JPH0697529A - 差動式歪みアクチュエータ - Google Patents
差動式歪みアクチュエータInfo
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- JPH0697529A JPH0697529A JP3319447A JP31944791A JPH0697529A JP H0697529 A JPH0697529 A JP H0697529A JP 3319447 A JP3319447 A JP 3319447A JP 31944791 A JP31944791 A JP 31944791A JP H0697529 A JPH0697529 A JP H0697529A
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- JP
- Japan
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- strain
- bodies
- power supply
- supply circuit
- striction
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
Abstract
(57)【要約】
【目的】 比例制御が可能な差動式歪みアクチュエータ
を提供する。 【構成】 台枠１０にはレバー２３が取り付けられてお
り、レバー２３の両側にはソレノイドコイル１５，１６
が配置されている。ソレノイドコイル１５，１６内には
磁歪ロッド１７，１８が収容されており、ソレノイドコ
イル１５，１６の励磁によって歪み伸長し、この歪み力
が押圧板１９，２０を介してレバー２３に作用する。ソ
レノイドコイル１５の励磁は駆動回路２５を構成する電
源回路Ｅａの印加電圧によって行われ、ソレノイドコイ
ル１６の励磁は電源回路Ｅｂの印加電圧によって行われ
る。両印加電圧の和は常に一定である。
を提供する。 【構成】 台枠１０にはレバー２３が取り付けられてお
り、レバー２３の両側にはソレノイドコイル１５，１６
が配置されている。ソレノイドコイル１５，１６内には
磁歪ロッド１７，１８が収容されており、ソレノイドコ
イル１５，１６の励磁によって歪み伸長し、この歪み力
が押圧板１９，２０を介してレバー２３に作用する。ソ
レノイドコイル１５の励磁は駆動回路２５を構成する電
源回路Ｅａの印加電圧によって行われ、ソレノイドコイ
ル１６の励磁は電源回路Ｅｂの印加電圧によって行われ
る。両印加電圧の和は常に一定である。
Description
【０００１】
【産業上の利用分野】本発明は、差動式歪みアクチュエ
ータに関するものである。
ータに関するものである。
【０００２】
【従来の技術】磁歪素子あるいは電歪素子を用いたアク
チュエータが従来より提案されている。図６（ａ）は磁
歪アクチュエータであり、磁歪体１は、テルビウム（Ｔ
ｅ）、鉄（Ｆｅ）、ディスプロジウム（Ｄｙ）を主体と
する合金製である。磁歪体１はソレノイド２の励磁によ
って磁界を印加され、この印加磁界によって長さ方向に
伸長する。この伸長によって駆動レバー３が予圧ばね４
に抗して駆動される。
チュエータが従来より提案されている。図６（ａ）は磁
歪アクチュエータであり、磁歪体１は、テルビウム（Ｔ
ｅ）、鉄（Ｆｅ）、ディスプロジウム（Ｄｙ）を主体と
する合金製である。磁歪体１はソレノイド２の励磁によ
って磁界を印加され、この印加磁界によって長さ方向に
伸長する。この伸長によって駆動レバー３が予圧ばね４
に抗して駆動される。
【０００３】図７（ａ）は電歪アクチュエータであり、
電歪積層体５は、圧電素子層５ａと電極層５ｂとを交互
に積層して構成されている。圧電素子層５ｂの分極方向
は電圧印加方向（積層方向）に一致させてあり、電極層
５ｂに直流電圧を印加すれば電歪体５が積層方向へ伸長
する。
電歪積層体５は、圧電素子層５ａと電極層５ｂとを交互
に積層して構成されている。圧電素子層５ｂの分極方向
は電圧印加方向（積層方向）に一致させてあり、電極層
５ｂに直流電圧を印加すれば電歪体５が積層方向へ伸長
する。
【０００４】
【発明が解決しようとする課題】図６（ｂ）のグラフの
曲線Ｃ1 は磁界の強さに対する磁歪体１の長さ方向の歪
