(57)【要約】【課題】効率よく振動又は電気信号を発生し、小型化及びコストの低減を実現することができる振動電気変換デバイスを提供する。【解決手段】振動電気変換デバイス１００は、磁歪効果により、振動による機械的歪みと磁束変化とを相互に変換する磁歪棒１０２と、磁歪棒１０２に巻かれたコイル１０３と、磁歪棒１０２の両端のそれぞれと接合された接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂと、磁歪棒１０２を通る磁束ループを形成するための永久磁石１０５ａ及び１０５ｂとを備え、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂは、磁歪棒１０２に振動を与えるための振動媒体部１０に接合され、磁歪棒１０２と振動媒体部１０とで平行梁が構成される。【選択図】図１Ａ
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪効果により、振動による機械的歪みと磁束変化とを相互に変換する磁歪棒と、
前記磁歪棒に巻かれたコイルと、
前記磁歪棒の両端のそれぞれと接合された接合ヨークと、
前記磁歪棒を通る磁束ループを形成するための永久磁石と、を備え、
前記接合ヨークは、前記磁歪棒に振動を与えるための振動媒体部に接合され、
前記磁歪棒と前記振動媒体部とで平行梁が構成される
振動電気変換デバイス。
【請求項２】
前記磁歪棒のアスペクト比は、２０以上４０以下である
請求項１に記載の振動電気変換デバイス。
【請求項３】
前記磁歪棒と平行に配置され、一部が前記永久磁石に接続されたバックヨークを有する
請求項１又は２に記載の振動電気変換デバイス。
【請求項４】
前記振動媒体部は、非磁性体である
請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動電気変換デバイス。
【請求項５】
前記接合ヨークと前記振動媒体部との間に、非磁性層を有する
請求項１〜３のいずれか１項に記載の振動電気変換デバイス。
【請求項６】
前記接合ヨークは、前記磁歪棒が接合された一端から前記磁歪棒が接合されていない他端に向かって高さが低くなるようにテーパー状に形成されている
請求項１〜５のいずれか１項に記載の振動電気変換デバイス。
【請求項７】
前記接合ヨークは、
前記磁歪棒の下に配置され前記振動媒体部に接合される下側接合ヨークと、
前記下側接合ヨークの上に配置された前記磁歪棒の上に配置され、前記下側接合ヨークとで前記磁歪棒を挟んで固定する上側接合ヨークとを有し、
前記下側接合ヨーク及び前記上側接合ヨークの少なくともいずれかは、前記磁歪棒を嵌め込むための凹部を有する
請求項１〜６のいずれか１項に記載の振動電気変換デバイス。
【請求項８】
前記接合ヨークは、前記接合ヨークが前記振動媒体部から剥離するのを防止するための剥離防止カバーで覆われている
請求項１〜７のいずれか１項に記載の振動電気変換デバイス。
【請求項９】
前記磁歪棒は、前記振動媒体部の湾曲時の中立軸からずらした位置に配置されている
請求項１〜８のいずれか１項に記載の振動電気変換デバイス。
【請求項１０】
請求項１〜９に記載の振動電気変換デバイスが２つ並列に配置された
振動電気変換デバイス。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動電気変換デバイスに関し、特に、磁歪材料を使用した振動電気変換デバイスに関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、身近な振動を利用した技術の開発が盛んに行われており、その技術の１つとして圧電素子を用いた発電方法や永久磁石の磁束の変化を利用した発電方法が知られている。
【０００３】
永久磁石の磁束の変化を利用した発電方法としては、磁歪式発電デバイスが知られている（例えば、特許文献１参照）。
【０００４】
特許文献１では、磁歪効果を利用して、振動により発電を行うことができる振動発電デバイスが開示されている。この振動発電デバイスは、おもりの運動により歪が加えられて伸縮する超磁歪部材と、超磁歪部材の両端に配置された永久磁石と、超磁歪部材に巻き回されたコイルとを備えている。超磁歪部材は、永久磁石により梁状の構成における長手方向にバイアス磁束が発生しており、超磁歪部材が伸縮することによりバイアス磁束は変化する。これにより、超磁歪部材に巻かれたコイルに起電力が生じる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００５】
【特許文献１】特開平０９−９００６５号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
従来の振動発電デバイス（例えば、永久磁石可動型、エレクトレット、バイモルフ圧電素子）は、片持ち梁の状態で発電が行われる。このような構成では、振動する媒体の周波数と振動発電デバイスとの共振周波数が一致しない場合、発電量は大幅に低下する。
【０００７】
また、磁歪棒の撓みによる磁歪効果を利用した磁歪式の振動発電デバイスを振動する媒体に貼り付け、発電機又はアクチュエータとして使用する場合、磁歪棒と平行に設けられる磁性体（磁性棒）は、磁歪棒に変形を起こさせる際の抵抗（変形抵抗）になる。このため、振動する媒体に貼り付けられた磁歪式の振動発電デバイスでは、与えられた電気信号から効率よく振動を発生したり、振動から発電したりすることが難しい。
【０００８】
さらに、従来の永久磁石可動型の振動デバイスにおいて、与えられた振動から効率よく電気信号を発生するには、これらの振動発電デバイスに設けられる永久磁石の大きさをより大きくする必要がある。磁歪式の振動発電デバイスにおいても、磁歪棒の体積やバイアス磁束とのバランスを考慮する必要はあるが、永久磁石の大きさをより大きくすることが有効である。しかし、永久磁石の大きさを大きくすると、振動発電デバイスの大きさが大きくなると共にコストを増加させることとなる。
【０００９】
上記課題に鑑み、本発明は、効率よく振動又は電気信号を発生し、小型化及びコストの低減を実現することができる振動電気変換デバイス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】
【００１０】
上記課題を解決するために、本発明の一形態に係る振動電気変換デバイスは、磁歪効果により、振動による機械的歪みと磁束変化とを相互に変換する磁歪棒と、前記磁歪棒に巻かれたコイルと、前記磁歪棒の両端のそれぞれと接合された接合ヨークと、前記磁歪棒を通る磁束ループを形成するための永久磁石と、を備え、前記接合ヨークは、前記磁歪棒に振動を与えるための振動媒体部に接合され、前記磁歪棒と前記振動媒体部とで平行梁が構成される。
【００１１】
この構成によれば、漏れ磁気回路が振動と電気信号とを相互に変換するために必要な磁路（磁束ループ）を十分に形成するため、従来の振動電気変換デバイスで得られる電圧値と同等の電圧値を得ることができる。また、振動電気変換デバイスによると、磁性棒が設けられていないことにより磁歪棒の変形抵抗を低下させることができ、磁歪棒を湾曲させるために必要な力を減少させることができる。したがって、振動電気変換デバイスによると、効率よく振動又は電気信号を発生することができる。
【００１２】
また、振動電気変換デバイスが後付できることで、既存の振動体に発電及びアクチュエータの機能を付加することができる。
【００１３】
また、前記磁歪棒のアスペクト比は、２０以上４０以下であるとしてもよい。
【００１４】
この構成によれば、効率よく漏れ磁路を利用して効率よく振動又は電気信号を発生することができる。
【００１５】
