JP2001525159A

JP2001525159A - アクチュエータおよび装置

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Publication number: JP2001525159A
Application number: JP54428799A
Authority: JP
Inventors: ウラコ，カリ，マーティ
Original assignee: アダプタマット．アダプティブマテリアルズテクノロジーオイ
Priority date: 1998-03-03
Filing date: 1999-03-03
Publication date: 2001-12-04
Also published as: WO1999045631A3; FI990466A0; WO1999045631A2; CA2288885C; US6515382B1; FI982407A0; AU2627699A; EP0980600A2; CA2288885A1

Abstract

(57)【要約】本発明は、アクチュエータ物質において生じる磁場誘導歪みに基づくアクチュエータ、リニアモータ、回転モータに関する。これらの歪みは、印加された磁場によるアクチュエータ物質の双晶構造の再配列向によって引き起こされる。

Description

【発明の詳細な説明】アクチュエータおよび装置発明の分野本発明は、その動作が磁場によるアクチュエータ物質の双晶配向を制御する方法に基づくアクチュエータおよび装置に関する。本目的は、これらのアクチュエータを使用して、形状変化、運動、および力を生じさせることである。発明の背景運動（および力）の制御は、機械工学上の基本的な要素の１つである。新物質の開発に伴い、アクチュエータ物質と称される特殊な機能性物質を使用して、運動および力を生じさせることが可能になっている。入手可能なアクチュエータ物質の最も重要なグループは、圧電セラミックス、磁気歪み金属間化合物および形状記憶合金である。圧電セラミックは、磁場にさらされると歪みを生じる。これらの物質の周波数応答は速いが、歪み振幅は非常に小さく、これらの物質の有用性を制限する。磁気歪み物質は、磁場がかかった際に歪む。特定の高い磁気歪み金属間化合物（たとえば、Etrema Products，Inc.，Ames，IA，USA製、Terfenol -D）は、０．１７％までの歪みを提供し、これは現在の圧電性物質のそれよりも高い程度のオーダーである。この磁気歪み金属間化合物の周波数応答は、圧電性物質のそれよりも低い。形状記憶金属は、ある温度で可塑性変形された場合、合金特有の変態温度よりも高い温度に上げると、それらの元の変形のない状態に戻ることができる物質である。これらの物質では、結晶構造は、機械的負荷または温度にさらされると、マルテンサイト相に変化、またはマルテンサイト相から相変態する。機械的変形された形状記憶物質が、加熱後に元の形態に戻る際のプロセスは、一方向形状記憶効果と称される。その物質を引き続いて冷却しても形状変化が回復することはないであろう。一方向形状記憶効果は、装置の固定、締め付け、およびプレストレスに利用される。数パーセントの歪みは完全に回復可能であり、９００ＭＰａよりも大きい回復応力が達成されている。２方向効果の場合には、変形は必要ではなく、物質は、合金特有の温度まで加熱および冷却することによって得られる２つの形態を「記憶する」。２つの形態間の温度差は、１から２Ｋ程度に小さくてもよい。２方向形状記憶効果を示す物質は、アクチュエータにおいて力および変位を発生さるために使用することができる。そららのアクチュエータは、機械工学、ロボット工学、および生物医学工学に適用される。最も広く使用されている形状記憶物質は、Ni-Ti合金および銅系合金である。この形状記憶アクチュエータの欠点は、熱制御（特に冷却において）による応答が遅いことと、多くの合金では１パーセントのみである効率（エネルギー転換）が低いことである。物質は、形状記憶効果を発生するため、双晶下部構造（substructure）を示さなければならない。形状記憶物質の形状変化は、外部応力のかかる領域において双晶構造が再配向することに基づいている。双晶再配向の２次元図が図１に示される。図１（ａ）は、外部応力がなく、１および２で示される均等な双晶変態相を示す。応力がかかった場合（図１（ｂ））、双晶境界が移動し、変態相２が変態相１に代わって成長し、加えられた応力により良好に適応する形状を作り出す。このように、双晶境界が移動する結果、一方の双晶変態相がもう一方に転換する。その変態相は、加えられた応力に最も都合よく配向して成長することになる。結局、図１（ｃ）に示すように、マルテンサイトの単一変態相は、十分な量だけ歪ませることにより、生成可能である。マルテンサイト相においては、変態相は通常いくつかの結晶学的方向に配向されている。したがって、双晶構造の再配向により物質を複雑に形状変化することができ、形状の完全な回復が得られることになる。結晶学的な分析によると、マルテンサイト相間の境界も双晶境界と同様に振る舞う、すなわち、マルテンサイト自身の個々のプレートは、隣接したプレートに対して双晶であることを示している。このため、双晶境界という用語は、一般にマルテンサイト相内の境界同士の境界、ならびにプレート内の境界同士の境界のことをいう（この定義は後述する磁性制御された双晶境界にも関係する）。物質によっては、加えられた応力が、双晶下部構造が優先的に加えられた応力に従って配向するマルテンサイト相の形成を引き起こすものがある。双晶境界方向と平行に配向された磁場は、物質において最も大きな磁場誘導歪み（magnetic field induced strain）を生成することが、最近計算された。双晶構造の再配向は、適切な物質では数パーセント（たとえば、Ni-Ti形状記憶合金では１０パーセント近く）の回復可能歪みに応答する。合金によっては、双晶構造の再配向必要な応力が非常に低いものがある。図２は、選択した形状記憶合金物質の応力 -歪み曲線を示す。それらほとんどの合金において、４パーセントの歪みは２０から５０ＭＰａの応力により達成されることがわかる。１から３０ＭＰａ程度の低い応力で１パーセントの歪みが生じる。双晶変態相の再配向により１パーセントの歪みを生成するために必要な歪みエネルギー密度は、図２の応力-歪み曲線、歪み軸、および垂直な破線によって限定された領域である。In-Tl合金、Ni-Mn -Ga（強磁性Ni₂MnGa）合金、Cu-Zn-Sn合金およびCu-Zn合金の歪みエネルギー密度は、それぞれ１０⁴、８．５×１０⁴、１．１×１０⁵、および２．３×１０⁵Ｊ／ｍ³である。以下において、磁気異方性エネルギーが、本発明において重要な役割を果たすため、紹介される。強磁性結晶体磁気結晶的異方性エネルギーは、磁化容易方向と称される、特定の限定された結晶軸に沿って磁化を配向するエネルギーである。図３は、六方晶系構造を有する単結晶コバルトの磁化曲線を示す。この磁化容易方向は、単位セルの平行軸である。図３に示されるように、この方向においては、低磁場値で飽和に達する。基底面における試料の飽和はさらに困難である。８ｋＧよりも大きな磁場が飽和に必要である。基底面方向は、磁化困難方向と呼ばれる。それらの異なった方向における磁化プロセスに対応する磁気異方性エネルギー密度は、それらの方向の磁化曲線の間の領域である。コバルトでは、困難方向において試料を飽和させるのに必要なエネルギ一密度は、約５×１０⁵Ｊ／ｍ³（図３の飽和曲線間の領域）である。難磁化性の鉄系およびコバルト系合金の異方性エネルギー密度は、１０⁵から最大１０⁷Ｊ／ｍ³ の範囲である。１０⁸Ｊ／ｍ³に近い最も高い異方性エネルギー密度（Ｋ１値）は、低温で４ｆメタルにある。Co₅Nd、Fe₁₄Nd₂B、およびSm₂Co₁₇等の金属間化合物では、室温での異方性エネルギー密度は、それぞれ１．５×１０⁷、５×１０⁷および３．２×１０⁶Ｊ／ｍ³である。外部磁場適用下における双晶構造の再配向は、物質における形状変化、運動、および力を生成する方法として近年示唆された。図４は、磁場がかけられることによる双晶構造の再配向の原理の二次元図を示す。強磁性結晶物質においては、外部磁場が存在しない場合、磁化ベクトルは磁化容易方向に沿っている。この状態は、２つの双晶変態相について図４（ａ）に示されている。磁化容易方向は各々の変態相の単位セルの側面に平行である。なお、容易方向は単位セルの側面と必ずしも平行である必要はなく、その物質の特性的なその他の何れの結晶学的な方向であってもよい。外部磁場が強磁性結晶物質にかかった場合、磁化ベクトルは単位セルの容易方向から外部磁場の方向に回転する傾向がある。図３において六方晶系コバルトとして示されたように、この図においてＵ_kと示される磁気結晶的異方性エネルギーが高ければ、磁化を容易方向からの回転に必要な磁場の強さもまた高くなる。双晶変態相を回転させるエネルギー（すなわち、双晶境界の運動エネルギー）が磁気結晶的異方性エネルギーＵ_kと比較して十分に低い場合には、双晶変態相は外部磁場によって回転され、単位セルの元の容易方向に磁化が残留する。図４ｂは、１つの変態相の単位セルがどのように外部磁場によって別の方向に回転するかを示す（磁化は、例示のためこの図においては、外部磁場の方向と平行に転回すると仮定される）。結果的に、図５に示すように、磁場に適合して配向している双晶は、もう一方の双晶に代わって成長する。図５（ａ）は、均等な双晶変態相が存在する場合の磁場が存在していない初期の状態を表す。図５（ｂ）は、磁化容易方向が外部磁場の方向とは異なる単位セルが、どのように磁場方向に沿って回転されるかを示す。この結果、前記適合するよう配向した双晶変態相が成長し、もう一方の変態相が減少する。最終的には、図５（ｃ）に示すように、双晶変態相の一方だけが残ることになる。双晶変態相の再配向の磁場制御により、適切な物質では数パーセントの回復可能歪みが発生することが期待される（形状記憶合金における応力により引き起こされる回復可能歪みと類似するように）。特定の磁気誘導応力に達するためには、物質の磁気結晶的異方性エネルギーＵ_kがこの応力を達成するため双晶変態相を再配向するのに必要なエネルギーよりも大きい必要がある。後者のエネルギー、すなわち双晶構造の再配向のためのエネルギーとして定義されかつＥ_twで示されるエネルギーには、物質の形状変化に関係した歪みおよび消失エネルギー項（te rm）も含む。双晶境界の速度は、多くの物質において非常に高速であり、音速のごくわずかである。これは、磁場によって引き起こされるストロークがこのような物質において非常に高速であることを意味する。磁場が引き起こす歪みは、非化学量的Ni₂M nGa合金において実証された。発明の概要本発明は、運動および力を生じさせる特定の磁気駆動アクチュエータおよび装置、および能動素子の形状変化を監視する上記装置に関する。本アクチュエータの動作は、運動を引き起こすアクチュエータの能動素子の物質の双晶構造の、磁場制御された再配向に基づく。この種のアクチュエータは、数パーセント（形状記憶合金と同程度の大きさ）の歪みを発生させることができる。こららのアクチュエータの磁性制御により、形状記憶合金に比して応答速度は非常に速く、より正確な制御性および効率を備えたものとなる。この新たな磁気駆動アクチュエータは、機械工学において大きな可能性を発揮することになる。それらは多くの用途において、水圧、空圧および電磁装置にとって代わることになる。これらのアクチュエータの採用により、従来技術を使用するのに比較して、簡単、軽量、かつより信頼性のある構造がもたらされる。双晶再配向は三次元で生じるため、磁気制御下で複雑な形状変化を生成することができる。本発明の適用可能性は、遠隔地にあるアクチュエータの電源を制御および供給することが可能であるため、拡大される。制御された運動または所望の形状変化（たとえば、曲げ、剪断、捻れ、挟む、締め付け、流体移送（pumping））を行う機械全体は、小さくかつ適切な形状を有し、前もって配向された一個の物質であってもよい。多くの物質では双晶サイズが小さいため、本発明は、マイクロおよびナノテクノロジーにおいても非常に高い可能性を有することが期待される。リニアおよび回転モータ、ポンプ、バルブ、カプラ、バイブレータ、および他の多くの機器もまた、本発明に関係する。逆作用（inverse effect）において、磁場は、本発明に従って作成された能動素子が変形したときに、変更される。これは、たとえば、位置決定装置、ジョイスティック、キーボード、応力センサ、および電力発生器において、能動素子の形状の状態を監視するために使用することができる。図面の簡単な説明図１は、マルテンサイト物質における形状変化の概略的な（二次元）描写を示す、すなわち、図１（ａ）は、通常の開始状態を示す。応力のかかっていない物質は、均等な双晶変態相１および２からなる。２つの変態相間の破線（鏡面）は、双晶境界と称される。図１（ｂ）は、外部応力界（field）（τ₁）が物質に作用するステップを示す。加えられた応力に適合して配向している双晶変態相２が成長し、変態相１が収縮し、その結果物質が非常に小さく歪んで形状変化し、図１（ｃ）は、十分な量歪んだ後の最終的な状態、すなわち、両方の変態相が１つの変態相２に凝縮したことを示す。図２は、双晶構造の再配向中の、単結晶合金であるIn-Tl、Cu-Zn-Sn、およびNi- Mn-Gaホイスラー合金(Ni₂MnGa)、および多結晶Cu-Zn形状記憶合金の応力―歪み（引張）曲線を示す。図３は、単結晶コバルトの磁化曲線を示す。図４は、本発明の原理、すなわち外部磁場による双晶変態相の回転を示し、図４（ａ）は、外部磁場の存在しない状態を示す。磁化Ｍは２つの異なる双晶変態相に属する単位セルにおける磁化容易方向に整列している。この描写において、磁化容易方向は単位セルの側面と平行であると仮定されており、図４（ｂ）は、磁場Ｈをかけたことによる双晶変態相の回転を示す。磁場はＨと平行な上部双晶変態相の単位セルの磁化と整列する傾向がある。磁気結晶的異方性エネルギーが高く、双晶境界運動のエネルギーが十分に低い場合、双晶変態相は磁場の方向と平行に回転し、磁化は、単位セルの磁化容易方向に残留し、またあるいは、双晶境界と平行でもある。図５は、物質の形状変化およびアクチュエータの運動および力を生じさせる双晶物質の磁場誘導形状変化の原理を示し、図５（ａ）は、外部磁場の存在しない開始状態を示す。物質は、均等な２つの双晶変態相からなる。磁化は、各変態相（磁化ベクトルの一部分のみが示される）における単位セルの側面と平行して整列する。図５（ｂ）は、外部磁場Ｈ₁が物質に作用するステップを示す。磁場の方向に適合して配向されている双晶変態相が成長し、もう一方の変態相が収縮し、結果として非常に小さな歪みおよび物質の形状変化が生じる。図５（ｃ）は、磁場による双晶構造の完全な再配向後の最終的な状態を示す。他方の双晶変態相は消滅し、一方の変態相のみが存在している。図６ａは、双晶平面における転位を示し、図６（ｂ）は、転位が距離ｘ移動し、容積Ｖが配向Ｇ₁から配向Ｇ₂に変態され、それにより、磁化がＭ₁からＭ₂に変化した状態を示す。図６ｃ、ｄおよびｅは、双晶転位の磁場誘導運動により駆動されるアクチュエータ素子の物質の一部における磁場誘導剪断応力を概略的に示す。図６ｃは、２つの双晶変態相が存在する開始状態を示す。図６ｄは、磁場が３つの双晶転位を左から右に駆動するステップを示す。双晶転位のバーガーベクトル（burgers vector）はｂで示される。図６ｅは、転位が図面に示される物質の部分から移動した後の最終的な状態を示す。転位の磁場誘導運動は、物質における剪断応力を発達させている。図７ａは、周波数応答測定で使用された機器を示し、Ａ試料、Ｂ交流コイル、Ｃ直流磁石、Ｃレーザビームである。図７ｂは、周波数の関数としての振動振幅を示す。図８ａおよびｂは、コイルによって誘導された磁場において捻り変形を示すアクチュエータ素子を示す。図９は、磁場（ａ）なしで、かつ磁場（ｂ）において冷却中のＮｉ−Ｇa-Mn試料の相対歪みを示す。図１０ａは、非化学量的Ni₂MnGa物質における磁場の関数としての磁場誘導歪みを示す。磁場の方向は、測定中に歪みが測定された方向からそれに平行な方向に回転した。図１０ｂは、オーステナイト柱状結晶に垂直な平面におけるＸ線回折においてＣｕ放射線で測定した（４００）オーステナイト屈折（relection）の柱状図である。図１１は、回転軸の関数としての回転する磁場における磁場誘導歪みを示す。図１２は、磁場の異なる方向における室温でのFe-26,5Pdにおける磁場の関数としての磁場誘導歪みを示す。負荷は、（ａ）３００Ｎ、（ｂ）５００Ｎ、および（ｃ）８００Ｎであった。図１３は、方向および絶対値を変更することかできるアクチュエータ構成を示し、（１）円筒形アクチュエータ素子、（２）試料の軸の（os）方向における歪みを測定する歪み計、（３）芯、（４）電磁石コイル、（５）試料軸の方向に磁場を生じさせるFe-Nd-B永久磁石、（６）磁束通路。力Ｆは、素子の軸方向においてアクチュエータ素子に負荷をかける。図１４は、歪み測定の方向における負荷静的バイアス磁場Ｈ₁に垂直な磁場Ｈ₂の関数としての磁場誘導歪みを示す。超弾性圧縮歪みは０．４６％である。図１５は、アクチュエータ素子の線形歪み（伸張または収縮）の負荷方向に関するバイアス磁場の配向、および磁場誘導歪みを誘導する磁場の選択された配向を示す。力Ｆは、正または負であり得る。