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エネルギーマネージメントを考慮した振動発電による自己完結型電源システムの開発

研究課題

研究課題/領域番号 17K00660
研究種目

基盤研究(C)

配分区分基金
応募区分一般
研究分野 持続可能システム
研究機関群馬大学

研究代表者

橋本 誠司  群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (30331987)

研究期間 (年度) 2017-04-01 – 2020-03-31
研究課題ステータス 完了 (2019年度)
配分額 *注記
4,680千円 (直接経費: 3,600千円、間接経費: 1,080千円)
2019年度: 1,300千円 (直接経費: 1,000千円、間接経費: 300千円)
2018年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円)
2017年度: 1,950千円 (直接経費: 1,500千円、間接経費: 450千円)
キーワード再生可能エネルギー / 振動発電 / 衝撃構造 / パワーマネージメント / 故障診断 / 発電靴
研究成果の概要

本研究の目的は,エネルギーマネージメントを考慮した振動発電による自己完結型電源システムの開発であり,高出力化のための各種発電構造の提案,発電した電力に対する駆動負荷を考慮したパワーマネージメントシステムの構築,発電装置の耐久性評価と高耐久化について実施した。
その応用として,工場内の機械振動を利用した振動発電装置を開発し,これにより無線センサノードを駆動して機器の故障診断を自己完結的に行うシステムを構築した。また,災害医療現場で利用可能な発電靴を提案し,発電電力の携帯電話への給電システムの開発を実施した。

研究成果の学術的意義や社会的意義

従来の機械共振に起因した狭帯域周波数での発電に対し,広帯域かつ高出力で発電可能な構造を提案したこと,発電から換電,蓄電までを含めたシステム構築により,応用機器に特化し高耐久かつ最適な自己完結型電源システムを設計したことが本研究の学術的意義である。
また,提案した自己完結型発電システムを実応用として,工場内での機器の機械振動を利用した発電による故障診断システムを構築したこと,被災地の医療現場で利用可能な発電靴とそれによるエネルギーマネージメントシステムを開発したことが社会的意義となる。

報告書

(4件)
  • 2019 実績報告書   研究成果報告書 ( PDF )
  • 2018 実施状況報告書
  • 2017 実施状況報告書
  • 研究成果

    (23件)

すべて 2020 2019 2018 2017 その他

すべて 国際共同研究 (6件) 雑誌論文 (6件) (うち国際共著 6件、 査読あり 6件、 オープンアクセス 2件) 学会発表 (10件) (うち国際学会 4件、 招待講演 3件) 産業財産権 (1件)

  • [国際共同研究] マレーシアマラッカ技術大学(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 揚州大学(中国)

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
  • [国際共同研究] 揚州大学(中国)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] マレーシアマラッカ技術大学(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [国際共同研究] 揚州大学(中国)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [国際共同研究] マレーシアマラッカ技術大学(マレーシア)

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [雑誌論文] Development of a PZT device-based power-generating shoes for disaster-affected areas2020

    • 著者名/発表者名
      S. Tsukagoshi, K. Seto, S. Hashimoto and A. Basari
    • 雑誌名

      Journal of Physics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Low-sampling rate data-based failure diagnosis by using self-powered system2020

    • 著者名/発表者名
      Shintaro Okada, Seiji Hashimoto and A. Basari
    • 雑誌名

      Journal of Physics

      巻: -

    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] A REVIEW ON PIEZOELECTRIC ENERGY HARVESTER AND ITS POWER CONDITIONING CIRCUIT2018

    • 著者名/発表者名
      N. A. A. Nawir, A. A. Basari, M. S. Md. Saat, N. X. Yan and S. Hashimoto
    • 雑誌名

      ARPN Journal of Engineering and Applied Sciences

      巻: 13 ページ: 2993-3006

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] Evaluation of Interfaced Plate Parameters on Impact-Based Piezoelectric Power Generation2018

    • 著者名/発表者名
      N. X. Yan, A. A. Basari, K. S. Leong, N. A. A. Nawir and S. Hashimoto
    • 雑誌名

      Journal of Telecommunication, Electronic and Computer Engineering

      巻: 10 ページ: 109-118

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [雑誌論文] Investigation and experimental verification of the effectiveness of the interfaced plate parameters on impact-based piezoelectric energy harvester2018

