(57)【要約】【課題】本発明の目的は、磁歪棒の軸方向に一様なバイアス磁界を印加することによって、効率良く発電を行い得る発電装置を提供することにある。【解決手段】  発電装置１は、磁歪素子１０と、磁歪素子１０から離間するように磁歪素子１０と併設された永久磁石６とを有しており、永久磁石６が、その着磁方向が磁歪棒２の軸方向となるように配置されている。そして、永久磁石６の着磁方向の長さが、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向の長さよりも短く、かつ、永久磁石６が、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向の途中に対応するよう設けられている。【選択図】図２
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪材料で構成され、磁力線を軸方向に通過させる磁歪棒と、該磁歪棒の外周側に巻回され、前記磁力線の密度の変化に基づいて電圧が発生するコイルとを備え、一端部が他端部に対して前記磁歪棒の軸方向とほぼ垂直な方向に相対的に変位可能な磁歪素子と、
前記磁力線を発生し、着磁方向を前記磁歪棒の軸方向として、前記磁歪素子から離間するように前記磁歪棒と併設された永久磁石とを有し、
前記永久磁石の着磁方向の長さが、前記磁歪棒の前記コイルが巻回された領域の前記軸方向の長さよりも短く、かつ、前記永久磁石が、前記領域の前記軸方向の途中に対応するよう設けられていることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記領域の前記軸方向の長さをＡ［ｍｍ］とし、前記永久磁石の着磁方向の長さをＢ［ｍｍ］としたとき、Ｂ≦０．６Ａなる関係を満足する請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
当該発電装置は、さらに、磁性材料で構成され、前記永久磁石が発生した前記磁力線が前記永久磁石に戻るようなループを、前記磁歪素子とともに形成する少なくとも２つのループ形成部材を有し、
前記少なくとも２つのループ形成部材は、前記磁歪素子の前記一端部側に設けられた第１のループ形成部材と、前記永久磁石を介して、前記第１のループ形成部材とは反対側に設けられた第２のループ形成部材とを含む請求項１または２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記永久磁石は、前記第１のループ形成部材および前記第２のループ形成部材を介して前記磁歪素子に固定されている請求項３に記載の発電装置。
【請求項５】
前記領域の前記軸方向の長さをＡ［ｍｍ］とし、前記領域から前記永久磁石までの距離をＸ［ｍｍ］としたとき、Ｘ＝０．０５Ａ〜０．３Ａとなる関係を満足する請求項４に記載の発電装置。
【請求項６】
前記永久磁石は、前記磁歪素子が変位する変位方向とほぼ垂直な方向、かつ、前記磁歪棒の前記軸方向とほぼ垂直な方向に、前記磁歪素子に対して配設される請求項１ないし５のいずれかに記載の発電装置。
【請求項７】
少なくとも前記磁歪素子が、前記永久磁石、前記第１のループ形成部材および前記第２のループ形成部材から独立し、かつ、これらに対して相対的に変位するように構成されている請求項３に記載の発電装置。
【請求項８】
前記第１および第２のループ形成部材は、それぞれ、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位した際に、前記磁歪素子と干渉しないように構成されている請求項７に記載の発電装置。
【請求項９】
前記第１および第２のループ形成部材は、それぞれ、前記磁歪素子と併設された底板部と、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位する変位方向に沿って、前記底板部から立設された少なくとも１つの側板部とを備える請求項８に記載の発電装置。
【請求項１０】
前記底板部と前記側板部とが一体的に形成されている請求項９に記載の発電装置。
【請求項１１】
前記少なくとも１つの側板部は、前記底板部を介して対向し、かつ、前記磁歪素子から離間して配置された２つの前記側板部を含み、
前記２つの側板部の間で、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位するように構成されている請求項９または１０に記載の発電装置。
【請求項１２】
各前記側板部と前記磁歪素子の前記一端部との間隔の大きさは、０．０１〜０．５ｍｍである請求項１１に記載の発電装置。
【請求項１３】
前記第２のループ形成部材は、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位可能に前記磁歪素子を支持する請求項７ないし１２のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１４】
前記磁歪素子は、さらに、前記磁歪棒と併設され、前記磁歪棒に応力を付与する機能を有する梁部材を備える請求項１ないし１３のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１５】
前記磁歪素子は、さらに、前記磁歪棒と併設され、前記磁歪棒に応力を付与する機能を有する梁部材と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒および前記梁部材の一方の端部同士を連結する第１のブロック体と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒および前記梁部材の他方の端部同士を連結する第２のブロック体とを備え、
前記第２のループ形成部材は、前記第１のブロック体にネジ止めされることにより、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位可能に前記磁歪素子を支持する請求項７ないし１３のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１６】
前記磁歪素子は、さらに、前記磁歪棒と併設され、前記磁歪棒に応力を付与する機能を有する梁部材と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒および前記梁部材の一方の端部同士を連結する第１のブロック体と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒および前記梁部材の他方の端部同士を連結する第２のブロック体とを備え、
前記第２のループ形成部材は、前記第１のブロック体と一体的に形成されることにより、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位可能に前記磁歪素子を支持する請求項７ないし１３のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１７】
前記梁部材は、磁歪材料で構成された磁歪棒である請求項１４ないし１６のいずれかに記載の発電装置。
【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】
近年、磁歪材料で構成された磁歪棒の透磁率の変化を利用して発電する発電装置が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
【０００３】
この発電装置は、例えば、併設された一対の磁歪棒と、これらの磁歪棒の両端部を連結する２つの連結ヨークと、各磁歪棒の外周側を囲むように設けられたコイルと、一対の磁歪棒に併設された長尺状のバックヨークと、各連結ヨークとバックヨークとの間に配設され、磁歪棒にバイアス磁界を印加する２つの永久磁石とを備えている。このバックヨークは、連結ヨークに対して永久磁石を介して固定されている。これにより、磁歪棒、連結ヨーク、永久磁石およびバックヨークを通過する磁界ループが形成される。
【０００４】
そして、一方の連結ヨークを固定した状態で、他方の連結ヨークに対して、磁歪棒の軸方向に対して垂直な方向に外力を付与すると、一方の磁歪棒が伸長するように変形し、他方の磁歪棒が収縮するように変形する。この変形の際に磁歪棒に生じる応力（伸長応力または収縮応力）により、各磁歪棒を通過する磁力線の密度（磁束密度）、すなわち、各コイルを貫く磁力線の密度が変化し、これにより、各コイルに電圧が発生する。
【０００５】
しかしながら、特許文献１に記載の発電装置では、磁歪棒に印加されるバイアス磁界の強度分布が、その軸方向（長手方向）にバラついてしまう。すなわち、磁歪棒の軸方向に一様なバイアス磁界が印加されない。そのため、磁歪棒が変形した際の磁束密度の変化量は、印加されたバイアス磁界の強度に依存して、磁歪棒の軸方向でバラついてしまう。その結果、特許文献１に記載の発電装置では、発電効率が悪い。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】ＷＯ２０１１／１５８４７３
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００７】
本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、磁歪棒の軸方向に一様なバイアス磁界を印加することによって、効率良く発電を行い得る発電装置を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００８】
このような目的は以下の（１）〜（１７）の本発明により達成される。
（１）  磁歪材料で構成され、磁力線を軸方向に通過させる磁歪棒と、該磁歪棒の外周側に巻回され、前記磁力線の密度の変化に基づいて電圧が発生するコイルとを備え、一端部が他端部に対して前記磁歪棒の軸方向とほぼ垂直な方向に相対的に変位可能な磁歪素子と、
前記磁力線を発生し、着磁方向を前記磁歪棒の軸方向として、前記磁歪素子から離間するように前記磁歪棒と併設された永久磁石とを有し、
前記永久磁石の着磁方向の長さが、前記磁歪棒の前記コイルが巻回された領域の前記軸方向の長さよりも短く、かつ、前記永久磁石が、前記領域の前記軸方向の途中に対応するよう設けられていることを特徴とする発電装置。
【０００９】
（２）  前記領域の前記軸方向の長さをＡ［ｍｍ］とし、前記永久磁石の着磁方向の長さをＢ［ｍｍ］としたとき、Ｂ≦０．６Ａなる関係を満足する上記（１）に記載の発電装置。
【００１０】
（３）  当該発電装置は、さらに、磁性材料で構成され、前記永久磁石が発生した前記磁力線が前記永久磁石に戻るようなループを、前記磁歪素子とともに形成する少なくとも２つのループ形成部材を有し、
前記少なくとも２つのループ形成部材は、前記磁歪素子の前記一端部側に設けられた第１のループ形成部材と、前記永久磁石を介して、前記第１のループ形成部材とは反対側に設けられた第２のループ形成部材とを含む上記（１）または（２）に記載の発電装置。
