(57)【要約】【課題】コイル内を、バネに結合された磁石が往復運動して発電するものであるため発電効率が悪い。また磁石をバネに取り付けると、磁石の移動空間の他にバネが伸縮する空間が必要となり、装置が大きくなる。【解決手段】一方向に沿ってガイド部が設けられた支柱と、支柱のガイド部に取付けられると共に、ガイド部の伸長方向に平行に磁極面が設けられてなる固定磁石と、固定磁石のＮ極側にＮ極が、またＳ極側にＳ極が設けられて固定磁石から反発力を受けて離間する共に、外部から加速度を受けてガイド部材に沿って振動して変位する浮動磁石と、浮動磁石の静止位置の近傍に、浮動磁石の周囲に巻回されて浮動磁石の磁束線が横切ったとき電流を発生せしめるコイルとが設けられ、コイルから出力された電流が負荷に流れる。【選択図】図１
2018019583.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
一方向に沿ってガイド部が設けられた支柱と、該支柱の前記ガイド部に取付けられると共に、前記ガイド部の伸長方向に平行に磁極面が設けられてなる固定磁石と、該固定磁石のＮ極側にＮ極が、またＳ極側にＳ極が設けられて前記固定磁石から反発力を受けて離間する共に、外部から加速度を受けて前記ガイド部材に沿って振動して変位する浮動磁石と、該浮動磁石の静止位置の近傍に、該浮動磁石の周囲に巻回されて前記浮動磁石の磁束線が横切ったとき電流を発生せしめるコイルとが設けられ、該コイルから出力された電流が、負荷に流れることを特徴とする自己発電装置。
【請求項２】
前記浮動磁石からの磁束線によって作られる磁界は、前記コイルからの出力電流の流れる方向と直交せしめることを特徴とする特許請求１項記載の自己発電装置。
【請求項３】
前記コイルは、靜止状態における前記浮動磁石の端部近傍に集中的に巻回させてなることを特徴とする請求項１記載の自己発電装置。
【請求項４】
ガイド部が設けられた支柱と、該支柱の前記ガイド部に取付けられると共に、前記ガイド部の伸長方向に平行に磁極面が設けられてなる固定磁石と、該固定磁石のＮ極側にＮ極が、またＳ極側にＳ極が設けられて前記固定磁石から反発力を受けて離間する共に、外部から加速度を受けて前記ガイド部材に沿って振動して変位する浮動磁石と、該浮動磁石の静止位置の近傍に、該浮動磁石の周囲に巻回されて前記浮動磁石の磁束線が横切ったとき電流を発生せしめるコイルとが設けられてなる自己発電装置であって、前記浮動磁石  の減衰振動方程式は
【数１】
2018019583.tif 000009
で表され、振動周波数は
【数２】
2018019583.tif 000010
鉛直に配置された浮動磁石  と固定磁石  との重心間の距離は
【数３】
2018019583.tif 000011
で表されることを特徴とする請求項１記載の自己発電装置。
【発明の詳細な説明】
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】  本発明は、商用電源、電池等を利用せずにＬＥＤ等の電気発光素子（負荷）を点灯できる自己発電装置に関するものである。
【背景技術】
【０００２】  従来のこの種のものとして、次のようなものがある。すなわち、バネによる磁石の吊り下げ機構をステッキ等に内蔵すると共に、磁石の周辺にコイルを巻き、ステッキ等を地面に突くことにより、磁石がコイル内を往復運動することによって誘導起電流が発生し、その誘導起電流による電荷をキャパシタに蓄えるものがあった（特許文献１参照。）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】  特開２００６−１３０２５３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】  以上に述べた従来の自己発電装置にあっては、単にコイル内を、バネに結合された磁石が往復運動して発電するものであったために発電効率が悪いと言う問題点があった。また磁石をバネに取り付けると、磁石の移動空間の他にバネが伸縮する空間が必要となり、装置が大きくなるという問題点があった。