成する合金のタイプ、コイル２２に供給される電流の量、コイル２２に供給される電流の周波数、ＳＭＡアクチュエータ２０の寸法形状、ＳＭＡアクチュエータ２０が変位可能となる前に克服しなければならない任意の力、及びＳＭＡアクチュエータ２０が受ける変位の量などであるがこれらに限定されない、可変要素に依存し得る。制御モジュール２６は、制御モジュール２６がＳＭＡアクチュエータ２０又はスマートサセプタ４０の温度を監視しないフィードフォワード制御を用いて電源２４を起動し得る。
【００１９】
コイル２２に電流が所定の時間間隔、供給されると、制御モジュール２６は、電源２４を作動停止するための制御信号を送信し得る。コイル２２への電流供給が停止すると、ＳＭＡアクチュエータ２０の誘導加熱が停止し得る。従って、形状記憶合金誘導加熱システム１０においては熱遅延（ｔｈｅｒｍａｌ  ｌａｇ）が存在せず、ＳＭＡアクチュエータ２０がオーバーヒートしない。
【００２０】
一実施形態で、ＳＭＡアクチュエータ２０及びスマートサセプタ４０は互いに熱的に結合されており（ｔｈｅｒｍａｌｌｙ  ｔｉｅｄ）、スマートサセプタ４０のキュリー温度はＳＭＡアクチュエータ２０の転移温度とほぼ等しくてよい。従って、ＳＭＡアクチュエータ２０が転移温度に到達する場合、スマートサセプタ４０もキュリー温度に達し、スマートサセプタ４０が加熱を停止する。従って、スマートサセプタ４０はＳＭＡアクチュエータ２０をオーバーヒートしない。
【００２１】
制御モジュール２６は、電源２４がコイル２２に供給する電流の量も調整し得る。コイル２２への電流の量が変化することにより、ＳＭＡアクチュエータ２０を転移温度まで加熱するのに要する時間量（即ち、所定の時間間隔）も変化し得る。例えば、一実施形態で、コイル２２に供給される約１８アンペアの電流に基づくと、ＳＭＡアクチュエータ２０を約３２℃（華氏９０度）から約９９℃（華氏２１０度）へと加熱するのに約６０秒かかり得る。この実施形態で、コイル２２は約１０センチメートル（４インチ）のコイル長を有する。対照的に、同じコイル２２は、コイル２２に供給される約２５アンペアの電流に基づくと加熱に約３０秒かかり得、コイル２２に供給される約３９アンペアの電流に基づくと加熱に約１５秒かかり得、コイル２２に供給される約５０アンペアの電流に基づくと約１０秒かかり得る。
【００２２】
図４Ａ−４Ｃは、ＳＭＡアクチュエータ２０の代替的な実施形態を示す。図４Ａは、概して正方形又は長方形の断面を有するＳＭＡアクチュエータ１２０を示す。ＳＭＡアクチュエータ１２０は外側レイアップ１３２及び内側レイアップ１３４を有し、スマートサセプタ１４０はＳＭＡアクチュエータ１２０の内側レイアップ１３４と熱接触状態にあり得る。図４ＢはＳＭＡアクチュエータ２２０の別の実施形態を示す。ＳＭＡアクチュエータ２２０は、上壁２４２、下壁２４４、及び２つの側壁２４６を有するプレート型アクチュエータであり得る。スマートサセプタ２４０は、ＳＭＡアクチュエータ２２０の内側レイアップ２３４と熱接触していてよい。ＳＭＡアクチュエータ２２０を誘導加熱するために、上壁２４２の上方にパンケーキ型誘導コイル（図示せず）が位置決めされ得、別のパンケーキ型誘導コイル（図示せず）が下壁２４４の下方に位置決めされ得る。更に別の実施形態では、図４Ｃに示すように、ＳＭＡアクチュエータ３２０が概して正弦波形状の構成を有し得る。スマートサセプタ３４０はＳＭＡアクチュエータ３２０の上方レイアップ３４２に沿って位置し得る。ＳＭＡアクチュエータ３２０を誘導加熱するために、パンケーキ型誘導コイル（図示せず）は、ＳＭＡアクチュエータ３２０の下方レイアップ３４４の下方に位置決めされ得る。
【００２３】
