JPH09152372A

JPH09152372A - 磁歪装置

Info

Publication number: JPH09152372A
Application number: JP8130397A
Authority: JP
Inventors: Ameeru Ratooru; アメールラトール; Teruo Mori; 輝夫森; Kiyoshi Uchida; 清志内田; Hiroshi Eda; 弘江田; Yoshio Yamamoto; 佳男山本
Original assignee: TDK Corp
Current assignee: TDK Corp
Priority date: 1995-09-26
Filing date: 1996-05-24
Publication date: 1997-06-10
Anticipated expiration: 2016-05-24
Also published as: JP3541996B2; US5982054A

Abstract

(57)【要約】【課題】多方向力を検出し得る加速度センサ、振動セ
ンサ及びトルククセンサ、アクチュエータ、モータ等に
用い得る多用途型磁歪装置を提供する。【解決手段】磁歪素子１０〜３０のコイル110〜310は
磁歪部材120〜320の伸縮に応じた電圧を生じるように磁
歪部材120〜320と組み合わされている。磁歪部材120〜3
20は両端が拘束されている。磁気回路要素130〜330は、
磁歪部材120〜320にバイアス磁界を印加する。各磁歪素
子１０〜３０は、磁歪部材120〜320の両端方向に取られ
たＺ軸の方向に一致するように配置され、Ｚ軸の方向と
直交するＸ軸及びＹ軸によって形成される平面におい
て、各配置点Ｐ１〜Ｐ３を結んで得られる平面Ｓが素子
数に対応する多角形状平面となる関係を保って配置され
ている。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】本発明は、磁歪素子を用いた
磁歪装置に関する。本発明に係る磁歪装置は、振動セン
サ、加速度センサ、アクチュエータ、モータまたはトル
クセンサ等に用いることができる。加速度センサとして
の具体的用途例は自動車用エンジンノックセンサや、自
動車安全システム加速度センサを挙げることができ、ま
た振動センサの具体的用途例としては、回転機械の異常
状態検出センサ等を挙げることができる。

【０００２】

【従来の技術】従来、加速度センサ、振動センサまたは
トルクセンサ等としては、圧電素子を用いたものがよく
知られていた。圧電素子を用いたセンサは、振動等に起
因する外力が圧電振動子に加えられたとき、圧電振動子
に外力に応じた電荷信号が発生する現象を利用したもの
である。

【０００３】しかし、圧電振動子は高インピーダンス素
子として動作するから、電荷信号は外部からの影響に極
めて敏感で、ノイズを拾い易い。従って、高精度で測定
するためには、電荷信号を測定装置に入力する前に、低
インピーダンスの電圧信号に変換する必要がある。この
ため、インピーダンス変換用電子回路と、更に、電源が
必要であり、装置が大型になるという欠点がある。

【０００４】しかも、圧電素子は周囲温度が約１２０℃
を超えると分極劣化が発生し、圧電特性が劣化すると共
に、寿命が短くなる。また、圧電特性は圧電素子に高い
静電気が蓄積された場合も劣化する。更に、圧電素子は
機械的強度が弱いという難点もある。

【０００５】磁歪素子を用いたセンサは、圧電素子を用
いたセンサにおいて発生する問題点を解決できる。磁歪
素子を用いたセンサは、磁歪素子に外力が加わった場合
に、磁歪素子と組み合わされたコイルに電圧信号が発生
するので、インピーダンス変換回路を用いる必要がな
い。また、高温になっても安定に動作するし、静電気等
の高電圧による特性劣化を生じることがない。

【０００６】磁歪素子を用いた振動センサの先行技術文
献としては、U.S.PAT.No.4,161,665号がある。U.S.PAT.
No.4,161,665号は、エンジンノックの検出に用いられる
振動センサを開示している。この振動センサは、コイル
を巻いた円柱状のＦｅーＮｉ系磁歪部材を、ヨーク及び
磁石によって構成される磁気回路要素と一緒に、ハウジ
ング内に配置した構造を有する。磁気回路要素は、磁歪
部材にバイアス磁界を加える。ハウジングと磁歪部材と
の間に板バネが配置されており、この板バネによって、
磁歪部材にプレストレスが印加される。磁歪部材に対し
て、縦方向の振動が加わると、この振動に起因した磁歪
部材の縦方向の寸法変化により、磁歪部材の透磁率が変
化する。このため、コイルと鎖交する磁束が変化し、コ
イルに電圧が誘起する。

