CN1728412A - 磁致伸缩装置及其使用方法、驱动器、传感器 - Google Patents

Abstract

提供一种降低滞后特性的驱动器、传感器等的磁致伸缩装置。驱动器(10)具有：通过施加驱动磁场而在轴方向上伸缩的圆筒状的磁致伸缩元件(1)、被配置在磁致伸缩元件(1)的外周侧施加驱动磁场的电磁线圈(2)、被配置在磁致伸缩元件(1)的内周侧向磁致伸缩元件(1)施加磁场的极各向异性圆筒磁铁(3)。极各向异性圆筒磁铁(3)施加沿磁致伸缩元件(1)的周方向的磁场。该磁场与电磁线圈(2)对磁致伸缩元件(1)施加的驱动磁场相垂直。

Description

磁致伸缩装置及其使用方法、驱动器、传感器

技术领域

本发明涉及驱动器、振子、传感器等使用了磁致伸缩元件的装置，特别是关于降低位移的滞后或电感的滞后的磁致伸缩装置。

技术背景

磁化强磁性体时，强磁性体尺寸发生变化的现象称为磁致伸缩，产生这种现象的材料称为磁致伸缩材料。作为磁致伸缩的饱和变化量的饱和磁致伸缩系数一般具有10^-5～10^-6的值，具有大饱和磁致伸缩系数的磁致伸缩材料也称为超磁致伸缩材料，被广泛用于驱动器、振子、过滤器(フィルタ一)、传感器等。例如，特开平10-84596号公报中公开了降低线圈数量、简化结构的磁致伸缩装置。该磁致伸缩装置，其特征在于，具有至少一个磁致伸缩构件、永久磁铁、线圈，磁致伸缩构件的位于相反方向的两端被约束，在两端的至少一端侧被施加外力，或者，具有输出磁致伸缩位移的端部，永久磁铁与磁致伸缩构件相对，施加两端方向的偏置磁场，或者，施加其方向为环绕着被置于两端方向的主轴的偏置磁场，线圈其卷轴的方向和偏置磁场的方向成相交关系，被结合在磁致伸缩构件上。该磁致伸缩装置的驱动器输出扭转位移(捻り変位)。

另一方面，若超磁致伸缩材料受到机械性的压缩、伸长、扭转等的压力而变形，则根据该力的速度及大小，磁性特性、具体的是导磁率发生变化。通过将该导磁率的变化作为线圈的电感的变化检测出来，能够测定压力的大小。

作为利用这样的原理的压力传感器，已知特开平8-320337号公报，特开2000-266621号公报以及特开2003-156382号公报中公开的内容。

其中，特开平8-320337号公报是以抑制伴随磁致伸缩元件的导磁率变化而产生的涡流为目的，提出使用越过轴方向全长而形成的、具有空腔部的磁致伸缩元件。

此外，特开2000-266621号公报是以降低线圈的电感变化的温度特性作为目的，提出设计在与磁致伸缩元件的加重方向大致平行的方向上施加偏置磁场的永久磁铁。

使用了磁致伸缩元件的线性驱动器(リニァァクチュエ一タ)，是利用了若在与驱动方向平行的方向上施加磁场，则因焦耳效应产生位移(的原理)。但是，使用了磁致伸缩元件的驱动器因其动作原理，该位移存在滞后(ヒステリシス)特性。这里，滞后特性是指某一物体的状态不仅仅被其现在所处的条件决定，还被过去该物体经历过的状态的历史所左右的现象。

因具有滞后特性，驱动器的位置决定精度下降。即，没有滞后特性的情况下，位移指令值和位移(位置)的关系是1对1决定的，因此能够得到高的位置决定精度。与此相对，若存在滞后特性，位移轨迹是非线性的，位移指令值和位移(位置)的关系不是唯一确定，位置决定精度差。

