(57)【要約】【課題】  超磁歪素子中の磁束密度をより均一化し、これにより超磁歪ユニットの出力歪みを低減する。【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、ヨーク１３とを備える。ヨーク１３は、超磁歪素子１１とコイル１２との間に設けられた第１の部分１３ａと、コイル１２の径方向外側に配置された第２の部分１３ｂと、第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂとをつなぐ第３の部分１３ｃとを有している。かかる構成によれば、超磁歪素子１１内の磁束密度の均一性が高くなることから、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
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【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、ヨークとを備え、前記ヨークは、前記超磁歪素子と前記コイルとの間に設けられた第１の部分と、前記コイルの径方向外側に配置された第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とをつなぐ第３の部分とを有していることを特徴とする超磁歪ユニット。
【請求項２】
前記ヨークの前記第１の部分の内径が前記超磁歪素子の軸方向における長さの１／５以下であ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】
前記ヨークは、前記超磁歪素子の軸方向に配置された第４の部分をさらに有しており、前記ヨークの前記第３の部分と前記第４の部分との間にはギャップが設けられてい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】
前記超磁歪素子の軸方向に配置された永久磁石をさらに備えることを特徴とする請求項１乃至３のいずれか１項に記載の超磁歪ユニット。
【請求項５】
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１乃至４のいずれか１項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１０００以上であることを特徴とする請求項５に記載の超磁歪ユニット。
【請求項７】
前記超磁歪素子の軸方向における長さが前記ヨークの軸方向における長さと等しいか、これよりも短いことを特徴とする請求項１乃至６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】
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束密度が不均一となりやすいという問題があった。超磁歪素子中の磁束密度が不均一であると、超磁歪素子の変位とコイル電流との間のリニアリティが低下し、その結果、超磁歪ユニットの出力に歪みが生じてしまうことから、超磁歪素子中の磁束密度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、超磁歪素子中の磁束密度をより均一化し、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、ヨークとを備え、前記ヨークは、前記超磁歪素子と前記コイルとの間に設けられた第１の部分と、前記コイルの径方向外側に配置された第２の部分と、前記第１の部分と前記第２の部分とをつなぐ第３の部分とを有していることを特徴とする。かかる構成によれば、超磁歪素子内の磁束密度の均一性が高くなることから、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、前記ヨークの前記第１の部分の内径が前記超磁歪素子の軸方向における長さの１／５以下であることが好ましい。このような設定すれば、超磁歪素子中の磁束密度をより均一とすることが可能となる。
【０００８】
また、前記ヨークは、前記超磁歪素子の軸方向に配置された第４の部分をさらに有しており、前記ヨークの前記第３の部分と前記第４の部分との間にはギャップが設けられていることが好ましい。これによれば、超磁歪素子の端部における磁束密度の低下を抑制することが可能となる。
【０００９】
本発明による超磁歪ユニットは、前記超磁歪素子の軸方向に配置された永久磁石をさらに備えることが好ましい。永久磁石を備えることにより、超磁歪ユニットに磁気バイアスを付与することができる。
【００１０】
本発明において前記ヨークの透磁率は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。
【００１１】
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が前記ヨークの軸方向における長さと等しいか、これよりも短いことが好ましい。これによれば、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】
【００１２】
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束密度の均一性が高いことから、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】
【００１３】
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。
【００１４】
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。
【００１５】
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及びコイル１２を取り囲むように設けられたヨーク１３（１３ａ〜１３ｄ）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。
【００１６】
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。超磁歪素子１１の軸方向における長さは、ヨーク１３の軸方向における長さと等しいか、それよりも短いことが望ましい。これは、超磁歪素子１１の軸方向における長さが、ヨーク１３の軸方向における長さよりも長いと、磁束が超磁歪素子１１の端部を通過しにくくなり、その結果、当該端部において磁束密度の均一性が得られなくなるからである。
【００１７】
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。
