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2013 Fiscal Year Annual Research Report

磁歪式マイクロ振動発電素子を用いた自動車用自律センシングシステムの開発

Research Project

Project/Area Number 23360120
Research InstitutionKanazawa University

Principal Investigator

上野 敏幸  金沢大学, 電子情報学系, 准教授 (30338256)

Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) 山田 外史  金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (80019786)
Project Period (FY) 2011-04-01 – 2014-03-31
Keywords振動発電 / 無線センサシステム / 磁歪材料
Research Abstract

磁歪式発電デバイスにおいて,シンプルで安価,変換効率30%,電力密度50mW/cc,高い耐久性と実用化に耐えうる構造を確立した。この2mmx0.5mmx12mmの磁歪素子を利用する小型デバイスを試作,上記の特性を実証した。現状,365Hz,5Gの振動下で6.6mWの出力である。
錘を付加した小型発電デバイスにおいて加振機を用いた自動車の模擬振動下での発電特性を検証し,主となる周波数が13Hz~17Hzの間で変化する振動において,6マイクロワットの発電量を確認した。同時に,周波数帯域を広帯域化する方法として多共振機構を試作し,この効果,1,2,3次の共振周波数を低域化,この共振点で効率よく発電が行えることを実験にて実証した。
小型発電デバイス(上記の改良前)とスイッチ構造を組み合わせたシステムにおいて,指でボタンを押す動きで発電動作する電池フリー無線センサシステムの試作を行い,この実現性を実験にて実証した。現状,2回のボタン操作が必要であるが,これは改良にて1回になり,十分実用化できる。
構造体に貼り付ける発電デバイスを考案し,試作によりその発電特性を検証した。結果,磁気バイアスの適切な付加にて所望の電力量が発生することを実験にて実証した。

Current Status of Research Progress
Reason

25年度が最終年度であるため、記入しない。

Strategy for Future Research Activity

25年度が最終年度であるため、記入しない。

  • Research Products

    (15 results)

All 2014 2013 Other

All Journal Article (2 results) (of which Peer Reviewed: 2 results) Presentation (10 results) (of which Invited: 1 results) Book (1 results) Remarks (1 results) Patent(Industrial Property Rights) (1 results)

  • [Journal Article] L字フレームを用いた磁歪式振動発電デバイスの特性評価2013

    • Author(s)
      坂本龍介,上野敏幸,山田外史
    • Journal Title

      日本AEM学会誌

      Volume: 21 Pages: 222-227

    • Peer Reviewed
  • [Journal Article] 磁歪材料を用いた機能性イヤフォンの開発2013

    • Author(s)
      上野敏幸,三浦英充,山田外史
    • Journal Title

      日本AEM学会誌

      Volume: 21 Pages: 179-183

    • Peer Reviewed
  • [Presentation] 高次共振を利用した磁歪式振動発電機の広周波数帯域化の検討

    • Author(s)
      加藤寛也,上野敏幸,山田外史
    • Organizer
      第25回「電磁力関連ダイナミクス」シンポジウム
    • Place of Presentation
      箱根
  • [Presentation] 磁歪材料を用いた振動発電技術とその応用

    • Author(s)
      上野敏幸
    • Organizer
      第7回集積化MEMS技術研究会
    • Place of Presentation
      奈良
    • Invited
  • [Presentation] 磁歪式振動発電の周波数アップコンバータによる広周波数帯域化

    • Author(s)
      上野敏幸,河出卓也,山田外史
    • Organizer
      Dynamics and Design Conference 2013
    • Place of Presentation
      福岡
  • [Presentation] 磁歪式振動発電デバイスの共振周波数の低域化に関する研究

    • Author(s)
      加藤寛也,上野敏幸,山田外史
    • Organizer
      平成25年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • Place of Presentation
      金沢
  • [Presentation] 八田茂之,上野敏幸,山田外史

    • Author(s)
      磁歪式振動発電機の等価回路のモデル化とその応用
    • Organizer
      平成25年度電気関係学会北陸支部連合大会
    • Place of Presentation
      金沢
  • [Presentation] 磁歪式振動発電デバイスを用いた低周波数振動で動作する無線センサシステムに関する研究

    • Author(s)
      加藤寛也,上野敏幸,山田外史
    • Organizer
      第12回評価・診断に関するシンポジウム講演論文集
    • Place of Presentation
      名古屋
  • [Presentation] 電池フリーリモコンの実用化に向けた磁歪式振動発電スイッチの電力変換回路の回路シミュレータによる最適設計

    • Author(s)
      八田茂之,上野敏幸,山田外史
    • Organizer
      電気学会マグネティクス研究会
    • Place of Presentation
      金沢
  • [Presentation] 汎用型磁歪式振動発電スイッチ

    • Author(s)
      上野敏幸
    • Organizer
      H26電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      松山
  • [Presentation] 磁歪式振動発電デバイスの自動車の模擬振動下での発電特性

    • Author(s)
      加藤寛也,上野敏幸,山田外史
    • Organizer
      H26電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      松山
  • [Presentation] 磁歪式振動発電スイッチを用いた電池フリーリモコンの実用化に向けた蓄電回路設計

    • Author(s)
      八田茂之,上野敏幸,山田外史
    • Organizer
      H26電気学会全国大会
    • Place of Presentation
      松山
  • [Book] 次世代アクチュエータ原理と設計法2013

    • Author(s)
      平田 勝弘ほか
    • Total Pages
      282
    • Publisher
      科学技術出版
  • [Remarks] 金沢大学知能電気機器研究室ホームページ

    • URL

      http://vibpower.w3.kanazawa-u.ac.jp/

  • [Patent(Industrial Property Rights)] 発電素子及びこの発電素子の構造を利用するアクチュエータ2014

    • Inventor(s)
      上野敏幸
    • Industrial Property Rights Holder
      上野敏幸
    • Industrial Property Rights Type
      特許
    • Industrial Property Number
      2014-53551
    • Filing Date
      2014-03-16

URL: 

Published: 2015-05-28  

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