2013 Fiscal Year Research-status Report
磁歪振動発電・圧電ファイバを組込んだ次世代ＩＴＳ用ワイヤレスタイヤセンサの開発
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25630001
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| Research Category |
Grant-in-Aid for Challenging Exploratory Research
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| Research Institution | Hirosaki University |
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Principal Investigator |
古屋 泰文 弘前大学, 学内共同利用施設等, 教授 (20133051)
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| Co-Investigator(Kenkyū-buntansha) |
佐川 貢一 弘前大学, 理工学研究科, 准教授 (30272016)
浅沼 博 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40167888)
久保田 健 弘前大学, 学内共同利用施設等, 准教授 (70400405)
小山 智史 弘前大学, 教育学部, 教授 (80153691)
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| Project Period (FY) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| Keywords | 振動発電 / ITS / スマートセンサ / 磁歪合金 / 圧電ファイバ / ワイヤレスセンサ / タイヤセンサ / 複合機能材料 |
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| Research Abstract |
本提案“磁歪振動発電・圧電ファイバを組込んだ次世代ＩＴＳ用ワイヤレスタイヤセンサの開発”を実証するために、先ず、初年度は、１）高出力・高強度耐久性を有する振動発電用磁歪材料の高性能化、２）振動発電素子の大出力設計、３）ロバスト圧電ファイバ応力方向センサ、および４）マイクロチップ型無線モジュールの各要素設計を実施した。
具体的には、（１）弘前大学（古屋ら）らは、ＦｅＣｏ系磁歪合の急冷熱処理。残留応力効果で３倍以上の高性能化に成功した。また、磁歪金板（寸法：長さ５～８cmｘ幅２ｍｍｘ厚さ１ｍｍ）を用いて、磁歪バルク素子の打点衝撃荷重法および共振点３００Ｈｚ～１ＫＨｚの範囲で磁歪板に巻き付けたコイルから電力として、交流で＋３．５Ｖ、電力は３ｍＷ以上を得た。また、（２）圧電ファイバセンサの設計・試作（千葉大学・浅沼）らは、Ａｌ基板に埋め込んだ細い圧電ファイバをタイヤゴムの内面の長手（進行）方向とその直交方向の２方向に接着して、引張り応力を加えて伸び方向（応力符号＋）とそれと垂直な収縮方向（応力符号―）で、発生電圧は大きく異なり、逆符号傾向になることを確認し、タイヤセンサへの適用性を確認した。これにより、タイヤの路面接触面での力の方向性を分離解析できることになる。さらに、（３）無線ＩＣモジュール設計・試作性能評価（弘前大・小山）らは、電子回路・ICモジュールを設計試作して、圧電ファイバから得られる高電圧の外乱の混在する信号を処理し、ＰＣ用の無線周波数帯域（２．５ＧＨｚ）用の無線データ送受信に成功した。
以上から、振動発電タイヤセンサデバイスへの基本要素技術である、（１）小型化・集積化、（２）ワイヤレスモジュール基板と振動発電素子および圧電ファイバセンサのユニットへの次年度研究が推進できることになる。
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| Current Status of Research Progress |
Current Status of Research Progress
2: Research has progressed on the whole more than it was originally planned.
Reason
タイヤセンサデバイスへの基本要素技術である、（１）発電用磁歪合金の高性能化、（２）振動発電デバイスの小型化・集積化、（３）圧電ファイバセンサの特性確認、（４）ワイヤレスセンサモジュール基板の基本設計ができたこと。以上より、次年度研究への要素技術はほぼめどがついた。
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| Strategy for Future Research Activity |
前年度の研究結果（成果）を踏まえて、課題（１）モジュール化するための統合化設計・製作、（２）室内レベルでの模擬的な凹凸や凍結路面上でのタイヤ回転実験でワイヤレスセンサデータを採取・解析および（３）成果のまとめと技術課題の抽出を実施する。
、次年度目指す、内外初の、磁歪振動発電・圧電ファイバを組込んだワイヤレスタイヤセンサ”デバイスの特性と有利さ、未解決課題を総括する。そして、近未来の“人と道路と自動車”間で情報の受発信による知的で高度な交通システムITS（Intelligent Transport System）への必須な基盤要素技術としての位置つけを纏める。
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| Expenditure Plans for the Next FY Research Funding |
２５年度は、研究開発における、院生の数や既存施設の利用により、支出が計画より減少した。
次年度（H.26)は海外成果発表もあり、支出が増えるので予算執行はできる。
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Research Products
(5 results)
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[Patent(Industrial Property Rights)] 磁歪材料の製造方法および磁歪量増加方法2013
Inventor(s)
古屋泰文,山浦真一,中嶋宇史,,,江幡 佐藤武信貴司,
Industrial Property Rights Holder
古屋泰文,山浦真一,中嶋宇史,,,江幡 佐藤武信貴司,
Industrial Property Rights Type
特許
Industrial Property Number
ＰＴＴ１３００３０４
Filing Date
2013-12-03