【００１８】
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。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。
【００１９】
ヨーク１３は、図１に示すように、超磁歪素子１１とコイル１２との間に設けられた第１の部分１３ａと、コイル１２の径方向外側に配置された第２の部分１３ｂと、コイル１２の軸方向に設けられ、第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂとをつなぐ第３の部分１３ｃと、超磁歪素子１１の軸方向に配置された第４の部分１３ｄとを有している。このように、ヨーク１３は超磁歪素子１１及びコイル１２を取り囲むように配置されている。但し、このことは、ヨーク１３によって超磁歪素子１１及びコイル１２を密閉状態とする必要があることを意味するのではなく、第１の部分１３ａと第２の部分１３ｂが第３の部分１３ｃによって繋がっている限り、第１〜第３の部分１３ａ〜１３ｃ自体が隙間を有する構造であっても構わない。このような構成により、本実施形態による超磁歪ユニット１０では良好な閉磁気回路を構成することが可能となる。
【００２０】
本実施形態では、ヨーク１３の第１の部分１３ａの内径をａ、超磁歪素子１１の軸方向における長さをｂとした場合、
ａ／ｂ≦１／５
に設定されている。本発明において、ヨーク１３の第１の部分１３ａの内径ａと超磁歪素子１１の軸方向における長さｂとの関係を上記の範囲に設定することは必須ではないが、ａ／ｂの値を小さくするほど、磁束密度を均一化する効果が高くなる。このため、本実施形態のように、ヨーク１３の第１の部分１３ａの内径ａと超磁歪素子１１の軸方向における長さｂとの比を
ａ／ｂ≦１／５
に設定すれば、超磁歪素子１１中の磁束密度が非常に均一となり、その結果、超磁歪ユニット１０の出力歪みを非常に小さくすることが可能となる。具体的には、超磁歪素子１１の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を２０％以下とすることが可能となる。
【００２１】
より好ましくは、ヨーク１３の第１の部分１３ａの内径ａと超磁歪素子１１の軸方向における長さｂとの比を
ａ／ｂ≦１／１０
とすればよい。このような範囲に設定すれば、超磁歪素子１１中の磁束密度は極めて均一となり、具体的には、超磁歪素子１１の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を２％以下とすることが可能となる。
【００２２】
また、本実施形態では、ヨーク１３の第３の部分１３ｃと第４の部分１３ｄとの間にはギャップ１６が設けられおり、したがって両者は直接接していない。本発明において、ヨーク１３が第４の部分１３ｄを有していることは必須でないが、これを設けることにより超磁歪素子１１の端部における磁束密度の低下を抑制することが可能となる。また、ヨーク１３の第３の部分１３ｃと第４の部分１３ｄとが直接接していると、超磁歪素子１１の端部における磁束密度が過度に高くなる可能性があることから、このような超磁歪素子１１の端部における磁束密度の過度の盛り上がりを抑制するためには、本実施形態のように、ヨーク１３の第３の部分１３ｃと第４の部分１３ｄとの間にはギャップ１６を設けることが好ましい。超磁歪素子１１の端部における磁束の強度は、ギャップ１６の幅によって調節することができ、ギャップ１６を狭くするほど、超磁歪素子１１の端部における磁束密度を高くすることができる。
【００２３】
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。
【００２４】
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。
【００２５】
以上の構成を有する超磁歪ユニット１０は、上述のとおり、ヨーク１３が第１〜第３の部分１３ａ〜１３ｃを備えていることから、良好な閉磁気回路を構成することができ、その結果、超磁歪素子１１内の磁束密度の均一性が非常に高くなる。これにより、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。尚、ヨーク１３の第１の部分１３ａ及び第３の部分１３ｃは、いわゆるコイル１２のボビンを兼用することができる。
【００２６】
しかも、本実施形態では、ヨーク１３の第１の部分１３ａの内径をａ、超磁歪素子１１の軸方向における長さをｂとした場合、
ａ／ｂ≦１／５
に設定されていることから、超磁歪素子１１中の磁束密度をより均一とすることが可能となる。また、本実施形態では、ヨーク１３に第４の部分１３ｄが含まれており、第３の部分１３ｃと第４の部分１３ｄとの間にギャップ１６が設けられていることから、超磁歪素子１１の端部における磁束密度の低下を抑制することが可能となる。
【００２７】
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】
【００２８】
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。
【００２９】
［実施例１］
【００３０】
まず、図２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ｂについては２０ｍｍ、径については２ｍｍとした。また、コイル１２の軸方向における長さについても２０ｍｍとし、内径及び外径についてはそれぞれ６ｍｍ、１０ｍｍとした。ヨーク１３の透磁率（μ）は１０００、肉厚を１ｍｍとし、軸方向における長さを２２ｍｍ、内径ａを２ｍｍ、外径ｃを１２ｍｍとした。実施例１では、
ａ／ｂ＝１／１０
である。
【００３１】
そして、コイル１２にコイル電流（Ａ：アンペア）とコイル巻数（Ｔ：巻数）の積が５００Ａ・Ｔである電流を流した場合の中心軸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３に示す。
【００３２】
図３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１．９％であることが確かめられた。
【００３３】
［比較例１］
【００３４】
図４に示すように、図２に示す超磁歪ユニットからヨーク１３の第１の部分１３ａを削除した構成を有する超磁歪ユニットを想定し、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。
【００３５】
シミュレーションの結果は同じく図３に示されている。図３に示すように、比較例１の構造では、実施例１と比べて磁束密度の平坦性がやや低下することが確かめられた。
