DE69105773T2

DE69105773T2 - Magnetostriktiver Antrieb.

Info

Publication number: DE69105773T2
Application number: DE69105773T
Authority: DE
Inventors: Takahiko Kobayashi; Masashi Sahashi
Original assignee: Toshiba Corp
Current assignee: Toshiba Corp
Priority date: 1990-02-23
Filing date: 1991-02-22
Publication date: 1995-06-01
Anticipated expiration: 2011-02-23
Also published as: DE69105773D1; EP0443873A1; US5184037A; EP0443873B1

Description

Die vorliegende Erfindung betrifft einen magnetostriktiven Antrieb mit einer magnetischen Substanz, die bei Anlegung eines externen Magnetfelds Magnetostriktion zu erzeugen (entwickeln) vermag.
Als ein herkömmlicher Antrieb (bzw. Betätigungsglied) zum Erzeugen von Schwingung oder Verschiebung ist ein piezoelektrischer Antrieb mit einem eine Verschiebung erzeugenden Element aus einem piezoelektrischen Material, wie PZT, bekannt, welches Element mit einer Steuerspannung gespeist wird. Außerdem sind auch ein das Prinzip eines Lautsprechers nutzender elektromagnetischer Antrieb und ein eine Magnetostriktionserscheinung nutzender magnetostriktiver Antrieb bekannt.
Es wird gefordert, daß der Antrieb zum Erzeugen von Schwingung oder Verschiebung kleine Abmessungen besitzt und eine hohe Leistung zu erzeugen vermag. Besondere Aufmerksamkeit wird einem magnetostriktiven Antrieb mit einem eine Verschiebung erzeugenden Element gewidmet, der einer solchen Anforderung zu genügen vermag, d.h. der aus einem zum Erzeugen oder Entwickeln von Magnetostriktion befähigten und eine größere Steifheit als das genannte piezoelektrische Material aufweisenden magnetischen Material hergestellt ist.
Das bei diesem magnetostriktiven Antrieb verwendete magnetische Material besteht herköinirtlicherweise aus einer Legierung auf Ni-Basis, einer Legierung auf Fe-Al-Basis oder einem Ferrit. Neuerdings wurde berichtet, daß eine ultrahoch (giant) magnetostriktive Seltenerdemetall-Übergangsmetallegierung, die eine Verschiebung entsprechend dem 10-fachen oder mehr der Verschiebung des vorgenannten magnetostriktiven Materials zu erzeugen vermag, verwendet werden kann. Der magnetostriktive Antrieb umfaßt Mittel zum Anlegen eines Steuer-Magnetfelds an das magnetostriktive Material. Als solche Mittel zum Anlegen eines Magnetfelds wird verbreitet ein Magnetkreis mit einem Elektromagneten, der durch Zuspeisung eines Steuerstroms ein Magnetfeld einfach zu steuern vermag, eingesetzt.
Damit der magnetostriktive Antrieb eine starke Schwingungswelle erzeugen kann, ist es nötig, dem magnetostriktiven Material eine große Verschiebung zu erteilen, wozu es Dedoch nötig ist, den Steuerstrom zu vergrößern, was eine Vergrößerung der Stromversorgung bedingt. Außerdem vergrößert sich dabei der Antrieb selbst. Bei Verwendung der magnetostriktiven Legierung ist es ferner nötig, die (den) zugespeiste(n) Energie oder Strom in größtmöglichem Maße zu nutzen. Beim Stand der Technik ist aber die Konstruktion des Magnetkreises (noch) nicht ausreichend verbessert worden. Demzufolge konnten eine Verkleinerung der Abmessungen und eine Erhöhung der Ausgangsleistung nicht erreicht werden.
Andererseits ist die Entwicklung eines Antriebs, der eine Feinverschiebung in der Größenordnung von Mikrometern zu erzeugen vermag, entsprechend der Entwicklung von Instrumentierungstechnologie und Präzisionsinstrumenten angestrebt worden. Bei diesem Antrieb müssen eine Absolut-Antriebsverschiebungsgröße, Präzisions- Steuereigenschaft oder -Steuerbarkeit und Zähigkeit oder Stabilität (toughness) groß sein.
Als ein diesen Anforderungen genügender Antrieb wird ein magnetostriktiver Antrieb mit einem magnetischen Körper oder Magnetkörper (magnetisches Material) vorgeschlagen, an den durch den gleichen Magnetkreis, wie oben erwähnt, ein Steuer-Magnetfeld angelegt wird. Der diesen Magnetkörper verwendende Antrieb ist mit einem Mittel zum Anlegen eines Steuer-Magnetfelds an den Magnetkörper versehen. Als solches Mittel zum Anlegen des Magnetfelds wird ein Magnetkreis mit einem Elektromagneten, der durch Zuspeisung von Steuerstrom ein Magnetfeld einfach zu steuern vermag, verwendet.
Wenn beim magnetostriktiven Antrieb jedoch die Eigenschaft des Magnetkörpers durch eine (mechanische) Spannungsvariation oder -änderung aufgrund eines externen Einflusses ungünstig beeinflußt wird, werden Stabilität und Steuerbarkeit des Antriebs beeinträchtigt. Wenn beispielsweise der Magnetkörper mit einer Last beaufschlagt wird, verändert sich im Vergleich zum Fall ohne einwirkende Last die Beziehung zwischen der Größe der Verschiebung des Magnetkörpers und dem anliegenden Magnetfeld. Der Grund dafür besteht darin, daß der Gegen- oder Umkehreffekt (reverse effect) der Magnetostriktion herbeigeführt wird und Stabilität und Steuerbarkeit infolge der Anderung der Last verschlechtert werden. Wenn zudem dem Magnetkreis ein Steuerstrom zugespeist wird, um den Magnetkörper zu verschieben (d.h. in ihm eine Verschiebung herbeizuführen), wird der Magnetkreis durch den Steuerstrom erwärmt (aufgeheizt), so daß sich demzufolge der Magnetkörper thermisch ausdehnt. Folglich variiert die Größe der Verschiebung, und es ist schwierig, eine Feinverschiebung in der Größenordnung von Mikrometern (um) mit hoher Stabilität und Steuerbarkeit zu erzeugen.
Eine Aufgabe der vorliegenden Erfindung ist die Schaffung eines magnetostriktiven Antriebs, bei dem Eingangsleistungsverlust reduziert und eine Ausgangsleistung erhöht sein können, welcher Antrieb in seiner Größe verringert und auf einen Vibrator (Schwinger) o.dgl. anwendbar ist.
Eine andere Aufgabe der Erfindung ist die Schaffung eines magnetostriktiven Antriebs, der unabhängig von thermischer Störung, Last usw., die eine Dehnungs- bzw. Deformationsspannungsänderung eines eine Verschiebung erzeugenden Mittels beeinflussen, eine feine oder kleine Verschiebung zu bewirken vermag und mit hoher Stabilität und Steuerbarkeit ansteuerbar ist.
Gegenstand dieser Erfindung ist ein magnetostriktiver Antrieb, umfassend:
ein aus einer magnetischen Substanz mit Magnetostriktion geformtes, eine Verschiebung erzeugendes Mittel,
ein an dem eine Verschiebung erzeugenden Mittel befestigtes verschiebbares Element, das in der Verschiebungsrichtung des eine Verschiebung erzeugenden Mittels verschiebbar bzw. bewegbar ist,
eine um das eine Verschiebung erzeugende Mittel herum vorgesehene Magnetfelderzeugungseinheit zum Beaufschlagen des eine Verschiebung erzeugenden Mittels mit einem Magnetfeld,
ein Magnetkreisbauteil, um zusammen mit dem verschiebbaren Element einen Hauptteil eines geschlossenen Magnetkreises zu bilden, in welchem das Magnetkreisbauteil, das eine Verschiebung erzeugende Mittel und die Magnetfelderzeugungseinheit untergebracht (stored) sind, sowie
ein im Magnetkreisbauteil angeordnetes elastisches Element zum Beaufschlagen des eine Verschiebung erzeugenden Mittels über das verschiebbare Element mit einer Druckkraft in der Verschiebungsrichtung des Erzeugungs-Mittels.
Als magnetische Substanz kann ein herkömmlicherweise verwendetes Material, etwa eine Legierung auf Ni-Basis, eine Legierung auf Fe-Al-Basis oder ein Ferrit verwendet werden.
Zur Verringerung der Größe des Vibrators o.dgl. und zur Erhöhung der Ausgangsleistung ist es wünschenswert bzw. zweckmäßig, daß die magnetische Substanz aus einer ultrahoch (giant) magnetostriktiven Legierung aus einer intermetallischen Verbindung des Laves-Phasentyps auf der Basis eines Seltenerdemetall-Übergangsmetalls besteht. Die ultrahoch magnetostriktive Legierung weist eine Zusammensetzung auf, welche dem Atomverhältnis
R(Fe1-x-yCoxMy)z
(worin bedeuten: R = mindestens ein Element, ausgewählt aus Seltenerdemetallen, einschließlich Yttrium; M = mindestens ein Element aus der Gruppe Ni, Mn, Mg, Al, Ga, Zn, V, Zr, Hf, Ti, Nb, Cu, Ag, Sn, Mo, Si und B; und x, y und z für 0 ≤ x ≤ 0,95, 0 ≤ y ≤ 0,6 und 1,5 ≤ z ≤ 4,0 stehen) genügt.
Spezifische Beispiele sind eine Legierung auf Tb-Dy Fe-Basis und eine Legierung auf Tb-Dy Fe-Mn- Basis. Es ist auch möglich, magnetostriktive Legierungen mit negativer Magnetostriktion, wie SmFe&sub2; und ErFe&sub2; zu verwenden.
Das eine Verschiebung erzeugende Mittel ist in der Praxis ein Körper aus der magnetischen Substanz. Der Körper kann z.B. ein massiver zylindrischer, ein hohlzylindrischer, ein prismatischer oder ein mehrlagiger Stab (rod) sein. Wenn jedoch eine Schwingung von einigen kHz oder mehr angelegt wird, wird vorzugsweise ein hohlzylindrischer oder ein mehrlagiger Stab verwendet, der den Hauteffekt des magnetischen Körpers oder Magnetkörpers zu verbessern und einen Wirbelstromverlust zu unterdrücken vermag.
