(57)【要約】【課題】フレームと磁石とを近接させることなく、磁界強度を向上させ、発電量を向上させることができる発電装置を提供すること。【解決手段】発電装置１は、磁歪素子２と、磁歪素子２の周囲に設けられたコイル５と、一端が振動源９に固定され、他端が磁歪素子２の一端に接続され、磁性材料からなるフレームヨーク８と、一端が磁歪素子２の他端に接続され、磁性材料からなる振動板６と、磁歪素子２に磁界を印加する第１磁石１０および第２磁石１１と、を備える。フレームヨーク８の長尺部分と振動板６とは、空間を介して対向し、互いに平行に配置されている。第１磁石１０における振動板６側の極性と、第２磁石１１における振動板６側の極性との極性が同じである。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪素子と、
前記磁歪素子の周囲に設けられたコイルと、
一端が振動源に固定され、他端が前記磁歪素子の一端に接続され、磁性材料からなるフレームヨークと、
一端が前記磁歪素子の他端に接続され、磁性材料からなる振動板と、
前記磁歪素子に磁界を印加する第１磁石および第２磁石と、を備え、
前記フレームヨークの長尺部分と前記振動板とは、空間を介して対向し、互いに平行に配置されており、
前記第１磁石における前記振動板側の極性と、前記第２磁石における前記振動板側の極性とが、同じである、
発電装置。
【請求項２】
前記第１磁石は、前記フレームヨークの長尺部分における前記振動板との対向面に設けられ、
前記第２磁石は、前記振動板における前記フレームヨークの長尺部分との対向面に設けられている、
請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記第１磁石および前記第２磁石は、前記フレームヨークの長尺部分における前記振動板との対向面に設けられている、
請求項１に記載の発電装置。
【請求項４】
前記第２磁石は、前記第１磁石よりも前記振動源の近くに設けられる、
請求項３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記第１磁石は、前記第２磁石よりも前記磁歪素子の近く、かつ、前記磁歪素子と対向しない位置に設けられる、
請求項１から４のいずれか１項に記載の発電装置。
【請求項６】
前記磁歪素子は、非磁性体と積層され、
前記コイルは、前記磁歪素子および前記非磁性体の周囲に巻回されている、
請求項１から５のいずれか１項に記載の発電装置。
【請求項７】
前記振動板に配置された錘をさらに備える、
請求項１から６のいずれか１項に記載の発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本開示は、振動を利用する発電において、逆磁歪素子に印加された機械エネルギーを電気エネルギーに変換する逆磁歪効果を使用する発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
近年、振動、熱、光、電磁波などのエネルギーを電気エネルギーに変換して利用するエネルギーハーベストが注目されている。その中でも、振動発電は、振動に加え、衝撃、動きから電気エネルギーを取り出すことができる、極めて汎用性の高い発電方式である。
【０００３】
振動発電には、圧電方式、静電誘導方式、電磁誘導方式、磁歪方式などがある。圧電素子（ピエゾ素子）を使用した圧電方式では、圧電素子の脆弱性により機械的な耐久性が低いという課題がある。電磁誘導方式では、可動部があるため、小型化が難しいという課題がある。金属系の磁歪材料を使用した磁歪方式は、磁歪素子が延性材料であるため、機械的特性や加工性に優れる。また、磁歪方式は、電気的にもインピーダンスが低いため、発電デバイスとつながる各種回路への適応性が高い。
【０００４】
