(57)【要約】【課題】軸方向の伸張および収縮を磁歪棒に発生させて発電を可能とする発電素子を提供すること。【解決手段】磁歪棒１１，１２の軸方向剛性より軸方向剛性が大きく設定される剛性棒５０の一端が、第１部材２に回転可能に軸支される一方、剛性棒５０の他端が第２部材３に支持される。よって、支持点５０ａを中心に、第１部材２に対して第２部材３を相対移動させることができる。剛性棒の支持点５０ａ及び磁歪棒の支持点１１ａ，１２ａは、相対移動前後の第１部材２及び第２部材３が位置する仮想平面に投影される位置が異なるように設定されているので、磁歪棒１１，１２を仮想平面上の位置に応じて軸方向に伸張または収縮できる。これにより、磁歪棒１１，１２が磁束密度の変化を打ち消し合うように変形することを抑制できる。【選択図】図４
2014096924.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪材料から構成される複数の磁歪棒と、
前記複数の磁歪棒にそれぞれ巻回されるコイルとを備え、
前記複数の磁歪棒は、一端が第１部材に固定される一方、前記第１部材と離間して配設される第２部材に他端が固定され、前記第２部材と前記第１部材との間に形成される磁気ループの一部を構成するものであり、前記第１部材に対する前記第２部材の相対移動により伸張または収縮されることで発電が行われる発電素子において、
前記第１部材に一端が弾性支持または回転可能に軸支される一方、他端が前記第２部材に支持されると共に、軸方向剛性が前記複数の磁歪棒の軸方向剛性より大きく設定される剛性棒を備え、
前記剛性棒の一端側の支持点および前記複数の磁歪棒の一端側の支持点は、相対移動前後の前記第１部材および前記第２部材が位置する仮想平面に投影される位置が異なるように設定されていることを特徴とする発電素子。
【請求項２】
前記剛性棒の他端側の支持点および前記複数の磁歪棒の他端側の支持点は、前記第１部材に対して前記第２部材が相対移動するときの相対移動前後の前記第１部材および前記第２部材が位置する仮想平面において、前記剛性棒の一端側の支持点を中心とし前記剛性棒の他端側の支持点との距離を半径とする第１円弧の位置と、前記複数の磁歪棒の一端側の支持点を中心とし前記複数の磁歪棒の他端側の支持点との距離を半径とする第２円弧の位置とが異なるように設定されていることを特徴とする請求項１記載の発電素子。
【請求項３】
前記剛性棒の一端側の支持点および前記複数の磁歪棒の一端側の支持点は、前記第１部材に対して前記第２部材が相対移動するときの相対移動前後の前記第１部材および前記第２部材が位置する一の仮想平面内、及び、その一の仮想平面と交差する平面内に位置するように設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電素子。
【請求項４】
前記剛性棒は、磁歪材料から構成され磁歪棒として機能するものであり、コイルが巻回されることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発電素子。
【請求項５】
前記剛性棒は、磁性材料から構成されバックヨークとして機能するものであり、バックヨークとして機能する前記剛性棒を吸引する磁石を備えていることを特徴とする請求項１から３のいずれか１項に記載の発電素子。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪材料の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う発電素子に関し、特に、軸方向の伸張および収縮を磁歪棒に発生させて発電を可能とする発電素子に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
特許文献１には、磁歪材料の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う発電素子が開示される。この発電素子について、図１８（ａ）を参照して説明する。図１８（ａ）は、従来の発電素子９０１の正面図である。なお、図１８（ａ）において、コイル、永久磁石およびバックヨークの図示は省略する。
【０００３】
図１８（ａ）に示すように、発電素子９０１は、一対の磁歪棒９１１，９１２と、それら一対の磁歪棒９１１，９１２の一端を支持する第１ヨーク９２１と、一対の磁歪棒９１１，９１２の他端を支持する第２ヨーク９２２と、一対の磁歪棒９１１，９１２にそれぞれ巻回される一対のコイルと、一対の磁歪棒９１１，９１２の一端および他端にそれぞれ磁極を違えて配設される一対の永久磁石と、それら一対の永久磁石を連結することで一対の磁歪棒９１１，９１２にバイアス磁界を付与するバックヨークとを主に備える。
【０００４】
発電素子９０１は、第１ヨーク９２１を振動体に固着すると共に、第２ヨーク９２２を自由端とした状態で設置され、振動体の振動に伴って、磁歪棒９１１，９１２の軸直角方向へ第２ヨーク９２２を振り子運動（自由振動）させることで、磁歪棒９１１，９１２の一方および他方に軸方向の伸張および収縮をそれぞれ発生させる。即ち、図１８（ａ）に示すように、振り子運動により、磁歪棒９１１，９１２が曲げ変形されることで、一方（磁歪棒９１１）に軸方向の収縮が、他方（磁歪棒９１２）に軸方向の伸張が、それぞれ発生される。これにより、磁歪棒９１１，９１２の軸方向と平行な方向に磁束密度が変化し（逆磁歪効果）、磁歪棒９１１，９１２にそれぞれ巻回されたコイルに電流が発生し、発電が行われる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】国際公開第２０１１／１５８４７３号（段落００７８、図４Ａなど）
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
しかしながら、上述した従来の発電素子では、強制振動における発電が困難であるという問題点があった。例えば、図１８（ｂ）（従来の発電素子９０１の正面模式図）に示すように、第１ヨーク９２１に対し第２ヨーク９２２が相対的に矢印Ｘ方向に沿って強制振動（強制並進運動）される場合には、磁歪棒９１１，９１２がＳ字状に変形される。そのため、１の磁歪棒において伸張する部分と収縮する部分とが形成され、これらが磁束密度の変化を打ち消し合うことで、発電に必要な磁束密度の変化を得ることができない。また、自由振動における発電においても、磁歪棒９１１，９１２にＳ字状の変形が生じ易いので、発電に必要な磁束密度の変化が生じ難くなることがあった。
【０００７】
本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、軸方向の伸張および収縮を磁歪棒に発生させて発電を可能とする発電素子を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００８】
請求項１記載の発電素子によれば、磁歪材料から構成される複数の磁歪棒のそれぞれにコイルが巻回され、複数の磁歪棒の一端が第１部材に固定される。その第１部材と離間して第２部材が配設され、その第２部材に複数の磁歪棒の他端が固定される。複数の磁歪棒は、第１部材と第２部材との間に形成される磁気ループの一部を構成するものであり、第１部材に対する第２部材の相対移動により伸張または収縮されることで発電が行われる。
【０００９】
軸方向剛性が複数の磁歪棒の軸方向剛性より大きく設定される剛性棒の一端が、第１部材に弾性支持または回転可能に軸支される一方、剛性棒の他端が第２部材に支持される。これにより、剛性棒の一端の支持点を中心に、第１部材に対して第２部材を相対移動させることができる。剛性棒の一端側の支持点および複数の磁歪棒の一端側の支持点は、相対移動前後の第１部材および第２部材が位置する仮想平面に投影される位置が異なるように設定されている。その結果、第１部材に対して第２部材を運動させたときに磁歪棒がＳ字状に変形することを抑制して、複数の磁歪棒を仮想平面上の位置に応じて軸方向に伸張または収縮させることができる。これにより、１の磁歪棒において伸張する部分と収縮する部分とが形成されて磁束密度の変化を打ち消し合うことを抑制できる。その結果、発電に必要な磁束密度の変化を得ることができ、強制振動・自由振動に関わらず発電を可能とすることができる効果がある。
【００１０】
請求項２記載の発電素子によれば、剛性棒の他端側の支持点および複数の磁歪棒の他端側の支持点は、第１部材に対して第２部材が相対移動するときの相対移動前後の第１部材および第２部材が位置する仮想平面において、剛性棒の一端側の支持点を中心とし剛性棒の他端側の支持点との距離を半径とする第１円弧の位置と、複数の磁歪棒の一端側の支持点を中心とし複数の磁歪棒の他端側の支持点との距離を半径とする第２円弧の位置とが異なるように設定されている。
【００１１】
これにより、剛性棒の一端側の支持点を基準に第１部材に対して第２部材が運動すると、剛性棒によって支持される第１部材が運動することにより到達する磁歪棒の他端側の支持点の位置と、磁歪棒の一端側の支持点を中心とし磁歪棒の他端側の支持点との距離を半径とする第２円弧上の点の位置とにずれが生じる。そのずれの分だけ磁歪棒を軸方向に伸張または収縮させることができる。よって、請求項１の効果に加え、発電に必要な磁束密度の変化を大きくして、発電効率の向上を図ることができる効果がある。
【００１２】
請求項３記載の発電素子によれば、剛性棒の一端側の支持点および複数の磁歪棒の一端側の支持点は、第１部材に対して第２部材が相対移動するときの相対移動前後の第１部材および第２部材が位置する一の仮想平面内、及び、その一の仮想平面と交差する平面内に位置するように設定されている。これにより、一の仮想平面に沿う方向に振動が入力される場合だけでなく、その一の仮想平面と交差する平面に沿う方向に振動が入力される場合にも、磁歪棒を軸方向に伸張または収縮させることができる。これにより、請求項１又は２の効果に加え、発電効率の更なる向上を図ることができる効果がある。
【００１３】
請求項４記載の発電素子によれば、剛性棒は磁歪材料から構成されているので、磁歪棒が軸方向に伸張されるのに応じて剛性棒は軸方向に収縮され、磁歪棒が軸方向に収縮されるのに応じて剛性棒は軸方向に伸張される。剛性棒は磁歪棒として機能するものであり、コイルが巻回されるので、剛性棒の伸張または収縮に伴い、逆磁歪効果によりコイルに電流が発生し発電が行われる。複数の磁歪棒の伸張または収縮による発電に加え、剛性棒の軸方向の伸張または収縮が発電に寄与するので、請求項１から３のいずれか１項の効果に加え、発電効率の更なる向上を図ることができる効果がある。
