(57)【要約】【課題】  超磁歪素子中の磁気バイアスをより均一化し、超磁歪ユニットの出力歪みを低減する。【解決手段】  超磁歪素子１１と、超磁歪素子１１の径方向に配置されたコイル１２と、超磁歪素子１１の軸方向に配置された永久磁石１４とを備える。超磁歪素子１１の軸方向における長さをａ、永久磁石１４の径をｂとした場合、本発明では、１≦ｂ／ａ≦２．４に設定されている。これにより、超磁歪素子１１に対してより均一で且つ強い磁気バイアスを与えることが可能となるため、超磁歪ユニット１０の出力歪みを効果的に低減することが可能となる。【選択図】          図１
2005245103.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
超磁歪素子と、前記超磁歪素子の径方向に配置されたコイルと、前記超磁歪素子の軸方向に配置された永久磁石とを備え、前記超磁歪素子の軸方向における長さをａ、前記永久磁石の径をｂとした場合、
１≦ｂ／ａ≦２．４
を満たしていることを特徴とする超磁歪ユニット。
【請求項２】
前記ａ及びｂが、
１．２≦ｂ／ａ≦１．６
を満たしていることを特徴とする請求項１に記載の超磁歪ユニット。
【請求項３】
前記超磁歪素子と前記永久磁石との間に配置されたヨークをさらに備えることを特徴とする請求項１又は２に記載の超磁歪ユニット。
【請求項４】
前記ヨークの径が前記超磁歪素子の径以上、前記永久磁石の径以下であることを特徴とする請求項３に記載の超磁歪ユニット。
【請求項５】
前記ヨークの径が前記永久磁石の径と実質的に一致していることを特徴とする請求項４に記載の超磁歪ユニット。
【請求項６】
前記ヨークの透磁率が１００以上であることを特徴とする請求項３乃至５のいずれか１項に記載の超磁歪ユニット。
【請求項７】
前記ヨークの透磁率が１０００以上であることを特徴とする請求項６に記載の超磁歪ユニット。
【請求項８】
前記超磁歪素子の軸方向における長さと前記コイルの軸方向における長さが実質的に一致していることを特徴とする請求項１乃至７のいずれか１項に超磁歪ユニット。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、超磁歪素子を用いたアクチュエータや圧力センサ等の超磁歪ユニットに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁界の印加に応じて伸縮する磁歪素子は古くから知られているが、これまでの磁歪素子は変位が小さく、このため実用的に使用されることはほとんどなかった。ところが近年、１５００ｐｐｍ〜２０００ｐｐｍといった非常に変位の大きな磁歪素子（超磁歪素子）が知られるようになり、現在、その様々な利用形態が提案されている。例えば、超磁歪素子が持つ応答性の高さや駆動力の大きさに注目して、これをアクチュエータとして利用するといった提案（特許文献１及び２参照）や、圧力センサとして利用するといった提案（特許文献３〜６参照）が数多くなされている。
【０００３】
このような超磁歪ユニットは、基本的に、超磁歪素子とその径方向に配置されたコイルを備えている。したがって、コイルに所定の電流を流すことにより超磁歪素子を変位させれば、これをアクチュエータとして利用することが可能となり、逆に、外力による超磁歪素子の変位をコイル電流の変化として検出すれば、これを圧力センサとして利用することが可能となる。
【特許文献１】特開平１０−１４５８９２号公報
【特許文献２】特許第２５２３０２７号公報
【特許文献３】特公平７−５４２８２号公報
【特許文献４】特開平１１−１３９２７０号公報
【特許文献５】特開平１１−２４１９５５号公報
【特許文献６】特開２０００−１１４６１５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
超磁歪素子の変位は、磁界の向きに対して方向性がないため、用途によっては、永久磁石を用いて超磁歪素子に磁気バイアスを印加する必要がある。しかしながら、超磁歪材料は一般に透磁率が低く（μ＝６〜１０程度）、このため磁気回路の設計によっては超磁歪素子中の磁気バイアスが不均一となりやすいという問題があった。超磁歪素子中の磁気バイアスが不均一であると、超磁歪ユニットの出力に歪みが生じてしまうことから、超磁歪素子中の磁気バイアスについてはできる限り均一であることが望ましい。
