Magnetic power inverter; AC voltage generation from DC magnetic fields

磁気パワーインバーター; 直流磁場からの交流電圧生成

家田 淳一   ; 前川 禎通

Ieda, Junichi; Maekawa, Sadamichi

本研究では、ナノ加工された強磁性細線によって直流磁場から交流電圧を生じる素子、すなわち磁気パワーインバーターの原理を世界で初めて提案しその特性を明らかにした。直流磁場からの電圧生成はスピン起電力で可能となることが近年の研究で明らかにされてきた。しかし、入力磁場と出力電圧は正比例の関係となるため、交流電圧の生成(インバーター動作)にはひと工夫が必要である。ここでは、強磁性細線の幅を周期変調することにより、直流の外部磁場に加え交流の有効磁場を組合せる手法を考案し、Co/Ni多層膜を想定したモデル計算により出力電圧の強度及び周波数が外部磁場強度や細線幅変調を調整することにより制御可能であることを解明した。

We propose a method that allows power conversion from DC magnetic fields to AC electric voltages using domain wall (DW) motion in ferromagnetic nanowires. The device concept relies on spinmotive force, voltage generation due to magnetization dynamics. Sinusoidal modulation of the nanowire width introduces a periodic potential for a DW the gradient of which exerts variable pressure on the traveling DW. This results in time variation of the DW precession frequency and the associated voltage. Using a one-dimensional model we show that the frequency and amplitude of the AC outputs can be tuned by the DC magnetic fields and wire-design.