WO2023228821A1

WO2023228821A1 - 発電用磁歪素子および磁歪発電デバイス

Info

Publication number: WO2023228821A1
Application number: PCT/JP2023/018287
Authority: WO
Inventors: 広明坂本; 謙佑見澤; 昌男田邊
Original assignee: 日鉄ケミカル＆マテリアル株式会社
Priority date: 2022-05-23
Filing date: 2023-05-16
Publication date: 2023-11-30

Abstract

本発明の課題は、磁歪素子に加えられる圧縮歪を高く維持することで、高い発電性能を発揮する、磁歪発電デバイスを提供することである。本発明は、１以上の電磁鋼板層と、１以上の弾性材料層とを含む積層体で形成された発電用磁歪素子であって、各電磁鋼板層は少なくとも１枚の電磁鋼板を含み、各弾性材料層は少なくとも１枚の弾性材料を含み、弾性材料層の少なくとも１つは、化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０２～０．３０％、Ｓｉ：０．１～２．０％、Ｍｎ：４．５～１２．０％、Ｎｉ：５．０～８．０％、Ｃｒ：１６．０～２２．０％、およびＮ：０．１～０．５％を含むオーステナイト系ステンレス鋼板を含み、当該積層体が、電磁鋼板とオーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を少なくとも１つ有する、発電用磁歪素子を提供する。

Description

発電用磁歪素子および磁歪発電デバイス

　本発明は、発電用磁歪素子および磁歪発電デバイスに関する。

　近年発展しているモノのインターネット（Ｉｎｔｅｒｎｅｔ　ｏｆ　Ｔｈｉｎｇｓ、以下「ＩｏＴ」と略す）の利用においては、モノとインターネットとの接続のために、センサ、電源、および無線通信装置等が一体となった無線センサモジュールを使用する。このような無線センサモジュールの電源として、電池交換や充電作業等の人手による定期的なメンテナンスの必要なしに、設置場所の環境で発生しているエネルギーから電力を発生させることが可能な発電装置の開発が望まれている。

　このような発電装置の一例が、磁歪の逆効果である逆磁歪を使用した磁歪式振動発電装置である。逆磁歪とは、磁歪材料に振動などによって歪みが加えられたときに、磁歪材料の磁化が変化する現象である。磁歪式振動発電は、振動により磁歪材料に歪みを加えて、逆磁歪効果により発生する磁化の変化を、電磁誘導の法則により、磁歪素子の周囲に巻かれたコイルに起電力を発生させるものである。

　従来、磁歪材料の発電性能を高めるためには、その磁歪量を増加させる方法が試みられてきた。これは、磁歪量が大きいほど、磁歪材料に引っ張り歪みと圧縮歪みを交互に負荷した場合、逆磁歪を利用した磁束密度の変化（ΔＢ）が大きくなり、発電出力も大きくなるからである。このような観点から、磁歪量の大きな材料として、ＦｅＧａ合金、ＦｅＣｏ合金、ＦｅＡｌ合金等が開発され、これらの磁歪材料を用いた発電デバイスも開発されている（特許文献１～６）。

　例えば、特許文献１に記載の発電デバイスにおいては、発電性能を向上させて品質のバラツキを低減するために、磁歪材料と軟磁性材料とを貼り合わせ、磁歪材料の磁化によって軟磁性材料の磁化を変化させる。こうすることで、磁歪材料の磁化の変化による電圧に加えて、軟磁性材料の磁化の変化による電圧も検出用コイルに誘起させる。使用する磁歪材料としては、ＦｅＣｏ、ＦｅＡｌ、Ｎｉ、ＮｉＦｅ、ＮｉＣｏ等が記載されており、軟磁性材としては、Ｆｅ、ＦｅＮｉ、ＦｅＳｉ、電磁ステンレスが記載されている。さらに磁歪材料と軟磁性材料とを貼り合わせる方法としては、熱拡散接合、熱間圧延、熱間引抜、接着、溶接、クラトッド圧延、爆発圧着等が記載されている。

　特許文献２に記載の発電デバイスにおいては、起電力の向上、製造コストの低減、量産性の向上のために、磁歪材料と磁性材料とを合わせた平行梁構造を作製し、磁性材料をバイアス磁場によって磁気飽和させた状態で使用する構造を有するアクチュエータが開示されている。当該アクチュエータにおいては、バックヨークをコの字状とし、中立面を磁歪材料の外に設け、振動によるバイアス磁場の変化を磁歪材料の磁化の変化に重畳させて起電力を向上させる。磁歪材料としてＦｅＧａ、ＦｅＣｏ、ＦｅＡｌ、ＦｅＳｉＢ、アモルファス材料等が記載されており、磁性材料としては、ＳＰＣＣ、炭素鋼（ＳＳ４００、ＳＣ、ＳＫ、ＳＫ２）、フェライト系ステンレス鋼（ＳＵＳ４３０）等が記載されている。特許文献２には、平行梁構造を作製する際に、磁歪材料と磁性材料の両端をはんだ付け、溶接、ろう付け、抵抗溶接、レーザー溶接、超音波接合、接着剤などで固定することが記載されている。

　特許文献３には、発電効率の向上、一様な応力負荷のために、磁歪材料と補強材としての非磁性材料とを貼り合わせ、磁歪材料と補強材の断面積比を補強材／磁歪材料＞０．８になるように規定した発電素子が開示されている。磁歪材料としてはＦｅＧａ、ＦｅＣｏ、ＦｅＮｉ等が記載されており、補強材としてはフィラー含有樹脂、Ａｌ、Ｍｇ、Ｚｎ、Ｃｕ等が記載されている。さらに磁歪材料と非磁性材料とを貼り合わせる方法としては、超音波接合、固相拡散接合、液相拡散接合、樹脂系接着剤による接合、金属ろう材による接合などが記載されている。

　特許文献４の発電デバイスにおいては、発電出力を向上させるために、コイルの巻数を多くすることのできる構造が採用されている。具体的には、磁歪板と非磁性構造体とを面接合した構造を作製し、磁歪板からコイルが巻かれたＵの字状ヨークに磁界を還流させる。磁歪板としては、ＦｅＧａおよびＦｅＣｏが記載されており、非磁性構造体としてはステンレス（ＳＵＳ３０４、等）が記載されている。さらに磁歪板と非磁性構造体とを面接合する方法として、接着剤、接着シート（光硬化性樹脂、熱硬化性樹脂）による接着が記載されている。

　特許文献５の発電デバイスにおいては、発電効率の向上および一様な応力負荷のために、磁歪材料と非磁性材料（補強材）とを貼り合わせた構造体を作製し、当該構造体を２本の平行梁として用いている。磁歪材料としては、ＦｅＧａ、ＦｅＣｏ、ＦｅＣｏ系アモルファス、Ｆｅ系アモルファス、Ｎｉ系アモルファス、メタ磁性形状記憶合金、強磁性形状記憶合金等が記載されており、非磁性材料としては、酸化シリコン、アルミナ、ポリイミド、ポリカーボネード、繊維強化プラスチック、非磁性金属（Ａｌ、Ｃｕ）等が記載されている。しかし、磁歪材料と非磁性材料とを貼り合わせる方法についての記載はない。

　特許文献６の発電デバイスにおいては、発電出力の向上のために、磁歪材料と磁性材料とを離した平行梁とした構造を使用する。当該構造によって、磁性材料を磁気飽和させない状態で使用し、磁歪材料の磁束の変化によって磁性材料の磁束を変化させ、磁歪材料による誘起電圧に、磁性材料による誘起電圧を足し合せた電圧を取り出せる設計としている。磁歪材料としては、ＦｅＧａ、ＦｅＣｏ、ＦｅＮｉ、ＦｅＤｙＴｂが記載されており、磁性材料としては、フェライト系ステンレス鋼、ＦｅＳｉ、ＮｉＦｅ、ＣｏＦｅ、ＳｍＣｏ、ＮｄＦｅＢ、ＣｏＣｒ、ＣｏＰｔが記載されている。また、特許文献６の発電デバイスにおいては、磁歪材料を軟磁性材料または非磁性材料と貼り合わせることも開示されているが、貼り合わせには樹脂による接着剤が用いられている。

国際公開第２０１８／２３０１５４号特開２０１８－１４８７９１号公報国際公開第２０１４／０２１１９７号国際公開第２０１３／０３８６８２号国際公開第２０１３／１８６８７６号特開２０１５－７０７４１号公報

　特許文献１～６の記載から明らかなように、磁歪発電素子および磁歪発電デバイスにおいては、種々の磁歪材料が他の材料と共に使用されている。磁歪材料としては、最も磁歪量の大きな材料として知られるＦｅＧａ合金が特許文献２～６に記載されているが、ＦｅＧａ合金は単結晶引き上げ方法（ＣＺ法）で製造されるため、非常に高価である。特許文献１～６に記載されているＦｅＣｏ合金は圧延法で製造されるが、Ｃｏを含有しているため、やはり高価である。また、特許文献１および２に記載されているＦｅＡｌ合金は、ＦｅＧａ合金やＦｅＣｏ合金と比べて安価ではあるものの、やはり高価である。さらに靭性が低く、通常の圧延法で板形状に製造することが容易ではないといった問題も有している。

　このように従来使用されている磁歪材料であるＦｅＧａ合金、ＦｅＣｏ合金、ＦｅＡｌ合金は、その＜１００＞方向の磁歪量であるλ１００が８０ｐｐｍ以上と大きいため、発電用磁歪素子に用いる磁歪材料として数々の特許文献に記載されている。しかし、これら磁歪材料には、製造コストが高いといった問題が存在する。

　このような問題を鑑みて、上述したようなコストの高い磁歪材料を使用して磁歪発電デバイスを製造する際には、磁歪材料とそこに貼り合わせる相手材とで構成される発電用磁歪素子を製造し、当該発電用磁歪素子を、より低コストの材料で製造したフレーム等に固定した構造を採用している。特許文献１および特許文献６には、軟磁性材料としてＦｅＳｉ合金（電磁鋼板）が記載されているが、いずれも磁歪材料と貼り合わせる相手材としての使用であって、磁歪材料としての使用ではない。このようなＦｅＳｉ合金の使用は、従来の磁気回路における一般的なＦｅＳｉ合金の使用方法である。

　磁歪材料を他の材料と接合して使用する際の接合方法としては、超音波接合、固相拡散接合、液相拡散接合、樹脂系の接着剤や接着シートを用いた接合などが開示されているが、主たる接合方法は、樹脂系の接着剤や接着シートを用いた接合であった。しかし、樹脂はヤング率が小さな材料であり、金属のヤング率の数十分の一である。そのため、磁歪材料と他の材料とを接着剤によって接合した積層体を磁歪素子として使用すると、接着剤からなる樹脂層のヤング率が小さいため、振動による曲げ歪が磁歪材料を含む積層体に加えられた場合に、当該樹脂層によって歪が緩和され、積層体全体に加えられる歪が低減してしまう。

　また、特許文献２および特許文献３には、接合方法としてろう材による接合も記載されているが、ろう材を使用した実施例はない。

　上記課題に鑑み、本発明の第一は、下記の発電用磁歪素子である。
　［１］　１以上の電磁鋼板層と、１以上の弾性材料層とを含む積層体で形成された発電用磁歪素子であって、各電磁鋼板層は少なくとも１枚の電磁鋼板を含み、各弾性材料層は少なくとも１枚の弾性材料を含み、前記弾性材料層の少なくとも１つは、化学組成が、質量％で、
　Ｃ　：　０．０２～０．３０％、
　Ｓｉ：　０．１～２．０％、
　Ｍｎ：　４．５～１２．０％、
　Ｎｉ：　５．０～８．０％、
　Ｃｒ：　１６．０～２２．０％、および
　Ｎ　：　０．１～０．５％
　を含むオーステナイト系ステンレス鋼板を含み、前記積層体が、前記電磁鋼板と、前記オーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を少なくとも１つ有する、発電用磁歪素子。
　［２］　前記オーステナイト系ステンレス鋼板の化学組成が、質量％で、
　Ｃ　：　０．０５～０．３０％、
　Ｓｉ：　０．１～１．５％、
　Ｍｎ：　８．０～１２．０％、
　Ｎｉ：　５．５～８．０％、
　Ｃｒ：　１６．０～１９．５％、
　Ｎ　：　０．２～０．５％
　を含む、［１］に記載の発電用磁歪素子。
　［３］　前記オーステナイト系ステンレス鋼板の下記式で表されるＭｄ３０値が－１２０以下である、［１］又は［２］に記載の発電用磁歪素子。

　（上記式において、各元素の濃度は質量％である。）
　［４］　前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部内の電磁鋼板が方向性電磁鋼板である、［１］又は［２］に記載の発電用磁歪素子。
　［５］　前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部内の電磁鋼板が無方向性電磁鋼板である、［１］又は［２］に記載の発電用磁歪素子。
　［６］　前記積層体が、複数の前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する、［１］又は［２］に記載の発電用磁歪素子。
　［７］　前記ろう材部が、Ｎｉを主要元素とし、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、Ｍｇ酸化物、Ｃｒ酸化物、およびＳｉ酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸化物をさらに含む、［１］に記載の発電用磁歪素子。
　［８］　前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部内の前記電磁鋼板と前記ろう材部との接触面の少なくとも１つにおいて、前記電磁鋼板に由来するＦｅと前記ろう材部に由来するＮｉとが合金化した領域が存在し、前記発電用磁歪素子の厚み方向の断面の元素分析において、前記合金化した領域が２μｍ以上の幅にわたり存在する、［７］に記載の発電用磁歪素子。
　［９］　前記ろう材部が、Ｆｅを主要元素とし、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、Ｍｇ酸化物、Ｃｒ酸化物、およびＳｉ酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸化物をさらに含む、［１］に記載の発電用磁歪素子。
　［１０］　前記ろう材部において、前記少なくとも一種の酸化物の形状は塊状である、［７］又は［９］に記載の発電用磁歪素子。

　本発明の第二は、下記の磁歪発電デバイスである。
　［１１］　［１］に記載の発電用磁歪素子と、前記発電用磁歪素子と結合したフレームとを備える磁歪発電デバイス。
　［１２］　前記発電用磁歪素子と前記フレームとが連続しており、前記フレームの少なくとも一部が、前記発電用磁歪素子を形成する前記積層体で構成されている、［１１］に記載の磁歪発電デバイス。
　［１３］　前記フレームの全体が、前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部から延びた前記電磁鋼板と一体構成である、［１２］に記載の磁歪発電デバイス。
　［１４］　前記フレームの全体が、前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部から延びた前記オーステナイト系ステンレス鋼板と一体構成である、［１２］に記載の磁歪発電デバイス。
　［１５］　前記フレームの全体が、前記発電用磁歪素子と一体構成である、［１２］に記載の磁歪発電デバイス。

　本発明によれば、発電用磁歪素子の磁歪材料として使用されているＦｅＧａ合金、ＦｅＣｏ合金、ＦｅＡｌ合金と比べて低コストでありながらも、磁歪素子に加えられる圧縮歪を高く維持することで、高い発電性能を達成することのできる、発電用磁歪素子および磁歪発電デバイスが提供される。

本発明の磁歪素子に曲げ歪みを加えて、磁束密度変化ΔＢを測定するためのユニットの模式図である。本発明の磁歪素子の磁化曲線である。本発明の磁歪発電デバイスの構造を示す模式図である。本発明の磁歪素子に弾き振動を加えて、電力量を測定するための装置の模式図である。