Vorzugsweise wird die Magnetfelderzeugungseinheit aus einer ersten Magnetfelderzeugungseinheit zum Erzeugen einer Verschiebung im Magnetkörper und einer zweiten Magnetfelderzeugungseinheit zum Vormagnetisieren des Magnetkörpers gebildet. Die erste Magnetfelderzeugungseinheit ist z.B. eine Solenoidspule, die zweite Magnetfelderzeugungseinheit ist beispielsweise ein Dauermagnet oder ein Elektromagnet.
Zweckmäßig erfüllt die als erste Magnetfelderzeugungseinheit benutzte Solenoidspule die Formbedingung 0,5Lm< Lc< 2Lm, mit: Lm = Länge des Magnetkörpers und Lc = Länge der Solenoidspule (oder auch Magnetspule). Der Grund hierfür ist folgender: Wenn die Länge Lc der Solenoidspule kleiner ist als 0,5Lm, wird es schwierig, das von der Solenoidspule erzeugte Magnetfeld gleichmäßig den Magnetkörper beaufschlagen zu lassen. Wenn andererseits die Länge Lc der Spule größer ist als 2Lm, nimmt zwar der Beaufschlagungswirkungsgrad des Magnetfelds zu, doch kann sich die Größe des Vibrators vergrößern, wenn die Erfindung auf einen Vibrator angewandt wird. Zur Verbesserung der Zuverlässigkeit des Antriebs ist es wünschenswert, daß in einer Konstruktion des berührungsfreien Typs ein Spalt zwischen der Solenoidspule und dem Magnetkörper vorgesehen ist. Wenn dagegen der Wirkungsgrad erhöht sein muß, kann eine Engkontaktkonstruktion, bei welcher die Solenoidspule unmittelbar um den Magnetkörper herumgewickelt ist, angewandt werden.
Das elastische Element kann eine Feder oder ein Harzmaterial sein. Bei letzterem handelt es sich z.B. um einen Mehrzweck- oder Silikongummi bzw. -kautschuk.
Beim erfindungsgemäßen magnetostriktiven Antrieb sind der Magnetkörper mit Magnetostriktion und die Magnetfelderzeugungseinheit innerhalb des Magnetkreisbauteils untergebracht, das zusammen mit dem verschiebbaren Element einen Hauptteil des geschlossenen Magnetkreises bildet. Demzufolge kann von der Magnetfelderzeugungseinheit effektiv ein Magnetfeld auf den Magnetkörper zur Einwirkung gebracht werden. Hierdurch kann der Wirkungsgrad der Ausgangsleistung eines am Magnetkörper befestigten verschiebbaren Elements in Beziehung zur Eingangsleistung erhöht werden. Zudem kann das Magnetkreisbauteil auch als Mittel zum Anlegen oder Ausüben einer Druckspannung an den bzw. auf den Magnetkörper über das elastische Element fungieren; der magnetostriktive Antrieb kann in seinen Atmessungen verkleinert und als ein (einziger) Körper ausgestaltet sein.
Gegenstand dieser Erfindung ist ferner ein magnetostriktiver Antrieb umfassend:
ein eine Verschiebung erzeugendes Mittel aus einer magnetischen Substanz mit Magnetostriktion,
eine um das eine Verschiebung erzeugende Mittel herum vorgesehene Magnetfelderzeugungseinheit zum Beaufschlagen des eine Verschiebung erzeugenden Mittels mit einem Magnetfeld,
eine Detektionseinheit zum Detektieren oder Erfassen eines Faktors, der eine Deformationsspannungsänderung in dem eine Verschiebung erzeugenden Mittel beeinflußt, und
eine mit der Detektionseinheit verbundene Steuereinheit zum Steuern eines Magnetfelds, das von der Magnetfelderzeugungseinheit an das eine Verschiebung erzeugende Mittel angelegt wird, auf der Grundlage eines von der Detektionseinheit gelieferten Detektionssignals.
Das eine Verschiebung erzeugende Mittel ist in der Praxis ein Körper aus der magnetischen Substanz.
Die Detektionseinheit detektiert oder erfaßt einen Faktor, der eine Deformationsspannungsänderung (strain variation) , z.B. eine magnetische Charakteristik des Magnetkörpers, seine Temperatur oder seine Deformationsspannung (strain) beeinflußt.
Wenn sich bei diesem Antrieb gemäß der Erfindung die Magnetfelderzeugungseinheit unter dein ihr zugespeisten Strom erwärmt und der Magnetkörper eine thermische Verformung oder Deformation erfährt, oder wenn der Magnetkörper durch Schwingung oder Reibung deformiert wird, erfaßt die Detektionseinheit zum Erfassen eines Faktors, der eine Deformationsspannungsänderung im Magnetkörper beeinflussen kann, z.B. eine Deformationsspannungsdetektoreinheit, die Deformationsspannung (Absolutgröße der Verschiebung) der magnetischen Substanz. Auf der Grundlage der durch die Deformationsspannungsdetektoreinheit erfaßten Deformationsspannungsgröße steuert (regelt) die Steuereinheit einen z.B. der Magnetfelderzeugungseinheit zugespeisten Steuerstrom. Damit kann die Größe des durch die Magnetfelderzeugungseinheit an den Magnetkörper angelegten Magnetfelds gesteuert oder geregelt werden. Infolgedessen können unabhängig von thermischer Störung, Schwingung usw., welche die Deformationsspannungsänderung im Magnetkörper beeinflussen, eine Feinverschiebung mit hoher Stabilität und Steuerbarkeit bewirkt und eine genaue Positionierung sichergestellt werden.
Ein besseres Verständnis dieser Erfindung ergibt sich aus der folgenden genauen Beschreibung anhand der beigefügten Zeichnungen, in denen zeigen:
Fig. 1 eine Schnittansicht eines Vibrators, auf den ein magnetostriktiver Antrieb gemäß einer ersten Ausführungsform dieser Erfindung angewandt ist,
Fig. 2 eine schematische Darstellung des Aufbaus einer anderen, beim Antrieb nach Fig. 1 verwendeten Magnet- oder Solenoidspule,
Fig. 3 eine schematische Darstellung des Aufbaus noch einer anderen beim Antrieb nach Fig. 1 verwendeten Magnet- oder Solenoidspule,
Fig. 4 eine Schnittansicht eines Vibrators gemäß einer Abwandlung der ersten Ausführungsform,
Fig. 5 eine Schnittansicht eines Vibrators mit einem magnetostriktiven Antrieb gemäß einer zweiten Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 6 eine Schnittansicht eines Vibrators mit einem magnetostriktiven Antrieb gemäß einer dritten Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 7 eine Schnittansicht eines Vibrators mit einem magnetostriktiven Antrieb gemäß einer vierten Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 8 eine Schnittansicht eines Vibrators mit einem magnetostriktiven Antrieb gemäß einer fünften Ausführungsform dieser Erfindung,
Fig. 9A eine Drauf sicht auf ein Anwendungsbeispiel der Vibratoreinheit gemäß der fünften Ausführungsform,
Fig. 9B eine Schnittansicht der Vibratoreinheit nach Fig. 9A,
Fig. 10 eine Schnittansicht eines anderen Anwendungsbeispiels der Vibratoreinheit gemäß der fünften Auführungsform,
Fig. 11 eine perspektivische Darstellung noch eines anderen Anwendungsbeispiels der Vibratoreinheit gemäß der fünften Ausführungsform,
Fig. 12 eine Schnittansicht eines magnetostriktiven Antriebs gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung, der für Feinverschiebung benutzt wird,
Fig. 13 ein Schaltbild einer beim Antrieb nach Fig. 12 benutzten Treiber- oder Ansteuerschaltung,
Fig. 14 eine graphische Kennliniendarstellung einer Beziehung zwischen dem der Solenoidspule des Antriebs nach der sechsten Ausführungsform zugespeisten Steuerstrom und der Verschiebung eines magnetostriktiven Stabs des Antriebs,
Fig. 15 eine graphische Kennliniendarstellung eines Detektions- oder Meßwerts einer Last beim Antrieb nach der sechsten Ausführungsform,
Fig. 16 ein Schaltbild einer anderen, beim Antrieb nach der sechsten Ausführungsform verwendeten Treiber- oder Ansteuerschaltung,
Fig. 17 eine Schnittansicht einer Anwandlung des Antriebs gemäß der sechsten Ausführungsform,
Fig. 18 eine Schnittansicht eines magnetostriktiven Antriebs gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung, der für Feinverschiebung benutzt wird,
Fig. 19 ein Schaltbild einer beim Antrieb nach Fig. 18 verwendeten Treiber- oder Ansteuerschaltung,
Fig. 20 eine graphische Kennliniendarstellung einer Beziehung zwischen der Temperatur eines magnetostriktiven Stabs und der Verschiebung des Stabs für magnetostriktive Antriebe gemäß der siebten Ausführungsform und gemäß einem Vergleichsbeispiel,
Fig. 21 eine Schnittansicht eines magnetostriktiven Antriebs gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung, der für Feinverschiebung benutzt wird,
Fig. 22 ein Schaltbild einer beim Antrieb nach Fig. 21 verwendeten Treiber- oder Ansteuerschaltung,
Fig. 23 eine graphische Kennliniendarstellung einer Beziehung zwischen dem der Solenoidspule des Antriebs zugespeisten Steuerstrom und der durch ein berührungsfrei arbeitendes, am magnetostriktiven Stab des Antriebs angebrachtes Verschiebungsmeßgerät detektierten bzw. gemessenen Verschiebung sowie
Fig. 24 eine graphische Kennliniendarstellung einer Beziehung zwischen dem der Solenoidspule des Antriebs gemäß der achten Ausführungsform zugespeisten Steuerstrom und der durch ein am magnetostriktiven Stab des Antriebs angebrachtes Deformationsspannungs-Meßgerät detektierten bzw. gemessenen Deformationsspannung.
Im folgenden sind bevorzugte Ausführungsformen dieser Erfindung anhand der beigefügten Zeichnungen im einzelnen beschrieben.

