[發(fā)明專利]磁致伸縮材料以及使用其的磁致伸縮式設(shè)備

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910135580.8
• 申請日: 2019-02-21
• 公開（公告）號: CN110350080A
• 公開（公告）日: 2019-10-18
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 酒井一樹;中村太一;桑原涼
• 申請（專利權(quán)）人: 松下知識產(chǎn)權(quán)經(jīng)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(biāo)代理有限責(zé)任公司 11021
• 代理人: 韓丁

本發(fā)明提供一種表示較大的磁致伸縮量并且機(jī)械性強(qiáng)度優(yōu)良的磁致伸縮材料。所述磁致伸縮材料包含由下述式(1)表示的FeGaBa合金。Fe_(100?x?y)Ga_xBa_y···(1)(式(1)中，x以及y分別是Ga含有率(at％)以及Ba含有率(at％)，滿足y≤0.012x?0.168，y≤?0.05x+1.01并且y≥?0.04/7x+0.87/7)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及包含F(xiàn)eGaBa合金的磁致伸縮材料以及使用其的磁致伸縮式設(shè)備。

背景技術(shù)

近年來，期待具有自主地進(jìn)行通信的功能的物品彼此進(jìn)行信息交換并自動地相互進(jìn)行控制的世界、即物聯(lián)網(wǎng)(IoT：Internet of Things)的世界到來。若IoT浸透到社會中，則具有通信功能的IoT設(shè)備大量發(fā)行。為了使傳感器那樣的IoT設(shè)備進(jìn)行動作，需要電源。但是，若設(shè)備的數(shù)量變得膨大，則在布線、維護(hù)的時(shí)間以及成本方面難以確保電源。因此，在IoT的實(shí)現(xiàn)中，需要適合于IoT設(shè)備的電力提供技術(shù)。基于這種背景，認(rèn)為將存在于我們身邊的任何位置的微小能量轉(zhuǎn)換為電力并進(jìn)行活用的技術(shù)即“能量收獲”很重要。由于作為能量源之一的振動每當(dāng)汽車、鐵道、機(jī)械或者人等活動時(shí)一定產(chǎn)生，因此產(chǎn)生位置較多，是不被氣象、天氣左右的能量源。因此，認(rèn)為通過振動發(fā)電來提供與這些移動體的活動連動的應(yīng)用的電源供給的系統(tǒng)的構(gòu)建能夠成為IoT的實(shí)現(xiàn)的開端。

振動發(fā)電的發(fā)電方式被分類為磁致伸縮式、壓電式、靜電感應(yīng)式以及電磁感應(yīng)式這4種。磁致伸縮式是將通過施加應(yīng)力而隨著磁致伸縮材料內(nèi)部的磁場的變化向外部泄漏的磁通通過卷繞線圈來轉(zhuǎn)換為電氣的方式。由于內(nèi)部電阻小于其他方式，因此發(fā)電量較大。此外，由于使用金屬合金來作為磁致伸縮材料，因此具有耐久性優(yōu)良這一特征。因此，磁致伸縮式能夠被期待為作為振動發(fā)電設(shè)備的課題之一的能夠提高耐久性的方式。

另一方面，作為振動發(fā)電設(shè)備的磁致伸縮材料，開發(fā)了FeGa(ガルフェ丿一ル)系合金的材料。FeGa系合金在其材料中不包含稀土類元素并且磁致伸縮量也較大，因此能夠被期待為傳感器或者致動器等的用途。例如，專利文獻(xiàn)1中，公開了被用于車輛用的磁致伸縮式轉(zhuǎn)矩傳感器的FeGaAl系合金的磁致伸縮材料。

具體而言，專利文獻(xiàn)1中，記載了使用包含1～2at％的B、4～7at％的Al、12～14at％的Ga，且剩余部分為Fe的合金而成的磁致伸縮式轉(zhuǎn)矩傳感器。關(guān)于FeGaAl系合金，通過適當(dāng)?shù)乜刂铺砑釉嘏c其添加量、組織、熱處理等，能夠提高包含合金的磁致伸縮材料的機(jī)械性強(qiáng)度。

在先技術(shù)文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)

專利文獻(xiàn)1：JP特開2008-69434號公報(bào)

但是，在現(xiàn)狀的磁致伸縮式振動發(fā)電設(shè)備中，發(fā)電密度(每體積的發(fā)電量)較小，不能實(shí)現(xiàn)能夠成為IoT的實(shí)現(xiàn)的小型化。實(shí)用化中，需要通過與發(fā)電密度處于正比關(guān)系的磁致伸縮材料的磁致伸縮量提高，來提高設(shè)備的發(fā)電密度。例如，在輪胎氣壓監(jiān)視系統(tǒng)、工廠內(nèi)傳感器網(wǎng)絡(luò)中應(yīng)用磁致伸縮式振動發(fā)電設(shè)備的情況下，消耗電力密度需要約為0.3mW/cm³，作為磁致伸縮量，需要為400ppm以上。專利文獻(xiàn)1所述的磁致伸縮材料的機(jī)械性強(qiáng)度優(yōu)良，但磁致伸縮量約小為50ppm，作為振動發(fā)電設(shè)備不能實(shí)現(xiàn)小型化。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于，提供一種表現(xiàn)出較大磁致伸縮量并且機(jī)械性強(qiáng)度優(yōu)良的磁致伸縮材料。

根據(jù)本發(fā)明的一個(gè)主旨，提供一種包含由下述式(1)表示的FeGaBa合金的磁致伸縮材料。

Fe_(100-x-y)Ga_xBa_y···(1)