図１６は、アクチュエータ素子のねじる（ねじり）形状変化についての負荷方向方向に関するバイアス磁場の配向、および磁場誘導歪みを誘導する磁場の選択された配向を示す。図１７は、アクチュエータ素子の湾曲した形状変化についての負荷方向方向に関するバイアス磁場の配向、および磁場誘導歪みを誘導する磁場の選択された配向を示す。図１８ａ、ｂ、およびｃは、アクチュエータ構成の例を示し、（１）アクチュエータ素子、（２）試料の最も長い寸法の方向に対して角度θをなす磁場を生成するバイアス磁石、（３）試料の最も長い寸法の方向に磁場を生じさせる電磁石、（４）磁束通路。図１９は、回転する磁場を誘導することができる磁場発生源（コイル）のセットを示す。図２０は、かけられた磁場においてその形状を変化させる本体を示す。磁場が回転すると、その形状（楕円の長軸）も回転する。図２１は、電気中継（electric relay）動作を実証するのにも使用される、基本的なアクチュエータを示し、Ａはアクチュエータ素子（磁場誘導歪みを発生する）、Ｂはマイクロメータの可動部であり、Ｃはマイクロメータであり、Ｄはアクチュエータ（ばね）のエンドプレートであり、Ｅはアクチュエータの本体であり、Ｆは絶縁体であり、Ｇは電気接点を示す。他のすべての部分は、電気伝導体である。図２２は、流体調節器を示し、ＡおよびＢの両方はアクチュエータ素子であってもよい。図２３は、調節器および調節器を駆動するアクチュエータの例を示す。図２４は、流体調節器を示す。ＡおよびＢの両方はアクチュエータ素子であってもよい。図２５は、駆動磁場が流動溝の外側にある流体調節器を示し、Ａはかけられた磁場において形状が変化する本体であり、Ｂは流動溝であり、Ｃは磁場発生源（コイル）であり、Ｄは本体Ａのスペーサである。図２６は、フラップ調節器を示す。図２７は、ピストン型ポンブを示す。図２８は、ＭＳＭ箔の形状変化に基づくポンプを示す。図２９は、受動ポンプを示す。図３０は、箔の起伏が流体を転送するポンプを示す。図３１は、カプラを示す。Ａは、かけられた磁場において、バーＢに対して収縮するか、またはそれから外向きに膨張するスリーブ／管である。あるいは、軸は磁場において伸長または収縮することができる。図３２（ａ）は、バーＢが、かけられた磁場において該バーに押しつけるアクチュエータ素子Ａによって連結されたカプラを示す。図３２（ｂ）は、バーＡが、電磁石Ａのかけられた磁場において寸法が増大するＭＳＭ物質から形成されたカプラを示す。図３３は、結合が、２つの機械素子ＢとＣとの間に設置されるリングまたはスリーブＡの磁場誘導形状変化に基づくカプラを示す。図３４は、機械素子内にあるアクチュエータ素子Ａが磁場で膨張するカプラを示す。図３５は、ディスクＢが２つ以上のアクチュエータ素子Ａによって両側から、または他方の側が支持されている、またはディスクが十分に剛性である場合には、片側のみからプレスされるカプラを示す。図３６は、その動作が、電磁石Ａによって誘導されるかけられた磁場においてＭＳＭ物質から形成されるディスクＢの厚さの変化に基づくカプラを示す。ディスクは電磁石に対してプレスされる。図３７は、アクチュエータがディスクの軸の方向にプレスされるときに、２つの同軸に配置されたディスクが互いに結合するカプラを示す。図３８は、ディスクの１つに適切に配置された２つ以上のアクチュエータが一方のディスクに対してプレスされる、カプラを示す。図３９は、リニアモータの原理を示し、Ａは主アクチュエータであり、Ｂは軸方向アクチュエータであり、Ｃはクランプ／カプラであり、Ｄはガイドバーである。図４０は、ガイドバーに沿って移動するリニアモータを示し、Ａは主アクチュエータのアクチュエータ素子であり、ＢはＡを駆動する電磁石であり、ＣはE上に把持／連結される軸方向アクチュエータ素子であり、ＤはＣを駆動する電磁石であり、Ｅはそれに沿ってリニアモータが移動するガイドである。図４１は、回転モータの原理を示し、Ａはかけられた磁場におけるねじりにより変形される主アクチュエータのアクチュエータ素子であり、ＢはＡを駆動する電磁石であり、Ｃはかけられた磁場において半径方向に膨張するアクチュエータ素子であり、ＤはＣを駆動する電磁石である。図４２は、モータの原理を示し、Ａは、コイルＢによって誘導された磁場がかけられるとき、ねじり変形（ねじり）を発達させるアクチュエータ素子であり、Ｃはクランプ／カプラであり、Ｄは中でモータが回転する管である。モータは、アクチュエータ素子が別の方向に巻かれたさらなるコイルによって誘導される磁場においても伸張／収縮する場合、管で直線運動を生成することもできる。図４３は、図４２に示したのと同様のモータの原理を示すが、但しモータはバーＤを中心として回転する。図４４は、ケービングするための振動器を示し、ＡはＭＳＭ素子であり、Ｂはブレードであり、Ｃはコイルであり、Ｄは電源である。図４５は、力センサの例を示し、Ａは弾性ＭＳＭ素子であり、Ｂはピックアップコイルであり、Ｃは可動センサヘッドであり、Ｄは測定機器である。図４６ａは、磁場誘導剪断応力を測定するのに使用される装置を示す。図４６ｂは、プレストレスの方向および試料にかけられた適用された磁場の方向を示す。図４６ｃは、剪断を示す。発明の詳細な説明本発明は、磁場を適用した双晶構造の再配向に基づき、運動およひ力を発生させるアクチュエータおよび装置に関する。また、反対に作用する装置、すなわち、物質の変形により物質の双晶構造が変化した時、磁場を変化させる装置に関する。双晶は、磁場に対し好適な配向に成長し、他は収縮して、アクチュエータのアクチュエータ素子を形成するためのアクチュエータ物質の形状を変化させる。磁場による双晶変態相の再配置は、双晶転位の磁場誘導運動に基づいている。磁場による双晶転位に課された力は、以下に由来する。レッジを有する一貫した双晶境界を考える（図６ａ）。レッジは、一回の双晶転位によりこの境界上に形成されたものである。各側の粒子は、Ｇ１およびＧ２と表されている。対応する磁化ベクトルはそれぞれ、Ｍ₁、Ｍ₂である。Ｈは外部の磁場を表す。転位は、位置Ａから位置Ｂまで距離ｘを移動することとした(図６ｂ)。この系により得られる仕事量は、単位線長さ当たりの転位にかかる力Ｆに転位の際移動した面積Ａを積算したものである。すなわち、 ΔＷ＝ＦＡ＝ＦｘＬ（１）であり、式中Ｌは、双晶転位の線長さを表す。仕事量は、系の関連するエネルギー差ΔＥよりも大きくなくてはならない。双晶転位の運動により、容量ＶはＧ１配向からＧ２配向へと変化し、したがってΔＥは、磁気エネルギー密度Ｇ１およびＧ２の差にＶを積算した値に等しくなる。 ΔＥ＝（Ｖ／２）μ₀（Ｍ₂−Ｍ₁）Ｈ＝（ｄｘＬ／２）μ₀（ΔＭ）Ｈ（２）式中、ｄは双晶平面間の間隔、μ₀は真空の浸透性を表し、ΔＭ＝Ｍ₂−Ｍ₁である。転位にかかる力は、等式（１）、（２）を平均化することにより求められる。Ｆ＝（ｄ／２）μ₀（ΔＭ）Ｈ（３）適用においては、アクチュエータ物質は、剪断応力τを生じる機械的（内部および／または外部）負荷に抗するように作用しなくてはならない。ＦがPeach-Ko chler force F_PK＝τｂ（式中ｂは、双晶転位のバーガーベクトル）より大きい時、磁場は変形を制御する。したがって磁場により保持されることが可能である機械的剪断応力の最大値τ_maxは、 τ_max＝（ｄ／２ｂ）μ₀（ΔＭ）Ｈ＝（μ₀／２ｓ）（ΔＭ）Ｈ（４）となり、式中ｓ＝ｂ／ｄはねじり剪断である。例えば、正方晶格子のｃ軸に沿った双晶平面（１０１）および配向（１０−１）の容易磁化の場合、最大応力は、 τ_max ^tetr＝（μ₀θ²ＭｎＨ）／（（θ²−１）（θ²＋１）^1/2）＝（μ₀ＭｎＨ）／（（２・２^1/2（θ−１））（５）であり、式中θは正方晶性、ｎは双晶配向を有する単位ベクトルを表す。推定は、θ−１＜＜１である時妥当する。以上に示したように、磁場は剪断応力を誘導し、剪断応力は双晶変態相において剪断歪みを引き起こす。異なる双晶変態相間の比率は、双晶転位の磁気駆動された運動により変化し、比率の変化がアクチュエータ素子の形状変化をもたらす。図６ｃから６ｅは、二つの双晶変態相からなる観念上のアクチュエータ素子の一部における磁場誘導形状変化を概略的に示している。図６ｃに示すアクチュエータ素子の一部に磁場が加えられると、双晶転位は図６ｄ中を左から右へと移動し、一方の双晶変態相の比率を増加させて他方を減少させる。最終的には、図６ｅに示すように、このプロセスの後ただ１つの双晶変態相のみしか存在しないようにしてもよい。双晶転位の磁場誘導運動により、図６ｅに示すように格子は剪断されてしまっている。それゆえ磁場は、一部が図６および６ｅに示されているアクチュエータ素子中に剪断歪みを誘導する。磁場は、双晶境界方位に平行に配向されるか、または双晶変態相の容易軸の方位または物質中に所望の剪断歪みを誘導する他の方位に配向される。剪断歪みは、基本的な磁場誘導形状変化であり、本発明に係わるすべての磁場誘導形状変化中に局所的に存在する。双晶変態相間の比率変化は、双晶変態相の転向または再配向とも呼ばれる。比率変化は、物質の他の考え得る相の変形または不適当な配向を有する他の双晶変態相の変形がもたらす内部負荷に抗して作用し、あるいはアクチュエータ素子の外部負荷に抗して作用する。本発明に係わるアクチュエータ素子の物質は好適な数の双晶変態相からなり、変態相は、アクチュエータ素子の物質に磁場が課された時、所望の形状変化が収容され得るような配向を有する。物質の形状は、磁場を取り除くかまたはその強度および／または方位を変化させることにより、完全にまたは部分的に回復可能である。本発明に係わる磁場誘導歪みは、磁気形状記憶（ＭＳＭ）効果とも称され、１つの相において、例えばマルテンサイトにおいて生じることが強調される。「従来の」形状記憶効果とは異なり、オーステナイト、マルテンサイト間の相変化は本発明においては必要ではない。ＭＳＭ効果が生じる物質は、ＭＳＭ物質と呼ばれる。アクチュエータ素子と呼ばれるのは、異なる双晶およびマルテンサイト変態相間の比率変化に基づき磁場によりその形状を変化させるＭＳＭ物質からなるエレメントである。ＭＳＭアクチュエータは、アクチュエータ素子の磁場誘導形状変化に基づき運動と力とを生じる装置である。能動素子は、アクチュエータ素子を意味する総称であり、また、反ＭＳＭ効果に基づき素子が変形される時磁場変化を誘導するために用いられるＭＳＭ物質からなる素子をも意味する。アクチュエータを動作可能にするには、アクチュエータ素子の物質（以下、アクチュエータ物質とも称する）の磁気結晶的異方性エネルギーＵ_Kは、アクチュエータ物質における双晶構造Ｅ_TWの再配向のエネルギーと、アクチュエータの負荷に抗する仕事量を含むアクチュエータの仕事量との合計よりも大きくなくてはならない。仕事項(work term)は、正でも負でもよい。仕事量が負であれば、外部応力が双晶構造の再配向を補助し、必要な磁場エネルギーを減少させることができる。アクチュエータを制御する磁場エネルギーは、Ｅ_TWとアクチュエータの仕事量との合計よりも大きくなくてはならない。Ｕ_Kが高いほど、それだけ大きな磁場エネルギーがアクチュエータの機械的仕事量に変換され、それゆえよりおおきな力が得られる。アクチュエータ素子のマルテンサイト物質における磁場誘導剪断歪みはまた、磁場において異なる双晶変態相間の比率を変化させることによっても生じられ得る。比率変化は、磁場に関して好適な方位にあるマルテンサイトプレートの成長の配向と、他の変態相の収縮とに基づいている。ある結晶依存方位にあるマルテンサイトプレートは、マルテンサイト変態相と呼ばれる。マルテンサイトプレートは、一または二以上の変態相を含む。物質の磁気結晶的異方性エネルギーは高くなくてはならない。高い異方性は、マルテンサイトプレートが磁場によりある一定の方位に成長することを可能にする。磁場が取り除かれた時またはその方位が変化した時、異なるマルテンサイト変態相間の比率は変化し、アクチュエータ素子の形状を変化させる。アクチュエータ素子における磁場誘導剪断歪みは、異なるマルテンサイト変態相間の比率変化に基づき、マルテンサイトプレート中の双晶変態相間の比率変化にも基づいている。このため、以下の議論においては、アクチュエータ素子の形状変化に関し双晶変態相と双晶構造とはしばしばマルテンサイト変態相およびマルテンサイト構造をも意味する。磁場誘導剪断歪みは、異なる温度下（室温を含む）で測定され、例えば非化学量のＮｉ₂ＭｎＧａ合金を用いた。Ｘ線解析を室温におけるマルテンサイトの開始温度以下かつ室温以下の温度で実施した結果、ある解析ピークの強度における磁場誘導変化が観察され、それによって、磁場において異なる双晶変態相間の比率が変化するとアクチュエータ素子を形成するＭＳＭ物質の形状変化か引き起こされることが確認された。双晶構造の再方向付けに基づく磁場誘導形状変化の周波数応答は高いが、それは双晶境界の早い運動（音速）のためである。したがって周波数応答は、機構そのものではなく他の要因、例えば渦電流損失によって制限される。組成がＮｉ− ２８．５Ｍｎ−２５．５Ｇａである非化学量的Ｎｉ₂ＭｎＧａ試料−の周波数応答が測定された。長さ１２ｍｍの試料を図７に示す試料ホルダーに設置した。オーステナイト試料を織ると、試料の最長寸法は方向（４００）と平行であった。マルテンサイト試料について−２０(Ｃにて周波数測定を行った。試料の最長寸法と平行に７．５０ｅの磁場を誘導した交流コイルは、試料に線状剪断を引き起こした。系は、測定中、静電バイアス磁場を生じる電磁石の磁場内に設置された。異なる周波数毎に交流コイルの生じる剪断歪み振幅を、該バイアス磁場の関数として測定した。得られた曲線は、バイアス磁場の関数として測定された剪断歪みの導関数であり、剪断歪みはバイアス磁場の不在下、個別に測定されたものである。図７ｂは周波数の関数として振動の振幅を示す。振幅は、レーザー振動計の濾過周波数５ｋＨｚまでは極めて一定しているように見うけられる。周波数応答は、５ｋＨｚより高いように見られるが、５ｋＨｚを超える振幅は、レーザー振幅計のフィルタリングおよび試料の渦電流損失のために小さい。本発明による新規なアクチュエータは、電気エネルギーを用いて運動、力および形状変化を生む新しい方法を提示する。物質の属性に基づいて運動と力とを生じる他のいずれの方法も、これら新規なアクチュエータほどの高い剪断歪み、力、速度および精度の組み合わせを獲得できるものはない。有望な適用例としては、燃料噴射器類、高圧ポンプ類、能動振動制御用アクチュエータ類、能動ばね類、バルブリフター類、バルブ制御器類、ロボット類、精密工具類、およびリニアモーター類が挙げられる。アクチュエータはまた、感知能および制御能と一体化されることも可能である。そのような構造は適応可能構造またはインテリジェント構造と呼ばれ、航空宇宙、自動車、造船および土木工学、精密加工、および製造工学において応用されている。最も広く用いられているアクチュエータは、空圧および水圧系、電磁ドライブ、および圧電性物質や磁歪金属間化合物、形状記憶合金などのアクチュエータ物質である。本発明による新規なアクチュエータは、技術上および商業上の大きな可能性を呈する。それらは、モーターや他の電磁力に基づく装置が現在そうであるように広く利用されるようになり得る。幾つかの工学分野においては新規なアクチュエータは、そのより簡潔な構造、よりよい性能および信頼性、およびより低いコストのために従来の電気装置に取って代わることが予想されている。アクチュエータ素子の物質の磁場誘導形状変化は双晶変態相における剪断歪みに基づいているものの、加えられた磁場におけるアクチュエータ素子の巨視的な形状変化は例えば、伸張、収縮、曲げ、剪断またはねじれ、またはこれらのあらゆる組み合わせである。これは、本発明に係わるアクチュエータおよび該アクチュエータに基づく装置の適用可能性を多数の工学および加工分野において有意に拡大する。統御された運動および一定の形状変化を磁場により発揮するアクチュエータ／機械は、適切に形作られ、予め配向された一個の物質であってもよい。その形状と初期双晶構造を設計することにより、アクチュエータは、磁場の強度が反復される時複雑な形状変化を繰り返すことができる。アクチュエータの運動の跡は、磁場の方位を変更することにより変化させられる。本発明の方法は、アクチュエータの動作を距離を置いて制御することを可能にする。遠隔操作は例えば、プロセス制御および生体医学への適用において好適である。本発明に係わるアクチュエータは、加えられた磁場における双晶構造の再配向に基づきアクチュエータの運動と力とを生じるアクチュエータ素子と、制御（駆動）磁場を生じる磁石（通常は一個の電磁石または異なる配向の数個の電磁石）とを備え、また任意には、アクチュエータ素子に接続する磁束通路を有するバイアス磁石と、機械的歪み用の機械的負荷系とを備える。特殊な適用においては、アクチュエータ素子の形状変化をもたらす双晶構造の再配向は、物質をそのキュリー点より低温に冷却し磁気構造を整えて得られる内部磁場によって誘導されることも可能であり、あるいは機械的応力を加えたり、物質に電流を通じることにより再配向を誘導することもできる。アクチュエータ素子は、外部負荷またはアクチュエータのプレストレスに無関係にまたは抗して線形歪み、すなわち伸張または収縮を生じ、歪みの発生は、双晶構造およびアクチュエータ素子物質のマルテンサイト変態相を磁場誘導再配向させることによる形状変化に基づいている。アクチュエータ素子に加えられる磁場の方位は、線形歪みの方位に平行であるか、または磁場により誘導される所望の変形、例えば最大の変形を得ることができる方位である。