また、前記磁歪棒と平行に配置され、一部が前記永久磁石に接続されたバックヨークを有するとしてもよい。
【００１６】
この構成によれば、バイアス磁束はバックヨークを通る閉磁路を構成し、外界、すなわち、磁歪棒又は磁性棒の外に漏洩しにくくなる。また、バックヨークを備えることにより、小さい磁石でバイアス磁束が発生して適度な磁歪定数が与えられるため、応力もしくは磁界による磁束の変化が大きくなり、効率よく電気信号（又は振動）を発生し、小型化及びコストの低減を実現することができる。
【００１７】
また、前記振動媒体部は、非磁性体であるとしてもよい。
【００１８】
この構成によれば、バイアス磁束を発生するための永久磁石の大きさを少なくとも従来の半分にまで減少することができる。したがって、振動電気変換デバイスの小型化及びコストの低減を実現することができる。
【００１９】
また、前記接合ヨークと前記振動媒体部との間に、非磁性層を有するとしてもよい。
【００２０】
この構成によれば、磁性体で構成された振動媒体部の上に振動電気変換デバイスが設けられても、振動電気変換デバイスと振動媒体部との間が離れているので、磁歪棒を長尺方向に通るバイアス磁束の低減は小さくなる。振動電気変換デバイスは、漏れ磁束の変化により効率よく電気信号（又は振動）を発生し、振動電気変換デバイスの小型化及びコストの低減を実現することができる。
【００２１】
また、前記接合ヨークは、前記磁歪棒が接合された一端から前記磁歪棒が接合されていない他端に向かって高さが低くなるようにテーパー状に形成されているとしてもよい。
【００２２】
この構成によれば、接合ヨークの磁歪棒が配置されていない一端は振動媒体部の変形と共に変形する。したがって、接合ヨークが振動媒体部から剥離するのを抑制することができる。
【００２３】
また、前記接合ヨークは、前記磁歪棒の下に配置され前記振動媒体部に接合される下側接合ヨークと、前記下側接合ヨークの上に配置された前記磁歪棒の上に配置され、前記下側接合ヨークとで前記磁歪棒を挟んで固定する上側接合ヨークとを有し、前記下側接合ヨーク及び前記上側接合ヨークの少なくともいずれかは、前記磁歪棒を嵌め込むための凹部を有するとしてもよい。
【００２４】
この構成によれば、磁歪棒は、下側接合ヨークと上側接合ヨークとによって上下の面が挟まれ強固に固定される。したがって、磁歪棒が接合ヨークから外れるのを抑制することができる。また、接合ヨークをプレス加工により容易に形成することができる。
【００２５】
また、前記接合ヨークは、前記接合ヨークが前記振動媒体部から剥離するのを防止するための剥離防止カバーで覆われているとしてもよい。
【００２６】
この構成によれば、接合ヨークが振動媒体部から剥離するのを抑制して、効率よく振動と電気信号とを変換することができる。
【００２７】
また、前記磁歪棒は、前記振動媒体部の湾曲時の中立軸からずらした位置に配置されているとしてもよい。
【００２８】
この構成によれば、Ｘ方向のみならずＹ方向においても、振動の発生又は発電を行うことができる。
【００２９】
また、上記特徴を有する振動電気変換デバイスが２つ並列に配置されてもよい。
【００３０】
この構成によれば、２つの振動電気デバイスの磁歪棒と、各永久磁石と、磁極片とで閉磁路が構成される。したがって、バイアス磁束が振動電気変換デバイスの外界に漏洩するのを抑制することができる。また、２つの振動電気変換デバイスは、バックヨークを備える場合、当該バックヨークを強固に固定することができる。
【発明の効果】
【００３１】
本発明によれば、効率よく振動又は電気信号を発生し、小型化及びコストの低減を実現することができる振動電気変換デバイスを提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００３２】
【図１Ａ】実施の形態１に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。
【図１Ｂ】振動電気変換デバイスの外観を示す写真である。
【図１Ｃ】振動電気変換デバイスにおける磁路を示す概略図である。
【図２】自由振動時の発生電圧の測定時の構成を示す図である。
【図３Ａ】実施の形態１に係る振動電気変換デバイスにおける自由振動によるアルミ材の撓みを示す図である。
【図３Ｂ】実施の形態１に係る振動電気変換デバイスにおける自由振動により発生する電圧を示す図である。
【図４Ａ】従来の振動電気変換デバイスにおける自由振動によるアルミ材の撓みを示す図である。
【図４Ｂ】従来の振動電気変換デバイスにおける自由振動により発生する電圧を示す図である。
【図５Ａ】実施の形態１の変形例１に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。
【図５Ｂ】図５ＡのＡＡ’線における振動電気変換デバイスの断面図である。
【図６】図５Ａに示す振動電気変換デバイスを振動媒体部に配置した図である。
【図７】図５Ａに示す振動電気変換デバイスのバイアス磁束の磁路を示す図である。
【図８】図５Ａに示す振動電気変換デバイスの振動による磁化変化の磁路を示す図である。
【図９】実施の形態１の変形例２に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。
【図１０Ａ】実施の形態２に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。
【図１０Ｂ】図１０ＡのＡＡ’線における振動電気変換デバイスの断面図である。
【図１０Ｃ】図１０Ａにおける振動電気変換デバイスの接合ヨークの構成を示す概略図である。
【図１１Ａ】実施の形態２の変形例１に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。
【図１１Ｂ】図１１ＡのＡＡ’線における振動電気変換デバイスの断面図である。
【図１２Ａ】実施の形態２の変形例２に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。
【図１２Ｂ】図１２ＡのＡＡ’線における振動電気変換デバイスの断面図である。
【図１３Ａ】実施の形態２の変形例３に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。
【図１３Ｂ】実施の形態２の変形例３に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。
【図１４】振動電気変換デバイスの振動媒体部及び配置の一例を示す概略図である。
【図１５】振動電気変換デバイスの振動媒体部及び配置の他の例を示す概略図である。
【図１６】振動電気変換デバイスの振動媒体部及び配置の他の例を示す概略図である。
【図１７】振動電気変換デバイスの振動媒体部及び配置の他の例を示す概略図である。
【図１８】振動電気変換デバイスの振動媒体部及び配置の他の例を示す概略図である。
【発明を実施するための形態】
【００３３】
以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。
【００３４】
なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。
【００３５】
（実施の形態１）
以下、本発明の実施の形態１に係る振動電気変換デバイスの構成について、図１Ａ〜図１Ｃを用いて説明する。図１Ａは、本実施の形態に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図、図１Ｂは、振動電気変換デバイスの外観を示す写真、図１Ｃは、振動電気変換デバイスにおける磁路を示す概略図である。
【００３６】
