(57)【要約】【課題】  携帯型機器のディスプレイ装置等のような狭小機器又は小寸法機器に組込むことができ、しかも、比較的高剛性の被駆動部材を駆動することができる磁歪素子アクチュエータを提供する。【解決手段】    磁歪素子アクチュエータは、超磁歪素子１の素材長方向の磁歪変形によって被駆動部材１１を駆動する。超磁歪素子は、素材長を体積の立方根以下の寸法に設定した偏平薄型の形態を有する。軸芯方向の貫通孔４が超磁歪素子の軸芯部に形成され、貫通孔によって形成された中空部には、バイアス磁界用永久磁石２１が収容され、超磁歪素子の外側には、界磁コイル２２が配置される。【選択図】  図３
2006302937.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超磁歪素子の素材長方向の磁歪変形によって被駆動部材を駆動する磁歪素子アクチュエータにおいて、素材長を体積の立方根以下の寸法に設定した偏平薄型の超磁歪素子を有することを特徴とする磁歪素子アクチュエータ。
【請求項２】
軸芯方向の貫通孔を前記超磁歪素子の軸芯部に形成し、該貫通孔によって形成された中空部にバイアス磁界用永久磁石を収容し、前記超磁歪素子の外側に界磁コイルを配置したことを特徴とする請求項１に記載の磁歪素子アクチュエータ。
【請求項３】
平板状の磁性体ヨークと、プレストレス付与手段とを備え、前記ヨークは、対をなして前記超磁歪素子の軸端面に配置され、前記プレストレス付与手段は、前記ヨークの外縁部に係止する弾性変形可能なスプリングクリップからなり、互いに接近する予荷重を前記ヨークに与え、前記ヨークによって加えられた軸方向の圧縮力は、プレストレスとして前記磁歪素子に作用することを特徴とする請求項２に記載の磁歪素子アクチュエータ。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれか１項に記載のアクチュエータをディスプレイ装置の表層板に接続し又は接合し、該表層板を分割振動させるようにしたことを特徴とする携帯型機器のディスプレイ装置。
【請求項５】
前記アクチュエータを前記表層板に一体的に接続又は接合したことを特徴とする前記４に記載のディスプレイ装置。
【請求項６】
前記表層板又はその一部を前記アクチュエータの構成要素として使用したことを特徴とする請求項４に記載のディスプレイ装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪素子アクチュエータに関するものであり、より詳細には、超磁歪素子の素材長方向の磁歪変形によって被駆動部材を駆動する磁歪素子アクチュエータに関するものである。
【背景技術】
【０００２】
近年、携帯電話、ＰＤＡ、携帯端末等の小型携帯型機器が広く普及したが、通信手段及び情報伝達手段の発達に伴い、動画伝送、ＴＶ受信、ゲーム等の多様な機能を携帯型機器に要求する傾向がある。携帯型機器を多機能化するために、携帯型機器のＡＶ表現能力を更に改良し又は高品位化する必要が生じている。また、このような携帯型機器の普及とともに、高品位の携帯型オーディオ再生機器も又、近年殊に普及しつつある。このような近年の傾向は、携帯型機器の新たな方向性を示唆しており、これは、ナロウキャスティングの胎動等を考慮すると、更なる携帯型機器の普及及び発展を予測させる。
【０００３】
他方、この種の携帯型機器は、薄型、小型且つ省電力という携帯型機器固有の条件を本質的に求められる。このような携帯型機器の条件は、ＡＶ機器としての機能、例えば、ＴＶ再生、動画再生等の機能と両立し難く、携帯型機器を多機能化し又は高性能化する上で障害となっている。
【０００４】