磁歪式振動発電は、磁歪素子に応力を加えることで、逆磁歪効果により発生する磁力線を変化させ、電磁誘導の法則により、磁歪素子の周囲に巻かれたコイルに起電力を発生させることにより、機械エネルギーを電気エネルギーに変化する発電方式である。
【０００５】
例えば特許文献１には、磁歪式振動発電を行う発電装置が開示されている。ここで、図８を用いて、特許文献１の発電装置について説明する。図８は、特許文献１の発電装置の概略断面図である。
【０００６】
図８に示すように、特許文献１の発電装置１００は、発電部１０４、フレーム１０５、磁石１０６を有する。
【０００７】
発電部１０４は、磁歪材料からなる磁歪棒１０１と、その磁歪棒１０１に巻かれたコイル１０２と、磁歪棒１０１に一様な圧縮力または引張力を加えるために磁歪棒１０１と平行に配置された磁性棒１０３と、を有する。
【０００８】
フレーム１０５は、磁性材料からなる、Ｊ字型（略Ｕ字型）の部材である。フレーム１０５は、屈曲部分からそれぞれ延伸した第１フレーム１０５ａおよび第２フレーム１０５ｂを有する。第１フレーム１０５ａは、振動源１０７に固定された固定端Ｅ１を有する。また、第２フレーム１０５ｂは、自由端Ｅ２を有する。
【０００９】
発電部１０４は、第２フレーム１０５ｂに設けられている。また、磁石１０６は、第１フレーム１０５ａに設けられている。磁石１０６と第２フレーム１０５ｂとの間には、空隙が形成されている。
【００１０】
振動源１０７からの振動の伝達により、第１フレーム１０５ａおよび第２フレーム１０５ｂは共に振動する。
【００１１】
発電装置１００は、第１フレーム１０５ａのみが固定端Ｅ１で固定されているため、片持ち梁の構造である。片持ち梁構造は、その他の梁構造（例えば、両端支持構造など）に比べて、外力に対して変位が大きい構造、つまり梁に応力がかかりやすい構造として知られている。よって、磁歪棒１０１にかかる応力を大きくできるため、発生させられる磁束を大きくできる。その結果、発電量が向上するという利点がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【００１２】
【特許文献１】国際公開第２０１５／１４１４１４号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【００１３】
しかしながら、特許文献１の発電装置１００には、以下の課題がある。
【００１４】
磁石１０６から発生する磁界および磁束は、磁石１０６と第２フレーム１０５ｂとの間の空隙を通過し、フレーム１０５の屈曲部分を含んで還流する磁路（磁気回路）を形成することになる。このような磁路は、空隙を含むため、磁気抵抗が非常に大きくなる。
【００１５】
例えば、フレーム１０５の材料として９９．８％鉄を使用したとすると、磁束が通過する媒質の磁気抵抗係数を表す透磁率は、９９．８％鉄が６．３×１０−３Ｈ／ｍ、空気が約１．３×１０−６Ｈ／ｍである。よって、磁気抵抗として、数千倍の差があるため、磁気損失が大きくなり、磁歪棒１０１に大きな磁束を通過させることが難しい。
【００１６】
ここで、磁歪材料を通過する磁束の関係式として、下記式（１）が挙げられる。
Ｂ＝μＨ＋ｄＴ・・・（１）
【００１７】
式（１）において、Ｂは磁束密度、μは透磁率、Ｈは磁界強度、ｄは磁歪定数、Ｔは磁歪材料にかかる応力である。
【００１８】
透磁率μおよび磁歪定数ｄは磁歪材料の物性値である。よって、磁束密度Ｂを構造的に増大するためには、右辺の第１項のＨと第２項のＴを大きくすればよいことになる。
【００１９】
まず、磁界強度Ｈは磁石１０６からの磁場の大きさであるため、上述したとおり、磁気抵抗となる上記空隙は小さくした方がよい。つまり、第２フレーム１０５ｂと磁石１０６とを近接させると、Ｈが向上する。
【００２０】
