JP5281427B2 - Oscillator - Google Patents
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Description
本発明は、音波等の圧力波を発する発振器に関し、特に、水中や土中の深度の深い場所で使用するのに好適な発振器に関する。 The present invention relates to an oscillator that generates a pressure wave such as a sound wave, and more particularly to an oscillator suitable for use in a deep place in water or soil.
従来、海洋工事や土木工事において、音波を位置決め等に利用することは一般的に行われている(例えば、特許文献1)。水中で音波等を発振させる装置としては、セラミック発振器が多く使用されており、潜水艦のソナーや海洋工事での位置決め等に広く用いられている。また、水中で使用する音波発振器としては、他にも、水中スピーカーが挙げられる。 Conventionally, the use of sound waves for positioning and the like is generally performed in offshore construction and civil engineering (for example, Patent Document 1). Ceramic oscillators are often used as devices that oscillate sound waves in the water, and are widely used for submarine sonar and positioning in offshore construction. Other examples of the sound wave oscillator used in water include an underwater speaker.
ところで、近年、工事の大深度化が進んでいるが、水中や土中では深度が深くなるほど外圧は増大する。よって、図6(a)及び(b)に示すように、音波発振器60の振動板61の内側が密閉された構造では、振動板61には深度に応じた外圧(水圧)がかかる。このような密閉構造の場合、内部から振動板を外側へ向かって押し出そうとするためには、振動板の剛性に加えて外圧を超える力が必要とされるため、深度が深くなるにつれて大きな力が必要になってくる。従来においても水中スピーカーのようにプール等で使用する音波発振器は存在するが、水深が数m程度までしか使用できない。
By the way, in recent years, the depth of construction has been increasing, but the external pressure increases as the depth increases in water or soil. Therefore, as shown in FIGS. 6A and 6B, in the structure in which the inside of the
また、従来のセラミック発振器は、超音波のような高い周波数の音波を発振するには向いているが、土中のように音波の周波数が高いほど減衰が大きくなる場所には不向きである。また、4kHz以下の比較的低い周波数の音波を発振するにはスピーカーのような電磁力方式が適しているが、コイルと永久磁石の反発力を利用した機構であるため、大深度の水中や土中において振動板を内部から外側へ向かって押す力を大きくするには音波発振器を大型化せざるを得ない。しかしながら、音波発振器をボーリング孔内に沈めて利用する場合等は、極力小型であることが望まれる。 Further, the conventional ceramic oscillator is suitable for generating a high-frequency sound wave such as an ultrasonic wave, but is not suitable for a place where attenuation increases as the frequency of the sound wave increases, such as in the soil. In addition, an electromagnetic force system such as a speaker is suitable for oscillating a sound wave having a relatively low frequency of 4 kHz or less. However, since the mechanism uses the repulsive force of a coil and a permanent magnet, In order to increase the force pushing the diaphragm from the inside to the outside, the sound wave oscillator must be enlarged. However, it is desirable that the acoustic oscillator is as small as possible when it is used by being submerged in the borehole.
そこで、本発明は、上記課題を解決するために、水中や土中の深度の深い場所でも使用可能であり、低い周波数の圧力波を発振することが可能な発振器を提供することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In order to solve the above problems, an object of the present invention is to provide an oscillator that can be used in a deep place in water or soil and can oscillate a low-frequency pressure wave. .
