(57)【要約】  磁歪部材は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、長手方向及び短手方向を有する板状体であり、板状体の表面及び裏面のうちの少なくとも１つの面は、長手方向に延びる複数の溝を有する。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、
長手方向及び短手方向を有する板状体であり、
前記板状体の表面及び裏面のうちの少なくとも１つの面は、前記長手方向に延びる複数の溝を有する、磁歪部材。
【請求項２】
前記複数の溝を有する前記面は、
前記長手方向の表面粗さＲａが、前記短手方向の表面粗さＲａよりも小さい、請求項１に記載の磁歪部材。
【請求項３】
前記長手方向の表面粗さＲａは、０．３μｍ以上１．５μｍ以下であり、前記短手方向の表面粗さＲａは、０．６μｍ以上４．５μｍ以下である、請求項２に記載の磁歪部材。
【請求項４】
磁歪定数が２００ｐｐｍ以上であり、
前記長手方向に対して平行な磁場を印加し、前記長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量が２００ｐｐｍ以上である、請求項１から請求項３のいずれか一項に記載の磁歪部材。
【請求項５】
前記板状体の表面及び裏面は、前記複数の溝を有する、請求項１から請求項４のいずれか一項に記載の磁歪部材。
【請求項６】
前記板状体の前記長手方向に延びる複数の溝の方向は、前記長手方向に対し３０°以内である、請求項１から請求項５のいずれか一項に記載の磁歪部材。
【請求項７】
前記板状体の厚みは０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下である請求項１から請求項６のいずれか一項に記載の磁歪部材。
【請求項８】
前記結晶は、単結晶である、請求項１から請求項７のいずれか一項に記載の磁歪部材。
【請求項９】
前記鉄系合金は、Ｆｅ−Ｇａ合金である、請求項１から請求項８のいずれか一項に記載の磁歪部材。
【請求項１０】
前記複数の溝は、平面研削加工により形成される、請求項１から請求項９のいずれか一項に記載の磁歪部材。
【請求項１１】
１つの前記結晶から製造された複数の磁歪部材であって、
前記複数の磁歪部材は、
前記長手方向に対して平行な磁場を印加し、前記長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量のばらつきが１０％以内である、請求項１から請求項１０のいずれか一項に記載の磁歪部材。
【請求項１２】
磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなりかつ長手方向及び短手方向を有する板状体の表面及び裏面のうちの少なくとも１つの面に、前記長手方向に延びる複数の溝を形成することを備える、磁歪部材の製造方法。
【請求項１３】
前記複数の溝を平面研削加工により形成することを含む、請求項１２に記載の磁歪部材の製造方法。
【請求項１４】
前記平面研削加工は、＃４０以上＃５００以下の砥石を用いて行うことを含む、請求項１３に記載の磁歪部材の製造方法。
【請求項１５】
磁歪定数が２００ｐｐｍ以上であり、且つ、前記長手方向に対して平行な磁場を印加し、前記長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量が２００ｐｐｍ以上となるように前記複数の溝を形成することと、を含む、請求項１２から請求項１４のいずれか一項に記載の磁歪部材の製造方法。
【請求項１６】
１つの前記結晶から複数の前記磁歪部材を製造することと、
前記１つの前記結晶から製造される前記複数の磁歪部材において、前記長手方向に対して平行な磁場を印加し、前記長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量のばらつきが１０％以内となるように前記複数の溝を形成することと、を含む、請求項１２から請求項１５のいずれか一項に記載の磁歪部材の製造方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪部材及び磁歪部材の製造方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁歪材料は、機能性材料として注目されている。例えば、鉄系合金であるＦｅ−Ｇａ合金は、磁歪効果および逆磁歪効果を示す材料であり、１００〜３５０ｐｐｍ程度の大きな磁歪を示す。そのため、近年、エネルギーハーベスト分野の振動発電用材料として注目され、ウェアラブル端末やセンサ類などへの応用が期待されている。Ｆｅ−Ｇａ合金の単結晶の製造方法として、引き上げ法（チョクラルスキー法、以下「Ｃｚ法」と略記する）による単結晶の育成方法が知られている（例えば、特許文献１）。また、Ｃｚ法以外の製造方法として、垂直ブリッジマン法（ＶＢ法）や垂直温度勾配凝固法（ＶＧＦ法）が知られている（例えば、特許文献２、特許文献３）。【０００３】
Ｆｅ−Ｇａ合金は、結晶の＜１００＞方位に磁化容易軸を持ち、この方位に大きな磁気歪みを現出させることができる。従来、Ｆｅ−Ｇａ合金の磁歪部材は、Ｆｅ−Ｇａの多結晶から＜１００＞方位に配向した単結晶部分を所望サイズに切断することにより製造されているが（例えば、非特許文献１）、結晶方位は磁歪特性に大きく影響するため、磁歪部材の磁歪を必要とする方向と結晶の磁気歪みが最大となる＜１００＞方位とを一致させた単結晶が磁歪部材の材料として最適であると考えられる。【０００４】
Ｆｅ−Ｇａ合金の単結晶は、単結晶の＜１００＞方位に対して平行に磁場を印加したとき、正の磁歪が現出する（以下、「平行磁歪量」と称す）。一方、＜１００＞方位に対して垂直に磁場を印加したとき、負の磁歪が現出する（以下、「垂直磁歪量」と称す）。印加する磁場の強度を徐々に強めていくと、平行磁歪量あるいは垂直磁歪量がそれぞれ飽和する。磁歪定数（３／２λ１００）は、飽和した平行磁歪量と、飽和した垂直磁歪量の差で決定され、下記の式（１）によって求められる（例えば、特許文献４、非特許文献２）。【０００５】
３／２λ１００＝ε（／／）―  ε（⊥）  ・・・式（１）
３／２λ１００：磁歪定数
ε（／／）：＜１００＞方向に対して平行に磁場をかけて飽和したときの平行磁歪量
ε（⊥）  ：＜１００＞方向に対して垂直に磁場をかけて飽和したときの垂直磁歪量【０００６】
Ｆｅ−Ｇａ合金の磁歪特性は、磁歪・逆磁歪効果および磁歪式振動発電デバイスの特性に影響を与えると考えられており、デバイス設計をする上で重要なパラメータとなる（例えば、非特許文献４）。特に、磁歪定数は、Ｆｅ−Ｇａ合金単結晶のＧａ組成に依存し、Ｇａ組成が１８〜１９ａｔ％と２７〜２８ａｔ％で磁歪定数が極大になることが知られており（例えば、非特許文献２）、このようなＧａ濃度のＦｅ−Ｇａ合金をデバイスに用いることが望ましいとされる。さらに近年、磁歪定数が大きいことに加えて、平行磁歪量が大きいほど出力電圧等のデバイス特性が高い傾向にあることが報告されている（例えば、非特許文献３）。【０００７】
磁歪式振動発電デバイスは、例えば、コイルに巻かれたＦｅ−Ｇａ磁歪部材、ヨーク、界磁用永久磁石で構成されている（例えば、特許文献５、非特許文献４）。この磁歪式振動発電デバイスでは、デバイスの可動部のヨークを振動させると、ヨークの中央に固定したＦｅ−Ｇａ磁歪部材が連動して振動し、逆磁歪効果によってＦｅ−Ｇａ磁歪部材に巻かれたコイルの磁束密度が変化し、電磁誘導起電力が発生して発電する仕組みとなる。磁歪式振動発電デバイスでは、ヨークの長手方向に力が加わって振動が起こるため、デバイスに用いるためのＦｅ−Ｇａ磁歪部材は、磁化容易軸である＜１００＞を長手方向になるように加工することが望ましい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００８】