加えられる磁場の方位はまた、線形歪みの方位に垂直な軸の周りを回転することもでき、あるいは線形歪みの方位と線形歪みに垂直な方位との間で瞬時に転向するかまたは次第に転向することが可能であり、それには二個または三個以上の異なる磁場発生源、たとえば電磁石や電磁石と永久磁石との組み合わせを利用する。アクチュエータ素子は、加えられた駆動磁場において所望の磁場誘導歪み、例えば最大歪みを得るのに好適な方位と絶対値を有する静電磁場により歪ませることができる。アクチュエータ素子の磁場誘導形状変化は、曲げであってもよい。アクチュエータ素子は、外部負荷またはアクチュエータのプレストレスに無関係にまたは抗して曲げることができ、曲げは、アクチュエータ素子物質の双晶構造またはマルテンサイト変態相を磁場誘導再配向させることによる形状変化に基づいている。加えられる磁場の方位は、アクチュエータ素子の中間点における接線に平行であるか、または所望の曲げ歪み、例えば最大の歪みを得ることができる方位である。加えられる磁場の方位は、アクチュエータ素子の中間点における接線と０〜９０度の角度をなすこともでき、あるいは所望の形状変化が得られる方位であってもよい。磁場の強度と方位は、時間との関係において変動し、同時に動作する静電バイアス磁石と電磁石が数個あってもよい。曲げられたアクチュエータ素子の脚部間の角度も小さくすることができ、そのため磁場誘導形状変化は、ピンセットの開口に似ていることが強調される。アクチュエータ素子の巨視的な形状変化は、剪断歪みであってもよい。剪断歪みは、外部負荷またはアクチュエータのプレストレスに無関係な変形またはそれに抗する変形である。形状変化は、双晶構造およびアクチュエータ素子物質のマルテンサイト変態相の磁場誘導再配向に基づいている。アクチュエータ素子に加えられる磁場の方位は、剪断歪みの方位に平行であるか、または磁場により誘導される所望の変形、例えば最大の剪断歪みを得ることができる方位である。加えられる磁場の方位はまた、剪断平面に垂直な軸の周りあるいは所望の循環的剪断歪みを得ることができるような軸の周りを回転することもできる。また、磁場は、二方位間で瞬時に転向するかまたは次第に転向することも可能であり、それには二個または三個以上の異なる磁場発生源、たとえば電磁石や電磁石と永久磁石との組み合わせを利用する。アクチュエータ素子は、加えられた駆動磁場において所望の磁場誘導歪み、例えば最大歪みを得るのに好適な方位と絶対値を有する静電磁場により歪ませることができる。操作すべきアクチュエータ素子の形状変化は、外部負荷またはアクチュエータのプレストレスに無関係なまたはそれに抗するねじれであってもよく、よじれとも称される。アクチュエータ素子は例えば、円形の断面を有する立体バーまたは管である。管状の素子は、管の壁部における形状変化が剪断であるため、ねじれを生じるうえで都合がよい。磁場は、好適な磁場発生源を用いて管の周りを循環することができる。この磁場の方位はアクチュエータ素子物質の剪断平面と平行である。以下にこの例についてより詳細に述べる。加えられる磁場の方位は、アクチュエータ素子のねじれ軸と平行であってもよく、管状アクチュエータ素子の壁部を通って半径方向に向けられていてもよく、あるいは所望のねじれ変形が得られるような方位であってもよい。磁場は、アクチュエータ素子所望の循環的ねじれ形状変化が得られるような軸の周りを回転することもでき、あるいは所望の形状変化が得られるような二方位間で瞬時に転向するかまたは次第に転向することもできる。アクチュエータ素子は、静電磁場により歪ませることまたは例えばプレストレスをかけてねじれさせることができ、加えられる駆動磁場において最大のねじれ歪みを得る。中空のバーまたは円形の管中にねじれ生じさせるには、図８ａに示すようにコイルを管中でトロイド状に巻けばよい。この時磁場は、管の回りを循環する。加えられた磁場において剪断歪みを発達させるようなＭＳＭ物質にあっては、コイルが磁場を誘導すると管はねじれにより変形する。幾つかの場合では、物質中の双晶構造は、主要な双晶境界方位がコイルの誘導した磁場と平行に揃えられるように配向される。この方位に実質的に配向されたそれら双晶変態相は、管のねじれ変形に最も有効に寄与する。ねじれ形状変化を生じるこの種のアクチュエータ素子は、多くの適用、例えば後述する電気モーター類において利用可能である。素子を他の機械部品に設置するには、異なる種の配置が可能である。そのような配置のひとつに、図８ｂに示すように管の両端から素子を固定するというものがある。磁場を加えることによるアクチュエータ素子の形状変化は、異なる形状変化、例えば伸張（または収縮）、曲げ、剪断およびねじれの組み合わせでもあり得る。あるいは、素子の一部がそれらのいずれかを生じ、残りの部分がそれら形状変化の他の組み合わせにより形状を変化させてもよい。ＭＳＭアクチュエータ素子に加え、MSＭ感知素子も非常に小さくすることが可能である。したがってそれらは、マイクロシステムへの応用に好適である。上記に提示したいずれかの磁場誘導形状変化をするアクチュエータ素子は、輪や楕円などの閉ループであってもよく、直線的な部品から成っていてもよく、あるいはより複雑な形状として駆動磁場用に閉磁束通路を形成するものであってもよい。駆動磁場は、ループの周りまたはループの一部の周りにトロイド状に巻き付けたコイルなどの磁場発生源により生じ、あるいは一個の電磁石または磁場の方位がアクチュエータ素子の所望の形状変化を生じるように配置した数個の磁石により生じる。磁場の方位と強度は、時間と共に変動することがでる。アクチュエータ素子は、例えばアクチュエータ素子ループの形状を変化させることにより負荷またはプレストレスを加えられていてもよい。ループはまた、アクチュエータ（ＭＳＭ）物資よりなる一部と、ループを介して磁束を通す強磁性物質よりなる他の部分とから構成され得る。開アクチュエータ素子ループにおいては、磁場はループの一端からループへと導かれる。この配置が好適であるのは、アクチュエータ素子の周りの空間が限られている適用や、電磁石または静電バイアス磁石を素子の近傍に配することが困難な適用である。これは、以下に論じられるＭＳＭ物質組成物の場合に重要となる。本説明中に述べたいずれかの様式でもって共に動作するアクチュエータ素子または数個の素子は、他の物質、例えば金属、セラミックまたは重合物質（例えばエラストマー類）よりなるマトリクス内に配置でき、組成物構造を形成する。アクチュエータ素子は、組成物の所望の形状変化が得られるような方法でマトリクスに配置する。組成物は、アクチュエータ素子の作動を制御するために用いられる信号を発するセンサを含むこともできる。ＭＳＭ組成物の一例は、ＭＳＭ配線を設置した重合バーである。配線がバーの長い辺に沿った片側付近に配置されている場合、配線に磁場が加えられて配線におけるＭＳＭの形状変化が収縮である時、バーは曲がる。配線が中立軸にある場合、バーは曲がらないが、その剛性は配線に磁場が加えられると変化する。配線がバー中にらせん状に設置されている場合、磁場におけるバーの形状変化はよじれである。重合組成物または他の組成物の多くの形状は、幾つかの形状のＭＳＭアクチュエータ素子と幾つかの形状変化形態を磁場に設置することにより複雑に形状変化させられる。磁場は、組成物の外部からＭＳＭ素子に加えることができ、または磁場は、素子の端部から素子に及ぼすことができる。あるいは、コイルおよび／または永久磁石は、組成物中、ＭＳＭ素子との関連において適切な位置に設置することもできる。上記の組成物は、アクチュエータとして多種の適用において用いることが可能であり、例えばロボットアーム類、マニピュレーター類、能動振動制御装置類、位置決め装置類、バイブレータ類、カプラ類およびポンプ類に応用できる。針状の織られたＮｉ−２８．５Ｍｎ−２４．５ＧａＭＳＭアクチュエータ素子を、バー状金型の対称軸から離れた長方位に沿ってエポキシ樹脂に含浸した。硬化後、組成物を、針の方向と平行である加えられる磁場中に配置することにより、バーの曲げ形状変化が誘導された。ＭＳＭ素子同士は、異なる相互配向において組み合わせることができ、各素子が磁場において所望の形状変化を発揮する。加えられた磁場におけるこの複合系の形状変化は、異なる応用毎に適応化される。例えば、０．２ｍｍ程の厚みを有するＮｉ−２８．５Ｍｎ−２４．５Ｇａ５ＧａＭＳＭアクチュエータ素子の織られた箔同士は、方位（４００）の柱状オーステナイト粒子が平面において互いに垂直になるように接着された。マルテンサイト状態において磁場誘導形状変化を測定すると、加えられた磁場において一つの箔が収縮する一方、他の箔が伸張するので、組成物は曲がる。同じ組成のＭＳＭ物質箔もまたシリコンウェーハ上に接着され、接着料からなるＭＳＭ被膜がシリコン基板上に作られた装置に形状変化を引き起こすことを証する。ＭＳＭ被膜はシリコン上および他の好適な物質上に異なる薄膜処理技術を用いて形成されてもよく、例えばエピタキシャル薄膜成長法、蒸着、レーザー切除または化学法が利用される。アクチュエータ素子の形状形成は、エッチング、レーザー加工または微細加工により行うことができる。薄膜から／薄膜中に形成されるＭＳＭアクチュエータ素子および感知素子は、マイクロシステム技術において特別重要になるものと予想される。アクチュエータ素子または感知素子、またはこれらの一部は、基板から自由であってもよく、あるいは基板に固定されていてもよい。ＭＳＭ能動素子は、歪みおよび応力を、機械的変化により生じた能動素子の物質の形状が変化したために生じる、引き起こされた磁場を計測することによって検知するセンサとしての働きもある。素子は、むき出しであってもよく、あるいはマトリックスの中に、または基板上に固定されていてもよい。能動素子が変化すると、異なる双晶変態相の比率が変わる。変態相の磁化が能動素子の物質の磁気結晶的異方性エネルギーが高いことにより、単位セルの確実な（容易な）方向に固定されるため、双晶変態相の比率が変化すると、能動素子周辺の磁場は変わる。これを逆ＭＳＭ効果と呼ぶ。素子周辺の磁場の構成は、素子の双晶構造に左右される。したがって、素子周辺の磁場の構成を計測すると、能動素子の変化の状態または形状を確定できる。逆ＭＳＭ効果には、ジョイスティック、位置決め装置、キーボードから、ストレスセンサ、発電器に及ぶ多様な用途を有する。逆ＭＳＭ効果を利用する装置は、変化した能動素子上に形成され、能動素子に引き起こされた磁場を感知するデバイスから構成される。該装置はまた、バイアス磁石および／または磁束通路を含み、これらは磁束を能動素子から他のデバイス、たとえば、磁場センサへ、あるいはバイアス磁石から能動素子へと導く。また装置は、能動素子に予め圧力をかけるデバイスを含む。装置の能動素子および／または他の構成要素は複合物の所定位置にあるか、あるいは薄膜からなり、マイクロメカニカルデバイスであってもよい。薄膜は基板上に存在しない場合と形成される場合がある。装置の構成要素はこの中で結合するか、あるいは互いに一定の距離を置いてもよい。能動素子周辺の異なる位置に配置されている磁場の、強度および／または方向を検知する磁場センサをいくつか使用することによって、能動素子の複雑な形状変化、たとえば、伸長、収縮、曲げ、剪断、ねじれ、あるいは上記を組み合わせたものを検知し確定することができる。たとえば、双晶変態相を初期時点でランダムに配向すると、素子の外部で検知された磁場は非常に小さい。そして能動素子が、双晶変態相のうちの一方が優勢となるように変化すると、素子の外部の磁場が高くなり、その配向は優勢な双晶変態相の単位セルにより確定する。能動素子の異方性エネルギーが高いために、磁場は外部の磁場により回転しようとしても双晶配向により確定される方向に整合する傾向がある。能動素子は、応力制御される永久磁石のように振る舞う。能動素子を他の方法で変化させると、素子周辺の磁場構成が変わる。逆ＭＳＭ効果を適用する一例としては、ジョイスィテック状のデバイスがある。ジョイスティック（能動素子）の異なる形状変化が確定すると、この情報はたとえば、コンピュータに転送される。ここで説明されている能動素子と装置は、位置をモニタするデバイスにおいて使用することができる。たとえば、デバイス（キーボード）のある位置に圧力をかけるという情報をモニタすることができる。互いに対して移動する機械の部品の位置を確定することもできる。また装置を使用して、たとえば重み、負荷セルの応力をモニタすることができる。ダイナミックな適用の例としては、加速センサがある。能動素子の変化により磁束が変わると、適切な方法で素子外部に配置されているコイルに電流が引き起こされる。コイルの電気回路が閉じると、素子が周期的に負荷し、電流が発生する。能動素子のＭＳＭ物質の異方性エネルギーが高いために、装置を電力発電の特定の適用に使用することができる。電流が抵抗力のあるデバイスを介して導かれると、周期的にあるいは、即座に負荷された素子の振動エネルギーが抵抗器において分散し、この分散は電気抵抗を変えることで制御することができる。この原理を、例えば機械の振動制御に利用することができる。逆ＭＳＭ効果を利用する装置の動作は異なる周波数で周期的に負荷される、合金Ni-28. 5Mn-24.5Gaからなる能動素子周辺に配置されているコイルに引き起こされた電圧をロックイン増幅器で計測することで実証される。アクチュエータおよび感知用の適用において使用される能動素子は多結晶あるいは単結晶オーステナイトから、特定の変態温度（Ms）以下に冷却するか、マルテンサイト相を歪みによって引き起こすか、あるいは応力または磁場によって変化を助けるかによって、変位変化させた下部双晶構造を示す強磁性マルテンサイト相に変化させる。双晶変態相の系が、外部磁場の物質の形状変化に適合して、ＭＳＭ効果をもたらす場合、あるいは、逆ＭＳＭ効果をもたらすために上記の物質からなる能動素子を負荷する時に、双晶変態相の比率が変わる（その結果、素子外部の磁場が変わる）場合、アクチュエータの素子はまた、成長双晶あるいは変化双晶からなる下部構造を示す強磁性金属または、セラミック性の物質で形成されていてもよい。能動素子の双晶変態相およびマルテンサイト変態相を適切な方法で配向することは、非常に重要であり、これによりアクチュエータの素子において、大きな磁場誘導歪みを得ると共に、逆ＭＳＭ効果の適用において能動素子を負荷する時に所望の磁場を得ることができる。変態相の配向は、様々な方法で実行される。素子をマルテンサイトの変化を介してオーステナイト領域の高温から、負荷する時のMs以下の低温に冷却することが１つの方法である。負荷する時の方向およびストレスのレベルは磁場の下で所望される変化に左右される。たとえば、アクュチュエータの素子の、所望の磁場誘導歪みが線状の歪みである場合、負荷を圧縮することができる。アクチュエータの素子を磁場のずれ歪みに展開する必要がある場合、アクチュエータの素子を、素子のずれ歪みを引き起こす負荷の下でマルテンサイトの変態温度に冷却することは当然である。この手順により、双晶変態相およびマルテンサイトの変態相の配向が行われ、上記の変態相の双晶平面が結晶学的同価で可能であるようなずれの平面に接するようになる。また初期のオーステナイトが配向して、ずれの平面が変化するマルテンサイトの双晶平面のうち一面と平行するような場合、最大の磁場誘導ずれ歪みを得ることができる。負荷の下でMs温度以下に冷却する間にマルテンサイトの変態相および双晶変態相の配向は、能動素子の所望の磁場誘導歪みの方向とは異なる、負荷の応力の方向で実行される。また、異なる方向で磁場の下の Ms温度以下に冷却することでマルテンサイトの変態相および双晶変態相を配向することができる。適切な方向で負荷および／または磁場の下に能動素子を冷却し双晶変態相およびマルテンサイトの変態相を配向することによりオーステナイト状態の多結晶構造により形成される能動素子の磁場誘導歪みをかなり増加させることができる。ポリクリスタルをテキスチャ化あるいは、さらにランダムに配向してもよい。負荷および／または磁場に下に能動素子を冷却しマルテンサイトを変化させている間に、異なるオーステナイトのグレインにおける、上記の双晶変態相およびマルテンサントの変態相の配向が負荷および／または磁場の下の応力により生じる好まし配向と接するように、これらが形成されることが好ましい。これは、各オーステナイトのグレインに選択可能な変態相の方向がいくつかあり得るために可能である。したがって、初期のオーステナイトの方向を配向して能動素子の好ましく配向された双晶構造を得る必要はなく、むしろ初期の多結晶オーステナイトであるアクチュエータの素子においてよい性能を得られる。しかし、能動素子の物質が最適に配向される初期の単結晶オーステナイトである場合、最大の磁場誘導歪みを得られり。上述した任意の磁場誘導の形状変化を展開させるアクチュエータの素子は、外部の負荷またはプレストレスがオーステナイトから超弾性マルテンサイトを変化させる場合、上記のMs温度（マルテンサイトの初期の温度）以上で動作することができる。また、能動素子の変化が超弾性マルテンサイトを変化させる場合、逆ＭＳＭ効果が上記のMs温度以上で働く。アクチュエータの素子はまた、適温で変化し、磁場とこの処置は、循環して能動素子の性能を向上させると共に、アクチュエータの素子の所望の形状変化を作りだすことができる。以下のセクションでは、いくつかの例を提示する。これらの例では、単に原理を示すか、その動作を例示するか、あるいは１つの集団を表すことが多いが、限定するものとして理解されるべきではない。例１（ａ）単結晶オーステナイト性非正規組成のNi₂MnGa-試料（５．０×５．０×２．２ mm³のサイズ）を使用して磁場誘導ずれ歪みを計測する。一定のずれプレストレスを空圧ずれデバイスにより試料に加える。