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V-PROJECT.X3

超小型の可能性

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超小型の可能性

金沢大学の上野らは超小型V-GENERATORの実用性を検証しました。デバイスは2×0.3×8 mm のFe-Ga合金の小板を利用したもので、この先端をピンセットで弾いたときの発電の様子が動画1です。超小型の大きさとLEDを点滅させる出力がわかります。またこの先端に錘を付け、その共振周波数である321 Hzで振動させたときの様子が動画2です。この時、加速度1 Gの振動でLEDを点滅させるほどの電圧が出ました。この場合、より小さい振動で無線センサモジュール (TWELITE  DIP) を動作させることにも成功しました。具体的に、加速度0.4 Gにおいて、実効電圧0.79 Vが発生し、これを整流、蓄電し、モジュールを動作させます。その時の様子が動画3です。実際、モジュールが動作し、温度と照度の情報を約30秒間隔で送信し、受信端末が付いたノートPCでその情報を表示させています。(左のグラフが更新していることがわかります。) 周波数321 Hz、 加速度0.4 Gの振動について、指で感じますが、一円玉が立つほどでそれほど強度な振動ではありません。

 

 

動画1

 

 

動画2

 

 

動画3

 

 

 

なお参考データとして1.86 gの錘を取り付け137.0 Hz、 0.6 Gで振動させた場合の電圧が図1です。ジュール損で電力を測定したのが図2で、ピーク値で0.74 mW、実効値で0.15 mWを確認しました。これはコイン電池以上、乾電池並み(数年間利用する場合の平均)の電力です。また弾く場合において、図3の電圧が発生し、1回の自由振動で0.2 mJのエネルギーが得られました。適切な回路を組めば1回の振動でBLEモジュール (Blue Tooth Low Energy、 無線に必要エネルギー0.1~0.2 mJ)を動作させることができる可能性もあります。

 

図1 137.0 Hz, 0.6 Gの場合の発生電圧

 

 

図2 137.0 Hz, 0.6 Gの場合の発生電力。抵抗を付けそのジュール損失で計測。

 

 

図3 発生電圧 (弾く動作)

 

 

 

以上、V-GENERATORの実用性を検証しました。超小型でもLEDの点滅や無線センサの電源に利用可能です。使い方次第では靴振動発電やスイッチ型振動発電にも利用できると思います。ただ小型化において、この程度が限界と思います。ちなみに、この超小型にも適した動作周波数がありおおよそ100 Hz~500 Hzです。

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