关于磁致伸缩传感器也是同样，所受压力的大小和线圈的电感变化之间的关系具有滞后特性。具体的是，在压力增加的情况和减少的情况下得到不同的电感值。因存在该滞后特性，作为传感器的测定精度下降。因此提出了特开2003-156382号公报的技术。即，特开2003-156382号公报提出了一种压力传感器，是将用于检测电感的第1线圈、和用于除去磁致伸缩元件的滞后特性而流过脉冲状电流的第2线圈围绕着磁致伸缩元件缠绕两圈构成的。根据专利文件3，由于流过脉冲状电流，在磁致伸缩元件中，磁力矩的方向一致，抑制滞后。

以往为了补偿滞后特性，采用将考虑了根据滞后特性而产生的位置滑移的指令值输入至磁致伸缩驱动器的方法。这种情况下，必须具有包含控制程序的电路，该控制程序用于提供考虑了位置滑移的指令值。该控制电路导致磁致伸缩驱动器的成本上升。从而，期望降低驱动器本身的滞后特性。

并且，关于传感器的特开2003-156382号公报中公开的技术是用于抑制电感的滞后特性的有效的技术，但必须要另外设置提供脉冲状的电流的电源和电流的供给控制电路，该电路导致磁致伸缩传感器的成本上升。并且，由于提供脉冲状的电流，第2线圈的发热是不可避免的，该发热会给测定精度带来坏的影响。

发明内容

本发明是基于这样的技术性问题，其目的是提供一种降低滞后特性的驱动器、传感器等的磁致伸缩装置。而且，本发明还以提供一种能够降低滞后特性的磁致伸缩驱动器的驱动方法为目的。并且，本发明还以提供一种能够降低滞后特性的磁致伸缩传感器的传感检测方法为目的。

本发明的发明者们确认：关于使用了磁致伸缩元件的驱动器，通过施加用于使磁致伸缩元件伸缩的驱动磁场，并向磁致伸缩元件施加和该驱动磁场相交的、典型的是垂直的磁场，能够降低滞后特性，提高位移轨迹的直线性。并且，确认：关于使用了磁致伸缩元件的传感器，通过向磁致伸缩元件施加和磁致伸缩元件伸缩的方向相交的、典型的是垂直的磁场，能够降低滞后特性。即，本发明通过下述磁致伸缩装置解决上述课题，该磁致伸缩装置，其特征在于，具有：磁致伸缩元件，通过施加磁场，或者通过来自外部的压力而在轴方向上伸缩；线圈，检测施加磁场，或者因伸缩导致的磁致伸缩元件导磁率变化；磁场施加机构，施加与磁致伸缩元件的上述伸缩方向相交的方向的磁场。

作为本发明的磁致伸缩装置的具体方式，可以是：磁致伸缩元件由具有中空部的筒状体构成，线圈被与筒状体同轴配置，磁场施加机构由被与筒状体同轴配置的筒状永久磁铁构成。在该方式中，最好将线圈配置在筒状体的周围，将筒状永久磁铁配置在筒状体的中空部中。该筒状永久磁铁，可以使用极各向异性永久磁铁(極異方性永久磁石)。

将本发明的磁致伸缩装置适用于驱动器的情况下，最好具备：磁致伸缩元件，通过施加与轴方向平行的第1磁场而在轴方向上伸缩；第1磁场发生机构，由向磁致伸缩元件施加第1磁场的线圈形成；第2磁场施加机构，向磁致伸缩元件施加与第1磁场方向相交的第2磁场。作为该第2磁场施加机构，可以使用极各向异性永久磁铁，这种情况下，第1磁场和第2磁场大致垂直。作为更加具体的方式，可以具备：壳体，收容磁致伸缩元件、第1磁场发生机构以及第2磁场发生机构，并且由强磁性体构成的；输出端部，输出磁致伸缩元件的磁致伸缩位移，并且由强磁性体构成。