Erste Ausführungsform

Fig. 1 ist eine Schnittansicht eines Vibrators 15, auf den ein magnetostriktiver Antrieb gemäß dieser Erfindung angewandt ist. Ein zylindrisches Joch 1 als ein Hauptteil eines Magnetkreises weist am einen Ende einen scheibenartigen Dichtungsabschnitt 2 auf. Ein aus einer magnetischen Substanz mit Magnetostriktion hergestellter magnetostriktiver Stab 3 mit einem Durchmesser von z.B. 5 mm und einer Länge von z.B. 25 mm ist im zylindrischen Joch 1 so angeordnet, daß er sich in der Längsrichtung des Joches 1 erstreckt. Der magnetostriktive Stab 3 besteht aus einer ultrahoch magnetostriktiven Legierung, z.B. Tb0,28Dy0,72Fe1,95. Eine als erste Magnetfelderzeugungseinheit zum Verschieben des magnetostriktiven Stabs 3 dienende Magnet- oder Solenoidspule 4 ist zwischen dem magnetostriktiven Stab 3 und dem zylindrischen Joch 1 angeordnet. Die Solenoidspule 4 besitzt eine Länge entsprechend dem 0,9-fachen der Länge des magnetostriktiven Stabs 3, so daß letzterer gleichmäßig mit einem Magnetfeld beaufschlagt werden kann. Die Spule 4 besitzt eine mehrlagige gleichmäßige Wicklungsstruktur, bei welcher sich die Spule 4 unter Einhaltung eines vorbestimmten Spalts zwischen dem Stab 3 und der Spule 4 vom einen Ende des Stabs 3 zum anderen Ende erstreckt.
Innerhalb des Jochs 1 sind ein scheibenartiges bewegbares oder verschiebbares Joch 5 und ein feststehendes Joch 6 an den beiden Längsenden des magnetostriktiven Stabs 3 angeordnet. Die Joche 5 und 6 sowie die beiden Enden des Stabs 3 sind durch Zwischenfügung von Abstandstücken 7a und 7b aus z.B. Acetalharz festgelegt. Die Abstandstücke 7a und 7b schützen die beiden Enden des Stabs 3. Die dem magnetostriktiven Stab 3 zugewandten Flächen des verschiebbaren Joches 5 und des feststehenden Joches 6 weisen Ringnuten 8 bzw. 9 auf. In den Nuten 8 und 9 sind als zweite Magnetfelderzeugungseinheit dienende ringförmige Dauermagnete 10a bzw. 10b angeordnet. Die Kombination aus dem zylindrischen Joch 1, dem verschiebbaren Joch 5 und dem feststehenden Joch 6 dient hauptsächlich als geschlossener Magnetkreis für die Solenoidspule 4 und die Dauermagnete 10a und 10b.
Zwischen dem verschiebbaren Joch 5 und der Innenumfangsfläche des zylindrischen Joches 1 ist ein Spalt 11 vorgesehen. Vorzugsweise ist der Spalt 11 möglichst schmal bzw. eng, um den geschlossenen Magnetkreis mit reduziertem magnetischen Widerstand zu bilden. Ein aus z.B. Silikongummi oder -kautschuk bestehendes, ringförmiges elastisches Element 12 ist zwischen das verschiebbare Joch 5 und den Dichtungsabschnitt 2 des Joches 1 eingefügt. Aufgrund der Elastizität des elastischen Elements 12 ist das verschiebbare Joch 5 in der Verschiebungsrichtung des magnetostriktiven Stabs 3 bewegbar bzw. verschiebbar. Die Charakteristika (Kennlinien) des Vibrators 15 hängen weitgehend vom Elastizitätsmodul des elastischen Elements 12 ab; zweckmäßig ist der Elastizitätsmodul mit einer optimalen Größe gewählt. Das feststehende Joch 6 ist vom offenen Ende des Joches 1 her mit festem Sitz in das zylindrische Joch 1 eingepaßt (eingepreßt). Aufgrund des festen Sitzes des feststehenden Joches 6 ist der magnetostriktive Stab 3 mit Druck am verschiebbaren Joch 5, auf welches durch das elastische Element 12 eine elastische Kraft ausgeübt wird, fixiert und auch durch das elastische Element 12 verspannt (sogenannte "Langevinsche Struktur"). Zur Bildung des Vibrators mit hohem Wirkungsgrad ist es zweckmäßig, daß das Gewicht des feststehenden Joches 6 ausreichend größer ist als dasjenige des verschiebbaren Joches 5.
Am verschiebbaren Joch 5 ist ein Ausgangsende 13 für die Übertragung von Schwingung befestigt. Das Ausgangsende 13 ragt durch eine im scheibenartigen Dichtungsabschnitt 2 des zylindrischen Joches 1 ausgebildete Bohrung 14 nach außen.
Beim Vibrator 15 mit der beschriebenen Konstruktion ist oder wird das Ausgangsende 13 mechanisch an einem vorgesehenen Objekt, auf das Schwingung übertragen werden soll, befestigt. Der Solenoidspule 4 wird ein Steuerstrom zugespeist, wodurch der aus Tb0,28Dy0,72Fe1,95 bestehende magnetostriktive Stab verschoben wird. Infolgedessen wird eine vorbestimmte Schwingung von dem am magnetostriktiven Stab 3 über das Abstandstück 7a und das verschiebbare Joch 5 befestigten Ausgangsende 13 übertragen. Wenn der Spule 4 der Steuerstrom zugespeist wird, üben die an beiden Enden des Stabs 3 angeordneten Dauermagnete 10a und 10b eine vorbestimmte Gleichspannung-Vormagnetisierung auf den Stab 3 aus. Aufgrund der Anlegung oder Ausübung der Gleichspannung-Vormagnetisierung kann vom bzw. am Ausgangsende 13 eine Schwingung in Übereinstimmung mit dem der Solenoidspule 4 zugespeisten negativen/positiven Steuerstrom erzeugt werden. Der magnetostriktive Stab 3 kann eine maximale Verschiebungsgröße oder -geschwindigkeit (rate) in einem schwachen Magnetfeld aufweisen. Infolgedessen kann eine lineare Beziehung zwischen dem Steuerstrom zur Spule 4 und der Verschiebung des Stabs 3 aufgestellt werden. In dem Fall, in welchem der magnetostriktive Stab aus einer ultrahoch magnetostriktiven Legierung aus Tb0,5Dy0,5(Fe0,8Mn0,2)1,9 hergestellt war, wurde ein ausgezeichneter Vibrator realisiert.
Beim beschriebenen Vibrator 15 ist der geschlossene Magnetkreis durch das zylindrische Joch 1, das verschiebbare Joch 5 und das feststehende Joch 6 gebildet. Der magnetostriktive Stab 3, die Solenoidspule 4 und die Dauermagnete 10a und 10b sind innerhalb des zylindrischen Joches 1, des verschiebbaren Joches 5 und des Joches 6 untergebracht, wodurch der Wirkungsgrad der Anlegung eines Magnetfelds von der Spule 4 an den Stab 3 und der Wirkungsgrad der Beaufschlagung mit einer Gleichspannung-Vormagnetisierung von den Dauermagneten 10a und 10b her verbessert sind oder werden. Außerdem kann durch den geschlossenen Magnetkreis ein Austritt des Magnetfeldes zur Außenseite hin verhindert werden. Infolgedessen kann der Wirkungsgrad der Ausgangsleistung in Beziehung zur Eingangsleistung deutlich erhöht sein.
Die Bauteile (zylindrisches Joch 1, verschiebbares Joch 5 und feststehendes Joch 6) des geschlossenen Magnetkreises sind mit dem elastischen Element 12 kombiniert, so daß der magnetostriktive Stab 3 mit Druck am verschiebbaren Joch 5 fixiert und der Stab 3 durch das elastische Element 12 verklemmt oder verspannt ist. Mit anderen Worten: die "Langevinsche Struktur" ist dabei realisiert. Als Ergebnis kann die Größe des Vibrators 15 verringert sein. Da außerdem das elastische Element 12 auf den magnetostriktiven Stab 3 in der Verschiebungsrichtung eine Druckspannung oder -beanspruchung ausübt, kann die Größe der Spannung (oder Dehnung) zum bzw. am Stab 3 mittels des Ausmaßes, in welchem das feststehende Joch 6 in das zylindrische Joch 1 eingesetzt ist, frei bestimmt werden.
Durch Ausbildung der die beiden Enden des Stabs 3 am verschiebbaren Joch 5 und am feststehenden Joch 6 festlegenden Abstandstücke 7a und 7b aus Acetalharz können die Abstandstücke 7a und 7b sowie das elastische Element 12 miteinander zusammenwirken, um den Stab 3 sicher am verschiebbaren Joch 5 festzulegen oder zu befestigen. Falls jedoch die Abstandstücke 7a und 7b aus einem extrem weichen Werkstoff geformt sind oder werden, wird die Verschiebung des Stabs 3 von den Abstandstücken 7a und 7b absorbiert, so daß sie weitgehend verlorengeht. Hierdurch wird der Wirkungsgrad des Vibrators 15 herabgesetzt. Es ist daher zweckmäßig, die Abstandstücke 7a und 7b aus einem Werkstoff einer zweckmäßigen Steifheit zu formen.
Bei der ersten Ausführungsform weist die als erste Magnetfelderzeugungseinheit dienende Solenoidspule 4 eine mehrlagige gleichmäßige Wicklungskonstruktion auf. Bei der Spule 4 mit dieser Konstruktion besitzt eine räumliche Verteilung oder Raumverteilung des erzeugten Magnetfelds einen höchsten Wert im Mittelbereich der Spule und allmählich bzw. fortlaufend abnehmende Werte bzw. Größen in Richtung auf die Endabschnitte. Wenn der Steuerstrom der Solenoidspule zugespeist wird, ist es nötig, die Größen des ohmschen Widerstands und der Induktivität auf optische (bzw. optimale - A.d.Ü.) Werte einzustellen, und zwar im Hinblick auf die Bedingungen der Stromversorgung. Unter diesen Gegebenheiten ist es möglich, die Solenoidspule 4 gemäß Fig. 2 aus drei geteilten Spulen 4a, 4b und 4c, die an eine Stromquelle 16 angeschlossen sind, zu bilden und damit den magnetostriktiven Stab 3 mit einem gleichmäßigen Magnetfeld zu beauf schlagen. Gemäß Fig. 2 können außerdem durch Parallelschaltung der Spulen 4a, 4b und 4c zur Stromquelle 16 der ohmsche Widerstand und die Induktivität auf optimale Größen reduziert werden. Die gleichen Vorteile lassen sich ferner durch Ausbildung der Solenoidspule 4 als doppelt-mehrlagige gleichmäßige Wicklungsspule 4&sub1;, 4&sub2; gemäß Fig. 3 und paralleles Anschließen der Spulen 4&sub1;, 4&sub2; an eine (nicht dargestellte) Stromquelle erzielen.
Bei der ersten Ausführungsform sind die Dauermagnete 10a und 10b an den beiden Enden des magnetostriktiven Stabs 3 angeordnet; gemäß Fig. 4 kann jedoch ein einziger Dauermagnet 10 nur an dem Ende des Stabs 3, das dem feststehenden Joch 6 naheliegt, vorgesehen sein.
Bei der ersten Ausführungsform ist der Spalt 11 zwischen dem zylindrischen Joch 1 und dem verschiebbaren Joch 5 möglichst eng ausgelegt, wodurch der geschlossene Magnetkreis mit einem reduzierten magnetischen Widerstand gebildet wird; die Erfindung ist jedoch nicht auf diese Technik beschränkt. Beispielsweise kann in den Spalt 11 zwischen dem zylindrischen Joch 1 und dem verschiebbaren Joch 5 ein magnetisches Fluid injiziert werden, um dadurch den magnetischen Widerstand zu reduzieren und den Wirkungsgrad der Ausgangsleistung in Beziehung zur Eingangsleistung zu erhöhen oder zu verbessern. Das magnetische Fluid besteht im allgemeinen aus magnetischen, ultrafeinen Teilchen aus Eisenoxid, einem oberflächenaktiven Mittel (Netzmittel) und einem Dispergierlösungsmittel. Vorzugsweise kann durch Verwendung eines ferromagnetischen metallischen Kolloids der magnetische Widerstand am Spalt 11 deutlich verringert werden. Durch Anderung der Bestandteilskonzentration des magnetischen Fluids kann dessen Viskosität geregelt werden, so daß das in den Spalt 11 injizierte Fluid als ein elastischer Körper fungieren kann.
Bei der ersten Ausführungsform ist das feststehende Joch 6 in das zylindrische Joch 1 eingesetzt wobei der magnetostriktive Stab 3 durch das elastische Element 12 mit einer Druckspannung (oder -beanspruchung) beaufschlagt wird. Es ist jedoch auch möglich, das feststehende Joch 6 und das zylindrische Joch 1 als einen Körper auszubilden, den scheibenartigen Dichtungsabschnitt 2 vom Joch 1 zu trennen, den Dichtungsabschnitt mit Hilfe von Schrauben o.dgl. am Joch 1 anzubringen und die Druckspannung auf den magnetostriktiven Stab 3 durch das elastische Element auszuüben.