【０００５】
したがって、本発明は、超磁歪素子中の磁気バイアスをより均一化し、これにより超磁歪ユニットの出力歪みを低減することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
本発明による超磁歪ユニットは、超磁歪素子と、前記超磁歪素子の径方向に配置されたコイルと、前記超磁歪素子の軸方向に配置された永久磁石とを備え、前記超磁歪素子の軸方向における長さをａ、前記永久磁石の径をｂとした場合、
１≦ｂ／ａ≦２．４
を満たしていることを特徴とする。本発明によれば、超磁歪素子に均一な磁気バイアスを与えることができるため、超磁歪ユニットの出力歪みを効果的に低減することが可能となる。
【０００７】
本発明において、超磁歪素子の軸方向における長さａと永久磁石の径をｂとの関係は、
１．２≦ｂ／ａ≦１．６
であることがより好ましい。これによれば、超磁歪素子に対してより均一で且つ強い磁気バイアスを与えることが可能となる。
【０００８】
本発明による超磁歪ユニットは、前記超磁歪素子と前記永久磁石との間に配置されたヨークをさらに備えることが好ましい。このような位置にヨークを設ければ、超磁歪素子の末端部における磁束密度の落ち込みを解消することが可能となる。この場合、前記ヨークの径は前記超磁歪素子の径以上、前記永久磁石の径以下であることが好ましい。これによれば、超磁歪ユニット全体を必要以上に大型化することなく、ヨークによる効果を十分に得ることが可能となる。前記ヨークの径を前記永久磁石の径と実質的に一致させれば、ヨークによる効果を十分に最大限に得ることが可能となる。
【０００９】
ヨークの透磁率は１００以上であることが好ましく、１０００以上であることがより好ましい。これは、ヨークの透磁率が高いほど、超磁歪素子の末端部における磁束密度の低下を抑制でき、その結果、磁束密度がより均一化されるからである。
【００１０】
さらに本発明においては、前記超磁歪素子の軸方向における長さと前記コイルの軸方向における長さが実質的に一致していることが好ましい。これによれば、コイルによる超磁歪素子内の磁束密度を均一とすることができ、超磁歪ユニットの出力歪みを効果的に低減することが可能となる。
【発明の効果】
【００１１】
このように、本発明による超磁歪ユニットは超磁歪素子内における磁気バイアスが均一であることから、これをアクチュエータとして用いた場合、或いは、圧力センサとして用いた場合のいずれにおいても、出力歪みを大幅に低減することが可能となる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１２】
以下、添付図面を参照しながら、本発明の好ましい実施の形態について詳細に説明する。
【００１３】
図１は、本発明の好ましい実施形態による超磁歪ユニット１０の構造を示す略断面図である。
【００１４】
図１に示すように、本実施形態による超磁歪ユニット１０は、円柱状の超磁歪素子１１と、超磁歪素子１１の径方向に配置された円筒状のコイル１２と、超磁歪素子１１の軸方向に配置された一対の円盤状の永久磁石１４と、一方の永久磁石１４に当接して設けられた入出力ロッド１５とを備えている。本実施形態による超磁歪ユニット１０は、コイル１２に所定の電流を流すことにより超磁歪素子１１を変位させるアクチュエータとして利用することが可能であり、さらに、外力による超磁歪素子１１の変位をコイル電流の変化として検出する圧力センサとして利用することも可能である。前者の場合、入出力ロッド１５を介して超磁歪素子１１の変位が取り出され、後者の場合、入出力ロッド１５を介して外力が超磁歪素子１１へ伝えられる。
【００１５】
超磁歪素子１１は、磁界の印加に応じて変位するとともに、外力による変位に応じて透磁率が変化する超磁歪材料によって構成された円柱状の素子である。使用する超磁歪材料としては、特に限定されるものではないがＴｂ０．３４−Ｄｙ０．６６−Ｆｅ１．９０を中心組成とする超磁歪材料等を用いることができる。超磁歪素子１１のサイズについては、目的とする超磁歪ユニット１０の用途や出力に応じて適宜選択すれば良い。
【００１６】
