(57)【要約】【課題】  外部への磁気漏洩を軽減し、コイルを貫く永久磁石の磁束を高密度化させることによって発電効率を高めると共に、コンデンサと各電極とを電気的に接続する導線などの接続部材を減らすことが出来る電磁誘導型振動発電機を提供する。【解決手段】  振動発電機は、コイル６０の外側に導電性材料、且つ、磁性材料からなる円筒部材４０を備える。コイルに発生する誘導電流は蓄電部９０に供給される。蓄電部９０とマイナス電極３０は円筒部材４０を介して電気的に接続される。【選択図】        図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
導電性材料、且つ、磁性材料からなる第１の筒状部材と、
前記第１の筒状部材の長手方向における両端のうちどちらか一端側に設けられ、且つ、前記第１の筒状部材と電気的に絶縁された第１電極部と、
前記第１の筒状部材の他端側に設けられ、且つ、前記第１の筒状部材と電気的に接続された第２電極部と、
前記第１の筒状部材の内部に収納され、非磁性材料からなる第２の筒状部材と、
前記第２の筒状部材の内部に前記長手方向に沿って移動可能に設置された永久磁石を備える可動子と、
前記第２の筒状部材の外周面に巻かれたコイルと、
前記第２の筒状部材と前記第１電極部との間または、前記第２の筒状部材と前記第２電極部との間に配置され、前記可動子の往復移動により前記コイルに発生した誘導電流を整流する整流部と、
前記第２の筒状部材と前記第１電極部との間または、前記第２の筒状部材と前記第２電極部との間に配置され、前記整流部で整流された誘導電流により電荷を蓄電し、前記第１極部材と前記第２極部材と電気的に接続される蓄電部と、
を備え、
前記蓄電部の一端と前記第１電極部とが電気的に接続され、前記蓄電部の他端と前記第２電極部とが、前記第１の筒状部材を介して電気的に接続されていることを特徴とする振動発電機。
【請求項２】
請求項１に記載の振動発電機において、
前記第２電極部と前記第１の筒状部材とは別々の部材からなり、
前記第２電極部は前記第１の筒状部材と接触する接触部を備え、
前記第２電極部と前記接触部とが一体的に形成されることを特徴とする振動発電機。
【請求項３】
請求項２に記載の振動発電機において、
前記接触部を備えた前記第２電極部は弾性体を有し、
前記接触部は前記第１の筒状部材の内面へ向かう方向に付勢されていることを特徴とする振動発電機。
【請求項４】
請求項２に記載の振動発電機において、
前記接触部と、前記接触部と接触する前記第１の筒状部材の内面との間で、螺子嵌合する螺子嵌合部を備え、
前記螺子嵌合部により前記第１の筒状部材と前記第２電極部とが電気的に接続されることを特徴とする振動発電機。
【請求項５】
請求項１から４のいずれかに記載の振動発電機において、
前記第１電極部と前記第２電極部との少なくとも一方は導電性材料、且つ、非磁性材料からなることを特徴とする振動発電機。
【請求項６】
請求項１に記載の振動発電機において
前記第１の筒状部材と前記第２電極部とが、導電性材料且つ、磁性材料である同じ材料から一体的に形成されることを特徴とする振動発電機。
【請求項７】
請求項６に記載の振動発電機において
前記第２電極部と第２の筒状部材との間に非磁性材料からなるスペーサー部材を備えることを特徴とする振動発電機。
【請求項８】
請求項１から７のいずれかに記載の振動発電機において、
前記第１の筒状部材は振動発電機の筐体を兼ねることを特徴とする振動発電機。
【請求項９】
請求項１から８のいずれかに記載の振動発電機において、
前記蓄電部と前記整流部とは、前記第２の筒状部材と前記第１電極部との間または、前記第２の筒状部材と前記第２電極部との間に配置されることを特徴とする振動発電機。
【請求項１０】
請求項１から９のいずれかに記載の振動発電機において、
前記コイルは、複数の要素コイルから構成され、
前記長手方向において前記複数の要素コイルを区画する非磁性材料の区画部を備えることを特徴とする振動発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石とコイルとの相対的な位置が変化することにより発生する誘導起電圧から電力を得る振動発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来より、永久磁石がコイルの内部を移動することにより発生する誘導起電圧から電力を得る電磁誘導型の振動発電機が知られている。電磁誘導型の振動発電機はコイルを貫く磁束が時間の経過と共に変化することにより誘導起電圧がコイルに発生する。コイルに発生した誘導起電圧により、誘導電流がコイルに流れる。コイルに流れた誘導電流はダイオードなどの整流素子によって整流され、整流された誘導電流はコンデンサなどの受動素子に供給される。供給された誘導電流により電荷がコンデンサに蓄電される。
【０００３】
電磁誘導型の振動発電機の例として特許文献１に記載された簡易発電器が挙げられる。特許文献１に記載の簡易発電器では、磁性材料からなる閉磁回路形成部材がコイルの外側に配置されているので、永久磁石による磁束は閉磁回路形成部材にひきつけられる。これによりコイルを貫く磁束密度はコイルの外側に磁性材料を設けないときに比べて増加する。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開平７−１７７７１８号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
通常、特許文献１に記載の簡易発電器を含む振動発電機は、簡易的な携帯型の小型電子機器の電源として使用することが考えられる。小型電子機器では、電源として小型で発電効率の良いものが要求される。このため、電源全体の大きさは、乾電池の大きさ程度まで小型化されることが必要である。しかし、特許文献１に記載の簡易発電器は、閉磁回路形成部材を設けることにより発電効率を高めることはできるものの、コンデンサと各電極との間を導線で接続する構成であることから、導線を配線するスペースを簡易発電器の内部に確保する必要がある。この結果、閉磁回路形成部材の配置スペースと、導線の配線スペースとを、簡易発電器の狭い内部空間に設けると、例えば永久磁石の体積が導線の配線スペースの分だけ小さくなるので永久磁石による磁束の量が減少する。従って導線の配線スペースの分を確保することによる発電効率の低下といった問題がある。
【０００６】
本発明は、上述した課題を解決するためになされたものであり、外部への磁気漏洩を軽減し、コイルを貫く永久磁石の磁束を高密度化させることによって発電効率を高めると共に、コンデンサと各電極とを電気的に接続する導線などの接続部材を減らすこと、すなわち、接続部材を不要にしたり、または接続部材の長さを短くすることが出来る振動発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１に記載の振動発電機は、導電性材料、且つ、磁性材料からなる第１の筒状部材と、前記第１の筒状部材の長手方向における両端のうちどちらか一端側に設けられ、且つ、前記第１の筒状部材と電気的に絶縁された第１電極部と、前記第１の筒状部材の他端側に設けられ、且つ、前記第１の筒状部材と電気的に接続された第２電極部と、前記第１の筒状部材の内部に収納され、非磁性材料からなる第２の筒状部材と、前記第２の筒状部材の内部に前記長手方向に沿って移動可能に設置された永久磁石を備える可動子と、前記第２の筒状部材の外周面に巻かれたコイルと、前記第２の筒状部材と前記第１電極部との間または、前記第２の筒状部材と前記第２電極部との間に配置され、前記可動子の往復移動により前記コイルに発生した誘導電流を整流する整流部と、前記第２の筒状部材と前記第１電極部との間または、前記第２の筒状部材と前記第２電極部との間に配置され、前記整流部で整流された誘導電流により電荷を蓄電し、前記第１極部材と前記第２極部材と電気的に接続される蓄電部と、を備え、前記蓄電部の一端と前記第１電極部とが電気的に接続され、前記蓄電部の他端と前記第２電極部とが、前記第１の筒状部材を介して電気的に接続されていることを特徴とする。
【０００８】