図４６aにデバイスと試料を概略的に示す。計測エラーを少なくするために、デバイスは完全に、非強磁性材からなる。図４６aのセットアップは、空圧ベロウ１、線状の移動軸３、試料４、取り付け具５、位置センサ６で構成される。試料４（２．２×５．０mmのサイズ）をこの薄い両側からデバイスの移動軸３と取り付け具５の間に固定する。試料の断面全体をずれストレスに露出させる。次にデバイス全体と試料を温度制御されアルコールが循環している容器に浸す。試料の温度をサーモカップル２で計測し、軸３の位置を位置センサ６で計測する。容器とデバイスを電磁石に設置し制御可能なDC磁場を試料に加えるようにする。磁場Hと加えられた応力Fの方向は図４６bに示す試料に影響する。まず、一定圧力Pをデバイスのベロウ１に加えることにより、室温でずれプレストレスtを試料に加える。試料とデバイスが冷却すると、温度がT＝−３℃から始まりT＝−８℃に落ちて、変位の増加が観察される。ずれ歪み（４％）に引き起こされたこの温度は、試料のマルテンサイトが変成したため生じたと説明される。ずれ歪みは、変化する間に双晶変態相およびマルテンサイトの変態相の配向をする。T＝−１１℃になるまで冷却を続け、そして、磁場が試料に加えられる。計測された、磁場により引き起こされる歪み（を、図４６cに提示する。H＝５ kOeの最高磁場で、計算した磁性ずれ歪み(_maxは、０．３０％である。テスト結果を確証するために、１サイクル毎に(_maxが０．３％で磁場サイクルを４回繰り返す。例１（ｂ）非正規組成多結晶Ni₂MnGa試料の歪みにかかる磁場の効果を、冷却中の温度の関数として計測する。試料の化学成分は、Ni-28.5Mn-24.5Gaで、サイズは、１０ ×１０×１５mm³である。オーステナイトグレインは、直径が約０．５ｍｍのカラムである。このカラムを方向（４００）に整合させる。Cu照射のX線回折法で計測されたオーステナイト（４００）の反射のポール図により、試料の構造がテクスチャ化されていることが証明される。このX線回折計測において、方向（４００）は試料の平面（１０×１０mm²）と直交している。ポール図を図２３に示す。シャープ（４００）のピークは明らかにテキスチャ化された構造を示す。歪みの計測は、試料の最大のサイズ（１５mm）である、方向（４００）の歪みゲージで実行される。図９ａには、温度の関数としての冷却中の試料の歪みを示す。２℃乃至７℃の温度範囲で歪みが増加したことにより、オーステナイト相がマルテンサイト相に変化することが明らかになる。マルテンサイトの形成はまた、他の方法、たとえば金相学により確認することができる。ある保持されているオーステナイトを−１５℃で観察する。冷却中の試料が拡大する（１．７×１０^-3）のは、オーステナイトの単位セルの容積よりもマルテンサイトの単位セルの容積のほうが大きいためである。Ms温度以下で本物質の１つの柱状のグレインから切った直径が約０．１mmの（単結晶）片上でなされたX線回折計測により、マルテンサイト相の双晶変態相の強度が外部の磁場の下に変わったことが明らかにされた。これは、この物質において磁場誘導歪みの発生源が主に、双晶構造の再配向により生じたことを明らかにする。図９ｂに約６kOeの外部磁場において冷却中の同じ試料の歪みを示す。磁場は歪みゲージ（試料の最大のサイズ）方向と平行である。試料は約２．５×１０^-3 に圧縮するようである。図９aおよび図９bでは試料が、冷却を磁場が存在しない時に行うのと比較して、磁場が存在する時に冷却を行うほうが、−１５℃で０．３４％短いことを示す。これは、磁場が、変化されるマルテンサイトの配向に影響することを明らかにしている。磁場に対する好適な配向のマルテンサイトの変態相と双晶変態相を、結果として試料が圧縮するようにすることが好ましい。本合金の格子状の正方性c／aは約０．９５である。c軸は、容易磁化の方向であり、マルテンサイトの単位セルは、（短い）c軸が磁場と平行することで磁場のマルテンサイトの変化中に試料が圧縮するように、整合する傾向がある。磁場が存在する時としない時の冷却中に実行された計測のマルテンサイト相のあるX線回折ピークの強度が変わることにより、双晶変態相の比率が磁場において変わったことが確認される。一定温度で磁場が存在する時としない時にマルテンサイト上でなされた回折計測により、マルテンサイトのピークの強度が磁場に左右され、これは、観察された磁場誘導歪みの発生源が双晶変態相の比率が変わったことにより生じることを示す、ことも明らかにされた。例２次に磁場が存在しないで熱変化したマルテンサイトの双晶構造の磁場誘導再配向により生じる試料の歪みを研究する。ここでの物質は例１bの時と同じである。試料は、直径が１０mmで厚さが４mmのディスクである。試料を非磁性のステンレスからなるホルダーに配置し、この中で試料は図１０aに示すように圧縮される。歪みを圧縮負荷の方向に歪みゲージで計測する。方向（４００）の格子の柱状のグレインもまたこの方向である。図１０bには試料がテキスチャ化されることを確認するX線回折により計測されたポール図４００を示す。試料ホルダーは、試料のシリンダーの軸の周りを回転することができる。図１０aは−１０℃で外部の負荷を与えない、磁場の関数としての歪みを示している。試料は、磁場（図１０にH₁で記されている部分）が０から６００mTに変化し、その後−６００ｍＴに、そして０に戻る時に圧縮するようである。試料は、磁場（図１０にH₂で記されている部分）が歪みゲージの方向と直交する方に向く時に拡大する。この実験により、磁場が９０度回転し、磁場の強度をこの最大値に維持している時に、最大の歪みが得られることが明らかにされる。磁場を１つの方向からもう一方の方向へ、つまり、定義されている軸の周りの磁場の方向に回転させることはＭＳＭアクチュエータの１つの操作モードである。図１１は、磁場が回転する（角度（を増す）時の試料の歪みを概略的に示す。角度(が変わると、図８による試料のサイズLが変わる。最小値L₁は磁場方向＋− H₁、最大値Ｌ₂は磁場方向＋−Ｈ₂において得られる。アクチュエータの磁場の回転は、アクチュエータを機械的に外部磁場において回転させることにより、または２つ以上の磁場発生源、たとえば磁場が互いに直交し、位相差が９０度の正弦電流により駆動される電磁石またはコイルで構成することができる。各電磁石は、図１９に示されるように軸方向に配置される２つの別々の電磁石に分かれる。磁場が互いに公差し、位相か互いに対して１２０度シフトする３つの電磁石を使用することができる。隣接する電磁石の駆動電流の位相シフトもまた、１２０度である。回転する磁場の絶対値はまた、時間の関数として変化する場合がある。電磁石の１つは、永久磁石に置き換えられる。ここで提示されている例は、限定するものとして理解されるべきではない。例３磁場に関数としての多結晶Fe-Pd試料の歪みを室温で圧縮負荷の下に研究する。Pd含有量は約２９．５マス％である。合金は銅の成型で溶解し鋳造された誘導である。インゴットは、１１００℃で４８時間真空の石英カプセルで処理した後に、９００℃で１時間アニーリングし、水を急冷した溶解液である。インゴットの一部を冷却し、かき混ぜて約１００％にし、再び９００℃で１時間アニーリングし、水を急冷した。直径が１０mmで厚さが２mmのディスクをスパーク加工する。歪みゲージをこのディスク上に接着剤で固定する。歪みゲージは負荷方向の歪みを計測する。ディスク試料を例２で使用したものと同じホルダーに設置する。試料は外部の応力により圧縮負荷される。歪みは、上昇する負荷の関数としてかなり線状に減少する。試料の最大圧縮は、１０００Nで約０．１２％であり、約１００Mpaのストレスに対応する。応力が解除されると、歪みは回復する。この回復可能な歪みは超弾性的な挙動を示す。つまり、好適に配向されたマルテンサイトの板が負荷の下に形成される。図１２a、bおよびcは、３つの異なる負荷値の下に磁場の関数としての試料の歪みを示す。試料をON、３００N(図１２a)、５００N(図１２b）、８００N（図１２c）で圧縮負荷する。試料ホルダーは異なる位置の試料のシリンダの軸の周りで回転する。角度(を、（図１２ｂでは２０度の角度が不足していることを除き）負荷の各値で０、２０、４０、６０、９０度で固定する。歪みを、図１２に示すように、異なる(の値と室温での異なる圧縮負荷に対する磁場の関数として計測する。この合金の最大磁場誘導ＭＳＭ歪みは、約１．５ ×１０^-4であり、試料の(＝０乃至９０度の回転に対応する。この値は、この合金の磁気歪みより高い。マルテンサイト相の単位セルが正方性で、c／aが１より大きいため、試料が磁場方向に拡大する傾向がある。磁化の容易軸は、c方向である。図１２は、角度(が０、２０、４０度の時に試料が負荷方向に拡大し、(が６０、あるいは９０度の時に圧縮していることを示す。８００Nの負荷の下での最大歪みは０．６７×１０^-4であり、試料の(＝０乃至９０度の回転に対応する。この歪みは３００Nの負荷の下で計測された歪みの約半分である。これは、この物質において磁場誘導ストレスを非常に高く展開できることを明らかにしている。応力８００Ｎは、本試料の約８０Mpaのストレス値に対応する。磁化が０乃至９０度の間で変化する、あるいは１kHzの周波数で同じ試料のシリンダの軸の周りを回転すると仮定すると、歪みとストレスの出力から計算された電力出力密度は、約７００W／kgである。これを計算するには、アクチュエータの素子を変成器の核と同じように積み重ねて、うず電流損を低減することを仮定する。周波数が５kHzの場合、電力出力密度は３．５kW／kgである。この値は、通常の電気モータの電力出力密度より高い振幅のオーダである。ＭＳＭ効果は、周波数が５kHzを越える時に生じることが以下に示されている。さらに、振幅のオーダを越えると、より高い電力出力密度は、オーステナイトの構造がテキスチャ化または、単結晶化されるFe−Pd合金において得られる。これは、このような試料のＭＳＭ効果がかなり高いためである。例４本例において、非化学量的Ｎｉ₂ＭｎＧａ合金（例１と同一の合金）から作製されるアクチュエータ素子における磁場誘導歪みが、外部磁場の異なる方向に室温で圧縮負荷の下で検討される。この物質は室温ではオーステナイトであるが、マルテンサイトは室温での負荷下で変態する。アクチュエータ物質は直径１３ｍｍ、長さ３０ｍｍであった。０Ｍｐａから９０Ｍｐａに圧縮することによって、部分的に回復可能な超弾性歪み０．６％が発生し、応力支持されたマルテンサイトが負荷の下で変態することがわかった。この素子において、オーステナイト円柱状粒子の方向（４００）は円筒軸に直交する平面において配向された。アクチュエータ物質の歪みが、強度および方向が可変の磁場によって制御可能なアクチュエータを図１３に示す。負荷方向は試料の円筒軸沿いであった。試料（１）は、トランスフォーマから作製された装置の積層した磁束通路と直交する加工スリットに設置された。このアクチュエータを以下「トランスフォーマアクチュエータ」という。磁束は、その円筒軸に垂直な試料を通過させた。空気中の磁場（試料なし）は０．２５Ｔと測定された。試料の磁場誘導歪みは、装置のコイルにそれぞれ交流電流と直流電流を供給することによって交流および静止磁場におけるこのような配置で測定された。また図１３は、試料の円筒軸方向に磁場を生じるもう一つの磁気回路を示す。Ｆｅ−Ｂ−Ｎｄ永久磁石（５）は１０ｍｍの空気差で０．６Ｔの磁場を生じるが、磁束の主要部がトランスフォーマプレート（３）を通過するので、この磁気回路が図１３に示された配置において設置されると磁場は小さくなった。図１３に示された組合せ配置において、「トランスフォーマアクチュエータ」のコイルに電流が供給されていない場合、磁場は試料の円筒軸（長手方向磁場）に沿っている。横方向磁場が「トランスフォーマアクチュェータ」によって増加するとき、アクチュエータ素子の磁場方向は円筒軸方向から横方向磁場の方向に回転し始める。同時に、生じた磁場の強度は増加していく。交流電流が「トランスフォーマアクチュエータ」に供給される場合、磁場は２つの強度値間と同様に２方向間の交流である。コイル４によって生じた、コイルの孔において測定された磁場は、約０．３Ｔである。しかし、コイルによって生じた磁束は試料に達する前に永久磁石５によって妨げられる。永久磁石を設置する際、コイル４は永久磁石（長手方向）および「トランスフォーマアクチュエータ」（横方向）によって生じた静止磁場の異なる方向および強度での周波数応答の測定に主に使用された。永久磁石が設置されていないと、コイル４によって生じた試料の磁場ははるかに大きい。コイル４および「トランスフォーマアクチュエータ」は異なる強度、周波数および相で電流を交流することによって供給され、アクチュエータ素子の円筒軸および「トランスフォーマアクチュエータ」の横方向の磁場方向によって決定される平面の２方向間で回転あるいはフリップし得る試料の磁場を生じる。また、磁場強度は、制御状態で適時変化することができる。最終的に、交流磁場はアクチュエータ素子に磁場誘導ＭＳＭ歪みを生じる。歪みの方向および振幅は、ＭＳＭ合金の組成、格子構造の向きおよび引っ張り、圧縮、曲げ、剪断またはねじれ等が可能な試料への応力による。磁場誘導歪みは、異なる圧縮負荷値において、永久磁石による磁場にバイアスをかけて、およびかけずに測定された。オーステナイトコラムが圧縮方向に整列された試料のバイアス磁場なく測定された結果は、横方向磁場の例２に示したものと同様であった。磁場誘導歪みもまた、永久磁石を一定にすることによって生じた横方向磁場Ｈ₂、長手方向磁場Ｈ₁の関数として圧縮負荷下で測定された。図１４は、試料（（４００）方向の円柱粒子を円筒軸と直交する平面において配向した）を０．４６％圧縮したときの歪み対Ｈ₂を示している。歪み曲線は非対称の挙動を示す。歪みは、負の磁場値よりも正の磁場値の方が大きい。これは、このような構造のオーステナイト試料の変形によってマルテンサイトを生成し、その双晶構造が、磁場誘導歪みにより非対称の挙動を示すような配向が好ましいことを意味している。以上に示した例で明らかなように、双晶変態相とマルテンサイト変態相の再配向に基づいた磁場誘導ＭＳＭ歪みによって、応力は高くなり（１００Ｍｐａをはるかに上回る）、動力（power）出力濃度は高くなる。ＭＳＭアクチュエータはまた、双晶境界が物質のほぼ音速で移動可能であるために、高周波数で動作することができる。交流磁場によって生じる渦電流損失は、ＭＳＭ物質の周波数応答を制限する。したがって、磁束通路物質と同様に高周波数で駆動されるＭＳＭ物質は、薄い絶縁板を積層して作製することが推奨されるので、電流の循環が妨げられる。場合によっては、ＭＳＭ物質を薄いワイヤーまたは粒子で作製することができる。例４：アクチュエータ構成図１５は、外部磁場によってアクチュエータ素子の形状変化がどのように制御可能であるかという基本構成を示す。簡潔化のために、アクチュエータ素子を立体バーで示す。実際のアクチュエータ素子は複雑な形状を呈していてもよい。図１５に示される基本構成は、アクチュエータ素子のある点（小さい素子）において局部的に適用できる。本例において、負荷の方向はバーの最長寸法の方向と平行であるとする。磁場でアクチュエータ素子が生み出す力と歪みは静的であるか、その値は時間の関数として可変であってもよい。歪みは、伸長または収縮が可能である。例えば、磁場発生源は電磁石、コイルあるいは永久磁石にしてもよい。あるいは、磁場は、アクチュエータ素子において、または機械的負荷、温度変化あるいは電流密度によって引き起こされる強磁性遷移を介した磁束通路において生じる。バイアス磁場発生源は、永久磁石、電磁石またはコイルでもよい。また、バイアス磁場によってアクチュエータ素子の形状変化をもたらす。これらの変化は静的であるか、またはその数値は時間の関数として可変としてもよい。図１５（ａ）において、磁場はアクチュエータ素子の最長寸法の方向と平行であり、図１５（ｂ）においては、角度ｑが磁場方向とアクチュエータ素子の最長寸法の方向の間にある。角度は一定であり、磁場の絶対値は時間の関数として可変となり、あるいは角度もまた、適時変化が可能である。磁場方向と絶対値の変動は磁場発生源を利用して行うことができ、該発生源は、これらによって生じた磁場が例えばｘ−ｙ平面またはｘ−ｙ−ｚ空間上で互いに直交する適当な方向に向けられるように配置されている。磁場発生源は電磁石、コイルまたは永久磁石でもよく、磁場はアクチュエータ素子において、または機械的な負荷、温度変化あるいは電流密度によって引き起こされる強磁性遷移を介した磁束通路において生じ得る。図１７は、磁場および物質の最長寸法の方向にあるアクチュエータ素子のねじれ変形の負荷方向の対応構成を示す。アクチュエータ素子は、簡潔にするために円形管で示す。ＭＳＭ物質の双晶構造は、本磁場構成によってアクチュエータ素子のねじれ変形を引き起こすように配向される。図１６は、磁場およびアクチュエータ素子の折曲げ変形の負荷方向の対応構成を示している。ＭＳＭ物質の双晶構造は、本磁場構成によってアクチュエータ物質の折曲げ変形を引き起こすように配向される。系の対称性が圧縮／伸長およびねじれの場合よりも低いので、折り曲げる場合には外部磁場の方向を決めるためにもう一つの角度が必要となる。多くの適用では、機械成分の磁場誘導ＭＳＭ歪みは収縮／伸長、曲げ、剪断およびねじれを同時に含んでもよい。また、アクチュエータ素子の形状は複雑であってもよい。その場合には、上記に示したいくつかの基本構成が、アクチュエータ素子の小さい素子に局部的に適用される。巨視的な本体の形状の全変化は局部構成の積層である。図１８は、いくつかのアクチュエータの例を示している。