振動発電の要素技術と応用展開

第1部 振動発電の開発動向とアプリケーション展開事例 (仮題)

(2012年4月16日 10:20～11:30)

第2部 エレクトレットを用いた静電誘導型振動発電の設計方法とデバイス技術

(2012年4月16日 12:10～13:30)

　近年、環境に薄く広く存在するエネルギーを電力として取り出す環境発電 (Energy Harvesting) が注目されている。なかでも、振動からの発電は、センサネットワークノードのためのエネルギー源として、道路、鉄道などインフラの構造ヘルスモニタリング、自動車、航空機などの輸送機器、携帯医療福祉機器などへの応用が期待されている。環境振動の周波数は100Hz以下と低く、特に超小型の発電器では、エレクトレットを用いた静電誘導型発電の優位性が指摘されている。本セミナーでは、エレクトレットを用いた振動発電の原理、理論的発電可能量、設計法などについて判りやすく解説し、最新のデバイス技術の紹介を行う。

1. マイクロ環境振動発電
   • 振動発電器の簡易モデル
   • 振動発電器の理論出力
   • 機械振動—電力変換技術
2. エレクトレット発電の原理
   • エレクトレット材料・荷電技術
   • エレクトレット発電器のモデル化
   • エレクトレット発電器の設計方法
3. エレクトレット発電器のデバイス技術
   • 最新の開発動向
   • エレクトレット発電のための電源管理回路について
   • 課題と今後の展開
• 質疑応答

第3部 圧電式振動発電の開発動向と応用展開

(2012年4月16日 13:40～15:00)

　近年、希薄な環境エネルギから電気エネルギを得るエネルギハーベスティングデバイスの開発が盛んに行われている。 　このデバイスは既存機器の電源ケーブル、電池から置き換えることにより、ワイヤレス、メンテナンスフリーを実現できることから、ワイヤレスセンサネットワークへの適用が期待されている。 　本講義では、ワイヤレスセンサネットワーク化を目的とした周辺技術と、環境振動から発電可能な圧電振動発電器の基礎ならびに人をターゲットにおいた歩行振動からの実験結果について紹介する。

1. エネルギハーベスティングの概要
   1. エネルギハーベスティングとは
   2. 村田製作所におけるエネルギハーベスティングの取り組み
2. エネルギハーベスティングとセンサネットワーク
   1. センサネットワークの低電力化
   2. バッテリーレスセンサネットワークの周辺技術
3. 村田製作所における圧電振動発電の開発事例
   1. 圧電振動発電の原理
   2. 圧電振動発電の特性改善
   3. 歩行振動によるバッテリーレスアクティブRFIDの実証
4. まとめ
• 質疑応答

第4部 磁歪材料を用いた振動発電技術と応用展開

(2012年4月16日 15:10～16:30)

　磁界の変化によって金属が伸び縮みする磁歪 (じわい) 材料を用いた振動発電は、身近な振動や人の動きを高効率に電力に変換し、電池が不要な無線センサネットワークやリモコンを実現する技術です。 　今回のセミナーでは、振動発電の原理と実用化の現状について、試作機による実演を交え、解説いたします。

1. 背景
   1. 振動発電のメリット
   2. 応用分野
   3. 従来の振動発電技術
2. 磁歪材料について
   1. 磁歪効果
   2. 鉄ガリウム合金とその特徴
   3. 逆磁歪効果
3. 発電機の構成と原理
   1. 基本構成と発電原理
   2. 発電機の特徴
4. 特性評価と設計
   1. 試作機の実験結果:強制振動
   2. 試作機の実験結果:自由振動
   3. 設計指針
5. 試作機による実演
   1. 小型・中型発電機
   2. 発電スイッチ
6. 高出力化の可能性
7. 応用と市場性,今後の課題など
• 質疑応答