(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
ハウジング（３）内に、一端が固定端（４ａ）に形成されると共に他端が自由端（４ｂ）に形成された超磁歪ロッド（４）と、当該ロッド（４）の軸方向に磁界を形成する磁界発生コイル（５）とを備え、当該磁界発生コイル（５）で形成される磁界により前記超磁歪ロッド（４）を伸縮させてその変位をハウジング（３）外に伝達する超磁歪アクチュエータにおいて、
前記超磁歪ロッド（４）の自由端（４ｂ）には、その変位をハウジング（３）外に伝達するアクチュエータロッド（１０）  が連結されて、前記超磁歪ロッド（４）及びアクチュエータロッド（１０）で駆動ロッド（１１）が形成され、
当該駆動ロッド（１１）は、前記アクチュエータロッド（１０）がその軸方向に沿って所定間隔で配設された複数の板バネ（１３，１４）に貫設されて、超磁歪ロッド（４）が伸縮したときにハウジング（３）の空間内を無摺動状態で変位するように前記各板バネ（１３，１４）で懸架されたことを特徴とする超磁歪アクチュエータ。
【請求項２】
前記超磁歪ロッド（４）を中心にして、その周囲に前記磁界発生コイル（５）が配設されると共に、さらにその周囲にバイアス磁界発生磁石（６）が配設され、
当該超磁歪ロッド（４）の固定端（４ａ）側に、前記磁界発生コイル（５）及びバイアス磁界発生磁石（６）の一方の端部を支持する円板状ヨーク（７）が配設されると共に、当該超磁歪ロッド（４）の自由端側には、前記磁界発生コイル（５）及びバイアス磁界発生磁石（６）の他方の端部を支持する円環状ヨーク（８）と、当該円環状ヨーク（８）に対して所定のクリアランスでその中心部に配設されて前記超磁歪ロッド（４）とアクチュエータロッド（１０）の間に介装される可動ヨーク（９）が配設されてなり、
前記超磁歪ロッド（４），バイアス磁界発生磁石（６），円板状ヨーク（７），円環状ヨーク（８）及び可動ヨーク（９）とで閉磁気回路構造に形成されて成る前記請求項１記載の超磁歪アクチュエータ。
【請求項３】
前記板バネ（１３，１４）は、非磁性材料で形成されると共に、前記板バネ（１３，１４）は、少なくともその一方の板バネ（１３）が超磁歪ロッド（４）を圧縮する方向にプリストレスを付与するように付勢されると共に、当該一方の板バネ（９）を撓ませてプリストレスの強度を調整するプリストレス調整ネジ（１６）を備えたことを特徴とする請求項１又は２記載の超磁歪アクチュエータ。
【請求項４】
ハウジング（３）内に、一端が固定端（４ａ）に形成されると共に他端が自由端（４ｂ）に形成された超磁歪ロッド（４）と、当該ロッド（４）の軸方向に磁界を形成する磁界発生コイル（５）とを備え、当該磁界発生コイル（５）で形成される磁界により前記超磁歪ロッド（４）を伸縮させてその変位をハウジング（３）外に伝達する超磁歪アクチュエータ（１）を電気−機械変換部とし、音声電流を前記磁界発生コイル（５）に入力させて、当該音声電流に応じた振動を前記超磁歪ロッド（４）に生じさせ、これを音声放射部となる振動板（１２）に伝達して音声を出力するように成された超磁歪スピーカにおいて、
前記超磁歪ロッド（４）の自由端（４ｂ）には、その変位を前記振動板（１２）に伝達するアクチュエータロッド（１０）が連結されて、前記超磁歪ロッド（４）及びアクチュエータロッド（１０）で駆動ロッド（１１）が形成され、
当該駆動ロッド（１１）は、前記アクチュエータロッド（１０）がその軸方向に沿って所定間隔で配設された複数の板バネ（１３，１４）に貫設されて、超磁歪ロッド（４）が伸縮したときにハウジング（３）の空間内を無摺動状態で変位するように前記各板バネ（１３，１４）で懸架されたことを特徴とする超磁歪スピーカ。
【発明の詳細な説明】
【０００１】
【発明の属する技術分野】
本発明は、磁界発生コイルで形成される磁界により超磁歪ロッドを伸縮させてその変位をハウジング外に伝達する超磁歪アクチュエータと、これを用いた超磁歪スピーカに関する。
【０００２】
【従来の技術】
超磁歪材料は、磁界中で磁界方向に１５００〜２０００ｐｐｍもの大変位を生じ、その発生応力が大きく、応答速度も速く、低電圧で駆動することができるなどの利点があるため、電気量を機械量に変換したり、機械量を電気量に変換するアクチュエータとして近年注目されている。
