2014 Fiscal Year Annual Research Report
社会インフラの遠隔安全監視を行う振動発電式セミパッシブ無線センサ
Project/Area Number |
24310117
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Research Institution | Hokkaido University |
Principal Investigator |
五十嵐 一 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (90212737)
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Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
渡邊 浩太 室蘭工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (20322828)
池辺 将之 北海道大学, 情報科学研究科, 准教授 (20374613)
本久 順一 北海道大学, 情報科学研究科, 教授 (60212263)
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Project Period (FY) |
2012-04-01 – 2015-03-31
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Keywords | 振動発電 / エネルギーハーベスティング / 環境発電 / 無線センサ / RFID |
Outline of Annual Research Achievements |
本研究は,橋梁やトンネル,高圧送電鉄塔などのインフラストラクチャの状態監視を行うため,バッテリーの交換が必要ない無線センサを実現することを目指す.特に本研究では,無線センサに電力を供給するため,構造物の微小振動からエネルギーを回収する振動発電機を開発する. 本年度は昨年から引き続き,振動発電機にカオス振動を発生させることにより,広帯域の振動からエネルギーを回収する方法の検討を行った.数値シミュレーション結果に基づいて振動発電機を作成し,実験を行ったところ実際にカオス振動が発生しており,広帯域での発電が可能であることががわかった.この成果は国際学術雑誌Smart Materials and Structures(Impact factor 2.45)に論文として掲載された. つぎに開発した振動発電機の交流電力を整流し,電圧を増倍させるための回路の研究を行った.まず回路を設計するために,振動発電機の等価回路を作成した.さらにコッククロフト・ウォルトン回路を振動発電機に接続し,発電実験を行った.この結果,1Gの加速度で発電機の端子電圧が0.45V, 100kΩの負荷電圧が0.82Vであることがわかった.また共振周波数を構造物と合わせるための調整回路の検討も行った. さらに,振動発電機の鎖交磁束を増やすために,コイルの上下に新たに磁性体を配置した構造の振動発電機を開発した.この結果,発電した電圧の増加は見られたが,カオス振動を発現させることはできなかった.これは製造誤差のためと考えられる.このことから製造誤差を抑えるための設計方法,製造方法,調整方法の検討が必要であることがわかった.
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Research Progress Status |
26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 |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Causes of Carryover |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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Expenditure Plan for Carryover Budget |
26年度が最終年度であるため、記入しない。
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