WO2022224974A1 - 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法 - Google Patents

磁歪部材及び磁歪部材の製造方法 Download PDF

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WO2022224974A1
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magnetostrictive member
magnetostrictive
thickness
magnetostriction
surface roughness
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PCT/JP2022/018229
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和彦 大久保
祐暉 栴檀
聖志 泉
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住友金属鉱山株式会社
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    • B24B7/20—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground
    • B24B7/22—Machines or devices designed for grinding plane surfaces on work, including polishing plane glass surfaces; Accessories therefor characterised by a special design with respect to properties of the material of non-metallic articles to be ground for grinding inorganic material, e.g. stone, ceramics, porcelain
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    • C—CHEMISTRY; METALLURGY
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    • H10N35/00—Magnetostrictive devices
    • H10N35/80—Constructional details
    • H10N35/85—Magnetostrictive active materials

Definitions

  • the present invention relates to a magnetostrictive member and a method for manufacturing the magnetostrictive member.
  • Magnetostrictive materials are attracting attention as functional materials.
  • Fe—Ga alloy which is an iron-based alloy, is a material that exhibits magnetostrictive and inverse magnetostrictive effects, and exhibits a large magnetostriction of about 100 to 350 ppm. Therefore, in recent years, it has attracted attention as a material for vibration power generation in the field of energy harvesting, and is expected to be applied to wearable terminals and sensors.
  • a method for producing a single crystal of Fe—Ga alloy a method for growing a single crystal by a pulling method (Czochralski method, hereinafter abbreviated as “Cz method”) is known (eg, Patent Document 1).
  • Cz method vertical Bridgman method
  • VMF method vertical temperature gradient solidification method
  • the Fe--Ga alloy has an axis of easy magnetization in the ⁇ 100> orientation of the crystal, and a large magnetostriction can be produced in this orientation.
  • a Fe—Ga alloy magnetostrictive member is manufactured by cutting a single crystal portion oriented in the ⁇ 100> orientation from a Fe—Ga alloy polycrystal into a desired size (for example, Non-Patent Document 1). Since the crystal orientation greatly affects the magnetostrictive characteristics, a single crystal in which the direction requiring magnetostriction of the magnetostrictive member and the ⁇ 100> orientation in which the magnetostriction of the crystal is maximized are the most suitable materials for the magnetostrictive member. it is conceivable that.
  • the Fe--Ga alloy single crystal When a magnetic field is applied parallel to the ⁇ 100> orientation of the single crystal, the Fe--Ga alloy single crystal exhibits positive magnetostriction (hereinafter referred to as “parallel magnetostriction”). On the other hand, when a magnetic field is applied perpendicularly to the ⁇ 100> orientation, negative magnetostriction appears (hereinafter referred to as “perpendicular magnetostriction amount"). As the strength of the applied magnetic field is gradually increased, the parallel magnetostriction or the perpendicular magnetostriction is saturated.
  • the magnetostriction constant (3/2 ⁇ 100 ) is determined by the difference between the saturated parallel magnetostriction amount and the saturated perpendicular magnetostriction amount, and is obtained by the following formula (A) (for example, Patent Document 4, Non-Patent Document 2).
  • 3/2 ⁇ 100 ⁇ (//) - ⁇ ( ⁇ ) Equation (A) 3/2 ⁇ 100 : Magnetostriction constant ⁇ (//): Parallel magnetostriction amount when saturation is achieved by applying a magnetic field parallel to the ⁇ 100> direction ⁇ ( ⁇ ): Applying a magnetic field perpendicular to the ⁇ 100> direction Perpendicular magnetostriction when saturated at
  • the magnetostrictive properties of Fe—Ga alloys are thought to affect the properties of magnetostrictive/inverse magnetostrictive effects and magnetostrictive vibration power generation devices, and are important parameters in device design (for example, Non-Patent Document 4. ).
  • the magnetostriction constant depends on the Ga composition of the Fe—Ga alloy single crystal, and it is known that the magnetostriction constant becomes maximum when the Ga composition is 18 to 19 at% and 27 to 28 at% (for example, non-patent literature 2) It is desirable to use Fe--Ga alloys with such Ga concentrations in devices.
  • a magnetostrictive vibration power generation device is composed of, for example, an Fe—Ga magnetostrictive member wound into a coil, a yoke, and a field permanent magnet (eg, Patent Document 5, Non-Patent Document 4).
  • a magnetostrictive vibration power generation device when the yoke of the movable part of the device is vibrated, the Fe--Ga magnetostrictive member fixed at the center of the yoke is interlocked and vibrates, and the Fe--Ga magnetostrictive member is wound by the inverse magnetostrictive effect. The magnetic flux density of the coil changes, and electromagnetic induction electromotive force is generated to generate power.
  • the Fe—Ga magnetostrictive member for use in the device is processed so that ⁇ 100>, which is the easy magnetization axis, is in the longitudinal direction. is desirable.
  • JP 2016-28831 A JP 2016-138028 A JP-A-4-108699 Japanese Patent Application Publication No. 2015-517024 WO2011-158473
  • the characteristics of devices such as magnetostrictive vibration power generation devices are affected by the magnetostrictive characteristics of magnetostrictive members, so the magnetostrictive members are required to have high magnetostrictive characteristics and little variation in magnetostrictive characteristics. Under such circumstances, it was thought that a magnetostrictive member with a uniform magnetostriction constant could be obtained if the crystal orientation of the single crystal of the Fe--Ga alloy was ⁇ 100> and the Ga concentration was uniform. However, as described in Non-Patent Document 3, it is disclosed that the device characteristics are affected not only by the magnetostriction constant but also by the amount of parallel magnetostriction.
  • the magnetostrictive member manufactured as described above has variations in the amount of parallel magnetostriction (or the amount of perpendicular magnetostriction) even if the magnetostriction constant is uniform.
  • an object of the present invention is to provide a magnetostrictive member that has a high magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount and little variation in the magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount between members, and a method for manufacturing the magnetostrictive member.
  • the present invention is a plate-shaped body made of crystals of an iron-based alloy having magnetostrictive properties and having front and back surfaces, and one surface of the front and back surfaces is the thickness and surface roughness Ra of the magnetostrictive member.
  • a magnetostrictive member is provided that satisfies equation (1) of: logRa ⁇ 0.48t ⁇ 0.62 Expression (1) (In the above formula (1), log is the common logarithm, Ra is the surface roughness ( ⁇ m), and t is the thickness (mm) of the magnetostrictive member.)
  • the surface roughness Ra when the thickness of the magnetostrictive member is 0.3 mm or more and 0.75 mm or less, the surface roughness Ra is 1.0 ⁇ m or less, and when the thickness of the magnetostrictive member is more than 0.75 mm , the surface roughness Ra is 8.6 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra is 0.5 ⁇ m or more
  • the surface roughness Ra is 1.0 ⁇ m or more
  • the thickness of the magnetostrictive member is more than 1.0 mm and 1.5 mm or less
  • the surface roughness Ra is 1.3 ⁇ m or more
  • the thickness of the magnetostrictive member is more than 1.5 mm and 2.0 mm or less.
  • the surface roughness Ra is 2.5 ⁇ m or more
  • the surface roughness Ra may be 4.0 ⁇ m or more.
  • the thickness and surface roughness Ra of the magnetostrictive member satisfy the following formula (2)
  • the thickness and surface roughness Ra of the magnetostrictive member satisfy the following formula (3)
  • the thickness and surface roughness Ra of the magnetostrictive member may satisfy the following formula (4).
  • the ratio of parallel magnetostriction/magnetostriction constant of the magnetostrictive member may be 80% or more.
  • the magnetostriction constant may be 250 ppm or more
  • the parallel magnetostriction amount may be 250 ppm or more.
  • the iron-based alloy may be a Fe—Ga alloy single crystal.
  • the magnetostrictive member may have a thickness of 0.3 mm or more and 2.5 mm or less.
  • the plate-like body is made of a crystal of an iron-based alloy having magnetostrictive properties and has front and back surfaces, and at least one of the front and back surfaces is defined by the thickness and surface roughness of the magnetostrictive member.
  • a method of manufacturing a magnetostrictive member in which processing is performed such that Ra satisfies the following formula (1). logRa ⁇ 0.48t ⁇ 0.62 Expression (1) (In the above formula (1), log is the common logarithm, Ra is the surface roughness ( ⁇ m), and t is the thickness (mm) of the magnetostrictive member.)
  • the processing may be a grinding process.
  • the grinding process may be a surface grinding process.
  • the surface grinding process is performed using a grindstone of #40 or more and #500 or less, and the thickness and surface roughness Ra of the magnetostrictive member may be configured to include selecting a grindstone that satisfies the formula (1).
  • the magnetostriction constant may be 250 ppm or more and the parallel magnetostriction amount may be 250 ppm or more.
  • the magnetostrictive member according to the aspect of the present invention has a high magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount, and has small variations in magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount between members.
  • the method of manufacturing a magnetostrictive member according to the aspect of the present invention can easily manufacture a magnetostrictive member having a high magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount, and having little variation in the magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount between members.
  • the effect of modifying the magnetostrictive constant and the amount of parallel magnetostriction can be stably exhibited at a high level. .
  • FIG. 4 is a flow chart showing an example of a method for manufacturing a magnetostrictive member according to an embodiment; It is a figure which shows the 1st example of a single crystal, a thin-plate member, and a magnetostrictive member.
  • FIG. 10 is a diagram showing a second example of a single crystal, a thin plate member, and a magnetostrictive member;
  • FIG. 10 is a diagram showing a third example of a single crystal, a thin plate member, and a magnetostrictive member; It is a figure which shows the strain gauge method used in the Example. It is a figure which shows the board
  • FIG. 1 is a diagram showing an example of a magnetostrictive member according to an embodiment.
  • the magnetostrictive member 1 is a plate-like body, as shown in FIG.
  • the plate-like body has a front surface (front surface) 3 and a back surface 4 .
  • the front surface 3 and back surface 4 are preferably parallel to each other, but need not be parallel to each other.
  • the magnetostrictive member 1 is made of iron-based alloy crystals.
  • the iron-based alloy is not particularly limited as long as it has magnetostrictive properties.
  • the magnetostrictive property means a property that causes a change in shape when a magnetic field is applied.
  • Iron-based alloys are, for example, alloys such as Fe--Ga, Fe--Ni, Fe--Al, Fe--Co, Tb--Fe, Tb--Dy--Fe, Sm--Fe and Pd--Fe.
  • the alloy which added the 3rd component in the said alloy may be used.
  • an alloy obtained by adding Ba, Cu, or the like to an Fe—Ga alloy may be used.
  • Fe--Ga alloys have greater magnetostrictive properties than other alloys and are easier to process. ing.
  • the magnetostrictive member 1 an example in which the magnetostrictive member 1 is made of a single crystal of Fe--Ga alloy will be described.
  • the Fe—Ga alloy single crystal has a body-centered cubic lattice structure, and the first to third ⁇ 100> axes (see FIGS. 3 to 5) of the direction indices in the Miller index are equivalent, Basically, the first to third ⁇ 100 ⁇ planes (see FIGS. 3 to 5) among the plane indices in the Miller indices are equivalent (that is, (100), (010) and (001) are equivalent). It is something to do.
  • Fe--Ga alloys have the property of exhibiting large magnetostriction in specific crystal orientations.
  • the ⁇ 100> direction which is the direction of easy magnetization in a single crystal, is set to the longitudinal direction of the magnetostrictive member 1.
  • the crystal orientation of the single crystal is calculated by a known crystal orientation analysis, and the calculated crystal orientation of the single crystal is used. It can be carried out by cutting a single crystal based on.
  • the crystal that can be used for the magnetostrictive member 1 of this embodiment may be a single crystal or a polycrystal.
  • a single crystal In order to increase the degree of orientation integration in the ⁇ 100> direction and improve the properties as a magnetostrictive material, it is advantageous to use a single crystal rather than a polycrystal.
  • polycrystals have lower magnetostrictive properties than single crystals, polycrystals are sometimes used because they can be produced at low cost.
  • the magnetostrictive member 1 is used, for example, as a material (part) for vibration power generation devices in the field of energy harvesting, and as a material (part) for wearable terminals and sensors.
  • a magnetostrictive vibration power generation device as shown in Patent Document 5 is composed of a coil, a magnetostrictive member made of an Fe—Ga alloy wound around the coil, a yoke, and a field permanent magnet.
  • the magnetostrictive member fixed to the central part of the yoke vibrates, and the magnetic flux of the coil wound around the magnetostrictive member is generated by the inverse magnetostrictive effect.
  • the shape of the magnetostrictive member 1 is preferably a thin plate, and is preferably elongated and rectangular in plan view.
  • the thickness of the magnetostrictive member 1 is not particularly limited.
  • the lower limit of the thickness is preferably 0.3 mm or more, more preferably 0.5 mm or more.
  • the upper limit of the thickness of the magnetostrictive member 1 is preferably less than 3 mm, more preferably 2.5 mm or less, and even more preferably 2 mm or less.
  • the thickness of the magnetostrictive member 1 is preferably 0.3 mm or more and less than 3 mm, more preferably 0.5 mm or more and 2.5 mm or less.
  • the mechanism of power generation by the magnetostrictive member 1 is, as described above, a mechanism of generating power by the inverse magnetostrictive effect by applying stress (vibration) to the magnetostrictive member. If the thickness of the magnetostrictive member 1 is less than 0.3 mm, it is likely to break during vibration. Conversely, if the thickness of the magnetostrictive member 1 exceeds 2 mm, the stress due to vibration must be increased, resulting in poor efficiency.
  • the shape and dimensions of the magnetostrictive member 1 are not particularly limited. It is appropriately set according to the size of the target device.
  • the magnetostrictive member 1 may or may not have a rectangular shape (including a square shape) in plan view.