　上述したように、従来技術において、磁歪発電デバイスを製造する際には、磁歪材料と他の材料、例えば、弾性材料、とを接合した積層体を用いて発電用磁歪素子を製造し、当該発電用磁歪素子を、より低コストの材料で製造したフレーム等に固定した構造を採用している。磁歪材料と他の材料とを接合する方法としては、主として樹脂系の接着剤が使用されていた。しかし、樹脂はヤング率が小さな材料であり、ヤング率が比較的大きなエポキシ系の接着剤でも２０００ＭＰａ（２ＧＰａ）程度であり、金属のヤング率の数十分の一である。そのため、電磁鋼板を磁歪材料として含む積層体において電磁鋼板が接着剤によって接合されていると、層間の接着剤からなる樹脂層のヤング率が小さいために、振動による曲げ歪が積層体に加えられた場合に、当該樹脂層によって歪が緩和され、積層体全体に加えられる歪が低減することを本発明者らは見出した。さらにこの歪の低減は、発電用磁歪素子の発電量の低減につながる。

　また、金属と金属とを接合する方法におけるろう材の使用は知られているが、従来、電磁鋼板に対する接合にろう材は使用されていなかった。これは、市販されている電磁鋼板には、鉄損を低減させるための絶縁被膜や張力被膜として酸化物系の被膜が設けられており、ろう材を用いた接合では、上記被膜にダメージが生じる懸念があるためである。よって、トランスの鉄心やモータのコア材として用いるために電磁鋼板を積層する際には、機械的なかしめや樹脂による接着などによって電磁鋼板を接合していた。

　このような状況において本発明者らは、磁歪材料として電磁鋼板を使用し、弾性材料としてオーステナイト系ステンレス鋼板を使用し、これらをろう付けして接合した積層体を用いて発電用磁歪素子を製造したところ、オーステナイト系ステンレス鋼板の化学組成によって、発電用磁歪素子の発電性能が異なることを見出した。具体的には、弾性材料として電磁鋼板にろう付けするオーステナイト系ステンレス鋼板が、質量％で、Ｃ：０．０２～０．３０％、Ｓｉ：０．１～２．０％、Ｍｎ：４．５～１２．０％、Ｎｉ：５．０～８．０％、Ｃｒ：１６．０～２２．０％、およびＮ：０．１～０．５％を含んでいると、この化学組成を満たしていないオーステナイト系ステンレス鋼板と電磁鋼板とをろう付けしたときと比べて、電磁鋼板内の歪に応じて磁化の向きを変えることができる磁区の割合が増加し、磁歪素子の発電性能が向上した。その理由は明らかではないが、次のように推定される。

　オーステナイト系ステンレス鋼板と電磁鋼板とをろう付けする際には、オーステナイト系ステンレス鋼板と電磁鋼板は共にろう付け温度まで昇温され、その後、ろう付け温度から室温まで冷却される。この冷却過程における熱膨張係数は、オーステナイト系ステンレス鋼板の方が電磁鋼板よりも大きい。そのため、熱歪によってオーステナイト系ステンレス鋼板には引っ張り歪が導入され、電磁鋼板には圧縮歪が導入される。尚、このとき電磁鋼板は、オーステナイト系ステンレス鋼板にしっかりとろう付けされた状態で圧縮歪が導入されるため、歪が大きくなっても塑性変形までは生じ難いと考えられる。

　一般的に、オーステナイト系ステンレス鋼板ではオーステナイト相（γ相）へ降伏歪を超える歪が与えられると、γ相がマルテンサイト相へ変態するトリップ変態が生じる。このトリップ変態が生じると、オーステナイト系ステンレス鋼板の歪が緩和されて電磁鋼板の圧縮歪が低下してしまう。しかしながら、上記化学組成の要件を満たす特定のオーステナイト系ステンレス鋼板ではγ相が安定であるため、ろう付後の冷却時に大きな歪がオーステナイト系ステンレス鋼板のγ相に加えられたとしても、トリップ変態が抑制されるため、歪の緩和は生じないと考えられる。その結果、電磁鋼板の圧縮歪が低下することなく維持される。

　電磁鋼板には１８０°磁区と９０°磁区が存在し、電磁鋼板へ圧縮歪や引っ張り歪が加えられると、１８０°磁区が９０°磁区へ、あるいは、９０°磁区が１８０°磁区へと変わることによって、電磁鋼板内の磁化の向きが変化する。電磁鋼板に検出用コイルを巻いておけば、そのコイルには電磁誘導の法則に従って誘導電圧が発生する。本発明においては、ろう付後の冷却時に熱歪によって電磁鋼板に圧縮歪が導入されたとき、弾性材料である特定の化学組成のオーステナイト系ステンレス鋼板ではトリップ変態による歪の緩和が抑制されることによって、圧縮歪による電磁鋼板の９０°磁区の増加が生じ、歪に応じて磁化の向きを変えることができる磁区の割合が増加して、磁歪素子の発電性能が向上すると考えられる。このように電磁鋼板への圧縮歪みを大きくして発電性能を向上させることは、上記化学組成の要件を満たす特定のオーステナイト系ステンレス鋼を弾性材料として電磁鋼板にろう付けすることによって発現される。

　上記効果は、オーステナイト系ステンレス鋼板と電磁鋼板を含む積層体の加工歪を取り除くための焼鈍のときに、焼鈍温度から室温まで冷却される過程においても同様に発揮されると考えられる。

　以下に、例示的な実施形態を挙げて本発明の説明を行うが、本発明は以下の実施形態に限定されるものではない。

　１．発電用磁歪素子
　本発明は、１以上の電磁鋼板層と、１以上の弾性材料層とを含む積層体で形成された発電用磁歪素子であって、各電磁鋼板層は少なくとも１枚の電磁鋼板を含み、各弾性材料層は少なくとも１枚の弾性材料を含み、弾性材料層の少なくとも１つは、後述する特定の化学組成のオーステナイト系ステンレス鋼板を含み、上記積層体は、電磁鋼板と、オーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を少なくとも１つ有する、発電用磁歪素子に関する。

　本発明において「発電用磁歪素子」（以下、しばしば、「磁歪素子」と略す場合もある）とは、磁歪特性、即ち、磁場の印加による形状変化（即ち、歪み）、を示す磁性材料によって形成された磁歪部を有し、磁歪部の逆磁歪に基づく発電が可能な素子を意味する。

　本発明の発電用磁歪素子を形成する積層体は、１以上電磁鋼板層を含み、電磁鋼板層は、磁歪材料として少なくとも１枚の電磁鋼板を含む。本発明において「電磁鋼板」とは、鉄（Ｆｅ）にケイ素（Ｓｉ）を添加して鉄の磁気特性を向上させた、「ケイ素鋼板」と呼ばれることもある機能材料である。本発明における電磁鋼板は、ケイ素の含有量が０．５％以上４％以下の電磁鋼板である。ケイ素の含有量が０．５％以上４％以下の電磁鋼板はケイ素添加による電気抵抗の増加によって、交流振動における磁化変化を妨げる渦電流の発生を抑制できるため、磁歪部に用いるのに適している。

　本発明における電磁鋼板は、酸化物系の被膜の設けられているものでも、設けられていないものでもよい。後述するように、電磁鋼板とろう材との間により強固な金属結合が形成されることから、電磁鋼板は、酸化物系の被膜の設けられているものが好ましい。酸化物系の被膜は、鉄損の低減を目的として市販の電磁鋼板に設けられている絶縁被膜や張力被膜でよい。

　さらに電磁鋼板層に含まれる少なくとも１枚の電磁鋼板は、方向性電磁鋼板でも、無方向性電磁鋼板でもよい。電磁鋼板層は、方向性電磁鋼板と無方向性電磁鋼板のいずれか一方のみで構成されたものであっても、両方を含むものであってもよい。方向性電磁鋼板とは、鋼板の圧延方向に金属結晶の結晶方位を揃えたものである。具体的には、その圧延方向に＜００１＞方向を揃え、圧延面を｛１１０｝方位とした｛１１０｝＜００１＞ＧＯＳＳ集合組織を有する電磁鋼板である。一方、無方向性電磁鋼板とは、金属結晶の結晶方位が一定の方向に揃えられていない、比較的ランダムな結晶方位を有するものである。方向性電磁鋼板も、無方向性電磁鋼板も、飽和磁歪がＦｅＧａ合金やＦｅＣｏ合金よりも低い材料であるが、従来の磁歪材料と同等またはそれらを超える発電が可能である。その理由は明確ではないが、次のように推定される。

　上述したように、方向性電磁鋼板は、その圧延方向に＜００１＞方向を揃え、圧延面を｛１１０｝方位とした｛１１０｝＜００１＞ＧＯＳＳ集合組織を有する。方向性電磁鋼板の＜００１＞方向にバイアス磁場を印加した状態で、圧縮歪みを負荷した場合、方向性電磁鋼板の磁束密度は大きく変化する。これは、方向性電磁鋼板の＜００１＞方向に所定の磁場を印加すると、＜００１＞方向に平行な１８０°磁区と９０°磁区との割合が、両者が上手く相互作用する割合となり、方向性電磁鋼板に歪みを負荷した際に、１８０°磁区から９０°磁区への変換、あるいは、９０°磁区から１８０°磁区への変換が生じやすくなるためと考えられる。具体的には、１８０°磁区の磁化の方向に平行（すなわち、＜００１＞方向）に圧縮歪みを負荷すると、１８０°磁区が減少して９０°磁区が増加し、＜００１＞方向に引っ張り歪みを負荷すると、９０°磁区が減少して１８０°磁区が増加する。また、１８０°磁区の磁化の方向に垂直（すなわち、＜１１０＞方向）に圧縮歪みを負荷すると、９０°磁区が減少して１８０°磁区が増加し、＜１１０＞方向に引っ張り歪みを負荷すると１８０°磁区が減少して９０°磁区が増加する。これらの磁区の変化によって、方向性電磁鋼板の磁化が変化し、磁歪素子として機能する。磁歪発電デバイスにおいては、上記磁化の変化によって、磁歪素子に巻かれた検出用コイルに電圧が誘起される。

　また、無方向性電磁鋼板には方向性電磁鋼板のような結晶配向は存在しないが、バイアス磁場を印加した状態で歪みを負荷した場合には、磁束密度が大きく変化する。無方向性電磁鋼板では、結晶方位が比較的ランダムであるために、方向性電磁鋼板に比べて磁区が小さい。そのために、歪みを負荷した場合、多数ある磁区の中でより動きやすい磁区から動くことが可能になるため、磁歪素子として使用した際に、大きな磁束密度の変化が得られると考えられる。

　本発明においては、方向性電磁鋼板の方が無方向性電磁鋼板よりも大きな磁化の変化を誘起しやすいことから、方向性電磁鋼板の方が磁歪素子に含まれる電磁鋼板として好ましい。

　方向性電磁鋼板の具体例としては、例えば、日本製鉄のオリエントコア、オリエントコアハイビー（例えば、２７ＺＨ１００）、オリエントコアハイビー・レーザー、オリエントコアハイビー・パーマネントが挙げられる。

　無方向性電磁鋼板の具体例としては、例えば、日本製鉄のハイライトコア（例えば、３５Ｈ２１０）、ホームコアが挙げられる。

　電磁鋼板層に含まれる電磁鋼板の数に特に限定はなく、１枚でも、２枚以上でもよいが、電磁鋼板の枚数は1枚～１００枚が好ましく、２枚～２０枚がより好ましい。発電電圧は磁歪素子の断面積に比例するため、複数の電磁鋼板を積層して断面積を大きくすることで、発電電圧を大きくすることが可能となる。また、振動によって、電磁鋼板には振動周波数に応じた交流磁化が生じるが、磁性体である電磁鋼板に交流磁化が生じると、その磁化を妨げる渦電流が発生する。このとき、電磁鋼板の板厚が薄い場合の方が、板厚が厚い場合と比べて渦電流が発生し難くなるため、板厚の薄い電磁鋼板の使用が発電量の観点から有利になる。

　電磁鋼板層に複数の電磁鋼板が含まれる場合、同じ電磁鋼板を複数枚含むものでも、数種の異なる電磁鋼板を含むものでもよいが、電磁鋼板は互いに接合されている。電磁鋼板層内の電磁鋼板の接合方法に特に限定はないが、通常、接着剤や接着シートを間に介した貼り合わせ、ろう材接合、液相拡散接合等が挙げられ、ろう材接合が好ましい。複数の電磁鋼板が互いにろう材部を介して接合されていると、磁歪発電デバイスの作動時に振動による曲げ歪が積層体に加えられたとき、電磁鋼板間のろう材からなる接合部によって、積層体全体に加えられた歪の低減を抑制することができる。さらにこの歪の低減の抑制によって、発電用磁歪素子の発電量の低減を抑制することができる。

　発電用磁歪素子の寸法は、それを備える磁歪発電デバイスの寸法によっても異なるため、本発明の発電用磁歪素子において磁歪部を形成する電磁鋼板層の寸法にも特に限定はない。電磁鋼板層の寸法は、大きければ大きいほど、発電デバイスにおいてコイルの巻き数を多くして、より大きな電圧を得ることができるため好ましい。また、磁歪部を形成する電磁鋼板層の厚みにも特に限定はないが、通常、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。磁歪部の厚みが０．２ｍｍ以上であれば、磁束の変化を大きくできるため、発生電圧も大きくできるため有利であり、１０ｍｍ以下であれば、振動に適した剛性の設計が容易となるため有利である。

　本発明の発電用磁歪素子を形成する積層体は、１以上の弾性材料層をさらに含み、各弾性材料層は少なくとも１枚の弾性材料を含む。本発明の磁歪素子において弾性材料層は応力制御部として機能する。本発明の磁歪素子における「応力制御部」とは、磁歪素子に曲げ歪み、等を加えた際に磁歪部全体に対して圧縮、または、引っ張りのどちらか一方の応力負荷を達成するために、応力を制御するための部分である。

　本発明において、弾性材料層の少なくとも１つは、化学組成が、質量％で、
　Ｃ　：　０．０２～０．３０％、
　Ｓｉ：　０．１～２．０％、
　Ｍｎ：　４．５～１２．０％、
　Ｎｉ：　５．０～８．０％、
　Ｃｒ：　１６．０～２２．０％、および
　Ｎ　：　０．１～０．５％
　を含むオーステナイト系ステンレス鋼板（以下、しばしば、「特定のオーステナイト系ステンレス鋼板」と称する）を含む。オーステナイト系ステンレス鋼板とは、常温でオーステナイト相を主要な組織とするステンレス鋼板であり、オーステナイト相を安定させるニッケルを主成分として含む、「クロム・ニッケル系ステンレス鋼板」に分類されるステンレス鋼板である。オーステナイト系ステンレス鋼板が上記化学組成をみたすことによって、オーステナイト相（γ相）が安定化し、γ相のマルテンサイト相へのトリップ変態が抑制される。その結果、磁歪素子に加えられた歪の緩和が発生しないまたは発生しにくくなると考えられる。

