(57)【特許請求の範囲】
【請求項１】
支持部材と、
一端側が固定端となり、他端側が振動端となるように、一端側で前記支持部材に取り付けられた第１磁歪部材と、
前記第１磁歪部材と並んで配置され、一端側が固定端となり、他端側が振動端となるように、一端側で前記支持部材に取り付けられた第２磁歪部材と、
前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とが連動して振動するように、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とを接続する振動連動部材と、
前記第１磁歪部材及び前記第２磁歪部材のうちの少なくとも一方の磁歪部材の周りに巻かれたコイルと、
磁石を含み、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とを一端側同士、及び、他端側同士で磁気的に接続して、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とに逆向きの磁場が印加され前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とが互いに磁路の戻り部となるような磁路を形成する磁路形成部材と
を有し、
前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とは、相互に対向する部分を有する第３磁歪部材の対向部分で形成されており、前記第３磁歪部材の前記対向部分以外の部分が、前記磁路形成部材の一部を形成している発電装置。
【請求項２】
前記コイルは、前記第１磁歪部材の周りに巻かれ、さらに、
前記第２磁歪部材の周りに巻かれた他のコイルを有する請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
前記磁路形成部材が、前記振動連動部材を兼ねる請求項１または２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記磁路形成部材は、前記磁石と、ヨーク部材とを含む請求項１〜３のいずれか１項に記載の発電装置。
【請求項５】
支持部材と、
一端側が固定端となり、他端側が振動端となるように、一端側で前記支持部材に取り付けられた第１磁歪部材と、
前記第１磁歪部材と並んで配置され、一端側が固定端となり、他端側が振動端となるように、一端側で前記支持部材に取り付けられた第２磁歪部材と、
前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とが連動して振動するように、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とを接続する振動連動部材と、
前記第１磁歪部材及び前記第２磁歪部材のうちの少なくとも一方の磁歪部材の周りに巻かれたコイルと、
磁石を含み、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とを一端側同士、及び、他端側同士で磁気的に接続して、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とに逆向きの磁場が印加され前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とが互いに磁路の戻り部となるような磁路を形成する磁路形成部材と
を有し、
前記第１磁歪部材を形成する磁歪材料と、前記第２磁歪部材を形成する磁歪材料とは、正負の特性が一致しており、
前記支持部材は、前記第１磁歪部材及び前記第２磁歪部材を収める容器部分を含み、
前記コイルは、前記容器部分の周りに巻かれている発電装置。
【請求項６】
前記振動連動部材は、板状部材であり、前記板状部材の上面上及び下面上にそれぞれ前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とが形成されている請求項５に記載の発電装置。