【特許文献１】特開２０１６−２８８３１号公報
【特許文献２】特開２０１６−１３８０２８号公報
【特許文献３】特開平４−１０８６９９号公報
【特許文献４】特表２０１５−５１７０２４号公報
【特許文献５】国際公開第２０１１−１５８４７３号
【非特許文献】
【０００９】
【非特許文献１】Ｅｔｒｅｍａ社，Ｓｔａｔｅ  ｏｆ  ｔｈｅ  Ａｒｔ  ｏｆ  Ｇａｌｆｅｎｏｌ  Ｐｒｏｃｅｓｓｉｎｇ．
【非特許文献２】Ａ．  Ｅ．  Ｃｌａｒｋ  ｅｔ  ａｌ．，  Ａｐｐｌ．  Ｐｈｙｓ．  ９３（２００３）８６２１．
【非特許文献３】Ｊｕｎｇ  Ｊｉｎ  Ｐａｒｋ，  Ｓｕｏｋ−Ｍｉｎ  Ｎａ，  Ｇａｎｅｓｈ  Ｒａｇｈｕｎａｔｈ，  ａｎｄ  Ａｌｉｓｏｎ  Ｂ．  Ｆｌａｔａｕ．，  ＡＩＰ  ＡＤＶＡＮＣＥＳ  ６，  ０５６２２１（２０１６）．
【非特許文献４】上野敏幸，  精密工学会誌  Ｖｏｌ．  ７９，  Ｎｏ．４，  （２０１３）  ３０５−３０８．
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１０】
磁歪式振動発電デバイス等のデバイス特性は、磁歪部材の磁歪特性によって影響を受けるため、磁歪部材は、高い磁歪特性を有し、磁歪特性のばらつきの少ないものが要求される。このような中で、Ｆｅ−Ｇａ合金の単結晶の結晶方位が＜１００＞であり、Ｇａ濃度が均一であるならば、磁歪定数の均一な磁歪部材が得られると思われていた。しかし、非特許文献３に記載されるように、デバイス特性は、磁歪定数だけでなく平行磁歪量の影響があることが開示されている。本発明者の調査の結果、上記のように製造した磁歪部材は、磁歪定数が均一であっても平行磁歪量（あるいは垂直磁歪量）にばらつきがあること、また、磁歪定数自体がばらつくことが判明した。【００１１】
そこで、本発明は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない磁歪部材及び磁歪部材の製造方法を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１２】
本発明の態様によれば、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、長手方向及び短手方向を有する板状体であり、板状体の表面及び裏面のうちの少なくとも１つの面は、長手方向に延びる複数の溝を有する、磁歪部材が提供される。【００１３】
また、複数の溝を有する面は、長手方向の表面粗さＲａが、短手方向の表面粗さＲａよりも小さい構成でもよい。また、長手方向の表面粗さＲａは、０．３μｍ以上１．５μｍ以下であり、短手方向の表面粗さＲａは、０．６μｍ以上４．５μｍ以下である構成でもよい。また、磁歪部材は、磁歪定数が２００ｐｐｍ以上であり、長手方向に対して平行な磁場を印加し、長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量が２００ｐｐｍ以上である構成でもよい。また、板状体の表面及び裏面が、複数の溝を有する構成でもよい。また、磁歪部材の長手方向に延びる複数の溝の方向は、前記長手方向に対し３０°以内である構成であってもよい。また、磁歪部材の厚みは０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下である構成であってもよい。また、結晶は、単結晶であってもよい。また、鉄系合金は、Ｆｅ−Ｇａ合金であってもよい。また、複数の溝は、平面研削加工により形成される構成でもよい。また、磁歪部材は、１つの結晶から製造された複数の磁歪部材であって、複数の磁歪部材は、長手方向に対して平行な磁場を印加し、長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量のばらつきが１０％以内である構成でもよい。【００１４】
また、本発明の態様によれば、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなりかつ長手方向及び短手方向を有する板状体の表面及び裏面のうちの少なくとも１つの面に、長手方向に延びる複数の溝を形成することを備える、磁歪部材の製造方法が提供される。【００１５】
また、磁歪部材の製造方法は、複数の溝を平面研削加工により形成することを含んでもよい。また、平面研削加工は、＃４０以上＃５００以下の砥石を用いて行うことを含んでもよい。また、磁歪部材の製造方法は、磁歪定数が２００ｐｐｍ以上であり、且つ、長手方向に対して平行な磁場を印加し、長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量が２００ｐｐｍ以上となるように複数の溝を形成することと、を含んでもよい。また、磁歪部材の製造方法は、１つの結晶から複数の磁歪部材を製造することと、１つの結晶から製造される複数の板状体において、長手方向に対して平行な磁場を印加し、長手方向の磁歪量が飽和したときの磁歪量である平行磁歪量のばらつきが１０％以内となるように複数の溝を形成することと、を含んでもよい。
【発明の効果】
【００１６】
本発明の態様の磁歪部材は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない特性を有する。本発明の態様の磁歪部材の製造方法は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない磁歪部材を容易に製造することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１７】
【図１】（Ａ）及び（Ｂ）は、実施形態に係る磁歪部材の一例を示す図面代用写真であり、（Ａ）は全体像であり、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大した像である。
【図２】実施形態に係る磁歪部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。
【図３】単結晶、薄板部材、磁歪部材の第１の例を示す図である。
【図４】単結晶、薄板部材、磁歪部材の第２の例を示す図である。
【図５】単結晶、薄板部材、磁歪部材の第３の例を示す図である。
【図６】実施例で用いた歪みゲージ法を示す図である。
【図７】比較例１の磁歪部材を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１８】
以下、図面を参照して説明する。なお、各図面においては、適宜、一部又は全部が模式的に記載され、縮尺が変更されて記載される。
【００１９】
［実施形態］
以下、本実施形態の磁歪部材及び磁歪部材の製造方法について説明する。
【００２０】
まず、本実施形態の磁歪部材について説明する。図１（Ａ）及び（Ｂ）は、実施形態に係る磁歪部材の一例を示す図面代用写真であり、（Ａ）は全体像であり、（Ｂ）は（Ａ）の一部を拡大した像である。
【００２１】
磁歪部材１は、図１（Ａ）に示すように、長手方向Ｄ１及び短手方向Ｄ２を有する板状体である。板状体は、平面視において長方形状である。板状体は、表面（おもて面）３及び裏面４を有する。表面３及び裏面４は、互いに平行であるのが好ましいが、互いに平行でなくてもよい。
