JPH02288278A - 磁歪式アクチュエータ - Google Patents
磁歪式アクチュエータInfo
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- JPH02288278A JPH02288278A JP1107451A JP10745189A JPH02288278A JP H02288278 A JPH02288278 A JP H02288278A JP 1107451 A JP1107451 A JP 1107451A JP 10745189 A JP10745189 A JP 10745189A JP H02288278 A JPH02288278 A JP H02288278A
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Landscapes
- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
［発明の目的］
（産業上の利用分野）
本発明は、外部磁場の印加により磁化されると歪むすな
わち磁歪を有する磁性体を具備し、前記外部磁界の印加
により変位量を制御することができる磁歪式アクチュエ
ータに関する。
わち磁歪を有する磁性体を具備し、前記外部磁界の印加
により変位量を制御することができる磁歪式アクチュエ
ータに関する。
（従来の技術）
近年の計測工学の進歩および精密機械分野の発展にとも
ない、ミクロンオーダーの微小変位を発生する変位駆動
器（アクチュエータ）の開発が望まれている。
ない、ミクロンオーダーの微小変位を発生する変位駆動
器（アクチュエータ）の開発が望まれている。
この種のアクチュエータとして、ＰＺＴなどの圧電材料
を変位発生素子とし、この変位発生素子に制御電圧を印
加するものが知られている。この種の変位発生素子に対
しては、絶対駆動変位量。
を変位発生素子とし、この変位発生素子に制御電圧を印
加するものが知られている。この種の変位発生素子に対
しては、絶対駆動変位量。
精密制御性、靭性等が良好であることが必要とされる。
ところで、上述のような要求を満たす前記変位発生素子
として、圧電材料より剛性が大きいことから、磁歪を有
する磁性体（磁歪材料）を用いることが検討されている
。この種の磁性体を用いる場合、アクチュエータとして
、磁性体に制御磁界を印加する手段が具備されるが、こ
の磁界を印加する手段としては、電磁石等の磁気回路が
、制御電流の供給で容易に磁界を制御できるため用いら
れることになる。
として、圧電材料より剛性が大きいことから、磁歪を有
する磁性体（磁歪材料）を用いることが検討されている
。この種の磁性体を用いる場合、アクチュエータとして
、磁性体に制御磁界を印加する手段が具備されるが、こ
の磁界を印加する手段としては、電磁石等の磁気回路が
、制御電流の供給で容易に磁界を制御できるため用いら
れることになる。
（発明が解決しようとする課題）
しかしながら、このような磁気回路を具備するアクチュ
エータにおいて、必要な変位範囲を確保することを図っ
て、前記磁気回路に制御電流を供給すると、この電流の
影響で磁気回路が発熱し、この熱の影響で磁性体が熱膨
張し、ミクロンオーダーの微小変位駆動においては、安
定性および制御性を低下させる大きな要因になってしま
う。
エータにおいて、必要な変位範囲を確保することを図っ
て、前記磁気回路に制御電流を供給すると、この電流の
影響で磁気回路が発熱し、この熱の影響で磁性体が熱膨
張し、ミクロンオーダーの微小変位駆動においては、安
定性および制御性を低下させる大きな要因になってしま
う。
本発明の目的は従来のかかる問題点を解決することであ
り、熱的外乱に左右されることなく、微小変位を安定性
および制御性良好に駆動できる磁歪式アクチュエータを
提供することにある。
り、熱的外乱に左右されることなく、微小変位を安定性
および制御性良好に駆動できる磁歪式アクチュエータを
提供することにある。
［発明の構成］
（課題を解決するための手段）
上記目的を達成するために本発明にがかる磁歪式アクチ
ュエータは、磁歪を有する磁性体からなる駆動力発生手
段と、この磁性体の周囲に配設されこの磁性体に磁界を
印加する磁界発生手段と、前記磁性体の周囲に配設され
、この磁性体外部からこの磁性体への熱伝導を遮蔽する
手段と、を具備することを要旨としている。
ュエータは、磁歪を有する磁性体からなる駆動力発生手
