2020 Fiscal Year Annual Research Report
Realization of Structural Health Monitoring Using Halbach-Array Vibration Energy Harvester
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18H01664
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| Research Institution | Hokkaido University |
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Principal Investigator |
五十嵐 一 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (90212737)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
井門 康司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40221775)
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| Project Period (FY) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| Keywords | エネルギーハーベスティング / 振動発電 / 環境発電 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
本年度は，まず本研究で最適設計した2次元ハルバッハ配列を永久磁石エラストマーを用いて実際に作成し，その磁気特性を測定した．最適化されたハルバッハ磁石の作成に当たっては，ポリカーボネート板で型をつくり，流体状の磁性体を流し込んで固化させた．測定の結果，従来型のハルバッハ配列に比べて磁束密度が約1.3倍になることがわかった．よって，最適化された2次元ハルバッハ配列は振動発電機に有効であることが実証された．さらに，2次元磁石配列とコイルアレーの同時最適化手法も開発した．この最適化では，デジタルアニーラを用いた超並列計算を用い，振動による誘導起電力が最大となるような永久磁石とコイルの配列・形状を求めた．この結果，コイルを固定して永久磁石配列のみを最適化した場合とは異なる新しい配列が得られた．また，永久磁石とコイルの距離によって最適化結果が大きく変わることを明らかにした．すなわち，両者の距離が近いときには矩形の永久磁石・コイルに小さく分割されたものが最適であり，一方，距離が大きくなると，それらが統合して大きなサイズとなったものが最適であることがわかった．
また，振動発電機のような磁気デバイスの等価回路を，測定された入力インピーダンスの周波数特性から合成する新しい手法を開発し，IEEE Transactions on Power Electronicsに学術論文として発表した．さらに，振動発電機の磁気コア材として有望な圧粉磁芯(複合磁性体：Soft magnetic composite)の粒子法を用いた新しい解析法を開発し，その研究成果をIEEE Transactions on Magneticsに学術論文として発表した．
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| Research Progress Status |
令和2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2年度が最終年度であるため、記入しない。
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