  • the shape of the magnetostrictive member 1 may be elliptical, track-like, or irregular in plan view.
  • the longitudinal direction is the direction of the major axis, the direction of the major axis, etc.
  • the direction of the lateral direction is the direction perpendicular to the longitudinal direction.
  • the present inventors made a single crystal of Fe—Ga alloy, the main surface is the ⁇ 100 ⁇ plane, and the ⁇ 100> direction, which is the direction of easy magnetization, is the longitudinal direction of the magnetostrictive member.
  • a plurality of plate-shaped magnetostrictive members each having a rectangular shape were manufactured.
  • the plurality of magnetostrictive members produced have a high magnetostriction constant, but a large parallel magnetostriction amount. It was found that there was variability.
  • the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction are related to the grinding direction (grinding direction) of the magnetostrictive member and also to the plate thickness of the magnetostrictive member.
  • the present invention is made based on the above findings.
  • free grinding was performed from the grown single crystal so as to be parallel to the first ⁇ 100> axis direction (single crystal growth direction) and parallel to the third ⁇ 100> axis direction.
  • a thin plate member was cut out by wire cutting with a grain type multi-wire saw. The thickness of the thin plate member was set to be 0.2 mm thicker than the predetermined plate thickness so that the thickness after surface grinding would be 0.3 mm to 3.0 mm. Next, after mirror-polishing both surfaces of the thin plate member, it was cut into a size of 10 mm ⁇ 10 mm.
  • the magnetostrictive characteristics of the cut samples were measured, and five samples were selected for each thin plate member so as to include a portion with a large amount of parallel magnetostriction and a portion with a small amount of parallel magnetostriction.
  • the direction parallel to the first ⁇ 100> axis direction was defined as parallel magnetostriction.
  • the grinding direction of the surface grinding (the direction in which the plurality of grooves extends) was set to the first ⁇ 100> axial direction (the growth direction of the single crystal). After that, the magnetostrictive properties of the sample whose front and back surfaces were ground were measured.
  • a strain gauge was attached to the surface of the sample of the magnetostrictive member, and the magnetostriction constant and parallel magnetostriction in the growth axis direction were measured before and after surface grinding. The results are shown in Tables 1-3. The measurement of the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction will be described later.
  • samples obtained by processing grown crystals from thin plate members are, for example, No. 1 in Example 1.
  • the magnetostriction constant is 290 ppm to 301 ppm, but the parallel magnetostriction amount varies from 13 to 279 ppm in the samples with mirror-finished front and back surfaces.
  • the magnetostriction constant is 295 ppm to 301 ppm, but the parallel magnetostriction amount varies from 102 to 290 ppm. The same applies to the other cases, where the magnetostriction constant is stable, but the parallel magnetostriction tends to vary.
  • Example 1 a plurality of grooves 2 were formed on the front and back surfaces of the sample whose front and back surfaces were mirror-finished by surface grinding.
  • the grinding direction (the direction in which the plurality of grooves extend) was the first ⁇ 100> axis direction (single crystal growth direction), and was the same direction as the parallel magnetostriction measurement direction.
  • the parallel magnetostriction after grinding (after forming a plurality of grooves 2) varies from low to high, 297 ppm and 300 ppm, and is stable at high levels.
  • the amount of parallel magnetostriction is remarkably increased by forming a plurality of grooves 2 .
  • No. 1 of Example 1. 1 No.
  • the parallel magnetostriction amount is 289 ppm to 299 ppm, and the value of the parallel magnetostriction amount does not change and is stable at a high level.
  • No. 1 of Example 1 which was surface-ground in the same direction as the measurement direction of parallel magnetostriction. 1 to No. It was found that the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction of No. 5 are modified so that the variation between members (samples) is small and they are stabilized at a high level. This tendency was found to be similar in other examples.
  • the effect of this modification is that the surface roughness Ra in the direction perpendicular to the grinding direction (hereinafter sometimes abbreviated as “vertical direction”) on the same surface (hereinafter abbreviated as “surface roughness Ra” It was found that there is an appropriate value for It was found that it is preferable to set the surface roughness Ra relatively small when the plate thickness is thin, and to set the surface roughness Ra relatively large when the plate thickness is large.
  • the thickness of the magnetostrictive member was 0.3 mm to 3 mm, and the grain size (number) of the grindstone was changed to perform surface grinding.
  • the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction were measured before and after, and the surface roughness Ra after processing was measured.
  • the results are shown in Tables 1-3.
  • the measurement direction was set perpendicular to the grinding direction, five points were measured from the surface of the magnetostrictive member, and the average value was taken as the surface roughness Ra of the member.
  • each example and comparative example five samples were selected so as to include a portion having a large amount of parallel magnetostriction and a portion having a small amount of parallel magnetostriction in the measurement before processing.
  • a sample with a higher parallel magnetostriction than before processing remains stable at a high level even after processing, and a sample with a low parallel magnetostriction before processing is modified to have a higher parallel magnetostriction by surface grinding. Therefore, in this case, in order to clarify the effect of the modification, only samples having a parallel magnetostriction amount of less than 80% of the magnetostriction constant before processing were used. The results are shown in FIGS. In FIGS.
  • the surface roughness Ra on the vertical axis is log (common logarithm).
  • ⁇ indicates examples with a modification effect
  • X indicates comparative examples with a parallel magnetostriction amount of less than 80% of the magnetostriction constant after processing and a small modification effect. did.
  • the modification has an appropriate surface roughness Ra depending on the plate thickness. It has been found that when the plate thickness is thin, there is an effect of modification even if the surface roughness Ra is small. It was found that as the thickness of the plate increases, the effect of modification cannot be obtained unless the surface roughness Ra is increased.
  • the effect of this modification has a correlation between the plate thickness and the surface roughness Ra of the magnetostrictive member, and as shown by the straight line in FIG. was obtained. logRa ⁇ 0.48t ⁇ 0.62 Expression (1) (In formula (1), log is the common logarithm, Ra is the surface roughness ( ⁇ m), and t is the thickness (mm) of the magnetostrictive member.)
  • the numerical value of the surface roughness Ra in this embodiment is the value in the direction perpendicular to the grinding direction. That is, the surface roughness Ra in the magnetostrictive member 1 of the present embodiment and the manufacturing method of the magnetostrictive member of the present embodiment, which will be described later, is a value in the direction of the maximum value within one plane.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment is made of a crystal of an iron-based alloy having magnetostrictive properties, and is a plate-like body having front and back surfaces. It satisfies
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment has a high magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount due to the above configuration, and has a characteristic that the magnetostriction constant and the parallel magnetostriction amount vary little between members.
  • the parallel magnetostriction amount is measured in the grinding direction.
  • the volume of magnetization directions that need to be aligned increases (increase in thickness).
  • a higher tensile stress in the direction is required, resulting in a higher surface roughness Ra.
  • the surface roughness Ra that does not satisfy the above formula (1) is small, the processing stress on the surface becomes small, and as a result, the modification effect becomes insufficient and the state becomes close to the state before processing.
  • the upper limit of the surface roughness Ra of the magnetostrictive member 1 is not particularly limited. Too much, and the magnetostriction constant itself may decrease.
  • the plate thickness of the magnetostrictive member is 2.5 mm or more, it can be handled by increasing the surface roughness Ra.
  • the plate thickness of the magnetostrictive member is increased, it is necessary to increase the stress due to vibration when using it for vibration power generation, etc., and it is necessary to pay attention to this because the efficiency deteriorates.
  • the surface roughness Ra of the magnetostrictive member 1 is preferably 1.0 ⁇ m or less when the thickness of the magnetostrictive member is 0.3 mm or more and 0.75 mm or less. When it exceeds 75 mm, the surface roughness Ra is preferably 8.6 ⁇ m or less.
  • the surface roughness Ra is preferably 0.5 ⁇ m or more.
  • the surface roughness Ra is preferably 1.0 ⁇ m or more, and when the thickness of the magnetostrictive member is more than 1.0 mm and 1.5 mm or less, the surface roughness Ra is preferably 1.3 ⁇ m or more.
  • the surface roughness Ra is preferably 2.5 ⁇ m or more, and when the thickness of the magnetostrictive member is more than 2.0 mm and 2.5 mm or less, the surface roughness Ra is 4. 0 ⁇ m or more is preferable. Thereby, the effect of the above modification can be exhibited more reliably.
  • the thickness of the magnetostrictive member when the thickness of the magnetostrictive member is 0.5 mm or more and 0.75 mm or less, as shown by the dotted line in FIG. ) is more preferably satisfied, and when the thickness of the magnetostrictive member is more than 0.75 mm and 1.0 mm or less, the thickness and surface roughness Ra of the magnetostrictive member more preferably satisfy the following formula (3), and the magnetostrictive member is more than 1.0 mm and 1.5 mm or less, the thickness of the magnetostrictive member and the surface roughness Ra in the direction perpendicular to the grinding direction more preferably satisfy the following formula (4). Thereby, the effect of the above modification can be exhibited more reliably.
  • the effect of modifying the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction can be stably exhibited at a high level. can be done.
  • the magnetostrictive member 1 preferably has a ground surface that has undergone a grinding process, and a surface that has been subjected to a surface grinding process is preferable, from the viewpoint of reliably expressing the above-described modification effect by an easier manufacturing method.
  • the grinding process is preferably a process of grinding in one direction. That is, the magnetostrictive member 1 preferably has a machined surface that is ground in one direction (unidirectionally ground surface), and more preferably has a machined surface that is surface ground (surface ground surface).
  • the grinding direction of the magnetostrictive member 1 is not particularly limited, it is preferably a direction along the longitudinal direction of the magnetostrictive member 1 .
  • the directions along the longitudinal direction include directions that intersect the longitudinal direction within 40 degrees.
  • the ratio of the parallel magnetostriction amount to the magnetostriction constant after modification is preferably 80%, more preferably 90% or more, so that a high modification effect can be obtained.
  • the magnetostriction constant itself can be obtained at a high and stable value of 250 ppm or more, for example, in the case of an Fe--Ga alloy.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment is made of a crystal of an iron-based alloy having magnetostrictive properties, and is a plate-like body having front and back surfaces 3 and 4. One of the front and back surfaces is the thickness of the magnetostrictive member. and the surface roughness Ra satisfy the above formula (1).
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment may have any configuration other than the above.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment has a high magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount due to the above configuration, and has a characteristic that the magnetostriction constant and the parallel magnetostriction amount vary little between members.
  • the surface roughness of the magnetostrictive member in a predetermined direction is within a predetermined appropriate range with respect to the plate thickness of the magnetostrictive member, so that the magnetostrictive constant and the parallel magnetostrictive amount are highly improved.
  • the magnetostrictive member 1 of the present embodiment preferably has a magnetostriction constant of 200 ppm or more, more preferably 250 ppm or more, more preferably 280 ppm or more, and more preferably 290 ppm or more.
  • the magnetostrictive member 1 has a parallel magnetostriction constant of preferably 200 ppm or more, more preferably 250 ppm or more, more preferably 270 ppm or more, more preferably 280 ppm or more, and more preferably 290 ppm or more.
  • the magnetostrictive member 1 has a characteristic that the ratio of parallel magnetostriction/magnetostriction constant is preferably 80% or more, more preferably 90% or more, and more preferably 95% or more. Since the magnetostrictive member 1 of the present embodiment has a high magnetostrictive constant as described above, it can be suitably used as a final product of a member (material) exhibiting excellent magnetostrictive effect and inverse magnetostrictive effect.
  • the manufacturing method of the magnetostrictive member of this embodiment is the manufacturing method of the magnetostrictive member 1 of this embodiment described above.
  • a plate-like body made of crystals of an iron-based alloy having magnetostrictive properties and having front and back surfaces, and at least one of the front and back surfaces 3 and 4 is formed by the thickness of the magnetostrictive member. and surface roughness Ra satisfy the following formula (1).
  • the method for manufacturing the magnetostrictive member of the present embodiment is not limited to the manufacturing method of the magnetostrictive member of the present embodiment described below, and other manufacturing methods may be used.
  • FIG. 2 is a flow chart showing an example of the method for manufacturing the magnetostrictive member of this embodiment.
  • 3 to 5 are diagrams showing first to third examples of single crystals, thin plate members, and magnetostrictive members.
  • the manufacturing method of the magnetostrictive member of the present embodiment includes a crystal preparation step (step S1), a crystal cutting step (step S2), a surface processing step (step S3), and a cutting step (step S4).
  • a crystal of an iron-based alloy having magnetostrictive properties is prepared in the crystal preparation step (step S1).
  • the crystal to be prepared may be a single crystal or a polycrystal.
  • the crystal to be prepared may be a grown one or a commercially available product.
  • a single crystal of Fe—Ga alloy is prepared in the crystal preparation step.
