| 研究課題/領域番号 |
17K00660
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| 研究機関 | 群馬大学 |
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研究代表者 |
橋本 誠司 群馬大学, 大学院理工学府, 教授 (30331987)
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| 研究期間 (年度) |
2017-04-01 – 2020-03-31
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| キーワード | 再生可能エネルギー / 振動発電 / 衝撃構造 / パワーマネージメント |
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| 研究実績の概要 |
本研究の目的である振動発電による自己完結型電源システムの開発とその応用に対し，今年度はまず，(1) 衝撃と曲げの2つのモードの併用発電構造による広帯域・高出力化を検討した。ここでは，横型構造から縦型への構造変更と間接衝撃発電のシム径の見直しにより，（平均）発電電力において50%以上の高出力化を達成している。
つぎに，(2) 振動発電の用途拡大を目的に，圧縮発電構造について検討した。その特徴である出力が周波数に依存されない点を考慮し，自転車サドルへ導入し，発電特性に対する基礎実験を実施した。その結果，走行時の発電電力により，1回の無線センサモジュールの駆動が（路面状況によっては）6.6 s毎に可能となることを検証した。
また，(3) 2次電池付きエネルギーマネージメントシステムを含めた間接衝撃発電構造に対し，各種の無線センサモジュール駆動試験を実施し，駆動時間の伸長（最大で53%）を確認した。さらに，(4) 圧電デバイスを含む振動発電装置を製作・実験検証することなく，おおよその発電特性が推測できる振動発電シミュレータの開発にも着手した。
最後に，開発している自己完結型電源システムの高耐久化として，(5) 自転車ペダル用回転ハーベスタの耐久試験を実施し，最適はじき量を解析するとともに，その指針を明示化した。
以上の研究成果を，Journal論文1編ならにびに国内外の学会3件にて発表した。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
2: おおむね順調に進展している
理由
衝撃と曲げの併用構造による高帯域・高出力化については，ほぼ順調に進んでいる。また，圧縮構造についても入力周波数に依存せず広帯域に発電可能となることを検証し，併用構造への応用可能性が確認できた。
パワーマネージメントとその応用についても，無線センサモジュール駆動実験の実施，振動発電シミュレータの新規提案など，順調に進んでいる。
自己完結型電源システムの高耐久化では，ペダル用回転ハーベスタやサドル圧縮発電での実験評価により具体的に検証が進んでおり，順調である。
積層構造による電圧電流の最適化による発電電力最大化については，良好な結果がえられる新しい提案には至っていない。
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| 今後の研究の推進方策 |
まず，無線センサモジュールの応用として，機械工場の故障診断・寿命推定への導入検討を進めていく。ここで，無線センサモジュールから送信される信号は，工場設備の駆動周波数から見た場合，極めて間欠的な信号となるため，十分な発電能力に加え，適切な信号処理を含めた工場設備の健全性に対する故障診断技術を構築する必要がある。
また，今年度新たに提案した振動発電シミュレータについて，各種の圧電デバイスと振動発電構造に対する実験結果との比較検証を行い，その有用性評価を実施する。また，応用機器を含めた評価についても検討する。
積層構造に対しても，高容量，低周波数という利点を最大限発揮でき，同時に衝撃発電での高電圧，低電流出力を効率的に回生する振動発電システムの開発を進めていく。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
平成29年度の研究費は，一部次年度に繰り越したが，ほぼ予定通りに使用している。
次年度の使用計画は，繰り越した予算も加味し，平成30年度は主に振動発電シミュレータの実験開発に関する各種形状の圧電デバイス製作や機械・電子部品の購入，工場設備診断への導入のための振動発電装置のパッケージング化，無線センサモジュールと信号解析ソフトの購入，積層構造システムの開発・製作に伴う予算を予定している。
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