JP7031794B2 - 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法 - Google Patents
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Description
3/2λ100:磁歪定数
ε(//):<100>方向に対して平行に磁場をかけて飽和したときの平行磁歪量
ε(⊥) :<100>方向に対して垂直に磁場をかけて飽和したときの垂直磁歪量
以下、本実施形態の磁歪部材及び磁歪部材の製造方法について説明する。
ばらつき(%)=|平均値と最大の外れ値との差|/平均値・・・式(2)
なお、育成された1つの結晶とは、育成された結晶のうち、磁歪部材として用いられる有効結晶(実際に部品として使用される部分)である。例えば、BV法で育成された結晶については、固化率が10%~85%の範囲のであり、CZ法で育成された結晶であれば、直径が均一の範囲(育成肩部等を除外した部分)である。
化学量論比で鉄とガリウムの比率81:19で原料を調整し、垂直ブリッジマン(VB)法で育成した円柱状のFe-Ga合金の単結晶を用意した。単結晶の育成軸方向は<100>とした。結晶育成軸方向に垂直な単結晶の上面または下面の{100}面をX線回折により方位確認した。なお、この時、島津シーケンシャル形プラズマ発光分析装置(ICPS-8100)で結晶の上面及び下面サンプルを測定した結果、単結晶の濃度は、ガリウムの含有量が17.5~19.0at%であった。
なお、ゲージ率は、下式の式(3)とした。
ε=2.00/Ks × εi ・・・式(3)
(ε:ゲージ率, εi:測定ひずみ値, Ks:使用ゲージのゲージ率)
実施例2、3は、平面研削加工前後の平行磁歪量の変化を確認するため、平面研削加工による研削痕が残らないように、従来方法であるカップ砥石による研削加工を行った後、磁歪部材の表面をポリシュ加工により平滑に仕上げ、所定の大きさに切断し、平行磁歪量、磁歪定数を測定した。その後、磁歪部材の長手方向が平面研削加工時の研削方向と同一方向になるように設定し平型砥石による平面研削加工を行った。上記以外は、実施例1と同様とした。製造条件及び評価結果を表1に示す。
比較例1、2では、実施例2、3における平面研削加工を、磁歪部材の短手方向が平面研削加工時の研削方向と同一方向に代えて実施した。上記以外は、実施例2、3と同様とした。製造条件及び評価結果を表1に示す。比較例1の磁歪部材を図7に示す。
実施例4、5、比較例3、4は、それぞれ、実施例2、3、比較例1、2における単結晶から薄板部材を切り出す方向を、結晶育成方向に対して垂直方向に代えて実施したものである。上記以外は、実施例4、5、比較例3、4と同様とした。なお、表面粗さの測定は省略した。製造条件及び評価結果を表1に示す。
実施例6~15及び実施例16~23は、同一の単結晶より複数の薄板部材を作成し、その中よりランダムの磁歪部材を採取した。その他は、実施例4と同様とした。すなわち、実施例6~15及び実施例16~23は、それぞれ、同一の単結晶から製造した磁歪部材である。製造条件及び評価結果を表1に示す。平行磁歪量及び磁歪定数のばらつきの結果を表2、表3に記載する。なお、表面粗さの測定は省略した。
実施例24~実施例29及び比較例5~6は、単結晶の切断方向及び平面研削加工で用いる砥石の粒度(番手)の条件を種々に変更して比較したものである。実施例25は、実施例2と同様に行った。実施例24、実施例26は、平面研削加工で用いる砥石の粒度(番手)の条件を変更した以外は実施例2と同様とした。実施例28は、実施例4と同様に行った。実施例27、実施例29は、平面研削加工で用いる砥石の粒度(番手)の条件を変更した以外は実施例4と同様とした。比較例5は、比較例1と同様とした。比較例6は、比較例3と同様とした。各例における表面粗さは、実施例1と同様に行った。製造条件及び評価結果を表4に示す。
実施例30~実施例33は、磁歪部材の板厚の条件を種々に変更して比較したものである。実施例31は、実施例2と同様に行った。実施例30、32~実施例33は、平面研削加工において整える板厚の条件及び用いる砥石の粒度(番手)の条件を変更した以外は実施例2と同様とした。なお、各例における表面粗さは、実施例1と同様に行った。製造条件及び評価結果を表5に示す。
実施例34~実施例37、比較例7~9は、複数の溝2の延びる方向と長手方向D1がなす角度を0°、10°、20°、30°、40°、50°、60°にして比較したものである。なお、板厚は0.5mmとした。実施例34は、実施例2と同様に行った。実施例35、実施例36、比較例8、9は、それぞれ、平面研削加工における研削方向を10°、20°、40°、60°に変更した以外は実施例2と同様とした。実施例37、比較例8は、平面研削加工における研削方向を30°、50°に変更した以外は実施例4と同様とした。なお、各例における表面粗さは、実施例1と同様に行った。製造条件及び評価結果を表6に示す。
