高効率振動エネルギー回生技術の開発とセルフパワードシステムへの展開

• 研究課題/領域番号: 26340098
• 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): 2014-04-01 – 2017-03-31
• 研究課題ステータス: 完了 (2016年度)
• 配分額: 4,940千円 (直接経費: 3,800千円、間接経費: 1,140千円); 2016年度: 1,430千円 (直接経費: 1,100千円、間接経費: 330千円); 2015年度: 1,560千円 (直接経費: 1,200千円、間接経費: 360千円); 2014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 / パワーマネージメント / 多軸・多モード振動 / セルフパワードシステム

研究成果の概要

本研究では，申請者の提案する多軸・多モード振動発電装置の原理モデルに基づき，微小振動から高効率エネルギー回生を可能とするセルフパワードのための振動発電装置の開発とその応用研究を行った。ここでは，均一応力分布を考慮し，高耐久かつ回生エネルギーを最大化する構造を開発し，自動車振動による実験検証を行いその有効性を示した。また，広帯域な振動周波数に同調可能な構造として間接衝撃を利用した発電構造を提案し，エネルギー回生効率を最適化した。実応用に関してはパワーマネージメントシステムを構築し，無線送信機器や自転車ペダル，サドルなどへの応用を図り，その有効性を実験により検証した。

