(57)【要約】磁歪アクチュエータは同一長手方向軸上で、互いに離れた少なくとも２つのＧＭＭ棒（８、９）のアセンブリを備え、各棒は夫々の励磁電磁コイル（１０、１１）により取り囲まれ、夫々のバイアス用永久磁石（１２，１３，１４）間に取り付けられ、アセンブリは機械式プリストレス手段とアクチュエータにより生成される力を表面へ結合するように構成された脚部（３）との間に取り付けられる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
同一長手方向軸上で互いに離れて設置される、少なくとも２つのＧＭＭ棒のアセンブリを備える磁歪アクチュエータであって、各棒は夫々の加電圧磁歪コイルにより取り囲まれ、かつ夫々のバイアス用永久磁石間に取り付けられ、前記アセンブリは機械式プリストレス手段と前記アクチュエータにより生成される力を表面へ結合するように構成された脚部の間に取り付けられる磁歪アクチュエータ。
【請求項２】
前記棒と前記隣接するバイアス用磁石の間の各棒の各端部に非磁性スペーサを備える、請求項１に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項３】
各棒が非円形断面を有する、請求項１または２に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項４】
各棒が長方形断面を有する、請求項３に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項５】
各棒が２０ｍｍより短い長さを有する、請求項１〜４のいずれか一項に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項６】
各棒が１つより多いコイルにより取り囲まれる、請求項１〜５のいずれか一項に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項７】
前記コイルが直列に接続される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項８】
前記コイルが並列に接続される、請求項１〜６のいずれか一項に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項９】
前記コイルのいくつかが直列に接続され、及びいくつかが並列に接続される、請求項６に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項１０】
前記アセンブリの端部が前記脚部に接続されるレバーと係合し、前記力が前記長手方向軸に斜め方向に、又はこれに直角な脚部により加えられる、請求項１〜９のいずれか一項に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項１１】
前記レバーが弾性的に屈曲可能な平坦なヒンジ板により本体内に取り付けられる、請求項１０に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項１２】
前記ヒンジ板が前記本体に調節可能に取り付け可能であり、プリストレス負荷が、前記板取り付け中、前記コイルと棒アセンブリに加えられ、前記プリストレスは前記プレートの取り付け位置により維持される、請求項１１に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項１３】
前記機械式プリストレス手段が前記アセンブリ端部と係合するネジを備える、請求項１〜１２のいずれか一項に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項１４】
前記機械式プリストレス手段がバネを備える、請求項１〜１３のいずれか一項に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項１５】
共通のバイアス用磁石が各隣接する一対の棒の間に設置される、請求項１〜１４のいずれか一項に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項１６】
図面の図１、図２または図３を参照して、本質的に記載されるような、および／またはこれらに表示されるような磁歪アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
この発明は少量の磁歪材料から改善された出力を供給する磁歪アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