【０００５】  そこで、本発明は、商用電源、電池等の外部電源を使用しなくとも自己発電によってＬＥＤ等の発光素子等を点灯（又は点滅）できる装置を提供することを目的とするのである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】  そして本発明は、前記目的を達成するためになされたもので、一方向に沿ってガイド部が設けられた支柱と、該支柱の前記ガイド部に取付けられると共に、前記ガイド部の伸長方向に平行に磁極面が設けられてなる固定磁石と、該固定磁石のＮ極側にＮ極が、またＳ極側にＳ極が設けられて前記固定磁石から反発力を受けて離間する共に、外部から加速度を受けて前記ガイド部材に沿って振動して変位する浮動磁石と、該浮動磁石の静止位置の近傍に、該浮動磁石の周囲に巻回されて前記浮動磁石の磁束線が横切ったとき電流を発生せしめるコイルとが設けられ、該コイルから出力された電流が負荷に流れるようにしたことである。【０００７】また、第２の課題解決手段は、前記浮動磁石からの磁束線によって作られる磁界は、前記コイルからの出力電流の流れる方向と直交せしめるようにした。【０００８】  また、第３の課題解決手段は、前記コイルは、靜止状態における前記浮動磁石の端部近傍に集中的に巻回させてなるようにした。【０００９】  また、第４の課題解決手段として前記浮動磁石４の変位をｘ、前記浮動磁石４の磁荷をＭ１、前記固定磁石３の磁荷をＭ２、前記磁束密度をＢ、コイル５の巻き数をｎ、コイル５と負荷抵抗の合成値をＲ、固定磁石３と浮動磁石４との重心間の距離をｒ、浮動磁石４の質量をｍ、重力加速度をｇ、磁石系全体に重力方向と同じ方向の加速度がかかりその大きさをａとしたとき、減衰振動方程式は【００１０】
【数１】
2018019583.tif 000003
【００１１】  で表され、振動周波数ｆは【００１２】
【数２】
2018019583.tif 000004
【００１３】  固定磁石３と浮動磁石４との重心間の距離ｒは【００１４】
【数３】
2018019583.tif 000005
で表せる。【００１５】  上記第１の課題解決手段による作用は次の通りである。すなわち、自己発電装置にあっては、浮動磁石からの磁束線によって作られる磁界が、コイルからの出力電流の流れる方向と直交するので発電効率がアップする。またバネがないので収納空間を確保する必要性がなく、装置を小さくできる。【００１６】  また、上記第２の課題解決手段による作用は、可動磁石からの磁束線が、コイルからの出力電流の流れ方向と直交するので、さらに発電効率がアップする。【００１７】  また、上記第３の課題解決手段による作用は、可動磁石の端部近傍にコイルを集中的に巻回したので発電効率を高められる。【００１８】  また、上記第４の課題解決手段による作用は、各種の実験をしなくとも振動周波数ｆ、固定磁石３と浮動磁石４との重心間の距離ｒを決めるだけで設計仕様を容易に決められる。【００１９】
【発明の効果】
【００２０】  上述したように本発明による自己発電装置は、浮動磁石からの磁界方向が、コイルに流れる電流方向と直交するので発電効率がアップさせることができる。【００２１】
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】  本発明による実施例を説明するための分解組立図である。
【図２】  図１の支柱１にコイル２を巻き付けた状態の時、支柱１の上方から下方向を見た時の説明図である。
【図３】  図１に示す支柱１のＡＢ断面図である。
【図４】  図１に示す支柱１のＣＤ断面図である。
【図５】  図１の支柱１に固定磁石３，浮動磁石４、コイル２、封止蓋５を取り付けた状態でのＡＢ断面図である。
【図６】  図１の支柱１に固定磁石３，浮動磁石４、コイル２、封止蓋５を取り付けた状態でのＣＤ断面図である。
【図７】  浮動磁石４からの磁界の方向、コイル２に発生する電流の方向、速度方向が直交する状態を説明するための説明図である。
【図８】  この発明による自己発電装置を歩数計に適用したときの実施態様を説明する説明図である。
【発明を実施するための形態】
【００２３】    以下、本発明の実施の形態を図１〜図７に基づいて説明をする。
【００２４】  支柱１は、断面長方形の空洞を持つ筒状のもので、対面する内周面にはその長さ方向に沿って一対の凹溝（ガイド部）２、２が前記支柱１の略全長に亘って直線的に設けられ、この支柱１に後述の固定磁石３，浮動磁石４、コイル５が取り付けられた後、封止蓋６が磁石投入口１ａに取り付けられ、封止される。