【００３６】
［比較例２］
【００３７】
図５に示すように、図２に示す超磁歪ユニットからヨーク１３の第２の部分１３ｂを削除した構成を有する超磁歪ユニットを想定し、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。
【００３８】
シミュレーションの結果は同じく図３に示されている。図３に示すように、比較例２の構造では、極めて低い磁束密度しか得られなかった。
【００３９】
［比較例３］
【００４０】
図６に示すように、図２に示す超磁歪ユニットからヨーク１３の第３の部分１３ｃを削除した構成を有する超磁歪ユニットを想定し、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。
【００４１】
シミュレーションの結果は同じく図３に示されている。図３に示すように、比較例３の構造でも、極めて低い磁束密度しか得られなかった。
【００４２】
［実施例２］
【００４３】
図７に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、ヨーク１３の内径ａを３ｍｍ、外径ｃを１３ｍｍとし、これに合わせてコイル１２の内径及び外径をそれぞれ７ｍｍ、１１ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて中心軸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２では、
ａ／ｂ＝３／２０
である。シミュレーションの結果を図８に示す。尚、図８には、実施例１の結果も併せて示されている。図８に示すように、磁束密度は比較的均一であったが、実施例１と比べると全体的に磁束密度が低く、また、超磁歪素子１１の端部において磁束密度がやや低下することが確認された。具体的には、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１４．５％であった。
【００４４】
［実施例３］
【００４５】
ヨーク１３の内径ａを４ｍｍ、外径ｃを１４ｍｍとし、これに合わせてコイル１２の内径及び外径をそれぞれ８ｍｍ、１２ｍｍとした他は、実施例２と同一条件にて中心軸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３では、
ａ／ｂ＝１／５
である。シミュレーションの結果は同じく図８に示されている。図８に示すように、磁束密度は比較的均一であったが、実施例２よりも全体的に磁束密度が低く、超磁歪素子１１の端部において磁束密度がさらに低下した。具体的には、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１９．８％であった。
【００４６】
［実施例４］
【００４７】
ヨーク１３の内径ａを６ｍｍ、外径ｃを１６ｍｍとし、これに合わせてコイル１２の内径及び外径をそれぞれ１０ｍｍ、１４ｍｍとした他は、実施例２と同一条件にて中心軸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４では、
ａ／ｂ＝３／１０
である。シミュレーションの結果は同じく図８に示されている。図８に示すように、実施例４の構造では、実施例３よりも全体的に磁束密度が低く、超磁歪素子１１の端部において磁束密度がさらに低下した。具体的には、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２２．８％であった。
【００４８】
［実施例５］
【００４９】
ヨーク１３の内径ａを８ｍｍ、外径ｃを１８ｍｍとし、これに合わせてコイル１２の内径及び外径をそれぞれ１２ｍｍ、１６ｍｍとした他は、実施例２と同一条件にて中心軸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５では、
ａ／ｂ＝２／５
である。シミュレーションの結果は同じく図８に示されている。図８に示すように、実施例５の構造では、実施例４よりも全体的に磁束密度が低く、超磁歪素子１１の端部において磁束密度がさらに低下した。具体的には、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２３．８％であった。
【００５０】
［実施例６］
【００５１】
ヨーク１３の内径ａを１０ｍｍ、外径ｃを２０ｍｍとし、これに合わせてコイル１２の内径及び外径をそれぞれ１４ｍｍ、１８ｍｍとした他は、実施例２と同一条件にて中心軸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６では、
ａ／ｂ＝１／２
である。シミュレーションの結果は同じく図８に示されている。図８に示すように、実施例６の構造では、実施例５よりも全体的に磁束密度が低く、超磁歪素子１１の端部において磁束密度がさらに低下した。具体的には、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２４．１％であった。
【００５２】
［実施例７］
【００５３】
ヨーク１３の内径ａを２ｍｍに維持したまま外径ｃを１６ｍｍとし、これに合わせてコイル１２の内径及び外径をそれぞれ１０ｍｍ、１４ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果、磁束密度分布は実施例１と実質的に差がなかった。
【００５４】
［実施例８］
【００５５】
ヨーク１３の内径ａを２ｍｍに維持したまま外径ｃを２０ｍｍとし、これに合わせてコイル１２の内径及び外径をそれぞれ１４ｍｍ、１８ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果、磁束密度分布は実施例１と実質的に差がなかった。
【００５６】
［実施例９］
【００５７】
ヨーク１３の内径ａを２ｍｍに維持したまま外径ｃを２４ｍｍとし、これに合わせてコイル１２の内径及び外径をそれぞれ１８ｍｍ、２２ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果、磁束密度分布は実施例１と実質的に差がなかった。
【００５８】
［実施例１０］
【００５９】
図９に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、ヨーク１３の内径ａを２ｍｍ、外径ｃを２４ｍｍとし、コイル１２の内径及び外径をそれぞれ４ｍｍ、８ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果、磁束密度分布は実施例１と実質的に差がなかった。
【００６０】
