| 研究課題/領域番号 |
18H01664
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| 研究種目 |
基盤研究(B)
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| 配分区分 | 補助金 |
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| 応募区分 | 一般 |
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| 審査区分 |
小区分25020:安全工学関連
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| 研究機関 | 北海道大学 |
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研究代表者 |
五十嵐 一 北海道大学, 情報科学研究院, 教授 (90212737)
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| 研究分担者 |
井門 康司 名古屋工業大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40221775)
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| 研究期間 (年度) |
2018-04-01 – 2021-03-31
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| 研究課題ステータス |
完了 (2020年度)
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| 配分額 *注記 |
17,290千円 (直接経費: 13,300千円、間接経費: 3,990千円)
2020年度: 3,510千円 (直接経費: 2,700千円、間接経費: 810千円)
2019年度: 8,450千円 (直接経費: 6,500千円、間接経費: 1,950千円)
2018年度: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円)
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| キーワード | エネルギーハーベスタ / 振動発電 / ハルバッハ磁石 / 最適化 / エネルギーハーベスティング / 環境発電 / エネルギーハーベスティン / 振動発電機 / エラストマー磁石 / ハルバッハ配列 / 永久磁石エラストマー / デジタルアニーラ― / デジタルアニーラ |
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| 研究成果の概要 |
本研究では，橋やダム，トンネルなど構造物の振動から電力を回収するための振動発電機を開発した．この振動発電機により，構造物の安全点検を行うワイヤレスセンサを駆動することができる．本研究では，振動発電機のために，片側に強い磁界をつくるハルバッハ磁石配列を拡張し，新しい2次元永久磁石配列を導入した．本研究では特に，コイルの誘導起電力が最大となるように2次元磁石配列を最適計算により決定した．さらに実際に最適な永久磁石配列を強磁性エラストマーを用いて作成し，その磁束密度を測定することで最適化の有効性を確認した．測定の結果，従来の永久磁石より約30%強い磁束密度が得られることがわかった．
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| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
わが国の橋やトンネルなどは高度成長期につくられたものが多いため，現在老朽化の問題に直面している．このような社会インフラの安全点検を人間が行うためには大きな労力が必要であり，また危険性が伴う．この問題を解決するためにワイヤレスセンサーを構造物に多数配置し，状態監視を行うことが有効である．これらセンサーをバッテリーで駆動すると，それらの交換のために労力が必要となるため，環境からエネルギーを回収してセンサーを駆動させることが望ましい．本研究では，構造物の振動からエネルギーを回収する振動発電機のために，2次元永久磁石配列とコイルアレーを導入した．またその最適構造を決定し，実験により有効性を示した．
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