超磁歪・圧電ハイブリッドマイクロパワージェネレータの研究

• 研究課題/領域番号: 23560260
• 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: 機械力学・制御
• 研究機関: 神戸大学
• 研究代表者: 安達 和彦 神戸大学, 工学(系)研究科(研究院), 准教授 (30243322)
• 研究期間 (年度): 2011 – 2013
• 研究課題ステータス: 完了 (2013年度)
• 配分額: 5,330千円 (直接経費: 4,100千円、間接経費: 1,230千円); 2013年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2012年度: 1,690千円 (直接経費: 1,300千円、間接経費: 390千円); 2011年度: 2,210千円 (直接経費: 1,700千円、間接経費: 510千円)
• キーワード: 機械力学・制御 / 振動発電 / 超磁歪材料 / 状態監視 / 機構設計 / 変換効率 / スマート材料

研究概要

超磁歪素子と圧電素子を組み合わせたハイブリッド型の振動発電を提案し、市販入手可能なTerfenol-D材を用いた振動発電装置の試作と発電性能評価を行った。Terfenol-D材を用いたハイブリッド型振動発電では、圧電式の振動発電に比べて、極めて低い発電性能しか得ることができなかった。一方、振動発電装置で発電したAC電力を利用するための整流変換部についての研究では、市販の環境発電専用素子を用いることで約77%の交直変換効率が得られ、センサ駆動に必要な1mW以上の直流電力供給の目途が得られた。