　本発明の発電用磁歪素子において使用する特定のオーステナイト系ステンレス鋼板の化学組成は、質量％で、
　Ｃ　：　０．０５～０．３０％、
　Ｓｉ：　０．１～１．５％、
　Ｍｎ：　８．０～１２．０％、
　Ｎｉ：　５．５～８．０％、
　Ｃｒ：　１６．０～１９．５％、
　Ｎ　：　０．２～０．５％
　を含むことが好ましい。

　特定のオーステナイト系ステンレス鋼板に含まれるＣ（炭素）は、鋼に固溶してオーステナイト相を安定化する元素であり、高強度化にも寄与する。Ｃの含有量が０．０２質量％以上であれば、この効果が十分に発揮され、０．０５質量％以上であれば、オーステナイト相がより安定化する。一方、Ｃの含有量が０．３質量％以下であれば、オーステナイト粒界への炭化物の析出が抑制されて耐錆性が劣化しにくくなる。

　特定のオーステナイト系ステンレス鋼板に含まれるＳｉ（ケイ素）は、加工硬化性、時効効果性を向上させる元素である。Ｓｉの含有量が０．１質量％以上であれば、この効果が十分に発揮される。一方、Ｓｉの含有量が２質量％以下であれば、フェライト・オーステナイトの２相組織が形成される可能性は低く、１．５質量％以下では可能性はさらに低くいため、熱膨張係数の低下も生じにくい。熱膨張係数の低下は、ろう付される電磁鋼板に生じる圧縮歪の低下をもたらすため好ましくない。

　特定のオーステナイト系ステンレス鋼板に含まれるＭｎ（マンガン）は、オーステナイト相を安定化させる作用がある。Ｍｎの含有量が４．５質量％以上であれば十分な安定化作用が得られ、８質量％以上ではオーステナイト相を安定化する作用がより高くなる。一方、Ｍｎの含有量が１２質量％を越えると、その効果は飽和する。

　特定のオーステナイト系ステンレス鋼板に含まれるＮｉ（ニッケル）も、オーステナイト相を安定化する元素である。Ｎｉの含有量が５質量％以上であれば十分な安定化作用が得られ、５．５質量％以上ではオーステナイト相を安定化する作用がより高くなる。一方、Ｎｉの含有量が８質量％を越えると、その効果は飽和する。

　特定のオーステナイト系ステンレス鋼板に含まれるＣｒ（クロム）は耐錆性に寄与する。Ｃｒの含有量が１６質量％以上であれば、十分な耐錆性が得られる。一方、Ｃｒの含有量が２２質量％以下であれば、フェライト・オーステナイトの２相組織が形成される可能性は低く、１９．５質量％以下では可能性はさらに低くいため、熱膨張係数の低下も生じにくい。熱膨張係数の低下は、ろう付される電磁鋼板に生じる圧縮歪の低下をもたらすため好ましくない。

　特定のオーステナイト系ステンレス鋼板に含まれるＮ（窒素）は、Ｃと同様に、鋼に固溶してオーステナイト相を安定化する元素であり、高強度化にも寄与する。Ｎの含有量が０．１質量％以上であれば、この効果が十分に発揮され、０．２質量％以上であれば、オーステナイト相がより安定化する。一方、Ｎの含有量が０．５質量％以下であれば、鋼中にブローホールが残存して表面欠陥や内部欠陥の原因となることはない。

　尚、オーステナイト系ステンレス鋼板は、主成分として鉄を含有し、上記質量％は、鉄および不純物を含む全元素の質量の合計を１００としたときの質量％である。本発明において使用する特定のオーステナイト系ステンレス鋼板は上述した含有量のＣ、Ｓｉ、Ｍｎ、Ｎｉ、Ｃｒ、Ｎを含有する限り、他の元素を含んでもよい。例えば、オーステナイト系ステンレス鋼板はさらにＰ（リン）、Ｏ（酸素）やＳ（硫黄）を含んでもよい。具体的には、オーステナイト系ステンレス鋼板の化学組成は、質量％で、
　Ｐ：　≦０．０３０
　Ｓ：　≦０．０３０
　Ｏ：　≦０．０１を含んでもよい。

　オーステナイト系ステンレス鋼板に含まれるＰの含有量が０．０３０質量％以下であれば、熱間加工性の劣化が抑制される。

　オーステナイト系ステンレス鋼板に含まれるＯの含有量が０．０１質量％以下であれば、熱間加工性の劣化が抑制される。

　オーステナイト系ステンレス鋼板に含まれるＳの含有量が０．０３０質量％以下であれば、熱間加工性の劣化が抑制される。

　さらに特定のオーステナイト系ステンレス鋼板は、下記式で表されるＭｄ３０値が－１２０以下であることが好ましい。

　（上記式において、各元素の濃度は質量％である。）

　上記式で表されるＭｄ３０値は、オーステナイト相の安定性の指標である。Ｍｄ３０値が－１２０以下であれば、オーステナイト系ステンレス鋼板に対して歪が作用したときに、トリップ変態が生じ難くなるため好ましい。

　特定のオーステナイト系ステンレス鋼板は、その化学組成が、質量％で、Ｃ：０．０２～０．３０％、Ｓｉ：０．１～２．０％、Ｍｎ：４．５～１２．０％、Ｎｉ：５．０～８．０％、Ｃｒ：１６．０～２２．０％、およびＮ：０．１～０．５％を含むオーステナイト系ステンレス鋼板である限り限定はなく、市販のオーステナイト系ステンレス鋼板の化学組成を調整し、板状に加工して使用することができる。

　本発明の発電用磁歪素子は、上述した特定のオーステナイト系ステンレス鋼板を含む弾性材料層を少なくとも１つ有する限り、特定のオーステナイト系ステンレス鋼板以外の弾性材料を含んでもよい。このような他の弾性材料は、特定のオーステナイト系ステンレス鋼板と共に同じ弾性材料層に含まれていてもよいし、別の弾性材料層に含まれていてもよい。特定のオーステナイト系ステンレス鋼板以外の弾性材料に特に限定はなく、非磁性材料および磁性材料のいずれも使用可能である。

　応力制御部として機能する弾性材料を非磁性材料とすると、磁歪素子の磁歪部のみに磁場が優先的に流れるため、磁歪部のバイアス磁場の調整が容易であるため好ましい。さらに、磁歪部が方向性電磁鋼板で形成され、応力制御部が非磁性材料で形成された磁歪素子に曲げ歪みを負荷した場合には、他の組み合わせと比べてより大きな磁束密度の変化が生じる。これは、弾性材料に磁性材料を用いた場合には弾性材料と電磁鋼板の間に磁気的相互作用が生じ、９０°磁区と１８０°磁区の変換が妨げられる場合があるが、弾性材料が非磁性材料の場合には、このような磁気的相互作用が生じないため、電磁鋼板の９０°磁区と１８０°磁区の変換が生じ易くなるからであると考えられる。

　非磁性材料である弾性材料としては、繊維強化プラスチック（例：ガラス繊維強化プラスチック（ＧＦＲＰ）、炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ））、銅合金（例：黄銅、りん青銅）、アルミ合金（例：ジュラルミン）、チタン合金（例：Ｔｉ－６Ａｌ－４Ｖ）等が挙げられるが、これらに限定されるものではない。また、オーステナイト系ステンレス鋼も非磁性材料であり、上述した化学組成の要件を満たすものに加えて、上述した化学組成の要件を満たしていないオーステナイト系ステンレス鋼板も弾性材料として使用可能である。中でも、ヤング率が比較的高く、曲げ歪みを負荷した場合の中立面を磁歪部の外に位置させることが容易である点で、繊維強化プラスチック、オーステナイト系ステンレス鋼が好ましい。

　弾性材料として磁性材料を使用すると、コスト低減に効果がある。磁歪素子の磁歪部が方向性電磁鋼板または無方向性電磁鋼板であり、応力制御部として機能する弾性材料が磁性材料である鋼板の場合、バイアス磁場を印加したときに、磁歪部と応力制御部の両方にバイアス磁場が流れる。しかし、磁歪部を形成する方向性電磁鋼板または無方向性電磁鋼板はそもそも高透磁率材料であるため、磁歪部により多くのバイアス磁場が流れるため、発電に十分な磁区変化が生じると考えられる。しかし、応力制御部が非磁性材料の場合と比較すると、磁性材料で形成された応力制御部に流れる磁束分だけ磁歪部に印加される磁力が少なくなる。この磁力の減少を補うためには、磁歪発電デバイスの備える磁石の強度を高めれば良い。

　磁性材料である弾性材料としては、一般構造用圧延鋼材（例：ＳＳ４００）、一般構造用炭素鋼（例：Ｓ４５Ｃ）、高張力鋼（例：ＨＴ８０）、フェライト系ステンレス鋼（例：ＳＵＳ４３０）、マルテンサイト系ステンレス鋼（例：ＳＵＳ４１０）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。

　弾性材料層に含まれる弾性材料（特定のオーステナイト系ステンレス鋼板も含む）の数に特に限定はなく、１枚でも、２枚以上でもよい。複数の弾性材料が含まれる場合、同じ弾性材料を複数枚含むものでも、数種の異なる弾性材料を含むものでもよいが、弾性材料は互いに接合されている。弾性材料層内の弾性材料の接合方法に特に限定はないが、通常、接着剤や接着シートを間に介した貼り合わせ、ろう材接合、液相拡散接合等が挙げられる。尚、本発明の発電用磁歪素子を形成する積層体が、電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を少なくとも１つ有するように、他の弾性材料は配置されなければならない。積層体の構成および配置については後述する。

　応力制御部として機能する弾性材料層の寸法に特に限定はないが、磁歪部を形成する電磁鋼板層の全体に対して圧縮、または、引っ張りのどちらか一方の応力負荷を達成するという観点から、電磁鋼板層と同じまたは電磁鋼板層より大きいことが望ましい。応力制御部として機能する弾性材料層の厚みにも特に限定はないが、通常、０．０２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、好ましくは０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。弾性材料層の厚みが０．０２ｍｍ以上であれば、磁歪部全体に対して圧縮、または、引っ張りのどちらか一方の応力負荷を達成する上で有利であり、５０ｍｍ以下であれば、磁歪素子の振動の妨げを抑制することができる。

　本発明の発電用磁歪素子を形成する積層体は、上述した電磁鋼板と、上述した特定のオーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を少なくとも１つ有する。当該積層部内のろう材部とは、電磁鋼板および特定のオーステナイト系ステンレス鋼板に接合可能な金属ろう材によって構成された接合部である。

　電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部内のろう材部を構成するろう材は、電磁鋼板および特定のオーステナイト系ステンレス鋼板と金属結合を形成可能なものである限り特に限定はなく、例えば、銀ろう、銅ろう、ニッケルろう、鉄ろう、金ろう、アルミニウムろう、チタンろうなどの多くの種類のろう材が挙げられる。種々のろう材の中でも、ニッケル（Ｎｉ）を主要元素とするろう材（以下、しばしば、「Ｎｉ系ろう材」と略す場合もある）または鉄（Ｆｅ）を主要元素とするろう材（以下、しばしば、「Ｆｅ系ろう材」と略す場合もある）によって構成され得るろう材部が本発明においては好ましい。

　本発明においてＮｉ系ろう材からなるろう材部は、Ｎｉを主要元素とし、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含むことが好ましい。このようなろう材部を形成することが可能なろう材としては、ＪＩＳ　Ｚ　３２６５に記載されている、ＢＮｉ－１、ＢＮｉ－１Ａ、ＢＮｉ－２、ＢＮｉ－３、ＢＮｉ－４、ＢＮｉ－５、ＢＮｉ－６、ＢＮｉ－７等の組成を有するろう材が挙げられる。一般的に、Ｎｉを主要元素としたろう材は、金属と金属とのろう付けに使用されるものであり、上述したように、酸化物系の被膜を付した状態で市販されている電磁鋼板のろう付けには不向きと考えられていた。しかしながら、本発明者らがＮｉを主要元素とし、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含むろう材を用いて電磁鋼板の接合を行ったところ、驚くべきことに、強固な結合を形成することができた。その理由は定かではないが、電磁鋼板とろう材との間に、強固な金属結合、即ち、電磁鋼板由来のＦｅとろう材部由来のＮｉとが合金化した領域が形成されることが認められた。

　上記合金化した領域は、発電用磁歪素子の厚み方向の断面の元素分析によって確認することができる。発電用磁歪素子の断面の元素分析の方法に特に限定はないが、エネルギー分散型Ｘ線分析装置（ＥＤＳ）を搭載した走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）（「ＳＥＭ－ＥＤＳ」と略す場合もある）による断面の元素分析や、電子プローブマイクロアナライザー（ＥＰＭＡ）によるライン分析で行うことができる。本発明においては、ＳＥＭ－ＥＤＳによる磁歪発電素子の断面の元素分析によって合金化した領域の確認および測定を行う。ＳＥＭ－ＥＤＳの装置の一例としては、ＪＥＯＬ社製のＪＳＭ－７０００Ｆ（ＥＤＳはＪＥＤ－２３００）が挙げられる。

　例えば、本願の実施例１２のように、磁歪素子を幅方向に切断し、ＳＥＭ－ＥＤＳによる元素分析を行うと、Ｆｅの濃度プロファイルは、電磁鋼板内部では高く、ろう材部の中央部では非常に低い。一方、Ｎｉの濃度プロファイルは、ろう材部内では高く、電磁鋼板の中央部では非常に低い。これは使用したＮｉ系のろう材には少量（３質量％）のＦｅしか含まれておらず、電磁鋼板にはＮｉが含まれていないためである。

　また、断面の分析ライン上の複数個所において、ＥＤＳによる点分析を行い、その部位の組成を定量化することで、ＦｅとＮｉの濃度を求めることができる。尚、同一分析ライン上の測定値においてばらつきがみられる場合は、測定値の平均値を濃度とする。

　さらに電磁鋼板に由来するＦｅとＮｉ系ろう材部に由来するＮｉとが合金化している領域では、ろう材部側には、使用したろう材のＦｅ濃度よりもＦｅ濃度が高い領域が存在する。このとき、ろう材部側のＦｅ濃度の増加は、電磁鋼板側からろう材部へのＦｅの拡散によるものであり、０．２質量％以上のＦｅがろう材部に拡散することによって、拡散したＦｅとろう材部のＮｉとが互いに合金化するため好ましい。よって、Ｆｅ濃度が［使用したろう材に含有されるＦｅ濃度］＋０．２質量％以上である領域が、電磁鋼板由来のＦｅとろう材部由来のＮｉとが合金化した領域となる。電磁鋼板側からろう材部へと拡散するＦｅの量は０．５質量％以上であることがより好ましく、拡散量が多いほど合金化した領域が増加し、強固な接合が形成されると考えられる。

　同様に、電磁鋼板側には、電磁鋼板に含まれるＮｉ濃度よりもＮｉ濃度が高い領域が存在する。電磁鋼板側のＮｉ濃度の増加は、ろう材部側から電磁鋼板へのＮｉの拡散によるものであり、０．２質量％以上のＮｉが電磁鋼板に拡散することによって、拡散したＮｉと電磁鋼板のＦｅとが互いに合金化するため好ましい。よって、電磁鋼板側においては、Ｎｉ濃度が［使用した電磁鋼板のＮｉ濃度］＋０．２質量％以上である領域が、電磁鋼板由来のＦｅとろう材部由来のＮｉとが合金化した領域となる。ろう材部側から電磁鋼板へと拡散するＮｉの量は０．５質量％以上であることがより好ましく、拡散量が多いほど合金化した領域が増加し、強固な接合が形成されると考えられる。