形状記憶合金誘導加熱システム１０の製造方法について説明する。図５は、形状記憶合金誘導加熱システム１０の製造方法４００を示す例示的なプロセスフロー図である。全体として図１−３及び５を参照すると、方法４００は、ＳＭＡアクチュエータ２０が提供されるブロック４０２で始まり得る。次いで、方法４００はブロック４０４へ進む。ブロック４０４で、スマートサセプタ４０はＳＭＡアクチュエータ２０のレイアップに沿って配置され得る。特に図１を参照すると、一実施形態で、ＳＭＡアクチュエータ２０の内側レイアップ３４が、スマートサセプタ４０の外側レイアップ５２と熱接触状態にある。次いで、方法４００はブロック４０６へ進む。ブロック４０６で、コイル２２、電源２４、及び制御モジュール２６が提供され、ＳＭＡアクチュエータ２０を誘導加熱するために電源２４によって交流電流がコイル２２に供給され得る。制御モジュール２６は、交流電流のコイル２２への供給を起動するために、電源２４と信号通信し得る。コイル２２は、ＳＭＡアクチュエータ２０の外側レイアップ３２から実効距離Ｄ（図２に示す）に配置され得る。次いで方法４００は終了する。
【００２４】
全体として図１−４Ｃを参照すると、上述した本開示の形状記憶合金誘導加熱システムにより、ＳＭＡアクチュエータを比較的素早く誘導加熱する比較的シンプルな手法がもたらされる。スマートサセプタは、ＳＭＡアクチュエータの形状記憶合金の非均一性、及びＳＭＡアクチュエータのサイズに関わらず、ＳＭＡアクチュエータを概して均一に加熱し得る。スマートサセプタはＳＭＡアクチュエータが加熱され得る速度を速め、従って少なくとも約０．８１立方センチメートル（０．０５立方インチ）の容積を有する比較的大きなＳＭＡアクチュエータが使用され得る。更に、スマートサセプタはキュリー温度までのみ加熱されるので、一般的にはこのことがＳＭＡアクチュエータ２０のオーバーヒートを防ぐ。現在利用可能な幾つかのタイプの加熱システムはＳＭＡアクチュエータを転移温度まで加熱するのに抵抗加熱要素を用いている。しかしながら、抵抗加熱要素はＳＭＡアクチュエータの形状記憶合金を十分迅速に加熱しないことがある。対照的に、本開示のスマートサセプタは、ＳＭＡアクチュエータが転移温度まで誘導加熱され得る速度を、従来型の抵抗加熱要素を有するＳＭＡアクチュエータの加熱と比較して、増大させ得る。
【００２５】
更に、本発明は下記の条項による実施形態を含む。
【００２６】
条項１
形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータを加熱するシステムであって、
少なくとも一のレイアップを有し、転移温度まで選択的に加熱される、ＳＭＡアクチュエータと、
ＳＭＡアクチュエータの少なくとも一のレイアップと熱接触状態にある、スマートサセプタと、
交流電流を受け、該交流電流に基づいて磁場を発生させるように構成された複数の誘導加熱コイルであって、該磁場が、ＳＭＡアクチュエータを転移温度まで加熱するために、ＳＭＡアクチュエータ及びスマートサセプタのうちの少なくとも一方に渦電流を発生させる、複数の誘導加熱コイルと、
誘導加熱コイルに供給される交流電流を起動するように構成された、制御モジュール
を備える、システム。
【００２７】
条項２
スマートサセプタが、キュリー温度まで選択的に加熱され、該キュリー温度が転移温度にほぼ等しい、条項１に記載のシステム。
【００２８】
条項３
ＳＭＡアクチュエータが、内側レイアップ及び外側レイアップを有する概して管状の本体を含む、条項１に記載のシステム。
【００２９】
条項４
スマートサセプタがＳＭＡアクチュエータの内側レイアップと熱接触状態にある、条項３に記載のシステム。
【００３０】
条項５
磁場がスマートサセプタ内で２次磁場を誘起し、スマートサセプタは、２次磁場がＳＭＡアクチュエータの内部で追加の渦電流を誘起するようにＳＭＡアクチュエータに対して位置決めされる、条項１に記載のシステム。
【００３１】
条項６
誘導加熱コイルが、通路をなす複数の個別のターンを有する概して円筒形の本体を含み、ＳＭＡアクチュエータが誘導加熱コイルの通路内に位置決めされている、条項１に記載のシステム。
【００３２】
条項７
誘導加熱コイルに交流電流を供給するための電流源を更に備え、制御モジュールが該電流源と信号通信する、条項１に記載のシステム。
【００３３】
条項８
ＳＭＡアクチュエータを転移温度まで加熱するために、所定の時間間隔、誘導加熱コイルに交流電流が供給される、条項１に記載のシステム。
【００３４】
条項９
