JP3057107B2 - 磁歪式アクチュエータ - Google Patents

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【産業上の利用分野】本発明は、外部磁界の印加により
磁歪を生じる磁性体を備えた磁歪式アクチュエータの改
良に関する。

【０００２】

【従来の技術】振動や変位発生用のアクチュエータとし
ては、従来からＰＺＴなどの圧電材料を変位発生素子と
し、前記素子に制御電圧を印加する圧電式アクチュエー
タが知られている。また、スピーカーの原理を用いた電
磁式アクチュエータや、磁歪現象を用いた磁歪式アクチ
ュエータも知られている。

【０００３】前記振動や変位発生用のアクチュエータに
おいては、小型で高出力が得られる強力なアクチュエー
タが望まれている。かかる要求を満たす変位発生素子と
しては、前記圧電材料より剛性が大きい磁歪を有する磁
性体、つまり磁歪材料を用いた磁歪式アクチュエータが
注目されている。

【０００４】前記磁歪式アクチュエータに用いられる磁
歪材料としては、従来よりＮｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合
金、フェライト系合金が主に用いられている。また、最
近では前記磁歪材料に比べて１桁以上大きな変位が発生
可能な希土類金属−遷移金属系超磁歪合金も報告されて
いる。さらに、前記磁歪式アクチュエータは前記磁歪材
料に制御磁界を印加する手段を備えた構成になってい
る。前記磁界印加手段としては、制御電流の供給で容易
に磁界を制御することが可能な電磁石などの磁気回路が
主に用いられている。

【０００５】前記磁歪式アクチュエータにおいて、強力
な振動波を発生しようとすると、前記磁歪材料を大きく
変位させる必要がある。しかしながら、前記磁歪材料を
大きく変位させるには、制御電流を増大させる必要があ
り、投入パワーが大きくなるという問題がある。その
上、アクチュエータ自体も大型化する。さらに、前記超
磁歪合金を用いる場合においても、投入パワーを最大限
に活用できるようにする必要があるが、従来においては
磁気回路構成やその構造面での最適化が十分になされて
いない。このため、小型、高出力化が達成できないとい
う問題がある。

【０００６】一方、計測工学および精密機械分野の発展
にミクロンオーダの微小変位を発生するアクチュエータ
の開発が望まれている。かかるアクチュエータにおいて
は、絶対駆動変位量、精密制御性、靭性等が良好である
ことが要求される。

【０００７】前記要求を満たすアクチュエータとして
は、前述したのと同様な磁気回路により制御磁界が印加
される磁性体（磁歪材料）を備えた磁歪式アクチュエー
タが検討されている。かかる磁性体を用いるアクチュエ
ータでは、前記磁性体に制御磁界を印加する手段が設け
られる。この磁界印加手段としては、電流の供給で容易
に磁界を制御することが可能な電磁石等の磁気回路が用
いられる。

【０００８】しかしながら、前記磁歪式アクチュエータ
は変位、駆動発生手段である磁性体が外部からの歪変動
により物性の変化をきたし、安定性、制御性を低下させ
るという問題を生じる。例えば、前記磁性体に負荷が加
わると、前記磁性体の変位量と印加磁界の関係が無負荷
の時とは異なった挙動を示す。この要因は、逆磁歪効果
によるもので、負荷状態の変化に伴ない、安定性、制御
性を低下させるという問題を生じる。また、前記磁性体
を変位させるために磁気回路に制御電流を供給すると、
この電流の影響により磁気回路が発熱し、これに伴って
磁性体が熱膨張して変位量が変動する。その結果、安定
かつ制御性よくミクロンオーダの微小変位駆動を行うこ
とが困難となる問題を生じる。

【０００９】

【発明が解決しようとする課題】本発明の目的は、投入
パワーのロスを抑制して高出力化を達成すると共に、小
型化を可能とし、振動子等に適用される磁歪式アクチュ
エータを提供しようとするものである。

【００１０】本発明の別の目的は、磁性体の歪変動に影
響する熱的外乱、負荷等に左右されることなく、安定か
つ制御性よく微小変位駆動させることが可能な磁歪式ア
クチュエータを提供しようとするものである。

【００１１】

【課題を解決するための手段】本発明に係わる磁歪式ア
クチュエータは、磁歪を有する磁性体からなる変位発生
手段と、前記変位発生手段に固定され、前記変位発生手
段の変位方向に移動可能である可動部材と、前記変位発
生手段の周囲に配設され、前記変位発生手段に磁界を印
加するための空心コイルからなる第１磁気発生手段と、
少なくとも前記可動部材と反対側の前記第１磁気発生手
段の端部にこの磁気発生手段と並んで配置された前記変
位発生手段に磁気バイアスを印加するための永久磁石か
らなる第２磁気発生手段と、前記変位発生手段及び前記
第１、第２の磁気発生手段を収納し、前記可動部材と共
に閉磁気回路を構成する磁性材料からなる磁気回路構成
部材と、前記閉磁気回路内に設置され、前記変位発生手
段に対してその変位方向に圧縮力を前記可動部材を通し
て印加するための弾性部材とを具備したことを特徴とす
るものである。本発明に係わる別の磁歪式アクチュエー
タは、磁歪を有する磁性体からなる変位発生手段と、前
記変位発生手段に固定され、前記変位発生手段の変位方
向に移動可能である可動部材と、前記変位発生手段の周
囲に配設され、前記変位発生手段に磁界を印加するため
の空心コイルからなる第１磁気発生手段と、少なくとも
前記可動部材と反対側の前記第１磁気発生手段の端部に
この磁気発生手段と並んで配置された前記変位発生手段
に磁気バイアスを印加するための永久磁石からなる第２
磁気発生手段と、前記変位発生手段及び前記第１、第２
の磁気発生手段を収納し、前記可動部材と共に閉磁気回
路を構成する磁性材料からなる磁気回路構成部材と、前
記変位発生手段の歪変動に影響する物性を検出するため
の検出手段と、前記検出手段に接続され、その検出信号
に基づいて前記第１磁界発生手段から前記変位発生手段
に印加される磁界を制御するための制御手段とを具備し
たことを特徴とするものである。本発明に係わるさらに
別の磁歪式アクチュエータは、磁歪を有する磁性体から
なる変位発生手段と、前記変位発生手段に固定され、前
記変位発生手段の変位方向に移動可能である可動部材
と、前記変位発生手段の周囲に配設され、前記変位発生
手段に磁界を印加するための空心コイルからなる第１磁
気発生手段と、少なくとも前記可動部材と反対側の前記
第１磁気発生手段の端部にこの磁気発生手段と並んで配
置された前記変位発生手段に磁気バイアスを印加するた
めの永久磁石からなる第２磁気発生手段と、前記変位発
生手段及び前記第１、第２の磁気発生手段を収納し、前
記可動部材と共に閉磁気回路を構成する磁性材料からな
る磁気回路構成部材と、前記変位発生手段を包囲し、前
記第１磁界発生手段で覆われる巻きコイルを有し、前記
変位発生手段の磁気特性を検出するための検出手段と、
前記検出手段に接続され、その検出信号に基づいて前記
第１磁界発生手段から前記変位発生手段に印加される磁
界を制御するための制御手段とを具備したことを特徴と
するものである。