図１Ａに示すように、振動電気変換デバイス１００は、長尺な形状を有する磁歪棒１０２と、磁歪棒１０２の周囲に巻き回されたコイル１０３と、磁歪棒１０２の両側が接続された接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂと、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂの上にそれぞれ配置された永久磁石１０５ａ及び１０５ｂとを備えている。
【００３７】
また、図１Ｂに示すように、振動電気変換デバイス１００は、振動媒体部１０の上に配置されている。
【００３８】
振動媒体部１０は、非磁性材料で構成され、平板や直方体、円筒など任意の形状に形成されている。振動媒体部１０は、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂが接合される平面を有し、また、適度な剛性を有する。適度な剛性とは、湾曲時の中立軸（応力がゼロになる軸）が磁歪棒１０２の内部にない程度の剛性である。これにより、振動媒体部１０が湾曲したときに磁歪棒１０２の内部の応力は一様な引張りもしくは圧縮になり、一様な磁化変化が生じる。
【００３９】
この条件を満たす振動媒体部１０の材質としては、非磁性体であるアルミニウム、非磁性ステンレス、リン青銅、ガラス、アクリルなどが選択できる。
【００４０】
一例として、図１Ｂに示す振動媒体部１０は、アルミ材で構成されている。これにより、振動媒体部１０と磁歪棒１０２とで平行梁が構成されている。振動媒体部１０を介して振動電気変換デバイス１００に振動が伝達され、振動媒体部１０に対する磁歪棒１０２の伸縮により、振動電気変換デバイス１００において磁束が変化する。このときの磁束の変化については、後に詳述する。
【００４１】
なお、振動電気変換デバイス１００は、さらに、バックヨークを備えていてもよい。バックヨークを備えた振動電気変換デバイスについては後に詳述する。
【００４２】
磁歪棒１０２は、例えば磁歪材料であるＦｅ−Ｇａ合金の１つであるＧａｌｆｅｎｏｌ（Ｆｅ８１．４Ｇａ１８．６）で構成され、磁歪効果により、振動による機械的歪みと磁束変化とを相互に変換する。磁歪棒１０２は、例えば２×０．５×２２ｍｍ３の直方体の棒状の形状を有している。
【００４３】
また、磁歪棒１０２の周囲には銅線が巻かれ、コイル１０３が形成されている。コイルは、例えば、線径０．０５ｍｍの銅線が磁歪棒１０２の周囲に１８００回巻き回され、層厚０．５ｍｍ、抵抗１１０Ωである。
【００４４】
接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂは、例えば、軟磁性の鉄鋼であるＳＳ４００で構成されている。接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂの下面は平面になっており、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂが配置される振動媒体部１０に、溶接又は接着剤により強固に接合されている。
【００４５】
また、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂは、コイル１０３と振動媒体部１０とが接触しないように空隙を設けることができる高さに形成されている。また、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂは、湾曲によるせん断力によって振動媒体部１０との接合面が剥離しない十分な接合面積となるように形成されている。
【００４６】
また、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂのそれぞれの一端には、磁歪棒１０２が嵌め込まれるための溝が形成されている。当該溝は、磁歪棒１０２の両端の形状に合わせて形成されている。磁歪棒１０２の両端は、それぞれ接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂの溝に嵌め込まれ、さらに、溶接又は接着剤により強固に接合されている。
【００４７】
永久磁石１０５ａ及び１０５ｂは、例えばＮｄ−Ｆｅ−Ｂ磁石で構成されている。永久磁石１０５ａは、接合ヨーク１０４ａと接する側がＮ極、接合ヨーク１０４ａと接しない側がＳ極となるように配置されている。また、永久磁石１０５ｂは、接合ヨーク１０４ｂと接する側がＳ極、接合ヨーク１０４ｂと接しない側がＮ極となるように配置されている。永久磁石１０５ａ及び１０５ｂをこのように設けることにより、磁歪棒１０２には一方向かつ一様なバイアス磁束が通る。
【００４８】
なお、永久磁石１０５ａ及び１０５ｂは、図１Ａに示したように、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂの上面に配置されてもよいし、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂの側面に配置されてもよい。また、振動電気変換デバイス１００には、永久磁石１０５ａ及び１０５ｂから効率よく磁束を引き出すための磁極片又はバックヨークを設けてもよい。
【００４９】
ここで、振動電気変換デバイス１００における磁束について説明する。
【００５０】
振動電気変換デバイス１００における磁束は、磁歪棒１０２を通るバイアス磁束と、磁歪棒１０２の側面から空気中を通り磁歪棒１０２の側面に戻る漏れ磁束で構成される。
【００５１】
すなわち、磁歪棒１０２を長軸方向に貫通するバイアス磁束の磁路以外に、図１Ｃに示すように、磁歪棒１０２の側面から空気を通り磁歪棒１０２の側面に戻る漏れ磁路が形成される。磁気抵抗が大きい永久磁石１０５ａ及び１０５ｂを通る閉ループは生じにくいため、磁歪棒１０２の湾曲時の逆磁歪効果による磁化変化は、この漏れ磁路による閉磁路において生じる。よって、振動電気変換デバイス用に閉磁路を構成する磁性棒がなくても、振動電気変換デバイス１００は動作することができる。
【００５２】
さらに、湾曲時に一様な応力が付加されることで、逆磁歪効果による磁歪棒１０２の磁化変化は一様になる。磁歪棒１０２として利用されるＦｅ−Ｇａ合金又はＦｅ−Ｇａ−Ａｌ合金では、非透磁率が５０以上２００以下程度と低いため、漏れ磁束が発生しやすい。
【００５３】
また、磁性棒を備えた従来の振動電気変換デバイスと比較して、磁歪棒１０２を細長くすることが好ましい。例えば、磁歪棒１０２の厚さ（直方体の棒状の形状のうち最も短い辺）に対する長さ（直方体の棒状の形状のうち最も長い辺）の比であるアスペクト比を、漏れ磁路を効率よく利用できる範囲である２０以上４０以下に設定してもよい。これにより、振動電気変換デバイス１００は、効率よく漏れ磁路を利用して効率よく振動又は電気信号を発生することができる。
【００５４】
ここで、振動電気変換デバイス１００の効果について説明する。以下に、振動電気変換デバイス１００と従来の振動電気変換デバイスとの比較実験を行った結果を示す。図２は、本実験を行った振動電気変換デバイス１００の構成を示す図である。
【００５５】
図２に示すように、本実験に用いた振動電気変換デバイス１００は、磁歪棒１０２として幅２ｍｍ×厚さ０．５ｍｍ×長さ２２ｍｍのＧａｌｆｅｎｏｌを利用している。磁歪棒１０２のアスペクト比は、１６／０．５＝３２であり、上記した漏れ磁路が効率よく利用できる条件を満たしている。
【００５６】
また、磁歪棒１０２には、コイル１０３として線径０．０５ｍｍ、１８００巻、層厚０．５ｍｍ、抵抗１１０Ωの銅線が設けられている。コイル１０３には、磁歪棒１０２の撓みによりコイルで発生する電圧計１２０が接続されている。
【００５７】
