(57)【要約】      （修正有）【課題】変位の増幅率を容易に高めることができ、磁歪素子の変位に対する出力変位の追従性を向上することができる磁歪変位増幅装置を提供する。【解決手段】磁歪変位増幅装置１４は、超磁歪部材３４Ａ、３４Ｂを有してなり、且つ、一端２４Ａが固定端とされた略棒状の超磁歪ロッド２４と、この磁歪ロッド２４の外周を囲むように配設され、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１に磁界を印加するための駆動コイル２６と、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１の変位を増幅するための変位増幅機構３０と、を有して構成されている。そして、この変位増幅機構３０を、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１の変位に応じて厚さ方向に弾性変形可能な板状の第１弾性部材４０と、筒状部材３８における他端側３８Ｂに配設され、厚さ方向に弾性変形可能な板状の第２弾性部材４２と、筒状部材３８及び第１、第２弾性部材４０、４２によって密閉された空間内に充填された流体４４によって構成した。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪部材を有してなり、且つ、一端が固定端とされた略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配設され、前記磁歪ロッドの軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を増幅するための変位増幅機構と、を有してなり、該変位増幅機構は、一端が前記磁歪ロッドの自由端側に配設され、且つ、該一端側の内径よりも他端側の内径が小径とされた略筒状部材と、該略筒状部材における前記一端側に配設され、前記磁歪ロッドの軸方向の変位に応じて厚さ方向に弾性変形可能な板状の第１弾性部材と、前記筒状部材における前記他端側に配設され、厚さ方向に弾性変形可能な板状の第２弾性部材と、前記筒状部材及び前記第１、第２弾性部材によって密閉された空間内に充填された流体と、を有してなることを特徴とする磁歪変位増幅装置。
【請求項２】
請求項１において、
前記変位増幅機構における前記略筒状部材は、前記一端側から他端側に向かって小径となる略円筒形状の剛体からなることを特徴とする磁歪変位増幅装置。
【請求項３】
請求項１又は２において、
前記変位増幅機構における前記略筒状部材は、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を該軸方向と異なる方向の変位に変換するように屈曲され、前記第１弾性部材の表面における法線と前記第２弾性部材の表面における法線とが非平行とされていることを特徴とする磁歪変位増幅装置。
【請求項４】
請求項１乃至３のいずれかにおいて、
前記変位増幅機構における前記略筒状部材の径方向外周面を覆う部材を備えたことを特徴とする磁歪変位増幅装置。
【請求項５】
磁歪部材を有してなり、且つ、一端が固定端とされた略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配設され、前記磁歪ロッドの軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を増幅するための変位増幅機構と、を有してなり、該変位増幅機構は、一端が前記磁歪ロッドの自由端側に配設され、且つ、該一端側の内径よりも他端側の内径が小径とされた貫通孔を有するシリンダと、該シリンダにおける前記貫通孔の両端に配設され、且つ、該貫通孔内を摺動可能な一対のピストンと、前記シリンダ及び一対のピストンによって密閉された空間内に充填された流体と、を有してなることを特徴とする磁歪変位増幅装置。
【請求項６】
請求項５において、
前記変位増幅機構における前記貫通孔は、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を該軸方向と異なる方向の変位に変換するように屈曲され、前記第１ピストンの軸方向と前記第２ピストンの軸方向とが非平行とされていることを特徴とする磁歪変位増幅装置。