  • the method for growing a single crystal of Fe—Ga alloy is not particularly limited.
  • a method for growing a single crystal of an Fe—Ga alloy may be a pulling method, a unidirectional solidification method, or the like.
  • the Cz method can be used as the pull-up method
  • the VB method, VGF method, and micro-pull-down method can be used as the unidirectional solidification method.
  • the Fe--Ga alloy single crystal has a maximum magnetostriction constant when the gallium content is 18.5 at% or 27.5 at%.
  • the Fe—Ga alloy single crystal preferably has a gallium content of 16.0 to 20.0 at% or 25.0 to 29.0 at%, and preferably 17.0 to 19 at% or 26.0 at%. More preferably, it is grown to have a concentration of up to 28.0 at %.
  • the shape of the grown single crystal is not particularly limited, and may be, for example, a columnar shape or a square columnar shape.
  • the grown single crystal is cut into a columnar single crystal by cutting, if necessary, the seed crystal, the increased diameter portion, or the shoulder portion (the portion where the seed crystal is increased to a predetermined single crystal diameter) by a cutting device.
  • the size of the single crystal to be grown is not particularly limited as long as the size allows the magnetostrictive member to be secured in a predetermined direction.
  • a seed crystal is grown using a seed crystal whose upper or lower surface is processed into a ⁇ 100 ⁇ plane so that the growth axis direction is ⁇ 100>.
  • the grown Fe--Ga alloy single crystal is grown in a direction perpendicular to the upper or lower surface of the seed crystal and inherits the orientation of the seed crystal.
  • the crystal cutting step is a step of cutting a crystal to produce a thin plate member.
  • the thin plate member is a member that becomes the material of the magnetostrictive member 1 of this embodiment.
  • the crystal cutting step is, for example, a step of cutting a single crystal of an Fe—Ga alloy having magnetostrictive properties using a cutting device to produce a thin plate member having a ⁇ 100 ⁇ plane as a principal surface.
  • a cutting device such as a wire electric discharge machine, an inner peripheral blade cutting device, or a wire saw can be used as the cutting device. Among them, it is particularly preferable to use a multi-wire saw because it can cut a plurality of thin plate members at the same time.
  • the cutting direction of the single crystal is ⁇ 100> in the case of the single crystal of Fe—Ga alloy, and the cut surface, that is, the main surface of the thin plate member is cut in the ⁇ 100 ⁇ plane.
  • the cutting direction of the single crystal is not particularly limited.
  • the cutting direction of the single crystal may be, for example, perpendicular to or parallel to the growth direction of the single crystal (the direction in which the crystal is grown), as shown in FIGS.
  • the surface processing process (step S3) is performed.
  • the surface processing step as described above, at least one of the front and back surfaces 3 and 4 is processed so that the relationship between the plate thickness and the surface roughness Ra satisfies the relationship of formula (1) above.
  • the magnetostrictive member 1 of this embodiment can be obtained by the surface processing step.
  • the processing is preferably grinding, more preferably surface grinding.
  • a plurality of grooves 2 are formed in at least one of the front surface 3 and rear surface 4 of the obtained thin plate member.
  • the direction in which the plurality of grooves 2 are formed is not particularly limited, but in the surface processing step, when the thin plate member is finally cut into the magnetostrictive member 1, the plurality of grooves 2 extending in the longitudinal direction of the magnetostrictive member 1 are formed.
  • a plurality of grooves 2 are formed in the thin plate member so that the grooves 2 are formed.
  • a plurality of grooves 2 can be formed by subjecting at least one of the front and back surfaces of the thin plate member obtained by the crystal cutting step to surface grinding.
  • the plurality of grooves 2 are grooves extending in the grinding direction.
  • An example in which the surface processing step is performed by surface grinding of a thin plate member will be described below.
  • Surface grinding is performed using a surface grinder.
  • the direction of the plurality of grooves 2 (grinding marks) formed in the thin plate member is aligned with the longitudinal direction of the magnetostrictive member 1 from the viewpoint of efficiently expressing the effect of modifying the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction. It is preferable to make it parallel to the direction. For this reason, the grinding marks are preferably straight.
  • the grinding marks are to be formed in a straight line, it is preferable to use a surface grinder in which the grindstone or processing table moves in a straight line. It is preferred to use It is also possible to use a surface grinder in which a cup grindstone is used and a processing table rotates. (the degree of bending is small).
  • the grinding marks must be formed on the surface of the magnetostrictive member 1 . Therefore, when processing the thin plate member by adjusting the thickness, etc., after performing the predetermined processing with a processing machine other than a surface grinder, such as a double-sided lapping machine, a surface grinder using a cup grindstone, etc., the surface is ground. etc. may be processed. Further, after the surface of the thin plate member (magnetostrictive member) is mirror-finished by polishing in the same manner as in the conventional art, processing such as surface grinding may be performed. From the viewpoint of efficiently manifesting the effect of modifying the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction, it is preferable to perform processing such as surface grinding on both the front and back surfaces of the thin plate member.
  • the grindstone used for surface grinding is selected so as to match the plate thickness of the magnetostrictive member and be within the range of surface roughness Ra described above.
  • the grindstone count is # 200 or more and within # 500, the plate of the magnetostrictive member
  • the grindstone count is between #60 and #100, and when the plate thickness of the magnetostrictive member is 2.0mm, the grindstone count is between #40 and #50.
  • the number of grindstone is preferably #40 or less.
  • the plurality of grooves 2 are preferably formed in the magnetostrictive member 1 so that the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction are within the ranges described above.
  • the plurality of grooves 2 are preferably formed in the magnetostrictive member 1 so that the magnetostriction constant is 200 ppm or more and the parallel magnetostriction amount is 200 ppm or more.
  • the roughness (number) of the grindstone is appropriately selected according to the thickness of the magnetostrictive member so that the relationship between the thickness and the surface roughness Ra is within the above range.
  • the magnetostriction constant is preferably 250 ppm or more and the parallel magnetostriction amount is preferably 250 ppm or more.
  • a plurality of grooves 2 having the above-described preferable range of surface roughness Ra, magnetostriction constant, and parallel magnetostriction amount can be formed by the surface grinding process described above.
  • the surface processing step is performed by a method other than surface grinding if it is possible to form a plurality of grooves 2 on at least one of the surface 3 and the back surface 4 of the obtained thin plate member.
  • the thin plate member may be produced by a fixed abrasive wire saw. That is, the plurality of grooves 2 may be grooves formed when a thin plate member is manufactured by slicing a crystal with a fixed-abrasive wire saw.
  • the work piece For cutting with a wire saw, the work piece is pressed against a row of ultra-fine wires that are arranged in parallel at a constant pitch, and the work piece is cut while feeding the wire in which abrasive grains such as diamond are fixed by electrodeposition or adhesive in the line direction. disconnect.
  • grinding marks are generated in the feeding direction of the wire, and it is possible to form a plurality of grooves 2 similar to the surface grinding process described above.
  • the crystal cutting step (step S2) and the surface processing step (step S3) can be shared, and the thin plate member can be produced efficiently.
  • a plurality of grooves 2 may be formed by applying a constant pressure with sandpaper or the like.
  • electric discharge machining may be performed to achieve a predetermined surface roughness Ra, and the predetermined surface roughness may be obtained by adjusting machining conditions with a wire electric discharge machine, for example.
  • grinding processing with a high processing speed is more preferable from the viewpoint of processing speed.
  • grinding is preferably grinding with a wire saw or surface grinding.
  • the cutting step is a step of cutting the thin plate member in which the plurality of grooves 2 are formed by the surface processing step to obtain the magnetostrictive member 1 of the present embodiment.
  • the thin plate member having the plurality of grooves 2 formed therein is cut into the magnetostrictive member 1, the thin plate member is cut so that the plurality of grooves 2 extending in the longitudinal direction of the magnetostrictive member 1 are formed.
  • the thin plate member is cut into a predetermined size.
  • the thin plate member is cut as the magnetostrictive member 1 so that the magnetostrictive member 1 becomes a rectangular plate-like body in plan view.
  • the thin plate member is cut using a cutting device.
  • a cutting device used in the cutting step is not particularly limited, and for example, a peripheral blade cutting device, a wire electric discharge machine, a wire saw, or the like can be used.
  • the direction in which the magnetostrictive member is extracted from the thin plate member is not particularly limited.
  • the plate-like body is made of crystals of an iron-based alloy having magnetostrictive properties and has front and back surfaces, and at least one of the front and back surfaces is a magnetostrictive member.
  • the thickness of and the surface roughness Ra satisfy the following formula (1). logRa ⁇ 0.48t ⁇ 0.62 Expression (1) (In the above formula (1), log is the common logarithm, Ra is the surface roughness ( ⁇ m), and t is the thickness (mm) of the magnetostrictive member.)
  • the method for manufacturing a magnetostrictive member according to the present embodiment can easily manufacture a magnetostrictive member having a high magnetostriction constant and a high parallel magnetostriction amount and a small variation in magnetostriction constant and parallel magnetostriction amount between members.
  • the surface roughness of the magnetostrictive member in a predetermined direction with respect to the plate thickness of the magnetostrictive member within a predetermined and appropriate range, the effect of improving the magnetostriction constant and the amount of parallel magnetostriction can be stably exhibited at a high level.
  • Example 1 A raw material was prepared with a stoichiometric ratio of iron and gallium of 81:19, and a columnar Fe—Ga alloy single crystal grown by the vertical Bridgman (VB) method was prepared.
  • the growth axis direction of the single crystal was ⁇ 100>.
  • the orientation of the ⁇ 100 ⁇ plane on the upper or lower surface of the single crystal perpendicular to the direction of the crystal growth axis was confirmed by X-ray diffraction.
  • the concentration of the single crystal was 17.5 to 19.0 at% of gallium content. rice field.
  • a magnetostrictive member was manufactured from the grown single crystal in the following manner. First, using a free abrasive grain type wire saw device, in a direction parallel to the single crystal growth direction (parallel to the ⁇ 100> orientation) and parallel to the third ⁇ 100> axis direction A single crystal was cut to prepare a thin plate member having a ⁇ 100 ⁇ cut surface, that is, a principal surface. The thickness of the thin plate member was set to 1.2 mm, which is 0.2 mm thicker than the plate thickness so that the thickness after surface grinding is 1.0 mm. Next, after mirror-polishing both surfaces of the thin plate member, it was cut into a size of 10 mm ⁇ 10 mm.
  • the magnetostrictive characteristics to be described later were measured for the cut magnetostrictive members, and five pieces were selected so as to include a portion having a large amount of parallel magnetostriction and a portion having a small amount of parallel magnetostriction.
  • the obtained magnetostrictive member is subjected to surface grinding with a surface grinder using a #100 flat grindstone, and the thickness of the magnetostrictive member is adjusted to 1 mm, and a plurality of grooves (grinding marks) are formed on the front and back surfaces. formed.
  • the grinding direction of the surface grinding (the direction in which the plurality of grooves extends) was set to the first ⁇ 100> axial direction (the growth direction of the single crystal).
  • the magnetostrictive properties of the cut-out magnetostrictive member were measured before and after surface grinding. Magnetostrictive properties were measured by a strain gauge method. As shown in FIG. 6, a strain gauge (manufactured by Kyowa Dengyo Co., Ltd.) was adhered to the ⁇ 100 ⁇ plane, which is the main surface of the manufactured magnetostrictive member, with an adhesive. In addition, since the longitudinal direction of the strain gauge is the magnetostriction detection direction, the longitudinal direction of the strain gauge is parallel to the first ⁇ 100> axis direction (single crystal growth direction) of the magnetostrictive member, and the parallel magnetostriction amount They were adhered so that the measurement direction was the grinding direction of the surface grinding process.
  • the magnetostriction measuring instrument (manufactured by Kyowa Dengyo Co., Ltd.) consisted of a neodymium permanent magnet, a bridge box, a compact recording system, a strain unit, and dynamic data acquisition software.
  • the magnetostriction amount was determined by correcting the actual strain detection value with a gauge factor.
  • the direction parallel to the first ⁇ 100> axis direction was taken as the amount of parallel magnetostriction.
  • the amount of magnetostriction when the direction of the magnetic field is parallel to the longitudinal direction of the strain gauge is defined as the amount of parallel magnetostriction.
  • the amount of magnetostriction when the direction of the magnetic field is perpendicular to the longitudinal direction of the strain gauge is defined as the amount of perpendicular magnetostriction.
  • the magnetostriction constant was determined by the difference between the parallel magnetostriction amount and the perpendicular magnetostriction amount according to the formula (A).
  • the surface grinding direction is the first ⁇ 100> axis direction (single crystal growth direction) of the magnetostrictive member, and this direction becomes the parallel magnetostriction amount.
  • Examples 2 to 12 [Comparative Examples 1 to 5]
  • surface grinding was performed by changing the thickness of the magnetostrictive member from 0.3 mm to 3 mm and the grain size (count) of the grinding wheel from #40 to #500.
  • the procedure was the same as in Example 1.
  • Tables 1 to 3 show the thickness of the magnetostrictive member, the grain size (number) of the grindstone, the evaluation results, and the like.
  • Magnetostrictive member 2 Groove 3: Front surface 4: Back surface S1: Crystal preparation step S2: Crystal cutting step S3: Surface processing step S4: Cutting step