将本发明的磁致伸缩装置适用于检测压力的传感器的情况下，最好具备：磁致伸缩元件，在轴方向上因受到压力而伸缩；线圈，检测根据伸缩而导致的磁致伸缩元件的导磁率的变化；磁场施加机构，向磁致伸缩元件施加与磁致伸缩元件的伸缩方向相交方向磁场。作为该磁场施加机构，可以使用极各向异性永久磁铁，这种情况下，伸缩方向和由磁场施加机构施加的磁场大致垂直。作为更加具体的方式，可以具备：壳体，收容磁致伸缩元件、线圈以及第2磁场发生机构，并且由强磁性体构成；受压部，被施加压力，并且由强磁性体构成。

本发明的磁致伸缩装置中，作为磁致伸缩元件，最好使用具有表示为RT_y(这里，R是1种以上的稀土类金属，T是1种以上的过渡性金属，1＜y＜4)的组成的烧结体。

并且，在本发明的磁致伸缩装置中，筒状永久磁铁最好由Nd-Fe-B系烧结磁铁构成。

本发明还提供了一种驱动器，其特征在于，具有：筒状的磁致伸缩元件，通过驱动磁场的施加，而在轴方向上伸缩；电磁线圈，被配置在磁致伸缩元件的外周侧，施加驱动磁场；极各向异性筒状永久磁铁，被配置在磁致伸缩元件的内周侧，向磁致伸缩元件施加磁场。

在本发明的驱动器中，极各向异性筒状永久磁铁对磁致伸缩元件施加其周方向上的偏置磁场，通过施加这样的偏置磁场，能够降低磁致伸缩元件伸缩过程中磁致伸缩值的滞后特性。

本发明还提供了一种传感器，其特征在于，具有：筒状的磁致伸缩元件，因受到外压而在轴方向上伸缩；线圈，被配置在磁致伸缩元件的外周侧，将磁致伸缩元件的导磁率的变化作为电感的变化检测出；极各向异性筒状永久磁铁，被配置在磁致伸缩元件的内周侧，向磁致伸缩元件施加磁场。

在本发明的传感器中，极各向异性筒状永久磁铁对磁致伸缩元件施加其周方向上的偏置磁场，通过施加这样的偏置磁场，能够降低伸缩过程中电感值的滞后特性。

本发明的磁致伸缩装置，特别是关于驱动器，提供一种以往没有的新颖的磁致伸缩驱动器的驱动方法。该磁致伸缩驱动器的驱动方法，其特征在于，具有：通过对磁致伸缩元件施加沿其轴方向的驱动磁场使磁致伸缩元件向轴方向伸缩的步骤(A)；在步骤(A)中，对磁致伸缩元件施加与驱动磁场大致垂直的偏置磁场的步骤(B)。

本发明的磁致伸缩装置，特别是关于传感器，提供一种以往没有的新颖的磁致伸缩传感器的传感检测方法。该磁致伸缩传感器的传感检测方法，其特征在于，具有：检测出根据磁致伸缩元件的轴方向的伸缩导致的磁致伸缩元件的导磁率的变化的步骤(a)；在步骤(a)中，对磁致伸缩元件施加与伸缩方向大致垂直的偏置磁场的步骤(b)。

发明的效果

根据本发明，能够降低使用了磁致伸缩元件的磁致伸缩装置的滞后特性。从而能够提供降低位移的滞后特性，并且提高位移轨迹的直线性的驱动器及磁致伸缩驱动方法。并且，通过降低使用了磁致伸缩元件的传感器的滞后特性，能够有助于测定精度的提高。

