| 研究課題/領域番号 |
20K21088
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| 研究機関 | 大阪大学 |
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研究代表者 |
藤枝 俊 大阪大学, 工学研究科, 准教授 (60551893)
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| 研究期間 (年度) |
2020-07-30 – 2023-03-31
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| キーワード | 磁性・電子・情報材料 / 逆磁歪効果 / 振動発電 |
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| 研究実績の概要 |
磁歪の逆効果（逆磁歪効果）を利用した振動発電の発電特性は、デバイスのサイズを大きくすると飛躍的に増大することが原理的に予測されており、デバイス大型化に対応可能な振動発電用の逆磁歪材料が求められている。本研究では、逆磁歪材料としてFe-Si合金多結晶である電磁鋼板に着目し、大型振動発電デバイスへの応用の可能性を明らかにすることを目的とする。
本年度は、小型のユニモルフU字型振動発電デバイスを用いて、方向性電磁鋼板の振動発電特性の評価を行った。このデバイスでは、逆磁歪材料をU字型フレームに張り付けたユニモルフコアにコイルを巻き付け、U字型フレームの開口部に設置した永久磁石でバイアス磁場を印加する。デバイスの一端を固定し他端を振動させると、逆磁歪材料に圧縮および引張り応力が発生し、逆磁歪効果に起因して磁束密度変化が生じるため、電磁誘導により誘導起電力が得られる。方向性電磁鋼板を板状に切り出し、その圧延方向に応力が生じるようにデバイスに取り付けた。U字フレームの開口部を1 mm程度押し縮めた後、それ開放して自由振動を引き起こした結果、開放電圧は3.8 V程度の最大値を示した後、デバイスの振動の減衰に伴い減少した。また、電圧波形からFaradayの法則より求めた磁束密度変化は0.51 Tであった。この値は、比較のために行った方向性電磁鋼板なしのデバイスから求めた値（0.03 T）よりも遥かに大きい。つまり、方向性電磁鋼板はユニモルフU字型振動発電デバイスに搭載した状態で、デバイスの振動に起因して大きな磁束密度変化を示すことが明らかになった。方向性電磁鋼板の大型振動発電デバイスへの応用が期待される。
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| 現在までの達成度 (区分) |
現在までの達成度 (区分)
1: 当初の計画以上に進展している
理由
方向性電磁鋼板が、デバイスの振動に起因して比較的大きな磁束密度変化を示すことが明らかになった。
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| 今後の研究の推進方策 |
本年度用いたデバイスを等倍で大型化し、その振動発電特性の評価を行うことにより、方向性電磁鋼板を用いた振動発電デバイスのサイズと開放電圧の関係を明確にする。
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| 次年度使用額が生じた理由 |
今年度の研究を効率的に遂行したことで次年度使用額が発生した。令和3年度の予算と合わせて、研究遂行に有効に使用する。
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