【００１２】前記磁性体材料としては、例えば従来から
よく知られたＮｉ系合金、Ｆｅ−Ａｌ系合金、フェライ
ト系材料等を用いることが可能である。

【００１３】前記磁性体材料は、特に振動子等の小形
化、高出力化を達成する観点から、希土類金属−遷移金
属系のラーベス型金属間化合物からなる超磁歪合金を用
いることが望ましい。かかる超磁歪合金としては、原子
比で Ｒ（Ｆｅ_{１−ｘ−ｙ}Ｃｏ_ｘＭ_ｙ）_ｚ （ただし、式中のＲはイットリウムを含む希土類元素
から選ばれる少なくとも１種の元素、ＭはＮｉ、Ｍｎ、
Ｍｇ、Ａｌ、Ｇａ、Ｚｎ、Ｖ、Ｚｒ、Ｈｆ、Ｔｉ、Ｎ
ｂ、Ｃｕ、Ａｇ、Ｓｎ、Ｍｏ、ＳｉおよびＢから選ばれ
る少なくとも１種の元素を示し、ｘ、ｙ、ｚは０≦ｘ≦
０．９５、０≦ｙ≦０．６、１．５≦ｚ≦４．０を示
す）を満足する組成を有する合金が挙げられる。具体的
には、Ｔｂ−Ｄｙ・Ｆｅ系合金、Ｔｂ−Ｄｙ・Ｆｅ−Ｍ
ｎ系合金が例示される。また、ＳｍＦｅ_２やＥｒＦｅ_２
系などの負の磁歪を有する磁歪合金の使用も可能であ
る。

【００１４】前記磁性体は、円柱状、円筒状、角柱状、
積層状等の各種形状のロッドを用いることが可能であ
る。但し、数ｋＨｚ以上の周波数の振動を付与する場合
には、前記磁性体として表皮効果を高め、かつ渦電流損
失を抑制することが可能な円筒状、積層状のロッドを用
いることが望ましい。

【００１５】前記磁界発生手段は、前記磁性体に変位を
発生するための第１磁界発生手段と、前記磁性体に磁気
バイアスを印加するための第２磁界発生手段とにより構
成することが望ましい。前記第１磁界発生手段として
は、例えば空心コイルを挙げることができる。前記第２
磁界発生手段としては、例えば永久磁石、電磁石を挙げ
ることができる。

【００１６】前記第１磁界発生手段として用いられる空
心コイルは、前記磁性体の長さをＬｍ、空心コイルの長
さをＬｃとした場合、０．５Ｌｍ＜Ｌｃ＜２Ｌｍを満足
する形状を有するものを使用することが望ましい。これ
は、次のような理由によるものである。前記空心コイル
の長さＬｃを０．５Ｌｍ未満にすると、前記空心コイル
の発生磁界を前記磁性体に対して均一に印加することが
困難となる。一方、前記空心コイルの長さＬｃが２Ｌｍ
を越えると磁界の印加効率が向上するものの、振動子と
して適用した場合、振動子自体の大型化を招く恐れがあ
る。また、前記空心コイルと前記磁性体とは信頼性の観
点から、空隙をもたせた非接触型構造にすることが望ま
しい。ただし、効率の観点から前記磁性体に前記空心コ
イルを直接巻き付ける密着型構造としてもよい。

【００１７】前記弾性部材としては、バネまたは樹脂か
らなるものが用いられ、前記樹脂として汎用ゴム、シリ
コーンゴム等を挙げることができる。

【００１８】また、本発明に係わる別の磁歪式アクチュ
エータは、磁歪を有する磁性体からなる変位発生手段
と、前記変位発生手段の周囲に配設され、前記変位発生
手段に磁界を印加するための磁界発生手段と、前記変位
発生手段の歪変動に影響する物性（要因）を検出するた
めの検出手段と、前記検出手段に接続され、その検出信
号に基づいて前記磁界発生手段から前記変位発生手段に
印加される磁界を制御するための制御手段と、を具備し
たことを特徴とするものである。

【００１９】前記変位発生手段の歪変動に影響する物性
（要因）を検出するための前記検出手段としては、例え
ば前記磁性体の磁気特性を検出するもの、前記磁性体の
温度を検出するもの、前記磁性体の歪量を検出するも
の、を挙げることができる。

【００２０】

【作用】本発明の磁歪式アクチュエータによれば、前記
磁歪を有する磁性体および前記磁界発生手段を前記過同
部剤と共に閉磁気回路を構成する前記磁気回路構成部材
に収納することによって、前記磁性体に対する前記磁界
発生手段からの磁界を効率よく印加することができる。
このため、投入パワーに対する前記磁性体に固定された
可動部材の出力パワーの効率を向上できる。また、前記
磁気回路構成部材は前記磁性体に対して弾性部材を通し
て圧縮応力を印加することを兼ねるため、磁歪式アクチ
ュエータの小型一体化を達成できる。

【００２１】また、本発明の磁歪式アクチュエータによ
れば、前記磁界発生手段に供給される電流により前記磁
界発生手段が発熱して前記磁性体を熱変形したり、振
動、摩擦等により前記磁性体を変形した場合、前記磁性
体の歪変動に影響する物性を検出するための検出手段、
例えば歪量検出手段により前記磁性体の歪量（変位量の
絶対値）を検出できる。前記歪量検出手段で求めた歪量
に基づき、前記制御手段により例えば前記磁界発生手段
に供給される制御電流を制御することによって、前記磁
界発生手段から前記磁性体に印加する磁界量を制御でき
る。従って、前記磁性体の歪変動に影響する熱的外乱、
振動等に左右されることなく、安定かつ制御性よく微小
変位駆動させて高い位置決め精度を確保できる。

【００２２】

【実施例】実施例１ 図１は、磁歪式アクチュエータを振動子に適用した例を
示す断面図である。図中の１は、一端に円板状封じ部２
を有する円筒型ヨークである。前記円筒型ヨーク１内に
は、磁歪を有する磁性体である例えば直径５ｍｍ、長さ
２５ｍｍの磁歪棒３が前記ヨーク１の長手方向に亘って
配設されている。前記磁歪棒３は、超磁歪合金、例えば
Ｔｂ_０．２８Ｄｙ_０．７２Ｆｅ_１．９５からなるもので
ある。前記磁歪棒３と前記円筒型ヨーク１の間には、前
記磁歪棒３を変位させるための第１磁界発生手段として
の空心コイル４が配設されている。前記空心コイル４
は、前記磁歪棒３に磁界を均一に印加するために例えば
前記磁歪棒３の０．９倍に当たる長さを有する。また、
前記空心コイル４は前記磁歪棒３の一端から他端に亘っ
て所定の空隙をあけて配置した多層一様巻き構造になっ
ている。