永久磁石２は横方向静的バイアス磁場を生じ、交流長手方向磁場を生じる電子磁石１は、アクチュエータ素子を駆動する。磁束通路は、この図に示していない。図１６（ｂ）は、アクチュエータ素子の同様の形状変化を生じる別の配置を示している。磁束通路を４で付す。図１６（ｃ）において、２つの電磁石は互いに直交する磁場を生じる。磁場の回転は、異なる方法で発生させることができる。図１９は、異なる相において電流が供給される電磁石またはコイルに基づいた双晶構造を示している。磁場で伸長するようなＭＳＭアクチュエータ素子を、磁場が回転する装置に設置する場合、アクチュエータ素子の寸法もまた磁場の回転面で回転する。例えば、円筒は、半径方向に印加された磁場において楕円になる。磁場が回転すると、楕円の長軸も回転する。バーの磁場誘導歪みとほぼ同じ値の公差で、円筒を同軸円形管の内側に設置すると、長円バーと管との間の容積(volume)もまた回転する（図２０）。回転数は数ｋＨｚにまで非常に高くすることができる。この容積は流体あるいは他の物質で満たしてもよい。それらの物質は混合され、粉砕され、またはその容積で他の方法で処理されてもよい。また、この回転容積をポンプまたは別の種類のアクチュエータにおいて使用してもよい。例５：電気接触器印加された磁場の方向に収縮を生じるアクチュエータの一例を図２１に示す。アクチュエータ素子はマイクロメータの端部に配置された。マイクロメータが回転すると、アクチュエータ素子は、マイクロメータと、アクチュエータ素子と、アクチュエータの本体と、からなる電気回路を閉鎖するアクチュエータの他端に接触する。非化学量的Ｎｉ₂ ＭｎＧａ物質がアクチュエータ素子として使用される場合、アクチュエータ素子の方向に磁場を印加する際に、電気回路が開いた。電気回路が再び閉じるまで磁場を変化させずにマイクロメータを回転させて、アクチュエータ素子の磁場誘導収縮を測定した。外部磁場によるＭＳＭ物質の双晶および／またはマルテンサイト変態の比率の変化に基づくアクチュエータ素子の形状変化を基にした電気接触器の動作原理をこの実験は示している。接触器もまた、交流磁場を使ってテストされた。またアクチュエータの端のばねは、負荷方向と直交する磁場においてアクチュエータの動作をテストするとき、アクチュエータ素子のプレストレス負荷として使用した。このテストにおいて、電気接触器は破損しなかった。接触器に使用したアクチュエータ素子の動力出力濃度は約１ｋＷ／ｋｇである。本ＭＳＭ技術によって、高速かつパワフルな接触器および対応装置を製造することができる。接触器が正確に動きを制御するので、電圧がゼロの時点で交流電流と接触することができる。これは、高電圧継電気および接触器において重要なことである。ＭＳＭ物質において高速で大きな磁場誘導歪みが得られるので、回路の故障時に電気接触点を互いに離して動かすことが可能になる。これは、高電圧時のスパークを回避し、高周波数交流電流が開接触器を通過するのを防ぐのに重要である。高周波数電流を接触および遮断する接触器において、接触点間の差を増加することによって静電容量（capacitance）が減少することは重要である。また、ＭＳＭアクチュエータはコンデンサのプレート間の距離を変化させることによって静電容量を制御するためにも使用可能である。また、ＭＳＭアクチュエータ素子の磁気誘導形状変化は、磁場を検出するためにも使用可能である。そのような構成の一例は、電極間の距離がＭＳＭアクチュエータ素子によって変化するコンデンサである。磁場が該素子にかけられると、コンデンサ電極間の差は変化する。磁場は静電容量の変化から決定する。例９で述べたリニヤモータもまた、電気接触器およびコンデンサにおける距離を変化するのに使用可能である。磁場において様々な種類の形状変化、例えば、曲げ、剪断あるいはねじれを生じるアクチュエータ素子の歪みおよび力に関する磁場方向の適切な構成および本願に示された異なるアクチュエータの例は、電気接触器に使用可能である。また、接触器およびコンデンサは、マイクロメカニカルであってもよい。これらは、例えば、基板（例えばシリコン）上の薄膜工程によって製造が可能である。例６：流体調節器電気接触器用の図２１に示すような構造と同様の基本構造は、バルブ、調節器および注入器内の液体または気体の流動を調節するのに使用可能である。アクチュエータ素子（actuating element）は、例えば流動を制限および閉鎖する錐体を移動可能である。高速な応答（数ｋＨｚの周波数）および潜在的にはアクチュエータ物質の寸法の数パーセントであるアクチュエータ物質の大きな変位は多くの適用に好適なかかるバルブ、調節器および注入器を作製する。ＭＳＭ物質がもたらす力が大きいため、ディーゼルエンジン用の燃料注入器のような、高圧バルブ調節器および注入器もまた製造可能である。バルブ、調節器および注入器はフィードバック制御も可能であり、例えばエンジンの燃料注入器において重要である。燃焼温度／応力および排気ガスの組成を検出し、エンジンの最適動作を得るために燃料注入器を実時間で制御することが可能である。また、複雑な燃料注入プロフィール（燃料注入量／時間）も生成され得る。図２２は、バルブまたは注入器の一例を示す。また図２３において、磁場発生源(コイル)および磁束通路が示されている。流動は部品ＡおよびＢの相互距離を変えることにより調節される。これは錐体の対称軸方向にアクチュエータ素子の長さを変化させることにより起こり得る。アクチュエータ素子は錐体を移動する。錐体自体はＭＳＭ物質からも製造され得る。もう一つの可能性としては、ＭＳＭ物質から部品Ｂを製造することである。磁場では、この部品は放射状に延び、錐体軸が対称軸である。また例９において記載するリニアモーターもまた、流動調節器の錐体を移動するために使用可能である。図２４は、バーと、該バーの周りに同軸に配置される管と、からなるバルブ、調節器または注入器の原理を概略的に表している。流体は、バーと管との間の円形スリットを通過する。流動は、ＭＳＭ物質から製造される管の直径を外磁場により変えることによって制御される。代替的な方法として、ＭＳＭ物質から製造されたバーの直径を磁場の分だけ延ばすものがある。また、部品は円筒形のものの代わりに円錐形であってもよい。いくつかの生物医学および処置の適用において、管内の流動は流動溝を通過する機械部品または電線の接合または誘導も必要とせず正確に調節できることが重要である。図２５は、接触しない（contactless）調節器の原理を表している。ＭＳＭ物質から製造された適当な形状のアクチュエータ素子は、好ましくは非磁性物質で作製された流動溝の内側に設置される。例えば、流動溝の周りに配置されるコイルである、流動溝の外側に配置される磁場発生源は、管の内側のアクチュエータ素子の形状を制御し、したがって流体の流動を調節およびさらに閉鎖もする。本例においてアクチュエータ素子の所望の磁場誘導形状変化は、その直径を延ばしたようなものである。アクチュエータ素子は固体状、中空状であってもよく、またはＭＳＭ物質から作製されない他の部品から構成されてもよい。また、運動拡大メカニクス（motion magnification mechanics）を使用してもよい。また、該素子は、他の形状のＭＳＭワイヤー、シートまたはＭＳＭ物質を含む複合物質であってもよい。図２５に示すように、流動溝の断面は円形、長円形、矩形または選択される適用に適するいかなる形状としてもよい。フラップ調節器の２つの構造を図２６に示す。それらのうち１つにおいて、流動溝は、互いに対してＶ字型の位置にある２つのフラップによって開閉される。Ｖ字の角度は印加された磁場において、ねじれ変形をもたらすＭＳＭアクチュエータまたはアクチュエータ素子により変化する。２つのフラップは、ＭＳＭアクチュエータ素子の各端において固定されている。代替的な方法として、フラップの間に、磁場で曲がるＭＳＭ物質から作製されるヒンジを作製するものがある。フラップはまた、流動溝の内側でへ回転する１枚板から作製されてもよい。ＭＳＭねじれアクチュエータまたはアクチュエータ素子が、回転を取り決めてもよく、アクチュエータの一端はフラップに固定されており、他端は流動溝に固定されている。曲げＭＳＭアクチュエータ素子は、運動の拡大のための機械的な配列と同様に使用されることができる。アクチュエータ素子および本願に示す異なるアクチュエータの例の、歪みおよび力に対する磁場の方向の適切な構成は、バルブ、調節器および注入器内において使用が可能である。また、流動調節器、バルブおよび注入器はマイクロメカニカルとしてもよい。例７：ポンプＭＳＭポンプの原理は、ＭＳＭアクチュエータ素子の磁場誘導形状変化により、流体、通常は液体を送り込むために使用されるチャンバの容積が変化するとしたものである。図２７は、ピストン型ＭＳＭポンプを示す。ピストンＡの動きはＭＳＭアクチュエータ素子の広範囲の形状変化により生成される。磁場発生源は、チャンバＢの外側に同軸に設置可能である。吸入および排出バルブとしては、前述の例６で示す適切なバルブが使用可能である。図２８には、例えば化学製品および薬品を送り込む、または分析のために試料を取り出すためのマイクロメカニカル用途に適するポンプの構造が示されている。湾曲したＭＳＭ箔は、例えばシリコンのような基板上に付着される。基板を貫く２つの穴が、湾曲したＭＳＭ箔と基板の間の窪みまで通じている。穴の形状は、流動の摩擦が流動の内側と外側方向で異なるような形状である（図２９）。このような形状の１つは錐体である。窪みの容量が、ＭＳＭ箔の形状を、この箔を渡る磁場により、またはポンプの外側にある磁場発生源により変えることによって変化すると、流体は穴を通りより小さい摩擦方向へと流れ始める。基板により制限されている波状ＭＳＭアクチュエータ素子もまた、ポンプに使用できる。波形（wave）と基板の間の容積は、磁場がポンプの外側からアクチュエータ素子箔に印加されるか、またはその箔において通電されると、ポンプ装置の一端から移動する。原理を図３０に示す。多くの生物医学および処置の適用において、ポンプが処置または人体等の生物学的環境に設置が可能であり、ポンプを駆動する動力が遠隔で供給されるは有益である。例８：カプラ以下のグループ分けを使用してもよい。ＭＳＭアクチュエータ素子は、２つ以上の本体または機械部品を結合するために用いる。本体Ａが移動または回転する他の本体Ｂと結合していれば、および本体Ａが、単体として他の本体Ｂとともにまたはより低速て移動し始めるのであれば、結合が摺動するとみなされる場合、これはカプラの問題である。本体Ａと本体Ｂのカップリングの目的が本体Ｂの速度を低速にするかまたは停止することであれば、および本体Ａが固定されていれば、これはブレーキの問題である。カップリングの目的が本体ＡおよびＢの動きと関係なく本体同士を固定していれば、これはコネクタまたはファスナの問題である。本体Ａと本体Ｂの間には摩擦を増加する物質がいくらかあり得る。ＭＳＭアクチュエータは大きな力、大きな磁場誘導歪みおよび迅速な応答を提供するため、装置のカップリングにおいて非常に効果的である。また、結合される部品間の応力を非常に正確に制御することができる。これは、他の多くのカップリング用途と同様に、ＭＳＭブレーキを例えば自動ブレーキ系について実現可能にする。これら全ての場合において、同様の構造が適用できる。例８において記載し、図３１〜図３８に示す以下の事例をカプラというが、同時にブレーキ、コネクタおよびファスナを意味する。図３１は、円形軸Bと、該軸の周りに同軸に設置される管Aと、からなるカプラの原理を概略的に示している。軸は管に沿って軸方向に移動してもよく、もしくは管に対して管の内側に回転してもよい。ＭＳＭ物質から作製された管の磁場誘導形状変化が原因で管の直径が小さくなると、カップリングが起こる。管の外側の形状は円形である必要はない。軸はまた、軸に押しつける２つ以上の部品により結合されてもよい（図３２）。押圧装置は、アクチュエータ素子の広範囲の形状変化を基にしたＭＳＭアクチュエータとすることが可能である。円形の穴に軸Ｂを結合する代替的な方法として、ＭＳＭ物質から軸自体を作製するものかある。軸に沿ってまたは軸を横切って移送される印加された磁場において、軸の直径は局部的に大きくなり、このため穴に対して軸を結合する。図３３に示すように、カップリング本体は、２つの同軸の円形表面の間で環状としてもよい。カップリングは、ＭＳＭ物質から作製される環の磁場誘導形状変化に基づく。図３４は、カップリング本体Ａが回転円形本体Bの内側に設置されるカプラの原理を示す。アクチュエータ素子の広範囲の形状変化により、本体Aを本体Ｂに結合する。この構造はブレーキおいて特に有用である。ＭＳＭアクチュエータ素子Ａは、両側で、または他方側が指示される場合には単に一側から、回転ディスクＢと結合可能である。この原理を図５３に示す。これは、例えばブレーキにおいて有用な構造でもある。代替として、ディスクは、印加された磁場において厚みを増すＭＳＭ物質から作製されてもよい。この事例を図３６に示す。本体Ａは、ここでは電磁石等の磁場発生源を表す。図３７は、ディスクが互いに押しつけられるときに、同軸に設置された２枚の円形ディスクが、離れている場合と、結合し合う場合とで関係なく回転可能であるカプラの原理を示している。印加された磁場にアクチュエータ素子が延在するＭＳＭアクチュエータを使用してディスクの一方を軸方向に移動させることができる。アクチュエータは全てのディスクを他方のディスクに押しつけてもよく、あるいは、図３８に示すように一方のディスクの軸方向に平行に幾つかのアクチュエータを取付けることも可能である。例９：リニアモータリニアモータの運動は、前述のアクチュエータによって行われる連続ステップからなっており、以下では主アクチュエータと呼ぶ。主アクチュエータの両端部には２個の補助アクチュエータが取付けられている。補助アクチュエータは主アクチュエータの前後運動と同期して、主アクチュエータがそれに沿って進行するガイド上に交互に固定される。ガイド上でのリニアモータの１ステップは、例えば主アクチュエータの伸張相中に、一端の補助アクチュエータが固定された場合、（かつ他端の補助アクチュエータが固定されない場合）、および主アクチュエータの逆方向運動中に他端の補助アクチュエータが固定される場合に生ずる。リニアモータの原理は図３９に示されている。リニアモータの直線運動の速度は主アクチュエータの周波数または振幅によって制御することができ、また、補助アクチュエータの固定相を反転することによって直線運動の方向は逆転する。リニアモータの基本形状には例えば下記のような異なるバリエーションがある。１．補助アクチュエータは１つのガイドバー上に固定され、主アクチュエータはガイドバーの横にある。２．補助アクチュエータは平行な２つのガイドバー上に固定され、主アクチュエータは双方のバーの間に配置される。３．補助アクチュエータは管の内部に固定され、すべてのリニアモータが管の内部にある。４．ガイドバーが主アクチュエータのアクチュエータ素子に設けられた穴を貫通する。補助アクチュエータは同じガイドバー上に固定される（図４０）５．アクチュエータの負荷方向に対する磁場の方向を０度から９０度まで変更できる。主アクチュエータの前後運動は、主アクチュエータのアクチュエータ素子の長手方向の振動モード（すなわちリニアモータの直線運動の方向）の機械的共振である周波数、またはこれらのアクチュエータの機械的共振、またはリニアモータの構造全体の機械的共振周波数で行われることが有利である。主アクチュエータおよび補助アクチュエータを駆動する電磁石、および電磁駆動系は、これらの電磁石が主アクチュエータと補助アクチュエータの機械的共振がリニアモータを駆動している周波数と同じ電磁共振周波数で動作するように設計し、また、モータの運動の最高の精度、速度、および力を得るために固定のタイミングが最適になるようにディジタルで制御することができる。例１０ＭＳＭ材料で達成されるものと予期される高周波数での磁場によって誘導される数パーセントの歪みによって、数メートル／秒に及ぶ高速度が得られることがある。リニアモータの場合、アクチュエータの前後運動は特定の電気機械装置を使用して１方向に向けられる。前述のように、このようなリニアモータは標準的には３個のアクチュエータからなっており、そのうちの１個はリニアモータを動作させる主アクチュエータであり、残りはリニアモータがそれに沿って進行するガイド上で主アクチュエータの周波数と同期的に、主アクチュエータの後端と前端に交互に固定される２個の補助アクチュエータである。図３９はこのようなリニアモータの例を示している。磁気歪みテルフェノール−Ｄ材料によってストロークが発生されるアクチュエータに基づくリニアモータのモデルが１０から２００Ｈｚの異なる周波数でテストされた。主アクチュエータのステップは０．０５から０．１ｍｍであった。むしろ緩速の直線運動が得られたが、実験の結果、アクチュエータ素子を磁気歪み材料ではなくＭＳＭ材料で製造しても、リニアモータの原理が働くことが実証された。更に、速度は系の機械的共振に対応する周波数で最高であることが判明した。例１１：回転モータ回転モータの回転は、以下では主アクチュエータと呼ぶ前述の主アクチュエータのねじれ（角）運動によって生ずる連続的なステップからなっている。２個の補助アクチュエータが主アクチュエータの両端部に取付けられている。補助アクチュエータは主アクチュエータの前後のねじれ運動と同期して、主アクチュエータがその周囲を回転するガイド上に交互に固定される。