Zweite Auführungsform

Fig. 5 ist eine Schnittansicht eines Beispiels, bei dem der magnetostriktive Antrieb auf einen Vibrator 20 angewandt ist, der geteilte zylindrische Joche 1a und 1b aufweist. Jedes zylindrische Joch 1a, 1b weist am einen Ende einen scheibenartigen Dichtungsabschnitt 2a, 2b auf. Eine Verschiebung eines innerhalb der kombinierten Joche 1a und 1b angeordneten magnetostriktiven Stabes 3 wird an Ausgangsenden 13a und 13b, die an den beiden Enden des Stabs 3 angeordnet sind, ausgegeben. Die Ausgangsenden 13a und 13b ragen über in den Dichtungsabschnitten 2a und 2b der Joche 1a bzw. 1b ausgebildete Bohrungen 14a bzw. 14b nach außen. Die Ausgangsenden 13a und 13b sind an verschiebbaren Jochen 5a bzw. 5b befestigt. Zwischen den magnetostriktiven Stab 3 und die verschiebbaren Joche 5a und 5b sind Abstandstücke 7a bzw. 7b eingefügt. Zwischen die Dichtungsabschnitte 2a und 2b der Joche 1a und 1b sowie die verschiebbaren Joche 5a und 5b sind elastische Elemente 12a bzw. 12b eingefügt.
Eine Druckspannung wird auf den magnetostriktiven Stab 3 durch Einstellung eines Schraubverbindungsabschnitts 17, der an der Verbindungsstelle der geteilten zylindrischen Joche 1a und 1b ausgebildet ist, ausgeübt. Die anderen Bauteile sind die gleichen, wie sie vorstehend für die erste Ausführungsform beschrieben worden sind.
Beim Vibrator 20 gemäß der zweiten Ausführungsform werden oder sind die Ausgangsenden 13a und 13b mechanisch an den vorgesehenen Objekten, zu denen die Schwingung übertragen wird, befestigt. Durch Zuspeisung der Steuerspannung zu einer Solenoidspule 4 wird der magnetostriktive Stab 3 verschoben. Infolgedessen wird eine vorbestimmte Schwingung von den Ausgangsenden 13a und 13b, die an den beiden Enden des Stabs 3 über Abstandstücke 7a und 7b und verschiebbare Joche 5a und 5b befestigt sind, übertragen.

Dritte Ausführungsform

Der Vibrator 15 (Fig. 1) gemäß der ersten Ausführungsform und der Vibrator 20 (Fig. 5) der zweiten Ausführungsform sind einem weiten Einsatzgebiet für z.B. Schallquellen, mit Schwingungswellen beaufschlagte Antriebe oder Stelltriebe, Sonargeräte und akustische Übertragungen zugänglich. Weiterhin wird aufgrund des Gegen- oder Umkehrmagnetostriktionseffekts auf das Ausgangsende bzw. die Ausgangsenden eine (mechanische) Spannung oder Beanspruchung ausgeübt, um in der Solenoidspule eine (elektrische) Spannung zu generieren; die Vibratoren können somit als Spannungssensoren benutzt werden.
Fig. 6 veranschaulicht die Konstruktion eines festen oder massiven (solid) Schallerzeugungsgeräts als ein Anwendungsbeispiel des Vibrators 15 gemäß der ersten Ausführungsform. In Fig. 6 sind die den Teilen von Fig. 1 ähnlichen Bauteile mit gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr im einzelnen beschrieben. Dieses Schallerzeugungsgerät 30 ist so ausgestaltet, daß das Ausgangsende 13 des Vibrators 15 mittels einer Schraube 32 an einem Objekt 31 befestigt ist, auf das Schwingung übertragen wird.
Beim Gerät mit dieser Ausgestaltung wird ein Steuerstrom der Solenoidspule 4 zugespeist, wodurch der magnetostriktive Stab 3 verschoben bzw. in Verschiebungsbewegung gesetzt wird. Eine von der Verschiebung herrührende vorbestimmte Schwingung wird vom Ausgangsende 13, das am Stab 3 unter Zwischenfügung eines Abstandstücks 7a und eines verschiebbaren Joches 5 befestigt ist, auf das Objekt 31 übertragen. Dabei wird Schall P, P' in den Richtungen von Pfeilen erzeugt. Durch Zuspeisung eines Schallsignals zur Spule 4 kann das Gerät 30 als Schallquelle eingesetzt werden.
Wenn Objekte, auf die Schwingung übertragen wird, an beiden Ausgangsenden 13a und 13b des Vibrators 20 gemäß der zweiten Ausführungsform (Fig. 5) befestigt sind, kann von beiden Seiten des Geräts her Schall erzeugt werden.

