Development of self-powered wireless sensor system for automobile using magnetostrictive micro vibrational power generator

利用磁致伸缩微振动发电机开发汽车自供电无线传感器系统

• 批准号: 23360120
• 负责人: UENO Toshiyuki
• 金额: $ 11.23万
• 依托单位: Kanazawa University
• 依托单位国家: 日本
• 项目类别: Grant-in-Aid for Scientific Research (B)
• 财政年份: 2011
• 资助国家: 日本
• 起止时间: 2011-04-01 至 2014-03-31
• 项目状态: 已结题
• 来源: https://kaken.nii.ac.jp/grant/KAKENHI-PROJECT-23360120/
• 关键词: 振動発電; 磁歪材料; 無線センサシステム; エナジーハーベスト; ワイヤレスセンサシステム; Fe-Ga合金; 再生可能エネルギー; 逆磁歪効果

We invents novel vibrational power generator using Fe-Ga alloy, iron-based magnetostrictive material, with large inverse magnetostrictive effect, good machinability and high ductility. The generator is based on parallel beam structure consisting of Fe-Ga plate wound with coil and yoke accompanied with bias magnet. In this research project, we established device configuration for practical applications and verified its high power generation of 10 mW, high energy conversion efficiency of 30 %, and high ductility by prototype of small size. In addition, large size device of watt order power generation was developed to verify its scale effect. Frequency-up converter and multi resonant mechanism was investigated to widen frequency bandwidth. The wireless sensor system and remote controller powered by the device were fabricated to verify their battery free operation.

采用铁基磁致伸缩材料Fe-Ga合金，研制出具有大的逆磁致伸缩效应、良好的加工性和高延展性的新型振动电源。该发电机采用平行梁结构，由绕有线圈的铁镓平板和带有偏置磁铁的磁轭组成。在本研究项目中，我们建立了实际应用的装置配置，并通过小尺寸样机验证了其高发电量为10 mW、高能量转换效率为30%、高延展性。此外，还研制了大型瓦级发电装置，以验证其规模效应。为了加宽频带，研究了升频变频器和多谐振机构。制造了由该设备供电的无线传感器系统和遥控器，以验证其无电池运行。

项目成果

Performance of Energy Harvester Using Iron–Gallium Alloy in Free Vibration

• DOI: 10.1109/tmag.2011.2158303
• 发表时间: 2011-09
• 期刊: IEEE Transactions on Magnetics
• 影响因子: 2.1
• 作者: Toshiyuki Ueno;Sotoshi Yamada

周波数アップコンバータによる磁歪式振動発電の高出力化

利用上变频器实现高输出磁致伸缩振动发电

• 发表时间: 2012
• 作者: Noboru Niguchi;Katsuhiro Hirata and Masahiko Sakai;林浩之;H. Kawamoto;河出卓也
• 通讯作者: 河出卓也

人の日常生活から発電する磁歪型発電素子の構造検討

人们日常生活中发电的磁致伸缩发电元件的结构研究

• 发表时间: 2011
• 作者: 澤村一樹;上野敏幸;山田外史
• 通讯作者: 山田外史

金沢大学知能電気機器研究室

金泽大学智能电气设备实验室

磁歪式振動発電の電気・機械結合係数および発電効率の向上

提高磁致伸缩振动发电的电/机耦合系数和发电效率

• 作者: 太田佑貴，有賀暢幸，宮原敏，佐藤文博，松木英敏;有賀暢幸，田倉哲也，佐藤文博，佐藤忠邦，松木英敏;西本，上野，山田;西本，上野，山田;西本，上野，山田;北翔太，上野敏幸，山田外史;北翔太，上野敏幸，山田外史;北翔太，上野敏幸，山田外史
• 通讯作者: 北翔太，上野敏幸，山田外史