(57)【要約】  発電装置１は、磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒２と、磁歪棒２の外周に巻回されたコイル３とを備えた２つの磁歪素子１０と、磁歪素子１０の一端側同士を連結する第１の連結部材７１、他端側同士を連結する第２の連結部材７２および第１の連結部材７１と第２の連結部材７２とを連結する梁部材７３を備える連結部７とを有し、平面視において、各磁歪素子１０の磁歪棒２と梁部材７３とが重ならないよう配置されている。
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
併設された少なくとも２つの磁歪素子と、
前記磁歪素子の一端側同士を連結する第１の連結部材と、前記磁歪素子の他端側同士を連結する第２の連結部材と、前記第１の連結部材と前記第２の連結部材とを連結する少なくとも１つの梁部材とを備える連結部とを有し、
各前記磁歪素子は、磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒と、該磁歪棒の外周に巻回されたコイルとを備え、一端に対して他端を、前記磁歪棒の軸方向とほぼ垂直な方向に相対的に変位させて前記磁歪棒を伸縮させることにより、前記磁力線の密度を変化させて前記コイルに電圧を発生するように構成され、
平面視において、各前記磁歪素子の前記磁歪棒と前記梁部材とが重ならないよう配置されていることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
平面視において、各前記磁歪素子の前記コイルと前記梁部材とが重ならないよう配置されている請求項１に記載の発電装置。
【請求項３】
平面視において、前記梁部材は、前記磁歪棒同士の間に配置されている請求項１または２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記磁歪素子と前記梁部材との総数が奇数となるように構成されている請求項１ないし３のいずれかに記載の発電装置。
【請求項５】
側面視において、各前記磁歪素子の前記磁歪棒と前記梁部材とが重ならないよう配置されている請求項１ないし４のいずれかに記載の発電装置。
【請求項６】
前記コイルは、前記磁歪棒の外周側に、前記磁歪棒を囲むように配置されたボビンと、該ボビンに巻回された線材とを備え、
前記磁歪棒と前記ボビンとの間には、少なくとも前記磁歪棒の前記他端側において空隙が形成されている請求項１ないし５のいずれかに記載の発電装置。
【請求項７】
各前記磁歪素子の前記他端の変位は、前記磁歪棒に振動を付与することによりなされ、前記空隙は、前記ボビンと振動する前記磁歪棒とが干渉しないようなサイズを有する請求項６に記載の発電装置。
【請求項８】
前記梁部材は、非磁性材料で構成されている請求項１ないし７のいずれかに記載の発電装置。
【請求項９】
前記梁部材のバネ定数をＡ［Ｎ／ｍ］、前記梁部材の数をＸ［本］とし、前記磁歪棒のバネ定数をＢ［Ｎ／ｍ］、前記磁歪棒の数をＹ［本］としたとき、Ａ×Ｘの値とＢ×Ｙの値とがほぼ等しい請求項１ないし８のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１０】
前記梁部材を構成する材料のヤング率を８０〜２００ＧＰａとし、前記磁歪棒を構成する磁歪材料のヤング率を３０〜１００ＧＰａとする請求項１ないし９のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１１】
前記梁部材は、前記第１の連結部材および前記第２の連結部材と一体的に形成されている請求項１ないし１０のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１２】
各前記磁歪素子の前記磁歪棒には、自然状態で前記梁部材により伸長応力または収縮応力が付与されている請求項１ないし１１のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１３】
各前記磁歪素子は、さらに、前記磁歪棒の一方の端部を収容する収容部を備える第１のブロック体と、前記磁歪棒の他方の端部を収容する収容部を備える第２のブロック体とを備え、
前記第１の連結部材が前記第１のブロック体にネジ止めされ、前記第２の連結部材が前記第２のブロック体にネジ止めされる請求項１ないし１２のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１４】
前記磁歪棒は、平板状をなし、
前記収容部は、前記磁歪棒の前記端部を挿入するスリットで構成されている請求項１３に記載の発電装置。
【請求項１５】
前記磁歪棒は、平板状をなし、
前記収容部は、前記磁歪棒の前記端部を載置する段差部で構成されている請求項１３または１４に記載の発電装置。
【請求項１６】
着磁方向が、前記磁歪素子が併設された併設方向となるようにして配置された少なくとも１つの永久磁石を有し、
該永久磁石は、前記磁歪素子の前記第１のブロック体同士の間および前記磁歪素子の前記第２のブロック体同士の間の少なくとも一方に配置されている請求項１３ないし１５のいずれかに記載の発電装置。
【請求項１７】