例えば、携帯型機器の画面の拡大は、スピーカ等の音響装置の取付けスペースを制限し又は制約する結果を招き、画面の表示機能と、音響装置の音響機能とを両立させることは、実際には極めて困難である。例えば、現在市場に流通している携帯電話の多くは、スピーカ開口部をディスプレイ部の背面に配置した構成を採用しているが、このようなスピーカ開口部の配置は、ユーザに違和感を与える懸念がある。
【０００５】
また、携帯電話がＡＶ機能を兼ね備えた場合、ユーザは、通常、頭部をディスプレイ部から数十センチメートル離間させた状態で視聴する。携帯電話の受話口を動画再生用音響装置として使用する形態を想定し得るが、携帯電話の受話口は、ユーザが耳を受話口に近接させることを前提としたものであることから、高い音響出力を備えていない。これに対し、携帯電話の画面前面板を圧電素子によって分割振動させて音響エネルギーを出力する方法が考えられるが、頭部をディスプレイ部から離間させた状態で視聴するには、通常の電話機能よりも数十ｄＢ高い音圧レベルの音響エネルギーを画面前面板を出力しなければならない。しかし、圧電素子を音響駆動源として用いた構成では、このような高い音圧レベルの音響エネルギーを出力する性能は得られない。
【０００６】
入力磁界の変化に応答して伸縮する磁歪素子が知られている。近年、変位量が磁歪素子長さの約1000ppmを超える磁歪変形を示す磁歪材料が発見され、このような超磁歪素子をスピーカ駆動源等の各種アクチュエータの構成要素として利用するための研究が行われている。
【０００７】
例えば、特開2000-315829号公報に開示された磁歪アクチュエータは、磁界の方向と直交する方向に磁歪変形する面状磁歪素子を有し、磁歪素子は、その外周領域に巻回した励磁コイルの磁界によって面外方向（面と直交する方向）に変形する。また、特開2000-341791号公報に開示されたスピーカドライバは、磁界の方向と直交する方向に磁歪変形する薄板状の磁歪素子をスピーカ振動板の駆動源として使用し、入力磁界に応答した磁歪素子の面外方向の変形によってスピーカ振動板を振動させるように構成されている。このように面状磁歪素子の面外方向の変位を利用したスピーカ駆動源は、特開2000-341792号公報、特開2000-341793号公報、特開2000-341794号公報に同様に開示されている。
【０００８】
また、磁界方向の磁歪素子の伸縮を利用したスピーカ駆動源、或いは、携帯電話用バイブレータ駆動源が、特開2004-363967号公報、特開2004-26307号公報、特開2004-289443号公報に開示されている。これらの装置では、微小な磁歪素子の軸方向変位を有効利用すべく、細長い軸部材に磁歪素子を成形し、これにより、磁歪素子長さの1000ppm程度の変位によって比較的大きな軸方向の絶対伸縮量を得ている。
【特許文献１】特開2000-315829号公報
【特許文献２】特開2000-341791号公報
【特許文献３】特開2000-341792号公報
【特許文献４】特開2000-341793号公報
【特許文献５】特開2000-341794号公報
【特許文献６】特開2004-363967号公報
【特許文献７】特開2004-26307号公報
【特許文献８】特開2004-289443号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００９】
しかしながら、面状磁歪素子の面外方向の変位を利用する形式のスピーカ駆動源や、軸状磁歪素子の軸長に依存して絶対伸縮量を確保する形式のスピーカ駆動源は、薄く且つ小型の外形を重視した設計の携帯型機器には組込むことができない。
【００１０】
また、携帯型機器のディスプレイ部の表面は、比較的高い剛性の透明板で保護されており、細長い軸部材として成形された磁歪素子の軸方向発生力では、このような透明板を駆動し、これを振動させることはできない。
【００１１】