み率を表し、図７（ｂ）のグラフの曲線Ｃ2 は電圧の強
さに対する電歪体５の積層方向の歪み率を表す。両図か
ら分かるように印加磁界強さに対する磁歪体１の変位特
性、及び印加電圧強さに対する電歪体５の変位特性は非
線形であり、ヒステリシスも大きい。しかも、動作温度
の変化により熱膨張及び動作特性の変化を著しく受け、
同一磁界強さにも関わらず歪み量が温度変化によって変
動するという温度ドリフト現象に関する欠点がある。そ
のため、高性能微小位置決め装置、スプール弁、パイロ
ット弁における流量あるいは圧力制御のための精密アク
チュエータに磁歪体あるいは電歪体を用いたアクチュエ
ータを利用することは極めて困難であった。
曲線Ｃ1 は磁界の強さに対する磁歪体１の長さ方向の歪
み率を表し、図７（ｂ）のグラフの曲線Ｃ2 は電圧の強
さに対する電歪体５の積層方向の歪み率を表す。両図か
ら分かるように印加磁界強さに対する磁歪体１の変位特
性、及び印加電圧強さに対する電歪体５の変位特性は非
線形であり、ヒステリシスも大きい。しかも、動作温度
の変化により熱膨張及び動作特性の変化を著しく受け、
同一磁界強さにも関わらず歪み量が温度変化によって変
動するという温度ドリフト現象に関する欠点がある。そ
のため、高性能微小位置決め装置、スプール弁、パイロ
ット弁における流量あるいは圧力制御のための精密アク
チュエータに磁歪体あるいは電歪体を用いたアクチュエ
ータを利用することは極めて困難であった。
【０００５】本発明は、磁歪体、電歪体の非線形性、温
度ドリフト、ヒステリシスの影響を可及的に排して高精
度の線形制御を達成し得る歪みアクチュエータを提供す
ることを目的とする。
度ドリフト、ヒステリシスの影響を可及的に排して高精
度の線形制御を達成し得る歪みアクチュエータを提供す
ることを目的とする。
【０００６】
【課題を解決するための手段】そのために本発明では、
入力信号に比例した駆動信号を出力する第１の電源回路
と、前記入力信号に逆比例した駆動信号を出力する第２
の電源回路と、第１の電源回路の駆動信号によって歪み
誘発力を発生する第１の歪み誘発手段と、第２の電源回
路の駆動信号によって歪み誘発力を発生する第２の歪み
誘発手段と、第１の歪み誘発手段及び第２の歪み誘発手
段の作動によって歪みを生じる一対の歪体と、各歪体の
歪み作用によって互いに逆方向への駆動作用を受ける可
動体とを備えた差動式歪みアクチュエータを構成した。
入力信号に比例した駆動信号を出力する第１の電源回路
と、前記入力信号に逆比例した駆動信号を出力する第２
の電源回路と、第１の電源回路の駆動信号によって歪み
誘発力を発生する第１の歪み誘発手段と、第２の電源回
路の駆動信号によって歪み誘発力を発生する第２の歪み
誘発手段と、第１の歪み誘発手段及び第２の歪み誘発手
段の作動によって歪みを生じる一対の歪体と、各歪体の
歪み作用によって互いに逆方向への駆動作用を受ける可
動体とを備えた差動式歪みアクチュエータを構成した。
【０００７】
【作用】歪体が磁歪体の場合には歪み誘発手段はコイル
となり、第１のコイル及び第２のコイルは第１の電源回
路及び第２の電源回路によって差動励磁される。歪体が
電歪体の場合には歪み誘発体は電歪体を挟んで対となる
直流電圧印加電極対となり、第１の直流電圧印加電極及
び第２の直流電圧印加電極対は第１の電源回路及び第２
の電源回路によって差動電圧印加される。
となり、第１のコイル及び第２のコイルは第１の電源回
路及び第２の電源回路によって差動励磁される。歪体が
電歪体の場合には歪み誘発体は電歪体を挟んで対となる
直流電圧印加電極対となり、第１の直流電圧印加電極及
び第２の直流電圧印加電極対は第１の電源回路及び第２
の電源回路によって差動電圧印加される。
【０００８】差動励磁とは一対のコイルの磁束が互いに
減じ合う向きに生じるように励磁することである。即
ち、一方のコイルの磁束が増大すれば他方のコイルの磁
束が比例的に減少する。差動電圧印加とは一方の直流電
圧印加電極対間の電圧が増大すれば他方の直流電圧印加
電極対間の電圧が比例的に減少するようにすることであ
る。
減じ合う向きに生じるように励磁することである。即
ち、一方のコイルの磁束が増大すれば他方のコイルの磁
束が比例的に減少する。差動電圧印加とは一方の直流電