【請求項７】
前記容器部分は密閉構造であり、内部が減圧されている請求項６に記載の発電装置。
【請求項８】
前記磁路形成部材は、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とを他端側同士で磁気的に接続する部分が、錘を兼ねる請求項１〜７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】
本発明は、発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
磁歪現象とは、磁性体が外部から印加された磁場により変形する現象である。磁歪現象を示す磁歪材料に、外部磁場を印加した状態で外部から力を加えて変形させることにより、磁歪材料内部の磁化が変化する。この現象を、逆磁歪現象もしくはビラリ効果という。逆磁歪現象を利用した発電装置が提案されている（例えば、特許文献１、非特許文献１及び２参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開平９−９００６５号公報
【非特許文献】
【０００４】
【非特許文献１】湘南メタルテック株式会社、“ＳＭＴ開発の逆磁歪式振動発電機のご紹介”、［online］、［平成２４年２月７日検索］、インターネット＜URL:http://www.shonan-metaltec.com/HPdata/info_gyakujiwai_hatudenki.pdf＞
【非特許文献２】上野敏幸、“磁歪材料を用いたマイクロ振動発電素子”、［online］、平成２２年８月６日、金沢大学新技術説明会、［平成２４年２月７日検索］、インターネット＜URL:http://jstshingi.jp/abst/p/10/1022/kanazawa1.pdf＞
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明の一目的は、逆磁歪現象を用いた発電装置であって、新規な構造を有す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】
【０００６】
本発明の一観点によれば、支持部材と、一端側が固定端となり、他端側が振動端となるように、一端側で前記支持部材に取り付けられた第１磁歪部材と、前記第１磁歪部材と並んで配置され、一端側が固定端となり、他端側が振動端となるように、一端側で前記支持部材に取り付けられた第２磁歪部材と、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とが連動して振動するように、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とを接続する振動連動部材と、前記第１磁歪部材及び前記第２磁歪部材のうちの少なくとも一方の磁歪部材の周りに巻かれたコイルと、磁石を含み、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とを一端側同士、及び、他端側同士で磁気的に接続して、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とに逆向きの磁場が印加され前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とが互いに磁路の戻り部となるような磁路を形成する磁路形成部材とを有し、前記第１磁歪部材と前記第２磁歪部材とは、相互に対向する部分を有する第３磁歪部材の対向部分で形成されており、前記第３磁歪部材の前記対向部分以外の部分が、前記磁路形成部材の一部を形成している発電装置が提供される。
【発明の効果】
【０００７】
第１磁歪部材及び第２磁歪部材の一端側同士、及び、他端側同士を磁気的に接続して、両磁歪部材に逆向きの磁場が印加され、両磁歪部材が互いに磁路の戻り部となるような磁路を形成することができる。これにより、例えば、振動発電装置の振動部分の剛性を下げることが容易になり、発電効率向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【０００８】