【請求項７】
請求項１乃至６のいずれかにおいて、
前記磁歪部材は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする磁歪変位増幅装置。
【請求項８】
請求項１乃至７のいずれかに記載された磁歪変位増幅装置を用いたことを特徴とする磁歪アクチュエータ。
【請求項９】
請求項１乃至７のいずれかに記載された磁歪変位増幅装置を用いたことを特徴とする磁歪振動装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪部材を用いた磁歪変位増幅装置、これを用いた磁歪アクチュエータ及び磁歪振動装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、磁歪部材の変位を増幅して出力するようにした磁歪変位増幅装置が知られている。
【０００３】
例えば、図９に示される従来公知の磁歪変位増幅装置１００は、略棒状の磁歪素子１０２に連結された変位増幅機構１０３を備えている（特許文献１参照）。この変位増幅機構１０３は、磁歪素子１０２と結合する駆動体１０４に圧接された小ローラ１０５と、出力軸１０６と結合する被駆動体１０７に圧接された大ローラ１０８とを備え、これら小ローラ１０５と大ローラ１０８が同心状に結合されている。
【０００４】
この磁歪変位増幅装置１００では、小ローラ１０５と大ローラ１０８の半径比に比例して、磁歪素子１０２の変位が増幅され、出力軸１０６から出力されるようになっている。
【０００５】
一方、図１０に示される磁歪変位増幅装置１５０は、略棒状の磁歪素子１５１に連結されたテコ式変位拡大機構１５２を備えている（特許文献２参照）。このテコ式変位拡大機構１５２は、支点１５３において支持された棒状部材からなり、その力点１５４には磁歪素子１５１の一端が、又、作用点１５５には出力軸１５６の一端がそれぞれ配置されている。
【０００６】
この磁歪変位増幅装置１５０では、テコ式変位拡大機構１５２における力点１５４から支点１５３の間の長さと、支点１５３から作用点１５５の間の長さとの比に比例して、磁歪素子１５１の変位が増幅され、出力軸１５６から出力されるようになっている。
【０００７】
【特許文献１】実開平５−２０４９７号公報
【特許文献２】特開平５−２３６５９５号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
しかしながら、これら従来公知の磁歪変位増幅装置１００、１５０において変位の増幅率を高めるためには、小ローラ１０５と大ローラ１０８の半径比や、力点１５４及び支点１５３間の長さと支点１５３及び作用点１５５間の長さの比を大きくする必要があるため、変位増幅機構１０３及びテコ式変位拡大機構１５２が大型化し易く、装置のコンパクト化が困難であるといった問題点があった。
【０００９】
又、その構造上、磁歪素子１０２、１５１の変位に対する出力軸１０６、１５６の追従性の向上には限界があり、特に、高い追従性が要求されるスピーカ駆動装置等には不向きであった。
【００１０】
本発明は、このような問題点を解決するためになされたものであって、小型、且つ、簡易な構造でありながら、変位の増幅率を容易に高めることができ、又、磁歪部材の変位に対する出力変位の追従性を向上することができる磁歪変位増幅装置、これを用いた磁歪アクチュエータ及び磁歪振動装置を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
本発明の発明者は、小型、且つ、簡易な構造でありながら、変位の増幅率を高めることができ、又、磁歪素子の変位に対する出力変位の追従性を向上することができる磁歪変位増幅装置、これを用いた磁歪アクチュエータ及び磁歪振動装置を見出した。
【００１２】
即ち、次のような本発明により、上記目的を達成することができる。
【００１３】
