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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月予定

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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振動で生み出すエネルギーが、イノベーションを呼び起こす。

あらゆる産業でトライされている
イノベーションは、
この振動発電によって
実現できるかもしれません。
V-GENERATORが、
まだ見ぬ世界と未来へ、皆様をお連れします。

そんな世界は、見たことがない。 V-GENERATOR

WHAT'S V-GENERATOR

シンプルで強いを実現した
振動から高効率でエネルギーをつくりだす
革新的発電デバイス

V-GENERATORの3つの特徴を紹介します。

POINT.01

従来にない
高感度で高出力

触れても感じないようなわずかな振動で「ミリワット」の電力をつくります。この電力で様々なセンサや無線通信モジュールを動かすことができます。大きくすれば「ワット」の電力もつくりだせます。また簡単な回路でバッテリーに蓄電することも可能です。これは今までの振動発電では不可能な技術です。

POINT.02

シンプルで強い、
半永久の寿命

V-Generatorはシンプルです。摩耗や故障する要素も少なく、条件を守れば壊れることはありません。寒さや暑さにも強く、水の中でも使えます。この半永久の寿命や環境に対する耐性を様々な試験で実証しています。2022年3月現在、ほぼ最大のパワーを発生させる条件で10億回振動させていますが、劣化はありません。

POINT.03

様々な
使い方ができる

V-Generatorは変換器。ちょっとした動きや流れでも発電し、衝撃を加えれば大きなエネルギーも取り出すことも可能です。電池にはない使い方もできます。例えば、発生する電圧は振動に比例、つまりデバイスは振動センサとしても使えます。また逆に電流を流せば振動を発生させたり振動を抑えたりすることもできます。

V-GENERATOR INNOVATIONS

電池は便利です。光や動力を生み出し、安全、安心に貢献する電子機器の電源にもなります。
しかし電池はいつかなくなり、廃棄も面倒です。
電池は便利ですが、SDGsにおいて、なるべく電池は使わない方向へ進めるべきだと考えます。
また私たちの社会や産業は大量のエネルギーで成り立っています。
しかし、この当たり前はいつまでも続きません。

資源はいつか枯渇。CO2による温暖化、それによる気候変動は待ったなしの問題です。
この電池の代替や新たなエネルギー源として注目されているのが振動発電です。
これまで振動発電は材料や構造の問題で実用化できませんでした。
これが画期的な材料と革新的なメカニズムで実現します。
地球に優しく、持続可能で安全で安心な社会へ。
新たな技術や産業を生み出し、イノベーションが加速します。

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

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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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。

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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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V-GENERATORと企業のコラボレーション

V-PROJECT

企業や大学と共同で、様々な社会実装や、
イノベーションが実現しつつあります。
従来の振動発電では不可能な高機能な無線センシングや、
振動による実用的なエネルギー回生など、
新技術の創成やCO2の削減に貢献します。

MORE

V-GENERATORについて

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 V-GENERETORの構造と原理

解説

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上野 敏幸Ueno Toshiyuki

金沢大学 理工研究域 電子情報通信学系 教授

1995年 東北大学工学部卒業
2001年 東北大学工学研究科機械電子工学専攻博士後期課程修了。博士(工学)。
日本学術振興会特別研究員(PD),東京大学学術支援研究員等を経て2009年金沢大学理工研究域電子情報学系准教授に着任,2021年同大教授。現在に至る。磁歪材料を用いた振動発電技術に従事。発電デバイスの基本原理を2010年に開発した。この特許は2012年に権利化、2022年現在の被引用件数は51(国内のみ)、これは大学の全ての特許で9位(上位にはIPS細胞の特許)、振動発電では民間も含めトップである。その後,耐久性と量産性を改良した積層型を開発,その特許を2017年に権利化した。結果,半永久の寿命を実証し、実際にある様々な振動でミリワットの電力を発生させることに成功した。現在,材料からデバイス,応用まで多数の企業と研究を実施している。

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。

発明者の解説動画

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V-GENERATORは
なぜ実用的なのか

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V-GENERATORの
使い方、できること

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V-GENERATORの
実用化、高性能化に向けて

資料請求

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

このデバイスを利用し開発したい具体的な案件があります。

お問い合わせにご記入下さい。その際、振動や動き、また発生した電力またはエネルギーで動かしたいセンサやモジュール等の具体的な情報を頂けますと幸いです。 曖昧な質問や難しい案件はお断りする(回答しない)場合もある旨、何卒ご承知下さい。例えば以下のような案件は対応できません。

〇〇の振動は使えますか。
→できるだけ具体的な情報を下さい。

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。発生した電力を機械の動力にしたい。発生した電力で100Vの交流をつくりたい。
→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。

デバイスを提供できますか。

お問い合わせで該当箇所にチェックをし、利用目的などをご記入下さい。なお提供は法人のみで、個人へはできません。ご了承下さい。

評価をしたいので貸与してほしい。

貸与はできません。ご了承下さい。

動作原理や使い方を教えてください。

こちらの資料や動画をご覧ください。また随時、セミナーや講演も行っていますので、そちらをご利用ください。有料となりますが技術コンサルティングも行っています。

資料ダウンロードはこちら

データシートがみたい。

ただ今、整備していますので暫くお待ち下さい。

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。

取材をお願いしたい。

その旨、お問い合わせにご記入下さい。

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