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Abstract

【課題】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及び磁歪部材の製造方法を提供すること。 【解決手段】磁歪部材は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、表裏面を有する板状体であり、表裏面の１面は、磁歪部材の厚みと表面粗さＲａとが、下記の式（１）を満たす。　ｌｏｇＲａ≧０．４８ｔ－０．６２・・・式（１） （上記式（１）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは表面粗さ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）

Description

磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
　本発明は、磁歪部材及び磁歪部材の製造方法に関する。
　磁歪材料は、機能性材料として注目されている。例えば、鉄系合金であるＦｅ－Ｇａ合金は、磁歪効果および逆磁歪効果を示す材料であり、１００～３５０ｐｐｍ程度の大きな磁歪を示す。そのため、近年、エネルギーハーベスト分野の振動発電用材料として注目され、ウェアラブル端末やセンサ類などへの応用が期待されている。Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶の製造方法として、引き上げ法（チョクラルスキー法、以下「Ｃｚ法」と略記する）による単結晶の育成方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、Ｃｚ法以外の製造方法として、垂直ブリッジマン法（ＶＢ法）や垂直温度勾配凝固法（ＶＧＦ法）が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３）。
　Ｆｅ－Ｇａ合金は、結晶の＜１００＞方位に磁化容易軸を持ち、この方位に大きな磁気歪みを現出させることができる。従来、Ｆｅ－Ｇａ合金の磁歪部材は、Ｆｅ－Ｇａ合金の多結晶から＜１００＞方位に配向した単結晶部分を所望サイズに切断することにより製造されているが（例えば、非特許文献１）、結晶方位は磁歪特性に大きく影響するため、磁歪部材の磁歪を必要とする方向と結晶の磁気歪みが最大となる＜１００＞方位とを一致させた単結晶が磁歪部材の材料として最適であると考えられる。
　Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶は、単結晶の＜１００＞方位に対して平行に磁場を印加したとき、正の磁歪が現出する（以下、「平行磁歪量」と称す）。一方、＜１００＞方位に対して垂直に磁場を印加したとき、負の磁歪が現出する（以下、「垂直磁歪量」と称す）。印加する磁場の強度を徐々に強めていくと、平行磁歪量あるいは垂直磁歪量がそれぞれ飽和する。磁歪定数（３／２λ１００）は、飽和した平行磁歪量と、飽和した垂直磁歪量の差で決定され、下記の式（Ａ）によって求められる（例えば、特許文献４、非特許文献２）。
　３／２λ１００＝ε（／／）―　ε（⊥）　・・・式（Ａ）
　　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
　Ｆｅ－Ｇａ合金の磁歪特性は、磁歪・逆磁歪効果および磁歪式振動発電デバイスの特性に影響を与えると考えられており、デバイス設計をする上で重要なパラメータとなる（例えば、非特許文献４）。特に、磁歪定数は、Ｆｅ－Ｇａ合金単結晶のＧａ組成に依存し、Ｇａ組成が１８～１９ａｔ％と２７～２８ａｔ％で磁歪定数が極大になることが知られており（例えば、非特許文献２）、このようなＧａ濃度のＦｅ－Ｇａ合金をデバイスに用いることが望ましいとされる。さらに近年、磁歪定数が大きいことに加えて、平行磁歪量が大きいほど出力電圧等のデバイス特性が高い傾向にあることが報告されている（例えば、非特許文献３）。
　磁歪式振動発電デバイスは、例えば、コイルに巻かれたＦｅ－Ｇａ磁歪部材、ヨーク、界磁用永久磁石で構成されている（例えば、特許文献５、非特許文献４）。この磁歪式振動発電デバイスでは、デバイスの可動部のヨークを振動させると、ヨークの中央に固定したＦｅ－Ｇａ磁歪部材が連動して振動し、逆磁歪効果によってＦｅ－Ｇａ磁歪部材に巻かれたコイルの磁束密度が変化し、電磁誘導起電力が発生して発電する仕組みとなる。磁歪式振動発電デバイスでは、ヨークの長手方向に力が加わって振動が起こるため、デバイスに用いるためのＦｅ－Ｇａ磁歪部材は、磁化容易軸である＜１００＞を長手方向になるように加工することが望ましい。
特開２０１６－２８８３１号公報 特開２０１６－１３８０２８号公報 特開平４－１０８６９９号公報 特表２０１５－５１７０２４号公報 国際公開第２０１１－１５８４７３号
Ｅｔｒｅｍａ社，Ｓｔａｔｅ　ｏｆ　ｔｈｅ　Ａｒｔ　ｏｆ　Ｇａｌｆｅｎｏｌ　Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ． Ａ．　Ｅ．　Ｃｌａｒｋ　ｅｔ　ａｌ．，　Ａｐｐｌ．　Ｐｈｙｓ．　９３（２００３）８６２１． Ｊｕｎｇ　Ｊｉｎ　Ｐａｒｋ，　Ｓｕｏｋ－Ｍｉｎ　Ｎａ，　Ｇａｎｅｓｈ　Ｒａｇｈｕｎａｔｈ，　ａｎｄ　Ａｌｉｓｏｎ　Ｂ．　Ｆｌａｔａｕ．，　ＡＩＰ　ＡＤＶＡＮＣＥＳ　６，　０５６２２１（２０１６）． 上野敏幸，　精密工学会誌　Ｖｏｌ．　７９，　Ｎｏ．４，　（２０１３）　３０５－３０８．
　磁歪式振動発電デバイス等のデバイス特性は、磁歪部材の磁歪特性によって影響を受けるため、磁歪部材は、高い磁歪特性を有し、磁歪特性のばらつきの少ないものが要求される。このような中で、Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶の結晶方位が＜１００＞であり、Ｇａ濃度が均一であるならば、磁歪定数の均一な磁歪部材が得られると思われていた。しかし、非特許文献３に記載されるように、デバイス特性は、磁歪定数だけでなく平行磁歪量の影響があることが開示されている。本発明者の調査の結果、上記のように製造した磁歪部材は、磁歪定数が均一であっても平行磁歪量（あるいは垂直磁歪量）にばらつきがあることが判明した。
　そこで、本発明は、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及び磁歪部材の製造方法を提供することを目的とする。
　本発明の態様によれば、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、表裏面を有する板状体であり、表裏面の１面は、磁歪部材の厚みと表面粗さＲａとが、下記の式（１）を満たす、磁歪部材が提供される。
　　　ｌｏｇＲａ≧０．４８ｔ－０．６２・・・式（１）
（上記式（１）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは表面粗さ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）
　また、本発明の態様によれば、磁歪部材の厚みが０．３ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａは、１．０μｍ以下であり、磁歪部材の厚みが０．７５ｍｍ超の場合、表面粗さＲａは、８．６μｍ以下である、構成でもよい。
　また、磁歪部材の厚みが０．３ｍｍ超０．７５ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａが０．５μｍ以上であり、磁歪部材の厚みが０．７５ｍｍ超１．０ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａが１．０μｍ以上であり、磁歪部材の厚みが１．０ｍｍ超１．５ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａが１．３μｍ以上であり、磁歪部材の厚みが１．５ｍｍ超２．０ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａが２．５μｍ以上であり、かつ、磁歪部材の厚みが２．０ｍｍ超２．５ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａが４．０μｍ以上である、構成でもよい。
　また、磁歪部材の厚みが０．５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下の場合、磁歪部材の厚みと表面粗さＲａとが、下記の式（２）を満たし、
　磁歪部材の厚みが０．７５ｍｍ超１．０ｍｍ以下の場合、磁歪部材の厚みと表面粗さＲａとが、下記の式（３）を満たし、
　磁歪部材の厚みが１．０ｍｍ超０．１．５ｍｍ以下の場合、磁歪部材の厚みと表面粗さＲａとが、下記の式（４）を満たす、構成でもよい。
　　　ｌｏｇＲａ≦０．９２ｔ－０．４５・・・式（２）
　　　ｌｏｇＲａ≦１．４８ｔ－１．０１・・・式（３）
　　　ｌｏｇＲａ≦０．４０ｔ－０．２０・・・式（４）
（上記式（２）～（４）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは表面粗さＲａ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）
　また、磁歪部材の平行磁歪量／磁歪定数の比率が、８０％以上である、構成でもよい。また、磁歪定数が２５０ｐｐｍ以上であり、平行磁歪量が２５０ｐｐｍ以上である、構成でもよい。また、鉄系合金は、Ｆｅ－Ｇａ合金単結晶である、構成でもよい。また、磁歪部材の厚みは、０．３ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である、構成でもよい。
　また、本発明の態様によれば、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり表裏面を有する板状体であり、表裏面のうちの少なくとも１つの面を、磁歪部材の厚みと表面粗さＲａとが、下記の式（１）を満たすように加工する、磁歪部材の製造方法が提供される。
　　　ｌｏｇＲａ≧０．４８ｔ－０．６２・・・式（１）
（上記式（１）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは表面粗さ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）
　また、本発明の態様によれば、加工することは、研削加工である構成でもよい。また、研削加工は、平面研削加工である構成でもよい。また、平面研削加工は、＃４０以上＃５００以下の砥石を用いて行い、磁歪部材の厚みと表面粗さＲａとが式（１）を満たす番手の砥石を選定することを含む、構成でもよい。また、磁歪定数が２５０ｐｐｍ以上であり、且つ、平行磁歪量が２５０ｐｐｍ以上となるように加工することを含む、構成でもよい。
　本発明の態様の磁歪部材は、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。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。
　更に、磁歪部材の板厚に対し磁歪部材の所定方向の表面粗さを所定の適正な範囲にすることで磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を高位に安定して発現させることができる。
実施形態に係る磁歪部材の一例を示す図である。 実施形態に係る磁歪部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。 単結晶、薄板部材、磁歪部材の第１の例を示す図である。 単結晶、薄板部材、磁歪部材の第２の例を示す図である。 単結晶、薄板部材、磁歪部材の第３の例を示す図である。 実施例で用いた歪みゲージ法を示す図である。 磁歪部材の板厚および表面粗さの関係を示す図である。 磁歪部材の板厚および表面粗さの関係を示す図である。