（１）磁歪部材を有してなり、且つ、一端が固定端とされた略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配設され、前記磁歪ロッドの軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を増幅するための変位増幅機構と、を有してなり、該変位増幅機構は、一端が前記磁歪ロッドの自由端側に配設され、且つ、該一端側の内径よりも他端側の内径が小径とされた略筒状部材と、該略筒状部材における前記一端側に配設され、前記磁歪ロッドの軸方向の変位に応じて厚さ方向に弾性変形可能な板状の第１弾性部材と、前記筒状部材における前記他端側に配設され、厚さ方向に弾性変形可能な板状の第２弾性部材と、前記筒状部材及び前記第１、第２弾性部材によって密閉された空間内に充填された流体と、を有してなることを特徴とする磁歪変位増幅装置。
【００１４】
（２）前記変位増幅機構における前記略筒状部材は、前記一端側から他端側に向かって小径となる略円筒形状の剛体からなることを特徴とする前記（１）に記載の磁歪変位増幅装置。
【００１５】
（３）前記変位増幅機構における前記略筒状部材は、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を該軸方向と異なる方向の変位に変換するように屈曲され、前記第１弾性部材の表面における法線と前記第２弾性部材の表面における法線とが非平行とされていることを特徴とする前記（１）又は（２）に記載の磁歪変位増幅装置。
【００１６】
（４）前記変位増幅機構における前記略筒状部材の径方向外周面を覆う部材を備えたことを特徴とする前記（１）乃至（３）のいずれかに記載の磁歪変位増幅装置。
【００１７】
（５）磁歪部材を有してなり、且つ、一端が固定端とされた略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配設され、前記磁歪ロッドの軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を増幅するための変位増幅機構と、を有してなり、該変位増幅機構は、一端が前記磁歪ロッドの自由端側に配設され、且つ、該一端側の内径よりも他端側の内径が小径とされた貫通孔を有するシリンダと、該シリンダにおける前記貫通孔の両端に配設され、且つ、該貫通孔内を摺動可能な一対のピストンと、前記シリンダ及び一対のピストンによって密閉された空間内に充填された流体と、を有してなることを特徴とする磁歪変位増幅装置。
【００１８】
（６）前記変位増幅機構における前記貫通孔は、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を該軸方向と異なる方向の変位に変換するように屈曲され、前記第１ピストンの軸方向と前記第２ピストンの軸方向とが非平行とされていることを特徴とする前記（５）に記載の磁歪変位増幅装置。
【００１９】
（７）前記磁歪部材は、超磁歪素子を材料とする超磁歪部材からなることを特徴とする前記（１）乃至（６）のいずれかに記載の磁歪変位増幅装置。
【００２０】
（８）前記（１）乃至（７）のいずれかに記載された磁歪変位増幅装置を用いたことを特徴とする磁歪アクチュエータ。
【００２１】
（９）前記（１）乃至（７）のいずれかに記載された磁歪変位増幅装置を用いたことを特徴とする磁歪振動装置。
【発明の効果】
【００２２】
本発明に係る磁歪変位増幅装置、これを用いた磁歪アクチュエータ及び磁歪振動装置によれば、小型、且つ、簡易な構造でありながら、変位の増幅率を高めることができ、又、磁歪素子の変位に対する出力変位の追従性を向上することができるという優れた効果を有する。
【発明を実施するための最良の形態】
【００２３】
本発明は、磁歪部材を有してなり、且つ、一端が固定端とされた略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配設され、前記磁歪ロッドの軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を増幅するための変位増幅機構と、を有してなり、該変位増幅機構は、一端が前記磁歪ロッドの自由端側に配設され、且つ、該一端側の内径よりも他端側の内径が小径とされた略筒状部材と、該略筒状部材における前記一端側に配設され、前記磁歪ロッドの軸方向の変位に応じて厚さ方向に弾性変形可能な板状の第１弾性部材と、前記筒状部材における前記他端側に配設され、厚さ方向に弾性変形可能な板状の第２弾性部材と、前記筒状部材及び前記第１、第２弾性部材によって密閉された空間内に充填された流体と、を有してなる磁歪変位増幅装置によって、上記課題を解決したものである。
