JPH03285578A - リニアアクチュエータ - Google Patents
リニアアクチュエータInfo
- Publication number
- JPH03285578A JPH03285578A JP2085652A JP8565290A JPH03285578A JP H03285578 A JPH03285578 A JP H03285578A JP 2085652 A JP2085652 A JP 2085652A JP 8565290 A JP8565290 A JP 8565290A JP H03285578 A JPH03285578 A JP H03285578A
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnetostrictive
- magnetostrictive element
- magnetostrictive elements
- output shaft
- ptc
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Pending
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- General Electrical Machinery Utilizing Piezoelectricity, Electrostriction Or Magnetostriction (AREA)
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。
め要約のデータは記録されません。
Description
【発明の詳細な説明】
〔発明の目的〕
（産業上の利用分野）
この発明は、磁界を印加することによって長手方向に伸
長または収縮する磁歪素子を用いたリニアアクチュエー
タの改良に関する。
長または収縮する磁歪素子を用いたリニアアクチュエー
タの改良に関する。
（従来の技術）
磁歪素子を用いたリニアアクチュエータの従来の代表的
な構成を第４図に示している。磁性体からなる円筒型の
ケーシング２５の中心部に棒状の磁歪素子２１か収納さ
れ、その一端部は固定サポート２３に固着され、他方の
自由端には出力軸２２か連結されている。出力軸２２は
ガイドサポート２４に軸方向に摺動自在に保持され、そ
の先端′部はケース外に突出している。
な構成を第４図に示している。磁性体からなる円筒型の
ケーシング２５の中心部に棒状の磁歪素子２１か収納さ
れ、その一端部は固定サポート２３に固着され、他方の
自由端には出力軸２２か連結されている。出力軸２２は
ガイドサポート２４に軸方向に摺動自在に保持され、そ
の先端′部はケース外に突出している。
また、ケーシング２５内にはマグネットコイル２７が磁
歪素子２１と同心にこれをとり囲むように配設されてい
るとともに、コイル２７の内周部分にはコイル状の水冷
パイプ２６か配設されている。この水冷パイプ２６には
外部から冷却水が供給され、これにより磁歪素子２１を
ほぼ一定温度に保ち、素子２１の熱膨張による長さ変動
をおさえている。
歪素子２１と同心にこれをとり囲むように配設されてい
るとともに、コイル２７の内周部分にはコイル状の水冷
パイプ２６か配設されている。この水冷パイプ２６には
外部から冷却水が供給され、これにより磁歪素子２１を
ほぼ一定温度に保ち、素子２１の熱膨張による長さ変動
をおさえている。
以上の構成において、マグネットコイル２７に励磁電流
を流すと、その発生磁束は、強磁性体である磁歪素子２
１とケーシング２５を環流し、この時磁歪素子２１には
磁界の強さＨに比例した所定の線状歪（伸び）が生じる
。第３図は、この印加磁界Ｈ（Ａ／ｍ）と磁歪素子の歪
量λとの相関特性を示したものであり、現状に於ては、
１．５（ｍｍ／ｍ）（すなわち磁界ゼロ時、１ｍ長さの
ものが磁界印加時１．５■伸びる）の磁歪性能を有する
材料が知られている。このような磁歪材料の特徴として
は、動作速度がｎ５ｅｃ〜μｓｅｃと極めて速いこと、
駆動力が１０Ｋｇｆ／−と非常に大きいこと等、リニア
アクチュエータとして多くの利点を有する反面、次のよ
うな解決すべき課題も残８ｌ−Ｌ７Ｌ゛６
ミ睡（発明が解決しようとする＃妻＃） 従来技術に於て、アクチュエータの変位量を増すには、
磁歪素子２１そのものの長さを長くするか、出力軸２２
の次段に別に変位拡大機構を付加する必要がある。しか
しながら拡大機構そのものの倍率を増すことは技術的に
もコスト面でも容易では無く、結局、大きくて高価なア
クチュエータとなってしまう。また、磁歪素子２１の温
度保持の問題も非常に難しい問題である。−船釣な磁歪