　以下、本発明の具体的な実施形態について詳細に説明する。なお、本発明は、以下の実施形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を変更しない範囲で適宜変更することができる。なお、各図面においては、適宜、一部又は全部が模式的に記載され、縮尺が変更されて記載される。また、以下の説明において、「Ａ～Ｂ」との記載は、「Ａ以上Ｂ以下」を意味する。
　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。まず、本実施形態の磁歪部材について説明する。図１は、実施形態に係る磁歪部材の一例を示す図である。
　磁歪部材１は、図１に示すように、板状体である。板状体は、表面（おもて面）３及び裏面４を有する。表面３及び裏面４は、互いに平行であるのが好ましいが、互いに平行でなくてもよい。
　磁歪部材１は、鉄系合金の結晶からなる。鉄系合金は、磁歪特性を有するものであれば、特に限定されない。磁歪特性とは、磁場を印加したときに形状の変化が生じる特性を意味する。鉄系合金は、例えば、Ｆｅ－Ｇａ、Ｆｅ－Ｎｉ、Ｆｅ－Ａｌ、Ｆｅ－Ｃｏ、Ｔｂ－Ｆｅ、Ｔｂ－Ｄｙ－Ｆｅ、Ｓｍ－Ｆｅ、Ｐｄ－Ｆｅ等の合金である。また、上記合金において第３成分を添加した合金であってもよい。例えば、Ｆｅ－Ｇａ合金においてＢａ、Ｃｕ等を添加した合金であってもよい。これらの鉄系合金の中でも、Ｆｅ－Ｇａ合金は、他の合金と比較して磁歪特性が大きく加工も容易であるため、エネルギーハーベスト分野の振動発電用材料やウェアラブル端末やセンサ類などへ応用されている。以下の説明では、磁歪部材１の一例として、磁歪部材１がＦｅ－Ｇａ合金の単結晶からなる構成の例を説明する。
　Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶は、体心立方格子構造を有しており、ミラー指数における方向指数のうち第１～第３の＜１００＞軸（図３から図５参照）が等価であり、ミラー指数における面指数のうち第１～第３の｛１００｝面（図３から図５参照）が等価（すなわち、（１００）、（０１０）および（００１）は等価）であることを基本とするものである。
　また、Ｆｅ－Ｇａ合金は、結晶の特定方位に大きな磁気歪みを現出させる特性を有する。この特性を磁歪式振動発電デバイスに利用する場合、デバイスにおいて磁歪部材１の磁歪を必要とする方向と、結晶の磁気歪みが最大となる方位（方向）とを一致させることが望ましい。具体的には、上述したように、単結晶における磁化容易方向である＜１００＞方向を、磁歪部材１の長手方向に設定することが望ましい。単結晶における磁化容易方向である＜１００＞方向を、磁歪部材１の長手方向とすることは、例えば、単結晶の結晶方位を公知の結晶方位解析により算出し、算出した単結晶の結晶方位に基づいて単結晶を切断することにより、実施することができる。
　なお、本実施形態の磁歪部材１に用いることができる結晶は、単結晶でもよいし、多結晶でもよい。＜１００＞方向の方位集積度を高め、磁歪材料としての特性を高めるためには、多結晶よりも単結晶の使用が有利である。なお、多結晶は、単結晶より磁歪特性は落ちるものの低コストで生産が可能であるため、多結晶を用いる場合もある。
　磁歪部材１は、例えばエネルギーハーベスト分野の振動発電デバイス用の材料（部品）、ウェアラブル端末やセンサ類などの材料（部品）として使用される。例えば、上記の特許文献５に示すような磁歪式振動発電デバイスは、コイル、コイルに巻かれたＦｅ－Ｇａ合金の磁歪部材、ヨーク、及び、界磁用永久磁石により構成されている。この磁歪式振動発電デバイスは、デバイスの可動部であるヨークを振動させると、ヨークの中央部に固定された磁歪部材が連動して振動し、逆磁歪効果によって磁歪部材に巻かれたコイルの磁束密度が変化し、電磁誘導起電力が発生することにより発電する仕組みとなっている。このような仕組みで用いられる場合、磁歪部材１の形状は、薄板状であり、平面視において細長い長方形状に設定されることが好ましい。磁歪部材１の厚さには特に限定はない。厚さの下限は、０．３ｍｍ以上が好ましく、０．５ｍｍ以上がさらに好ましい。また、磁歪部材１の厚さの上限は、３ｍｍ未満が好ましく、２．５ｍｍ以下がより好ましく、２ｍｍ以下がさらに好ましい。磁歪部材１の厚さは、０．３ｍｍ以上３ｍｍ未満が好ましく、０．５ｍｍ以上２．５ｍｍ以下がさらに好ましい。磁歪部材１による発電の仕組みは、上記で説明したように、磁歪部材に応力与えること（振動）で逆磁歪効果により発電する仕組みである。磁歪部材１の厚みが０．３ｍｍ未満の場合、振動中に破損しやすくなる。逆に磁歪部材１の厚さが２ｍｍを超える場合、振動による応力を大きくする必要があり効率が悪くなる。
　なお、磁歪部材１の形状及び寸法は、それぞれ、特に限定されない。目的とするデバイスの大きさに応じて適宜設定される。例えば、磁歪部材１は、平面視において、長方形状（正方形状を含む）でもよいし、長方形状でなくてもよい。例えば、磁歪部材１の形状は、平面視において、楕円状、トラック状、不定形でもよい。なお、磁歪部材１の形状が平面視において長方形状以外の場合において、長手方向は長径方向、長軸方向等であり、短手方向は長手方向に直交する方向である。
　上述したように、本発明者らは、Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶からなり、主面が｛１００｝面であり、磁化容易方向である＜１００＞方向を磁歪部材の長手方向とした平面視の形状が長方形状である板状の磁歪部材を複数製作した。Ｇａ濃度が均一なＦｅ－Ｇａ合金の単結晶から切り出して作製した複数の磁歪部材について磁歪特性を確認した結果、作製した複数の磁歪部材は、磁歪定数は高位であるが、平行磁歪量に大きなばらつきがあることが判った。さらに調査した結果、磁歪定数及び平行磁歪量は、磁歪部材の研削方向（研削加工の方向）に関連があり、また、磁歪部材の板厚にも関連していることを見出した。本発明は、上記の知見を元になされたものである。
　以下、さらに詳細に説明する。
　図３に示すように、育成された単結晶より第１の＜１００＞軸方向（単結晶の育成方向）と平行で、かつ、第３の＜１００＞軸方向と平行となるように遊離砥粒方式のマルチワイヤソーでワイヤー切断することにより薄板部材を切り出した。薄板部材の厚みは、平面研削後の厚みが０．３ｍｍ～３．０ｍｍになるように所定の板厚よりも０．２ｍｍ厚くなるように設定した。次に、薄板部材の両面を鏡面研磨した後、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさに切り出した。切り出したサンプルについて磁歪特性を測定し、薄板部材毎に平行磁歪量が大きい部位から小さい部位を含むように５枚ずつサンプルを選定した。この時、第１の＜１００＞軸方向（単結晶の育成方向）と平行方向を平行磁歪量とした。
　次に、所定の板厚となるように砥石の粒度（番手）を変更しながら平面研削加工を行った。この時、平面研削の研削方向（複数の溝が延びる方向）は、第１の＜１００＞軸方向（単結晶の育成方向）とした。その後、表裏面を研削したサンプルの磁歪特性を測定した。
　磁歪特性は、磁歪部材のサンプルの表面に歪ゲージを貼り付け、育成軸方向の磁歪定数と平行磁歪量を、平面研削前後で測定した。その結果を表１～３に示す。なお、磁歪定数及び平行磁歪量の測定は、後述する。
　表１から判るように、育成された結晶を薄板部材から加工したサンプルは、例えば、実施例１のＮｏ．１～５にあるように、表裏面が鏡面加工仕上げのサンプルにおいて、磁歪定数は、２９０ｐｐｍ～３０１ｐｐｍであるが、平行磁歪量は１３～２７９ｐｐｍとばらつきがあることが判る。実施例２においても、磁歪定数は、２９５ｐｐｍ～３０１ｐｐｍであるが、平行磁歪量は１０２～２９０ｐｐｍとばらつきがある。その他事例も同様で、磁歪定数は安定しているが、平行磁歪量はばらつく傾向にある。
　次に、表裏面が鏡面加工仕上げのサンプルに対し、平面研削加工により、表裏面に複数の溝２を形成した。研削方向は、（複数の溝が延びる方向）は、第１の＜１００＞軸方向（単結晶の育成方向）とし、平行磁歪量の測定方向と同一方向とした。その結果、実施例１に示すように、研削加工前（複数の溝２を形成する前）に平行磁歪量が低いＮｏ．３、Ｎｏ．４サンプルにおいて、研削後（複数の溝２を形成した後）の平行磁歪量は、２９７ｐｐｍ、３００ｐｐｍと低位から高位に変化し、高位で安定している。平行磁歪量が、複数の溝２を形成することにより顕著に増加する。また、実施例１のＮｏ．１、Ｎｏ．２、Ｎｏ．５については、平行磁歪量は２８９ｐｐｍ～２９９ｐｐｍと平行磁歪量の値は変化がなく高位で安定している。この結果、平行磁歪量の測定方向と同一方向に平面研削加工した実施例１のＮｏ．１～Ｎｏ．５の磁歪定数及び平行磁歪量は、部材間（サンプル間）のばらつきが少なく高位で安定するように改質されることが判った。この傾向は、他の実施例でも同様の傾向があることが判った。
　さらに、この改質の効果は、板厚によって、同一面において、研削方向と垂直な方向（以下「垂直方向」と略す場合もある）の表面粗さＲａ（以下「表面粗さＲａ」と略す場合もある）に適正値があることが判った。板厚が薄い場合は、表面粗さＲａを比較的小さく設定し、板厚が大きい場合は、表面粗さＲａを比較的大きく設定することが好ましいことが判った。
　実施例１～実施例１２及び比較例１～比較例５は、磁歪部材の厚みを０．３ｍｍ～３ｍｍ、砥石の粒度（番手）の大きさを変えて、平面研削加工を行った時の加工前後の磁歪定数、平行磁歪量を測定し、また、加工後の表面粗さＲａを測定したものである。その結果を表１～３に示す。なお、表面粗さＲａの測定では、測定方向を研削方向に対し垂直方向とし、磁歪部材の表面より５点測定しその平均値を部材の表面粗さＲａとした。なお、各実施例、比較例では、加工前の測定で平行磁歪量が大きい部位から小さい部位を含むように５枚ずつサンプルを選定している。前述したように、加工前より平行磁歪量が高いものは、加工後でもそのまま高位で安定し、加工前において平行磁歪量が低位のサンプルは平面研削加工で平行磁歪量が高位に改質する。そこで、本件では改質の効果が明確になるように、加工前の平行磁歪量が磁歪定数の８０％未満のサンプルのみに限定した。その結果を図７～８に示す。なお、図７～８中、縦軸の表面粗さＲａは、ｌｏｇ（常用対数）とした。また、図７～８において、〇印が実施例で改質効果があったもの、×印が比較例で加工後の磁歪定数に対し平行磁歪量が８０％未満の改質効果が小さいものとした。
　図７から判るように、改質の効果は板厚によって適正な表面粗さＲａがあることがわかった。板厚が薄い場合、表面粗さＲａが小さくても改質の効果があることが判った。板厚が厚くなるに従い、表面粗さＲａを大きくしないと改質の効果は得られなくなる傾向がわかった。この改質の効果には、磁歪部材の板厚と表面粗さＲａには相関があり、図７に示す直線が示すように、改質の効果が良好である場合、下記の式（１）を満たすという結果が得られた。
　ｌｏｇＲａ≧０．４８ｔ－０．６２・・・式（１）
（式（１）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは表面粗さ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）
　なお、表面粗さＲａは、平面研削盤等で研削加工した場合、研削方向に対して垂直な垂直方向（以下、単に垂直方向と称す場合もある）の表面粗さＲａが大きくなる。よって、本実施形態における表面粗さＲａの数値は、研削方向に対し垂直方向となる方向の値とした。すなわち、本実施形態の磁歪部材１及び後述する本実施形態の磁歪部材の製造方法における表面粗さＲａは、１つの面内において最大値となる方向における値とする。
　すなわち、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、表裏を有する板状体であり、磁歪部材の厚みと、表面粗さＲａとが、上記式（１）を満たすものである。本実施形態の磁歪部材１は、上記構成により、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。なお、本実施形態の磁歪部材１及び後述する本実施形態の磁歪部材の製造方法では、平行磁歪量の測定方向は研削方向としている。
　なお、上記式（１）を満たさない場合、改質の効果は得られない。なお、表３の比較例１～５に示すように、加工前より平行磁歪量が高いものは、加工後においてもそのまま高位で維持される。