本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、その目的とするところは、携帯型機器のディスプレイ装置等のような狭小機器又は小寸法機器に組込むことができ、しかも、比較的高剛性の被駆動部材を駆動することができる磁歪素子アクチュエータを提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明は、上記目的を達成すべく、超磁歪素子の素材長方向の磁歪変形によって被駆動部材を駆動する磁歪素子アクチュエータにおいて、素材長を体積の立方根以下の寸法に設定した偏平薄型の超磁歪素子を有することを特徴とする磁歪素子アクチュエータを提供する。
【００１３】
本発明の上記構成によれば、アクチュエータは、偏平薄型化した超磁歪素子を有する。偏平薄型の超磁歪素子では、軸方向の変位量は比較的小さい。反面、超磁歪素子の軸方向発生力が高く、高剛性の被駆動部材を駆動することができる。しかも、偏平薄型化した超磁歪素子は、超磁歪素子の支持部材と被駆動部材との間に形成された僅かな寸法の空間に挿入することができる。
【００１４】
また、偏平薄型の超磁歪素子は、断面係数が大きく、従って、超磁歪素子に作用する曲げ応力が低下する。このため、超磁歪素子に作用する外力、特に、曲げモーメントに対する超磁歪素子の耐力が向上する。従って、超磁歪素子の偏平薄型化は、超磁歪素子の破壊を防止する上で有利である。
【００１５】
更に、扁平薄型化した超磁歪素子を備えたアクチュエータでは、細長い軸形態の超磁歪素子と比較すると、磁路を占める素子及び空気の割合が相対的に低下する。これは、駆動に必要な磁界強さを生じさせるための界磁コイルの起磁力を低減することを可能にし、超磁歪素子を用いたアクチュエータの省電力化に寄与する。
【００１６】
本発明は又、上記構成の磁歪素子アクチュエータにおいて、軸芯方向の貫通孔を前記超磁歪素子の軸芯部に形成し、該貫通孔によって形成された中空部にバイアス磁界用永久磁石を収容し、前記超磁歪素子の外側に界磁コイルを配置したことを特徴とする磁歪素子アクチュエータを提供する。
【００１７】
中空部に永久磁石を配置し、界磁コイルを超磁歪素子の外側に配置した本発明の構成によれば、界磁コイルに対する界磁コイル導線の着脱を容易に行うことができる。このような永久磁石及び界磁コイル装置の配置は、アクチュエータの製造工程を簡素化し、或いは、アクチュエータの生産性を向上する上で有利である。
【００１８】
また、中空部に永久磁石を配置した構成によれば、実質的に全荷重が超磁歪素子に作用するようにアクチュエータを構成することができる。しかも、超磁歪素子の軸端部に永久磁石を配置する必要がないので、アクチュエータを偏平薄型に設計することができる。
【００１９】
更に、軸芯部を中空に形成することにより、超磁歪素子の外径は拡大するので、超磁歪素子の断面係数が増大する。従って、曲げモーメントに対する超磁歪素子の耐力は、更に向上する。
【００２０】
本発明は更に、上記構成の磁歪素子アクチュエータにおいて、平板状の磁性体ヨークと、プレストレス付与手段とを備え、前記ヨークは、対をなして前記超磁歪素子の軸端面に配置され、前記プレストレス付与手段は、前記ヨークの外縁部に係止する弾性変形可能なスプリングクリップからなり、互いに接近する予荷重を前記ヨークに与え、前記ヨークによって加えられた軸方向の圧縮力は、プレストレスとして前記磁歪素子に作用することを特徴とする磁歪素子アクチュエータを提供する。
【００２１】
本発明の上記構成によれば、アクチュエータは、平板型ヨークの外縁部にプレストレス付与手段を係止し、ヨーク間に介挿した超磁歪素子をヨークによって挟持する構造を有する。プレストレス付与手段は、アクチュエータの軸方向長さを増大させず、アクチュエータの扁平薄型化を妨げる要因とならない。
【００２２】
