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Inverse magnetostrictive effect in Fe-Ga alloy single crystals for application to vibration power generation

Research Project

Project/Area Number 17H03374
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Research Field Physical properties of metals/Metal-base materials
Research InstitutionOsaka University (2018-2019)
Tohoku University (2017)

Principal Investigator

Fujieda Shun  大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60551893)

Project Period (FY) 2017-04-01 – 2020-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2019)
Budget Amount *help
¥17,290,000 (Direct Cost: ¥13,300,000、Indirect Cost: ¥3,990,000)
Fiscal Year 2019: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Fiscal Year 2018: ¥7,280,000 (Direct Cost: ¥5,600,000、Indirect Cost: ¥1,680,000)
Fiscal Year 2017: ¥5,850,000 (Direct Cost: ¥4,500,000、Indirect Cost: ¥1,350,000)
Keywords磁性・電子・情報材料 / 磁区構造
Outline of Final Research Achievements

Vibration power generation is one of the promising energy harvesting technologies that can generate electrical power from ambient vibration. Vibration power generators using the inverse magnetostrictive effect have attracted a great deal of attention for application to electronic power sources for wireless devices. Recently, the superior vibration energy generation performance due to the stress-induced large magnetic flux change was demonstrated by generators using Fe-Ga alloy single crystals. In this study, the magnetic domain structure of Fe-Ga alloy single crystals was observed using a Kerr effect microscope under magnetic fields and tensile stress. As a result, characteristic change of the magnetic domain structure due to the inverse magnetostrictive effect was directly observed. The mechanism of stress-induced large magnetic flux change was successfully explained in connection with the inverse magnetostrictive effect.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

様々な情報を収集および集約するIoTデバイスは、社会および産業の基盤技術としての重要性が高まっている。しかし、従来のIoTデバイスは電池で駆動しているため、その数が増えると電池の管理および維持の手間が膨大となり普及の障害となる。Fe-Ga合金単結晶を搭載した振動発電デバイスは、身の回りで頻発する振動で数mWの電力を作りだすことが可能で、耐久性にも優れている。本研究により、逆磁歪効果に起因した応力印加による大きな磁束変化の発生機構が明らかになり、さらなる振動発電特性の向上が期待できる。従って、IoTデバイスの普及を促進するメンテナンスフリーの小型電源の実現に貢献する成果を得た。

Report

(4 results)
  • 2019 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2018 Annual Research Report
  • 2017 Annual Research Report
  • Research Products

    (31 results)

All 2020 2019 2018 2017 Other

All Journal Article (5 results) (of which Peer Reviewed: 5 results,  Open Access: 2 results) Presentation (23 results) (of which Int'l Joint Research: 1 results,  Invited: 7 results) Remarks (3 results)

  • [Journal Article] Inverse Magnetostrictive Effect in Fe-Ga Alloy Single Crystals for Application to Vibration Power Generation2020

    • Author(s)
      Fujieda Shun、Hashi Shuichiro、Kawamata Toru、Simura Rayko、Ishiyama Kazushi、Fukuda Tsuguo、Suzuki Shigeru
    • Journal Title

      Materia Japan

      Volume: 59 Issue: 1 Pages: 10-15

    • DOI

      10.2320/materia.59.10

    • NAID

      130007778734

    • ISSN
      1340-2625, 1884-5843
    • Year and Date
      2020-01-01
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    • Author(s)
      Suzuki Shigeru、Kawamata Toru、Simura Rayko、Asano Shimpei、Fujieda Shun、Umetsu Rie Y.、Fujita Masaki、Imafuku Muneyuki、Kumagai Tsuyoshi、Fukuda Tsuguo
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 60 Issue: 11 Pages: 2235-2244

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2019146

    • NAID

      130007733053

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Year and Date
      2019-11-01
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    • Author(s)
      Takahashi Takumi、Simura Rayko、Fujieda Shun、Kawamata Toru、Suzuki Shigeru、Fukuda Tsuguo
    • Journal Title

      Japanese Journal of Applied Physics

      Volume: 58 Issue: 10 Pages: 106508-106508

    • DOI

      10.7567/1347-4065/ab3e60

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    • Author(s)
      Fujieda Shun、Asano Shimpei、Hashi Shunichiro、Ishiyama Kazushi、Fukuda Tsuguo、Suzuki Shigeru
    • Journal Title

      Materials Science Forum

      Volume: 941 Pages: 914-918

    • DOI

      10.4028/www.scientific.net/msf.941.914

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      S. Fujieda, S. Asano, S. Hashi, K. Ishiyama, T. Fukuda, and S. Suzuki
    • Journal Title

      Journal of Applied Physics

      Volume: 124 Issue: 23 Pages: 233101-233101

    • DOI

      10.1063/1.5063718

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      日本金属学会
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      藤枝 俊
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  • [Presentation] Fe-Ga合金単結晶の逆磁歪効果の振動発電エナジーハーベスティングへの応用2018

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      藤枝 俊
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      日本磁気学会 ナノマグネティックス専門研究会「ひずみと磁性の相関における新展開」
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      藤枝 俊、浅野晨平、志村玲子、鈴木 茂、枦 修一郎、石山和志、福田承生
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      藤枝 俊、五来直樹、川又 透、志村玲子、鈴木 茂、福田承生、南谷保、上野敏幸
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      S. Fujieda, A. Asano, S. Hashi, K. Ishiyama, T. Fukuda and S. Suzuki
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      藤枝 俊、浅野晨平、川又 透、鈴木 茂、枦 修一郎、石山和志、梅津理恵、福田承生
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Published: 2017-04-28   Modified: 2021-02-19  

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