請求項２に記載の振動発電機は、請求項１に記載の振動発電機において、前記第２電極部と前記第１の筒状部材とは別々の部材からなり、前記第２電極部は前記第１の筒状部材と接触する接触部を備え、前記第２電極部と前記接触部とが一体的に形成されることを特徴とする。
【０００９】
請求項３に記載の振動発電機は、請求項２に記載の振動発電機において、前記接触部を備えた前記第２電極部は弾性体を有し、前記接触部は前記第１の筒状部材の内面へ向かう方向に付勢されていることを特徴とする。
【００１０】
請求項４に記載の振動発電機は、請求項２に記載の振動発電機において、前記接触部と、前記接触部と接触する前記第１の筒状部材の内面との間で、螺子嵌合する螺子嵌合部を備え、前記螺子嵌合部により前記第１の筒状部材と前記第２電極部とが電気的に接続されることを特徴とする。
【００１１】
請求項５に記載の振動発電機は、請求項１から４のいずれかに記載の振動発電機において、前記第１電極部と前記第２電極部との少なくとも一方は導電性材料、且つ、非磁性材料からなることを特徴とする。
【００１２】
請求項６に記載の振動発電機は請求項１に記載の振動発電機において、前記第１の筒状部材と前記第２電極部とが、導電性材料且つ、磁性材料である同じ材料から一体的に形成されることを特徴とする。
【００１３】
請求項７に記載の振動発電機は、請求項６に記載の振動発電機において、前記第２電極部と第２の筒状部材との間に非磁性材料からなるスペーサー部材を備えることを特徴とする。
【００１４】
請求項８に記載の振動発電機は、請求項１から７のいずれかに記載の振動発電機において、前記第１の筒状部材は振動発電機の筐体を兼ねることを特徴とする。
【００１５】
請求項９に記載の振動発電機は、請求項１から８のいずれかに記載の振動発電機において、前記蓄電部と前記整流部とは、前記第２の筒状部材と前記第１電極部との間または、前記第２の筒状部材と前記第２電極部との間に配置されることを特徴とする。
【００１６】
請求項１０に記載の振動発電機は、請求項１から９のいずれかに記載の振動発電機において、前記コイルは、複数の要素コイルから構成され、前記長手方向において前記複数の要素コイルを区画する非磁性材料の区画部を備えることを特徴とする。
【発明の効果】
【００１７】
請求項１に記載の振動発電機によれば、可動子による磁束は、導電性材料且つ、磁性材料からなる第１の筒状部材に引き寄せられる。従って、コイルを貫く磁束密度を増加させることが出来るので、発電効率が向上する。第１の筒状部材が蓄電部と第２電極部との電気的な接続を兼ねているので、蓄電部と第２電極部とを電気的に接続する導線などの接続部材を減らすことが出来る。また、磁性材料からなる第１の筒状部材の中に可動子を収納することにより、永久磁石から出る磁束を第１の筒状部材によって遮蔽することができるので、磁気シールドの機能を果たすこともできる。よって発電機外部への磁気の影響を軽減することができる。
【００１８】
請求項２に記載の振動発電機によれば、前記第２電極部と前記第１の筒状部材とは別々の部材からなり、前記第２電極部は前記第１の筒状部材と接触する接触部を備え、前記第２電極部と前記接触部とが一体的に形成される。従って、第１の筒状部材と第２電極部とを電気的に接続する導線などの接続部材を減らすことができる。また、第１の筒状部材と第２電極部とを電気的に接続する工程を減らすことができる。
【００１９】
請求項３に記載の振動発電機によれば、接触部を備えた第２電極部は弾性体を有し、接触部が第１の筒状部材の内面へ向かう方向に付勢されている。従って、第１の筒状部材と第２電極部とを電気的に接続する工程を減らすことができる。また、振動発電機が電力消費の小さな電子機器、例えばリモコンなどの電子機器の電源部に取り付けられて振動させられている時、または振動発電機自体が振動させられている時でも、接触部が第１の筒状部材の内面へ向かう方向に付勢されて接続されるので第１の筒状部材と第２電極部との電気的な接触不良を減少させることが出来る。
【００２０】
請求項４に記載の振動発電機によれば、接触部と、接触部と接触する前記第１の筒状部材の内面との間で、螺子嵌合する螺子嵌合部を備え、螺子嵌合部により前記第１の筒状部材と前記第２電極部とが電気的に接続される。従って、第１の筒状部材と第２電極部とを電気的に接続する工程を減らすことができる。また、振動発電機が電力消費の小さな電子機器、例えばリモコンなどの電子機器の電源部に取り付けられて振動させられている時、または振動発電機自体が振動させられている時でも、螺子嵌合部により前記第１の筒状部材と前記第２電極部とが電気的に接続されるので第１の筒状部材と第２電極部との電気的な接触不良を減少させることが出来る。
【００２１】
請求項５に記載の振動発電機によれば、第１電極部と第２電極部との少なくとも一方は導電性材料、且つ、非磁性材料からなるので、可動子との間に磁気的な引力が働くことはない。従って、少なくとも一方の電極部材が可動子の移動を妨げないので、発電効率が低下することを抑制することができる。
【００２２】
請求項６に記載の振動発電機によれば、第２電極部と第１の筒状部材とが、導電性材料且つ、磁性材料である同じ材料から一体的に形成されるので、第２電極部と第１の筒状部材とを接続する必要がない。従って、第１の筒状部材と第２電極部とを電気的に接続する工程を減らすことができると共に、振動発電機を構成する部品点数を削減することが出来る。また、振動発電機が懐中電灯などの電気機器の電源部に取り付けられて振動させられている時、または振動発電機自体が振動させられている時でも、第２電極部と第１の筒状部材とが、導電性材料且つ、磁性材料である同じ材料から一体的に形成されるので第２電極部と第１の筒状部材との電気的な接触不良を減少させることが出来る。
【００２３】
請求項７に記載の振動発電機によれば、磁性材料からなる第２電極部と永久磁石との間に非磁性のスペーサー部材が設けられる。従って、永久磁石が第２電極部に磁気的な引力でひきつけられるのを防ぐことが出来る。従って、可動子の移動を妨げないので、発電効率が低下することを抑制することができる。
【００２４】
請求項８に記載の振動発電機によれば、第１の筒状部材が筐体を兼ねる。従って、振動発電機を構成する部品点数を削減することが出来る。さらに筐体と第１の筒状部材を組み付ける工程が不要となるので、振動発電機の作製が容易になる。また、筐体を兼ねる第１の筒状部材の厚みが、筐体を兼ねない場合の第１の筒状部材の厚みと筐体の厚みとを足した厚み未満であれば、第１の筒状部材が筐体を兼ねることにより、振動発電機内部のスペースが増えるので永久磁石を大きくできる。従って永久磁石の磁束が増加するので発電効率を上げることができる。
【００２５】
請求項９に記載の振動発電機によれば、整流部と蓄電部とが第２の筒状部材と第１電極部との間、又は第２の筒状部材と第２電極部との間に配置される。従って、整流部と蓄電部とを電気的に接続する導線などの接続部材を減らすことが出来る。  
【００２６】
請求項１０に記載の振動発電機によれば、コイルを構成する複数の要素コイルと、要素コイルを長手方向に対して区画する非磁性材料の区画部と、を備える。従って、永久磁石による磁束が非磁性材料の区画部に引き寄せられることなく、コイルを貫くので、発電効率を高めることが出来る。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】本発明の第１の実施形態に係る振動発電機１の外観を示す斜視図である。
【図２】第１の実施形態に係る振動発電機１の内部構成を示す縦断面図である。
【図３】第１の実施形態に係る円筒部材４０の外観を示す斜視図である。
【図４】第１の実施形態に係るマイナス電極３０の外観を示す斜視図である。
【図５】第１の実施形態に係るボビンケース５０とボビンケース固定部材５１とコイル６０との外観を示す斜視図である。
【図６】第１の実施形態に係る蓄電回路接続部材４２の外観を示す斜視図である。
【図７】第１の実施形態に係るプラス電極２０とプラス電極側キャップ２１の外観を示す斜視図である。
【図８】第１の実施形態に係るプラス電極２０側の振動発電機１の拡大縦断面図である。
【図９】第１の実施形態に係る振動発電機１の電気回路図である。