また、ヨークの磁気抵抗は、超磁歪素子及び空気に比べて極めて小さく、磁路の長さは、概ね、磁路において超磁歪素子及び空気が占める部分の長さに等しいと考えることができる。従って、上記構成のアクチュエータによれば、界磁コイル及び永久磁石が発生した磁束は、有効且つ均一に超磁歪素子に作用する。
【００２３】
更に、上記アクチュエータは、超磁歪素子にプレストレスを付与する手段を備えたアクチュエータユニットを構成する。このようなアクチュエータユニットは、支持部材及び被駆動部材の構造に依存しない独立したアクチュエータユニットとして製造することができる。
【００２４】
好ましくは、アクチュエータは、携帯型機器のディスプレイ装置を構成する表層板に接続又は接合され、該表層板を分割振動させる。例えば、アクチュエータは、携帯電話のディスプレイ部の画面余白部において、表層パネルとＬＣＤパネルとの間に介挿され、表層パネルを分割振動させる。ディスプレイ装置の表層板は、比較的高い剛性を有するが、前述の如く偏平薄型化した超磁歪素子は、比較的大きな軸方向の駆動力を発生し、表層板を駆動する。表層パネルは、音響振動板として機能し、音響振動板の振動は、音響エネルギーに変換する。画面前方に発生した疎密波は、比較的高い音響エネルギーの音波としてユーザに到達する。
【００２５】
望ましくは、アクチュエータは、接着剤等によって上記表層板の裏面に一体的に接続又は接合される。表層板又はその一部をアクチュエータの構成要素として使用し、例えば、超磁歪素子を表層板に直に接続し、或いは、表層板の一部を上記ヨークとして使用しても良い。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、携帯型機器のディスプレイ装置等のような狭小機器又は小寸法機器に組込むことができ、しかも、比較的高剛性の被駆動部材を駆動することができる磁歪素子アクチュエータを提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２７】
以下、添付図面を参照して本発明の好適な実施形態について詳細に説明する。
【００２８】
図１は、超磁歪素子の発生歪及び発生応力の特性を示す線図である。
【００２９】
超磁歪素子は、その変位σを完全に拘束した状態（発生歪δ＝０）では、強度80kA/mの磁界の作用によって20MPaの応力σmaxを発生させる。他方、超磁歪素子は、拘束を完全に解放した無負荷状態（発生応力＝０）では、強度80kA/mの磁界の作用によって1000ppmの歪δmaxを発生させる。なお、発生歪δは、変位量ΔＬを超磁歪素子の素子長Ｌで除した値であり、発生応力σは、発生力Ｆを超磁歪素子の断面積Ａで除した値である。
【００３０】
同一磁界の作用の下では、発生応力σ及び発生歪δが逆比例すると考えると、超磁歪素子の発生歪δ及び発生応力σは、負荷特性線（破線で示す）と歪・応力特性線との交点における発生歪δ1及び発生応力σ1の値によって示される。
【００３１】
超磁歪素子の歪δは、1000ppm(0.1％）程度であり、非常に微小であることから、従来は、被駆動部材を駆動する上で有効利用可能な変位量ΔＬを得るために十分な素子長Ｌを確保することが重視され、このため、超磁歪素子を細長い軸部材に成形する必要があると考えられてきた。例えば、超磁歪素子を用いた従来のアクチュエータは、10cmから20cmの素材長（軸方向長さ）に設計され、これにより、駆動部材のピストン運動又は往復運動によって膜部材を振動させる従来形式のスピーカドライブユニットと同程度の変位量を超磁歪素子の軸方向の歪によって得ていた。
【００３２】