【００１１】
（４）  前記永久磁石は、前記第１のループ形成部材および前記第２のループ形成部材を介して前記磁歪素子に固定されている上記（３）に記載の発電装置。
【００１２】
（５）  前記領域の前記軸方向の長さをＡ［ｍｍ］とし、前記領域から前記永久磁石までの距離をＸ［ｍｍ］としたとき、Ｘ＝０．０５Ａ〜０．３Ａとなる関係を満足する上記（４）に記載の発電装置。
【００１３】
（６）  前記永久磁石は、前記磁歪素子が変位する変位方向とほぼ垂直な方向、かつ、前記磁歪棒の前記軸方向とほぼ垂直な方向に、前記磁歪素子に対して配設される上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の発電装置。
【００１４】
（７）  少なくとも前記磁歪素子が、前記永久磁石、前記第１のループ形成部材および前記第２のループ形成部材から独立し、かつ、これらに対して相対的に変位するように構成されている上記（３）に記載の発電装置。
【００１５】
（８）  前記第１および第２のループ形成部材は、それぞれ、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位した際に、前記磁歪素子と干渉しないように構成されている上記（７）に記載の発電装置。
【００１６】
（９）  前記第１および第２のループ形成部材は、それぞれ、前記磁歪素子と併設された底板部と、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位する変位方向に沿って、前記底板部から立設された少なくとも１つの側板部とを備える上記（８）に記載の発電装置。
【００１７】
（１０）  前記底板部と前記側板部とが一体的に形成されている上記（９）に記載の発電装置。
【００１８】
（１１）  前記少なくとも１つの側板部は、前記底板部を介して対向し、かつ、前記磁歪素子から離間して配置された２つの前記側板部を含み、
前記２つの側板部の間で、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位するように構成されている上記（９）または（１０）に記載の発電装置。
【００１９】
（１２）  各前記側板部と前記磁歪素子の前記一端部との間隔の大きさは、０．０１〜０．５ｍｍである上記（１１）に記載の発電装置。
【００２０】
（１３）  前記第２のループ形成部材は、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位可能に前記磁歪素子を支持する上記（７）ないし（１２）のいずれかに記載の発電装置。
【００２１】
（１４）  前記磁歪素子は、さらに、前記磁歪棒と併設され、前記磁歪棒に応力を付与する機能を有する梁部材を備える上記（１）ないし（１３）のいずれかに記載の発電装置。
【００２２】
（１５）  前記磁歪素子は、さらに、前記磁歪棒と併設され、前記磁歪棒に応力を付与する機能を有する梁部材と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒および前記梁部材の一方の端部同士を連結する第１のブロック体と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒および前記梁部材の他方の端部同士を連結する第２のブロック体とを備え、
前記第２のループ形成部材は、前記第１のブロック体にネジ止めされることにより、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位可能に前記磁歪素子を支持する上記（７）ないし（１３）のいずれかに記載の発電装置。
【００２３】
（１６）  前記磁歪素子は、さらに、前記磁歪棒と併設され、前記磁歪棒に応力を付与する機能を有する梁部材と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒および前記梁部材の一方の端部同士を連結する第１のブロック体と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒および前記梁部材の他方の端部同士を連結する第２のブロック体とを備え、
前記第２のループ形成部材は、前記第１のブロック体と一体的に形成されることにより、前記磁歪素子の前記一端部が前記他端部に対して変位可能に前記磁歪素子を支持する上記（７）ないし（１３）のいずれかに記載の発電装置。
【００２４】
（１７）  前記梁部材は、磁歪材料で構成された磁歪棒である上記（１４）ないし（１６）のいずれかに記載の発電装置。
【発明の効果】
【００２５】
本発明によれば、磁歪棒の軸方向全体にわたって、一様なバイアス磁界を印加することができる。これにより、磁歪棒が変形した際の磁束密度の変化量は、磁歪棒の軸方向全体にわたって均一となり、その結果、発電装置の発電効率の向上を図ることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２６】
【図１】本発明の発電装置の第１実施形態を示す斜視図である。
【図２】図１に示す発電装置の平面図である。
【図３】本発明の発電装置との比較のために例示する発電装置の平面図である。
【図４】図２に示す発電装置および図３に示す発電装置において、自然状態における磁歪棒の軸方向におけるバイアス磁界の強度分布を解析した解析図、および、付与する応力に応じた、磁歪棒の軸方向におけるバイアス磁界の強度分布を示すグラフである。
【図５】本発明の発電装置の第２実施形態を示す斜視図である。
【図６】図５に示す発電装置の分解斜視図である。
【図７】図５に示す発電装置の平面図である。
【図８】図５に示す発電装置の右側面図である。
【図９】図５に示す発電装置の正面図である。
【図１０】図１０（ａ）は、図５に示す発電装置に対して上方向に外力を付与した状態を模式的に示す図であり、図１０（ｂ）は、図５に示す発電装置に対して下方向に外力を付与した状態を模式的に示す図である。
【図１１】本発明の第２実施形態の発電装置の他の構成例を示す斜視図である。
【図１２】本発明の発電装置の第３実施形態を示す斜視図である。
【図１３】図１２に示す発電装置の平面図である。
【図１４】図１４（ａ）は、本発明の発電装置の第４実施形態に対して上方向に外力を付与した状態を模式的に示す図であり、図１４（ｂ）は、本発明の発電装置の第４実施形態に対して下方向に外力を付与した状態を模式的に示す図である。
【図１５】実施例１〜１０の各発電装置において、磁歪棒に付与した応力（９０ＭＰａの伸長応力または９０ＭＰａの収縮応力）に応じた、磁歪棒の軸方向におけるバイアス磁界の強度を示すグラフである。
【図１６】実施例１１〜１３および比較例の各発電装置において、磁歪棒に付与した応力（９０ＭＰａの伸長応力または９０ＭＰａの収縮応力）に応じた、磁歪棒の軸方向におけるバイアス磁界の強度を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２７】
以下、本発明の発電装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の発電装置の第１実施形態について説明する。
【００２８】
図１は、本発明の発電装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す発電装置の平面図である。
【００２９】
なお、以下の説明では、図１中の上側および図２中の紙面手前側を「上」または「上方」と言い、図１中の下側および図２中の紙面奥側を「下」または「下方」と言う。また、図１中の紙面右手前側および図２中の左側を「先端」と言い、図１中の紙面左奥側および図２中の右側を「基端」と言う。
【００３０】
図１および図２に示す発電装置１は、磁歪素子１０と、磁歪素子１０から離間するように磁歪素子１０と併設された永久磁石６と、磁歪素子１０の基端部側に設けられ、磁歪素子１０と永久磁石６とを連結する第１のループ形成部材７と、磁歪素子１０の先端部側に設けられ、磁歪素子１０と永久磁石６とを連結する第２のループ形成部材８とを有している。
【００３１】
以下、各部の構成について説明する。
磁歪素子１０は、併設された２つの磁歪棒２、２と、各磁歪棒２の外周側（外周）に巻回されたコイル３と、磁歪棒２の基端側に設けられた第１のブロック体４と、磁歪棒２の他端側に設けられた第２のブロック体５とを備えている。この磁歪棒２は、磁歪材料で構成され、磁力線を軸方向に通過させる。
【００３２】
磁歪素子１０は、第１のブロック体４側（一端部）を固定端とし、第２のブロック体５側（他端部）を可動端として、その軸方向とほぼ垂直な方向（図１中、上下方向）に相対的に変位可能となっており、この変位により磁歪棒２が伸縮する。このとき、逆磁歪効果により磁歪棒２の透磁率が変化し、磁歪棒２を通過する磁力線の密度（コイル３を貫く磁力線の密度）が変化することにより、コイル３に電圧が発生する。
【００３３】
磁歪棒２は、磁歪材料で構成され、磁化が生じ易い方向（磁化容易方向）を軸方向として配置されている。本実施形態では、この磁歪棒２は、長尺の平板状をなしており、その軸方向に磁力線を通過させる。
【００３４】
このような磁歪棒２は、その厚さ（横断面積）が軸方向に沿ってほぼ一定となっている。磁歪棒２の平均厚さは、特に限定されないが、０．３〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜５ｍｍ程度であるのがより好ましい。また、磁歪棒２の平均横断面積は、０．２〜２００ｍｍ２程度であるのが好ましく、０．５〜５０ｍｍ２程度であるのがより好ましい。かかる構成により、磁歪棒２の軸方向に磁力線を確実に通過させることができる。
【００３５】
磁歪材料のヤング率は、４０〜１００ＧＰａ程度であるのが好ましく、５０〜９０ＧＰａ程度であるのがより好ましく、６０〜８０ＧＰａ程度であるのがさらに好ましい。かかるヤング率を有する磁歪材料で磁歪棒２を構成することにより、磁歪棒２をより大きく伸縮させることができる。このため、磁歪棒２の透磁率をより大きく変化させることができるので、発電装置１（コイル３）の発電効率をより向上させることができる。
【００３６】
かかる磁歪材料としては、特に限定されないが、例えば、鉄−ガリウム系合金、鉄−コバルト系合金、鉄−ニッケル系合金等が挙げられ、これらの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。これらの中でも、鉄−ガリウム系合金（ヤング率：約７０ＧＰａ）を主成分とする磁歪材料が好適に用いられる。鉄−ガリウム系合金を主成分とする磁歪材料は、前述したようなヤング率の範囲に設定し易い。
【００３７】
また、以上のような磁歪材料は、Ｙ、Ｐｒ、Ｓｍ、Ｔｂ、Ｄｙ、Ｈｏ、Ｅｒ、Ｔｍのような希土類金属のうちの少なくとも１種を含むのが好ましい。これにより、磁歪棒２の透磁率の変化をより大きくすることができる。