【００２２】
磁歪部材１は、鉄系合金の結晶からなる。鉄系合金は、磁歪特性を有するものであれば、特に限定されない。磁歪特性とは、磁場を印加したときに形状の変化が生じる特性を意味する。鉄系合金は、例えば、Ｆｅ−Ｇａ、Ｆｅ−Ｎｉ、Ｆｅ−Ａｌ、Ｆｅ−Ｃｏ、Ｔｂ−Ｆｅ、Ｔｂ−Ｄｙ−Ｆｅ、Ｓｍ−Ｆｅ、Ｐｄ−Ｆｅ等の合金である。また、上記合金において第３成分を添加した合金であってもよい。例えば、Ｆｅ−Ｇａ合金においてＢａ、Ｃｕ等を添加した合金であってもよい。これらの鉄系合金の中でも、Ｆｅ−Ｇａ合金は、他の合金と比較して磁歪特性が大きく加工も容易であるため、エネルギーハーベスト分野の振動発電用材料やウェアラブル端末やセンサ類などへ応用されている。以下の説明では、磁歪部材１の一例として、磁歪部材１がＦｅ−Ｇａ合金の単結晶からなる構成の例を説明する。
【００２３】
Ｆｅ−Ｇａ合金の単結晶は、体心立方格子構造を有しており、ミラー指数における方向指数のうち第１〜第３の＜１００＞軸（図３から図５参照）が等価であり、ミラー指数における面指数のうち第１〜第３の｛１００｝面（図３から図５参照）が等価（すなわち、（１００）、（０１０）および（００１）は等価）であることを基本とするものである。また、Ｆｅ−Ｇａ合金は、結晶の特定方位に大きな磁気歪みを現出させる特性を有する。この特性を磁歪式振動発電デバイスに利用する場合、デバイスにおいて磁歪部材１の磁歪を必要とする方向と、結晶の磁気歪みが最大となる方位（方向）とを一致させることが望ましい。具体的には、上述したように、単結晶における磁化容易方向である＜１００＞方向を、磁歪部材１の長手方向Ｄ１に設定することが望ましい。単結晶における磁化容易方向である＜１００＞方向を、磁歪部材１の長手方向Ｄ１とすることは、例えば、単結晶の結晶方位を公知の結晶方位解析により算出し、算出した単結晶の結晶方位に基づいて単結晶を切断することにより、実施することができる。
【００２４】
なお、本実施形態の磁歪部材１に用いることができる結晶は、単結晶でもよいし、多結晶でもよい。＜１００＞方向の方位集積度を高め、磁歪材料としての特性を高めるためには、多結晶よりも単結晶の使用が有利である。なお、多結晶は、単結晶より磁歪特性は落ちるものの低コストで生産が可能であるため、多結晶を用いる場合もある。
【００２５】
磁歪部材１は、例えばエネルギーハーベスト分野の振動発電デバイス用の材料（部品）、ウェアラブル端末やセンサ類などの材料（部品）として使用される。例えば、上記の特許文献５に示すような磁歪式振動発電デバイスは、コイル、コイルに巻かれたＦｅ−Ｇａ合金の磁歪部材、ヨーク、及び、界磁用永久磁石により構成されている。この磁歪式振動発電デバイスは、デバイスの可動部であるヨークを振動させると、ヨークの中央部に固定された磁歪部材が連動して振動し、逆磁歪効果によって磁歪部材に巻かれたコイルの磁束密度が変化し、電磁誘導起電力が発生することにより発電する仕組みとなっている。このような仕組みで用いられる場合、磁歪部材１の形状は、薄板状であり、平面視において細長い長方形状に設定されることが好ましい。磁歪部材１の厚さには特に限定はない。厚さの下限は、０．３ｍｍ以上が好ましく、０．４ｍｍ以上がより好ましく、０．５ｍｍ以上がさらに好ましい。また、磁歪部材１の厚さの上限は、２ｍｍ以下が好ましく、１．８ｍｍ以下がより好ましく、１．５ｍｍ以下がさらに好ましい。磁歪部材１の厚さは、０．３ｍｍ以上２ｍｍ以下が好ましく、０．４ｍｍ以上１．８ｍｍ以下がより好ましく、０．５ｍｍ以上１．５ｍｍ以下がさらに好ましい。磁歪部材１による発電の仕組みは、上記で説明したように、磁歪部材に応力与えること（振動）で逆磁歪効果により発電する仕組みである。磁歪部材１の厚みが０．３ｍｍ未満の場合振動中に破損しやすくなる。逆に磁歪部材１の厚さが２ｍｍを超える場合、振動による応力を大きくする必要があり効率が悪くなる。磁歪部材１の形状及び大きさは、目的とするデバイスの大きさに応じて適宜設定される。例えば、磁歪部材１の大きさは、長手方向Ｄ１の長さ（寸法）Ｌ１が１６ｍｍ、短手方向Ｄ２の幅（寸法）Ｌ２が４ｍｍ、厚さが１ｍｍである。
【００２６】
なお、磁歪部材１の形状及び寸法は、それぞれ、特に限定されない。例えば、磁歪部材１は、平面視において長方形状でなくてもよい。例えば、磁歪部材１の形状は、平面視において、楕円状、トラック状、不定形でもよい。なお、磁歪部材１の形状が平面視において長方形状以外の場合において、長手方向Ｄ１は長径方向、長軸方向等であり、短手方向Ｄ２は長手方向Ｄ１に直交する方向である。
【００２７】
上述したように、本発明者らは、Ｆｅ−Ｇａ合金の単結晶からなり、主面が｛１００｝面であり、磁化容易方向である＜１００＞方向を磁歪部材の長手方向とした平面視の形状が長方形状である板状の磁歪部材を複数製作した。Ｇａ濃度が均一なＦｅ−Ｇａ合金の単結晶から切り出して作成した複数の磁歪部材について磁歪特性を確認した結果、作成した複数の磁歪部材は、磁歪定数は高位であるが、平行磁歪量に大きなばらつきがあることが判った。また、これらの磁歪部材は、磁歪定数自体がばらつくこともあり、磁歪定数は、単結晶から磁歪部材を切り出す位置によりばらつきがあることを見出した。さらに調査した結果、磁歪定数及び平行磁歪量は、磁歪部材の研削方向に関連があることを見出した。本発明は、上記の知見を元になされたものである。
【００２８】
磁歪部材は、例えば、育成された鉄系合金の結晶を一定方向に切断することにより薄板状の部材を作成し、作成した薄板状の部材を所定の大きさに切断することにより製造される。従来の磁歪部材は、磁歪部材の表裏面に研磨加工等が施され、表裏面が平滑に仕上げられていた。
【００２９】
本実施形態の磁歪部材１は、図１（Ａ）及び（Ｂ）に示すように、表面３及び裏面４（「表裏面」と総称する場合もある）のうちの少なくとも１つの面は、長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２を有することを特徴としている。以下詳細に説明する。
【００３０】
上述したように、Ｇａ濃度の均一なＦｅ−Ｇａ単結晶から切り出した複数の磁歪部材について磁歪特性を確認した結果、磁歪定数は高位であるが、平行磁歪量にばらつきがあることが判っている。本実施形態によれば、このような平行磁歪量にばらつきがある磁歪部材においても、磁歪部材の表裏面のうちの少なくとも１つの面に、長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２を形成することにより、磁歪定数及び平行磁歪量の双方を、高位で且つ部材間のばらつきが少ないように改質（「磁歪定数及び平行磁歪量の改質」とも称す）することができ、特に平行磁歪量を改質することができる。この改質の現象は、複数の溝２を形成したことによって結晶内に残留歪等の応力がかかり、磁気モーメントが均一に再配列して、磁歪特性が均一化したため生じると推測される。
【００３１】
以下、上記磁歪定数及び平行磁歪量の改質について説明する。本実施形態では、後述する実施例に示すように、複数の溝２を形成する前に平行磁歪量が低い磁歪部材のサンプルにおいて、磁歪部材の表裏面の両面に、延びる方向が異なる複数の溝２を形成し、複数の溝２の形成による磁歪定数及び平行磁歪量の変化を調べた。本実施形態では、磁歪部材に、長手方向Ｄ１と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合（実施例３、１３、１６、１７，１９等）、短手方向Ｄ２と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合（比較例２、３等）において、磁歪定数及び平行磁歪量を測定した。その結果を表１に示す。