【図１】図１は、第１実施例による振動発電装置の（基準状態における）概略正面図である。
【図２】図２は、第１実施例による振動発電装置の（歪状態における）概略正面図である。
【図３−１】図３Ａ及び図３Ｂは、それぞれ、第１実施例の第１変形例及び第２変形例による振動発電装置の概略正面図である。
【図３−２】図３Ｃは、第１実施例の第３変形例による振動発電装置の概略正面図である。
【図４】図４は、第１実施例の第４変形例による振動発電装置の（歪状態における）概略正面図である。
【図５】図５は、第２実施例による振動発電装置の概略正面図である。
【図６】図６Ａ及び図６Ｂは、それぞれ、第３実施例、及び、第３実施例の変形例による振動発電装置の概略正面図である。
【図７】図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、比較例による振動発電装置の概略上面図及び概略正面図である。
【発明を実施するための形態】
【０００９】
まず、図１を参照して、本発明の第１実施例による振動発電装置の構造について説明する。発電装置の作製には、各種加工技術を適宜用いることができる。図１は、第１実施例による振動発電装置の概略正面図である。支持部材１に、磁歪材料で形成された磁歪部材２と磁歪部材３とが取り付けられている。
【００１０】
磁歪部材２を形成する磁歪材料及び磁歪部材３を形成する磁歪材料として、例えば、ともに正の磁歪材料（例えば鉄ガリウム合金（Ｇａｌｆｅｎｏｌ））を用いることができる。磁歪部材２及び３は、例えば、同一形状であり、一方向に長い板状（例えば厚さ２ｍｍ、幅４．６ｍｍ、長さ６０ｍｍ）である。磁歪部材２及び３は、対向するように並んで配置され、それぞれ、長さ方向一端側が支持部材１に固定され、他端側が厚さ方向に振動可能な片持ち梁構造となっている。支持部材１は、例えば、銅等の非磁性体で形成されている。発電時は、支持部材１が機械等の外部の振動源に取り付けられて使用され、磁歪部材２及び３が振動する。
【００１１】
磁歪部材２及び３の他端部（振動端部）同士を、永久磁石４が接続している（磁歪部材２及び３の他端部（振動端部）同士が、永久磁石４を介して接着されている）。また、磁歪部材２及び３の一端部（固定端部）同士を、永久磁石５が接続している。永久磁石４及び５は、例えば、それぞれ強さ０．５Ｔ程度のネオジム磁石である。振動端部同士が永久磁石４で接続されていることにより、磁歪部材２及び３とは、連動して一体的に振動する。なお、振動を連動させるという観点からは、磁歪部材２及び３を振動端側で接続する部材は、磁石である必要はない。
【００１２】
永久磁石４及び５は、それぞれ、磁歪部材厚さ方向に逆向きに磁化されている。例えば図１に示すように、永久磁石４は紙面上側がＳ極で紙面下側がＮ極、永久磁石５は紙面下側がＳ極で紙面上側がＮ極である。図１に示す例では、永久磁石４のＳ極からＮ極へ、磁歪部材３の振動端部から固定端部へ、永久磁石５のＳ極からＮ極へ、磁歪部材２の固定端部から振動端部へ、と進んで永久磁石４に戻る磁路が形成されている。
【００１３】
つまり、永久磁石４及び５により磁歪部材２に印加される磁場は、固定端側から振動端側に向き、磁歪部材３に印加される磁場は、振動端側から固定端側に向く。このように、磁歪部材２に印加される磁場と、磁歪部材３に印加される磁場とが逆向きとなる。これは、磁歪部材２と磁歪部材３とが、互いに、磁路の戻り部となるヨークの役割をしていると捉えることができる。
【００１４】
永久磁石４及び５により印加される磁場に伴い、磁歪部材２には、固定端側から振動端側に向く磁束密度Ｂ２が生じ、磁歪部材３には、振動端側から固定端側に向く磁束密度Ｂ３が生じる。磁歪部材２の周りにコイル６が巻かれており、磁歪部材３の周りにコイル７が巻かれている。図１に示す例では、コイル６とコイル７とが、バイアス磁場方向に対して同じ向きに巻かれている。
【００１５】