【０００７】しかし、U.S.PAT.No.4,161,665号は単一方
向の振動を検出するセンサを開示するのみであり、２方
向以上の振動を検出する技術を開示していない。

【０００８】

【発明が解決しようとする課題】本発明の課題は、多方
向力を検出し得る加速度センサまたは振動センサとして
用いるのに適した磁歪装置を提供することである。

【０００９】本発明のもう一つの課題は、トルクセン
サ、アクチュエータまたはモータ等に用いることのでき
る磁歪装置を提供することである。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上述した課題解決のた
め、本発明に係るセンサは、少なくとも３つの磁歪素子
を含む。

【００１１】前記磁歪素子のそれぞれは、少なくとも１
つのコイルと、１つの磁歪部材と、磁気回路要素とを含
んでいる。前記コイルは、前記磁歪部材の伸縮に応じた
電圧を生じるように前記磁歪部材と組み合わされてい
る。前記磁歪部材は、両端が拘束されている。前記磁気
回路要素は、前記磁歪部材にバイアス磁界を印加する。

【００１２】本発明の更に特徴的な点は、前記磁歪素子
のそれぞれが、前記磁歪部材の前記両端方向に取られた
Ｚ軸の方向に一致するように配置され、前記Ｚ軸の方向
と直交するＸ軸及びＹ軸によって形成される平面におい
て、各配置点を結んで得られる平面が素子数に対応する
多角形状平面となっていることである。

【００１３】上述したように、コイルは磁歪部材の伸縮
に応じた電圧を生じるように磁歪部材と組み合わされて
いる。磁歪部材は両端が拘束されており、磁気回路要素
は磁歪部材にバイアス磁界を加える。この構成におい
て、振動、加速度またはトルク等に起因する外力が磁歪
部材に加わると、磁歪部材の寸法が変化し、磁歪部材の
透磁率が変化する。このため、磁歪部材の磁束密度が変
化し、コイルと鎖交する磁束が変化し、コイルに電圧が
誘起する。この誘起電圧から、加えられた外力を検知す
ることができる。

【００１４】磁歪素子は少なくとも３つであり、それぞ
れは、磁歪部材の両端方向に取られたＺ軸の方向に一致
するように配置されている。この配置によれば、Ｚ軸の
方向から加えられる外力に対しては、磁歪素子のそれぞ
れが、比較的、平均した検知出力を生じる。

【００１５】磁歪素子のそれぞれは、更に、Ｚ軸の方向
と直交するＸ軸及びＹ軸によって形成される平面におい
て、各配置点を結んで得られる平面が素子数に対応する
多角形状平面となっている。この構造によれば、Ｘ軸及
びＹ軸の方向から加えられた外力に対して、磁歪素子の
それぞれが、異なる伸縮作用を受ける。このため、磁歪
素子のそれぞれは、検出電圧値または位相の互いに異な
った検知出力を生じる。従って、磁歪素子のそれぞれか
ら出力される検知出力から、Ｘ軸及びＹ軸の方向から加
えられた外力をも検出することができる。

【００１６】Ｘ軸及びＹ軸によって形成される平面にお
いて、外力の方向が変化した場合、磁歪素子のそれぞれ
は、変化後の外力の方向に対応して伸縮作用が変化す
る。このため、Ｚ軸に対して直交する方向から加わる外
力については、Ｚ軸の周りの何れの方向からの外力をも
検出することができる。

【００１７】トルクセンサとして用いる場合は、Ｚ軸方
向の一端を、トルクを検出すべき可動体に取り付け、他
端を固定する。これにより、Ｚ軸周りの回転トルクに応
じた検出信号を、磁歪素子のそれぞれから得ることがで
きる。