Vierte Ausführungsform

Das Ausgangsende des Vibrators und das Objekt auf das Schwingung (Verschiebung) übertragen wird, können einfach in mechanischer Weise, wie bei der dritten Ausführungsform, befestigt sein; die im folgenden beschriebene Befestigungsart wird jedoch beispielsweise dann bevorzugt, wenn eine intensive Schwingungswelle erzeugt wird.
Fig. 7 ist eine Querschnittansicht zur Darstellung der Befestigungsart des magnetostriktiven Antriebs (Vibrators) 15 und eines Objekts 44. In Fig. 7 sind die den Teilen von Fig. 1 ähnlichen Bauteile mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr erläutert. Der Antrieb 15 ist in einer zylindrischen Aufspannvorrichtung 43 untergebracht; die am einen Ende einen scheibenartigen Dichtungsabschnitt 41 und am anderen Ende einen Ringflanschabschnitt 42 aufweist. Ein Ausgangsende 13 des Antriebs 15 befindet sich am offenen Ende des Flanschabschnitts 42. Ein offener Endabschnitt des zylindrischen Joches 1 des Antriebs 15 und des feststehenden Joches 6 liegen am Dichtungsabschnitt 41 der Aufspannvorrichtung 43 an. Der Flanschabschnitt 42 der Aufspannvorrichtung 43 ist am Objekt 44 mit Hilfe von Schrauben (Schraubbolzen) 45 befestigt, so daß eine Stirnfläche 46 des Ausgangsendes 13 des Antriebs 15 mit dem Objekt 44 in Berührung steht.
Wenn der magnetostriktive Antrieb 15 und das Objekt 44, auf das Verschiebung übertragen wird, auf oben beschriebene Weise (aneinander) befestigt sind, wird der Spule 4 von einem (nicht dargestellten) Oszillator ein Steuerstrom zugespeist, um dadurch die Verschiebung hervorzubringen. Die Verschiebung fungiert als eine Schwingungsquelle einer solchen Wellenlänge, daß der Abstand zwischen dem Ausgangsende 13 des Antriebs und der Aufspannvorrichtung 43 im Biegeschwingungszustand auf 1/4λ eingestellt ist oder wird. Genauer gesagt: die Verschiebung wird zu einer Biegeschwingung aufgrund der Rückwirkkraft zwischen der Aufspannvorrichtung 43 und dem Objekt 44 in bezug auf die Ausdehnungsrichtung des Ausgangsendes 13 des Antriebs 15. Die Verschiebungsenergie am freien Ende des Antriebs 15 wird somit in eine Rückwirkkraft umgewandelt, wodurch die Verschiebung wirksam und einfach auf das Objekt 44 übertragen wird. Eine intensive Schwingungswelle (vibratory wave) kann auch dann erzielt werden, wenn die Eingangsleistung zum Antrieb 15 vergleichsweise niedrig ist. Außerdem können die Größe des Antriebs 15 verkleinert und seine Ausgangsleistung erhöht sein. Da der Antrieb 15 und das Objekt 44 mittels einer vergleichsweise einfachen Konstruktion (aneinander) befestigt sein können, kann die Größe der gesamten Konstruktion verkleinert sein.
Die beschriebene Art der Befestigung des magnetostriktiven Antriebs und des Objekts, auf das die Verschiebung übertragen wird, ist nicht nur auf den Antrieb gemäß Fig. 1, sondern auch auf magnetostriktive Antriebe verschiedener Ausgestaltungen anwendbar. Fünfte Ausführungsform
Fig. 8 veranschaulicht die Ausgestaltung einer Schwingungserzeugungseinheit 50 als weiteres Anwendungsbeispiel des Vibrators 15 gemäß der ersten Ausführungsform. In Fig. 8 sind die den Teilen von Fig. 1 entsprechenden Bauteile mit gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr im einzelnen beschrieben.
Die Schwingungserzeugungseinheit 50 weist ein Gehäuse auf, das durch einen zylindrischen Körper 52 mit einem scheibenartigen Dichtungsabschnitt 51 am einen Ende und durch eine scheibenartige Rückplatte 53, die am offenen Ende des zylindrischen Körpers 52 angebracht ist, gebildet ist. Der Vibrator 15 ist einheitlich im Gehäuse untergebracht. Ein Ausgangsende 13 des Vibrators 15 liegt am Mittelteil einer an der Innenfläche des Dichtungsabschnitts 51 angebrachten Schwingungsplatte 54 an. Letztere dient als Schwingungswellen-Abstrahlfläche. Der von der Schwingungsplatte (oder -scheibe) 54 kontaktierte Teil des Dichtungsabschnitts 51 ist mit einer elastischen Platte oder Scheibe 55 zur Gewährleistung der Luftdichtheit versehen. Unter Berücksichtigung der Verwendung von Wasser ist es wünschenswert, daß Gehäuse und Schwingungsplatte 54 aus einem korrosionsbeständigen Werkstoff bestehen. Die elastische Platte 55 besteht normalerweise aus einem hochmolekularen Material, wie Urethan- oder Silikongummi bzw. -kautschuk.
Ein Schwingungsgenerator wird durch Anordnung mehrerer Schwingungserzeugungseinheiten 50 in einer Anordnung oder Reihe gebildet. Da der Schwingungsgenerator kleine, integrierte Schwingungserzeugungseinheiten 50 hoher Leistung verwendet, können mehrere Schwingungswellen-Abstrahlflächen 3 frei (beliebig) und einfach angeordnet werden. Damit kann eine hohe Richtwirkung mit einem hohen Freiheitsgrad realisiert werden.
Gemäß den Fig. 9A und 9B sind beispielsweise Schwingungserzeugungseinheiten 50 in gleichen Abständen an der Außenfläche einer sphärischen bzw. kalottenförmigen Struktur 61 angeordnet. Die Einheiten 50 werden durch eine (nicht dargestellte) elektrische Signalerzeugungsquelle angesteuert, um dabei konvergierende Schallwellen an einem Punkt A zu erzeugen. Bei dieser Konstruktion müssen die Ausbreitungscharakteristika von Schwingungswellen voll berücksichtigt werden. Es ist daher zweckmäßig, ein Medium, wie Wasser, zwischen dem Punkt A und der sphärischen Struktur 61 vorzusehen.
Außerdem können gemäß Fig. 10 mehrere Schwingungserzeugungseinheiten 50 an der Innenfläche der sphärischen Struktur 61 angeordnet sein, so daß die Schwingungswellen-Abstrahlflächen nach außen gerichtet sind. Dabei können ungerichtete Schwingungswellen erzeugt werden.
Durch Anordnung der Schwingungserzeugungseinheiten an der sphärischen Struktur können sich außerdem Schwingungswellen allseitig gerichtet ausbreiten. Insbesondere sind an der Innenumfangsfläche eines zylindrischen Behälters 62 gemäß Fig. 11 mehrere Schwingungserzeugungseinheiten 50 angeordnet, wobei Schwingungswellen allseitig über 360º, wie durch Pfeile angedeutet, zur Ausbreitung gebracht werden. Diese Technik ist auf Unterwasser-Schallquellen, Sonargeräte usw. anwendbar.