【図１０】本発明の第２の実施形態に係る振動発電機２００の外観を示す斜視図である。
【図１１】第２の実施形態に係る振動発電機２００の内部構成を示す縦断面図である。
【図１２】本発明の第３の実施形態に係る振動発電機３００の外観を示す斜視図である。
【図１３】第３の実施形態に係る振動発電機３００の内部構成を示す縦断面図である。
【図１４】第３の実施形態に係る円筒部材３４０の外観を示す斜視図である。
【図１５】第３の実施形態に係るはマイナス電極３３０とマイナス電極側キャップ３３１の外観を示す斜視図である。
【図１６】第３の実施形態に係るマイナス電極側キャップ３３１を上下方向の下側から見た図である。
【図１７】本発明の第４の実施形態に係る振動発電機４００の外観を示す斜視図である。
【図１８】第４の実施形態に係る振動発電機４００の内部構成を示す縦断面図である。
【図１９】第４の実施形態に係る円筒部材４４０の外観を示す斜視図である。
【図２０】第４の実施形態に係るスペーサー部材４３１の外観を示す斜視図である。
【図２１】変形例に係る振動発電機５００の内部構成を示す縦断面図である。
【図２２】変形例に係るプラス電極６２０側の振動発電機６００の拡大縦断面図である。
【図２３】変形例に係るプラス電極６２０とプラス電極側キャップ６２１の外観を示す斜視図である。
【図２４】変形例に係る振動発電機７００の内部構成を示す縦断面図である。
【図２５】マイナス電極８３０の外観を示す斜視図である。
【図２６】ボビンケース８５０の外観を示す斜視図である
【図２７】区画部５２Ａが非磁性材料から形成される場合の可動子７０Ａによる磁束の分布をシミュレーションした図である。
【図２８】区画部５２Ｂが磁性材料から形成される場合の可動子７０Ｂによる磁束の分布をシミュレーションした図である。
【図２９】円筒部材４０Ｃが存在する場合の可動子７０Cによる磁束の分布をシミュレーション図である。
【図３０】円筒部材４０Ｃが存在しない場合の可動子７０Cによる磁束の分布をシミュレーション図である。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
[第１実施形態]
以下、本発明の第１実施形態について図１乃至図９を用いて詳細に説明する。
【００２９】
（第１実施形態の構成）
図１は本発明の第１の実施形態に係る振動発電機１の外観図である。振動発電機１は、筐体１０を有し、その筐体１０の上端側に第１電極部（以下、第１の実施例はプラス電極２０として記載する。）を、下端側に第２電極部（以下、第１の実施例はマイナス電極３０として記載する。）を備える。第１の実施形態における上下方向は、図１に矢印で示す方向とする。他の図面の上下方向も同様とする。以下に、振動発電機１の各部の構成を説明する。
【００３０】
図２は、振動発電機１を上下方向の平面で切断して内部構成を示す縦断面図である。図２に示すように振動発電機１は、筐体１０の内部に、第１の筒状部材（以下、第１の実施例では円筒部材４０として記載する）と、第２の筒状部材（以下、第１の実施例ではボビンケース５０として記載する）と、コイル６０と、可動子７０と、整流部８０と、蓄電部９０とを備える。
【００３１】
第１の実施形態では、筐体１０は一般的な乾電池の円筒形状とほぼ同一形状で形成される。筐体１０は絶縁材料で且つ、非磁性材料であるＡＢＳ樹脂などの材料から構成される。
【００３２】
図３は円筒部材４０の外観斜視図である。円筒部材４０は円筒形で、一端部から他端部へ向かう長手方向に延びて形成される。円筒部材４０は筐体１０の内部に配置された状態において、円筒部材４０の長手方向は上下方向と一致する。円筒部材４０は、筐体１０の内周面と円筒部材４０の外周面とを密着させた状態で、接着剤などで筐体１０に固定される。めねじ４１が円筒部材４０の下端部の内周面に設けられる。円筒部材４０は導電性材料で且つ、磁性材料である鉄などの材料から構成される。
【００３３】
図４はマイナス電極３０の外観斜視図である。マイナス電極３０は円柱形状に形成される。つば３１がマイナス電極３０の下部の端部に設けられる。おねじ３２がマイナス電極３０の円柱状の外周面に設けられる。図１においてマイナス電極３０は、おねじ３２と円筒部材４０のめねじ４１とを螺合されて、円筒部材４０に固定される。マイナス電極３０が円筒部材４０に固定された状態において、つば３１が円筒部材４０の下端面及び、筐体１０の下端面と当接する。マイナス電極３０において、おねじ３２が形成された円柱状の外周部分が、本発明の接触部の一例である。おねじ３２とめねじ４１とが、本発明の螺子嵌合部の一例である。
【００３４】
図４において、ボビンケース支持部３３が、マイナス電極３０の円柱状の部分に形成される。ボビンケース支持部３３は、円形状の凹所からなり、上方に開放している。マイナス電極３０とつば３１とおねじ３２とボビンケース支持部３３とは、導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料から一体的に形成される。
【００３５】
図５は、コイル６０が設けられた円筒状のボビンケース５０とボビンケース固定部材５１の外観斜視図である。空間Ｘ（図２に記載した）が上下方向に沿ってボビンケース５０の内部に設けられる。図５において、４つの区画部５２がボビンケース５０の外周面５３に設けられる。４つの区画部５２は外周面５３を所定の間隔で区画する。隣り合う２つの区画部５２の上下方向の間隔は間隔Ｌである。ボビンケース５０及び区画部５２は絶縁材料で且つ、非磁性材料であるＡＢＳ樹脂などの材料から構成される。
【００３６】
図５においてコイル６０は、複数の要素コイル６１からなる。各要素コイル６１は、上下方向において隣り合う２つの区画部５２により区画された各区画領域に設けられる。コイル６０は、複数の区画領域にわたって、被覆された一本の導線がボビンケース５０の外周面５３に巻きつけられることで構成される。第１の実施形態では、コイル６０は３つの区画領域に設けられる３つの要素コイル６１からなる。要素コイル６１の導線が巻かれる方向は、発電効率を上げるために、上下方向に隣接する区画された領域で互いに逆方向に巻かれる。例えば、要素コイル６１の導線が巻かれる方向は上下方向の下側から見て時計回り、反時計回り、時計回りになる。図２において、コイル６０がボビンケース５０に設けられた状態で、コイル６０の外周部分とコイル６０の上下両端から引き出される導線１００とはカバーフィルムなどの接着材料で固定される。
【００３７】
図２においてコイル６０がボビンケース５０に設けられた状態で、ボビンケース５０の下側の端部５６がボビンケース支持部３３に圧入されてマイナス電極３０に固定される。
【００３８】
図２において、可動子７０は円柱形または円筒形の永久磁石を備え、マイナス電極３０によって下端が封じられたボビンケース５０の内部空間Ｘに着磁方向と上下方向とを一致させた状態で配置される。発電効率を上げるために、可動子７０の上下方向の長さは隣り合う２つの区画部５２の間隔Ｌと同じぐらいがよい。永久磁石は具体的にはアルニコ磁石、フェライト磁石、サマリウムコバルト磁石、ネオジム磁石などから構成される。
【００３９】
図５において、円筒形のボビンケース固定部材５１は可動子７０の移動を阻害しないように、絶縁材料で且つ、非磁性材料であるＡＢＳ樹脂などの材料から構成される。挿入口５５がボビンケース固定部材５１の下方に開放して設けられる。導線１００が挿通される配線通路５４が上下方向に沿ってボビンケース固定部材５１に設けられる。可動子７０がボビンケース５０の内部に配置され、コイル６０の上下両端から延びる導線１００が配線通路５４に挿通された状態でボビンケース５０の上側の端部５７が挿入口５５に圧入される。従って、ボビンケース固定部材５１はボビンケース５０に固定される。
【００４０】
図２において、可動子７０は、マイナス電極３０とボビンケース固定部材５１とで封じられた、ボビンケース５０の内部の空間Ｘを上下方向に沿って移動することが出来る。
【００４１】