【００１４】
請求項５記載の発電素子によれば、剛性棒は、磁性材料から構成されバックヨークとして機能するものであり、バックヨークとして機能する剛性棒を吸引する磁石を備えている。これにより、請求項１から３のいずれか１項の効果に加え、スペースを有効に活用して発電効率の向上を図ることができる効果がある。
【図面の簡単な説明】
【００１５】
【図１】（ａ）は本発明の第１実施の形態における発電素子の平面図であり、（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ｉｂ方向から視た発電素子の側面図である。
【図２】（ａ）は発電素子の底面図であり、（ｂ）は図１（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線における発電素子の断面図である。
【図３】剛性棒の一端側の支持点を中心とし他端側の支持点との距離を半径とする第１円弧、及び、磁歪棒の一端側の支持点を中心とし他端側の支持点との距離を半径とする第２円弧の模式図である。
【図４】第１部材に対して第２部材を相対移動させた場合の発電素子の模式図である。
【図５】剛性棒および磁歪棒の揺動角に対する剛性棒及び磁歪棒の軸方向の応力の関係を示す図である。
【図６】（ａ）は本発明の第２実施の形態における発電素子の平面図であり、（ｂ）は図６（ａ）の矢印ＶＩｂ方向から視た発電素子の側面図である。
【図７】（ａ）は発電素子の底面図であり、（ｂ）は図６（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線における発電素子の断面図である。
【図８】剛性棒の一端側の支持点を中心とし他端側の支持点との距離を半径とする第１円弧、及び、磁歪棒の一端側の支持点を中心とし他端側の支持点との距離を半径とする第２円弧の模式図である。
【図９】第１部材に対して第２部材を一方向に相対移動させた場合の発電素子の模式図である。
【図１０】第１部材に対して第２部材を他方向に相対移動させた場合の発電素子の模式図である。
【図１１】剛性棒および磁歪棒の揺動角に対する剛性棒及び磁歪棒の軸方向の応力の関係を示す図である。
【図１２】（ａ）は本発明の第３実施の形態における発電素子の平面図であり、（ｂ）は図１２（ａ）の矢印ＸＩＩｂ方向から視た発電素子の側面図である。
【図１３】（ａ）は発電素子の底面図であり、（ｂ）は図１２（ａ）のＸＩＩＩｂ−ＸＩＩＩｂ線における発電素子の断面図である。
【図１４】（ａ）は本発明の第４実施の形態における発電素子の平面図であり、（ｂ）は図１４（ａ）の矢印ＸＩＶｂ方向から視た発電素子の側面図である。
【図１５】（ａ）は発電素子の底面図であり、（ｂ）は図１４（ａ）のＸＶｂ−ＸＶｂ線における発電素子の断面図である。
【図１６】本発明の第５実施の形態における発電素子を模式的に示す斜視模式図である。
【図１７】（ａ）は発電素子を模式的に示す正面模式図であり、（ｂ）は図１７（ａ）の矢印ＸＶＩＩｂ方向から視た発電素子の平面模式図である。
【図１８】（ａ）は従来の発電素子の正面図であり、（ｂ）は発電素子の正面模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１６】
以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して、発電素子１の全体構成について説明する。図１（ａ）は本発明の第１実施の形態における発電素子１の平面図であり、図１（ｂ）は図１（ａ）の矢印Ｉｂ方向から視た発電素子１の側面図であり、図２（ａ）は発電素子１の底面図であり、図２（ｂ）は図１（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線における発電素子１の断面図である。なお、図１及び図２では、コイル３１，３２が模式的に図示される。
【００１７】
図１及び図２に示すように、発電素子１は、相対的に移動される二部材（第１部材２及び第２部材３）の間に介設されて使用され、それら第１部材２及び第２部材３の相対移動に伴って磁歪棒１１，１２に軸方向（長手方向）の変形が付与されることで、磁歪棒１１，１２の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う。なお、本実施の形態では、第１部材２が自動車の車体フレームであり、第２部材３（金属製の剛体）がエンジンブラケットに取着されている。第１部材２及び第２部材３は、第１部材２に対して第２部材３が、矢印Ｘ１又はＸ２方向（図１（ａ）上下方向）に強制的に略並進運動される。
【００１８】
発電素子１は、磁歪材料から構成される一対の磁歪棒１１，１２と、それら一対の磁歪棒１１，１２の軸方向一端（図１（ａ）左側）を支持する第１支持部材２１と、一対の磁歪棒１１，１２の軸方向他端（図１（ａ）右側）を支持する第２支持部材２２と、一対の磁歪棒１１，１２にそれぞれ巻回される一対のコイル３１，３２と、一対の磁歪棒１１，１２に磁極を違えて配設される一対の永久磁石４１，４２と、それら一対の永久磁石４１，４２を連結するバックヨークとして機能する剛性棒５０とを備える。
【００１９】
磁歪棒１１，１２は、幅寸法（図１（ａ）上下方向寸法）に対して厚さ寸法（図１（ｂ）上下方向寸法）が大きな断面長方形の板状体であり、互いに同一形状および同一寸法に形成されると共に、面積が大きな側面同士を対向させて略平行に配置される。なお、本実施の形態では、磁歪材料として鉄ガリウム合金が採用される。
【００２０】
第１支持部材２１及び第２支持部材２２は、非磁性材料（本実施の形態ではアルミニウム合金）から構成される部材であり、第１部材２及び第２部材３にそれぞれ配設（固着）される。即ち、第１支持部材２１及び第２支持部材２２は、第１部材２及び第２部材３の相対運動に連動して相対移動される。第１支持部材２１に対する第２支持部材２２の移動方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）をＸ軸、後述する仮想線ＳＹ方向をＺ軸と仮定した場合、磁歪棒１１，１２は、その一端（図１（ａ）左側）に対し他端（図１（ａ）右側）が、Ｙ軸方向（図１（ａ）紙面垂直方向）の変位、及び、Ｚ軸（図１（ａ）紙面左右方向）回りの回転が拘束された状態で、Ｘ軸に沿って相対的に移動される。
【００２１】
ここで、第１支持部材２１及び第２支持部材２２は、磁歪棒１１，１２を、仮想線ＳＹを対称軸として線対称となる平行状に配設（支持）する。仮想線ＳＹは、磁歪棒１１，１２の厚さ方向（図１（ｂ）上下方向）の中央を通る平面上に位置し、かつ、第１部材２に対して第２部材３が相対的に移動する方向（矢印Ｘ１又はＸ２方向）に直交する直線である。
【００２２】
発電素子１（第１支持部材２１及び第２支持部材２２）は、強制振動の振幅の原点が仮想線ＳＹ上に位置するように、第１部材２及び第２部材３に配設される。よって、振動の振幅が原点にある状態（発電素子１の初期位置）では、磁歪棒１１，１２が仮想線ＳＹに対して線対称状に配置される。この発電素子１の初期位置では、磁歪棒１１，１２に外力が作用せず、無負荷状態となる。
【００２３】
第１支持部材２１及び第２支持部材２２は、磁歪棒１１，１２が突出される面が、磁歪棒１１，１２の軸方向に垂直な平面として形成される。但し、これらの面を磁歪棒１１，１２の軸方向に非垂直な平面（例えば、自由振動方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に平行な面）としても良い。
【００２４】
なお、第１支持部材２１及び第２支持部材２２による磁歪棒１１，１２の支持（接合）は、第１支持部材２１及び第２支持部材２２に凹設されたスリットに磁歪棒１１，１２の端部を挿入し、スリットの内面と磁歪棒１１，１２との間の隙間に接着剤を充填することで行われる。
【００２５】
但し、かかる支持（接合）は、第１支持部材２１及び第２支持部材２２を圧縮変形させ、スリットの内面を磁歪棒１１，１２に密着させる方法や、第１支持部材２１及び第２支持部材２２と磁歪棒１１，１２とを締結ねじにより締結固定する方法、或いは、これらを組み合わせた方法であっても良い。
【００２６】
コイル３１，３２は、銅線から構成される線材を磁歪棒１１，１２にそれぞれ巻回したコイルである。コイル３１，３２と磁歪棒１１，１２との間には隙間が設けられる。本実施の形態では、コイル３１，３２の巻数が同一の巻数とされる。但し、巻数は、コイル３１，３２で異なっていても良い。
【００２７】
永久磁石４１，４２及び剛性棒（バックヨーク）５０は、磁歪棒１１，１２にバイアス磁界を付与するための部材であり、それぞれ断面矩形の棒状に形成される。永久磁石４１，４２は、磁歪棒１１，１２の一端および他端（図２（ａ）左側および右側）の下面にそれぞれ磁着される磁石であり、磁歪棒１１，１２の間に架設される。剛性棒（バックヨーク）５０は、磁性材料から構成され、永久磁石４１，４２の間に架設されると共に、両端が第１部材２及び第２部材３に回転可能に軸支される（図２（ｂ）参照）。
【００２８】
永久磁石４１及び永久磁石４２は、上述したように、磁極を互いに異ならせて磁歪棒１１，１２に配設（磁着）される。即ち、永久磁石４１は、磁歪棒１１，１２に接続される面側にＮ極、剛性棒（バックヨーク）５０に接続される面側にＳ極が配置される一方、永久磁石４２は、磁歪棒１１，１２に接続される面側にＳ極、剛性棒（バックヨーク）５０に接続される面側にＮ極が配置される。
【００２９】
これにより、磁歪棒１１，１２と、永久磁石４１，４２と、剛性棒（バックヨーク）５０とにより磁気ループが形成され、永久磁石４１，４２の起磁力によるバイアス磁界が磁歪棒１１，１２に付与される。その結果、磁歪棒１１，１２の磁化容易方向（磁化の方向または磁化が生じ易い方向）が、磁歪棒１１，１２の軸方向（長手方向）に設定される。
【００３０】
なお、永久磁石４１，４２は、剛性棒（バックヨーク）５０に固着され、相対変位不能とされる一方、磁歪棒１１，１２に対しては磁着されるので、相対変位可能（滑動可能）とされる。これにより、振動の入力時に、永久磁石４１，４２及び剛性棒（バックヨーク）５０によって磁歪棒１１，１２の変形が妨げられることが抑制される。
【００３１】
剛性棒５０は、軸方向剛性が磁歪棒１１，１２の軸方向剛性より大きく設定された断面長方形の磁性材料製の棒材であり、第１部材２及び第２部材３にそれぞれ凹設された凹部２ａ，３ａに両端が軸支されている。軸（支持点）５０ａ，５０ｂにより第１部材２及び第２部材３に軸支された剛性棒５０は、軸（支持点）５０ａ，５０ｂと直交する面内を回転（揺動）可能とされる。なお、本実施の形態では、剛性棒５０は、磁歪棒１１，１２の長さより大きい長さに設定されている。