また、振動電気変換デバイス１００は、磁歪棒１０２の両端に接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂを備えている。接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂは、振動媒体部１０の主面に接合されている。
【００５８】
また、振動電気変換デバイス１００は、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂの上に、体積が２×３×１ｍｍ３のＮｄ−Ｆｅ−Ｂで構成される永久磁石１０５ａ及び１０５ｂを備えている。この永久磁石１０５ａ及び１０５ｂは、最も大きな電圧が発生する時を最適なバイアス磁束が付加されているとして、当該最適なバイアス磁束が付加される大きさの永久磁石である。
【００５９】
振動媒体部１０は、幅１０ｍｍ×厚さ２ｍｍ×長さ１２０ｍｍのアルミ材で構成されている。振動媒体部１０の主面と磁歪棒１０２とで平行梁が構成される。振動媒体部１０は、例えば、一端が固定され他端が自由に振動することができる、いわゆる片持ち梁構造を有している。振動媒体部１０の他端を弾くことで、振動媒体部１０は自由振動をする。
【００６０】
また、振動媒体部１０の主面と反対側の面には、振動媒体部１０の撓み量を計測する歪ゲージ１３０が設けられている。
【００６１】
また、従来の振動電気変換デバイスは、上記した振動電気変換デバイス１００の磁歪棒１０２と同様の磁歪棒と、厚さ０．５ｍｍのＳＵＳ４３０で構成される磁性棒とを備えている。従来の振動電気変換デバイスでは、磁歪棒と磁性棒とで平行梁が構成されている。
【００６２】
また、従来の振動電気変換デバイスは、接合ヨーク（図示せず）の上に、体積が２×３×２ｍｍ３のＮｄ−Ｆｅ−Ｂで構成される永久磁石が配置されている。この永久磁石は、最も大きな電圧が発生する時を最適なバイアス磁束が付加されているとして、当該最適なバイアス磁束が付加される大きさの永久磁石である。従来の振動電気変換デバイスにおける永久磁石は、振動電気変換デバイス１００に配置されている永久磁石１０５ａ及び１０５ｂの２倍の体積である。
【００６３】
さらに、従来の振動電気変換デバイスは、上記した振動媒体部１０と同様のアルミ材の主面に、振動電気変換デバイス１００が配置された位置と同位置に、磁性棒がアルミ材側に配置されるように接合されている。なお、振動電気変換デバイス１００において、湾曲時の中立軸（応力がゼロになる軸）はアルミ材の中にある。
【００６４】
さらに、アルミ材において、振動電気変換デバイスが接合された主面と反対側の面には、アルミ材の撓み量を計測する歪ゲージが設けられている。
【００６５】
以上の構成を有する振動電気変換デバイス１００及び従来の振動電気変換デバイスのそれぞれにおいて、アルミ材（振動媒体部１０）の一端を固定し片持ち梁として、アルミ材の他端に同じ初期歪を与えて湾曲させ弾き自由振動させたときの、アルミ材の歪み量及び振動電気変換デバイスにおいて発生する電圧を測定した。
【００６６】
図３Ａは、振動電気変換デバイス１００における自由振動によるアルミ材の撓みを示す図、図３Ｂは、振動電気変換デバイス１００における自由振動により発生する電圧を示す図である。また、図４Ａは、従来の振動電気変換デバイスにおける自由振動によるアルミ材の撓みを示す図、図４Ｂは、従来の振動電気変換デバイスにおける自由振動により発生する電圧を示す図である。
【００６７】
図３Ａ及び図４Ａに示すように、振動電気変換デバイス１００及び従来の振動電気変換デバイスのいずれも、３５０ｐｐｍ程度の最大歪みが発生している。また、図３Ｂ及び図４Ｂに示すように、いずれも１Ｖ程度の電圧が発生している。振動電気変換デバイス１００で発生する電圧値のほうが、従来の振動電気変換デバイスで発生する電圧値よりも若干大きく、また振動もより長く継続していることがわかる。
【００６８】
このように、振動電気変換デバイス１００では、従来の振動電気変換デバイスに比べて磁性棒を有していないが、漏れ磁気回路が振動と電気信号とを相互に変換するために必要な磁路を十分に形成しているため、従来の振動電気変換デバイスで得られる電圧値と同等の電圧値を得ることができたと考えられる。
【００６９】
また、振動電気変換デバイス１００はでは、バイアス磁束を発生するための永久磁石の大きさを少なくとも従来の半分にまで減少することができることが確認できた。
【００７０】
さらに、振動電気変換デバイス１００では、磁性棒が設けられていないことにより変形抵抗が小さくなり、磁歪棒を湾曲させるために必要な力を減少させることができるといえる。
【００７１】
また、振動電気変換デバイス１００と従来の振動電気変換デバイスのそれぞれにおいて、コイルに電流を流し、アクチュエータとして利用した場合に発生する振動の大きさを比較した。
【００７２】
比較方法として、振動電気変換デバイス１００と従来の振動電気変換デバイスのそれぞれのコイルに、出力抵抗５０Ωの発振器によって周波数が１００Ｈｚ、かつ、振幅が±１０Ｖの正弦波交流電圧を印加した。そして、アルミ材（振動媒体部１０）の撓み量を歪みゲージによって測定した。
【００７３】
その結果、振動電気変換デバイス１００においては２５ｐｐｍの振幅の振動が発生し、従来の振動電気変換デバイスにおいては２４ｐｐｍの振幅の振動が発生している。このときの永久磁石の体積は、振動電気変換デバイス１００において２×３×１ｍｍ３、従来の振動電気変換デバイスにおいて２×３×２ｍｍ３である。つまり、従来の振動電気変換デバイスにおける永久磁石は、振動電気変換デバイス１００に配置されている永久磁石１０５ａ及び１０５ｂの２倍の体積である。
【００７４】
以上より、振動電気変換デバイス１００は、磁性棒を有していない構成であるが、磁性棒を有し磁性棒と磁歪棒と永久磁石とで磁気回路を構成する従来の振動電気変換デバイスと同等な感度（効率）で振動媒体部１０（アルミ材）を振動させることができることが分かった。
【００７５】
以上より、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス１００によると、漏れ磁気回路が振動と電気信号とを相互に変換するために必要な磁路（磁束ループ）を十分に形成するため、従来の振動電気変換デバイスで得られる電圧値と同等の電圧値を得ることができる。また、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス１００によると、磁性棒が設けられていないことにより磁歪棒の変形抵抗を低下させることができ、磁歪棒を湾曲させるために必要な力を減少させることができる。したがって、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス１００によると、効率よく振動又は電気信号を発生することができる。
【００７６】
また、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス１００によると、バイアス磁束を発生するための永久磁石の大きさを少なくとも従来の半分にまで減少することができるため、小型化及びコストの低減を実現することができる。
【００７７】
なお、本実施の形態に係る振動電気変換デバイスを振動発電に使用する場合の従来技術に対するメリットとして、振動電気変換デバイスが配置された振動媒体部自体が振動電気変換デバイスと一体となって振動発電デバイスを構成し、振動媒体部の変形により発電を行うことができる点がある。
【００７８】
