連続型確率共振の増幅効果を活かす大スケール振動発電とその基盤技術に関する研究

利用连续随机共振放大效应的大规模振动发电及其基础技术研究

基本信息

批准号：
21K03938
负责人：
趙希禄
金额：
$ 2.66万
依托单位：
Saitama Institute of Technology
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

项目摘要

（１）既往の双安定振動エネルギーハーベスティングシステムの発電効率と振動発電の実用化レベルを向上するために、新たな斜め支持型の大スケール双安定振動エネルギーハーベスティングシステムを提案した。弾性ばねと質量ブロックから構成した双安定振動システムを考案し、振動発電ユニットには永久磁石とコイルからなる電磁誘導式振動発電法を適用した。自然界のランダムな加振環境に適用できるように、運動体となる質量ブロックには振動方向以外の自由度を拘束するような真直レールを取り付けることにより、質量ブロックの振動は決められた方向にしか運動できないので、今までの双安定振動エネルギーハーベスティングシステムより、複雑な加振環境に対応する運動安定性は大幅に改善することができた。検証のため、実験室における水槽実験を実施して、実際の自然環境のランダム加振条件を模擬した加振実験を行い、提案した双安定振動エネルギーハーベスティングシステムの確率共振による増幅効果と振動発電性能を検証できた。得られた研究成果をまとめて、海外の学術誌に査読付き論文を１篇投稿し掲載された。（２）既往の研究で取り扱う双安定振動エネルギーハーベスティングシステムの重心が高く、設置スペースが狭い振動発電条件に適用できない問題が存在している。この種の実用問題に対して、本研究では、新たな水平対向式双安定振動エネルギーハーベスティングシステムを提案した。運動体となる質量ブロックに真直レールを取り付けて、質量ブロックの振動を１方向に拘束させることによって、振動エネルギーハーベスティングシステムの運動安定性を確保することができた。実際に提案した水対向式双安定振動エネルギーハーベスティングシステムを使い、検証加振実験を行った結果、振動発電システムの妥当性と有効性が検証できた。得られた研究成果をまとめて、海外の学術誌に査読付き論文を２篇投稿し掲載された。

(1)为了提高现有双稳态振动能量收集系统的发电效率和振动发电的实用化水平，我们提出了一种新型斜支撑大型双稳态振动能量收集系统。设计了由弹性弹簧和质量块组成的双稳态振动系统，并将由永磁体和线圈组成的电磁感应振动发电方法应用于振动发电单元。为了适用于自然界的随机激励环境，作为运动体的质量块配备有限制振动方向以外的自由度的直轨，使得质量块仅沿固定方向振动。由于它不能移动，因此与以前的双稳态振动能量收集系统相比，响应复杂振动环境的运动稳定性得到了显着提高。为了验证，我们在实验室进行了水箱实验，模拟实际自然环境的随机振动条件，并通过随机共振证实了所提出的双稳态振动能量收集系统的放大效果和振动发电能力。的表现。总结所获得研究成果的同行评审论文已提交给海外学术期刊并发表。 (2)以往研究使用的双稳态振动能量收集系统重心较高，存在无法应用于安装空间较小的振动发电工况的问题。在本研究中，我们针对此类实际问题提出了一种新型水平对置双稳态振动能量收集系统。通过在作为运动体的质量块上安装直轨并限制质量块在一个方向上的振动，能够保证振动能量收集系统的运动稳定性。通过使用所提出的临水双稳态振动能量收集系统进行验证激励实验，我们能够验证振动发电系统的有效性和有效性。所获得的研究成果的摘要已提交给在海外学术期刊上发表的两篇同行评审论文。