上記課題を解決するために、本発明は、筐体と、この筐体内に配設された振動板と、超磁歪素子及びこれに巻きつけられたコイルからなり、前記振動板を振動させる一対の超磁歪アクチュエータと、これら一対の超磁歪アクチュエータを駆動する制御手段と、を備え、前記一対の超磁歪アクチュエータの一方は、前記筐体内の前記振動板を挟んだ一方の領域においてその振動板と前記筐体との間に、その伸縮方向が前記振動板の振動方向に一致するように配設され、他方は、前記筐体内の前記振動板を挟んだ他方の領域においてその振動板と前記筐体との間に、その伸縮方向が前記振動板の振動方向に一致するように配設されていて、前記制御手段によって前記一対の超磁歪アクチュエータが互いに逆相で伸縮することにより前記振動板が振動するようになっており、そして、前記筐体には、前記一方の領域と筐体外部とを連通させる第一の開口部と、前記他方の領域と筐体外部とを連通させる第二の開口部と、が形成されていることを特徴とする発振器を提案する。 In order to solve the above problems, the present invention comprises a pair of a casing, a diaphragm disposed in the casing, a giant magnetostrictive element and a coil wound around the casing, and vibrates the diaphragm. A giant magnetostrictive actuator, and a control means for driving the pair of giant magnetostrictive actuators, wherein one of the pair of giant magnetostrictive actuators is arranged in a region between the diaphragm and the diaphragm in the casing. Between the casing and the casing , the expansion and contraction direction is arranged to coincide with the vibration direction of the diaphragm , and the other is the diaphragm and the casing in the other region sandwiching the diaphragm in the casing. between, the stretch direction have been arranged to coincide with the vibration direction of the vibrating plate, the vibrating plate is vibrating by the pair of the super magnetostrictive actuator expands and contracts in opposite phase to each other by said control means And a first opening for communicating the one region with the outside of the housing, and a second opening for communicating the other region with the outside of the housing. And an oscillator characterized in that a part is formed.
この構成により、開口部から筐体内に外部の水などが出入り自由となるため振動板の両面にかかる圧力は外圧と同等になる。よって、発振器を外圧の大きい大深度の場所で使用する場合でも、振動板は外圧とは無関係に、振動板自体の剛性に応じた力で振動することができる。さらに、発生応力の大きい超磁歪アクチュエータによって振動板を振動させることで、大深度においても低周波数の圧力波を発信することが可能であり、かつ、発振器を小型化することができる。 With this configuration, since external water and the like can freely enter and exit from the opening into the housing, the pressure applied to both surfaces of the diaphragm is equal to the external pressure. Therefore, even when the oscillator is used at a large depth where the external pressure is large, the diaphragm can vibrate with a force corresponding to the rigidity of the diaphragm itself regardless of the external pressure. Furthermore, by vibrating the diaphragm by a giant magnetostrictive actuator having a large generated stress, a low-frequency pressure wave can be transmitted even at a large depth, and the oscillator can be downsized.
また、前記一対の超磁歪アクチュエータは、前記振動板の振動方向に平行な同一直線に伸縮方向を一致させて配置してもよい。 Further, the pair of giant magnetostrictive actuators may be arranged such that the expansion and contraction directions coincide with the same straight line parallel to the vibration direction of the diaphragm.
この構成により、超磁歪アクチュエータによってさらに効率的に振動板を振動させることができる。 With this configuration, the diaphragm can be more efficiently vibrated by the giant magnetostrictive actuator.
また、前記一対の超磁歪アクチュエータを複数対有していてもよい。 Further, a plurality of pairs of the giant magnetostrictive actuators may be provided.
この構成により、振動板を振動させる力が強くなり、振動板をよりスムーズに振動させることができる。 With this configuration, the force for vibrating the diaphragm is increased, and the diaphragm can be vibrated more smoothly.
また、前記超磁歪アクチュエータは伸縮方向の長さが同一長であってもよい。 The giant magnetostrictive actuator may have the same length in the expansion / contraction direction.
この構成により、一対の超磁歪アクチュエータのそれぞれの駆動コイルに実効値が同じ逆相の電流を流せばそれら超磁歪素子の伸び量と縮み量とが等しくなるので、複雑な電流制御をしなくても、振動板をスムーズに振動させることが可能となる。 With this configuration, if a current of opposite phase having the same effective value is supplied to each drive coil of a pair of giant magnetostrictive actuators, the amount of expansion and contraction of the giant magnetostrictive elements becomes equal, so complicated current control is not required. In addition, the diaphragm can be vibrated smoothly.