研究成果

• [雑誌論文] Experimental Performance Evaluation of Vibration Monitoring Sensor Prototype driven by Piezocomposite Vibration Energy Harvester under Low Intensity Excitation Condition (2013)
  • 著者名/発表者名: K.Adachi、T.Sakamoto
  • 雑誌名: Proc. of the ASME 2013 Conference on Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems 巻: SMASIS2013-3228 on CD-ROM
  • 査読あり
• [雑誌論文] 圧電コンポジットを用いた振動発電装置のエネルギー変換効率に関する研究(システムのエネルギーバランスと発電効率の評価) (2012)
  • 著者名/発表者名: 安達和彦、坂本達哉
  • 雑誌名: 日本機械学会論文(C編) 巻: Vol.78、No.789 ページ: 1575-1585
  • NAID: 130002051418
  • 査読あり
• [雑誌論文] 圧電コンポジットを用いた振動発電装置のエネルギー変換効率に関する研究（システムのエネルギーバランスと発電効率の評価） (2012)
  • 著者名/発表者名: 安達 和彦、坂本 達哉
  • 雑誌名: 日本機械学会論文集Ｃ編 巻: 78 号: 789 ページ: 1575-1585
  • DOI: 10.1299/kikaic.78.1575
  • NAID: 130002051418
  • ISSN: 0387-5024, 1884-8354
  • 査読あり
• [学会発表] 自己給電式振動状態監視装置の開発に関する研究(第二報低消費電力無線デバイスの駆動) (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口昌宏、安達和彦、清水亮多
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学(堺市)
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] 圧電コンポジットを用いた振動発電装置のインピーダンスマッチングの実験的評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水亮多、安達和彦、山口昌宏
  • 学会等名: 日本機械学会関西支部第89期定時総会講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学(堺市)
  • 年月日: 2014-03-18
• [学会発表] 自己給電式振動状態監視装置の開発に関する研究（第二報 低消費電力無線デバイスの駆動） (2014)
  • 著者名/発表者名: 山口昌宏、安達和彦、清水亮多
  • 学会等名: 日本機械学会 関西支部第89期定時総会講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 圧電コンポジットを用いた振動発電装置のインピーダンスマッチングの実験的評価 (2014)
  • 著者名/発表者名: 清水亮多、安達和彦、山口昌宏
  • 学会等名: 日本機械学会 関西支部第89期定時総会講演会
  • 発表場所: 大阪府立大学
• [学会発表] 機械構造物での制振と振動発電 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安達和彦
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会(MRSJ2013)
  • 発表場所: 万国橋会議センター(横浜市)
  • 年月日: 2013-12-10
• [学会発表] 超磁歪式振動発電装置の開発に関する基礎研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口昌宏、安達和彦
  • 学会等名: 第56回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 新潟大学工学部(新潟市)
  • 年月日: 2013-11-16
• [学会発表] 自己給電式振動状態監視装置の開発に関する研究(第一報、振動計測性能の評価) (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口昌宏、安達和彦、清水亮多、坂本達哉
  • 学会等名: 第56回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 新潟大学工学部(新潟市)
  • 年月日: 2013-11-16
• [学会発表] 超磁歪材Terfenol-Dを用いた振動発電装置の開発(第1報,基本特性の実験的評価) (2013)
  • 著者名/発表者名: 安達和彦、山口昌宏、坂本達哉
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山大学(岡山市)
  • 年月日: 2013-09-09
• [学会発表] 圧電振動発電で駆動する振動状態監視装置の開発に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂本達哉、安達和彦、山口昌宏
  • 学会等名: 日本機械学会第13回「運動と振動の制御」シンポジウム
  • 発表場所: 九州産業大学(福岡市)
  • 年月日: 2013-08-30
• [学会発表] 圧電コンポジットを用いた振動発電装置の定電圧直流電力供給性能の実験的評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂本達哉、安達和彦、山口昌宏
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics and Design Conference 2013
  • 発表場所: 九州産業大学(福岡市)
  • 年月日: 2013-08-29
• [学会発表] 圧電コンポジットを用いた振動発電装置の定電圧直流電力供給性能の実験的評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂本達哉、安達和彦、山口昌宏
  • 学会等名: 日本機械学会 Dynamics and Design Conference 2013
  • 発表場所: 九州産業大学
• [学会発表] 圧電振動発電で駆動する振動状態監視装置の開発に関する研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂本達哉、安達和彦、山口昌宏
  • 学会等名: 日本機械学会 第13回「運動と振動の制御」シンポジウム
  • 発表場所: 九州産業大学
• [学会発表] Experimental Performance Evaluation of Vibration Monitoring Sensor Prototype driven by Piezocomposite Vibration Energy Harvester under Low Intensity Excitation Condition (2013)
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Adachi, Tatusya Sakamoto
  • 学会等名: ASME 2013 Conference on Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems
  • 発表場所: Snowbird, UT, USA
• [学会発表] 超磁歪式振動発電装置の開発に関する基礎研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口昌宏、安達和彦
  • 学会等名: 第56回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 新潟大学工学部
• [学会発表] 自己給電式振動状態監視装置の開発に関する研究（第一報、振動計測性能の評価） (2013)
  • 著者名/発表者名: 山口昌宏、安達和彦、清水亮多、坂本達哉
  • 学会等名: 第56回自動制御連合講演会
  • 発表場所: 新潟大学工学部
• [学会発表] 機械構造物での制振と振動発電 (2013)
  • 著者名/発表者名: 安達和彦
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会（MRSJ2013）
  • 発表場所: 万国橋会議センター
  • 招待講演
• [学会発表] 超磁歪材Ｔｅｒｆｅｎｏｌ－Ｄを用いた振動発電装置の開発（第１報，基本特性の実験的評価） (2013)
  • 著者名/発表者名: 安達 和彦、山口 昌宏
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山大学
• [学会発表] 流体関連振動におけるエネルギーハーベストとヘルスモニタリングへの期待 (2012)
  • 著者名/発表者名: 安達和彦
  • 学会等名: 第20回機械材料・材料加工技術講演会(M&P2012)ワークショップ「減災・サステイナブル工学創成に向けて」
  • 発表場所: 大阪工業大学(大阪市)
  • 年月日: 2012-12-01
• [学会発表] Experimental Performance Evaluation of Vibration Monitoring Sensor Prototype driven by Piezocomposite Vibration Energy Harvester under Low Intensity Excitation Condition
  • 著者名/発表者名: Kazuhiko Adachi, Tatsuya Sakamoto
  • 学会等名: ASME 2013 Conference on Smart Materials, Adaptive Structures and Intelligent Systems
  • 発表場所: Snowbird, UT, USA
• [学会発表] 流体関連振動におけるエネルギーハーベストとヘルスモニタリングへの展開
  • 著者名/発表者名: 安達 和彦
  • 学会等名: 日本機械学会第20回機械材料・材料加工技術講演会
  • 発表場所: 大阪工業大学
  • 招待講演