【００２４】
又、本発明は、磁歪部材を有してなり、且つ、一端が固定端とされた略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配設され、前記磁歪ロッドの軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を増幅するための変位増幅機構と、を有してなり、該変位増幅機構は、一端が前記磁歪ロッドの自由端側に配設され、且つ、該一端側の内径よりも他端側の内径が小径とされた貫通孔を有するシリンダと、該シリンダにおける前記貫通孔の両端に配設され、且つ、該貫通孔内を摺動可能な一対のピストンと、前記シリンダ及び一対のピストンによって密閉された空間内に充填された流体と、を有してなる磁歪変位増幅装置によって、上記同様の課題を解決したものである。
【００２５】
以下、本発明の実施例１及び実施例２を図面に基づいて詳細に説明する。
【実施例１】
【００２６】
図１及び図２に示されるように、本発明の実施例１に係る磁歪変位増幅装置を適用した磁歪振動装置１０は、略円筒形状のケーシング１２を備えており、このケーシング１２の内側空間内には、先端ガイド１３側から、磁歪変位増幅装置１４と、この磁歪変位増幅装置１４の駆動源である複数の乾電池１６と、ジャック１８を介して入力される音声信号等の信号を増幅し、磁歪変位増幅装置１４に出力する増幅回路２０が、それぞれ略円板形状の隔壁２２Ａ、２２Ｂによって仕切られ、収容されている。なお、磁歪変位増幅装置１４と複数の乾電池１６との間に配置された隔壁２２Ａは、軟磁性部材によって成形されている。
【００２７】
磁歪変位増幅装置１４は、図２に拡大して示されるように、一端２４Ａが隔壁２２Ａに固定された略棒状の超磁歪ロッド２４と、この超磁歪ロッド２４の外周を囲むように配設された駆動コイル２６と、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１の変位を増幅するための変位増幅機構３０と、を有して構成されている。
【００２８】
超磁歪ロッド２４は、この例では、３つの略円板形状のバイアス磁石３２Ａ〜３２Ｃと、これら３つのバイアス磁石３２Ａ〜３２Ｃに挟まれるように配設された２つの略円柱形状の超磁歪部材３４Ａ、３４Ｂによって構成されており、バイアス磁石３２Ａ〜３２Ｃ及び超磁歪部材３４Ａ、３４Ｂは軸方向Ｌ１で接着され、一体化されている。
【００２９】
超磁歪部材３４Ａ、３４Ｂは、超磁歪素子を材料として用いている。ここで、「超磁歪素子」とは、希土類元素および／または特定の遷移金属などを主成分（例えば、テルビウム、ジスプロシウム、鉄など）とする粉末焼結合金あるいは単結晶合金から作られた磁歪素子をいい、外部から磁界が印加されると大きな変位を生じる性質を有している。
【００３０】
駆動コイル２６は、この超磁歪部材３４Ａ、３４Ｂに軸方向Ｌ１の磁界を印加可能な構造となっている。又、この駆動コイル２６は増幅回路２０に接続されており、駆動コイル２６の磁界は、外部からジャック１８を介して入力される信号に基づいて変動するようになっている。
【００３１】
可動先端部２８は、超磁歪ロッド２４のバイアス磁石３２Ａに固着された略円板形状のフランジ部２８Ａと、このフランジ部２８Ａから超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１に沿って伸びるロッド部２８Ｂとから形成されている。又、可動先端部２８のフランジ部２８Ａと先端ガイド１３との間には、２つのばね３６Ａ、３６Ｂが縮設されており、可動先端部２８は超磁歪ロッド２４側に付勢されている。更に、可動先端部２８のロッド部２８Ｂは変位増幅機構３０に当接されており、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１の振動は可動先端部２８を介して変位増幅機構３０に伝達可能な構造となっている。
