| 講演名 | 2018-04-26 片持ち梁型圧電振動発電の分布定数系解析 折野 裕一郎(東工大), 伊東 良晴(東工大), 舟窪 浩(東工大), 黒澤 実(東工大), |
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| 抄録(和) | 環境振動発電のデバイスおよび圧電材料の設計開発に向け，たわみ振動する片持ち梁型圧電バイモルフ振動子を利用する方式のデバイスについて解析解を求め，関係する圧電材料の特性が発電性能へ及ぼす影響を検討した．Bernoulli-Euler梁の運動方程式と圧電横効果の構成方程式に基づいて，分布定数系解析の手法により導出される周波数領域の強制振動解を用い，梁の支持端へ加えられる定常強制振動に対して負荷抵抗で消費される電力を解析した．双曲線関数等を含む解析解の性質を調べるために数値的検討を行い，電力が極大となる周波数条件に着目した発電力と負荷抵抗の関係，任意周波数に対する電力の周波数応答，圧電性が変化したときの影響を検討した．用いた数値例の結果として，圧電定数$d_{31}$が大きくとも発電力の大きさが飽和する場合があることが示された． |
| 抄録(英) | For design and development of vibration energy harvesting devices and its piezoelectric materials, the effect of material properties on performance of piezoelectric cantilever harvester is evaluated by analytical solution for forcely-driven steady-state bending vibration, that is derived from Bernoulli-Euler beam theory and well-known piezoelectric constitutive equations for the transverse effect. The derived solution is in the frequency domain and its calculation is simple even involving many hyperbolic functions. For evaluating actual characteristics of the solution, we performed calculations for an example parameters based on an actual device varying the piezoelectric coefficient $d_{31}$ and the load resistance. We demonstrated the load resistance dependencies on the peak-frequency power and frequency response. A result for example parameters shows that the harvested electric power for a constant source velocity becomes saturated with increasing $d_{31}$. |
| キーワード(和) | 圧電性 / バイモルフ / 環境発電 / 分布定数系 |
| キーワード(英) | Piezoelectricity / bimorph cantilever / energy harvesting / distributed parameter system |
| 資料番号 | US2018-1 |
| 発行日 | 2018-04-19 (US) |
| 研究会情報 | |
| 研究会 | US |
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| 開催期間 | 2018/4/26(から1日開催) |
| 開催地（和） | 電気通信大学 |
| 開催地（英） | |
| テーマ（和） | 非線形音響, 一般 (共催：非線形音響研究会) |
| テーマ（英） | |
| 委員長氏名（和） | 黒澤 実(東工大) |
| 委員長氏名（英） | Minoru Kurosawa(Tokyo Inst. of Tech.) |
| 副委員長氏名（和） | 遠藤 信行(神奈川大) / 竹内 真一(桐蔭横浜大) |
| 副委員長氏名（英） | Nobuyuki Endoh(Kanagawa Univ.) / Shinichi Takeuchi(Toin Univ. of Yokohama) |
| 幹事氏名（和） | 長谷川 英之(富山大) / 森田 剛(東大) |
| 幹事氏名（英） | Hideyuki Hasegawa(Univ. of Toyama) / Takeshi Morita(Univ. of Tokyo) |
| 幹事補佐氏名（和） | 土屋 健伸(神奈川大) |
| 幹事補佐氏名（英） | Takenobu Tsuchiya(Kanagawa Univ.) |
| 講演論文情報詳細 | |
| 申込み研究会 | Technical Committee on Ultrasonics |
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| 本文の言語 | JPN |
| タイトル（和） | 片持ち梁型圧電振動発電の分布定数系解析 |
| サブタイトル（和） | 材料特性による発電性能への影響 |
| タイトル（英） | Distributed parameter analysis of cantilever piezoelectric energy harvesters |
| サブタイトル（和） | Effect of material properties on harvesting performance |
| キーワード(1)（和/英） | 圧電性 / Piezoelectricity |
| キーワード(2)（和/英） | バイモルフ / bimorph cantilever |
| キーワード(3)（和/英） | 環境発電 / energy harvesting |
| キーワード(4)（和/英） | 分布定数系 / distributed parameter system |
| 第 1 著者 氏名（和/英） | 折野 裕一郎 / Yuichiro Orino |
| 第 1 著者 所属（和/英） | 東京工業大学(略称：東工大) Tokyo Institute of Technology(略称：Tokyo Tech) |
| 第 2 著者 氏名（和/英） | 伊東 良晴 / Yoshiharu Ito |
| 第 2 著者 所属（和/英） | 東京工業大学(略称：東工大) Tokyo Institute of Technology(略称：Tokyo Tech) |
| 第 3 著者 氏名（和/英） | 舟窪 浩 / Hiroshi Funakubo |
| 第 3 著者 所属（和/英） | 東京工業大学(略称：東工大) Tokyo Institute of Technology(略称：Tokyo Tech) |
| 第 4 著者 氏名（和/英） | 黒澤 実 / Minoru Kuribayashi Kurosawa |
| 第 4 著者 所属（和/英） | 東京工業大学(略称：東工大) Tokyo Institute of Technology(略称：Tokyo Tech) |
| 発表年月日 | 2018-04-26 |
| 資料番号 | US2018-1 |
| 巻番号（vol） | vol.118 |
| 号番号（no） | US-14 |
| ページ範囲 | pp.1-6(US), |
| ページ数 | 6 |
| 発行日 | 2018-04-19 (US) |