また、第２フレーム１０５ｂが振動によって大きく変位すれば、磁歪棒１０１にその分大きな応力Ｔがかかることになる。しかし、第２フレーム１０５ｂと磁石１０６とを近接させつつ、第２フレーム１０５ｂの変位を大きくしようとすると、第２フレーム１０５ｂと磁石１０６とが接触してしまう。よって、振動が妨げられてしまい、発電量を向上させることはできない。
【００２１】
本開示の一態様の目的は、フレームと磁石とを近接させることなく、磁界強度を向上させ、発電量を向上させることができる発電装置を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【００２２】
本開示の一態様に係る発電装置は、磁歪素子と、前記磁歪素子の周囲に設けられたコイルと、一端が振動源に固定され、他端が前記磁歪素子の一端に接続され、磁性材料からなるフレームヨークと、一端が前記磁歪素子の他端に接続され、磁性材料からなる振動板と、前記磁歪素子に磁界を印加する第１磁石および第２磁石と、を備え、前記フレームヨークの長尺部分と前記振動板とは、空間を介して対向し、互いに平行に配置されており、前記第１磁石における前記振動板側の極性と、前記第２磁石における前記振動板側の極性とが、同じである。
【発明の効果】
【００２３】
本開示によれば、フレームと磁石とを近接させることなく、磁界強度を向上させ、発電量を向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１Ａ】本開示の実施の形態１に係る発電装置の概略断面図
【図１Ｂ】本開示の実施の形態１に係る発電装置の磁束が還流する様子を示す模式図
【図２】本開示の実施の形態１の比較例１に係る発電装置の概略断面図
【図３】本開示の実施の形態１の比較例２に係る発電装置の概略断面図
【図４】本開示の実施の形態１の比較例４に係る発電装置の概略断面図
【図５Ａ】本開示の実施の形態１および比較例１〜４に係る磁束の測定点を表す模式図
【図５Ｂ】本開示の実施の形態１および比較例１〜４に係る磁束の測定結果を表すグラフ
【図６Ａ】本開示の実施の形態２に係る発電装置の概略断面図
【図６Ｂ】本開示の実施の形態２に係る発電装置の磁束が還流する様子を示す模式図
【図７】本開示の実施の形態１、２に係る磁束の測定結果を表すグラフ
【図８】特許文献１の発電装置の概略断面図
【発明を実施するための形態】
【００２５】
以下、本開示の各実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、各図において共通する構成要素については同一の符号を付し、それらの説明は適宜省略する。
【００２６】
（実施の形態１）
本開示の実施の形態１に係る発電装置１について説明する。
【００２７】
＜構造＞
まず、本実施の形態に係る発電装置１の構成について、図１Ａを用いて説明する。図１Ａは、本実施の形態の発電装置１の概略断面図である。
【００２８】
図１Ａ、図１Ｂに示すように、発電装置１は、積層体４、コイル５、振動板６、錘７、フレームヨーク８、第１磁石１０、および第２磁石１１を有する。
【００２９】
積層体４は、板状の磁歪素子２と、その磁歪素子２と略同一形状の非磁性体３とが積層されたものである。この積層体４の周囲には、コイル５が設けられている。
【００３０】
フレームヨーク８は、磁性材料からなる、Ｊ字型（略Ｕ字型）の部材である。フレームヨーク８は、屈曲部８ａ、その屈曲部８ａから延伸した第１フレーム８ｂ（長尺部分）、第２フレーム８ｃを有する。
【００３１】
フレームヨーク８の一端（第１フレーム８ｂの端部）は、振動源９に固定されている。フレームヨーク８の他端（第２フレーム８ｃの端部）は、積層体４の一端に接続されている。
【００３２】
積層体４の他端には、振動板６が接続されている。振動板６の端部には、錘７が設けられている。
【００３３】