ガイドの周囲のモータの回転運動の１ステップは、主アクチュエータの１方向でのねじれ運動のステップ中に補助アクチュエータが一端で固定され（かつ、他端では補助アクチュエータは固定されず）、また、主アクチュエータの逆方向運動中に他端の補助アクチュエータが固定された場合に生ずる。角運動の速度は主アクチュエータの周波数または振幅を変更することによって制御され、角運動の方向は補助アクチュエータの固定相が反転することによって逆転される。ＭＳＭアクチュエータによって極めて多様な構造のモータが可能になる。その幾つかでは、角運動のステップは回転軸を中心とする円の接線方向に配置された１個の、または幾つかの主アクチュエータによって発生され、前後の伸張運動が生ずる。主アクチュエータの前後のねじれ運動は、主アクチュエータの軸のねじれ振動モードの機械的共振、または主および補助アクチュエータの機械的共振、またはモータの振動部品の構造全体の機械的共振の周波数で生ずることが有利である。主および補助アクチュエータを駆動する電磁石および電磁駆動系を、これらの電磁石が主および補助アクチュエータがモータを駆動する機械的共振周波数と同じ電磁共振で動作するように設計してもよい。前述のモータのガイドバーをモータの回転軸にすることができる。モータの構造は、磁場によって制御されるモータ軸の１部分のねじれ（ひねり）の形状の変化によって生ずる連続的なステップによって回転運動が生ずるような構造にしてもよい。その場合は、軸のひねり部分が主アクチュエータになる。２個の補助アクチュエータが主アクチュエータの両端に取付けられる（図４１を参照）。モータの主アクチュエータのねじれ運動は、例えば、それによって磁場発生源が誘導される磁場が管の周囲を循環するように配置された中空のバー、すなわち管を用いて発生することができる。このような磁場発生源の例には管に環状に巻回されたコイルがある。対応するアクチュエータ素子は前述しており、図８に示されている。図４２および４３はモータの２つの例を示している。図４２では、ねじれ形状の変化を生ずるアクチュエータは管の内部で動作し、図４３ではアクチュエータはバーの周囲で動作する。磁場発生源は、それらによって誘導された磁場（単数または複数）がねじれアクチュエータおよび補助固定アクチュエータの所望の形状変化をも生ずるように配置することができる。補助アクチュエータは、例えば主アクチュエータのねじれ部品の両端に取付けられた円筒形、または多面形（面の数は主アクチュエータのねじれ角に対応する）のバーに固定されてもよい。円筒形または多面形のバーは磁場内で半径方向に伸張される。例えばねじれアクチュエータがアクチュエータ素子の軸線方向にも伸張可能であるようにねじれアクチュエータを修正することによって、または一方がねじれ運動を担い、他方がバーもしくは管に沿った伸張運動を担う２個の別個の主アクチュエータを据え付けることによって、直線運動と回転運動とを複合するモータを製造することもできる。この種類の複合モータには、例えばロボットのアーム、マニプュレータ、および機械の自動化に大きな可能性を持っている。本発明に基づく回転モータの利点は、高速であり、全速度範囲でトルクが大きく、加速度が高く、角位置が精確であることである。例えば、ねじれステッブを３．６°とし、周波数を１０００Ｈｚとすれば、モータは１０回転／秒で回転する。リニア、回転、および複合モータは精密機械的にも製造できる。シリコンは弾性定数が高く、機械的特性に優れ、僅かな許容差でエッチングおよび精密加工することができるので、シリコンは精密機械モータの有用な支援材料の１つである。更に多数の素子を同じチップ上に製造することもできる。例１２：位置決め装置ＭＳＭアクチュエータによって精密で、大きく、迅速な運動が可能になるので、ＭＳＭのアクチュエータ、リニアモータ、回転モータおよび複合式モータは位置決め装置に適している。位置決め装置は相互に所望の機能を果たす単数または複数個のＭＳＭアクチュエータおよびモータから構成することができる。位置決め装置によって一次元、二次元および三次元の運動が可能である。三次元位置決め装置の例は、互いに垂直に実装された３つのリニアモータからなるセットアップである。この種類の装置は、例えばマイクロ回路および電子基板をテスト、組立ておよび製造する電子工学技術に適しているものと期待される。ＭＳＭの形状変化は、曲げ、ねじれおよびその他の態様とすることもできる。磁場発生源から距離を隔てた処理工程または生体内でも動作するロボット・アームおよびマニピュレータは位置決め装置の例である。顕微手術用のマニピュレータおよびその方の器具は生物医学の用例である。例１３：振動装置構造振動を発生する装置は単数または複数のＭＳＭアクチュエータ素子と、前記装置に統合することができる単数または複数の可変磁場発生源からなっている。磁場発生源（単数または複数）は装置の外側にあってもよいが、アクチュエータ素子が所望のＭＳＭ形状変化を誘導するような磁場をアクチュエータ素子に対して生成しなければならない。磁場は磁気回路によってアクチュエータ素子（単数または複数）に印加することができ、前記磁気回路は単数または複数個の受動部品（例えば永久磁石、永久磁石粒子、磁気抵抗部品、磁束通路、磁心材料）および／または能動部品（磁気コイル、導電体、積層導電体、および絶縁構造、またはその他の磁場生成装置）から構成することができる。磁場は振動装置の外部から印加することもできる。生成される運動はアクチュエータ素子の特性と、磁場の大きさと方向とによって左右される。（例えば永久磁石またはバイアス電流によって生成される）バイアス磁場によって、または（例えばばね、油圧または空気圧、質量、機械的ギヤ、レバーによって）アクチュエータ素子に加圧することによって、装置の効率を高めたり、制御したりすることができる。必要ならば、プレストレス、または冷却系によってＭＳＭ素子の温度を制御することができる。例えば、航空および宇宙の用例では、環境の温度は広範囲で変化することがあり、ＭＳＭ素子の双晶境界の移動性、機械的特性、および磁気特性が向上するように通常は温度制御系が必要である。用途上記の方法で構成された装置は材料の機械的加工に使用することができる。装置の能動ＭＳＭ素子を工具として形成することができ、またはＭＳＭアクチュエータ素子は、材料の粉砕、切断、穿孔、のみ切り、パンチ、穴開け、研磨、木工彫刻、分割または変形のための工具または刃を動かすことができる。ＭＳＭアクチュエータ素子または刃をアクチュエータ素子、刃、またはアクチュエータ系全体の特定の周波数（共振）で振動するように設定することで、装置の効率を高めることができる。能動素子は、超音波ワッシャのような所望の標的に機械的エネルギーを加える流体、気体または粉末のような中間媒体を機械的に動かしたり振動させることができる。液体溶液からの粒子の分離、分子の制動、または部品やフィルタの洗浄の場合のように標的材料の所望の効果を得るために、アクチュエータ素子の周波数および振幅（ひいては発生する運動）を制御することができる。能動素子は中間媒体に晒されている表面を振動させることによって機械的振動を発生することができる。この表面は、例えば中間媒体内の板、または容器の壁や底部でよく、振動が超音波洗浄または表面のキャビテーションを誘導することで洗浄部品に使用することができる。振動装置はまた、低粘性の流体、または高粘性の流体（例えば乾燥前のコンクリート、溶解材料、ポリマー、または接着剤）から気泡を除去するためにも使用できる。その構造を前述した振動を発生する装置は、ラウドスピーカ（空気またはその他の中間媒体における）、ソナー装置、または水中通信のような中間媒体中で音波を生成するために使用することができる。この振動は前記装置によって板、錐面またはその他の表面を動かすことによって発生することができる。表面は弾性ばね、ゴムまたは弾性ポリマーによって支持され、前記装置によって前後に移動することができる。この装置は更に、振動を患者の骨に加えれば、補聴器のような通信用にも利用できる。壁またはビームのような構造を介した通信は、この装置によって振動を該構造に加えることで可能である。固体、液体または気体の中間媒体の振動を検出するため逆ＭＳＭ効果を利用できる。振動装置のその他の用例には、機械モータ、コンベヤおよびマニピュレータがある。ＭＳＭアクチュエータ素子はソリッドステート・モータに振動を発生することができる。これらのモータは、（例えばオートフォーカスのカメラレンズの）回転モータ、位置決め装置、またはリニアモータの制御された機械的運動を生成するために利用できる。単数または複数のモータ部品の固体振動によって所望の運動が生成される。運動の方向、速度およびその増分はアクチュエータ素子の振幅と周波数とによって制御することができる。アクチュエータ素子によって生成される振動は機械的表面振動を利用するコンベヤに利用することができる。表面の振動によって表面上にある物体が移動する。コンベヤ運動の方向と速度は、ソリッドステート・モータと同様に制御することができる。振動装置は更に、表面が機械的（固体）振動により互いに移動するマニピュレータにも利用できる。確実に制御可能な接合部を形成するように、表面を例えば球形にすることができる。接合部のねじれはソリッドステート・モータと同様に制御できる。振動が停止すると、接合部はＭＳＭ効果によって移動を停止し、または互いに「グリップ」される。機械的固体振動装置は、マニピュレータ、ロボットの用途、または位置決めの用途に利用することができる。更に、その他の用例としては能動振動制動系で所望の逆振動を生成するために使用される振動装置である。このような装置は広い周波数範囲で精密かつ迅速に振動を生成することができる。前述のように、直流から５ｋＨｚ以上の周波数が測定された。アクチュエータ素子の運動を制御する装置の磁場発生源は、プログラム可能な制御系によって電流を調整できるコイルでよい。電流を制御するために、制動される物体に置かれた振動センサからの信号が利用される。ＭＳＭアクチュエータ素子は所望の振動を直接、または機械的伝動装置のような運動増幅装置によって、または流路の断面積を縮小することで流速を高めることによって運動が増幅される流体を利用した運動増幅装置によって所望の振動を生成することができる。アクチュエータ素子は直線、曲げ、ずれ、またはねじれ振動のような異なる種類の振動を生成することができる。軸および回転部品のねじれ逆振動（等価平衡または形状制御）は直線的の逆振動と共に上記の装置によって生成することができる。より複雑な能動振動制動系では共通の制御系によって幾つかの振動装置を制御することができる。振動装置は、機器、構造、または車両の能動的懸架系に使用可能である。これらの系には前述のように振動装置とリニアモータの双方を含めることができる。装置のアクチュエータ素子は、（例えばシリコンのような）弾性構造に集積され、構造の機械的運動を誘導するストリング、条片、またはワイヤであることができる。これらの装置は例えば人工心臓のような人工臓器に使用することができる。センサおよび出力変換装置ＭＳＭ能動素子が外力によって変形すると、前述のように素子の周囲の磁場が変化する。磁場の変化はコイルにより電圧を発生するために利用でき、または素子によって磁気回路の磁束の変化を誘導することができる。このように、力または機械的運動を検出するためのセンサを構成することができる。能動素子に質量を接続すれば、加速度センサを構成することができる。質量の加速によって能動素子に機械的力が生じ、それによって検出可能な磁場の変化が生ずる。この素子はばねの歪みを検出するためにばねを装着することができ、それによって同様の方法で力を測定できる。素子の機械的特性が適切であれば、能動素子自体がばねとして機能することができる。ＭＳＭアクチュエータ、リニアモータ、回転モータ、および複合モータの他の用途は下記のような用途に使用することができる。ＭＳＭアクチュエータ、リニアモータ、回転モータ、および複合モータは、変位センサまたは加速度センサにより得られた情報を利用して確実に制御することができる迅速かつ精密な運動を生成するために、ロボットおよびマニピュレータで使用することができる。これらは更に、例えば現在は油圧制御が利用されている航空機またはその他の物体の翼のフラップを制御することができ、またはヘリコプタの回転翼の形状を変更したり、回転翼羽根を方向転換したりすることさえ可能である。乱流を最小限にし、性能を高めるためにファン、タービンおよびプロペラの羽根を方向転換し、またはそれらの形状を変更することもできる。兵器系統はＭＳＭ装置の大きな利用分野である。センサから得られた情報に基づいたフィードバック制御を利用して兵器を迅速かつ精確に標的に向けることができる。リニアモータはエレベータおよびリフタに利用できる。（例えばタービン、モータ、エンジンおよびロール内の）回転加工素子の重心を移動させることによって、機械素子は動作中に確実にバランスが取れる。ＭＳＭアクチュエータを使用したエンジンのバルブ・リフタを製造することもできる。これらは現在使用されている機械的リフタよりも迅速に動作し、その運動制御は機械的リフタよりも大幅にフレキシブルである。バルブ制御は燃焼室の温度と圧力、並びに排気ガスを監視するセンサから得られる情報を利用して、エンジンの性能を高めることができる。ＭＳＭアクチュエータ素子の製造ＭＳＭアクチュエータは能動素子、磁場発生源、本体構造、およびオプションとしてプレストレス装置とから構成することができる。これらの部品は別個の部品でもよく、互いに一体の部品でもよい。更に、ＭＳＭ装置がその一部品（例えば継電器、バルブ、力センサ等）である機械全体を一体構造にしてもよい。製造される機械は例えば三次元ＣＡＤモデルを使用してモデリングすることができる。ＭＳＭ能動素子、アクチュエータおよび装置は鋳造、粉末冶金方式、冷間および熱間加工、機械加工、押し出しまたは成形溶接によって製造することができる。材料の双晶構造を加工し、これに作用を及ぼすことで、ＭＳＭ特性を増強（「鍛練」）し、または変更することができる。鋳造は特に大量生産する場合に適した方法である。以下の方法を採用することができる。再利用不能な鋳造方法には、サンドキャスティング、精密鋳造、真空鋳造、ショーキャストおよびユニキャスト方式がある。再利用可能な鋳造方法にはチル鋳造、低圧鋳造、温室鋳造、冷室鋳造、回転鋳造、連続鋳造がある。鋳造方法は合金、製造量、および製造の種類（単独、連続、または大量生産）に応じて選択される。精密鋳造方式で、鋳型は通常はワックスモデルを用いて作製される。モデルはセラミック鋳型材料溶液に何回か浸され、乾燥されてからワックスが除去される。鋳型は焼きなましによって硬化される。材料は固化が遅くなり、薄い構造の鋳造が可能になるように予熱された鋳型で鋳造される。この方法によって複雑なアクチュエータ素子、アクチュエータ、および表面品質が高く、寸法が精密な装置を製造することができる。ワックスの代わりに、モデルは、ポリスチロールから作ることができ、金属鋳型内で高圧ガスを以ってポリスチロールを膨張させることにより作製される。金属鋳型は機械加工で作製できる。この方法では、精密鋳造の場合と同様にモデル上にセラミック鋳型が作製される。モデルはこれも再利用可能なモデルによってセラミック材料から製造することができる。鋳型シェルは、鋳造時に加圧される鋳物砂により支えることができる。加圧は、多孔性の鋳型材料を通じての吸引を生じ、それにより溶解物を鋳型の狭い部分に浸透し易くする。薄く複雑な部品の鋳造が加圧によって可能となる。溶解材料は例えば水晶または金属管内に製造された鋳型内に吸引することができる。加圧した誘導炉のＡｌ₂Ｏ₃のカップから溶解金属を吸引することによって、ＭＳＭ合金Ｎｉ₂ＭｎＧａおよびＦｅ−２９．５Ｐｄから長さが３０ないし５０ｍｍで直径が３ｍｍのバーが製造された。回転鋳造の場合は鋳型が回転され、それによって溶解物が鋳型の狭い部分に浸透し易くなる。鋳型の形状は通常は、鋳込み管路が回転軸の近傍にあるように形成される。Ｆｅ−２９．５ＰｄのＭＳＭ材料の製造が回転鋳造によってテストされた。金属は鋳造前にＡｌ₂Ｏ₃のカップ内の誘導炉によって溶解された。ＭＳＭ能動素子、アクチュエータおよび装置は再利用可能な鋳型内で鋳造することによっても製造でき、この鋳型は金属、セラミックまたは黒鉛によって製造してもよい。Ｎｉ₂ＭｎＧａ合金は冷却された金属鋳型で鋳造された。様々な形状のＭＳＭアクチュエータ素子はダイアモンド刃およびスパーク加工によって鋳造材料から加工された。テクスチャード構造は粒子の配向が不規則である材料よりもＭＳＭ応答が良好である。配向された粒子と単一の結晶はブリッジマン方式、または溶解物が液体金属浴中で冷却される液体冷却方式のような方向性固化方式によって成長することができる。テクスチャは例えば圧延または臨海歪みによる材料の機械的変形によっても形成することかできる。合金Ｆｅ−３０Ｎｉ−１０Ｃｏ−４Ｔｉが１１００℃の温度で１０回熱間圧延され、総圧延比を約１００％にし、次に約６００℃で更に１０回熱間圧延され、この温度での総圧延比は１００％を超えた。オーステナイト構造は明らかに粒子配向された。圧延方向での磁場で行われた歪み測定の結果、粒子配向が不規則であるサンプルで測定された歪みよりも約１００％大きい、磁場によって誘導された歪みが生ずることが判明した。この実験によって、ＭＳＭ歪みを大きくするには変形が適切な方法であることが確証された。