同様な観点より、従来は、最大歪δmax（例えば、δmax＝1000ppm）の７０％を超える条件で超磁歪素子を作動させていた。図１には、最大歪δmaxの７０％を超える作動条件が、領域Ｓ（δ＞０．７×δmax）として示されている。しかしながら、このような条件（領域Ｓ）で超磁歪素子を使用した場合、比較的小さい発生応力σ（σ＝σ2）が得られるにすぎず、しかも、細長い軸部材の形態を有する超磁歪素子では、比較的小さい発生力Ｆ（Ｆ＝σ2×Ａ）が得られるにすぎない。このため、超磁歪素子によって駆動される被駆動部材（図示せず）は、比較的低剛性の部材に限られてしまう。
【００３３】
図２は、本実施形態の超磁歪素子１を示す斜視図及び縦断面図である。
【００３４】
超磁歪素子１は、図２（Ａ）に示す如く、直径Ｄ、半径Ｒ及び素材長Ｌの円柱形態に成形される。超磁歪素子１の素材長Ｌは、体積Ｖ＝πＲ2×Ｌの立方根よりも小さい値に設定され、超磁歪素子１は、偏平且つ薄い形態を有する。
【００３５】
図２（Ｂ）に示す如く、超磁歪素子１は、支持部材（基台）１０及び被駆動部材１１の間の空間１２に配置される。超磁歪素子１の平坦な端面２、３が、支持部材１０及び被駆動部材１１に面接触する。支持部材１０は、携帯電話本体等の機器本体（図示せず）に固定され、或いは、機器本体自体の構成要素からなる。被駆動部材１１は、超磁歪素子１の軸方向の磁歪変形によって駆動される。
【００３６】
被駆動部材１１は、比較的高剛性の部材からなり、例えば、携帯電話の表示画面を被覆する透明且つ高剛性の前面板からなる。超磁歪素子１の素材長方向の磁歪変形は、被駆動部材１１によって拘束され、超磁歪素子１は、最大歪δmaxの７０％以下の条件、好ましくは、最大歪δmaxの５０％以下の条件で作動する。図１には、最大歪δmaxの７０％以下の作動条件（δ≦０．７×δmax）が領域Ｔとして示されている。
【００３７】
他方、超磁歪素子１は、素材長方向（負荷の方向）に偏平薄型化した形態を有することから、比較的高剛性の被駆動部材１１を駆動する比較的高い応力σ及び力Ｆを発生させる。
【００３８】
即ち、同一素材量で超磁歪素子を成形する場合、超磁歪素子の偏平薄型化により素子長Ｌを１／ｎ倍し、断面積Ａをｎ倍すると、変位量は、１／ｎ倍となり、発生力Ｆは、ｎ倍となる。例えば、従来の如く負荷方向に細長い軸形態に成形した超磁歪素子と、図２（Ａ）に示すように負荷方向に偏平薄型化した超磁歪素子１とを同一量の素材で相似形断面に夫々成形した場合、偏平薄型化した超磁歪素子１の変位量ΔＬは、軸状の超磁歪素子の変位量ΔＬの１／ｎ倍であり、超磁歪素子１の発生力Ｆは、軸状の超磁歪素子の発生力Ｆのｎ倍である。
【００３９】
従って、偏平薄型化した超磁歪素子１では、その変位量ΔＬは、比較的小さいが、発生力Ｆが高く、比較的高剛性の被駆動部材１１を駆動することができる。しかも、偏平薄型化した超磁歪素子１は、図２（Ｂ）に示す如く、被駆動部材１１と支持部材１０との間に形成された僅かな寸法の空間１２に挿入することができる。
【００４０】
しかも、このように偏平薄型化した超磁歪素子１の短軸方向の磁歪変形を利用して被駆動部材１１を駆動する構成によれば、長軸方向の磁歪変形を用いた従来の超磁歪素子アクチュエータと比べ、超磁歪素子１の断面係数が大きく増大するので、超磁歪素子１に作用する曲げ応力が低下する。従って、曲げモーメントに対する超磁歪素子１の強度又は耐久性が向上し、曲げモーメントによる超磁歪素子１の破壊を防止することができる。
【００４１】
即ち、超磁歪素子は、一般に、圧縮荷重に対して高い強度を発揮する性質を有する反面（例えば、圧縮強度＝約700MPa）、引張荷重に対する強度は、非常に小さい（例えば、引張強度＝約30MPa）。このため、細長い軸形態に成形され且つ長軸方向の磁歪変形を用いた従来の超磁歪素子においては、被駆動部材から受ける曲げモーメントに対し、断面係数が小さく、従って、比較的僅かな曲げモーメントによって比較的大きな引張応力が超磁歪素子に作用するので、超磁歪素子の折損が生じ易い傾向が観られた。しかしながら、上述の如く偏平薄型化し且つ短軸方向の磁歪変形を用いた超磁歪素子１においては、被駆動部材１１から受ける曲げモーメントに対し、比較的大きな断面係数が得られるので、曲げモーメントの作用によって生じる引張応力（曲げ応力＝曲げモーメント／断面係数）が低減し、曲げモーメントに対する超磁歪素子１の耐力は、大きく向上する。従って、曲げモーメントによる超磁歪素子１の折損を防止することができる。