圧印加電極対間の電圧が増大すれば他方の直流電圧印加
電極対間の電圧が比例的に減少するようにすることであ
る。
【０００９】このような差動作用による一対の歪体の歪
みの差は２乗特性による非線形性及び温度や外部磁界等
の影響によるドリフト特性を著しく改善し、又、適切な
バイアス値の印加によりヒステリシス特性をも抑制した
略線形特性をもたらす。従って、可動体は両歪体の歪み
の差に比例して変位し、可動体の変位は入力信号に対し
て略線形となる。
みの差は２乗特性による非線形性及び温度や外部磁界等
の影響によるドリフト特性を著しく改善し、又、適切な
バイアス値の印加によりヒステリシス特性をも抑制した
略線形特性をもたらす。従って、可動体は両歪体の歪み
の差に比例して変位し、可動体の変位は入力信号に対し
て略線形となる。
【００１０】
【実施例】以下、本発明を具体化した第１の実施例を図
１〜図４に基づいて説明する。図１に示すように台枠１
０は一対のアーム１０ａ，１０ｂを備えており、両アー
ム１０ａ，１０ｂの対向面上には取り付け座１１，１２
が止着されている。取り付け座１１，１２上には筒状の
ヨーク１３，１４が止着されており、ヨーク１３，１４
内にはコイル１５，１６が収容されている。コイル１
５，１６内には磁歪ロッド１７，１８が収容されてい
る。磁歪ロッド１７，１８はテルビウム（Ｔｅ）、鉄
（Ｆｅ）及びディスプロジウム（Ｄｙ）を主体とする合
金製である。
１〜図４に基づいて説明する。図１に示すように台枠１
０は一対のアーム１０ａ，１０ｂを備えており、両アー
ム１０ａ，１０ｂの対向面上には取り付け座１１，１２
が止着されている。取り付け座１１，１２上には筒状の
ヨーク１３，１４が止着されており、ヨーク１３，１４
内にはコイル１５，１６が収容されている。コイル１
５，１６内には磁歪ロッド１７，１８が収容されてい
る。磁歪ロッド１７，１８はテルビウム（Ｔｅ）、鉄
（Ｆｅ）及びディスプロジウム（Ｄｙ）を主体とする合
金製である。
【００１１】磁歪ロッド１７，１８の対向面には押圧板
１９，２０が接合されており、押圧板１９，２０とアー
ム１０ａ，１０ｂとの間には予圧ばね２１，２２が介在
されている。押圧板１９，２０は予圧ばね２１，２２の
引っ張り作用によって磁歪ロッド１７，１８に押接され
ている。
１９，２０が接合されており、押圧板１９，２０とアー
ム１０ａ，１０ｂとの間には予圧ばね２１，２２が介在
されている。押圧板１９，２０は予圧ばね２１，２２の
引っ張り作用によって磁歪ロッド１７，１８に押接され
ている。
【００１２】ヨーク１３，１４、取り付け座１１，１２
及び押圧板１９，２０はいずれも強磁性材製であり、こ
れら各部材によってコイル１５，１６の周りに磁気回路
が形成されている。
及び押圧板１９，２０はいずれも強磁性材製であり、こ
れら各部材によってコイル１５，１６の周りに磁気回路
が形成されている。
【００１３】両押圧板１９，２０の間にはレバー２３が
介在されている。レバー２３は台枠１０に支軸２４を介
して傾動可能に支持されており、両押圧板１９，２０は
一体形成された球面突部１９ａ，２０ａを介してレバー
２３に当接している。
介在されている。レバー２３は台枠１０に支軸２４を介
して傾動可能に支持されており、両押圧板１９，２０は
一体形成された球面突部１９ａ，２０ａを介してレバー
２３に当接している。
【００１４】コイル１５，１６の励磁は駆動回路２５に
よって行われる。駆動回路２５には入出力の線形性に優
れるオペアンプ２５ａ1 ，２５ｂ1 が用いられており、
反転増幅回路を含む電源回路Ｅａと非反転増幅回路を含
むＥｂとが構成されている。又、コイル１５，１６の誘
起電圧を抑制するためにコイル１５，１６と並列に保護
ダイオード２５ａ2 ，２５ｂ2 が設けられている。Ｒｂ
0 ，Ｒａ1 ，Ｒｂ1 ，Ｒａ2 ，Ｒｂ2 ，Ｒａ3 ，Ｒｂ3
は抵抗器である。
よって行われる。駆動回路２５には入出力の線形性に優
れるオペアンプ２５ａ1 ，２５ｂ1 が用いられており、
反転増幅回路を含む電源回路Ｅａと非反転増幅回路を含
むＥｂとが構成されている。又、コイル１５，１６の誘
起電圧を抑制するためにコイル１５，１６と並列に保護
ダイオード２５ａ2 ，２５ｂ2 が設けられている。Ｒｂ
0 ，Ｒａ1 ，Ｒｂ1 ，Ｒａ2 ，Ｒｂ2 ，Ｒａ3 ，Ｒｂ3
