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公開番号2024065445
公報種別公開特許公報(A)
公開日2024-05-15
出願番号2022174307
出願日2022-10-31
発明の名称選定方法、コンピュータプログラム及び選定装置
出願人国立大学法人金沢大学
代理人個人
主分類G01H 17/00 20060101AFI20240508BHJP(測定;試験)
要約【課題】発生電圧を高めることができる共振周波数及び錘の質量を容易に選定することができる選定方法を提供する。
【解決手段】選定方法は、第1感度関数を取得する第1取得ステップ(S10)と、第1質量関数を取得する第2取得ステップ(S20)と、加振源装置の位置の変位に係る物理量の第1スペクトルを取得する第3取得ステップ(S30)と、第1スペクトルが含む複数の第1ピーク周波数のそれぞれでの発生電圧を算出する第2算出ステップ(S50)と、複数の発生電圧のうち最も大きい値を示す第1ピーク周波数を決定する決定ステップ(S60)と、決定された第1ピーク周波数に対応する第1錘の質量を算出する第3算出ステップ(S70)と、決定された第1ピーク周波数と、算出された第1錘の質量とを出力する出力ステップ(S80)と、を含む。
【選択図】図8
特許請求の範囲【請求項１】
第１錘を備える第１振動発電デバイスの選定装置による選定方法であって、
前記第１振動発電デバイスが加振されたときの発生電圧を物理量で除算した第１発電感度の共振周波数への依存性を示す第１感度関数を取得する第１取得ステップと、
前記第１錘の質量の前記共振周波数への依存性を示す第１質量関数を取得する第２取得ステップと、
加振源装置の位置の変位に係る前記物理量の第１スペクトルを取得する第３取得ステップと、
取得された前記第１スペクトルが含む複数の第１ピーク周波数のそれぞれと、取得された前記第１感度関数とに基づいて、前記複数の第１ピーク周波数のそれぞれに対応する前記第１発電感度を算出する第１算出ステップと、
算出された複数の前記第１発電感度のそれぞれと、算出された当該第１発電感度を示す前記第１ピーク周波数の前記物理量とを乗算することで、前記複数の第１ピーク周波数のそれぞれでの発生電圧を算出する第２算出ステップと、
算出された複数の前記発生電圧のうち最も大きい値を示す前記第１ピーク周波数を決定する決定ステップと、
決定された前記第１ピーク周波数と、取得された前記第１質量関数とに基づいて、決定された前記第１ピーク周波数に対応する前記第１錘の質量を算出する第３算出ステップと、
決定された前記第１ピーク周波数と、算出された前記第１錘の質量とを出力する出力ステップと、
を含む
選定方法。
続きを表示（約 1,800 文字）【請求項２】
前記物理量は、加速度である
請求項１に記載の選定方法。
【請求項３】
取得された前記第１感度関数は、有限要素法により算出された関数である
請求項１に記載の選定方法。
【請求項４】
前記物理量の前記第１スペクトルは、第１時刻から前記第１時刻よりも後の時刻である第２時刻までの前記物理量に基づく複数のスペクトルの和である
請求項１に記載の選定方法。
【請求項５】
前記選定方法は、前記第１振動発電デバイスと、第２錘を備え前記第１振動発電デバイスとは異なる第２振動発電デバイスの前記選定装置による選定方法であって、
前記第１取得ステップでは前記第２振動発電デバイスが加振されたときの発生電圧を前記物理量で除算した第２発電感度の前記第２振動発電デバイスの共振周波数への依存性を示す第２感度関数を取得し、
前記第２取得ステップでは、前記第２錘の質量の前記第２振動発電デバイスの前記共振周波数への依存性を示す第２質量関数を取得し、
前記第３取得ステップでは、前記加振源装置の位置の変位に係る前記物理量の第２スペクトルを取得し、
前記第１算出ステップでは、取得された前記第２スペクトルが含む複数の第２ピーク周波数のそれぞれと、取得された前記第２感度関数とに基づいて、前記複数の第２ピーク周波数のそれぞれに対応する前記第２発電感度を算出し、
