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設計技術シリーズ

環境磁界発電原理と設計法

著者: 信州大学田代 晋久氏 [監修]
信州大学脇若 弘之氏
信州大学佐藤 敏郎氏
信州大学曽根原 誠氏
信州大学水野 勉氏
信州大学卜 穎剛氏
信州大学宮地 幸祐氏
信州大学中澤 達夫氏
信州大学生稲 弘明氏
信州大学笠井 利幸氏
価格: 4,400円(本体)+税
判型: A5
ページ数: 166 ページ
ISBN: 978-4-904774-43-4
発売日: 2016/4/1

【著者紹介】

田代 晋久
准教授
信州大学学術研究院(工学系)准教授。九州大学大学院総理工助手、信州大学工学部助教を経て2012年より准教授。研究分野は磁気応用工学で、主に微弱磁界計測技術とその応用に関する研究。IEEE学会会員、AEM学会会員、電気学会上級会員。信州大学SDTC運営委員、ワイヤレス電力伝送実用化コンソーシアム学識委員、3Gシールドアライアンス会員メンバー。
佐藤 敏郎
教授
信州大学学術研究院(工学系)教授。高周波磁気工学が専門です。パワーマグネティックス、マイクロ波マグネティックス、センサマグネティックスをベースに、材料・デバイス・システム応用を指向して研究開発を進めています。
水野 勉
教授
信州大学学術研究院(工学系)教授。エナジーハーベスト発電デバイスとその応用、DC-DCコンバータの小形・高効率化、非接触給電システムの高効率化、電磁センサ、リニアモータ、リニアアクチュエータなどの研究・開発を行っています。新しい発想と最適設計および電磁界解析をとおして、高性能・小形・安価な製品を世に送り出したいと考えています。
卜 穎剛
助教
信州大学学術研究院(工学系)助教。国内電機メーカーで研究開発を経て、2012年より現職。電磁振動アクチュエータ、エナジーハーベスト電磁発電機、磁界ワイヤレス給電などの研究を中心に行っています。商品化を目指す産学官共同研究にも積極的に取り込んでいます。
脇若 弘之
特任教授
信州大学名誉教授。磁気応用工学(マグネティックス)の立場から、超磁歪材料・薄膜を使ったデバイス(振動子、センサなど)の開発。キーワード:磁歪、薄膜、トルクセンサ、力センサ応用磁気の立場から磁気アクチュエータ、リニアモータの高性能化に関する研究。
笠井 利幸
技術職員
信州大学長野(工学)キャンパス技術部副統括技術長。おもに学内機器の技術支援、応用分析、保守・管理の業務を担当している。具体的には各研究室への研究活動支援(技術相談、依頼分析、学生の指導など)、各学科の実験・実習等への授業支援、学部共通業務、地域貢献や広報活動をおこなっている。
曽根原 誠
准教授
信州大学学術研究院(工学系)准教授。2007年3月信州大学大学院工学系研究科システム開発工学専攻博士後期課程修了。博士(工学)。2008年4月信州大学工学部電気電子工学科助教、2013年4月准教授。現在、マイクロ波帯磁性薄膜デバイス、磁界・電流センサなどの研究に従事。
宮地 幸祐
准教授
信州大学学術研究院(工学系)准教授。専門はCMOSデバイス、CMOSアナログ集積回路設計。新機能デバイスと集積回路を融合させた小型、高性能、低コスト、高効率なパワーエレクトロニクス やセンシングデバイス技術の確立を目指し、CMOSアナログ集積回路設計および3次元実装に関する研究に従事。具体的には新規磁気デバイスを用いたエネル ギーハーベスティング、DC-DCコンバータ、非接触給電、センサーアナログフロントエンドの集積回路設計を行っている。
中澤 達夫
長野高専特命教授
長野工業高等専門学校特命教授(地域・社会連携担当)。大学、高専で半導体を中心に薄膜電子材料の研究に従事。2009年からは、産学官連携の業務に携わり、信州大学産学官連携推進本部を経て、現在は長野高専地域共同テクノセンターで研究者の知識と産業界との技術連携を支援。応用物理学会、IEEE学会、炭素材料学会、各会員。
生稲 弘明
特任教授
信州大学地域共同研究センターグリーンイノベーション担当コーディネーター。産学連携コーディネータ室に所属しコーディネター活動をしております。特にエネルギー関連の活動を中心としており、大学の研究を具現化、商品化し地域経済ならびに社会貢献に寄与したいと考えております。