図２はこの超磁歪アクチュエータを音声電流−機械振動変換部として使用した従来の超磁歪スピーカであって、一端２２ａが当該ヨーク２１の内底２１ａに当接されると共に他端が自由端２２ｂに形成された超磁歪ロッド２２と、当該ロッド２２の軸方向に音声電流に応じた磁界を形成する磁界発生コイル２３がハウジング２１内に配設されると共に、前記超磁歪ロッド２２の自由端２２ｂに音声放射部となる振動板２４を固定し、前記磁界発生コイル２３で形成される磁界により前記超磁歪ロッド２２を伸縮させて音声信号に応じた変位をその自由端２２ｂに固定した振動板２４に伝達して音声に変換するように成されている。
【０００３】
【発明が解決しようとする課題】
しかしながら、この種のスピーカは、超磁歪ロッド２２が伸縮したときにガタを生じないようにその自由端２２ｂ側をハウジング２１の開口部２１ｂで摺接支持させており、超磁歪ロッド２２が伸縮したときにその開口部２１ｂで擦れて、その摺動音が超磁歪ロッド２２を介して振動板２４に伝達されるので、聞き苦しい雑音が発生し、さらに、摺動抵抗が種々の外部要因で変化するという音響機器にとっては致命的な問題があった。
なお、超磁歪アクチュエータをスピーカ以外の用途に用いる場合は、それほど深刻ではないが、やはり伸縮時にノイズが発生したり、摺動による物理的動摩擦抵抗が変化したりすると、その用途によっては不都合を生ずるという問題が残る。
そこで本発明は、超磁歪ロッドを伸縮させたときに、そのような摺動による不都合が生じないようにすることを技術的課題としている。
【０００４】
【課題を解決するための手段】
この課題を解決するために、本発明は、ハウジング内に、一端が固定端に形成されると共に他端が自由端に形成された棒状の超磁歪ロッドと、当該ロッドの軸方向に磁界を形成する磁界発生コイルとを備え、当該磁界発生コイルで形成される磁界により前記超磁歪ロッドを伸縮させてその変位をハウジング外に伝達する超磁歪アクチュエータにおいて、前記超磁歪ロッドの自由端には、その変位をハウジング外に伝達するアクチュエータロッドが連結されて、前記超磁歪ロッド及びアクチュエータロッドで駆動ロッドが形成され、当該駆動ロッドは、前記アクチュエータロッドがその軸方向に沿って所定間隔で配設された複数の板バネに貫設されて、超磁歪ロッドが伸縮したときにハウジングの空間内を無摺動状態で変位するように前記各板バネで懸架されたことを特徴とする。
【０００５】
本発明によれば、磁界発生コイルに電気信号を供給すると、その電気信号に応じて超磁歪ロッドの軸方向に磁界が形成され、当該磁界の変化に応じて超磁歪ロッドが伸縮してその自由端が変位し、その変位がアクチュエータロッドを介してハウジング外に伝達される。
このとき、超磁歪ロッドとアクチュエータロッドを連結してなる駆動ロッドは、前記アクチュエータロッドがその軸方向に沿って所定間隔で配設された複数の板バネに貫設されて、超磁歪ロッドが伸縮したときにハウジングの空間内を無摺動状態で変位するように前記各板バネで懸架されているので、ハウジングや磁界発生コイルと摺動することによる不都合を生ずることがない。
【０００６】
【発明の実施の形態】
以下、本発明の実施態様を図面に基づいて具体的に説明する。
図１は本発明に係る超磁歪アクチュエータを利用した超磁歪スピーカを示す断面図である。
【０００７】
本例の超磁歪スピーカ１は、音声電流を機械振動に変換する変換部に超磁歪アクチュエータ２を使用しており、当該超磁歪アクチュエータ２は、ハウジング３内に、超磁歪材料で形成された超磁歪ロッド４を中心にして、その周囲に当該ロッド４の軸方向に磁界を形成する磁界発生コイル５が前記超磁歪ロッド４に対して所定のクリアランスをもって配設されると共に、さらにその周囲には超磁歪ロッド４にバイアス磁界をかけるバイアス磁界発生磁石６が配設されている。
超磁歪ロッド４は、例えば、Ｔｂ  ０．２８  −Ｄｙ  ０．７２  −Ｆｅ  １．９２  を中心組成とするＥＴＲＥＭＡ  Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ（登録商標）などの超磁歪材料が用いられ、その寸法は、例えば直径６ｍｍ×長さ５０ｍｍに選定されている。