　本発明においては、合金化した領域の幅Ｌは、２μｍ以上であることが好ましい。幅Ｌが２μｍ以上であれば、高い接合強度を発現するのに十分である。幅Ｌは大きいほど接合強度が高くなるため、４μｍ以上であることがより好ましい。合金化した領域の幅Ｌは、電磁鋼板とＮｉ系ろう材部との接触面の複数個所において、ＥＤＳによる点分析を行い、元素組成を定量化し、得られたＦｅ濃度およびＮｉ濃度に基づき、合金化した領域（即ち、ろう材部側のＦｅ濃度が［使用したろう材に含有されるＦｅ濃度］＋０．２質量％以上である領域、および電磁鋼板側のＮｉ濃度が［使用した電磁鋼板のＮｉ濃度］＋０．２質量％以上である領域）を決定することで求めることができる。尚、合金化した領域の幅Ｌが２μｍ以上であるか否かは、ＦｅとＮｉのそれぞれの濃度プロファイルに基づき、Ｆｅ濃度とＮｉ濃度とが近接する部分を含む任意の２μｍ以上の領域を接触面内部から選択し、選択した領域の元素組成を定量化することによって確認することもできる。

　また、合金化した領域が電磁鋼板側およびＮｉ系ろう材部側の両方に存在する場合には、Ｎｉ系ろう材部側の合金化した領域と電磁鋼板側の合金化した領域とは連続しており、Ｎｉ系ろう材部側の合金化した領域の幅Ｌ１および電磁鋼板側の合金化した領域の幅Ｌ２の合計が２μｍ以上であれば、高い接合強度を発現するのに十分である。さらに、幅Ｌ１および幅Ｌ２はそれぞれが１μｍ以上であることがより好ましく、２μｍ以上であることがより好ましい。これは幅Ｌ１および幅Ｌ２は大きいほど接合強度が高くなるためである。尚、ろう付け中にろう材は液相になるため、電磁鋼板のＦｅは液相のろう材部へ拡散し易くなり、そのため幅Ｌ１は幅Ｌ２よりも広くなる傾向がある。

　本発明の発電用磁歪素子中に、電磁鋼板とＮｉ系ろう材で形成されたろう材部との接触面が複数存在するときは、当該接触面の少なくとも１つにおいて合金化している領域が形成されていることが好ましい。さらに全接触面の７０％以上で合金化している領域が形成されていることがより好ましく、当該接触面のすべてにおいて合金化している領域が形成されていることが最も好ましい。

　オーステナイト系ステンレス鋼板とＮｉ系ろう材で形成されたろう材部との接合界面付近においても、ろう材成分のオーステナイト系ステンレス鋼板への拡散が生じると考えられる。しかしながら、オーステナイト系ステンレス鋼板の板厚方向の中央部の元素分析を上述した合金化した領域と同様にＳＥＭ－ＥＤＳ等で行うと、接合前のオーステナイト系ステンレス鋼板の元素組成と同じである。尚、オーステナイト系ステンレス鋼板の板厚方向の中央部は、積層体全体の厚みと積層した鋼板などの厚みから推定するか、あるいはＦｅ元素のライン分布から中央を定めることができる。

　Ｎｉを主要元素としたろう材は耐食性にも優れていることから、磁歪発電デバイスの耐久性にも寄与する。

　本発明においてＦｅ系ろう材からなるろう材部は、Ｆｅを主要元素とし、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、Ｍｇ酸化物、Ｃｒ酸化物、およびＳｉ酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸化物をさらに含むことが好ましい。このようなろう材部を形成することが可能なろう材としては、Ｆｅ－Ｃｒ－Ｎｉ－Ｓｉ－Ｐ－Ｍｏ系、Ｆｅ－Ｎｉ－Ｂ－Ｃ系、Ｆｅ－Ｂ－Ｓｉ系、などのろう材が使用可能である。具体的な組成の例としては以下が挙げられる。
　Ｆｅ－２０％Ｃｒ－３０％Ｎｉ－５．０％Ｓｉ－８．０％Ｐ－２．０％Ｍｏ
　Ｆｅ－２０％Ｃｒ－２０％Ｎｉ－５．０％Ｓｉ－８．０％Ｐ－２．０％Ｍｏ
　Ｆｅ－２０％Ｃｒ－１５％Ｎｉ－５．０％Ｓｉ－８．０％Ｐ－２．０％Ｍｏ
　Ｆｅ－３２％Ｎｉ－１３％Ｂ－１．０％Ｃ
　Ｆｅ－１４％Ｂ－２．５％Ｓｉ－１．０％Ｃ－１．２％Ｐ

　本発明者らがＦｅを主要元素とする上述のようなろう材を用いて電磁鋼板の接合を行ったところ、驚くべきことに、強固な結合を形成することができた。その理由は定かではないが、次のように考えられる。通常、電磁鋼板のＦｅの含有量はろう材のＦｅ含有量よりも多い。電磁鋼板とＦｅ系ろう材をろう付け熱処理によって接合させた後に、接合部の断面において板厚方向にＦｅ濃度プロファイルを上述したような元素分析によって測定した場合、接合界面近傍において、Ｆｅ濃度プロファイルは電磁鋼板からＦｅ系ろう材に渡って連続的に変化するようになる。このようにＦｅ濃度が連続的に変化している場合には、接合部位において電磁鋼板のＦｅとろう材のＦｅとが混ざり合って十分な接合強度が得られる。

　本発明において好ましいろう材であるＮｉ系ろう材およびＦｅ系ろう材のそれぞれを用いたろう材部は、さらにＭｇ酸化物、Ｃｒ酸化物、およびＳｉ酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸化物を含むことが好ましい。これら酸化物は、電磁鋼板の表面に存在していた酸化物被膜に由来するものであり、ろう材によって剥がされて、ろう材の中に取り込まれたものである。電磁鋼板の酸化物被膜から酸化物がろう材に取り込まれることによって、電磁鋼板とろう材との間に強固な金属結合が形成されると考えられる。Ｍｇ酸化物、Ｃｒ酸化物、Ｓｉ酸化物は、いずれか１種が含まれていればよいが、２種または３種を含んでいてもよい。これらの酸化物は金属に比べて変形し難い。よって、当該酸化物を含むろう材部を含む磁歪素子は、酸化物を含まないろう材部を含む磁歪素子と比べて、振動による曲げ歪が加えられたときに変形しにくくなる。その結果、積層体の層間の歪の緩和が更に抑制されて、発電量が向上する。尚、ろう材部中において酸化物は、単独で存在していても良いし、少なくとも一種の当該酸化物を含む複合酸化物として存在していても良い。

　さらにろう材部中の酸化物の形状は塊状であることが好ましい。塊状の酸化物がろう材部中に存在することによって、ろう材部の変形がより発生しにくくなる。ろう材部中の塊状の酸化物の存在を確認する方法に特に限定はないが、積層体を板面に垂直に切断し、その断面のろう材部を走査型電子顕微鏡（ＳＥＭ）などを用いて観察することができる。このとき、観察した視野内に存在する酸化物の最大径を測定し、塊状の酸化物の大きさとすることができる。塊状の酸化物の大きさは、１３０μｍ以下が好ましく、９０μｍ以下がより好ましく、７０μｍ以下が更に好ましい。塊状の酸化物の大きさが１３０μｍ以下であれば、酸化物とろう材母相とが剥離しがたいため好ましい。また、当該積層体の板厚方向に測定したときの酸化物の大きさが、ろう材部の厚みの９５％以下であること好ましく、７０％以下であることがより好ましい。酸化物の大きさが、ろう材部の厚みの９５％以下であれば、酸化物とろう材母相とが剥離しがたいため好ましい。

　さらにろう材は、ろう材自体の強度改善のために、ＣｕやＭｏを含有するものでもよい。

　また、本発明の磁歪素子に複数の電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部が存在し、複数のろう材部を有する場合、当該複数のろう材部は同じろう材によって形成されていてもよいし、異なるろう材によって形成されたろう材部が混在してもよい。

　電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部内のろう材部の厚みは、電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板とが接合される限り特に限定はないが、５～１００μｍであることが好ましい。ろう材部の厚みが５μｍ未満では、ろう材と電磁鋼板との金属結合が不十分な場合がある。特に電磁鋼板がその表面に酸化物被膜を有する場合、ろう材部の厚みが５μｍ未満では、当該酸化物被膜を電磁鋼板から剥離させてろう材の中に取り込む作用が低下して、ろう材と電磁鋼板の金属結合が不十分となり、接合強度が低下する。尚、ろう材部の厚みが１００μｍ超となっても、接合の強度や耐久性について、それ以上の効果は認められない。

　さらにろう材部には体積率で５０％以下の空隙が存在しても良い。空隙には歪の緩和作用があり、体積率で５０％以下であれば、耐久性がさらに向上する効果がある。尚、空隙の体積率が０％の場合でも耐久性に問題は生じない。また、ろう材部の空隙は、積層体の層間における歪の緩和が生じるが、空隙が体積率で５０％以下であれば、発電量に与える影響を最小限に抑えることができる。これは、層間の体積率の５０％超が金属系で剛性の高いろう材で占められ、電磁鋼板に強固に接合されているためと考えられる。

　本発明の磁歪素子を形成する積層体は、電磁鋼板と、特定のオーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を少なくとも１つ有している。当該ろう付け積層部は、積層体内で隣接する電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合される部分であって、電磁鋼板／ろう材部／特定のオーステナイト系ステンレス鋼板の順に積層された部分でも、特定のオーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材部／電磁鋼板の順に積層された部分のいずれでもよい。また、特定のオーステナイト系ステンレス鋼板の両面にろう材部を介して電磁鋼板が接合されといる場合（電磁鋼板／ろう材部／特定のオーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材部／電磁鋼板の場合）は、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部は２つ存在するものとする。

　本発明の磁歪素子を形成する積層体に含まれる電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部の数に特に限定はなく、１つでも、複数でも構わない。当該積層部が１つ存在すれば、当該積層部を有していない磁歪素子よりも発電性能が向上する。また、当該積層部が１つの場合には、複数の場合に比べて磁歪素子の厚みが薄くなるため、振動し易くなる。当該積層部が複数存在する場合には、電磁鋼板の断面積が増えるため発生電圧は大きくなる。尚、後述するように、発生電圧（Ｖ）は、Ｖ＝－Ｎ・Ｓ（ΔＢ／Δｔ）（式中、Ｓは磁歪素子の断面積、Ｎはコイルの巻き数、ΔＢは磁束密度の変化、Δｔは時間の変化である）で表されるため、複数の積層部が存在すると断面積Ｓが大きくなり、発電に有利に働く。ただし、ΔＢは電磁鋼板の単位断面積当たりの磁束変化であるため、電磁鋼板の枚数は関係ない。電磁鋼板の枚数を増やすと、電磁鋼板に作用する歪が減ってΔＢは低下する場合もあるが、Ｓの寄与が大きい場合には、発生電圧は大きくなる。よって、積層体に含まれる電磁鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板、他の弾性材料の厚み、大きさ、枚数等を考慮して、積層体の構成を設計することができる。

　上述したように、本発明の発電用磁歪素子を形成する積層体は、電磁鋼板と、特定のオーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を少なくとも１つ存在することによって、磁歪素子の発電性能の向上が達成されるため、電磁鋼板層および弾性材料層の数に限定はない。よって、電磁鋼板層と弾性材料層とを１つずつ有する積層体、複数の電磁鋼板層と１つの弾性材料層とを有する積層体、複数の電磁鋼板層と複数の弾性材料層とを有する積層体が挙げられる。また、各電磁鋼板層に含まれる電磁鋼板の数と種類、各弾性材料層に含まれる弾性材料の数と種類、およびそれらの接合手段にも特に限定はない。よって、本発明の発電用磁歪素子を形成する積層体として、種々の層構成が考えられる。

　本発明の発電用磁歪素子を形成する積層体の積層構造の一例として、下記の構造（１）～（７）が挙げられるが、これらに限定されるものではない。下記構造において、便宜上「オーステナイト」と示した部分は上述した特定のオーステナイト系ステンレス鋼板であり、「弾性材料」と示した部分は上述した特定のオーステナイト系ステンレス鋼板以外の弾性材料である。また、「接着剤部」と示した部分については、接着剤とろう材以外の別の接合手段による接合部に変更することができる。
　（１）電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト
　（２）電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト／ろう材部／電磁鋼板
　（３）電磁鋼板／ろう材部／電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト
　（４）電磁鋼板／ろう材部／電磁鋼板／ろう材部／電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト
　（５）電磁鋼板／ろう材部／電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト／ろう材部／電磁鋼板／ろう材部／電磁鋼板
　（６）電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト／ろう材部／電磁鋼板／接着剤部／弾性材料
　（７）電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト／接着剤部／電磁鋼板

　構造（１）の積層体は、１つ電磁鋼板層および１つの弾性材料層のみからなり、１つの電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する、最も単純な積層構造の積層体である。
　構造（２）の積層体は、２つ電磁鋼板層および１つの弾性材料層を有する。この構造においては、弾性材料層であるオーステナイト系ステンレス鋼板の両面にろう材部を介して電磁鋼板が接合されて、２つの電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部が形成されている。
　構造（３）および（４）の積層体は、１つ電磁鋼板層および１つの弾性材料層を有し、電磁鋼板層は２枚以上の電磁鋼板を含み、１つの電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する。
　構造（５）の積層体は、２つ電磁鋼板層および１つの弾性材料層を有し、各電磁鋼板層は２枚の電磁鋼板を含む。この構造においては、弾性材料層であるオーステナイト系ステンレス鋼板の両面にろう材部を介して電磁鋼板が接合されて、２つの電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部が形成されている。
　構造（６）の積層体は、２つ電磁鋼板層および２つの弾性材料層を有する。この構造においては、弾性材料層であるオーステナイト系ステンレス鋼板の両面にろう材部を介して電磁鋼板が接合されて、２つの電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部が形成されており、オーステナイト系ステンレス鋼板以外の弾性材料からなる弾性材料層が電磁鋼板層に接着されている。
　構造（７）の積層体は、２つ電磁鋼板層および１つの弾性材料層を有する。この構造においては、弾性材料層であるオーステナイト系ステンレス鋼板の一方の面にろう材部を介して電磁鋼板が接合されて、１つの電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部が形成されており、オーステナイト系ステンレス鋼板の他方の面には電磁鋼板層に接着されている。

　本発明の磁歪素子においては、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部以外の場所、例えば、電磁鋼板層内、弾性材料層内や、電磁鋼板と他の弾性材料との接合手段に特に限定はない。電磁鋼板や弾性材料は一般的な接合手段、例えば、接着剤や接着シートを間に介した貼り合わせ、液相拡散接合等の方法によって接合されていてもよいし、ろう材部を介して接合されていてもよい。ろう材は、樹脂系の接着剤と比べて接合強度が高く、紫外線、湿度などの環境因子による影響も受けにくいため、磁歪素子の耐久性の向上を可能とするため好ましい。特に電磁鋼板層内で複数の電磁鋼板が互いにろう材部を介して接合されていることが好ましい。磁歪発電デバイスの作動時に振動による曲げ歪が積層体に加えられたとき、電磁鋼板間のろう材からなる接合部によって、積層体全体に加えられた歪の低減を抑制することができる。さらにこの歪の低減の抑制によって、発電用磁歪素子の発電量の低減を抑制することができる。