【００３８】
かかる各磁歪棒２、２の外周には、その両端部２１、２２を除く部分を囲むようにコイル３が巻回（配置）されている。
【００３９】
コイル３は、線材３１を磁歪棒２の外周に巻回することにより構成されている。これにより、コイル３は、磁歪棒２を通過している磁力線が、その軸方向に通過する（内腔部を貫く）ように配設されている。このコイル３には、磁歪棒２の透磁率の変化、すなわち、磁歪棒２を通過する磁力線の密度（磁束密度）の変化に基づいて、電圧が発生する。
【００４０】
線材３１としては、特に限定されないが、例えば、銅製の基線に絶縁被膜を被覆した線材や、銅製の基線に融着機能を付加した絶縁被膜を被覆した線材等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００４１】
線材３１の巻き数は、特に限定されないが、１００〜５００程度であるのが好ましく、１５０〜４５０程度であるのがより好ましい。これにより、コイル３に発生する電圧をより大きくすることができる。
【００４２】
また、線材３１の横断面積は、特に限定されないが、５×１０−４〜０．１２６ｍｍ２程度であるのが好ましく、２×１０−３〜０．０３ｍｍ２程度であるのがより好ましい。このような線材３１は、その抵抗値が十分に低いため、発生した電圧によってコイル３を流れる電流を効率良く外部に流すことができ、発電装置１の発電効率をより向上させることができる。
【００４３】
なお、線材３１の横断面形状は、例えば、三角形、正方形、長方形、六角形のような多角形、円形、楕円形等のいかなる形状であってもよい。
【００４４】
磁歪棒２の基端側には、第１のブロック体４が固定されている。この第１のブロック体４を介して、磁歪素子１０が第１のループ形成部材７に固定されている。
【００４５】
この第１のブロック体４は、第１のループ形成部材７の基端部側の一部とともに、振動を発生する振動体に固定するための固定部として機能する。第１のブロック体４および第１のループ形成部材７を介して発電装置１を基体に固定することにより、磁歪棒２は、その基端を固定端、先端を可動端として片持ち支持されている。
【００４６】
図１に示すように、第１のブロック体４は、平板状をなしている。第１のブロック体４の先端側には、その高さ方向（図１中、上下方向）の略中央に上下２つのスリット４１、４２が形成されている。各スリット４１、４２には、各磁歪棒２の基端部２１が挿入され、接着剤等により固定されている。
【００４７】
一方、磁歪棒２の先端側には、第２のブロック体５が固定されている。この第２のブロック体５を介して、磁歪素子１０が第２のループ形成部材８に固定されている。
【００４８】
この第２のブロック体５は、第２のループ形成部材８とともに磁歪棒２に対して外力や振動を付与する錘として機能する部位である。振動体の振動により、第２のブロック体５に対して、上下方向への外力または振動が付与される。これにより、磁歪棒２は、その基端を固定端とし、先端が上下方向に往復動（先端が基端に対して相対的に変位）する。
【００４９】
図１に示すように、第２のブロック体５は、平板状をなしている。第２のブロック体５の基端側には、その高さ方向（図１中、上下方向）の略中央に上下２つのスリット５１、５２が形成されている。各スリット５１、５２には、各磁歪棒２の先端部２２が挿入され、接着剤等により固定されている。なお、スリット５１、５２間の離間距離は、第１のブロック体４のスリット４１、４２間の離間距離とほぼ等しく構成されている。これにより、発電装置１の自然状態（磁歪素子１０に外力が付与されていない状態）における側面視において、磁歪棒２、２が一定の距離離間した状態で互いに平行となるように配置されている。
【００５０】
第１のブロック体４および第２のブロック体５の構成材料としては、それぞれ、磁歪棒２の端部２１、２２を確実に固定することができ、磁歪棒２に対して、一様な応力を付与し得る十分な剛性を備え、かつ、磁歪棒２に永久磁石６からのバイアス磁界を付与し得る強磁性を備える材料であれば、特に限定されない。上記の特性を備える材料としては、例えば、純鉄（例えば、ＪＩＳ  ＳＵＹ）、軟鉄、炭素鋼、電磁鋼（ケイ素鋼）、高速度工具鋼、構造鋼（例えば、ＪＩＳ  ＳＳ４００）、ステンレス、パーマロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
【００５１】
また、第１のブロック体４のスリット４１とスリット４２との離間距離は、０．３〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜３ｍｍ程度であるのがより好ましい。また、同様に、側面視において、第２のブロック体５のスリット５１とスリット５２との離間距離は、０．３〜１０ｍｍ程度であるのが好ましく、０．５〜３ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００５２】
各ブロック体４、５のスリット間の離間距離を上記範囲内とすることにより、発電装置１の小型化を図りながら、各磁歪棒２に巻回されるコイル３の体積を十分に確保することができる。かかる発電装置１では、コイル３の体積を十分に確保することができるため、コイル３の線材３１として、比較的線径が大きいものを用いることができるとともに、線材３１の巻き数を多くすることができる。線径が大きい線材３１は、抵抗値（負荷インピーダンス）が小さいため、コイル３に発生した電圧を効率良く取り出す（利用）することができる。また、線材３１の巻き数を多くすることにより、コイル３に発生する電圧を大きくすることができ、その結果、発電装置１の発電効率を向上させることができる。
【００５３】
また、各ブロック体４、５の幅（図１中、各ブロック体４、５の左右方向の長さ）は、磁歪棒２の幅とほぼ同じになるように設計されている。このような各ブロック体４、５の幅は、１〜２０ｍｍ程度であるのが好ましく、２〜１０ｍｍ程度であるのがより好ましい。
【００５４】
かかる構成の磁歪素子１０では、併設された２つの磁歪棒２、２が、対向する梁として機能し、第２のブロック体５の変位に伴って、各磁歪棒２が同一方向（図１中、上方向または下方向）に変位する。このような構成により、２つの磁歪棒２のうちの一方の磁歪棒２は、他方の磁歪棒２に応力を付与する梁部材としての機能を発揮し、一方の磁歪棒２の変位に伴って、他方の磁歪棒２には伸長応力または収縮応力のいずれかの応力が発生する。これにより、各磁歪棒２を通過する磁力線の密度が変化する。
【００５５】
なお、図１中、上下２つの磁歪棒２のうちのいずれか一方の磁歪棒２を、磁歪材料以外の材料で構成された梁部材としてもよい。このような梁部材としては、磁歪棒２に応力を付与するだけの剛性を有していればよく、また、非磁性材料でもよい。例えば、各ブロック体４、５を構成する材料で構成されたものを用いることができる。
【００５６】
なお、磁歪棒２の端部（基端部２１、先端部２２）を各ブロック体４、５のスリットに固定する方法としては、上述した接着剤による接着に限られず、カシメ、拡散接合、ピンの圧入、ろう付け、溶接（レーザ溶接、電気溶接等）等でも良い。
【００５７】
第１のブロック体４は、第１のループ形成部材７を介して永久磁石６の基端部と連結している。
【００５８】
前述したように、第１のループ形成部材７は、第１のブロック体４とともに、振動体に固定され、振動体の振動により、磁歪素子１０の先端部が基端部に対して変位する。第１のループ形成部材７および第１のブロック体４を取り付ける振動体としては、例えば、ポンプや空調用ダクト等の各種振動体が挙げられる。振動体の具体例については、後述する。
【００５９】
このような第１のループ形成部材７は、磁性材料で構成され、第１のブロック体４の側面（図２中、下側の側面）に固定される第１の固定部７１と、永久磁石６の基端側の端面に固定される第２の固定部７２と、第１の固定部７１と第２の固定部７２とを連結し、平面視においてＬ字状をなす連結部７３とを備えている。
【００６０】
第１のループ形成部材７は、例えば、帯状（長尺の平板状）の板材を用意し、プレス加工、曲げ加工または鍛造加工等により、まず、平面視においてＬ字状をなすように加工する。そして、その板材の両端部を、連結部７３に相当する部位に対して、それぞれ、Ｌ字の外側方向に約９０°屈曲させることにより形成することができる。
【００６１】
第１の固定部７１は、第１のブロック体４の基端側の側面と、例えば、接着剤等による接着により固定されている。この第１の固定部７１の高さ（図１中、上下方向）は、第１のブロック体４の高さとほぼ同じであり、発電装置１を振動体に取り付ける際には、例えば、第１のブロック体４、第１の固定部７１のそれぞれの下面を振動体に接着剤等による接着により固定することができる。また、第１の固定部７１と第１のブロック体４との接着面積を十分に確保して、これらの接合強度を高めて、発電装置１の耐久性を向上することができる。
【００６２】
第２の固定部７２は、永久磁石６の基端側の端面と、例えば、接着剤等による接着により固定されている。この第２の固定部７２の先端側の表面（固定面）の表面積は、永久磁石６の端面の表面積よりも大きく構成されており、永久磁石６はその端面全体で第２の固定部７２に固定されている。
【００６３】
平面視においてＬ字状の連結部７３は、一方の片部７３１が第１の固定部７１の先端部と連結し、他方の片部７３２が第２の固定部７２の基端部と連結している。
【００６４】
なお、第１のブロック体４と第１の固定部７１とを固定する方法、また、第１のループ形成部材７（第１の固定部７１）および第１のブロック体４を振動体に固定する方法は、上述したような接着剤等による接着に限られず、ネジ止め、カシメ、拡散接合、ピンの圧入、ろう付け、溶接（レーザ溶接、電気溶接等）等でも良い。
【００６５】
かかる第１のループ形成部材７の構成材料としては、前述した各ブロック体４、５を構成する各種磁性材料と同様の材料を用いることができる。
【００６６】
永久磁石６（図２中、左側の永久磁石６）の先端側、すなわち、永久磁石６を介して、第１のループ形成部材７とは反対側には、第２のループ形成部材８が配置されている。第２のループ形成部材８は、第２のブロック体５と永久磁石６とを連結し、かつ、永久磁石６を介して第１のループ形成部材７と固定されている。
【００６７】
前述したように、第２のループ形成部材８は、第２のブロック体５とともに、磁歪棒２に対して外力や振動を付与する錘として機能する。
【００６８】
第２のループ形成部材８は、磁性材料で構成され、第２のブロック体５の側面（図２中、下側の側面）に固定される第１の固定部８１と、永久磁石６の先端側の端面に固定される第２の固定部８２と、第１の固定部８１と第２の固定部８２とを連結し、平面視においてＬ字状をなす連結部８３とを備えている。
【００６９】