【００３２】
変位増幅機構３０は、図３に示されるように、一端３８Ａ側の内径Ｒ１よりも他端３８Ｂ側の内径Ｒ２が小径（Ｒ１＞Ｒ２）とされた筒状部材３８と、この筒状部材３８における一端側３８Ａに配設され、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１の変位に応じて厚さ方向に弾性変形可能な板状の第１弾性部材４０と、筒状部材３８における他端側３８Ｂに配設され、厚さ方向に弾性変形可能な板状の第２弾性部材４２と、筒状部材３８及び第１、第２弾性部材４０、４２によって密閉された空間内に充填された流体４４によって構成されている。
【００３３】
又、変位増幅機構３０の筒状部材３８は、径方向外周面を先端ガイド１３によって覆われており、この先端ガイド１３によって径方向の変形が規制されている。
【００３４】
なお、筒状部材３８は、一端３８Ａ側から他端３８Ｂ側に向かって小径となる円筒形状の剛体からなり、筒状部材３８には、例えば、金属やプラスチック等の剛体を適用することができる。又、この筒状部材３８の両端に配設された第１、第２弾性部材４０、４２には、例えば、ゴム等の弾性部材を適用することができる。
【００３５】
次に、実施例１に係る磁歪振動装置１０の作用について説明する。
【００３６】
磁歪振動装置１０にジャック１８を介して信号が入力されると、信号は増幅回路２０によって増幅された後、磁歪変位増幅装置１４の駆動コイル２６に入力される。そして、この増幅後の信号によって駆動コイル２６が駆動され、駆動コイル２６のコイル磁界が変化する。その結果、超磁歪ロッド２４が信号に応じて軸方向Ｌ１に変位（振動）する。この軸方向Ｌ１の変位は、可動先端部２８を介して変位増幅機構３０に入力され、変位増幅機構３０によって増幅される。
【００３７】
より具体的には、図３に示されるように、可動先端部２８によって超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１の変位が伝達されると、変位増幅機構３０の第１弾性部材４０が押圧され、この第１弾性部材４０が軸方向Ｌ１に最大で変位量Ｘ１だけ変位する。その結果、第２弾性部材４２は、第１弾性部材４０によって押し出された流体４４の体積分だけ突出し、軸方向Ｌ１に最大で変位量Ｘ２だけ変位する。
【００３８】
なお、第１弾性部材４０の変位量Ｘ１は、第１弾性部材４０と第２弾性部材４２の厚さ方向の面積の比に基づいて増幅されることになるが、本発明における筒状部材３８は、一端３８Ａ側の内径Ｒ１よりも他端３８Ｂ側の内径Ｒ２が小径とされているため、第２弾性部材４２の厚さ方向の面積は、第１弾性部材４０の厚さ方向の面積よりも小さくなっている。従って、第２弾性部材４２の変位量（出力変位量）Ｘ２は、第１弾性部材４０の変位量（超磁歪ロッド２４の変位量）Ｘ１よりも大きくなるようになっている。
【００３９】
このように増幅された超磁歪ロッド２４の変位は、変位増幅機構３０の第２弾性部材４２を介して外部に出力される。
【００４０】
本発明の実施例１に係る磁歪変位増幅装置１４によれば、超磁歪部材３４Ａ、３４Ｂを有してなり、且つ、一端２４Ａが固定端とされた略棒状の超磁歪ロッド２４と、この磁歪ロッド２４の外周を囲むように配設され、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１に磁界を印加するための駆動コイル２６と、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１の変位を増幅するための変位増幅機構３０と、を有してなり、この変位増幅機構３０は、一端３８Ａが超磁歪ロッド２４の自由端２４Ｂ側に配設され、且つ、一端３８Ａ側の内径Ｒ１よりも他端３８Ｂ側の内径Ｒ２が小径とされている筒状部材３８と、この筒状部材３８における一端側３８Ａに配設され、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１の変位に応じて厚さ方向に弾性変形可能な板状の第１弾性部材４０と、筒状部材３８における他端側３８Ｂに配設され、厚さ方向に弾性変形可能な板状の第２弾性部材４２と、筒状部材３８及び第１、第２弾性部材４０、４２によって密閉された空間内に充填された流体４４によって構成されているため、小型、且つ、簡易な構造でありながら、第１弾性部材４０と第２弾性部材４２の厚さ方向の面積の比を変えることによって、変位の増幅率を容易に高めることができる。又、流体４４によって超磁歪ロッド２４の変位を伝達しているため、磁歪部材の変位に対する出力変位の追従性を向上させることができる。
