High-power broadband vibration energy harvesting by a low-loss nonlinear oscillator using diamagnetic levitation
利用反磁悬浮的低损耗非线性振荡器收集高功率宽带振动能量
基本信息
- 批准号:21K03936
- 负责人:
- 金额:$ 2.66万
- 依托单位:
- 依托单位国家:日本
- 项目类别:Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
- 财政年份:2021
- 资助国家:日本
- 起止时间:2021-04-01 至 2024-03-31
- 项目状态:已结题
- 来源:
- 关键词:
项目摘要
本研究は,永久磁石を用いたコンパクトな非線形磁気ばね振動子に反磁性体による受動的磁気浮上技術を組み合わせることにより,大ストローク・極低損失の非線形磁気浮上磁気ばね振動子を開発,非線形振動子を用いた広帯域振動発電デバイスにおける高出力応答を保証するための大域的応答安定化制御のセルフパワード化を達成しようとするものである.2022年度は,(1)反磁性複合材料板による渦電流損失低減効果の実験的検証,(2)反磁性複合材料板を用いた角筒型および多角形筒型磁気浮上振動子の磁気浮上安定化のための有限要素法解析スキームによるパラメータスタディ,(3)広帯域非線形振動子の設計論の確立,(4)セルフパワード応答安定化制御の実験的検証を行った.まず(1)について,初年度に開発した反磁性複合材料板を用いた水平振動子を作成し,100以上のQ値を持つ振動子を実現した.(2)では,この反磁性複合材料板を管壁として用いた多角形筒に磁石を封入し,それを別の固定磁石により軸方向に浮上支持した磁気浮上振動子を安定化するための設計論を確立すべく網羅的なパラメータスタディを行った.しかし実用的に有用な40Hz-80Hz程度の共振帯域を持ち,管壁と非接触で浮上可能な振動子の設計を見出すことはできなかった.浮上振動子の固有振動数は,磁石および反磁性材料の形状と配置,磁石の密度と磁束密度,および反磁性材料の負の磁化率で決定されるが,材料物性から決まる固有振動数の上限値が存在するものと推察された.(3)では,実用的な広帯域ハーベスタの設計論として対称ハードニング振動子の設計論を確立した.さらに(4)では,初年度に行ったエネルギー収支解析と(3)の設計理論に基づき,小型のハードニング型ハーベスタを設計製作し,マイコンおよびスイッチング回路以外の電力を自己給電する応答安定化制御を実現し,連続動作が可能であることを示した.
This study は, permanent magnet を い た コ ン パ ク ト な nonlinear magnetic 気 ば ね vibrator に diamagnetic body に よ る by dynamic magnetic 気 float on technology group を み わ せ る こ と に よ り, big ス ト ロ ー ク, extremely low loss の nonlinear magnetic 気 float on magnetic 気 ば ね vibrator を 発, Nonlinear oscillator を with い た hiroo 帯 domain vibration 発 electric デ バ イ ス に お け る 応 answer を guarantee higher force す る た め の large domain 応 a stabilization system of imperial の セ ル フ パ ワ ー ド change を reached し よ う と す る も の で あ る. は, 2022 (1) the magnetic composite material plate に よ る low eddy current loss reduction unseen fruit の be 験 検 certificate, (2) the magnetic composite material plate を with い た Angle cylinder お よ び polygon cylinder type magnetic 気 floating on the vibrator の magnetic 気 float on stabilization の た め の finite element analytic ス キ ー ム に よ る パ ラ メ ー タ ス タ デ ィ, (3) The design theory of the linear vibrator in the domain is established. (4) the 検 certificate を of the experiment of stabilizing and manufacturing った. ま ず (1) に つ い て, early annual に open 発 し た を diamagnetism composite boards with い た horizontal vibration son を し consummate, on more than 100 の Q numerical を hold つ vibrator を be presently し た. (2) で は, こ の diamagnetism composite material plate を wall と し て in い た polygon cylinder に magnet を し, sealed そ れ を don't の fixed magnet に よ り axis に floating support し た magnetic 気 floating on the vibrator を stabilization す る た め の を design theory to establish す べ く snare of な パ ラ メ ー タ ス タ デ ィ を line っ た. し か し be used に useful な degree of 40 hz - 80 hz の resonance 帯 domain を ち to have, wall と non-contact で float on child の な vibration design を see す こ と は で き な か っ た. Floating on the vibrator の natural vibration は, magnet お よ び diamagnetic material の shape と configuration, magnet の と magnetic density beam density, お よ び diamagnetic material の negative の susceptibility で decided さ れ る が, material property か ら definitely ま る maximum number の natural vibration numerical が exist す る も の と push examine さ れ た. (3) で は, be use な hiroo 帯 domain ハ ー ベ ス タ の design と し て said seaborne ハ ー ド ニ ン グ vibrator の を design theory to establish し た. さ ら に (4) で は, line at the beginning of the annual に っ た エ ネ ル ギ ー 収 analytical と team (3) the design theory of の に base づ き, small の ハ ー ド ニ ン グ type ハ ー ベ ス タ を design し, マ イ コ ン お よ び ス イ ッ チ ン グ outside loop の power を oneself give electric す る 応 a stabilization system of imperial を be し now, even the 続 could easily が で あ る こ と を shown し た.