【００１８】アクチュエータやモータ等に用いる場合
は、磁歪素子のそれぞれに対して、順次にＺ軸方向に伸
縮させるようにコントロールされた電力を供給する。こ
れにより、Ｚ軸方向の少なくとも一端面側において、ア
クチュエータまたはモータとして利用できる変位を得る
ことができる。

【００１９】本発明の他の目的、構成及び効果は、添付
図面を参照して、以下に更に詳しく説明する。

【００２０】

【発明の実施の形態】図１は本発明に係る磁歪装置の構
成を概略的に示す斜視図である。本発明に係るセンサ
は、少なくとも３つの磁歪素子１０、２０、３０を含
む。磁歪素子１０は、少なくとも１つのコイル110と、
磁歪部材120と、磁気回路要素130とを含んでいる。コイ
ル110は、磁歪部材120の伸縮に応じた電圧を生じるよう
に磁歪部材120と組み合わされている。磁歪部材120は、
長手方向の両端が拘束されている。磁気回路要素130
は、磁歪部材120にバイアス磁界を印加する。

【００２１】磁歪素子２０、３０も、磁歪素子１０と同
様の構成を有する。まず、磁歪素子２０において、コイ
ル210は、磁歪部材220の伸縮に応じた電圧を生じるよう
に磁歪部材220と組み合わされている。磁歪部材220は、
長手方向の両端が拘束されている。磁気回路要素230は
磁歪部材220にバイアス磁界を印加する。

【００２２】磁歪素子３０において、コイル310は、磁
歪部材320の伸縮に応じた電圧を生じるように磁歪部材3
20と組み合わされている。磁歪部材320は、長手方向の
両端が拘束されている。磁気回路要素330は、磁歪部材3
20にバイアス磁界を印加する。

【００２３】上述した構成において、振動、加速度また
はトルク等に起因する外力が、磁歪素子１０〜３０に加
わると、磁歪部材120〜320の寸法が変化し、磁歪部材12
0〜320の透磁率が変化する。このため、磁歪部材120〜3
20の磁束密度が変化し、コイル110〜310と鎖交する磁束
が変化し、コイル110〜310に電圧が誘起する。この誘起
電圧から、加えられた外力を検知することができる。

【００２４】３つ備えられた磁歪素子１０〜３０のそれ
ぞれは、磁歪部材120〜320の長手方向に取られたＺ軸の
方向に一致するように配置されている。この配置によれ
ば、Ｚ軸の方向から加えられる外力に対しては、磁歪素
子１０〜３０のそれぞれが、比較的、平均した検知出力
を生じる。

【００２５】更に、磁歪素子１０〜３０のそれぞれは、
Ｚ軸の方向と直交するＸ軸及びＹ軸によって形成される
平面において、各配置点Ｐ１〜Ｐ３を結んで得られる平
面Ｓが素子数に対応する多角形状平面となる関係を保っ
て配置されている。この構造によれば、Ｘ軸及びＹ軸の
方向から加えられた外力に対して、磁歪素子１０〜３０
のそれぞれが、異なる伸縮作用を受ける。このため、磁
歪素子１０〜３０のそれぞれは、検出電圧値または位相
の互いに異なった検知出力を生じる。従って、磁歪素子
１０〜３０のそれぞれから出力される検知出力に基づ
き、Ｘ軸及びＹ軸の方向から加えられた外力をも検出す
ることができる。

【００２６】Ｘ軸及びＹ軸によって形成される平面にお
いて、外力の方向が変化した場合、磁歪素子１０〜３０
のそれぞれは、変化後の外力の方向に対応して伸縮作用
が変化する。このため、Ｚ軸の周りＺｍの何れの方向か
らの外力をも検出することができる。