振動板６と、フレームヨーク８の第１フレーム８ｂとは、空間を介して対向しており、互いに平行（略平行を含む）に配置されている。
【００３４】
第１フレーム８ｂにおいて、振動板６との対向面には、第１磁石１０が設けられている。また、振動板６において、第１フレーム８ｂとの対向面には、第２磁石１１が設けられている。第２の磁石１１は、振動板６を挟んで錘７と対向する位置に設けられている。
【００３５】
第１磁石１０と第２の磁石１１とは、図中の左右方向における位置が重ならないように、互いに離間して設けられている。また、第１磁石１０は、磁歪素子２と対向しない位置に設けられている。
【００３６】
また、第１磁石１０および第２の磁石１１はともに、上面がＮ極、下面がＳ極となるように配置されている。すなわち、第１磁石１０における振動板６側（上面）の極性はＮ極であり、第２磁石１１における第１フレーム８ｂ側（下面側）の極性はＳ極である。換言すれば、第１磁石１０における振動板６側（上面）の極性はＮ極であり、第２磁石１１における振動板６側（下面側）の極性もＮ極である。
【００３７】
以上説明したように、発電装置１は、全体として、片持ち梁構造を採っている。
【００３８】
次に、発電装置１における磁束の還流について、図１Ｂを用いて説明する。図１Ｂは、発電装置１において磁束が還流する様子を示す模式図である。
【００３９】
一般的に、磁石は、Ｎ極から磁界および磁束が発生し、それらはＳ極に戻る性質を有する。図１Ｂにおいて、磁路１０ａは、第１磁石１０が形成する磁路であり、磁路１１ａは、第２の磁石１１が形成する磁路である。
【００４０】
第１磁石１０のＮ極から出た磁束は、第１磁石１０と積層体４（磁歪素子２）との間の空隙を介して、磁歪素子２に入る。そして、磁歪素子２を通過した磁束は、第２フレーム８ｃ、屈曲部８ａ、第１フレーム８ｂの順に通過し、Ｓ極に戻る。このように、磁路１０ａは、磁束が還流する閉磁路となっている。
【００４１】
第２磁石１１のＮ極から出た磁束は、振動板６を通過し、磁歪素子２に入る。そして、磁歪素子２を通過した磁束は、第２フレーム８ｃ、屈曲部８ａ、第１フレーム８ｂを順に通過した後、第２磁石１１とフレームヨーク８（第１フレーム８ｂ）との間の空隙を介して、Ｓ極に戻る。このように、磁路１１ａは、磁束が還流する閉磁路となっている。
【００４２】
次に、発電装置１の各構成要素について、さらに詳細に説明する。
【００４３】
［磁歪素子２］
磁歪素子２は、応力によって伸縮した際に磁束を発生する特性を持つ材料を用いることができる。この材料としては、例えば、ＴｂＦｅ２（テルビウム−鉄合金）、ＤｙＦｅ２（ディスプロシウム−鉄合金）、ＨｏＦｅ２（ホルミウム−鉄合金）、Ｇａｌｆｅｎｏｌ（ガリウム−鉄合金）、Ｔｅｒｆｅｎｏｌ−Ｄ（テルビウム−ディスプロシウム−鉄合金）、ＦｅＳｉＢ（鉄−シリコン−ホウ素アモルファス合金）などが挙げられる。
【００４４】
磁歪素子２は、例えば長方形の板状であり、磁歪素子２の長手方向が磁束の方向（以下、「磁束の向き」ともいう）に対して平行になるように配置されている（図１Ｂ参照）。なお、磁歪素子２の形状は、上記に限定されるものではなく、例えば、直方体、立方体、円柱、多角形などであってもよい。
【００４５】
また、磁歪素子２は、単結晶または多結晶のいずれであってもよいが、単結晶の方が逆磁歪効果によって発生する磁束が大きくなるため好ましい。
【００４６】
［非磁性体３、積層体４］
非磁性体３は、磁歪素子２に積層され、積層体４を形成する。磁歪素子２と非磁性体３とを積層する理由は、主に２つある。
【００４７】
１つ目の理由を説明する。発電装置１は片持ち梁構造であるため、振動源９の振動によって、磁歪素子２には圧縮応力と引張応力とが交互に発生する。仮に磁歪素子２が単体で設けられている場合、磁歪素子２の厚み方向の中心が、応力はゼロとなる中立軸になる。つまり、磁歪素子２では、その中立軸を基準として、一方には圧縮応力が働き、他方には引張応力が働く。