図６は蓄電回路接続部材４２の外観斜視図である。図６に示すように、蓄電回路接続部材４２は上板部４３と側板部４４と底板部４５とから構成される。蓄電回路接続部材４２は導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料から構成される。蓄電回路接続部材４２は上板部４３と側板部４４とにより、弾性力を有する形状としている。上板部４３は、底板部４５から上方に切り起こされて形成される。側板部４４は、底板部４５の側部から垂下して形成される。底板部４５はボビンケース固定部材５１の上面に接着剤で固定される。底板部４５がボビンケース固定部材５１の上面に固定された状態で、側板部４４は円筒部材４０の上部の内周面に銀ペーストなどの導電性の接着剤により接続される。従って蓄電回路接続部材４２と円筒部材４０とは電気的に接続される。さらに側板部４４は弾性を有しているので、側板部４４と円筒部材４０の上部の内周面とが接続された状態において、側板部４４は円筒部材４０の内面に対して付勢される。
【００４２】
図７はプラス電極２０とプラス電極側キャップ２１との外観図である。円筒形のプラス電極側キャップ２１は絶縁材料で且つ、非磁性材料であるＡＢＳ樹脂などの材料から構成される。図７に示すように、配線孔２４がプラス電極側キャップ２１の上面に設けられる。
【００４３】
図８は図２におけるプラス電極２０側の振動発電機１の拡大縦断面図である。図８に示すように基板取り付け部２５がプラス電極側キャップ２１の内部の側面に設けられる。基板１２がこの基板取り付け部２５の下部に接着剤で固定される。整流部８０と蓄電部９０とが基板１２に設けられる。より具体的には、整流部８０はダイオードから構成される。蓄電部９０はコンデンサから構成される。整流部８０は入力側端子８０ａと出力側端子８０ｂ及び８０ｃとを備える。蓄電部９０はプラス電極側端子９０ａとマイナス電極側端子９０ｂとを備える。プラス電極側端子９０ａは出力側端子８０ｂと基板１２上で導線により電気的に接続される。マイナス電極側端子９０ｂは出力側端子８０ｃと導線により電気的に接続される。基板１２が基板取り付け部２５の下部に接着剤で固定された状態では、プラス電極側端子９０ａは配線孔２４を挿通する。プラス電極側端子９０ａが本発明の蓄電部の一端の一例である。マイナス電極側端子９０ｂが本発明の蓄電部の他端である。
【００４４】
円柱形状のプラス電極２０は導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料から構成される。図７に示すように、プラス電極取り付け部２２がプラス電極２０の底面に設けられる。接続孔２３がプラス電極取り付け部２２に設けられる。プラス電極２０とプラス電極取り付け部２２と接続孔２３とは一体的に形成される。
【００４５】
プラス電極２０は、プラス電極取り付け部２２の下面とプラス電極側キャップ２１の上面とが接着剤で接着されて、プラス電極側キャップ２１に固定される。この接着状態において、図２に示すようにプラス電極２０の中心線とプラス電極側キャップ２１の中心線とが上下方向において一致している。さらにプラス電極側端子９０ａが配線孔２４及び接続孔２３を挿通する。このプラス電極側端子９０ａと接続孔２３の周りのプラス電極取り付け部２２とははんだにより電気的に接続される。従って、プラス電極側端子９０ａとプラス電極２０とは電気的に接続される。さらにプラス電極側端子９０ａは出力側端子８０ｂと電気的に接続されるので、プラス電極２０は出力側端子８０ｂとも電気的に接続される。
【００４６】
プラス電極側端子９０ａとプラス電極２０とは電気的に接続された状態で、コイル６０の両端からの導線１００は整流部８０の入力側端子８０ａと基板１２上ではんだにより電気的に接続される。この状態において、図２に示すように、筐体１０の上部の端部と、基板１２とプラス電極２０とが設けられたプラス電極側キャップ２１の下部と、が接着剤により固定される。筐体１０とプラス電極側キャップ２１とが固定された状態において、蓄電回路接続部材４２の上板部４３は上方向に付勢されてマイナス電極側端子９０ｂと接触される。従って、マイナス電極側端子９０ｂは蓄電回路接続部材４２を介して円筒部材４０と電気的に接続される。さらに円筒部材４０とマイナス電極３０とはめねじ４１及びおねじ３２を介して電気的に接続されるので、マイナス電極側端子９０ｂはマイナス電極３０と電気的に接続される。またマイナス電極側端子９０ｂは出力側端子８０ｃと導線により電気的に接続されるので、マイナス電極３０は出力側端子８０ｃとも電気的に接続される。
【００４７】
(第１実施形態の動作)
ここからは電力を得る仕組みを説明する。まずは振動発電の原理の要点を説明する。図２において、コイル６０を貫く磁束が時間の経過と共に変化するとコイル６０に誘導起電圧が発生する。この誘導起電圧の値は時間の経過と共に磁束が変化する量を時間の変化量で除した値に「−１」を積算した値である。この誘導起電圧により、コイル６０に誘導電流が流れる。
【００４８】
従って振動発電機１において発電効率を向上させようとすると、磁束が時間の経過と共に変化する量を大きくすればよい。このためにはコイル６０の内部を貫く磁束を大きくすること、または可動子７０の移動速度を上げることが考えられる。
【００４９】
使用者が振動発電機１を振ることにより、可動子７０とコイル６０との相対的な位置が変化する。従って、コイル６０を貫く磁束が変化し、誘導起電圧が、上述した原理により、コイル６０に発生する。さらに発生された誘導起電圧により誘導電流がコイル６０に流れる。
【００５０】
図９は振動発電機１の電気回路図である。可動子７０がボビンケース５０の内部を往復移動すると、コイル６０には交流が発生する。図９に示すように、発生した交流は導線１００により接続される整流部８０により、整流され、直流になる。整流された直流は蓄電部９０にて蓄電される。
【００５１】
第１の実施形態において、蓄電部９０のプラス電極側端子９０ａはプラス電極２０に接続されている。蓄電部９０のマイナス電極側端子９０ｂは蓄電回路接続部材４２、円筒部材４０をこの順で介して、マイナス電極３０に接続されている。振動発電により得られた電力が、プラス電極２０とマイナス電極３０を介して、外部負荷に供給される。
【００５２】
第１の実施形態では、可動子７０による磁束はボビンケース５０の外側に配置された導電性材料で且つ、磁性材料である鉄などの材料からなる円筒部材４０に引き寄せられる。これにより、コイルを貫く磁束密度はコイルの外側に磁性材料を設けないときに比べて増加する。従って、コイルの外側に磁性材料を設けないときに比べて発電効率が向上する。さらにこの円筒部材４０を介して蓄電部９０のマイナス側電極９０ｂとマイナス電極３０とは電気的に接続されているため、蓄電部９０とマイナス電極３０とを電気的に接続する接続部材を不要にしたり、または接続部材の長さを短くすることが出来る。従って、振動発電機１の内部に蓄電部９０とマイナス電極３０とを電気的に接続する接続部材を配置するスペースが削減される。この結果、例えば可動子７０の体積が接続部材の配線スペースの分だけ大きくなるので可動子７０による磁束の量が増加する。従って発電効率が向上する。
【００５３】
第１の実施形態では、マイナス電極３０と円筒部材４０とが別々の部材からなる。さらにマイナス電極３０は円筒部材４０と接触する接触部を備える。このマイナス電極３０と接触部とは同じ材料から一体的に形成される。従って、円筒部材４０とマイナス電極３０とを電気的に接続する導線などの接続部材を減らすことができる。
【００５４】
第１の実施形態では、おねじ３２がマイナス電極３０の円柱状の外周面に設けられる。おねじ３２と螺合可能なめねじ４１が円筒部材４０の下端部の内周面に設けられる。螺子嵌合により、円筒部材４０とマイナス電極３０とが電気的に接続される。従って、振動発電機１が電力消費の小さな電子機器、例えばリモコンなどの電子機器の電源部に取り付けられて振動させられている時、または振動発電機自体が振動させられている時でも、螺合により、円筒部材４０とマイナス電極３０とが電気的に接続されるので円筒部材４０とマイナス電極３０との電気的な接触不良を減少させることが出来る。
【００５５】