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号９８１５０１ (32)優先日平成10年６月30日(1998．6．30) (33)優先権主張国フィンランド（ＦＩ） (31)優先権主張番号９８１６１１ (32)優先日平成10年７月15日(1998．7．15) (33)優先権主張国フィンランド（ＦＩ） (31)優先権主張番号９８２４０７ (32)優先日平成10年11月６日(1998．11．6) (33)優先権主張国フィンランド（ＦＩ） (81)指定国ＥＰ(ＡＴ，ＢＥ，ＣＨ，ＣＹ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＳ，ＦＩ，ＦＲ，ＧＢ，ＧＲ，ＩＥ，ＩＴ，ＬＵ，ＭＣ，ＮＬ，ＰＴ，ＳＥ)，ＯＡ(ＢＦ，ＢＪ，ＣＦ，ＣＧ，ＣＩ，ＣＭ，ＧＡ，ＧＮ，ＧＷ，ＭＬ，ＭＲ，ＮＥ，ＳＮ，ＴＤ，ＴＧ)，ＡＰ(ＧＨ，ＧＭ，ＫＥ，ＬＳ，ＭＷ，ＳＤ，ＳＬ，ＳＺ，ＵＧ，ＺＷ)，ＥＡ(ＡＭ，ＡＺ，ＢＹ，ＫＧ，ＫＺ，ＭＤ，ＲＵ，ＴＪ，ＴＭ)，ＡＬ，ＡＭ，ＡＴ，ＡＵ，ＡＺ，ＢＡ，ＢＢ，ＢＧ，ＢＲ，ＢＹ，ＣＡ，ＣＨ，ＣＮ，ＣＵ，ＣＺ，ＤＥ，ＤＫ，ＥＥ，ＥＳ，ＦＩ，ＧＢ，ＧＤ，ＧＥ，ＧＨ，ＧＭ，ＨＲ，ＨＵ，ＩＤ，ＩＬ，ＩＮ，ＩＳ，ＪＰ，ＫＥ，ＫＧ，ＫＰ，ＫＲ，ＫＺ，ＬＣ，ＬＫ，ＬＲ，ＬＳ，ＬＴ，ＬＵ，ＬＶ，ＭＤ，ＭＧ，ＭＫ，ＭＮ，ＭＷ，ＭＸ，ＮＯ，ＮＺ，ＰＬ，ＰＴ，ＲＯ，ＲＵ，ＳＤ，ＳＥ，ＳＧ，ＳＩ，ＳＫ，ＳＬ，ＴＪ，ＴＭ，ＴＲ，ＴＴ，ＵＡ，ＵＧ，ＵＳ，ＵＺ，ＶＮ，ＹＵ，ＺＷ

Claims

【特許請求の範囲】１．磁場を能動素子の形状変化と結合させる装置であって、強磁性体金属ないしセラミック物質から作製され、結晶成長工程、前記物質の変形または相変態、たとえば冷却中の変位変態または／および変形または／および合金依存特性温度未満で磁場を印加することにより生成される双晶と、双晶および／または配向が異なるマルテンサイト変態相の比率変化に必要とされるエネルギーより大きいかまたは比較可能な磁性結晶異方性エネルギーと、からなる下部構造を呈する、前記能動素子を備える、装置。２．前記装置は、前記能動素子と、バイアス磁場を発生させる１つ以上のデバイス、および／または機械的プレ負荷を発生させる１つ以上のデバイス、および／または前記能動素子に磁場をガイドする磁束通路と、からなる、請求の範囲第１項に記載の装置。３．前記装置は、前記能動素子の形状が、変形中に前記能動素子の前記物質の形状変化に適応する、双晶および／または配向の異なるマルテンサイト変態の比率の変化に基づく磁化の方向が変化することから、機械的に負荷を与えることによって変化すると、前記磁場の方向および／または絶対値の変化をもたらすように設計される、請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。４．前記能動素子により誘導される磁界の助けによって前記能動素子の形状の状態を決定するデバイスを有する、請求の範囲第３項に記載の装置。５．前記能動素子は、位置決めデバイス、キーボード、ジョイスティック、または同様の機器、あるいはその一部品である。請求の範囲第４項に記載の装置。６．前記能動素子によって誘導される磁場を決定するための少なくとも１個の磁場センサを含む、請求の範囲第４項に記載の装置。７．前記装置は、マイクロメカニカルデバイスであって、前記能動素子の前記物質は薄膜である、請求の範囲第４項に記載の装置。８．前記薄膜は、シリコン様の基板上に設けられる、請求の範囲第７項に記載の装置。９．前記装置は、磁場変化を電流に変換するデバイスを含む、請求の範囲第３項に記載の装置。１０．磁場変化を電流に変換する前記デバイスは、前記磁場変化がその中で電圧を誘導するように配置されるコイルであって、該コイルを電気回路に接続すると電流を発生するようにした、請求の範囲第９項に記載の装置。１１．前記装置は、センサを用いて磁場変化を検出することによって、力、加速度および振動、または磁場変化により誘導される電圧または電流を監視するように設計される、請求の範囲第３項、第９項または第１０項に記載の装置。１２．前記装置は、機械振動から電力を生成するように設計される、請求の範囲第３項、第９項または第１０項に記載の装置。１３．前記電流は、電力を他形態のエネルギーたとえば熱に転換して、振動エネルギーを吸収するデバイスに移送される、請求の範囲第１０項に記載の装置。１４．前記装置は、磁場エネルギーが双晶転位をもたらすのに十分大きいと、双晶境界と平行に剪断歪みを誘導することによって配向が異なる双晶変態相の大きさが変化することから、前記印加された磁場により誘導される前記能動素子の形状変化に基づいて力および運動を発生させるように設計される、請求の範囲第１項または第２項に記載の装置。１５．前記装置は、前記アクチュエータ素子の前記物質の磁性結晶異方性エネルギーが、他の変態相に対し、磁場について有利な配向となる前記マルテンサイト変態相の相対的比率の成長を配向するのに十分大きいと、配向が異なるマルテンサイト変態相の比率が変化することから、前記印加された磁場により誘導される前記アクチュエータ素子の形状変化に基づいて力および運動を発生させるように設計される、請求の範囲第１項、第２項または第１４項に記載の装置。１６．前記装置は、アクチュエータ素子と、適切な方向の磁場および絶対値を前記アクチュエータ素子に印加する１つ以上の磁場発生源と、任意として、バイアス磁場を発生させるバイアス発生源であるこれらの発生源の１つ以上、および／または機械的プレ負荷を発生させる１つ以上のデバイス、および／または前記アクチュエータ素子に磁場をガイドする磁束通路と、からなり、これによって前記磁場発生源は、適宜前記装置の外側に配設される、請求の範囲第１４項に記載の装置。１７．前記バイアス磁場発生源の１つ以上は静的である、請求の範囲第１４項および第１６項に記載の装置。１８．前記磁場発生源は、前記アクチュエータ素子に印加される磁場が、前記アクチュエータ素子において線形歪み（伸長および収縮）、曲げ、ねじれまたは剪断の形状変化を発生させるように配置される、請求の範囲第１４項および第１６項に記載の装置。１９．前記磁場発生源は、前記磁場が前記アクチュエータ素子の最長寸法のものと略平行となるように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項に記載の装置。２０．前記磁場発生源は、前記磁場の前記形状変化が最大となるように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項に記載の装置。２１．前記磁場発生源は、前記磁場が前記アクチュエータ素子の最長寸法の方向と０乃至９０度の角をなすように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項に記載の装置。２２．前記磁場発生源により誘導される前記印加された磁場の方向は、前記磁場の絶対値が一定状態であるように前記アクチュエータ素子の最長寸法の方向に対して変化する、請求の範囲第１４項乃至第１８項に記載の装置。２３．前記磁場発生源により誘導される前記印加された磁場の方向および絶対値は、前記アクチュエータ素子の最長方向の方向に対して変化する、請求の範囲第１４項乃至第１８項に記載の装置。２４．前記磁場発生源により誘導される前記印加された磁場の方向は、前記アクチュエータ素子の最長寸法の方向と直交する軸を中心に回転する、請求の範囲第１４項乃至第１８項に記載の装置。２５．前記磁場発生源により誘導される前記印加された磁場の方向は、即座にフリップ(flip)するか、あるいは前記アクチュエータ素子の最長方向の方向からこれと直交する方向またはその角度の任意の部品と直交する方向に次第に変化する、請求の範囲第１４項乃至第１８項に記載の装置。２６．前記アクチュエータ素子の前記磁場誘導形状変化は剪断である、請求の範囲第１４項乃至第２５項のいずれか１記載の装置。２７．前記能動素子の変形により誘導される剪断歪みは、前記磁場の変化を生成するために利用される、請求の範囲第４項乃至第１３項のいずれか１記載の装置。２８．前記静的または適宜変動する磁場は、所望の剪断歪みが得られる方向に配向され、これにより前記能動素子が必要に応じて剪断歪みによりプレストレスを加えられる、請求の範囲第２６項に記載の装置。２９．前記磁場は、前記剪断面と平行に整列される、請求の範囲第２６項に記載の装置。３０．前記能動素子における前記双晶およびマルテンサイト変態相は、剪断負荷下でマルテンサイト開始温度未満で前記能動素子を冷却することによって配向されており、および／または磁場は適切な配向がなされ、好ましくは前記能動素子の双晶面が、前記剪断面と略平行である、請求の範囲第２６項に記載の装置。３１．前記アクチュエータ素子の前記磁場誘導形状変化は、曲がった状態である、請求の範囲第１４項乃至第１８項に記載の装置。３２．前記磁場発生源は、前記磁場が前記アクチュエータ素子の中間点における接線と略平行となるように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第３１項に記載の装置。３３．前記発生源により誘導される、前記アクチュエータ素子の中間点の接線の方向に対する前記磁場方向は、前記所望の曲げ歪みが得られるように、たとえば歪みが最大となるように選定される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第３１項に記載の装置。３４．前記磁場発生源は、前記磁場が、前記接線により画定される面において、前記アクチュエータ素子の中間点における接線と前記接線面と直交する軸とが０乃至９０度をなすように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第３１項に記載の装置。３５．前記磁場発生源は、前記磁場が、前記アクチュエータ素子の中間点における接線面と直交する軸と０乃至９０度をなすように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第３１項に記載の装置。３６．前記磁場は、前記アクチュエータ素子を通って移送される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第３１項に記載の装置。３７．前記磁場発生源は、前記磁場が、前記アクチュエータ成分の中間点における接線の方向、または前記アクチュエータ素子の中間点における接線面と直交する軸を中心に回転するように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第３１項に記載の装置。３８．前記磁場発生源は、前記磁場が、即座にフリップするか、あるいは前記アクチュエータ素子の中間点における接線の方向からこれと直交する方向またはその角度の部品と直交する方向に次第に変化するように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第３１項に記載の装置。３９．前記曲げ状態のアクチュエータ素子の脚部同士の角は、９０度未満である、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第３１項に記載の装置。４０．前記アクチュエータ素子の前記磁場誘導形状変化は、外部負荷または前記アクチュエータのプレストレスに対してねじれている、あるいは負荷の全くない状態でねじれている、請求の範囲第１４項乃至第１８項に記載の装置。４１．前記アクチュエータ素子は固体状のバーである、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第４０項に記載の装置。４２．前記アクチュエータ素子は中空状のバーである、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第４０項に記載の装置。４３．前記アクチュエータ素子は円形管である、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第４０項に記載の装置。４４．前記磁場発生源は、前記磁場が前記アクチュエータ素子のねじれ軸と平行となるように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第４０項乃至第４３項に記載の装置。４５．前記磁場発生源は、前記磁場が、前記アクチュエータ素子の前記ねじれ軸の方向に対し、前記所望のねじれ歪みが得られるように、たとえば前記歪みが最大となるように選定されるように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第４０項乃至第４３項に記載の装置。４６．前記磁場発生源は、前記磁場が前記アクチュエータ素子のねじれ軸と直交するように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第４０項乃至第４３項に記載の装置。４７．前記磁気発生源は、前記磁場が、前記アクチュエータ素子の前記ねじれ軸の方向と直交する軸を中心に回転するように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第４０項乃至第４３項に記載の装置。４８．前記磁場発生源は、前記磁場が、即座にフリップするか、あるいは前記アクチュエータ素子の前記ねじれ軸の方向からこれと直交する方向またはその角度の部品と直交する方向に次第に変化するように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項および第４０項乃至第４３に記載の装置。４９．前記磁場は、前記中空状のアクチュエータ素子の壁を通って放射状に移送される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第４０項、第４２項および第４３項に記載の装置。５０．前記磁場は、前記中空状のバーまたは円形管におけるトロイド状に巻き付けられたコイルにより誘導され、前記固体状のバーまたは管の周りを旋回し(c irculate)、これにより前記アクチュエータ素子のねじれ変形を発生させる、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびにび第４０項、第４２項および第４３項に記載の装置。５１．前記アクチュエータ素子は、静的磁場によりバイアスがかけられることで、所望のねじれ歪み、たとえば最大歪みが前記印加された駆動磁場において得られる、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。５２．前記アクチュエータ素子は、ねじれ状にプレストレスが加えられることで、所望のねじれ歪み（たとえば最大歪み）を発生させるのに最適に整列された双晶構造が、印加された磁場において得られる、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。５３．前記アクチュエータ素子は、所望の歪み（たとえば最大歪み）が前記印加された磁場において得られるように双晶変態相を整列させた状態で負荷を加えられる、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。５４．Ｍｓ（マルテンサイト開始温度）を上回る温度で動作する前記アクチュエータ素子は、外部負荷またはプレストレスによりオーステナイトから変態した超弾性マルテンサイトである、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。５５．前記磁場の印加下での前記アクチュエータ素子の形状変化は、伸長（収縮）、曲げ、ねじれまたは剪断の組合せである、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。５６．前記アクチュエータ素子は、前記素子の一部品における前記磁場の印加下での前記アクチュエータ素子の形状変化は、伸長（収縮）、曲げ、ねじれまたは剪断の組合せであって、他の部品においては、前記形状変化がこれらの形状変化の他の組合せである、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。５７．前記アクチュエータ素子の適切な微細構造は、適当な温度および磁場における変形によって、ならびに所望の形状変化をもたらすのに必要であるときの処理（訓練処理）の繰り返しによって改善される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。５８．前記アクチュエータ素子および磁束通路は、電気絶縁層と付着された薄膜からなり、磁場を変更することにより生じる前記物質の渦電流損失を減少させる、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。５９．前記アクチュエータ素子またはこれとともにいくつかの素子は、金属、セラミックまたは重合体物質、たとえば弾性ポリマーから作製されたマトリクス状に配置され、これにより複合構造が形成される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。６０．前記磁場発生源は、前記磁場が前記磁場の可変または一定の絶対値を有する軸を中心に回転するように配置される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。６１．前記磁場発生源は電磁石またはコイルである、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。６２．前記磁場発生源のいくつかは永久磁石である、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項および第５０項に記載の装置。６３．