【００２７】図１において、磁歪素子１０〜３０の数は
３個である。これらは、各配置点Ｐ１〜Ｐ３を結んで得
られる平面Ｓが３角形状平面となる関係を保って配置さ
れている。３角形状である平面Ｓの内角θは、図２に例
示するように、任意に選択できる。但し、実際の製品化
に当たっては、好ましくは、６０度前後となるように選
定する。このような配置は、磁歪素子１０〜３０をバラ
ンスよく配置するのに適している。

【００２８】コイル110〜310は、磁歪部材120〜320の周
りに巻装され、巻き軸方向がＺ軸の方向に一致してい
る。

【００２９】磁歪部材120〜320は、Ｎｉ−Ｆｅ系磁歪材
料、ＲＦｅ系磁歪材料等で構成できる。特にＲＦｅ系磁
歪材料で構成することが望ましい。この場合は、極めて
大きな磁気抵抗の変化、大きな出力電圧、安定した温度
特性等を有するセンサが得られる。参照符号(111、112)
〜(311〜312)はコイル110〜310のリード線である。

【００３０】磁歪部材120〜320は、Ｚ軸方向の両端が拘
束され、かつ、加圧される。加圧により磁歪部材120〜3
20にプレストレスＦ１〜Ｆ３が印加される。このプレス
トレスＦ１〜Ｆ３は磁歪部材120〜320の抵抗変化を増大
させ、効率を向上させる。

【００３１】磁気回路要素130は、マグネット131と、ヨ
ーク132、133とを含んでいる。マグネット131は、第１
のヨーク部材132及び第２のヨーク部材133の間に配置さ
れている。磁気回路要素230も同様にマグネット231と、
ヨーク232、233とを含んでおり、マグネット231は、第
１のヨーク部材232及び第２のヨーク部材233の間に配置
されている。磁気回路要素330も、同様に、マグネット3
31と、ヨーク332、333とを含んでおり、マグネット331
は、第１のヨーク部材332及び第２のヨーク部材333の間
に配置されている。

【００３２】図３は本発明に係る磁歪装置の更に具体的
な実施例における平面断面図、図４は図３のＡ４ーＡ４
線上における断面図である。

【００３３】この実施例において、３つの磁歪素子１
０、２０、３０を含む。コイル110〜310は、磁歪部材12
0〜320の周りに巻装され、巻き軸方向がＺ軸の方向に一
致している。磁歪素子１０〜３０の数は３個である。こ
れらは、各配置点Ｐ１〜Ｐ３を結んで得られる平面Ｓが
３角形状平面となる関係を保って配置されている。３角
形状である平面Ｓの内角θは、６０度前後となるように
選定されている。これにより、磁歪素子１０〜３０の配
置バランスがよくなる。この場合、磁歪素子１０〜３０
の相互間の角度間隔θ１〜θ３は、約１２０度になる。

【００３４】コイル110〜310は、磁歪部材120〜320の周
りに巻装され、巻き軸方向がＺ軸の方向に一致してい
る。

【００３５】磁気回路要素は、磁歪素子１０、２０、３
０において、共用されている。これにより、部品点数の
削減、構造の簡素化を測ることができる。図３及び図４
では、参照符号130によって、共用されている磁気回路
要素を表示してある。磁気回路要素130は、マグネット1
31と、第１のヨーク部材132と、第２のヨーク部材133と
を含んでいる。

【００３６】マグネット131は筒状であり、磁歪素子１
０〜３０を包囲するように配置されている。第１のヨー
ク部材132は、マグネット131のＺ軸の方向の一端側に配
置され、第２のヨーク部材133はＺ軸の方向の他端側に
配置される。従って、マグネット131は、第１のヨーク
部材132及び第２のヨーク部材133の間に配置される。

【００３７】第１のヨーク部材132及び第２のヨーク部
材133は、空洞部134を通って貫通する締め付け部材140
によって固定され、それによって、磁歪素子１０〜３０
がＺ軸の方向の両端側から加圧され、必要なプレストレ
スが得られる。締め付け部材140は非磁性材料によって
構成される。締め付け部材140の両端に締め付けナット1
41、142が結合されている。ナット141、142の一方は、
締め付け部材140と一体に形成してもよい。この実施例
では、そのような例を示している。