第１の実施形態において整流部８０と蓄電部９０とはボビンケース５０とプラス電極２０との間に設けられる。図８において、整流部８０と蓄電部９０との導線の長さが短くなるので整流部８０と蓄電部９０とが一つの基板１２に設けることができる。図２において、筐体１０とプラス電極側キャップ２１とマイナス電極２０とで囲まれる領域において、ボビンケース５０の上下方向の長さが長くなる。従って、可動子７０が上下方向に移動できる空間Ｘが大きくなるので、可動子７０の移動速度が増加し、それにより磁束の時間の経過と共に変化する量が大きくなるので発電効率が向上する。蓄電部９０とプラス電極２０とを電気的に接続する接続部材と、蓄電部９０とマイナス電極３０とを電気的に接続させる接続部材と、を同時に減らすことが出来る。
【００５６】
第１の実施形態では、可動子７０は磁性材料からなる円筒部材４０の中にを収納される。従って、円筒部材４０は可動子７０による磁束を遮蔽することができるので、磁気シールドの機能を果たすことができる。例えば、振動発電機１がリモコンなどの電子機器の電源部に取り付けられた場合に、振動発電機外部への磁気漏洩を軽減することができる。従って、電子機器内部への磁気の影響を抑制することができる。
【００５７】
図２９は、導電性材料で且つ、磁性材料である円筒部材４０Ｃが配置されることによる可動子７０Ｃの磁束の分布をシミュレーションした図である。図３０は、円筒部材４０Ｃが配置されない場合の可動子７０Ｃによる磁束の分布をシミュレーションした図である。図２９及び図３０において、可動子７０Ｃは円筒形の永久磁石で構成され、着磁方向は図２９及び図３０に示した上下方向と平行である。またシミュレーションにおいては、可動子７０Ｃの上下方向に平行な中心線Ｓから可動子７０Ｃの径方向へ伸びる任意の平面内での磁束の分布を表している。図３０においては、図２９で円筒部材が配置される領域Ｒを点線により表している。なお、シミュレーションが行われた振動発電機の構成は第１の実施形態の構成とは完全には一致しない。また、可動子７０Ｃ及び円筒部材４０Ｃ以外のその他の部材は省略している。図２９と図３０とを比較すると、円筒部材４０Ｃが配置されることにより、磁束の広がりが抑制される。さらに、磁束が円筒部材４０Ｃの方向に引き寄せられている。従って、図２９と図３０とに示されたシミュレーションにより可動子７０Ｃと円筒部材４０Ｃとの間の磁束密度が増加されていることがわかる。また、円筒部材４０が配置されることにより、可動子７０Ｃによる磁束が円筒部材４０Ｃにより閉じ込められ、外部へ漏洩していないことがわかる。よって円筒部材４０Ｃは磁気シールドの機能を果たすことが確認できる。これらの現象は永久磁石の強度や、導電性材料で且つ、磁性材料である円筒部材の材料を適宜選択することで実現される。
【００５８】
第１の実施形態では、側板部４４と円筒部材４０の上部の内周面とが導電性の接着剤により接続された状態において、側板部４４は円筒部材４０の内面に対して弾性力により付勢される。従って、振動発電機１が振動させられているときにおいても、導電性の接着剤がはがれにくくなる。
【００５９】
第１の実施形態では、ボビンケース５０は絶縁材料且つ、非磁性材料からなるので可動子７０とボビンケース５０との間に磁気的な引力が働くことがない。従って、可動子７０の移動が可動子７０とボビンケース５０との間の磁気的な引力に妨げられることがなく、発電効率が低下するのを抑制することが出来る。
【００６０】
第１の実施形態では、ボビンケース固定部材５１が非磁性材料から形成されるので可動子７０の移動が可動子７０とボビンケース固定部材５１との間の磁気的な引力に妨げられなく、発電効率が低下するのを抑制することが出来る。
【００６１】
第１の実施形態では、マイナス電極３０は導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料からなる。従って、可動子７０とマイナス電極３０との間に磁気的な引力が働かない。よって、可動子７０の移動が可動子７０とプラス電極２０との間の磁気的な引力、可動子７０とマイナス電極３０との間の磁気的な引力に妨げられることがなく、発電効率が低下するのを抑制することが出来る。
【００６２】
第１の実施形態において区画部５２が磁性材料から形成されるか、非磁性材料から形成されるかで、可動子７０による磁束の分布がどのように変わるかを検証するため、以下のようなシミュレーションを行った。なおシミュレーションが行われた振動発電機の構成は第１の実施形態の構成とは完全には一致しない。図２７は区画部５２Ａが非磁性材料から形成される場合において、可動子７０Ａによる磁束の分布をシミュレーションした図である。図２８は区画部５２Ｂが磁性材料から形成される場合において、可動子７０Ｂによる磁束の分布をシミュレーションした図である。図２７に示したように、可動子７０Ａは着磁方向と上下方向と一致させて所定の位置に配置される。磁性材料からなる円筒部材４０Ａが上下方向に平行に配置される。非磁性材料からなる区画部５２Ａが、可動子７０Ａと円筒部材４０Ａとの間に上下方向に所定の間隔を置いて配置される。区画領域Ｍは、上下方向において隣り合う２つの区画部５２Ａにより区画された領域である。図２８に示したように、可動子７０Ｂは着磁方向と上下方向と一致させて所定の位置に配置される。磁性材料からなる円筒部材４０Ｂが上下方向に平行に配置される。磁性材料からなる区画部５２Ｂが、可動子７０Ｂと円筒部材４０Ｂとの間に上下方向に所定の間隔を置いて配置される。区画領域Ｎは、上下方向において隣り合う２つの区画部５２Ｂにより区画された領域である。各シミュレーション結果を比較すると、区画領域Ｍを貫く磁束密度は、区画領域Ｎを通過する磁束密度よりも高いことが分かる。第１の実施形態で各要素コイル６１は、上下方向において隣り合う２つの非磁性材料からなる区画部５２により区画された各区画領域に設けられる。従って、シミュレーション結果で示されたとおり、区画部５２が磁性材料で形成されるよりも発電効率が向上する。これに対し、特許文献１では磁性材料からなる閉磁回路形成部材がケーシングの内部に収納される。２個のコイルが閉磁回路形成部材の内壁部にプラス電極からマイナス電極へ向かう方向に区画されて収納される。従って、各シミュレーション結果で示されたとおり、２個のコイルを区画する部材が非磁性材料から形成されるよりも発電効率は低下する。
【００６３】
[第２実施形態]
次に、本発明の第２実施形態について図１０及び図１１を参照して説明する。
【００６４】
（第２実施形態の構成）
第２の実施形態は第１の筒状部材（以下、第２の実施例では円筒部材２４０として記載する。）が筐体をかねる振動発電機２００である。第１の実施形態と重複する箇所の説明は省略する。また第１の実施形態と構成が異なる部分には新しい符号を付し、第１の実施形態と構成が同じ部分には第１の実施形態と同じ符号を付す。図１０は本発明の第２の実施形態に係る円筒部材２４０が筐体をかねる振動発電機２００の外観図である。
【００６５】
振動発電機２００は、円筒部材２４０を有し、その円筒部材２４０の上端側にプラス電極２０を、下端側にマイナス電極３０を備える。第２の実施形態における上下方向は、図１０に矢印で示す方向とする。他の図面の上下方向も同様とする。以下に、振動発電機２００の各部の構成を説明する。
【００６６】
図１１は、振動発電機２００を上下方向の平面で切断して内部構成を示す縦断面図である。図１１に示すように振動発電機２００は、円筒部材２４０の内部に、ボビンケース５０と、コイル６０と、可動子７０と、整流部８０と、蓄電部９０とを備える。
【００６７】
第２の実施形態では、円筒部材２４０は一般的な乾電池の円筒形状とほぼ同一形状で形成される。より具体的には、円筒部材２４０は円筒形で、一端部から他端部へ向かう長手方向に延びて形成される。円筒部材２４０の長手方向は第２の実施形態の上下方向と一致する。円筒部材２４０は導電性材料で且つ、磁性材料である鉄などの材料から構成される。円筒部材２４０の外周面は絶縁材料からなるコーティング材でコーティングされる。めねじ２４１が円筒部材２４０の下端部の内周面に設けられる。
【００６８】
マイナス電極３０は、おねじ３２と円筒部材２４０のめねじ２４１とを螺合されて、円筒部材２４０に固定される。マイナス電極３０が円筒部材２４０に固定された状態において、つば３１が円筒部材２４０の下端面と当接する。
【００６９】