研究成果

• [国際共同研究] Yangzhou University(China)
• [国際共同研究] Yangzhou University(China)
• [雑誌論文] High Power Output of L-shape PZT Power Generator Working in Bending-Shear Mode (2017)
  • 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
  • 査読あり / 国際共著
• [雑誌論文] Design and optimization of a wideband impact mode piezoelectric power generator (2016)
  • 著者名/発表者名: A. Basari, S. Hashimoto, B. Homma, H. Okada, H. Okuno and S. Kumagai
  • 雑誌名: Ceramics International 巻: 42 号: 6 ページ: 6962-6968
  • DOI: 10.1016/j.ceramint.2016.01.082
  • 査読あり
• [雑誌論文] The Effect of the Parameters of a Vibration-Based Impact Mode Piezoelectric Power Generator (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Basari, S. Awaji, S. Sakamoto, S. Hashimoto, B. Homma, K. Suto, H. Okada, H. Okuno, K. Kobayashi, and S. Kumagai
  • 雑誌名: Shock and Vibration 巻: 2015 ページ: 1-9
  • DOI: 10.1155/2015/345191
  • 査読あり
• [雑誌論文] Study of the effect of mechanical impact parameters on an impact-mode piezoelectric ceramic power generator (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Basari, S. Awaji, S. Sakamoto, S. Hashimoto, B. Homma, K. Suto, H. Okada, H. Okuno, K. Kobayashi, S. Kumagai
  • 雑誌名: Ceramics International 巻: 41 号: 9 ページ: 12038-12044
  • DOI: 10.1016/j.ceramint.2015.06.018
  • 査読あり
• [雑誌論文] Shape Effect of Piezoelectric Energy Harvester on Vibration Power Generation (2014)
  • 著者名/発表者名: Amat A. Basari, Sosuke Awaji, Song Wang, Seiji Hashimoto, Shunji Kumagai, Kenji Suto, Hiroaki Okada, Hideki Okuno, Bunji Homm, Wei Jiang, Shuren Wang
  • 雑誌名: Journal of Power and Energy Engineering 巻: 2 ページ: 117-124
• [学会発表] A Flapping-Based Piezoelectric Power Generator for Bicycle Applications (2017)
  • 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
  • 発表場所: Edinburgh International Conference Centre(Edinburgh, United Kingdom)
  • 年月日: 2017-06-19
  • 国際学会
• [学会発表] 2つのモードを併用した振動発電における出力向上の検討 (2017)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬貴洸，松本柊斗，橋本誠司，須藤健二，本間文司，岡田宏昭，奥野秀樹，熊谷俊司
  • 学会等名: 電気学会第７回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
  • 発表場所: 足利工業大学（栃木県足利市）
  • 年月日: 2017-03-02
• [学会発表] ピエゾ素子を利用した自転車ハンドル用振動発電装置の開発 (2017)
  • 著者名/発表者名: 大山純平，橋本誠司，須藤健二，岡田宏昭，奥野秀樹，熊谷俊司
  • 学会等名: 電気学会第７回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
  • 発表場所: 足利工業大学（栃木県足利市）
  • 年月日: 2017-03-02
• [学会発表] 圧電素子を用いた多モード振動発電デバイスの耐久性検証 (2017)
  • 著者名/発表者名: 金田登志樹，石井巧，橋本誠司，須藤健二，本間文司，岡田宏昭，奥野秀樹，熊谷俊司
  • 学会等名: 電気学会第７回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
  • 発表場所: 足利工業大学（栃木県足利市）
  • 年月日: 2017-03-02
• [学会発表] 間接的衝撃を利用した広帯域振動発電装置の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬貴洸，Amat Amir Basari，橋本誠司，本間文司，岡田宏昭，奥野秀樹，熊谷俊司
  • 学会等名: 平成２８年電気学会産業応用部門大会
  • 発表場所: 群馬大学（群馬県前橋市）
  • 年月日: 2016-08-30
• [学会発表] PZT素子を用いた振動発電装置の形状効果に対する実験解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金田登志樹，坂本森太郎，橋本誠司，本間文司，岡田宏昭，奥野秀樹，熊谷俊司
  • 学会等名: 平成２８年電気学会産業応用部門大会
  • 発表場所: 群馬大学（群馬県前橋市）
  • 年月日: 2016-08-30
• [学会発表] 振動発電を用いた自転車用ペダル灯火装置の開発 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井巧，岩瀬貴洸，橋本誠司，本間文司，岡田宏昭，奥野秀樹，熊谷俊司
  • 学会等名: 平成２８年電気学会産業応用部門大会
  • 発表場所: 群馬大学（群馬県前橋市）
  • 年月日: 2016-08-30
• [学会発表] Evaluation of Impact Mode-Based Piezoelectric Power Generator (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Hashimoto, A. Basari, T. Iwase, B. Homma, H. Okada, H. Okuno, and S. Kumagai
  • 学会等名: IEEE ICIEA2016
  • 発表場所: Swan Lake Hotel(Hefei, China)
