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2015 年度 実績報告書

ランダム振動型ジャイロ発電機の研究

研究課題

研究課題/領域番号 25420211
研究機関東京大学

研究代表者

保坂 寛  東京大学, 新領域創成科学研究科, 教授 (50292892)

研究期間 (年度) 2013-04-01 – 2016-03-31
キーワード発電機 / ジャイロ / 振動
研究実績の概要

振動を電力に変換するジャイロ発電機の特性を理論と実験により明らかにした.自転の正帰還による増速法を考案し,試作機により発電および回転増速を確認した.25および26年度の成果は以下である.
理論解析:コマ式発電機におけるロータの運動を解析した.ジャイロトルクが自転速度に比例すること,歳差の固有振動数は回転数に無関係なこと,損失がない場合の発電量は自転速度の3乗に比例すること,4000rpmで風損がピボット軸受損失の10倍となることを示した.ついで,歳差運動がすべて電力に変換される場合の発電量を求めた.ロータφ80,自転6000rpm,加振振幅1度,効率80%の場合,発電量は0.7Wとなった.ついで小型化に適する振動ジャイロ発電機の特性を解析した.一定回転では発電しないこと,回転が変動する場合は変動の2倍の周波数の振動を加えると発電すること,コマ式に比べ発電量は1桁少ないことが判明した.
試作:ロータを2重ジンバルで支持し,歳差軸で電磁誘導により発電するコマ式発電機を製作した.正弦加振により微小量発電した.ついでハブダイナモにより電磁誘導効率を増大させた.発電量は増大したが,帰還による自転増速は出来なかった.
27年度の成果は以下である.
理論解析:自転増速時の発電量を計算した.慣性能率6.4E-4Kgm2,加振周波数3Hz,加振振幅30度,初速度100rpmの場合,発電量は時間とともに増大し,40秒で0.2Wとなり,電気機械損失を10%低減すれば20秒で0.4Wに達する見通しを得た.
試作:電磁誘導部に100倍増速付きコアレスモータを用い,また,ロータ軸をφ3と細くして機械損失を低減した.φ100およびφ80のロータで帰還増速に成功した.φ100では自転速度が1000から1800rpmに増大し0.15Wを発電し,φ80では500から700rpm に増大し10mWを発電した.

  • 研究成果

    (5件)

すべて 2016 2015

すべて 学会発表 (3件) (うち招待講演 1件) 図書 (2件)

  • [学会発表] 自転帰還型ジャイロ発電機の試作2016

    • 著者名/発表者名
      大西吉徳,荒井洸,保坂寛
    • 学会等名
      2016年度精密工学会春季大会学術講演会
    • 発表場所
      東京理科大学(千葉県・野田市)
    • 年月日
      2016-03-17 – 2016-03-17
  • [学会発表] ジャイロ効果を用いる高出力振動発電機の研究2016

    • 著者名/発表者名
      荒井洸,大西吉徳,保坂寛
    • 学会等名
      日本機械学会情報・知能・精密機器部門講演会
    • 発表場所
      東洋大学(東京都・文京区)
    • 年月日
      2016-03-14 – 2016-03-14
  • [学会発表] ジャイロを用いた電磁デバイスとその応用2016

    • 著者名/発表者名
      保坂寛
    • 学会等名
      第2回新磁歪電磁スマートデバイス開発研究会
    • 発表場所
      東北大学(宮城県・仙台市)
    • 年月日
      2016-02-26 – 2016-02-26
    • 招待講演
  • [図書] エネルギーデバイス2016

    • 著者名/発表者名
      保坂寛
    • 総ページ数
      6
    • 出版者
      技術情報協会
  • [図書] 機械力学ハンドブック2015

    • 著者名/発表者名
      保坂寛
    • 総ページ数
      4
    • 出版者
      朝倉書店

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公開日: 2017-01-06  

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