【０００８】
前記超磁歪ロッド４，前記磁界発生コイル５及びバイアス磁界発生磁石６の一方の端部は、それぞれが円板状ヨーク７に支持され、当該円板状ヨークにより超磁歪ロッド４の一端側が軸方向に移動不能な固定端４ａに形成されている。
また、前記磁界発生コイル５及びバイアス磁界発生磁石６の他方の端部は円環状ヨーク８に支持されると共に、前記超磁歪ロッド４の他端側には、前記円環状ヨーク８に対して所定のクリアランスでその中心部に配設された可動ヨーク９が連結されて、軸方向に移動可能な自由端４ｂに形成されている。
そして、前記超磁歪ロッド４，バイアス磁界発生磁石６，円板状ヨーク７，円環状ヨーク８，可動ヨーク９とで閉磁気回路構造に形成されている。
【０００９】
また、前記超磁歪ロッド４の自由端４ｂには、前記可動ヨーク９を介してアクチュエータロッド１０が一体的に連結されて、前記超磁歪ロッド４，可動ヨーク９及びアクチュエータロッド１０とで駆動ロッド１１が形成され、超磁歪ロッド４が伸縮したときの自由端４ｂの変位が、駆動ロッド１１の先端に伝達されるようになされている。
そして、この駆動ロッド１１の先端に、磁気発生コイル５の磁界変化により生ずる超磁歪ロッド４の機械的振動を音声に変換する音声放射部となる振動板１２が取付円板１２ａを介して固着されて、超磁歪スピーカ１が形成されている。
【００１０】
また、前記超磁歪アクチュエータ２のハウジング３には、超磁歪アクチュエータ２から突出されているアクチュエータロッド１０を円板状スプリング１３，１４を介して支持する外筒１５が取り付けられている。
そして、前記駆動ロッド１１は、前記アクチュエータロッド１０がその軸方向に沿って所定間隔で配設された２枚の前記円板状スプリング１３，１４に貫設されて、超磁歪ロッド４が伸縮したときに、当該駆動ロッド１１が、超磁歪ロッド４及び磁界発生コイル５との間、可動ヨーク９と円環状ヨーク８との間に所定のクリアランスを維持した状態で軸方向に、且つ、ハウジング３の空間内を無摺動状態で変位するように前記各板バネ１３，１４で懸架されている。
そして、駆動ロッド１１の先端側を支持する円板状スプリング１３は、例えば、厚さ２ｍｍ×直径６０ｍｍ程度のリン青銅で形成され、その中心部に、アクチュエータロッド１０の先端に形成されたボルト部１０ａが貫通され、当該ボルト部１０ａに螺合されるナット１０ｂで固定されると共に、その周縁部が外筒１５に螺合されるプリストレス調整ネジ１６の周縁部に形成された突条１６ａに押しつけられて、前記超磁歪ロッド４に対してその圧縮方向にプリストレスを付与するようになされている。
また、他方の円板状スプリング１４は、例えば、厚さ１ｍｍ×直径６０ｍｍ程度のリン青銅で形成され、駆動ロッド１０が円板状スプリング１３で支持された中心部を支点に回転したりガタを生じないように、その変位方向を規制するもので、その周縁部がボルト１７で外筒１３に固定されると共に、その中心に可動ヨーク９のボルト部９ａが貫通されてこれに螺合するアクチュエータロッド１０の雌ねじ部１０ｃとの間に挟み付けて固定するようになされている。
なお、前記各円板状スプリング１３，１４は、リン青銅，バネ用洋白，チタン銅合金，ベリリウム銅合金，ＳＵＳ３０４，ＳＵＳ６３１，６Ａｌ−４Ｖ−Ｔｌ合金，３Ａｌ−２．５  Ｖ−Ｔｌ合金などの非磁性材料で形成されている。
また、閉磁気回路を形成する前記超磁歪ロッド４，バイアス磁界発生磁石６，円板状ヨーク７，円環状ヨーク８及び可動ヨーク９を除くその他の構成部品、すなわち、ハウジング３，外筒１３，アクチュエータロッド１０，プリストレス調整ネジ１６などは、非磁性材料で形成することが望ましい。
【００１１】
以上が本発明の一例構成であって、次にその作用について説明する。
磁界発生コイル５に音声電流を供給すると、超磁歪ロッド４の軸方向に形成される磁界の強度が音声電流に応じて変化するので、超磁歪ロッド４は音声電流の強度はその軸方向に伸縮して、その自由端４ｂが変位する。
そして、この変位がアクチュエータロッド１０を介して振動板１２に伝達されて音声に変換される。