附图说明

图1是示出本实施方式中驱动器的纵剖面图

图2是图1的A-A向视剖面图

图3是说明由本实施方式中驱动器的电磁线圈施加的磁场的图

图4是说明由本实施方式中驱动器的极各向异性圆筒磁铁施加的磁场的图

图5是示出其他实施方式中驱动器的纵剖面图

图6是示出本实施方式中传感器的纵剖面图

图7是图6的B-B向视剖面图

图8是说明由本实施方式中传感器的极各向异性圆筒磁铁施加的磁场的图

图9是示出其他实施方式中传感器的纵剖面图

图10是示出本发明的驱动器中施加磁场和磁致伸缩值的关系的图表

图11是示出比较驱动器中施加磁场和磁致伸缩值的关系的图表

图12是示出在规定施加磁场时磁致伸缩值的滑移值(b)对于全磁致伸缩值的比率和施加磁场的关系的图表

图13是示出磁致伸缩值的滞后值和施加磁场的关系的图表

图14是示出本发明的磁致伸缩传感器中电感随压力变化的关系的图表

图15是示出比较磁致伸缩传感器中电感随压力变化的关系的图表

图16是示出在规定压力时电感的滑移值(b)对于电感的全变化量(a)的比率和压力的关系的图表

图17是示出电感的滞后值和压力的关系的图表

具体实施方式

下面，基于附图所示实施方式来说明本发明。

图1是本实施方式中驱动器的纵剖面图，图2是图1的A-A向视剖面图。

驱动器10具有磁致伸缩元件1、电磁线圈2、极各向异性圆筒磁铁3。

磁致伸缩元件1形成圆筒状，若施加与其轴方向平行的磁场(第1磁场或驱动磁场)，则仅对应磁场强度的量，在轴方向上直线伸缩。并且，若解除该磁场的施加，则收缩回该磁场的施加前的状态。

被配置在圆筒状的磁致伸缩元件1的周围的电磁线圈2，如图3中虚线所示，对磁致伸缩元件1施加与其轴方向平行的磁场(第1磁场或驱动磁场)。磁致伸缩元件1和电磁线圈2被同轴配置。电磁线圈2从未图示的电源被供给规定的电流，向磁致伸缩元件1施加对应于该电流的强度的第1磁场或驱动磁场。

在圆筒状的磁致伸缩元件1的中空部中，被与磁致伸缩元件1同轴配置的极各向异性圆筒磁铁3产生第2磁场或偏置磁场。第2磁场或偏置磁场，如图4所示，具有沿磁致伸缩元件1的周方向的方向。由图3及图4可知，第2磁场或偏置磁场与由电磁线圈2产生的第1磁场或驱动磁场相交，更为具体的是相垂直。通过向磁致伸缩元件1施加第2磁场或偏置磁场，如后所述，能够降低磁致伸缩元件1的伸缩过程中磁致伸缩值的滞后特性。

驱动器10具有上轭铁5及下轭铁6。上轭铁5被固定在磁致伸缩元件1的上端，且下轭铁6被固定在下端。下轭铁6上被固定着电磁线圈2及极各向异性圆筒磁铁3，且被固定着位于电磁线圈2的周围的强磁性体形成的壳体4。驱动器10中，磁致伸缩元件1的伸缩作为上轭铁5的位移被输出。从而上轭铁5具有作为位移输出端的机能。

本实施方式中，作为磁致伸缩元件1，最好使用具有表示为RT_y(这里，R是1种以上的稀土类金属，T是1种以上的过渡性金属，1＜y＜4。)的组成的烧结体。

这里，R是表示从包含Y的镧系、锕系的稀土类金属中选出1种以上。它们其中，作为R，特别最好是Nd、Pr、Sm、Tb、Dy、Ho的稀土类金属，更好的是Tb、Dy，可以复合它们来使用。T是表示1种以上的过渡性金属。它们其中，作为T，特别最好是Fe、Co、Ni、Mn、Cr、Mo等的过渡性金属，更好的是Fe、Co、Ni，可以复合它们来使用。