段と、この磁性体の周囲に配設されこの磁性体に磁界を
印加する磁界発生手段と、前記磁性体の周囲に配設され
、この磁性体外部からこの磁性体への熱伝導を遮蔽する
手段と、を具備することを要旨としている。
また、別の本発明にかか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駆動力発生手段と、この磁性
体の周囲に配設されこの磁性体に磁界を印加する磁界発
生手段と、前記磁性体を一定温度に保つ温度調節手段と
、を具備することを要旨としている。
歪を有する磁性体からなる駆動力発生手段と、この磁性
体の周囲に配設されこの磁性体に磁界を印加する磁界発
生手段と、前記磁性体を一定温度に保つ温度調節手段と
、を具備することを要旨としている。
（作用）
上記構成を有する磁歪式アクチュエータによれば、磁界
発生手段に電磁石が用いられ、この電磁石に供給される
電流により電磁石が発熱するなど、磁性体外部で温度上
昇が生じても、磁性体の周囲に配設された熱伝導を遮蔽
する手段が、この磁性体外部からこの磁性体への熱伝導
を遮蔽するため、熱的外乱に左右されることなく、微小
変位を安定性および制御性良好に駆動できる。
発生手段に電磁石が用いられ、この電磁石に供給される
電流により電磁石が発熱するなど、磁性体外部で温度上
昇が生じても、磁性体の周囲に配設された熱伝導を遮蔽
する手段が、この磁性体外部からこの磁性体への熱伝導
を遮蔽するため、熱的外乱に左右されることなく、微小
変位を安定性および制御性良好に駆動できる。
また、磁性体内部に冷却水を流す、磁性体を強制空冷す
るなどの機構からなる温度調節手段を用いても同様であ
る （実施例） 以下、本発明にかかる磁歪式アクチュエータについて、
第１図および第２図を参照にしながら説明する。
るなどの機構からなる温度調節手段を用いても同様であ
る （実施例） 以下、本発明にかかる磁歪式アクチュエータについて、
第１図および第２図を参照にしながら説明する。
本発明にかかる磁歪式アクチュエータの一実施例を示す
第１図において、この磁歪式アクチュエータは、磁界発
生手段の一部としての空心コイル１と、磁歪を有する磁
性体としての磁歪棒３（径１０■、長さ５０■）と、前
記磁歪棒３の周囲に配設されてこの磁歪棒３外部からこ
の磁歪棒３への熱伝導を遮蔽する手段としての熱絶縁層
２と、を具備している。
第１図において、この磁歪式アクチュエータは、磁界発
生手段の一部としての空心コイル１と、磁歪を有する磁
性体としての磁歪棒３（径１０■、長さ５０■）と、前
記磁歪棒３の周囲に配設されてこの磁歪棒３外部からこ
の磁歪棒３への熱伝導を遮蔽する手段としての熱絶縁層
２と、を具備している。
前記磁歪棒３としては、希土類・鉄系ラーベス型金属間
化合物であるＴ ｂ Ｏ，３Ｄ Ｙ Ｏ，７Ｆ ｅ １
．９組成の磁性体等が用いられる。この磁歪棒３片端部
にはステー６が取り付けられており、磁歪棒３の変形量
をＸＹステージ等の被駆動機器と接続する際、ジヨイン
ト部となる。
化合物であるＴ ｂ Ｏ，３Ｄ Ｙ Ｏ，７Ｆ ｅ １
．９組成の磁性体等が用いられる。この磁歪棒３片端部
にはステー６が取り付けられており、磁歪棒３の変形量
をＸＹステージ等の被駆動機器と接続する際、ジヨイン
ト部となる。
また、前記空心コイル１には、この空心コイル１へ制御
電流を供給するための図示しない電源等が接続されてい
る。この空心コイル１と、磁歪棒３の長手方向に対峙し
て配設される永久磁石４ａ。
電流を供給するための図示しない電源等が接続されてい
る。この空心コイル１と、磁歪棒３の長手方向に対峙し
て配設される永久磁石４ａ。
４ｂとは磁気回路を構成している。この永久磁石４ａ、
４ｂは、磁歪棒３に予め直流磁気バイアスを加えており
、前記制御電流と磁歪棒３の変位量との関係の直線性良
好化を図るとともに、前記変位を矢印７方向で適宜設定
される基準値に対して±で行うことを図っている。
４ｂは、磁歪棒３に予め直流磁気バイアスを加えており
、前記制御電流と磁歪棒３の変位量との関係の直線性良
好化を図るとともに、前記変位を矢印７方向で適宜設定
される基準値に対して±で行うことを図っている。
また、前記熱絶縁層２は、前記空心コイル１の内側に水
冷バイブ２ａをスパイラル状に巻回した構成をとってお
り、この水冷バイブ２ａには図示しない恒温槽等の水温
管理装置から一定温度に温度管理された冷却水が供給さ
れる。
冷バイブ２ａをスパイラル状に巻回した構成をとってお