【００２３】前記円筒型ヨーク１内には、円板状の可動
側ヨーク５および固定側ヨーク６が前記磁歪棒３の長手
方向の両端部側に位置するようにそれぞれ配設されてい
る。前記可動側ヨーク５および固定側ヨーク６と前記磁
歪棒３の両端部とは、それらの間に介在した例えばアセ
タール樹脂からなるスペーサ７ａ、７ｂにより固定され
ている。前記スペーサ７ａ、７ｂは、主に前記磁歪棒３
の両端部を保護するために用いられる。前記可動側ヨー
ク５および固定側ヨーク６は、前記磁歪棒３に対向する
面に環状の溝８、９がそれぞれ形成されている。前記可
動側ヨーク５および固定側ヨーク６の溝８、９には、第
２磁界発生手段としての環状の永久磁石１０ａ、１０ｂ
がそれぞれ配設されている。なお、前記円筒型ヨーク
１、可動側ヨーク５および固定側ヨーク６は前記空心コ
イル４および前記永久磁石１０ａ、１０ｂに対する閉磁
気回路として主に機能する。

【００２４】また、前記可動ヨーク５は前記円筒型ヨー
ク１の内周面に対してギャップ１１をあけて配設されて
いる。前記ギャップ１１は、磁気抵抗が低減された前記
閉磁気回路を構成する観点から、できるかぎり狭くする
ことが望ましい。前記可動側ヨーク５と前記円筒型ヨー
ク１の円板状封じ部２の間には、例えばシリコーンゴム
からなる環状の弾性部材１２が介在されている。前記可
動側ヨーク５は、前記弾性部材１２の弾性力によって前
記磁歪棒３の変位方向に移動可能となっている。前記弾
性部材１２の作用から、適用される振動子の特性は前記
弾性部材１２の弾性率に多大に依存するため、前記弾性
率を最適化することが望ましい。前記固定側ヨーク６
は、前記円筒型ヨーク１の開放側から圧入固定されてい
る。かかる固定側ヨーク６の圧入によって、前記磁歪棒
３は前記弾性部材１２の弾性力が付与された前記可動側
ヨーク５に対して押圧固定されると共に、前記弾性部材
１２で挟持された、いわゆるランジュバン型の構成とな
る。なお、効率のよい振動子を構成する観点から前記固
定側ヨーク６の質量は前記可動側ヨーク５の質量に比べ
て十分に大きくすることが望ましい。

【００２５】更に、前記可動側ヨーク５には振動を伝達
するための出力端１３が固定されている。前記出力端１
３は、前記円筒型ヨーク１の円板状封じ部２に穿設され
た穴１４を通して外部に突出されている。

【００２６】このような構成の振動子１５によれば、前
記出力端１３を所望の振動伝達対象物に機械的に固定
し、前記空心コイル４に制御電流を供給することによっ
て、前記Ｔｂ_０．２８Ｄｙ_０．７２Ｆｅ_１．９５からな
る磁歪棒３に変位が発生し、この変位により前記磁歪棒
３にスペーサ７ａおよび可動側ヨーク５を挟んで固定さ
れた前記出力端１３から所定の振動が伝達される。前記
空心コイル４への制御電流の供給において、前記磁歪棒
３の両端部側に配設された前記永久磁石１０ａ、１０ｂ
は、前記磁歪棒３に対して所定の直流磁気バイアスが印
加される。かかる直流磁気バイアスの印加により、前記
空心コイル４に供給する制御電流の正負に対応した振動
を前記出力端１３から発生できると共に、低磁界で前記
磁歪棒３に最大変位率を付与できる。その結果、前記空
心コイル４への制御電流と前記磁歪棒３の変位との関係
を直線的とすることが可能となる。なお、前記磁歪棒３
としてＴｂ_０．５Ｄｙ_０．５（Ｆｅ_０．８Ｍｎ_０．２）
_１．９からなる超磁歪合金で形成した場合にも良好に振
動子を得ることが可能であった。

【００２７】また、前記構成の振動子１５によれば前記
円筒型ヨーク１、可動側ヨーク５および固定側ヨーク６
により閉磁気回路を形成し、前記閉磁気回路内に前記磁
歪棒３、空心コイル４および前記永久磁石１０ａ、１０
ｂを収納することによって、前記磁歪棒３に対する空心
コイル４からの磁界の印加効率、および前記永久磁石１
０ａ、１０ｂからの直流磁気バイアスの印加効率を高め
ることができる。しかも、前記閉磁気回路によって外部
に対する漏れ磁界の発生を抑制できる。その結果、投入
パワーに対する出力パワーの効率を著しく向上すること
ができる。

【００２８】更に、前記閉磁気回路の構成部品（前記円
筒型ヨーク１、可動側ヨーク５および固定側ヨーク６）
は前記弾性部材１２との組み合わせにより前記磁歪棒３
を前記可動側ヨーク５に対して押圧固定できると共に、
前記弾性部材１２で挟持された、いわゆるランジュバン
型とすることができる。その結果、振動子１５の小形化
を達成できる。しかも、前記磁歪棒３はその変位方向に
前記弾性部材１２により圧縮応力が付加されているた
め、前記円筒型ヨーク１への前記固定側ヨーク６の圧入
量、つまり押し込み量により前記磁歪棒３に対する応力
値を任意に設定することが可能となる。

【００２９】更に、前記可動側ヨーク５および固定側ヨ
ーク６と前記磁歪棒３の両端部とを固定する前記スペー
サ７ａ、７ｂを、アセタール樹脂で形成すれば、前記弾
性部材１２との相互作用により前記磁歪棒３を前記可動
側ヨーク５に対してより良好に押圧固定できる。ただ
し、前記スペーサ７ａ、７ｂを極端に軟質な材料で形成
すると、前記磁歪棒３の変位を前記スペーサ７ａ、７ｂ
が吸収して損失が大きくなり、結果的には振動子として
の効率を低下させる。このため、前記スペーサ７ａ、７
ｂは適切な硬度を有する材料を用いて形成することが望
ましい。

【００３０】なお、前記実施例１においては第１磁界発
生手段としての空心コイル４を多層一様巻き構造として
いる。かかる構造の空心コイル４では、発生磁界の空間
分布は中心部が最大となり、コイルの両端部に向けて小
さくなる傾向がある。また、制御電流を空心コイルに供
給する際、電源側の制約から直流抵抗、インダクタンス
などの値を適正化する必要がある。このようなことか
ら、図２に示すように例えば電源１６に対して３つに分
割したコイル４ａ、４ｂ、４ｃから空心コイル４を構成
することによって磁歪棒３に対して均一な磁界を発生す
ることが可能となる。また、同図２に示すように前記３
つに分割したコイル４ａ、４ｂ、４ｃを前記電源１６に
対して並列接続することによって前記直流抵抗、インダ
クタンスを低減して適正化できる。さらに、図３に示す
ように二重の多層一様巻きのコイル４_１、４_２により空
心コイル４を構成すると共に、前記各コイル４_１、４_２
を電源（図示せず）に並列接続することによっても、同
様な効果を達成できる。

