MORE振動によって電力を生み出す次世代のテクノロジー。振動発電とは振動からエネルギーをつくり出す画期的な技術です。当研究室では、磁歪材料を用いた振動発電の研究を行っています。磁歪材料とは磁化すると伸びる材料で、近年、鉄とガリウムの合金で優れた特徴をもつ磁歪材料が開発されました。V-GENERATORはこの材料を用いた振動発電で、従来にない実用的な振動発電を可能にしました。V-GENERATORは磁歪式の振動発電デバイスです。その構造はシンプルで、U字型のフレームに板状の鉄ガリウム合金を貼り付けてコイルを巻き、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機械などの振動源に固定すると、錘に慣性力が作用し上下に振動します。この慣性力でフレームは変形し、鉄ガリウム合金の長手方向に圧縮もしくは引張りの力が作用します。この時に逆磁歪効果で磁束が変化し、この変化に応じてコイルに起電力が発生します。劣化の要因になる摺動部がない。02.VALUE高出力・高感度U字フレームをベースにした画期的な構造で、小さな力で磁化を大きく変化させる。03.VALUEよい電源特性(低出力抵抗)電流を取り出しやすい。コイルの仕様で電圧・抵抗が調整可能。守れば、様々なサイズ・構造にカスタマイズ可能。05.VALUE低コスト価格はFe-Ga合金に依存、それ以外はモータに利用される部品。私たちはV-GENERATORとIoTを組み合わせた電池フリーIoTの実用化をめざしています。身近な振動や動きで発電し、様々な場所、モノからセンサ信号を無線送信します。モジュール)などで送信します。電池フリーIoTは日本のみならず世界で注目されている技術です。近距離システムスライドすると全体を表示します。長距離システムスライドすると全体を表示します。電池フリーのIoTデバイス実用化は、さまざまなマーケットにおいての活用が期待されています。農業・漁業プラントインフラ自転車ベビーカーなど防災・減災エンターテインメント半永久的なパワーと目を見張るパフォーマンス。IoTの一番の課題は電池。電池は必ずなくなり交換が必要です。1個・2個ならまだしも10個・100個ならその手間や寿命管理は馬鹿になりません。近年、電池で3年・5年持つと謳う製品もありますが、状況は同じです。V-GENERATORは電池以上の出力を発生し、一旦セットすれば交換の必要もなく寿命は半永久です。発生電力は大きさに比例し、小サイズでボタン電池、中サイズで単三乾電池を代替します。スイッチや衝撃など瞬間的に大きなエネルギーを取り出すことも可能です。電圧は振動や動きに比例することで、センサの役割も兼ねます。水や温度に対する耐性も高く、電池のようなカバーも不要ですので、システムを単純化できます。デバイスは仕様に応じ、大型・小型化することも可能です。電池に対する優位性イメージ図スライドすると全体を表示します。従来の振動発電技術を凌駕するV-GENERATOR従来のハーベスター(Harvester)と呼ばれる振動発電技術に圧電素子やエレクトレット(永久電荷)、永久磁石の往復運動を利用するものがあります。電池を代替するには少なくとも電池以上の出力を発生し、耐久性・寿命を持たなくては意味がありません。電圧が出ればよいわけでなく、電源として使うには出力抵抗の大きさも重要です。圧電素子やエレクトレットは出力抵抗が高く、電流(電力)が取り出しにくい性質を有しています。さまざまな振動や要求に応えるには、デバイスの調整やカスタマイズも必要です。V-GENERATORはこれらの調整や大きさ・形状のカスタマイズも容易にできることが特徴です。実用化においてはデバイスのコストも重要ですが、V-GENERATORはFe-Ga合金の合金の価格に依存し、量産することで電池並みの価格になります。磁歪振動発電の優位性スライドすると全体を表示します。Toshiyuki次世代の振動発電。世界に電池フリーの衝撃を。次世代の振動発電、世界に電池フリーの衝撃をもたらす技術は、振動を高効率で電力に変換し、工夫次第でちょっとした動きや衝撃、流れや波から発電することも可能です。磁気現象を利用した普遍的なエネルギー変換技術で、モータと同等のインパクトと市場性があると自負しています。無線センサの電源として生産機械や工作機械の状態を知らせ、ドアの動きや窓の衝撃を知らせることで見守りや防犯もできます。