(57)【要約】【課題】製造コストの低減を可能にする磁歪アクチュエータを提供すること。【解決手段】磁歪アクチュエータ１００は、ベース１０１と、ロッド１０４と、ベース１０１及びロッド１０４の間に設けられる磁歪素子１０２とを備え、ロッド１０４は、磁歪素子１０２の伸縮によって駆動される本体部１０４ａと、ベース１０１と係合する係合部１０４ｄと、本体部１０４ａと当接部１０４ｃとの間に設けられた弾性部１０４ｅとを有することを特徴とする。これによれば、ベース１０１とロッド１０４とを係合させ、かつロッド１０４に弾性部１０４ｅを設けたので、磁歪素子１０２の伸縮に伴ってロッド１０４が振動可能となっている。したがって、与圧用ゴムを設けなくとも磁歪素子１０２の伸縮を外部に伝えることができ、製造コストの低減が可能になっている。【選択図】図３
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
基体部材と、伸縮伝達部材と、前記基体部材及び前記伸縮伝達部材の間に設けられる磁歪素子とを備え、
前記伸縮伝達部材は、前記磁歪素子の伸縮によって駆動される本体部と、前記基体部材と係合する係合部と、前記本体部と前記係合部との間に設けられた弾性部とを有することを特徴とする磁歪アクチュエータ。
【請求項２】
前記基体部材は、底部と、一端が前記底部に固定された円筒形状のコイルボビン部と、前記コイルボビン部の他端に固定された鍔部とを有し、
前記磁歪素子は前記コイルボビン部の中空部に挿入され、
前記伸縮伝達部材は、前記鍔部と係合することを特徴とする請求項１に記載の磁歪アクチュエータ。
【請求項３】
前記基体部材又は前記伸縮伝達部材の少なくとも一方は、前記磁歪素子の長手方向に配置された複数の係止用フックを有し、
前記伸縮伝達部材は、前記複数の係止用フックの中から選択される少なくとも１つの係止用フックにより、前記基体部材と係合することを特徴とする請求項１又は２に記載の磁歪アクチュエータ。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は磁歪アクチュエータに関し、特に製造コストを低減可能な磁歪アクチュエータに関する。
【背景技術】
【０００２】
磁歪アクチュエータは磁歪素子を応用したアクチュエータである（例えば特許文献１参照。）。
【０００３】
図６は、特許文献１にも示される従来の磁歪アクチュエータを示している。同図に示すように、従来の磁歪アクチュエータでは、一方端を底部２で塞いだ略円筒形状の筐体１が用いられ、円柱形状の磁歪素子３が筐体１内部に設けられる。
【０００４】
磁歪素子３の端部３ａは底部２の中央部分に当接している。磁歪素子３の端部３ｂには伸縮伝達部材４が当接して設けられており、この伸縮伝達部材４は筐体１の開放端（底部２の反対側）から外部に突出している。
【０００５】
筐体１の開放端は内側に突出した鍔部５を有しており、伸縮伝達部材４は、この鍔部５によって筐体１外部に飛び出さないようになっている。伸縮伝達部材４と鍔部５の間にはスペーサ６を介して与圧用ゴム７が設けてあり、この与圧用ゴム７の弾性力により、伸縮伝達部材４及び磁歪素子３は底部２に押しつけられている（この押し付け圧を与圧という。）。この状態で磁歪素子３に変動磁界を印加すると、磁界の変動に応じた磁歪素子３の伸縮は伸縮伝達部材４を振動させることになる。
【特許文献１】特許第３８９１３５４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上記従来の磁歪アクチュエータでは与圧用ゴムが必要であったため、部品点数が多くなり製造コストが高くなるという問題があった。
【０００７】
したがって、本発明の目的は、製造コストの低減を可能にする磁歪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】
【０００８】
上記目的を達成するための本発明による磁歪アクチュエータは、基体部材と、伸縮伝達部材と、前記基体部材及び前記伸縮伝達部材の間に設けられる磁歪素子とを備え、前記伸縮伝達部材は、前記磁歪素子の伸縮によって駆動される本体部と、前記基体部材と係合する係合部と、前記本体部と前記係合部との間に設けられた弾性部とを有することを特徴とする。
【０００９】