巨大磁歪材料（ＧＭＭ）は様々な希土類と他の金属と鉄の合金である。この種の材料の例は、米国Ｎｏ４３０８４７４、米国Ｎｏ４３７４６６５、米国Ｎｏ４６０９４０２、及び米国Ｎｏ４８４９０３４に記載される。初期のＧＭＭは、主として音波探知機などの軍事用に開発され、この場合電力消費とコストの考慮は、主な設計基準ではなかった。ごく最近、磁歪アクチュエータは、拡声システムや携帯型個人用音響システム（例えばＷＯ０２／０７６１４１参照）などの音響用に利用されており、この場合、軽量、コスト及び電力消費は重要な要因である。アクチュエータは、次に信号を放射し事実上拡声器として作用する音響信号を表面に誘起させるために、通常利用される。アクチュエータは、例えば長さ１０〜１５ｍｍ、直径２〜５ｍｍのＧＭＭの小棒を含むアクチュエータが開発されている。これらは受容可能な音響出力が、満足なバッテリ動作を許容するため、十分低い電力消費で達成されることを可能にする。
【０００３】
ＧＭＭ棒の全長に渡り、直線状磁界にできるだけ近い磁歪アクチュエータにおいて達成することが望ましいことがＷＯ０２／０７６１４１に説明されている。これは、棒の直径より本質的に太い直径を有する棒の両端のバイアス用磁石により、又非磁性スペーサにより棒の両端から磁石を離すことによっても達成される。これらの要件は、使用できる棒の長さを制限する傾向があり、端同士を合わせて設置された２個以上のＧＭＭの使用について、ＷＯ０２／０７６１４１に記載されているが、直線状磁界を保証する必要性は、使用できるＧＭＭの長さに対する制限を課すので、こうすることには実際利点が少ない。
【０００４】
磁界の変化に対応するＧＭＭ棒の長さの変化は、全長に対して僅かな部分であるので、棒の長さが長くなる程、アクチュエータから表面へ誘起される振動の振幅が大きくなる。従って、より大きい音量での音質を改善するには、より長い棒を使用することが望ましい。
【０００５】
これらの矛盾する要件は、設計者による高音質を生成できる小型、低出力の磁歪アクチュエータの製造範囲を制限する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】米国Ｎｏ４３０８４７４
【特許文献２】米国Ｎｏ４３７４６６５
【特許文献３】米国Ｎｏ４６０９４０２
【特許文献４】米国Ｎｏ４８４９０３４
【特許文献５】ＷＯ０２／０７６１４１
【発明の概要】
【課題を解決するための手段】
【０００７】
音響性能の改善は、同一長手方向軸上で互いに離れて設置される少なくとも２つのＧＭＭ棒のアセンブリを備える磁歪アクチュエータであって、各棒は夫々の励磁電磁コイルにより取り囲まれ、かつ夫々のバイアス用永久磁石の間に設置され、アセンブリは機械式プリストレス手段とアクチュエータにより生成される力を表面へ結合するように構成される脚部の間に取り付けられる磁歪アクチュエータを備えることにより達成することができる。
【０００８】
非磁性スペーサは棒と隣接するバイアス用磁石の間の各棒の両端に設置され、磁石は好ましくは棒の直径より本質的に太い直径を有するように選択され、これらの要因は、各棒を貫通する磁界が出来るだけ直線状に近い一方、棒の磁気飽和を回避することを保証するのに役立つ。
【０００９】
棒直径を参照する一方、棒は円形断面である必要はないことは理解されるだろう；それらは一般にＧＭＭ材料の大形片から切り出されるので、例えばそれらは長方形断面を有することが好都合であり、完全円形断面の形成は単に材料の無駄である一方、アクチュエータの性能に何の利点も提供しない。
【００１０】
一般に、棒は例えばバッテリで作動する低電力装置に対して２０ｍｍより短い長さを有する。
【００１１】
コイルは同一周波数範囲で作動し、従って直列に接続されるが、並列接続はある用途には好ましい。各ボビンが１つ以上のコイルを支持し、各コイルは、例えば異なる周波数範囲に対して最適化されることが望ましい。直列と並列の接続の組み合わせは、各ボビン上の複数コイルで利用され、例えば各ボビンからの１つのコイルは直列に接続され、残りのコイルは並列に接続される。
【００１２】
一実施例で、アセンブリの端部は脚部に接続されるレバーと係合し、これにより力は前記長手方向軸に斜め方向に、又はそれに直角に脚部により加えられる。この構成はアクチュエータがコンパクトな形に構成されることを可能にする。
【００１３】
機械式プリストレス手段は、アセンブリ端部と係合するネジを備え、共通のバイアス用磁石は各隣接する一対の棒の間で使用される。
【図面の簡単な説明】
【００１４】
本発明の典型的実施例を示す図面において、
【図１】第一実施例によるアクチュエータの立断面図である。
【図２】第二実施例によるアクチュエータの立断面図である。
【図３】図２に示す実施例に対する別の実施例であるアクチュエータの立断面図である。
【発明を実施するための形態】
【００１５】
