JPH01114381A - アクチュエータ - Google Patents

Abstract

(57)【要約】本公報は電子出願前の出願データであるた
め要約のデータは記録されません。

Description

【発明の詳細な説明】 ［産業上の利用分野］ 本発明は、ケース内で可動部の位置を変位させることに
より所望の動作を行うアクチュエータに関し、特に、超
電導体を利用したアクチュエータに関する。

［開示の概要］ 本明細書及び図面は、ケース内で可動部の位置を変位さ
せることにより所望の動作を行うアクチュエータにおい
て、完全反磁性と磁性との２つの性質間を転移可能でか
つ少なくとも１個の磁気源の磁場変化により変位する可
動部を備えることにより、単一の磁気源により双方向の
位置変化を行わせ、装置の簡易化、小型化を可能とする
技術を開示するものである。

［従来の技術］ 近年、超電導体の臨界温度を高温化する技術が急速に進
歩していて、一部では常温での超電導の可能性も報告さ
れている。この超電導体の最も重要な性質の１つに完全
反磁性を示すマイスナー効果があり、磁気浮上を初め様
々な応用が可能である。さて、超電導体で単一体又は微
粒子群を形成。

した場合、磁場中で完全反磁性を有するためには、粒子
径を表面の磁場侵入距離に比べて大きく設定する必要が
あるこ之は公知である。この超電導微粒子群の応用例と
しては、例えば画像形成装置の現像剤に使用する場合な
どが考えられ、マイスナー効果による現像剤の搬送や現
像が考えられる。

マイスナー効果による完全反磁性の保持は。

臨界温度や磁束密度に上限が存在するために、逆にそれ
らのパラメータを変化させることで完全反磁性と常磁性
との変換を行うことが可能にもなる。

［発明が解決しようとする問題点］ 上記のように、超電導体微粒子及びそれを使用したアク
チュエータは様々な応用が可能である。

しかしながら、磁気的性質としては磁界に対して反発す
るかしないかの違いに過ぎないから、例えば単一磁気源
により往復運動をさせるためには、重力、電気力、熱等
の他要素を必要とする。これを磁気力のみで行おうとす
れば、複数の磁気源を必要とし、構成が複雑化・大型化
してしまう。

本発明は、このような問題点に鑑み創案されたもので、
超電導体と磁性体の結合体を形成することによって、単
一の磁気源により双方向の位置変化を行わせ、装置の簡
易化、小型化を計り、且つスイッチ、ヒユーズ、表示装
置など多くの応用が可能なアクチュエータを提供するこ
とを目的とする。

［問題点を解決するための手段］ 本発明において、上記の問題点を解決するための手段は
、ケースとこのケースに収納された可動部とで成り、可
動部のケース内位置を双方向へ変位させることにより所
望の動作を行うアクチュエータにおいて、完全反磁性と
磁性と２つの性質間を転移可能でかつ少なくとも１個の
磁気源の磁場変化により変位する可動部を備えることを
特徴とするアクチュエータとするものである。磁気源は
常時一定の静磁気源を備え、可動部は超電導体と強磁性
体との結合体で形成されるか、強磁性体の表面を超電導
体で被覆されて形成されるか、あるいは磁性超電導体又
は強磁性体と超電導体との混合成形体で形成されるかを
好適とし、また可動部は単一体でも、複合体でも、微粒
子群又はその成形体でも差支えなく、微粒子の場合、溶
液中に分散させてもよく、微粒子の表面又は全体に帯電
特性を備えさせてもよい。

［作　用］ 本発明では、１粒子に磁性と完全反磁性の性質を共有さ
せることにより、単一の磁気源のみでも単一体あるいは
微粒子の双方向変位を可能とするような性質を持たせる
ことにしている。これは、例えば１粒子を強磁性体と超
電導体の結合体とすれば可能である。もちろん強磁性部
分の磁場は超電導体の臨界磁場以下であるとし、これら
の粒子をある領域内に封入しておいて、これに磁界を印
加すればよい、但しこのとき超電導体は臨界温度以下で
完全反磁性を示しているものとする。ここで超電導部分
体の反発力が強磁性部分への吸引力より強くなるような
割合で粒子を構成しておけば、粒子は磁気源と反対方向
の壁側に移動する。

そして、さらに印加磁場の強度を超電導体の臨界磁場以
上に増せば、超電導体は完全反磁性から常磁性状態に移
行するため粒子は強磁性部分に受ける磁気源よりの吸引
力により初期の位置に戻る。即ち、双方向の変位が可能
となる。ここで粒子の運動速度を上げ、効率を高めるた
めには、磁性体の表面を超電導体で被覆してしまえばよ
い。