また、前記振動板は円形であり、前記振動板の振動方向に沿った方向の前記筐体の全長は、前記振動板の直径の2倍以上が望ましい。 The diaphragm is circular, and the total length of the casing in the direction along the vibration direction of the diaphragm is preferably at least twice the diameter of the diaphragm.
この構成により、圧力の還流による影響を低減することができ、効率良く圧力波を発振することができる。 With this configuration, the influence of pressure recirculation can be reduced, and a pressure wave can be efficiently oscillated.
また、前記筐体は、金属で構成されていてもよい。 Moreover, the said housing | casing may be comprised with the metal.
この構成により、大深度の場所で発振器を使用しても、発振器自体が外圧によって破壊される可能性が低減される。 With this configuration, even when the oscillator is used in a deep place, the possibility of the oscillator itself being destroyed by external pressure is reduced.
また、前記コイルは、その周囲が防錆材で包囲されていてもよい。 The coil may be surrounded by a rust preventive material.
この構成により、水などによってコイルが錆びて腐食することを防止することができる。 With this configuration, the coil can be prevented from being rusted and corroded by water or the like.
また、発振器が複数対の超磁歪アクチュエータを有する場合、前記振動板は円形であり、前記複数対の超磁歪アクチュエータは、前記振動板の半分の半径を有する仮想同心円上に等間隔に配置されていてもよい。 Further, when the oscillator has a plurality of pairs of giant magnetostrictive actuators, the diaphragm is circular, and the plurality of pairs of giant magnetostrictive actuators are arranged at equal intervals on virtual concentric circles having a half radius of the diaphragm. May be.
この構成により、複数の超磁歪アクチュエータが振動板全体をバランス良く押すことができるため、振動板が超磁歪アクチュエータによって押されることで破損する可能性が低減される。 With this configuration, since the plurality of giant magnetostrictive actuators can press the entire diaphragm in a well-balanced manner, the possibility that the diaphragm is damaged by being pushed by the giant magnetostrictive actuator is reduced.
以上説明したように、本発明によれば、大深度の外圧に耐えることができるとともに、低周波数の圧力波を発信することができ、さらに小型化することが可能な発振器を提供することができる。 As described above, according to the present invention, it is possible to provide an oscillator that can withstand external pressure at a deep depth, can transmit a low-frequency pressure wave, and can be further downsized. .
以下、本発明の実施の形態について図面を参照しながら説明する。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings.
(第1の実施形態)
図1は、本実施形態に係る発振器を示す図である。図1(a)は発振器の右側面図であり、図1(b)は発振器の縦断面図である。
(First embodiment)
FIG. 1 is a diagram illustrating an oscillator according to the present embodiment. FIG. 1A is a right side view of the oscillator, and FIG. 1B is a longitudinal sectional view of the oscillator.
本実施形態に係る発振器は、円筒形状の金属製の筐体11を有している。ここで、筐体11の互いに対向する両端を、右端11a、左端11bと称し、円筒形状の周面を側面部11cと称する。
The oscillator according to the present embodiment includes a
右端11a、左端11bは、いずれも大きく開口している。具体的には、それら右端11a、左端11bには、十字型の金属製の支持部11d、11eが、その十字型の中心を筐体11の軸心上に位置させた姿勢で固定されていて、支持部11a、11bの十字の腕の間が、扇形の開口部16となっている。なお、側面部11cには開口部は形成されていない。従って、筐体11の内部と外部とは、その右端11a、左端11bに形成された開口部16を介して連通しており、水などの出入りが自由となっている。
Both the