着磁方向が、前記磁歪素子が併設された併設方向となるようにして配置された少なくとも１つの永久磁石を有する請求項１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、これらの磁歪棒を連結する連結ヨークと、各磁歪棒を囲むように設けられたコイルと、磁歪棒にバイアス磁界を印加する永久磁石およびバックヨークとを備えている。一対の磁歪棒は対向する梁として機能し、この一対の磁歪棒の各軸方向に対して垂直な方向に、連結ヨーク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。このとき、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。【０００４】
かかる発電装置では、発電効率を向上する観点から、コイルを構成する線材の巻き数は多い方が望ましい。これには、コイルが巻回されるスペースを十分に確保してコイルの体積を大きくする必要があるが、このスペースは、磁歪棒同士の間隔に依存する。【０００５】
そのため、磁歪棒同士の間隔を大きくして、各磁歪棒に巻回するコイルの線材の巻き数を多くすると、磁歪棒同士の間隔の増大が原因で、磁歪棒が変形する際に、１つの磁歪棒に伸長応力と収縮応力との双方が生じてしまう。すなわち、１つの磁歪棒に一様な応力を生じさせることが難しい。このような構成では、各磁歪棒中の磁束密度の変化量を大きくすることができず、コイルの線材の巻き数を多くしているにもかかわらず、十分な発電量を得ることができない。【０００６】
また、磁歪棒同士の間隔を変えずに、線材の線径を小さくして、線材の巻き数を増やす方法も考えられるが、線材を細くすると、コイルの抵抗値が高くなってしまい、十分な量の電流をコイルに流すことが難しい。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００７】
【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】
【０００８】
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、磁歪棒に巻回されるコイルの体積を増大させつつも、磁歪棒に生じる応力を均一にすることを可能とし、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】
【０００９】
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）  併設された少なくとも２つの磁歪素子と、
前記磁歪素子の一端側同士を連結する第１の連結部材と、前記磁歪素子の他端側同士を連結する第２の連結部材と、前記第１の連結部材と前記第２の連結部材とを連結する少なくとも１つの梁部材とを備える連結部とを有し、
各前記磁歪素子は、磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒と、該磁歪棒の外周に巻回されたコイルとを備え、一端に対して他端を、前記磁歪棒の軸方向とほぼ垂直な方向に相対的に変位させて前記磁歪棒を伸縮させることにより、前記磁力線の密度を変化させて前記コイルに電圧を発生するように構成され、
平面視において、各前記磁歪素子の前記磁歪棒と前記梁部材とが重ならないよう配置されていることを特徴とする発電装置。【００１０】
（２）  平面視において、各前記磁歪素子の前記コイルと前記梁部材とが重ならないよう配置されている上記（１）に記載の発電装置。【００１１】
（３）  平面視において、前記梁部材は、前記磁歪棒同士の間に配置されている上記（１）または（２）に記載の発電装置。【００１２】
（４）  前記磁歪素子と前記梁部材との総数が奇数となるように構成されている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の発電装置。【００１３】
（５）  側面視において、各前記磁歪素子の前記磁歪棒と前記梁部材とが重ならないよう配置されている上記（１）ないし（４）のいずれかに記載の発電装置。【００１４】
（６）  前記コイルは、前記磁歪棒の外周側に、前記磁歪棒を囲むように配置されたボビンと、該ボビンに巻回された線材とを備え、
前記磁歪棒と前記ボビンとの間には、少なくとも前記磁歪棒の前記他端側において空隙が形成されている上記（１）ないし（５）のいずれかに記載の発電装置。【００１５】
（７）各前記磁歪素子の前記他端の変位は、前記磁歪棒に振動を付与することによりなされ、前記空隙は、前記ボビンと振動する前記磁歪棒とが干渉しないようなサイズを有する上記（１）ないし（６）のいずれかに記載の発電装置。【００１６】
（８）  前記梁部材は、非磁性材料で構成されている上記（１）ないし（７）のいずれかに記載の発電装置。【００１７】
（９）  前記梁部材のバネ定数をＡ［Ｎ／ｍ］、前記梁部材の数をＸ［本］とし、前記磁歪棒のバネ定数をＢ［Ｎ／ｍ］、前記磁歪棒の数をＹ［本］としたとき、Ａ×Ｘの値とＢ×Ｙの値とがほぼ等しい上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の発電装置。【００１８】