【００３２】
複数の溝２を形成する前に平行磁歪量が低い磁歪部材のサンプルにおいて、磁歪部材に長手方向Ｄ１と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合（実施例３、１３、１６、１７，１９等）、複数の溝２を形成することにより、磁歪定数及び平行磁歪量が低位から高位に変化し、高位で安定する。特に、平行磁歪量が、複数の溝２を形成することにより顕著に増加する。また、磁歪定数及び平行磁歪量の値は、部材間（サンプル間）のばらつきが少なかった。
【００３３】
これに対し、複数の溝２を形成する前に平行磁歪量が低い磁歪部材のサンプルにおいて、磁歪部材に短手方向Ｄ２と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合（比較例２、３）、平行磁歪量は、複数の溝２を形成する前と同様に低位で安定する。また、平行磁歪量の値は、部材間（サンプル間）のばらつきが少なかった。
【００３４】
さらに、本実施形態では、複数の溝２を形成する前の平行磁歪量が高い磁歪部材のサンプルにおいても、磁歪部材の表裏面の両面に、延びる方向が異なる複数の溝２を形成し、複数の溝２の形成による磁歪定数及び平行磁歪量の変化を調べた。本実施形態では、磁歪部材に、長手方向Ｄ１と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合（実施例２、５、６〜１１等）、短手方向Ｄ２と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合（比較例１、４）において、磁歪定数及び平行磁歪量を測定した。
【００３５】
複数の溝２を形成する前に平行磁歪量が高い磁歪部材のサンプルにおいて、磁歪部材に長手方向Ｄ１と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合（実施例２、５、６〜１１等）、磁歪定数及び平行磁歪量は、複数の溝２を形成する前と同様に高位で安定している。また、磁歪定数及び平行磁歪量の値は、部材間（サンプル間）のばらつきが少なかった。
【００３６】
これに対し、複数の溝２を形成する前に平行磁歪量が高い磁歪部材のサンプルにおいて、磁歪部材に短手方向Ｄ２と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合（比較例１、４）、複数の溝２を形成する前の高位から低位に変化し低位で安定している。また、平行磁歪量の値は、部材間（サンプル間）のばらつきが少なかった。
【００３７】
上記の結果より、磁歪定数及び平行磁歪量は、磁歪部材の表面の状態に影響を受けることが判る。そして、磁歪部材の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２を形成することにより、磁歪定数及び平行磁歪量の双方を、高位で且つ部材間のばらつきが少ないように改質（修正）できることが判る。
【００３８】
また、本実施形態では、実施例３４〜３７、比較例７〜９において、長手方向Ｄ１に対して０°〜６０°の方向に延びる複数の溝２を形成した場合において、磁歪定数及び平行磁歪量を測定した。その結果を表６に示す。複数の溝２を形成する前に平行磁歪量が低い磁歪部材のサンプルにおいて、長手方向Ｄ１に対して０°〜６０°の方向に延びる複数の溝２を形成した場合、平行磁歪量は複数の溝２を形成ことにより増加するが、複数の溝２の延びる方向と長手方向Ｄ１がなす角度が０°に近いほど長手方向Ｄ１と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合と同水準の値となり、上記角度が大きくになるに従い短手方向Ｄ２と同方向に延びる複数の溝２を形成した場合の値に近づく傾向にある。平行磁歪量の値は、長手方向Ｄ１に対して４５°近辺で、０°の際の値と６０°の際の値の概ね中間の値となった。この角度（複数の溝２の延びる方向と長手方向Ｄ１がなす角度）は、好ましくは４０°未満であり、より好ましくは３５°以下であり、より好ましくは３０°以内である。上記角度が上記の好ましい範囲である場合、上記磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果がより確実に発現する。上記角度が３０°以内である場合、より確実に平行磁歪量を２００ｐｐｍ以上と高位で管理することが可能となる。
【００３９】
また、上記の結果より、磁歪部材の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２を形成することにより、単結晶内の相対位置の違い等に由来する磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが抑制され、磁歪定数及び平行磁歪量が高位で安定し、この傾向は平行磁歪量において顕著であることが判る。また、上記の結果より、平行磁歪量は、長手方向Ｄ１と複数の溝２の延びる方向とがなす角度に応じて決定され、平行磁歪量は、長手方向Ｄ１と複数の溝２の延びる方向とが平行な場合に高くなることが判り、この場合に最大となると推測される。以上のように、本実施形態の磁歪部材１が備える長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２は、磁歪定数及び平行磁歪量の双方（少なくとも平行磁歪量）を改質することが可能なものである。本実施形態の磁歪部材１が備える長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２は、実施例２に示す条件で製造したポリッシュ加工により平滑に仕上げた際に平行磁歪量が低い（例えば５０ｐｐｍ以下）磁歪部材において、平行磁歪量を顕著に増加（例えば２００ｐｐｍ以上、好ましくは２５０ｐｐｍ以上）させる改質が可能なものである。
【００４０】
なお、平行磁歪量は磁歪部材１の長手方向Ｄ１に対して平行な磁場を印加し、長手方向Ｄ１の磁歪量が飽和したときの磁歪量である。また、垂直磁歪量は磁歪部材１の短手方向Ｄ２に対して平行な磁場を印加し、短手方向Ｄ２の磁歪量が飽和したときの磁歪量である。本実施形態の磁歪部材１における磁歪定数、平行磁歪量、及び垂直磁歪量は、後に説明する実施例の記載の通りに求めた値であり、磁歪量は式（３）に従い実際の歪検出値をゲージ率で補正して求めた値であり、磁場方向が歪みゲージの長手方向に対して平行であるときの磁歪量を、平行磁歪量とし、磁場方向が歪みゲージ長手方向に対して垂直であるときの磁歪量を、垂直磁歪量とし、磁歪定数は式（１）に従い、平行磁歪量と垂直磁歪量の差で求めた値である。また、複数の溝２の延びる方向と長手方向Ｄ１がなす角度は、異なる複数の溝における値を平均した値である。
【００４１】
次に、複数の溝２について説明する。複数の溝２は、表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に形成されている。図１（Ａ）及び（Ｂ）に示す例では、複数の溝２は、表面３及び裏面４の両面に形成される。複数の溝２が表面３及び裏面４のうちの片面に形成される場合、複数の溝２が表面３及び裏面４の両面に形成されるものよりも上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果が少なくなり、磁歪特性のばらつきが大きくなる傾向にあるため、複数の溝２は表面３及び裏面４の両面に形成されるのが好ましい。