素子の線膨張係数は、１５Ｘ１０−６とステンレス鋼並
の大きさをもっている。従って磁歪量λの最大値０．１
５％と同じ歪を生じる温度差は、１００℃程度となり、
温度制御を行わない場合１０℃当り１０％の変位のドリ
フトが生じることになる。すなわち、従来技術に於ては
水冷等による磁歪素子の温度一定制御は不可欠の要素で
あり、その結果、極めて使いにくいものとなっていた。
を流すと、その発生磁束は、強磁性体である磁歪素子２
１とケーシング２５を環流し、この時磁歪素子２１には
磁界の強さＨに比例した所定の線状歪（伸び）が生じる
。第３図は、この印加磁界Ｈ（Ａ／ｍ）と磁歪素子の歪
量λとの相関特性を示したものであり、現状に於ては、
１．５（ｍｍ／ｍ）（すなわち磁界ゼロ時、１ｍ長さの
ものが磁界印加時１．５■伸びる）の磁歪性能を有する
材料が知られている。このような磁歪材料の特徴として
は、動作速度がｎ５ｅｃ〜μｓｅｃと極めて速いこと、
駆動力が１０Ｋｇｆ／−と非常に大きいこと等、リニア
アクチュエータとして多くの利点を有する反面、次のよ
うな解決すべき課題も残８ｌ−Ｌ７Ｌ゛６
ミ睡（発明が解決しようとする＃妻＃） 従来技術に於て、アクチュエータの変位量を増すには、
磁歪素子２１そのものの長さを長くするか、出力軸２２
の次段に別に変位拡大機構を付加する必要がある。しか
しながら拡大機構そのものの倍率を増すことは技術的に
もコスト面でも容易では無く、結局、大きくて高価なア
クチュエータとなってしまう。また、磁歪素子２１の温
度保持の問題も非常に難しい問題である。−船釣な磁歪
素子の線膨張係数は、１５Ｘ１０−６とステンレス鋼並
の大きさをもっている。従って磁歪量λの最大値０．１
５％と同じ歪を生じる温度差は、１００℃程度となり、
温度制御を行わない場合１０℃当り１０％の変位のドリ
フトが生じることになる。すなわち、従来技術に於ては
水冷等による磁歪素子の温度一定制御は不可欠の要素で
あり、その結果、極めて使いにくいものとなっていた。
この発明は以上のような事情に鑑み成されたもので、極
めて大きな変位を有し、温度制御不用のコンパクトなリ
ニアアクチュエータを提供することを目的とする。
めて大きな変位を有し、温度制御不用のコンパクトなリ
ニアアクチュエータ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）
そこでこの発明では、磁界を印加することによって伸長
する正特性磁歪素子と収縮する負特性磁歪素子とを伸縮
方向を揃えて伸縮方向と直交方向に並設し、正特性磁歪
素子の一端部と負極性磁歪素子の同じ側の一端部とを連
結してリニアアクチュエータを構成した。
する正特性磁歪素子と収縮する負特性磁歪素子とを伸縮
方向を揃えて伸縮方向と直交方向に並設し、正特性磁歪
素子の一端部と負極性磁歪素子の同じ側の一端部とを連
結してリニアアクチュエータを構成した。
（作用）
磁界を印加することによる正特性磁歪素子の伸び量と負
特性磁歪素子の縮み量の総和が連結された素子群の出力
端の変位量（アクチュエータとしての変位量）となる。
特性磁歪素子の縮み量の総和が連結された素子群の出力
端の変位量（アクチュエータとしての変位量）となる。
熱膨張によって正特性磁歪素子および負特性磁歪素子の
両方が伸びると、両極性の素子の伸び量の差か連結され
た素子群の出力端の変位量となる。
両方が伸びると、両極性の素子の伸び量の差か連結され
た素子群の出力端の変位量となる。
従って、正特性磁歪素子の温度による伸び量と負特性磁
歪素子のそれとか同しであれば、それらか相殺されてア
クチュエータとしての変位はゼロになる。
歪素子のそれとか同しであれば、それらか相殺されてア
クチュエータとしての変位はゼロになる。
（実施例）
第１図および第２図は本発明の一実施例によるリニアア
クチュエータの構成を示している。このアクチュエータ
は、第３図の実線のように磁界印加により伸びる正特性
（ＰＴＣ）磁歪素子２ａ。
クチュエータの構成を示している。このアクチュエータ
は、第３図の実線のように磁界印加により伸びる正特性
（ＰＴＣ）磁歪素子２ａ。
２ｂ、２ｃと、第３図の点線のように磁界印加により縮
む負特性（ＮＴＣ）磁歪素子１ａ、ｌｂ。
む負特性（ＮＴＣ）磁歪素子１ａ、ｌｂ。
１ｃとを組み合せている。
６個の磁歪素子１ａ、ｌｂ、ｌｃおよび２ａ。
２ｂ、２ｃは軸方向に伸縮する円筒型に形成されており
、それぞれの径は次のように異なっている。
、それぞれの径は次のように異なっている。
１ ａ ＞ ２ ａ ＞ １ ｂ ＞ ２ ｂ ＞ １
ｃ ＞ ２ ｃ磁性体製の円筒型ケーシング４の内周
に円筒型のマグネットコイル６が配設され、その内周に
磁歪素子１ａか、その内周に素子２ａが、その内周に素