在组成式(組成式)RT_y中，y＝2时R和T形成的RT₂的莱维氏型金属间化合物(ラ一ベス型金属同化合物)，由于居里温度高，且磁致伸缩值大，因此作为磁致伸缩元件1是最适宜的。这里，y为1以下，烧结后的热处理中析出RT相，磁致伸缩值下降。并且，y为4以上，RT₃相或RT₅相变多，磁致伸缩值下降。因此，为了使RT₂相较多，最好在1＜y＜4的范围内。作为R，也可以使用多种稀土类金属，特别最好是使用Tb和Dy。作为R，使用Tb和Dy的情况下，通过成为用(Tb_aDy_(1-a))T_y所表示的组成，饱和磁致伸缩系数大，能够得到大的磁致伸缩值。这里，a是0.27以下，在室温以下，未示出充足的磁致伸缩值，若超过0.50，在室温附近，未示出充足的磁致伸缩值。T特别最好是Fe，Fe通过和Tb、Dy形成(Tb、Dy)Fe₂型金属间化合物，能够得到具有大的磁致伸缩值的磁致伸缩特性高的烧结体。此时，也可以用Co、Ni置换Fe的一部分，但Co加大磁性各向异性而降低导磁率，并且，Ni降低居里温度，结果，降低了在常温·高磁场下的磁致伸缩值，因此Fe在70wt％以上，更好的是在80wt％以上。

本实施方式中，作为极各向异性圆筒磁铁3，最好使用磁性特性高的Nd-Fe-B系烧结磁铁。该烧结磁铁最好的组成是：Nd：20～40wt％、B：0.5～4.5wt％、Fe：剩余部分。若Nd的量未满20wt％，则成为Nd-Fe-B系烧结磁铁的主相的R₂Fe₁₄B相的生成不充分，析出具有软磁性的d-Fe等，顽磁力(保磁力)显著下降。另一方面，若Nd超过40wt％，则作为主相的R₂Fe₁₄B相的体积比率下降，残留磁通密度下降。并且，Nd和氧反应，含有氧量增加，随之，对产生顽磁力有效的富Nd相(Nd-リッチ相)减少，导致顽磁力降低，因此最好使Nd的量在20～40wt％。这里，可以将Nd的一部分用La、Ce、Pr、Nd、Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Ho、Er、Yd、Lu及Y的1种或2种以上置换。

并且，硼B未满0.5wt％的情况下，不能得到高的顽磁力。但是，若硼B超过4.5wt％，则有残留磁通密度下降的倾向。从而，使上限为4.5wt％。硼B的量最好是0.5～4.5wt％。

而且，也可以加入M制作Nd-Fe-B-M系烧结磁铁。这里，作为M，可以添加Co、Al、Cr、Mn、Mg、Si、Cu、C、Nb、Sn、W、V、Zr、Ti、Mo、Bi、Ag及Ga等元素的1种或2种以上。

以上说明的驱动器10，是在磁致伸缩元件1的周围配置电磁线圈2，并在磁致伸缩元件1的中空部配置极各向异性圆筒磁铁3构成的，但本发明并不限定于这种结构。例如，如图5所示，可以是在磁致伸缩元件1的外周侧配置电磁线圈2，进而在电磁线圈2的外周侧配置极各向异性圆筒磁铁3而构成的驱动器20。并且，在图5中，与驱动器10相同的结构要素标注了相同的符号。

并且，驱动器10，作为极各向异性圆筒磁铁3，使用了极数为2的磁铁，但也可以使用极数超过2极的极各向异性圆筒磁铁。

进而，驱动器10，作为向磁致伸缩元件1施加第2磁场或偏置磁场的机构，使用了极各向异性圆筒磁铁3，但也可以使用径向各向异性圆筒磁铁(ラジァル異方性永久磁石)。

驱动器10、20示出了本发明的最佳方式，当然也可以在不违反本发明的宗旨的范围内适当变更结构。

下面，说明将本发明适用于传感器的实例。

图6是本实施方式中磁致伸缩传感器30的纵剖面图，图7是图6的B-B向视剖面图。

磁致伸缩传感器30具有磁致伸缩元件31、检测线圈32和极各向异性圆筒磁铁33。

形成为圆筒状的磁致伸缩元件31，若从外部向其轴方向施加压力，则其导磁率根据该压力而变化。若向磁致伸缩元件31施加压缩应力，则导磁率减少，反之若施加拉伸应力，则导磁率增加。作为磁致伸缩元件31的最佳的组成物如上述那样。