なお、支持部11d、11eは、図1(a)に示すように、各腕部分の幅は側面部11cの厚みに比べて薄くなっているが、図1(b)に示すように、各腕部分の厚みは側面部11cよりも厚くなっており、これにより、支持部11d、11eの強度を極端に落とすことなく、開口部16の開口面積を大きくしている。
In addition, as shown in FIG. 1A, the
一方、筐体11内部の軸方向のほぼ中央部には、振動板15を備えている。振動板15は、筐体11に備えられたレール14a、14bに沿って自由にスライドして振動できるようになっている。振動板15は、一般的なスピーカー等の振動板と同様、軽量であり剛性が高く、適度な内部損失があり、圧力波の伝搬速度が高い素材であることが理想である。具体的には、木材パルプ、合成樹脂素材、チタンやアルミ等の金属素材、等が挙げられる。
On the other hand, a
また、上述したように、右端11a、左端11bに形成されている開口部16によって外部の水などが筐体11の内部に出入り可能となっているため、筐体11の内部に備えられている振動板15の両面にかかる圧力は外圧と等しくなり、振動板15は外圧とは無関係に、振動板自体の剛性に応じた力だけで振動することができる。
Further, as described above, since the outside water and the like can enter and exit the
また、筐体11の内部には、超磁歪素子12a、12b、及び、これらの外周面に駆動コイル13a、13bが互いに相対変位可能に隙間を空けて巻きつけられて構成される一対の超磁歪アクチュエータが、その変位方向が筐体11の右端11aと左端11bの対向方向と一致するように、振動板15を挟んで対向して配置されている。また、その超磁歪素子12a、12bの基端は、支持部11d、11eの十字の中心部分に固定されている。
In addition, inside the
また、筐体11は剛性の高い材質であることが好ましく、鉄などの金属から構成されることにより、発振器を大深度の場所で使用する場合でも、筐体自体も外圧に耐えうる。
Further, the
ところで、本実施形態に係る発振器は、上述したように超磁歪素子を利用して構成される。一般に、磁性体には磁場を受けると変形する「磁歪」という性質があるが、磁歪による磁性体の寸法変化は、100万分の1〜10万分の1(1〜10ppm)程度で、素子の長さが100mであれば磁歪による変位量は0.1〜1mm程度である。 Incidentally, the oscillator according to the present embodiment is configured using a giant magnetostrictive element as described above. In general, a magnetic material has a property called “magnetostriction” that is deformed when subjected to a magnetic field, but the dimensional change of the magnetic material due to magnetostriction is about 1 to 1 / 1,000,000 (1 to 10 ppm), and the length of the element If the length is 100 m, the displacement due to magnetostriction is about 0.1 to 1 mm.
しかし、磁歪による変位量が従来の磁性体の1000倍(1000ppm)以上の、例えば、テルビウム、ディスプロシウム及び鉄等により形成される超磁歪素子が開発された。超磁歪素子では、素子の長さが1mで数mmの変位が得られる。また、超磁歪素子の発生応力は400kgf/cm2と非常に大きいため、1cm四方の面積の超磁歪素子で、400kgの重量の物を動かすことができる。 However, there has been developed a giant magnetostrictive element formed of, for example, terbium, dysprosium, iron, or the like whose displacement due to magnetostriction is 1000 times (1000 ppm) or more that of a conventional magnetic material. In the giant magnetostrictive element, the element length is 1 m and a displacement of several mm is obtained. In addition, since the generated stress of the giant magnetostrictive element is as large as 400 kgf / cm 2 , an object weighing 400 kg can be moved with a giant magnetostrictive element having an area of 1 cm square.
このように、発生応力の大きい超磁歪素子を利用して発振器を構成することで、外圧の大きい大深度においても低周波数の圧力波を発振し、かつ、小型化することができる。 Thus, by configuring the oscillator using a giant magnetostrictive element having a large generated stress, a low-frequency pressure wave can be oscillated and miniaturized even at a large depth with a large external pressure.
また、駆動コイル13a、13bは、駆動回路(図示しない)に接続されており、この駆動回路により駆動コイル13a、13bに流す電流についての制御が行われる。 The drive coils 13a and 13b are connected to a drive circuit (not shown), and the drive circuit controls the current flowing through the drive coils 13a and 13b.