次に、図２を参照して、第１実施例による振動発電装置の動作について説明する。図２は、振動時に磁歪部材２及び３が歪んだ状態を示し、磁歪部材２及び３が紙面下方に歪んだ状態を例示する。
【００１６】
これに対し、図１は、振動していない状態、あるいは、振動の途中で磁歪部材２及び３が歪んでいない状態を示す。図１に示すような振動していない状態あるいは歪みのない状態を、基準状態と呼び、図２に示すような歪んだ状態を、歪状態と呼ぶこととする。
【００１７】
磁歪部材２及び３の振動端部同士が振動連動部材（永久磁石）４を介して接続されていることにより、磁歪部材２の振動と磁歪部材３の振動とが連動する。磁歪部材２及び３が一体となった構造体８は、上下方向に振動する際の歪みの中立面が、磁歪部材２と磁歪部材３との間に配置されるように形成されている。
【００１８】
従って、構造体８が紙面下側に歪んだときは、上側磁歪部材２に引張歪が生じるとともに、下側磁歪部材３に圧縮歪が生じる。一方、構造体８が紙面上側に歪むときは、上側磁歪部材２に圧縮歪が生じるとともに、下側磁歪部材３に引張歪が生じる。磁歪部材２及び３は、それぞれ、歪の無い基準状態、圧縮歪が生じた歪状態、歪の無い基準状態、及び引張歪が生じた歪状態を繰り返して振動する。磁歪部材２と磁歪部材３とで、歪の方向（圧縮歪であるか引張歪であるか）は逆になる。
【００１９】
一般に、外部から磁場が印加された状態で、磁歪材料に変形が加わることにより、磁歪材料に生じる磁束密度が変化する（逆磁歪現象もしくはビラリ効果）。磁歪材料を、例えば、Ｇａｌｆｅｎｏｌのような正の磁歪材料とし、基準状態において、印加磁場の大きさは、磁歪部材の磁束密度を飽和させない程度（飽和磁化の半分程度もしくはそれ以下）とする。
【００２０】
引張歪が生じる場合、つまり磁歪部材が伸びる場合は、磁歪部材に生じる磁束密度の長さ方向成分（磁化成分）が、基準状態のそれに比べて大きくなる。一方、圧縮歪が生じる場合、つまり磁歪部材が縮む場合は、磁歪部材に生じる磁束密度の長さ方向成分（磁化成分）が、基準状態のそれに比べて小さくなる。従って、振動に伴い、各磁歪部材に生じる磁束密度の長さ方向成分が、周期的に増減する。
【００２１】
コイル６及び７には、それぞれ、磁歪部材２及び３の振動に伴う磁束密度変化を妨げるような誘導電流が生じる。これにより、発電を行うことができる。例えば図２に示す状態において、上側磁歪部材２に巻かれたコイル６には、磁束密度Ｂ２の増加を妨げる向きに誘導磁場ＩＦ２が生じるように、磁歪部材２の振動端側から固定端側に向かって誘導電流ＩＣ２が流れる（コイルに誘導電流ＩＣ２が流れ、磁束変化を妨げるような磁場ＩＦ２が生じる）。この場合、電源としては固定端側がプラス極性、振動端側がマイナス極性となる。
【００２２】
一方、下側磁歪部材３に巻かれたコイル７には、磁束密度Ｂ３の減少を妨げる向きに誘導磁場ＩＦ３が生じるように、磁歪部材３の振動端側から固定端側に向かって誘導電流ＩＣ３が流れる（コイルに誘導電流ＩＣ３が流れ、磁束変化を妨げるような磁場ＩＦ３が生じる）。この場合、電源としては固定端側がプラス極性、振動端側がマイナス極性となる。
【００２３】
図２に示す例では、コイル６とコイル７とをバイアス磁場方向に対して同じ向きに巻いていることにより、磁歪部材２側と磁歪部材３側とで、振動端側と固定端側の電源極性を揃えることができる。なお、コイル６とコイル７とを逆向きに巻いた場合は、磁歪部材２側と磁歪部材３側とで電源極性が逆向きになるが、同様の機構で発電することができる。
【００２４】
なお、各磁歪部材２、３の形状は、板状に限定されず、例えば棒状とすることもできる。ただし、効率的な振動を生じさせる観点からは、上記実施例のように、一方向に振動が生じやすい異方性を有する形状とすることが好ましい。磁歪部材２及び３は、振動が生じやすい方向を揃えて、振動が生じやすい方向に並んで配置されていることが好ましい。
【００２５】