在圆筒状的磁致伸缩元件31的周围，检测线圈32被与磁致伸缩元件31同轴配置。由此，若磁致伸缩元件31在轴方向上受到压力，其导磁率变化，则检测线圈32的电感变化。即，磁致伸缩传感器30通过将磁致伸缩元件31的导磁率因来自外部的压力而产生的变化作为检测线圈32上产生的电感的变化测定出来，而能够检测压力。

在圆筒状的磁致伸缩元件31的中空部中，极各向异性圆筒磁铁33被与磁致伸缩元件31同轴配置。极各向异性圆筒磁铁33，如图8所示，对磁致伸缩元件31施加沿其周方向的偏置磁场。该偏置磁场与磁致伸缩元件31的伸缩方向相交、更为具体的是相垂直。通过向磁致伸缩元件31施加偏置磁场，如后所述，能够降低在磁致伸缩元件31的伸缩过程中电感的滞后特性。

磁致伸缩传感器30具有用强磁性体构成的壳体34及受压部35。杯状的壳体34收容有磁致伸缩元件31、检测线圈32及极各向异性圆筒磁铁33。受压部35被固定在磁致伸缩元件31的上端。磁致伸缩传感器30，因受压部35受到来自外部的压力，而磁致伸缩元件31伸缩，其导磁率变化，根据基于该导磁率变化的检测线圈32的电感变化，能够测定上述来自上述外部的压力。

以上说明的磁致伸缩传感器30，是在磁致伸缩元件31的周围配置检测线圈32，并在磁致伸缩元件31的中空部配置极各向异性圆筒磁铁33而构成的，但本发明并不限定于这种结构。例如，如图9所示，可以是在磁致伸缩元件31的外周侧配置检测线圈32，进而在检测线圈32的中空部(外周侧)配置极各向异性圆筒磁铁33而构成的磁致伸缩传感器40。并且，在图9中，与磁致伸缩传感器30相同的结构要素标注了相同的符号。

并且，磁致伸缩传感器30，作为极各向异性圆筒磁铁33，使用了极数为2的磁铁，但也可以使用极数超过2极的极各向异性圆筒磁铁。

并且，磁致伸缩传感器30，作为向磁致伸缩元件31施加偏置磁场的机构，使用了极各向异性圆筒磁铁33，但也可以使用径向各向异性圆筒磁铁。

磁致伸缩传感器30、40示出了本发明的最佳方式，当然也可以在不违反本发明的宗旨的范围内适当地变更结构。

实施例1

作为磁致伸缩元件1的材料，使用TDK(株)制的PMT-1(商品名)，且作为极各向异性圆筒磁铁3的材料，使用TDK(株)制的NEOREC42H(商品名)，制成和驱动器10同样结构的驱动器(本发明的驱动器)。并且，PMT-1是具有Tb_0.34Dy_0.666Fe_1.8的组成的烧结体构成的超磁致伸缩材料。并且，NEOREC 42H是具有顽磁力(HcJ)1500kA/m，残留磁通密度(Br)1350mT的特性的Nd-Fe-B系烧结磁铁。

并且，磁致伸缩元件1具有外径6mm、内径4mm、长度20mm的尺寸，极各向异性圆筒磁铁3具有外径3.8mm、内径2mm、长度18mm的尺寸。

并且，作为比较，制作除了不设置极各向异性圆筒磁铁3外，和上述驱动器10同样结构的驱动器(比较驱动器)。

使用本发明的驱动器以及比较驱动器，测定了施加磁场和磁致伸缩值的关系。将其结果示出于图10(本发明的驱动器)以及图11(比较驱动器)。

下面，从图10以及图11示出的测定结果求得磁致伸缩值的直线性以及滞后值。

磁致伸缩值的变化为如图10以及图11的虚线所示那样的直线(线形)是理想的。因此，对于该直线，将实际的磁致伸缩值偏离了何种程度作为直线性求出。具体地，如图11所示，将规定的施加磁场下的磁致伸缩值的偏离值(b)对于磁致伸缩值的全变化量(a)的比率(b/a×100)作为直线性。其结果在图12中示出。