项目成果
期刊论文数量(3)
专著数量(0)
科研奖励数量(0)
会议论文数量(0)
专利数量(0)
Reduction of eddy current loss of diamagnetically-levitated resonators by dice-and-fill processing
通过切割和填充处理减少反磁悬浮谐振器的涡流损耗
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:鴻巣暁;舩戸徹郎;松木勇磨;酒井隆太郎;柳原大;Sota Kimura
- 通讯作者:Sota Kimura
非線形広帯域振動エネルギーハーベスタのセルフパワード応答安定化条件
非线性宽带振动能量采集器的自供电响应稳定条件
- DOI:
- 发表时间:2022
- 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:Guo Linshi;Zhao Wei;Guan Jingchao;Gomi Nobuyuki;Zhao Xilu;ホイールの変形を用いた路面摩擦係数の測定;増田 新
- 通讯作者:増田 新
Analysis and design of power and bandwidth of nonlinear vibration energy harvesters with hardening restoring forces
- DOI:10.1016/j.jsv.2023.117575
- 发表时间:2023-03
- 期刊:
- 影响因子:4.7
- 作者:A. Masuda
- 通讯作者:A. Masuda
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ journalArticles.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ monograph.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ sciAawards.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ conferencePapers.updateTime }}
{{ item.title }}
- 作者:
{{ item.author }}
数据更新时间:{{ patent.updateTime }}
増田 新其他文献
プライザッハモデルによる形状記憶合金免震装置のモデル化と地震応答解析
使用Preisach模型对形状记忆合金隔震装置建模并进行地震反应分析
- DOI:
- 发表时间:
2005 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
増田 新;長谷川 勝洋;山下 義隆;曽根 彰 - 通讯作者:
曽根 彰
接触剛性の非対称性を考慮した非線形圧電インピーダンス変調現象の解析
考虑接触刚度不对称的非线性压电阻抗调制现象分析
- DOI:
- 发表时间:
2019 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
西田 雄太;増田 新 - 通讯作者:
増田 新
受信アンテナのリターンロス解析によるスマートギヤのQ 値の同定
通过接收天线回波损耗分析识别智能设备的Q值
- DOI:
- 发表时间:
2020 - 期刊:
- 影响因子:0
- 作者:
Tung Thanh Mac;射場 大輔;松下 悠介;三浦 奈々子;飯塚 高志;増田 新;曽根 彰;森脇 一郎 - 通讯作者:
森脇 一郎
増田 新的其他文献
{{
item.title }}
{{ item.translation_title }}
- DOI:
{{ item.doi }} - 发表时间:
{{ item.publish_year }} - 期刊:
- 影响因子:{{ item.factor }}
- 作者:
{{ item.authors }} - 通讯作者:
{{ item.author }}
{{ truncateString('増田 新', 18)}}的其他基金
群体として動作し構造ヘルスモニタリングを行う振動発電ネットワーク技術の開拓
开发作为结构健康监测组运行的振动发电网络技术
- 批准号:
24K00835 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
形状記憶合金を複合した編組構造による知的緩衝
使用结合形状记忆合金的编织结构进行智能缓冲
- 批准号:
17760183 - 财政年份:2005
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
形状記憶合金織物を積層したスマート複合材料のセンシングと損傷モニタリング
形状记忆合金织物层压智能复合材料的传感和损伤监测
- 批准号:
15760152 - 财政年份:2003
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Young Scientists (B)
波動の伝播特性に着目した構造物の損傷同定に関する研究
关注波传播特性的结构损伤识别研究
- 批准号:
11750184 - 财政年份:1999
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Encouragement of Young Scientists (A)
相似海外基金
境界での拘束による形状変化を考慮した薄肉弾性体の非線形振動解析性能の向上
考虑边界约束引起的形状变化,提高薄壁弹性体的非线性振动分析性能
- 批准号:
24K07371 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
自然現象に生じている荷電対流を伴う自発非線形振動の創発メカニズム
自然现象中伴随带电对流的自发非线性振荡机制
- 批准号:
24K06908 - 财政年份:2024
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
構造物の非線形振動を準線形化するニューラルネットワークを用いた健全性評価法の研究
神经网络亚线性化结构非线性振动健康评价方法研究
- 批准号:
23K13278 - 财政年份:2023
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Early-Career Scientists
Tackling Motion-Command-Induced Nonlinear Vibration in Manufacturing Machines Using Software Compensation
使用软件补偿解决制造机器中运动命令引起的非线性振动
- 批准号:
2054715 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Standard Grant
Development of large-sized nonlinear vibration analysis, based on parallel computing
基于并行计算的大型非线性振动分析的发展
- 批准号:
21K03939 - 财政年份:2021
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Optimized Active Multidimensional Control Strategy for Nonlinear Vibration Control of Engineering Systems
工程系统非线性振动控制的优化主动多维控制策略
- 批准号:
RGPIN-2015-06353 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Nonlinear vibration with gap control
带间隙控制的非线性振动
- 批准号:
19K12144 - 财政年份:2019
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Grant-in-Aid for Scientific Research (C)
Nonlinear Vibration and Stability Analysis of Nano-scale Elastic Beam-type Structures
纳米级弹性梁型结构的非线性振动与稳定性分析
- 批准号:
RGPIN-2014-06242 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual
Nonlinear Vibration Characteristics of Mistuned Bladed Disk Assemblies in Turbomachinery
涡轮机械中失谐叶片盘组件的非线性振动特性
- 批准号:
502937-2017 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Postdoctoral Fellowships
Optimized Active Multidimensional Control Strategy for Nonlinear Vibration Control of Engineering Systems
工程系统非线性振动控制的优化主动多维控制策略
- 批准号:
RGPIN-2015-06353 - 财政年份:2018
- 资助金额:
$ 2.66万 - 项目类别:
Discovery Grants Program - Individual