【００４２】
また、扁平薄型化した超磁歪素子１は、細長い軸形態の超磁歪素子と比較すると、磁路を占める素子及び空気の割合が相対的に低下する。これは、駆動に必要な磁界強さを生じさせるための界磁コイルの起磁力の低減を可能にし、超磁歪素子１を用いたアクチュエータの省電力化に寄与する。なお、磁界の強さは、起磁力／磁路長さによって得られ、起磁力は、コイル通電電流×コイルの巻き数によって得られる。
【００４３】
図３は、超磁歪素子１の使用形態を示す斜視図、縦断面図及び平面図であり、超磁歪素子１は、アクチュエータの駆動部を構成する。
【００４４】
超磁歪素子１は、図３（Ａ）に示す如く、円形断面の中空部４を軸芯部に備えた中空円筒形態に成形される。超磁歪素子１は、図３（Ｂ）に示すように、アクチュエータ２０の構成要素として使用される。アクチュエータ２０は、中空部４に配置されたバイアス磁界用の永久磁石２１と、超磁歪素子１の外側に配置された界磁コイル２２とを備える。界磁コイル２２は、超磁歪素子１と同心に配置される。界磁コイル２２に電圧を印加するための電源２４が、界磁コイル導線２３を介して界磁コイル２２に接続される。界磁コイル２２の入力電流の制御により、超磁歪素子１に作用する磁界を制御し、これにより、超磁歪素子１の素材長方向の変位量を可変制御することができる。
【００４５】
永久磁石を磁歪素子の外側に配置した従来の超磁歪素子アクチュエータでは、界磁コイル導線の着脱が困難であったことから、界磁コイル導線の着脱がアクチュエータの量産性又は生産性向上の障害となっていたが、図３（Ｂ）に示すように中空部４に永久磁石２１を収容したアクチュエータ２０の構造は、界磁コイル２２に対する界磁コイル導線２３の着脱を容易にする。従って、このような構造によれば、アクチュエータ２０の製造工程を簡素化し、或いは、アクチュエータ２０の生産性を向上することができる。
【００４６】
また、永久磁石を軸状の超磁歪素子の両端に配置した従来の超磁歪素子アクチュエータでは、永久磁石が荷重を受ける構造となるばかりでなく、アクチュエータの軸方向長さが増大し、アクチュエータが大型化していたが、中空部４に永久磁石２１を収容した上記アクチュエータ２０の構造によれば、アクチュエータ２０を偏平薄型化するとともに、全荷重を超磁歪素子１で支受することができる。
【００４７】
更に、同一素材量で超磁歪素子を成形した場合、或いは、アクチュエータ２０の装置外径を一定に設定した場合、アクチュエータ２０の筒状構造又は中空構造は、超磁歪素子１の外径の拡大を可能にする。例えば、同一素材量で超磁歪素子１を成形した場合、図３に示すアクチュエータ２０の外径は、図２に示すアクチュエータ２０の外径と比べ、拡大する。超磁歪素子１の外径の拡大は、超磁歪素子１の断面係数の増大をもたらすので、曲げモーメントに対する超磁歪素子１の耐力は、更に向上する。
【００４８】
図４は、超磁歪素子１の他の使用形態を示す縦断面図及び平面図であり、超磁歪素子１は、図３に示す使用形態と同様、アクチュエータの駆動部を構成する。
【００４９】