【００３２】
次に図３及び図４を参照して、第１部材２に対して第２部材３が相対移動するときの第２部材３の軌道と磁歪棒１１，１２の変形との関係について説明する。図３は発電素子１の平面視において、剛性棒５０の一端側（第１部材２側）の支持点（軸）５０ａを中心とし他端側（第２部材３側）の支持点（軸）５０ｂとの距離を半径とする第１円弧Ｃ１、及び、磁歪棒１１，１２の一端側の支持点１１ａ，１２ａ（第１支持部材２１に固定される一端部）を中心とし他端側の支持点１１ｂ，１２ｂ（第２支持部材２２に固定される他端部）との距離を半径とする第２円弧Ｃ２，Ｃ３の模式図であり、図４は第１部材２に対して第２部材３を相対移動させた場合の発電素子１の模式図である。
【００３３】
なお、図３及び図４に示す発電素子１は、剛性棒５０により、第１部材２に対して第２部材３が図３紙面および図４紙面の平面（以下「仮想平面」と称す）内を相対的に揺動するものとする。仮想平面は、相対移動前後（相対的に揺動する前後）の第１部材２及び第２部材３が位置する平面である。
【００３４】
図３に示すように、剛性棒５０は、支持点５０ａにより一端側が第１部材２に支持され、支持点５０ｂにより他端側が第２部材３に支持されている。磁歪棒１１，１２は、支持点１１ａ，１２ａにより一端側が第１部材２に支持され、支持点１１ｂ，１２ｂにより他端側が第２部材３に支持されている。磁歪棒１１，１２は、平面視して剛性棒５０の両側（仮想線ＳＹに対して線対称状）に配設されているので、第１部材２における剛性棒５０の支持点５０ａ及び磁歪棒１１，１２の支持点１１ａ，１２ａは、仮想平面（図３紙面）に投影される位置が異なるように設定される。同様に、第２部材３における剛性棒５０の支持点５０ｂ及び磁歪棒１１，１２の支持点１１ｂ，１２ｂも、仮想平面に投影される位置が異なるように設定される。
【００３５】
剛性棒５０においては、支持点５０ａを中心とし支持点５０ｂとの距離を半径とする円弧（支持点５０ｂの回転軌跡）を第１円弧Ｃ１と称し、磁歪棒１１，１２においては、支持点１１ａ，１２ａを中心とし支持点１１ｂ，１２ｂとの距離を半径とする円弧を第２円弧Ｃ２，Ｃ３と称す。発電素子１の平面視において、第１円弧Ｃ１及び第２円弧Ｃ２，Ｃ３は異なる位置に設けられている。なお、本実施の形態では、剛性棒５０の軸方向の長さは磁歪棒１１，１２の軸方向の長さより大きな値に設定されている。これにより第１円弧Ｃ１の曲率は、第２円弧Ｃ２，Ｃ３の曲率より小さい値となる。
【００３６】
図４に示すように、剛性棒５０を完全剛体と仮定すれば、第１部材２に対して第２部材３が強制振動されて発電素子１の初期位置から一方向（矢印Ｘ１方向）に揺動すると、剛性棒５０の支持点５０ｂは、支持点５０ａを中心とし支持点５０ｂとの距離を半径とする第１円弧Ｃ１の上を移動する。磁歪棒１１，１２の支持点１１ｂ，１２ｂは第２部材３（剛体）に固定されているので、第２部材３の一方向（矢印Ｘ１方向）への揺動により、磁歪棒１１，１２の支持点１１ｂ，１２ｂは剛性棒５０の支持点５０ｂとの距離を維持したまま一方向（矢印Ｘ１方向）に揺動される。
【００３７】
しかし、仮想平面（図４紙面）に投影された状態において第１円弧Ｃ１と第２円弧Ｃ２，Ｃ３とは異なる位置にあるので、第２部材３の揺動に伴う磁歪棒１１，１２の各支持点１１ｂ，１２ｂの位置（各矢印で示す位置）は、第２円弧Ｃ２，Ｃ３の線上から外れる。発電素子１は、剛性棒５０と磁歪棒１１，１２とが平行に位置し、かつ、第１円弧Ｃ１の曲率は第２円弧Ｃ２，Ｃ３の曲率より小さい値に設定されているので、第２部材３の揺動に伴う磁歪棒１１，１２の各支持点１１ｂ，１２ｂは、第２円弧（円）Ｃ２，Ｃ３の外側に位置する。その結果、磁歪棒１１，１２に軸方向の引張応力が作用し、剛性棒５０に軸方向の圧縮応力が作用する。剛性棒５０の軸方向剛性は、磁歪棒１１，１２の軸方向剛性より大きい値に設定されているので、磁歪棒１１，１２に軸方向の引張歪みが生じる。
【００３８】
なお、第１部材２に対して第２部材３が強制振動されて発電素子１の初期位置から他方向（矢印Ｘ２方向）に揺動した場合も同様に、磁歪棒１１，１２に軸方向の引張歪みが生じる。従って、第２部材３が仮想線ＳＹの位置にあるときは磁歪棒１１，１２に無負荷の状態であり、その状態を起点として矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向の最大振幅が等しくなる。振幅が大きくなるにつれて、磁歪棒１１，１２の軸方向歪みが大きくなる。よって、第１部材２に対する第２部材３の繰返し相対移動（振動）により、磁歪棒１１，１２を繰返し伸張させることができ、磁束密度の変化を繰返し得ることができる。
【００３９】
図５は剛性棒５０及び磁歪棒１１，１２の揺動角に対する剛性棒５０及び磁歪棒１１，１２の軸方向の応力の関係を示す図である。図５において横軸は時間を示し、縦軸は、下段に剛性棒５０及び磁歪棒１１，１２の揺動角、上段に剛性棒５０及び磁歪棒１１，１２の軸方向応力を示す。図５に示す軸方向応力は＋を引張応力、−を圧縮応力とする。
【００４０】
第１部材２に対して第２部材３を矢印Ｘ１方向（図３参照）に相対移動させたときの支持点５０ａを中心とする剛性棒５０の仮想線ＳＹに対する揺動角をθ１（図４参照）とする。剛性棒５０の支持点５０ｂが通る第１円弧Ｃ１の曲率は、磁歪棒１１，１２の支持点１１ｂ，１２ｂが通る第２円弧Ｃ２，Ｃ３の曲率より小さいので、磁歪棒１１の揺動角θ２及び磁歪棒１２の揺動角θ３は、剛性棒５０の揺動角θ１より大きな値となる（図５参照）。
【００４１】
第１部材２に対して第２部材３を矢印Ｘ２方向（図３参照）に相対移動させたときも同様に、揺動角θ２及びθ３は揺動角θ１より大きな値となる（θ１〜θ３の符号は変わる）。よって、第１部材２に対して第２部材３を矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向に交互に相対移動させると、揺動角θ１〜θ３は、仮想線ＳＹを支持点５０ｂが通過するたびに０となるように周期的に変化する。
【００４２】
一方、第１部材２に対して矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向に第２部材３が交互に相対移動するときには、磁歪棒１１，１２の軸方向に引張応力が繰返し作用し、剛性棒５０の軸方向に圧縮応力が繰返し作用する。これにより、１の磁歪棒１１，１２において伸張する部分と収縮する部分とが形成されて磁束密度の変化を打ち消し合うことを防止できる。その結果、発電効率の向上を図ることができる。
【００４３】
また、発電素子１は、仮想線ＳＹに対して第２部材３が矢印Ｘ１方向または矢印Ｘ２方向へ振れると、磁歪棒１１，１２に軸方向の引張応力が作用し、剛性棒５０に軸方向の圧縮応力が作用する。仮想線ＳＹに支持点５０ｂがあるときは無負荷の状態となり、磁歪棒１１，１２及び剛性棒５０の軸方向応力は０となる。支持点５０ｂが仮想線ＳＹから離れるにつれ（振幅が大きくなるにつれ）、磁歪棒１１，１２及び剛性棒５０の軸方向の応力が大きくなり、仮想線ＳＹに近づくにつれ（振幅が小さくなるにつれ）、磁歪棒１１，１２及び剛性棒５０の軸方向の応力が小さくなる。このように発電に必要な磁束密度の時間的変化が断続的とならず、連続させることができるので、発電を安定的に行うことができる。
【００４４】
さらに、発電素子１は剛性棒５０がバックヨークとしての機能を兼ねるので、バックヨークを別途設ける場合と比較して、スペースの有効活用を図ることができる。また、バックヨークの機能を兼ねた剛性棒５０を配置することにより、バックヨークにより磁歪棒１１，１２に磁化をバイアスで発生させることができる。その結果、残留磁化をもたない材料であっても磁歪棒として使用することができる。
【００４５】
なお、本実施の形態では、剛性棒５０を完全剛体と仮定した場合について説明したが、剛性棒５０が完全剛体でない場合（剛体棒５０が軸方向に弾性変形する場合）には、その剛性棒５０の軸方向の弾性変形分だけ、磁歪棒１１，１２の軸方向歪みを小さくすることができる。
【００４６】
次に図６から図１１を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、無負荷状態において剛性棒５０の両側に磁歪棒１１，１２が剛性棒５０に対して平行に配設される場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、無負荷状態において剛性棒５０の両側に磁歪棒１１１，１１２が剛性棒５０に対して斜めに配設される場合について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００４７】
まず、図６及び図７を参照して、発電素子１０１の全体構成について説明する。図６（ａ）は第２実施の形態における発電素子１０１の平面図であり、図６（ｂ）は図６（ａ）の矢印ＶＩｂ方向から視た発電素子１０１の側面図であり、図７（ａ）は発電素子１０１の底面図であり、図７（ｂ）は図６（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線における発電素子１０１の断面図である。なお、図６及び図７ではコイル３１，３２が、図７（ｂ）では転がり軸受ＢＲの形状および軸（支持点）１１１ｂの支持構造が、それぞれ模式的に図示される。
【００４８】
図６及び図７に示すように、発電素子１０１は、相対的に強制並進運動（強制振動）される二部材（第１部材２及び第２部材１０３）の間に介設されて使用され、それら第１部材２及び第２部材１０３の強制並進運動に伴って磁歪棒１１１，１１２に軸方向（長手方向）の変形が付与されることで、磁歪棒１１１，１１２の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う。
【００４９】
なお、本実施の形態では、第１部材２が自動車の車体フレームであり、第２部材１０３がエンジンブラケットである。また、第１部材２及び第２部材１０３は、第１部材２に対して第２部材１０３が、矢印Ｘ１又はＸ２方向（図６（ａ）上下方向、図６（ｂ）紙面垂直方向）に相対的に変位する（強制振動する）。
【００５０】