【００４２】
複数の溝２は、長手方向Ｄ１に延びるように形成される。各溝２は、線状（筋状）である。各溝２は、直線状であるのが、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させる観点から好ましい。なお、各溝２は曲線状でもよい。各溝２の長手方向Ｄ１の長さは、特に限定されない。複数の溝２は、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させる観点から、短手方向Ｄ２において所定の間隔で面内に万遍なく形成されることが好ましく、面内全体に形成されるのが好ましい。なお、本実施形態において、磁歪部材１が、本発明の効果を損ねない範囲において上記長手方向以外に延びる溝を含んでもよく、このような磁歪部材を除外するものではないが、好ましくは上記長手方向以外に延びる溝はないのが理想的である。
【００４３】
なお、本実施形態において、複数の溝２が長手方向Ｄ１に延びるとは、複数の溝２が長手方向Ｄ１と平行な方向に延びること、及び、複数の溝２が長手方向Ｄ１と４０°未満の角度で交差する方向に延びることを含む。上記したように複数の溝２が延びる方向が長手方向Ｄ１と平行な方向からずれると平行磁歪量が低くなるため、複数の溝２が延びる方向は長手方向Ｄ１と平行な方向であるのが好ましい。
【００４４】
図１（Ｂ）に示すような複数の溝２は、例えば、単結晶の切断により得られる薄板部材の表面３及び裏面４の少なくとも１つの面に平面研削加工を施すことにより形成することができる。この場合、複数の溝２は、平面研削加工を施した加工面に形成される研削痕（研削条痕）である。研削痕は、平面研削加工時に、砥石によって形成される痕である。この研削痕は、平面研削加工により、研削方向（砥石の移動方向又は加工テーブルの移動方向）に沿って筋状（線状）に形成される痕である。研削痕の方向（複数の溝２が延びる方向）は、研削方向を制御することにより、制御できる。研削痕は、砥石の粒度（番手）により制御できる。平面研削加工により形成した複数の溝２の状態は、顕微鏡などにより確認することができる。なお、複数の溝２を形成する方法は、後に説明するように平面研削加工に限定されない。なお、複数の溝２は、異なる方向に延びる溝を含んでもよいし、長さ又は深さが異なる形状の溝を含んでもよい。
【００４５】
複数の溝２が形成される面の表面粗さＲａは、通常長手方向Ｄ１の表面粗さＲａが短手方向Ｄ２の表面粗さＲａよりも小さくなる。複数の溝２は、長手方向Ｄ１に延びるように線状（筋状）に形成される。このため、磁歪部材１の短手方向Ｄ２は、凹凸形状になるため、表面粗さＲａが、長手方向Ｄ１よりも大きくなる。また、磁歪部材１の長手方向Ｄ１は、長手方向Ｄ１に延びる線状（筋状）の溝２にならうため、短手方向Ｄ２より表面粗さＲａが小さくなる。本実施形態において、表面粗さＲａは、１つの磁歪部材１における複数の異なる部分を測定した値を平均した値である。
【００４６】
複数の溝２が形成される面において、長手方向Ｄ１の表面粗さＲａは、短手方向Ｄ２の表面粗さＲａよりも小さい。複数の溝２が形成される面において、長手方向Ｄ１の表面粗さＲａは、下限が０．３μｍ以上であるのが好ましく、上限が１．５μｍ以下であるのが好ましく、０．３μｍ以上１．５μｍ以下であるのがより好ましい。また、複数の溝２が形成される面において、短手方向Ｄ２の表面粗さＲａは、下限が０．６μｍ以上であるのが好ましく、０．７μｍ以上であるのがより好ましく、上限が４．５μｍ以下であるのが好ましく、範囲が０．６μｍ以上４．５μｍ以下であるのが好ましく、０．７μｍ以上４．５μｍ以下であるのがより好ましい。複数の溝２が形成される面における長手方向Ｄ１又は短手方向Ｄ２の表面粗さＲａが上記範囲である場合、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させることができる。
【００４７】
本実施形態の磁歪部材１の特性について説明する。本実施形態の磁歪部材１は、上記の構成により、磁歪定数が２００ｐｐｍ以上、好ましくは２５０ｐｐｍ以上とすることができる。また、磁歪部材１は、上記の構成により、平行磁歪量が２００ｐｐｍ以上、好ましくは２５０ｐｐｍ以上とすることができる。磁歪部材１の磁歪定数及び平行磁歪量を上記の範囲にする場合、磁歪部材１をＦｅ−Ｇａ合金の単結晶で形成するのが好ましい。
【００４８】
また、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪部材の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２を形成することにより、磁歪定数及び平行磁歪量の双方を、高位で且つ部材間のばらつきが少ないように改質（修正）されている。このため、本実施形態の磁歪部材１は、１つの結晶から製造された複数の磁歪部材１の場合、複数の磁歪部材１における磁歪定数のばらつきを１５％以内とすることができ、平行磁歪量のばらつきを１０％以内とすることができる。また、本実施形態の磁歪部材１は、１つの結晶から製造された複数の磁歪部材１の場合、複数の磁歪部材１における磁歪定数の変動係数を、好ましくは０．１以下、より好ましくは０．０６以下とすることができ、また、平行磁歪量の変動係数を、好ましくは０．１以下、より好ましくは０．０５以下とすることができる。なお、本実施形態において、複数の磁歪部材１における磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきは、下記の式（２）により算出した値である。
ばらつき（％）＝｜平均値と最大の外れ値との差｜／平均値・・・式（２）
なお、育成された１つの結晶とは、育成された結晶のうち、磁歪部材として用いられる有効結晶（実際に部品として使用される部分）である。例えば、ＢＶ法で育成された結晶については、固化率が１０％〜８５％の範囲のであり、ＣＺ法で育成された結晶であれば、直径が均一の範囲（育成肩部等を除外した部分）である。
【００４９】
以上のように、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなり、長手方向及び短手方向を有する板状体であり、板状体の表面及び裏面のうちの少なくとも１つの面は、長手方向に延びる複数の溝を有する。なお、本実施形態の磁歪部材１において、上記以外の構成は任意の構成である。本実施形態の磁歪部材１は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない特性を有する。また、本実施形態の磁歪部材１は、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質が行われ、従来の同一の単結晶から製造された磁歪部材における磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが修正されるため、歩留まりが高く安定に生産することができる。本実施形態の磁歪部材１は、磁歪定数及び平行磁歪量が高いため、優れた磁歪効果および逆磁歪効果を示す部材（材料）の最終製品として好適に用いることができる。
【００５０】