つまり、本実施形態に係る発振器は、駆動コイル13a、13bに電流が流れると超磁歪素子12a、12bが伸長して振動板15が押されることで振動板15が振動する仕組みである。より具体的には、超磁歪素子12a、12bのいずれか一方が伸長している時には他方が収縮し、他方が伸長している時には一方が収縮するように駆動コイル13a、13bに流す電流を駆動回路によって制御することにより、振動板15が超磁歪素子12a、12bによって左右方向に交互に押されて振動する。
That is, the oscillator according to the present embodiment has a mechanism in which when the current flows through the drive coils 13a and 13b, the giant
また、超磁歪素子12a、12bは、駆動コイル13a、13bに電流が流れていない状態において、それぞれの先端が振動板15との間に微少な隙間が空くように配置される。具体的には、駆動コイル13a、13bに振動板15を振動させる時の中間の電流であるバイアス電流を流して超磁歪素子12a、12bが伸長した時に、超磁歪素子12a、12bの先端が振動板に接するように配置される。つまり、駆動コイル13a、13bに電流が流れていない時には、超磁歪素子12a、12bの先端は振動板15とは接していない状態となる。
In addition, the giant
さらに、図2を用いて、振動板15の振動方法について詳細に説明する。図2(a)は駆動コイル13aに加える電気信号を表す図であり、図2(b)は駆動コイル13bに加える電気信号を表す図である。
Furthermore, the vibration method of the
超磁歪素子12a、12bは、磁場がかかると磁場の極性にかかわらず伸長する性質がある。つまり、図2(a)及び(b)に示すように駆動コイル13a、13bに電気信号が加えられると、それぞれ、バイアス電流によって所定長伸長した状態が平常時の長さであって、そのバイアス電流以上の電気信号が加えられている時(斜線部分)に伸長し、バイアス電流未満の電気信号が加えられているときには短縮する。
The giant
また、駆動コイル13a、13bには、バイアス電流を中心に互いに逆相の電気信号を加える。これにより、振動板15と超磁歪素子12a、12bは、一方が伸長している時には他方が収縮し、他方が伸長している時には一方が収縮するので、双方は常に密着した状態で振動板15を左右から交互に押すことになる。これにより、振動板15はバイアス位置(バイアス電流を駆動コイル13a、13bに流した時の位置)を中心に振動する。
The drive coils 13a and 13b are applied with electrical signals having opposite phases with a bias current as a center. As a result, the
ただし、振動板15は逆相の振動を放出するため、図3(a)に示すように、筐体11の円筒形の側面部11cの長さL1が短い場合には正圧と負圧による互いの出力を打ち消し合い(圧力が還流される)、発振器全体としての圧力波の出力が減少する可能性がある。従って、側面部11cの長さL1は圧力が還流されないような十分な長さとする必要がある。なお、この適当な長さは発振器の周辺の媒質の性状や筐体の底面の大きさとの関係から算出されるが、例えば、振動板15の直径の2倍程度であれば圧力の還流の影響は無視できる程度となり、効率よく圧力波を外部に発することができる。
However, since the
また、図3(b)に示すように、右端11aと左端11bとの間の長さを長くしなくとも、筐体11の側面部11cのみが右端11a(もしくは左端11b)の周辺から突出するようになっていれば、圧力の還流は低減することができる。
Further, as shown in FIG. 3 (b), only the
また、上述したように、振動板15が右端11aと左端11bから等距離の位置に備えられている場合、超磁歪素子12a、12bはその伸縮方向の長さは双方とも同一となり、双方の磁歪による変位量も等しくなるので、後述する駆動コイル13a、13bに流す電流についての制御が容易となるため好適である。ただし、この構成は必須ではなく、振動板15は右端11a又は左端11bのいずれか一方に近い位置に備えられていてもよい。この場合には、超磁歪素子12a、12bの長さが異なることになり磁歪による変位量もそれぞれ異なってくるが、駆動コイル13a、13bに流す電流を調整して、双方の超磁歪素子の変位量が同じ量になるよう駆動回路にて制御すればよい。
As described above, when the
また、本実施形態に係る発振器は、水中や土中などで使用される場合を想定しているため、筐体11、超磁歪素子12a、12b、駆動コイル13a、13b、並びに、振動板15は、防水加工や耐水加工が施されていることが望ましい。また、駆動コイル13a、13bは、油などの防錆材によりその周辺を包囲されていてもよい。これにより、海水中などで発振器を使用しても駆動コイル13a等が錆びて腐食することを防止することができる。
In addition, since the oscillator according to the present embodiment is assumed to be used in water or soil, the
