2018 年度研究成果報告書

積層セラミック磁気回路を用いたMEMS発電機の開発

研究課題

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研究課題/領域番号	16K18055
研究種目	若手研究(B)
配分区分	基金
研究分野	知能機械学・機械システム
研究機関	日本大学
研究代表者	金子美泉 (高藤美泉) 日本大学, 理工学部, 助教 (30755418)
研究期間 (年度)	2016-04-01 – 2019-03-31
キーワード	MEMS / タービン / 電磁誘導 / 積層セラミック / 磁性体 / 小型化
研究成果の概要	本研究課題の目的は「積層セラミック技術とMEMS技術を組み合わせることでこれまで困難であった小型な電磁誘導式発電機を開発する」ことにあった。研究成果として、積層セラミック技術による立体配線と磁性コアをもつ三相磁気回路と、MEMS工程で作製したボールベアリングとリム型ロータを導入した回転数290,000rpmのタービンを組み合わせた5mm程度の小型電磁誘導式発電機を開発した。発電結果として、圧搾窒素を0.3MPa、2.9l/minの条件で流入したとき約3mVA（負荷抵抗3Ω）の出力電力を得た。今後は開発した発電機をランキンサイクルと組み合わせることで小型な発電システムの開発を行う。
自由記述の分野	微細化技術
研究成果の学術的意義や社会的意義	シリコンフォトリソグラフィーを基本とするMEMSと粉体やペーストなどを基本とする積層セラミック技術を組み合わせることの前例は少なく、学術的な特色であるといえる。また、5㎜程度で巻線なしで立体配線をもつ電磁誘導式MEMS電磁デバイスは異例であり、実用化も見込める。また、これらの実例を示すことでMEMSと積層セラミックを融合した新たなデバイスの可能性を示唆することができたといえる。社会的意義としては近年注目が集まるIoTデバイスへ向けた小型電源としての活用が可能となると考えられる。