第２実施形態において、プラス電極３０、ボビンケース５０、コイル６０、可動子７０、整流部８０、蓄電部９０は、第１実施形態と同じ構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７０】
蓄電回路接続部材４２の底板部４５がボビンケース固定部材５１の上面に固定された状態で、側板部４４は円筒部材２４０の上部の内周面に銀ペーストなどの導電性の接着剤により接続される。従って蓄電回路接続部材４２と円筒部材２４０とは電気的に接続される。さらに側板部４４は弾性を有しているので、側板部４４と円筒部材２４０の上部の内周面とが接続された状態において、側板部４４は円筒部材２４０の内面に対して付勢される。
【００７１】
プラス電極側端子９０ａとプラス電極２０とは電気的に接続された状態で、コイル６０の両端からの導線１００は整流部８０の入力側端子８０ａと基板１２上ではんだにより電気的に接続される。この状態において、図１１に示すように、円筒部材２４０の上部の端部と、基板１２とプラス電極２０とが設けられたプラス電極側キャップ２１の下部と、が接着剤により固定される。円筒部材２４０とプラス電極側キャップ２１とが固定された状態において、蓄電回路接続部材４２の上板部４３は上方向に付勢されてマイナス電極側端子９０ｂと接触される。従って、マイナス電極側端子９０ｂは蓄電回路接続部材４２を介して円筒部材２４０と電気的に接続される。さらに円筒部材２４０とマイナス電極３０とはめねじ２４１及びおねじ３２を介して電気的に接続されるので、マイナス電極側端子９０ｂはマイナス電極３０と電気的に接続される。またマイナス電極側端子９０ｂは出力側端子８０ｃと導線により電気的に接続されるので、マイナス電極３０は出力側端子８０ｃとも電気的に接続される。
【００７２】
第２の実施形態は第１の実施形態と同等の効果を持つ。さらに第２の実施形態では、円筒部材２４０が筐体を兼ねる。従って、振動発電機２を構成する部品点数を削減することが出来る。さらに筐体と円筒部材を組み付ける工程が不要となるので、振動発電機２の作製が容易になる。また、円筒部材２４０の厚みが、第１の実施形態の円筒部材４０の厚みと筐体１０の厚みとを足した厚み未満であれば、円筒部材２４０が筐体兼ねることにより、振動発電機内部の内部スペースが増えるので永久磁石を大きくできる。従って、永久磁石の磁束が増加するので発電効率を上げることができる。
【００７３】
第２の実施形態では、円筒部材２４０の外周面は絶縁材料からなるコーティング材でコーティングされる。従って、電気がマイナス電極側端子９０ｂから円筒部材２４０を介してマイナス電極３０へ供給されるときにおいて、電気が円筒部材２４０から外部へ漏洩するのを防ぐことが出来る。
【００７４】
[第３実施形態]
次に、本発明の第３実施形態について図１２乃至図１６を参照して説明する。
【００７５】
（第３実施形態の構成）
第３の実施形態は第１実施形態と異なり、第２電極部（以下、第３の実施例ではマイナス電極３３０として記載する。）と第１の筒状部材（以下、第３の実施例では円筒部材３４０として記載する。）がバネの付勢力により接続される振動発電機３００である。第１の実施形態と重複する箇所の説明は省略する。また第１の実施形態と構成が異なる部分には新しい符号を付し、第１の実施形態と構成が同じ部分には第１の実施形態と同じ符号を付す。図１２は本発明の第３の実施形態に係るマイナス電極３３０と円筒部材３４０とがバネの付勢力により接続される振動発電機３００の外観図である。
【００７６】
振動発電機３００は、筐体１０を有し、その筐体１０の上端側にプラス電極２０を、下端側にマイナス電極３３０を備える。第３の実施形態における上下方向は、図１２に矢印で示す方向とする。他の図面の上下方向も同様とする。以下に、振動発電機３００の各部の構成を説明する。
【００７７】
図１３は、振動発電機３００を上下方向の平面で切断して内部構成を示す縦断面図である。図１３に示すように振動発電機３００は、筐体１０の内部に、円筒部材３４０と、ボビンケース５０と、コイル６０と、可動子７０と、整流部８０と、蓄電部９０とを備える。
【００７８】
第３実施形態において、筐体１０、プラス電極２０、ボビンケース５０、コイル６０、可動子７０、整流部８０、蓄電部９０は、第１の実施形態と同じ構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００７９】
図１４は円筒部材３４０の外観斜視図である。円筒部材３４０は円筒形で、一端部から他端部へ向かう長手方向に延びて形成される。円筒部材３４０は筐体１０の内部に配置された状態において、円筒部材３４０の長手方向は上下方向と一致する。円筒部材３４０は、筐体１０の内周面と円筒部材３４０の外周面とを密着させた状態で、接着剤などで筐体１０に固定される。円筒部材３４０は導電性材料で且つ、磁性材料である鉄などの材料から構成される。
【００８０】
図１５はマイナス電極３３０とマイナス電極側キャップ３３１の外観斜視図である。
図１５に示すように、マイナス電極３３０は円盤状に形成される。一対のマイナス電極バネ部３３２がマイナス電極３３０の上面に形成される。一対のマイナス電極バネ部３３２は弾性力を有す形状としている。マイナス電極３３０と一対のマイナス電極バネ部３３２は導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料から一体的に形成される。
【００８１】
図１５に示すように、マイナス電極側キャップ３３１は絶縁材料で且つ、非磁性材料であるＡＢＳ樹脂などの材料から円柱状に形成される。ボビンケース５０を支持するボビンケース支持部３３４がマイナス電極側キャップ３３１の内部に形成される。ボビンケース支持部３３４は、円形状の凹所からなり、上方に解放している。
【００８２】
図１６はマイナス電極側キャップ３３１を上下方向の下側から見た図である。図１６に示すように、マイナス電極バネ部３３２が挿通するマイナス電極バネ差込み溝３３３が上下方向に沿ってマイナス電極側キャップ３３１に２箇所設けられる。
【００８３】
コイル６０がボビンケース５０に設けられた状態で、ボビンケース５０の下側の端部５６がボビンケース支持部３３４に圧入される。従って、ボビンケース５０とマイナス電極側キャップ３３１とが固定される。ボビンケース５０が固定されたマイナス電極側キャップ３３１は筐体１０の内周面に接着された円筒部材３４０の内部に配置される。この状態ではマイナス電極側キャップ３３１の下面が円筒部材３４０の下側の端面に配置される。マイナス電極バネ部３３２がマイナス電極バネ差込み穴３３３に差し込まれる。この状態ではマイナス電極バネ部３３２が円筒部材３４０の内周面に向かって付勢される。この付勢により円筒部材３４０とマイナス電極３３０とが固定される。従って、マイナス電極３３０と円筒部材３４０とが電気的に接続する。マイナス電極バネ部３３２が、本発明の接触部の一例である。
【００８４】
第３の実施形態は第１の実施形態と同様の効果を持つ。さらに第３の実施形態では、マイナス電極３３０と一対のマイナス電極バネ部３３２は導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料から一体的に形成される。マイナス電極バネ部３３２が円筒部材３４０の内面へ向かう方向に付勢されて、マイナス電極３３０と円筒部材３４０とが固定される。従って、振動発電機１が電力消費の小さな電子機器、例えばリモコンなどの電子機器の電源部に取り付けられて振動させられている時、または振動発電機自体が振動させられている時でも、マイナス電極バネ部３３２が円筒部材３４０の内面へ向かう方向に付勢されてマイナス電極３３０と円筒部材３４０とが固定されるので円筒部材３４０とマイナス電極３３０との電気的な接触不良を減少させることが出来る。
【００８５】
[第４実施形態]
本発明の第４実施形態について図１７乃至図２０を参照して説明する。
【００８６】
（第４実施形態の構成）
第４の実施形態は、第１の筒状部材（以下、第４の実施例では円筒部材４４０として記載する。）と第２電極部（以下、第４の実施例ではマイナス電極４３０として記載する）とが導電性材料且つ、磁性材料である同じ材料から一体的に形成される振動発電機４００である。第１の実施形態と構成が同じ部分の説明は省略する。また第１の実施形態と構成が異なる部分には新しい符号を付し、第１の実施形態と構成が同じ部分には同じ符号を付す。図１７は本発明の第４の実施形態に係る振動発電機４００の外観図である。
