| 研究課題/領域番号 |
21K03936
|
|---|
| 研究種目 |
基盤研究(C)
|
| 配分区分 | 基金 |
|---|
| 応募区分 | 一般 |
|---|
| 審査区分 |
小区分20010:機械力学およびメカトロニクス関連
|
|---|
| 研究機関 | 京都工芸繊維大学 |
|---|
研究代表者 |
増田 新 京都工芸繊維大学, 機械工学系, 教授 (90252543)
|
|---|
| 研究期間 (年度) |
2021-04-01 – 2024-03-31
|
| 研究課題ステータス |
完了 (2023年度)
|
| 配分額 *注記 |
4,160千円 (直接経費: 3,200千円、間接経費: 960千円)
2023年度: 780千円 (直接経費: 600千円、間接経費: 180千円)
2022年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
2021年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円)
|
|---|
| キーワード | 環境振動発電 / 非線形振動 / 反磁性 / 磁気浮上 / 電力 / 制御 / 安定化 / 渦電流 / 振動発電 / 反磁性体 / 非線形 / 広帯域 |
|---|
| 研究開始時の研究の概要 |
永久磁石を用いたコンパクトな非線形磁気ばね振動子に反磁性体による受動的磁気浮上技術を組み合わせた大ストローク・極低損失の非線形磁気浮上磁気ばね振動子を開発し，非線形広帯域振動発電デバイスにおける応答の大域的安定化制御のセルフパワード化を達成する．本研究によって，振動発電技術の広範な実用を妨げている電力-帯域のトレードオフが解消され，振動源の周波数変動に対して頑健な高出力広帯域振動発電デバイス実用化への道が一気に開けることが期待される．
|
| 研究成果の概要 |
環境振動発電は、環境中に遍在する振動エネルギーを収穫し、電力に変換する技術である。本研究では、この技術を社会実装に近いレベルまで高めることを目指し、高出力広帯域な振動発電デバイスを実現するための技術開発を行った．まず非線形振動子を用いた広帯域振動発電デバイスの設計論を確立し，その応用として帯域内で発電パワーが平坦な振動子の設計方法を構築した．次に，反磁性体による受動的磁気浮上技術の損失低減の方法を提案，低損失非線形振動子の実現に向けた設計論を検討した．さらに，外乱下で高エネルギー応答を維持するための応答安定化制御のエネルギー収支について検討し，セルフパワード化を達成した．
|
| 研究成果の学術的意義や社会的意義 |
さまざまなモノに取り付けた無線センサを介して得られる大量の情報をインターネットを通して活用するIoTネットワークでは，大量のセンサへの電源供給手段とその保守コストが重要な問題になる．特に少子高齢化が進み労働人口が減少していく我が国では，これらの知的情報インフラの維持管理にコストを掛けることができない．その解決策の一つとして，センサ周辺の環境振動の力学的エネルギーを利用する振動発電技術がある．本研究における成果は，振動発電の社会実装を妨げている幾つかの課題の解決をもたらすものであり，持続可能でレジリエントな社会・産業における知的情報ネットワーク基盤の確立に資する．
|
