従来の腕時計では、歯車で人間の動きによる振動を増幅し、機械的エネルギーを電気に変換してエナジーハーベスタで出力を強化している。しかし、精密に製造する必要があるほか、歯車の機械的摩擦によるエネルギー損失や、機械が故障に見舞われることがあるといった問題があった。

そこで、研究チームは歯車を電磁部品に置き換えることを考えた。今回開発された組み込み型発電機は、モーションキャプチャーユニット、磁気周波数アップコンバータ、発電ユニットを同軸トポロジーで備えている。磁気周波数アップコンバータを利用して人間の動きによる振動を増幅し、効率的に電気エネルギーに変換できるようにしたので、出力電力を大幅に向上させることができたという。エナジーハーベスタの総容積は5cm³と非常にコンパクトだが、1.74mWの出力が可能だ。出力密度は既存のデバイスの10倍となっている。

機械部品である歯車とは異なり、磁気周波数アップコンバータは伝達に磁力を使用するため、機械的摩擦によるエネルギー損失を防ぐことができる。さらに、磁気伝達はデバイスを衝撃から保護することも可能だ。

高出力で出力密度が高いこの環境発電（エナジーハーベスティング）システムは、スマートウォッチなどに簡単に組み込むことができ、持続可能な電力供給をもたらす。また、磁気周波数アップコンバーターは、構造が単純で低コストなので、将来的にはデバイスの商品化に役立つだろうとしている。

（fabcross for エンジニアより転載）