【００８７】
振動発電機４００は、円筒部材４４０を有し、その円筒部材４４０の上端側にプラス電極２０を備える。円筒部材４４０の下面がマイナス電極４３０である。第４の実施形態における上下方向は、図１７に矢印で示す方向とする。他の図面の上下方向も同様とする。以下に、振動発電機４００の各部の構成を説明する。
【００８８】
図１８は、振動発電機４００を上下方向の平面で切断して内部構成を示す縦断面図である。図１８に示すように振動発電機４００は、円筒部材４４０の内部に、ボビンケース５０と、コイル６０と、可動子７０と、整流部８０と、蓄電部９０とを備える。
【００８９】
図１９は円筒部材４４０の外観斜視図である。第４の実施形態では、円筒部材４４０は一般的な乾電池の円筒形状とほぼ同一形状で形成される。より具体的には、図１９に示すように、円筒部材４４０は円筒形で、一端部から他端部へ向かう長手方向に延びて形成され、下方の端部が閉じている。円筒部材４４０の下面がマイナス電極４３０である。円筒部材４４０は、導電性材料で且つ、磁性材料である鉄などの材料からなる板が深絞り加工などで形成される。円筒部材４４０の外周面には絶縁材料からなるコーティング材でコーティングされる。
【００９０】
図２０はスペーサー部材４３１の外観斜視図である。図２０に示すように、スペーサー部材４３１は絶縁材料で且つ、非磁性材料のＡＢＳ樹脂などから円柱形に形成される。ボビンケース支持部４３２がスペーサー部材４３１の内部に形成される。ボビンケース支持部４３２は、円形状の凹所からなり、上方に開放している。スペーサー部材４３１が円筒部材４４０の内部にボビンケース支持部４３２を上方にして配置される。
【００９１】
第４実施形態において、プラス電極２０、ボビンケース５０、コイル６０、可動子７０、整流部８０、蓄電部９０は、第１の実施形態と同じ構成であるので、その詳細な説明は省略する。
【００９２】
図１８においてコイル６０がボビンケース５０に設けられた状態で、ボビンケース５０の下側の端部５６がボビンケース支持部４３２に圧入されてスペーサー部材４３１に固定される。
【００９３】
円筒形の可動子７０は、スペーサー部材４３１によって下端が封じられたボビンケース５０の内部空間Ｘに着磁方向と上下方向とを一致させた状態で配置される。
【００９４】
図１８において、可動子７０は、スペーサー部材４３１とボビンケース固定部材５１とで封じられた、ボビンケース５０の内部の空間Ｘ（図２に記載した）を上下方向に沿って移動することが出来る。
【００９５】
この状態において、図１８に示すように、円筒部材４４０の上部の端部と、基板１２とプラス電極２０とが設けられたプラス電極側キャップ２１の下部と、が接着剤により固定される。円筒部材４４０とプラス電極側キャップ２１とが固定された状態において、蓄電回路接続部材４２の上板部４３は上方向に付勢されてマイナス電極側端子９０ｂと接触される。
【００９６】
第４の実施形態は第１の実施形態と第２の実施形態と同様の効果を持つ。さらに第４の実施形態では、円筒部材４４０とマイナス電極４３０とが、導電性材料且つ、磁性材料である同じ材料から一体的に形成されるので、円筒部材４４０とマイナス電極４３０とを接続する必要がない。従って、振動発電機４が電力消費の小さな電子機器、例えばリモコンなどの電子機器の電源部に取り付けられて振動させられている時、または振動発電機自体が振動させられている時でも、円筒部材４４０とマイナス電極４３０とが、導電性材料且つ、磁性材料である同じ材料から一体的に形成されるので円筒部材４４０とマイナス電極４３０との電気的な接触不良を減少させることが出来る。さらに円筒部材４４０とマイナス電極４３０とが、導電性材料且つ、磁性材料である板から簡易に形成することが出来るのでマイナス電極４３０と円筒部材４４０とを溶接することで接触させるよりも製造時のコストが安く済む。
【００９７】
第４の実施形態では、磁性材料からなる円筒部材４４０の底面に設けられたマイナス電極４３０と可動子７０との間に非磁性のスペーサー部材４３１が設けられる。従って、可動子７０の移動が可動子７０とマイナス電極４３０との間の磁気的な引力により妨げられることなく、発電効率が低下するのを抑制することが出来る。
【００９８】
なお、この発明は上記の実施形態に限られるものではなく、その要旨を逸脱しない範囲において種々の態様において実施することが可能であり、例えば次のような変形も可能である。なお、第１〜第４の実施形態と構成が異なる部分には新しい符号を付し、構成が同じ部分には同じ符号を付して説明する。また第１〜第４の実施形態と構成が同じ部分の説明は省略する。
【００９９】
[変形例１]
図２１に基づいて説明する。第１〜４の実施形態では、マイナス電極側端子９０ｂと円筒部材とが蓄電回路接続部材４２を介して電気的に接続されていたが、ボビンケース固定部材５１を介して電気的に接続されてもよい。以下その接続方法について、具体的に説明する。ボビンケース固定部材５１は、図５に示すボビンケース固定部材５１の形状と同じであるが、導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料から構成される。図２１は、この変形例の振動発電機５００を上下方向の平面で切断して内部構成を示す縦断面図である。図５に示すように挿入口５５がボビンケース固定部材５１の下方に開放して設けられる。導線１００が挿通される配線通路５４が上下方向に沿ってボビンケース固定部材５１に設けられる。
【０１００】
図２１示されたコイルばね５４２は導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料から構成される。図２１に示すように、コイルばね５４２の一端がボビンケース固定部材５１の上面にはんだ付けで電気的に接続される。可動子７０がボビンケース５０の内部に配置される。次に、コイル６０の上下両端から延びる導線１００が配線通路５４に挿通された状態でボビンケース５０の上側の端部５７が挿入口５５に圧入される。従って、ボビンケース５０とボビンケース固定部材５１が固定される。ボビンケース５０とボビンケース固定部材５１が固定される過程では銀ペーストなどの導電性の接着剤がボビンケース固定部材５１の外周面に塗られる。ボビンケース５０とボビンケース固定部材５１とが固定されたときに、導電性の接着剤によりボビンケース固定部材５１と円筒部材４０とが導電性の接着剤により電気的に接続される。さらにプラス電極２０及び基板１２が設けられたプラス電極側キャップ２１は筐体１０に接着剤で固定される。この時、コイルばね５４２の他端はマイナス電極側端子９０ｂに付勢されて当接する。従って、マイナス電極側端子９０ｂはコイルばね５４２を介して円筒部材４０と電気的に接続される。
【０１０１】
変形例１では、マイナス電極側端子９０ｂとボビンケース固定部材５１とがコイルばね５４２を介して電気的に接続されるが、マイナス電極側端子９０ｂとボビンケース固定部材５１とが単に導線で電気的に接続されても良い。この場合、導線の一端がボビンケース固定部材５１の上面にはんだで接続される。導線の他端はマイナス電極側端子９０ｂとはんだで接続される。従ってマイナス電極側端子９０ｂは導線を介して円筒部材４０と電気的に接続される。
【０１０２】
[変形例２]
図２２に基づいて説明する。第１〜４の実施形態において、プラス電極側端子９０ａとプラス電極２０との電気的な接続方法については以下のような方法を採用してもよい。以下その接続方法について具体的に説明する。図２２はプラス電極側の振動発電機６００の拡大縦断面図である。図２３は、図７に示されたプラス電極２０及びプラス電極側キャップ２１とは形状が異なるプラス電極６２０とプラス電極側キャップ６２１との外観斜視図である。図２３に示すようにプラス電極６２０は導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料から円柱状に形成される。プラス電極接続部６２２がプラス電極６２０の下面に突出して形成される。プラス電極６２０が本発明の第１電極部の一例である。