なお、上記実施例では、磁歪部材２及び３の振動端側同士及び固定端側同士を、それぞれ磁石４及び５で直接接続して、磁路を形成した。磁歪部材２及び３の振動端側同士及び固定端側同士を、磁気的に接続して磁路を形成する構造は、上記実施例に示したものに限定されない。その他の磁路形成構造として、例えば、以下の第１変形例〜第３変形例のようなものが挙げられる。
【００２６】
まず、図３Ａを参照して、第１実施例の第１変形例による振動発電装置について説明する。第１変形例では、磁歪部材２の振動端側外側と固定端側外側に、それぞれヨーク部材１１及び１２が接続されており、磁歪部材３の振動端側外側と固定端側外側に、それぞれヨーク部材１３及び１４が接続されている。ヨーク部材１１〜１４は、例えば軟鉄で形成される。なお、図示をわかりやすくするため、磁歪部材は右上りのハッチング、ヨーク部材は左上りのハッチングで示す。
【００２７】
磁歪部材２及び３の固定端が、それぞれ、ヨーク部材１２及び１４を介して、支持部材１に取り付けられている。振動端側でヨーク部材１１とヨーク部材１３とが、永久磁石４を介して接続され、固定端側でヨーク部材１２とヨーク部材１４とが、永久磁石５を介して接続されている。このような構造で磁路を形成することもできる。
【００２８】
なお、第１変形例では、ヨーク部材１１、永久磁石４、及びヨーク部材１３が、磁歪部材２と磁歪部材３とを磁気的に接続する磁気的な接続部材であるとともに、磁歪部材２の振動と磁歪部材３の振動とを連動させる機械的な接続部材（振動連動部材）を兼ねている。
【００２９】
次に、図３Ｂを参照して、第１実施例の第２変形例による振動発電装置について説明する。振動端側で永久磁石４が磁歪部材２及び３を接続している構造は、第１実施例と同様である。第２変形例では、磁歪部材２及び３の固定端部が、ヨーク部材２１に取り付けられており、固定端側で、ヨーク部材２１が、磁歪部材２及び３を磁気的に接続している。このような構造で磁路を形成することもできる。なお、ヨーク部材２１は、磁歪部材２及び３を片持ち梁構造で保持する支持部材１の一部としても捉えることができる。
【００３０】
次に、図３Ｃを参照して、第１実施例の第３変形例による振動発電装置について説明する。振動端側で永久磁石４が磁歪部材２及び３を接続している構造は、第１実施例と同様である。第３変形例では、厚さ方向断面がＵ字形状で、対向部分３１ａ及び３１ｃが接続部分３１ｂで接続された磁歪部材３１が用いられている。
【００３１】
磁歪部材３１の対向部分３１ａ及び３１ｃが、それぞれ、磁歪部材２及び３として用いられる。磁歪部材３１の接続部分３１ｂは、ヨークとして機能し、固定端側で、磁歪部材２及び３を磁気的に接続する。なお、接続部分３１ｂは、磁歪部材２及び３を片持ち梁構造で保持する支持部材１の一部としても捉えることができる。第３変形例のように、磁歪部材２及び３は、分離されていなくてもよい。このような構造で磁路を形成することもできる。
【００３２】
なお、第１実施例及び第１変形例〜第３変形例では、磁歪部材２及び３の振動端部同士を磁気的に接続する接続部材中に永久磁石を配置したが、磁歪部材２及び３の振動端部同士を磁気的に接続する接続部材として、ヨーク部材のみを用いることもできる（例えば後述の第３実施例参照）。永久磁石は、磁路内のどこかに少なくとも１つ配置されていればよい。
【００３３】
なお、上述の第１実施例及び第１変形例〜第３変形例では、磁歪部材２及び３を、ともに正の磁歪材料で形成したが、磁歪部材２及び３の材料は、正の磁歪材料に限定されない。
【００３４】
次に、図４を参照して、第１実施例の第４変形例による振動発電装置について説明する。第４変形例は、磁歪部材２及び３を、ともに負の磁歪材料で形成した例である。図４は、図２と同様に、磁歪部材２及び３が紙面下方に歪んだ状態を例示する。
【００３５】
負の磁歪材料では、正の磁歪材料とは逆に、印加磁場により磁歪部材に生じた磁束密度が、引張歪により小さくなり、圧縮歪により大きくなる。従って、図４に示す状態において、上側磁歪部材２に巻かれたコイル６には、磁束密度Ｂ２の減少を妨げる向きに誘導磁場ＩＦ２が生じるように誘導電流ＩＣ２が流れ、下側磁歪部材３に巻かれたコイル７には、磁束密度Ｂ３の増加を妨げる向きに誘導磁場ＩＦ３が生じるように誘導電流ＩＣ３が流れる。このように、磁歪部材２及び３を、ともに負の磁歪材料で形成しても、発電を行うことができる。