（１０）  前記梁部材を構成する材料のヤング率を８０〜２００ＧＰａとし、前記磁歪棒を構成する磁歪材料のヤング率を３０〜１００ＧＰａとする上記（１）ないし（９）のいずれかに記載の発電装置。【００１９】
（１１）  前記梁部材は、前記第１の連結部材および前記第２の連結部材と一体的に形成されている上記（１）ないし（１０）のいずれかに記載の発電装置。【００２０】
（１２）  各前記磁歪素子の前記磁歪棒には、自然状態で前記梁部材により伸長応力または収縮応力が付与されている上記（１）ないし（１１）のいずれかに記載の発電装置。【００２１】
（１３）  各前記磁歪素子は、さらに、前記磁歪棒の一方の端部を収容する収容部を備える第１のブロック体と、前記磁歪棒の他方の端部を収容する収容部を備える第２のブロック体とを備え、
前記第１の連結部材が前記第１のブロック体にネジ止めされ、前記第２の連結部材が前記第２のブロック体にネジ止めされる上記（１）ないし（１２）のいずれかに記載の発電装置。【００２２】
（１４）  前記磁歪棒は、平板状をなし、
前記収容部は、前記磁歪棒の前記端部を挿入するスリットで構成されている上記（１３）に記載の発電装置。【００２３】
（１５）  前記磁歪棒は、平板状をなし、
前記収容部は、前記磁歪棒の前記端部を載置する段差部で構成されている上記（１３）または（１４）に記載の発電装置。【００２４】
（１６）  着磁方向が、前記磁歪素子が併設された併設方向となるようにして配置された少なくとも１つの永久磁石を有し、
該永久磁石は、前記磁歪素子の前記第１のブロック体同士の間および前記磁歪素子の前記第２のブロック体同士の間の少なくとも一方に配置されている上記（１３）ないし（１５）のいずれかに記載の発電装置。【００２５】
（１７）  着磁方向が、前記磁歪素子が併設された併設方向となるようにして配置された少なくとも１つの永久磁石を有する上記（１）ないし（１６）のいずれかに記載の発電装置。
【発明の効果】
【００２６】
本発明によれば、磁歪棒同士の間隔を任意に設定することができる。このため、磁歪棒同士の間隔を大きくすることにより、磁歪棒にコイルを巻回するスペースを十分に確保することができ、その結果、コイルの体積を大きくすることができる。また、平面視において、磁歪棒と梁部材とが、重ならないよう配置されているため、側面視における磁歪棒と梁部材との間隔を十分に小さくすることができる。これにより、コイルの体積を増大させつつ、磁歪棒に生じる応力を均一にすることができ、発電装置の発電効率を優れたものとすることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２７】
【図１】図１は、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２は、図１に示す発電装置の分解斜視図である。
【図３】図３（ａ）は、図１に示す発電装置の側面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す各磁歪素子からコイルを取り除いた状態を示す図である。
【図４】図４は、図１に示す発電装置の平面図である。
【図５】図５は、図１に示す発電装置の正面図である。
【図６】図６は、図１に示す発電装置を振動体に取り付けた状態を説明するための側面図である。
【図７】図７は、基端が筐体に固定された１つの棒材（１つの梁）の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を模式的に示す側面図である。
【図８】図８は、基端が筐体に固定された対向する一対の平行な梁（平行梁）の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を模式的に示す側面図である。
【図９】図９は、先端に外力が付与された一対の平行梁にかかる応力（伸長応力、収縮応力）を模式的に示す図である。
【図１０】図１０は、鉄−ガリウム系合金を主成分とする磁歪材料で構成された磁歪棒において、発生する応力に応じた、印加される磁場（Ｈ）と磁束密度（Ｂ）との関係を示すグラフである。
【図１１】図１１は、本発明の第１実施形態の発電装置の他の構成例を示す平面図である。
【図１２】図１２は、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１３】図１３（ａ）は、図１２に示す発電装置の側面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す各磁歪素子からコイルを取り除いた状態を示す図である。
【図１４】図１４（ａ）は、図１に示す第１実施形態の発電装置の磁歪棒と梁部材とに発生する応力を解析した解析図である。図１４（ｂ）は、図１２に示す本実施形態の発電装置の磁歪棒と梁部材とに発生する応力を解析した解析図である。
【図１５】図１５は、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１６】図１６は、図１５に示す発電装置の分解斜視図である。
【図１７】図１７（ａ）は、図１５に示す発電装置の右側面図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示す各磁歪素子からコイルを取り除いた状態を示す図である。
【図１８】図１８は、図１５に示す発電装置の正面図である。