このような第２のループ形成部材８は、例えば、帯状（長尺の平板状）の板材を用意し、プレス加工、曲げ加工または鍛造加工等により、まず、平面視においてＬ字状をなすように加工する。そして、その板材の両端部を、連結部８３に相当する部位に対して、それぞれ、Ｌ字の外側方向に約９０°屈曲させることにより形成することができる。
【００７０】
第１の固定部８１は、第２のブロック体５の先端側の側面と、例えば、接着剤等による接着により固定されている。この第１の固定部８１の高さ（図１中、上下方向）は、第２のブロック体５の高さとほぼ同じに構成されている。これにより、第１の固定部８１と第２のブロック体５との接着面積を十分に確保して、これらの接合強度を高めて、発電装置１の耐久性を向上することができる。
【００７１】
第２の固定部８２は、永久磁石６の先端側の端面と、例えば、接着剤等による接着により固定されている。この第２の固定部８２の先端側の表面（固定面）の表面積は、永久磁石６の端面の表面積よりも大きく構成されており、永久磁石６は、その端面全体で第２の固定部８２に固定されている。
【００７２】
平面視においてＬ字状の連結部８３は、一方の片部８３１が第１の固定部８１の基端部と連結し、他方の片部８３２が第２の固定部８２の基端部と連結している。
【００７３】
なお、第２のブロック体５と第１の固定部８１とを固定する方法は、上述したような接着剤等による接着に限られず、ネジ止め、カシメ、拡散接合、ピンの圧入、ろう付け、溶接（レーザ溶接、電気溶接等）等でも良い。
【００７４】
かかる第２のループ形成部材８の構成材料としては、前述した各ブロック体４、５を構成する各種磁性材料と同様の材料を用いることができる。
【００７５】
第１のループ形成部材７と第２のループ形成部材８との間には、円柱状をなし、磁歪棒２にバイアス磁界を印加する永久磁石６が固定されている。本実施形態では、第１のループ形成部材７と第２のループ形成部材８との間には、２つの永久磁石６が、直列に配設されており、これらは、磁力により互いに連結し、さらに、接着剤等により固定されている。
【００７６】
各永久磁石６は、磁歪素子１０（磁歪棒２）が変位する変位方向とほぼ垂直な方向、かつ、磁歪棒２の軸方向とほぼ垂直な方向に磁歪素子１０に対して配設される。
【００７７】
永久磁石６には、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石や、それらを粉砕して樹脂材料やゴム材料に混練した複合素材を成形してなる磁石（ボンド磁石）等を用いることができる。このような永久磁石６は、その基端側において、第１のループ形成部材７（第２の固定部７２）と固定され、また、その先端側において、第２のループ形成部材８と固定されている。これらの部材の固定方法としては、例えば、接着剤による接着等により固定することができる。
【００７８】
図２に示すように、各永久磁石６は、Ｓ極を図２中左側（第２のループ形成部材８側）に、Ｎ極を図２中右側（第１のループ形成部材７側）にして配置されている。これにより、発電装置１では、永久磁石６が、その着磁方向が磁歪棒２の軸方向となるように配置されている。
【００７９】
かかる構成の発電装置１では、図２に示すように、２つの永久磁石６が発生した磁力線が、第１のループ形成部材７、磁歪素子１０（第１のブロック体４、磁歪棒２および第２のブロック体５）および第２のループ形成部材８を通過して永久磁石６に戻るような、反時計回りの磁界ループが形成される。
【００８０】
なお、前述したように、永久磁石６は、その両端面全体が第１のループ形成部材７および第２のループ形成部材８の第２の固定部７２、８２と接合している。そのため、磁界ループを形成する磁力線の流れが、永久磁石６と第１のループ形成部材７および第２のループ形成部材８との間で損失するのが防止される。これにより、磁歪棒２を通過する磁力線の密度を十分に高くすることができ、磁歪棒２が変形した際に、磁歪棒２を通過する磁力線の密度の変化量を十分に大きくすることができる。その結果、発電装置１の発電効率が向上する。
【００８１】
発電装置１は、第１のブロック体４および第１のループ形成部材７（主に、第１の固定部７１）が振動体に固定される。この状態において、振動体の振動により、第１のブロック体４に対して、第２のブロック体５が上方に向かって変位（回動）すると、すなわち、磁歪棒２の基端に対して先端が上方に向かって変位すると、下側の磁歪棒２が軸方向に伸長するように変形し、上側の磁歪棒２が軸方向に収縮するように変形する。一方、第２のブロック体５が下方に向かって変位（回動）すると、すなわち、磁歪棒２の基端に対して先端が下方に向かって変位すると、下側の磁歪棒２が軸方向に収縮するように変形し、上側の磁歪棒２が軸方向に伸長するように変形する。その結果、逆磁歪効果により各磁歪棒２の透磁率が変化して、磁歪棒２を通過する磁力線の密度（コイル３の内腔部を軸方向に貫く磁力線の密度）が変化する。これにより、コイル３に電圧が発生する。
【００８２】
かかる発電装置１では、前述したように、永久磁石６が、その着磁方向が磁歪棒２の軸方向となるように配置されている。そして、永久磁石６の着磁方向の長さが、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向の長さよりも短く、かつ、永久磁石６が、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向の途中に対応するよう設けられている。本実施形態では、側面視において、永久磁石６が、磁歪棒２にコイル３が巻回された領域の中央付近に包含されるように配設されている（図２参照）。
【００８３】
上述した永久磁石６が発生する磁力線の大部分は、第１のループ形成部材７、磁歪素子１０および第２のループ形成部材８を通過する磁界ループを形成するが、その一部は、永久磁石６の周囲に漏れ磁束（磁界）として存在して強磁界領域を形成する。上記構成の発電装置１では、図２に示すように、永久磁石６の強磁界領域が磁歪棒２と重なり、その漏れ磁束が、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向の中央付近（磁歪棒２の軸方向の中央付近）を通過する。すなわち、永久磁石６からの漏れ磁束が、磁歪棒２の軸方向の中央付近に、磁歪棒２中の磁力線の通過方向とほぼ同じ方向に印加される。
【００８４】
磁歪棒２の軸方向の中央付近は、磁界ループを形成する磁気回路としては、永久磁石６から最も離れた位置にある。そのため、磁界ループを形成する磁力線の強度は、磁歪棒２の軸方向の中央付近が最も弱くなるが、ここに永久磁石６の漏れ磁束が印加されることにより、磁界強度が補填される。これにより、磁歪棒２の軸方向全体にわたって、一様なバイアス磁界を印加することができる。
【００８５】
なお、発電装置１では、コイル３の内腔部を軸方向に貫く磁力線の密度変化によって、コイル３に電圧が生じる。そのため、効率良く発電する観点から、必ずしも磁歪棒２の軸方向全体に一様なバイアス磁界が印加される必要はなく、少なくとも磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向全体に一様なバイアス磁界が印加される構成であればよい。
【００８６】
以下に、磁歪棒に対する永久磁石の配設位置およびその着磁方向に応じた、磁歪棒の軸方向におけるバイアス磁界の強度分布について説明する。
【００８７】
図３は、本発明の発電装置との比較のために例示する発電装置の平面図である。
なお、図３中の紙面手前側を「上」または「上方」と言い、紙面奥側を「下」または「下方」と言う。また、図３中の左側を「先端」と言い、図３中の右側を「基端」と言う。
【００８８】
図３に示す発電装置２００は、本発明の発電装置１との比較のために例示する発電装置である。
【００８９】
発電装置２００は、本発明の発電装置１と同様の磁歪素子１０を備えており、さらに、一対の磁歪棒に併設された長尺状のバックヨーク９と、各ブロック体４、５とバックヨーク９との間に配設され、磁歪棒２にバイアス磁界を印加する２つの永久磁石６とを備えている。このバックヨーク９は、各ブロック体４、５に対して永久磁石６を介して固定されている。
【００９０】
発電装置２００では、基端側の永久磁石６が、Ｓ極を図３中下側（バックヨーク９側）に、Ｎ極を図３中上側（第１のブロック体４側）にして配置されている。また、先端側の永久磁石６が、Ｓ極を図３中上側（第２のブロック体５側）に、Ｎ極を図３中下側（バックヨーク９側）にして配置されている。これにより、磁歪素子１０、２つの永久磁石６およびバックヨーク９を通過する反時計回りの磁界ループが形成される。
【００９１】
なお、このような発電装置２００も、磁歪素子１０の基端部（第１のブロック体４）に対して先端部（第２のブロック体５）が、その軸方向とほぼ垂直な方向に相対的に変位することにより、磁歪棒２が伸縮する。このとき、逆磁歪効果により磁歪棒２を通過する磁力線の密度（コイル３を貫く磁力線の密度）が変化することにより、コイル３に電圧が発生する。
【００９２】
図４は、図２に示す発電装置および図３に示す発電装置において、自然状態（磁歪棒に応力が付与されていない状態）における磁歪棒の軸方向におけるバイアス磁界の強度分布を解析した解析図、および、付与する応力に応じた、磁歪棒の軸方向におけるバイアス磁界の強度分布を示すグラフである。
【００９３】
具体的には、図４（ａ−１）は、図３に示す発電装置２００において、自然状態における磁歪棒２の軸方向におけるバイアス磁界の強度分布を解析した解析図であり、図４（ａ−２）は、磁歪棒２に付与した応力（９０ＭＰａの伸長応力または９０ＭＰａの収縮応力）に応じた、磁歪棒２の軸方向におけるバイアス磁界の強度を示すグラフである。また、図４（ｂ−１）は、図２に示す発電装置１において、自然状態における磁歪棒２の軸方向におけるバイアス磁界の強度分布を解析した解析図であり、図４（ｂ−２）は、磁歪棒２に付与した応力（９０ＭＰａの伸長応力または９０ＭＰａの収縮応力）に応じた、磁歪棒２の軸方向におけるバイアス磁界の強度を示すグラフである。なお、図４において、発電装置１および発電装置２００は、いずれも磁歪棒２の長さ（第１のブロック体４の先端から第２のブロック体５の基端までの距離）が１０ｍｍのものを用いて評価を行った。
【００９４】
また、図４（ａ−１）および（ｂ−１）中、白黒の濃淡により、磁歪棒２の軸方向における印加されたバイアス磁界の強度が示されており、濃淡の差が大きいほど、バイアス磁界の強度差が大きいことを示す。また、図４（ａ−２）および（ｂ−２）は、磁歪棒２のコイル３が巻回される領域の軸方向の先端（０ｍｍ）から基端側への距離と、磁界強度との関係を示す。
【００９５】
図３に示す発電装置２００では、各永久磁石６が、磁歪素子１０の基端部（第１のブロック体４）および先端部（第２のブロック体５）の側面に、その着磁方向が磁歪棒２の軸方向と直交するように配設されている。かかる構成では、永久磁石６からの漏れ磁束による強磁界領域は、磁歪棒２の基端側および先端側に発生し、かつ、永久磁石６からの漏れ磁束は、磁歪棒２を通過する磁力線の方向とほぼ直交する。このため、永久磁石６の漏れ磁束が、磁歪棒２中の磁力線の通過方向に印加されることはなく、発電装置２００では、磁歪棒２の軸方向の中央付近と基端側および先端側とのバイアス磁界の強度差が大きくなる（図４（ａ−１）参照）。