【００４１】
特に、筒状部材３８は、一端３８Ａ側から他端３８Ｂ側に向かって小径となる略円筒形状の剛体からなるため、磁歪部材の変位を、一層効率良く増幅することができる。
【００４２】
又、筒状部材３８の径方向外周面を覆う先端ガイド１３を備えているため、先端ガイド１３によって筒状部材３８の径方向の変形を規制することができ、この点においても、磁歪部材の変位増幅の高効率化が図られている。
【００４３】
なお、本発明に係る磁歪変位増幅装置は、上記実施例１に係る磁歪変位増幅装置１０の構造や形状等に限定されるものではなく、例えば、変位増幅機構３０における筒状部材３８は、角筒形状等であってもよく、又、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１の変位を伝達可能な程度に剛性を有した部材であればよい。
【００４４】
又、図４に示される変位増幅機構５０における筒状部材５２のように、超磁歪ロッド２４の軸方向Ｌ１の変位を、この軸方向Ｌ１と異なる方向の変位に変換するように屈曲され、第１弾性部材４０の表面における法線Ｌ１と第２弾性部材４２の表面における法線Ｌ２とが非平行となるようにすれば、磁歪部材の変位の増幅に加え、変位方向の変換をも行うことができる。
【００４５】
即ち、本発明に係る磁歪変位増幅装置は、磁歪部材を有してなり、且つ、一端が固定端とされた略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配設され、前記磁歪ロッドの軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を増幅するための変位増幅機構と、を有してなり、該変位増幅機構は、一端が前記磁歪ロッドの自由端側に配設され、且つ、該一端側から他端側に向かって小径となる筒状部材と、該略筒状部材における前記一端側に配設され、前記磁歪ロッドの軸方向の変位に応じて厚さ方向に弾性変形可能な板状の第１弾性部材と、前記筒状部材における前記他端側に配設され、厚さ方向に弾性変形可能な板状の第２弾性部材と、前記筒状部材及び前記第１、第２弾性部材によって密閉された空間内に充填された流体と、を有してなるものであればよい。
【実施例２】
【００４６】
次に、本発明の実施例２に係る磁歪変位増幅装置を適用した磁歪アクチュエータＡＴ１について説明する。
【００４７】
図５に示されるように、磁歪アクチュエータＡＴ１は、磁歪変位増幅装置６０を備えており、この磁歪変位増幅装置６０は、一端６１Ａがケーシング６４に固定された略棒状の超磁歪ロッド６１と、この超磁歪ロッド６１の外周を囲むように配設された駆動コイル６６と、超磁歪ロッド６１の軸方向Ｌ３の変位を増幅するための変位増幅機構６８と、を有して構成されている。なお、駆動コイル６６については上記磁歪スピーカＳＰ１と同様であるため、その説明は省略する。
【００４８】
超磁歪ロッド６１は、この例では、２つの略円板形状のバイアス磁石６２Ａ、６２Ｂと、これら２つのバイアス磁石６２Ａ、６２Ｂに挟まれるように配設された略円柱形状の超磁歪部材６３によって構成されており、バイアス磁石６２Ａ、６２Ｂ及び超磁歪部材６３は軸方向Ｌ３で接着され、一体化されている。
【００４９】
変位増幅機構６８は、貫通孔７０を有するシリンダ７２と、このシリンダ７２における貫通孔７０の両端７０Ａ、７０Ｂにそれぞれ配設され、且つ、貫通孔７０内を摺動可能な一対のピストン７４、７６と、シリンダ７２及び一対のピストン７４、７６によって密閉された空間内に充填された流体７８と、を有して構成されている。
【００５０】