【図１９】図１９（ａ）は、図１５に示す発電装置（コイルは省略）を振動体に取り付けた状態を示す右側面図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示す発電装置の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を示す図である。
【図２０】図２０は、図１５に示す第３実施形態の発電装置の磁歪棒と梁部材とに発生する応力を解析した解析図である。
【図２１】図２１は、本発明の発電装置の第４実施形態を示す斜視図である。
【図２２】図２２（ａ）および図２２（ｂ）は、図２１に示す発電装置が備えるコイルのボビンを示す斜視図である。
【図２３】図２３（ａ）および図２３（ｂ）は、図２１に示す発電装置が備える磁歪棒およびコイルを示す斜視図である。図２３（ｃ）は、図２３（ａ）の磁歪棒およびコイルをＢ−Ｂ線で切断した断面を示す斜視図である。
【図２４】図２４（ａ）は、図２１に示す発電装置を振動体に取り付けた状態を説明するための側面図である。図２４（ｂ）は、振動体に取り付けた図２１に示す発電装置の縦断面図（図２１中のＡ−Ａ線断面図）である。
【図２５】図２５は、本発明の第３実施形態の発電装置の他の構成例を示す側面図である。
【図２６】図２６（ａ）は、実施例１の発電装置１の第２のブロック体５に対して下方向に外力を付与した際に、磁歪棒２の厚さ方向の各領域における長手方向に沿った応力を示すグラフである。図２６（ｂ）は、実施例２の発電装置１について、図２６（ａ）と同様の測定を行った結果を示すグラフである。図２６（ｃ）は、実施例３の発電装置１について、図２６（ａ）と同様の測定を行った結果を示すグラフである。図２６（ｄ）は、実施例４の発電装置１について、図２６（ａ）と同様の測定を行った結果を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００２８】
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。
【００２９】
図１は、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は、図１に示す発電装置の分解斜視図である。図３（ａ）は、図１に示す発電装置の側面図である。図３（ｂ）は、図３（ａ）に示す各磁歪素子からコイルを取り除いた状態を示す図である。図４は、図１に示す発電装置の平面図である。図５は、図１に示す発電装置の正面図である。図６は、図１に示す発電装置を振動体に取り付けた状態を説明するための側面図である。
【００３０】
なお、以下の説明では、図１、図２、図３（ａ），（ｂ）、図５および図６中の上側および図４中の紙面手前側を「上」または「上方」と言い、図１、図２、図３（ａ），（ｂ）、図５および図６中の下側および図４中の紙面奥側を「下」または「下方」と言う。また、図１および図２中の紙面右奥側および図３（ａ），（ｂ）、図４および図６中の右側を「先端」と言い、図１および図２中の紙面左手前側および図３（ａ），（ｂ）、図４および図６中の左側を「基端」と言う。
【００３１】
図１および図２に示す発電装置１は、併設された２つの磁歪素子１０、１０と、その上側に設けられ、磁歪素子１０、１０を連結する連結部７と、磁歪素子１０、１０同士の間に設けられた永久磁石６、６とを有している。
【００３２】
以下、各部の構成について説明する。
＜＜磁歪素子１０＞＞
磁歪素子１０は、磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒２と、磁歪棒２の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。
【００３３】
磁歪素子１０は、第１のブロック体４側（一端）を固定端とし、第２のブロック体５側（他端）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。
【００３４】
以下、磁歪素子１０を構成する各部材について詳細に説明する。
（磁歪棒２）
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。
【００３５】
このような磁歪棒２は、その基端部２１に第１のブロック体４が固定され、先端部２２に第２のブロック体５が固定されている。
【００３６】
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。
【００３７】
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。
【００３８】
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。
【００３９】
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。
【００４０】
かかる磁歪棒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。
【００４１】
（コイル３）
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。
【００４２】