子１ｂか、その内周に素子２ｂが、その内周に素子１ｃ
か、その内周に素子２ｃがそれぞれ配設され、同軸多重
円筒の構造になっている。
ｃ ＞ ２ ｃ磁性体製の円筒型ケーシング４の内周
に円筒型のマグネットコイル６が配設され、その内周に
磁歪素子１ａか、その内周に素子２ａが、その内周に素
子１ｂか、その内周に素子２ｂが、その内周に素子１ｃ
か、その内周に素子２ｃがそれぞれ配設され、同軸多重
円筒の構造になっている。
最外周の磁歪素子１ａの上端部はケーシング４に固着さ
れ、その下端部は素子２ａの下端部と連結され、素子２
ａの上端部は素子１ｂの上端部と連結され、素子１ｂの
下端部は素子２ｂの下端部と連結され、素子２ｂの上端
部は素子１ｃの上端部と連結され、素子１ｃの下端部は
最内周の素子２ｃの下端部に連結され、素子２ｃの上端
に出力軸３が固着されている。出力軸３はケーシング４
に取付けられたスラストベアリング５で保持されて軸方
向に摺動自在である。
れ、その下端部は素子２ａの下端部と連結され、素子２
ａの上端部は素子１ｂの上端部と連結され、素子１ｂの
下端部は素子２ｂの下端部と連結され、素子２ｂの上端
部は素子１ｃの上端部と連結され、素子１ｃの下端部は
最内周の素子２ｃの下端部に連結され、素子２ｃの上端
に出力軸３が固着されている。出力軸３はケーシング４
に取付けられたスラストベアリング５で保持されて軸方
向に摺動自在である。
つまり、素子１ａの上端固着点から出力軸３まで、ＮＴ
Ｃ磁歪素子１ａ、ｌｂ、ｌｃとＰＴＣ磁歪素子２ａ、２
ｂ、２ｃとが交互に直列に結合された多重円筒構造にな
っている。
Ｃ磁歪素子１ａ、ｌｂ、ｌｃとＰＴＣ磁歪素子２ａ、２
ｂ、２ｃとが交互に直列に結合された多重円筒構造にな
っている。
以上のように構成されたアクチュエータについて、以下
その動作と作用を詳述する。
その動作と作用を詳述する。
温度変化に対しては、ＮＴＣ及びＰＴＣ磁歪素子の双方
に、同程度の線膨張か生じる。従ってＮＴＣ磁歪素子１
ａ、ｌｂ、ｌｃは、伸びて出力軸３を下方に変位させる
よう作用する。しかしながら、一方のＰＴＣ磁歪素子２
ａ、２ｂ、２ｃにも同様の伸びが生し、出力軸３を上方
へ変位させるべく作用する。結局、ＮＴＣ，ＰＴＣの両
磁歪素子の作用はキャンセルされ出力軸３は、どのよう
な温度変化に対しても定位置を保つことができる。
に、同程度の線膨張か生じる。従ってＮＴＣ磁歪素子１
ａ、ｌｂ、ｌｃは、伸びて出力軸３を下方に変位させる
よう作用する。しかしながら、一方のＰＴＣ磁歪素子２
ａ、２ｂ、２ｃにも同様の伸びが生し、出力軸３を上方
へ変位させるべく作用する。結局、ＮＴＣ，ＰＴＣの両
磁歪素子の作用はキャンセルされ出力軸３は、どのよう
な温度変化に対しても定位置を保つことができる。
マグネットコイル６が励磁されると各ＮＴＣ磁歪素子１
ａ、ｌｂ、ｌｃは収縮し、各ＰＴＣ磁歪素子２ａ、２ｂ
、２ｃを上方へ引き上げる。またＰＴＣ磁歪素子２ａ、
２ｂはＮＴＣ磁歪素子１ｂ。
ａ、ｌｂ、ｌｃは収縮し、各ＰＴＣ磁歪素子２ａ、２ｂ
、２ｃを上方へ引き上げる。またＰＴＣ磁歪素子２ａ、
２ｂはＮＴＣ磁歪素子１ｂ。
１ｃを各々上方へ押し上げ、２Ｃもまた変位し、出力軸
３を上方へ押し上げる。この結果、出力軸３には全ての
磁歪素子の歪かプラスされた変位が現れ、極めて大きな
変位量を有するリニアアクチュエータが得られる。
３を上方へ押し上げる。この結果、出力軸３には全ての
磁歪素子の歪かプラスされた変位が現れ、極めて大きな
変位量を有するリニアアクチュエータが得られる。
以上詳細に説明したように、この発明は正特性と負特性
の磁歪素子を巧みに組み合せてリニアアクチュエータを
構成したので、各磁歪素子の温度変化による伸縮分は互
いに相殺されるので温度ドリフトがなくなるという効果
と、各磁歪素子の磁歪量かプラスされて出力変位になる
という２つの顕著な効果を奏する。その結果、冷却手段
が不用となり、全長の短いコンパクトな装置で変位スト
ロークの大きなアクチュエータを実現することができる
。
の磁歪素子を巧みに組み合せてリニアアクチュエータを
構成したので、各磁歪素子の温度変化による伸縮分は互
いに相殺されるので温度ドリフトがなくなるという効果
と、各磁歪素子の磁歪量かプラスされて出力変位になる
という２つの顕著な効果を奏する。その結果、冷却手段
が不用となり、全長の短いコンパクトな装置で変位スト
ロークの大きなアクチュエータを実現することができる
。
第１図および第２図は本発明の一実施例によるリニアア
クチュエータの非励磁状態および励磁状態の断面図、第
３図は磁歪素子の特性例を示すグラフ、第４図は従来の
リニアアクチュエータである。 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ・・・負特性磁歪素子２ａ、２ｂ、２
