JP2006222139A

JP2006222139A - 磁歪アクチュエータ

Info

Publication number: JP2006222139A
Application number: JP2005031852A
Authority: JP
Inventors: Teruo Mori; 輝夫森; Takatomo Toda; 孝友遠田
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 2005-02-08
Filing date: 2005-02-08
Publication date: 2006-08-24
Also published as: US20060175912A1; CN1819718A

Abstract

【課題】従来よりも小型化、省スペース化が可能な上に、変位量を増大することができる磁歪アクチュエータを提供する。
【解決手段】磁歪アクチュエータ１０は、略板状の正の超磁歪素子１４Ａ及び負の超磁歪素子１４Ｂを厚み方向に張り合わせてなり、被駆動体１２の駆動面１２Ａに対して略平行に配設された駆動部１４と、この駆動部１４の外周を囲むように配設され、駆動部１４の長軸方向に磁界を印加するための駆動コイル１６と、駆動部１４の長軸方向にバイアス磁界を印加すると共に、駆動部１４の変位を被駆動体１２に伝達可能な一対のバイアス磁石１８と、を含んで構成されている。
【選択図】図２

Description

本発明は、磁歪素子を用いた磁歪アクチュエータに関する。

従来、磁歪素子を用いた磁歪アクチュエータが広く知られており、このような磁歪アクチュエータの一つとして、磁歪素子の変位を増幅して出力するようにした磁歪アクチュエータが提案されている。

例えば、図３に示される従来公知の磁歪アクチュエータ１００は、略棒状の磁歪素子１０２に連結された変位増幅機構１０３を備えている（特許文献１参照）。この変位増幅機構１０３は、磁歪素子１０２と結合する駆動体１０４に圧接された小ローラ１０５と、出力軸１０６と結合する被駆動体１０７に圧接された大ローラ１０８とを備え、これら小ローラ１０５と大ローラ１０８が同心状に結合されている。

この磁歪アクチュエータ１００では、小ローラ１０５と大ローラ１０８の半径比に比例して、磁歪素子１０２の変位が増幅され、出力軸１０６から出力されるようになっている。

一方、図４に示される磁歪アクチュエータ１５０は、略棒状の磁歪素子１５１に連結されたテコ式変位拡大機構１５２を備えている（特許文献２参照）。このテコ式変位拡大機構１５２は、支点１５３において支持された棒状部材を有して構成されており、その力点１５４には磁歪素子１５１の一端が、又、作用点１５５には出力軸１５６の一端がそれぞれ接触して配置されている。

この磁歪アクチュエータ１５０では、テコ式変位拡大機構１５２における力点１５４から支点１５３の間の長さと、支点１５３から作用点１５５の間の長さとの比に比例して、磁歪素子１５１の変位が増幅され、出力軸１５６から出力されるようになっている。

実開平５−２０４９７号公報特開平５−２３６５９５号公報

しかしながら、これら従来公知の磁歪アクチュエータ１００及び１５０において変位量を更に高めるためには、小ローラ１０５と大ローラ１０８の半径比や、力点１５４及び支点１５３間の長さと支点１５３及び作用点１５５間の長さの比を大きくする必要があるため、変位増幅機構１０３及びテコ式変位拡大機構１５２が大型化し易く、装置のコンパクト化が困難であるといった問題点があった。

本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、従来よりも小型化、省スペース化が可能な上に、変位量を増大することができる磁歪アクチュエータを提供することを目的とする。

本発明の発明者は、鋭意研究の結果、従来よりも小型化、省スペース化が可能で、変位量を増大することができる磁歪アクチュエータを見出した。

即ち、次のような本発明により、上記目的を達成することができる。

（１）略板状の正の磁歪素子及び負の磁歪素子を厚み方向に張り合わせてなり、被駆動体の駆動面に対して略平行に配設された駆動部と、該駆動部の外周を囲むように配設され、前記駆動部の長軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記駆動部の長軸方向にバイアス磁界を印加すると共に、前記駆動部の変位を前記被駆動体に伝達可能な一対のバイアス磁石と、を含んでなることを特徴とする磁歪アクチュエータ。