本発明によれば、基体部材と伸縮伝達部材とを係合させ、かつ伸縮伝達部材に弾性部を設けたので、磁歪素子の伸縮に伴って本体部が振動可能となっている。したがって、本発明によれば与圧用ゴムを設けなくとも磁歪素子の伸縮を外部に伝えることができ、製造コストの低減が可能になっている。
【００１０】
また、上記磁歪アクチュエータにおいて、前記基体部材は、底部と、一端が前記底部に固定された円筒形状のコイルボビン部と、前記コイルボビン部の他端に固定された鍔部とを有し、前記磁歪素子は前記コイルボビン部の中空部に挿入され、前記伸縮伝達部材は、前記鍔部と係合することとしてもよい。これによれば、鍔部を用いて伸縮伝達部材を基体部材に係合させることができるので、基体部材を係合のために外部に回り込ませる必要がなくなる。したがって、磁歪アクチュエータの小型化が可能になる。また、鍔部、コイルボビン部、及び底部を一体成型できるので、製造コストの低減も可能になっている。
【００１１】
また、上記各磁歪アクチュエータにおいて、前記基体部材又は前記伸縮伝達部材の少なくとも一方は、前記磁歪素子の長手方向に配置された複数の係止用フックを有し、前記伸縮伝達部材は、前記複数の係止用フックの中から選択される少なくとも１つの係止用フックにより、前記基体部材と係合することとしてもよい。これによれば、伸縮伝達部材と磁歪素子とを基体部材に押しつける力を調節することができる。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、磁歪アクチュエータの製造コストの低減が可能になる。
【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（ａ）及び図１（ｂ）はそれぞれ、本実施の形態による磁歪アクチュエータ１００の上面図及び下面図である。また、図２は、磁歪アクチュエータ１００を図１のＡ方向から見た側面図である。また、図３は図１のＢ−Ｂ'線断面図である。以下、図３を主として参照しつつ、必要に応じて図１及び図２も参照しながら説明する。
【００１５】
磁歪アクチュエータ１００は、ベース（基体部材）１０１と、磁歪素子１０２と、永久磁石１０３と、ロッド（伸縮伝達部材）１０４と、入力端子１０５（図１，図２）と、被覆導線１０６（図１，図２）と、コイル１０７とを含んで構成される。
【００１６】
ベース１０１は金属材料などの剛性材料によって構成され、略円柱形状の底部１０１ａと、一端が底部１０１ａに固定された円筒形状のコイルボビン部１０１ｂと、コイルボビン部１０１ｂの他端に固定された鍔部１０１ｃとを有している。なお、ベース１０１は磁性材料又は非磁性材料のいずれにより構成してもよいが、後述するように疑似閉磁路を形成できる点を考慮すると、磁性材料がより好ましい。
【００１７】
コイルボビン部１０１ｂの上側端は開放されており、コイルボビン部１０１ｂの中空部には該開放端から磁歪素子１０２が挿入される。磁歪素子１０２の下側端部１０２ａは底部１０１ａに内側から当接する。
【００１８】
図１及び図２に示すように、底部１０１ａは入力端子１０５と接続するための２つの突出部１０１ｄを有し、各突出部１０１ｄには棒状の入力端子１０５が延設される。入力端子１０５には被覆導線１０６が巻回される。この被覆導線１０６はさらにコイルボビン部１０１ｂの外側に巻回され、コイル１０７（図３）を構成する。
【００１９】
鍔部１０１ｃの上面形状は図１（ａ）にも示すように略八角形となっており、各側面には１つ置きに係止用フック１０１ｅ（図２、図３）が設けられる。この係止用フック１０１ｅはロッド１０４と係合するためのものであるが、その詳細については後述する。
【００２０】
図３に戻り、磁歪素子１０２は、磁歪材料で構成された円柱状の部材である。磁歪材料は、外部から応力を加えると透磁率が変化し、外部から磁界を印加すると磁歪量が変化するという特性を有する材料である。具体的な磁歪材料としては、特に限定されるものではないが、Ｔｂ０．３４−Ｄｙ０．６６−Ｆｅ１．９０を中心組成とする材料を用いることが好適である。
【００２１】
磁歪素子１０２の長さは、目的とする磁歪量に応じて適宜選択すればよい。例えば１０００ｐｐｍ程度の磁歪量が得られる材料を用いて磁歪素子１０２を構成する場合において、１０μｍ程度の伸縮を得たい場合には、磁歪素子１０２の長さを１ｃｍ程度にすればよい。なお、磁歪素子１０２だけでは全体の長さが十分でない場合には、必要に応じて、非磁歪材料の補間部材を挿入してもよい。