　電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部以外の場所に設けるろう材部についても特に限定はなく、上述した電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部内のろう材部と同様である。また、本発明の磁歪素子を形成する積層体が電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部以外の場所、例えば、電磁鋼板層内、弾性材料層内や、電磁鋼板と他の弾性材料との間にろう材部を有する場合、複数のろう材部は同じろう材によって形成されていてもよいし、異なるろう材によって形成されたろう材部が混在してもよい。

　磁歪素子の製造方法について簡単に説明する。
　初めにろう材で結合する部分のみを作製する。電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板（および他の弾性材料）を所定の大きさにシャーリング切断し、使用する枚数の電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板（および弾性材料）を準備する。次に、所望の枚数および順番で電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板（および他の弾性材料）をろう材を挟みながら積層する。ろう材は、例えば、板厚が２５μｍ～７５μｍ程度の箔形状のものや、粒径が１５０μｍ以下の粉ろうの使用も可能である。箔形状のろう材を使用する場合は、ろう材も電磁鋼板（および弾性材料）と同じサイズに切断し、電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板（および他の弾性材料）と積層する。粉ろうを使用する場合は、電磁鋼板および／またはと特定のオーステナイト系ステンレス鋼板（または他の弾性材料）に粉ろうを塗布して積層していく。電磁鋼板、特定のオーステナイト系ステンレス鋼板（または他の弾性材料）およびろう材は、電磁鋼板、ろう材、特定のオーステナイト系ステンレス鋼板といった順番に積層することで、電磁鋼板層と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板とを含む電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を作製することができる。

　ろう付けするために、上記で重ね合わせた材料を熱処理に付す。１つの積層体を熱処理に付してもよいが、複数の積層体を重ねた状態で熱処理に付すこともできる。例えば、電磁鋼板、ろう材、電磁鋼板の順番に積層したものを複数個重ねた、電磁鋼板／ろう材／電磁鋼板／電磁鋼板／ろう材／電磁鋼板／．．．電磁鋼板／ろう材／電磁鋼板という状態や、電磁鋼板、ろう材、特定のオーステナイト系ステンレス鋼板（または他の弾性材料）を積層したものを複数個重ねた、電磁鋼板／ろう材／電磁鋼板／ろう材／特定のオーステナイト系ステンレス鋼板（または他の弾性材料）／．．．電磁鋼板／ろう材／電磁鋼板／ろう材／特定のオーステナイト系ステンレス鋼板（または他の弾性材料）という状態で熱処理に付すことができる。電磁鋼板の表面には酸化物被膜が存在するため、電磁鋼板同士または電磁鋼板と磁性材料とが接触した状態でろう付けのための熱処理に付しても、処理後にろう付けされた積層体を容易に分離することができる。しかし、分離をより容易にするために、電磁鋼板の表面に離型剤を散布してから重ね合わせることもできる。

　ろう付けのための熱処理は、Ａｒなどの不活性ガス雰囲気中または真空中、好ましくは真空中で加熱が可能な炉を用いて実施する。ろう付け温度は、使用するろう材によって異なるが、ろう材の融点＋７０℃以内の温度が好ましい。ろう付け温度がろう材の融点＋７０℃を超えても、ろう付け部の強度や耐久性の向上は認められない。熱処理の時間は５～１２０分程度が好ましい。積層体の層数が多い場合には、炉の温度が所定温度まで上昇した後でも積層体の内部は所定温度に達していない場合があるため、積層体の温度が均一になるためには時間が必要となる。よって、処理温度を長めに、例えば１２０分間保定することによって、積層体内部を均一に加熱することができる。

　さらにろう付けのための熱処理の際には、積層体に荷重を加える。積層体の単位面積あたりの荷重に特に限定はないが、通常、０．１ｇ／ｍｍ^２～５ｇ／ｍｍ^２が好ましい。荷重が０．１ｇ／ｍｍ^２未満ではろう材部内の空隙率が５０％超になって接合の強さが低下する場合があるため好ましくない。また、５ｇ／ｍｍ^２超の荷重を加えても、ろう材部の大きな変化は生じない。積層体に荷重を加えるためには、真空中、またはＡｒなどの不活性ガス雰囲気中で処理可能なホットプレスを用いることが可能である。

　すべての層がろう材部を介して接合された積層体は、上記方法によって作製することができる。ろう材以外の材料を用いて層の接合を行う場合には、上記方法によって作製したろう材部を有する層と、他の層（例えば弾性材料の板や、接着剤などによって複数の層を接合した積層体）とを、ろう付け以外の方法、例えば、接着剤を用いて接合する。

　磁歪素子の性能を評価するための指標として、磁歪素子に外部応力を負荷した際に生じる素子の磁束密度変化ΔＢを用いることができる。ΔＢ（単位：ｍＴまたはＴ）とは、以下の方法で求めることができる。

　断面積Ｓの磁歪素子を巻き数Ｎのコイルに挿入して、外部応力を負荷する。このとき、時間Δｔの間に磁束密度ΔＢの変化が生じた場合、コイルにはＶ＝－Ｎ（Ｓ・ΔＢ／Δｔ）の電圧が発生する。したがって、ΔＢはコイルに発生した電圧信号の時間積分値として求めることができる。磁歪振動発電素子の性能指標は、Δｔの間に発生する総電圧として評価することができる。すなわち、電圧の時間積分値である磁束密度の変化ΔＢとして評価することができる。ΔＢの測定は、コイルに発生する電圧をフラックスメーターに繋ぐことによって行うことができる。
　尚、ΔＢ（単位：ｍＴまたはＴ）の詳細な測定方法および測定装置については、下記実施例において説明する。

　２．磁歪発電デバイス
　本発明は、上述した本発明の発電用磁歪素子と、当該発電用磁歪素子と結合したフレームとを備える、磁歪発電デバイスに関する。

　本発明の磁歪発電デバイスは、上述した本発明の磁歪素子、即ち、１以上の電磁鋼板層と、１以上の弾性材料層とを含み、各電磁鋼板層は少なくとも１枚の電磁鋼板を含み、各弾性材料層は少なくとも１枚の弾性材料を含み、弾性材料層の少なくとも１つは、特定の化学組成を有するオーステナイト系ステンレス鋼板を含み、積層体は、電磁鋼板と、オーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を少なくとも１つ有する、発電用磁歪素子を備える限り、その構造に特に限定はない。よって、従来の磁歪材料（ＦｅＧａ合金、ＦｅＣｏ合金、ＦｅＡｌ合金等）を磁歪部に用いた、逆磁歪効果を用いた発電装置と同様の構造とすることができる。

　本発明の磁歪発電デバイスはさらに磁歪素子と結合したフレームを備える。本発明において磁歪発電デバイスの「フレーム」とは、磁歪素子、錘、磁石のそれぞれと接合されて、磁歪発電デバイスの本体を構成する部分である。さらに本発明においてフレームは、磁歪素子と連続しており、且つフレームの少なくとも一部が、磁歪素子を形成する積層体で構成されていることが好ましい。これは、少なくとも磁歪素子に隣接するフレームの部分（コイル近傍の、コイルの巻かれていない部分）が磁歪素子と一体構成であることを意味し、フレーム全体が磁歪素子と一体構成である必要はない。

　以下、フレームの少なくとも一部が、磁歪素子を形成する積層体で構成された磁歪発電デバイスについて説明する。

　本発明のデバイスにおける磁歪素子とは、電磁鋼板から形成される磁歪部と、特定のオーステナイト系ステンレス鋼板から形成される応力制御部とを含み、電磁鋼板と、オーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有し、磁歪部の逆磁歪（即ち、磁歪部の形状変化（歪み）に伴う磁化変化の発生）に基づく発電が可能な素子を意味する。構造的には、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を含む積層体の周りに検出用コイルの巻かれた、発電に寄与する領域である。実際の発電デバイスにおいては、コイルの巻かれた領域の外側の隣接部分も発電に寄与するが、本願明細書においては、コイルの巻かれる領域を磁歪発電素子と定義する。

　磁歪発電デバイスのフレームにおいて、磁歪素子の両端のそれぞれから（コイルからはみ出すように）、磁歪素子を形成する積層体（即ち、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する積層体）で構成されている領域が存在する。この領域の長さは、コイルの長さに相当する長さの５０％以上、好ましくは、コイルの長さに相当する長さ以上である。このような磁歪発電デバイスにおいては、発電用磁歪素子とフレームとの接合部が磁歪素子中もしくは磁歪素子の近傍に存在しないことから、発電のために磁歪素子に連続的な曲げ歪みが加えられた際に、接合部に応力集中が起こりにくく、デバイスの耐久性が向上する。また、磁歪素子から延びた電磁鋼板（およびオーステナイト系ステンレス鋼板）を含む積層体は、磁歪部に曲げ歪みを与えるための錘の接合位置まで延びていることが、錘の振動によって生じる曲げ歪が効率的に磁歪素子に伝達されるために好ましい。

　さらに磁歪素子を形成する積層体で構成されているフレームの部分は、フレーム全長の２０％以上であることが好ましく、４０％以上であることがより好ましい。フレーム全長の２０％以上が上記積層体で構成されていることによって、電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板との接合面を広げることが可能になる。その結果、磁気回路を構成する部材内の連続性が高まるため、磁気的なギャップの発生が低減されて、磁石によるバイアス磁場の調整が容易となり、電圧を安定させることができる。

　フレームの一部のみが、磁歪素子を形成する積層体で構成されている場合には、フレームの残りの部分の材料に特に限定はなく、他の鋼板や弾性材料などを接合してフレームを完成させることができる。しかしながら、デバイスの耐久性や製造の容易性の観点から、フレーム全体が磁歪素子に含まれる電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部から延びた電磁鋼板および／または特定のオーステナイト系ステンレス鋼板と一体構成であることが好ましい。特に電磁鋼板が磁歪素子に相当する部分およびフレーム全体に存在し、フレームの一部と磁歪素子に相当する部分には特定のオーステナイト系ステンレス鋼板が積層されている構造、または特定のオーステナイト系ステンレス鋼板が磁歪素子に相当する部分およびフレーム全体に存在し、フレームの一部と磁歪素子に相当する部分には電磁鋼板が積層されている構造が好ましい。磁歪素子を構成する電磁鋼板または特定のオーステナイト系ステンレス鋼板がフレーム全体に延びているこのような構造では、電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板とがろう付された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を含む積層体を作製することで磁歪素子とフレームの両方を製造することができる。よって、製造工程を簡素化することが可能となる。また、磁歪発電デバイスを振動源等に固定するための固定部にまで磁歪素子を構成する電磁鋼板および特定のオーステナイト系ステンレス鋼板の少なくとも一部が延びていることによって、振動源等からの振動を効率良く磁歪素子部に伝達することが可能となるため特に好ましい。

　また、フレーム全体が、磁歪素子を形成する積層体で構成されていてもよい。このような構成においては、電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板とを含む積層体が、磁歪素子およびフレームの両方を連続的に形成しており、磁歪素子とフレームとの接合部が全く存在しないため、耐久性の観点から好ましい。さらに磁気回路を構成する部材内の連続性が高まるために、磁気的なギャップの発生が低減されて、磁石によるバイアス磁場の調整が容易となり、電圧をさらに安定させることができる。

　尚、磁歪素子に特定のオーステナイト系ステンレス鋼板以外の弾性材料が含まれる場合、当該弾性材料も特定のオーステナイト系ステンレス鋼板と共にフレームの一部または全体に存在してもよい。

　磁歪素子を含むフレームの寸法に特に限定はないが、一般的に磁歪素子を含むフレームの長さは３０ｍｍ以上７００ｍｍ以下、好ましくは６０ｍｍ以上５００ｍｍ以下、より好ましくは１２０ｍｍ以上３００ｍｍ以下である。一般的なフレームの幅は、４ｍｍ以上７０ｍｍ以下、好ましくは６ｍｍ以上５０ｍｍ以下、より好ましくは８ｍｍ以上３０ｍｍ以下である。フレームの寸法は、機器を動作させるために必要な電力の大きさに合わせて設計に反映させれば良い。

　フレームの形状にも特に限定はなく、板状や、コ字状、Ｕ字状、Ｖ字状といった曲部を有する形状とすることも可能である。尚、本発明においては、靱性の高い電磁鋼板を磁歪素子に用いることから、板状のみならず、曲部を有するＵ字状等のフレームも磁歪素子を形成する磁歪材料によって製造することが可能である。

　本発明の磁歪発電デバイスにおける発電用磁歪素子の寸法は、大きければ大きいほど、発電デバイスにおいてコイルの巻き数を多くして、より大きな電圧を得ることができる。よって、磁歪素子の寸法（コイルを巻く領域の長さ）に特に限定はないが、通常、５ｍｍ以上１５０ｍｍ以下であり、好ましくは１０ｍｍ以上１００ｍｍ以下、より好ましくは２０ｍｍ以上７０ｍｍ以下である。

　磁歪素子の電磁鋼板層およびフレームを形成する電磁鋼板層の厚みに特に限定はないが、通常、０．２ｍｍ以上１０ｍｍ以下である。磁歪素子に相当する部分の厚みが０．２ｍｍ以上であれば、磁束の変化を大きくできるため、発生電圧も大きくできるため有利であり、１０ｍｍ以下であれば、振動に適した剛性の設計が容易となるため有利である。電磁鋼板層の厚みは、磁歪素子を形成する積層体中と、フレームを構成する積層体中とで同じでも良いし、異なっていてもよい。

　磁歪素子の弾性材料層（特定のオーステナイト系ステンレス鋼板を含む層または他の弾性材料を含む層）およびフレームを形成する弾性材料層の厚みに特に限定はないが、通常、０．０２ｍｍ以上５０ｍｍ以下であり、好ましくは０．１ｍｍ以上１０ｍｍ以下、より好ましくは０．２ｍｍ以上５ｍｍ以下である。磁歪素子に相当する部分の厚みが０．０２ｍｍ以上であれば、磁歪部全体に対して圧縮、または、引っ張りのどちらか一方の応力負荷を達成する上で有利であり、５０ｍｍ以下であれば、磁歪素子の振動を妨げることが抑制できる。弾性材料層の厚みは、磁歪素子を形成する積層体中と、フレームを構成する積層体中とで同じでも良いし、異なっていてもよい。

　本発明の磁歪素子とフレームとを有する限り、本発明の磁歪発電デバイスの他の構成に特に限定はなく、従来の磁歪発電デバイスと同様に構成することができる。具体的には、当該装置において、磁歪素子の周りにはコイルが装填されており、フレームと、フレームに取り付けられた錘と磁石とを含む。このような装置においては、磁石の磁力線は、磁歪素子を通過して、磁歪部に対してバイアス磁場を印加する。そして錘の振動によってフレームが振動し、磁歪素子に引張力および圧縮力を加える。このとき、磁歪素子に対して曲げ歪を加える方向と、磁歪素子に対してバイアス磁場を印加する方向とが平行関係にあり、逆磁歪効果によって磁歪素子の磁化を変化させ、コイルに誘導電流（または誘導電圧）を発生させることができる。