は抵抗器である。
【００１５】図２の直線Ｌ1 ，Ｌ2 は駆動回路２５の入
出力特性を示す。その座標軸の横軸は駆動回路２５，２
６に入力される制御電圧信号Ｖinを表し、縦軸は出力電
圧を表す。直線Ｌ1 で表される出力電圧及び直線Ｌ2 で
表される出力電圧は、コイル１５，１６に印加される励
磁電圧となり、互いに逆向きの特性を持っている。つま
り、コイル１５，１６の励磁電圧をそれぞれＶa ，Ｖb
とすると、励磁電圧Ｖa は制御電圧信号Ｖinに対して同
じ傾きで単調増加し、励磁電圧Ｖb は励磁電圧Ｖa と同
じ傾きで単調減少する。従って、両励磁電圧Ｖa ，Ｖb
の和（Ｖa ＋Ｖb ）の値がＶinに関係なく常に一定とな
る。即ち、コイル１５，１６には差動電圧Ｖa ，Ｖb が
印加される。
出力特性を示す。その座標軸の横軸は駆動回路２５，２
６に入力される制御電圧信号Ｖinを表し、縦軸は出力電
圧を表す。直線Ｌ1 で表される出力電圧及び直線Ｌ2 で
表される出力電圧は、コイル１５，１６に印加される励
磁電圧となり、互いに逆向きの特性を持っている。つま
り、コイル１５，１６の励磁電圧をそれぞれＶa ，Ｖb
とすると、励磁電圧Ｖa は制御電圧信号Ｖinに対して同
じ傾きで単調増加し、励磁電圧Ｖb は励磁電圧Ｖa と同
じ傾きで単調減少する。従って、両励磁電圧Ｖa ，Ｖb
の和（Ｖa ＋Ｖb ）の値がＶinに関係なく常に一定とな
る。即ち、コイル１５，１６には差動電圧Ｖa ，Ｖb が
印加される。
【００１６】図２の曲線Ｃ3 ，Ｃ4 は磁歪ロッド１７，
１８の歪み特性を表す。曲線Ｃ4 で表される磁歪ロッド
１８の歪み特性の座標軸は曲線Ｃ3 で表される磁歪ロッ
ド１７の歪み特性の座標軸に対して上下及び左右に反転
して描いてある。その座標軸の横軸はコイル１５，１６
が発生する磁界の強さを表し、縦軸は歪み率を表す。こ
の実施例では制御電圧信号Ｖinは０からＶ1in の範囲で
使用され、磁界の強さは０からｅ1 エルステッドにわた
る。従って、制御電圧信号Ｖinが０の場合にはコイル１
５の発生磁界は０であり、コイル１６の発生磁界はｅ1
である。制御電圧信号ＶinがＶ1in の場合にはコイル１
５の発生磁界はｅ1 であり、コイル１６の発生磁界は０
である。
１８の歪み特性を表す。曲線Ｃ4 で表される磁歪ロッド
１８の歪み特性の座標軸は曲線Ｃ3 で表される磁歪ロッ
ド１７の歪み特性の座標軸に対して上下及び左右に反転
して描いてある。その座標軸の横軸はコイル１５，１６
が発生する磁界の強さを表し、縦軸は歪み率を表す。こ
の実施例では制御電圧信号Ｖinは０からＶ1in の範囲で
使用され、磁界の強さは０からｅ1 エルステッドにわた
る。従って、制御電圧信号Ｖinが０の場合にはコイル１
５の発生磁界は０であり、コイル１６の発生磁界はｅ1
である。制御電圧信号ＶinがＶ1in の場合にはコイル１
５の発生磁界はｅ1 であり、コイル１６の発生磁界は０
である。
【００１７】コイル１５の発生磁界は磁歪ロッド１７に
作用し、コイル１６の発生磁界は磁歪ロッド１８に作用
する。これらの発生磁界の作用によって両磁歪ロッド１
７，１８が歪み、この歪み力がレバー２３を介して対抗
する。即ち、図１に示すようにレバー２３は押圧板１
９，２０上の球面突部１９ａ，２０ａを介して両磁歪ロ
ッド１７，１８から歪み率に比例した力Ｆ1 ，Ｆ2 を受
ける。制御電圧信号ＶinがＶ1in ／２の場合には両磁歪
ロッド１７，１８は同じ強さの磁界の作用を受け、レバ
ー２３は両磁歪ロッド１７，１８から同じ大きさの力Ｆ
1 ，Ｆ2 を受けて中央位置に平衡する。即ち、両磁歪ロ
ッド１７，１８はバイアス電流によって全磁界ｅ1 の１
／２の値の磁気バイアスを受けてこの状態を基準として
差動動作することとなる。
作用し、コイル１６の発生磁界は磁歪ロッド１８に作用
する。これらの発生磁界の作用によって両磁歪ロッド１
７，１８が歪み、この歪み力がレバー２３を介して対抗
する。即ち、図１に示すようにレバー２３は押圧板１
９，２０上の球面突部１９ａ，２０ａを介して両磁歪ロ
ッド１７，１８から歪み率に比例した力Ｆ1 ，Ｆ2 を受
ける。制御電圧信号ＶinがＶ1in ／２の場合には両磁歪
ロッド１７，１８は同じ強さの磁界の作用を受け、レバ
ー２３は両磁歪ロッド１７，１８から同じ大きさの力Ｆ
