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。

 
Ueno et al. from Kanazawa University have verified the practicality of a miniature V-GENERATOR. The device utilizes a small plate of Fe-Ga alloy measuring 2×0.3×8 mm, and the video (Video 1) shows the power generation when the tip is flicked with tweezers. The compact size and the output that flashes an LED can be observed. Furthermore, in Video 2, a weight was attached to the tip and it was vibrated at its resonant frequency of 321 Hz. At this time, the voltage generated was sufficient to flash an LED with a vibration of 1 G. In this case, successful operation of the wireless sensor module (TWELITE DIP) was achieved with even smaller vibrations. Specifically, at an acceleration of 0.4 G, an effective voltage of 0.79 V was generated, rectified, stored, and used to operate the module. Video 3 shows this process. In practice, the module operates, sending temperature and illuminance information at approximately 30-second intervals, which is displayed on a notebook PC with a receiving terminal (as seen by the updating graph on the left). The vibration at a frequency of 321 Hz and an acceleration of 0.4 G can be felt by hand but is not intense enough to make a coin stand on edge.

動画1

Video 1

動画2

Video 2

動画3

Video 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。

 
As a reference, Figure 1 shows the voltage when a weight of 1.86 g was attached and vibrated at 137.0 Hz and 0.6 G. Figure 2 represents the measurement of power through Joule losses, confirming a peak value of 0.74 mW and an effective value of 0.15 mW. This is a power level exceeding that of a coin cell battery and comparable to a dry cell battery (average for several years of use). Furthermore, when flicked, Figure 3 shows the generated voltage, resulting in an energy of 0.2 mJ obtained from a single free oscillation. With a proper circuit configuration, it is also possible to operate a BLE module (Bluetooth Low Energy, requiring energy of 0.1-0.2 mJ) with a single vibration.

図1　137.0 Hz, 0.6 Gの場合の発生電圧

Figure 1: Generated Voltage for the Case of 137.0 Hz and 0.6 G

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。

Figure 2: Generated Power for the Case of 137.0 Hz and 0.6 G. Measured by adding a resistor and calculating the Joule losses.

図3 発生電圧　（弾く動作）

Figure 3: Generated Voltage (Flicking Action)

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。

 
We have verified the practicality of the V-GENERATOR. It can be used even in a compact size for LED flashing and powering wireless sensors. Depending on how it is used, it can also be applied to applications such as shoe vibration power generation or switch-type vibration power generation. However, I believe this is the limit for miniaturization. By the way, this ultra-compact device operates best within a frequency range of approximately 100 Hz to 500 Hz.