以上のように、本実施形態に係る発振器は、従来の圧力波発振器と異なり、開口部16を備えることにより筐体11の内部に外部の水などが出入り自由となるため、振動板15の両面にかかる圧力は外圧と等しくなり、振動板15は外圧とは無関係に、振動板自体の剛性に応じた力で振動することができる。また、振動板15は超磁歪アクチュエータにより振動するため、外圧の大きい大深度の場所でも圧力波を発振することができ、かつ、発振器の小型化が可能である。
As described above, unlike the conventional pressure wave oscillator, the oscillator according to the present embodiment is provided with the
(第2の実施形態)
図4は、本実施形態に係る発振器を示す図である。図4(a)は発振器の右側面図であり、図4(b)は発振器をA−A’面で切断した場合の縦断面図である。
(Second Embodiment)
FIG. 4 is a diagram illustrating the oscillator according to the present embodiment. FIG. 4A is a right side view of the oscillator, and FIG. 4B is a longitudinal sectional view when the oscillator is cut along an AA ′ plane.
本実施形態に係る発振器は、第1の実施形態に係る発振器と同様に、円筒形状の金属製の筐体41を有している。ここで、筐体41の互いに対向する両端を、右端41a、左端41bと称し、円筒形状の周面を側面部41cと称する。
The oscillator according to the present embodiment has a
右端41a、左端41bは、いずれも大きく開口している。具体的には、右端41aには、支持部41d、41f、41hが、右端41aの周端に側面部41cと一体に形成されており、左端41bには、支持部41e、41g、41iが、左端41bの周端に側面部41cと一体に形成されている。また、右端41a、左端41bにおいて、支持部41d等以外の部分が、開口部46となっている。なお、側面部41cには開口部は形成されていない。従って、筐体41の内部と外部とは、その右端41a、左端41bに形成された開口部46を介して連通しており、水などの出入りが自由となっている。
Both the
なお、図4(b)に示すように、支持部41d等の厚みは側面部41cよりも厚くなっており、これにより、支持部41d等の強度を極端に落とすことなく、開口部46の開口面積を大きくしている。
As shown in FIG. 4B, the thickness of the
一方、筐体41内部の軸方向のほぼ中央部には、振動板45を備えている。振動板45は、筐体41に備えられたレール44a、44bに沿って自由にスライドして振動できるようになっている。振動板45は、一般的なスピーカー等の振動板と同様、軽量であり剛性が高く、適度な内部損失があり、圧力波の伝搬速度が高い素材であることが理想である。具体的には、木材パルプ、合成樹脂素材、チタンやアルミ等の金属素材、等が挙げられる。
On the other hand, a
また、上述したように、右端41a、左端41bに形成されている開口部46によって外部の水などが筐体41の内部に出入り可能となっているため、筐体41の内部に備えられている振動板45の両面にかかる圧力は外圧と等しくなり、振動板45は外圧とは無関係に、振動板自体の剛性に応じた力だけで振動することができる。
Further, as described above, since the outside water and the like can enter and exit from the inside of the
また、筐体41の内部には、超磁歪素子42a、42b、42c、42d、42e、42f、及び、これらの外周面に駆動コイル43a、43b、43c、43d、43e、43fが互いに相対変位可能に隙間を空けて巻きつけられて構成される3対の超磁歪アクチュエータが、その変位方向が筐体41の右端41aと左端41bの対向方向と一致するように、振動板45を挟んで対向して配置されている。また、その超磁歪素子42a、42b、42c、42d、42e、42fの基端は、それぞれ、支持部41d、41e、41f、41g、41h、41iに固定されている。
Also, inside the
なお、駆動コイル43a等は、駆動回路(図示しない)に接続されており、この駆動回路により駆動コイル43a等に流す電流についての制御が行われる。
Note that the
すなわち、本実施形態に係る発振器は、基本的な構成及び動作方法は第1の実施形態に係る発振器と同様であるが、超磁歪素子42a等と駆動コイル43a等とにより構成される超磁歪アクチュエータが3対備えられている点が特徴である。これにより、振動板45を両面から押す力が強くなり、振動板をよりスムーズに振動させることができる。
That is, the basic configuration and operation method of the oscillator according to this embodiment is the same as that of the oscillator according to the first embodiment, but a giant magnetostrictive actuator constituted by the giant