　これらのことより、磁歪部材１に、平面研削加工等の研削加工を行うと磁歪部材１の表面に加工応力が発生する。特に、研削方向に対し垂直方向により大きな引張応力が発生する。磁歪部材１の磁歪特性のばらつきは磁化方向がばらつくためと考えられるが、磁歪部材１の表面では研削方向に対し垂直方向に引張応力が揃うことで、磁歪部材１の磁化方向がこの応力により一定方向に揃うため、上記の改質が生じると推定される。磁歪部材１の板厚が厚くなると、揃える必要となる磁化方向の体積が増える（厚みが増え分）ため、上記の改質効果を得るためには、磁歪部材１の表面の研削方向に対し垂直方向の引張応力をより大きくする必要があり、その結果、表面粗さＲａが大きくなる。上記式（１）を満たさないような表面粗さＲａが小さい場合、表面の加工応力が小さくなり、その結果、改質効果は不十分となり加工前の状態に近い状態となる。
　磁歪部材１の表面粗さＲａの上限については、特に限定は無いが、磁歪部材１の板厚が１．２ｍｍ以下の場合、表面粗さが大きいと、磁歪部材１の表面に加工応力がかかりすぎ、磁歪定数自体が低下することがある。
　また、磁歪部材の板厚が２．５ｍｍ以上でも表面粗さＲａを大きくすることで対応は可能ある。但し、磁歪部材の板厚が大きくなると、振動発電等で用いた場合、振動による応力を大きくする必要があり効率が悪くなるため注意が必要である。
　そこで、磁歪部材１の表面粗さＲａは、磁歪部材の厚みが０．３ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａが１．０μｍ以下であるのが好ましく、磁歪部材の厚みが０．７５ｍｍ超の場合、表面粗さＲａは、８．６μｍ以下であるのが好ましい。
　また、磁歪部材の厚みが０．３ｍｍ超０．７５ｍｍ以下の場合、前記表面粗さＲａが０．５μｍ以上であるのが好ましく、磁歪部材の厚みが０．７５ｍｍ超１．０ｍｍ以下の場合、前記表面粗さＲａが１．０μｍ以上であるのが好ましく、磁歪部材の厚みが１．０ｍｍ超１．５ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａが１．３μｍ以上であるのが好ましく、磁歪部材の厚みが１．５ｍｍ超２．０ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａが２．５μｍ以上であるのが好ましく、磁歪部材の厚みが２．０ｍｍ超２．５ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａが４．０μｍ以上であるのが好ましい。これにより、上記改質の効果をより確実に発現させることができる。
　また、より好ましい範囲としては、図８に点線にて示すように、磁歪部材の厚みが０．５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下の場合、磁歪部材の厚みと表面粗さＲａとが下記の式（２）を満たすのがより好ましく、磁歪部材の厚みが０．７５ｍｍ超１．０ｍｍ以下の場合、磁歪部材の厚みと表面粗さＲａとが下記の式（３）を満たすのがより好ましく、磁歪部材の厚みが１．０ｍｍ超１．５ｍｍ以下の場合、磁歪部材の厚みと、研削方向に対し垂直方向の表面粗さＲａとが、下記の式（４）を満たすのがより好ましい。これにより、上記改質の効果をより確実に発現させることができる。
　　　ｌｏｇＲａ≦０．９２ｔ－０．４５・・・式（２）
　　　ｌｏｇＲａ≦１．４８ｔ－１．０１・・・式（３）
　　　ｌｏｇＲａ≦０．４０ｔ－０．２０・・・式（４）
（上記式（２）～（４）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは研削方向に対し垂直方向の表面粗さＲａ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）
　よって、上述した磁歪部材１の厚みに対して上記表面粗さＲａを上記の範囲内に設定することで、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を高位に安定的に発現させることができる。
　なお、磁歪部材１は、上記改質効果をより容易な製造方法でかつ確実に発現させる観点から、研削加工を施した研削面を有するのが好ましく、中でも平面研削加工を施した面が好ましい。上記研削加工は、１方向に研削を施す加工であるのが好ましい。すなわち、磁歪部材１は、１方向に研削を施した加工面（１方向研削加工面）を備えるのが好ましく、平面研削を施した加工面（平面研削加工面）を備えるのがより好ましい。磁歪部材１における上記研削方向は、特に限定されないが、磁歪部材１の長手方向に沿った方向であるのが好ましい。ここで、長手方向に沿った方向は、長手方向に対して４０°度以内で交差する方向を含む。
　また、改質後の磁歪定数に対する平行磁歪量の比率（平行磁歪量／磁歪定数）を、好ましくは８０％、より好ましくは９０％以上に高い改質効果を得ることが出来る。更に、磁歪定数自体も、例えば、Ｆｅ－Ｇａ合金であれば、２５０ｐｐｍ以上と高位で安定した数値を得ることが出来る。
　以上のように、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、表裏面３，４を有する板状体であり、表裏面の１面は、磁歪部材の厚みと、表面粗さＲａとが、上記式（１）を満たすものである。なお、本実施形態の磁歪部材１は、上記以外の構成は任意の構成である。本実施形態の磁歪部材１は、上記構成により、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。さらに、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪部材の板厚に対し磁歪部材の所定方向の表面粗さを所定の適正な範囲にすることで磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を高位に安定して発現させることができる。例えば、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪定数が好ましくは２００ｐｐｍ以上、より好ましくは２５０ｐｐｍ以上、より好ましくは２８０ｐｐｍ以上、より好ましくは２９０ｐｐｍ以上の特性を有する。また、磁歪部材１は、平行磁歪定数が、好ましくは２００ｐｐｍ以上、より好ましくは２５０ｐｐｍ以上、より好ましくは２７０ｐｐｍ以上、より好ましくは２８０ｐｐｍ以上、より好ましくは２９０ｐｐｍ以上の特性を有する。また、磁歪部材１は、平行磁歪量／磁歪定数の比率が好ましくは８０％以上、より好ましくは９０％以上、より好ましくは９５％以上の特性を有する。本実施形態の磁歪部材１は、上記のように磁歪定数が高いため、優れた磁歪効果および逆磁歪効果を示す部材（材料）の最終製品として好適に用いることができる。
　次に、本実施形態の磁歪部材の製造方法について説明する。
　本実施形態の磁歪部材の製造方法は、上記した本実施形態の磁歪部材１の製造方法である。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり表裏面を有する板状体であり、表裏面３，４のうちの少なくとも１つの面を、磁歪部材の厚みと、表面粗さＲａとが、下記の式（１）を満たすように加工することを備える。
　ｌｏｇＲａ≧０．４８ｔ－０．６２・・・式（１）
（上記式（１）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは表面粗さ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）なお、以下の説明では、Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶インゴットから磁歪部材１を製造する方法を一例として説明するが、本実施形態の磁歪部材の製造方法は、以下の説明に限定されない。また、本明細書中の記載のうち、本実施形態の磁歪部材の製造方法に適用可能なものは、本実施形態の磁歪部材の製造方法でも適用されるとする。また、本実施形態の磁歪部材の製造方法の説明のうち、本実施形態の磁歪部材に適用可能なものは、本実施形態の磁歪部材でも適用されるとする。また、本実施形態の磁歪部材１を製造する方法は、以下に説明する本実施形態の磁歪部材の製造方法に限定されず、他の製造方法で製造されてもよい。
　図２は、本実施形態の磁歪部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。図３から図５は、単結晶、薄板部材及び磁歪部材の第１から第３の例を示す図である。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、結晶用意工程（ステップＳ１）、結晶切断工程（ステップＳ２）、表面加工工程（ステップＳ３）、及び、切断工程（ステップＳ４）を備える。
　本実施形態の磁歪部材の製造方法では、まず、結晶用意工程（ステップＳ１）において、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶を用意する。用意する結晶は、単結晶でもよいし、多結晶でもよい。また、用意する結晶は、育成したものでもよいし、市販品を用いてもよい。例えば、結晶用意工程では、Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶を用意する。Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶の育成方法は、特に限定はない。Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶の育成方法は、引き上げ法や一方向凝固法等でもよい。例えば、引き上げ法ではＣｚ法、一方向凝固法ではＶＢ法、ＶＧＦ法およびマイクロ引き下げ法等を用いることができる。
　Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶は、ガリウムの含有量を１８．５ａｔ％又は２７．５ａｔ％にすることで磁歪定数が極大になる。このため、Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶は、ガリウムの含有量が１６．０～２０．０ａｔ％または２５．０～２９．０ａｔ％であるのが好ましく、１７．０～１９ａｔ％または２６．０～２８．０ａｔ％になるように育成されたものがより好ましい。育成された単結晶の形状は、特に限定はなく、例えば、円柱状でもよいし、四角柱状でもよい。なお、育成した単結晶は、必要に応じて種結晶、増径部または肩部（種結晶から所定の単結晶の径まで増やす部分）等を切断装置で切断することによって、円柱状の単結晶にしてもよい。育成する単結晶の大きさは、磁歪部材が所定の方向で確保できる大きさであれば、特に限定はない。Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶を育成する場合、育成軸方向が＜１００＞になるように種結晶の上面又は下面を｛１００｝面に加工した種結晶を使用して育成する。育成されるＦｅ－Ｇａ合金単結晶は、種結晶の上面又は下面に対し垂直方向に結晶が育成され、かつ種結晶の方位が継承される。
　結晶用意工程（ステップＳ１）の次に、結晶切断工程（ステップＳ２）を実施する。結晶切断工程は、結晶を切断し薄板部材を作製する工程である。薄板部材は、本実施形態の磁歪部材１の材料となる部材である。結晶切断工程は、例えば、磁歪特性を有するＦｅ－Ｇａ合金の単結晶を切断装置を用いて切断し、｛１００｝面を主面とする薄板部材を作製する工程である。切断装置は、ワイヤー放電加工機、内周刃切断装置、ワイヤーソー等の切断装置を用いることができる。中でも、特にマルチワイヤーソーを使用することが、同時に複数の薄板部材を切断することができるため好ましい。単結晶の切断方向は、Ｆｅ－Ｇａ合金の単結晶の場合、＜１００＞であり、切断面すなわち薄板部材の主面が｛１００｝面となるように切断する。単結晶の切断方向は、特に限定されない。単結晶の切断方向は、例えば、図３から図５に示すように、単結晶の育成方向（結晶が育成される方向）に対し、垂直方向でもよいし、平行方向でもよい。