　磁歪素子が方向性電磁鋼板から形成される場合には、方向性電磁鋼板の＜００１＞方向にバイアス磁場が印加されるようにデバイスを構成することで、より大きな電圧が得られるため好ましい。

　磁歪発電デバイスにおける磁石のサイズや数に特に限定はなく、デバイスの構成に応じて選択することができる。バイアス磁場の発生には永久磁石を用いることが好ましく、これは、永久磁石は小型化可能であり、バイアス磁場の制御が容易であるためである。また、永久磁石としては、より大きなバイアス磁場を発生させることができるという理由から、ＮｄＦｅＢ磁石が好ましい。

　次に、実施例７および８で製造したデバイスの模式図である図３に参照しながら本発明の磁歪発電デバイスの基本的な構成について説明するが、本発明のデバイスはこれらに限定されるものではない。

　図３は、Ｕ字型のフレーム全体が、応力制御部から延びた弾性材料と一体構成である磁歪発電デバイス２００の模式図である。磁歪発電デバイス２００の備える磁歪素子２１０は、電磁鋼板層２２１と弾性材料層２２２（実施例８では方向性電磁鋼板と特定のオーステナイト系ステンレス鋼板）とがろう材部（図示しない）を介して接合された、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部からなる積層体２２０で構成されている。磁歪素子２１０においては、電磁鋼板層２２１が磁歪部２１１となり、弾性材料層２２２が応力制御部２１２となり、磁歪素子２１０の周りには検出用コイル２６０が装填されている。さらにフレーム２３０の全体が、応力制御部２１２から延びた弾性材料層２２２（特定のオーステナイト系ステンレス鋼板）と一体構成であり、フレームの一部（約７１％）が、積層体２２０で構成されている。デバイス２００はさらに磁歪部２１１に歪みを与えるための錘２４０およびバイアス磁場を印加するための磁石２５０を有し、固定部２７０で振動源等の上に固定することができる。

　以下、実施例を挙げて本発明を具体的に説明するが、本発明はこれらに限定されるものではない。

　以下の実施例において、特に記載のない限り、「％」は「質量％」である。

　（参考例１）
　オーステナイト系ステンレス鋼板の製造
　以下の実施例および比較例で使用するためのオーステナイト系ステンレス鋼板（発明例１～９および比較例１～３）を作製した。
　表１に示す元素含有量（質量％）のオーステナイト系ステンレス鋼を入手した。各オーステナイト系ステンレス鋼を電気炉で溶製し、５０ｋｇインゴットとして鋳込んだ後、熱間加工し、更に冷間加工して、板厚が０．５ｍｍの板形状とした。なお、最終焼鈍は１１００℃×３０ｓｅｃの保定を行った後、１１００℃から５００℃の間を２０℃／ｓｅｃの冷却速度で冷却した。
　尚、比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板はＳＵＳ３０４であり、比較例２のオーステナイト系ステンレス鋼板はＳＵＳ３１６である。

　さらに、下記式に基づき、各オーステナイト系ステンレス鋼のＭｄ３０値も計算し、表１に示した。

　（上記式において、各元素の濃度は質量％である。）
　尚、比較例２のＭｄ３０値の計算では、Ｍｏを２．０５％とし、全てのオーステナイト系ステンレス鋼板中のＰ、Ｓ、Ｏの量は、Ｐ：≦０．０３０％、Ｓ：≦０．０３０％、Ｏ：≦０．０１％とした。

　（実施例１）
　方向性電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材部／方向性電磁鋼板からなる磁歪素子の耐久性
　磁歪材料として、日本製鉄（株）製の方向性電磁鋼板２７ＺＨ１００、被膜付き、を使用した。当該電磁鋼板の厚みは０．２７ｍｍ、結晶方位は｛１１０｝＜１００＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜１００＞方向とし、長さ４０ｍｍ、幅６．０ｍｍにシャーリング切断した。

　弾性材料として参考例１で作製したオーステナイト系ステンレス鋼板を用いた。厚みは０．５ｍｍであった。各オーステナイト系ステンレス鋼板を長さ４０ｍｍ、幅６．１ｍｍに切断し、磁歪素子用の弾性材料を得た。

　ろう材としては、ＢＮｉ－２組成の３５μｍ厚のアモルファス箔を用意し、長さ４０ｍｍ、幅５．９ｍｍに切断して使用した。

　方向性電磁鋼板、オーステナイト系ステンレス鋼板、およびろう材を電磁鋼板／ろう材／オーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材／電磁鋼板の順に積層し、１０５０℃で１０分間、真空中でろう付け処理をして、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を２つ有する磁歪素子を得た。

　磁歪素子に曲げ歪を加えた時の磁束密度変化ΔＢの測定には、図１に示した、曲げ歪みを磁歪素子に加える測定ユニット１００を使用した。図１には、例として、磁歪部１１１および応力制御部１１２を有する磁歪素子１１０の左側端部を固定支持台１５０に固定し、その右側端部を下方向に押し込んで曲げ歪みを加えるユニットを示した。

　ユニット１００においては、磁歪素子１１０の右側端部に下方への圧力１７０を加える（即ち、押し込む）。このとき、磁歪部１１１（磁歪材料）は圧縮歪みを加えられた状態となり、押し込んだ時の磁歪部１１１の移動距離１７１が長くなるほど、圧縮歪みは大きくなる。押し込みはマイクロメーターのシリンダーヘッドを用いて行い、押し込みの深さΔｈ（移動距離１７１）は１ｍｍとした。

　さらに図１の測定ユニットでは、ヘルムホルツ型のコイルをバイアス磁場用コイル１２０とし、そこに電流を流して、磁歪素子１１０に磁場を印加した。磁場の大きさは直流電源１４０の大きさによって調整し、磁場の大きさは予めガウスメーターで校正した。磁歪素子１１０の磁束変化は、検出用コイル１３０（巻き数：３５００ターン）によって誘起電圧として検出し、その誘起電圧をフラックスメーター１６０で磁束の変化として計測した。さらに、下記式Ｉに基づき、磁束の変化を検出用コイルの巻き数と磁歪材料の断面積で割って、磁束密度変化ΔＢを求めた。

　（式中、Ｖは発生電圧、Ｎはコイルの巻き数、Ｓは磁歪部の断面積である。）

　尚、この測定方法で得られる磁束密度変化ΔＢは電圧変化の時間積分値であるため、歪を加える速さには依存しない。

　本実施例では、振動の１周期を考慮して、磁歪素子１１０の右側端部に下方への圧力１７０を加えて１ｍｍ押し込んだ時のΔＢと、上方に１ｍｍ引き上げたときのΔＢとを測定し、それらの和をΔＢの値とした。さらにマイクロメーターのシリンダーヘッドでは磁歪素子の端部を引き上げることができないため、磁歪素子の上下をひっくり返して設置し、磁歪素子１１０の右側端部に下方への圧力１７０を加えて１ｍｍ押し込むことで、磁歪素子１１０の端部を引き上げたときと同じ状態を再現した。
　結果を、オーステナイト系ステンレス鋼板の組成（質量％）（表１に示したもの）と共に表２に示した。バイアス磁場の大きさは各磁歪素子の測定において、ΔＢが最大になる値に調整して測定を実施した。各測定の時のバイアス磁場の値も表２に示した。

　表２の結果から明らかなように、電磁鋼板が本発明で特定した元素組成の要件（請求項１）を満たす発明例１～９のオーステナイト系ステンレス鋼板が電磁鋼板にろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する磁歪素子は、０．２２Ｔ以上の優れたΔＢ値を示した。中でも、本発明において好ましい元素組成の要件（請求項２）を満たす発明例２～８のオーステナイト系ステンレス鋼板を含む磁歪素子は、０．２３Ｔ以上のより優れたΔＢ値を示した。

　さらに、Ｍｄ３０値が－１２０以下である発明例３～９のオーステナイト系ステンレス鋼板を含む磁歪素子は、０．２４Ｔ以上のさらに優れたΔＢ値を示した。しかし、発明例９のオーステナイト系ステンレス鋼板は、Ｓｉが１．５％超、Ｃｒが１９．５％超と高いため、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部内にフェライト・オーステナイトの２相組織が部分的に形成されて、電磁鋼板に生じる圧縮応力が低下したため、Ｍｄ３０値が発明例８のオーステナイト系ステンレス鋼板よりも低いにもかかわらず、ΔＢは発明例８よりも低かった。

　比較例１（ＳＵＳ３０４）、比較例２（ＳＵＳ３１６）および比較例３のオーステナイト系ステンレス鋼板は、本発明で特定した元素組成の要件を全て満たすものではなく（Ｍｎ、Ｎｉ、Ｎの含有量が外れており）、磁歪素子のΔＢは０．２１Ｔ以下と低かった。

　（実施例２）
　電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材部／電磁鋼板からなる磁歪素子の磁化曲線（Ｉ－Ｈ曲線）
　材料として、上記発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板、板厚０．５ｍｍ、および比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板、板厚０．５ｍｍを使用した。
　それぞれのオーステナイト系ステンレス鋼板を使用して実施例１と同様に磁歪素子を作製し、作製した各磁歪素子について、実施例１で磁束密度変化ΔＢの測定に用いた装置（即ち、図１の装置）を使用し、曲げ歪を加えない状態で磁場を大きくしていった時の試料の磁化の変化（Ｉ－Ｈ曲線）を以下の方法で測定した。

　磁場Ｈ＝０の状態から、所定の電流を直流電源からバイアス磁場用コイルに流し、磁場Ｈを所定の磁場Ｈ_ｂに変化させた。このとき、フラックスメーターで測定される磁束Φは、試料（磁歪素子）中の電磁鋼板の磁化変化による磁束変化ΔΦ（試料）とＨ_ｂの磁場印加による磁束変化ΔΦ（Ｈ_ｂ）の和であるから、下記（１）式で表すことができる。
　　　ΔΦ＝ΔΦ（試料）＋ΔΦ（Ｈ_ｂ）　　・・・（１）
　ここで、試料が無い状態で同じ測定を行うと、フラックスメーターで測定される磁束変化ΔΦ（試料無し）はＨ_ｂの磁場印加による磁束変化ΔΦ（Ｈ_ｂ）のみであるから、下記（２）式で表すことができる。
　　　ΔΦ（試料無し）＝ΔΦ（Ｈ_ｂ）　　・・・（２）
　上記（１）式から上記（２）式を引くと、下記（３）式が得られる。
　　　ΔΦ－ΔΦ（試料無し）＝ΔΦ（試料）　　・・・（３）
　コイルの巻き数をＮ、試料の断面積をＳ、試料の磁化変化をΔＩとした場合、これらの関係は下記（４）式で表すことができる。
　　　Φ（試料）＝Ｓ・Ｎ・ΔＩ（試料）　　・・・（４）
　次に上記（３）式と（４）式から、下記（５）式が得られる。
　　　ΔＩ（試料）＝｛ΔΦ－ΔΦ（試料無し）｝／（Ｎ・Ｓ）　　・・・（５）

　磁場が０の時はＩ＝０の消磁状態であり、その状態がＩ－Ｈ曲線の原点である。具体的には、磁場Ｈ_ｂを０から０．４ｋＡ／ｍに増やした時に上記（５）式で計算されるΔＩ（試料）を求め、Ｈ＝０．４ｋＡ／ｍの時の磁化Ｉとしてプロットし、その後、磁場を０に戻した。次に磁場Ｈ_ｂを０から０．８ｋＡ／ｍに増やした時に上記（５）式で計算されるΔＩ（試料）を求め、Ｈ＝０．８ｋＡ／ｍの時の磁化Ｉとしてプロットした。同様に、磁場Ｈ_ｂを４．１ｋＡ／ｍまで徐々に大きくして行き、磁化Ｉを求め、磁場Ｈに対してプロットして、測定試料（即ち、磁歪素子）のＩ－Ｈ曲線を得た。

　図２に発明例６と比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板をそれぞれ使用した磁歪素子の磁化曲線（Ｉ－Ｈ曲線）を示した。

　図２において、発明例６の磁化曲線は、比較例１の磁化曲線に比べて下側にあり、これは発明例６の方が磁化し難いことを意味している。磁化し難いということは、磁歪素子の長手方向に圧縮歪が生じているからであり、発明例６では比較例１に比べて大きな圧縮歪が生じていることがわかった。さらに圧縮歪が電磁鋼板に生じると９０°磁区が増加するが、９０°磁区の増加によって外部から引っ張り歪と圧縮歪が作用する場合、磁化変化が生じやすくなると考えられる。図２のＩ－Ｈ曲線からは、本発明の磁歪素子においては、特定の化学組成のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として用いることによって、電磁鋼板に圧縮歪が作用して９０°磁区が増加した結果、歪による磁化変化が大きくなりΔＢが向上した、と考えられる。

　（実施例３）
　方向性電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板からなる磁歪素子のΔＢ
　磁歪材料として、日本製鉄（株）製の方向性電磁鋼板３５ＺＨ１１５、被膜付き、を使用した。当該電磁鋼板の厚みは０．３５ｍｍ、結晶方位は｛１１０｝＜００１＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜００１＞方向とし、長さ４０ｍｍ、幅６．０ｍｍｍｍにシャーリング切断し、磁歪素子用の方向性電磁鋼板を得た。

　弾性材料として発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板、厚み０．５ｍｍを用いた。長さ４０ｍｍ、幅６．１ｍｍに切断し、磁歪素子用の弾性材料を得た。

　ろう材として、Ｎｉろう材であるＢＮｉ－２組成の３５μｍ厚のアモルファス箔または活性Ａｇろう箔（ＡｇＣｕＴｉ系、５０μｍ厚）を用いた。箔を長さ４０ｍｍ、幅５．９ｍｍに切断して、方向性電磁鋼板とオーステナイト系ステンレス鋼板の間に１枚挟んだ。以下の条件でろう付け処理をして、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を１つ有する磁歪素子（発明例１０と１１）を得た。ろう付けのための条件は以下の通りである。
　ＢＮｉ－２ろう箔：　真空中、１０５０℃で１０分間
　活性Ａｇろう箔：　真空中、１０００℃で１０分間

　比較例として、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板の代わりに比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いること以外は上記と同様に磁歪素子（比較例４と５）を作製した。

　作製した磁歪素子のΔＢを、図１に示した、曲げ歪みを磁歪素子に加える測定ユニット１００を使用し、実施例１と同様に測定した。但し、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いた磁歪素子に印加する磁場は３．４ｋＡ／ｍとし、比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いた磁歪素子に印加する磁場は２．３ｋＡ／ｍとして評価した。結果を表３に示した。

　表３の結果から明らかなように、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する発明例１０および１１の磁歪素子は、比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した比較例４および５の磁歪素子と比べて、ΔＢが約１．３倍に向上した。

　（実施例４）
　方向性電磁鋼板／ろう材部／方向性電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板からなる磁歪素子のΔＢ
　磁歪材料として、日本製鉄（株）製の方向性電磁鋼板２７ＺＨ１００、被膜付き、を使用した。当該電磁鋼板の厚みは０．２７ｍｍ、結晶方位は｛１１０｝＜００１＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜００１＞方向とし、長さ４０ｍｍ、幅６．０ｍｍにシャーリング切断し、磁歪素子用の方向性電磁鋼板を得た。