并且，规定的施加磁场下，将磁场增加时的磁致伸缩值和磁场减少时的磁致伸缩值的差作为滞后值求出。其结果在图13中示出。

如图12以及图13所示，本发明的磁致伸缩驱动器以及比较磁致伸缩驱动器都因施加磁场变化，存在磁致伸缩值的滞后特性。但是，如图12以及图13所示，可知本发明的磁致伸缩驱动器和比较磁致伸缩驱动器相比，磁致伸缩值变化的直线性提高，并且滞后特性也降低。

实施例2

作为磁致伸缩元件31的材料，使用TDK(株)制的PMT-1(商品名)，作为极各向异性圆筒磁铁33的材料，使用TDK(株)制的NEOREC42H(商品名)，制成和磁致伸缩传感器30同样结构的磁致伸缩传感器(本发明的磁致伸缩传感器)。并且，PMT-1是具有Tb_0.34Dy_0.66Fe_1.8的组成的烧结体构成的超磁致伸缩材料。并且，NEOREC 42H是具有顽磁力(HcJ)1500kA/m，残留磁通密度(Br)1350mT的特性的Nd-Fe-B系烧结磁铁。

并且，磁致伸缩元件1具有外径6mm、内径4mm、长度8mm的尺寸，极各向异性圆筒磁铁33具有外径3.8mm、内径2mm、长度7mm的尺寸。

并且，作为比较，制作了除了不设置极各向异性圆筒磁铁33外，和上述磁致伸缩传感器30同样结构的磁致伸缩传感器(比较磁致伸缩传感器)。

使用本发明的磁致伸缩传感器以及比较磁致伸缩传感器，测定了电感随压力的变化。经过测定，通过LCR测试仪施加1kHz、300AT/m强度(低度)的交流磁场，将其结果示出于图14(本发明的磁致伸缩传感器)以及图15(比较磁致伸缩传感器)。

下面，从图14以及图15的测定结果求出电感变化的直线性以及滞后值。

电感的变化为如图14的虚线所示那样的直线(线形)是理想的。因此，对于该直线，将实际的电感偏离了何种程度作为直线性求出。具体地，如图14所示，将规定压力下的电感偏离值(d)对于电感的全变化量(c)的比率(d/c×100)作为直线性。其结果在图16中示出。

并且，在规定的压力下，将加压时的电感和减压时的电感的差作为滞后值求出。其结果在图16以及图17中示出。

如图16以及图17所示，本发明的磁致伸缩传感器以及比较磁致伸缩传感器都因压力变化，存在电感的滞后特性。但是，如图16以及图17所示，可知在磁致伸缩元件1(31)上施加偏置磁场的本发明的磁致伸缩传感器和比较磁致伸缩传感器相比，电感变化的直线性提高，并且滞后特性也降低。

Claims (19)

