はじめての振動発電
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そんな世界は、見たことがない。

 文部科学省「地域イノベーション・エコシステム形成プログラム」
【楽して安全、振動発電を用いた電池フリー無線センサの事業化とその応用展開】2018年9月〜2023年3月

V-GENERATOR

身近な振動からエネルギーをつくりだす未来の発電技術
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はじめての振動発電

NEWS

WHAT'S V-GENERATOR

基礎編

POINT.1

振動を実用的な
エネルギーにかえる

LEDを光らせ、無線通信モジュールを動かすことができます。ワットの電力もつくり、バッテリーに蓄電することも可能です。

POINT.2

シンプルで強い

摩耗する部分もなく、温度やその変化にも強いです。無理をしなければ、半永久に使えます。

POINT.3

様々な動きを
エネルギーにかえる

例えばモノの衝撃、ボタンを押す動作、風や水の流れなど様々な現象が発電の対象になります。

発電の原理

U字型のフレームに板状の磁歪材料(鉄ガリウム合金)を接着し、これにコイルを巻き、中央に永久磁石を配置したものです。発電原理は次のとおりです。先端に錘を取り付け振動する物体に固定すると、錘に働く慣性力で錘が上下に振動します。この振動でフレームが変形し、鉄ガリウム合金に引張りと圧縮の力が交互に作用します。この時、逆磁歪効果で合金の磁束が変化し、この磁束の変化に応じてコイルに起電力が発生します。

V-GENERETORの構造と原理 V-GENERETORの構造と原理

応用編

01

IOTを加速する

機械の不具合を予知し、
未然に防ぐ

機械や設備の予知保全で無線センサを利用します。
機械の振動で発電することで、
この無線(センサ)の電源の心配がなくなります。

02

IOTを加速する2

インフラの点検を
手間なく永久に

橋の振動で発電できます。
蓄電してセンサデータを遠隔に送信できます。
このシステムで、定期的に行う点検が不要になります。

03

犯罪や事故を未然に防ぐ

周囲に危険を
知らせる

動きや衝撃でLEDを点滅、無線の送信もできます。
ドライバーに注意を喚起し、交通事故の低減に貢献します。

04

動きで知らせる

便利で安心な
生活のために

ちょっとした動きでセンサ信号を送ります。
電池の心配なく、見守りや防犯、
施設の点検や管理が可能です。

05

新しいエネルギー

桁違いのスケールで
可能にする

ワットの電力もつくります。
従来にないアプローチで
未利用のエネルギーの活用を目指します。

01

IOTを加速する

機械の不具合を予知し、
未然に防ぐ

機械や設備の予知保全で
利用する無線センサを
機械の振動で発電するV-GENERATORを
活用すれば永久に使えます。

MEMO

機械や設備を長く使うには、これらの状態を把握し、保守管理する必要があります。この保守管理や予知保全のため、さまざまなセンサを利用します。例えば機械の不調は部品の摩耗や亀裂が原因で、温度の上昇や振動の変化として現れます。この変化を知ることで故障の予知や対策ができます。昨今、IoTの普及から、このデータ取得に無線センサを利用するケースが増えています。しかし、このモジュールの電池の寿命管理や交換が課題です。一方、不調をきたす機械は振動している場合がほとんどです。V-GENERATORは、この機械の振動を電源にすることで、この問題を一気に解決します。

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動画を再生する

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IOTを加速する2

インフラの点検を
手間なく永久に

V-GENERATORは橋の振動で発電し、
点検に必要なセンサデータを
遠隔に送信することができます。

MEMO

橋やトンネル、道路や水道管、日本のインフラは老朽化が進んでいます。長く使うインフラの保守管理や点検は、SDGsにおいて解決すべき課題です。しかし、これにさける予算やマンパワーは少なく、この問題の解決を難しくしています。一方、橋は自動車の通行で振動しています。V-GENERATORを利用すると、この振動で実用的な電力が取り出せる場合があります。これを電源に点検に必要なセンサデータを遠隔で定期的に取得できます。つまり一度セットすれば、以後の検査作業を簡単化できる可能性があります。

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03

犯罪や事故を未然に防ぐ

周囲に危険を知らせる

モノの動きや衝撃で信号を発信したり、
LEDを点滅させることで
ドライバーに注意喚起し、
夜間の事故を未然に防ぐことができます。

MEMO

夜間に自動車が歩行者や物体に接触する事故が発生しています。この際、ドライバーへ注意喚起をすることで、事故を未然に防ぐことはできませんか?V-GENERATORは、靴の振動でLEDを点滅させドライバーに歩行者を知らせることができます。また衝撃や、押す、引く、叩くなど簡単な動作で発電もでき、遠隔に無線を送信します。このようにV-GENERATORは、注意喚起、事故の発生や危機を通知する手段として利用することがきます。

動画を再生する

04

動きで知らせる

便利で安心な生活のために

ちょっとした動きで無線センサを動かし、
電池の交換の手間もなく、
見守りや防犯、
施設の点検や管理などが可能です。

MEMO

V-GENERATORはアイディア次第で、ちょっとした動きでセンサデータを送ることができます。例えばボタンを押す、ドアを開く動作を電源にし、動きのオンオフに加え、温度や湿度のデータも合わせて送信できます。これはV-GENERATORだからできること。一度セットすれば、電池の心配も不要です。見守り(ヒートショック、熱中症)や点検業務の簡素化、設備の効率のよい利用など、様々な活用があります。