前記第２算出ステップでは、算出された複数の前記第２発電感度のそれぞれと、算出された当該第２発電感度を示す前記第２ピーク周波数の前記物理量とを乗算することで、前記複数の第２ピーク周波数のそれぞれでの発生電圧を算出し、
前記決定ステップでは、前記第１振動発電デバイスについて算出された複数の前記発生電圧及び前記第２振動発電デバイスについて算出された複数の前記発生電圧のうち最も大きい値を示す前記第１ピーク周波数又は前記第２ピーク周波数である最大ピーク周波数を決定し、
前記第３算出ステップでは、決定された前記最大ピーク周波数と、取得された前記第１質量関数又は前記第２質量関数とに基づいて、決定された前記最大ピーク周波数に対応する前記第１錘の質量又は前記第２錘の質量を算出し、
前記出力ステップでは、決定された前記最大ピーク周波数と、決定された前記最大ピーク周波数に対応する算出された前記第１錘の質量又は前記第２錘の質量と、前記第１振動発電デバイス及び前記第２振動発電デバイスのうち決定された前記最大ピーク周波数を示す振動発電デバイスとを示す情報を出力する
請求項１に記載の選定方法。
【請求項６】
請求項１～５のいずれか１項に記載の選定方法をコンピュータに実行させるためのコンピュータプログラム。
【請求項７】
第１錘を備える第１振動発電デバイスの選定装置であって、
前記第１振動発電デバイスが加振されたときの発生電圧を物理量で除算した第１発電感度の共振周波数への依存性を示す第１感度関数を取得する第１取得部と、
前記第１錘の質量の前記共振周波数への依存性を示す第１質量関数を取得する第２取得部と、
加振源装置の位置の変位に係る前記物理量の第１スペクトルを取得する第３取得部と、
取得された前記第１スペクトルが含む複数の第１ピーク周波数のそれぞれと、取得された前記第１感度関数とに基づいて、前記複数の第１ピーク周波数のそれぞれに対応する前記第１発電感度を算出する第１算出部と、
算出された複数の前記第１発電感度のそれぞれと、算出された当該第１発電感度を示す前記第１ピーク周波数の前記物理量とを乗算することで、前記複数の第１ピーク周波数のそれぞれでの発生電圧を算出する第２算出部と、
算出された複数の前記発生電圧のうち最も大きい値を示す前記第１ピーク周波数を決定する決定部と、
決定された前記第１ピーク周波数と、取得された前記第１質量関数とに基づいて、決定された前記第１ピーク周波数に対応する前記第１錘の質量を算出する第３算出部と、
決定された前記第１ピーク周波数と、算出された前記第１錘の質量とを出力する出力部と、
を備える
選定装置。

発明の詳細な説明【技術分野】
【０００１】
本発明は、選定方法及び選定装置に関する。
続きを表示（約 2,300 文字）【背景技術】
【０００２】
従来、身近な振動を電力に変換する技術の開発が盛んに行われている。その技術の１つとして圧電素子又は磁歪素子を用いた振動発電デバイスが知られている。振動発電デバイスが用いられる際には、振動発電デバイスの発電効率を高めるために、共振周波数の調整が行われる場合がある。
【０００３】
例えば、特許文献１では、圧電素子を有する板部の振動により発電を行う振動発電デバイスが開示されており、この振動発電デバイスは、上記の板部と、板部の共振周波数の調整が可能でありかつ板部の上に載置される錘とを備えている。この振動発電デバイスにおいては、発電効率を高めるために、錘の質量を変化させることで、板部のたわみの共振周波数の調整が行われている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
特開２０１５－２０４７１３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
ところで、近年、振動発電デバイスが温度センサなどと共に生産機械又は工作機械などの機械装置などに取り付けられ、機械装置の異常（例えば高温状態）などを検知するために利用されることがある。この場合、振動発電デバイスは、機械装置などにより加振されることで発電するため、上記センサなどの電源として利用される。
【０００６】
