| 研究課題/領域番号 |
17K00659
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| 研究機関 | 秋田大学 |
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研究代表者 |
渋谷 嗣 秋田大学, 理工学研究科, 教授 (00154261)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2021-03-31
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| キーワード | 損傷モニタリング / 磁性エラストマー / 環境エネルギー回収 |
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| 研究実績の概要 |
風力発電は，持続可能な再生エネルギーとして，近年，風車の出力を大きくするためにブレードは大型化しするとともに，洋上風力など設置数も増大傾向にある。また，温暖化などの環境の変化から大型の台風の出現頻度も増加しているので，遠隔による風力発電装置の監視対策が急務になっている。本研究では，IoT技術を利用して効率的に点検・保守を行うために，風力発電用ブレードの大型構造物に対する破損や損傷を検出することと，構造の応答を常時モニタリングするための磁性エラストマーの変形を利用した環境発電（Energy Harvest）による振動エネルギー回収を目的としている。
令和元年度は，風車ブレードに対して破損や損傷を自動的に検出するために，構造の振動応答を常時モニタリングして解析する必要があることからブレードに配置したセンサからの信号収集にIoT技術を利用した無線送信データ収集システムを導入した。これまでの大型構造物に対する振動応答からの固有モード推定による損傷検出法を適用するために，風車ブレードを模擬した梁構造に対して小型無線加速度センサを設置し，無線による模擬構造の振動応答計測について検討した。固有モード推定に基づく損傷検出法は構造の外部振動励起によらず，構造固有の特性として評価できる可能性がある。そこで，センサ配置とそれらの振動応答からの損傷検出に対する理論的背景を明確にするために，区分的な連続梁モデルによる検討と平成30年度に検討した有限要素モデルの数値結果を比較し，損傷検出に関する詳細な考察を進めた。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
3: やや遅れている
理由
令和元年度までに，発電用風車ブレードの損傷モニタリングと振動エネルギー回収についてそれぞれ検討を行ってきたが，当初計画していたモニタリングと振動エネルギー回収による環境発電システムの統合化に至らなかった。本申請課題の研究成果を確実なものにするために申請延長を行い，令和2年度に継続することとした。
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| 今後の研究の推進方策 |
損傷モニタリングシステムの統合化とその検証を行うために，風車ブレードを模擬した梁構造に対して複数の小型無線加速度センサの配置と磁性ゲルを用いた環境エネルギー回収装置を設置したシステムを構築しシステムの実証試験を行う。課題としては風車ブレードを模擬した梁構造に環境発電装置を設置し，効率よく梁の振動エネルギーを回収できるように装置をさらに小型化する必要があり，その検討も行う。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
（理由）
磁性エラストマーや損傷検出に関してこれまでの研究の蓄積があったため，現有の計算機システムや計測装置などを使用することができた。また，他の研究プロジェクトとの関係で研究の進捗がやや遅れたことから次年度使用額は生じる結果となった。
（使用計画）
損傷モニタリングシステムの統合化について検証するために，複数の小型無線加速度センサを設置する必要があることから，加速度センサの追加購入と加速度センサによる振動モニタリングを検証するための非接触変位センサの購入費として使用する。
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