発電素子１０１は、磁歪材料から構成される複数の磁歪棒１１１，１１２と、それら複数の磁歪棒１１１，１１２の軸方向一端（図６（ａ）左側）に取着される第１取着部１２１ａ，１２１ｂと、複数の磁歪棒１１１，１１２の軸方向他端（図６（ａ）右側）に取着される第２取着部１２２ａ，１２２ｂと、第１取着部１２１ａ，１２１ｂが回転可能に軸支される第１支持部材１２１ｃと、第２取着部１２２ａ，１２２ｂが回転可能に軸支される第２支持部材１２２ｃと、複数の磁歪棒１１１，１１２にそれぞれ巻回される一対のコイル３１，３２と、複数の磁歪棒１１１，１１２に磁極を違えて配設される一対の永久磁石１４１，１４２と、それら一対の永久磁石１４１，１４２を連結する剛性棒（バックヨーク）５０とを備える。
【００５１】
磁歪棒１１１，１１２は、厚み寸法（図６（ｂ）紙面垂直方向寸法）に対して高さ寸法（図６（ｂ）上下寸法）が大きな断面長方形の板状体であり、互いに同一形状に形成されると共に、面積が大きな側面同士を対向させて、平面視において剛性棒５０に対して斜交状に配置されると共に、互いに平行となるように配置される。なお、本実施の形態では、磁歪材料として、鉄ガリウム合金が採用される。
【００５２】
第１取着部１２１ａ，１２１ｂ及び第２取着部１２２ａ，１２２ｂは、非磁性材料（本実施の形態ではアルミニウム合金）から構成される部材である。この第１取着部１２１ａ，１２１ｂ及び第２取着部１２２ａ，１２２ｂによる磁歪棒１１１，１１２の支持（接合）は、各取着部１２１ａ〜１２２ｂに凹設されたスリットに磁歪棒１１１，１１２の端部を挿入し、スリットの内面と磁歪棒１１１，１１２との間の隙間に接着剤を充填することで行われる。
【００５３】
但し、かかる支持（接合）は、第１取着部１２１ａ，１２１ｂ及び第２取着部１２２ａ，１２２ｂを圧縮変形させ、スリットの内面を磁歪棒１１１，１１２に密着させる方法や、各取着部１２１ａ〜１２２ｂと磁歪棒１１１，１１２とを締結ねじにより締結固定する方法、或いは、これらを組み合わせた方法であっても良い。
【００５４】
第１取着部１２１ａ，１２１ｂ及び第２取着部１２２ａ，１２２ｂには、磁歪棒１１１，１１２の軸方向端面に対向する位置に転がり軸受ＢＲが配設される。転がり軸受ＢＲは、各取着部１２１ａ〜１２２ｂの受入穴に圧入される外輪と、その外輪の内周に位置し軸１１１ａ，１１１ｂ，１１２ａ，１１２ｂが固着される内輪と、それら内輪および外輪の間に転動可能に配設される転動体とを備える。本実施の形態では、転がり軸受ＢＲが玉軸受として構成され、ラジアル荷重およびアキシャル荷重の両方を支持可能とされる。
【００５５】
転がり軸受ＢＲは、その回転軸を、強制振動の変位方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）と直交する方向（図６（ａ）紙面垂直方向）に向けた姿勢で第１取着部１２１ａ，１２１ｂ及び第２取着部１２２ａ，１２２ｂにそれぞれ配設されると共に、磁歪棒１１１，１１２の軸方向（長手方向）の延長線上に位置する。
【００５６】
第１支持部材１２１ｃ及び第２支持部材１２２ｃは、非磁性材料（本実施の形態ではアルミニウム合金）から構成される部材であり、それぞれ軸１１１ａ，１１２ａ，１１１ｂ，１１２ｂが固着されると共に各軸１１１ａ〜１１２ｂが下面から突設される。各軸１１１ａ〜１１２ｂは、第１取着部１２１ａ，１２１ｂ及び第２取着部１２２ａ，１２２ｂの転がり軸受ＢＲの内輪にそれぞれ固着される。これにより、各取着部１２１ａ〜１２２ｂ（磁歪棒１１１，１１２）が、第１支持部材１２１ｃ及び第２支持部材２２ｃに回転可能に軸支される。軸１１１ａ，１１２ａは第１部材２に対する磁歪棒１１１，１１２の支持点であり、軸１１１ｂ，１１２ｂは第２部材１０３に対する磁歪棒１１１，１１２の支持点である。
【００５７】
第１支持部材１２１ｃ及び第２支持部材１２２ｃは、第１部材２及び第２部材１０３にそれぞれ配設（固着）される。即ち、第１支持部材１２１ｃ及び第２支持部材１２２ｃは、第１部材２及び第２部材１０３の相対運動に連動して、相対的に強制振動される。よって、強制振動の略直進方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）をＸ軸、仮想線ＳＹ方向をＹ軸と仮定した場合、磁歪棒１１１，１１２（及び両取着部２１ａ〜２２ｂ）は、その一端（図６（ａ）左側）に対し他端（図１（ａ）右側）が、Ｙ軸方向（図６（ａ）左右方向）の変位が拘束された状態で、Ｘ軸に沿って相対的に直進される。一方、Ｚ軸（図６（ａ）紙面垂直方向、即ち、軸１１１ａ，１１２ａ）回りの回転は拘束されず、転がり軸受ＢＲにより回転可能とされる。即ち、磁歪棒１１１，１１２には、軸方向への伸張または収縮のみが付与される。
【００５８】
ここで、第１支持部材１２１ｃ及び第２支持部材１２２ｃは、磁歪棒１１１，１１２（及び第１取着部１２１ａ，１２１ｂ及び第２取着部１２２ａ，１２２ｂ）を、平面視において仮想線ＳＹに対して斜交するように配設（支持）する。仮想線ＳＹは、磁歪棒１１１，１１２の高さ方向（図７（ｂ）上下方向）の中央を通る平面と、無負荷状態（揺動角θ１＝０）にある剛性棒５０の幅方向（図６（ａ）上下方向）の中央を通る平面との交線である。
【００５９】
発電素子１０１（第１支持部材１２１ｃ及び第２支持部材１２２ｃ）は、強制振動の振幅の原点が仮想線ＳＹ上に位置するように、第１部材２及び第２部材１０３に配設される。強制振動の振幅が原点にある状態（発電素子１０１の初期位置）では、磁歪棒１１１，１１２に外力が作用せず、無負荷状態となる。
【００６０】
第１取着部１２１ａ，１２１ｂ及び第２取着部１２２ａ，１２２ｂは、磁歪棒１１１，１１２が突出される面が、磁歪棒１１１，１１２の軸方向に垂直な平面として形成される。但し、これらの面を磁歪棒１１１，１１２の軸方向に非垂直な平面（例えば、強制振動の変位方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に平行な面）としても良い。
【００６１】
永久磁石１４１，１４２及びバックヨーク（剛性棒）５０は、磁歪棒１１１，１１２にバイアス磁界を付与するための部材であり、それぞれ断面矩形の棒状に形成される。永久磁石１４１，１４２は、磁歪棒１１１，１１２の一端および他端（図７（ａ）左側および右側）の下面にそれぞれ磁着される磁石であり、磁歪棒１１１，１１２の間に架設される。剛性棒（バックヨーク）５０は、磁性材料から構成され、永久磁石１４１，１４２の間に架設されると共に、第１部材２及び第２部材１０３に両端がそれぞれ軸支されている。
【００６２】
永久磁石１４１，１４２は、上述したように、磁極を互いに異ならせて磁歪棒１１１，１１２に配設（磁着）される。即ち、永久磁石１４１は、磁歪棒１１１，１１２に接続される面側にＮ極、剛性棒（バックヨーク）５０に接続される面側にＳ極が配置される一方、永久磁石１４２は、磁歪棒１１１，１１２に接続される面側にＳ極、剛性棒（バックヨーク）５０に接続される面側にＮ極が配置される。
【００６３】
これにより、磁歪棒１１１，１１２と、永久磁石１４１，１４２と、剛性棒（バックヨーク）５０とにより磁気ループが形成され、永久磁石１４１，１４２の起磁力によるバイアス磁界が磁歪棒１１１，１１２に付与される。その結果、磁歪棒１１１，１１２の磁化容易方向（磁化の方向または磁化が生じ易い方向）が、磁歪棒１１１，１１２の軸方向（長手方向）に設定される。
【００６４】
なお、永久磁石１４１，１４２は、剛性棒（バックヨーク）５０に固着され、両者が相対変位不能とされる一方、磁歪棒１１１，１１２に対しては磁着されるので、両者が相対変位可能（滑動可能）とされる。これにより、強制振動の入力時に、磁歪棒１１１，１１２の変形が永久磁石１４１，１４２及び剛性棒（バックヨーク）５０により妨げられることが抑制される。
【００６５】
発電素子１０１は、磁歪棒１１１，１１２の一端および他端に取着される第１取着部１２１ａ，１２１ｂ及び第２取着部１２２ａ，１２２ｂが、転がり軸受ＢＲを介して、第１支持部材１２１ｃ及び第２支持部材１２２ｃにそれぞれ回転可能に軸支されるので、回転方向の拘束（回転トルクの伝達）を抑制し、その分、磁歪棒１１１，１１２がＳ字状に変形することを抑制できる。これにより、１の磁歪棒において伸張する部分と収縮する部分とが形成されることによる磁束密度の変化の打ち消し合いを抑制できるので、発電に必要な磁束密度の変化を得ることができる。
【００６６】
また、このように磁歪棒１１１，１１２（各取着部１２１ａ〜１２２ｂ）が、転がり軸受ＢＲを介して、第１支持部材１２１ｃ及び第２支持部材１２２ｃに回転可能に軸支されることで、その分、磁歪棒１１１，１１２をＳ字状に変形させる力（即ち、発電に寄与しない変形に要する力）を少なくできる。その結果、より少ない力で磁歪棒１１１，１１２に軸方向への変形を付与することができるので、発電効率の向上を図ることができる。
【００６７】
次に図８から図１０を参照して、第１部材２に対して第２部材１０３が相対移動するときの第２部材１０３の軌道と磁歪棒１１１，１１２の変形との関係について説明する。図８は発電素子１０１の平面視において、剛性棒５０の一端側（第１部材２側）の支持点（軸）５０ａを中心とし他端側（第２部材１０３側）の支持点（軸）５０ｂとの距離を半径とする第１円弧Ｃ１、及び、磁歪棒１１１，１１２の一端側の支持点１１１ａ，１１２ａ（軸）を中心とし他端側の支持点１１１ｂ，１１２ｂ（軸）との距離を半径とする第２円弧Ｃ２，Ｃ３の模式図であり、図９は第１部材２に対して第２部材１０３を矢印Ｘ１方向に相対移動させた場合の発電素子１０１の模式図であり、図１０は第１部材２に対して第２部材１０３を矢印Ｘ２方向に相対移動させた場合の発電素子１０１の模式図である。
【００６８】
なお、図８から図１０に示す発電素子１０１は、剛性棒５０により、第１部材２に対して第２部材１０３が図８から図１０の各紙面の平面（仮想平面）内を相対的に揺動するものとする。仮想平面は、相対移動前後（相対的に揺動する前後）の第１部材２及び第２部材１０３が位置する平面である。
【００６９】
図８に示すように、剛性棒５０は、支持点５０ａにより一端側が第１部材２に支持され、支持点５０ｂにより他端側が第２部材１０３に支持されている。磁歪棒１１１，１１２は、支持点１１１ａ，１１２ａにより一端側が第１部材２に支持され、支持点１１１ｂ，１１２ｂにより他端側が第２部材１０３に支持されている。磁歪棒１１１，１１２は、平面視して剛性棒５０の両側に配設されているので、第１部材２における剛性棒５０の支持点５０ａ及び磁歪棒１１１，１１２の支持点１１１ａ，１１２ａは、仮想平面（図８紙面）に投影される位置が異なるように設定される。同様に、第２部材１０３における剛性棒５０の支持点５０ｂ及び磁歪棒１１１，１１２の支持点１１１ｂ，１１２ｂも、仮想平面に投影される位置が異なるように設定される。
【００７０】