　結晶切断工程（ステップＳ２）の次に、表面加工工程（ステップＳ３）を実施する。表面加工工程では、上述したように、板厚と表面粗さＲａとの関係が上記式（１）の関係を満たすように、表裏面３，４のうち少なくとも１つの面を加工する。表面加工工程により、本実施形態の磁歪部材１を得ることができる。加工は研削加工であるのが好ましく、平面研削加工であるのがより好ましい。例えば、表面加工工程では、得られた薄板部材の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、複数の溝２を形成する。複数の溝２を形成する方向は特に限定されないが、表面加工工程では、薄板部材を最終的に切断して磁歪部材１にした際に、磁歪部材１の長手方向に延びる複数の溝２が形成されるように、薄板部材に複数の溝２を形成するのが好ましい。上記したように、結晶切断工程により得られた薄板部材の表裏面の少なくとも１つの面に平面研削加工を施すことにより複数の溝２を形成することができる。この場合、複数の溝２は研削方向に延びる溝となる。以下、表面加工工程を、薄板部材の平面研削加工により行う例を説明する。平面研削加工により複数の溝２を形成する場合、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させることができる。
　平面研削加工は、平面研削盤を用いて行う。平面研削加工では、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させる観点から、薄板部材に形成される複数の溝２（研削痕）の方向が、磁歪部材１の長手方向と平行な方向となるようにするのが好ましい。この理由から、研削痕は直線状であるのが好ましい。研削痕を直線状にする場合、平面研削盤は、砥石又は加工テーブルの移動方向が直線的な方式であるのが好ましく、平型砥石を使用し加工テーブルが往復運動する方式の平面研削盤を使用することが好ましい。なお、カップ砥石を使用し加工テーブルが回転運動する平面研削盤を使用することもできるが、このような平面研削盤を使用する場合、研削痕が曲線状になるため、研削痕の曲率が小さく（曲がり具合が小さく）なるように設定するのが好ましい。
　また、上記研削痕は、磁歪部材１の表面（ひょうめん）に形成される必要がある。このため、薄板部材の厚み調整等で加工する場合は、平面研削盤以外の加工機、例えば両面ラップ装置、カップ砥石等を用いた平面研削盤等で所定の加工を行った後、平面研削加工等の加工を行ってもよい。また、従来と同様に研磨加工を行い薄板部材（磁歪部材）の表面を鏡面に仕上げた後、平面研削加工等の加工を行ってもよい。平面研削加工等の加工は、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させる観点から、薄板部材の表裏面の双方に施すのが好ましい。
　平面研削加工に使用する砥石は、磁歪部材の板厚に合わせ上記した表面粗さＲａの範囲内になるように選定する。例えば、平面研削盤で磁歪部材を加工する時の砥石の番手は、磁歪部材の板厚が０．３ｍｍ～０．７５ｍｍの場合、砥石の番手は、＃２００以上＃５００以内、磁歪部材の板厚が１．０ｍｍの場合、砥石の番手は、＃６０以上＃１００以内、磁歪部材の板厚が２．０ｍｍの場合、砥石の番手は、＃４０以上＃５０以内等である。磁歪部材の板厚が２．５ｍｍ以上では、砥石の番手は、＃４０以下が好ましい。
　また、複数の溝２は、磁歪部材１において、磁歪定数及び平行磁歪量が上述の範囲になるように形成されるのが好ましい。例えば、複数の溝２は、磁歪部材１において、磁歪定数が２００ｐｐｍ以上であり、且つ、平行磁歪量が２００ｐｐｍ以上となるように形成するのが好ましい。更に、砥石の荒さ（番手）は、上述したように、板厚と表面粗さＲａとの関係が上述の範囲となるように、磁歪部材の板厚により適切に選定することで、磁歪部材１において、磁歪定数が２５０ｐｐｍ以上であり、且つ、平行磁歪量が２５０ｐｐｍ以上となるように形成するのが好ましい。上記の好ましい表面粗さＲａ、磁歪定数、及び、平行磁歪量の範囲となるような複数の溝２は、上記の平面研削加工により形成することができる。なお、表面加工工程は、得られた薄板部材の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、複数の溝２を形成することが可能であれば、平面研削加工以外の方法で実施してもよい。例えば、固定砥粒方式のワイヤーソーにより薄板部材を作製してもよい。すなわち、固定砥粒方式のワイヤーソーにより結晶をスライス加工して薄板部材を作製する際に形成される溝を複数の溝２としてもよい。ワイヤーソーによる切断には、一定ピッチで並行する複数の極細ワイヤー列に被加工物を押し当て、ダイヤモンド等砥粒を電着又は接着剤によって固定したワイヤーを線方向に送りながら、被加工物を切断する。この場合、ワイヤーの送り方向に研削痕が発生し、上記平面研削加工と同様の複数の溝２を形成することが可能である。なお、ワイヤーソーで切断する場合、結晶切断工程（ステップＳ２）と表面加工工程（ステップＳ３）を共有することが可能であり、効率よく薄板部材を作製することができる。また、サンドペーパー等で一定圧力を掛けて、複数の溝２を形成してもよい。なお、表面加工工程では、所定の表面粗さＲａになるような放電加工でもよく、例えばワイヤー放電加工装置で加工条件を調整することで上記の所定の表面粗さとしてもよい。なお、磁歪部材の表面加工工程においては、加工速度の観点より、加工速度が速い研削加工がより好ましい。例えば、研削加工は、ワイヤーソーによる研削加工、又は平面研削加工であるのが好ましい。
　表面加工工程（ステップＳ３）の次に、切断工程（ステップＳ４）を実施する。切断工程は、表面加工工程により複数の溝２を形成した薄板部材を切断し、本実施形態の磁歪部材１を得る工程である。
　切断工程では、複数の溝２を形成した薄板部材を切断して磁歪部材１にする際に、磁歪部材１の長手方向に延びる複数の溝２が形成されるように、薄板部材を切断する。切断工程では、薄板部材を所定の大きさに切断する。切断工程では、磁歪部材１が平面視において長方形状の板状体となるように、薄板部材を磁歪部材１として切断する。切断工程では、切断装置を用いて薄板部材を切断する。切断工程で使用する切断装置は、特に限定されず、例えば、外周刃切断装置、ワイヤー放電加工機、ワイヤーソー等を使用することができる。薄板部材から磁歪部材を採取する方向には、特に限定はなく、例えば、磁歪部材の大きさ等より効率的に取得できる方向に設定すればよい。
　以上のように、本実施形態の磁歪部材の製造方法は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり表裏面を有する板状体であり、表裏面のうちの少なくとも１つの面を、磁歪部材の厚みと表面粗さＲａとが、下記の式（１）を満たすように加工することを備える。
　　　ｌｏｇＲａ≧０．４８ｔ－０．６２・・・式（１）
（上記式（１）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは表面粗さ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）
　なお、本実施形態の磁歪部材の製造方法は、上記以外の構成は任意の構成である。本実施形態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。磁歪部材の板厚に対し磁歪部材の所定方向の表面粗さを所定の適正な範囲にすることで磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を高位に安定して発現させることができる。
　以下、本発明について、実施例および比較例を挙げてさらに具体的に説明するが、本発明は以下の実施例に何ら限定されるものではない。
［実施例１］
　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。
　次のようにして、育成した単結晶から磁歪部材を製造した。初めに、遊離砥粒式ワイヤーソー装置を用いて、単結晶育成方向に対し平行方向（＜１００＞方位に対して平行）に、かつ、第３の＜１００＞軸方向と平行となるように単結晶を切断し、切断面すなわち主面が｛１００｝である薄板部材を作製した。薄板部材の厚みは、平面研削後の厚みが１．０ｍｍになるように板厚よりも０．２ｍｍ厚く１．２ｍｍなるように設定した。次に、薄板部材の両面を鏡面研磨した後、１０ｍｍ×１０ｍｍの大きさに切り出した。切り出した磁歪部材について後述する磁歪特性を測定し、平行磁歪量が大きい部位から小さい部位を含むように５枚を選定した。次に、得られた磁歪部材に、＃１００の平型砥石を使用し平面研削盤により平面研削加工を実施し、磁歪部材の厚みを１ｍｍに整えるとともに、表裏面に複数の溝（研削痕）を形成した。この時、平面研削の研削方向（複数の溝が延びる方向）は、第１の＜１００＞軸方向（単結晶の育成方向）とした。
　次に、切り出した磁歪部材について平面研削加工前後で磁歪特性を測定した。磁歪特性の測定は、歪みゲージ法で実施した。図６に示すように、製造した磁歪部材の主面である｛１００｝面に、歪みゲージ（共和電業株式会社製）を接着剤により接着した。なお、歪みゲージの長手方向が磁歪の検出方向となるため、歪みゲージの長手方向を、磁歪部材の第１の＜１００＞軸方向（単結晶の育成方向）と平行になり、平行磁歪量の測定方向が平面研削加工の研削方向となるように接着した。
　磁歪測定器（共和電業株式会社製）は、ネオジム系の永久磁石、ブリッジボックス、コンパクトレコーディングシステム、ストレインユニット、ダイナミックデータ集録ソフトウェアで構成した。
　磁歪量は、実際の歪検出値をゲージ率で補正して決定した。
　なお、ゲージ率は、下式の式（５）とした。
ε＝２．００／Ｋｓ　×　εｉ　　・・・式（５）
（ε：ゲージ率,　εｉ：測定ひずみ値, Ｋｓ：使用ゲージのゲージ率）
　この時、第１の＜１００＞軸方向（単結晶の育成方向）と平行方向を平行磁歪量とした。また、磁場方向が歪みゲージの長手方向に対して平行であるときの磁歪量を、平行磁歪量とした。一方で、磁場方向が歪みゲージ長手方向に対して垂直であるときの磁歪量を、垂直磁歪量とした。磁歪定数は式（Ａ）に従い、平行磁歪量と垂直磁歪量の差で決定した。平面研削方向は、磁歪部材の第１の＜１００＞軸方向（単結晶の育成方向）であり、この方向が平行磁歪量となる。
　また、磁歪部材にていて平面研削加工後で表面を表面粗計（株式会社キーエンス製、ＶＫ－Ｘ１０５０）にて観察倍率２０倍で、磁歪部材の平面研削の研削方向に対して垂直方向について、それぞれ５ヵ所ずつ表面粗さＲａを測定し、その平均値を表面粗さＲａとした。製造条件及び評価結果等を表１に示す。
［実施例２～１２］[比較例１～５]
　実施例２～１２、及び比較例１～５は、磁歪部材の厚みを０．３ｍｍ～３ｍｍ、砥石の粒度（番手）を＃４０～＃５００の大きさを替えて平面研削加工を実施した。上記以外は、実施例１と同様とした。磁歪部材の厚み、砥石の粒度（番手）及び評価結果等を表１～３に示す。
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000001
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000002
Figure JPOXMLDOC01-appb-T000003
［まとめ］
　以上の実施例及び比較例の結果から、表１～３及び図７～８に示すように、磁歪部材の厚み及び表面粗さＲａを上記の範囲内に設定することで、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を高位に安定的に発現させることができることが確認される。
　なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態等で説明した態様に限定されない。上述の実施形態等で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態等で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、日本特許出願である特願２０２１－０７３６０３、及び、上述の実施形態等で引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。
１　　　：磁歪部材
２　　　：溝
３　　　：表面
４　　　：裏面
Ｓ１　　：結晶用意工程
Ｓ２　　：結晶切断工程
Ｓ３　　：表面加工工程
Ｓ４　　：切断工程

