[发明专利]磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法

说明书

磁致伸缩构件由具有磁致伸缩特性的铁系合金的晶体构成，是具有长边方向以及短边方向的板状体，板状体的正面以及背面中的至少一个面具有沿长边方向延伸的多个槽。

技术领域

本发明涉及磁致伸缩构件以及磁致伸缩构件的制造方法。

背景技术

磁致伸缩材料作为功能性材料而受到关注。例如，作为铁系合金的Fe-Ga合金是显示出磁致伸缩效果以及逆磁致伸缩效果的材料，显示出100～350ppm左右的较大的磁致伸缩。因此，近年来，作为能量收集领域的振动发电用材料而受到关注，期待在可穿戴终端、传感器类等中的应用。作为Fe-Ga合金的单晶的制造方法，已知有基于提拉法(切克劳斯基法，以下简称为“Cz法”)的单晶的培育方法(例如，专利文献1)。另外，作为Cz法以外的制造方法，已知有垂直布里奇曼法(VB法)、垂直温度梯度凝固法(VGF法)(例如，专利文献2、专利文献3)。

Fe-Ga合金在晶体的100方位具有易磁化轴，能够在该方位呈现出较大的磁应变。以往，Fe-Ga合金的磁致伸缩构件通过从Fe-Ga的多晶以所期望的尺寸切割100方位取向的单晶部分来制造(例如，非专利文献1)，但由于晶体方位对磁致伸缩特性影响较大，因此据认为使需要磁致伸缩构件的磁致伸缩的方向与晶体的磁应变最大的100方位一致的单晶作为磁致伸缩构件的材料是最佳的。

Fe-Ga合金的单晶在相对于单晶的100方位平行地施加磁场时，呈现出正磁致伸缩(以下，称为“平行磁致伸缩量”)。另一方面，在相对于100方位垂直地施加磁场时，呈现出负磁致伸缩(以下，称为“垂直磁致伸缩量”)。若逐渐增强所施加的磁场的强度，则平行磁致伸缩量或者垂直磁致伸缩量分别饱和。磁致伸缩常数(3/2λ₁₀₀)由饱和的平行磁致伸缩量与饱和的垂直磁致伸缩量之差决定，通过下述的式(1)求出(例如，专利文献4、非专利文献2)。

3/2λ₁₀₀＝ε(//)―ε(⊥)…式(1)

3/2λ₁₀₀：磁致伸缩常数

ε(//)：相对于100方向平行地施加磁场而饱和时的平行磁致伸缩量

ε(⊥)：相对于100方向垂直地施加磁场而饱和时的垂直磁致伸缩量

据认为Fe-Ga合金的磁致伸缩特性对磁致伸缩/逆磁致伸缩效应以及磁致伸缩式振动发电器件的特性产生影响，在进行器件设计方面成为重要的参数(例如，非专利文献4)。尤其是，已知磁致伸缩常数依赖于Fe-Ga合金单晶的Ga组成，在Ga组成为18～19at％和27～28at％时，磁致伸缩常数变得极大(例如，非专利文献2)，期望将这样的Ga浓度的Fe-Ga合金用于器件。进一步地，近年来，报告了除了磁致伸缩常数较大以外，还存在平行磁致伸缩量越大则输出电压等器件特性越高的倾向(例如，非专利文献3)。

磁致伸缩式振动发电器件例如由卷绕于线圈的Fe-Ga磁致伸缩构件、磁轭、励磁用永久磁铁构成(例如，专利文献5、非专利文献4)。在该磁致伸缩式振动发电器件中，形成为如下结构：若使器件的可动部的磁轭振动，则固定于磁轭的中央的Fe-Ga磁致伸缩构件连动地振动，通过逆磁致伸缩效应，卷绕于Fe-Ga磁致伸缩构件的线圈的磁通密度发生变化，产生电磁感应电动势而发电。在磁致伸缩式振动发电器件中，由于在磁轭的长边方向上施加力而引起振动，因此用于器件的Fe-Ga磁致伸缩构件优选以使作为易磁化轴的100成为长边方向的方式进行加工。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2016-28831号公报

专利文献2：日本特开2016-138028号公报

专利文献3：日本特开平4-108699号公报

专利文献4：日本特表2015-517024号公报