【００３１】前記実施例１において、前記磁歪棒３の両
端部側に永久磁石１０ａ、１０ｂをそれぞれ配設した
が、図４に示すように固定側ヨーク６側の前記磁歪棒３
の端部のみに永久磁石１０を配設してもよい。

【００３２】前記実施例１においては、前記円筒型ヨー
ク１および可動ヨーク５との隙間１１をできる限り狭く
することにより磁気抵抗が低減された閉磁気回路を構成
したが、これに限定されない。例えば、前記円筒型ヨー
ク１および可動ヨーク５との隙間１１に磁性流体を注入
することにより磁気抵抗を低減して投入パワーに対する
出力パワーの効率を向上させてもよい。前記磁性流体
は、一般に酸化鉄からなる磁性超微粒子、界面滑性剤お
よび分散溶媒から構成されるが、より好ましくは強磁性
の金属コロイドを用いることにより前記隙間１１の磁気
抵抗を顕著に低減することが可能である。また、前記磁
性流体の成分濃度を可変することにより、その粘性を制
御できるため、前記隙間１１の注入部において弾性体と
しての効果も兼ねることができる。

【００３３】前記実施例１において、前記円筒型ヨーク
１に前記固定側ヨーク６を挿入して前記弾性部材１２に
より磁歪棒３に圧縮応力を加える構造としたが、これに
限定されない。例えば、前記固定側ヨーク６を前記円筒
型ヨーク１に一体化し、前記円筒型ヨーク１の円板上封
じ部２を分離し、この分離した封じ部を前記円筒型ヨー
クにネジ等により取り付け、前記弾性部材により磁歪棒
に圧縮応力を加えるようにしてもよい。 実施例２ 図５は、磁歪式アクチュエータを振動子に適用した例を
示す断面図である。実施例２の振動子２０は、分割式の
一端に円板上封じ部２ａ、２ｂを有する円筒型ヨーク１
ａ、１ｂ内に配置された磁歪棒３による変位がその両断
部から得られるように前記磁歪棒３の両端側に出力端１
３ａ、１３ｂをそれぞれ配置している。前記各出力端１
３ａ、１３ｂは、前記各円筒型ヨーク１ａ、１ｂの円板
上封じ部２ａ、２ｂにそれぞれ穿設された穴１４ａ、１
４ｂを通して外部に突出されている。前記各出力端１３
ａ、１３ｂは、可動側ヨーク５ａ、５ｂにそれぞれ固定
されている。前記磁歪棒３と前記可動側ヨーク５ａ、５
ｂの間には、スペーサ７ａ、７ｂがそれぞれ介在されて
いる。前記各円筒型ヨーク１ａ、１ｂの円板上封じ部２
ａ、２ｂと前記可動側ヨーク５ａ、５ｂの間には、弾性
部材１２ａ、１２ｂがそれぞれ介在されている。

【００３４】また、前記磁歪棒３に対する圧縮応力は前
記分割式の円筒型ヨーク１ａ、１ｂの接合部に形成され
たねじ部１７での螺着により加えられる構成になってい
る。なお、他の構成部材は前述した実施例１の振動子と
同様である。

【００３５】このような実施例２の構成の振動子２０に
よれば、前記出力端１３ａ、１３ｂを所望の振動伝達対
象物に機械的に固定し、空心コイル４に制御電流を供給
することによって、前記磁歪棒３に変位が発生し、この
変位により前記磁歪棒３の両端部にスペーサ７ａ、７ｂ
および可動側ヨーク５ａ、５ｂを挟んで固定された前記
出力端１３ａ、１３ｂから所定の振動を伝達できる。 実施例３ 上述した実施例１で説明した図１の振動子１５、実施例
２で説明した図５の振動子２０の応用分野としては、音
源、振動波応用アクチュエータ、ソナー、音響通信な
ど、幅広い分野が挙げられる。さらに、逆磁歪効果によ
って出力端に印加される応力から、空心コイルに電圧を
励起することによって応力センサなどとして利用するこ
とが可能である。

【００３６】図６は、前記実施例１で説明した振動子１
５の一応用例としての固体音発生装置の構成を示す。な
お、図６の固体音発生装置において前述した図１と同様
な部材は同様な符号を付して説明を省略する。前記固体
音発生装置３０は、振動子１５の出力端１３に振動伝達
対象物３１をボルト３２により固定することにより構成
されている。

【００３７】このような構成の固体音発生装置３０にお
いて、空心コイル４に制御電流を供給することによっ
て、前記磁歪棒３に変位が発生し、この変位により前記
磁歪棒３にスペーサ７ａおよび可動側ヨーク５を挟んで
固定された前記出力端１３から所定の振動が前記振動伝
達対象物３１に伝達されるため、矢印方向に固体音Ｐ、
Ｐ′が発生する。その結果、前記空心コイル４に音信号
を通電すれば、音源として用いることができる。

【００３８】なお、前記実施例２で説明した図５の振動
子２０の両側の出力端１３ａ、１３ｂに振動伝達対象物
を固定することによって、両側に固体音を発生すること
ができる。 実施例４ 振動子の出力端と振動伝達対象物（変位伝達対象物）と
の固定は、前記実施例３にように単純に機械的に固定し
てもよいが、例えば強力振動波を発生させる場合には以
下に説明するように固定することが好ましい。

【００３９】図７は、磁歪式アクチュエータ（振動子）
と変位伝達対象物との固定形態を示す断面図である。な
お、図７において前述した図１と同様な部材は同様な符
号を付して説明を省略する。磁歪式アクチュエータ１５
は、一端に円板状封じ部４１、他端に環状フランジ部４
２を有する円筒型固定治具４３内に前記磁歪式アクチュ
エータ１５の出力端１３が前記フランジ部４２の開放側
端部に位置するように収納されている。前記磁歪式アク
チュエータ１５の円筒型ヨーク１の開放側端部および固
定側ヨーク６は、前記固定治具４３の円板状封じ部４１
に接している。前記固定治具４３のフランジ部４２を、
変位伝達対象物４４にボルト４５により固定することに
より前記磁歪式アクチュエータ１５の出力端１３の端面
４６を前記変位伝達対象物４４に接している。

【００４０】磁歪式アクチュエータ１５と変位伝達対象
物４４とを前記形態で固定すれば、空心コイル４に図示
しない発振器などによって制御電流を通電すると、変位
を生じ、その変位は曲げ振動状態において前記固定治具
４３と磁歪式アクチュエータ１５の出力端１３との長さ
が１／４λとなる波長の振動源となる。すなわち、前記
変位は前記磁歪式アクチュエータ１５の出力端１３の伸
び方向に対して前記固定治具４３と変位伝達対象物４４
との間の反作用力による曲げ振動となる。従って、磁歪
式アクチュエータ１５の自由端側の変位エネルギーを反
作用力に変換して効率のよい変位量を変位伝達対象物４
４に容易に加えることができ、磁歪式アクチュエータ１
５に対する投入パワーが比較的低くても、強力振動波を
得ることができる。その上、磁歪式アクチュエータ１５
の小形、高出力化にも寄与できる。また、比較的簡単な
構造により前記磁歪式アクチュエータ１５と変位伝達対
象物４４の固定を実現できるため、小形化にも寄与する
ことができる。

