鉄ガリウム合金を用いた
マイクロ磁歪振動子と
その応用に関する研究
金沢大学工学部電気電子システム工学科
環日本海域環境研究センター
知能電気機器研究室
三浦 英充
研究背景
媒質（空気）を振動
音波が発生
周波数が可聴域以上
↓
超音波
マイクロ振動子
空気を振動
振動子
圧電材料-交流電界を印加すると、その周波数で振動
磁歪材料-交流磁界を印加すると、その周波数で振動
マイクロ振動子の材料
圧電素子
磁歪素子
現在の主流は
圧電材料（PZT）
チタン酸ジルコン酸鉛（PZT）の特徴
構成が単純-小型化に有利
発生歪（振幅）が大きい-600ppm
一方・・・
脆性材料-加工性が悪く、引っ張り曲げに弱い
鉛が含有-環境負荷が大きい
磁歪材料
代表的な磁歪材料
「Tefenol-D」
特徴
発生歪が非常に大きい(超辞歪材料)-2000ppm
短所
脆性材料-加工性が悪く脆い
大起磁力を要する-コイルの巻数が増え、小型化に不利
マイクロ振動子としては不適切
鉄ガリウム合金
鉄ガリウム系多結晶合金(Fe-81.6%、Ga-18.4%)
「Galfenol」
特徴
発生歪が大きい-200ppm
比透磁率が高い-低電圧駆動可能
延性-加工性が良く小型化に非常に有利
研究目的
本研究の目的
新材料であるGalfenolにより従来の材料では実現できない
汎用性のあるマイクロ振動子を開発する
発表の流れ
Galfenolを用いてマイクロ振動子を製作
振動子の性能評価
応用例としてフラットパネルスピーカーの開発
マイクロ磁歪振動子の製作
Core（Fe-Ga）
Coil(224turn 3.6Ω)
Fixture(Fe)
10
6
[mm] glueing
Coil(224turn 3.6Ω)
Fixture(SUS304)
3
3.5
3
3.5
Core（Fe-Ga）
Pin(Fe)
6
[mm]
10
Neodymium magnet
用途
冶具負荷
治具の材質
バイアス磁石
振動子Ａ
無負荷測定
0g
無し
無し
振動子Ｂ
負荷下測定
0.3g
Fe
無し
振動子Ｃ
負荷下測定
0.3g
Fe
無し
振動子Ｄ
バイアス磁石の効
果検証
0.3g
セラミック
1×1×0.3mmネオジム磁石
測定装置
Vibrator
Laser Doppler
vibrometer
Weight
Base
String
Oscilloscope
Integral
Voltage
Current
Flux
X
Signal
generator
DC
AMPLIFIER
Pickup
Weight
Bipolar DC
power supply
Current probe
磁気等価回路の計算
磁歪特性
周波数特性
永久磁石によるバイアスの印加
フラットパネルスピーカー
まとめ及び今後の課題

磁歪型振動発電素子の理論モデルの検証