【００９６】
さらに、発電装置２００では、磁歪棒２に応力（９０ＭＰａの伸長応力または９０ＭＰａの収縮応力）が付与されると、自然状態（応力：０ＭＰａ）での磁歪棒２よりも、さらにその軸方向の中央付近と基端側および先端側とのバイアス磁界の強度差が大きくなる（図４（ａ−２）参照）。
【００９７】
このような発電装置２００では、磁歪棒２の軸方向におけるバイアス磁界の強度差が大きい、すなわち、バイアス磁界の強度分布のバラつきが大きい。特に、このバラつきは、磁歪棒２に応力が付与されて、磁歪棒２が変形する際に顕著となる。したがって、発電装置２００では、磁歪棒２が変形した際の磁束密度の変化量が、印加されたバイアス磁界の強度に依存して、磁歪棒の軸方向でバラついてしまう。その結果、発電装置２００では、発電効率を十分に高くすることができない。
【００９８】
これに対して、本発明の発電装置１では、永久磁石６からの漏れ磁束が、コイル３が巻回された領域の軸方向の中央付近に、磁歪棒２中の磁力線の通過方向とほぼ同じ方向に印加される。そのため、磁歪棒２の軸方向の中央付近と基端側および先端側とで、バイアス磁界の強度のバラつきは極めて少なく、特に、発電に寄与するコイル３が巻回された領域では、軸方向全体にわたって一様なバイアス磁界が印加される（図４（ｂ−１）参照）。
【００９９】
さらに、発電装置１では、磁歪棒２に応力（９０ＭＰａの伸長応力または９０ＭＰａの収縮応力）が付与された場合でも、自然状態（応力：０ＭＰａ）での磁歪棒２と同様に、磁歪棒２の軸方向全体にわたって一様なバイアス磁界が印加される（図４（ｂ−２）参照）。
【０１００】
図４（ｂ−２）に示すように、発電装置１では、自然状態および磁歪棒２に応力が付与された状態のいずれにおいても、磁歪棒２の軸方向全体にわたって一様なバイアス磁界が印加される。これにより、磁歪棒２が変形した際の磁束密度の変化量は、磁歪棒２の軸方向全体にわたって均一になるため、発電装置１では、効率良く発電することができる。特に、かかる発電装置１では、磁歪棒２の材料特性から、あらかじめ磁歪棒２中の磁束密度の変化量が最大となるバイアス磁界の強度を求め、求めた強度のバイアス磁界を磁歪棒２に印加するように構成することにより、高い発電量で効率良く発電することができる。
【０１０１】
発電装置１では、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向の長さをＡ[ｍｍ]とし、永久磁石６の着磁方向の長さ（本実施形態では、直列に配列された２つの永久磁石６の配列方向の長さ）をＢ[ｍｍ]としたとき、Ｂ＜Ａの関係を満足している。ＡとＢとの関係は、上記関係を満足すればよいが、特に、Ｂ≦０．６Ａなる関係を満足するのが好ましく、０．１Ａ≦Ｂ≦０．６Ａなる関係を満足するのがより好ましい。これにより、永久磁石６の周囲に存在する強磁界領域が、磁歪棒２の軸方向の中心付近と、より広範囲にわたって重なり、磁歪棒２の軸方向の中心付近に十分な強度の漏れ磁束を印加することができる。そのため、磁歪棒２の軸方向全体にわたって、より一様なバイアス磁界を印加することができる。
【０１０２】
また、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域から永久磁石６までの距離をＸ［ｍｍ］としたとき、この距離Ｘは、特に限定されないが、Ｘ＝０．０５Ａ〜０．３Ａなる関係を満足するのが好ましく、Ｘ＝０．１Ａ〜０．２Ａなる関係を満足するのがより好ましい。これにより、永久磁石６の周囲に存在する強磁界領域が、磁歪棒２の軸方向の中心付近と十分に重なり、磁歪棒２の軸方向の中心付近に十分な強度の漏れ磁束を印加することができる。そのため、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向全体にわたって、より一様なバイアス磁界を印加することができる。
【０１０３】
なお、かかる発電装置１において、磁歪棒２の軸方向におけるバイアス磁界の強度を測定した際に、その強度分布の標準偏差は、３０００［Ａ／ｍ］以下であるのが好ましく、１００〜２０００［Ａ／ｍ］であるのがより好ましい。上記条件を満足する発電装置１では、磁歪棒２の軸方向全体にわたって十分に均一なバイアス磁界が印加されており、磁歪棒２が変形した際の磁束密度の変化量は、磁歪棒２の軸方向全体にわたって均一になる。これにより、発電装置１では、効率良く発電することができる。
【０１０４】
なお、発電装置１を取り付ける振動体としては、例えば、蒸気、水、燃料油、気体（空気、燃料ガス等）等をパイプやダクトを通して移動（排気、換気、吸気、廃液、循環）させる装置であり、大型施設、ビル、駅等に設置される配管や空調用ダクトが挙げられる。また、配管や空調用ダクト以外には、例えば、輸送機（貨物列車や自動車、トラックの荷台）、線路を構成するレール（枕木）、高速道路やトンネルの壁面パネル、架橋、ポンプやタービン等の機器等が挙げられる。
【０１０５】
これらの振動体に発生する振動は、目的とする媒体（空調用ダクトの場合、ダクト内を通過する気体等）の移動には不必要な振動であり、騒音や不快な振動を発生させる原因となっている。このような振動体に上記発電装置１を取り付けることにより、この不必要な振動（運動エネルギー）を電気エネルギーとして変換（回生）して得ることができる。
【０１０６】
この得られた電気エネルギーをセンサー、無線装置等の電源に用いて、施設居住空間の照度、温度、湿度、圧力、騒音を計測し、無線装置で検出データを送信して、各種制御信号やモニタリング信号として利用することができる。また、車両の各部の状態を監視するシステム（例えば、タイヤ空気圧センサー、シートベルト着装検知センサー）としても利用することができる。また、このように不必要な振動を電力に変換することで、振動体からの騒音や不快な振動を軽減する効果も得られる。
【０１０７】
また、上記のような振動体からの振動を回生する以外にも、振動体以外の基体に固定し、発電装置１の先端（第２のブロック体５）に直接外部から力を与える構造を付加し、無線装置と組み合わせることで人が操作するスイッチとして用いることができる。
【０１０８】
このようなスイッチは、電源、信号線の配線をしなくとも機能し、例えば、住宅照明用無線スイッチ、住宅セキュリティー用システム（特に、窓やドアの操作検知を無線で知らせるシステム）等に用いることができる。
【０１０９】
また、車両の各スイッチに発電装置１を応用することで、電源、信号線の配線がなくなり、組立工数の削減だけではなく、車両に設ける配線に必要な重量を軽減し、車両等の軽量化を得て、タイヤ、車体、エンジンにかかる負荷を抑制し、安全性にも寄与することができる。
【０１１０】
なお、発電装置１の発電量は、特に限定されないが、２０〜１４００μＪ程度であるのが好ましい。発電装置１の発電量（発電能力）が上記範囲内であれば、例えば、無線装置と組み合わせることで、上述した住宅照明用無線スイッチや住宅セキュリティー用システム等に有効に利用することができる。
【０１１１】
なお、本実施形態の発電装置１では、第１のループ形成部材７と第２のループ形成部材８との間に、直列に連結された２つの永久磁石６を配設しているが、１つの永久磁石６を配設した構成であってもよい。例えば、永久磁石６として、優れた保持力を有するとともに、比較的高い最大エネルギー積を有する、アルニコ磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石等の希土類磁石を用いる場合には、１つの永久磁石であっても、磁歪棒２に十分な強度のバイアス磁界を印加することができる。なお、上記最大エネルギー積とは、磁石が持つエネルギーの大きさを示す指標であり、各磁石のＢ−Ｈ減磁曲線（Ｂ：磁束密度、Ｈ：磁場（磁界））における磁束密度と磁場との積の最大値のことである。
【０１１２】
＜第２実施形態＞
まず、本発明の発電装置の第２実施形態について説明する。
【０１１３】
図５は、本発明の発電装置の第２実施形態を示す斜視図、図６は、図５に示す発電装置の分解斜視図、図７は、図５に示す発電装置の平面図、図８は、図５に示す発電装置の右側面図、図９は、図５に示す発電装置の正面図、図１０（ａ）は、図５に示す発電装置に対して上方向に外力を付与した状態を模式的に示す図、図１０（ｂ）は、図５に示す発電装置に対して下方向に外力を付与した状態を模式的に示す図である。
【０１１４】
なお、以下の説明では、図５、図６、図８、図９および図１０（ａ），（ｂ）中の上側および図７中の紙面手前側を「上」または「上方」と言い、図５、図６、図８、図９および図１０（ａ），（ｂ）中の下側および図７中の紙面奥側を「下」または「下方」と言う。また、図５および図６中の紙面左手前側および図７、図８および図１０（ａ），（ｂ）中の左側を「先端」と言い、図５および図６中の紙面右奥側および図７、図８および図１０（ａ），（ｂ）中の右側を「基端」と言う。
【０１１５】
以下、第２実施形態の発電装置について、前記第１実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１１６】
図５および図６に示す発電装置１は、磁歪素子１０と、磁歪素子１０の基端部を支持する第１のループ形成部材７と、永久磁石６と、永久磁石６を介して第１のループ形成部材７と反対側に設けられた第２のループ形成部材８とを有しており、第１のループ形成部材７を、振動を発生する振動体等の基体に固定して使用される。この磁歪素子１０は、その先端部が基端部に対して変位可能に第１のループ形成部材７に支持されている。
【０１１７】
かかる発電装置１では、第１のループ形成部材７および第２のループ形成部材８が磁性材料で構成されており、永久磁石６が発生した磁力線が、第２のループ形成部材８、磁歪素子１０および第１のループ形成部材７を通過して永久磁石６に戻るようなループ（磁界ループ）が形成されている。
【０１１８】
以下、各部の構成について説明する。
磁歪素子１０は、第１のブロック体４が、そのスリット４１、４２の基端側において、スリット４１、４２と離間した位置に、その幅方向（図６中、左右方向）に貫通する貫通孔４３が形成されている以外は、前記第１実施形態の磁歪素子１０と同じ構成を有している。
【０１１９】
この第１のブロック体４は、第１のループ形成部材７に固定され、これにより、磁歪素子１０は、その先端部（第２のブロック体５）が基端部（第１のブロック体４）に対して変位可能に第１のループ形成部材７に片持ち支持されている。また、第１のループ形成部材７は、振動体に固定され、振動体の振動により、磁歪素子１０の先端部が基端部に対して変位する。第１のループ形成部材７を取り付ける振動体としては、例えば、前述した各種振動体が挙げられる。
