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2013 年度 実績報告書

磁気Kerr効果利用型光プローブ電流センサ及び巨大磁気Kerr効果材料の開発

研究課題

研究課題/領域番号 24760273
研究機関信州大学

研究代表者

曽根原 誠  信州大学, 工学部, 准教授 (30456496)

キーワードセンシング / 磁性材料 / 光デバイス / 磁界・電流センサ / 形状磁気異方性
研究概要

①巨大磁気Kerr効果をもつ磁性膜の開発;本センサ実現の為に巨大磁気Kerr効果をもつ材料開発は重要である。同時にEVなどパワーエレクトロニクス用電流センサとして利用するのであれば、500Aまでの電流(16kA/mの磁界に相当)を流しても磁気飽和せず測定でき、かつ環境温度が200℃でも磁気特性が劣化しない磁性膜の開発を本年度の目標にした。これに対し耐熱性に優れるアルニコに注目し組成を変更するなど研究を進めたが、磁気Kerr効果は目標値0.2°に達せず、かつ大きな誘導磁気異方性を付与できなかった。そこで高温でも磁気異方性に影響しない形状磁気異方性に注目し、その為の短冊状磁性膜の研究を進めた結果、温度と最大電流測定に対する要件を満足した。磁性材料には開発期間内で0.08°と最高の磁気Kerr効果が得られたFe89Si11(at.%)を用い、短冊形状の寸法は長さ10mm、幅10μm、厚さ120とした。
②S/N比向上の為の新検出方式の基礎実験;実施期間前の本方式センサは、光ファイバ3本がセンサ筐体から異なる方向に延び、センサを振動させると各ファイバの振動周期・位相が異なる為センサ出力が変動し、EV内部では困難と判断された。そこで全反射ミラーを導入し入出力の光路を全て一方向な構造にした。
③mmサイズセンサモジュールの開発;申請時では、光学ブロックを用いてセンサヘッドを小型化するとしたが、加工が難しく実施期間内では困難と判断し、その拡大モデルのセンサモジュールを開発した。実施期間後もMEMSを利用しセンサを小型にする検討を行なっていく予定である。
④mmサイズセンサモジュールの実車搭載模擬実験;±16kA/mの磁界まで測定する事に成功し、光ファイバの振動によるS/N比低下を防げた。

  • 研究成果

    (7件)

すべて 2014 2013 その他

すべて 学会発表 (3件) 備考 (3件) 産業財産権 (1件)

  • [学会発表] パワーエレクトロニクス用光プローブ電流センサの試作と特性評価2014

    • 著者名/発表者名
      北澤 真,柄澤 大樹,曽根原 誠,佐藤 敏郎
    • 学会等名
      平成26年 電気学会A部門大会
    • 発表場所
      信州大学 長野(工学)キャンパス
    • 年月日
      20140821-20140822
  • [学会発表] パターン化Fe-Si/Ru形状磁気異方性膜の磁区構造

    • 著者名/発表者名
      森崎 裕基,柄澤 大樹,曽根原 誠,佐藤 敏郎,高木 宏幸,井上 光輝
    • 学会等名
      電気学会マグネティックス研究会
    • 発表場所
      金沢大学 自然科学本館 図書館棟 G15 会議室
  • [学会発表] パワーエレクトロニクス用光プローブ電流センサの基礎検討

    • 著者名/発表者名
      柄澤 大樹,森崎 裕基,曽根原 誠,佐藤 敏郎,浅沼 和志
    • 学会等名
      平成26年 電気学会全国大会
    • 発表場所
      愛媛大学 城北キャンパス
  • [備考] 長野県のものづくりを応援するサイプラス(Sai+)

    • URL

      http://saiplus.jp/special/2010/12/104.php

  • [備考] 信州大学 信州地の森

    • URL

      http://www.shinshu-u.ac.jp/special/cooperation/2011/02/37552.html

  • [備考] 信州大学工学部電気電子工学科 先端磁気デバイス(佐藤・曽根原)研究室 ホームページ

    • URL

      http://amdl.shinshu-u.ac.jp/

  • [産業財産権] 形状磁気異方性を有する磁性膜を用いた光プローブ電流センサ2013

    • 発明者名
      佐藤 敏郎,曽根原 誠
    • 権利者名
      信州大学
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      特願2013-140477
    • 出願年月日
      2013-07-04

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公開日: 2015-05-28  

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