【００３６】
なお、磁歪部材２側と磁歪部材３側とでは、それぞれ独立に発電を行うことができるので、さらに他の変形例として、磁歪部材２及び３を正負が異なる磁歪材料で形成することもできる。なお、磁歪部材２側と磁歪部材３側とでは、それぞれ独立に発電を行うことができるので、少なくとも一方の磁歪部材の周りにコイルが配置されていれば、発電を行うことができる。
【００３７】
次に、図５を参照して、第２実施例による発電装置について説明する。図５は、第２実施例による振動発電装置の概略正面図である。第１実施例のように磁歪部材２及び３に別々のコイル６及び７を巻く替わりに、第２実施例では、磁歪部材２及び３に共通のコイル４１を巻いている。その他の構造は、図１に示した第１実施例と同様である。磁歪部材２及び３は、正負の特性が一致しており、例えば、ともに正の磁歪材料で形成されている。なお、第２実施例（及び、後述の第３実施例とその変形例）では、煩雑さを避けるため、コイルの図示を一部簡略化している。
【００３８】
ここで、再び図２及び図４を参照する。図２に示したように、磁歪部材２及び３がともに正の磁歪材料で形成されている場合、あるいは、図４に示したように、磁歪部材２及び３がともに負の磁歪材料で形成されている場合、つまり、磁歪部材２及び３を形成する磁歪材料の正負の特性が一致している場合は、磁歪部材２及び３に巻かれたコイル６、７に生じる誘導磁場ＩＦ２及びＩＦ３の向きが揃う。
【００３９】
従って、磁歪部材２及び３を形成する磁歪材料の正負の特性が一致している場合は、磁歪部材２及び３に共通のコイル４１を巻いて、発電を行うことができる。これにより、例えば、磁歪部材２及び３に別々にコイルを巻く手間が省かれる。
【００４０】
次に、図６Ａを参照して、第３実施例による発電装置について説明する。図６Ａは、第３実施例による振動発電装置の概略正面図である。支持層５２の上面上及び下面上に、それぞれ、薄膜状の磁歪部材（磁歪層）５１及び５３が形成されて、構造体５４が形成されている。第２実施例と同様に、磁歪層５１及び５３を形成する磁歪材料は、正負の特性が一致している。
【００４１】
磁歪層５１及び５３は、例えば、液体急冷凝固法により形成されたＧａｌｆｅｎｏｌリボン材料（例えば厚さ３００μｍ）である。支持層５２は、例えばプラスチック板（例えば厚さ５００μｍ程度）である。例えば接着剤による接着により、支持層５２上に磁歪層５１及び５３を形成することができる。このように、支持層上に形成することにより、単独では振動部材としての靭性が不足する磁歪部材であったとしても、用いることができる。なお、薄膜状の磁歪部材は、切削や研磨で得られた薄板状のものでもかまわないし、薄膜スパッタで形成されたものでもかまわない。
【００４２】
構造体５４の固定端部を、上側永久磁石５５と下側永久磁石５７とが挟み込み、永久磁石５５と永久磁石５７とを、ヨーク部材５６が接続している。つまり、磁歪層５１及び５３の固定端部同士を、永久磁石５５、ヨーク部材５６、及び永久磁石５７が、磁気的に接続している。一方、磁歪層５１及び５３の振動端部同士を、ヨーク部材５８が、構造体５４を上下から挟むようにして、磁気的に接続している。第３実施例では、このようにして磁路が形成されている。
【００４３】
第３実施例では、磁歪層５１及び５３の間に支持層５２が介在する構造体５４が形成されている。そのため、振動端側ではヨーク５８が構造体５４を上下から挟む構造を取り、固定端側では永久磁石５５及び５７が構造体５４を上下から挟む構造を取るようにして、磁路を形成している。
【００４４】
構造体５４の周りに、つまり、磁歪層５１及び５３の周りに、コイル５９が巻かれている。第３実施例も、第２実施例と同様に、２つの磁歪部材に共通のコイルが巻かれた構造により、発電を行うことができる。