【００４８】
応力の発生する向きによって、磁歪素子２から発生する磁束の向きも変わる。そのため、磁歪素子２が単体で設けられている場合では、中立軸を境に反対方向の磁束が発生し、互いに打ち消し合うこととなる。したがって、発電効率が非常に悪くなる。
【００４９】
これに対し、本実施の形態のように磁歪素子２と非磁性体３とが重ねて設けられている場合、中立軸が積層体４の中心付近となる。そのため、磁歪素子２において、同じ向きの応力が発生しやすくなり、発電効率が向上する。
【００５０】
２つ目の理由を説明する。仮に磁歪素子２と積層する部材に磁性体を用いた場合、その部材および磁歪素子２のそれぞれに磁束が分流し、磁石からの磁気バイアスを効率的に磁歪素子２に印加することができない。
【００５１】
これに対し、本実施の形態のように磁歪素子２と積層する部材に非磁性体３を用いた場合では、磁束は、非磁性体３を通過せず、磁歪素子２に集中する。そのため、上記式（１）における磁界強度Ｈを高めることができる。
【００５２】
以上説明した積層による効果を最大限に得るため、非磁性体３は、磁歪素子２と同一の寸法（形状）、同一のヤング率であることが好ましい。寸法（形状）およびヤング率が同一であれば、中立軸は、磁歪素子２と非磁性体３との積層界面に存在する。よって、磁歪素子２内にかかる応力および磁束が全て同じ方向となる。また、非磁性体３の材質としては、例えば、ＳＵＳ系の材料を用いることができる。
【００５３】
積層体４において、磁歪素子２と非磁性体３とは接触していればよい。また、磁歪素子２と非磁性体３とを、接着剤（例えば、エポキシ樹脂）または溶融金属（例えば、ロウ材）などの接合材を用いて密着させてもよい。また、積層体４を、振動板６およびフレームヨーク８のそれぞれに、締結部材（例えば、ネジ）を用いて締結させてもよい。
【００５４】
［コイル５］
コイル５は、電磁誘導の法則により、磁歪素子２を通過する磁束の時間変化に比例して、電圧を発生させる。
【００５５】
また、発電装置１としての信頼性を保つために、コイル５は、絶縁性の樹脂など（図示略）を介して積層体４の周囲に固定的に巻回されている。なお、コイル５は、積層体４の周囲に、電気的な絶縁を確保するための空間を設けて巻回されてもよい。
【００５６】
コイル５の材質としては、例えば、銅線またはアルミ線などを用いることができるが、それらに限定されない。また、コイル５の巻き数や線径を変更することにより、電圧の大きさや抵抗の大きさを調整できる。
【００５７】
コイル５の巻線の両端は、必要に応じて整流装置等（図示略）へ電気的に接続されている。これにより、振動によって得られる電気エネルギーを取り出すことができる。
【００５８】
［振動板６、錘７］
振動板６および錘７は、発電装置１が振動源９の振動条件に合わせて発電できるようにするために設けられる。
【００５９】
振動板６は、例えば、板状の金属である。また、錘７は、例えば、ブロック状または円柱状の金属である。
【００６０】
物体には固有の振動数が存在し、振動源９と共振することによって発電装置１が大きく振動でき、大きな発電量を得ることができる。つまり、振動板６および錘７は、振動源９の振動周波数に合わせた構造であることが好ましい。
【００６１】
発電装置１の共振周波数は、錘７を重くするか、または、振動板６を長くすると、低下する。この特性を用いて、発電装置１の共振周波数を調整することができる。なお、振動板６の長さを調整するだけで所望の固有振動数が得られる場合、錘７を設けなくてもよい。
【００６２】
振動板６は、図１Ｂに示した磁路１１ａの一部を構成する。よって、磁気バイアスロスを抑制する観点から、振動板６には、磁性材料（例えば、鉄）を用いることが好ましい。