又、シリンダ７２の貫通孔７０は、一端７０Ａが超磁歪ロッド６１の自由端６１Ｂ側に配設され、且つ、一端７０Ａ側の内径Ｒ３よりも他端７０Ｂ側の内径Ｒ４が小径（Ｒ３＞Ｒ４）とされている。
【００５１】
次に、実施例２に係る磁歪アクチュエータＡＴ１の作用について説明する。
【００５２】
駆動コイル６６に所定の電圧が印加されると、超磁歪ロッド２４が駆動コイル６６のコイル磁界の大きさに応じて軸方向Ｌ３に変位（伸長）する。この軸方向Ｌ３の変位は第１ピストン７４に入力された後、流体７８を介して第２ピストン７６に伝達される。
【００５３】
なお、第１ピストン７４の変位量Ｘ３は、第１ピストン７４と第２ピストン７６の断面積の比に基づいて増幅されることになるが、本発明における貫通孔７０は、一端７０Ａ側の内径Ｒ３よりも他端７０Ｂ側の内径Ｒ４が小径とされているため、第２ピストン７６の断面積は、第１ピストン７４の断面積よりも小さくなっている。従って、第２ピストン７６の変位量（出力変位量）Ｘ４は、第１ピストン７４の変位量（超磁歪ロッド６１の変位量）Ｘ３よりも大きくなるようになっている。
【００５４】
このように増幅された超磁歪ロッド６１の変位は、変位増幅機構６８の第２ピストン７６を介して外部に出力される。
【００５５】
又、本発明の発明者らは駆動コイル６６に印加する電圧の大きさと、第１、第２ピストン７４、７６の変位量の関係についてデータを採集した。なお、本実験においては、超磁歪部材６３として直径７．４ｍｍ、長さ２０ｍｍの円柱形状の部材を適用し、又、駆動コイル６６は、線種ＡＷＧ、直径８ｍｍ、長さ２０ｍｍ、巻数２０００ターンとした。更に、駆動コイル６６への供給電圧は０〜１２０Ｖとし、駆動コイル６６に１ＫＨｚのパルス磁界を印加した。又、第１ピストン７４は直径１０ｍｍ、長さ１０ｍｍ、第２ピストン７６は直径３．２ｍｍ、長さ１０ｍｍとした。
【００５６】
その結果、図６に示されるように、データを採集した電圧１０〜１２０Ｖの範囲において、磁歪アクチュエータＡＴ１の出力変位量（第２ピストン７６の変位量）Ｘ４は、超磁歪ロッド６１の変位量（第１ピストン７４の変位量）Ｘ３の約１０倍に増幅されていることが見出された。
【００５７】
このように、本発明の実施例２に係る磁歪変位増幅装置６０によっても、上記実施例１に係る磁歪変位増幅装置１４と同様の効果を得ることができる。
【００５８】
又、磁歪アクチュエータＡＴ１によれば、低い周波数の音圧が十分に得られないという従来の問題点を解決することができる。
【００５９】
具体的には、音声の音圧は振動板の振幅と周波数で決まるため、同じ音圧を得るためには、低周波数では高周波数の振幅より大きな振幅が必要となる。又、一般に、磁歪アクチュエータでは、磁歪部材の寸法変化は印加する磁界の強度によって決まるため、音声周波数成分の大きさで決定される、夫々の周波数成分の大きさによる磁界強度に基づき寸法変化が生ずる。例えば、磁歪アクチュエータを板状スピーカに応用した場合、低周波数の振幅は電気信号の周波数成分で決まる振幅の振動を生ずるので、高周波数に比較して低い音圧しか得ることができないが、本発明の実施例２に係る磁歪アクチュエータＡＴ１によれば、大きな振動を振動板に伝達し、低周波数の音圧を高周波数の音圧と同じレベルで得ることができる。
【００６０】
なお、本発明に係る磁歪変位増幅装置は、上記実施例２に係る磁歪変位増幅装置６０の構造や形状等に限定されるものではなく、例えば、図７に示される磁歪アクチュエータＡＴ２の変位増幅機構８０のように、超磁歪ロッド６１の軸方向Ｌ３の変位を軸方向Ｌ３と異なる方向Ｌ４の変位に変換するように屈曲された貫通孔８２を有し、第１ピストン７４の軸方向Ｌ３と第２ピストンの軸方向Ｌ４とが非平行となるようにすれば、上記磁歪アクチュエータＡＴ１が有する効果を得ることができる上に、変位方向の変換をも行うことができる。
【００６１】
なお、本発明の発明者らは、磁歪アクチュエータＡＴ２についても、駆動コイル６６に印加する電圧の大きさと、第１、第２ピストン７４、７６の変位量の関係についてデータを採集した。なお、本実験においては、超磁歪部材６３として直径３ｍｍ、長さ１６ｍｍの円柱形状の部材を適用し、又、駆動コイル６６は、線種ＡＷＧ、直径４ｍｍ、長さ１６ｍｍ、巻数１０００ターンとした。更に、駆動コイル６６への供給電圧は０〜５Ｖとし、駆動コイル６６に１ＫＨｚのパルス磁界を印加した。又、第１ピストン７４は直径５ｍｍ、長さ１０ｍｍ、第２ピストン７６は直径３．２ｍｍ、長さ１０ｍｍとした。