コイル１２は、その中空部に超磁歪素子１１が挿入されており、超磁歪素子１１と磁気結合する電磁変換手段として用いられる。したがって、図示しない駆動回路より所定の電流をコイル１２に供給すると、コイル１２はこれに基づく磁界を超磁歪素子１１に印加し、これにより得られる超磁歪素子１１の変位を入出力ロッド１５から取り出すことができる。つまり、この場合は超磁歪ユニット１０がアクチュエータとして機能する。逆に、入出力ロッド１５に加えられた外力によって超磁歪素子１１が伸縮し、これによって超磁歪素子１１の透磁率が変化すると、コイル１２はこれにより生じる電流を図示しない検出回路へと供給する。つまり、この場合は超磁歪ユニット１０が圧力センサとして機能する。
【００１７】
図１に示すように、本実施形態による超磁歪ユニット１０では、超磁歪素子１１の軸方向における長さとコイル１２の軸方向における長さが実質的に一致している。これは、コイル１２による超磁歪素子１１中の磁束密度を均一化するためであり、かかる構成により超磁歪ユニット１０の出力歪みが低減されている。つまり、超磁歪素子１１の軸方向における長さがコイル１２の軸方向における長さよりも短い場合には、超磁歪素子１１の端部における磁束密度が中央部分よりも高くなる一方、超磁歪素子１１の軸方向における長さがコイル１２の軸方向における長さよりも長い場合には、超磁歪素子１１の端部における磁束密度が中央部分よりも低くなってしまう。これに対し、これらの軸方向における長さを実質的に一致させれば、超磁歪素子１１中の磁束密度を端部から中央部に亘ってほぼ均一とすることが可能となる。但し、本発明において、超磁歪素子１１の軸方向における長さとコイル１２の軸方向における長さを実質的に一致させることは必須でない。
【００１８】
永久磁石１４は、超磁歪素子１１の軸方向両側に配置されており、超磁歪素子１１に磁気バイアスを印加する役割を果たす。これは、磁気バイアスのない状態では、超磁歪素子１１の変位が磁界の向きに対して方向性がないからである。
【００１９】
本実施形態による超磁歪ユニット１０では、超磁歪素子１１の軸方向における長さをａ、永久磁石１４の径をｂとした場合、
１≦ｂ／ａ≦２．４
に設定されている。このように設定しているのは、超磁歪素子１１に均一な磁気バイアスを与えるためであり、かかる構成により超磁歪ユニット１０の出力歪みが低減されている。つまり、
ｂ／ａ＜１
であると、超磁歪素子１１の中央部における磁気バイアスが不足するとともに、端部の磁気バイアスが中央部分よりも著しく強くなる一方、
ｂ／ａ＞２．４
であると、超磁歪素子１１の中央部における磁気バイアスが不足するだけでなく、超磁歪素子１１の端部における磁気バイアスが中央部分よりも大幅に弱くなってしまう。これに対し、ａとｂとの関係を上記の範囲に設定すれば、全体的に強い磁気バイアスを与えることができるのみならず、超磁歪素子１１中の磁気バイアスを端部から中央部に亘って均一とすることができる。具体的には、端部における磁気バイアス強度と中央部における磁気バイアス強度との差を２０％以下とすることが可能となる。
【００２０】
尚、超磁歪素子１１に対し、より均一で且つ強い磁気バイアスを与えるためには、
１．２≦ｂ／ａ≦１．６
に設定することが好ましい。
【００２１】
以上の構成を有する超磁歪ユニット１０は、上述のとおり、超磁歪素子１１の軸方向における長さａと永久磁石１４の径ｂとの関係が
１≦ｂ／ａ≦２．４
に設定されていることから、超磁歪素子１１に均一で且つ強い磁気バイアスを与えることが可能となる。しかも、本実施形態では、超磁歪素子１１の軸方向における長さとコイル１２の軸方向における長さが実質的に一致していることから、コイル１２による超磁歪素子１１内の磁束密度の均一性も非常に高くなる。
【００２２】
これらにより、本実施形態の超磁歪ユニット１０をアクチュエータとして用いた場合、或いは、圧力センサとして用いた場合のいずれにおいても、出力歪みを大幅に低減することが可能となる。
【００２３】
図２は、本発明の好ましい他の実施形態による超磁歪ユニット２０の構造を示す略断面図である。
【００２４】
本実施形態による超磁歪ユニット２０は、超磁歪素子１１と永久磁石１４との間にヨーク１３が配置されている点において、上記実施形態と相違している。これは、超磁歪素子１１と永久磁石１４との間にヨーク１３を配置することにより、超磁歪素子１１の末端部における磁束密度の落ち込みが解消される点に着目したものである。その他の点は上記実施形態による超磁歪ユニット１０と同様であり、したがって、