【００４１】なお、磁歪式アクチュエータと変位伝達対
象物の固定において、前述した図１に示す構成の磁歪式
アクチュエータを用いる場合に限らず、各種構成の磁歪
式アクチュエータに対して有効である。 実施例５ 図８は、前記実施例１で説明した振動子１５の他の応用
例としての振動発生ユニットの構成を示す。なお、図８
の振動発生ユニットにおいて前述した図１と同様な部材
は同様な符号を付して説明を省略する。

【００４２】前記振動発生ユニット５０は、一端に円板
状封じ部５１を有する円筒体５２および前記円筒体５２
の開放端側に取り付けられた円板状バックプレート５３
からなる容器を備えている。前記容器内には、振動子１
５が一体的に収納されている。前記振動子１５の出力端
１３は、前記容器の円板状封じ部５１内面に配置された
振動波放射面となる振動板５４の中心部に接している。
前記振動板５４が接する前記円板状封じ部５１部分に
は、機密性を確保するために弾性板５５が装着されてい
る。前記容器および振動板５４は、水中での使用を考慮
し、かつ耐食性を向上する観点から、腐食の耐える材料
により形成することが望ましい。前記弾性板５５は、通
常、ウレタンゴム、シリコンゴム等の高分子材料により
形成することが望ましい。

【００４３】上述した振動発生ユニット５０をアレイ状
に複数配置することによって振動発生器が構成される。
かかる構成の振動発生器によれば、高出力で小形一体構
造の振動子発生ユニット５０を用いているため、振動波
放射面を自由にレイアウトした複数配置構造を容易に実
現できる。その結果、極めて自由度の高い指向性の制御
が可能となる。

【００４４】例えば、図９、図１０に示すように複数の
振動発生ユニット５０を球面状構造体６１の外面に等分
配置し、各ユニット５０を図示しない電気信号発生源に
より駆動することによって、点Ａに音波を集束させるこ
とができる。かかる構成においては、振動波の伝搬特性
を十分に考慮する必要がある。このため、前記球面状構
造体６１と前記点Ａの間に例えば水等の媒体を介在させ
ることが好ましい。

【００４５】また、図１１に示すように球面状構造体６
１の内面に複数の振動発生ユニット５０を外側に振動波
放射面が向くように配置することによって、矢印に示す
無指向性の振動波を発生することができる。

【００４６】さらに、球状構造体に振動発生ユニットを
配置することによって、全方向に振動波を伝搬させるこ
とができる。具体的には、図１２に示すように円筒状容
器６２の円筒内面に複数の振動発生ユニット５０を設置
することによって、矢印に示すように３６０°の全方位
に振動波を伝搬させる構造を実現でき、水中用音源、ソ
ナーなどに適用することが可能となる。 実施例６ 図１３は、実施例６の微小変位に用いられる磁歪式アク
チュエータを示す断面図、図１４は図１３の磁歪式アク
チュエータに用いられる駆動回路を示す概略図である。
図中の７１は、一端に円板状封じ部７２を有する円筒型
ヨークである。前記円筒型ヨーク１の開放端面には、円
板状バッキングヨーク７３が図示しないネジ等により取
付けられている。前記円筒型ヨーク７１およびバッキン
グヨーク７３は後述する空心コイルおよび永久磁石に対
する閉磁気回路を構成する。前記円筒型ヨーク７１内に
は、磁歪を有する磁性体である例えば直径６ｍｍ、長さ
３０ｍｍの磁歪棒７４が前記ヨーク７１の長手方向に亘
って配設されている。前記磁歪棒７４は、超磁歪合金、
例えばＴｂ_０．３Ｄｙ_０．７Ｆｅ_１．９からなるもので
ある。

【００４７】前記磁歪棒７４と前記円筒型ヨーク７１の
間には、前記磁歪棒７４を変位させるための第１磁界発
生手段としての空心コイル７５が配設されている。前記
空心コイル７５は、前記磁歪棒７４に磁界を均一に印加
するために例えば前記磁歪棒７４の１．１倍に当たる長
さを有する。また、前記空心コイル７５は前記磁歪棒７
４の一端から他端に亘って所定の空隙をあけて配置した
多層一様巻き構造になっている。また、前記バッキング
ヨーク７３の内面および前記円筒型ヨーク７１の円板状
封じ部７２の内面には、第２磁界発生手段としての環状
の永久磁石７６ａ、７６ｂがそれぞれ配設されている。
前記永久磁石７６ａ、７６ｂは、前記磁歪棒７４に対し
て所定の直流磁気バイアスを印加し、前記空心コイル７
５への制御電流と前記磁歪棒７４の変位との関係の直線
性を良好にするものである。

【００４８】前記磁歪棒７４の一端（右端）と前記永久
磁石７６ａとは、それらの間に介在したスペーサ７７ａ
により固定されている。前記磁歪棒７４の他端（左端）
側には、ステー７８が配置され、前記磁歪棒７４と前記
ステー７８とはそれらの間に介在したスペーサ７７ｂに
より固定されている。前記ステー７８は、前記磁歪棒７
４の変位により矢印方向に変位される。前記ステー７８
は、前記円筒型ヨーク７１の円板状封じ部７２に穿設さ
れた穴７９を通して外部に突出されている。前記穴７９
には、前記磁歪棒７４の径方向への応力を除去するため
の軸受８０が設けられている。なお、前記ステー７８は
図示しないＸＹステージ等の非駆動機器と接続する際の
ジョイント部となる。

【００４９】前記空心コイル７５には、図１４に示すよ
うに前記空心コイル７５に制御電流を供給するための電
源８１が接続されている。また、前記磁歪棒７４の周囲
には磁気特性変化を検出するためのソレノイドコイル８
２が数１０ターン巻装されている。前記ソレノイドコイ
ル８２には、前記磁歪棒７４の磁気特性変化を検出する
ための磁化測定回路８３が接続されている。この磁化測
定回路８３には、制御回路８４が接続されている。前記
制御回路８４は、前記電源８１に接続されている。

【００５０】前記制御回路８４は、前記磁化測定回路８
３の出力（磁気特性変化検出情報）をもとに前記磁歪棒
７４の負荷状態を判断する機能と、この負荷状態に見合
った前記磁歪棒７４の変位量と前記電源８１により供給
される制御電流との関係に基づいて前記電源８１より前
記空心コイル７５に出力する制御電流を調整（設定）す
る機能とを有する。すなわち、図１５には磁歪式アクチ
ュエータにおける前記電源８１から前記空心コイル７５
に供給する制御電流と前記磁歪棒７４の変位量との関係
が示されている。図１５に示すように負荷状態１、２の
ように負荷状態が変わると前記制御電流と変位量との関
係も変化する。一方、図１６には磁気特性変化を検出す
る前記ソレノイドコイル８２と前記磁化測定回路８３と
による負荷と出力との関係を示している。このような図
１６に示す関係から、前記制御回路８４には前記２つの
機能が付与されている。つまり、前記磁化測定回路８３
の出力（磁気特性変化検出情報）をもとに前記磁歪棒７
４の負荷状態を判断する機能と、この負荷状態に見合っ
た前記磁歪棒７４の変位量と前記電源８１からの制御電
流との関係（例えば図１５に示す負荷状態１の変位量−
制御電流特性線）から前記電源８１より前記空心コイル
７５に出力する制御電流を調整（設定）する機能とが前
記制御回路８４に付与されている。

