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振動発電機による無電源型加速度計測器

国内特許コード P06P004459
整理番号 IP144
掲載日 2006年12月13日
出願番号 特願2005-153346
公開番号 特開2006-329800
登録番号 特許第4934801号
出願日 平成17年5月26日(2005.5.26)
公開日 平成18年12月7日(2006.12.7)
登録日 平成24年3月2日(2012.3.2)
発明者
  • 中野 公彦
  • 磯村 俊祐
出願人
  • 国立大学法人山口大学
発明の名称 振動発電機による無電源型加速度計測器
発明の概要

【課題】 精度良く振動加速度を推定することができる、振動発電機による無電源型加速度計測方法及び計測器を実現する。
【解決手段】 振動発電機1に振動が加わるとコイル14、15に電圧が発生し、その発電電圧は電圧計4によって計測され、その値を基に外乱包含制御理論を用いてデジタル計算機5によって磁石に与えるべき力を計算され、それに従って電気・電子回路3によって電流が制御される。デジタル計算機5によって、発電電圧から逆算した入力振動加速度の推定値を求め、コイル14、15に流れる電流が磁石に与えた力とそれによって生じる発電電圧の値と、コイルに流れる電流が磁石に与えた力と発電電圧の関係式から計算される発電電圧の値とを比較して差を求め、それを考慮してオブザーバによって推定値に修正を加え、振動発電機1に入力された振動加速度の推定値xeαを推定する。
【選択図】 図6

従来技術、競合技術の概要


従来より振動から発電を行う様々な装置(以下振動発電機と呼ぶ)が発明されている。例示すれば、回転錘を用いて腕の動きから発電を行う発電機を取り付けた腕時計、油圧もしくは空圧式のショックアブソーバを用いて車両走行中の振動から発電を行う発電機、振動によって往復動する磁石の運動エネルギーを効率よく電気エネルギーに変換し得る発電機(例えば、特許文献1参照)、圧電素子と方持ち梁を利用した発電機、磁気ばねを利用した発電機などの多数の発明が存在する。



また、アクチュエータを用いて振動している物体に力を加えることによって振動を低減させることを目的とした制振装置において,振動を低減すると同時にアクチュエータで発電を行う装置に関する発明も存在する。しかし、振動発電機によって加速度を計測する技術に関する発明は少なく、本出願人の検索結果では唯1件だけ見出されるにすぎなかった(例えば、特許文献2参照)。




【特許文献1】特開平11-262234号公報

【特許文献2】特開2004-163214号公報

産業上の利用分野


本発明は振動から発電を行う振動発電機の発電電圧から当該発電機が曝された振動の加速度を計測する技術に関する。

特許請求の範囲 【請求項1】
(1)(a)バネによって支えられた磁石と発電機の外枠に固定されたコイルからなる振動発電機と、
(b)発電動力を蓄える充電池又はキャパシタと、
(c)充電池又はキャパシタと発電機を接合する電流制御の電気・電子回路と、
(d)電圧を検出する電圧計と
(e)デジタル計算機
よりなり、
(2)前記充電池又はキャパシタに蓄えられた電流は、デジタル計算機からの指示により前記電流制御の電気・電子回路を介して振動発電機のコイルに逆流させることにより振動発電機の磁石の振動を低減させるアクチュエータ機能を有し、
(3)加速度は、
(a)振動発電機の磁石と外枠との振動の差に基づく相対速度により生ずる該コイルの電流と、
(b)該コイルの振動を低減させるべく充電池又はキャパシタに蓄えられた電力を前記電流制御の電気・電子回路を介してコイルに供給(逆流)する電流との合計の電流から計算される電圧を
(c)前記電圧計で検出し、これをデジタル計算機にフィードバックし、
(d)該デジタル計算機において、フィードバックされる経時的に変化する電圧から外乱包含制御に基づき設計され、且つカルマンフィルタを利用するデジタル計算機による指示に基づき、振動低減のための充電池又はキャパシタからの電流量を制御し、且つその経時的変化から振動発電機の外枠の加速度を推定することを特徴とする
無電源型加速度測定器。


【請求項2】
上記バネは、振り子又は磁気バネであることを特徴とする請求項1記載の振動発電機による無電源型加速度計測器。
産業区分
  • 測定
  • 交通
  • 発電、電動
国際特許分類(IPC)
画像

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JP2005153346thum.jpg
出願権利状態 権利存続中
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