１≦ｂ／ａ≦２．４
に設定されている。
【００２５】
ヨーク１３の材料としては、できる限り透磁率の高い材料を用いることが好ましく、具体的には、透磁率（μ）が１００以上であることが好ましく、１０００以上であることがより好ましい。これは、ヨーク１３の透磁率が高いほど、超磁歪素子１１の末端部における磁束密度の低下を抑制する効果が高くなるからであり、ヨーク１３の材料として透磁率が１００以上である材料を用いれば、本実施形態の構成と相まって、よりいっそう磁束密度を均一化することが可能となる。特に、ヨーク１３の材料として透磁率が１０００以上である材料を用いれば、本実施形態の構成と相まって、磁束密度をほぼ均一とすることが可能となる。好ましい具体的な材料としては、純鉄（μ＝５０００以上）、けい素鉄（μ＝６０００以上）、電磁ステンレス（μ＝４０００以上）、パーマロイ（μ＝３００００以上）、フェライト（μ＝１０００以上）等を挙げることができる。
【００２６】
本実施形態では、ヨーク１３の径が超磁歪素子１１の径と実質的に一致している。これは、ヨーク１３による効果を十分に得るためにはその径を超磁歪素子１１の径以上とする必要があるためであり、本実施形態ではその範囲においてできるだけ小型なヨークを選択している。これにより、本実施形態では、超磁歪ユニット全体の大型化を十分に抑制しつつ、より均一な磁気バイアスを得ることが可能となる。
【００２７】
本実施形態のようにヨーク１３を設ける場合、超磁歪素子１１の軸方向における長さａと、永久磁石１４の径ｂとの関係は、
１．５≦ｂ／ａ≦２．４
に設定することが好ましい。これは、ヨーク１３を設けると全体的に磁束密度が低下する傾向があるが、超磁歪素子１１の軸方向における長さａと永久磁石１４の径ｂとの関係を上記の範囲に設定すれば、その影響を十分に軽減することができるからである。
【００２８】
図３は、本発明の好ましい他の実施形態による超磁歪ユニット３０の構造を示す略断面図である。
【００２９】
本実施形態による超磁歪ユニット３０は、超磁歪素子１１と永久磁石１４との間に配置されたヨーク１３の径が永久磁石１４の径と実質的に一致している点において、上記実施形態による超磁歪ユニット２０と相違している。その他の点は上記実施形態による超磁歪ユニット２０と同様であり、したがって、
１≦ｂ／ａ≦２．４
に設定されている。
【００３０】
本実施形態では、ヨーク１３の径が永久磁石１４の径と実質的に一致していることから、極めて均一性の高い磁気バイアスを得ることが可能となる。つまり、ヨーク１３の径を大きくすれば磁気バイアスは全体的に均一となるが、その径を永久磁石１４の径よりも大きくしてもそれ以上の効果は得られなくなる。これに対し、本実施形態ではヨーク１３の径を永久磁石１４の径と実質的に一致させていることから、超磁歪ユニット全体を必要以上に大型化することなく、ヨークによる効果を最大限に得ることが可能となる。
【００３１】
本発明は、以上説明した実施の形態に限定されることなく、特許請求の範囲に記載された発明の範囲内で種々の変更が可能であり、それらも本発明の範囲内に包含されるものであることはいうまでもない。
【実施例】
【００３２】
以下、本発明の効果を実証すべく、静磁場解析装置を用いた静磁場シミュレーションの結果について説明する。以下に説明する実施例は、永久磁石による磁気バイアスに注目したシミュレーションであり、したがってコイルについては省略している。
【００３３】
［実施例１］
【００３４】
まず、図４に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、超磁歪素子１１の中心軸１１ａに沿った磁束密度をシミュレーションした。超磁歪素子１１の透磁率（μ）は６とし、軸方向における長さａについては２０ｍｍ、径については２ｍｍとした。また、永久磁石１４の径ｂについても２０ｍｍとし、その厚さは１ｍｍとした。永久磁石１４の残留磁束密度（Ｂｒ）については１．２５Ｔ、透磁率（μ）については１．０５とした。実施例１では、
ｂ／ａ＝１
である。
【００３５】
この構造において、超磁歪素子１１の中心軸１１ａに沿った磁束密度をシミュレーションした。シミュレーションの結果を図５に示す。
