状態監視センサ用マイクロピエゾジェネレータシステムの研究

2007 Fiscal Year Annual Research Report

• Project/Area Number: 19560231
• Research Institution: Kobe University
• Principal Investigator: 安達 和彦 Kobe University, 大学院・工学研究科, 准教授 (30243322)
• Keywords: 状態監視 / スマート構造 / 圧電素子 / 振動発電 / 圧電発電 / エネルギハーベスト / 不つり合い振動 / 回転機械

Research Abstract

片持ちはり型の共振機構に圧電素子を貼り付けてバイモルフ構造とした振動発電機構(マイクロピエゾジェネレータ)のプロトタイプを設計・試作し、以下の成果を得た。
(1)回転機械の運転中に常時発生する振動をエネルギ源とするため、三相誘導電動機の不つり合い振動を振動源と想定し、振動発電機構のプロトタイプの共振周波数は、30(Hz)とした。
(2)振動発電機構のプロトタイプへの振動入力は、国際規格ISO 10816-1「回転機械の非回転部分の振動」のクラスIの機器(15kW以下の電動機)で新設時の振動許容値の上限(7.1×10^<-4>(m/s))に対応する振動レベルであるとして、片持ちはり型の共振機構を設計した。
(3)回転機械の運転中に常時発生する振動による疲労破壊を回避するため、圧電素子は日本製が普及している圧電セラミックス振動板の替わりに、スマートマテリアル社(ドイツ)製の圧電コンポジット(マクロファイバーコンポジット)を片持ちはり型の共振機構に貼り付けてバイモルフ構造を構成した。振動試験装置での定常加振で、圧電セラミックスより耐久性があることが示された。
(4)振動発電機構のプロトタイプを試作し、振動試験の結果、圧電素子を貼り付けたバイモルフ構造で、共振周波数26(Hz)で減衰比約0.008の共振機構が実現できた。
(5)平成19年度の成果は、平成20年10月末開催のアメリカ機械学会スマート材料・適応構造・統合システム国際会議(SMASIS08)他国内外で発表予定である。