また、図5に示すように、3対の超磁歪アクチュエータは、円板である振動板45の半径の半分の半径を有する仮想同心円51上に等間隔に配置されていてもよい。これにより、3対の超磁歪アクチュエータが振動板45を押す際に、振動板全体をバランス良く押すことができるため、振動板45が超磁歪アクチュエータによって押されることで破損する可能性が低減される。
As shown in FIG. 5, the three pairs of giant magnetostrictive actuators may be arranged at equal intervals on virtual
なお、本実施形態においては3対の超磁歪アクチュエータを使用する場合を示したが、2対の超磁歪アクチュエータを用いてもよいし、より多くの超磁歪アクチュエータを用いてもよい。 In the present embodiment, the case where three pairs of giant magnetostrictive actuators are used is shown, but two pairs of giant magnetostrictive actuators may be used, or more giant magnetostrictive actuators may be used.
以上のように、本実施形態に係る発振器は、発振器に大きい外圧がかかっても圧力波を発振することができ、かつ、小型化が可能であることに加えて、3対の超磁歪アクチュエータを有することで振動板45を振動させる力が強くなり、振動板をよりスムーズに振動させることができる。
As described above, the oscillator according to the present embodiment can oscillate a pressure wave even when a large external pressure is applied to the oscillator and can be downsized. By having it, the force which vibrates the
(他の実施形態)
また、上記の実施形態においては、開口部16等が右端11a等と左端11b等とに設けられている場合を示したが、開口部16等は、振動板15等を挟んで右端11a等側の領域内及び左端11b等側の領域内であれば、例えば側面部11cなどに形成されていてもよい。
(Other embodiments)
In the above-described embodiment, the case where the
また、上記の実施形態においては、開口部16等が振動板15等を挟んで右端11a等側の領域と左端11b等側の領域とに1つずつ形成されていることとしたが、複数形成されていてもよい。
Further, in the above embodiment, the
また、上記の実施形態においては、対向する超磁歪アクチュエータ同士は、振動板15等の振動方向に平行な同一直線上に配置されているが、必ずしもこのように構成されていなくともよい。特に、第2の実施形態のように3対の超磁歪アクチュエータを使用する場合には、例えば、対向する超磁歪アクチュエータが、それぞれ仮想同心円51の円周上で異なる位置に配置されていてもよい。振動板45を押す超磁歪アクチュエータが多くなるほど、振動板全体を偏りなく押すこととなるため、対向する超磁歪アクチュエータの位置がずれていても振動板15等が振動することに対する影響は少ないからである。
In the above embodiment, the opposing giant magnetostrictive actuators are arranged on the same straight line parallel to the vibration direction of the
また、上記の実施形態においては、振動板15等は筐体11等に備えられているレール14a、14b等に沿って自由にスライドして振動できるようになっているが、振動板15等がより薄いもの(振動膜)であって、振動板15等の円周が筐体11等の内周面に固定されているようになっていてもよい。
In the above embodiment, the
また、上記の実施形態においては、発振器の筐体11等が円柱形状である場合を示したが、他の形状であってもよい。例えば、三角柱、四角柱、等の形状であってもよい。また、振動板15等の形状についても、上記の実施形態においては円形である場合を示したが、他の形状であってもよい。例えば、三角形、四角形、等の形状であってもよい。
Further, in the above-described embodiment, the case where the
(まとめ)
以上説明したように、本発明によれば、以上説明したように、本発明によれば、大深度の外圧に耐えることができるとともに、低周波数の圧力波を発信することができ、さらに小型化することが可能な発振器を提供することができる。
(Summary)
As described above, according to the present invention, as described above, according to the present invention, it is possible to withstand a large depth of external pressure and to transmit a low-frequency pressure wave, and further downsizing. An oscillator that can be provided can be provided.
