JP7334906B2 - アクチュエータおよび電力利用装置 - Google Patents
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Description
図1乃至図12は、本発明の第1の実施の形態のアクチュエータおよび電力利用装置を示している。
図1(a)に示すように、本発明の第1の実施の形態のアクチュエータ10は、磁歪材料11と流入手段12と磁場印加手段(図示せず)とを有している。
アクチュエータ10は、スピンホール効果を利用して、導電体12aに電流を流すだけでスピン流を発生させることができる。また、アクチュエータ10は、磁場印加手段により、導電体12aに発生したスピン流を磁歪材料11に効率的に流入させることができる。これにより、アクチュエータ10は、磁歪材料11に歪を発生させたり、磁歪材料11の体積を膨張させたりすることができ、磁歪材料11を駆動することができる。
磁歪材料21は、変形したとき磁場に対する応答が変化すると共に、スピン流を発生可能なものから成っている。磁歪材料21は、図1(a)に示すアクチュエータ10の磁歪材料11と同じものを使用可能であり、例えば、Fe、Co、およびNiのうち少なくとも1つ以上を含む合金であってもよいが、磁歪係数が100ppm以上のものが好ましい。より具体的には、市販のGalfenol(Ga0.19Fe0.81)やTerfenol-D(Tb0.3Dy0.7Fe2)等の超磁歪材料であってもよい。磁歪材料21は、変形しやすいよう、変形する方向の厚みを薄く形成していることが好ましい。
電力利用装置20は、歪や体積変化により磁歪材料21が変形してスピン流が発生したとき、磁場印加手段の磁場によりそのスピン流を導電体22aに流入させて、逆スピンホール効果で導電体22aに電流を流すことができる。これにより、導電体22aに電位差が発生するため、電力利用手段22によりその電位差を利用することができる。
図13に示すように、本発明の第2の実施の形態のアクチュエータ40は、スピンバルブ構造を成し、固定層41と自由層42と非磁性層43と流入手段とを有している。なお、以下の説明では、本発明の第1の実施の形態のアクチュエータ10と重複する効果等の説明は省略する。
アクチュエータ40は、スピンバルブ構造であり、電圧印加手段44で固定層41と自由層42との間に電圧を印加することにより、自由層42の磁歪材料にスピン流を流入させることができる。これにより、磁歪材料に歪を発生させたり、磁歪材料の体積を膨張させたりすることができ、磁歪材料を駆動することができる。
11 磁歪材料
12 流入手段
12a 導電体
20 電力利用装置
21 磁歪材料
22 電力利用手段
22a 導電体
30 ダイヤフラム
31 ハンドル層
32 デバイス層
33 BOX層
34 シード層
35 PZTアクチュエータ
36 ロックインアンプ
40 アクチュエータ
41 固定層
42 自由層
43 非磁性層
44 電圧印加手段
Claims (11)
- 磁歪材料と、
前記磁歪材料にスピン流を流入可能に設けられた流入手段とを有し、
前記流入手段は、前記磁歪材料の表面に沿って設けられた導電体と、前記導電体に電流を流す電流供給手段とを有し、前記導電体は電流が流れるとスピンホール効果によりスピン流を発生可能であり、
前記スピン流により前記磁歪材料の磁気スピン分極が変化して、前記磁歪材料に歪が発生し、前記磁歪材料を駆動可能、または、前記スピン流により前記磁歪材料の磁気スピンの揺らぎが変化して、前記磁歪材料の体積が膨張し、前記磁歪材料を駆動可能であることを
特徴とするアクチュエータ。 - 前記電流供給手段により前記導電体に流す前記電流の方向と、前記導電体に発生する前記スピン流の流れる方向とに対して直交または斜交する磁場を、前記磁歪材料に印加する磁場印加手段を有することを特徴とする請求項1記載のアクチュエータ。
- 前記導電体は、Pt、W、Ta、Bi-Te系合金、Bi-Se系合金、または、Sb-Te系合金から成ることを特徴とする請求項1または2記載のアクチュエータ。
- 前記磁歪材料は梁状を成し、流入する前記スピン流により、湾曲および/または捻れの変形が可能に設けられていることを特徴とする請求項1、2または3記載のアクチュエータ。
- 梁状を成し、湾曲および/または捻れの変形によりスピン流を発生可能な磁歪材料と、
前記スピン流が流入して電流が流れるよう、前記磁歪材料の表面に、前記磁歪材料の長さ方向に沿って往復するよう設けられた導電体を有し、流入する前記スピン流により前記導電体に発生する電位差を利用する電力利用手段とを、
有することを特徴とする電力利用装置。 - 前記導電体に流れる前記電流の方向と、前記導電体に流入する前記スピン流の流れる方向とに対して直交または斜交する磁場を、前記磁歪材料に印加する磁場印加手段を有することを特徴とする請求項5記載の電力利用装置。
- 前記導電体は、Pt、W、Ta、Bi-Te系合金、Bi-Se系合金、または、Sb-Te系合金から成ることを特徴とする請求項5または6記載の電力利用装置。
- 前記電力利用手段は、前記電位差から前記磁歪材料の変形を検出するセンサ、または、前記電位差から発電を行う発電手段から成ることを特徴とする請求項5、6または7記載の電力利用装置。
- 強磁性体から成り、磁化方向が固定されている固定層と、
前記磁歪材料から成り、磁化方向が変化可能な自由層と、
前記固定層と前記自由層との間に配置された非磁性層とを有し、
前記流入手段は、前記固定層と前記自由層との間に電圧を印加可能に設けられた電圧印加手段を有し、前記電圧印加手段で電圧を印加することにより、前記固定層からスピン偏極した電流を前記自由層に注入して、前記磁歪材料に前記スピン流を流入可能に構成されていることを
特徴とする請求項1記載のアクチュエータ。 - 前記固定層、前記自由層および前記非磁性層は一体的に梁状を成し、前記自由層に注入される前記スピン偏極した電流により、湾曲および/または捻れの変形が可能に設けられていることを特徴とする請求項9記載のアクチュエータ。
- 梁状を成す磁歪材料と、
前記磁歪材料にスピン流を流入可能に設けられた流入手段とを有し、
前記流入手段は、前記磁歪材料の表面に、前記磁歪材料の長さ方向に沿って往復するよう設けられた導電体と、前記導電体に電流を流す電流供給手段とを有し、前記導電体は電流が流れるとスピンホール効果によりスピン流を発生可能であり、
前記磁歪材料は、流入する前記スピン流により、湾曲および/または捻れの変形が可能に設けられていることを
特徴とするアクチュエータ。
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