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] Evaluation of Impact Mode-Based Piezoelectric Power Generator (2016)
  • 著者名/発表者名: S. Hashimoto, A. Basari, T. Iwase, B. Homma, H. Okada, H. Okuno, and S. Kumagai
  • 学会等名: IEEE ICIEA2016
  • 発表場所: Swan Lake Hotel (Hefei, China)
  • 年月日: 2016-06-05
  • 国際学会
• [学会発表] PZT素子を用いた圧縮荷重発電とそのインピーダンスマッチング及び周波数特性の解析 (2016)
  • 著者名/発表者名: 金田，橋本，本間，岡田，奥野，熊谷
  • 学会等名: 電気学会第６回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
  • 発表場所: 前橋工科大学（群馬県前橋市）
  • 年月日: 2016-03-01
• [学会発表] 圧電素子を利用した広帯域衝撃発電における出力向上 (2016)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬，A. Basari，橋本，本間，岡田，奥野，熊谷
  • 学会等名: 電気学会第６回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
  • 発表場所: 前橋工科大学（群馬県前橋市）
  • 年月日: 2016-03-01
• [学会発表] はじき構造を利用した振動発電による自転車用ペダル灯火装置の実現 (2016)
  • 著者名/発表者名: 石井，岩瀬，橋本，本間，岡田，奥野，熊谷
  • 学会等名: 電気学会第６回栃木支所・群馬支所合同研究発表会
  • 発表場所: 前橋工科大学（群馬県前橋市）
  • 年月日: 2016-03-01
• [学会発表] Output Optimization of Wideband Impact Mode Piezoelectric Power Generator (2015)
  • 著者名/発表者名: A. Basari, S. Hashimoto, B. Homma, H. Okada, H. Okuno, and S. Kumagai
  • 学会等名: 電気学会研究会資料
  • 発表場所: 群馬大学（群馬県桐生市）
  • 年月日: 2015-12-19
• [学会発表] 最大電力点追従制御法の振動発電への適用可能性 (2015)
  • 著者名/発表者名: 岩瀬 , 橋本，Jiang Wei
  • 学会等名: 平成２７年電気学会産業応用部門大会講演論文集
  • 発表場所: 大分大学（大分県大分市）
  • 年月日: 2015-09-02
• [学会発表] Evaluation on Mechanical Impact Parameters in Piezoelectric Power Generation (2015)
  • 著者名/発表者名: A. A. Basari, S. Awaji, S. Sakamoto, S. Hashimoto, B. Homma, K. Suto, H. Okada, H. Okuno, K. Kobayashi, and S. Kumagai
  • 学会等名: Proc. of ASCC2015
  • 発表場所: Sutera Harbour Resort (Kota Kinabalu, Malaysia)
  • 年月日: 2015-06-01
  • 国際学会
• [学会発表] 振動発電用圧電デバイスの形状効果に対する実験解析 (2015)
  • 著者名/発表者名: 坂本, 淡路, A. Basari, 橋本, 本間, 須藤, 岡田, 奥野, 小林, 熊谷
  • 学会等名: 電気学会第５回栃木支所・群馬支所合同研究発表会資料
  • 発表場所: 宇都宮大学陽東キャンパス（栃木県宇都宮市）
  • 年月日: 2015-03-02
• [学会発表] 振動発電に対する車載用省電力機器のための整流回路の特性評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 上野, 淡路, A. Basari, 橋本, 本間, 須藤, 岡田, 奥野, 小林, 熊谷
  • 学会等名: 電気学会第５回栃木支所・群馬支所合同研究発表会資料
  • 発表場所: 宇都宮大学陽東キャンパス（栃木県宇都宮市）
  • 年月日: 2015-03-02
• [学会発表] 衝撃方式による圧電素子を用いた振動発電特性の評価 (2015)
  • 著者名/発表者名: 張，A. Basari，淡路，橋本, 本間，須藤，岡田，奥野，小林, 熊谷
  • 学会等名: 電気学会第５回栃木支所・群馬支所合同研究発表会資料
  • 発表場所: 宇都宮大学陽東キャンパス（栃木県宇都宮市）
  • 年月日: 2015-03-02
• [学会発表] Experimental Analyses on L-Shape PZT Vibration Power Generator Operates in Bending-Shear Mode (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Basari, S. Awaji, S. Sakamoto, S. Hashimoto, B. Homma, K. Suto, H. Okada, H. Okuno, K. Kobayashi and S. Kumagai
  • 学会等名: 第57回自動制御連合講演会予稿集
  • 発表場所: ホテル天坊（群馬県伊香保町）
  • 年月日: 2014-11-10
• [学会発表] サーボシステムによる自動車振動の高精度再現手法 (2014)
  • 著者名/発表者名: 高橋，A. Basari，橋本，須藤，本間，岡田，奥田，小林，熊谷
  • 学会等名: 第57回自動制御連合講演会予稿集
  • 発表場所: ホテル天坊（群馬県伊香保町）
  • 年月日: 2014-11-10
• [学会発表] インピーダンス整合を考慮した振動発電デバイスの発電効率改善 (2014)
  • 著者名/発表者名: 上野, 淡路, A. Basari, 橋本, 本間, 須藤, 岡田, 奥野, 小林, 熊谷
  • 学会等名: 平成２６年電気学会産業応用部門大会講演論文集
  • 発表場所: 東京電機大学東京千住キャンパス（東京都足立区）
  • 年月日: 2014-08-26
• [学会発表] 多モード形状による高出力振動発電のための応力解析と実験検証 (2014)
  • 著者名/発表者名: 坂本, 淡路, A. Basari, 橋本, 本間, 須藤, 岡田, 奥野, 小林, 熊谷
  • 学会等名: 平成２６年電気学会産業応用部門大会講演論文集
  • 発表場所: 東京電機大学東京千住キャンパス（東京都足立区）
  • 年月日: 2014-08-26
• [学会発表] Comparison and Evaluation of Vibration-Based Piezoelectric Power Generators (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Basari, S. Awaji, Y. Zhang, S. Wang, S. Hashimoto, S. Kumagai, M. Kasai, K. Suto, W. Jiang and S. Wang
  • 学会等名: Proc. of IPEC2014
  • 発表場所: 広島国際会議場（広島県広島市）
  • 年月日: 2014-05-21