そうすれば臨界磁場より弱い磁場中においては表面の超
電導体で磁界ははじかれるために内部の磁性体に外部磁
場は働かず、超電導体の完全反磁性による反発力のみが
作用し、臨界磁場より大きな磁場中においては超電導体
は常磁性状態であるため磁場は内部に侵入し、粒子は磁
性体として動作する。この粒子の作成は、例えばフェラ
イト粒子の表面に溶剤に溶かしたセラミック系超電導体
の微粒子を塗布後熱処理すれば可能である。

さらに現存しているセラミック系超電導材料に適量のフ
ェライト粉末を加えることにより磁性超電導材料として
使用してもよい。

［実施例］ 以下、本発明の実施例を図面と共に詳細に説明する。

第１図は、本発明を実施したアクチュエータの一例を示
す構成図である。第１図において、１は超電導体、２は
強磁性体で、超電導体ｌは強磁性体２の周面を被覆し、
両者で１つの結合体を形成している。３はその結合体を
収納するケースで、４はケース３の外側から前記結合体
に磁場を印加するためのコイルである。超電導体１と強
磁性体２との結合体はケース３内に双方向へ変位可能に
収納され、その双方向におけるケース３の端部のうちコ
イル４の磁界の強い方を端部Ａ（３ａ）とし、弱い方を
端部Ｂ　（３ｂ）とする、尚、ここで使用する超電導体
ｌは、装置の周辺雰囲気において完全反磁性の状態であ
るものとする。

第２図は、上記装置において、コイル４の磁場を徐々に
強めて行った場合の結合体の動作を示す説明図である。

当初、前記結合体は、超電導体１のマイスナー効果によ
る完全反磁性で、図（ａ）に示すように、コイル４の磁
界に反発して端部Ｂ（３ｂ）に到達する。しかし、更に
磁場を強め、結合体にかかる磁場が超電導体の臨界磁場
Ｈｃ以上となったとき、超電導体ｌの完全反磁性は常磁
性に転移するため、超電導体１はコイルからの磁気的反
発力を受けなくなり、内部にコイル磁場が侵入する。こ
の侵入磁場が内部の強磁性体２に作用し、結合体はコイ
ル側への引力を受け、図（ｂ）に示すように、端部Ａ　
（３ａ）に到達する。このように単一磁界の強度変化に
より、双方向への運動が可能である。もちろん超電導体
の厚さは完全反磁性における磁界の侵入深さより大きい
ことが必要である。

さて結合体が端部Ｂに達したとき磁場をそのまま消去す
れば、結合体はそのまま端部Ｂにとどまる。また、端部
Ａにおいても磁界を十分早くパルス的にＯＮ状態からＯ
ＦＦ状態へと変化させれば、結合体は端部Ａにとどまる
。これは超電導体の常磁性が再び完全反磁性に移転する
には熱的遷移を必要とし、所要時間がかかるためである
。従って、第３図に示す如く、パルス磁界の強度Ｈが前
記臨界磁場Ｈｃ以下であれば端部Ｂ側、ＨがＨａ以上で
あれば端部Ａ側と位置指定ができる。このパルスの巾は
、第４図に示す如く、結合体の前記相転移が追随不能の
短い巾であればよく、必ずしも常時コイルに電流を流し
ておく必要はない。

しかし、電流を流さない場合にも端部Ａか端部Ｂのいず
れかに結合体を確実に保持しておきたいのであれば、例
えば強磁性体の一部をわずかに結合体端面から露出させ
ておき、ケースの両端面に弱磁場を持たせておけばよい
、また結合体が微粒子形状であるならばケースの端面に
はファンデルワールスの力で付着しているので、位置を
そのまま保持できる。

尚、結合体が微粒子である場合について述べると、第５
図に示す如く結合体微粒子２′を溶液中に分散させてお
いてもよいし、各微粒子表面に帯電特性を有する樹脂を
塗布しておき、その静電引力によりケース端部に保持す
るようにしてもよい。

また、第６図に示す如く、・マグネット５による常に一
定のバイアス磁場を前記臨界磁場Ｈｃよりも僅かに小さ
く保っておけば、弱エネルギーの制御が可能で、結合体
は常に一端に保持される。