Claims (13)

  1. 　磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、
    　表裏を有する板状体であり、
    　前記表裏面の１面は、磁歪部材の厚みと、表面粗さＲａとが、下記の式（１）を満たす、磁歪部材。
    　ｌｏｇＲａ≧０．４８ｔ－０．６２・・・式（１）
    （上記式（１）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは表面粗さ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）
  2. 　前記磁歪部材の厚みが０．３ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下の場合、表面粗さＲａは、１．０μｍ以下であり、
    　前記磁歪部材の厚みが０．７５ｍｍ超の場合、前記表面粗さＲａは、８．６μｍ以下である、請求項１に記載の磁歪部材。
  3. 　前記磁歪部材の厚みが０．３ｍｍ超０．７５ｍｍ以下の場合、前記表面粗さＲａが０．５μｍ以上であり、
    　前記磁歪部材の厚みが０．７５ｍｍ超１．０ｍｍ以下の場合、前記表面粗さＲａが１．０μｍ以上であり、
    　前記磁歪部材の厚みが１．０ｍｍ超１．５ｍｍ以下の場合、前記表面粗さＲａが１．３μｍ以上であり、
    　前記磁歪部材の厚みが１．５ｍｍ超２．０ｍｍ以下の場合、前記表面粗さＲａが２．５μｍ以上であり、かつ、
    　前記磁歪部材の厚みが２．０ｍｍ超２．５ｍｍ以下の場合、前記表面粗さＲａが４．０μｍ以上である、
    請求項２に記載の磁歪部材。
  4. 　前記磁歪部材の厚みが０．５ｍｍ以上０．７５ｍｍ以下の場合、前記磁歪部材の厚みと前記表面粗さＲａとが、下記の式（２）を満たし、
    　前記磁歪部材の厚みが０．７５ｍｍ超１．０ｍｍ以下の場合、前記磁歪部材の厚みと前記表面粗さＲａとが、下記の式（３）を満たし、
    　前記磁歪部材の厚みが１．０ｍｍ超０．１．５ｍｍ以下の場合、前記磁歪部材の厚みと前記表面粗さＲａとが、下記の式（４）を満たす、
    請求項１～３のいずれか一項に記載の磁歪部材。
    　　　ｌｏｇＲａ≦０．９２ｔ－０．４５・・・式（２）
    　　　ｌｏｇＲａ≦１．４８ｔ－１．０１・・・式（３）
    　　　ｌｏｇＲａ≦０．４０ｔ－０．２０・・・式（４）
    （上記式（２）～（４）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは表面粗さＲａ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）
  5. 　前記磁歪部材の平行磁歪量／磁歪定数の比率が、８０％以上である、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。
  6. 　磁歪定数が２５０ｐｐｍ以上であり、
    　平行磁歪量が２５０ｐｐｍ以上である、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。
  7. 　前記鉄系合金は、Ｆｅ－Ｇａ合金単結晶である、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。
  8. 　前記磁歪部材の厚みは、０．３ｍｍ以上２．５ｍｍ以下である、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。
  9. 　磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり表裏面を有する板状体であり、前記表裏面のうちの少なくとも１つの面を、磁歪部材の厚みと、表面粗さＲａとが、下記の式（１）を満たすように加工する、磁歪部材の製造方法。
    　ｌｏｇＲａ≧０．４８ｔ－０．６２・・・式（１）
    （上記式（１）中、ｌｏｇは常用対数、Ｒａは表面粗さ（μｍ）、ｔは磁歪部材の厚み（ｍｍ）を示す。）
  10. 　前記加工することは、研削加工である、請求項９に記載の磁歪部材の製造方法。
  11. 　前記研削加工は、平面研削加工である、請求項１０に記載の磁歪部材の製造方法。
  12. 　前記平面研削加工は、＃４０以上＃５００以下の砥石を用いて行い、磁歪部材の厚みと前記表面粗さＲａとが前記式（１）を満たす番手の砥石を選定することを含む、請求項１１に記載の磁歪部材の製造方法。
  13. 　前記加工することは、磁歪定数が２５０ｐｐｍ以上であり、且つ、平行磁歪量が２５０ｐｐｍ以上となるように加工することを含む、請求項９から請求項１２のいずれか一項に記載の磁歪部材の製造方法。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN116096111A (zh) 2021-10-29 2023-05-09 株式会社理光 光电转换元件和光电转换元件模块

Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04108699A (ja) 1990-08-28 1992-04-09 Mitsumi Electric Co Ltd Ｆｅ―Ｓｉ―Ａｌ系合金単結晶の育成装置
JPH10239177A (ja) * 1997-02-26 1998-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 力学量検出素子およびその製造方法並びにトルクセンサ
WO2011158473A1 (ja) 2010-06-18 2011-12-22 国立大学法人金沢大学 発電素子および発電素子を備えた発電装置
JP2016028831A (ja) 2014-07-14 2016-03-03 株式会社福田結晶技術研究所 Ｆｅ−Ｇａ基合金単結晶の育成方法及び育成装置
JP2016138028A (ja) 2015-01-29 2016-08-04 日本高周波鋼業株式会社 磁歪部材およびその製造方法
JP2020050920A (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 磁歪素子および磁歪素子の製造方法
JP2020107715A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 発電用磁歪素子、その製造方法、および発電装置
JP2020200209A (ja) * 2019-06-07 2020-12-17 住友金属鉱山株式会社 単結晶育成に用いる種結晶の製造方法
JP2021073603A (ja) 2013-03-15 2021-05-13 フィッシャー−ローズマウント システムズ，インコーポレイテッド 場所アウェアモバイル制御デバイスでプロセスプラントを制御するための方法及び装置
WO2021100467A1 (ja) * 2019-11-18 2021-05-27 住友金属鉱山株式会社 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
JP2022074526A (ja) * 2020-11-04 2022-05-18 住友金属鉱山株式会社 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法

Family Cites Families (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
WO2013137989A1 (en) 2012-03-13 2013-09-19 Etrema Products, Inc. Single crystalline microstructures and methods and devices related thereto

Patent Citations (11)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JPH04108699A (ja) 1990-08-28 1992-04-09 Mitsumi Electric Co Ltd Ｆｅ―Ｓｉ―Ａｌ系合金単結晶の育成装置
JPH10239177A (ja) * 1997-02-26 1998-09-11 Matsushita Electric Ind Co Ltd 力学量検出素子およびその製造方法並びにトルクセンサ
WO2011158473A1 (ja) 2010-06-18 2011-12-22 国立大学法人金沢大学 発電素子および発電素子を備えた発電装置
JP2021073603A (ja) 2013-03-15 2021-05-13 フィッシャー−ローズマウント システムズ，インコーポレイテッド 場所アウェアモバイル制御デバイスでプロセスプラントを制御するための方法及び装置
JP2016028831A (ja) 2014-07-14 2016-03-03 株式会社福田結晶技術研究所 Ｆｅ−Ｇａ基合金単結晶の育成方法及び育成装置
JP2016138028A (ja) 2015-01-29 2016-08-04 日本高周波鋼業株式会社 磁歪部材およびその製造方法
JP2020050920A (ja) * 2018-09-27 2020-04-02 パナソニックＩｐマネジメント株式会社 磁歪素子および磁歪素子の製造方法
JP2020107715A (ja) * 2018-12-27 2020-07-09 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社 発電用磁歪素子、その製造方法、および発電装置
JP2020200209A (ja) * 2019-06-07 2020-12-17 住友金属鉱山株式会社 単結晶育成に用いる種結晶の製造方法
WO2021100467A1 (ja) * 2019-11-18 2021-05-27 住友金属鉱山株式会社 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法
JP2022074526A (ja) * 2020-11-04 2022-05-18 住友金属鉱山株式会社 磁歪部材及び磁歪部材の製造方法

Non-Patent Citations (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Title
A. E. CLARK ET AL., APPL. PHYS, vol. 93, 2003, pages 8621
ETREMA, STATE OF THE ART OF GALFENOL PROCESSING
JUNG JIN PARKSUOK-MIN NAGANESH RAGHUNATHALISON B. FLATAU, AIP ADVANCES, vol. 6, 2016, pages 056221
TOSHIYUKI UENO, JOURNAL OF JAPAN SOCIETY FOR PRECISION ENGINEERING, vol. 79, no. 4, 2013, pages 305 - 308

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