　弾性材料として、発明例８のオーステナイト系ステンレス鋼板、厚み０．５ｍｍを用いた。長さ４０ｍｍ、幅６．１ｍｍに切断し、磁歪素子用の弾性材料を得た。

　ろう材として、ＢＮｉ－２組成の３５μｍ厚のアモルファス箔を長さ４０ｍｍ、幅５．９ｍｍに切断した。２枚の電磁鋼板と１枚のオーステナイト系ステンレス鋼板を積層するために、電磁鋼板／ろう材／電磁鋼板／ろう材／オーステナイト系ステンレス鋼板の順番に積層した。１０５０℃で１０分間、真空中でろう付け処理をして方向性電磁鋼板２枚とオーステナイト系ステンレス鋼板をろう付けし、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を１つ有する磁歪素子（発明例１２）を得た。

　比較例として、発明例８のオーステナイト系ステンレス鋼板の代わりに比較例２のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いること以外は上記と同様に磁歪素子（比較例６）を作製した。

　実施例１と同様に、得られた磁歪素子のΔＢを測定した。結果を表４に示した。ただし、マイクロメーターのシリンダーヘッドによる押し込み深さを０．５ｍmとした。

　表４の結果から明らかなように、発明例８のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する発明例１２の磁歪素子は、比較例２のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した比較例６の磁歪素子と比べて、ΔＢが約１．９倍に向上した。

　（実施例５）
　方向性電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板からなる磁歪素子のΔＢ
　磁歪材料として、日本製鉄（株）製の方向性電磁鋼板３５ＺＨ１１５、被膜付き、を使用した。当該電磁鋼板の厚みは０．３５ｍｍ、結晶方位は｛１１０｝＜００１＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜００１＞方向とし、長さ４０ｍｍ、幅６．１ｍｍにシャーリング切断し、磁歪素子用の方向性電磁鋼板を得た。

　弾性材料として、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板、厚み０．５ｍｍを用いた。長さ４０ｍｍ、幅６．２ｍｍに切断し、磁歪素子用の弾性材料を得た。

　ろう材として、ＢＮｉ－１組成またはＢＮｉ－３組成の３５μｍ厚のアモルファス箔を用いた。ろう材の組成は以下の通りである。
　ＢＮｉ－１組成：　Ｎｉ－１４％Ｃｒ－４．０％Ｓｉ－３．５％Ｂ－４．５％Ｆｅ（質量％）、融点：１０４０℃
　ＢＮｉ－３組成：　Ｎｉ－４．５％Ｓｉ－３．２％Ｂ、（質量％）、融点：１０４０℃
　それぞれの箔を長さ４０ｍｍ、幅６．０ｍｍに切断して、方向性電磁鋼板とオーステナイト系ステンレス鋼板の間に１枚挟んだ。１１００℃で１０分間、真空中でろう付け処理をして、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を１つ有する磁歪素子（発明例１３と１４）を得た。

　実施例１と同様に、得られた磁歪素子のΔＢを測定した。但し、磁歪素子に印加される磁場を３．４ｋＡ／ｍとした。結果を表５に示した。

　表５から明らかなように、電磁鋼板と発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板とをろう付け接合した電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する発明例１３および１４の磁歪素子は、発明例１０と同様に、優れたΔＢの値を示した。

　（実施例６）
　方向性電磁鋼板／ろう材部（Ｆｅ系）／オーステナイト系ステンレス鋼板からなる磁歪素子のΔＢ
　磁歪材料として、日本製鉄（株）製の方向性電磁鋼板２７ＺＨ１００、被膜付き、を使用した。当該電磁鋼板の厚みは０．２７ｍｍ、結晶方位は｛１１０｝＜００１＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜００１＞方向とし、長さ４０ｍｍ、幅６．０ｍｍにシャーリング切断し、磁歪素子用の方向性電磁鋼板を得た。

　弾性材料として発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板、厚み０．５ｍｍを用いた。長さ４０ｍｍ、幅６．１ｍｍに切断し、磁歪素子用の弾性材料を得た。

　ろう材として、以下の組成の粉末状のＦｅろう材を用いた。粉末サイズは１５０μｍ以下であり、ろう材の組成は次の通りであった。
　Ｆｅ系ろう材組成：　Ｆｅ－２０％Ｃｒ－２０％Ｎｉ－５．０％Ｓｉ－８．０％Ｐ－２．０％Ｍｏ

　粉末状のろう材を有機系のバインダ－と混合してオーステナイト系ステンレス鋼板の片面に塗布した後、塗布した面に電磁鋼板を重ね合わせて、真空中、１１００℃、３０分のろう付け処理をして、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部からなる磁歪素子（発明例１５）を得た。ろう材の厚みは３８μｍであった。有機系バインダ－はろう付けの昇温中に揮発して除去された。

　比較例として、発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板の代わりに比較例３のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いること以外は上記と同様に磁歪素子（比較例７）を作製した。

　作製した磁歪素子のΔＢを実施例１と同様に測定したが、但し、磁歪素子に印加される磁場を発明例１５は３．２ｋＡ／ｍとし、比較例７は２．３ｋＡ／ｍとした。結果を表６に示した。

　表６の結果から明らかなように、発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する発明例１５の磁歪素子は、比較例３のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した比較例７の磁歪素子と比べて、ΔＢが約１．４倍に向上した。

　（実施例７）
　方向性電磁鋼板／ろう材部（Ｎｉ系）／オーステナイト系ステンレス鋼板からなる磁歪素子を備えた磁歪発電デバイス
　実施例７において、方向性電磁鋼板を電磁鋼板層２２１として用い、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料層２２２として用いて、図３に示した構造を有する磁歪発電デバイス２００を作製した。

　電磁鋼板層２２１として、日本製鉄（株）の方向性電磁鋼板２７ＺＨ１００、被膜付き、を使用した。厚みは０．２７ｍｍであり、結晶方位は｛１１０｝＜００１＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜００１＞方向とし、長さ１００ｍｍ、幅６．０ｍｍにシャーリング切断した。それを図３に示したようにＵ字型に曲げて形状を整えた。下側の固定部２７０に相当する長さは約４０ｍｍ、上側の検出用コイル２６０、錘２４０をつける部位の長さは約４０ｍｍとした。

　弾性材料層２２２として、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板、厚み０．５ｍｍ、幅６．０ｍｍを用いた。Ｕ字型の電磁鋼板と一体化できるように長さを１４０ｍｍに切断し、Ｕ字形状に成型して形状を整えた。

　ろう材として、ＢＮｉ－２組成の３５μｍ厚のアモルファス箔を用いた。箔を長さ１００ｍｍ、幅５．９ｍｍに切断して、Ｕ字型に曲げた方向性電磁鋼板とオーステナイト系ステンレス鋼板の間で方向性電磁鋼板の位置に合わせて１枚挟み、ずれないように固定した。１０５０℃で１０分間、真空中でろう付け処理をして積層体とし、フレームの一部（１００ｍｍ／１４０ｍｍ＝約７１％）が上記積層体２２０で構成され、磁歪素子２１０の応力制御部２１２から延びた弾性材料層２２２とフレーム２３０の全体とが一体構成である、一体構成体（発明例１６）を得た。

　比較として、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板の代わりに比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板を使用し、上記と同様に一体構成体（比較例８）を作製した。

　得られた一体構成体の磁歪素子に対応する部位に５０００ターンの検出用コイル２６０を装填した。コイルの長さは１５ｍｍだった。次に、７ｇのタングステンの錘２４０を磁歪素子２１０のとなりに接着固定した。さらにＵ字形状の下側の固定部の電磁鋼板側にＮｄＦｅＢ磁石２５０を貼り付けて、フレームの全体が磁歪素子と一体構成である磁歪発電デバイス２００を得た。

　作製した磁歪発電デバイス２００の検出用コイルに誘起される交流電圧をデジタルオシロスコープで取り込み、電圧を測定した。測定した電圧波形のピーク電圧によって、磁歪発電デバイスの性能を評価した。具体的には、磁歪発電デバイスのＵ字形状の下側の固定部２７０を接着剤で加振機の上に固定した。次に、バイアス磁場をＮｄＦｅＢ磁石によって印加した。尚、磁石の強さ（大きさ）を変えてピーク電圧が最大になった時の磁石を使った。
　尚、磁歪素子に印加される磁場の強さは、発明例１６の場合には３．４ｋＡ／ｍ程度、比較例８の場合には２．３ｋＡ／ｍ程度と推定した。
　加振機を０．５Ｇで加振させて、周波数を変えて共振周波数におけるピーク電圧をオシロスコープで測定した。

　測定した共振周波数は、発明例１６が１０１Ｈｚ、比較例８が１０３Ｈｚであった。ピーク電圧を表７に示した。

　表７の結果から明らかなように、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部からなる磁歪素子を備えた発明例１６のデバイスは、比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した磁歪素子を備えた比較例８のデバイスと比べて、ピーク電圧が1.３倍に向上した。

　（実施例８）
　方向性電磁鋼板／ろう材部（Ｆｅ系）／オーステナイト系ステンレス鋼板からなる磁歪素子を備えた磁歪発電デバイス
　図３に示した磁歪発電デバイス２００と同様の構造を有する磁歪発電デバイスを実施例７と同様に作製した。但し、実施例７で使用したＮｉ系のろう材を、実施例６で使用したのと同じＦｅ系ろう材に変更した。ろう材の変更以外は実施例７と同様に、方向性電磁鋼板を電磁鋼板層２２１として用い、発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料層２２２として用いた。

　電磁鋼板層２２１として、日本製鉄（株）の方向性電磁鋼板２７ＺＨ１００、被膜付き、を使用した。厚みは０．２７ｍｍであり、結晶方位は｛１１０｝＜００１＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜００１＞方向とし、長さ１００ｍｍ、幅６．１ｍｍにシャーリング切断した。それを図３に示したようにＵ字型に曲げて形状を整えた。下側の固定部２７０に相当する長さは約４０ｍｍ、上側の検出用コイル２６０、錘２４０をつける部位の長さは約４０ｍｍとした。

　弾性材料層２２２として、発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板、厚み０．５ｍｍ、幅６．１ｍｍを用いた。Ｕ字型の電磁鋼板と一体化できるように長さを１４０ｍｍに切断し、Ｕ字形状に成型して形状を整えた。

　ろう材として、実施例６と同じ有機系のバインダ－と混合したＦｅ系ろう材を用いた。Ｕ字型に曲げた方向性電磁鋼板とオーステナイト系ステンレス鋼板の間にろう材を塗布し、ずれないように固定した。１１００℃で３０分間、真空中でろう付け処理をして積層体とし、フレームの一部（１００ｍｍ／１４０ｍｍ＝約７１％）が上記積層体２２０で構成され、磁歪素子２１０の応力制御部２１２から延びた弾性材料層２２２とフレーム２３０の全体とが一体構成である、発明例１７の一体構成体を得た。ろう材の厚みは３７μｍであった。有機系バインダ－はろう付けの昇温中に揮発して除去された。

　比較例として、発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板の代わりに比較例２のオーステナイト系ステンレス鋼板を使用し、上記と同様に一体構成体（比較例９）を作製した。

　得られた一体構成体の磁歪素子について、実施例７と同様にピーク電圧を測定した。尚、磁歪素子に印加される磁場の強さは、発明例１７の場合には３．２ｋＡ／ｍ程度、比較例９の場合には２．３ｋＡ／ｍ程度と推定した。

　測定した共振周波数は、発明例１７が１０２Ｈｚ、比較例９が９８Ｈｚであった。ピーク電圧を表８に示した。

　表８の結果から明らかなように、発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部からなる磁歪素子を備えた発明例１７のデバイスは、比較例２のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した磁歪素子を備えた比較例９のデバイスと比べて、ピーク電圧は1.５倍に向上した。

　（実施例９）
　方向性電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材部／方向性電磁鋼板からなる磁歪素子の、弾き振動で発生する電力量
　磁歪材料として、日本製鉄（株）製の方向性電磁鋼板３５ＺＨ１１５、被膜付き、を使用した。当該電磁鋼板の厚みは０．３５ｍｍ、結晶方位は｛１１０｝＜１００＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜１００＞方向とし、長さ４１．０ｍｍ、幅１２．０ｍｍにシャーリング切断した。

　弾性材料として、発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いた。厚みは０．５ｍｍであった。オーステナイト系ステンレス鋼板を長さ４１．０ｍｍ、幅１２．０ｍｍに切断して、応力制御部用の弾性材料を得た。

　ろう材として、ＢＮｉ－２組成の４０μｍ厚のアモルファス箔を用いた。箔を長さ４１．０ｍｍ、幅１１．９ｍｍに切断して、方向性電磁鋼板と発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼の間に挟み込むためのろう材を得た。

　方向性電磁鋼板／ろう材／発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材／方向性電磁鋼板の順に積層し、１０５０℃で１０分間、真空中でろう付け処理をして、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を２つ有する磁歪素子（発明例１８）を得た。

　比較例として、発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板の代わりに比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板を用い、上記と同様に磁歪素子（比較例１０）を作製した。

　＜弾き振動による電力量の測定＞
　次に、図４に示した、弾き振動による電力量を測定するための装置３００を用いて、作製した磁歪素子の電力量を測定した。
　図４に示したように、磁歪素子３１１の片方の端部１０ｍｍを固定し（固定端３７０）、その固定端３７０の先端に１６００ＧのＮｄ磁石３５０を設置して、バイアス磁場を印加した。
　もう一方の端部を押し込み爪３４１を用いて、指３４３で１．０ｍｍ押しこみ、押し込み爪３４１を引き抜くことによって、磁歪素子３１１は自由振動したが、時間とともにこの振動は減衰していった。振動している間に検出用コイル３６０には電圧が発生した。
　なお、押し込み深さは、押し込み距離調整用ストッパー治具３４２を用いて調整した。
　コイル３６０のリード線を５０００オームの負荷抵抗に接続して、この負荷抵抗で消費される電力量を、下記式に基づき求めた。
　　　電力量＝電圧Ｖ×電流Ｉ×時間ｔ
　尚、コイル３６０の巻き数は３５００ターンであった。
　結果を表９に示した。

　表９の結果から明らかなように、発明例６のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として用いた、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する発明例１８の発電用磁歪素子は、比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として用いた比較例１０の発電用磁歪素子と比べて、電力量は１．４倍に向上した。

　（実施例１０）
　方向性電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材部／方向性電磁鋼板／接着剤部／ＣＦＲＰからなる磁歪素子のΔＢ
　実施例１と同様に、方向性電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材部／方向性電磁鋼板からなる発明例８の磁歪素子、および、比較例２の磁歪素子を用意した。

　発明例８および比較例２のそれぞれの磁歪素子を、弾性材料であり非磁性材料でもある炭素繊維強化プラスチック（ＣＦＲＰ）、厚み０．５ｍｍに貼り付けた。このとき、カーボン繊維の方向を長手方向として、長さ４０ｍｍ、幅６．２ｍｍにＣＦＲＰを切断し、エポキシ系の接着剤を用いて室温で貼り合わせて磁歪素子（発明例１９、比較例１１）を得た。

　実施例１と同様に、得られた磁歪素子のΔＢを測定した。ただし、マイクロメーターのシリンダーヘッドによる押し込み深さを０．２ｍｍとした。磁歪素子に印加される磁場は、発明例１９の磁歪素子を３．５ｋＡ／ｍとし、比較例１１の磁歪素子を２．３ｋＡ／ｍとした。結果を表１０に示した。