第１円弧Ｃ１は、剛性棒５０において、支持点５０ａを中心とし支持点５０ｂとの距離を半径とする円弧（支持点５０ｂの回転軌跡）であり、第２円弧Ｃ２，Ｃ３は、磁歪棒１１，１２において、支持点１１１ａ，１１２ａを中心とし支持点１１１ｂ，１１２ｂとの距離を半径とする円弧である。発電素子１０１の平面視において、第１円弧Ｃ１及び第２円弧Ｃ２，Ｃ３は異なる位置に設けられている。なお、本実施の形態では、剛性棒５０の軸方向の長さは磁歪棒１１１，１１２の軸方向の長さより大きな値に設定されている。これにより第１円弧Ｃ１の曲率は、第２円弧Ｃ２，Ｃ３の曲率より小さい値となる。
【００７１】
図９に示すように、剛性棒５０を完全剛体と仮定すれば、第１部材２に対して第２部材１０３が強制振動されて発電素子１０１の初期位置から一方向（矢印Ｘ１方向）に揺動すると、剛性棒５０の支持点５０ｂは、支持点５０ａを中心とし支持点５０ｂとの距離を半径とする第１円弧Ｃ１の上を移動する。磁歪棒１１１，１１２の支持点１１１ｂ，１１２ｂは第２部材１０３（剛体）に固定されているので、第２部材１０３の一方向（矢印Ｘ１方向）への揺動により、磁歪棒１１１，１１２の支持点１１１ｂ，１１２ｂは剛性棒５０の支持点５０ｂとの距離を維持したまま一方向（矢印Ｘ１方向）に揺動される。
【００７２】
しかし、仮想平面（図９紙面）に投影された状態において第１円弧Ｃ１と第２円弧Ｃ２，Ｃ３とは異なる位置にあるので、第２部材１０３の揺動に伴う磁歪棒１１１，１１２の各支持点１１１ｂ，１１２ｂの位置（各矢印で示す位置）は、第２円弧Ｃ２，Ｃ３の線上から外れる。磁歪棒１１１，１１２は第１部材２から第２部材１０３に向かって矢印Ｘ２方向に傾斜しているので、第２部材３の矢印Ｘ１方向への揺動に伴う磁歪棒１１１，１１２の各支持点１１１ｂ，１１２ｂは、第２円弧（円）Ｃ２，Ｃ３の内側に位置する。その結果、磁歪棒１１１，１１２に軸方向の圧縮応力が作用し、剛性棒５０に軸方向の引張応力が作用する。剛性棒５０の軸方向剛性は、磁歪棒１１１，１１２の軸方向剛性より大きい値に設定されているので、磁歪棒１１１，１１２に軸方向の圧縮歪みが生じる。
【００７３】
図１０に示すように、第１部材２に対して第２部材３が強制振動されて発電素子１の初期位置から他方向（矢印Ｘ２方向）に揺動した場合、第２部材１０３の矢印Ｘ２方向への揺動に伴い磁歪棒１１１，１１２の各支持点１１１ｂ，１１２ｂは、第２円弧（円）Ｃ２，Ｃ３の外側に位置する。その結果、磁歪棒１１１，１１２に軸方向の引張応力が作用し、剛性棒５０に軸方向の圧縮応力が作用する。剛性棒５０の軸方向剛性は、磁歪棒１１１，１１２の軸方向剛性より大きい値に設定されているので、磁歪棒１１１，１１２に軸方向の引張歪みが生じる。
【００７４】
従って、第２部材１０３が仮想線ＳＹの位置にあるときは磁歪棒１１１，１１２に無負荷の状態であり、その状態を起点として第２部材１０３が矢印Ｘ１方向に相対移動すると、振幅が大きくなるにつれて磁歪棒１１１，１１２の軸方向の圧縮歪みが大きくなる。また、第２部材１０３が仮想線ＳＹの位置にあるときを起点として、第２部材１０３が矢印Ｘ２方向に相対移動すると、振幅が大きくなるにつれて磁歪棒１１１，１１２の軸方向の引張歪みが大きくなる。よって、第１部材２に対する第２部材１０３の繰返し相対移動（振動）により、磁歪棒１１１，１１２を繰返し伸張および圧縮させることができ、磁束密度の変化を繰返し得ることができる。
【００７５】
図１１は剛性棒５０及び磁歪棒１１１，１１２の揺動角に対する剛性棒５０及び磁歪棒１１１，１１２の軸方向の応力の関係を示す図である。図１１において横軸は時間を示し、縦軸は、下段に剛性棒５０及び磁歪棒１１１，１１２の揺動角、上段に剛性棒５０及び磁歪棒１１１，１１２の軸方向応力を示す。図１１に示す軸方向応力は＋を引張応力、−を圧縮応力とする。
【００７６】
第１部材２に対して第２部材１０３を矢印Ｘ１方向（図９参照）に相対移動させたときの支持点５０ａを中心とする剛性棒５０の仮想線ＳＹに対する揺動角をθ１とする。剛性棒５０の支持点５０ｂが通る第１円弧Ｃ１の曲率は、磁歪棒１１１，１１２の支持点１１１ｂ，１１２ｂが通る第２円弧Ｃ２，Ｃ３の曲率より小さいので、磁歪棒１１１の揺動角θ２及び磁歪棒１１２の揺動角θ３は、剛性棒５０の揺動角θ１より大きな値となる（図１１参照）。
【００７７】
第１部材２に対して第２部材１０３を矢印Ｘ２方向（図１０参照）に相対移動させたときも同様に、揺動角θ２及びθ３は揺動角θ１より大きな値となる（θ１〜θ３の符号は変わる）。よって、第１部材２に対して第２部材１０３を矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向に交互に相対移動させると、揺動角θ１〜θ３は、仮想線ＳＹを支持点５０ｂが通過するたびに０となるように周期的に変化する。
【００７８】
一方、第１部材２に対して矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向に第２部材１０３が交互に相対移動するときには、磁歪棒１１１，１１２の軸方向に引張応力・圧縮応力が繰返し作用し、剛性棒５０の軸方向に圧縮応力・引張応力が繰返し作用する。これにより、１の磁歪棒１１１，１１２において伸張する部分と収縮する部分とが形成されて磁束密度の変化を打ち消し合うことを防止できる。その結果、発電効率の向上を図ることができる。
【００７９】
また、発電素子１０１は、仮想線ＳＹに対して第２部材１０３が矢印Ｘ１方向・矢印Ｘ２方向へ交互に振れると、磁歪棒１１１，１１２に軸方向の圧縮応力・引張応力が交互に作用する。よって、発電に必要な磁束密度の時間的変化が断続的とならず、連続させることができるので、発電を安定的に行うことができる。
【００８０】
また、第１実施の形態で説明した発電素子１は、振動により磁歪棒１１，１２に引張応力が発生するのに対し、第２実施の形態で説明した発電素子１０１は、振動により磁歪棒１１１，１１２に引張応力・圧縮応力が交互に発生する。無負荷状態の初期位置において、第１実施の形態で説明した発電素子１は剛性棒５０に対して磁歪棒１１，１２が平行に配置されるのに対し、第２実施の形態で説明した発電素子１０１は、剛性棒５０に対して磁歪棒１１１，１１２が傾斜配置されている。以上のように、剛性棒５０に対する磁歪棒の角度を変えることにより、発電モードを異ならせることができる。
【００８１】
次に図１２及び図１３を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施の形態および第２実施の形態では、剛性棒５０がバックヨークの機能を有すると共に、両端が第１部材２及び第２部材３，１０３に軸支される場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、剛性棒２５０が、第１部材２０２と第２部材２０３とを単に機械的に結合する部材として構成される場合について説明する。なお、第１実施の形態および第２実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【００８２】
図１２（ａ）は本発明の第３実施の形態における発電素子２０１の平面図であり、図１２（ｂ）は図１２（ａ）の矢印ＸＩＩｂ方向から視た発電素子２０１の側面図であり、図１３（ａ）は発電素子２０１の底面図であり、図１３（ｂ）は図１２（ａ）のＸＩＩＩｂ−ＸＩＩＩｂ線における発電素子２０１の断面図である。
【００８３】
図１２及び図１３に示すように、発電素子２０１は、相対的に強制振動される二部材（第１部材２０２及び第２部材２０３）の間に介設されて使用され、それら第１部材２０２及び第２部材２０３の強制振動に伴って磁歪棒２１１，２１２に軸方向（長手方向）の変形が付与されることで、磁歪棒２１１，２１２の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う。なお、第１部材２０２は自動車の車体フレームに取着される構造体であり、第２部材２０３はエンジンブラケットに取着される構造体である。第１部材２０２及び第２部材２０３はアルミニウム合金等の非磁性材料により構成されている。
【００８４】
発電素子２０１は、磁歪材料から構成される複数の磁歪棒２１１，２１２と、それら複数の磁歪棒２１１，２１２の軸方向一端（図１２（ａ）左側）を支持する第１支持部材２２１と、複数の磁歪棒２１１，２１２の軸方向他端（図１２（ａ）右側）を支持する第２支持部材２２２と、複数の磁歪棒２１１，２１２にそれぞれ巻回されるコイル３１，３２と、第１部材２０２及び第２部材２０３を弾性的に結合する剛性棒２５０とを備えている。さらに、発電素子２０１は、複数の磁歪棒２１１，２１２に磁極を違えて配設される複数の永久磁石２４１，２４２と、それら複数の永久磁石２４１，２４２を連結するバックヨーク２６０とを備えている。
【００８５】
磁歪棒２１１，２１２は、厚み寸法（図１２（ｂ）紙面垂直方向寸法）に対して高さ寸法（図１２（ｂ）上下寸法）が大きな断面長方形の板状体であり、互いに同一形状に形成されると共に、面積が大きな側面同士を対向させて上面視ハの字状に配置される。本実施の形態では、磁歪棒２１１，２１２を構成する磁歪材料として、鉄ガリウム合金が採用される。
【００８６】
第１支持部材２１１及び第２支持部材２２２は、鉄系等の磁性材料から構成される部材であり、第１部材２０２及び第２部材２０３にそれぞれ配設（固着）される。第１支持部材２２１及び第２支持部材２２２は、第１部材２０２及び第２部材２０３の相対運動に連動して、相対的に強制振動される。強制振動の直進方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）をＸ軸、仮想線ＳＹ方向をＹ軸と仮定した場合、磁歪棒２１１，２１２は、その一端（図１２（ａ）左側）に対し他端（図１２（ａ）右側）が、Ｙ軸方向（図１２（ａ）左右方向）の変位、及び、Ｚ軸（図１２（ａ）紙面垂直方向）周りの回転が拘束された状態で、Ｘ軸に沿って相対的に変位される。
【００８７】
ここで、第１支持部材２２１及び第２支持部材２２２は、磁歪棒２１１，２１２を、仮想線ＳＹを対称軸として線対称となる上面視ハの字状に配設（支持）する。仮想線ＳＹは、磁歪棒２１１，２１２の高さ方向（図１２（ｂ）上下方向）の中央を通る平面上に位置し、かつ、第１部材２０２に対して第２部材２０３が相対的に変位する方向（強制振動の方向、矢印Ｘ１又はＸ２方向）に直交する直線である。
【００８８】
発電素子２０１（第１支持部材２２１及び第２支持部材２２２）は、強制振動の振幅の原点が仮想線ＳＹ上に位置するように、第１部材２０２及び第２部材２０３に配設される。よって、強制振動の振幅が原点にある状態（発電素子２０１の初期位置）では、磁歪棒２１１，２１２が仮想線ＳＹに対して線対称に配置される。この発電素子２０１の初期位置では、磁歪棒２１１，２１２に外力が作用せず無負荷状態となる。