なお、前記一対の凹溝２、２は、固定磁石３と浮動磁石４が一対の凹溝２，２から離脱しないような幅寸法、深さ寸法に決められている。
【００２５】  また、前記固定磁石３と浮動磁石４とは、シンメトリー形状をなすと共に、同一形状、同一寸法であり、厚み方向に着磁されている。それによって、固定磁石３、浮動磁石４のそれぞれは一本の丸棒の磁石材を所定の間隔に切断し、その後個別管理しなくとも、取付時に双方の磁極が同一方向を向くようにして取り付ければよいので、低コストで入手できる。
また、前記固定磁石３、浮動磁石４の周縁部の一部が前記一対の凹溝２、２のそれぞれに入り込ませることによって、前記固定磁石３に対して前記浮動磁石４の吸引力（又は反発力）を作用させ、回転を防止し、前記凹溝２，２から前記浮動磁石４が離脱しないようにする一方で、固定磁石３は前記凹溝２、２の最奥部に接着剤等によって動かないように固着される。
【００２６】  なお、前記浮動磁石４は、前記固定磁石３と着磁面が略平行になるように配置されている。具体的には、前記固定磁石３のＮ極側に前記浮動磁石４のＮ極が、また固定磁石３のＳ極側に浮動磁石４のＳ極が配置され、前記固定磁石３から反発力を受けて離間する共に、外部から加速度を受けて前記凹溝２、２に沿って振動して変位する。
【００２７】  コイル５は、不図示のボビンに巻回され、前記支柱１に取り付けられるが、その取付位置は図５から分かるように前記浮動磁石４の中央付近よりも前記磁石投入口１ａ側に配置される。それは図７に示すように前記浮動磁石４の磁界の方向と、前記コイル５に流れる電流の方向と、前記浮動磁石４の変位するときの速度の方向とを直交させることによって発電効率を大きく見込めるからである。そのためにまず、固定磁石３に対して浮動磁石４を静止状態にして、浮動磁石４の上側、すなわち磁石投入口１ａ側にコイル５を集中的に配置される。それによって、前記浮動磁石４の周囲に巻回されて（図５参照）前記浮動磁石の磁束線の多くが横切ったとき電流を発生せしめる。そして、発生した電流は前記コイル５から負荷に供給される。
【００２８】    上記構成において、前記固定磁石３が前記一対の凹溝２，２の最奥部に固着したのち、前記浮動磁石４を前記一対の凹溝２、２内に入れ込み、手を放すと、前記浮動磁石４は前記固定磁石３との間で吸引力（又は反発力）を作用させながら、振動する。
その減衰振動方程式は
【数４】
2018019583.tif 000006
【００２９】  で表され、振動周波数ｆは
【数５】
2018019583.tif 000007
【００３０】  固定磁石３と浮動磁石４との重心間の距離ｒは
【数６】
2018019583.tif 000008
【００３１】  で算出された距離ｒだけ離れた位置に静止する。この状態にしてから前記コイル５を前記支柱１に対して位置決めする。その後、支柱１が上下動させられると、前記浮動磁石４のみが一対の凹溝２，２に沿って上下動し、前記コイル５によって自己発電される。この発電された電流は後続の充電回路、ＬＥＤ等の負荷に流れる。
【００３２】次に、本発明の他の実施の形態を図８に基づいて説明をする。
この図は自己発電装置を歩数計等として使用する場合のもので、上向き矢印１ｂが透けて見えるケースの外観図である。この外観図にはコイル５に流れる電流によってＬＥＤ等の照明素子を点灯（又は点滅）駆動され、透過照明される矢印１ｂが示されている。なお、この照明素子を発電効率よく点灯（又は点滅）させるためには前記固定磁石３と浮動磁石４とを鉛直に配置させることが必要である。
【符号の説明】
【００３３】    １  支柱    ２  凹溝    ３  固定磁石    ４  浮動磁石    ５  コイル
６  封止蓋    １ａ  磁石投入口    １ｂ  矢印
【図１】
2018019583.tif 000012
【図２】
2018019583.tif 000013
【図３】
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【図４】
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【図５】
2018019583.tif 000016
【図６】
2018019583.tif 000017
【図７】
2018019583.tif 000018
【図８】
2018019583.tif 000019