【００３８】この構造によれば、少ない部品点数及び簡
単な構造で、磁歪部材120〜320に対して均一な磁界を印
加することができ、磁歪部材120〜320を効率よく動作さ
せることができる。また、磁歪部材120〜320にプレスト
レスを印加し、磁歪部材120〜320の磁気抵抗変化を大き
くすることができる。磁気抵抗変化の増大は出力増大を
もたらす。

【００３９】締め付け部材140の位置は、磁歪素子１０
〜３０の各配置点Ｐ１〜Ｐ３を結んで得られる３角形状
の平面Ｓ（図３参照）の面内にあればよい。より好まし
くは、３角形状の平面Ｓの重心位置を通るように配置す
る。このような配置を取ることにより、磁歪素子１０〜
３０に対して、平均したプレストレスを加えることがで
きる。

【００４０】磁歪部材120〜320の位置ずれを防止するた
めに、また、組立の容易化のために、第１のヨーク部材
132及び第２のヨーク部材133に凹受部135、136を設け、
これらの凹受部135、136内に磁歪部材120〜320の端部を
挿入することが望ましい。

【００４１】磁歪部材120〜320にＺ軸の方向の伸縮を許
容するため、磁歪部材120〜320の両端を、第１のヨーク
部材132、第２のヨーク部材133、締め付け部材140及び
ナット141、142によって締め付けたとき、マグネット13
1と第１のヨーク部材132または第２のヨーク部材133と
の間に空隙150が生じるように組み立てる。

【００４２】図３及び図４に示した磁歪装置は、更に、
第１のヨーク部材132の上に、質量体160を有する。これ
は、図示された磁歪装置が加速度センサまたは振動セン
サとして用いられるものであることを示している。

【００４３】上述した磁歪装置の定性的な作用は、図１
を参照して説明した作用効果と実質的に同様である。こ
こでは、図５〜図７に示すデータを参照して具体的に説
明する。

【００４４】図５はＺ軸方向に振動する加振力が加わっ
た場合の各磁歪素子の検知出力電圧波形（ａ）〜（ｃ）
と、加えられた振動波形（ｄ）との関係を示すデータで
ある。加振条件は、図５〜図７を通して、振動周波数１
kHz、加速度１Ｇ及び振動振幅２μm（ｐ−ｐ値）であ
る。

【００４５】図５に示すように、磁歪素子１０〜３０の
それぞれは、Ｚ軸の方向から加えられる外力に対して
は、比較的、平均した出力電圧３１〜３８mVを生じる。

【００４６】図６はＸ軸方向の加振力が加わった場合の
各磁歪素子の検知出力電圧波形（ａ）〜（ｃ）と、加え
られた振動波形（ｄ）との関係を示すデータである。Ｘ
軸方向は、磁歪素子１０及び締め付け部材140の中心を
通る方向に取られている。

【００４７】図６に示すように、Ｘ軸の方向から加えら
れた外力に対して、磁歪素子１０〜３０のそれぞれが、
異なる伸縮作用を受ける。このため、磁歪素子１０〜３
０のそれぞれは、検出電圧値または位相の互いに異なっ
た検知出力を生じる。図６の場合、Ｘ軸方向の振動によ
り、大きく伸縮する磁歪素子１０は７６mVの出力電圧を
生じるのに対し、磁歪素子２０は３０mV、磁歪素子３０
は４１mVの低い出力電圧を生じるだけである。従って、
磁歪素子１０〜３０のそれぞれから出力される検知出力
及びその位相差に基づき、Ｘ軸の方向から加えられた外
力を検出することができる。磁歪素子２０、３０の出力
電圧は、理論上は、同一値にならなければならないが、
組立条件等の影響を受けて、実際には、上述したよう
に、異なった値になっている。出力電圧値は、例えばエ
コライザ等を用いて、補正することができる。