【００４５】
支持層５２は、磁歪層５１及び５３の振動を連動させる振動連動部材としても機能する。また、磁歪層５１及び５３の振動端部同士を接続するヨーク部材５８を、振動連動部材と捉えることもできる。
【００４６】
永久磁石５５及び５７と、ヨーク部材５６との間隙部分に、非磁性体（例えば銅、プラスチック、セラミクス）で形成された部材６０が配置されている。外部の振動源に発電装置を取り付ける取り付け部材６１に、固定端側のヨーク部材５６が取り付けられている。なお、磁歪層５１及び５３を（構造体５４を）片持ち梁構造で保持しているという観点からは、永久磁石５５、ヨーク部材５６、及び永久磁石５７（と部材６０）を、支持部材６２の一部として捉えることができる。振動源に発電装置を取り付ける取り付け部材６１に取り付けられた、発電動作を行う部分を、発電構造体６３と呼ぶこととする。
【００４７】
次に、図６Ｂを参照して、第３実施例の変形例による発電装置について説明する。第３実施例の発電構造体６３からコイル５９を除いた構造体６３Ａが、ケース７１の内部に取り付けられている。構造体６３Ａは、固定端側のヨーク部材５６でケース７１に取り付けられており、ケース７１が、外部の振動源に取り付けられて、磁歪層５１及び５３を含む構造体５４が、ケース７１内で振動する。
【００４８】
ケース７１は、例えばプラスチックで形成されている。ケース７１にコイル７２を巻くことによって、磁歪層５１及び５３の周りにコイル７２を巻くことができ、発電を行うことができる。図６Ａに示した第３実施例のように、磁歪層５１及び５３の周りに直接コイル５９を巻く替わりに、本変形例のように、ケース７１の周りにコイル７２を巻くこともできる。
【００４９】
ケース７１の材料として、非磁性体で絶縁性の高いもの（例えばプラスチックやセラミクス）が好ましい。なお、ケース７１として密閉構造のものを用い、ケース７１の内部を減圧することにより、構造体５４の振動の大気による減衰を抑制するようにしてもよい。
【００５０】
次に、比較例による振動発電装置について説明する。比較例による振動発電装置は、金沢大学理工研究域電子情報学系の上野敏幸准教授による資料「磁歪材料を用いたマイクロ振動発電素子」（上記「背景技術」の欄参照）を参照している。
【００５１】
図７Ａ及び図７Ｂは、それぞれ、比較例による振動発電装置の概略上面図及び概略正面図である。比較例の振動発電装置は、対向配置された磁歪部材１０１及び１０２を有する。  磁歪部材１０１及び１０２は、例えばともに正の磁歪材料で形成されている。磁歪部材１０１及び１０２は、それぞれ、一端部がヨーク部材１０３に取り付けられ、他端部がヨーク部材１０４に取り付けられている。ヨーク部材１０４に永久磁石１０５が接続され、ヨーク部材１０３に永久磁石１０７が接続され、永久磁石１０５と永久磁石１０７とが、ヨーク部材１０６で接続されている。
【００５２】
図７Ａ及び図７Ｂに示す例では、永久磁石１０７のＳ極からＮ極へ、ヨーク部材１０３を介し磁歪部材１０１及び１０２の一端部から他端部へ、ヨーク部材１０４を介し永久磁石１０５のＳ極からＮ極へ、ヨーク部材１０６の永久磁石１０５側端部から永久磁石１０７側端部へ、と進んで永久磁石１０７に戻る磁路が形成されている。比較例の振動発電装置は、磁歪部材１０１及び１０２に同じ向きの磁場が印加されており、ヨーク部材１０６が、磁路の戻り部となっている。
【００５３】
磁歪部材１０１及び１０２に、それぞれ、コイル１０８及び１０９が巻かれている。片方のヨーク部材、例えばヨーク部材１０３が、外部の振動源に取り付けられて、ヨーク部材１０３側を固定端、ヨーク部材１０４側を振動端として、磁歪部材１０１及び１０２が振動する。
【００５４】
振動に伴い、磁歪部材１０１及び１０２が下方に歪むと、上側磁歪部材１０１に引張歪が生じ磁束が増加するとともに、下側磁歪部材１０７に圧縮歪が生じ磁束が減少する。磁歪部材１０１及び１０２が上方に歪むと、上側磁歪部材１０１に圧縮歪が生じ磁束が減少するとともに、下側磁歪部材１０２に引張歪が生じ磁束が増加する。振動に伴う磁束変化により、コイル１０８及び１０９に誘導電流が生じ、発電を行うことができる。
