• Search Research Projects
  • Search Researchers
  • How to Use
  1. Back to previous page

Mechanism of inverse magnetostrictive effect in iron-based alloy single crystals with small magnetostriction and development of inverse magnetostrictive materials

Research Project

Project/Area Number 20H02424
Research Category

Grant-in-Aid for Scientific Research (B)

Allocation TypeSingle-year Grants
Section一般
Review Section Basic Section 26010:Metallic material properties-related
Research InstitutionOsaka University

Principal Investigator

Fujieda Shun  大阪大学, 大学院工学研究科, 特任准教授(常勤) (60551893)

Project Period (FY) 2020-04-01 – 2024-03-31
Project Status Completed (Fiscal Year 2023)
Budget Amount *help
¥17,550,000 (Direct Cost: ¥13,500,000、Indirect Cost: ¥4,050,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,860,000 (Direct Cost: ¥2,200,000、Indirect Cost: ¥660,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000)
Fiscal Year 2021: ¥6,500,000 (Direct Cost: ¥5,000,000、Indirect Cost: ¥1,500,000)
Fiscal Year 2020: ¥4,160,000 (Direct Cost: ¥3,200,000、Indirect Cost: ¥960,000)
Keywords磁性・電子・情報材料 / 逆磁歪効果 / 振動発電 / 磁歪
Outline of Research at the Start

磁性体に応力を印加すると磁気的性質が変化する現象は逆磁歪効果と呼ばれ、それを利用した振動発電は身の回りの振動から無線送信が可能な電力を高効率に発電できるため、革新的なエネルギーハーベスティング技術としてIoTへの応用が期待されている。本研究では、比較的小さな磁歪のFe-Si合金単結晶の逆磁歪効果を明らかにし、その発現機構を解明する。さらに、Fe-Si合金単結晶を振動発電デバイスに搭載して発電特性を評価し、逆磁歪効果との相関を明確にする。得られた結果に基づいてデバイスに搭載したFe-Si合金単結晶の逆磁歪効果を制御することで発電特性の向上を実現し、巨大逆磁歪材料を創製する。

Outline of Final Research Achievements

Vibration energy harvesting using the inverse magnetostrictive effect of Fe-Ga alloys has attracted significant attention, because it can generate electrical energy from ambient vibration. The Fe-Si alloys show smaller magnetostriction when compared with Fe-Ga alloys. However, the saturation magnetization and magnetic susceptibility of the former are larger than those of the latter. In this study, the influence of crystal orientation of an Fe-Si alloy on vibration power generation properties was investigated using a U-shaped unimorph device. In addition, we also developed an evaluation system of the inverse magnetostrictive effect. The change in magnetic flux density due to the inverse magnetostrictive effect was directly evaluated by this system.

Academic Significance and Societal Importance of the Research Achievements

従来、振動発電用の材料である逆磁歪材料として、磁歪の大きな磁歪材料の応用が注目されてきたが、本研究により磁歪の小さい材料でも応用の可能性があることが明らかになった。また、本研究で独自に構築した評価システムにより、逆磁歪効果の詳細な検討が可能であることを示した。これらの成果により逆磁歪材料の開発が進展し、振動発電デバイスの多様な利用方法および利用環境に合わせて最適な材料が選択できるようになれば、振動発電エナジーハーベスティングのさらなる普及が期待される。

Report

(5 results)
  • 2023 Annual Research Report   Final Research Report ( PDF )
  • 2022 Annual Research Report
  • 2021 Annual Research Report
  • 2020 Annual Research Report
  • Research Products

    (43 results)

All 2024 2023 2022 2021 2020

All Journal Article (7 results) (of which Peer Reviewed: 6 results,  Open Access: 4 results) Presentation (35 results) (of which Int'l Joint Research: 3 results,  Invited: 6 results) Book (1 results)

  • [Journal Article] Enhancement of Magnetostrictive Properties of CoFe<sub>2</sub>O<sub>4</sub> by Partial Substitution of Cu for Co2023