Sechste Ausführungsform

Fig. 12 ist eine Querschnittansicht eines magnetostriktiven Antriebs für Feinverschiebung gemäß einer sechsten Ausführungsform der Erfindung. Fig. 13 ist eine schematische Darstellung bzw. ein Schaltbild einer für den magnetostriktiven Antrieb gemäß Fig. 12 benutzten Treiber- oder Ansteuerschaltung. Mit der Bezugsziffer 71 ist ein zylindrisches Joch bezeichnet, das am einen Ende einen scheibenartigen Dichtungsabschnitt 72 aufweist. An der offenen Stirnfläche des Joches 71 ist mittels (nicht dargestellter) Schrauben o.dgl. ein scheibenartiges Stützjoch 73 befestigt. Das zylindrische Joch 71 und das Stützjoch 73 bilden einen geschlossenen Magnetkreis für eine Solenoidspule und Dauermagnete (noch zu beschreiben). Innerhalb des zylindrischen Joches 71 ist längs dessen Längsachse ein magnetostriktiver Stab 74 vorgesehen, der aus einer magnetischen Substanz mit Magnetostriktion besteht und einen Durchmesser von z.B. 6 mm und eine Länge von z.B. 30 mm besitzt. Der magnetostriktive Stab 74 besteht aus einer ultrahoch magnetostriktiven Legierung, z.B. aus Tb0,3Dy0,7Fe1,9.
Eine als erste Magnetfelderzeugungseinheit zum Verschieben des magnetostriktiven Stabs 74 dienende Solenoidspule 75 ist zwischen diesem Stab 74 und dem zylindrischen Joch 71 angeordnet. Die Solenoidspule 75 besitzt eine Länge entsprechend dem 1,1-fachen der Länge des magnetostriktiven Stabs 74, so daß letzterer gleichmäßig mit einem Magnetfeld beaufschlagt werden kann. Die Spule 75 besitzt eine mehrlagige gleichmäßige Wicklungskonstruktion, bei der sich die Spule 75 unter Aufrechterhaltung eines vorbestimmten Spalts zwischen dem Stab 74 und der Spule 75 vom einen Ende des Stabes 74 zum anderen Ende erstreckt. Als zweite Magnetfelderzeugungseinheit dienende, ringförmige Dauermagnete 76a und 76b sind an den Innenflächen des Stützjoches 73 bzw. des Dichtungsabschnitts 72 des zylindrischen Joches 71 angeordnet. Die Dauermagnete 76a und 76b beaufschlagen den magnetostriktiven Stab 74 mit einer vorbestimmten Gleichspannung-Vormagnetisierung. Dadurch wird eine lineare Beziehung zwischen dem der Solenoidspule 75 zugespeisten Steuerstrom und der Verschiebung des magnetostriktiven Stabes 74 aufgestellt.
Das eine (gemäß Fig. 12 rechte) Ende des magnetostriktiven Stabs 74 und der Dauermagnet 76a sind unter Zwischenfügung eines Abstandstücks 77a aneinander befestigt. Das andere (linke) Ende des Stabs 74 ist mittels eines zwischengefügten Abstandstücks 77b mit einer Strebe 78 verbunden, die entsprechend der Verschiebung des magnetostriktiven Stabs 74 in der Pfeilrichtung gemäß Fig. 12 bewegt bzw. verschoben wird. Die Strebe 78 ragt über eine im scheibenartigen Dichtungsabschnitt 72 des zylindrischen Joches 71 ausgebildete Bohrung 79 nach außen. In der Bohrung 79 ist ein Lager 80 zur Ausschaltung einer radialen (mechanischen) Spannung des Stabes 74 angeordnet. Die Strebe 78 dient als Verbindung oder Kupplung mit einer angetriebenen Vorrichtung, z.B. einer XY-Bühne (nicht dargestellt). Gemäß Fig. 13 ist die Solenoidspule 75 mit einer Stromquelle 81 zum Zuspeisen von Steuerstrom zur Spule 75 verbunden. Eine Detektorspule 82 mit einem Mehrfachen von zehn Windungen zum Erfassen einer Anderung der magnetischen Charakteristik ist um den magnetostriktiven Stab 74 herumgewickelt. Die Detektorspule 82 ist an einen Magnetismusmeßkreis 83 zum Erfassen oder Messen einer Anderung der magnetischen Charakteristik des magnetostriktiven Stabes 74 angeschlossen. Der Magnetismusmeßkreis 83 ist seinerseits an eine Steuerschaltung 84 angeschlossen. Letztere ist mit der Stromquelle 81 verbunden.
Die Steuerschaltung 84 besitzt eine Funktion zur Bestimmung eines Lastzustands des magnetostriktiven Stabs 74 auf der Grundlage des Ausgangssignals (Magnetcharakteristikänderung-Meßinformation) vom Magnetismusmeßkreis 83 und eine Funktion zum Einstellen (Vorgeben) eines von der Stromquelle 81 der Solenoidspule 75 zugespeisten Steuerstroms auf der Grundlage der Beziehung zwischen der Verschiebung des Stabs 74 entsprechend dem Lastzustand und dem von der Stromquelle 81 zugespeisten Steuerstrom. Fig. 14 ist eine graphische Kennliniendarstellung einer Beziehung zwischen dem von der Stromquelle 81 der Solenoidspule 75 des Antriebs zugespeisten Steuerstrom un der Verschiebung des magnetostriktiven Stabs 74. Gemäß Fig. 14 variiert die Beziehung zwischen dem Steuerstrom und der Verschiebung in Abhängigkeit vom Lastzustand 1 und 2. Andererseits veranschaulicht Fig. 15 eine Beziehung zwischen der Last und dem Ausgangssignal, die durch die Detektorspule 82 zum Erfassen der Anderung der magnetischen Charakteristik und den Magnetismusmeßkreis 83 festgestellt wird. Wie aus der Beziehung gemäß Fig. 15 hervorgeht, weist die Steuerschaltung 84 zwei Funktionen auf. Genauer gesagt die Steuerschaltung 84 besitzt die Funktion der Bestimmung eines Lastzustands des magnetostriktiven Stabs 74 auf der Grundlage des Ausgangssignals (Magnetcharakteristikänderung-Meßinformation) vom Magnetismusmeßkreis 83 und die Funktion der Einstellung (des Vorgebens) des von der Stromquelle 81 der Solenoidspule 75 zugespeisten Steuerstroms auf der Grundlage der Beziehung zwischen der an den Lastzustand angepaßten Verschiebung des Stabs 74 und dem von der Stromquelle 81 zugespeisten Steuerstrom (z . B. die Verschiebung/Steuerstrom-Kennlinie des Lastzustands 1 gemäß Fig. 14).
Wenn beim magnetostriktiven Antrieb mit dem beschriebenen Aufbau ein Steuerstrom von der Stromquelle 81 der Solenoidspule 75 zugespeist wird, um den magnetostriktiven Stab 74 anzusteuern und zu verschieben, kann die Lastinformation des Stabs 74 durch die um letzteren herumgewickelte Detektorspule 82 und den Magnetismusmeßkreis 83 erfaßt werden. Ein Detektions- bzw. Meßsignal vom Kreis 83 wird zur Steuerschaltung 84 ausgegeben. Die Steuerschaltung 84 steuert bzw. regelt die Stromquelle 81 mit Rückkopplung, so daß die Stromquelle 81 der Solenoidspule 75 einen stabilen Steuerstrom zuspeisen kann. Die angetriebene (angesteuerte) Vorrichtung, z.B. eine XY-Bühne, kann somit unabhängig vom Lastzustand genau und stabil angesteuert und verschoben werden.
Da die Lastinformation des magnetostriktiven Stabs 74 durch die Detektorspule 82 und den mit letzterer verbundenen Magnetismusmeßkreis 83 detektiert bzw. erfaßt werden kann, kann der magnetostriktive Antrieb mit einem dynamischen Größensensor realisiert werden.
Bei der sechsten Ausführungsform wird die um den Stab 74 herumgewickelte Detektorspule 82 als Detektionseinheit zum Erfassen einer Anderung der magnetischen Charakteristik des Stabs 74 benutzt; gemäß Fig. 16 kann jedoch die als Magnetfelderzeugungseinheit dienende Solenoidspule 75 auch als Detektionseinheit benutzt werden. Insbesondere ist in Fig. 16 eine Brückenschaltung 85 parallel zur Stromquelle 81 an die Spule 75 angeschlossen. Zwischen die Solenoidspule 75 und die Stromquelle 81 ist ein Wechselspannung-Blockwiderstand L eingeschaltet. Zwischen die Spule 75 und die Brückenschaltung 85 ist ein Gleichspannung-Blockkondensator C eingeschaltet. Die Brückenschaltung 85 ist über die Steuerschaltung 84 an die Stromquelle 81 angeschlossen.
Wenn bei der Konstruktion gemäß Fig. 16 ein Steuerstrom von der Stromquelle 81 der Solenoidspule 75 zugespeist wird, kann eine Anderung oder Variation der magnetischen Charakteristik im magnetostriktiven Stab 74 durch die Brückenschaltung 85 als Impedanzänderung erfaßt werden. Die erfaßte Größe bzw. Meßgröße (Lastinformation) wird zur Steuerschaltung 84 ausgegeben. Die Steuerschaltung 84 steuert oder regelt die Stromquelle 81, um dabei die Stromquelle 81 in die Lage zu versetzen, der Solenoidspule 75 einen stabilen Steuerstrom zuzuspeisen. Wie im Fall der sechsten Ausführungsform kann somit die angesteuerte Vorrichtung, z.B. eine XY-Bühne, unabhängig vom Lastzustand genau und stabil angesteuert und verschoben werden. Da hierbei außerdem die Detektorspule entfallen kann, kann die Ausgestaltung des Antriebs einfacher sein.
Darüber hinaus kann auch eine in Fig. 17 dargestellte Konstruktion benutzt werden. Gemäß Fig. 17 ist eine Koppelstange 86 an einem am rechten Ende eines magnetostriktiven Stabs 74 vorgesehenen Abstandstück 77a angebracht. Die Koppelstange 86 ragt über eine Bohrung 87 in einem scheibenartigen Dichtungsjoch 73 nach außen. In der Bohrung 87 ist ein Lager 88 zur Beseitigung einer radialen (mechanischen) Spannung in der Koppelstange 86 angeordnet. Ein zylindrisches Gehäuse 89 mit einem offenen Ende ist am Dichtungsjoch 73 so angebracht, daß es die aus der Bohrung 87 des Dichtungsjochs 73 herausragene Koppelstange 86 abdeckt. Im Gehäuse 89 ist ein magnetostriktiver Blind-Stab 90 angeordnet, dessen eines Ende an einer Stirnfläche der herausragenden Koppelstange 86 anliegt. Das andere Ende des magnetostriktiven Blind-Stabs 90 ist an der Rückseite des Gehäuses 89 mit einem dazwischen eingefügten Abstandstück 77c befestigt. Um den magnetostriktiven Blind-Stab 90 ist eine Detektorspule 82 herumgewickelt.
Bei der in Fig. 17 gezeigten Konstruktion ist die Detektorspule 82 an der Stelle (innerhalb des Gehäuses 89) angeordnet, die vom Einfluß der Vormagnetisierung frei ist. Hierdurch wird die Steuerbarkeit des Antriebs deutlich verbessert. In diesem Fall ist es nicht nötig, im voraus eine Gleichspannung-Vormagnetisierung dem magnetostriktiven Blind-Stab 90 aufzuprägen. Vielmehr wird eine Variation oder Änderung der magnetischen Charakteristik in bezug auf die von der Strebe 78 her ausgeübte Last oder Belastung als verstärkte (emphasized) Größe erhalten. Der Grund dafür ist folgender: Eine Änderung der magnetischen Charakteristik in einem Rotationsmagnetisierungsbereich im Magnetisierungsprozeß ist aufgrund der Einwirkung der Vormagnetisierung klein, während die Änderung der magnetischen Charakteristik in einem magnetischen Domänen-Wandverschiebungsbereich groß ist. Wenn somit die Änderung der magnetischen Charakteristik mittels z.B. einer Nebenschleife erfaßt wird, wird die Änderung effektiv oder wirksam als verstärkte oder betonte Größe erfaßt, wenn keine Vormagnetisierung einwirkt.
Durch die Verwendung des Lagers 79 (88) wird es möglich, den Antrieb in anderen Fällen als in dem Fall, in welchem eine vertikale Last ausgeübt wird, einzusetzen. Da der Einfluß einer Querlast (Scherbeanspruchung) auf den magnetostriktiven Stab 74 und dem magnetostriktiven Blind-Stab 90 herabgesetzt ist, können praktische Vorteile erzielt werden.