【０１０３】
図２２に示すように、導線の一端がプラス電極接続部６２２にはんだで接続される。配線孔６２３が円筒状のプラス電極キャップ６２１の中心に設けられる。導線の他端が配線孔６２３に挿通した状態で、プラス電極６２０の下面と配線孔６２３付近のプラス電極側キャップ６２１の上面とが接着剤で固定される。従って、プラス電極６２０とプラス電極キャップ６２１とが固定される。基板取り付け部６２５がプラス電極キャップ６２１の内部に設けられる。導線の他端がプラス電極側端子９０ａとはんだで接続され、プラス電極側端子９０ａとプラス電極６２０とが電気的に接続される。次に整流部８０と蓄電部９０とが設けられた基板１２が基板取り付け部６２５の下部に接着剤で固定される。
【０１０４】
[変形例３]
図２４に基づいて説明する。第１または第２の実施形態において、マイナス電極と円筒部材とは溶接により電気的に接合されても良い。図２４はこの変形例の振動発電機７００を上下方向の平面で切断して内部構成を示す縦断面図である。この場合、円柱形のマイナス電極７３０は導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料から形成される。円筒形の円筒部材７４０は導電性材料で且つ、磁性材料である鉄などの材料から形成される。円筒部材７４０の下部の端部とマイナス電極７３０とが溶接されて電気的に接続される。マイナス電極７３０と円筒部材７４０とが溶接により電気的に接合される場合、溶接された箇所が本発明の接触部の一例である。
【０１０５】
[変形例４]
図２５に基づいて説明する。第１〜４の実施形態では、電磁誘導コイル６０がボビンケース５０に設けられた状態で、ボビンケース５０の下側の端部５６がボビンケース支持部に圧入されてマイナス電極３０に固定されるが、以下のような固定方法を採用しても良い。
【０１０６】
図２５はマイナス電極８３０の外観斜視図である。図２５に示すように、マイナス電極８３０は円柱形状に形成される。ボビンケース支持部８３４が、マイナス電極８３０の円柱状の部分に形成される。ボビンケース支持部８３４は、円形状の凹所からなり、上方に開放している。めねじ８３２がボビンケース支持部８３４の円柱状の内周面に設けられる。マイナス電極８３０は、円筒部材４０の下部の内部に圧入されて円筒部材４０と固定される。マイナス電極８３０が円筒部材４０に固定された状態において、つば８３３が円筒部材４０の下端面と当接する。マイナス電極８３０とめねじ８３２とつば８３３とボビンケース支持部８３３とは、導電性材料で且つ、非磁性材料である銅などの材料から一体的に形成される。
【０１０７】
図２６はボビンケース８５０の外観斜視図である。図２６に示したようにボビンケース８５０は第１の実施形態で示したボビンケース５０においての下部の端部にめねじ８３２と螺合可能なおねじ８５２が設けられる。ボビンケース８５０はおねじ８５２が設けられたボビンケース５０である。ボビンケース８５０において、コイル６０と区画部５２とは第１の実施形態と同様なので省略する。コイル６０が設けられたボビンケース８５０は、おねじ８５２とめねじ８３２とを螺合させて、マイナス電極８３０に固定される。
【０１０８】
[変形例５]
図１１の円筒部材２４０が筐体をかねる振動発電機２００においても、第３の実施形態において説明した、マイナス電極３３０と円筒部材３４０とがバネの付勢力により固定される方法を採用しても良い。
【０１０９】
[変形例６]
第１〜第４の実施形態において、第１電極部をプラス電極とし、第２電極部をマイナス電極としたが、第１電極部をマイナス電極とし、第２電極部をプラス電極としても良い。
【０１１０】
[変形例７]
第１と第２の実施形態では、めねじが円筒部材４０に設けられ、おねじがマイナス電極３０に設けられる。これに限らずおねじが円筒部材に設けられ、めねじがマイナス電極に設けられてもよい。
【０１１１】
[変形例８]
第１と第３の実施形態では、筐体１０は市販の乾電池型の外形形状にて例示したが、この形状には限定されない。例えば、筐体１０は楕円筒形状や多角筒形状であってもよい。また第１と第３の実施形態では筐体１０を構成する材料はＡＢＳ樹脂としたが、銅、アルミニウム、真鍮などでもよい。
【０１１２】
[変形例９]
第１〜第４の実施形態では、円筒部材４０は円筒形の外形形状にて例示したが、この形状には限定されない。例えば、円筒部材４０は楕円筒形状や多角筒形状であってもよい。また円筒部材４０を構成する材料は鉄としたが、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、パーメンジュール、アモルファス磁性合金、ナノクリスタル磁性合金などの導電性材料且つ磁性材料でもよい。
【０１１３】
[変形例１０]
第１〜第４の実施形態では、可動子７０は円柱形または円筒形に形成されるとしたが、可動子７０の上下方向に垂直な断面と同じ形状の断面の外周がボビンケース５０の上下方向に垂直な断面と同じ形状の断面の外周を持つように形成されれば良い。可動子７０は、好ましくは上述したように円柱形に形成されることが望ましい。これは可動子７０と円筒部材４０との磁気的な引力を均一にし、可動子７０がボビンケース５０の内部Ｘを滑らかに移動するためである。
【符号の説明】
【０１１４】
１０      筐体
１２      基板
２０      プラス電極
２１      プラス電極側キャップ
３０、３３０、４３０      マイナス電極
３２      おねじ
４０、２４０，３４０，４４０      円筒部材
４１      めねじ
４２      蓄電回路接続部材
５０      ボビンケース
５１      ボビンケース固定部材
５２      区画部
６０      コイル
６１      要素コイル
７０      可動子
８０      整流部
８０ａ      入力側端子
８０ｂ      出力側端子      
８０ｃ      出力側端子
９０      蓄電部
９０ａ      プラス電極側端子
９０ｂ      マイナス電極側端子
１４２      コイルばね
３３２      マイナス電極バネ部
４３１      スペーサー部材
Ｘ      内部空間
【図１】
2011172428.tif 000003
【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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【図１９】
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【図２０】
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【図２１】
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【図２２】
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【図２３】
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【図２４】
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【図２５】
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【図２６】
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【図２７】
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【図２８】
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【図２９】
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【図３０】
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