Development of energy harvesting sensors using magnetic moment change
| Project/Area Number |
21H01868
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
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| Allocation Type | Single-year Grants |
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| Section | 一般 |
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| Review Section |
Basic Section 31020:Earth resource engineering, Energy sciences-related
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| Research Institution | The University of Tokyo |
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Principal Investigator |
甘蔗 寂樹 東京大学, 大学院総合文化研究科, 准教授 (10544083)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Project Status |
Completed (Fiscal Year 2023)
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| Budget Amount *help |
¥15,730,000 (Direct Cost: ¥12,100,000、Indirect Cost: ¥3,630,000)
Fiscal Year 2023: ¥2,470,000 (Direct Cost: ¥1,900,000、Indirect Cost: ¥570,000)
Fiscal Year 2022: ¥4,680,000 (Direct Cost: ¥3,600,000、Indirect Cost: ¥1,080,000)
Fiscal Year 2021: ¥8,580,000 (Direct Cost: ¥6,600,000、Indirect Cost: ¥1,980,000)
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| Keywords | エネルギーハーベスティング / センサ / 環境発電 / 磁気モーメント |
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| Outline of Research at the Start |
本研究では、微小のエネルギーを環境発電により計測器に供給しつつ、計測対象の情報を取得するエネルギーハーベスティングセンサ構築を目的として、その基礎研究を実施する。提案するエネルギーハーベスティングセンサは以下の特徴を有する。
① 強磁性体から常磁性体への転移に伴う磁気モーメントの変化を用いる
② 磁性体が形成する磁場の変化により誘導起電力が生じ、計測する
これらの特徴により、計測器が必要とする需要に即した電気を供給することができ、システム全体の効率的な運用が可能となると考える。これらの特徴を考察し、提案する新規エネルギーハーベスティングセンサ実現に向けてその有用性と、システム設計手法をまとめる。
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| Outline of Annual Research Achievements |
提案する磁気モーメントの変化を用いたエネルギーハーベスティングセンサの構築と実現に向けた基礎検討を行った。その中でも、2023年度は次の３つの検討を主に行った。
１）温度・速度の各センサに適した装置を設計し、理論と実験データからモデル化を行った。この中で、これまで温度や速度による磁性体が形成する磁場の変化をガウスメータで測定していたが、ソレノイドを介し、磁場の変化を誘導起電力の形で測定できるようにした。誘導起電力と測定対象となる温度や速度の対照表を作成すると、設計した実験装置を用いて、計測対象物の温度や速度を計測可能となることを確認した。
２）これまで２年間の検討から、提案するセンサに適した磁性体として、マンガン、鉄、リン、ケイ素からなる複合材料を選定した。この複合材料の特性とセンサのプローブとしてのポテンシャルを把握するために、実際に、代表的な組成比となるように複合材料を調製した。外部磁場の中において、調製した磁性体が各温度において形成する磁場をガウスメータにて測定した。調製した磁性体は予想していたキュリー温度よりも低いキュリー温度を有する物質となったが、温度や速度の変化により磁場が変化することを観察できた。
３）最後に、これまでセンサのプローブに相当する磁性体として用いてきたガドリニウムに代わる磁性体として調製した複合材料を実験装置に取り付け、誘導起電力の発生を確認した。
以上の検討の結果、構築したシステムを、エネルギーハーベスティングセンサとして利用できることが確認できた。
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| Research Progress Status |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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| Strategy for Future Research Activity |
令和5年度が最終年度であるため、記入しない。
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Report
(3 results)
Research Products
(17 results)