【００２２】
磁歪素子１０２の直径はコイルボビン部１０１ｂの内径より僅かに小さく、磁歪素子１０２をコイルボビン部１０１ｂの内側に挿入可能とされている。
【００２３】
永久磁石１０３は、永久磁石材料によって構成された円筒形の部材であり、コイル１０７の外側に被せられる。そのために、永久磁石１０３の内径はコイル１０７の外径よりも僅かに大きくなっている。また、ベース１０１のコイルボビン部１０１ｂの上面の最大径は、図１（ａ）に示すように永久磁石１０３の内径よりも小さくなっており、永久磁石１０３を、コイルボビン部１０１ｂの上側から、コイル１０７の外側に被せることができるようになっている。さらに、ベース１０１の底部１０１ａ（突出部１０１ｄを除く部分）の直径は永久磁石１０３の外径と略等しくなっており、そのため、永久磁石１０３をコイル１０７に被せる際に、永久磁石１０３が底部１０１ａで止まるようになっている。
【００２４】
ロッド１０４は高分子材料を主成分とする材料によって構成され、磁歪素子１０２の伸縮によって駆動される本体部１０４ａと、本体部１０４ａから９０°ずつ異なる方向（図１（ａ）参照。）に飛び出た４本の所定幅の脚部１０４ｂと、本体部１０４ａの中央部から下方向に突出した当接部１０４ｃとを有している。各脚部１０４ｂは、ベース１０１の係止用フック１０１ｅと係合する係合穴（係合部）１０４ｄと、本体部１０４ａと係合穴１０４ｄの間に設けられた弾性部１０４ｅとを有している。このように、本実施の形態によるロッド１０４は、本体部１０４ａと弾性部１０４ｅとが一体化された構造を有しており、なお、弾性部１０４ｅは、脚部１０４ｂの厚みを所定値以上に薄くすることによって形成される。
【００２５】
当接部１０４ｃはコイルボビン部１０１ｂの中空部に挿入されるようになっており、コイルボビン部１０１ｂの中空部内で磁歪素子１０２の上側端部１０２ｂと当接する程度の長さを有している。係合によりロッド１０４はベース１０１に対して固定されているので、当接部１０４ｃは、弾性部１０４ｅの弾性力によって磁歪素子１０２の上側端部１０２ｂに押し付けられた状態（与圧が与えられた状態）で保持される。
【００２６】
以下、磁歪アクチュエータ１００の動作について説明する。
【００２７】
コイル１０７に電流を流すと、磁歪素子１０２に磁界が印加される。この際、ベース１０１がステンレス等の磁性材料で構成されていれば、底部１０１ａ、鍔部１０１ｃ、及び永久磁石１０３は、疑似閉磁路を形成して、磁歪素子１０２に磁気バイアスを印加する。一方、ベース１０１がプラスチックやアルミニウム等の非磁性材料で構成されていれば、磁歪素子１０２に磁気バイアスを印加するのは永久磁石１０３のみとなり、上記のような疑似閉磁路は形成されない。疑似閉磁路を形成する前者の方が、磁歪素子１０２に効果的に磁束が集まり、磁束の閉じ込め効果も高まるので、磁歪アクチュエータ１００の特性はより好ましいものとなるが、本実施の形態では特にどちらかに限定されるものではない。
【００２８】
磁歪素子１０２は、こうして印加された磁界によって伸長し、ロッド１０４を上方に押し上げる。この押し上げ力はロッド１０４の弾性部１０４ｅを伸長させるので、ロッド１０４の本体部１０４ａがベース１０１から離れる方向に移動することになる。
【００２９】
以上のような状態でコイル１０７に流す電流を止めると、磁歪素子１０２が収縮し、それに伴ってロッド１０４の弾性部１０４ｅも収縮する。したがって、本体部１０４ａの位置も元に戻る。
【００３０】
このように、磁歪アクチュエータ１００では、コイル１０７に流す電流の値を制御することにより、本体部１０４ａを駆動できる。すなわち、本体部１０４ａのベース１０１に対する位置を制御できる。言い換えれば、本体部１０４ａは、コイル１０７に流す電流の値の変動に応じて上下に振動する。したがって、磁歪アクチュエータ１００は電気エネルギーを運動エネルギーに変換するアクチュエータとして機能することになる。
【００３１】