Siebte Ausführungsform

Fig. 18 ist eine Querschnittansicht eines magnetostriktiven Antriebs für Feinverschiebung gemäß einer siebten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 19 ist eine schematische Darstellung bzw. ein Schaltbild einer Treiber- oder Ansteuerschaltung zum Ansteuern des Antriebs gemäß Fig. 18. Die den Teilen von Fig. 12 ähnlichen Bauteile sind mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet.
Der magnetostriktive Antrieb weist ein Thermoelement 91 zum Erfassen bzw. Melden einer Temperaturänderung in einem magnetostriktiven Stab 74 auf. Das Thermoelement 91 ist an einem Mittelpunkt an der Außenumfangsfläche des magnetostriktiven Stabs 74 befestigt und an eine Temperaturmeßschaltung 92 angeschlossen. Die Schaltung 92 ist ihrerseits mit einer Steuerschaltung 93 verbunden, die eine thermische Verformungsgröße des magnetostriktiven Stabs 74 auf der Grundlage der durch die Temperaturmeßschaltung 92 gewonnenen Temperaturinformation ermittelt und die Stromquelle 81 für die Zuspeisung eines Steuerstroms zu einer Solenoidspule 75 mit Rückkopplung steuert bzw. regelt.
Wenn bei diesem Antrieb von der Stromquelle 81 ein Steuerstrom der Solenoidspule 75 zugespeist wird, um den magnetostriktiven Stab 74 anzusteuern und zu verschieben, kann die Temperaturinformation des magnetostriktiven Stabs 74 durch das an letzterem befestigte Thermoelement 91 und die mit letzterem verbundene Temperaturmeßschaltung 92 erfaßt werden. Ein Detektions- bzw. Meßsignal von der Meßschaltung 92 wird zur Steuerschaltung 93 ausgegeben. Die Steuerschaltung 93 ermittelt eine thermische Verformungs- bzw. Deformationsgröße nach Maßgabe einer Temperaturänderung des magnetostriktiven Stabs 74. Da der von der Stromquelle 81 der Solenoidspule 75 zugespeiste Steuerstrom entsprechend der Verformungs- oder Deformationsgröße vergrößert oder verkleinert wird, kann die angesteuerte Vorrichtung, z.B. eine XY-Bühne, unabhängig von der Temperaturänderung genau und stabil angesteuert und verschoben werden.
Zur Bestätigung der Charakteristik des magnetostriktiven Antriebs gemäß der siebten Ausführungsform wurde die Temperaturinformation des magnetostriktiven Stabs 74 mittels des Thermoelements 91 und der mit diesem verbundenen Temperaturmeßschaltung 92 gewonnen, und die gewonnene Information wurde für Rückkopplungsregelung zur Steuerschaltung 93 ausgegeben. Dabei wurde eine Verschiebung des magnetostriktiven Stabs in Beziehung zur Temperaturänderung desselben festgestellt. Das Ergebnis ist in Fig. 20 veranschaulicht. Wie aus Fig. 20 hervorgeht, wurde bestätigt, daß der Antrieb (Kennlinie A) gemäß der siebten Ausführungsform ohne Beeinflussung durch Temperaturänderung des magnetostriktiven Stabs eine stabile Verschiebung aufrechterhielt. Im Gegensatz dazu wurde im Fall eines magnetostriktiven Antriebs (Vergleichsbeispiel: Kennlinie B) ohne Thermoelement, Temperaturmeßschaltung oder Steuerschaltung festgestellt, daß sich die Verschiebung entsprechend der Temperaturänderung des magnetostriktiven Stabs vergrößerte, wobei diese Vergrößerung dem Wärmeausdehnungskoeffizienten des magnetostriktiven Stabs gleich war.
Beim beschriebenen Antrieb wird die thermische Verformungs- oder Deformationsgröße entsprechend der Temperaturänderung des magnetostriktiven Stabs 74 durch das Thermoelement 91, die Temperaturmeßschaltung 92 und die Steuerschaltung 93 ermittelt (found). Entsprechend der Verformungs- oder Deformationsgröße wird der von der Stromquelle 81 der Solenoidspule 75 zugespeiste Steuerstrom vergrößert oder verkleinert. Zusätzlich zu dieser Funktion können gewisse Mittel oder Einrichtungen vorgesehen sein, um die Temperatur des gesamten Magnetkreises (einschließlich des magnetostriktiven Stabs 74) konstant zu halten. Auf diese Weise kann eine noch genauere und stabilere Feinverschiebung und Ansteuerung realisiert werden.
Bei der siebten Ausführungsform wurde das Thermoelement als Temperaturdetektions- bzw. -meßeinheit benutzt; es kann jedoch auch eine PTC- oder sonstige Detektions- bzw. Meßeinheit verwendet werden. Die Zahl der am magnetostriktiven Stab angebrachten Thermoelemente ist nicht auf ein Element beschränkt vielmehr können zwei oder mehr Thermoelemente in der Längsrichtung des magnetostriktiven Stabs an diesem angebracht sein. In diesem Fall werden mehrere gewonnene Temperaturdaten zur Verbesserung der Positioniergenauigkeit gemittelt.

Achte Ausführungsform

Fig. 21 ist eine Querschnittansicht eines magnetostriktiven Antriebs für Feinverschiebung gemäß einer achten Ausführungsform der Erfindung; Fig. 22 veranschaulicht schematisch eine Treiber- oder Ansteuerschaltung für den Antrieb gemäß Fig. 21. Die den Teilen von Fig. 12 ähnlichen Bauteile sind mit den gleichen Bezugsziffern wie vorher bezeichnet und nicht mehr im einzelnen beschrieben.
Der Antrieb weist einen Widerstandsdraht-Dehnungsmeßstreifen 94 zum Erfassen einer Deformationsspannung (strain) des magnetostriktiven Stabs 74 auf. Der Dehnungsmeßstreifen 94 ist an einem Mittelpunkt an der Außenumfangsfläche des Stabs 74 angebracht und mit einem Deformationsspannungsverstärker 95 verbunden, der seinerseits an eine Steuerschaltung 96 angeschlossen ist. Die Steuerschaltung 96 vergleicht die Deformationsspannungsinformation des Deformationsspannungsverstärkers 95 mit einer einzustellenden oder vorzugebenden Verschiebung. Auf der Grundlage des Vergleichswerts steuert bzw. regelt die Steuerschaltung 96 die Spannungsquelle 81 mit Rückkopplung für die Zuspeisung eines Steuerstroms zur Solenoidspule 75.
Wenn bei diesem Antrieb ein Steuerstrom von der Stromquelle 81 der Solenoidspule 75 zugespeist wird, um den magnetostriktiven Stab 74 anzusteuern und zu verschieben, kann die Deformationsspannung (Absolutgröße der Verschiebung) des Stabs 74 durch den an letzterem angebrachten Dehnungsmeßstreifen 94 genau detektiert bzw. gemessen werden. Wie insbesondere aus den Fig. 23 und 24 (noch zu erläuternde graphische Kennliniendarstellungen) hervorgeht, kann die Deformationsspannung (Absolutgröße der Verschiebung) des magnetostriktiven Stabs 74 genau erfaßt oder gemessen werden. Genauer gesagt Fig. 23 ist eine graphische Kennliniendarstellung einer Beziehung zwischen dem der Solenoidspule 75 zugespeisten Steuerstrom und der Verschiebung, die durch ein berührungsfrei arbeitendes Verschiebungsmeßgerät, das an einem Ende des Antriebs angebracht ist, erfaßt oder gemessen wird. Fig. 24 ist eine graphische Kennliniendarstellung einer Beziehung zwischen dem der Solenoidspule 75 zugespeisten Steuerstrom und der Deformationsspannung, die durch den am magnetostriktiven Stab 74 angebrachten Dehnungsmeßstreifen 94 gemessen wird. Gemäß Fig. 23 ist die durch den berührungsfrei arbeitenden Verschiebungssensor gemessene Verschiebung des magnetostriktiven Stabs dem Steuerstrom proportional. Beispielsweise beträgt die Verschiebung pro Einheitsstrom oder Stromeinheit 22,4 nin/mA. Andererseits ist gemäß Fig. 24 die mittels des Dehnungsmeßstreifens 94 gemessene Deformationsspannung des magnetostriktiven Stabs 74 dem Steuerstrom proportional. Beispielsweise beträgt die Deformationsspannung pro Einheitsstrom bzw. Stromeinheit 25,5 nm/mA. Als Ergebnis wird festgestellt, daß die mittels des Dehnungsmeßstreifens 94 gemessene Deformationsspannung des Stabs 74 eng auf die Verschiebung des Stabs 74 bezogen ist, so daß die Deformationsspannung (Absolutgröße der Verschiebung) des Stabs 74 genau erfaßt werden kann. Der Fehler zwischen der Verschiebung und der Deformationsspannung beruht hauptsächlich auf der Lage (Mitte des Stabs 74) des Dehnungsmeßstreifens 94. Durch Umwandeln der Deformationsspannung gemäß Fig. 24 auf der Grundlage der Verschiebung gemäß Fig. 23 kann somit die Deformationsspannungsgröße ähnlich der Verschiebungsgröße gewonnen werden. Außerdem kann die Verschiebung des magnetostriktiven Stabs 74 genauer erfaßt oder gemessen werden, wenn mehrere Dehnungsmeßstreifen in der Längsrichtung des Stabs 74 an diesem angebracht und die von den Dehnungsmeßstreifen gewonnenen Deformationsspannungswerte oder -größen gemittelt werden.
Wie oben erwähnt, wird die durch den Dehnungsmeßstreifen 94 erfaßte Deformationsspannung durch den betreffenden Verstärker 95 verstärkt. Die gewonnene Deformationsspannungsinformation wird zur Steuerschaltung 96 ausgegeben, welche die Deformationsspannungsinformation mit der einzustellenden oder vorzugebenden Verschiebung vergleicht. Auf der Grundlage des Vergleichswerts steuert bzw. regelt die Steuerschaltung 96 die Stromquelle 81 mit Rückkopplung, um damit den von der Stromquelle 81 der Solenoidspule 75 zugespeisten Steuerstrom zu vergrößern oder zu verkleinern. Die angesteuerte Vorrichtung, z.B. eine XY-Bühne, kann somit unabhängig von thermischer Störung, Schwingung, Reibung usw. genau und stabil angesteuert und verschoben werden.
Bei den magnetostriktiven Antrieben gemäß sechster bis achter Ausführungsform kann die im magnetostriktiven Stab erzeugte Verschiebung in diesem Zustand genutzt oder für den Antrieb oder die Ansteuerung eines anderen Objekts benutzt werden.
Es ist möglich, den Vibrator oder die Vibratoreinheit gemäß erster bis fünfter Ausführungsform mit Detektionseinheiten zum Detektieren oder Erfassen von Materialeigenschaften (magnetische Eigenschaft, Temperatur, Deformationsspannung usw.) zu versehen, welche eine Deformationsspannungsvariation des magnetostriktiven Stabs beeinflussen können. Auf der Grundlage des von den Detektionseinheiten oder der Detektionseinheit ausgegebenen Meßsignals kann die Steuerschaltung den Steuerstrom zur Magnetfelderzeugungseinheit (z.B. Solenoidspule) steuern bzw. regeln.
Wie vorstehend beschrieben, kann mit der vorliegenden Erfindung ein magnetostriktiver Antrieb bereitgestellt werden, bei dem ein Eingangsleistungsverlust reduziert und eine Ausgangsleistung erhöht sein können, wobei dieser Antrieb verkleinerte Abmessungen besitzt und auf einen Vibrator (Schwinger) usw. anwendbar ist.
Weiterhin kann mit der vorliegenden Erfindung ein magnetostriktiver Antrieb bereitgestellt werden, der eine Feinverschiebung durchzuführen vermag und unabhängig von thermischer Störung, Last usw., die eine Deformationsspannungsänderung einer magnetischen Substanz beeinflussen, mit hoher Stabilität und Steuerbarkeit angesteuert werden kann.