【０１２０】
このような第１のループ形成部材７は、磁性材料で構成され、振動体に固定される基部７４と、基部７４の基端側の上面に設けられ、第１のブロック体４を収容する収容部７５とを備えている。
【０１２１】
基部７４は、その基端側の短手方向（図６中、左右方向）に張り出した一対の張出部（ブラケット部）７４１を備え、平面視においてＴ字状をなしている。また、収容部７５は、一対の張出部７４１同士の間の領域に設けられており、底板７５１と、底板７５１から立設した一対の側板７５２とで構成され、正面（背面）視形状が略コの字状をなしている。第１のブロック体４は、この一対の側板７５２同士の間に収容される。
【０１２２】
収容部７５は、基部７４の基端側の上面に底板７５１を当接させるようにして、例えば、溶接等により基部７４に固定されている。
【０１２３】
基部７４は、その先端部において永久磁石６と接触する部材であり、先端部の厚さが、先端部以外の部分の厚さよりも厚くなるように構成されている。具体的には、その先端部の横断面形状は、永久磁石６の横断面形状とほぼ同じになるように構成されている。そのため、磁界ループを形成する磁力線の流れが、永久磁石６と第１のループ形成部材７との間で損失するのが防止される。これにより、磁歪棒２を通過する磁力線の密度を十分に高くすることができ、磁歪棒２が変形した際に、磁歪棒２を通過する磁力線の密度の変化量を十分に大きくすることができる。その結果、発電装置１の発電効率が向上する。
【０１２４】
また、一対の張出部７４１には、それぞれ、厚さ方向に貫通する貫通孔７４２が設けられている。雄ネジ７４３を、貫通孔７４２に挿通し、振動体に螺合することにより、第１のループ形成部材７を振動体に固定（ネジ止め）することができる。
【０１２５】
収容部７５は、一対の側板７５２同士の間の距離が、第１のブロック体４の幅とほぼ同じになるように構成されている。各側板７５２の略中央には、その幅方向に貫通する貫通孔７５３が設けられている。一対の側板７５２間に第１のブロック体４を挿入し、雄ネジ７５４を貫通孔７５３および第１のブロック体４の貫通孔４３に挿通して、ナット７５５を螺合する。これにより、第１のブロック体４が収容部７５にネジ止めされ、磁歪素子１０が第１のループ形成部材７に固定されている。
【０１２６】
なお、第１のループ形成部材７を振動体に固定する方法、また、磁歪素子１０を第１のループ形成部材７に固定する方法は、上述したようなネジ止めに限られず、接着剤による接着、カシメ、拡散接合、ピンの圧入、ろう付け、溶接（レーザ溶接、電気溶接等）等でも良い。
【０１２７】
かかる第１のループ形成部材７（基部７４および収容部７５）の構成材料としては、前述した第１実施形態の第１のループ形成部材７を構成する各種磁性材料と同様の材料を用いることができる。
【０１２８】
第１のループ形成部材７の基部７４の先端部には、四角柱状をなす永久磁石６が第１のループ形成部材７に固定されている。
【０１２９】
永久磁石６としては、前述した第１実施形態における永久磁石６と同様の各種磁石を用いるこができる。このような永久磁石６は、その基端側において、第１のループ形成部材７（基部７４）と固定され、また、その先端側において、第２のループ形成部材８と固定されている。これらの部材の固定方法としては、例えば、接着剤による接着等により固定することができる。
【０１３０】
図８に示すように、永久磁石６は、Ｓ極を図８中右側（第１のループ形成部材７側）に、Ｎ極を図８中左側（第２のループ形成部材８側）にして配置されている。すなわち、永久磁石６は、第１のループ形成部材７と第２のループ形成部材８との間に、その着磁方向が第１のループ形成部材７および第２のループ形成部材８が配設された配設方向となるように、そして、永久磁石６が、その着磁方向が磁歪棒２の軸方向となるように配置されている。
【０１３１】
永久磁石６の先端側には、第２のループ形成部材８が配置されており、永久磁石６を介して第１のループ形成部材７と固定されている。
【０１３２】
このような第２のループ形成部材８は、磁性材料で構成され、磁歪素子１０と併設された底板部８４と、底板部８４の先端側に底板部８４を介して対向して配置され、鉛直上方に立設する一対の側板部８５とを備えている。
【０１３３】
本実施形態では、底板部８４と一対の側板部８５とが、いずれも帯状（長尺の平板状）をなしており、側板部８５の方が、底板部８４よりも肉薄に構成されている。このような底板部８４と一対の側板部８５とは、溶接等により連結した構成であってもよいが、一体的に形成されているのが好ましい。
【０１３４】
底板部８４は、その基端部において、永久磁石６にその磁力により固定されている。底板部８４の基端部の厚さは、基端部以外の部分の厚さよりも厚くなるように構成されている。具体的には、その基端部の横断面形状は、永久磁石６の横断面形状とほぼ同じになるように構成されている。これにより、磁界ループを形成する磁力線の流れが、永久磁石６と第２のループ形成部材８との間で損失するのが防止される。これにより、磁歪棒２を通過する磁力線の密度を十分に高くすることができ、磁歪棒２が変形した際に、磁歪棒２を通過する磁力線の密度の変化量を十分に大きくすることができる。その結果、発電装置１の発電効率が向上する。
【０１３５】
一対の側板部８５同士の間の距離は、図９に示すように、第２のブロック体５の幅よりも大きく設定されており、磁歪素子１０の先端部（第２のブロック体５）は、各側板部８５から離間した状態で、これらの間に位置している。このような構成により、磁歪素子１０の先端部が基端部（第１のブロック体４）に対して上下方向に変位した際に、これらと接触しないように構成されている。また、この際に、磁歪素子１０の先端部は、底板部８４とも接触しないように構成されている。すなわち、磁歪素子１０の先端部が基端部に対して上下方向に変位した際に、第２のループ形成部材８は、磁歪素子１０と干渉することがないように構成されている。
【０１３６】
なお、第２のループ形成部材８が変位する磁歪素子１０と「干渉しない」とは、第２のループ形成部材８が変位する磁歪素子１０と完全に離間した状態を維持している構成であることはもちろんのこと、第２のループ形成部材８が変位する磁歪素子１０と接触した状態となっているが、磁歪素子１０の変位が第２のループ形成部材８により阻害されないような構成も含まれる。
【０１３７】
後者の場合、磁歪素子１０が変位する際に、第２のブロック体５が各側板部８５に摺接しつつ変位する。したがって、各側板部８５は、第２のブロック体５の上下方向への変位をガイドするガイド部として機能して、他の方向（左右方向）に変位するのを防止することができる。このため、付与された外力によって、確実に磁歪素子１０の先端部を上下方向に変位させることができるとともに、その変形量をより大きくすることができる。その結果、発電装置１の発電効率をより向上させることができる。
【０１３８】
第２のループ形成部材８は、磁性材料で構成されるとともに、第２のブロック体５と非接触であるが、これに十分に接近している。このため、永久磁石６が発生した磁力線を第２のブロック体５に受け渡すこと、言い換えれば、永久磁石６からのバイアス磁界を第２のブロック体５に印加することができる。したがって、発電装置１では、図８に示すように、永久磁石６が発生した磁力線が、第２のループ形成部材８、磁歪素子１０（第２のブロック体５、磁歪棒２および第１のブロック体４）および第１のループ形成部材７を通過して永久磁石６に戻るような、時計回りの磁界ループが形成される。
【０１３９】
このような発電装置１は、図８に示すように、雄ネジ７４３により第１のループ形成部材７が振動体の筐体１００に固定される。この状態において、振動体の振動により、第１のブロック体４に対して、第２のブロック体５が上方に向かって変位（回動）すると（図１０（ａ）参照）、すなわち、磁歪棒２の基端に対して先端が上方に向かって変位すると、下側の磁歪棒２が軸方向に伸長するように変形し、上側の磁歪棒２が軸方向に収縮するように変形する。一方、第２のブロック体５が下方に向かって変位（回動）すると、すなわち、磁歪棒２の基端に対して先端が下方に向かって変位すると、下側の磁歪棒２が軸方向に収縮するように変形し、上側の磁歪棒２が軸方向に伸長するように変形する。その結果、逆磁歪効果により各磁歪棒２の透磁率が変化して、磁歪棒２を通過する磁力線の密度（コイル３の内腔部を軸方向に貫く磁力線の密度）が変化する。これにより、コイル３に電圧が発生する。
【０１４０】
かかる構成の発電装置１においても、前述した第１実施形態の発電装置１と同様に、永久磁石６が、その着磁方向が磁歪棒２の軸方向となるように配置されている。また、永久磁石６の着磁方向の長さが、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向の長さよりも短く、かつ、永久磁石６が、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向の途中に対応するよう設けられている。本実施形態では、図７に示すように、平面視において、永久磁石６が、磁歪棒２にコイル３が巻回された領域の中央付近に包含されるように配設されている。
【０１４１】
これにより、発電装置１では、永久磁石６の漏れ磁束が、磁界ループを形成する磁力線の強度が最も弱い磁歪棒２の軸方向の中央付近に印加されることにより、磁界強度が補填される。そのため、磁歪棒２の軸方向全体にわたって、一様なバイアス磁界を印加することができ、磁歪棒２が変形した際の磁束密度の変化量は、磁歪棒２の軸方向全体にわたって均一になる。その結果、発電装置１では、効率良く発電することができる。
【０１４２】
さらに、発電装置１では、磁歪素子１０の先端部が、磁歪素子１０とともにループ（磁界ループ）を形成する部材（永久磁石６、第１のループ形成部材７および第２のループ形成部材８）に対して、独立して変位することができる。そのため、付与された外力を効率良く磁歪素子１０（磁歪棒２）の変形に用いることができる。
【０１４３】
特に、発電装置１では、磁歪素子１０の先端部の質量が、第２のブロック体５の質量のみであり、比重が高い材料で構成され、比較的大きな質量を有する永久磁石６や第２のループ形成部材８の質量は含まれない。このような比較的質量の大きい部材が磁歪素子の先端部に連結し、磁歪素子の先端部とともに変形する構成では、連結した部材を変形させるための弾性エネルギーおよび変形に伴う構造減衰が発生し、発電効率が低下してしまう。これに対して、発電装置１では、第２のブロック体５以外の部材を動かすための変形に伴う構造減衰が発生しないため、付与された外力により、効率良く磁歪素子１０を変形させることができる。
【０１４４】
さらに、磁歪素子１０の先端部は、発電装置１を構成する他の部材と干渉することなく、具体的には、他の部材に対して非接触な状態で変位することができる。そのため、磁歪素子１０の先端部の変位に伴って、部材同士の接触によりその接触面に発生する摩擦のようなエネルギーロスが発生するのを防止することができる。