    • Author(s)
      Kosugi Shizuka, Hisamatsu Miu, Ohishi Yuji, Muta Hiroaki, Seino Satoshi, Nakagawa Takashi, Fujieda Shun
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 64 Issue: 8 Pages: 2014-2017

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2023063

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Year and Date
      2023-08-01
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] Application of Various Materials With Negative Saturation Magnetostriction to Vibration Power Generation2023

    • Author(s)
      Sugiyama Taichi、Okada Taku、Fujieda Shun、Seino Satoshi、Nakagawa Takashi、Ohishi Yuji、Muta Hiroaki
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Magnetics

      Volume: 59 Issue: 11 Pages: 1-6

    • DOI

      10.1109/tmag.2023.3285254

    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Evaluation of Magnetic Flux Density Change for Vibration Energy Harvesting: Comparison Between Direct and Indirect Measurements2023

    • Author(s)
      Okada Taku、Fujieda Shun、Seino Satoshi、Nakagawa Takashi
    • Journal Title

      IEEE Transactions on Magnetics

      Volume: 59 Issue: 11 Pages: 1-5

    • DOI

      10.1109/tmag.2023.3283960

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] Influence of Jahn-Teller effect on crystal structure and magnetic properties of CoFe<sub>2-<i>x</i></sub>Mn<sub><i>x</i></sub>O<sub>4</sub> synthesized by solid-phase method2022

    • Author(s)
      柏木 春穂、藤枝 俊、清野 智史、中川 貴
    • Journal Title

      Transaction of the Magnetics Society of Japan Special Issues

      Volume: 6 Issue: 1 Pages: 20-22

    • DOI

      10.20819/msjtmsj.22TR508

    • NAID

      130008144413

    • ISSN
      2432-0471
    • Year and Date
      2022-05-01
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] 磁性と弾性の相互作用を利用した振動発電エナジーハーベスティング2022

    • Author(s)
      藤枝 俊
    • Journal Title

      生産と技術

      Volume: 74 Pages: 11-16

    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Journal Article] Vibration Power Generation Property of U-Shaped Unimorph Device Using Grain-Oriented Electrical Steel2021

    • Author(s)
      Okada Taku、Fujieda Shun、Hashi Shuichiro、Ishiyama Kazushi、Suzuki Shigeru、Seino Satoshi、Nakagawa Takashi、Yamamoto Takao A.
    • Journal Title

      MATERIALS TRANSACTIONS

      Volume: 62 Issue: 12 Pages: 1798-1801

    • DOI

      10.2320/matertrans.MT-M2021079

    • NAID

      130008120257

    • ISSN
      1345-9678, 1347-5320
    • Year and Date
      2021-12-01
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Journal Article] High-performance vibration power generation using polycrystalline Fe-Co-based alloy due to large inverse magnetostrictive effect2021

    • Author(s)
      S. Inoue, T. Okada, S. Fujieda, F. Osanai, S. Hashi, K. Ishiyama, S. Suzuki, S. Seino, T. Nakagawa, T. A. Yamamoto
    • Journal Title

      AIP Advances

      Volume: 11 Issue: 3 Pages: 035021-035021

    • DOI

      10.1063/5.0038903

    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Peer Reviewed / Open Access
  • [Presentation] 逆磁歪式振動発電の普及に向けた Fe-Co-Si-Bアモルファス合金の研究2024

    • Author(s)
      岡田 拓、藤枝 俊、清野 智史、中川 貴、Tang Zansong、Huang Haodong、鈴木 清策
    • Organizer
      日本セラミックス協会マテリアル・ファブリケーション&プロダクション・デザイン研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] CuxCo1-xFe2O4の磁歪特性に及ぼす加熱急冷処理の影響2024

    • Author(s)
      久松 美佑、小杉 静花、藤枝 俊、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本セラミックス協会マテリアル・ファブリケーション&プロダクション・デザイン研究会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Co添加したFe-Si-Bアモルファス合金の振動発電特性2024

    • Author(s)
      岡田 拓、藤枝 俊、Tang Zansong、Huang Haodong、鈴木 清策、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] CuxCo1-xFe2O4の結晶構造と磁歪特性の関係2024

