| 研究課題/領域番号 |
25630001
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| 研究機関 | 弘前大学 |
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研究代表者 |
古屋 泰文 弘前大学, 北日本新エネルギー研究所, 教授 (20133051)
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| 研究分担者 |
佐川 貢一 弘前大学, 理工学研究科, 教授 (30272016)
浅沼 博 千葉大学, 工学(系)研究科(研究院), 教授 (40167888)
久保田 健 弘前大学, 北日本新エネルギー研究所, 准教授 (70400405)
小山 智史 弘前大学, 教育学部, 教授 (80153691)
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| 研究期間 (年度) |
2013-04-01 – 2015-03-31
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| キーワード | 振動発電 / ＩＴＳ / スマートセンサ / 磁歪合金 / 圧電ファイバ / タイヤセンサ / ワイヤレスセンサ / 複合材料 |
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| 研究実績の概要 |
開発目標とした振動発電タイヤセンサデバイスは、タイヤ内部にユニットを装着するので磁歪振動発電素子、圧電ファイバ応力センサ、信号発信用無線モジュールの３つの各技術要素をを、小型化・集積化することが必要になる。以下の成果が得られた。１）磁歪振動発電素子の設計・試作（弘前大学・理工）：弘前大学（古屋ら）開発中の、ＦｅＣｏ系の高性能磁歪合金（FeCo71at% 円柱状素材、寸法：直径６ｍｍ、長さ２０ｍｍ）を用いて、タイヤ振動モデルからの磁歪素子５０Ｈｚ～１ＫＨｚの範囲でＦｅＣｏ合金に巻き付けたコイルから電力を得る。小鋼球打点式モデルで、平均周波数１０Ｈｚ、交流で＋２Ｖ、単発的電力は１ｍＷ程度（０，０１秒平均）を達成できた。ただし、発電パルス時間は０．０１秒以下で短時間であり、平均出力はまだ目標値よりも大幅（２０分の一以下）で低い。２）圧電ファイバセンサの設計・試作（千葉大学・工）：千葉大学（浅沼ら）開発のＡｌ基板に埋め込んだ細い圧電ファイバをタイヤゴムの内面の長手（進行）方向とその直交方向の２方向に接着して、引張り応力を加えて伸び方向（応力符号＋）とそれと垂直な収縮方向（応力符号―）で、発生電圧は大きく異なり、逆符号傾向を検証する。これにより、タイヤの路面接触面での力の方向性を分離解析できることを再確認した。この結果は、タイヤ廻りの刻々と変化する力学的挙動や路面状態（凍結・降雪・融雪路面性状の変化や路上の危険）モニタリングが可能なことを示唆することになる。３）無線ＩＣモジュール設計・試作性能評価（弘前大・教育）：弘前大学（小山）は電子回路・設計工作の専門で、圧電ファイバから得られる高電圧の外乱の混在する信号を処理し、ＰＣ用の無線周波数帯域（２．５ＧＨｚ）用の無線化モジュールの設計・試作を実施し、３ｍ以内でデータ採取をできた。
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