このとき、超磁歪ロッド４とアクチュエータロッド１０を連結してなる駆動ロッド１１は、前記アクチュエータロッド１０が二枚の板バネ１３，１４に貫設されて、超磁歪ロッド４が伸縮したときにハウジング３の空間内を非摺動状態で変位するように前記各板バネ１３，１４で懸持されているので、各円環状ヨーク８や、磁界発生コイル５と摺動することがなく、したがって摺動による不都合を生ずることがない。
【００１２】
なお、超磁歪ロッド４はその発生応力が極めて高いので、前記駆動ロッド１１の先端に固着する振動板１２として、面積の広い板材などを用いることができ、例えば、絵画，写真，リトグラフや、ついたてなどの室内装置品や、壁材などの建材を用い、超磁歪アクチュエータ２のハウジング３を絵画などの額縁を兼用するフレーム（図示せず）などに固定することにより平面スピーカを形成することができ、左右に開くついたての各面の裏側に夫々超磁歪アクチュエータ２を配設して、その駆動ロッド１１についたての各面を固定すれば、一台のついたてをステレオスピーカとして使用することもできる。
また、前記駆動ロッド１１は、超磁歪材料で形成された超磁歪ロッド４と他の材質で形成されたアクチュエータロッド１０とを連結する場合に限らず、超磁歪材料で一体形成される場合であってもよい。
さらに、例えば、円板状スプリング１４の超磁歪ロッド４側の面に、樹脂製ダイアフラム状のパッキン（図示せず）を介装すれば、超磁歪アクチュエータ３内を水密構造に形成することができる。
さらにまた、本発明に係る超磁歪アクチュエータ２は、超磁歪スピーカ１の音声信号を機械振動に変換する変換部として使用する場合に限らず、地中探査，海洋トモグラフィ，ソナーなどの音波発生装置や、燃料噴射ノズルのアクチュエータ，カメラ用オートフォーカスの駆動装置、惑星や人工衛星観測用のミラーを駆動するマイクロポジショナなど、任意の用途に適用し得ることは、当該発明の属する技術分野の当業者であれば明らかなことであろう。
なお、この場合に、音波発生装置などのように駆動ロッド１１の先端を振動させる場合は、磁界発生コイル５に交流電流を供給すればよく、さらに、カメラ用オートフォーカスの駆動装置やマイクロポジショナなど駆動ロッド１１の先端を一定量変位させる場合は、磁界発生コイル５に交流電流を供給すればよい。
さらに、バイアス磁界発生磁石６で形成される磁界中で超磁歪アクチュエータ２の駆動ロッド１１に機械的変位を与えると、超磁歪ロッド４が外力により伸縮して磁界発生コイル５に起電力を生ずるので、本発明に係る超磁歪アクチュエータ２を機械的変位−電流変換手段として用いることができ、例えば音声振動を電気信号に変換するマイクロフォンや、外的な振動エネルギーをキャンセルして静止させるアクティブ防振／アクティブ防音装置として使用することもできる。
【００１３】
【発明の効果】
以上述べたように、本発明によれば、超磁歪ロッドにアクチュエータロッドを連結してなる駆動ロッドは、前記アクチュエータロッドがその軸方向に沿って所定間隔で配設された複数の板バネに貫設されて、超磁歪ロッドが伸縮したときにハウジングの空間内を無摺動状態で変位するように前記各板バネで懸架されているので、ハウジングや磁界発生コイルと摺動することがなく、したがって摺動によるノイズの発生などの不都合を生ずることがないという大変優れた効果を奏する。
【図面の簡単な説明】
【図１】本発明に係る超磁歪アクチュエータを用いた超磁歪スピーカを示す断面図。
【図２】従来の超磁歪スピーカを示す断面図。
【符号の説明】
１・・・・・超磁歪スピーカ
２・・・・・超磁歪アクチュエータ
３・・・・・ハウジング
４・・・・・超磁歪ロッド
４ａ・・・・固定端
４ｂ・・・・自由端
５・・・・・磁界発生コイル
６・・・・・バイアス磁界発生磁石
７・・・・・円板状ヨーク
８・・・・・円環状ヨーク
９・・・・・可動ヨーク
１０・・・・・アクチュエータロッド
１１・・・・・駆動ロッド
１２・・・・・振動板
１３，１４・・板バネ
１５・・・・・外筒
【図１】
0003615883.tif 000002
【図２】
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