    • Author(s)
      久松 美佑、小杉 静花、藤枝 俊、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Cu-Coフェライト単結晶の育成とその磁歪特性2024

    • Author(s)
      小杉 静花、久松 美佑、藤枝俊、寺井 智之、大石 佑治、牟田 浩明、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Application of various materials with negative saturation magnetostriction to vibration power generation2023

    • Author(s)
      T. Sugiyama, T. Okada, S. Fujieda, S. Seino, T. Nakagawa, Y. Ohishi, and H. Muta
    • Organizer
      Intermag 2023
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] Cu0.5Co0.5Fe2O4の磁歪特性に及ぼす CuのZn部分置換の影響2023

    • Author(s)
      藤枝 俊、藤原康太、小杉静花、 清野智史、中川 貴
    • Organizer
      日本磁気学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 負の磁歪材料のユニモルフU字型デバイスへの応用2023

    • Author(s)
      杉山 太一、岡田 拓、清野 智史、中川 貴、大石 佑治、牟田 浩明、藤枝 俊
    • Organizer
      日本磁気学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] CuxCo1-xFe2O4 の磁歪特性の温度依存性2023

    • Author(s)
      小杉 静花、久松 美佑、藤枝 俊、大石 佑治、牟田 浩明、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本磁気学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] ユニモルフU字型デバイスにおける逆磁歪材料の設置方法と振動発特性の関係2023

    • Author(s)
      藤枝 俊、杉山太一、岡田 拓、清野 智史、中川 貴、大石 佑治、牟田 浩明
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] Cu0.5Co0.5Fe2O4の磁歪特性に及ぼすFeのMn部分置換の影響2023

    • Author(s)
      久松 美佑、鈴木 光太郎、小杉 静花、藤枝 俊、大石 佑治、清野 智史、牟田 浩明、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] アモルファス合金のユニモルフU字型振動発電デバイスへの応用2023

    • Author(s)
      岡田 拓、藤枝 俊、太田 元基、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
  • [Presentation] 磁性と弾性の相互作用を利用した応用技術と材料の開発2023

    • Author(s)
      藤枝俊
    • Organizer
      日本金属学会/日本鉄鋼協会 九州支部秋季講演会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 磁気工学の基礎―物性と材料特性―2023

    • Author(s)
      藤枝 俊
    • Organizer
      電気学会産業応用部門大会
    • Related Report
      2023 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 直接および間接測定による逆磁歪効果に起因した磁束密度変化の比較2023

    • Author(s)
      岡田拓、藤枝俊、清野智史、中川 貴
    • Organizer
      日本磁気学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Evaluation of magnetic flux density change for vibrationenergy harvesting: Comparison between direct and indirect measurements2023

    • Author(s)
      T. Okada, S. Fujieda, S. Seino, and T. Nakagawa
    • Organizer
      Intermag 2023
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research
  • [Presentation] 立方晶スピネルフェライトZnxCu0.5-xCo0.5Fe2O4の磁歪特性2023

    • Author(s)
      藤枝 俊、藤原康太、小杉静花、 清野智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 振動発電に向けた一定磁場中での動的応力による磁束密度変化の評価2023

    • Author(s)
      岡田拓、藤枝 俊、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] CuxCo1-xFe2O4の磁歪特性と結晶構造の関係2022

    • Author(s)
      藤枝 俊、久松美佑、小杉静花、 清野智史、中川 貴
    • Organizer
      日本磁気学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 方向性電磁鋼板の振動発電特性に及ぼす大型化の効果2022

    • Author(s)
      岡田拓、藤枝俊、鈴木茂、清野智史、中川貴
    • Organizer
      日本磁気学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Cu0.5Co0.5Fe2O4におけるCuのZn部分置換による磁歪特性への影響2022

    • Author(s)
      藤原康太、小杉静花、藤枝 俊、清野智史、中川 貴
    • Organizer
      日本磁気学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] Fe0.3Co0.7合金の逆磁歪効果による磁束密度変化に及ぼす熱処理の影響2022