前記アクチュエータ素子および磁場発生源は、磁束通路により互いに連結される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。６４．前記アクチュエータ素子は、環、楕円または形状がさらに複雑なもの等の閉ループであって、前記磁場発生源用の閉磁束通路を形成し、前記磁場は、前記ループの所望の形状変化をもたらすのに好適な強度および方向を有する外部磁場により前記ループに移送される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。６５．前記成分は一部環、楕円または形状がさらに複雑なもの等の開ループであって、前記駆動磁場用の磁束通路を形成し、前記磁場は、前記ループの所望の形状変化をもたらすのに好適な強度および方向を有する外部磁場により前記ループに移送される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。６６．前記駆動磁場は、環状の一部品の周りにトロイド状に巻き付けられたコイルによって生成される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。６７．前記磁場は、前記開ループに該ループの両端を通して移送される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。６８．前記アクチュエータ素子は、前記ループの形状を変化させることによって負荷が加えられる、請求の範囲第６３項乃至第６５項に記載の装置。６９．前記アクチュエータ素子の形状変化をもたらす前記双晶構造の再配向は、前記物質をそのキュリー温度未満で冷却することによって、または機械的応力を印加することによって、または電流を前記物質に流すことによって前記磁性構造を配列することから、内部磁場により誘導される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。７０．前記アクチュエータはマイクロメカニカルデバイスである、先行する請求の範囲のいずれか１に記載の装置。７１．前記アクチュエータは、電流と接触するように設計される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。７２．前記アクチュエータは、コンデンサ板の相互位置を制御するように設計される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。７３．前記アクチュエータは、流体の流動を、前記流動溝の断面を変えることによって調節するように設計される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。７４．前記調節器は、前記流動溝の外側に設置される磁場発生源を用いて、前記流動溝の内側に配置されたアクチュエータ素子の形状を変えることにより前記流動を調節するように設計される、請求の範囲第７３項に記載の装置。７５．前記調節器は、前記板を前記流動溝の内側にもってくることにより前記流動を調節する、請求の範囲第７３項に記載の装置。７６．前記アクチュエータは流体を移送するためのポンプである、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。７７．アクチュエータは、一つの場所から別の場所への流体の量を変えるように設計されるか、あるいは、アクチュエータは、前記流動を制御するためにバルブ系を用いて定期的に流体の量を変えるように設計され、これにより、前記バルブ系は、反対方向の流動の別の摩擦に基づく受動(passive)バルブを含み、前記流体を摩擦がさらに小さい方向に流すようにした、請求の範囲第７６項に記載の装置。７８．マイクロメカニカルデバイスを備える、請求の範囲第７１項乃至第７７項に記載の装置。７９．前記アクチュエータは、２つ以上の本体を互いにしっかりと、または互いに対して前記本体を摺動させるようにし得る制御負荷をもたせて結合するように設計される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。８０．移動または回転バーは、アクチュエータを用いて、または、前記バー自体がアクチュエータ素子である場合には前記バーの周りに僅かな公差をもたせて設置された磁場発生源を用いて、外側から結合するように設計される、請求の範囲第７９項に記載の装置。８１．移動または回転バーは、結合される前記本体間に配置されるアクチュエータを用いて、結合するように設計される、請求の範囲第７９項に記載の装置。８２．回転ディスクは、前記ディスクを、前記ディスクの反対側または他方側が支持されている場合には一方側で押下するアクチュエータを用いて結合されるように設計される、請求の範囲第７９項に記載の装置。８３．それ自体アクチュエータ素子である前記回転ディスクは、前記ディスクの周りに僅かな公差をもたせて設置された磁場発生源と結合するように設計される、請求の範囲第７９項に記載の装置。８４．移動または回転開口シリンダは、前記シリンダを前記シリンダの反対側の内側から押下するアクチュエータを用いて結合されるように設計される、請求の範囲第７９項に記載の装置。８５．２個の同軸回転ディスクは、これらを、１つのディスクを多数の位置で押下する１つのアクチュエータまたはいくつかのアクチュエータを用いて、一緒に押下することによって互いに結合されるように設計される、請求の範囲第７９項に記載の装置。８６．前記アクチュエータは、ブレーキ、コネクタまたはカプラである、請求の範囲第７９項乃至第８５項に記載の装置。８７．前記アクチュエータは、機械振動を発生させるように設計される、請求の範囲第１４項乃至第１８項ならびに第３１項、第４０項乃至第４３項ならびに第５０項および第６１項乃至第６５項に記載の装置。８８．前記アクチュエータは、たとえば、工具、ドリル、ロックブレーカまたは同様の機器において使用されるシェーカである、請求の範囲第８７項に記載の装置。８９．前記アクチュエータは、たとえば、フィルタの洗浄および粉末の分離に使用するように設計される、請求の範囲第８７項乃至第８８項に記載の装置。９０．前記アクチュエータは、超音波周波数で動作するように設計される、請求の範囲第８７項乃至第８９項に記載の装置。９１．前記アクチュエータは、構造および媒介物において振動を発生させるように設計される、請求の範囲第８７項に記載の装置。９２．前記アクチュエータはラウドスピーカである、請求の範囲第８７項および第９１項に記載の装置。９３．前記アクチュエータは、能動振動制御装置における逆振動（countervib ration）源である、請求の範囲第８７項に記載の装置。９４．前記アクチュエータはモータである、請求の範囲第１項乃至第６８項のいずれか１記載の装置。９５．前記モータはリニアモータであって、前記直線運動は、装置または主アクチュエータおよび１つまたはいくつかの補助アクチュエータの運動により発生する連続ステップからなる、請求の範囲第９４項に記載の装置。９６．前記補助アクチュエータは、前記主アクチュエータの両端に固定され、ガイド上に交互に圧締するように設計され、これに沿って前記主アクチュエータは、一端の前記補助アクチュエータが前記主アクチュエータの伸長相中に圧締され、他端の前記補助アクチュエータが前記主アクチュエータの逆の運動中に圧締されると、生成されるガイド上の前記直線運動の前記ステップに、前記主アクチュエータの前後運動に同期して進む、請求の範囲第９５項に記載の装置。９７．前記直線運動の速度は、前記主アクチュエータの周波数または振幅により制御されるように設計され、前記直線運動の方向は、前記補助アクチュエータの圧締の相を反転することによって逆転する、請求の範囲第９５項に記載の装置。９８．前記補助アクチュエータは、１本のガイドバー上で圧締されるように設計され、前記主アクチュエータが前記バーの横にある、請求の範囲第９５項に記載の装置。９９．前記補助アクチュエータは、２本の平行ガイドバー上で圧締されるように設計され、前記主アクチュエータが前記バーの間に対称に配置される、請求の範囲第９５項に記載の装置。１００．前記補助アクチュエータは、管の内側で圧締されるように設計され、該管の内側に前部のリニアモータがある、請求の範囲第９５項に記載の装置。１０１．前記ガイドバーは、前記主アクチュエータの前記アクチュエータ成分に作製された孔を通るように設計され、前記補助アクチュエータはこのガイドバー上で圧締されるように設計される、請求の範囲第９５項に記載の装置。１０２．前記主アクチュエータの前後運動は、前記主アクチュエータの前記アクチュエータ成分の長手方向振動モードの機械的共振である（すなわち、前記リニアモータの直線運動の方向の）周波数で発生し、および／または前記補助アクチュエータの前後運動は、これらのアクチュエータの機械的共振である周波数、または前記リニアモータの全体構造の機械的共振である周波数で発生する、請求の範囲第９５項乃至第１０１項のいずれか１記載の装置。１０３．前記主および補助アクチュエータを駆動する、前記電磁石および前記電磁石の電磁石駆、動系は、これらの電磁石が前記主および補助アクチュエータがリニアモータを駆動している機械的共振と同一周波数の電磁石共振において動作するように設計される、請求の範囲第９５項乃至第１０２項に記載の装置。１０４．前記主および補助アクチュエータを駆動する前記電磁石は、前記圧締のタイミングが、前記モータの運動の最高精度、速度および力を得るために最適化されるようにディジタル制御される、請求の範囲第９５項乃至第１０３項のいずれか１記載の装置。１０５．前記アクチュエータは、回転モータであって、その回転運動は、主アクチュエータのねじれ（角）運動、および必要に応じて、１つまたはいくつかの補助アクチュエータにより発生する連続ステップからなる、請求の範囲第９４項に記載の装置。１０６．前記補助アクチュエータは、前記主アクチュエータの両端に固定され、ガイド上に交互に圧締し、この周りを、前記主アクチュエータの前後のねじれ運動に同期して前記主アクチュエータが回転する、請求の範囲第１０５項に記載の装置。１０７．前記角運動の速度は、前記主アクチュエータの周波数または振幅を変えることにより制御され、前記角運動の方向は、前記補助アクチュエータの圧締の相を反転することによって逆転する、請求の範囲第１０５項に記載の装置。１０８．前記角運動のステップは、回転軸を中心とした円上に接線状に、かつ前後の伸長運動を行ううように配置された１つまたはいくつかの主アクチュエータにより生成される、請求の範囲第１０５項に記載の装置。１０９．前記主アクチュエータの前後のねじれ運動は、前記主アクチュエータの軸のねじれ振動モードの機械的共振である周波数で発生するように設計され、および／または前記主アクチュエータの前後運動は、前記主アクチュエータの機械的共振である周波数で発生するように設計され、および／または前記補助アクチュエータの前後運動は、これらのアクチュエータの機械的共振である周波数で発生する、請求の範囲第１０５項に記載の装置。１１０．前記主および補助アクチュエータは、前記モータの振動部品の全体構造の機械的共振である同一周波数において動作するように設計される、請求の範囲第１０５項に記載の装置。１１１．前記主および補助アクチュエータを駆動する、前記電磁石および前記電磁石の電磁石駆動系は、これらの電磁石が前記主および補助アクチュエータが前記モータを駆動する機械的共振と同一周波数の電磁石共振において動作するように設計される、請求の範囲第１０５項に記載の装置。１１２．ガイドが在って、前記モータは前記モータの回転軸である、請求の範囲第１０５項乃至第１１１項のいずれか１記載の装置。１１３．前記回転運動は、磁場により制御される前記モータの主アクチュエータのねじりにより発生する連続ステップによって生成され、前記主アクチュエータの両端に前記２つの補助アクチュエータが固定される、請求の範囲第１０５項乃至第１１２項のいずれか１記載の装置。１１４．前記角運動の速度は、前記主アクチュエータの周波数または振幅によって制御され、前記角運動の方向は、前記補助アクチュエータの圧締の相を反転することによって逆転する、請求の範囲第１０５項に記載の装置。１１５．前記主アクチュエータの前記駆動コイルは、前記モータの軸の周りに配置されて、前記モータの回転軸の方向に磁場を発生させる、請求の範囲第１０５項に記載の装置。１１６．前記モータの前記アクチュエータを駆動する磁場は、前記モータの回転軸と直交する方向にある、請求の範囲第８８項に記載の装置。１１７．前記補助アクチュエータは、前記主アクチュエータのねじれ成分の両端で固定される円筒形または多角形バー上で圧締するように設計される、請求の範囲第１０５項に記載の装置。１１８．前記円筒形または多角形バーは、磁場において放射状に延在する、請求の範囲第１１７項に記載の装置。１１９．前記主アクチュエータの前後のねじれ運動は、前記主アクチュエータの前記アクチュエータ成分のねじれ振動モードの機械的共振である周波数で発生するように設計され、前記補助アクチュエータの前後運動は、これらのアクチュエータの機械的共振である周波数、あるいは前記モータの前記振動部品の全体構造の機械的共振である同一の周波数で発生するように設計される、請求の範囲第１０５項乃至第１１８項のいずれか１記載の装置。１２０．前記主および補助アクチュエータを駆動する、前記電磁石および前記電磁石の電磁石駆動系は、これらの電磁石が、前記主および補助アクチュエータが前記モータを駆動する機械的共振と同一周波数の電磁石共振において動作するように設計される、請求の範囲第１０５項乃至第１１９項のいずれか１記載の装置。１２１．前記アクチュエータの１つ以上は、ある部品を精確かつ高速に三次元上の位置に移動する位置決め装置の系を形成するように設計される、先行する請求の範囲のいずれか１記載の装置。１２２．前記アクチュエータは、部品同士を互いに固定し、締め付け、圧締するように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１２３．前記アクチュエータは、ロボットおよびマニピュレータにおいて使用され、変位または加速度センサにより得られる情報を用いて能動的に制御可能な高速かつ精密な運動をもたらすように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１２４．前駆アクチュエータは、航空機において使用され、翼のフラップまたは他の物体を制御するように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１２５．前記アクチュエータは、兵器系において使用され、センサから得られた情報を用いて能動的に制御可能な高速かつ精密な運動をもたらすことによって兵器および制御系に指示を行うように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１２６．前記アクチュエータは、エレベータおよびリフタにおいて、または固体、液体または気体媒介物においてたとえば音波もしくは超音波等機械的振動の生成において使用されるように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１２７．前記アクチュエータは、構造物または機械における逆振動をもたらす際に使用されて、振動およびノイズを能動的に制御するように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１２８．前記アクチュエータは、（たとえば、タービン、モータ、エンジンおよびロールにおける）回転機械素子の重心を移動する際に使用されて、その動作中に該機械を能動的に平衡させるように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１２９．前記アクチュエータは、角の逆振動をもたらす際に使用されて、前記機械の軸および他の回転部品の角振動を能動的に制御するように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１３０．前記アクチュエータは、電流と接触する際に使用されるように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１３１．前記アクチュエータは、バルブ内の液体または気体の流動を調節する際に使用されるように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１３２．前記アクチュエータは、ポンプにおいて使用されるように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１３３．前記アクチュエータは、気体または液体、特にエンジン内の燃料の流動を調節するための注入ニードルを動かす際に使用されるように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１３４．前記アクチュエータは、エンジンのバルブリフタにおいて運動をもたらす際に使用されるように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１３５．前記アクチュエータは、機器および車両の能動懸架に使用されるように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。１３６．前記アクチュエータは、外科用器具および人工器官において使用されるように設計される、請求の範囲第１２１項に記載の装置。