［実施例１１］
【００６１】
図１０に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、ヨーク１３の内径ａを２ｍｍ、外径ｃを２４ｍｍとし、コイル１２の軸方向における長さを４ｍｍ、コイル１２の内径及び外径をそれぞれ８ｍｍ、１６ｍｍとした他は、実施例１と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果、磁束密度分布は実施例１と実質的に差がなかった。
【００６２】
［実施例１２］
【００６３】
図１１に示す断面を持った超磁歪ユニットを想定し、ヨーク１３の軸方向における長さを２６ｍｍとした他は、実施例２（図７参照）と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果を図１２に示す。尚、図１２には、実施例２の結果も併せて示されている。図１２に示すように、磁束密度の均一性は実施例２とほぼ同じであったが、全体的に磁束密度が低くなった。
【００６４】
［実施例１３］
【００６５】
ヨーク１３の軸方向における長さを３０ｍｍとした他は、実施例１２と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果は同じく図１２に示されている。図１２に示すように、ヨーク１３の第３の部分１３ｃとコイル１２との間隔を軸方向に広げると、磁束密度が全体的にさらに低くなることが確認された。但し、磁束密度の均一性は実施例２とほぼ同じであった。
【００６６】
［実施例１４］
【００６７】
図１３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の軸方向にヨーク１３の第４の部分１３ｄを設け、ヨーク１３の第３の部分１３ｃと第４の部分１３ｄとの間のギャップを０．１ｍｍとした他は、実施例２（図７参照）と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果を図１４に示す。尚、図１４には、第４の部分１３ｄを持たない実施例２の結果も併せて示されている。図１４に示すように、超磁歪素子１１の軸方向にヨーク１３の第４の部分１３ｄを設けると、超磁歪素子１１の端部における磁束密度の低下が抑制され、より均一性が高まることが確認された。
【００６８】
［実施例１５］
【００６９】
ヨーク１３の第３の部分１３ｃと第４の部分１３ｄとの間のギャップを０．２ｍｍとした他は、実施例１４と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果は同じく図１４に示されている。図１４に示すように、実施例１４と比べて超磁歪素子１１の端部における磁束密度が若干低下している。このように、ギャップの広さによって、超磁歪素子１１の端部における磁束密度を調節できることが分かる。
【００７０】
［実施例１６］
【００７１】
ヨーク１３の第３の部分１３ｃと第４の部分１３ｄとの間のギャップを０．５ｍｍとした他は、実施例１４と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果は同じく図１４に示されている。図１４に示すように、実施例１５と比べて超磁歪素子１１の端部における磁束密度が若干低下している。このように、ギャップの広さによって、超磁歪素子１１の端部における磁束密度を調節できることが分かる。
【００７２】
［実施例１７］
【００７３】
ヨーク１３の第３の部分１３ｃと第４の部分１３ｄとの間のギャップをゼロとした他は、実施例１４と同一条件にて中心軸１１ａに沿った磁束密度のシミュレーションを行った。シミュレーションの結果は同じく図１４に示されている。図１４に示すように、ギャップをゼロとすると、超磁歪素子１１の末端において磁束密度が高くなった。このことからも、ギャップの広さによって、超磁歪素子１１の端部における磁束密度を調節できることが分かる。
【図面の簡単な説明】
【００７４】
【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】実施例１及び７〜９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３】実施例１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４】比較例１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】比較例２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６】比較例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７】実施例２〜６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８】実施例１〜６のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図９】実施例１０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１０】実施例１１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１１】実施例１２及び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１２】実施例２、１２及び１３のシミュレーション結果を示すグラフである。
【図１３】実施例１４〜１７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１４】実施例２、１４〜１７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】
【００７５】
１０      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
１３ａ    ヨークの第１の部分
１３ｂ    ヨークの第２の部分
１３ｃ    ヨークの第３の部分
１３ｄ    ヨークの第４の部分
１４      永久磁石
１５      入出力ロッド
１６      ギャップ
ａ        ヨークの第１の部分の内径
ｂ        超磁歪素子の軸方向における長さ
ｃ        ヨークの第２の部分の外径
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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