り、この水冷バイブ２ａには図示しない恒温槽等の水温
管理装置から一定温度に温度管理された冷却水が供給さ
れる。
したがって本実施例においては、水冷バイブ２ａ内に、
温度管理された冷却水を供給することにより、空心コイ
ル１に供給された制御電流により空心コイル１に発生す
る熱の磁歪棒３への伝導が遮断されるとともに、磁歪棒
３の温度管理もなされるため、熱的外乱に左右されるこ
となく、微小変位を安定性および制御性良好に駆動でき
ることになる。
温度管理された冷却水を供給することにより、空心コイ
ル１に供給された制御電流により空心コイル１に発生す
る熱の磁歪棒３への伝導が遮断されるとともに、磁歪棒
３の温度管理もなされるため、熱的外乱に左右されるこ
となく、微小変位を安定性および制御性良好に駆動でき
ることになる。
このため、冷却水を例えば±１℃以下に温度管理しなが
ら、ステップ制御を行ったところ、第２図に示すような
安定した良好な微少変位制御を行うことができ、ミクロ
ンオーダーからサブミクロンオーダーの位置決め等の微
小変位制御に適用できることが明らかとなった。
ら、ステップ制御を行ったところ、第２図に示すような
安定した良好な微少変位制御を行うことができ、ミクロ
ンオーダーからサブミクロンオーダーの位置決め等の微
小変位制御に適用できることが明らかとなった。
なお、上記実施例においては、磁歪棒３の周囲に水冷パ
イプ２ａを配設し、磁歪棒３外部からの熱伝導を遮蔽し
ているが、水冷パイプ２ａ内の冷却水の代わりに、空気
、窒素、酸素、アルゴン等の気体を用いたり、あるいは
これらの気体をパイプ内に挿入せずに雰囲気として用い
たりしてもよい。また、一般に知られている断熱材層を
形成しても良いことはいうまでもない ［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明にかかる磁歪式アクチュ
エータにおいては、磁界発生手段に電磁石が用いられ、
この電磁石に供給される電流により電磁石が発熱するな
ど、磁性体外部で温度上昇が生じることがあっても、磁
性体の周囲に配設された熱伝導を遮蔽する手段が、この
磁性体外部からこの磁性体への熱伝導を遮蔽するため、
また温度調節手段により一定温度に保たれるため、熱的
外乱に左右されることなく、微小変位を安定性良好に駆
動できる。
イプ２ａを配設し、磁歪棒３外部からの熱伝導を遮蔽し
ているが、水冷パイプ２ａ内の冷却水の代わりに、空気
、窒素、酸素、アルゴン等の気体を用いたり、あるいは
これらの気体をパイプ内に挿入せずに雰囲気として用い
たりしてもよい。また、一般に知られている断熱材層を
形成しても良いことはいうまでもない ［発明の効果］ 以上、説明したように、本発明にかかる磁歪式アクチュ
エータにおいては、磁界発生手段に電磁石が用いられ、
この電磁石に供給される電流により電磁石が発熱するな
ど、磁性体外部で温度上昇が生じることがあっても、磁
性体の周囲に配設された熱伝導を遮蔽する手段が、この
磁性体外部からこの磁性体への熱伝導を遮蔽するため、
また温度調節手段により一定温度に保たれるため、熱的
外乱に左右されることなく、微小変位を安定性良好に駆
動できる。
第１図は本発明にがかる磁歪式アクチュエータの一実施
例を示す要部断面図、第２図は微少変位制御を駆動して
得られた本発明にかかるアクチュエータの特性図である
。 １・・・空心コイル ２・・・熱絶縁層３・・・磁
歪棒
例を示す要部断面図、第２図は微少変位制御を駆動して
得られた本発明にかかるアクチュエータの特性図である
。 １・・・空心コイル ２・・・熱絶縁層３・・・磁
歪棒
Claims (2)
- （１）磁歪を有する磁性体からなる駆動力発生手段と、
この磁性体の周囲に配設されこの磁性体に磁界を印加す
る磁界発生手段と、前記磁性体の周囲に配設され、この
磁性体外部からこの磁性体への熱伝導を遮蔽する手段と
、を具備することを特徴とする磁歪式アクチュエータ。 - （２）磁歪を有する磁性体からなる駆動力発生手段と、
この磁性体の周囲に配設されこの磁性体に磁界を印加す
る磁界発生手段と、前記磁性体を一定温度に保つ温度調
節手段と、を具備することを特徴とする磁歪式アクチュ
エータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107451A JP2974148B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 磁歪式アクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP1107451A JP2974148B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 磁歪式アクチュエータ |