【００５１】このような構成の磁歪式アクチュエータに
よれば、前記電源８１から前記空心コイル７５に制御電
流を供給して前記磁歪棒７４を変位、駆動させる際、前
記磁歪棒７４に巻装した前記ソレノイドコイル８２及び
これに接続する前記磁化測定回路８３により前記磁歪棒
７４の負荷情報を検出できる。この検出信号は、制御回
路８４に出力され、この制御回路８４により前記電源８
１から前記空心コイル７５に供給される制御電流がフィ
ードバック制御されるため、負荷状態に影響されること
なくＸＹステージ等の被駆動機器を高精度かつ安定的に
変位、駆動することができる。

【００５２】また、前記ソレノイドコイル８２及びこれ
に接続する磁化測定回路８３によって前記磁歪棒７４の
負荷情報を検知できることから、力学量センサを備えた
磁歪式アクチュエータを実現できる。

【００５３】なお、前記実施例６では磁歪棒７４の磁気
特性変化の検出手段として前記磁歪棒７４に巻装したソ
レノイドコイル８２を用いたが、図１７に示すように磁
界発生手段としての空心コイルで兼用するようにしても
よい。即ち、図１７においてブリッジ回路８５は空心コ
イル７５に電源８１に対して並列となるように接続され
ている。前記空心コイル７５と前記電源８１の間には、
交流阻止用の抵抗Ｌが介在されている。前記空心コイル
７５と前記ブリッジ回路８５の間には、直流阻止用のコ
ンデンサＣが介在されている。前記ブリッジ回路８５
は、制御回路８４を経由して前記電源８１に接続されて
いる。

【００５４】図１７に示す構成によれば、前記電源８１
から制御電流を空心コイル７５に供給すると、前記磁歪
棒７４の磁気特性変化を前記ブリッジ回路８５によりイ
ンピーダンス変化として検出できる。この検出値（負荷
情報）を前記制御回路８４に出力し、この制御回路８４
により前記電源８１から前記空心コイル７５に供給され
る制御電流を制御することによって、実施例６と同様に
負荷状態に影響されることなくＸＹステージ等の被駆動
機器を高精度かつ安定的に変位、駆動することができ
る。また、ソレノイドコイルを省略できるため、磁歪式
アクチュエータ本体側の構造を簡素化できる。

【００５５】さらに、図１８に示す構造としてもよい。
図１８において、磁歪棒７４左端のスペーサ７７ａには
連結棒８６が取付けられており、前記連結棒８６は円板
状バッキングヨーク７３に穿設した穴８７を通して外部
に突出されている。前記穴８７には、前記連結棒８６の
径方向への応力を除去するための軸受８８が設けられて
いる。前記バッキングヨーク７３には、片封じ円筒型容
器８９が前記バッキングヨーク７３の穴８７から突出し
た前記連結棒８６を覆うように取付けられている。前記
容器８９内には、ダミー磁歪棒９０が配置されている。
前記ダミー磁歪棒９０の一端は、前記連結棒８６の突出
端面に当接されている。前記ダミー磁歪棒９０の他端
は、前記容器８９の背面にスペーサ７７ｃを介して固定
されている。前記ダミー磁歪棒９０の周囲にはソレノイ
ドコイル８２が巻装されている。

【００５６】図１８に示す構成によれば、前記ソレノイ
ドコイル８２を磁気バイアスの影響を受けない場所（容
器８９）に別途配置するため、制御性を著しく向上でき
る。この場合、前記ダミー磁歪棒９０には直流磁気バイ
アスを予め加える必要がない。むしろ、ステー７８から
加わる負荷に対する磁気特性変化が大きな値として得ら
れる。これは、磁気バイアス印加により磁化過程上の磁
化回転領域での磁気特性変化が小さく、逆に磁壁移動領
域で大きく変化することによるものである。従って、磁
気特性変化を例えばマイナーループで検出した場合、磁
気バイアスがない方が効率よく大きな変化として検出で
きる。

【００５７】また、前記軸受７９、８８を設けることに
よって、垂直荷重が加わる動作状態以外でも用いること
ができ、前記磁歪棒７４、ダミー磁歪棒９０への横荷重
（剪断応力）の影響を低減することができため、実用上
好ましい。実施例７図１９は、実施例７の微小変位に用
いられる磁歪式アクチュエータを示す断面図、図２０は
図１９の駆動回路を示す概略図である。なお、図１９、
図２０において前述した図１３と同様な部材は同様な符
号を付して説明を省略する。

【００５８】前記磁歪式アクチュエータは、磁歪棒７４
の外側面の中心に固定され、前記磁歪棒７４の温度変化
を検出するための熱電対９１を備えている。前記熱電対
９１には、温度検出回路９２が接続されている。前記温
度検出回路９２は、制御回路９３が接続されている。前
記制御回路９３は、前記温度検出回路９２の温度情報を
もとに前記磁歪棒７４の熱変形量を求め、空心コイル７
５に制御電流を供給するための電源８１をフィードバッ
ク制御するものである。

【００５９】このような構成の磁歪式アクチュエータに
よれば、前記電源８１から前記空心コイル７５に制御電
流を供給して前記磁歪棒７４を変位、駆動させる際、前
記磁歪棒７４に固定された前記熱電対９１及びこれに接
続する温度検出回路９２により前記磁歪棒７４の温度情
報を検出できる。この検出信号は、制御回路９３に出力
され、この制御回路９３により前記磁歪棒７４の温度変
化に伴う熱変形量を求められ、その変形量に応じて前記
電源８１から前記空心コイル７５に供給される制御電流
が増減されるため、熱的外乱に左右されることなくＸＹ
ステージ等の被駆動機器を高精度かつ安定的に微小変
位、駆動することができる。

【００６０】上述した実施例７の磁歪式アクチュエータ
における特性を確認するために、前記熱電対９１及びこ
れに接続する前記温度検出回路９２により前記磁歪棒７
４の温度情報を制御回路９３に出力してフィードバック
制御を行なって磁歪棒の温度変化に対する磁歪棒の変位
量を求めた。その結果を図２１に示す。図２１から明ら
かなように実施例７のアクチュエータ（特性線Ａ）は、
磁歪棒の温度変化の影響を受けることなく安定した変位
量を維持できることが確認された。これに対し、熱電
対、温度検出回路及び制御回路を備えない磁歪式アクチ
ュエータ（比較例；特性線Ｂ）の場合には、磁歪棒の温
度変化に伴って変位量が増加すると共に、その増加量が
磁歪棒の熱膨張係数に等しいことがわかる。