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05

新しいエネルギー

桁違いのスケールで
可能にする

V-GENERATORは従来にないアプローチから
未利用エネルギーの活用を目指します。

MEMO

エネルギーは持続可能な社会を実現する上で一番に解決すべき課題です。一方、我々の日常や生産活動、自然現象においても未利用なエネルギーがまだあります。それが振動や動き。例えば元気な人の動きや自動車など大きな機械の振動、波の力などです。V-GENERATORは、従来の回転を介した原理でなく、振動や往復運動から直接、電力を生み出します。またその電力は体積に比例。大きくすることで、大きな電力を生み出します。従来にないアプローチで、これら未利用のエネルギーに挑戦します。

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応用を検討する際に

振動発電に使える振動や動きは身の回りにたくさんあります。応用を検討する際、まず、その振動や動きが実用的な発電を行うに十分かを考えてください。極端な話、動かないものからエネルギーは取れません。同様にゆっくりとした動きから発電を行うことも難しいです。振動や動きが常時か、間欠かも重要です。振動や動きが十分でも、間欠にしか発生しない場合、常時、エネルギーが必要な負荷を動かすことは難しいです。よく「スマートフォンの充電はできますか?」と聞かれます。できません。また大きな電力が必要なモジュールの駆動は相当の振動がないとできません。
逆に、振動や動きの仕事率(入力エネルギー) > 負荷の電力(消費エネルギー)の場合、原理やシステムは動作します。応用の可否を検討する際は、このことを考えてください。

周囲に電源がない、またはあっても使いにくい環境(例えばAC100Vも小さいモジュールの電源としては使いにくい。長い配線が必要である。)、電池の交換や充電ができない、もしくは面倒な場合、振動発電を適用するメリットがでてきます。なお太陽電池で間に合う場合は、これを優先して下さい。敢えて振動発電を使う意味はありません。V-GENERATORは振動のみならず、構造や機構次第で、ちょっとした動きや衝撃、流れでも発電できます。またV-GENERATORの発生する電圧は振動や動きに対応します。つまりデバイスは簡易的な振動、動きセンサとしても利用できます。電源と同時にセンサを兼ねることで構成をシンプルにできます。例えばドア発電はドアの動きを知らせるセンサにもなります。以上、V-GENERATORの活用は様々です。是非、応用をご検討下さい。

Sustainable Development Goals(持続可能な開発目標) 7.エネルギーをみんなに。そしてクリーンに 8.働きがいも経済成長も 9.産業と技術革新の基盤を作ろう 11.住み続けられるまちづくりを 13.気候変動に具体的な対策を

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本資料は参考情報として取り扱います。
本資料で発生した如何なる損害も請求いたしません。
本資料の二次利用はいたしません。

よくある質問

詳しい資料がみたいです。

①本技術(V-GENERATOR)の概要
 ※こちらから各種資料をダウンロードしてください。
②事例のご紹介
 ※こちらをご覧ください。
③さらに詳細な情報 V-COLLABO(無料コミュニティ)にご登録いただくことで、会員企業や研究室サンプルのデータシート等、技術資料ダウンロードが可能になります。

V-GENERATORデバイスを利用し開発したい具体的な案件があります。

お問合せフォームからお問合せください。実現の可能性があり詳細な相談が必要な場合は、学術コンサルティング契約(有償)をお願いしております。より本格的な技術相談や連携をご希望の場合は共同研究等の契約をご検討ください。

V-GENERATORデバイスを購入したい。

V-COLLABO(無料コミュニティ)にご登録いただくことで、デバイスを販売する会員企業から購入可能です。販売しているデバイスのサイズ、金額、納期は、会員企業に直接お問合せください。

V-COLLABO会員企業で販売していないサイズのV-GENERATORデバイスを購入したい。

V-COLLABO会員企業で販売していないサイズのデバイスのみ金沢大学からサンプル提供可能です。大学では、いわゆる販売ができないので「有償譲渡契約」の手続きをとっていただきます。契約手続きは有限会社金沢大学TLOが対応いたします。【金沢大学TLO】 ※契約には、2〜4週間の期間が必要です。詳細はお問合せフォームからお問合せください。

人の動作でスマホを充電したい、LED電球を常時点灯させたい。

いずれも消費電力がデバイスの発生電力を大きく上回ると考えられます。基本、ゆっくりとした動きからエネルギーを取り出すことは難しいです。

V-GENERATORデバイスの購入を検討しているが、どのサイズを選べばよいかわからない。

振動周波数より適応できるサイズを選定します。こちらのページ下部より各種資料をダウンロードしてご検討ください。
資料を拝見いただいた上でのサイズ選定のご相談はお問合せフォームからお問合せください。

学生です。課題研究でV-GENERATORデバイスを使って実験したいのですが。

研究の具体的な計画がある「教育関係の方」には、デバイスサンプルの貸出をおこなっています。研究計画や使用目的等をお伝えいただければ、こちらで判断の上お貸しいたします。ただし学生の場合は、担任の先生等に「借用書」の記入をおこなっていただきます。詳細はお問合せフォームからお問合せください。

床発電や波力発電の提供してほしい。

開発中の技術のため提供は今のところできません。これら試作品は随時、展示会等で展示をします。また実証試験はこれからです。この点でデバイス開発や実証試験に協力して頂ける企業や大学、自治体などを募集しています。

取材、講演をお願いしたい。

その旨、お問合せフォームにご記入下さい。こちらで判断の上お返事いたします。