11 筐体
12 超磁歪素子
13 電磁コイル
14 皿バネ
15 駆動ノブ
11 筐体
11a 右端
11b 左端
11c 側面部
11d、11e 支持部
12a、12b 超磁歪素子
13a、13b 駆動コイル
14a、14b レール
15 振動板
16 開口部
41 筐体
41a 右端
41b 左端
41c 側面部
41d、41e 支持部
42a、42b、42c、42d、42e、42f 超磁歪素子
43a、43b、43c、43d、43e、43f 駆動コイル
44a、44b レール
45 振動板
46 開口部
51 仮想同心円
60 音波発振器
61 振動板
DESCRIPTION OF
Claims (8)
この筐体内に配設された振動板と、
超磁歪素子及びこれに巻きつけられたコイルからなり、前記振動板を振動させる一対の超磁歪アクチュエータと、
これら一対の超磁歪アクチュエータを駆動する制御手段と、を備え、
前記一対の超磁歪アクチュエータの一方は、前記筐体内の前記振動板を挟んだ一方の領域においてその振動板と前記筐体との間に、その伸縮方向が前記振動板の振動方向に一致するように配設され、他方は、前記筐体内の前記振動板を挟んだ他方の領域においてその振動板と前記筐体との間に、その伸縮方向が前記振動板の振動方向に一致するように配設されていて、前記制御手段によって前記一対の超磁歪アクチュエータが互いに逆相で伸縮することにより前記振動板が振動するようになっており、
そして、前記筐体には、前記一方の領域と筐体外部とを連通させる第一の開口部と、前記他方の領域と筐体外部とを連通させる第二の開口部と、が形成されていることを特徴とする発振器。 A housing,
A diaphragm disposed in the housing;
A pair of giant magnetostrictive actuators comprising a giant magnetostrictive element and a coil wound around the element, and for vibrating the diaphragm;
Control means for driving the pair of giant magnetostrictive actuators,
One of the pair of giant magnetostrictive actuators has an expansion / contraction direction that coincides with a vibration direction of the diaphragm between the diaphragm and the casing in one region sandwiching the diaphragm in the casing. The other is arranged between the diaphragm and the casing in the other region sandwiching the diaphragm in the casing so that the expansion and contraction direction thereof coincides with the vibration direction of the diaphragm. The diaphragm is vibrated by extending and contracting the pair of giant magnetostrictive actuators in opposite phases by the control means,
The housing is formed with a first opening for communicating the one region with the outside of the housing, and a second opening for communicating the other region with the outside of the housing. An oscillator characterized by having
前記振動板の振動方向に沿った方向の前記筐体の全長は、前記振動板の直径の2倍以上であることを特徴とする請求項1から4のいずれか一に記載の発振器。 The diaphragm is circular,
5. The oscillator according to claim 1, wherein a total length of the casing in a direction along a vibration direction of the diaphragm is at least twice the diameter of the diaphragm.
前記複数対の超磁歪アクチュエータは、前記振動板の半分の半径を有する仮想同心円上に等間隔に配置されていることを特徴とする請求項3に記載の発振器。 The diaphragm is circular,
4. The oscillator according to claim 3, wherein the plurality of pairs of giant magnetostrictive actuators are arranged at equal intervals on virtual concentric circles having a radius that is half of the diaphragm.
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