図４に示す如く、アクチュエータ２０は、磁性体からなる円盤型ヨーク２５、２６と、プレストレス用スプリングクリップ２７とを有する。伸縮時の慣性力（引張荷重）による超磁歪素子１の破壊を阻止するには、プレストレスを超磁歪素子１に与え、超磁歪素子１を予め圧縮応力状態で使用し、これにより、引張応力の発生防止をする方法が一般に採用される。プレストレスは又、超磁歪素子１の最大磁歪量を増大するとともに、磁界−磁歪特性の線形性を向上することを意図して超磁歪素子１に付与される。スプリングクリップ２７は、このようなプレストレスを超磁歪素子１に与えるプレストレス機構を構成し、超磁歪素子１に圧縮方向の予荷重を付加する。スプリングクリップ２７は、弾性変形可能な素材からなり、組付け時の変形によって生じた弾性復元力で上下のヨーク２５、２６を接近方向に付勢する。
【００５０】
従来の超磁歪素子アクチュエータでは、プレストレス用皿ばねや、圧縮コイルばねを超磁歪素子の軸端部に配置した構成を採用しており、アクチュエータの高さ（軸方向長さ）は、概ね、素子長、素子両端のヨーク厚さ及びプレストレス機構の寸法によって決定され、その軸方向長さは、比較的大きな寸法値に設定せざるを得ない。この結果、アクチュエータの高さ（軸方向長さ）は増大し、これは、アクチュエータの扁平薄型化を妨げる要因となっていた。しかしながら、図４に示すスプリングクリップ２７は、円盤型ヨーク２５、２６の外周部に係止する係止部２８を備えた円環状又は帯状の部材からなり、アクチュエータ２０は、その外周領域において円盤型ヨーク２５、２６の外縁部を単一又は複数のクリップ状部材で挟み込む構成を有する。このため、アクチュエータの高さ（軸方向長さ）は増大せず、従って、アクチュエータ２０の高さ（軸方向長さ）を概ね超磁歪素子１の素子長に設定することができる。即ち、スプリングクリップ２７によって構成されるプレストレス機構は、アクチュエータ２０の扁平薄型化を妨げる要因とならず、このようなプレストレス機構の構造は、アクチュエータ２０を偏平薄型化する上で極めて有利である。
【００５１】
また、超磁歪素子１の透磁率は、空気の８倍程度であるにすぎず、超磁歪素子１を円盤型の磁性体（上下の円盤型ヨーク２５、２６）で挟むことにより、界磁コイル２２及び永久磁石２１が発生した磁束を有効且つ均一に超磁歪素子１に導くことができる。なお、ヨーク（鉄）部分の磁気抵抗は、通常は、超磁歪素子１及び空気に比べて極めて小さいので、磁路の長さは、概ね、磁路において超磁歪素子１及び空気が占める部分の長さに等しいと考えることができる。
【００５２】
更に、図４に示すアクチュエータ２０の構成は、支持部材１０及び被駆動部材１１の構成に依存しない独立したアクチュエータユニットを提供する。即ち、図３に示す開放型超磁歪素子アクチュエータ２０は、プレストレス機構を備えておらず、プレストレスを要する場合には、支持部材１０及び被駆動部材１１に荷重を加える機構を設け、支持部材１０及び被駆動部材１１を介して圧縮荷重を超磁歪素子１に与える必要があるが、図４に示す密閉型超磁歪素子アクチュエータ２０は、このような荷重付加機構をスプリングクリップ２７及び円盤型ヨーク２５、２６によって構成し、しかも、支持部材１０及び被駆動部材１１の材質を磁性体で設計した構成と同等の効果を奏する。換言すれば、図４に示す密閉型超磁歪素子アクチュエータ２０は、プレストレス機構及び磁性体ヨークを装置自身の構成要素として備え、アクチュエータとして要求される機能を装置単体で完結した構成を有する。
【００５３】
図５は、図３又は図４に示すアクチュエータ２０を備えた携帯電話の部分斜視図である。
【００５４】
図５には、携帯電話３０のディスプレイ部３１が示されている。携帯電話３０は、ディスプレイ部３１を可動軸部３２によって操作部３３に連結した一般的形式の携帯電話であるが、ＡＶ機能を重視した比較的大型の表示画面３５を備える。表示画面３５は、画像を表示するＬＣＤパネル３７と、ＬＣＤパネル３７を外側から覆う透明な表層パネル３６とから構成され、表層パネル３６とＬＣＤパネル３７とは、僅かな間隔を隔てて離間している。表層パネル３６は、ＬＣＤパネル３７よりも大きく、表層パネル３６の上部には、ＬＣＤパネル３７の画像と関連しない画面余白部３８が形成される。