【００６３】
また、錘７の材質は、特に限定されるものではないが、小型化の観点から、密度の高い材料（例えば、タングステンなど）を用いると、錘７のサイズを小さくできる。また、錘７には磁束を通過させる必要がないので、錘７の材料は、透磁率の低いものであることがより好ましい。
【００６４】
［フレームヨーク８］
フレームヨーク８は、振動源９からの振動を積層体４および振動板６に伝達させる。また、フレームヨーク８は、図１Ｂに示した磁路１０ａおよび磁路１１ａそれぞれの一部を構成する。よって、フレームヨーク８は、例えば、鉄またはニッケルなどの磁性体を使用することが好ましい。なお、フレームヨーク８は、一枚の板を折り曲げて形成されてもよいし、複数の部材を接合（例えば、ネジ留めなど）して形成されてもよい。
【００６５】
［第１磁石１０、第２磁石１１］
第１磁石１０および第２磁石１１は、磁歪素子２に磁気バイアスを印加するために配置されている。第１磁石１０および第２磁石１１は、上記式（１）で示したように磁界強度に関わるため、磁力の強い磁石が好ましい。第１磁石１０および第２磁石１１としては、例えば、ネオジウム系の永久磁石を使用できるが、フェライト系、コバルト系など、特に限定されるものではない。
【００６６】
＜効果＞
本実施の形態の発電装置１の効果（磁歪素子２に印加される磁束を増大させる効果）について説明する。ここでは、本実施の形態の発電装置１と、比較例１〜４との比較により、発電装置１の効果を説明する。
【００６７】
［各比較例］
比較例１の発電装置の構成を図２に示す。比較例１の発電装置は、図１Ａ、図１Ｂに示した発電装置１と比べて、第２磁石１１を備えていない点が異なる。
【００６８】
比較例２の発電装置の構成を図３に示す。比較例２の発電装置は、図１Ａ、図１Ｂに示した発電装置１と比べて、第１磁石１０を備えていない点が異なる。
【００６９】
比較例３は、比較例１の磁束と比較例２の磁束とを加算した数値であり、実際の装置ではない。
【００７０】
比較例４の発電装置の構成を図４に示す。比較例４の発電装置は、図１Ａ、図１Ｂに示した発電装置１と比べて、第２磁石１１の極性を反転させた点が異なる。
【００７１】
［評価］
磁束を詳細に解析するため、電磁界解析ソフトウェア（ＪＭＡＧ：ＪＳＯＬ製）を用いて、本実施の形態および比較例１〜４の効果を検証した。この検証結果について、図５Ａおよび図５Ｂを用いて説明する。
【００７２】
図５Ａは、磁歪素子２における磁束の測定点を示す模式図である。図５Ａに示すように、磁歪素子２には、例えば６箇所の測定点１〜６が設定される。また、測定点１〜６は、磁歪素子２の厚み方向の中心の位置（図中の点線）に設定される。また、図５Ａにおいて、磁束は、図中の矢印に示すように還流する。よって、測定点６が最も上流側であり、測定点１が最も下流側である。
【００７３】
図５Ｂは、実施の形態１および比較例１〜４毎の、測定点１〜６で測定された磁束を表すグラフである。図５Ｂの横軸は測定点であり、図５Ｂの縦軸は磁束である。ここで、縦軸の磁束は、測定点１で測定された実施の形態１の値を１として、指数（以下、磁束指数という）で示されている。
【００７４】
［比較例１、２の磁束指数］
上述したとおり、実施の形態１は２つの磁石を備える構成であるのに対し、比較例１、２は、それぞれ、１つの磁石を備える構成である。図５Ｂに示されるとおり、磁石の数が多い実施の形態１の磁束指数は、磁石の数が少ない比較例１、２の磁束指数よりも大きくなっている。
【００７５】
また、比較例１と比較例２とを比べると、比較例１の磁束指数は、比較例２の磁束指数よりも大きい。これは、第１磁石１０は、第２磁石１１よりも磁歪素子２の近くに配置されており、磁路１０ａの長さが短いため、磁束のロスが少ないからである。
【００７６】
［比較例３の磁束指数］