【００８９】
第１支持部材２２１及び第２支持部材２２２による磁歪棒２１１，２１２の支持（接合）は、第１支持部材２２１及び第２支持部材２２２に凹設されたスリットに磁歪棒２１１，２１２の端部を挿入し、スリットの内面と磁歪棒２１１，２１２との隙間に接着剤を充填することで行われる。但し、かかる支持（接合）は、第１支持部材２２１及び第２支持部材２２２を圧縮変形させ、スリットの内面を磁歪棒２１１，２１２に密着させる方法や、各支持部材２２１，２１２と磁歪棒２１１，２１２とを締結ねじにより締結固定する方法等を採用することが可能である。
【００９０】
永久磁石２４１，２４２及びバックヨーク２６０は、磁歪棒２１１，２１２にバイアス磁界を付与するための部材であり、それぞれ断面矩形の棒状に形成される。永久磁石２４１，２４２は、磁歪棒２１２の一端および他端（図１２（ｂ）左側および右側）の下面にそれぞれ磁着される磁石である。永久磁石２４１は磁歪棒２１２の一端および第１支持部材２２１に接続され、永久磁石２４２は磁歪棒２１２の他端および第２支持部材２２２に接続される。バックヨーク２６０は、磁性材料から構成され、永久磁石２４１，２４２の間に架設される。
【００９１】
永久磁石２４１，２４２は、磁極を互いに異ならせて磁歪棒２１２に配設（磁着）される。即ち、永久磁石２４１は、磁歪棒２１２及び第１支持部材２２１に接続される面側にＮ極、バックヨーク２６０に接続される面側にＳ極が配置される一方、永久磁石２４２は、磁歪棒２１２及び第２支持部材２２２に接続される面側にＳ極、バックヨーク２６０に接続される面側にＮ極が配置される。
【００９２】
これにより、磁歪棒２１２と、永久磁石２４１，２４２と、バックヨーク２６０とにより磁気ループが形成され、永久磁石２４１，２４２の起磁力によるバイアス磁界が磁歪棒２１１，２１２に付与される。その結果、磁歪棒２１１，２１２の磁化容易方向（磁化の方向または磁化が生じ易い方向）が、磁歪棒２１１，２１２の軸方向（長手方向）に設定される。
【００９３】
剛性棒２５０は、磁歪棒２１１，２１２より軸方向剛性の大きい金属材料から構成される棒材であり、第１部材２０２及び第２部材２０３にそれぞれ両端が固着される。剛性棒２５０は、両端が、第１部材２０２及び第２部材２０３にそれぞれ凹設された凹部２０２ａ，２０３ａ（図１３（ｂ）参照）にゴム製の弾性部材（図示せず）を介して固着され、弾性支持される。
【００９４】
発電素子２０１は、磁歪棒２１１，２１２が仮想線ＳＹに対してそれぞれ傾斜されるので、その傾斜の分、第１部材２０２に対して第２部材２０３を矢印Ｘ１方向・矢印Ｘ２方向に相対移動させる外力が、磁歪棒２１１，２１２の軸方向に負荷される。その結果、磁歪棒２１１，２１２にそれぞれ軸方向（長手方向）への変形を付与することができる。即ち、１の磁歪棒（磁歪棒２１１及び磁歪棒２１２）の全体としての変形を、軸方向への伸張または収縮とすることができるので、発電に必要な磁束密度の変化を得ることができる。
【００９５】
また、発電素子２０１は、磁歪棒２１１，２１２が仮想線ＳＹを挟んでハの字状に配設される。よって、強制振動の入力により、第１支持部材２２１に対して第２支持部材２２２が初期位置（図１２（ａ）の状態）から一方向（矢印Ｘ１方向、図１２（ａ）上方向）に相対的に移動されると、発電素子２０１は、磁歪棒２１１，２１２の内の一方の磁歪棒２１２を伸張させると共に他方の磁歪棒２１１を収縮させ、逆に、第１支持部材２２１に対して第２支持部材２２２が初期位置から他方向（矢印Ｘ２方向、図１２（ａ）下方向）に相対的に移動されると、磁歪棒２１１，２１２の変形方向を反転させ、磁歪棒２１１，２１２の内の一方の磁歪棒２１２を収縮させると共に他方の磁歪棒２１１を伸張させる。これにより、発電に必要な磁束密度の時間的変化が断続的とならず、連続させることができるので、発電を安定的に行うことができる。
【００９６】
更に、発電素子２０１によれば、磁歪棒２１１，２１２のハの字状が、仮想線ＳＹに対して線対称に配設され、仮想線ＳＹの位置が強制振動の振幅の原点とされる（即ち、仮想線ＳＹの位置で無負荷の状態となり、その状態を起点として矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向の最大振幅が等しくなる）ので、磁歪棒２１１，２１２のそれぞれに発生する最大変形量（最大応力）を同一とすることができる。よって、磁歪棒２１１，２１２の変形態様を均一化して、発電を安定的に行うことができる。また、磁歪棒２１１，２１２の負荷を同一として、寿命（メンテナンスサイクル）を均一化できる。
【００９７】
また、剛性棒２５０は、一端側が第１部材２０２に弾性支持され、他端側が第２部材２０３に弾性支持されている。磁歪棒２１１，２１２も、一端側が第１部材２０２に支持され、他端側が第２部材２０３に支持されている。磁歪棒２１１，２１２は、平面視してハの字状に剛性棒２５０の両側に配設されているので、第１部材２０２における剛性棒２５０の支持点（剛性棒２５０の一端部）の両側に、磁歪棒２１１，２１２の支持点（磁歪棒２１１，２１２の一端部）が位置する（図１２（ａ）参照）。即ち、剛性棒２５０の一端側の支持点および磁歪棒２１１，２１２の一端側の支持点（第１部材２０２における支持点）は、相対移動前後の第１部材２０１及び第２部材２０２の位置する仮想平面（図１２（ａ）紙面）に投影される位置が異なるように設定されている。
【００９８】
また、発電素子２０１の平面視において、第１円弧Ｃ１（剛性棒２５０の他端側の支持点の軌跡）及び第２円弧Ｃ２，Ｃ３（磁歪棒２１１，２１２の他端側の支持点）は、各円弧の中心（第１部材２０２における支持点）が異なるので、異なる位置に設けられることになる。従って、第１部材２０２に対して第２部材２０３を相対移動（振動）させると、第１実施の形態や第２実施の形態と同様に、剛性棒２５０の揺動に伴って磁歪棒２１１，２１２の軸方向に引張応力または圧縮応力を作用させることができる。剛性棒２５０の軸方向剛性は、磁歪棒２１１，２１２の軸方向剛性より大きい値に設定されているので、磁歪棒２１１，２１２に作用する軸方向の引張応力または圧縮応力により、磁歪棒２１１，２１２を軸方向に変形させることができる。これにより、発電に必要な磁束密度の変化を効率良く得ることができる。
【００９９】
次に図１４及び図１５を参照して第４実施の形態について説明する。第１実施の形態および第２実施の形態では、剛性棒５０がバックヨークの機能を有する場合について説明した。これに対し第４実施の形態では、剛性棒３５０が磁歪棒の機能を有する場合について説明する。なお、第１実施の形態から第３実施の形態のいずれかと同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。
【０１００】
図１４（ａ）は本発明の第４実施の形態における発電素子３０１の平面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）の矢印ＸＩＶｂ方向から視た発電素子３０１の側面図であり、図１５（ａ）は発電素子３０１の底面図であり、図１５（ｂ）は図１４（ａ）のＸＶｂ−ＸＶｂ線における発電素子３０１の断面図である。
【０１０１】
図１４及び図１５に示すように、発電素子３０１は、相対的に強制振動される二部材（第１部材２０２及び第２部材２０３）の間に介設されて使用される。第３実施の形態と同様に、第１部材２０２は自動車の車体フレームに取着される構造体であり、第２部材２０３はエンジンブラケットに取着される構造体である。第１部材２０２及び第２部材２０３はアルミニウム合金等の非磁性材料により構成されている。
【０１０２】
発電素子３０１は、磁歪材料から構成される複数の磁歪棒１１，１２と、それら複数の磁歪棒１１，１２の軸方向一端（図１４（ａ）左側）を支持する第１支持部材３２１と、複数の磁歪棒１１，１２の軸方向他端（図１４（ａ）右側）を支持する第２支持部材３２２と、複数の磁歪棒１１，１２にそれぞれ巻回されるコイル３１，３２と、第１支持部材３２１及び第２支持部材３２２に両端が支持される剛性棒３５０と、その剛性棒３５０に巻回されるコイル３５１とを備えている。さらに、発電素子３０１は、磁歪棒１２に磁極を違えて配設される複数の永久磁石３４１，３４２と、それら複数の永久磁石３４１，３４２を連結するバックヨーク３６０とを備えている。
【０１０３】
第１支持部材３２１及び第２支持部材３２２は、鉄系等の磁性材料から構成される部材であり、第１部材２０２及び第２部材２０３にそれぞれ配設（固着）される。第１支持部材３２１及び第２支持部材３２２は、第１部材２０２及び第２部材２０３の相対運動に連動して、相対的に強制振動される。強制振動の直進方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）をＸ軸、仮想線ＳＹ方向をＹ軸と仮定した場合、磁歪棒１１，１２は、その一端（図１４（ａ）左側）に対し他端（図１４（ａ）右側）が、Ｙ軸方向（図１４（ａ）左右方向）の変位、及び、Ｚ軸（図１４（ａ）紙面垂直方向）回りの回転が拘束された状態で、Ｘ軸に沿って相対的に変位される。
【０１０４】
ここで、第１支持部材３２１及び第２支持部材３２２は、磁歪棒１１，１２を、仮想線ＳＹを対称軸として線対称かつ互いに平行となるように配設（支持）する。仮想線ＳＹは、磁歪棒１１，１２の高さ方向（図１５（ｂ）上下方向）の中央を通る平面上に位置し、かつ、第１部材２０２に対して第２部材２０３が相対的に変位する方向（強制振動の方向、矢印Ｘ１又はＸ２方向）に直交する直線である。発電素子３０１は、強制振動の振幅の原点が仮想線ＳＹ上に位置するように、第１部材２０２及び第２部材２０３に配設され、剛性棒３５０は仮想線ＳＹに沿って配設される。
【０１０５】
第１支持部材３２１及び第２支持部材３２２による磁歪棒１１，１２の支持（接合）は、第１支持部材３２１及び第２支持部材３２２に凹設されたスリットに磁歪棒１１，１２の端部を挿入し、スリットの内面と磁歪棒１１，１２との隙間に接着剤を充填することで行われる。但し、かかる支持（接合）は、第１支持部材３２１及び第２支持部材３２２を圧縮変形させ、スリットの内面を磁歪棒１１，１２に密着させる方法や、各支持部材３２１，３１２と磁歪棒１１，１２とを締結ねじにより締結固定する方法等を採用することが可能である。
【０１０６】