【０１４５】
したがって、かかる構成の発電装置１では、付与された外力をロスすることなく、効率良く磁歪棒２の変形に用いることができる。
【０１４６】
上述したように、発電装置１では、磁歪棒２全体にわたって均一なバイアス磁界が印加されることによって、磁歪棒２が変形した際に、磁歪棒２の軸方向全体にわたって均一な磁束密度変化が生じ、発電効率に優れる。その上、発電装置１に付与された外力をロスすることなく磁歪棒２の変形に用いることができるので、発電装置１の発電効率をさらに向上させることができる。
【０１４７】
さらに、発電装置１では、磁歪素子１０の先端部の質量として、永久磁石６や第２のループ形成部材８の質量が含まれないため、付与された外力に対する磁歪素子１０の変形特性は、付与される外力と、磁歪素子１０の機械的パラメータ（振動周波数、減衰率、ヤング率、比重、断面２次モーメント等）とで決まる。そのため、発電装置１の発電量は、磁歪素子１０の構成部材の機械的パラメータを変更することにより、自由に設計することができ、所望の発電量を有する発電装置１の設計が容易である。
【０１４８】
また、発電装置１では、第１のループ形成部材７および第２のループ形成部材８のうち、第１のループ形成部材７のみが振動体に固定されており、第２のループ形成部材８は、振動体に固定されない。かかる構成では、第２のループ形成部材８に、振動体と固定するための部位を設ける必要がないため（例えば、第１のループ形成部材７の張出部７４１に相当するようなブラケット部、フランジ部等の部位を設ける必要がない）、発電装置１の先端側の構造を小さく（スリム化）することができる。その結果、発電装置１の省スペース化（小型化）を図ることができる。
【０１４９】
さらに、かかる構成では、第２のループ形成部材８は、振動体の振動により、上下方向に振動する。この第２のループ形成部材８の振動の固有振動数を、第２のブロック体５の振動の固有振動数と同程度とすることにより、音叉と同様の共鳴現象を発生させることができる。これにより、第２のブロック体５の振動の減衰が抑制されるため、発電装置１では、振動体から付与された外力によってさらに効率良く発電することができる。特に、振動体の振動が連続的ではなく、断続的に発生する場合であっても、その少ない振動により第２のブロック体５を長時間にわたって振動させ続けることができ、発電装置１の発電効率をさらに向上させることができる。
【０１５０】
なお、本実施形態の発電装置１では、自然状態（磁歪棒２に応力が付与されていない状態）において、併設された２つの磁歪棒２のうち、図８中下側の磁歪棒２のコイル３が巻回された領域から永久磁石６までの距離をＸ［ｍｍ］としたとき、この距離Ｘは、特に限定されないが、Ｘ＝０．０５Ａ〜０．３Ａなる関係を満足するのが好ましく、Ｘ＝０．１Ａ〜０．２Ａなる関係を満足するのがより好ましい。なお、Ａは、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向の長さである。
【０１５１】
これにより、永久磁石６の周囲に存在する強磁界領域が、図８中上下に併設された各磁歪棒２の軸方向の中心付近と十分に重なり、磁歪棒２の軸方向の中心付近に十分な強度の漏れ磁束を印加することができる。そのため、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向全体にわたって、より一様なバイアス磁界を印加することができる。
【０１５２】
上述したように、一対の側板部８５の離間距離は、第２のブロック体５の幅よりも大きく設計されており、各側板部８５と第２のブロック体５とが離間している。各側板部８５と第２のブロック体５との間隔の大きさは、０．０１〜０．５ｍｍ程度であるのが好ましく、０．０３〜０．２ｍｍ程度であるのがより好ましい。これにより、永久磁石６が発生した磁力線を、側板部８５（第２のループ形成部材８）から第２のブロック体５に十分に受け渡すことができるとともに、磁歪素子１０が変形する際に、磁歪素子１０と側板部８５とが接触するのをより確実に防止することができる。
【０１５３】
また、一対の側板部８５は、第２のブロック体５に、永久磁石６が発生した磁力線を十分に受け渡すことができるように、側面視における、第２のブロック体５との重なり面積が大きく設計されているのが好ましい。具体的には、側面視において、側板部８５と自然状態における磁歪素子１０の第２のブロック体５との重なり面積をＳ１、第２のブロック体５の側面の面積をＳ２としたとき、Ｓ１／Ｓ２の値が、０．１以上であるのが好ましく、０．３〜１であるのがより好ましい。これにより、第２のループ形成部材８（側板部８５）と磁歪素子１０（第２のブロック体５）との間で磁気抵抗が変化するのを確実に防止することができ、永久磁石６が発生した磁力線をより十分に第２のブロック体５に受け渡すことができる。
【０１５４】
このように、発電装置１では、振動体の振動が振動体側に設けられた部材（第１のループ形成部材７、永久磁石６および第２のループ形成部材８）に伝わって、これらの部材の振動により磁歪素子１０が変位する。すなわち、磁歪素子１０が、これらの部材に対して相対的に変位する。
【０１５５】
また、第２のループ形成部材８（底板部８４および側板部８５）の構成材料としては、前述した第１実施形態の第２のループ形成部材８を構成する各種磁性材料と同様の材料を用いることができる。
【０１５６】
なお、かかる発電装置１は、前述した第１実施形態の発電装置１と同様に、振動体以外の基体に固定し、発電装置１の先端（第２のブロック体５）に直接外部から力を与える構造を付加し、無線装置と組み合わせることで人が操作するスイッチとして用いることができる。この場合、発電装置１では、振動体側に設けられた部材（第１のループ形成部材７、永久磁石６および第２のループ形成部材８）が動かずに、磁歪素子１０だけが変位する。すなわち、磁歪素子１０が、これらの部材に対して相対的に変位する。
【０１５７】
なお、本実施形態の発電装置１では、第２のループ形成部材８の一対の側板部８５が、底板部８４を介して対向するように設けられているが、第２のブロック体５に、永久磁石６からのバイアス磁界を十分に受け渡すことができるのであれば、上述した構成に限定されない。例えば、図５に示す発電装置１において、一対の側板部８５のうちのいずれか一方を省略してもよく、双方を省略してもよい。ただし、本実施形態のように、一対の側板部８５を設けることにより、第２のブロック体５に受け渡すことのできるバイアス磁界の大きさを十分に大きくすることができる。また、その他の構成として、以下の図１１に示す構成であってもよい。
【０１５８】
図１１は、本発明の第２実施形態の発電装置の他の構成例を示す斜視図である。
図１１に示す発電装置１では、第２のループ形成部材８が、底板部８４と、底板部８４の先端部から鉛直上方に立設した側板部８５とを備えている。かかる発電装置１では、磁歪素子１０が変形した際に、側板部８５と第２のブロック体５とが接触しないように構成されている。そのため、かかる構成でも、第２のループ形成部材８は、磁歪素子１０の先端部と干渉することがなく、上述した本実施形態の発電装置１と同様の効果を得ることができる。
【０１５９】
かかる第２実施形態の発電装置１によっても、前記第１実施形態の発電装置１と同様の作用・効果を生じる。
【０１６０】
＜第３実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第３実施形態について説明する。
【０１６１】
図１２は、本発明の発電装置の第３実施形態を示す斜視図、図１３は、図１２に示す発電装置の平面図である。
【０１６２】
なお、以下の説明では、図１２および図１３中の上側を「上」または「上方」と言い、図１２および図１３中の下側を「下」または「下方」と言う。また、図１２中の紙面左手前側および図１３中の左側を「先端」と言い、図１２中の紙面右奥側および図１３中の右側を「基端」と言う。
【０１６３】
以下、第３実施形態の発電装置について、前記第１および第２実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１６４】
第３実施形態の発電装置１では、図１２に示すように、第１のループ形成部材７および第２のループ形成部材８の構成が異なること以外は、前記第２実施形態の発電装置１と同様である。
【０１６５】
以下、第１のループ形成部材７および第２のループ形成部材８の構成について説明する。
【０１６６】
第１のループ形成部材７は、図１２および図１３に示すように、基部７４と、各磁歪棒２の基端部２１を固定する固定部７７と、基部７４の両側部と固定部７７の下端部とを連結する一対の連結部７６とを備え、これらが一体的に形成されている。また、基部７４は、その先端側に短手方向（図１２中、左右方向）に張り出した一対の張出部（ブラケット部）７４１を備えている。
【０１６７】
本実施形態では、第１のループ形成部材７を構成する基部７４、連結部７６および固定部７７が一体的に形成されている。
【０１６８】
第１のループ形成部材７は、磁性材料で構成された略Ｔ字状の板材を用意し、例えば、プレス加工、曲げ加工または鍛造加工等により、基部７４に対して各連結部７６および各固定部７７を互いに同じ方向に屈曲させ、固定部７７同士が連結するように、板材を屈曲させることにより形成することができる。このような第１のループ形成部材７は、１つの板材をプレス加工等により屈曲させて形成されるため、部材同士を固定するための部品点数および組立工数を少なくすることができる。また、基部７４の先端部もプレス加工等により屈曲されている。
【０１６９】
また、固定部７７の先端側には、その厚さ方向の略中央に幅方向に沿って形成された上下２つのスリット７７１、７７２が設けられており、各スリット７７１、７７２に各磁歪棒２の基端部２１が挿入され、接着剤による接着、またはカシメ等により固定されている。すなわち、本実施形態では、固定部７７が磁歪素子１０の第１のブロック体を構成している。
【０１７０】
第２のループ形成部材８は、前述した第２実施形態における第２のループ形成部材８と同様に、底板部８４と、底板部８４の先端側において、その両側部から底板部８４を介して鉛直上方に立設した一対の側板部８５とを備え、本実施形態では、これらが一体的に形成されている。
【０１７１】
第２のループ形成部材８は、磁性材料で構成され、平面視においてＴ字状の板材を用意し、例えば、プレス加工、曲げ加工または鍛造加工等により、底板部８４に対して各側板部８５を互いに同じ方向に、板材を屈曲させることにより形成することができる。このような第２のループ形成部材８は、１つの板材をプレス加工等により屈曲させて形成するため、部材同士を固定、連結するための部品点数および組立工数を少なくすることができる。底板部８４の基端部もプレス加工等により屈曲されている。
【０１７２】