すなわち、従来の振動発電デバイス（例えば、永久磁石可動型、エレクトレット、バイモルフ圧電素子）は、片持ち梁の状態で発電が行われる。このような構成では、振動媒体部の振動の周波数と振動発電デバイスとの共振周波数とが一致したときに高い効率で発電が行われる。しかし、振動媒体部の周波数と振動発電デバイスとの共振周波数が一致しない場合、発電量は大幅に低下する。よって、振動発電デバイスの共振周波数を予め調整したり、振動媒体部の周波数が変化する場合には振動発電デバイスの共振周波数をこれに追従させたりする能動的な機能が必要になる。
【００７９】
一方、本実施の形態に係る振動電気変換デバイスを用いる場合、振動する媒体（振動媒体部）と振動電気変換デバイスとが一体として、振動発電デバイスとして構成される。すなわち、振動電気変換デバイスの磁歪棒と振動媒体部とが平行梁を構成する。このような構成では、振動媒体部が振動すれば、これに同調して振動媒体部の変位と同じ変位で磁歪棒が湾曲し、発電が行われる。したがって、従来のように共振周波数の一致や追従を考慮する必要がない。
【００８０】
以上より、本実施の形態に係る振動電気変換デバイスによると、振動電気変換デバイスが配置された振動媒体部が振動すれば、振動電気変換デバイスと振動媒体部とが一体となって振動発電デバイスを構成し、確実に発電を行うことができる。
【００８１】
（実施の形態１の変形例１）
次に、本実施の形態の変形例１について、図５Ａ〜図８を用いて説明する。
【００８２】
本変形例に係る振動電気変換デバイス１５０が、上記した実施の形態１に係る振動電気変換デバイス１００と異なる点は、磁歪棒１０２と平行に配置され、一部が永久磁石に接続されたバックヨークを備える点である。
【００８３】
図５Ａは、本変形例に係る振動電気変換デバイス１５０の構成を示す概略図である。図５Ｂは、図５ＡのＡＡ’線における振動電気変換デバイスの断面図である。図６は、図５Ａに示す振動電気変換デバイスを振動媒体部に配置した図である。図７は、図５Ａに示す振動電気変換デバイスのバイアス磁束の磁路を示す図である。図８は、図５Ａに示す振動電気変換デバイスの振動による磁化変化の磁路を示す図である。
【００８４】
図５Ａ及び図５Ｂに示すように、本変形例に係る振動電気変換デバイス１５０は、永久磁石１０５ａの上に一端が接続され、他端が開放されたバックヨーク１６０ａを備えている。同様に、振動電気変換デバイス１５０は、永久磁石１０５ｂの上に一端が接続され、他端が開放されたバックヨーク１６０ｂを備えている。バックヨーク１６０ａの他端とバックヨーク１６０ｂの他端とは、所定間隔の空隙をおいて向かい合うように配置されている。なお、バックヨーク１６０ａ及び１６０ｂは、それぞれ、永久磁石１０５ａ及び１０５ｂに磁力により接続されている。
【００８５】
また、図６に示すように、振動電気変換デバイス１５０の接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂの下面は、非磁性材料（例えば、アルミニウム、ＳＵＳ３０４など）で構成された振動媒体部１０の主面に接合されている。また、コイル１０３と振動媒体部１０との間には、所定の空隙が設けられている。このとき、振動電気変換デバイス１５０と振動媒体部１０とは一体となっており、湾曲時の中立軸（応力がゼロになる軸）は振動媒体部１０の中にある。
【００８６】
ここで、図７に示すように、振動電気変換デバイス１５０には、永久磁石１０５ａと、磁歪棒１０２と、永久磁石１０５ｂと、バックヨーク１６０ｂと、バックヨーク１６０ａとを通るバイアス磁束が存在する。また、上記した振動電気変換デバイス１００と同様、図８に示すように、磁歪棒１０２の側面から空気中を通り磁歪棒１０２の側面に戻る漏れ磁束も存在する。
【００８７】
一般に、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂで構成される永久磁石のように、永久磁石のバイアス磁束が外界、すなわち、磁歪棒又は磁性棒の外に漏れ磁路を構成するのは好ましくない。これは、調整したバイアス磁束が、例えば外界において磁性体が近づくことで変化したり、電子機器又は磁気記録等の媒体から影響を受けて変化したりするためである。図７に示すようなバックヨーク１６０ａ及び１６０ｂを設けることにより、バイアス磁束はバックヨークを通る閉磁路を構成し、外界に漏洩しにくくなる。
【００８８】
また、バックヨーク１６０ａとバックヨーク１６０ｂとの間には僅かに空隙が設けられているため、バックヨーク１６０ａ及び１６０ｂは振動電気変換デバイス１５０の変形に影響を及ぼすことがない。ただし、バックヨーク１６０ａ及び１６０ｂは、それぞれ永久磁石１０５ａ及び１０５ｂに一端が固定された片持ち梁となっているので、他端に過度な力が作用すると外れる可能性がある。
【００８９】
したがって、振動電気変換デバイス１５０は、閉磁路を構成する磁性棒がなくても動作することができる。また、バックヨーク１６０ａ及び１６０を備えることにより、漏れ磁束が外界に漏洩するのを抑制することができる。さらに、バックヨーク１６０ａ及び１６０ｂを備えることにより、より小さい永久磁石でバイアス磁束が発生し、磁束の変化が大きくなるため、効率よく電気信号（又は振動）を発生し、小型化及びコストの低減を実現することができる。
【００９０】
（実施の形態１の変形例２）
上記した実施の形態１及び変形例１では、振動電気変換デバイス１００及び１５０は、非磁性体である、例えばアルミ材で構成される振動媒体部１０の主面に設けられていたが、振動媒体部１０は、磁性体で構成されていてもよい。図９は本変形例に係る振動電気変換デバイス１７０の構成を示す。
【００９１】
本変形例に係る振動電気変換デバイス１７０が実施の形態１に係る振動電気変換デバイス１００と異なる点は、磁性体で構成された振動媒体部１９０の主面に設けられている点である。
【００９２】
図９に示すように、振動電気変換デバイス１７０は、磁性体で構成された振動媒体部１９０の主面に接合されている。このとき、接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂの下面には、非磁性層１８０ａ及び１８０ｂが配置されている。非磁性層は、アルミニウム、非磁性ステンレスなどが選択できる。例えば、図９に示した振動電気変換デバイス１７０では、非磁性層１８０ａ及び１８０ｂは、アルミ材で構成されている。
【００９３】
これにより、磁性体で構成された振動媒体部１９０の上に振動電気変換デバイス１７０が設けられても、振動電気変換デバイス１７０と振動媒体部１９０との間が離れているので、磁歪棒１０２を長尺方向に通るバイアス磁束の影響は少なくなる。振動電気変換デバイス１７０は、漏れ磁束の変化により効率よく電気信号（又は振動）を発生し、振動電気変換デバイス１７０の小型化及びコストの低減を実現することができる。
【００９４】
（実施の形態２）
次に、実施の形態２について、図１０Ａ及び図１０Ｂを用いて説明する。
【００９５】
本実施の形態に係る振動電気変換デバイス２００が実施の形態１に係る振動電気変換デバイス１００と異なる点は、接合ヨークがテーパー状に形成されている点である。
【００９６】
図１０Ａは、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス２００の構成を示す概略図である。図１０Ｂは、図１０ＡのＡＡ’線における振動電気変換デバイス２００の断面図である。図１０Ｃは、図１０Ａにおける振動電気変換デバイス２００の接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂの構成の一例を示す概略図である。
【００９７】