実施例38~実施例42は、結晶の材料として多結晶を用いたものである。実施例38~実施例42は、用意した単結晶を多結晶に変更した以外は、実施例2と同様にした。用意した多結晶は、化学量論比で鉄とガリウムの比率81:19で原料を調整し、垂直ブリッジマン(VB)法で育成した円柱状のFe-Ga合金の多結晶を用意した。多結晶の育成軸方向は<100>とした。結晶育成軸方向に垂直な多結晶の上面または下面の{100}面をX線回折により方位確認した。なお、この時、島津シーケンシャル形プラズマ発光分析装置(ICPS-8100)で結晶の上面サンプルを測定した結果、多結晶の濃度は、ガリウムの含有量が17.5~19.0at%であった。製造条件及び評価結果を表7に示す。
実施例の結果より、上記した磁歪定数及び平行磁歪量の改質が確認される。また、実施例の結果より、本実施形態の磁歪部材1は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない特性を有することが確認される。また、実施例の結果より、本発明の態様の磁歪部材の製造方法は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない磁歪部材を容易に製造することができることが確認される。
2 :溝
3 :表面
4 :裏面
D1 :長手方向
D2 :短手方向
S1 :結晶用意工程
S2 :結晶切断工程
S3 :溝形成工程
S4 :切断工程
Claims (16)
- 磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、
長手方向及び短手方向を有する板状体であり、
前記板状体の表面及び裏面のうちの少なくとも1つの面は、前記長手方向に延びる複数の溝を有し、
前記複数の溝の延びる方向と前記長手方向がなす角度は40°未満である、磁歪部材。 - 前記複数の溝を有する前記面は、
前記長手方向の表面粗さRaが、前記短手方向の表面粗さRaよりも小さい、請求項1に記載の磁歪部材。 - 前記長手方向の表面粗さRaは、0.3μm以上1.5μm以下であり、前記短手方向の表面粗さRaは、0.6μm以上4.5μm以下である、請求項2に記載の磁歪部材。
- 磁歪定数が200ppm以上であり、
前記長手方向に対して平行な磁場を印加し、前記長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量が200ppm以上である、請求項1から請求項3のいずれか一項に記載の磁歪部材。 - 前記板状体の表面及び裏面は、前記複数の溝を有する、請求項1から請求項4のいずれか一項に記載の磁歪部材。
- 前記板状体の前記長手方向に延びる複数の溝の方向は、前記長手方向に対し30°以内である、請求項1から請求項5のいずれか一項に記載の磁歪部材。
- 前記板状体の厚みは0.3mm以上2mm以下である請求項1から請求項6のいずれか一項に記載の磁歪部材。
- 前記結晶は、単結晶である、請求項1から請求項7のいずれか一項に記載の磁歪部材。
- 前記鉄系合金は、Fe-Ga合金である、請求項1から請求項8のいずれか一項に記載の磁歪部材。
- 前記複数の溝は、研削痕である、請求項1から請求項9のいずれか一項に記載の磁歪部材。
- 1つの前記結晶から製造された複数の磁歪部材であって、
前記複数の磁歪部材は、
前記長手方向に対して平行な磁場を印加し、前記長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量のばらつきが10%以内である、請求項1から請求項10のいずれか一項に記載の磁歪部材。 - 磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなりかつ長手方向及び短手方向を有する板状体の表面及び裏面のうちの少なくとも1つの面に、前記長手方向に延びる複数の溝を形成することを備え、
前記複数の溝の延びる方向と前記長手方向がなす角度は40°未満である、磁歪部材の製造方法。 - 前記複数の溝を平面研削加工により形成することを含む、請求項12に記載の磁歪部材の製造方法。
- 前記平面研削加工は、#40以上#500以下の砥石を用いて行うことを含む、請求項13に記載の磁歪部材の製造方法。
- 磁歪定数が200ppm以上であり、且つ、前記長手方向に対して平行な磁場を印加し、前記長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量が200ppm以上となるように前記複数の溝を形成することと、を含む、請求項12から請求項14のいずれか一項に記載の磁歪部材の製造方法。
- 1つの前記結晶から複数の前記磁歪部材を製造することと、
前記1つの前記結晶から製造される前記複数の磁歪部材において、前記長手方向に対して平行な磁場を印加し、前記長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量のばらつきが10%以内となるように前記複数の溝を形成することと、を含む、請求項12から請求項15のいずれか一項に記載の磁歪部材の製造方法。
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