1.一种磁致伸缩装置，其特征在于，具有：

通过施加磁场，或通过来自外部的压力，而在轴方向伸缩的磁致伸缩元件；

检测是否施加上述磁场，或检测对应于上述伸缩的上述磁致伸缩元件的导磁率变化的线圈；

施加与上述磁致伸缩元件的上述伸缩方向相交的方向的磁场的磁场施加机构。

2.如权利要求1所述的磁致伸缩装置，其特征在于，

上述磁致伸缩元件，由具有中空部的筒状体构成；

上述线圈，被配置成与上述筒状体同轴，；

上述磁场施加机构，由被配置成与上述筒状体同轴的筒状永久磁铁构成。

3.如权利要求2所述的磁致伸缩装置，其特征在于，

上述线圈被配置在上述筒状体的周围，上述筒状永久磁铁被配置在上述筒状体的中空部。

4.如权利要求3所述的磁致伸缩装置，其特征在于，

上述筒状永久磁铁，为极各向异性永久磁铁。

5.如权利要求1所述的磁致伸缩装置，其特征在于，

上述磁致伸缩装置为驱动器，具有：

通过施加与上述轴方向平行的方向的第1磁场，而沿上述轴方向伸缩的上述磁致伸缩元件；

由向上述磁致伸缩元件施加上述第1磁场的线圈形成的第1磁场施加机构；

向上述磁致伸缩元件施加与上述第1磁场相交的方向的第2磁场的第2磁场施加机构。

6.如权利要求5所述的驱动器，其特征在于，上述第1磁场和上述第2磁场大致垂直。

7.如权利要求5所述的磁致伸缩装置，其特征在于，具有：

收容上述磁致伸缩元件、上述第1磁场施加机构及上述第2磁场施加机构，并且由强磁性体构成的壳体；

输出上述磁致伸缩元件的磁致伸缩位移，并且由强磁性体构成的输出端部。

8.如权利要求1所述的磁致伸缩装置，其特征在于，

上述磁致伸缩装置为传感器，具有：

通过在上述轴方向受到压力，而沿上述轴方向伸缩的上述磁致伸缩元件；

检测出对应于上述伸缩的上述磁致伸缩元件的导磁率变化的上述线圈；

向上述磁致伸缩元件施加与上述磁致伸缩元件的上述伸缩方向相交的方向的磁场的上述磁场施加机构。

9.如权利要求8所述的磁致伸缩装置，其特征在于，上述伸缩方向和由上述磁场施加机构施加的上述磁场大致垂直。

10.如权利要求8所述的磁致伸缩装置，其特征在于，具有：

收容上述磁致伸缩元件、上述线圈及上述磁场施加机构，并且由强磁性体构成的壳体；

受到上述压力，并且由强磁性体构成的受压部。

11.如权利要求1所述的磁致伸缩装置，其特征在于，

上述磁致伸缩元件，由具有用RT_y表示的组成的烧结体构成，上述筒状永久磁铁由Nd-Fe-B系烧结磁铁构成，其中R是1种以上的稀土类金属，T是1种以上的过渡性金属，1＜y＜4。

12.一种驱动器，其特征在于，具有：

通过施加驱动磁场，而在轴方向伸缩的筒状的磁致伸缩元件；

被配置在上述磁致伸缩元件的外周侧，施加上述驱动磁场的电磁线圈；

被配置在上述磁致伸缩元件的内周侧，向上述磁致伸缩元件施加磁场的极各向异性永久磁铁。

13.如权利要求12所述的驱动器，其特征在于，

上述极各向异性永久磁铁，对上述磁致伸缩元件沿周方向施加偏置磁场。

14.如权利要求13所述的驱动器，其特征在于，

通过施加上述偏置磁场，降低在上述伸缩过程中磁致伸缩值的滞后。

15.一种传感器，其特征在于，具有

通过受到外压，而在轴方向伸缩的筒状的磁致伸缩元件；

被配置在上述磁致伸缩元件的外周侧，将上述磁致伸缩元件的导磁率的变化作为电感变化进行检测的线圈；

被配置在上述磁致伸缩元件的内周侧，向上述磁致伸缩元件施加磁场的极各向异性永久磁铁。

16.如权利要求15所述的传感器，其特征在于，

上述极各向异性永久磁铁，对上述磁致伸缩元件沿周方向施加偏置磁场。

17.如权利要求16所述的传感器，其特征在于，

通过施加上述偏置磁场，降低在上述伸缩过程中电感值的滞后。

18.一种磁致伸缩驱动器的驱动方法，其特征在于，具有：

通过对向上述磁致伸缩元件在轴方向施加驱动磁场，使上述磁致伸缩元件向轴方向伸缩的步骤(A)；

在上述步骤(A)中，对上述磁致伸缩元件施加与上述驱动磁场大致垂直的偏置磁场的步骤(B)。

19.一种磁致伸缩传感器的传感检测方法，其特征在于，具有：

检测出上述磁致伸缩元件在轴方向的伸缩导致的上述磁致伸缩元件的导磁率的变化的步骤(a)；

在上述步骤(a)中，对上述磁致伸缩元件施加与上述伸缩方向大致垂直的偏置磁场的步骤(b)。

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