（２）前記駆動部の長軸方向両端部は、前記一対のバイアス磁石によって挟まれた状態で支持されていることを特徴とする前記（１）記載の磁歪アクチュエータ。

（３）前記各バイアス磁石を前記駆動部側に押圧する固定部材を更に備えたことを特徴とする前記（２）記載の磁歪アクチュエータ。

（４）前記固定部材は、前記駆動部の長軸方向に予荷重を印加するための予荷重手段を兼ねていることを特徴とする前記（３）記載の磁歪アクチュエータ。

（５）前記駆動部は、前記一対のバイアス磁石の間に圧入されていることを特徴とする前記（２）記載の磁歪アクチュエータ。

（６）前記磁歪素子として超磁歪素子を用いていることを特徴とする前記（１）乃至（５）のいずれかに記載の磁歪アクチュエータ。

本発明に係る磁歪アクチュエータによれば、従来よりも小型化、省スペース化が可能な上に、変位量を増大することができるという優れた効果を有する。

本発明に係る磁歪アクチュエータは、略板状の正の磁歪素子及び負の磁歪素子を厚み方向に張り合わせてなり、被駆動体の駆動面に対して略平行に配設された駆動部と、該駆動部の外周を囲むように配設され、前記駆動部の長軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記駆動部の長軸方向にバイアス磁界を印加すると共に、前記駆動部の変位を前記被駆動体に伝達可能な一対のバイアス磁石と、を含んでなることによって、上記課題を解決したものである。

なお、本発明における磁歪アクチュエータには、磁歪素子を用いた磁歪振動子も含まれる。

以下、図面を用いて、本発明の実施例１に係る磁歪アクチュエータについて詳細に説明する。

図１は本実施例１に係る磁歪アクチュエータ１０の略示平面図を、又、図２は図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う略示側断面図をそれぞれ示したものである。

図１及び図２に示されるように、本実施例１に係る磁歪アクチュエータ１０は、被駆動体１２の駆動面１２Ａに対して略平行に配設された駆動部１４と、この駆動部１４の外周を囲むように配設された駆動コイル１６と、駆動部１４の長軸方向にバイアス磁界を印加するための一対のバイアス磁石１８と、を有して構成されている。

駆動部１４は、略板状の正の超磁歪素子１４Ａと略板状の負の超磁歪素子１４Ｂを厚み方向に張り合わせて構成されている。ここで、「超磁歪素子」とは、希土類元素及び／又は特定の遷移金属（例えば、Ｔｂ（テルビウム）、Ｄｙ（ジスプロシウム）、Ｆｅ（鉄）、Ｓｍ（サマリウム））などを主成分とする粉末焼結合金あるいは単結晶合金から作られた磁歪素子をいい、例えば、フェライト、アルフェロ、ニッケル、コバルトなども適用することができる。又、「正の（超）磁歪素子」は、外部から磁界が印加されると磁界方向に伸びる性質を有し、「負の（超）磁歪素子」は、外部から磁界が印加されると磁界方向に縮む性質を有している。

駆動コイル１６は、交流電源２０から供給される電流を駆動源として駆動部１４の長軸方向に磁界を印加可能である。

一対のバイアス磁石１８は、例えばフェライト磁石によって構成され、駆動部１４の長軸方向に所定の静的磁界（バイアス磁界）を印加する。又、バイアス磁石１８は、ボルト２２及びナット２４によって被駆動体１２に固定されていると共に、バイアス磁石１８の駆動部１４側の面には駆動部１４の長軸方向端部を収容可能な凹部が形成されており、駆動部１４を長軸方向両側から挟んだ状態で支持している。このように、バイアス磁石１８は、駆動部１４の変位を被駆動体１２に伝達するための変位伝達部材としても機能している。

又、磁歪アクチュエータ１０は、バイアス磁石１８を駆動部１４側に押圧する固定部材２６を更に備えている。なお、この固定部材２６は、駆動部１４の長軸方向に予荷重を印加するための予荷重手段としても機能している。

次に、本実施例１に係る磁歪アクチュエータ１０の作用について説明する。

交流電源２０から駆動コイル１６に所定周波数の交流電流が供給されると、この交流電流に応じて駆動部１４の長軸方向に所定の磁界が印加される。その結果、駆動部１４の正の超磁歪素子１４Ａは磁歪効果によって長軸方向に伸縮するが、負の超磁歪素子１４Ｂは正の超磁歪素子１４Ａが伸びた場合には縮み、正の超磁歪素子１４Ａが縮んだ場合には伸びるため、駆動部１４は全体として厚み方向に大きく撓むことになる。この駆動部１４の撓み（変位）が一対のバイアス磁石１８を介して被駆動体１２に伝達され、被駆動体１２が駆動される。

