[發(fā)明專利]磁致伸縮材料以及使用其的磁致伸縮式設備

在審

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• 申請日: 2019-02-19
• 公開（公告）號: CN110364618A
• 公開（公告）日: 2019-10-22
• 發(fā)明（設計）人: 酒井一樹;田中武拓;中村太一;桑原涼
• 申請（專利權）人: 松下知識產權經營株式會社
• 主分類號: H01L41/20
• 分類號: H01L41/20;H01L41/12;C22C38/00
• 代理公司: 中科專利商標代理有限責任公司 11021
• 代理人: 齊秀鳳

本發(fā)明提供一種磁致伸縮材料以及使用其的磁致伸縮式設備，能夠表現(xiàn)出大的磁致伸縮量且機械強度優(yōu)異。磁致伸縮材料由下述式(1)表示的FeGaC合金構成，F(xiàn)e_(100?x?y)Ga_xC_y(1)式(1)中，x以及y分別為Ga含有率(at％)以及C含有率(at％)，滿足y≤0.5x?7.75、y≤?x+20且y≥0.5。

技術領域

本發(fā)明涉及由FeGaC合金構成的磁致伸縮材料以及使用其的磁致伸縮式設備。

背景技術

近年來，期待具有自主地進行通信的功能的物體彼此進行信息交換而自動地相互進行控制的世界、即物聯(lián)網(IoT：Internet of Things)的世界到來。若IoT滲透到社會中，則具有通信功能的IoT設備會大量出現(xiàn)。為了使如傳感器那樣的IoT設備動作，需要電源。但是，若設備的數量龐大，則在布線、維護的時間以及成本方面不易確保電源。因此，在IoT的實現(xiàn)中需要適用于IoT設備的電力供給技術。在基于這樣的背景的情況下，認為重要的是作為將我們身邊到處存在的微小能量轉換為電力而有效利用的技術的“能量收集”。作為能量源之一的振動在汽車、鐵路、機械或者人等移動時必然會產生，因此，是產生部位多且不受氣象、天氣影響的能源。因此，認為通過振動發(fā)電來實現(xiàn)與這些移動體的動作聯(lián)動的應用的電源供給的系統(tǒng)的構筑能夠成為IoT的實現(xiàn)的開端。

振動發(fā)電的發(fā)電方式分為磁致伸縮式、壓電式、靜電感應式以及電磁感應式這四種。磁致伸縮式是下述方式，即，通過施加應力而磁致伸縮材料內部的磁場發(fā)生變化，將伴隨于該變化而向外部泄漏的磁通通過卷繞的線圈轉換為電的方式。由于內部電阻比其他方式小，因此發(fā)電量大。此外，由于使用金屬合金作為磁致伸縮材料，因此具有耐久性優(yōu)異的特征。因此，磁致伸縮式作為能夠提高作為振動發(fā)電設備的課題之一的耐久性的方式而被期待。

另一方面，作為振動發(fā)電設備的磁致伸縮材料開發(fā)了FeGa(Galfenol)系合金的材料。FeGa系合金在其材料中不含稀土類元素且磁致伸縮量也大，因此作為傳感器或促動器等的用途而被期待。例如，在專利文獻1中公開了一種用于車輛用的磁致伸縮式轉矩傳感器的FeGaAl系合金的磁致伸縮材料。

具體而言，在專利文獻1中記載了使用含有1～2at％的B、4～7at％的Al、12～14at％的Ga、余量為Fe的合金而成的磁致伸縮式轉矩傳感器。關于FeGaAl系合金，通過適當地控制添加元素及其添加量、組織、熱處理等，從而能夠提高由合金構成的磁致伸縮材料的機械強度。

在先技術文獻

專利文獻

專利文獻1：日本特開2008-69434號公報

發(fā)明內容

發(fā)明要解決的課題

然而，在現(xiàn)有的磁致伸縮式振動發(fā)電設備中，發(fā)電密度(單位體積的發(fā)電量)小，不能實現(xiàn)用于實現(xiàn)IoT的小型化。在實用化中，需要通過提高與發(fā)電密度成比例關系的磁致伸縮材料的磁致伸縮量來提高設備的發(fā)電密度。例如，在將磁致伸縮式振動發(fā)電設備應用于輪胎氣壓監(jiān)視系統(tǒng)或工廠內傳感器網絡的情況下，要求耗電密度約為0.3mW/cm³，作為磁致伸縮量需要400ppm以上。專利文獻1所記載的磁致伸縮材料雖然機械強度優(yōu)異，但磁致伸縮量小到約50ppm，作為振動發(fā)電設備不能實現(xiàn)小型化。

本發(fā)明的目的在于提供一種表現(xiàn)出大的磁致伸縮量且機械強度優(yōu)異的磁致伸縮材料。

用于解決課題的手段

根據本發(fā)明的一個要旨，提供一種磁致伸縮材料，由下述式(1)表示的FeGaC合金構成，

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