1 ，Ｆ2 を受けて中央位置に平衡する。即ち、両磁歪ロ
ッド１７，１８はバイアス電流によって全磁界ｅ1 の１
／２の値の磁気バイアスを受けてこの状態を基準として
差動動作することとなる。
【００１８】図２の曲線Ｃ5 は両磁歪ロッド１７，１８
の歪み率の差動出力を表し、この歪み曲線Ｃ5 は両磁歪
ロッド１７，１８からレバー２３に作用する力Ｆ1 ，Ｆ
2 の合成力（Ｆ1 −Ｆ2 ）も表す。従って、制御電圧信
号ＶinがＶ1in ／２以下の場合にはレバー２３は磁歪ロ
ッド１７側に傾き、制御電圧信号ＶinがＶ1in ／２以上
の場合にはレバー２３は磁歪ロッド１８側に傾く。この
傾きは曲線Ｃ5 で示す歪みのヒステリシス特性の影響を
受けているが、この傾き変位は線形に近くなる。
の歪み率の差動出力を表し、この歪み曲線Ｃ5 は両磁歪
ロッド１７，１８からレバー２３に作用する力Ｆ1 ，Ｆ
2 の合成力（Ｆ1 −Ｆ2 ）も表す。従って、制御電圧信
号ＶinがＶ1in ／２以下の場合にはレバー２３は磁歪ロ
ッド１７側に傾き、制御電圧信号ＶinがＶ1in ／２以上
の場合にはレバー２３は磁歪ロッド１８側に傾く。この
傾きは曲線Ｃ5 で示す歪みのヒステリシス特性の影響を
受けているが、この傾き変位は線形に近くなる。
【００１９】磁歪ロッド１７，１８は温度変化によって
熱膨張と歪み特性の変化を著しく受ける。しかしなが
ら、両磁歪ロッド１７，１８の温度が同一ならば両磁歪
ロッド１７，１８の熱膨張及び歪みは互いに対抗方向に
生じるため、温度ドリフトの影響は両磁歪ロッド１７，
１８間で互いに相殺される。又、レバー２３は磁歪ロッ
ド１７，１８により対抗方向から常に力を受けるので、
各部のバックラッシに起因するヒステリシス特性が相殺
されて軽減する効果を持つ。
熱膨張と歪み特性の変化を著しく受ける。しかしなが
ら、両磁歪ロッド１７，１８の温度が同一ならば両磁歪
ロッド１７，１８の熱膨張及び歪みは互いに対抗方向に
生じるため、温度ドリフトの影響は両磁歪ロッド１７，
１８間で互いに相殺される。又、レバー２３は磁歪ロッ
ド１７，１８により対抗方向から常に力を受けるので、
各部のバックラッシに起因するヒステリシス特性が相殺
されて軽減する効果を持つ。
【００２０】なお、予圧ばね２１，２２は磁歪合金の予
圧効果により歪み率を向上する作用をもたらす。図３の
グラフは図１の差動式歪みアクチュエータのヒステリシ
ス特性を大幅に改善する方式を表す。
圧効果により歪み率を向上する作用をもたらす。図３の
グラフは図１の差動式歪みアクチュエータのヒステリシ
ス特性を大幅に改善する方式を表す。
【００２１】この方式では各磁歪ロッド１７，１８に発
生する磁界の使用範囲はヒステリシスの小さい範囲〔ｅ
2 ，ｅ3 〕に特定されており、差動電圧Ｖa ，Ｖb の差
（Ｖa −Ｖb ）の値が０となる制御電圧信号Ｖinの値Ｖ
2in の入力によって両コイル１５，１６には（ｅ2 ＋ｅ
3 ）／２エルステッドの強さの磁界が発生し、両磁歪ロ
ッド１７，１８はこの値の磁気バイアスを受けてこの状
態を基準として差動動作する。曲線Ｃ6 は磁界の使用範
囲〔ｅ2 ，ｅ3 〕における両磁歪ロッド１７，１８の歪
み率の差を表す。曲線Ｃ6 で示すようにヒステリシス特
性及び線形性は図２の場合に比して大幅に改善されてい
る。このような改善は磁界の使用範囲をヒステリシスの
小さい範囲に特定してバイアス磁界を与えることによっ
て得られるものである。
生する磁界の使用範囲はヒステリシスの小さい範囲〔ｅ
2 ，ｅ3 〕に特定されており、差動電圧Ｖa ，Ｖb の差
（Ｖa −Ｖb ）の値が０となる制御電圧信号Ｖinの値Ｖ
2in の入力によって両コイル１５，１６には（ｅ2 ＋ｅ
3 ）／２エルステッドの強さの磁界が発生し、両磁歪ロ
ッド１７，１８はこの値の磁気バイアスを受けてこの状
態を基準として差動動作する。曲線Ｃ6 は磁界の使用範
囲〔ｅ2 ，ｅ3 〕における両磁歪ロッド１７，１８の歪
み率の差を表す。曲線Ｃ6 で示すようにヒステリシス特
性及び線形性は図２の場合に比して大幅に改善されてい
る。このような改善は磁界の使用範囲をヒステリシスの
小さい範囲に特定してバイアス磁界を与えることによっ
て得られるものである。
【００２２】なお、図２における差動電圧Ｖａ，Ｖｂを