次に、本実施形態の磁歪部材の製造方法について説明する。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、上記した本実施形態の磁歪部材１の製造方法である。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなりかつ長手方向Ｄ１及び短手方向Ｄ２を有する板状体の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２を形成することを備える。なお、以下の説明では、Ｆｅ−Ｇａ合金の単結晶インゴットから磁歪部材１を製造する方法を一例として説明するが、本実施形態の磁歪部材の製造方法は、以下の説明に限定されない。また、本明細書中の記載のうち、本実施形態の磁歪部材の製造方法に適用可能なものは、本実施形態の磁歪部材の製造方法でも適用されるとする。
【００５１】
図２は、本実施形態の磁歪部材の製造方法の一例を示すフローチャートである。図３から図５は、単結晶、薄板部材及び磁歪部材の第１から第３の例を示す図である。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、結晶用意工程（ステップＳ１）、結晶切断工程（ステップＳ２）、溝形成工程（ステップＳ３）、及び、切断工程（ステップＳ４）を備える。
【００５２】
本実施形態の磁歪部材の製造方法では、まず、結晶用意工程（ステップＳ１）において、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶を用意する。用意する結晶は、単結晶でもよいし、多結晶でもよい。また、用意する結晶は、育成したものでもよいし、市販品を用いてもよい。例えば、結晶用意工程では、Ｆｅ−Ｇａ合金の単結晶を用意する。Ｆｅ−Ｇａ合金の単結晶の育成方法は、特に限定はない。Ｆｅ−Ｇａ合金の単結晶の育成方法は、例えば、引き上げ法や一方向凝固法等でもよい。例えば、引き上げ法ではＣｚ法、一方向凝固法ではＶＢ法、ＶＧＦ法およびマイクロ引き下げ法等を用いることができる。
【００５３】
Ｆｅ−Ｇａ合金の単結晶は、ガリウムの含有量を１８．５ａｔ％又は２７．５ａｔ％にすることで磁歪定数が極大になる。このため、Ｆｅ−Ｇａの単結晶は、ガリウムの含有量が１６．０〜２０．０ａｔ％または２５．０〜２９．０ａｔ％であるのが好ましく、１７．０〜１９ａｔ％または２６．０〜２８．０ａｔ％になるように育成されたものがより好ましい。育成された単結晶の形状は、特に限定はなく、例えば、円柱状でもよいし、四角柱状でもよい。なお、育成した単結晶は、必要に応じて種結晶、増径部または肩部（種結晶から所定の単結晶の径まで増やす部分）等を切断装置で切断することによって、円柱状の単結晶にしてもよい。育成する単結晶の大きさは、磁歪部材が所定の方向で確保できる大きさであれば、特に限定はない。Ｆｅ−Ｇａ単結晶を育成する場合、育成軸方向が＜１００＞になるように種結晶の上面又は下面を｛１００｝面に加工した種結晶を使用して育成する。育成されるＦｅ−Ｇａ合金単結晶は、種結晶の上面又は下面に対し垂直方向に結晶が育成され、かつ種結晶の方位が継承される。
【００５４】
結晶用意工程（ステップＳ１）の次に、結晶切断工程（ステップＳ２）を実施する。結晶切断工程は、結晶を切断し薄板部材を作成する工程である。薄板部材は、本実施形態の磁歪部材１の材料となる部材である。結晶切断工程は、例えば、磁歪特性を有するＦｅ−Ｇａ合金の単結晶を切断装置を用いて切断し、｛１００｝面を主面とする薄板部材を作製する工程である。切断装置は、ワイヤー放電加工機、内周刃切断装置、ワイヤーソー等の切断装置を用いることができる。中でも、特にマルチワイヤーソーを使用することが、同時に複数の薄板部材を切断することができるため好ましい。単結晶の切断方向は、Ｆｅ−Ｇａの単結晶の場合、＜１００＞であり、切断面すなわち薄板部材の主面が｛１００｝面となるように切断する。単結晶の切断方向は、特に限定されない。単結晶の切断方向は、例えば、図３から図５に示すように、単結晶の育成方向（結晶が育成される方向）に対し、垂直方向でもよいし、平行方向でもよい。
【００５５】
結晶切断工程（ステップＳ２）の次に、溝形成工程（ステップＳ３）を実施する。溝形成工程は、得られた薄板部材の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、複数の溝２を形成する。溝形成工程では、薄板部材を最終的に切断して磁歪部材１にした際に、磁歪部材１の長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２が形成されるように、薄板部材に複数の溝２を形成する。上記したように、結晶切断工程により得られた薄板部材の表裏面の少なくとも１つの面に平面研削加工を施すことにより複数の溝２を形成することができる。以下、溝形成工程を、薄板部材の平面研削加工により行う例を説明する。平面研削加工により複数の溝２を形成する場合、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させることができる。
【００５６】
平面研削加工は、平面研削盤を用いて行う。平面研削加工では、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させる観点から、薄板部材に形成される研削痕の方向が、磁歪部材１の長手方向Ｄ１と平行な方向となるようにするのが好ましい。この理由から、研削痕は直線状であるのが好ましい。研削痕を直線状にする場合、平面研削盤は、砥石又は加工テーブルの移動方向が直線的な方式であるのが好ましく、平型砥石を使用し加工テーブルが往復運動する方式の平面研削盤を使用することが好ましい。なお、カップ砥石を使用し加工テーブルが回転運動する平面研削盤を使用することもできるが、このような平面研削盤を使用する場合、研削痕が曲線状になるため、研削痕の曲率が小さく（曲がり具合が小さく）なるように設定するのが好ましい。
【００５７】
また、上記研削痕は、磁歪部材１の表面（ひょうめん）に形成される必要がある。このため、薄板部材の厚み調整等で加工する場合は、平面研削盤以外の加工機、例えば両面ラップ装置、カップ砥石等を用いた平面研削盤等で所定の加工を行った後、平面研削加工を行ってもよい。また、従来と同様に研磨加工を行い薄板部材（磁歪部材）の表面を鏡面に仕上げた後、平面研削加工を行ってもよい。平面研削加工は、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果を効率的に発現させる観点から、薄板部材の表裏面の双方に施すのが好ましい。
【００５８】
平面研削加工に使用する砥石は、例えば砥石の荒さ（番手）の下限が＃４０以上であるのが好ましく、＃１００以上であるのがより好ましく、上限が＃５００以下であるのが好ましく、＃４００以下であるのがより好ましく、範囲が＃４０以上＃５００以下であるのが好ましく、＃４０以上＃４００以下であるのがより好ましく、＃１００以上＃４００以下であるのがより好ましい。砥石の荒さ（番手）が上記範囲である場合、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果をより確実に発揮させることができる。なお、＃４０より小さい砥石を使用すると研削痕の大きさが安定しない場合がある。＃５００を超える砥石を使用すると、磁歪部材の表面が平滑になって、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質の効果が効率的に発現しないおそれがある。
【００５９】