かかる第１のループ形成部材７および第２のループ形成部材８を構成する各板材の構成材料としては、それぞれ、前述した第１および第２実施形態の各ループ形成部材７、８を構成する各種磁性材料と同様の材料を用いることができる。
【０１７３】
かかる第３実施形態の発電装置１によっても、前記第１および２実施形態の発電装置１と同様の作用・効果を生じる。
【０１７４】
＜第４実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第４実施形態について説明する。
【０１７５】
図１４（ａ）は、本発明の発電装置の第４実施形態に対して上方向に外力を付与した状態を模式的に示す図であり、図１４（ｂ）は、本発明の発電装置の第４実施形態に対して下方向に外力を付与した状態を模式的に示す図である。
【０１７６】
なお、以下の説明では、図１４（ａ），（ｂ）中の上側を「上」または「上方」と言い、図１４（ａ），（ｂ）中の下側を「下」または「下方」と言う。また、図１４（ａ），（ｂ）中の左側を「先端」と言い、図１４（ａ），（ｂ）中の右側を「基端」と言う。
【０１７７】
以下、第４実施形態の発電装置について、前記第１〜第３実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
【０１７８】
第４実施形態の発電装置１では、第１のループ形成部材７および磁歪素子１０が備える第１のブロック体４の構成が異なること以外は、前記第２実施形態の発電装置１と同様である。
【０１７９】
以下、第１のループ形成部材７および第１のブロック体４の構成について説明する。
第１のブロック体４は、図１４（ａ），（ｂ）に示すように、前述した第２実施形態の第１のブロック体４よりも先端から基端までの長さが長くなるように構成されている以外は、第２実施形態における第１のブロック体４と同様の構成を有している。また、本実施形態では、貫通孔４３が、第１のブロック体４の基端部付近に設けられており、各スリット４１、４２から貫通孔４３までの長さが、第１実施形態における各スリット４１、４２から貫通孔４３までの長さよりも長くなるように構成されている。
【０１８０】
第１のループ形成部材７は、基部７４と、基部７４の基端側の上面に設けられ、第１のブロック体４を収容する収容部７５と、基部７４の長手方向の略中央において、その両側部から鉛直上方に立設する一対の側板部７８とを備えている。図１４（ａ），（ｂ）に示すように、本実施形態の第１のループ形成部材７は、基部７４の長手方向の長さが、前述した第２実施形態の基部７４よりも長く、かつ、上記のような一対の側板部７８を備えている以外は、第２実施形態の第１のループ形成部材７と同様の構成を有している。
【０１８１】
一対の側板部７８は、帯状（長尺の平板状）をなしており、基部７４よりも肉薄に構成されている。この一対の側板部７８は、基部７４と溶接等により連結した構成であってもよいが、一体的に形成されているのが好ましい。なお、このような側板部７８も、基部７４および収容部７５と同じ材料（上述した各種磁性材料）で構成される。
【０１８２】
このような一対の側板部７８同士の間の距離は、第１のブロック体４の幅よりも大きく設定されており、磁歪素子１０の基端部（第１のブロック体４）は、各側板部７８から離間した状態で、これらの間に位置している。このような構成により、磁歪素子１０の先端部が基端部（第１のブロック体４）に対して上下方向に変位した際に、これらと接触しないように構成されている。すなわち、磁歪素子１０の先端部が基端部に対して上下方向に変位した際に、一対の側板部７８は、磁歪素子１０と干渉することがないように構成されている。
【０１８３】
本実施形態の発電装置１では、永久磁石６が発生した磁力線が、第２のループ形成部材８、磁歪素子１０、および第１のループ形成部材７の一対の側板部７８、基部７４（側板部７８よりも先端側）を通過して永久磁石６に戻るような、時計回りの磁界ループが形成される。すなわち、本実施形態では、第１のループ形成部材７の収容部７５の代わりに一対の側板部７８を磁力線が通過するように構成されている。
【０１８４】
このように、本実施形態の発電装置１では、第２のループ形成部材８（一対の側板部８５）および第１のループ形成部材７の一対の側板部７８と磁歪素子１０（第１のブロック体４、第２のブロック体５）とが、ともに接触しないように構成されている。かかる構成では、発電装置１の磁界ループを形成する可動側（第２のループ形成部材８および第２のブロック体５）の磁気抵抗と、固定側（第１のループ形成部材７および第１のブロック体４）の磁気抵抗とがほぼ等しくなる。これにより、永久磁石６、第２のループ形成部材８、磁歪素子１０および第１のループ形成部材７からなる磁気回路中の磁束密度のバランスが良好となり、発電装置１の固定側と可動側とでバイアス磁界の強度分布がより均一になる。これにより、磁歪棒２全体にわたってより均一なバイアス磁界が印加されるため、磁歪棒２が変形した際に、磁歪棒２の軸方向全体にわたってより均一な磁束密度変化が生じ、発電効率がさらに向上する。
【０１８５】
なお、第１のループ形成部材７の一対の側板部７８は、第２のループ形成部材８と同様に、変位する磁歪素子１０と完全に離間した状態を維持している構成であることはもちろんのこと、変位する磁歪素子１０と接触した状態となっているが、磁歪素子１０の変位が一対の側板部７８により阻害されないような構成であってもよい。
【０１８６】
後者の場合、磁歪素子１０が変位する際に、第１のブロック体４が各側板部７８に摺接しつつ変位する。したがって、各側板部７８は、第１のブロック体４の上下方向への変位をガイドするガイド部として機能して、他の方向（左右方向）に変位するのを防止することができる。このため、付与された外力によって、確実に磁歪素子１０の先端部を上下方向に変位させることができるとともに、その変形量をより大きくすることができる。その結果、発電装置１の発電効率をより向上させることができる。
【０１８７】
かかる第４実施形態の発電装置１によっても、前記第１〜第３実施形態の発電装置１と同様の作用・効果を生じる。
【０１８８】
以上、本発明の発電装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。
【０１８９】
例えば、本発明では、前記第１〜第４実施形態の任意の構成を組み合わせることもできる。
【０１９０】
また、前記各実施形態において、磁歪棒は、いずれも、その横断面形状が長方形状をなしているが、例えば、円形状、楕円形状、三角形状、正方形状、六角形状のような多角形状であってもよい。
【０１９１】
また、永久磁石の形状は、前述した円柱状、四角柱状に限定されず、平板状、三角柱状をなしていてもよい。
【実施例】
【０１９２】
次に、本発明を実施例に基づいて説明するが、本発明はこれに限定されるものではない。
【０１９３】
（実施例１〜１０）
図２に示す構成の発電装置１において、永久磁石６として、ネオジム磁石を用いて、磁歪棒２のコイル３が巻回された領域の軸方向の長さＡ[ｍｍ]、永久磁石６の着磁方向の長さ（直列に配列された２つの永久磁石６の配列方向の長さ）Ｂ[ｍｍ]、および磁歪棒２のコイル３が巻回された領域から永久磁石６までの距離Ｘ［ｍｍ］を下記表１および表２のように設定した。
【０１９４】
（実施例１１〜１３）
図２に示す構成の発電装置１において、永久磁石６として、フェライト磁石を用いて、上記Ａ[ｍｍ]、Ｂ[ｍｍ]、およびＸ［ｍｍ］を下記表３のように設定した。なお、実施例１１〜１３の発電装置では、永久磁石６の端面の表面積が、上記実施例１〜１０における永久磁石６の端面の表面積の３倍程度となるように構成した。
【０１９５】
図１５および図１６は、各実施例の発電装置において、磁歪棒２に付与した応力（９０ＭＰａの伸長応力または９０ＭＰａの収縮応力）に応じた、磁歪棒２の軸方向におけるバイアス磁界の強度を示すグラフである。また、表１〜３には、各グラフに示される磁歪棒２の軸方向におけるバイアス磁界の強度分布の標準偏差σ[Ａ／ｍ]および各実施例の発電装置の発電量を示す。
【０１９６】
【表１】
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【０１９７】
【表２】
2015037372.tif 000004
【０１９８】
【表３】
2015037372.tif 000005
【０１９９】
実施例１〜１３は、いずれも、磁歪棒２の軸方向におけるバイアス磁界の強度分布の標準偏差が比較的小さく、磁歪棒２の軸方向全体にわたって一様なバイアス磁界が印加されていることが分かる（表１〜３）。
【０２００】
特に、実施例１〜４と実施例５との比較から、永久磁石６の着磁方向の長さをＢ≦０．６Ａなる関係を満足するように調整することにより、磁歪棒２の軸方向全体にわたって、より一様なバイアス磁界が印加されることが分かる。したがって、上記関係を満足する実施例１〜４では、上記関係を満足しない実施例５に比べて、より発電効率が高く、その発電量も十分に高くすることができる。なお、実施例６〜９と実施例１０との比較、および実施例１１、１２と実施例１３との比較からも、同様のことが言える。
【０２０１】
また、実施例６〜９と実施例１０との比較から、磁歪棒２の長さを変更した場合でも、永久磁石６の着磁方向の長さと磁歪棒２の長さ（コイル３が巻回された領域の軸方向の長さ）との好ましい比率の関係は変わらないことが分かる。
【０２０２】
また、実施例１および４と、実施例１１および１２との比較から、永久磁石６として、ネオジム磁石等の希土類磁石に比べて保持力の低いフェライト磁石を用いた場合でも、本発明によれば、磁歪棒２の軸方向全体にわたって一様なバイアス磁界を印加することができる。その結果、永久磁石６としてフェライト磁石を用いた場合でも、発電効率を向上して、十分な発電量を得ることができる。
【符号の説明】
【０２０３】
１…発電装置  ２…磁歪棒  ２１…基端部  ２２…先端部  ３…コイル  ３１…線材  ４…第１のブロック体  ４１、４２…スリット  ４３…貫通孔  ５…第２のブロック体  ５１、５２…スリット  ６…永久磁石  ７…第１のループ形成部材  ７１…第１の固定部  ７２…第２の固定部  ７３…連結部  ７３１、７３２…片部  ７４…基部  ７４１…張出部（ブラケット部）  ７４２…貫通孔  ７４３…雄ネジ  ７５…収容部  ７５１…底板  ７５２…側板  ７５３…貫通孔  ７５４…雄ネジ  ７５５…ナット  ７６…連結部  ７７…固定部  ７７１、７７２…スリット  ７８…側板部  ８…第２のループ形成部材  ８１…第１の固定部  ８２…第２の固定部  ８３…連結部  ８３１、８３２…片部  ８４…底板部  ８５…側板部  ９…バックヨーク  １０…磁歪素子  １００…筐体  ２００…発電装置
【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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