【００６１】また、前記構成の磁歪式アクチュエータに
おいて、前記磁歪棒７４の温度変化に伴う熱変形量を前
記熱電対９１、温度検出回路９２および制御回路９３に
より求め、その変形量に応じて前記電源８１から前記空
心コイル７５に供給される制御電流を増減する操作に加
えて、前記磁歪棒７４を含む磁気回路全体の温度を一定
にするような工夫を施すことによって、更に高精度かつ
安定的に微小変位、駆動を実現できる。

【００６２】なお、前記実施例７では温度検出手段とし
は熱電対を用いたが、これに限定されずＰＴＣ等の他の
検出手段を用いてもよい。また、磁歪棒に固定する熱電
対は１つに限らず、磁歪棒の長手方向に沿って２つ以上
固定してもよい。この場合、得られる複数の温度情報を
平均化することによって、位置決め精度一層向上でき
る。実施例８図２２は、実施例８の微小変位に用いられ
る磁歪式アクチュエータを示す断面図、図２３は図２２
の駆動回路を示す概略図である。なお、図２２、図２３
において前述した図１３と同様な部材は同様な符号を付
して説明を省略する。

【００６３】前記磁歪式アクチュエータは、磁歪棒７４
の外側面の中心に接着され、前記磁歪棒７４の歪量を検
出するための抵抗線式歪ゲージ９４を備えている。前記
歪ゲージ９４には、歪増幅器９５が接続されている。前
記歪増幅器９５は、制御回路９６が接続されている。前
記制御回路９６は、前記歪増幅器９５の歪量情報と設定
すべき変位量とを比較し、その比較値に基づいて空心コ
イル７５に制御電流を供給するための電源８１をフィー
ドバック制御するものである。

【００６４】このような構成の磁歪式アクチュエータに
よれば、前記電源８１から前記空心コイル７５に制御電
流を供給して前記磁歪棒７４を変位、駆動させる際、前
記磁歪棒７４に接着された前記歪ゲージ９４により前記
磁歪棒７４の歪量（変位量の絶対値）を精度よく検出で
きる。具体的には、次ぎに説明する図２４および図２５
の特性図から前記磁歪棒７４の歪量（変位量の絶対値）
を精度よく検出できることがわかる。すなわち、図２４
は前記空心コイル７５への制御電流と前記磁歪式アクチ
ュエータの先端に取り付けた非接触型の変位計（図示せ
ず）で検出した変位量との関係を示す特性図である。図
２５は、前記空心コイル７５への制御電流と前記磁歪棒
７４に接着した前記歪ゲージ９４で検出した歪量との関
係を示す特性図である。図２４に示すように前記非接触
型の変位計で測定した磁歪棒の変位量は、制御電流に比
例し、例えば単位電流当りの変位量は２２．４ｎｍ／ｍ
Ａとなる。一方、図２５に示すように前記歪ゲージ９４
を接着して測定した磁歪棒７４の歪量は、制御電流に比
例し、例えば単位電流当りの歪量は２５．５ｎｍ／ｍＡ
となる。その結果、前記歪ゲージ９４で測定した前記磁
歪棒７４の歪量は、前記磁歪棒７４の変位量に良好に相
関するため、前記磁歪棒７４の歪量（変位量の絶対値）
を精度よく検出できることがわかる。なお、前記変位量
と歪量との差異については、前記歪ゲージ９４が前記磁
歪棒７４の中心に接着することにより主に起因するもの
である。このため、図２５に示す歪量を図２４に示す変
位量を考慮して換算することにより、同変位量と同様な
値を検出できる。また、前記磁歪棒７４の長手方向に複
数の歪ゲージを接着し、各歪ゲージで得られた歪量の平
均値を求めることによって一層高い精度で磁歪棒の変位
量を検出することが可能となる。

【００６５】以上のように前記歪ゲージ９４で検出した
歪量を前記歪増幅器９５で増幅し、その歪量情報を制御
回路９６に出力し、前記制御回路９６で歪量情報と設定
すべき変位量とを比較し、その比較値に基づいて前記電
源８１から前記空心コイル７５に供給する制御電流を増
減するフィードバック制御を行うことによって、熱的外
乱や振動、摩擦等に左右されることなくＸＹステージ等
の被駆動機器を高精度かつ安定的に微小変位、駆動する
ことができる。

【００６６】なお、前記実施例６〜８で説明した磁歪式
アクチュエータは磁歪棒で発生した変位をそのまま用い
てもよいし、前記変位を駆動として他の物体に作用させ
てもよい。

【００６７】また、前記実施例１〜５の振動子、振動子
ユニット等において前記実施例６〜８で説明した磁歪棒
の歪み変動に影響する物性（例えば磁気的特性、温度、
歪量）を検出する検出手段を設け、前記検出手段からの
検出信号に基づいて制御回路により磁界発生手段（例え
ば空心コイル）への制御電流を制御する構造にしてもよ
い。

【００６８】

【発明の効果】以上詳述した如く、本発明によれば投入
パワーのロスを抑制して高出力化を達成すると共に、小
型化を可能とし、振動子等に適用される磁歪式アクチュ
エータを提供てきる。

【００６９】また、本発明によると、磁性体の歪変動に
影響する熱的外乱、負荷等に左右されることなく、安定
かつ制御性よく微小変位駆動させることが可能な磁歪式
アクチュエータを提供できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】本発明の実施例１における磁歪式アクチュエー
タを適用した振動子を示す断面図である。