【００３６】
図５に示すように、中心軸１１ａに沿った磁束密度は、超磁歪素子１１の軸方向にほぼ均一であり、端部（末端から約２ｍｍの領域、以下同様）における磁束密度と中央部における磁束密度との差（絶対値、以下同様）が約１６．８％であることが確かめられた。また、中央部の磁束密度は０．２３８７Ｔであった。
【００３７】
［実施例２］
【００３８】
永久磁石１４の径ｂを２４ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて磁束密度のシミュレーションを行った。実施例２では、
ｂ／ａ＝１．２
である。シミュレーションの結果は同じく図５に示されている。図５に示すように、中心軸１１ａに沿った磁束密度は、超磁歪素子１１の軸方向にほぼ均一であり、端部における磁束密度と中央部における磁束密度との差が約０．８％であることが確かめられた。また、中央部の磁束密度は０．２５１７Ｔであり、実施例１よりも高い値が得られた。
【００３９】
［実施例３］
【００４０】
永久磁石１４の径ｂを３０ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて磁束密度のシミュレーションを行った。実施例３では、
ｂ／ａ＝１．５
である。シミュレーションの結果は同じく図５に示されている。図５に示すように、中心軸１１ａに沿った磁束密度は、超磁歪素子１１の軸方向にほぼ均一であり、端部における磁束密度と中央部における磁束密度との差が約１１．１％であることが確かめられた。また、中央部の磁束密度は０．２５４３Ｔであり、実施例２とほぼ同等の高い値が得られた。
【００４１】
［実施例４］
【００４２】
永久磁石１４の径ｂを３４ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて磁束密度のシミュレーションを行った。実施例４では、
ｂ／ａ＝１．７
である。シミュレーションの結果は同じく図５に示されている。図５に示すように、中心軸１１ａに沿った磁束密度は、超磁歪素子１１の軸方向にほぼ均一であり、端部における磁束密度と中央部における磁束密度との差が約１５．１％であることが確かめられた。また、中央部の磁束密度は０．２４９１Ｔであり、実施例１とほぼ同等の値が得られた。
【００４３】
［実施例５］
【００４４】
永久磁石１４の径ｂを４０ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて磁束密度のシミュレーションを行った。実施例５では、
ｂ／ａ＝２
である。シミュレーションの結果は同じく図５に示されている。図５に示すように、中心軸１１ａに沿った磁束密度は、超磁歪素子１１の軸方向にほぼ均一であり、端部における磁束密度と中央部における磁束密度との差が約１７．９％であることが確かめられた。また、中央部の磁束密度は０．２３６６Ｔであり、実施例１とほぼ同等の値が得られた。
【００４５】
［実施例６］
【００４６】
永久磁石１４の径ｂを４４ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて磁束密度のシミュレーションを行った。実施例６では、
ｂ／ａ＝２．２
である。シミュレーションの結果は同じく図５に示されている。図５に示すように、中心軸１１ａに沿った磁束密度は、超磁歪素子１１の軸方向にほぼ均一であり、端部における磁束密度と中央部における磁束密度との差が約１９．３％であることが確かめられた。また、中央部の磁束密度は０．２２６７Ｔであり、実施例１よりもやや低かった。
【００４７】
［実施例７］
【００４８】
永久磁石１４の径ｂを４８ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて磁束密度のシミュレーションを行った。実施例７では、
ｂ／ａ＝２．４
である。シミュレーションの結果は同じく図５に示されている。図５に示すように、中心軸１１ａに沿った磁束密度は、超磁歪素子１１の軸方向にほぼ均一であり、端部における磁束密度と中央部における磁束密度との差が約２０．０％であることが確かめられた。また、中央部の磁束密度は０．２１６６Ｔであり、実施例１よりもやや低かった。
【００４９】
［比較例１］
【００５０】