【００４８】図７はＹ軸方向に振動する加振力が加わっ
た場合の各磁歪素子の検知出力電圧波形（ａ）〜（ｃ）
と、加えられた振動波形（ｄ）との関係を示すデータで
ある。Ｙ軸方向は、図６で取られたＸ軸の方向に対し
て、直交する方向である。

【００４９】図７の場合、Ｙ軸方向の振動により、磁歪
素子２０、３０は磁歪素子１０よりも大きく伸縮する。
磁歪素子２０、３０が、それぞれ、３５mV、４５mVの出
力電圧を生じるのに対し、磁歪素子１０は１８mVの低い
出力電圧を生じるだけである。従って、磁歪素子１０〜
３０のそれぞれから出力される検知出力及びその位相差
に基づき、Ｙ軸の方向から加えられた外力をも検出する
ことができる。

【００５０】トルクセンサとして用いる場合は、図４に
おいて、質量体160を取り外し、第１のヨーク部材132側
を、トルクを検出すべき可動体に結合する。第２のヨー
ク部材133側は固定する。Ｚ軸周りの回転トルクに応じ
た検出信号を、磁歪素子１０〜３０のそれぞれから得る
ことができる。

【００５１】アクチュエータやモータ等に用いる場合
は、磁歪素子１０〜３０のそれぞれに対して、磁歪素子
１０〜３０のそれぞれを、順次にＺ軸方向に伸縮させる
ようにコントロールされた電力、例えば、位相制御され
た電力等を供給する。これにより、Ｚ軸方向の少なくと
も一端面側において、アクチュエータまたはモータのた
めの変位を得ることができる。例えば、第１のヨーク部
材132の表面を変位面とし、第２のヨーク部材133側を固
定することにより、第１のヨーク部材132の表面に生じ
る変位を、アクチュエータまたはモータのための変位と
して利用することができる。

【００５２】図８はモータとして用いられる本発明に係
る磁歪装置の１例を示している。図において、図４と同
一の部分は同一の参照符号を付してある。図８を参照す
ると、磁歪装置は、ロータ170を含んでいる。ロータ170
は回転軸171を有する。回転軸171の一端部はハウジング
部材180の外部に導出されている。回転軸171の他端部に
はディスク部172が一体に設けられており、ディスク部1
72の一面上に突起173が設けられている。この突起173は
磁歪素子１０〜３０の位置と対応する位置に設けられて
いる。突起173は連続するリング状、もしくは間隔をお
いてリング状に点在させた構成であってもよい。

【００５３】第１のヨーク部材132は、ロータ170のディ
スク部172と対向する部分に薄い板状の変位部137を有す
る。この変位部137は磁歪素子１０〜３０に生じる変位
により、変位する。

【００５４】ハウジング部材180はロータ170の回転軸17
1を通す内筒部182を有する。内筒部182の先端部は、ロ
ータ170のディスク部172との間にギャップを有してお
り、これによって、ロータ170の回転を許容するととも
に、ロータ170の軸方向Ｚへの揺動を制限している。

【００５５】ハウジング部材180の外筒部181は、ハウジ
ング部材190とねじ止めまたは接合等の手段によって結
合されている。ハウジング部材190は磁歪装置の主要部
分を覆うと共に、下端部が第２のヨーク部材13３にねじ
止め、圧入または接合等の手段によって結合されてい
る。

【００５６】上述した磁歪装置は、表面波回転モータと
して動作する。表面波回転モータの動作原理は次の通り
である。一般的にいって、円環上のある一点θ＝０の励
振源にAcosωtの振動を与えたとき、ｎ次振動定在波の
分布は、ｙ＝Acosnθ・cosωt．．．．．．．（１）となる。このときθの正方向に伝播する進行波は、ｙ＝Acos(ωt-nθ)．．．．．．．．（２）で表され、角度と時間の項がまとまった形になる。式
（２）は、ｙ＝Acosnθ・cosωt+Acos(nθ-π/2)・cos(ωt-π/2) と表され、２つの定在波の和とみなすことができる。即
ち、２つの励振源の時間的な位相と、空間的な位相を、
それぞれπ／２ずつずらすことによって、進行波が得ら
れる。一般的には、位相差は０、±πを除けば、任意に
選択することができる。このとき、進行波の進行方向と
は逆向きに回転駆動力を得ることができる。