【００６２】
その結果、図８に示されるように、データを採集した電圧１〜５Ｖの範囲において、磁歪アクチュエータＡＴ２の出力変位量（第２ピストン７６の変位量）Ｘ６は、超磁歪ロッド６１の変位量（第１ピストン７４の変位量）Ｘ５の約２．５倍に増幅されていることが見出された。
【００６３】
又、実施例２に係る磁歪変位増幅装置６０では、装置のコンパクト化を図るため、第１ピストン７４を超磁歪ロッド６１に直接固着する構造としたが、本発明はこれに限定されるものではなく、超磁歪ロッド６１と第１ピストン７４との間に、上記実施例１における可動先端部２８のような変位伝達部材を介在させてもよい。
【００６４】
即ち、本発明に係る磁歪変位増幅装置は、磁歪部材を有してなり、且つ、一端が固定端とされた略棒状の磁歪ロッドと、該磁歪ロッドの外周を囲むように配設され、前記磁歪ロッドの軸方向に磁界を印加するための駆動コイルと、前記磁歪ロッドの軸方向の変位を増幅するための変位増幅機構と、を有してなり、該変位増幅機構は、一端が前記磁歪ロッドの自由端側に配設され、且つ、該一端側の内径よりも他端側の内径が小径とされた貫通孔を有するシリンダと、該シリンダにおける前記貫通孔の両端に配設され、且つ、該貫通孔内を摺動可能な一対のピストンと、前記シリンダ及び一対のピストンによって密閉された空間内に充填された流体と、を有してなるものであればよい。
【００６５】
なお、上記実施例１及び実施例２に係る磁歪変位増幅装置１４、６０の変位量をそれ程高める必要が無い場合には、超磁歪部材の代わりに、磁歪素子からなる磁歪部材を適用してもよい。
【図面の簡単な説明】
【００６６】
【図１】本発明の実施例１に係る磁歪変位増幅装置を適用した磁歪振動装置を示す概略側断面図
【図２】図１における磁歪変位増幅装置周辺を拡大して示す概略部分拡大図
【図３】図１における変位増幅機構を示す概略側断面図
【図４】図１における変位増幅機構の他の例を示す概略側断面図
【図５】本発明の実施例２に係る磁歪変位増幅装置を適用した磁歪アクチュエータを示す概略側断面図
【図６】図５における磁歪アクチュエータの駆動コイルに印加する電圧の大きさと、第１、第２ピストンの変位量の関係を示す表
【図７】図５における磁歪アクチュエータの他の例を示す概略側断面図
【図８】図７における磁歪アクチュエータの駆動コイルに印加する電圧の大きさと、第１、第２ピストンの変位量の関係を示す表
【図９】従来の磁歪変位増幅装置を示す概略側断面図
【図１０】従来の他の磁歪変位増幅装置を示す概略側断面図
【符号の説明】
【００６７】
Ｌ１〜Ｌ４…軸方向
Ｒ１〜Ｒ６…内径
Ｘ１〜Ｘ６…変位量
ＡＴ１、ＡＴ２…磁歪アクチュエータ
１０、６０…磁歪振動装置
１２、６４…ケーシング
１３…先端ガイド
１４、１００、１５０…磁歪変位増幅装置
１６…乾電池
１８…ジャック
２０…増幅回路
２２Ａ、２２Ｂ…隔壁
２４、６１…超磁歪ロッド
２６、６６…駆動コイル
２８Ａ…フランジ部
２８Ｂ…ロッド部
３０、５０、６８、８０、１０３…変位増幅機構
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、６２Ａ、６２Ｂ…バイアス磁石
３４Ａ、３４Ｂ、６３…超磁歪部材
３６Ａ、３６Ｂ…ばね
３８、５２…筒状部材
４０…第１弾性部材
４２…第２弾性部材
４４、７８…流体
７０、８２…貫通孔
７２…シリンダ
７４…第１ピストン
７６…第２ピストン
１０２、１５１…磁歪素子
１０４…駆動体
１０５…小ローラ
１０６、１５６…出力軸
１０７…被駆動体
１０８…大ローラ
１５２…テコ式変位拡大機構
１５３…支点
１５４…力点
１５５…作用点
【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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