永久磁石１４の径ｂを１０ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて磁束密度のシミュレーションを行った。比較例１では、
ｂ／ａ＝０．５
である。シミュレーションの結果は同じく図５に示されている。図５に示すように、中心軸１１ａに沿った磁束密度は、超磁歪素子１１の端部において極端に盛り上がり、端部における磁束密度と中央部における磁束密度との差は約１７２．４％に達した。また、中央部の磁束密度は０．１３８８Ｔであり、非常に低い値しか得られなかった。
【００５１】
［比較例２］
【００５２】
永久磁石１４の径ｂを１８ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて磁束密度のシミュレーションを行った。比較例２では、
ｂ／ａ＝０．９
である。シミュレーションの結果は同じく図５に示されている。図５に示すように、中心軸１１ａに沿った磁束密度は、超磁歪素子１１の端部においてやはり盛り上がり、端部における磁束密度と中央部における磁束密度との差は約２９．４％に達した。また、中央部の磁束密度は０．２２７２Ｔであった。
【００５３】
［比較例３］
【００５４】
永久磁石１４の径ｂを５０ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて磁束密度のシミュレーションを行った。比較例３では、
ｂ／ａ＝２．５
である。シミュレーションの結果は同じく図５に示されている。図５に示すように、中心軸１１ａに沿った磁束密度は、超磁歪素子１１の端部において低下し、端部における磁束密度と中央部における磁束密度との差は約２０．３％に達した。また、中央部の磁束密度は０．２１１６Ｔであり、上記実施例１〜７のいずれよりも低い値であった。
【００５５】
［実施例８］
【００５６】
図６に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、ヨーク１３の径を超磁歪素子１１の径と一致させるとともに、その厚み（軸方向における長さ）を１ｍｍに設定した他は、実施例１と同一として中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。実施例８では、実施例１と同様、
ｂ／ａ＝１
である。
【００５７】
シミュレーションの結果は図７に示されている。尚、図７には、実施例１の結果も併せて示されている。図７に示すように、実施例８の構造では、実施例１と比べ中心部における磁束密度がやや低くなったものの、末端部における磁束密度の落ち込みが解消されることが確かめられた。
【００５８】
［実施例９］
【００５９】
図８に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、ヨーク１３の径を永久磁石１４の径と一致させた他は、実施例８と同一として中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。実施例９では、実施例１及び８と同様、
ｂ／ａ＝１
である。
【００６０】
シミュレーションの結果は同じく図７に示されている。図７に示すように、実施例９の構造では、実施例１，８と比べ磁気バイアスがより均一となったが、全体的に磁束密度が低くなることが確かめられた。
【００６１】
［実施例１０］
【００６２】
図６に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、ヨーク１３の径を超磁歪素子１１の径と一致させるとともに、その厚み（軸方向における長さ）を１ｍｍに設定した他は、実施例３と同一として中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。実施例１０では、実施例３と同様、
ｂ／ａ＝１．５
である。
【００６３】
シミュレーションの結果は図９に示されている。尚、図９には、実施例３の結果も併せて示されている。図９に示すように、実施例１０の構造では、実施例３と比べ中心部における磁束密度がやや低くなったものの、末端部における磁束密度の落ち込みが解消されることが確かめられた。
【００６４】
［実施例１１］
【００６５】