ｃ・・・正特性磁歪素子３・・・出力軸 ４・・・磁性ケーシング ５・・・スラストベアリング ６・・・マグネットコイル 夕の断 代理ノ濾理士三好秀和 第１図 磁歪量２・ｎ・λ 第２図
クチュエータの非励磁状態および励磁状態の断面図、第
３図は磁歪素子の特性例を示すグラフ、第４図は従来の
リニアアクチュエータである。 ｌａ、ｌｂ、ｌｃ・・・負特性磁歪素子２ａ、２ｂ、２
ｃ・・・正特性磁歪素子３・・・出力軸 ４・・・磁性ケーシング ５・・・スラストベアリング ６・・・マグネットコイル 夕の断 代理ノ濾理士三好秀和 第１図 磁歪量２・ｎ・λ 第２図
Claims (2)
- （１）磁界を印加することによって伸長する正特性磁歪
素子と収縮する負特性磁歪素子とを伸縮方向を揃えて伸
縮方向と直交方向に並設し、正特性磁歪素子の一端部と
負特性磁歪素子の一端部とを連結したことを特徴とする
リニアアクチュエータ。 - （２）前記正特性および負特性の磁歪素子を軸方向に伸
縮する径の異なる円筒型に形成し、各素子を同軸上に多
重円筒状に配設したことを特徴とする請求項１記載のリ
ニアアクチュエータ。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085652A JPH03285578A (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | リニアアクチュエータ |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| JP2085652A JPH03285578A (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | リニアアクチュエータ |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| JPH03285578A true JPH03285578A (ja) | 1991-12-16 |
Family
ID=13864762
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| JP2085652A Pending JPH03285578A (ja) | 1990-03-31 | 1990-03-31 | リニアアクチュエータ |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| JP (1) | JPH03285578A (ja) |
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5361053A (en) * | 1993-10-07 | 1994-11-01 | Unisia Jecs Corporation | Super magnetostriction type actuator |
| EP1035596A3 (en) * | 1999-03-05 | 2004-01-28 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Super magnetostrictive actuator |
| JP2008232359A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 磁歪式ガスバルブ |
-
1990
- 1990-03-31 JP JP2085652A patent/JPH03285578A/ja active Pending
Cited By (3)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| US5361053A (en) * | 1993-10-07 | 1994-11-01 | Unisia Jecs Corporation | Super magnetostriction type actuator |
| EP1035596A3 (en) * | 1999-03-05 | 2004-01-28 | Honda Giken Kogyo Kabushiki Kaisha | Super magnetostrictive actuator |
| JP2008232359A (ja) * | 2007-03-22 | 2008-10-02 | Namiki Precision Jewel Co Ltd | 磁歪式ガスバルブ |
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