衝突自励振動系による広帯域・高出力な環境振動発電

2013 年度 研究成果報告書

• 研究課題/領域番号: 24656157
• 研究種目: 挑戦的萌芽研究
• 配分区分: 補助金
• 研究分野: 機械力学・制御
• 研究機関: 京都工芸繊維大学
• 研究代表者: 増田 新 京都工芸繊維大学, 工芸科学研究科, 准教授 (90252543)
• 研究期間 (年度): 2012-04-01 – 2014-03-31
• キーワード: エナジーハーベスティング / 振動発電 / 非線形振動 / 引き込み / 双安定

研究概要

未利用のまま環境中に廃棄されている力学的エネルギを回収して微小電力源として用いる振動エナジーハーベスティング技術が注目されている．本研究では，衝突振動子や双安定振動子などハードニング性を有する非線形振動子に機電変換器を組み込み自励発振制御を行うことにより，広帯域で高出力を発揮することのできる新しい振動発電デバイスを実現する．これによって既存のデバイスの実用を妨げる最大の問題である帯域-出力トレードオフを，周期的振動源の場合について改善し，さらに低周波入力に対する高出力化に繋がる新たな着想も得ることができ，振動発電技術の幅広い実用に繋がる成果を得ることができた．

研究成果

• [雑誌論文] A piezoelectric regenerative damper for low- frequency application (2014)
  • 著者名/発表者名: A. Masuda, Y. Hiraki, K. Yamane and A. Sone
  • 雑誌名: Proceedings of the ASME 2014 Pressure Vessels & Piping Conference 巻: PVP2014- 28856 ページ: 1-6
• [雑誌論文] Global stabilization of high-energy response for a Duffing-type wideband nonlinear energy harvester via self-excitation and entrainment (2013)
  • 著者名/発表者名: A. Masuda, A. Senda, T. Sanada, A. Sone
  • 雑誌名: Journal of Intelligent Material Systems and Structures ページ: 1598-1612
  • DOI: 10.1177/1045389X13479183
• [学会発表] スマート構造技術を用いた小型海洋波発電装置-圧電材料を用いた低周波用発電デバイスの設計 (2013)
  • 著者名/発表者名: 増田新
  • 学会等名: 第23回日本MRS年次大会
  • 発表場所: 横浜市
  • 年月日: 20131209-11
• [学会発表] スマート構造技術を用いた小型海洋波発電装置-設計方針と発電量の検討 (2013)
  • 著者名/発表者名: 平木康裕,増田新
  • 学会等名: 日本機械学会2013年度年次大会
  • 発表場所: 岡山大学,岡山市
  • 年月日: 20130908-11
• [学会発表] 自励発振特性を付与したDuffing型振動子による非線形振動発電装置の引き込み特性の解析 (2013)
  • 著者名/発表者名: 道下淳,増田新
  • 学会等名: 日本機械学会第13回運動と振動の制御シンポジウム
  • 発表場所: 九州工業大学,福岡市
  • 年月日: 20130826-30
• [学会発表] Duffing型双安定振動子を用いた非線形振動発電の研究 (2013)
  • 著者名/発表者名: 増田新,山根光希
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics and Design Conference 2013
  • 発表場所: 九州工業大学,福岡市
  • 年月日: 20130826-30
• [学会発表] Duffing型非線形自励振動子を用いた広帯域振動発電 (2012)
  • 著者名/発表者名: 増田新
  • 学会等名: 日本機械学会第11回評価・診断に関するシンポジウム
  • 発表場所: 川崎市産業振興会館,川崎市
  • 年月日: 20121210-11
• [学会発表] 負荷抵抗切替による広帯域型非線形振動発電 (2012)
  • 著者名/発表者名: 増田新,真田辰哉
  • 学会等名: 日本機械学会Dynamics and Design Conference 2012
  • 発表場所: 慶應義塾大学日吉キャンパス,横浜市
  • 年月日: 20120918-21