溝形成行程では、上述のように、複数の溝２は、磁歪部材１において、複数の溝２が形成される面の長手方向Ｄ１の表面粗さＲａが、上述の好ましい範囲となるように形成されるのが好ましい。例えば、複数の溝２は、下限が好ましくは０．３μｍ以上、上限が好ましくは１．５μｍ以下、範囲が０．３μｍ以上１．５μｍ以下となるように形成されるのが好ましい。また、複数の溝２は、磁歪部材１において、複数の溝２が形成される面の短手方向Ｄ２の表面粗さＲａが、下限が好ましくは０．６μｍ以上、より好ましくは０．７μｍ以上、下限が好ましくは４．５μｍ以下、範囲が好ましくは０．６μｍ以上４．５μｍ以下となるように形成されるのが好ましい。また、複数の溝２は、磁歪部材１において、磁歪定数及び平行磁歪量が上述の範囲になるように形成されるのが好ましい。例えば、複数の溝２は、磁歪部材１において、磁歪定数が２００ｐｐｍ以上であり、且つ、平行磁歪量が２００ｐｐｍ以上となるように形成するのが好ましい。上記の好ましい表面粗さＲａ、磁歪定数、及び、平行磁歪量の範囲となるような複数の溝２は、上記の平面研削加工により形成することができる。なお、溝形成工程は、得られた薄板部材の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、複数の溝２を形成することが可能であれば、平面研削加工以外の方法で実施してもよい。例えば、固定砥粒方式のワイヤーソーにより薄板部材を作製してもよい。すなわち、固定砥粒方式のワイヤーソーにより結晶をスライス加工して薄板部材を作成する際に形成される溝を複数の溝２としてもよい。ワイヤーソーによる切断には、一定ピッチで並行する複数の極細ワイヤー列に被加工物を押し当て、ワイヤーを線方向に送りながら、被加工物とワイヤーとの間に砥粒を含む加工液（スラリーともいう）を供給することによって切断する遊離砥粒方式と、ダイヤモンド等砥粒を電着又は接着剤によって固定したワイヤーを線方向に送りながら、被加工物を切断する固定砥粒方式とがある。遊離砥粒方式の切断面は、方向性のない梨地状になり、本件効果は得られないが、固定砥粒方式のワイヤーソーによる切断した場合、ワイヤーの送り方向に研削痕が発生し、上記平面研削加工と同様の複数の溝２を形成することが可能である。なお、固定砥粒方式のワイヤーソーで切断する場合、結晶切断工程（ステップＳ２）と溝形成工程（ステップＳ３）を共有することが可能であり、効率よく薄板部材を作製することができる。また、サンドペーパー等で一定圧力を掛けて、複数の溝２を形成してもよい。
【００６０】
溝形成工程（ステップＳ３）の次に、切断工程（ステップＳ４）を実施する。切断工程は、溝形成工程により複数の溝２を形成した薄板部材を切断し、本実施形態の磁歪部材１を得る工程である。
【００６１】
切断工程では、複数の溝２を形成した薄板部材を切断して磁歪部材１にする際に、磁歪部材１の長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２が形成されるように、薄板部材を切断する。切断工程では、薄板部材を所定の大きさに切断する。切断工程では、磁歪部材１が平面視において長方形状の板状体となるように、薄板部材を磁歪部材１として切断する。切断工程では、切断装置を用いて薄板部材を切断する。切断工程で使用する切断装置は、特に限定されず、例えば、外周刃切断装置、ワイヤー放電加工機、ワイヤーソー等を使用することができる。薄板部材から磁歪部材を採取する方向には、特に限定はなく、例えば、磁歪部材の大きさ等より効率的に取得できる方向に設定すればよい。
【００６２】
以上のように、本実施形態の磁歪部材の製造方法は、磁歪特性を有する鉄系合金の結晶からなりかつ長手方向Ｄ１及び短手方向Ｄ２を有する板状体の表面３及び裏面４のうちの少なくとも１つの面に、長手方向Ｄ１に延びる複数の溝２を形成することを備える。なお、本実施形態の磁歪部材の製造方法において、上記以外の構成は任意の構成である。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない特性を有する磁歪部材を製造することができる。本実施形態の磁歪部材の製造方法は、磁歪特性を有する材料に複数の溝２を形成するのみでよいため、容易に実施することができる。
【００６３】
従来、同一の単結晶から採取した磁歪部材において、単結晶からの磁歪部材の採取位置によって、平行磁歪量のばらつきがあり、平行磁歪量が高位の磁歪部材を選定していたが、本実施形態の磁歪部材の製造方法では、上記の磁歪定数及び平行磁歪量の改質を行い、従来の同一の単結晶から製造された磁歪部材における磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきを修正するため、磁歪定数及び平行磁歪量が高く且つ部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない特性を有する磁歪部材を、歩留まりが高く安定に生産することができる。
【実施例】
【００６４】
以下、本発明の実施例を用いて具体的に説明するが、本発明は、これらの実施例によって何ら限定されるものではない【００６５】
［実施例１］
化学量論比で鉄とガリウムの比率８１：１９で原料を調整し、垂直ブリッジマン（ＶＢ）法で育成した円柱状のＦｅ−Ｇａ合金の単結晶を用意した。単結晶の育成軸方向は＜１００＞とした。結晶育成軸方向に垂直な単結晶の上面または下面の｛１００｝面をＸ線回折により方位確認した。なお、この時、島津シーケンシャル形プラズマ発光分析装置（ＩＣＰＳ−８１００）で結晶の上面及び下面サンプルを測定した結果、単結晶の濃度は、ガリウムの含有量が１７．５〜１９．０ａｔ％であった。【００６６】
次のようにして、育成した単結晶から磁歪部材を製造した。初めに、遊離砥粒式ワイヤーソー装置を用いて、単結晶育成方向に対し平行方向（＜１００＞方位に対して平行）に単結晶を切断し、切断面すなわち主面が｛１００｝である薄板部材を作製した。次に、得られた薄板部材に、＃２００の平型砥石を使用し平面研削盤により平面研削加工を実施し、薄板部材の厚みを整えるとともに、表裏面に複数の溝（研削痕）を形成した。その後、磁歪部材の長手方向が平面研削加工時の研削方向すなわち研削痕方向と同一方向になるよう切断位置を設定し、外周刃切断装置により、長手方向の寸法１６ｍｍ×短手の寸法４ｍｍ×厚み１ｍｍの大きさの磁歪部材を切出した。【００６７】
次に、切り出した磁歪部材について磁歪特性を測定した。磁歪特性の測定は、歪みゲージ法で実施した。図６に示すように、製造した磁歪部材の主面である｛１００｝面に、歪みゲージ（共和電業株式会社製）を接着剤により接着した。なお、歪みゲージの長手方向が磁歪の検出方向となるため、歪みゲージの長手方向を、磁歪部材の長手方向ならびに＜１００＞方位と平行になるように接着した。【００６８】
磁歪測定器（共和電業株式会社製）は、ネオジム系の永久磁石、ブリッジボックス、コンパクトレコーディングシステム、ストレインユニット、ダイナミックデータ集録ソフトウェアで構成した。【００６９】
磁歪量は、実際の歪検出値をゲージ率で補正して決定した。
なお、ゲージ率は、下式の式（３）とした。
ε＝２．００／Ｋｓ  ×  εｉ    ・・・式（３）
（ε：ゲージ率,  εｉ：測定ひずみ値, Ｋｓ：使用ゲージのゲージ率）【００７０】
また、磁場方向が歪みゲージの長手方向に対して平行であるときの磁歪量を、平行磁歪量とした。一方で、磁場方向が歪みゲージ長手方向に対して垂直であるときの磁歪量を、垂直磁歪量とした。磁歪定数は式（１）に従い、平行磁歪量と垂直磁歪量の差で決定した。長手方向が研削痕方向と平行になるよう加工したとき、この磁歪部材の平行磁歪量は２８０ｐｐｍであり、磁歪定数は２８５ｐｐｍとなった。【００７１】