比較例３は、比較例１の磁束指数と比較例２の磁束指数とを加算した値である。図５Ｂに示されるとおり、実施の形態１の磁束指数は、比較例３の磁束指数よりも大きい。よって、２つの磁石を備えた実施の形態１では、磁束の増幅効果が得られる。これは、２つの磁石がそれぞれ形成する磁路１０ａ、１１ａが相互に作用することにより、単一の磁路よりも効果的に磁歪素子２に磁束を通過させることができるからである。
【００７７】
［比較例４の磁束指数］
比較例４は、実施の形態１の発電装置１において第２磁石１１の極性を反転させ、第１磁石１０のＮ極と第２磁石１１のＮ極とが向き合った構成である。図５Ｂに示されるとおり、比較例４の磁束指数は、磁石が１つである比較例１、２の磁束指数よりも低い。よって、比較例４では、ほぼ磁気バイアスを印加できていない。
【００７８】
これは、第２磁石１１が形成する磁路１１ａの向きが図１Ｂに示した向きと逆となり、第１磁石１０からの磁束と第２磁石１１からの磁束とが打ち消しあってしまうためである。これを回避するためには、第１磁石１０および第２の磁石１１は、極性の向きを考慮して配置される必要がある。例えば、図１Ａ、図１Ｂに示したように、第１磁石１０における振動板６側の極性と、第２磁石１１における振動板６側の極性とを、同じ（例えば、Ｎ極）にする。
【００７９】
実施の形態１の発電装置１では、図１Ａ、図１Ｂに示したように、第１磁石１０の上面をＮ極、下面をＳ極とし、それに合わせて第２磁石１１の上面をＮ極、下面をＳ極としたが、これに限定されない。例えば、第１磁石１０の上面をＳ極、下面をＮ極とし、それに合わせて第２磁石１１の上面をＳ極、下面をＮ極としてもよい。この場合、磁束の向きは図１Ｂに示した向きの反対になるが、磁束を増大させる効果は同様に得ることができる。
【００８０】
以上、比較例１〜４の磁束指数について説明したが、図５Ｂから明らかなように、測定点１〜６のいずれにおいても、実施の形態１の磁束指数が最も高い。実施の形態１と比較例１〜４とは、磁石以外の構造が同じであるため、実施の形態１は、磁歪素子２に対して上記式（１）における磁界強度Ｈを高めることができていると言える。
【００８１】
また、実施の形態１および比較例１〜３では、測定点１から測定点６にかけて磁束指数が徐々に大きくなっているが、これは、磁束は、その流れ方向において、最上流側の測定点６で最も大きく、最下流側の測定点１で最も小さくなるためである。
【００８２】
（実施の形態２）
本開示の実施の形態２に係る発電装置１ａについて説明する。
【００８３】
＜構造＞
まず、本実施の形態に係る発電装置１ａの構成について、図６Ａを用いて説明する。図６Ａは、本実施の形態の発電装置１ａの概略断面図である。
【００８４】
図６Ａに示すように、発電装置１ａは、実施の形態１の発電装置１と比べて、第２磁石１１が第１フレーム８ｂに設けられている点が異なる。
【００８５】
具体的には、第２磁石１１は、第１フレーム８ｂにおいて第１磁石１０が配置された面と同じ面に配置されている。また、第２磁石１１は、第１磁石１０よりも、振動源９の近くに配置されている。また、第１磁石１０および第２磁石１１は、それぞれ、上面がＮ極、下面がＳ極となるように配置されている。すなわち、第１磁石１０における振動板６側の極性と、第２磁石１１における振動板６側の極性とは、同じである。
【００８６】
次に、発電装置１における磁束の還流について、図６Ｂを用いて説明する。図６Ｂは、発電装置１ａにおいて磁束が還流する様子を示す模式図である。
【００８７】
第１磁石１０が形成する磁路１０ａは、実施の形態１と同じであるので、説明は省略する。
【００８８】
第２磁石１１のＮ極から出た磁束は、第２磁石１１と振動板６との間の空隙を介して、振動板６に入り、磁歪素子２を通過する。磁歪素子２を通過した磁束は、第２フレーム８ｃ、屈曲部８ａ、第１フレーム８ｂを順に通過した後、Ｓ極に戻る。このように、磁路１１ｂは、磁束が還流する閉磁路となっている。
