磁歪式マイクロ振動発電素子を用いた自動車用自律センシングシステムの開発

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 23360120
• 研究種目: 基盤研究(B)
• 配分区分: 補助金
• 応募区分: 一般
• 研究分野: 電力工学・電力変換・電気機器
• 研究機関: 金沢大学
• 研究代表者: 上野 敏幸 金沢大学, 電子情報学系, 准教授 (30338256)
• 研究分担者: 山田 外史 金沢大学, 環日本海域環境研究センター, 教授 (80019786)
• 研究期間 (年度): 2011-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: 振動発電 / 磁歪材料

研究概要

振動発電は身近な振動や動きから発電を行う極めて汎用性の高い技術で，その応用は多岐にわたる。本研究では，提案する磁歪式振動発電技術において，実用的なデバイスの構造を確立，この効果を試作により検証，当初の目標を大きく越える高い発電出力と効率を達成した。また発電量が体積に比例するスケール効果を実証し，大型化によりワットオーダの発電デバイスの開発に成功した。また周波数アップコンバータや多共振機構をデバイスに組み合わせることで動作周波数の広帯域化を達成した。そしてデバイスと整流，蓄電回路，無線モジュールを組み合わせた無線センサシステムやリモコンを試作，その動作にて，電池を不要にできる可能性を実証した。

研究成果

• [雑誌論文] L 字フレームを用いた磁歪式振動発電デバイスの特性評価 (2013)
  • 著者名/発表者名: 坂本龍介, 上野敏幸, 山田外史
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: Vol.21,2 ページ: 222-227
  • DOI: 10.14243/jsaem.21.222
• [雑誌論文] Quasi-Static Finite Element Analysis of Magnetostrictive Vibration Energy Harvester (2012)
  • 著者名/発表者名: B. Rezaeealam, T. Ueno, S. Yamada
  • 雑誌名: 日本磁気学会誌 巻: Vol.36 ページ: 155-160
  • DOI: 10.3379/msjmag.1205R003
• [雑誌論文] Behavior Analysis of Galfenol Beam Vibration Energy Harvester (2012)
  • 著者名/発表者名: B. Rezaeealam, T. Ueno, S. Yamada
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: Vol.20,1 ページ: 138-143
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/naid/110009437769
• [雑誌論文] 磁歪材料を用いた小型振動発電素子の特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 上野敏幸,山田外史
  • 雑誌名: 日本AEM学会誌 巻: Vol.20,1 ページ: 168-173
  • URL: http://ci.nii.ac.jp/naid/110009437774
• [雑誌論文] Performance of Energy Harvester Using Iron Gallium Alloy in Free Vibration (2011)
  • 著者名/発表者名: T. Ueno, S. Yamada
  • 雑誌名: IEEE TRANSACTIONS ON MAGNETICS 巻: Vol.47,10 ページ: 2407-2409
  • DOI: 10.1109/TMAG.2011.2158303
• [雑誌論文] Fe-Ga 合金を用いた振動発電素子の基礎的検討 (2011)
  • 著者名/発表者名: 上野敏幸, 山田外史
  • 雑誌名: 日本磁気学会誌 巻: Vol.33,2 ページ: 88-91
  • DOI: 10.3379/msjmag.1101R004
• [学会発表] 電池フリーリモコンの実用化に向けた磁歪式振動発電スイッチの電力変換回路の回路シミュレータによる最適設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 八田茂之, 上野敏幸, 山田外史
  • 学会等名: 電気学会マグネティクス研究会
  • 発表場所: 金沢
  • 年月日: 20131200
• [学会発表] 磁歪式振動発電の電気・機械結合係数および発電効率の向上 (2013)
  • 著者名/発表者名: 北翔太, 上野敏幸, 山田外史
  • 学会等名: 電気学会マグネティクス研究会
  • 発表場所: 金沢(MAG-13-094)
  • 年月日: 20131000
• [学会発表] 磁歪式振動発電の周波数アップコンバータによる広周波数帯域化 (2013)
  • 著者名/発表者名: 上野敏幸, 河出卓也, 山田外史
  • 学会等名: Dynamics and Design Conference 2013
  • 発表場所: 福岡
  • 年月日: 2013-08-27
• [学会発表] L字フレームを用いた磁歪式振動発電デバイスの特性評価 (2012)
  • 著者名/発表者名: 坂本龍介, 上野敏幸, 山田外史
  • 学会等名: 第21回MAGDA コンファレンスin仙台講演論文集
  • 発表場所: 仙台
  • 年月日: 20120000
• [備考]
  • URL: http://vibpower.w3.kanazawa-u.ac.jp/index.html
• [産業財産権] 発電素子及びこの発電素子の構造を利用するアクチュエータ (2014)
  • 発明者名: 上野敏幸
  • 権利者名: 金沢大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2014-53551
  • 出願年月日: 2014-03-16
• [産業財産権] 発電装置 (2012)
  • 発明者名: 上野敏幸
  • 権利者名: 金沢大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2012-155041
  • 出願年月日: 2012-07-10
• [産業財産権] 発電素子および発電素子を備えた電子 (2012)
  • 発明者名: 上野敏幸, 池畑芳雄, 山田外史
  • 権利者名: 金沢大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特許4905820
  • 出願年月日: 2012-01-20
• [産業財産権] 発電スイッチ (2011)
  • 発明者名: 上野敏幸, 池畑芳雄, 山田外史
  • 権利者名: 金沢大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2011-109928
  • 出願年月日: 2011-05-16
• [産業財産権] 発電素子, 及び発電装置 (2011)
  • 発明者名: 上野敏幸
  • 権利者名: 金沢大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2011-203797
  • 出願年月日: 2011-09-16
• [産業財産権] 発電装置 (2011)
  • 発明者名: 上野敏幸
  • 権利者名: 金沢大学
  • 産業財産権種類: 特許
  • 産業財産権番号: 特願2011-265034
  • 出願年月日: 2011-12-02