本実施例１に係る磁歪アクチュエータ１０によれば、略板状の正の超磁歪素子１４Ａ及び負の超磁歪素子１４Ｂを厚み方向に張り合わせてなり、被駆動体１２の駆動面１２Ａに対して略平行に配設された駆動部１４と、この駆動部１４の外周を囲むように配設され、駆動部１４の長軸方向に磁界を印加するための駆動コイル１６と、駆動部１４の長軸方向にバイアス磁界を印加すると共に、駆動部１４の変位を被駆動体１２に伝達可能な一対のバイアス磁石１８と、を含んでなるため、従来よりも小型化、省スペース化が可能な上に、変位量を増大することができる。

特に、磁歪素子として超磁歪素子を用いているため、変位量をより一層増大することができる。

又、駆動部１４の長軸方向両端部は、一対のバイアス磁石１８によって挟まれた状態で支持されているため、バイアス磁界を効率的に印加することができ、変位量を増大することができる。

更に、各バイアス磁石１８を駆動部１４側に押圧する固定部材２６を備えたため、駆動部１４をより確実に固定することができる。しかも、この固定部材２６は、駆動部１４の長軸方向に予荷重を印加するための予荷重手段を兼ねているため、変位量を一層増大することが可能である。

なお、本発明に係る磁歪アクチュエータは、上記実施例１に係る磁歪アクチュエータ１０の構成に限定されるものではなく、例えば、磁歪アクチュエータの変位量が十分に得られる場合には、超磁歪素子の代わりに磁歪素子を適用してもよい。

又、負の超磁歪素子１４Ｂを被駆動体１２の駆動面１２Ａ側に配置したが、本発明はこれに限定されず、正の超磁歪素子１４Ａを駆動面１２Ａ側に配置してもよい。

更に、被駆動体１２、駆動部１４及びバイアス磁石１８の固定方法は上記実施例１に示した方法に限定されるものではなく、例えば、駆動部１４を一対のバイアス磁石１８の間に圧入してもよい。この場合、駆動部１４の取り付けや取り外しが容易で、メンテナンス性を高めることができる。

又、一対のバイアス磁石１８によって駆動部１４を十分に支持することができるような場合には、固定部材２６は不要である。

本発明に係る磁歪アクチュエータは、例えば、スピーカの振動子等に好適である。

本発明の実施例１に係る磁歪アクチュエータの略示平面図図１におけるＩＩ−ＩＩ線に沿う略示側断面図従来の磁歪アクチュエータを示す略示側断面図従来の他の磁歪アクチュエータを示す略示側断面図

符号の説明

１０…磁歪アクチュエータ
１２…被駆動体
１４…駆動部
１４Ａ…正の超磁歪素子
１４Ｂ…負の超磁歪素子
１６…駆動コイル
１８…バイアス磁石
２０…交流電源
２２…ボルト
２４…ナット
２６…固定部材

Claims

略板状の正の磁歪素子及び負の磁歪素子を厚み方向に張り合わせてなり、被駆動体の駆動面に対して略平行に配設された駆動部と、該駆動部の外周を囲むように配設され、前記駆動部の長軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記駆動部の長軸方向にバイアス磁界を印加すると共に、前記駆動部の変位を前記被駆動体に伝達可能な一対のバイアス磁石と、を含んでなることを特徴とする磁歪アクチュエータ。
請求項１において、
前記駆動部の長軸方向両端部は、前記一対のバイアス磁石によって挟まれた状態で支持されていることを特徴とする磁歪アクチュエータ。
請求項２において、
前記各バイアス磁石を前記駆動部側に押圧する固定部材を更に備えたことを特徴とする磁歪アクチュエータ。
請求項３において、
前記固定部材は、前記駆動部の長軸方向に予荷重を印加するための予荷重手段を兼ねていることを特徴とする磁歪アクチュエータ。
請求項２において、
前記駆動部は、前記一対のバイアス磁石の間に圧入されていることを特徴とする磁歪アクチュエータ。
請求項１乃至５のいずれかにおいて、
前記磁歪素子として超磁歪素子を用いていることを特徴とする磁歪アクチュエータ。