Claims

1. Magnetostriktiver Antrieb, umfassend:

ein aus einer magnetischen Substanz mit Magnetostriktion geformtes, eine Verschiebung erzeugendes Mittel (3),

ein an dem eine Verschiebung erzeugenden Mittel (3) befestigtes verschiebbares Element (5), das in der Verschiebungsrichtung des eine Verschiebung erzeugenden Mittels (3) verschiebbar bzw. bewegbar ist, gekennzeichnet durch

eine um das eine Verschiebung erzeugende Mittel (3) herum vorgesehene Magnetfelderzeugungseinheit (4) zum Beaufschlagen des eine Verschiebung erzeugenden Mittels (3) mit einem Magnetfeld,

ein Magnetkreisbauteil (1) , um zusammen mit dem verschiebbaren Element (5) einen Hauptteil eines geschlossenen Magnetkreises zu bilden, in welchem das Magnetkreisbauteil (1), das eine Verschiebung erzeugende Mittel (3) und die Magnetfelderzeugungseinheit (4) untergebracht (stored) sind, sowie

ein im Magnetkreisbauteil (1) angeordnetes elastisches Element (12) zum Beaufschlagen des eine Verschiebung erzeugenden Mittels (3) über das verschiebbare Element (5) mit einer Druckkraft in der Verschiebungsrichtung des Erzeugungs-Mittels (3).

2. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß der Antrieb (15) in einem Schwingungsmodus betrieben wird.

3. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungseinheit eine erste Magnetfelderzeugungseinheit (4) zum Erzeugen einer Verschiebung in dem eine Verschiebung erzeugenden Mittel (3) und eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit (10a, 10b) zum Einwirkenlassen einer Vormagnetisierung umfaßt.

4. Antrieb nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Detektionseinheit zum Detektieren oder Erfassen einer magnetischen Kennlinie des eine Verschiebung erzeugenden Mittels (3), wobei die Detektionseinheit mit einer Steuereinheit zum Steuern eines Magnetfelds, das von der Magnetfelderzeugungseinheit (4) an das eine Verschiebung erzeugende Mittel (3) angelegt wird, auf der Grundlage eines von der Detektionseinheit gelieferten Detektionssignals verbunden ist.

5. Antrieb nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Detektionseinheit zum Detektieren oder Messen der Temperatur des eine Verschiebung erzeugenden Mittels (3), wobei die Detektionseinheit mit einer Steuereinheit zum Steuern eines Magnetfelds, das von der Magnetfelderzeugungseinheit (4) an das eine Verschiebung erzeugende Mittel (3) angelegt wird, auf der Grundlage eines von der Detektionseinheit gelieferten Detektionssignals verbunden ist.

6. Antrieb nach Anspruch 1, ferner gekennzeichnet durch eine Detektionseinheit zum Detektieren oder Erfassen der Deformationsspannung (strain) des eine Verschiebung erzeugenden Mittels (3), wobei die Detektionseinheit mit einer Steuereinheit zum Steuern eines Magnetfelds, das von der Magnetfelderzeugungseinheit (4) an das eine Verschiebung erzeugende Mittel (3) angelegt wird, auf der Grundlage eines von der Detektionseinheit gelieferten Detektionssignals verbunden ist.

7. Antrieb nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetische Substanz aus einer magnetostriktiven Legierung aus einer intermetallischen Verbindung des Laves-Phasentyps auf der Basis eines Seltenerdemetall-Übergangsmetalls besteht.

8. Antrieb nach Anspruch 6, dadurch gekennzeichnet, daß die magnetostriktive Legierung eine Zusammensetzung aufweist, welche dem Atomverhältnis

R(Fe1-x-yCoxMy)z

(worin bedeuten: R = mindestens ein Element, ausgewählt aus Seltenerdemetallen, einschließlich Yttrium; M = mindestens ein Element aus der Gruppe Ni, Mn, Mg, Al, Ga, Zn, V, Zr, Hf, Ti, Nb, Cu, Ag, Sn, Mo, Si und B; und x, y und z für 0 ≤ x ≤ 0,95, 0 ≤ y ≤ 0,6 und 1,5 ≤ z ≤ 4,0 stehen) genügt.

9. Magnetostriktiver Antrieb, umfassend:

ein eine Verschiebung erzeugendes Mittel (74) aus einer magnetischen Substanz mit Magnetostriktion,

eine um das eine Verschiebung erzeugende Mittel (74) herum vorgesehene Magnetfelderzeugungseinheit (75) zum Beaufschlagen des eine Verschiebung erzeugenden Mittels (74) mit einem Magnetfeld,

gekennzeichnet durch

eine Detektionseinheit (82) zum Detektieren oder Erfassen eines Faktors, der eine Deformationsspannungsänderung in dem eine Verschiebung erzeugenden Mittel (74) beeinflußt, und

eine mit der Detektionseinheit (82) verbundene Steuereinheit (84) zum Steuern eines Magnetfeld, das von der Magnetfelderzeugungseinheit (75) an das eine Verschiebung erzeugende Mittel (74) angelegt wird, auf der Grundlage eines von der Detektionseinheit (82) gelieferten Detektionssignals.

10. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Magnetfelderzeugungseinheit eine erste Magnetfelderzeugungseinheit (75) zum Erzeugen einer Verschiebung in dem eine Verschiebung erzeugenden Mittel (74) und eine zweite Magnetfelderzeugungseinheit (76a, 76b) zum Einwirkenlassen einer Vormagnetisierung umfaßt.

11. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinheit (82) eine Magnetkennlinie des eine Verschiebung erzeugenden Mittels (74) detektiert.

12. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinheit (91) die Temperatur des eine Verschiebung erzeugenden Mittels (74) detektiert bzw. mißt.

13. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Detektionseinheit (94) eine Deformationsspannung (strain) des eine Verschiebung erzeugenden Mittels (74) detektiert bzw. mißt.

14. Antrieb nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, daß die Steuereinheit (84) einen der Magnetfelderzeugungseinheit (75) zugespeisten Steuerstrom steuert oder regelt und damit ein durch die Magnetfelderzeugungseinheit (75) an das eine Verschiebung erzeugende Mittel (74) angelegtes Magnetfeld steuert.