永久磁石３４１，３４２及びバックヨーク３６０は、磁歪棒１１，１２にバイアス磁界を付与するための部材であり、それぞれ断面矩形の棒状に形成される。永久磁石３４１，３４２は、磁歪棒１２の一端および他端（図１４（ｂ）左側および右側）の下面にそれぞれ磁着される磁石である。永久磁石３４１は磁歪棒１２の一端および第１支持部材３２１に接続され、永久磁石３４２は磁歪棒１２の他端および第２支持部材３２２に接続される。バックヨーク３６０は、磁性材料から構成され、永久磁石３４１，３４２の間に架設される。
【０１０７】
永久磁石３４１，３４２は、磁極を互いに異ならせて磁歪棒１２に配設（磁着）される。即ち、永久磁石３４１は、磁歪棒１２及び第１支持部材３２１に接続される面側にＮ極、バックヨーク３６０に接続される面側にＳ極が配置される一方、永久磁石３４２は、磁歪棒１２及び第２支持部材３２２に接続される面側にＳ極、バックヨーク３６０に接続される面側にＮ極が配置される。
【０１０８】
これにより、磁歪棒１２と、永久磁石３４１，３４２と、バックヨーク３６０とにより磁気ループが形成され、永久磁石３４１，３４２の起磁力によるバイアス磁界が磁歪棒１１，１２に付与される。その結果、磁歪棒１１，１２の磁化容易方向（磁化の方向または磁化が生じ易い方向）が、磁歪棒１１，１２の軸方向（長手方向）に設定される。
【０１０９】
剛性棒３５０は、磁歪棒１１，１２より軸方向剛性の大きい磁歪材料から構成される棒材であり、磁歪棒としての機能を有しており、固定部材３２３（図１５（ａ）及び（ｂ）参照）及び第２支持部材３２２にそれぞれ両端が固着される。剛性棒３５０は、固定部材３２３に凹設されたスリットに端部が挿入され、固定部材３２３を圧縮変形してスリットの内面を剛性棒３５０に密着させることにより固着される。固定部材３２３は、第１支持部材３２１に凹設された凹部３２１ａに収装され、第１支持部材３２１に固定された軸ＡＸ（支持点）の回りに転がり軸受ＢＲを介して凹部３２１ａ内を揺動可能に軸支される。
【０１１０】
コイル３５１は、銅線から構成される線材を剛性棒３５０に巻回したコイルである。コイル３５１と剛性棒３５０との間には隙間が設けられる。本実施の形態では、コイル３５１はコイル３１，３２の巻数と同一の巻数とされる。但し、コイル３５１の巻数はコイル３１，３２の巻数と異なっていても良い。磁歪材料から構成される剛性棒３５０にコイル３５１が巻回されているので、剛性棒３５０が軸方向に変形すると剛性棒３５０の軸方向と平行な方向に磁束密度の変化が生じる。その結果、コイル３５１に電流を発生させて発電を行うことができる。
【０１１１】
第１部材２０２に対して第２部材２０３が相対移動（強制振動）するときには、転がり軸受ＢＲ（軸ＡＸ）を中心に剛性棒３５０が揺動する。第１部材２０２に対して第２部材２０３が矢印Ｘ１方向または矢印Ｘ２方向に移動すると、第１実施の形態と同様に、剛性棒３５０の軸方向剛性により磁歪棒１１，１２に軸方向の引張応力が作用し、剛性棒３５０に軸方向の圧縮応力が作用する。剛性棒３５０は磁歪材料により構成されているので、剛性棒３５０に作用する圧縮応力により剛性棒３５０が軸方向に変形し、その変形に伴い磁束密度の変化が生じる。その結果、剛性棒３５０の変形を利用してコイル３５１に電流を発生させることができる。
【０１１２】
なお、第１実施の形態や第２実施の形態の説明と同様に、磁歪棒１１，１２及び剛性棒３５０の長さを変更したり、剛性棒３５０に対する磁歪棒１１，１２の角度を変更したりすることにより、磁歪棒１１，１２や剛性棒３５０の軸方向に作用する応力の向き等を適宜設定することができる。
【０１１３】
以上のように、剛性棒３５０を磁歪材料で構成することにより剛性棒３５０の変形を発電に寄与させることができるので、スペースを有効活用することができると共に、発電効率を向上できる。また、磁歪棒１１，１２が軸方向に変形するときには剛性棒３５０も軸方向に変形するので、磁歪棒１１，１２への負荷が過剰になることを抑制できる。これにより、剛性棒３５０に磁歪棒の機能をもたせない場合と比較して、磁歪棒１１，１２の寿命（メンテナンスサイクル）を向上できる。さらに、転がり軸受ＢＲにより剛性棒３５０の一端が第１部材２０２に回転可能に軸支されているので、剛性棒３５０を第１部材２０２に弾性支持する場合と比較して、剛性棒３５０に入力される外力が弾性で緩衝されることを防止して、剛性棒３５０の軸方向の変形量を増加できる。その結果、剛性棒３５０による発電効率を向上できる。
【０１１４】
次に、図１６から図１７を参照して第５実施の形態について説明する。第１実施の形態から第４実施の形態では、第１部材２，２０２，４０２に対して第２部材３，１０３，２０３，４０３を一平面内で相対移動可能にした発電素子１，１０１，２０１，３０１について説明した。これに対し第５実施の形態では、第１部材４０２に対して第２部材４０３を複数面内で相対移動可能にした発電素子４０１について説明する。図１６は本発明の第５実施の形態における発電素子４０１を模式的に示す斜視模式図であり、図１７（ａ）は発電素子４０１を模式的に示す正面模式図であり、図１７（ｂ）は図１７（ａ）の矢印ＸＶＩＩｂ方向から視た発電素子４０１の平面模式図である。なお、図１６及び図１７においては便宜上、第１部材４０２及び第２部材４０３の外形を二点鎖線で示している。
【０１１５】
本実施の形態における発電素子４０１が配設される第１部材４０２は自動車の車体フレームであり、第２部材４０３は前輪（図示せず）を操舵可能に支持するナックルである。なお、図１６及び図１７では、第１部材４０２に対して第２部材４０３を支持するアッパアームやロアアーム等のアーム部材、第１部材４０２と第２部材４０３との間を連結する懸架装置、第１部材４０２及び第２部材４０３にそれぞれ固定され磁歪棒４１１，４１２の両端を支持する支持部材、コイル、永久磁石およびバックヨークの図示は省略する。また、図１６では、第１部材４０２に向かって左側（図１６矢印Ｒ方向）に配設される第２部材４０３（左前輪を支持するナックル）、及び、その第２部材４０３と第１部材４０２との間に介設される発電素子４０１の図示は省略する。なお、図１６及び図１７の矢印Ｕ−Ｄ，Ｌ−Ｒ，Ｆ−Ｂは、第１部材４０２（車体フレーム）の上下方向、左右方向、前後方向をそれぞれ示している。
【０１１６】
図１６に示すように発電素子４０１は、第１部材４０２と第２部材４０３との間に介設される４本の磁歪棒４１１〜４１４及び剛性棒４５０を備えて構成されている。剛性棒４５０は、第１部材４０２に対して第２部材４０３を回転可能に支持する車軸（図示せず）に沿って第１部材４０２の左右方向（図１６矢印Ｌ−Ｒ方向）に配設され、一端が支持点４５０ａにより第１部材４０２に揺動可能に支持され、他端が支持点４５０ｂにより第２部材４０３に揺動可能に支持される。
【０１１７】
磁歪棒４１１，４１２は、剛性棒４５０の支持点４５０ａの上下方向（図１６矢印Ｕ−Ｄ方向）下方に位置する支持点４１１ａ，４１２ａにより第１部材４０２に一端が揺動可能に支持され、他端が第２部材４０３に向かって延設される。磁歪棒４１１，４１２は、第２部材４０３に向かうにつれて下降しつつ後方（図１６矢印Ｂ方向）に傾斜するように配置され、剛性棒４５０の支持点４５０ｂの上下方向（図１６矢印Ｕ−Ｄ方向）下方に位置する支持点４１１ｂ，４１２ｂにより第２部材４０３に他端が揺動可能に支持される。
【０１１８】
磁歪棒４１３，４１４は、剛性棒４５０の支持点４５０ａの上下方向（図１６矢印Ｕ−Ｄ方向）上方に位置する支持点４１３ａ，４１４ａにより第１部材４０２に一端が揺動可能に支持され、他端が第２部材４０３に向かって延設される。磁歪棒４１３，４１４は、第２部材４０３に向かうにつれて下降しつつ前方（図１６矢印Ｆ方向）に傾斜するように配置され、剛性棒４５０の支持点４５０ｂの上下方向（図１６矢印Ｕ−Ｄ方向）上方に位置する支持点４１３ｂ，４１３ｂにより第２部材４０３に他端が揺動可能に支持される。
【０１１９】
磁歪棒４１１，４１２，４１３，４１４及び剛性棒４５０は、各支持点４１１ａ，４１２ａ，４１３ａ，４１４ａ，４１１ｂ，４１２ｂ，４１３ｂ，４１４ｂ，４５０ａ，４５０ｂにおいてボールジョイントにより連結される。これにより、各磁歪棒４１１，４１２，４１３，４１４及び剛性棒４５０は、図１６矢印Ｌ−Ｒ方向、矢印Ｕ−Ｄ方向および矢印Ｆ−Ｂ方向の並進３自由度を有し、矢印Ｌ−Ｒ、矢印Ｕ−Ｄ及び矢印Ｆ−Ｂの各軸回りの回転３自由度を有している。なお、磁歪棒４１１，４１２，４１３，４１４は、永久磁石およびバックヨーク（いずれも図示せず）により第１部材４０２と第２部材４０３との間に磁気ループを形成している。
【０１２０】
図１７（ａ）に示すように、発電素子４０１は、正面視において、剛性棒４５０の上下（矢印Ｕ−Ｄ方向）両側に磁歪棒４１１，４１３が配置され、それら磁歪棒４１１，４１３は、第１部材４０２から第２部材４０３に向かって下方（矢印Ｄ方向）に傾斜している。第１部材４０２に対して第２部材４０３が上下（矢印Ｕ−Ｄ方向）に揺動すると、剛性棒４５０は支持点４５０ａを中心に揺動する。そうすると、磁歪棒４１１，４１３の支持点４１１ｂ，４１３ｂは、支持点４５０ａと一定距離を保ちつつ上下（矢印Ｕ−Ｄ方向）に揺動する。
【０１２１】
剛性棒４５０は磁歪棒４１１，４１３より軸方向長が大きいので、剛性棒４５０の支持点４５０ａを中心とする支持点４５０ｂの円弧（第１円弧）の曲率は、磁歪棒４１１，４１３の支持点４１１ａ，４１３ａを中心とする支持点４１１ｂ，４１３ｂの円弧（第２円弧）の曲率より小さい。そうすると、揺動する磁歪棒４１１，４１３には、支持点４１１ｂ，４１３ｂが第２円弧から外れる方向に応力が作用するので、第２実施の形態と同様に、磁歪棒４１１，４１３に軸方向の引張応力または圧縮応力が作用する。
【０１２２】
また、図１７（ｂ）に示すように、発電素子４０１は、平面視において、剛性棒４５０の前後（矢印Ｆ−Ｂ方向）両側に磁歪棒４１１，４１２及び磁歪棒４１３，４１４が配置され、磁歪棒４１１，４１２は、第１部材４０２から第２部材４０３に向かって後方（矢印Ｂ方向）に傾斜している。また、磁歪棒４１３，４１４は、第１部材４０２から第２部材４０３に向かって前方（矢印Ｆ方向）に傾斜している。
【０１２３】
第１部材４０２に対して第２部材４０３が前後（矢印Ｆ−Ｂ方向）に揺動すると、剛性棒４５０は支持点４５０ａを中心に揺動する。そうすると、磁歪棒４１１，４１２の支持点４１１ｂ，４１２ｂは、支持点４５０ａと一定距離を保ちつつ前後（矢印Ｆ−Ｂ方向）に揺動する。同様に、磁歪棒４１３，４１４の支持点４１３ｂ，４１４ｂも、支持点４５０ａと一定距離を保ちつつ前後（矢印Ｆ−Ｂ方向）に揺動する。この場合も上記と同様に、磁歪棒４１１〜４１４に軸方向の引張応力または圧縮応力が作用する。
