[发明专利]磁致伸缩材料以及使用其的磁致伸缩式设备

说明书

本发明提供一种磁致伸缩材料以及使用其的磁致伸缩式设备，能够表现出大的磁致伸缩量且机械强度优异。磁致伸缩材料由下述式(1)表示的FeGaC合金构成，Fe_{(100‑x‑y)}Ga_xC_y(1)式(1)中，x以及y分别为Ga含有率(at％)以及C含有率(at％)，满足y≤0.5x‑7.75、y≤‑x+20且y≥0.5。

技术领域

本发明涉及由FeGaC合金构成的磁致伸缩材料以及使用其的磁致伸缩式设备。

背景技术

近年来，期待具有自主地进行通信的功能的物体彼此进行信息交换而自动地相互进行控制的世界、即物联网(IoT：Internet of Things)的世界到来。若IoT渗透到社会中，则具有通信功能的IoT设备会大量出现。为了使如传感器那样的IoT设备动作，需要电源。但是，若设备的数量庞大，则在布线、维护的时间以及成本方面不易确保电源。因此，在IoT的实现中需要适用于IoT设备的电力供给技术。在基于这样的背景的情况下，认为重要的是作为将我们身边到处存在的微小能量转换为电力而有效利用的技术的“能量收集”。作为能量源之一的振动在汽车、铁路、机械或者人等移动时必然会产生，因此，是产生部位多且不受气象、天气影响的能源。因此，认为通过振动发电来实现与这些移动体的动作联动的应用的电源供给的系统的构筑能够成为IoT的实现的开端。

振动发电的发电方式分为磁致伸缩式、压电式、静电感应式以及电磁感应式这四种。磁致伸缩式是下述方式，即，通过施加应力而磁致伸缩材料内部的磁场发生变化，将伴随于该变化而向外部泄漏的磁通通过卷绕的线圈转换为电的方式。由于内部电阻比其他方式小，因此发电量大。此外，由于使用金属合金作为磁致伸缩材料，因此具有耐久性优异的特征。因此，磁致伸缩式作为能够提高作为振动发电设备的课题之一的耐久性的方式而被期待。

另一方面，作为振动发电设备的磁致伸缩材料开发了FeGa(Galfenol)系合金的材料。FeGa系合金在其材料中不含稀土类元素且磁致伸缩量也大，因此作为传感器或促动器等的用途而被期待。例如，在专利文献1中公开了一种用于车辆用的磁致伸缩式转矩传感器的FeGaAl系合金的磁致伸缩材料。

具体而言，在专利文献1中记载了使用含有1～2at％的B、4～7at％的Al、12～14at％的Ga、余量为Fe的合金而成的磁致伸缩式转矩传感器。关于FeGaAl系合金，通过适当地控制添加元素及其添加量、组织、热处理等，从而能够提高由合金构成的磁致伸缩材料的机械强度。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2008-69434号公报

发明内容

发明要解决的课题

然而，在现有的磁致伸缩式振动发电设备中，发电密度(单位体积的发电量)小，不能实现用于实现IoT的小型化。在实用化中，需要通过提高与发电密度成比例关系的磁致伸缩材料的磁致伸缩量来提高设备的发电密度。例如，在将磁致伸缩式振动发电设备应用于轮胎气压监视系统或工厂内传感器网络的情况下，要求耗电密度约为0.3mW/cm³，作为磁致伸缩量需要400ppm以上。专利文献1所记载的磁致伸缩材料虽然机械强度优异，但磁致伸缩量小到约50ppm，作为振动发电设备不能实现小型化。

本发明的目的在于提供一种表现出大的磁致伸缩量且机械强度优异的磁致伸缩材料。

用于解决课题的手段

根据本发明的一个要旨，提供一种磁致伸缩材料，由下述式(1)表示的FeGaC合金构成，

Fe_(100-x-y)Ga_xC_y (1)