靴に取り付ければ歩行でLEDが点滅し、夜間の歩行の安全に役立ちます。このように、発電デバイスはさまざまな使い方ができ、あらゆるモノ・場面で利用することができます。デバイスの大型化で自動車や鉄道など大きな物体の振動から電力を回収し、従来にないシンプルな風力(水力)・波力発電ができることでエネルギー問題の解決にも寄与します。デバイスを効率よく使うには、もともと振動しないようにできている機械やモノの動きをいかに捉え「振動させる」かがポイントです。電池に対する導入障壁も実用化の課題です。実際、デバイスを効果的に使うには振動を知り目的に応じたデバイスの選定と、現場での設置・調整作業が必要です。これをいかに簡単にするかが普及の鍵です。当プロジェクトではこの技術課題に挑戦します。振動発電の技術モデルを確立し、日本から世界に向けて技術を発信します。利用した振動発電技術の第一人者。アクチュエータ等に精通し、2010年に逆磁歪効果を利用した振動発電技術の基本原理(平行梁型)を発明。その特許(特許第4905820)は40以上の特許で引用されている。2016年に現在のデバイス構造(ユニモルフ型)を発明し、2017年に特許(特許第6343852)を取得。ほか多数の特許を出願している。現在デバイスのコアになるFe-Ga合金の特性評価から発電デバイスの設計・試作・無線センサシステムの開発、IoT応用まで様々な研究開発を実施している。動画を見る劇的なスケールアップとスケールダウン振動発電は未知の領域へQ.V-GENERATORは購入できますか?A.まだ販売はしていません。お試しで利用したい場合、以下へお問合せ下さい。お問合せはこちらQ.V-GENERATORのデータシートを下さい。A.現在、準備中です。以下に資料がございますので、まずはそちらを参考にして下さい。資料ダウンロードはこちらQ.V-GENERATORが利用できる機械振動の目安を教えて下さい。A.指で触れて振動を感じることが出来れば利用できる可能性があります。センサなどで測定したデータがあれば、より正確な判断ができます。Q.振動周波数の変化に対応できますか?A.ある程度変化した場合でも対応できる技術に取り組んでおります。大きく変化する場合、動作周波数の異なるデバイスを複数個利用するなどで対応できます。長距離無線モジュールは動作しますか?A.蓄電することで可能です。V-GENERATORが発生する電力と機器の消費電力の収支が合わないとできません。機器の消費電力(=電圧×電流)と消費エネルギー(=電力×時間×頻度)をご確認下さい。GPSは非常に大きな電力を消費します。Q.ドア以外にも取り付けることができるモノはありますか?A.冷蔵庫や家具の扉、窓、押しボタンなど、一定の動きがあるモノです。その他、動きを振動に変換する構造ができれば、何でもできます。Q.V-GENERATORで、スマートフォンやスマートウォッチの充電はできますか?A.できません。これら携帯機器のバッテリは大容量で、使用する電力も大変大きいです。人の動きから取り出せる電力は小さく、収支が合いません。Q.V-GENERATORでワット、キロワットの発電は可能ですか?A.原理的に可能です。入力源として、例えば風力や水力、波力などが想定されます。シンプルさはそのまま。電力は体積に比例し、大型化で共振周波数は低下、これら入力とデバイスの大きさ、周波数が合致することで、大きな発電ができると考えています。Q.耐久性や半永久の寿命は本当ですか?A.耐久性に関しては、磁歪材料とフレームの接合部で、普通に利用する分には問題ありません。過度な振動や力、熱などが作用することも想定し、十分な耐久性を確保するような技術開発に取り組んでいます。寿命に関しては、上記の接合部とフレームの金属疲労に影響され、これらに問題なければ、半永久と見なせます。Q.実用化の課題を教えて下さい。A.磁歪材料の価格です。これは量産することで安くなります。下記の項目をご入力の上、送信ボタンを押してください。スタッフが内容確認後、改めてお返事いたします。入力した内容はこちらで問題ありませんでしょうか。間違いなければチェックして送信してください。※お電話やご訪問でのお打ち合わせご希望の方は、その旨をお問合せ内容欄にて入力お願いいたします。【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。