【図２】図１の磁歪式アクチュエータに用いられる別の
空心コイルの構成を示す概略図である。

【図３】図１の磁歪式アクチュエータに用いられるさら
に別の空心コイルの構成を示す概略図である

【図４】実施例１の変形例を示す振動子の断面図であ
る。

【図５】本発明の実施例２における磁歪式アクチュエー
タを適用した振動子を示す断面図である。

【図６】本発明の実施例３における磁歪式アクチュエー
タを適用した振動子を示す断面図である。

【図７】本発明の実施例４における磁歪式アクチュエー
タを適用した振動子を示す断面図である。

【図８】本発明の実施例５における磁歪式アクチュエー
タを適用した振動子ユニットを示す断面図である。

【図９】実施例５の振動子ユニットの応用例を示す平面
図である。

【図１０】図９の断面図である。

【図１１】実施例５の振動子ユニットの別の応用例を示
す断面図である。

【図１２】実施例５の振動子ユニットの別の応用例を示
す斜視図である。

【図１３】本発明の実施例６における微小変位に用いら
れる磁歪式アチュエータを示す断面図である。

【図１４】図１３の磁歪式アクチュエータに用いられる
駆動回路を示す概略図である。

【図１５】実施例６の磁歪式アクチュエータの空心コイ
ルへの制御電流と同アクチュエータの磁歪棒の変位量と
の関係を示す特性図である。

【図１６】実施例６の磁歪式アクチュエータにおける負
荷検出を示す特性図である。

【図１７】実施例６の磁歪式アクチュエータに用いられ
る別の駆動回路を示す概略図である。

【図１８】実施例６の磁歪式アクチュエータにおける変
形例を示す断面図である。

【図１９】本発明の実施例７における微小変位に用いら
れる磁歪式アチュエータを示す断面図である。

【図２０】図１９の磁歪式アクチュエータに用いられる
駆動回路を示す概略図である。

【図２１】実施例７および比較例の磁歪式アクチュエー
タにおける磁歪棒の温度とその変位量との関係を示す特
性図である。

【図２２】本発明の実施例８における微小変位に用いら
れる磁歪式アチュエータを示す断面図である。

【図２３】図２２の磁歪式アクチュエータの駆動回路を
示す概略図である。

【図２４】磁歪式アクチュエータの空心コイルへの制御
電流と同アクチュエータの磁歪棒に取付けた非接触型の
変位計で検出した変位量との関係を示す特性図である。

【図２５】実施例８の磁歪式アクチュエータの空心コイ
ルへの制御電流と同アクチュエータの磁歪棒に接着した
歪ゲージで検出した歪量との関係を示す特性図である。

【符号の説明】

１、７１…円筒型ヨーク、３、７４…磁歪棒、４、７５
…空心コイル、５、６ａ、５ｂ…可動側ヨーク、６…固
定型ヨーク、１０ａ、１０ｂ、７６ａ、７６ｂ…永久磁
石、１２…弾性部材、１３、１３ａ、１３ｂ…出力端、
１５、２０…振動子、３０…固体音発生装置、３１…振
動伝達対象物、４４…変位伝達対象物、５０…振動発生
ユニット、６１…球面状構造体、７８…ステー、８１…
電源、８２…ソレノイドコイル、８３…磁化測定回路、
８４、９３、９６…制御回路、８５…ブリッジ回路、９
０…ダミー磁歪棒、９１…熱電対、９２…温度検出回
路、９４…抵抗線式歪ゲージ、歪増幅器、

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き (31)優先権主張番号 特願平2−40930 (32)優先日 平成２年２月23日(1990．2．23) (33)優先権主張国 日本（ＪＰ） 前置審査 (56)参考文献 特開 平２−237477（ＪＰ，Ａ) 特開 昭64−10309（ＪＰ，Ａ) 特開 昭62−98079（ＪＰ，Ａ) 特開 平３−169086（ＪＰ，Ａ) (58)調査した分野(Int.Cl.⁷，ＤＢ名) H02N 2/00 - 2/04

Claims (7)

(57)【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】磁歪を有する磁性体からなる変位発生手段
   と、 前記変位発生手段に固定され、前記変位発生手段の変位
   方向に移動可能である可動部材と、 前記変位発生手段の周囲に配設され、前記変位発生手段
   に磁界を印加するための空心コイルからなる第１磁気発
   生手段と、 前記可動部材と反対側の前記第１磁気発生手段の端部に
   この磁気発生手段と並んで配置された、前記変位発生手
   段に磁気バイアスを印加するための永久磁石からなる第
   ２磁気発生手段と、前記変位方向に平行な長手方向を有する第１ヨーク、及
   び前記変位発生手段を介して前記可動部材と向い合う第
   ２ヨークを備える磁気回路構成部材であって、前記変位
   発生手段、前記第２磁気発生手段、及び前記可動部材と
   共に閉磁気回路を構成し、かつ、前記変位発生手段を前
   記可動部材と共に形成する空間内に囲む磁気回路構成部
   材と、 前記可動部材を通して、前記変位発生手段に対してその
   変位方向に圧縮力を印加するための弾性部材とを具備し
   たことを特徴とする磁歪式アクチュエータ。
2. 【請求項２】磁歪を有する磁性体からなる変位発生手段
   と、 前記変位発生手段に固定され、前記変位発生手段の変位
   方向に移動可能である可動部材と、 前記変位発生手段の周囲に配設され、前記変位発生手段
   に磁界を印加するための空心コイルからなる第１磁気発
   生手段と、 前記可動部材と反対側の前記第１磁気発生手段の端部に
   この磁気発生手段と並んで配置された、前記変位発生手
   段に磁気バイアスを印加するための永久磁石からなる第
   ２磁気発生手段と、前記変位方向に平行な長手方向を有する第１ヨーク、及
   び前記変位発生手段を介して前記可動部材と向い合う第
   ２ヨークを備える磁気回路構成部材であって、前記変位
   発生手段、前記第２磁気発生手段、及び前記可動部材と
   共に閉磁気回 路を構成し、かつ、前記変位発生手段を前
   記可動部材と共に形成する空間内に囲む磁気回路構成部
   材と、 前記変位発生手段の歪変動に影響する物性を検出するた
   めの検出手段と、 前記検出手段に接続され、その検出信号に基いて前記第
   １磁界発生手段から前記変位発生手段に印加される磁界
   を制御するための制御手段とを具備したことを特徴とす
   る磁歪式アクチュエータ。
3. 【請求項３】前記検出手段は、前記変位発生手段の磁束
   変化を検出するものであることを特徴とする請求項２記
   載の磁歪式アクチュエータ。
4. 【請求項４】前記検出手段は、前記変位発生手段の温度
   を検出するものであることを特徴とする請求項２記載の
   磁歪式アクチュエータ。
5. 【請求項５】前記検出手段は、前記変位発生手段の歪量
   を検出するものであることを特徴とする請求項２記載の
   磁歪式アクチュエータ。
6. 【請求項６】磁歪を有する磁性体からなる変位発生手段
   と、 前記変位発生手段に固定され、前記変位発生手段の変位
   方向に移動可能である可動部材と、 前記変位発生手段の周囲に配設され、前記変位発生手段
   に磁界を印加するための空心コイルからなる第１磁気発
   生手段と、 前記可動部材と反対側の前記第１磁気発生手段の端部に
   この磁気発生手段と並んで配置された、前記変位発生手
   段に磁気バイアスを印加するための永久磁石からなる第
   ２磁気発生手段と、前記変位方向に平行な長手方向を有する第１ヨーク、及
   び前記変位発生手段を介して前記可動部材と向い合う第
   ２ヨークを備える磁気回路構成部材であって、前記変位
   発生手段、前記第２磁気発生手段、及び前記可動部材と
   共に閉磁気回路を構成し、かつ、前記変位発生手段を前
   記可動部材と共に形成する空間内に囲む磁気回路構成部
   材と、 前記変位発生手段を包囲し、前記第１磁界発生手段で覆
   われる巻きコイルを有し、前記変位発生手段の磁気特性
   を検出するための検出手段と、 前記検出手段に接続され、その検出信号に基づいて前記
   第１磁界発生手段から前記変位発生手段に印加される磁
   界を制御するための制御手段とを具備したことを特徴と
   する磁歪式アクチュエータ。
7. 【請求項７】永久磁石は、さらに前記可動部材側の前記
   第１磁気発生手段の端部にこの磁気発生手段と並んで配
   置されることを特徴とする請求項１、２または６記載の
   磁歪式アクチュエータ。