図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス２００は、実施の形態１に係る振動電気変換デバイス１００と同様、長尺な形状を有する磁歪棒２０２と、磁歪棒２０２の周囲に巻き回されたコイル２０３と、磁歪棒２０２の両側が接続された接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂと、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂの上にそれぞれ配置された永久磁石２０５ａ及び２０５ｂとを備えている。さらに、振動電気変換デバイス２００は、永久磁石２０５ａ及び２０５ｂの上にそれぞれ磁極片２０６ａ及び２０６ｂを備えている。
【００９８】
また、図１０Ａ及び図１０Ｂに示すように、振動電気変換デバイス２００は、振動媒体部１０の上に配置されている。
【００９９】
ここで、接合ヨーク２０４ｂは、図１０Ｂに示すように、磁歪棒２０２が接合された一端から磁歪棒２０２が接合されていない他端に向かって高さが低くなるようにテーパー状に形成されている。
【０１００】
接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂと振動媒体部１０とが剥離することで、振動電気変換デバイスの特性は大幅に劣化する。例えば、実施の形態１に示した振動電気変換デバイス１００の接合ヨーク１０４ａ及び１０４ｂのように均一な高さの接合ヨークでは、接合ヨークは振動媒体部１０の湾曲に沿って変形しにくく、端から剥離が生じやすい。この剥離を防ぐため、図１０Ｂに示したように、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂは、磁歪棒２０２が配置された一端から磁歪棒２０２が接合されていない他端に向かって高さが低くなるようにテーパー状に形成されている。さらに、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂの磁歪棒２０２が配置されていない他端には、薄い平らな部分を設けることが好ましい。
【０１０１】
これにより、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂの磁歪棒２０２が配置されていない一端は、振動媒体部１０の変形と共に変形するので、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂが振動媒体部１０から剥離するのを抑制することができる。
【０１０２】
なお、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂは、上記したテーパー状の構成に加えて、振動媒体部１０との接合面積が大きくなるように、すなわち、磁歪棒２０２の長尺な方向に大きくしたり、磁歪棒２０２の長尺な方向と直交する方向（幅方向）に大きくしたりして形成されることが好ましい。これにより、振動媒体部１０との接合面積を大きくすることにより、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂが振動媒体部１０から剥離するのをより抑制することができる。
【０１０３】
また、図１０Ｃに示すように、接合ヨーク２０４ｂは、下側接合ヨーク２１４ａと上側接合ヨーク２１４ｂとで構成されていてもよい。下側接合ヨーク２１４ａは、磁歪棒２０２の形状に合わせて凹部が形成されており、当該凹部に磁歪棒２０２が嵌め込まれる。さらに、磁歪棒２０２が嵌め込まれた下側接合ヨーク２１４ａの上には、上側接合ヨーク２１４ｂが接合される。磁歪棒２０２と下側接合ヨーク２１４ａ及び上側接合ヨーク２１４ｂのそれぞれは、溶接又は接着剤によって接合されている。これにより、磁歪棒２０２は、下側接合ヨーク２１４ａと上側接合ヨーク２１４ｂとによって上下の面が挟まれ強固に固定される。これにより、磁歪棒が接合ヨークから外れるのを抑制することができる。接合ヨーク２０４ａについても、接合ヨーク２０４ｂと同様の構成であるため、説明を省略する。
【０１０４】
なお、上記した凹部は、下側接合ヨーク２１４ａに限らず上側接合ヨーク２１４ｂに形成されていてもよいし、下側接合ヨーク２１４ａ及び上側接合ヨーク２１４ｂの両方に形成されていてもよい。
【０１０５】
なお、磁極片２０６ａ及び２０６ｂは、例えば、軟磁性の鉄鋼であるＳＳ４００で構成される。永久磁石２０５ａ及び２０５ｂの上にそれぞれ磁極片２０６ａ及び２０６ｂを備えることにより、磁極片２０６ａ及び２０６ｂを備えない場合に比べてバイアス磁束の発生量を大きくすることができる。したがって、磁極片２０６ａ及び２０６ｂを備えることにより、永久磁石２０５ａ及び２０５ｂの体積を小さくすることができる。
【０１０６】
以上より、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス２００によると、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂが振動媒体部１０から剥離するのを抑制して、効率よく振動と電気信号とを変換することができる。
【０１０７】
（実施の形態２の変形例１）
次に、実施の形態２の変形例１について、図１１Ａ及び図１１Ｂを用いて説明する。
【０１０８】
本変形例に係る振動電気変換デバイス２５０が実施の形態２に係る振動電気変換デバイス２００と異なる点は、振動電気変換デバイス２５０が接合ヨークの剥離を防止するための剥離防止カバーを備える点である。
【０１０９】
図１１Ａは、本変形例に係る振動電気変換デバイス２５０の構成を示す概略図である。図１１Ｂは、図１１ＡのＡＡ’線における振動電気変換デバイス２５０の断面図である。
【０１１０】
図１１Ａに示すように、振動電気変換デバイス２５０は、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂのそれぞれの上部を覆うように、剥離防止カバー２０８ａ及び２０８ｂを備えている。剥離防止カバー２０８ａ及び２０８ｂは、例えば、アルミニウム、プラスチック、樹脂等で構成され、上蓋として接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂを押さえている。さらに、剥離防止カバー２０８ａ及び２０８ｂは、振動媒体部１０に接合されている。
【０１１１】
また、図１１Ｂに示すように、剥離防止カバー２０８ａ及び２０８ｂは、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂの幅よりも十分大きく形成されている。
【０１１２】
これにより、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂが振動媒体部１０から剥離するのを抑制して、効率よく振動と電気信号とを変換することができる。
【０１１３】
なお、振動電気変換デバイス２５０は、図１１Ａ及び図１１Ｂに示すようにバックヨーク２０７ａ及び２０７ｂを備えていてもよい。この場合、バックヨーク２０７ａとバックヨーク２０７ｂとは、それぞれ一端が永久磁石２０５ａ及び２０５ｂに接合された片持ち梁の構成をしている。また、バックヨーク２０７ａとバックヨーク２０７ｂとの間には空隙が存在するため、バックヨーク２０７ａ及び２０７ｂはそれぞれ振動し、接合ヨーク２０４ａ及び２０４ｂが振動媒体部１０から剥離するのを抑制することができる。
【０１１４】
（実施の形態２の変形例２）
次に、実施の形態２の変形例２について、図１２Ａ及び図１２Ｂを用いて説明する。
【０１１５】
本変形例に係る振動電気変換デバイスが実施の形態２に係る振動電気変換デバイス２００と異なる点は、２つの振動電気変換デバイスが振動媒体部１０の上に平行に配置される点である。
【０１１６】
図１２Ａは、本変形例に係る振動電気変換デバイス３００の構成を示す概略図である。図１２Ｂは、図１２ＡのＡＡ’線における振動電気変換デバイス３００の断面図である。