【００５７】以上の動作原理を利用するため、図８に示
した磁歪装置では、励振源となる３つの磁歪素子１０〜
３０を、120度の空間角度差を付けて、同一円周上のほ
ぼ３等分の位置に配置してある。そして、磁歪素子１０
〜３０を、互いに120度の位相差を有する３相入力電圧
によって駆動する。例えば、磁歪素子１０を基準とし
て、磁歪素子２０に位相差120度の入力電圧を供給し、
磁歪素子３０に位相差240度の入力電圧を供給する。こ
のとき生じる進行波によって、ロータ170が、進行波の
進行方向とは逆向きに、例えば矢印Ｒ１の方向に回転す
る。磁歪素子１０〜３０に対する３相入力電圧の位相差
の取り方を変え、進行波の進行方向を逆にすれば、回転
方向を逆転することができる。

【００５８】図９は駆動周波数と回転数(rpm)との関
係、及び、周波数と加速度（Ｇ）との関係を示してい
る。周波数の上昇とと共に、回転数(rpm)が高くなり、
同時に加速度（Ｇ）も大きくなる。

【００５９】図１０は駆動電圧と回転数(rpm)との関係
を示している。図示するように、駆動電圧の上昇と共
に、回転数(rpm)がほぼ直線的に上昇する。これは、駆
動電圧の上昇に伴って、コイル110〜310に流れる電流値
が増加し、磁歪素子１０〜３０の変位量が増加したこと
によるものと考えられる。

【００６０】以上好ましい実施例を参照して、本発明を
説明したが、本発明に基本的技術思想及び範囲等に基づ
いて、種々の変更をなし得ることは、当業者であれば、
自明である。

【００６１】

【発明の効果】以上述べたように、本発明によれば、次
のような効果を得ることができる。（ａ）多方向力を検出し得る加速度センサまたは振動セ
ンサとして用いるのに適した磁歪装置を提供できる。（ｂ）トルクセンサ、アクチュエータまたはモータ等に
用いることのできる磁歪装置を提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明に係る磁歪装置の構成を概略的に示す斜
視図である

【図２】本発明に係る磁歪装置においてとり得る磁歪素
子の配置の一例を説明する図である。

【図３】本発明に係る磁歪装置の更に具体的な実施例に
おける平面断面図である。

【図４】図３のＡ４ーＡ４線上における断面図である。

【図５】Ｚ軸方向に振動する加振力が加わった場合の各
磁歪素子の検知出力電圧波形と、加えられた振動波形と
の関係を示すデータである。

【図６】Ｘ軸方向に振動する加振力が加わった場合の各
磁歪素子の検知出力電圧波形と、加えられた振動波形と
の関係を示すデータである。

【図７】Ｙ軸方向に振動する加振力が加わった場合の各
磁歪素子の検知出力電圧波形と、加えられた振動波形と
の関係を示すデータである。

【図８】モータとして用いられる本発明に係る磁歪装置
の１例を示す断面図である。

【図９】図８に示した磁歪装置の駆動周波数と回転数
（ｒｐｍ）との関係、及び、周波数と加速度（Ｇ）との
関係を示すグラフである。

【図１０】図８に示した磁歪装置の駆動電圧と回転数と
の関係を示すグラフである。

【符号の説明】

１０、２０、３０磁歪素子１１０、２１０、３１０コイル１２０、２２０、３２０磁歪部材１３０、２３０、３３０磁気回路要
素１３１、２３１、３３１マグネット１３２、２３２、３３２第１のヨー
ク部材１３３、２３３、３３３第２のヨー
ク部材

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (51)Int.Cl.⁶ 識別記号庁内整理番号ＦＩ技術表示箇所Ｈ０４Ｒ 15/00 Ｈ０４Ｒ 15/00 // Ｇ０１Ｒ 33/02 Ｇ０１Ｒ 33/02 Ｈ (72)発明者江田弘茨城県西茨城郡友部町大田町1477ー１ (72)発明者山本佳男茨城県ひたちなか市東大島１ー18ー14ー 201