第７図は、本発明の応用例を示す構成図であって、第１
図の構成例を複数差べて画像表示を行う例である。同図
において、ケースの端面３ｂ’を半透性材料としておき
、結合体端部１ｂを有色とすると、磁界強度による結合
体と端面Ｂとの位置関係で表示を行うことができる。即
ち、結合体が磁場に反発されたときは結合体端部の色が
半透性を通して現れ、結合体が端面Ｂ側にないときは半
透性のため結合体の色は表示されない０通常このはたら
きを、従来のように磁性体のみに頼る場合には両端部に
コイルを必要とするが、本発明においては磁気源は単一
でよく、構成が非常に簡単になる。

また、コイルを個々のユニットに取付けずに、磁気ヘッ
ト４′を各ユニットに対してスキャニングすれば、画像
の書込み・消去が可能である。

また、第８図に示すように、回路に一定以上の電流が流
れたとき、それによる磁場変化を検知して回路を遮断す
るスイッチもしくはブレーカとして応用することもでき
る。

回路はコイル４及び１対の電極６を介してケース３内に
導入されていて、結合体は通常はコイル４の磁場により
反発され、電流は電極６間を超電導表面を介して流れて
いるが、過大電流が流れた場合、超電導体は常磁性に転
移し、結合体は他端に吸引され、回路は遮断される。尚
、結合体の一部をケース３外に伸ばし、押スィッチ７を
兼ねるようにすれば適時に回路を回復することができる
。結合体が完全反磁性に戻ったとしてもコイル４の磁場
は消えているので押スィッチ７を入れない限り、回路は
回復しないので安全である。この場合ケースの端面に電
極６を配設するものとする。また、本装置はメータの過
電流の保護装置として使うこともできる。

このように、超電導体と強磁性体の結合体を形成するこ
とによって、単一の磁気源により双方向への位置的変化
をさせることが可能であり、スイッチ機能、ブレーカ機
能、画像表示機能などへの多くの応用が可能である。こ
の結合体は単一体あるいは微粒子及びその成形体のいず
れでもよい。

また、超電導体部と強磁性体部が結合体内部で゛　　　
領域分割されていてもよいし、混合していてもよい、ま
た、強磁性体を超電導体で被覆した場合には効率が大き
い。

［発明の効果］ 以上説明したように、本発明によれば、超電導体と磁性
体の結合体を形成することによって、単一の磁気源によ
り双方向の位置変化を行わせることができ、装置の簡単
化、小型化を実現することができる。特に本発明はスイ
ッチ、ブレーカ、表示装置など多くの応用が可能である
。

【図面の簡単な説明】

第１図は本発明の一実施例の構成図、第２図は実施例の
動作の説明図、第３図は結合体と磁場の位置関係の説明
図、第４図は磁性転移の説明図、第５図及び第６図は本
発明の各実施例の構成図、第７図は本発明の表示装置へ
の応用例の構成図、第８図は本発明のブレーカへの応用
例の構成図である。 ｌ・・・超電導体、　　　　　２・・・強磁性体、３・
・・ケース、　　　　　３ａ・・・端部Ａ、３ｂ・・・
端部Ｂ、　　　　　４・・・コイル、５・・・マグネッ
ト、　　　　６・・・電極。 ７・・・押スィッチ。

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. （１）ケースと該ケースに収納された可動部とで成り、
   可動部のケース内位置を双方向へ変位させることにより
   所望の動作を行うアクチュエータにおいて、完全反磁性
   と磁性との２つの性質間を転移可能でかつ少なくとも１
   個の磁気源の磁場変化により変位する可動部を備えるこ
   とを特徴とするアクチュエータ。
2. （２）可動部が超電導体と強磁性体との結合体で形成さ
   れることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記載のア
   クチュエータ。
3. （３）可動部が強磁性体の表面を超電導体で被覆されて
   形成されることを特徴とする特許請求の範囲第１項に記
   載のアクチュエータ。
4. （４）可動部が磁性超電導体又は強磁性体と超電導体と
   の混合成形体で形成されることを特徴とする特許請求の
   範囲第１項に記載のアクチュエータ。
5. （５）一定の静磁気源を備えることを特徴とする特許請
   求の範囲第１項〜第４項のいずれか１項に記載のアクチ
   ュエータ。
6. （６）可動部が微粒子又はその成形体を有することを特
   徴とする特許請求の範囲第１項〜第５項のいずれか１項
   に記載のアクチュエータ。
7. （７）微粒子を溶液中に分散させたことを特徴とする特
   許請求の範囲第６項に記載のアクチュエータ。
8. （８）微粒子の表面又は全体に帯電特性を備えたことを
   特徴とする特許請求の範囲第６項又は第７項に記載のア
   クチュエータ。