    • Author(s)
      藤枝 俊、門田 優哉、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] CuxCo1-xFe2O4の磁歪特性のCu置換量依存性2022

    • Author(s)
      小杉 静花、久松 美佑、藤枝 俊、大石 佑治、清野 智史、牟田 浩明、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2022 Annual Research Report
  • [Presentation] 方向性電磁鋼板を用いた振動発電デバイスの大型化と発電特性との関係2022

    • Author(s)
      岡田 拓、藤枝 俊、鈴木 茂、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 振動発電デバイスに搭載した方向性電磁鋼板の磁束密度変化2021

    • Author(s)
      藤枝 俊、岡田 拓、枦 修一郎、石山和志、鈴木 茂、清野智史、中川 貴、山本孝夫
    • Organizer
      日本磁気学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 磁気と弾性の相互作用を利用した振動発電2021

    • Author(s)
      藤枝 俊
    • Organizer
      応用物理学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 方向性電磁鋼板の振動発電特性に及ぼす圧延方向の影響2021

    • Author(s)
      岡田 拓、藤枝 俊、鈴木 茂、清野 智史、中川 貴
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] 高飽和磁束密度のFe-Co-V合金の振動発電への応用2021

    • Author(s)
      藤枝 俊、井上森平、岡田 拓、枦 修一郎、石山和志、鈴木 茂、清野 智史、中川 貴、山本孝夫
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Fe-Co合金の応力-ひずみ特性に及ぼす逆磁歪効果の影響2021

    • Author(s)
      門田優哉、藤枝 俊、清野智史、中川 貴、山本孝夫
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
  • [Presentation] Vibration power generation using Fe-Ga alloy single crystal2021

    • Author(s)
      S. Fujieda, N. Gorai, T. Kawamata, R. Simura, T. Fukuda and S. Suzuki
    • Organizer
      Thermec
    • Related Report
      2021 Annual Research Report
    • Int'l Joint Research / Invited
  • [Presentation] 交差相関効果の制御による磁気機能性材料の開発 ―逆磁歪効果の振動発電への応用―2021

    • Author(s)
      藤枝俊
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] 方向性電磁鋼板のユニモルフU字型振動発電デバイスへの応用2021

    • Author(s)
      岡田 拓、 藤枝 俊、 枦修一郎、 石山和志、 鈴木 茂、清野智史、中川 貴、山本孝夫
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] Fe-Co基合金を搭載した振動発電デバイスの発電特性におよぼすバイアス磁場の影響2020

    • Author(s)
      藤枝 俊、井上森平、岡田 拓、長内史也、枦 修一郎、石山和志、清野智史、中川 貴、山本孝夫
    • Organizer
      日本磁気学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Presentation] 振動発電用の逆磁歪材料の開発2020

    • Author(s)
      藤枝 俊、川又 透、志村玲子、鈴木 茂、枦修一郎、石山和志、熊谷 毅、福田承生、豊木研太郎、小谷佳範、中村哲也
    • Organizer
      電気学会 ナノスケール磁性体を用いた機能性材料開発調査専門委員会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
    • Invited
  • [Presentation] Fe-Co基合金の磁気特性および磁歪特性に及ぼす引張り応力印加の影響2020

    • Author(s)
      井上森平、岡田拓、藤枝 俊、長内史也、枦修一郎、石山和志、清野智史、中川 貴、山本孝夫
    • Organizer
      日本金属学会
    • Related Report
      2020 Annual Research Report
  • [Book] 環境発電ハンドブック 第2版2021

    • Author(s)
      鈴木 雄二、秋永 広幸、神野 伊策、篠原 真毅、竹内 敬治、八馬 弘邦、舟橋 良次、宮﨑 康次
    • Total Pages
      528
    • Publisher
      エヌ・ティー・エス
    • ISBN
      9784860437480
    • Related Report
      2021 Annual Research Report

URL: 

Published: 2020-04-28   Modified: 2025-01-30  

Information User Guide FAQ News Terms of Use Attribution of KAKENHI

Powered by NII kakenhi