【００８９】
＜効果＞
本実施の形態の発電装置１ａの効果（磁歪素子２に印加される磁束への効果）について説明する。ここでは、本実施の形態の発電装置１ａと、実施の形態１の発電装置１との比較により、発電装置１ａの効果を説明する。
【００９０】
［評価］
実施の形態１と同様に、電磁界解析ソフトウェア（ＪＭＡＧ：ＪＳＯＬ製）を用いて、実施の形態１の発電装置１および実施の形態２の発電装置１ａの効果を検証した。この検証結果について、図７を用いて説明する。なお、磁束の測定点は、図５Ａに示した測定点〜６である。
【００９１】
図７に示すように、実施の形態２の磁束指数は、実施の形態１の磁束指数とほぼ同じである。これは、第２磁石１１が振動板６またはフレームヨーク８（第１フレーム８ｂ）のいずれに設けられても、磁束の増幅効果を得られることを示している。よって、実施の形態２は、磁歪素子２に対して上記式（１）における磁界強度Ｈを高めることができる。
【００９２】
なお、実施の形態２の発電装置１ａでは、図６Ａ、図６Ｂに示したように、第１磁石１０の上面をＮ極、下面をＳ極とし、それに合わせて第２磁石１１の上面をＮ極、下面をＳ極としたが、これに限定されない。例えば、第１磁石１０の上面をＳ極、下面をＮ極とし、それに合わせて第２磁石１１の上面をＳ極、下面をＮ極としてもよい。この場合、磁束の向きは図６Ｂに示した向きの反対になるが、磁束を増大させる効果は同様に得ることができる。
【００９３】
以上説明したように、実施の形態１の発電装置１および実施の形態２の発電装置１ａは、第１磁石１０を振動板６（または磁歪素子２）に近接させることなく、磁歪素子２を通過する磁束を増大させ（磁歪素子２へ印加される磁界強度を向上させ）、発電量を向上させることができる。
【００９４】
なお、本開示は、上記実施の形態の説明に限定されず、その趣旨を逸脱しない範囲において種々の変形が可能である。
【産業上の利用可能性】
【００９５】
本開示の発電装置は、発電効率を向上させることが可能であり、産業分野、防犯・防災分野、社会インフラ分野、医療・福祉分野などで多くの利用シーンが想定されているＩｏＴ（Internet of Things）において、キーコンポーネントである無線センサーモジュールへの適用に対して特に有用である。
【符号の説明】
【００９６】
１、１ａ、１００  発電装置
２  磁歪素子
３  非磁性体
４  積層体
５、１０２  コイル
６  振動板
７  錘
８  フレームヨーク
８ａ  屈曲部
８ｂ、１０５ａ  第１フレーム
８ｃ、１０５ｂ  第２フレーム
９、１０７  振動源
１０  第１磁石
１１  第２磁石
１００  発電装置
１０１  磁歪棒
１０３  磁性棒
１０４  発電部
１０５  フレーム
１０６  磁石
【図１Ａ】
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【図１Ｂ】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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【図６Ａ】
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【図６Ｂ】
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【図７】
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【図８】
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