表す直線Ｌ1 ，Ｌ2 の交点が横軸上にある場合、即ちＶ
ａ＝Ｖｂ＝０となるような差動電圧Ｖａ，Ｖｂを出力し
た場合、差動電圧Ｖａ，Ｖｂは正負の値をとる。差動電
圧Ｖａ，Ｖｂが正負にわたると歪み率は極小値をとり、
合成歪み特性の線形性が得られない。Ｖａ＝Ｖｂ＝０と
なるような差動電圧Ｖａ，Ｖｂを出力する駆動回路が用
いられる場合には、両コイル１５，１６にバイアス電流
を予め加えておき、差動電圧Ｖａ，Ｖｂがいずれも負値
とならないようにすればよい。
表す直線Ｌ1 ，Ｌ2 の交点が横軸上にある場合、即ちＶ
ａ＝Ｖｂ＝０となるような差動電圧Ｖａ，Ｖｂを出力し
た場合、差動電圧Ｖａ，Ｖｂは正負の値をとる。差動電
圧Ｖａ，Ｖｂが正負にわたると歪み率は極小値をとり、
合成歪み特性の線形性が得られない。Ｖａ＝Ｖｂ＝０と
なるような差動電圧Ｖａ，Ｖｂを出力する駆動回路が用
いられる場合には、両コイル１５，１６にバイアス電流
を予め加えておき、差動電圧Ｖａ，Ｖｂがいずれも負値
とならないようにすればよい。
【００２３】あるいはバイアス電流を加える代わりにヨ
ーク１３，１４、取り付け座１１，１２及び押圧板１
９，２０からなる磁気回路上に永久磁石を介在し、バイ
アス磁界を両磁歪ロッド１７，１８に作用させるように
してもよい。
ーク１３，１４、取り付け座１１，１２及び押圧板１
９，２０からなる磁気回路上に永久磁石を介在し、バイ
アス磁界を両磁歪ロッド１７，１８に作用させるように
してもよい。
【００２４】次に、本発明を具体化した第２の実施例を
図４に基づいて説明する。支持台２６には支柱２６ａが
一体形成されており、支柱２６ａにはレバー２６ｂが傾
動可能に一体連結されている。支柱２６ａの両側には電
歪積層体２７，２８が立設されており、電歪積層体２
７，２８先端の球面突部２７ａ，２８ａがレバー２６ｂ
の支点部に対して正確に対称位置をとるように当接して
いる。
図４に基づいて説明する。支持台２６には支柱２６ａが
一体形成されており、支柱２６ａにはレバー２６ｂが傾
動可能に一体連結されている。支柱２６ａの両側には電
歪積層体２７，２８が立設されており、電歪積層体２
７，２８先端の球面突部２７ａ，２８ａがレバー２６ｂ
の支点部に対して正確に対称位置をとるように当接して
いる。
【００２５】電歪積層体２７，２８は、圧電素子層２７
ｂ，２８ｂと電極層２７ｃ，２８ｃとを交互に接着して
積層構成されている。駆動回路２５の一方の直流電圧Ｖ
ａは隣合う電極層２７ｃ間に印加されるようになってお
り、駆動回路２５の他方の直流電圧Ｖｂは隣合う電極層
２８ｃ間に印加されるようになっている。圧電素子層２
７ｂ，２８ｂの分極方向と電圧印加方向とが一致するよ
うにしてあり、電極層２７ｃ，２８ｃに直流電圧Ｖａ，
Ｖｂを印加すれは圧電素子層２７ｂ，２８ｂが印加電圧
値Ｖａ，Ｖｂに応じて厚み方向へ歪み伸長する。従っ
て、電歪積層体２７，２８全体が積層方向へ伸長し、レ
バー２６ｂが両電歪積層体２７，２８の歪み作用力を受
ける。
ｂ，２８ｂと電極層２７ｃ，２８ｃとを交互に接着して
積層構成されている。駆動回路２５の一方の直流電圧Ｖ
ａは隣合う電極層２７ｃ間に印加されるようになってお
り、駆動回路２５の他方の直流電圧Ｖｂは隣合う電極層
２８ｃ間に印加されるようになっている。圧電素子層２
７ｂ，２８ｂの分極方向と電圧印加方向とが一致するよ
うにしてあり、電極層２７ｃ，２８ｃに直流電圧Ｖａ，
Ｖｂを印加すれは圧電素子層２７ｂ，２８ｂが印加電圧
値Ｖａ，Ｖｂに応じて厚み方向へ歪み伸長する。従っ
て、電歪積層体２７，２８全体が積層方向へ伸長し、レ
バー２６ｂが両電歪積層体２７，２８の歪み作用力を受
ける。
【００２６】両電歪積層体２７，２８の歪み特性は図７
（ｂ）の曲線Ｃ2 で表されるが、図２あるいは図３の場
合と同様に直流電圧Ｖａ，Ｖｂを差動印加し、差動歪み
出力を利用することによって両電歪積層体２７，２８の
合成歪み特性の非線形性と温度ドリフトとを著しく改善
し、ヒステリシス特性も軽減できる。
（ｂ）の曲線Ｃ2 で表されるが、図２あるいは図３の場
合と同様に直流電圧Ｖａ，Ｖｂを差動印加し、差動歪み
出力を利用することによって両電歪積層体２７，２８の
合成歪み特性の非線形性と温度ドリフトとを著しく改善
し、ヒステリシス特性も軽減できる。