以上説明したように、磁歪アクチュエータ１００では、ベース１０１とロッド１０４とを係合させ、かつロッド１０４に弾性部１０４ｅを設けたので、磁歪素子１０２の伸縮に伴って本体部１０４ａが振動可能となっている。したがって、磁歪アクチュエータ１００によれば与圧用ゴムを設けなくとも磁歪素子１０２の伸縮を外部に伝えることができ、製造コストの低減が可能になっている。
【００３２】
また、底部１０１ａとコイルボビン部１０１ｂとを一体成型できるので、製造コストの低減も可能になっている。
【００３３】
以上、本発明の好ましい実施の形態について説明したが、本発明はこうした実施の形態に何等限定されるものではなく、本発明が、その要旨を逸脱しない範囲において、種々なる態様で実施され得ることは勿論である。
【００３４】
例えば、上記実施の形態ではロッド１０４に係合穴１０４ｄを設けて係止用フック１０１ｅと係合させたが、図４（ａ）に示すように、係合穴に代えて係止用フック１０４ｆを設けることとしてもよい。こうしても、ロッドとベースの係合を実現できる。
【００３５】
また、上記変形例では、１つの脚部１０４ｂにつき係止用フック１０１ｅを１つだけ設けたが、図４（ｂ）に示すように、上下方向（磁歪素子の長手方向）に配置された複数の係止用フック１０１ｅを設けることとしてもよい。この場合、複数の係止用フック１０１ｅの中から選択される１つの係止用フック１０１ｅにより、ロッド１０４とベース１０１とを係合させることができる。こうすれば、いずれの係止用フック１０１ｅを選択するかによって、ロッド１０４と磁歪素子をベース１０１に押しつける力を調節することができる。
【００３６】
さらに、図５（ａ）に示すように、１つの脚部１０４ｂにつき係止用フック１０４ｆを上下方向に複数設けてもよい。こうすれば、ロッド１０４とベース１０１とをより強固に係合させることができる。
【００３７】
また、上記実施の形態では、ロッド１０４に係合穴１０４ｄを設け、ベース１０１に係止用フック１０１ｅを設けたが、これを図５（ｂ）に示すように逆にしてもよい。すなわち、ロッド１０４に係止用フック１０４ｆを設け、ベース１０１に係合穴１０１ｆを設けてもよい。このようにしても、ロッド１０４とベース１０１とを係合させることができる。
【００３８】
また、上記実施の形態ではコイルボビンと一体化したベースを用いたが、例えば図６に示した従来例のように、コイルボビンとベースとを別体とし、代わりに筐体をベースの一部として用いることとしてもよい。この場合、ロッドを筐体と係合させることにより、上記実施の形態と同様の効果を得ることができる。ただし、この変形例では、筐体を設ける必要があるために全体のサイズが若干大きくなる。逆に言えば、上記実施の形態では、コイルボビン部１０１ｂを用いてロッド１０４をベース１０１に係合させることができるので、ベース１０１を係合のために外部に回り込ませる必要がなくなる。したがって、磁歪アクチュエータの小型化が可能になっている。
【図面の簡単な説明】
【００３９】
【図１】（ａ）及び（ｂ）はそれぞれ、本発明の実施の形態による磁歪アクチュエータの上面図及び下面図である。
【図２】図１に示した磁歪アクチュエータを、図１のＡ方向から見た側面図である。
【図３】図１に示した磁歪アクチュエータを、図１のＢ−Ｂ'線断面で切断した断面図（端面図）である。
【図４】（ａ）（ｂ）ともに、本発明の変形例による磁歪アクチュエータの、ロッドとベースの係合部分の拡大図である。
【図５】（ａ）（ｂ）ともに、本発明の変形例による磁歪アクチュエータの、ロッドとベースの係合部分の拡大図である。
【図６】本発明の背景技術による磁歪アクチュエータの断面図である。
【符号の説明】
【００４０】
１００  磁歪アクチュエータ
１０１  ベース
１０１ａ  底部
１０１ｂ  コイルボビン部
１０１ｃ  鍔部
１０１ｄ  突出部
１０１ｅ  係止用フック
１０１ｆ  係合穴
１０２  磁歪素子
１０２ａ  下側端部
１０２ｂ  上側端部
１０３  永久磁石
１０４  ロッド
１０４ａ  本体部
１０４ｂ  脚部
１０４ｃ  当接部
１０４ｄ  係合穴
１０４ｅ  弾性部
１０４ｆ  係止用フック
１０５  入力端子
１０６  被覆導線
１０７  コイル
【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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