Claims

【特許請求の範囲】

【請求項１】少なくとも３つの磁歪素子を含む磁歪装
置であって、前記磁歪素子のそれぞれは、少なくとも１つのコイル
と、１つの磁歪部材と、磁気回路要素とを含み、前記コイルは、前記磁歪部材の伸縮に応じた電圧を生じ
るように前記磁歪部材と組み合わされており、前記磁歪部材は、両端が拘束されており、前記磁気回路要素は、前記磁歪部材にバイアス磁界を印
加するものであり、前記磁歪素子のそれぞれは、前記磁歪部材の前記両端方
向に取られたＺ軸の方向に一致するように配置され、前
記Ｚ軸の方向と直交するＸ軸及びＹ軸によって形成され
る平面において、各配置点を結んで得られる平面が素子
数に対応する多角形状平面となっている磁歪装置。
【請求項２】請求項１に記載された磁歪装置であっ
て、前記磁歪素子の数は３個である磁歪装置。
【請求項３】請求項２に記載された磁歪装置であっ
て、前記磁歪素子は、空間的にほぼ１２０度の角度差をもっ
て、ほぼ同一の円周上に配置されている磁歪装置。
【請求項４】請求項１に記載された磁歪装置であっ
て、前記コイルは、前記磁歪部材の周りに巻装され、巻き軸
方向が前記Ｚ軸の方向に一致している磁歪装置。
【請求項５】請求項１に記載された磁歪装置であっ
て、前記磁歪素子は、前記磁歪部材に対し前記Ｚ軸の方向か
らプレストレスを印加するための締め付け部材を含んで
いる磁歪装置。
【請求項６】請求項１に記載された磁歪装置であっ
て、前記磁気回路要素は、マグネットと、ヨークとを含んで
おり、前記ヨークは、第１のヨーク部材と、第２のヨーク部材
とを含み、前記第１のヨーク部材が前記Ｚ軸の方向の一
端側に配置され、前記第２のヨーク部材は前記Ｚ軸の方
向の他端側に配置されており、前記マグネットは、前記第１のヨーク部材及び前記第２
のヨーク部材の間に配置されている磁歪装置。
【請求項７】請求項６に記載された磁歪装置であっ
て、前記第１のヨーク部材及び前記第２のヨーク部材は、締
め付け部材によって互いに締め付けられており、それに
よって、前記磁歪部材に対し前記Ｚ軸の方向からプレス
トレスが加えられている磁歪装置。
【請求項８】請求項１ないし７の何れかに記載された
磁歪装置であって、モータとして用いられる磁歪装置。
【請求項９】請求項８に記載された磁歪装置であっ
て、前記磁歪素子のＺ軸方向の一端面側に生じる変位を、回
転のための変位として利用するロータを有する磁歪装
置。
【請求項１０】請求項９に記載された磁歪装置であっ
て、前記第１のヨーク部材は、前記磁歪素子のＺ軸方向の一
端面側に生じる変位に応じて変位する変位部を有してお
り、前記ロータは、前記変位部に生じる進行波によって駆動
される磁歪装置。
【請求項１１】請求項９に記載された磁歪装置であっ
て、前記コイルは、１２０度の位相差を持つ３相駆動源によ
って励振される磁歪装置。
【請求項１２】請求項１ないし７の何れかに記載され
た磁歪装置であって、振動センサとして用いられる磁歪
装置。
【請求項１３】請求項１ないし７の何れかに記載され
た磁歪装置であって、加速度センサとして用いられる磁
歪装置。
【請求項１４】請求項１ないし７の何れかに記載され
た磁歪装置であって、アクチュエータとして用いられる
磁歪装置。
【請求項１５】請求項１ないし７の何れかに記載され
た磁歪装置であって、トルクセンサとして用いられる磁
歪装置。