2021 Fiscal Year Research-status Report
連続型確率共振の増幅効果を活かす大スケール振動発電とその基盤技術に関する研究
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21K03938
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| Research Institution | Saitama Institute of Technology |
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Principal Investigator |
趙 希禄 埼玉工業大学, 工学部, 教授 (30610307)
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| Project Period (FY) |
2021-04-01 – 2024-03-31
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| Keywords | 確率共振 / 振動発電 / 再生可能エネルギー / 多安定振動モデル / ランダム振動 |
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| Outline of Annual Research Achievements |
（１）従来の片持ち梁ベースの双安定振動システムの代わり、独自にばね質量系大スケール双安定運動システムを提案して、それを利用した大スケール運動に適用する電磁誘導式エネルギーハーべスティングシステムを開発した。また、専用の検証実験装置を開発して、実際の加振計測実験を行い、確率共振による増幅効果と運動発電の効率向上効果を確認することができた。この検討結果をまとめ、学術誌に査読付き論文を２篇投稿し掲載された。
（２）自然界のランダムな波浪環境に適用する大スケール運動エネルギーハーべスティングシステムの実用化を目指し、実験室において、振動台と大型水槽を利用して、自然界のランダム波浪環境を模擬した実験装置を開発して、実際の加振計測実験の結果を用いて、大スケール双安定運動エネルギーはーべスティングシステムの確率共振と発電効率を検証できた。この検討結果をまとめ、学術誌に査読付き論文を１篇投稿し掲載された。
（３）双安定運動システムの欠点を克服するため、新たに回転多安定運動システムを提案した。従来の双安定運動システムのtwo-wellポテンシャルエネルギー分布から、回転多安定運動システムのmulti-wellポテンシャルエネルギー分布に発展することによって、新しい連続型確率共振現象が再現することができた。さらに、回転多安定運動システムをベースにして、ピエゾ圧電素子を用いた圧電式発電ユニットとコイル磁石からなる電位誘導式発電ユニットを利用して、それぞれ回転多安定運動エネルギーハーべスティングシステムを開発して、実際の加振計測実験を行い、連続型確率共振による増幅効果とそれによる多安定運動発電の効率向上効果を確認することができた。この検討結果をまとめ、学術誌に査読付き論文を２篇投稿し掲載された。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
1: Research has progressed more than it was originally planned.
Reason
（１）基礎理論に関係する面では、今までの双安定振動システムを利用した確率共振に関する予備研究成果を活かして、本研究の基本となる確率共振の発生条件と運動システムの井戸系ポテンシャルエネルギー分布の解明は重要な要因になっている。
（２）実験検証に関係する面では、以前に開発した一部の検証実験装置を改造し、新たに整備した計測システムと合わせて、ランダムな加振条件や運動発電計測システムが確立しており、今後の研究展開のために最も重要な実験検証のすべての条件が揃えている。
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| Strategy for Future Research Activity |
（１）前年度で得られたばね質量系大スケール双安定運動システムと回転多安定運動システムに関する研究成果の妥当性と有用性について、継続して数値解析法と加振実験測定法を組合わせた検証を行い、得られた検証結果を定量的に評価して、有益な知見と研究成果をまとめる。
（２）継続してばね質量系大スケール双安定運動システムと回転多安定運動システムに対して、運動発電機能を強化する実用化を目指して検討を進める。
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| Causes of Carryover |
次年度では、ばね質量系大スケール運動発電システムと回転多安定運動発電システムの実用化を進めるため、当初の予定より、次年度の使用額は大きくなる必要性が出ました。
次年度の研究計画では、実用レベルの運動発電システム開発と検証実験の推進のために、次年度使用額を利用する予定である。
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Research Products
(5 results)