【００２７】図５は図４の電歪アクチュエータを２組以
上合わせた実施例を示し、両電歪アクチュエータのレバ
ー２６ｂの作用先端が結合され、中央部付近の断面を細
くしてばね２６ｃを構成している。２９は例えば放電電
極などのように、図の上下方向に対して位置決めすべき
対象物で、このような複数組みのアクチュエータ構成に
よってレバー２６ｂの作用力が倍加すると共に、レバー
２６が単一の場合の円弧動作が改善されて正確に上下方
向の直線動作をさせ得る。
上合わせた実施例を示し、両電歪アクチュエータのレバ
ー２６ｂの作用先端が結合され、中央部付近の断面を細
くしてばね２６ｃを構成している。２９は例えば放電電
極などのように、図の上下方向に対して位置決めすべき
対象物で、このような複数組みのアクチュエータ構成に
よってレバー２６ｂの作用力が倍加すると共に、レバー
２６が単一の場合の円弧動作が改善されて正確に上下方
向の直線動作をさせ得る。
【００２８】
【発明の効果】以上詳述したように本発明の差動式歪み
アクチュエータは、磁歪あるいは電歪の非線形特性、温
度ドリフトの影響を著しく改善し、ヒステリシス特性を
抑制して良好な歪み線形性を得ることができるという優
れた効果を奏する。
アクチュエータは、磁歪あるいは電歪の非線形特性、温
度ドリフトの影響を著しく改善し、ヒステリシス特性を
抑制して良好な歪み線形性を得ることができるという優
れた効果を奏する。
【図１】 差動式磁歪アクチュエータの構造及び駆動回
路を示す組合せ図である。
路を示す組合せ図である。
【図２】 磁歪ヒステリシス特性及び駆動回路の入出力
特性を示すグラフである。
特性を示すグラフである。
【図３】 磁歪ヒステリシス特性及び駆動回路の入出力
特性を示すグラフである。
特性を示すグラフである。
【図４】 差動式電歪アクチュエータの構造及び駆動回
路を示す組合せ図である。
路を示す組合せ図である。
【図５】 差動式電歪アクチュエータの構造及び駆動回
路の別例を示す組合せ図である。
路の別例を示す組合せ図である。
【図６】 （ａ）は従来の磁歪アクチュエータの構造を
示す簡略図であり、（ｂ）は磁歪のヒステリシス特性を
表すグラフである。
示す簡略図であり、（ｂ）は磁歪のヒステリシス特性を
表すグラフである。
【図７】 （ａ）は従来の電歪アクチュエータの構造を
示す簡略図であり、（ｂ）は電歪のヒステリシス特性を
表すグラフである。
示す簡略図であり、（ｂ）は電歪のヒステリシス特性を
表すグラフである。
１５，１６…コイル、１７，１８…磁歪ロッド、２５…
駆動回路、２７，２８…電歪積層体、Ｅａ，Ｅｂ…電源
回路。
駆動回路、２７，２８…電歪積層体、Ｅａ，Ｅｂ…電源
回路。
─────────────────────────────────────────────────────
【手続補正書】
【提出日】平成４年１１月１２日
【手続補正１】
【補正対象書類名】図面
【補正対象項目名】図１
【補正方法】変更
【補正内容】
【図１】
Claims (3)
- 【請求項１】入力信号（Ｖin）に比例した駆動信号（Ｖ
ａ）を出力する第１の電源回路（Ｅａ）と、 前記入力信号（Ｖin）に逆比例した駆動信号（Ｖａ）を
出力する第２の電源回路（Ｅｂ）と、 第１の電源回路（Ｅａ）の駆動信号（Ｅａ）によって歪
み誘発力を発生する第１の歪み誘発手段（１５又は２７
ｃ）と、 第２の電源回路（Ｅｂ）の駆動信号（Ｅｂ）によって歪
み誘発力を発生する第２の歪み誘発手段（１６又は２８
ｃ）と、 第１の歪み誘発手段（１５又は２７ｃ）及び第２の歪み
誘発手段（１６又は２８ｃ）の作動によって歪みを生じ
る一対の歪体（１７，１８又は２７ｂ，２８ｂ）と、 各歪体（１７，１８又は２７ｂ，２８ｂ）の歪み作用に
よって互いに逆方向への駆動作用を受ける可動体（２３
又は２６ｂ）とを備えたことを特徴とする差動式歪みア
クチュエータ。 - 【請求項２】歪み誘発手段（１５，１６）はコイルであ
り、歪体（１７，１８）は磁歪体である請求項１に記載
の差動式歪みアクチュエータ。 - 【請求項３】歪み誘発手段（２７ｃ，２８ｃ）は歪体
（２７ｂ，２８ｂ）を挟んで対となる直流電圧印加電極
対であり、歪体（２７ｂ，２８ｂ）は電歪体である請求