    • 著者名/発表者名
      N. X. Yan, A. A. Basari, K. S. Leong, N. A. A. Nawir and S. Hashimoto
    • 雑誌名

      Ceramics International

      巻: 44 号: 15 ページ: 17724-17734

    • DOI

      10.1016/j.ceramint.2018.06.239

    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 査読あり / オープンアクセス / 国際共著
  • [雑誌論文] High Power Output of L-shape PZT Power Generator Working in Bending-Shear Mode2017

    • 著者名/発表者名
      A. A. Basari and S. Hashimoto
    • 雑誌名

      Journal of Telecommunication, Electronic and Computer Engineering

      巻: 9 ページ: 41-45

    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 査読あり / 国際共著
  • [学会発表] Development of Vibration-based Energy Harvesters and Their Application to Self-powered Systems2019

    • 著者名/発表者名
      S. Hashimoto
    • 学会等名
      Proc. of International Conference on Technological and Social Innovations 2019(ICTSI2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] A Neural Network-Based Framework for Control and Diagnosis in Industries2019

    • 著者名/発表者名
      S. Hashimoto
    • 学会等名
      2019 International Conference on Industrial Applications of Big Data and Artificial Intelligence (BDAI 2019)
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 無線センサノード向け自己完結型発電デバイスの構築2019

    • 著者名/発表者名
      大崎数馬 A. A. Basari, 橋本誠司, 須藤健二, 長谷部実, 奥野秀樹, 羽賀大真, 川島義親
    • 学会等名
      電気学会第9回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 被災地利用のためのPZT素子を用いた発電靴の開発2019

    • 著者名/発表者名
      瀬戸敬太,塚越正太郎,橋本誠司,栗田伸幸
    • 学会等名
      電気学会第9回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 低サンプリングなデータに対するニューラルネットワークを用いた工場機器の故障診断法2019

    • 著者名/発表者名
      有隅梓, 岡田慎太郎, A. A. Basari, 橋本誠司, 須藤健二, 長谷部実, 奥野秀樹, 羽賀大真, 川島義親
    • 学会等名
      電気学会第9回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] An Overview of Self-Powered Energy Harvester based on Vibration2018

    • 著者名/発表者名
      S. Hashimoto, S. Matsumoto, A. Basari, K. Suto, H. Okada, H. Okuno, and Y. Kawashima
    • 学会等名
      ICTSS2018
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
    • 国際学会 / 招待講演
  • [学会発表] 無線センサノード向け自己完結型振動発電デバイスの構築2018

    • 著者名/発表者名
      大崎数馬,橋本誠司,須藤健二,岡田宏昭,奥野秀樹, 川島義親
    • 学会等名
      平成30年電気学会産業応用部門大会
    • 関連する報告書
      2018 実施状況報告書
  • [学会発表] 圧電素子を用いた高効率振動発電装置の開発とその工場設備への応用2018

    • 著者名/発表者名
      太晶,松本柊斗,橋本誠司,須藤健二,岡田宏昭,奥野秀樹,川島義親
    • 学会等名
      電気学会第8回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] PZT素子を用いた圧縮力に基づく高出力・広帯域振動発電2018

    • 著者名/発表者名
      松本柊斗,金田登志樹,石井巧,橋本誠司,須藤健二,岡田宏昭,奥野秀樹,川島義親
    • 学会等名
      電気学会第8回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
  • [学会発表] A Flapping-Based Piezoelectric Power Generator for Bicycle Applications2017

    • 著者名/発表者名
      T. Ishii, T. Iwase, S. Hashimoto, B. Homma, K. Suto, H. Okada, H. Okuno and S. Kumagai
    • 学会等名
      IEEE ISIE2017
    • 関連する報告書
      2017 実施状況報告書
    • 国際学会
  • [産業財産権] 異常検出システム2019

    • 発明者名
      橋本誠司
    • 権利者名
      群馬大学、ミツバ
    • 産業財産権種類
      特許
    • 産業財産権番号
      2019-134080
    • 出願年月日
      2019
    • 関連する報告書
      2019 実績報告書

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公開日: 2017-04-28   更新日: 2021-02-19  

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