【００５５】
比較例による振動発電装置では、磁歪部材１０１及び１０２に同じ向きの磁場が印加され、磁路の戻り部として、ヨーク部材１０６が配置されている。従って、磁歪部材１０１及び１０２の振動の際、ヨーク部材１０６も振動することとなる。すなわち、ヨーク部材１０６に起因して、振動発電装置の振動部分の剛性が高くなる。このため、加速度の弱い振動に対する発電の効率を高めることが難しい。
【００５６】
実施例による振動発電装置では、対向配置された２つの磁歪部材が互いに磁路の戻り部を形成しており、磁路の戻り部を形成するために別のヨーク部材を配置しなくてもよい。このため、比較例の発電装置に比べて、振動部分の剛性を低くすることが容易となり、加速度の弱い振動に対する発電の効率を高めることが容易となる。また、磁歪部材で形成された磁路の戻り部を発電に利用可能という観点で、発電効率が高められていると捉えることもできる。
【００５７】
実施例による振動発電装置は、また、対向配置された２つの磁歪部材の正負の特性が一致しているとき、誘導磁場の向きが両方の磁歪部材側で揃う。これにより、両磁歪部材に共通のコイルを巻いた構造を採用することができる。
【００５８】
さらに、このような場合、両磁歪部材の周りに直接コイルを巻いた構造に限らず、両磁歪部材を収めるケースの周りにコイルを巻いた構造を採用することもできる。なお、磁歪部材の周りに直接コイルを巻いた場合、磁歪部材の振動時に、ある程度は追随してコイルも振動することとなる。振動部分の剛性を下げるという観点から、ケースの周りにコイルを巻いた構造は好ましいといえる。
【００５９】
なお、対向配置された２つの磁歪部材の振動端側同士を、磁気的にまたは機械的に接続する接続部材（例えば、図１に示した第１実施例の永久磁石４や、図６に示した第３実施例のヨーク部材５８）は、磁歪部材を効率的に振動させる錘として機能させることもできる。このような接続部材の形状や重さ等は、必要に応じて調整することができる。
【００６０】
なお、磁歪部材の寸法・形状や、磁路を形成するための磁石・ヨーク部材の寸法・形状や、磁歪部材を支持部材に取り付ける支持構造や、発電装置の振動源への取り付け構造、等は、必要に応じて適宜変更することができる。なお、磁歪部材の材料は、Ｇａｌｆｅｎｏｌに限定されるものではない。
【００６１】
以上説明したように、振動可能に並べて配置された２つの磁歪部材の他端側同士、及び、一端側同士を磁気的に接続して、両磁歪部材に逆向きの磁場が印加され、両磁歪部材が互いに磁路の戻り部となるような磁路を形成することができる。これにより、例えば、振動発電装置の振動部分の剛性を下げることが容易になり、発電効率向上を図ることができる。
【００６２】
以上実施例に沿って本発明を説明したが、本発明はこれらに制限されるものではない。例えば、種々の変更、改良、組み合わせ等が可能なことは当業者に自明であろう。
【符号の説明】
【００６３】
２、３、５１、５３  磁歪部材
４、５、５５、５７  永久磁石
１１〜１４、２１、５６、５８  ヨーク部材
６、７、４１、５９、７２  コイル
１、６２  支持部材
７１  ケース
【図１】
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【図２】
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【図３−１】
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【図３−２】
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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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