図１を参照して、磁歪アクチュエータは、その一端のより狭い穴１ａに取り付けられた中空円筒体１、及び脚部３が取り付けられたスライド可能なプラグ又はプッシャ２を備える。プラグ２は、本体内にそれを保守するため、その内側端の周りのフランジ４と、フランジ４と、より狭い穴１ａ端部により画定される肩部１ｂの間に介在する平坦なバネ５を有する。
【００１６】
ボビンアセンブリはプラグ２の上端上に設置され、ＧＭＭ８と９の棒が夫々スライド可能に設置される中央空洞６ａと７ａを各々が有する一対のプラスチックボビン６と７から構成される。各ボビンはＧＭＭを活性化するため、信号コイル１０、１１が巻かれた環状空間を画定するため、その各端部にフランジ６ｂ、７ｂを有する。各ボビンフランジ６ｂ、７ｂは円形磁石１２、１３又は１４を受けるその外面内にリセスが形成される。非磁性スペーサ１５、１６、１７又は１８は、ＧＭＭ棒８又は９の端部と隣接する磁石の間に介在する。端部片１９は、最上の磁石１４と調節ネジ２０の間に設置され、次に本体１の端板２１を貫通する貫通穴に取り付けられ、アセンブリが所望程度に機械的にプリストレスされることを可能にする。
【００１７】
各コイル１０と１１は、ＧＭＭ棒８と９により発生する力が、同相で、従って共に加算されるように、同一駆動信号が提供される。
【００１８】
図２は、薄型の別の構造を示し、ここではボビンアセンブリの構造が、図１に示すものと基本的に同一であり、対応する構成要素は同一参照番号が付けられる。この場合、アセンブリは第一端部片１９の反対側の端で、本体２４内に取り付けられたレバー２３と係合する第二端部片２２を有する。レバー２３は端部片２２、その一端の中央部へ直角に伸びる第一アーム２３ｂ、及び第一アームに平行な中央部の両端部から伸びるが、中央部の他の側にある第二アーム２３ｃが係合する中央部２３ａを有する。第一アーム２３ｂは弾性板２５により本体へ接続され、バネ２６によりバイアスされる一方、第二アーム２３ｃは振動を励起される表面へ結合する脚部２７を支持する。レバーは、駆動アセンブリが、アクチュエータの設置される表面に平行なその長手方向軸を備えて設置されることを可能にし、脚部の振幅を拡大するためにも利用される。本体２４は、脚部に負荷をかけることにより信号結合を向上させるため、脚部の両側で錘２８を支持する。
【００１９】
図３の実施例で、ボビンアセンブリは、スペーサ１５〜１８を省略しているが、図２のそれと基本的に同一であり、アクチュエータ本体の固形端部３０と、レバー３１の主軸３１ａ端上の固定可能なポスト３３に適合する、貫通穴を有する弾性的に屈曲可能な板の形のヒンジ３２により、端部３０へ固定されるレバー３１との間に取り付けられる。ポスト３３の固定は、ヒンジ３２を所定位置に固定する。ヒンジ３２は本体端部３０の溝へ適合する２つの歯付きタブ３４をその他端に有し、次に溝側面は、本体にヒンジを固定するために取り付けられる。レバー３１は、主アーム３１ａに対して直角な中間部３１ｂを有し、ボビンアセンブリの端部は、中間部３１ｂの凹部３５に係合する。レバーの最終部３１ｃは中間部端に直角に、かつ主アーム３１ａに平行に伸び、その他端が本体上のポスト３８に設置される螺旋状バネ３７の端部を受けるための設置ポスト３６を有する。主アーム３１ａは、その上に係合し、かつ振動を表面、例えば天井パネルへ結合するための脚部３９を支持する。信号ケーブルコネクタ４０はコイル１０と１１への接続を提供する。アクチュエータの組み立てで、コイルアセンブリとレバーはヒンジマウントの取り付けの間、正しいプリストレスが保持され、ヒンジマウントの固定は、こうして所望プリストレスが取り付け後、維持される位置にレバーを保持する。このように、個別に調節可能なネジによりプリストレスを調節する必要はなく、これにより製造を本質的に単純化し、それでコストを削減する。
【００２０】
アクチュエータ上の脚部の位置を変更することにより、周波数応答を変更することができることが分かっている。脚部３９は、従ってアーム３１ａ上で調節可能に取り付けられる。
【符号の説明】
【００２１】
１、２４：本体
１ａ：穴
１ｂ：肩部
２：プラグ
３、２７、３９：脚部
４：フランジ
５、２６、３７：バネ
６、７：ボビン
６ａ、７ａ：中央空洞
６ｂ、７ｂ：  フランジ
８、９：ＧＭＭ
１０、１１：コイル
１２、１３、１４：円形磁石
１５、１６、１７、１８：非磁性スペーサ
１９、２２：端部片
２０：調節ネジ
２１：端部板
２３ａ：中央部
２３ｂ：第一アーム
２３ｃ：第二アーム
２５：弾性板
２８：錘
３０：固形端部
３１：レバー
３１ａ：主アーム
３１ｂ：中間部
３１ｃ：最終部
３２：ヒンジ
３３、３６、３８：ポスト
３４：歯付きタブ
３５：凹部
４０：信号ケーブルコネクタ
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【国際調査報告】
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