【０１１７】
図１２Ａに示すように、振動電気変換デバイス３００は、図１０Ａに示した振動電気変換デバイス２００を２つ並列に有している。すなわち、図１２Ｂに示すように、振動電気変換デバイス３００の各デバイスは、長尺な形状を有する磁歪棒３０２と、磁歪棒３０２の周囲に巻き回されたコイル３０３と、磁歪棒３０２の両側が接続された接合ヨーク３０４ａ及び３０４ｂと、接合ヨーク３０４ａ及び３０４ｂの上にそれぞれ配置された永久磁石３０５ａ及び３０５ｂとを備えている。さらに、振動電気変換デバイス３００の各デバイスは、永久磁石３０５ａ及び３０５ｂの上にそれぞれバックヨーク３０７ａ及び３０７ｂを備えている。
【０１１８】
ここで、振動電気変換デバイス３００を構成する２つのデバイスにおいて、永久磁石３０５ａ及び３０５ｂの極性は、２つのデバイスにおいて互い違いになるように設けられている。すなわち、図１２Ａに示すように、振動電気変換デバイス３００を構成する２つのデバイスのうちの一方のデバイスの永久磁石３０５ａが、Ｎ極が上になるように配置されている場合、他方のデバイスの永久磁石３０５ａは、Ｓ極が上になるように配置されている。同様に、一方のデバイスの永久磁石３０５ｂが、Ｓ極が上になるように配置されている場合、他方のデバイスの永久磁石３０５ｂは、Ｎ極が上になるように配置されている。
【０１１９】
また、振動電気変換デバイス３００を構成する２つのデバイスにおいて、永久磁石３０５ａの上には、２つのデバイスに共通にバックヨーク３０７ａが設けられている。同様に、振動電気変換デバイス３００を構成する２つのデバイスにおいて、永久磁石３０５ｂの上には、２つのデバイスに共通にバックヨーク３０７ｂが設けられている。
【０１２０】
これにより、２つのデバイスの磁歪棒３０２と、各永久磁石３０５ａ及び３０５ｂと、バックヨーク３０７ａ及び３０７ｂとで閉磁路が構成される。したがって、バイアス磁束が振動電気変換デバイス３００の外界に漏洩するのを抑制することができる。
【０１２１】
また、２つのデバイスをつなぐように２つのデバイスに共通にバックヨーク３０７ａ及び３０７ｂが設けられているので、バックヨーク３０７ａ及び３０７ｂは、図１１Ａ及び図１１Ｂに示したバックヨーク２０７ａ及び２０７ｂのように片持ち梁の構造にはならない。したがって、バックヨーク３０７ａ及び３０７ｂは、永久磁石３０５ａ及び３０５ｂの上に固定されるため、より堅牢な振動電気変換デバイス３００を提供することができる。
【０１２２】
（実施の形態２の変形例３）
次に、実施の形態２の変形例１について、図１３Ａ及び図１３Ｂを用いて説明する。
【０１２３】
本変形例に係る振動電気変換デバイス２５０が実施の形態２に係る振動電気変換デバイス２００と異なる点は、接合ヨークを省略した簡単な構成である点である。
【０１２４】
図１３Ａ及び図１３Ｂは、本変形例に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。
【０１２５】
図１３Ａに示すように、振動電気変換デバイス４００は、長尺な形状を有する磁歪棒４０２と、磁歪棒４０２の周囲に巻き回されたコイル４０３と、磁歪棒４０２の上に配置された永久磁石４０５ａ及び４０５ｂと、永久磁石４０５ａ及び４０５ｂの上にそれぞれ磁極片４０７ａ及び４０７ｂとを備えている。
【０１２６】
振動電気変換デバイス４００は、振動媒体部２１０の上に配置されている。振動媒体部２１０は、コイル４０３が配置される位置に凹部を有し、当該凹部の両側の振動媒体部２１０には、磁歪棒４０２の両端がそれぞれ接合されている。凹部の高さは、コイル４０３の層厚よりも大きく形成されている。したがって、振動媒体部２１０とコイル４０３との間には空隙が存在している。
【０１２７】
また、磁歪棒４０２の両端は、コイル４０３が巻かれた側から両端に向かって高さが低くなるようにテーパー状に形成されている。これにより、振動電気変換デバイス４００において、磁歪棒４０２が振動媒体部２１０から剥離するのを抑制することができる。
【０１２８】
なお、振動媒体部は、図１３Ｂに示す振動媒体部２２０のように、コイル４０３が配置される位置に凹部を有すると共に、当該凹部の両側において磁歪棒４０２が接合される部分に凸部を有していてもよい。
【０１２９】
（他の実施の形態）
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した、しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
【０１３０】
そこで、以下、他の実施の形態をまとめて説明する。
【０１３１】
まず、振動電気変換デバイスを接合する振動媒体部の変形例について、図１４〜図１８を用いて説明する。
【０１３２】
図１４〜図１８は、振動電気変換デバイスの振動媒体部及び振動電気変換デバイスの配置位置の例を示す図である。
【０１３３】
振動媒体部は、例えば、アルミニウム、リン青銅、ステンレス鋼、ガラス、床等の平板、支柱、配管、接合面に曲率を有するタイヤのリム、エポキシ樹脂等で構成されてもよい。磁歪棒と振動変換部とが溶接又は接着剤等により強固に接合され、平行梁を構成することで、振動電気変換デバイスは、与えられた振動により発電したり、与えられた電気信号により振動を発生したりすることができる。
【０１３４】
例えば、図１４に示す振動媒体部４１０のように、振動媒体部は平板であってもよい。振動媒体部４１０に振動や衝撃が加わることで、振動媒体部４１０に接合された振動電気変換デバイス２５０において発電が行われる。
【０１３５】
例えば、振動媒体部４１０が人に踏まれたときの衝撃による振動又はボールがぶつかったときの衝撃による振動によって、振動電気変換デバイス２５０により発電してもよい。この発電により、振動媒体部４１０が人に踏まれたりボールがぶつかったときに、発光ダイオードを点滅させて知らせることができる。
【０１３６】
また、振動媒体部４１０は、ガラス平板であってもよい。例えば、振動媒体部４１０である窓ガラスに振動電気変換デバイス２５０を接合し、窓ガラスのビビリ振動で発電を行い、発生した電力で信号を送ることで防犯に役立ててもよい。
【０１３７】
また、スマートフォンのタッチパネルを構成するガラス板を振動媒体部４１０として、振動電気変換デバイス２５０を接合してもよい。タッチパネルを振動媒体部４１０として高周波数で励振すれば、その湾曲振動によって、タッチパネルを触ったときに擬似的な触覚を提示することができる。
【０１３８】
また、打楽器（太鼓、ドラム、シンバル、鉄琴）の振動板を振動媒体部４１０としてもよい。これにより、打撃により音が生じると共にその振動で発電を行うことができる。例えば、楽器に発光ダイオードを設けることにより、打撃で光る楽器というエンターテイメントを提供することができる。
【０１３９】
また、図１５に示す振動媒体部４２０のように、振動媒体部を角、丸棒や、それが固定されている支柱としてもよい。これにより、振動電気変換デバイス２５０は、振動媒体部４２０に与えられる衝撃や風又は水等の流体による加振力によって発電することができる。
【０１４０】
丸棒の一例としては、杖が挙げられる。支柱の一例としては、道路の標識又はポールが挙げられる。
【０１４１】
この場合、振動電気変換デバイス２５０において、磁歪棒を、図１５に一点鎖線で示した湾曲時の中立軸（応力がゼロになる軸）からずらして、接合ヨークを振動媒体部４２０に接合する。これにより、図１５に示したＸ方向のみならずＹ方向の振動によっても発電を行うことができる。
【０１４２】