このような機械装置などの振動は、複数の周波数成分を有している場合が多い。この場合、この複数の周波数のうち、どの周波数が振動発電デバイスの発生電圧を高めることができる周波数（つまりは共振周波数）であるかを選定することが難しい。このため、発生電圧を高めることができる共振周波数を容易に選定することができる選定方法が求められている。さらには、上記の通り、この共振周波数は、錘の質量によって調整される。従って、振動発電デバイスの共振周波数を、発生電圧を高めることができる共振周波数とするための錘の質量を容易に選定することも求められる。
【０００７】
本発明は、上述した課題を解決しようとするものであり、発生電圧を高めることができる共振周波数及び錘の質量を容易に選定することができる選定方法などを提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る選定方法は、第１錘を備える第１振動発電デバイスの選定装置による選定方法であって、前記第１振動発電デバイスが加振されたときの発生電圧を物理量で除算した第１発電感度の共振周波数への依存性を示す第１感度関数を取得する第１取得ステップと、前記第１錘の質量の前記共振周波数への依存性を示す第１質量関数を取得する第２取得ステップと、加振源装置の位置の変位に係る前記物理量の第１スペクトルを取得する第３取得ステップと、取得された前記第１スペクトルが含む複数の第１ピーク周波数のそれぞれと、取得された前記第１感度関数とに基づいて、前記複数の第１ピーク周波数のそれぞれに対応する前記第１発電感度を算出する第１算出ステップと、算出された複数の前記第１発電感度のそれぞれと、算出された当該第１発電感度を示す前記第１ピーク周波数の前記物理量とを乗算することで、前記複数の第１ピーク周波数のそれぞれでの発生電圧を算出する第２算出ステップと、算出された複数の前記発生電圧のうち最も大きい値を示す前記第１ピーク周波数を決定する決定ステップと、決定された前記第１ピーク周波数と、取得された前記第１質量関数とに基づいて、決定された前記第１ピーク周波数に対応する前記第１錘の質量を算出する第３算出ステップと、決定された前記第１ピーク周波数と、算出された前記第１錘の質量とを出力する出力ステップと、を含む。
【０００９】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係るコンピュータプログラムは、上記記載の選定方法をコンピュータに実行させる。
【００１０】
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る選定装置は、第１錘を備える第１振動発電デバイスの選定装置であって、前記第１振動発電デバイスが加振されたときの発生電圧を物理量で除算した第１発電感度の共振周波数への依存性を示す第１感度関数を取得する第１取得部と、前記第１錘の質量の前記共振周波数への依存性を示す第１質量関数を取得する第２取得部と、加振源装置の位置の変位に係る前記物理量の第１スペクトルを取得する第３取得部と、取得された前記第１スペクトルが含む複数の第１ピーク周波数のそれぞれと、取得された前記第１感度関数とに基づいて、前記複数の第１ピーク周波数のそれぞれに対応する前記第１発電感度を算出する第１算出部と、算出された複数の前記第１発電感度のそれぞれと、算出された当該第１発電感度を示す前記第１ピーク周波数の前記物理量とを乗算することで、前記複数の第１ピーク周波数のそれぞれでの発生電圧を算出する第２算出部と、算出された複数の前記発生電圧のうち最も大きい値を示す前記第１ピーク周波数を決定する決定部と、決定された前記第１ピーク周波数と、取得された前記第１質量関数とに基づいて、決定された前記第１ピーク周波数に対応する前記第１錘の質量を算出する第３算出部と、決定された前記第１ピーク周波数と、算出された前記第１錘の質量とを出力する出力部と、を備える。
【発明の効果】
（【００１１】以降は省略されています）

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