【目次】

はじめに

第1章 環境磁界発電とは

第2章 環境磁界の模擬

  1. 2.1 空間を対象
    1. 2.1.1 Category A
    2. 2.1.2 Category B
    3. 2.1.3 コイルシステムの設計
    4. 2.1.4 環境磁界発電への応用
  2. 2.2 平面を対象
    1. 2.2.1 はじめに
    2. 2.2.2 送信側コイルユニットのモデル検討
    3. 2.2.3 送信側直列共振回路
    4. 2.2.4 まとめ
  3. 2.3 点を対象
    1. 2.3.1 体内ロボットのワイヤレス給電
    2. 2.3.2 磁界発生装置の構成
    3. 2.3.3 磁界回収コイルの構成と伝送電力特性
    4. 2.3.4 おわり

第3章 環境磁界の回収

  1. 3.1 磁束収束技術
    1. 3.1.1 磁束収束コイル
    2. 3.1.2 磁束収束コア
  2. 3.2 交流抵抗増加の抑制技術
    1. 3.2.1 漏れ磁束回収コイルの構造と動作原理
    2. 3.2.2 漏れ磁束回収コイルのインピーダンス特性
    3. 3.2.3 電磁エネルギー回収回路の出力特性
  3. 3.3 複合材料技術
    1. 3.3.1 はじめに
    2. 3.3.2 Fe系アモルファス微粒子分散複合媒質
      1. 3.3.2.1 Fe系アモルファス微粒子
      2. 3.3.2.2 Fe系アモルファス微粒子分散複合媒質の作製方法
      3. 3.3.2.3 Fe系アモルファス微粒子分散複合媒質の複素比透磁率の周波数特性
      4. 3.3.2.4 Fe系アモルファス微粒子分散複合媒質の複素比誘電率の周波数特性
      5. 3.3.2.5 215 MHzにおけるFe系アモルファス微粒子分散複合媒質の諸特性
    3. 3.3.3 Fe系アモルファス微粒子分散複合媒質装荷VHF帯ヘリカルアンテナの作製と特性評価
      1. 3.3.3.1 複合媒質装荷ヘリカルアンテナの構造
      2. 3.3.3.2 複合媒質装荷ヘリカルアンテナの反射係数特性
      3. 3.3.3.3 複合媒質装荷ヘリカルアンテナの絶対利得評価
    4. 3.3.4 まとめ

第4章 環境磁界の変換

  1. 4.1 CW回路
    1. 4.1.1 CW回路の構成
    2. 4.1.2 最適負荷条件
    3. 4.1.3 インダクタンスを含む電源に対する設計
    4. 4.1.4 蓄電回路を含む電力管理モジュールの設計
  2. 4.2 CMOS整流昇圧回路
    1. 4.2.1 CMOS集積回路の紹介
    2. 4.2.2 CMOS整流昇圧回路の基本構成
    3. 4.2.3 チャージポンプ型整流回路
    4. 4.2.4 昇圧DC-DCコンバータ (ブーストコンバータ) の基礎

第5章 環境磁界の利用

  1. 5.1 環境磁界のソニフィケーション
    1. 5.1.1 ソニフィケーションとは
    2. 5.1.2 環境磁界エネルギーのソニフィケーション
    3. 5.1.3 環境磁界のソニフィケーション
  2. 5.2 環境発電用エネルギー変換装置
    1. 5.2.1 環境発電用エネルギー変換装置のコンセプト
    2. 5.2.2 回転モジュールの設計
    3. 5.2.3 環境発電装置エネルギー変換装置の設計
  3. 5.3 磁歪発電
  4. 5.4 振動発電スイッチ
    1. 5.4.1 発電機の基本構造と動作原理
    2. 5.4.2 静特性解析
    3. 5.4.3 動特性解析
    4. 5.4.4 おわり
  5. 5.5 応用開発研究
    1. 5.5.1 環境磁界発電の特徴と応用開発研究
    2. 5.5.2 環境磁界発電の応用分野
    3. 5.5.3 応用開発研究の取り組み方
  6. 5.6 中小企業の産学官連携事業事例紹介(ワイヤレス電流センサによる電力モニターシステムの開発)
    1. 5.6.1 第一次電力モニター (見える化) システム
    2. 5.6.2 第二次電力モニターシステム開発
    3. 5.6.3 電力モニター (見える化) による省エネ実績
  7. 5.7 信州大学と環境磁界発電プロジェクト
    1. 5.7.1 環境への意識を持った人材育成
    2. 5.7.2 環境磁界発電プロジェクトとは
    3. 5.7.3 最後に

【参考文献】

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