また、図１６に示す振動媒体部４３０のように、振動媒体部を円筒体にしてもよい。この場合、振動電気変換デバイス２５０における接合ヨークの接合面は、振動媒体部４３０を構成する円筒体の曲率に沿うような形状とすることが好ましい。
【０１４３】
また、配管の一部を振動媒体部４３０にし、流体（水や空気）の流れによる振動によって振動電気変換デバイス２５０によって発電し、流れの有無の検知を行ってもよい。同様に、振動媒体部４３０として、自動車のマフラーや自転車のフレーム、杖の円筒体を利用して、これに作用する振動や衝撃によって発電を行ってもよい。
【０１４４】
また、図１７に示すように、自動車や自転車のタイヤのリムなどの円環形状を振動媒体部４４０としてもよい。これにより、振動電気変換デバイス２５０は、走行時のリムの振動によって発電を行うことができる。この場合、湾曲するリムと接合ヨークとがしっかりと接合されるよう、接合ヨークの外形を湾曲に加工してもよい。発生した電力で空気圧センサ及び無線モジュールを動作させることができ、これらのための電池が不要になる。
【０１４５】
また、図１８に示すように、振動する機械（振動体）を連結する部材として、振動媒体部を有する構成としてもよい。この振動媒体部の形状としては、角柱の両端にＵ字型の力変換部４５０を配置し、これらが一体で構成されたものとする。そして中央の角柱の二面に振動電気変換デバイス２５０が接合される。Ｕ字型の力変換部４５０は、振動体４６０の三方向（Ｘ方向、Ｙ方向、Ｚ方向）の並進振動を、中央部の角柱の湾曲変形に変換する役割を有する。これにより、Ｘ方向及びＹ方向の並進振動によって変換部Ａが湾曲し、Ｚ方向の振動によって変換部Ｂが湾曲し、振動電気変換デバイス２５０において発電を行うことができる。
【０１４６】
なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形を行ってもよい。
【０１４７】
例えば、上記した実施の形態では、磁歪棒を構成する磁歪材料の一例としてＧａｌｆｅｎｏｌについて説明したが、磁歪材料はＧａｌｆｅｎｏｌに限らずその他の材料であってもよい。例えば、鉄コバルト合金であるパーメンジュールであってもよい。
【０１４８】
また、磁歪棒の形状は、上記した実施の形態で示した形状に限らず、例えば円柱状の棒状の形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。また、接合ヨークの形状及び大きさは、上記した例に限らず変更してもよい。また、永久磁石の形状及び大きさ、材質は、上記した例に限らず変更してもよい。
【０１４９】
また、磁歪棒の接合ヨークへの接合方法は、上記した例に限らずその他の方法であってもよい。
【０１５０】
また、上記した振動電気変換デバイスは、磁極片を備える構成であってもよいしバックヨークを備える構成であってもよい。また、振動電気変換デバイスは、磁極片及びバックヨークを備えない構成であってもよい。また、磁極片及びバックヨークの形状は、上記した形状に限らず、その他の形状であってもよい。
【０１５１】
また、コイルの巻数、コイルを構成する導線の材質及び太さは、適宜変更してもよい。
【０１５２】
また、振動媒体部は、上記した実施の形態に示した例に限らず、どのような媒体であってもよい。また、振動媒体部の形状は、上記した実施の形態に示した構成に限らず、板状、棒状、円管状、リング状等であってもよい。また、両端をＵ字に連結する両端Ｕ字連結板、音叉などを有する構成であってもよい。
【０１５３】
また、本発明に係る振動電気変換デバイスには、上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る振動電気変換デバイスを備えた各種機器等、例えば、携帯電話機や音楽プレーヤーなどの携帯電子機器、体内センサ、超小型電力供給装置、アクチュエータ等も本発明に含まれる。
【産業上の利用可能性】
【０１５４】
本発明は、振動が発生する機器等、特に、日常的に振動が発生する携帯電話等の電子装置、振動物に搭載されるセンサ等に電力を供給するための発電装置、又は、触れたときに振動を発生して使用者にクリック感を与える情報端末等に有用である。
【符号の説明】
【０１５５】
１０、２１０、２２０、４１０、４２０、４３０、４４０  振動媒体部
１００、１５０、１７０、２００、２５０、３００  振動電気変換デバイス
１０２、２０２、３０２  磁歪棒
１０３、２０３、３０３  コイル
１０４ａ、１０４ｂ、２０４ａ、２０４ｂ、３０４ａ、３０４ｂ  接合ヨーク
１０５ａ、１０５ｂ、２０５ａ、２０５ｂ、３０５ａ、３０５ｂ  永久磁石
１２０  電圧計
１３０  歪ゲージ
１６０ａ、１６０ｂ、２０７ａ、２０７ｂ、３０７ａ、３０７ｂ  バックヨーク
１８０ａ、１８０ｂ  非磁性層
２０６ａ、２０６ｂ、４０７ａ、４０７ｂ  磁極片
２０８ａ、２０８ｂ  剥離防止カバー
２１４ａ  下側接合ヨーク
２１４ｂ  上側接合ヨーク
４５０  力変換部（振動媒体部）
４６０  振動体
【図１Ａ】
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【図１Ｃ】
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【図２】
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【図３Ａ】
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【図３Ｂ】
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【図４Ａ】
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【図４Ｂ】
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【図５Ａ】
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【図５Ｂ】
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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１０Ａ】
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【図１０Ｂ】
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【図１０Ｃ】
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【図１１Ａ】
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【図１１Ｂ】
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【図１２Ａ】
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【図１２Ｂ】
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【図１３Ａ】
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【図１３Ｂ】
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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１Ｂ】
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