項１に記載の差動式歪みアクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3319447A JPH0697529A (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 差動式歪みアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP3319447A JPH0697529A (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 差動式歪みアクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH0697529A true JPH0697529A (ja) | 1994-04-08 |
Family
ID=18110307
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP3319447A Pending JPH0697529A (ja) | 1991-12-03 | 1991-12-03 | 差動式歪みアクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH0697529A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003009402A2 (de) * | 2001-07-17 | 2003-01-30 | Eads Deutschland Gmbh | Aktorsystem |
| CN102437778A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-05-02 | 南昌工程学院 | 一种线性输出的磁致伸缩式直线驱动器 |
| CN109932668A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-25 | 三峡大学 | 基于正反向激励的低磁滞tmr磁场测量装置 |
Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03283580A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Nec Corp | 変位拡大機構付圧電アクチュエータ |
-
1991
- 1991-12-03 JP JP3319447A patent/JPH0697529A/ja active Pending
Patent Citations (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| JPH03283580A (ja) * | 1990-03-30 | 1991-12-13 | Nec Corp | 変位拡大機構付圧電アクチュエータ |
Cited By (6)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| WO2003009402A2 (de) * | 2001-07-17 | 2003-01-30 | Eads Deutschland Gmbh | Aktorsystem |
| WO2003009402A3 (de) * | 2001-07-17 | 2003-10-09 | Eads Deutschland Gmbh | Aktorsystem |
| CN102437778A (zh) * | 2011-12-28 | 2012-05-02 | 南昌工程学院 | 一种线性输出的磁致伸缩式直线驱动器 |
| CN102437778B (zh) * | 2011-12-28 | 2014-09-10 | 南昌工程学院 | 一种线性输出的磁致伸缩式直线驱动器 |
| CN109932668A (zh) * | 2019-03-27 | 2019-06-25 | 三峡大学 | 基于正反向激励的低磁滞tmr磁场测量装置 |
| CN109932668B (zh) * | 2019-03-27 | 2020-11-27 | 三峡大学 | 基于正反向激励的低磁滞tmr磁场测量装置 |
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