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J-GLOBAL ID：201002277183922895   整理番号：10A1043273

アスファルト舗装からエネルギーを収穫するCymbal圧電変換器の有限要素解析

Finite element analysis of Cymbal piezoelectric transducers for harvesting energy from asphalt pavement

著者 (3件)： ZHAO Hongduo (Key Lab. of Road and Traffic Engineering of Ministry of Education, Tongji Univ.) ,  YU Jian (Functional Materials Res. Lab., Tongji Univ.) ,  LING Jianming (Key Lab. of Road and Traffic Engineering of Ministry of Education, Tongji Univ.)
資料名： Journal of the Ceramic Society of Japan  (Journal of the Ceramic Society of Japan)
巻： 118  号： 1382  ページ： 909-915 (J-STAGE)  発行年： 2010年 
JST資料番号： F0382A  ISSN： 1882-0743  CODEN： JCSJEW  資料種別： 逐次刊行物 (A)
記事区分： 原著論文  発行国： 日本 (JPN)  言語： 英語 (EN)

抄録/ポイント： 本研究の目的はアスファルト舗装からエネルギーを収穫するCymbalを設計することである。アスファルト舗装は道路に一般的使用される。自動車や重力に起因する舗装からのエネルギーの一部は圧電変換器によって収穫できる。Cymbalは低コスト,高信頼性,適度の効率であるため,アスファルト舗装からエネルギーを収穫するために選択した。種々のサイズのCymbalの効率および舗装との結合効果について,有限要素解析(FEA)により検討した。結合効果を考察するため,Cymbal有無における舗装表面の変位の相違を明らかにした。その結果,舗装から収穫した可能電気エネルギーはCymbalの直径と共に増大することが分かった。しかし,効率はCymbalサイズの増加と共に低減した。Cymbalのサイズとして直径32mmが示唆された。可能電気エネルギーはエンドキャップキャビティ層の直径とほぼ比例して増大した。鋼エンドキャップとPZTを結合するために十分な結合領域が必要であった。鋼エンドキャップのトップ直径を変化したとき,最大電気エネルギーが存在した。キャップ鋼の厚さが約0.3mmのとき最大電気エネルギーが発生した。また,エンドキャップキャビティの高さを変化したとき,最大電気エネルギーが存在した。厚いPZTを用いたCymbalは高い電圧と貯蔵電気エネルギーを発生できた。貯蔵電気エネルギー,コスト,鋼エンドキャップとPZTの結合,舗装表面変位を考慮し,アスファルト舗装からエネルギーを収穫する最適なCymbalとして,総直径32mm,キャビティ層直径22mm,エンドキャップトップ直径10mm,キャップ鋼厚さ0.3mm,キャビティ高さ2mm,PZT厚さ2mmが示唆された。設計したCymbalの電圧は約97.33Vであった。このCymbalに貯蔵できる電気エネルギーは0.06Jであった。可能な最大出力は20Hz自動車負荷周波数において1.2mWであった。(翻訳著者抄録)

シソーラス用語： *エネルギー供給 ,  クリーンエネルギー ,  環境保全 ,  *変換器 ,  アスファルト舗装 ,  振動エネルギー ,  数値解析 ,  計算機シミュレーション ,  エネルギー変換効率 ,  エネルギー ,  サイズ効果 ,  ジルコニウム酸チタン酸鉛 ,  *圧電材料 ,  出力 ,  プログラムパッケージ ,  応用プログラム ,  効果 ,  構造設計 ,  数学モデル ,  *圧電セラミック
準シソーラス用語： *エネルギー収穫 ,  圧電変換器 ,  有限要素解析 ,  電気エネルギー ,  PZT【鉛化合物】 ,  ANSYS ,  圧電効果

分類 (2件)： 自然エネルギー一般  (LB03010U) ,  圧電デバイス  (NC03110I)

引用文献 (16件)：

• 1) Ministry of Transportation of the People’s Republic of China, http://www.moc.gov.cn/zhuzhan/tongjixinxi/fenxigongbao/tongjigongbao/201004/t20100430_681272.html.
• 2) A. Dogan, J. F. Fernandez, K. Uchino and R. E. Newnham, Proceedings of the 10th IEEE International Symposium on Applications of Ferroelectrics, Aug. 18–21, East Brunswick, U.S.A, (1996) pp. 213–216.
• 3) A. Dogan, K. Uchino and R. E. Newnham, IEEE Trans. Ultrason. Ferroelectr. Freq. Control, 44, 597–605 (1997).
• 4) A. Dogan, J. F. Fernandez, K. Uchino and R. E. Newnham, IEEE J. Oceanic Eng., 32, 408–415 (2007).
• 5) J. F. Tressler, A. Dogan, J. F. Fernandez, J. T. Fielding, Jr., K. Uchino and R. E. Newnham, Proceedings of the 1995 IEEE Ultrasonics Symposium, Nov. 7–10, Seattle, U.S.A. (1995) pp. 897–900.

タイトルに関連する用語 (5件)： アスファルト舗装 ,  エネルギー ,  収穫 ,  圧電変換器 ,  有限要素解析