[发明专利]磁致伸缩元件以及磁致伸缩元件的制造方法

说明书

本发明提供一种对于长边方向上的磁应变具有特定的磁致伸缩特性、且在长边方向上表现出充分大的磁致伸缩量的FeGa系的磁致伸缩元件以及磁致伸缩元件的制造方法。磁致伸缩元件由Fe_(100‑α)Ga_α(α为Ga含有率，14≤α≤19)或者Fe_{(100‑α‑β)}Ga_αX_β(α为Ga含有率，β为X含有率，X为从由Sm、Eu、Gd、Tb、Dy、Cu以及C中选择的1种以上的元素，14≤α≤19且0.5≤β≤1)的单晶合金的磁致伸缩材料构成，具有长边方向的第1尺寸以及与长边方向正交的短边方向的第2尺寸，长边方向与单晶合金的＜100＞晶体取向平行，在与短边方向x轴以及长边方向y轴的xy平面平行且以从x轴偏移0°≤θ≤90°施加磁场时，y轴方向的Lmax以及Lmin满足0≤Lmin≤Lmax/10且100ppm≤Lmax≤1000ppm。

技术领域

本发明涉及由FeGa系单晶合金的磁致伸缩材料构成的磁致伸缩元件以及磁致伸缩元件的制造方法。

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、即物体的因特网(IoT：Internet of Things：物联网)的世界的到来。在IoT渗透社会时，具有通信功能的IoT设备会大量出现。为了使传感器这样的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难以确保电源。因此，为了实现IoT，要求适合IoT设备的电力供给技术。基于这样的背景，认为作为将我们身边随处可见的微小能量转换为电力而有效利用的技术的“能量收集”是重要的。关于作为能源之一的振动，每当汽车、铁路、机械或者人等活动时都必定会产生，因此是产生位置多且不受气象、天气影响的能源。所以，认为通过振动发电来提供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实现更高效的IoT的开端。

振动发电的发电方式被分类为磁致伸缩式、压电式、静电感应式以及电磁感应式这四种。磁致伸缩式是将由于施加应力而伴随磁致伸缩材料内部的磁场的变化向外部泄露的磁通通过卷绕的线圈来转换为电的方式。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，磁致伸缩式能够期待作为能提高作为磁致伸缩式振动发电装置或者元件的课题之一的耐久性的方式。

在以往的磁致伸缩元件中，例如有使单晶的<100>取向一致并通过放电加工而从FeGa单晶合金切取形成的磁致伸缩元件。为了制造这样的磁致伸缩元件，将熔融状态的FeGa合金在一定的速度下通过升降装置从管状炉内引出至管状炉外，使熔融合金从下部朝向上部在一个方向上凝固。通过这样使其凝固，能够在<100>取向的方向上使晶体生长。然后，将凝固后的钢锭分离成单晶，通过放电加工使该单晶的<100>取向一致来进行切取，得到各个磁致伸缩元件(参照专利文献1)。

在先技术文献

专利文献

专利文献1：国际公开第2016/121132号公报

发明内容

发明要解决的课题