また、磁歪部材の表面を表面粗計（株式会社キーエンス製、ＶＫ−Ｘ１０５０）にて観察倍率２０倍で、磁歪部材の長手方向と短手方向の２方向について、それぞれ５ヵ所ずつ表面粗さＲａを測定し、その平均値を表面粗さＲａとした。長手方向の表面粗さＲａは、０．５６μｍであり、短手方向の表面粗さＲａは、０．８２μｍであった。製造条件及び評価結果を表１に示す。【００７２】
［実施例２〜３］
実施例２、３は、平面研削加工前後の平行磁歪量の変化を確認するため、平面研削加工による研削痕が残らないように、従来方法であるカップ砥石による研削加工を行った後、磁歪部材の表面をポリシュ加工により平滑に仕上げ、所定の大きさに切断し、平行磁歪量、磁歪定数を測定した。その後、磁歪部材の長手方向が平面研削加工時の研削方向と同一方向になるように設定し平型砥石による平面研削加工を行った。上記以外は、実施例１と同様とした。製造条件及び評価結果を表１に示す。【００７３】
［比較例１〜２］
比較例１、２では、実施例２、３における平面研削加工を、磁歪部材の短手方向が平面研削加工時の研削方向と同一方向に代えて実施した。上記以外は、実施例２、３と同様とした。製造条件及び評価結果を表１に示す。比較例１の磁歪部材を図７に示す。【００７４】
［実施例４〜５、比較例３〜４］
実施例４、５、比較例３、４は、それぞれ、実施例２、３、比較例１、２における単結晶から薄板部材を切り出す方向を、結晶育成方向に対して垂直方向に代えて実施したものである。上記以外は、実施例４、５、比較例３、４と同様とした。なお、表面粗さの測定は省略した。製造条件及び評価結果を表１に示す。【００７５】
［実施例６〜実施例１５、実施例１６〜実施例２３］
実施例６〜１５及び実施例１６〜２３は、同一の単結晶より複数の薄板部材を作成し、その中よりランダムの磁歪部材を採取した。その他は、実施例４と同様とした。すなわち、実施例６〜１５及び実施例１６〜２３は、それぞれ、同一の単結晶から製造した磁歪部材である。製造条件及び評価結果を表１に示す。平行磁歪量及び磁歪定数のばらつきの結果を表２、表３に記載する。なお、表面粗さの測定は省略した。【００７６】
［実施例２４〜実施例２９、比較例５〜６］
実施例２４〜実施例２９及び比較例５〜６は、単結晶の切断方向及び平面研削加工で用いる砥石の粒度（番手）の条件を種々に変更して比較したものである。実施例２５は、実施例２と同様に行った。実施例２４、実施例２６は、平面研削加工で用いる砥石の粒度（番手）の条件を変更した以外は実施例２と同様とした。実施例２８は、実施例４と同様に行った。実施例２７、実施例２９は、平面研削加工で用いる砥石の粒度（番手）の条件を変更した以外は実施例４と同様とした。比較例５は、比較例１と同様とした。比較例６は、比較例３と同様とした。各例における表面粗さは、実施例１と同様に行った。製造条件及び評価結果を表４に示す。【００７７】
［実施例３０〜実施例３３］
実施例３０〜実施例３３は、磁歪部材の板厚の条件を種々に変更して比較したものである。実施例３１は、実施例２と同様に行った。実施例３０、３２〜実施例３３は、平面研削加工において整える板厚の条件及び用いる砥石の粒度（番手）の条件を変更した以外は実施例２と同様とした。なお、各例における表面粗さは、実施例１と同様に行った。製造条件及び評価結果を表５に示す。【００７８】
［実施例３４〜実施例３７、比較例７〜９］
実施例３４〜実施例３７、比較例７〜９は、複数の溝２の延びる方向と長手方向Ｄ１がなす角度を０°、１０°、２０°、３０°、４０°、５０°、６０°にして比較したものである。なお、板厚は０．５ｍｍとした。実施例３４は、実施例２と同様に行った。実施例３５、実施例３６、比較例８、９は、それぞれ、平面研削加工における研削方向を１０°、２０°、４０°、６０°に変更した以外は実施例２と同様とした。実施例３７、比較例８は、平面研削加工における研削方向を３０°、５０°に変更した以外は実施例４と同様とした。なお、各例における表面粗さは、実施例１と同様に行った。製造条件及び評価結果を表６に示す。【００７９】
［実施例３８〜実施例４２］
実施例３８〜実施例４２は、結晶の材料として多結晶を用いたものである。実施例３８〜実施例４２は、用意した単結晶を多結晶に変更した以外は、実施例２と同様にした。用意した多結晶は、化学量論比で鉄とガリウムの比率８１：１９で原料を調整し、垂直ブリッジマン（ＶＢ）法で育成した円柱状のＦｅ−Ｇａ合金の多結晶を用意した。多結晶の育成軸方向は＜１００＞とした。結晶育成軸方向に垂直な多結晶の上面または下面の｛１００｝面をＸ線回折により方位確認した。なお、この時、島津シーケンシャル形プラズマ発光分析装置（ＩＣＰＳ−８１００）で結晶の上面サンプルを測定した結果、多結晶の濃度は、ガリウムの含有量が１７．５〜１９．０ａｔ％であった。製造条件及び評価結果を表７に示す。【００８０】
【表１】
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【００８１】
【表２】
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【００８２】
【表３】
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【００８３】
【表４】
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【００８４】
【表５】
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【００８５】
【表６】
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【００８６】
【表７】
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【００８７】
［まとめ］
実施例の結果より、上記した磁歪定数及び平行磁歪量の改質が確認される。また、実施例の結果より、本実施形態の磁歪部材１は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない特性を有することが確認される。また、実施例の結果より、本発明の態様の磁歪部材の製造方法は、磁歪定数及び平行磁歪量が高く、部材間の磁歪定数及び平行磁歪量のばらつきが少ない磁歪部材を容易に製造することができることが確認される。【００８８】
なお、本発明の技術範囲は、上述の実施形態等で説明した態様に限定されない。上述の実施形態等で説明した要件の１つ以上は、省略されることがある。また、上述の実施形態等で説明した要件は、適宜組み合わせることができる。また、法令で許容される限りにおいて、日本国特許出願である特願２０１９−２０７７２３及び特願２０２０−１４４７６０、並びに上述の実施形態等で引用した全ての文献の開示を援用して本文の記載の一部とする。
【符号の説明】
【００８９】
１      ：磁歪部材
２      ：溝
３      ：表面
４      ：裏面
Ｄ１    ：長手方向
Ｄ２    ：短手方向
Ｓ１    ：結晶用意工程
Ｓ２    ：結晶切断工程
Ｓ３    ：溝形成工程
Ｓ４    ：切断工程
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【国際調査報告】
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