Departmental Bulletin Paper Development and evaluation of double-frequency vibration energy harvester using multi-morph piezoelectric cantilever
マルチモルフ型圧電片持ち梁を用いた二重周波振動発電デバイスの開発
マルチ モルフガタ アツデン カタモチバリ オ モチイタ ニジュウ シュウハ シンドウ ハツデン デバイス ノ カイハツ

Nakamachi, Eiji  ,  Goto, Yuji  ,  Morita, Yusuke  ,  ナカマチ, エイジ  ,  ゴトウ, ユウジ  ,  モリタ, ユウスケ  ,  仲町, 英治  ,  後藤, 祐史  ,  森田, 有亮

58 ( 1 )  , pp.1 - 10 , 2017-04-30 , 同志社大学ハリス理化学研究所 , Transcription:ドウシシャ ダイガク ハリス リカガク ケンキュウジョ , Alternative:Harris Science Research Institute of Doshisha University
ISSN:21895937
NCID:AA12716107
Description
本研究の目的は,ヒトの歩行振動により発電可能な振動発電デバイスの開発である.本研究では磁石を用いて歩行による圧電片持ち梁の固有振動を誘起する二重周波振動発電デバイスを開発した.また,圧電フィルムをシム板に多数積層するマルチモルフ型圧電片持ち梁構造を提案した.まず,振動・圧電特性に基づく有限要素解析を用いて設計条件を最適化した.解析結果に基づき,振動発電デバイスを作製し,強制振動による発電性能の評価実験を行った.二周波振動系の出力電力は従来の装置に比べて9.5倍に増加していることが確認された.さらに,シム板の上下に圧電素子を積層してマルチモルフ型圧電片持ち梁を作製した.評価実験ではモノモルフ型圧電片持ち梁の4.4倍の6.68 μWの電力が得られた.この結果より,本二重周波振動発電デバイスは生体内埋め込み型医療機器の電力供給システムとして有効であることが確認された.
In this study, we developed a vibration energy harvester that generates electric power from human walking for the electric power supply system of an implant medical device. We developed a double-frequency vibration system that has a pair of magnets to increase the power of the energy harvester. In addition, we developed a multi-morph piezoelectric cantilever that has several piezoelectric elements. First, we optimized the design condition with finite element analysis based on the vibration and piezoelectric properties. On the basis of the results of analysis, we fabricated the vibration energy harvester and conducted an evaluation experiment of its electric power generation performance by forced vibration. We confirmed that the output electric power of the double-frequency vibration system increased 9.5 times compared to that of the conventional device. In addition, we fabricated a multi-morph piezoelectric cantilever by laminating piezoelectric elements on the upper and lower sides of the shim plate. In the evaluation experiment, an electric power of 6.68 μW, which is 4.4 times larger than that from the monomorph piezoelectric cantilever, was obtained. These result demonstrated the feasibility of the energy harvester for the electric power supply system of an implant medical device.
Full-Text

https://doors.doshisha.ac.jp/duar/repository/ir/24910/023058010001.pdf

Number of accesses :  

Other information