所定の時間間隔が、ＳＭＡアクチュエータの使用要件、スマートサセプタを構成している合金のタイプ、誘導加熱コイルに供給される電流の量、交流電流の周波数、ＳＭＡアクチュエータの寸法形状、ＳＭＡアクチュエータが変位する前に克服する力、及び、ＳＭＡアクチュエータの変位量、からなる群のうちの少なくとも一に応じたものである、条項８に記載のシステム。
【００３５】
条項１０
形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータを加熱するシステムであって、
転移温度まで選択的にされるＳＭＡアクチュエータと、
スマートサセプタと、
交流電流を受け、該交流電流に基づいて磁場を発生させるように構成された複数の誘導加熱コイルであって、該磁場が、少なくともＳＭＡアクチュエータ中に渦電流を、且つスマートサセプタ中に２次磁場を誘起し、スマートサセプタは、２次磁場がＳＭＡアクチュエータの内部で追加の渦電流を誘起するようにＳＭＡアクチュエータに対して位置決めされる、複数の誘導加熱コイルと、
誘導加熱コイルに供給される交流電流を起動するように構成された、制御モジュールと
を備える、システム。
【００３６】
条項１１
スマートサセプタが、ＳＭＡアクチュエータの少なくとも一のレイアップと熱接触状態にある、条項１０に記載のシステム。
【００３７】
条項１２
スマートサセプタがキュリー温度まで選択的に加熱され、該キュリー温度が転移温度にほぼ等しい、条項１０に記載のシステム。
【００３８】
条項１３
ＳＭＡアクチュエータが、内側レイアップ及び外側レイアップを有する概して管状の本体を含む、条項１０に記載のシステム。
【００３９】
条項１４
スマートサセプタがＳＭＡアクチュエータの内側レイアップと熱接触状態にある、条項１３に記載のシステム。
【００４０】
条項１５
誘導加熱コイルに交流電流を供給するための電流源を更に備え、制御モジュールが該電流源と信号通信する、条項１０に記載のシステム。
【００４１】
条項１６
ＳＭＡアクチュエータを転移温度まで加熱するために、所定の時間間隔、誘導加熱コイルに交流電流が供給される、条項１０に記載のシステム。
【００４２】
条項１７
所定の時間間隔が、ＳＭＡアクチュエータの使用要件、スマートサセプタを構成している合金のタイプ、誘導加熱コイルに供給される電流の量、交流電流の周波数、ＳＭＡアクチュエータの寸法形状、ＳＭＡアクチュエータが変位する前に克服する力、及び、ＳＭＡアクチュエータの変位量、からなる群のうちの少なくとも一に応じたものである、条項１６に記載のシステム。
【００４３】
条項１８
形状記憶合金誘導加熱システムの製造方法であって、
少なくとも一のレイアップを有する形状記憶合金（ＳＭＡ）アクチュエータを提供することと、
スマートサセプタを、ＳＭＡアクチュエータの少なくとも一のレイアップとの熱接触状態で配置することと、
交流電流を受け、該交流電流に基づいて磁場を発生させるように構成された、複数の誘導加熱コイルを提供することであって、該磁場は、ＳＭＡアクチュエータを転移温度まで加熱するために、ＳＭＡアクチュエータ及びスマートサセプタのうちの少なくとも一方に渦電流を発生させる、提供することと、
誘導加熱コイルに供給される交流電流を起動するように構成された、制御モジュールを提供することと
を含む、方法。
【００４４】
条項１９
誘導加熱コイルに交流電流を供給するための電流源を提供することを更に含み、制御モジュールが該電流源と信号通信する、条項１８に記載の方法。
【００４５】
条項２０
ＳＭＡアクチュエータが、内側レイアップ及び外側レイアップを有する概して管状の本体を含み、スマートサセプタが、ＳＭＡアクチュエータの内側レイアップと熱接触状態にある、条項１８に記載の方法。
【００４６】
本明細書に記載の装置及び方法の形態は本発明の好ましい実施形態を構成しており、本発明は、装置及び方法のこれらの詳細な形態に限定されず、それらに対する変更は本発明の範囲から逸脱することなくなされ得ることを理解されたい。
【図１】
0006407266.tif 000002
【図２】
0006407266.tif 000003
【図３】
0006407266.tif 000004
【図４】
0006407266.tif 000005
【図５】
0006407266.tif 000006