　表１０の結果から明らかなように、発明例８のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として用いた発明例１９の磁歪素子は、比較例２のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いた比較例１１の磁歪素子と比べて、ΔＢが１．８倍に向上した。

　（実施例１１）
　無方向性電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板からなる磁歪素子のΔＢ
　磁歪材料として、日本製鉄（株）製の無方向性電磁鋼板３５Ｈ２１０、被膜付き、を使用した。当該電磁鋼板の厚みは０．３５ｍｍとした。無方向性電磁鋼板の圧延方向を長手方向とし、長さ４０ｍｍ、幅６．０ｍｍにシャーリング切断し、切断時して磁歪素子用の無方向性電磁鋼板を得た。

　弾性材料として、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板、厚み０．５ｍｍを用いた。長さ４０ｍｍ、幅６．１ｍｍに切断し、磁歪素子用の弾性材料を得た。

　ろう材として、ＢＮｉ－２組成の３５μｍ厚のアモルファス箔を用いた。箔を長さ４０ｍｍ、幅５．９ｍｍに切断して、無方向性電磁鋼板と発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板の間に１枚挟んだ。１０５０℃で１０分間、真空中でろう付け処理をして、磁歪素子（発明例２０）を得た。

　比較例として、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板の代わりに比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いること以外は上記と同様に磁歪素子（比較例１２）を作製した。

　作製した磁歪素子のΔＢを実施例１と同様に測定したが、但し、磁歪素子に印加される磁場を発明例２０は３．８ｋＡ／ｍとし、比較例１２は３．２ｋＡ／ｍとした。結果を表１１に示した。

　表１１の結果から明らかなように、発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部からなる発明例２０の磁歪素子は、比較例１のオーステナイト系ステンレス鋼板を弾性材料として使用した比較例１２の磁歪素子と比べて、ΔＢが１．４倍に向上した。

　（実施例１２）
　ろう材部の断面構造：　電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材部／電磁鋼板からなる磁歪素子
　磁歪材料として、日本製鉄（株）製の方向性電磁鋼板３５ＺＨ１１５、被膜付き、を使用した。当該電磁鋼板の厚みは０．３５ｍｍ、結晶方位は｛１１０｝＜１００＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜１００＞方向とし、長さ４０ｍｍ、幅６．１ｍｍにシャーリング切断し、磁歪素子用の方向性電磁鋼板を得た。

　弾性材料として発明例２のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いた。厚みは０．５ｍｍであった。オーステナイト系ステンレス鋼板を長さ４０ｍｍ、幅６．２ｍｍに切断して、磁歪素子用の弾性材料を得た。

　ろう材として、ＢＮｉ－２組成の３５μｍ厚のアモルファス箔を用い、箔を長さ４０ｍｍ、幅６．０ｍｍに切断した。ろう材の箔を電磁鋼板とオーステナイト系ステンレス鋼板の間に挟み込み、電磁鋼板／ろう材／オーステナイト系ステンレス鋼板／ろう材／電磁鋼板の積層体を作製した。積層体を１０５０℃で１０分間、真空中でろう付け処理をして、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を２つ有する磁歪素子（発明例２１）を得た。

　＜断面観察１＞
　得られた磁歪素子（発明例２１）を幅方向に切断し、断面組織をＳＥＭ－ＥＤＳ（ＪＥＯＬ　ＪＳＭ－７０００Ｆ）で観察した。断面においては、ろう付けされた電磁鋼板とろう材部の界面に元材の電磁鋼板の表面にあった酸化物被膜は存在せず、酸化物被膜はろう材によって剥がされて、ろう材の中に取り込まれた構造が認められた。このような構造によって、電磁鋼板とろう材とがＦｅとＮｉを主体とした金属結合を形成していた。

　さらにろう材部に見られる酸化物の最大径を測定したところ、約０．３μｍ～約４０μｍの大きさの塊状のＭｇ酸化物、約０．３μｍ～約２０μｍの大きさの塊状のＣｒ酸化物、約０．３μｍ～約３０μｍの大きさの塊状のＳｉ酸化物が存在することがわかった。さらにＳｉ酸化物とＭｇ酸化物との複合酸化物も存在していた。

　＜断面観察２＞
　上記と同じ断面について、電磁鋼板とろう材部の接触界面を挟んで電磁鋼板側からろう材部に渡って、ＳＥＭ－ＥＤＳ（ＪＥＯＬ　ＪＳＭ－７０００Ｆ）で積層厚み方向に沿って元素分析を行った。

　Ｆｅの濃度プロファイルは、電磁鋼板内部では高く、ろう材部の中央部では非常に低くかった。一方、Ｎｉの濃度プロファイルは、ろう材部内では高く、電磁鋼板の中央部では非常に低くかった。しかし、電磁鋼板とろう材部との接触面およびその近傍では、電磁鋼板に由来するＦｅと、Ｎｉ系ろう材部に由来するＮｉと、が合金化した領域が存在した。ＦｅとＮｉの濃度は、電磁鋼板側からろう材部側に渡って積層厚み方向の複数個所においてＥＤＳによる点分析を行い、その部位の組成を定量化することによって求めた。電磁鋼板とＮｉ系ろう材の接触面位置からろう材部側に１μｍの位置において、Ｆｅ濃度は約７２質量％であり、これは［使用したろう材のＦｅ濃度：３質量％］＋０．２質量％以上の値であった。さらに電磁鋼板とＮｉ系ろう材の接触面位置から電磁鋼板側に１μｍの位置において、Ｎｉ濃度は約２．８質量％であり、これは［使用した電磁鋼板のＮｉ濃度：０質量％］＋０．２質量％以上の値であった。したがって、電磁鋼板とＮｉ系ろう材部との接触面には、電磁鋼板側およびろう材部側のそれぞれに幅１μｍ以上、即ち、合計でに２μｍ以上、のＦｅとＮｉとが合金化した領域が存在していた。

　＜断面観察３＞
　また、上記と同じ切断面について、オーステナイト系ステンレス鋼板の板厚方向の中央部の元素分析を上記と同様にＳＥＭ－ＥＤＳ（ＪＥＯＬ　ＪＳＭ－７０００Ｆ）で行った。尚、中央部は、Ｆｅ元素のライン分布から定めた。その結果、磁歪素子内部のオーステナイト系ステンレス鋼板の中央部の元素組成は、接合前の材料の元素組成と同様であった。

　（比較例１３）
　方向性電磁鋼板／接着部／オーステナイト系ステンレス鋼板からなる磁歪素子のΔＢ
　磁歪材料として、日本製鉄（株）製の方向性電磁鋼板３５ＺＨ１１５、被膜付き、を使用した。当該電磁鋼板の厚みは０．３５ｍｍ、結晶方位は｛１１０｝＜００１＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜００１＞方向とし、長さ４０ｍｍ、幅６．０ｍｍにシャーリング切断し、磁歪素子用の方向性電磁鋼板を得た。

　方向性電磁鋼板と発明例７のオーステナイト系ステンレス鋼板をエポキシ系の接着剤を用いて室温で貼り合わせて磁歪素子（比較例１３）を得た。

　作製した比較例１３の磁歪素子のΔＢを実施例１と同様に測定した。バイアス磁場は２．８ｋＡ／ｍであった。
　結果を、同じ電磁鋼板とオーステナイト系ステンレス鋼板とをろう材を介して接合した発明例１０の結果と共に表１２に示した。

　表１２の結果から明らかなように、発明例７のオ－ステナイトステンレス鋼を磁歪素子の弾性材料として用いた場合でも、接着剤を用いて磁歪素子を構成した比較例１３では、ろう材を用いた発明例１０の磁歪素子と比較して、ΔＢは半分以下に減少した。

　（実施例１３）
　方向性電磁鋼板／ろう材部／オーステナイト系ステンレス鋼板／接着部／方向性電磁鋼板からなる磁歪素子のΔＢ
　発明例５の磁歪素子のろう材部の一つを接着部に代えた磁歪素子を作製した。

　磁歪材料として、日本製鉄（株）製の方向性電磁鋼板２７ＺＨ１００、被膜付き、を使用した。当該電磁鋼板の厚みは０．２７ｍｍ、結晶方位は｛１１０｝＜１００＞ＧＯＳＳ集合組織である。方向性電磁鋼板の長手方向を＜００１＞方向とし、長さ４０ｍｍ、幅６．０ｍｍにシャーリング切断した。

　応力制御部を構成する非磁性材料として、発明例５のオーステナイト系ステンレス鋼板を用いた。厚みは０．５ｍｍであった。オーステナイト系ステンレス鋼板を長さ４０ｍｍ、幅６．１ｍｍに切断して、応力制御部用の非磁性材料を得た。

　ろう材として、ＢＮｉ－２組成の３５μｍ厚のアモルファス箔を用いた。箔を長さ４０ｍｍ、幅５．９ｍｍに切断して、方向性電磁鋼板と発明例５のオーステナイト系ステンレス鋼板の間に挟み込んで、方向性電磁鋼板／ろう材／オーステナイト系ステンレス鋼板の積層体を作製した。
　１０５０℃で１０分間、真空中でろう付け処理をして、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を得た。

　電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部のオーステナイト系ステンレス鋼板側に上記と同じ方向性電磁鋼板をエポキシ系の接着剤を用いて室温で貼り合わせて発明例２１の磁歪素子を得た。

　作製した磁歪素子のΔＢを実施例１と同様に測定した。バイアス磁場は３．２ｋＡ／ｍであった。
　結果を、発明例５の結果と共に表１３に示した。

　表１３の結果から明らかなように、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部が１つの発明例２１は、電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部が２つの発明例５と比較して、ΔＢは少し低下するものの、０．２３Ｔの優れたΔＢの値を示した。

　本出願は、２０２２年５月２３日出願の特願２０２２－０８３７１３に基づく優先権を主張する。当該出願明細書に記載された内容は、全て本明細書に援用される。

　本発明によって、磁歪素子に加えられる圧縮歪を高く維持することで高い発電性能を発揮することのできる、発電用磁歪素子および磁歪発電デバイスが提供される。本発明の発電用磁歪素子は、従来の磁歪素子よりも低コストでありながら、従来と同等またはそれらを超える発電量の達成を可能にすることから、ＩｏＴ等における無線センサモジュールのみならず、様々な機器の電源として有用である。

　１００　磁束密度変化ΔＢ測定用ユニット
　１１０　磁歪素子
　１１１　磁歪部
　１１２　応力制御部
　１２０　バイアス磁場用コイル
　１３０　検出用コイル
　１４０　直流電源
　１５０　固定支持台
　１６０　フラックスメーター
　１７０　圧力
　１７１　移動距離
　２００　磁歪発電デバイス
　２１０　発電用磁歪素子
　２１１　磁歪部（電磁鋼板層）
　２１２　応力制御部（弾性材料層）
　２２０　積層体
　２２１　電磁鋼板層
　２２２　弾性材料層
　２３０　フレーム
　２４０　錘
　２５０　磁石
　２６０　検出用コイル
　２７０　固定部
　３００　弾き振動による電力量を測定するための装置
　３１１　磁歪素子
　３４１　押し込み爪
　３４２　押し込み距離調製用ストッパー治具
　３４３　指
　３５０　磁石
　３６０　検出用コイル
　３７０　固定端

Claims

　１以上の電磁鋼板層と、
　１以上の弾性材料層とを含む積層体で形成された発電用磁歪素子であって、
　各電磁鋼板層は少なくとも１枚の電磁鋼板を含み、
　各弾性材料層は少なくとも１枚の弾性材料を含み、前記弾性材料層の少なくとも１つは、化学組成が、質量％で、
　Ｃ　：　０．０２～０．３０％、
　Ｓｉ：　０．１～２．０％、
　Ｍｎ：　４．５～１２．０％、
　Ｎｉ：　５．０～８．０％、
　Ｃｒ：　１６．０～２２．０％、および
　Ｎ　：　０．１～０．５％
　を含むオーステナイト系ステンレス鋼板を含み、
　前記積層体が、前記電磁鋼板と、前記オーステナイト系ステンレス鋼板とがろう材部を介して接合された電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を少なくとも１つ有する、発電用磁歪素子。
　前記オーステナイト系ステンレス鋼板の化学組成が、質量％で、
　Ｃ　：　０．０５～０．３０％、
　Ｓｉ：　０．１～１．５％、
　Ｍｎ：　８．０～１２．０％、
　Ｎｉ：　５．５～８．０％、
　Ｃｒ：　１６．０～１９．５％、
　Ｎ　：　０．２～０．５％
　を含む、請求項１に記載の発電用磁歪素子。
　前記オーステナイト系ステンレス鋼板の下記式で表されるＭｄ３０値が－１２０以下である、請求項１又は２に記載の発電用磁歪素子。

　（上記式において、各元素の濃度は質量％である。）
　前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部内の電磁鋼板が方向性電磁鋼板である、請求項１又は２に記載の発電用磁歪素子。
　前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部内の電磁鋼板が無方向性電磁鋼板である、請求項１又は２に記載の発電用磁歪素子。
　前記積層体が、複数の前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部を有する、請求項１又は２に記載の発電用磁歪素子。
　前記ろう材部が、Ｎｉを主要元素とし、Ｃｒ、Ｓｉ、Ｆｅ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、Ｍｇ酸化物、Ｃｒ酸化物、およびＳｉ酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸化物をさらに含む、請求項１に記載の発電用磁歪素子。
　前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部内の前記電磁鋼板と前記ろう材部との接触面の少なくとも１つにおいて、前記電磁鋼板に由来するＦｅと前記ろう材部に由来するＮｉとが合金化した領域が存在し、
　前記発電用磁歪素子の厚み方向の断面の元素分析において、前記合金化した領域が２μｍ以上の幅にわたり存在する、請求項７に記載の発電用磁歪素子。
　前記ろう材部が、Ｆｅを主要元素とし、Ｃｒ、Ｎｉ、Ｓｉ、Ｂ、Ｐ、Ｃ、Ｃｕ、およびＭｏからなる群より選ばれる少なくとも一種の元素を含み、Ｍｇ酸化物、Ｃｒ酸化物、およびＳｉ酸化物からなる群より選ばれる少なくとも一種の酸化物をさらに含む、請求項１に記載の発電用磁歪素子。
　前記ろう材部において、前記少なくとも一種の酸化物の形状は塊状である、請求項７または９に記載の発電用磁歪素子。
　請求項１に記載の発電用磁歪素子と、
　前記発電用磁歪素子と結合したフレームとを備える磁歪発電デバイス。
　前記発電用磁歪素子と前記フレームとが連続しており、前記フレームの少なくとも一部が、前記発電用磁歪素子を形成する前記積層体で構成されている、請求項１１に記載の磁歪発電デバイス。
　前記フレームの全体が、前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部から延びた前記電磁鋼板と一体構成である、請求項１２に記載の磁歪発電デバイス。
　前記フレームの全体が、前記電磁鋼板－オーステナイト系ステンレス鋼板ろう付け積層部から延びた前記オーステナイト系ステンレス鋼板と一体構成である、請求項１２に記載の磁歪発電デバイス。
　前記フレームの全体が、前記発電用磁歪素子と一体構成である、請求項１２に記載の磁歪発電デバイス。