Next-generation Prototype Wireless Tire-sensor by Combining PZT Fiber and Magnetostrictive Vibration Energy Harvesting Devices

• Project/Area Number: 25630001
• Research Category: Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
• Allocation Type: Multi-year Fund
• Research Field: Materials/Mechanics of materials
• Research Institution: Hirosaki University
• Principal Investigator: FURUYA YASUBUMI 弘前大学, 北日本新エネルギー研究所, 教授 (20133051)
• Co-Investigator(Kenkyū-buntansha): SAGAWA Koichi 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (30272016) ; ASNUMA Hiroshi 千葉大学, 工学研究科(研究院), 教授 (40167888) ; KUBOTA Takeshi 弘前大学, 北日本新エネルギー研究所, 准教授 (70400405) ; KOYAMA Tomofumi 弘前大学, 教育学部, 教授 (80153691)
• Project Period (FY): 2013-04-01 – 2015-03-31
• Project Status: Completed (Fiscal Year 2014)
• Budget Amount: ¥4,030,000 (Direct Cost: ¥3,100,000、Indirect Cost: ¥930,000); Fiscal Year 2014: ¥1,690,000 (Direct Cost: ¥1,300,000、Indirect Cost: ¥390,000); Fiscal Year 2013: ¥2,340,000 (Direct Cost: ¥1,800,000、Indirect Cost: ¥540,000)
• Keywords: 振動発電 / タイヤセンサ / ＩＴＳ / 磁歪 / 無線センサ / スマートデバイス / 自立型センサ / スマートセンサ / 磁歪合金 / 圧電ファイバ / ワイヤレスセンサ / 複合材料 / ITS / 複合機能材料

Outline of Final Research Achievements

The vibration generating electricity tire sensor device was development by combining a high-performance magnetostrictive new alloy (FeCo71at%), magnetic strain vibration generating electricity device (i.e. electric power achieves about 1 mW by impacting alternative loading by small ball in the device.) and a piezoelectric(PZT) fiber stress sensor whose directionality of tire transformation can be separated. Moreover, wireless radio module signals (2.5GHz short distance within 3m) was combined here. These could prove an experimental model-like device of the tire sensor which these three elemental techniques were successfully combined in 2 years project term.

Research Products

• [Journal Article] Magnetostriction of heavily deformed Fe–Co binary alloys preparedby forging and cold rolling (2015)
  • Author(s): S.Yamaura, T.Nakajima, T.Satoh, T.Ebata and Y.Furuya
  • Journal Title: Materials Science and Engineering B Volume: B 193 Pages: 121-129
  • DOI: 10.1016/j.mseb.2014.12.009
  • Peer Reviewed / Open Access
• [Journal Article] 逆磁歪効果を利用した振動発電デバイスの高出力化設計 (2013)
  • Author(s): 山本貴久,,牧野真也、小山智史、岡崎禎子、古屋泰文
  • Journal Title: 日本機械学会年次大会論文集（2013.9.8-11) Volume: JSME No.13-1
• [Journal Article] 磁歪振動発電・圧電ファイバを組込んだワイヤレスタイヤセンサの試作 (2013)
  • Author(s): 山本貴久、古屋泰文 小山智史、柳迫徹郎、浅沼博
  • Journal Title: 日本機械学会年次大会論文集（2013.9.8-11) Volume: JSME No.13-1
• [Journal Article] スマート材料システム要素技術と減災・サステイナブル工学の研究開発融合化による新たな社会連携型工学イノベーション創成 (2013)
  • Author(s): 古屋泰文、浅沼博
  • Journal Title: 日本機械学会年次大会論文集（2013.9.8-11) Volume: JSME No.13-1
• [Presentation] 新開発ＦｅＣｏ過剰型合金の３Ｄ加工性を生かしたスマートデバイスへの新展開 (2014)
  • Author(s): 山本貴久、古屋泰文
  • Organizer: 第24回日本MRS年次大会
  • Place of Presentation: 横浜開港記念会館
  • Year and Date: 2014-12-10 – 2014-12-12
• [Presentation] FeCo 磁歪合金の熱処理効果と振動発電 (2014)
  • Author(s): 山本貴久、古屋泰文
  • Organizer: 日本金属学会 2014年秋期講演大会
  • Place of Presentation: 名古屋大学東山キャンパス
  • Year and Date: 2014-09-24 – 2014-09-26
• [Presentation] FeCo過剰型発電合金開発とその自補給電型インフラセンサ応用 (2014)
  • Author(s): 古屋泰文
  • Organizer: 日本機械学会 ２０１４年次大会 ワークショップ
  • Place of Presentation: 東京電機大学（足立キャンパス）
  • Year and Date: 2014-09-07 – 2014-09-10
  • Invited
• [Presentation] ENERGY HARVESTING OF VIBRATION POWER GENERATION BY USING Fe-based NEW MAGNETOSTRICTIVE ALLOYS (2014)
  • Author(s): T. Yamamoto, S. Makino,M. Yokoyama,, T.Kubota, S. Koyama and Y. Furuya
  • Organizer: GRAND RENEWABLE ENERGY 2014
  • Place of Presentation: Tokyo Big Sight, Tokyo Japan
  • Year and Date: 2014-07-27 – 2014-08-01
• [Presentation] 機械加工性を有する鉄基新磁歪合金の開発とその振動発電・力センサへの適用 (2013)
  • Author(s): 古屋泰文、岡崎貞子
  • Organizer: 日本セラミックス協会 第26回秋季シンポジウム
  • Place of Presentation: (信州大、長野市)
  • Invited
• [Patent(Industrial Property Rights)] 磁歪材料の製造方法および磁歪量増加方法 (2013)
  • Inventor(s): 古屋泰文,山浦真一,中嶋宇史,,,江幡 佐藤武信貴司,
  • Industrial Property Rights Holder: 古屋泰文,山浦真一,中嶋宇史,,,江幡 佐藤武信貴司,
  • Industrial Property Rights Type: 特許
  • Filing Date: 2013-12-03