【０１２４】
なお、磁歪棒４１１〜４１４の軸が剛性棒４５０の軸に対して傾斜しているので、第２部材４０３を剛性棒４５０の軸回りに回転させる外力が第２部材４０３に入力された場合にも、磁歪棒４１１〜４１４の軸方向に引張応力または圧縮応力を作用させることができる。これにより、発電が可能となる外力の入力方向（第１部材４０２に対する第２部材４０３の相対変位方向）を増やすことができるので、発電効率を向上できる。
【０１２５】
以上のように、剛性棒４５０の一端側の支持点４５０ａ及び磁歪棒４１１〜４１４の一端側の支持点４１１ａ，４１２ａ，４１３ａ，４１４ａは、第１部材４０２に対して第２部材４０３が相対移動するときの相対移動前後の第１部材４０２及び第２部材４０３が位置する一の仮想平面（図１７（ａ）紙面）内、及び、その一の仮想平面と交差する平面（図１７（ｂ）紙面）内に位置するように設定されている。これにより、一の仮想平面に沿う方向（矢印Ｕ−Ｄ方向）に振動が入力される場合だけでなく、その一の仮想平面と交差する平面に沿う方向（矢印Ｂ−Ｆ方向）に振動が入力される場合にも、磁歪棒４１１〜４１４を軸方向に伸張または収縮させることができる。これにより、発電効率の更なる向上を図ることができる。
【０１２６】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。
【０１２７】
上記実施の形態では、第１支持部材２１，２２１，３２１が一の部材として形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、磁歪棒１１，１１１，２１１を支持する部分と磁歪棒１２，１１２，２１２を支持する部分とが別体とされた二の部材から形成されていても良い。第２支持部材２２，２２２，３２２についても同様である。
【０１２８】
上記第１実施の形態および第４実施の形態では、磁歪棒１１，１２が仮想線ＳＹに対して線対称に配設される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、磁歪棒１１，１２が仮想線ＳＹに対して非対称（仮想線ＳＹに対する磁歪棒１１の傾斜方向と仮想線ＳＹに対する磁歪棒１２の傾斜方向とが同じ方向の場合を含む）であっても良い。即ち、磁歪棒１１，１２が、仮想線ＳＹ（即ち、強制振動の直進方向（図１（ａ）矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に直交する線）に対してそれぞれ傾斜して配設されていれば良い。
【０１２９】
上記実施の形態では、初期位置（強制振動の振幅の原点にある状態）では磁歪棒１１，１２，１１１，１１２，２１１，２１２，４１１，４１２，４１３，４１４が無負荷状態とされる状態で発電素子１，１０１，２０１，３０１，４０１が構成（使用）される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、初期位置において、磁歪棒１１，１２，１１１，１１２，２１１，２１２，４１１，４１２，４１３，４１４に一定荷重が付与される状態で発電素子１，１０１，２０１，３０１，４０１を使用しても良い。即ち、磁歪棒１１，１２，１１１，１１２，２１１，２１２，４１１，４１２，４１３，４１４を軸方向に収縮させた（軸方向に圧縮応力を付与した）状態で、発電素子１，１０１，２０１，３０１，４０１を構成（使用）しても良い。
【０１３０】
上記実施の形態では、その説明を省略したが、発電素子１，１０１，２０１，３０１，４０１の適用対象として、自動車を例示したが、必ずしもこれに限られるものではなく、船舶や鉄道車両などの移動体、工場設備（例えば、プレス機）などの固定物、人体などであっても良い。即ち、その移動や駆動、運動に起因して少なくとも強制振動を発生するものであれば良くその形態は限定されない。
【０１３１】
また、発電素子１，１０１，２０１，３０１，４０１が装着される対象として、自動車の車体フレーム及びエンジンブラケット、又は、自動車の車体フレーム及びナックルを例示したが、これに限られるものではない。例えば、自動車の車体フレーム及びサスペンションアーム、自動車の車体フレームとドア、などであっても良い。いずれの場合であっても、発電素子１，１０１，２０１，３０１，４０１は、例えば、車体フレーム及びエンジンブラケットに直接配設される必要はない。即ち、車体フレーム及びエンジンブラケットは必ずしも強制振動のみを発生させるものではないので、車体フレームに対するエンジンブラケットの相対移動に伴い強制振動する二部材を備えた構造体を設け、その構造体の二部材（第１部材および第２部材）の間に発電素子１，１０１，２０１，３０１，４０１は配設することが好ましい。
【０１３２】
上記実施の形態では説明を省略したが、第２部材３，１０３，２０３，４０３を錘にして、第１部材に対して第２部材３，１０３，２０３，４０３を吊設することは当然可能である。この場合、第１部材に対して第２部材（錘）を自由振動させることが可能である。また、吊設された第２部材（錘）の慣性を利用して第２部材を静止させ、その第２部材に対して第１部材を強制振動させることは可能である。第２部材に対して第１部材を強制振動させる場合、少なくとも第２部材（錘）に対して剛性棒を回転可能に軸支するか剛性棒を弾性支持する。
【０１３３】
上記各実施の形態では、磁歪棒１１，１２，１１１，１１２，２１１，２１２，４１１，４１２，４１３，４１４の軸方向長に対して剛性棒５０，２５０，３５０，４５０の軸方向長が大きい値に設定された場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、磁歪棒の軸方向長に対して剛性棒の軸方向長を小さい値に設定したり、複数の剛性棒の軸方向長を異なる値に設定したりすることは当然可能である。これらは適宜設定することが可能である。
【０１３４】
例えば、第１実施の形態において、磁歪棒１２の軸方向長を磁歪棒１１及び剛性棒５０の軸方向長より大きい値に設定した場合には、第１部材２に対して第２部材３を相対振動させることにより、磁歪棒１１及び剛性棒５０に引張歪みを与え、磁歪棒１２に圧縮歪みを与えるように設定できる。このように磁歪棒１１，１２及び剛性棒５０の軸方向長を適宜設定することにより、各棒に与える歪みの方向（引張または圧縮）を、発電の要求特性に応じて適宜設定することができる。
【０１３５】
上記各実施の形態では、バックヨーク（剛性棒）５０又はバックヨーク２６０，３６０を設け、永久磁石４１，４２，１４１，１４２，２４１，２４２，３４１，３４２の起磁力により磁歪棒１１，１２，１１１，１１２，２１１，２１２，４１１，４１２，４１３，４１４にバイアス磁化を印加する場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、永久磁石に代えて、電磁石を利用することは当然可能である。また、発電素子１，１０１，２０１，３０１，４０１の外部からの磁場により磁気回路に漏れ磁束が発生する構成であれば、発電素子１，１０１，２０１，３０１，４０１の外部に磁石を配置した構成や、バックヨークを省略した構成とすることは可能である。
【符号の説明】
【０１３６】
１，１０１，２０１，３０１，４０１  発電素子
２，２０２，４０２                  第１部材
３，１０３，２０３，４０３          第２部材
１１，１２，１１１，１１２，２１１，２１２，４１１，４１２，４１３，４１４  磁歪棒
１１ａ，１１ｂ，１２ａ，１２ｂ，１１１ａ，１１２ａ，１１１ｂ，１１２ｂ，４１１ａ，４１２ａ，４１３ａ，４１４ａ，４１１ｂ，４１２ｂ，４１３ｂ，４１４ｂ  支持点
３１，３２，３５１                  コイル
４１，４２，１４１，１４２，２４１，２４２，３４１，３４２  永久磁石（磁石）
５０，２５０，３５０，４５０        剛性棒
５０ａ，５０ｂ，４５０ａ，４５０ｂ  支持点
ＡＸ                                軸（支持点）
Ｃ１                                第１円弧
Ｃ２，Ｃ３                          第２円弧
【図１】
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【図２】
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【図３】
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【図４】
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【図５】
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【図６】
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【図７】
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【図８】
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【図９】
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【図１０】
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【図１１】
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【図１２】
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【図１３】
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【図１４】
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【図１５】
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【図１６】
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【図１７】
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【図１８】
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