図８に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、ヨーク１３の径を永久磁石１４の径と一致させた他は、実施例１０と同一として中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。実施例１１では、実施例３及び１０と同様、
ｂ／ａ＝１．５
である。
【００６６】
シミュレーションの結果は同じく図９に示されている。図９に示すように、実施例１１の構造では、実施例３，１０と比べ磁気バイアスがより均一となったが、全体的に磁束密度が低くなることが確かめられた。
【００６７】
［実施例１２］
【００６８】
図６に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、ヨーク１３の径を超磁歪素子１１の径と一致させるとともに、その厚み（軸方向における長さ）を１ｍｍに設定した他は、実施例５と同一として中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。実施例１２では、実施例５と同様、
ｂ／ａ＝２
である。
【００６９】
シミュレーションの結果は図１０に示されている。尚、図１０には、実施例５の結果も併せて示されている。図１０に示すように、実施例１２の構造では、実施例５と比べ中心部における磁束密度がやや低くなったものの、末端部における磁束密度の落ち込みが解消されることが確かめられた。
【００７０】
［実施例１３］
【００７１】
図８に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、ヨーク１３の径を永久磁石１４の径と一致させた他は、実施例１２と同一として中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。実施例１３では、実施例５及び１２と同様、
ｂ／ａ＝２
である。
【００７２】
シミュレーションの結果は同じく図１０に示されている。図１０に示すように、実施例１３の構造では、磁気バイアスがほぼ完全に均一となることが確かめられた。
【図面の簡単な説明】
【００７３】
【図１】本発明の好ましい実施形態による超磁歪ユニット１０の構造を示す略断面図である。
【図２】本発明の好ましい他の実施形態による超磁歪ユニット２０の構造を示す略断面図である。
【図３】本発明の好ましいさらに他の実施形態による超磁歪ユニット３０の構造を示す略断面図である。
【図４】実施例１〜７及び比較例１〜３の静磁場シミュレーションにおいて想定した超磁歪ユニットの断面構造である。
【図５】実施例１〜７及び比較例１〜３のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図６】実施例８，１０，１２の静磁場シミュレーションにおいて想定した超磁歪ユニットの断面構造である。
【図７】実施例１，８，９のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図８】実施例９，１１，１３の静磁場シミュレーションにおいて想定した超磁歪ユニットの断面構造である。
【図９】実施例３，１０，１１のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１０】実施例５，１２，１３のシミュレーション結果を示すグラフである。
【符号の説明】
【００７４】
１０，２０，３０    超磁歪ユニット
１１      超磁歪素子
１１ａ    中心軸
１２      コイル
１３      ヨーク
１４      永久磁石
１５      入出力ロッド
ａ        超磁歪素子の軸方向における長さ
ｂ        永久磁石の径
【図１】
2005245103.tif 000003
【図２】
2005245103.tif 000004
【図３】
2005245103.tif 000005
【図４】
2005245103.tif 000006
【図５】
2005245103.tif 000007
【図６】
2005245103.tif 000008
【図７】
2005245103.tif 000009
【図８】
2005245103.tif 000010
【図９】
2005245103.tif 000011
【図１０】
2005245103.tif 000012