【００５５】
アクチュエータ２０は、画面余白部３８の領域において、表層パネル３６とＬＣＤパネル３７との間に配置される。アクチュエータ２０の前面は、表層パネル３６の裏面に接着され、アクチュエータ２０の裏面は、ＬＣＤパネル３７の画面外領域又は枠部領域３９に接着される。ＬＣＤパネル３７の画面外領域又は枠部領域３９は、支持部材１０（図２〜図４）を構成し、表層パネル３６の画面余白部３８は、被駆動部材１１（図２〜図４）を構成する。
【００５６】
アクチュエータ２０の界磁コイル用電源２４として、携帯電話３０の電源が使用され、アクチュエータ２０の界磁コイル２２の入力電流は、携帯電話３０の音響制御手段（図示せず）によって制御される。アクチュエータ２０の超磁歪素子１は、音響制御手段の制御下に磁歪変形する。ＬＣＤパネル３７を保護する表層パネル３６は、比較的高い剛性を有する剛体であるが、アクチュエータ２０は、前述の如く高い発生力Ｆを発揮し、表層パネル３６を分割振動させる。表層パネル３６は、音響振動板として機能し、表層パネル３６の振動は、音響エネルギーとして空気伝播し、ユーザに視聴される。
【００５７】
以上、本発明の好適な実施形態について詳細に説明したが、本発明は上記実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載された本発明の範囲内で種々の変形又は変更が可能である。
【００５８】
例えば、超磁歪素子１の断面は、円形断面に限定されるものではなく、方形断面、多角形断面、楕円形断面等に設定しても良い。
【００５９】
また、スプリングクリップ２７の形状、数量及び位置は、アクチュエータ２０の形態に相応して適宜設計変更することができる。
【００６０】
更に、複数のアクチュエータを表層パネル３６及びＬＣＤパネル３７の間に配置しても良い。
【産業上の利用可能性】
【００６１】
本発明は、比較的高剛性の被駆動部材を駆動するアクチュエータに適用される。殊に、本発明のアクチュエータは、偏平薄型化した外形を有し、狭小空間に組込むことができ、しかも、高い駆動力を発生させる。例えば、本発明のアクチュエータを携帯型機器の画面等に組込み、比較的高剛性の画面表層板を駆動し、表層板を音響振動板として使用することができる。
【図面の簡単な説明】
【００６２】
【図１】超磁歪素子の発生歪及び発生応力の特性を示す線図である。
【図２】本発明の実施形態に係る超磁歪素子を示す斜視図及び縦断面図である。
【図３】超磁歪素子の使用形態を示す斜視図、縦断面図及び平面図であり、超磁歪素子は、アクチュエータの駆動部を構成する。
【図４】超磁歪素子の他の使用形態を示す縦断面図及び平面図であり、超磁歪素子は、図３に示す使用形態と同様、アクチュエータの駆動部を構成する。
【図５】図３又は図４に示すアクチュエータを備えた携帯電話の部分斜視図である。
【符号の説明】
【００６３】
１  超磁歪素子
２、３  端面
４  中空部
１０  支持部材（基台）
１１  被駆動部材
１２  空間
２０  アクチュエータ
２１  永久磁石
２２  界磁コイル
２３  界磁コイル導線
２４  電源
２５、２６  円盤型ヨーク
２７  プレストレス用スプリングクリップ
２８  係止部
３０  携帯電話
３１  ディスプレイ部
３２  可動軸部
３３  操作部
３５  表示画面
３６  表層パネル
３７  ＬＣＤパネル
３８  画面余白部
３９  画面外領域又は枠部領域
【図１】
2006302937.tif 000003
【図２】
2006302937.tif 000004
【図３】
2006302937.tif 000005
【図４】
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【図５】
2006302937.tif 000007