Publications (2)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH02288278A true JPH02288278A (ja) | 1990-11-28 |
| JP2974148B2 JP2974148B2 (ja) | 1999-11-08 |
Family
ID=14459495
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP1107451A Expired - Lifetime JP2974148B2 (ja) | 1989-04-28 | 1989-04-28 | 磁歪式アクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JP2974148B2 (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05243634A (ja) * | 1992-02-29 | 1993-09-21 | Ibaraki Pref Gov | 磁歪アクチュエータの温度補償法と装置 |
| US5982054A (en) * | 1995-09-26 | 1999-11-09 | Tdk Corporation | Magnetostrictive device |
| US7339291B2 (en) * | 2003-03-31 | 2008-03-04 | Tdk Corporation | Ultrasonic transducer and ultrasonic vibration device using the same |
Families Citing this family (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN103192287B (zh) * | 2013-03-18 | 2015-05-20 | 浙江大学 | 嵌入式超磁致伸缩材料智能镗杆的螺旋水冷励磁机构 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59158574A (ja) * | 1983-03-01 | 1984-09-08 | Toshiba Corp | 磁歪合金 |
-
1989
- 1989-04-28 JP JP1107451A patent/JP2974148B2/ja not_active Expired - Lifetime
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPS59158574A (ja) * | 1983-03-01 | 1984-09-08 | Toshiba Corp | 磁歪合金 |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH05243634A (ja) * | 1992-02-29 | 1993-09-21 | Ibaraki Pref Gov | 磁歪アクチュエータの温度補償法と装置 |
| US5982054A (en) * | 1995-09-26 | 1999-11-09 | Tdk Corporation | Magnetostrictive device |
| US7339291B2 (en) * | 2003-03-31 | 2008-03-04 | Tdk Corporation | Ultrasonic transducer and ultrasonic vibration device using the same |
Also Published As
| Publication number | Publication date |
|---|---|
| JP2974148B2 (ja) | 1999-11-08 |
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Legal Events
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