本発明では、磁歪素子１０、１０を厚さ方向ではなく、幅方向に併設するため、これらの間隔（磁歪棒２、２同士の間隔）を大きく設計することができる。そのため、磁歪棒２に巻回するコイル３のスペースを十分に確保することができ、横断面積（線径）が比較的大きい線材３１を用いても、その巻き数を多くすることができる。線径が大きい線材は、その抵抗値（負荷インピーダンス）が小さく、効率良く電流を流すことができるため、コイル３に発生した電圧を効率良く利用することができる。
【００４３】
ここで、磁歪棒２の磁束密度の変化に基づいて、コイル３に発生する電圧εは下記（１）式で表される。
ε＝Ｎ×ΔＢ／ΔＴ            （１）
（ただし、Ｎは線材３１の巻き数、ΔＢはコイル３の内腔部を通過する磁束の変化量、ΔＴは時間の変化量を表す。）
【００４４】
このように、コイル３に発生する電圧は、線材３１の巻き数および磁歪棒２の磁束密度の変化量（ΔＢ／ΔＴ）に比例するため、線材３１の巻き数を多くすることにより、発電装置１の発電効率を向上させることができる。
【００４５】
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。
【００４６】
線材３１の巻き数は、特に限定されないが、１０００〜１００００程度であるのが好ましく、２０００〜９０００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。
【００４７】
また、線材３１の横断面積は、特に限定されないが、５×１０−４〜０．１５ｍｍ２程度であるのが好ましく、２×１０−３〜０．０８ｍｍ２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。
【００４８】
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。
磁歪棒２の基端側には、第１のブロック体４が設けられている。
【００４９】
（第１のブロック体４）
第１のブロック体４は、発電装置１を、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を介して発電装置１を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。なお、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、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。
【００５０】
図１および図２に示すように、このような第１のブロック体４は、先端側の高背部４１と、この高背部４１よりも高さ（厚さ）が小さい低背部４２とを有しており、外形が階段状（段差状）をなしている。
【００５１】
高背部４１の厚み方向の略中央には、その幅方向に沿って形成されたスリット４１１が設けられており、このスリット４１１に磁歪棒２の基端部２１が挿入される。また、高背部４１の幅方向の両端部には、その厚さ方向に貫通する一対の雌ネジ部４１２が設けられている。各雌ネジ部４１２には、雄ネジ４３が螺合する。
【００５２】
低背部４２の幅方向の両端部には、その厚さ方向に貫通する一対の雌ネジ部４２１が設けられており、各雌ネジ部４２１には、雄ネジ４４が螺合する。この雄ネジ４４を、雌ネジ部４２１を介して筐体等に螺合することにより、第１のブロック体４を筐体に固定することができる。
【００５３】
また、低背部４２の下面には、その幅方向に延在する溝４２２が形成されている。したがって、第１のブロック体４は、溝４２２を挟む基端側（低背部４２）と先端側（主に高背部４１）との２つの部位で振動体に固定されるため、溝４２２付近で撓み易い構成となる。そのため、振動体の振動を第１のブロック体４を介して磁歪棒２の先端側（第２のブロック体５）に効率良く伝達することができる。その結果、磁歪棒２に効率良く伸長応力または収縮応力を付与することができる。
一方、磁歪棒２の先端側には、第２のブロック体５が設けられている。
【００５４】
（第２のブロック体５）
第２のブロック体５は、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。
【００５５】
図１および図２に示すように、第２のブロック体５は、略直方体状をなしており、その基端側には、厚さ方向の略中央に、幅方向に沿って形成されたスリット５０１が設けられている。このスリット５０１に磁歪棒２の先端部２２が挿入される。なお、本実施形態では、第２のブロック体５の上面からスリット５０１までの長さが、第１のブロック体４の高背部４１の上面からスリット４１１までの長さとほぼ等しくなるように構成されている。
【００５６】
また、第２のブロック体５の幅方向の両端部には、その厚さ方向に貫通する一対の雌ネジ部５０２が設けられており、各雌ネジ部５０２には、雄ネジ５３が螺合する。
【００５７】
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。
【００５８】
また、第１のブロック体４および第２のブロック体５の幅は、磁歪棒２の幅よりも大きく設計されている。具体的には、各ブロック体４、５のスリット４１１、５０１に磁歪棒２を挿入した際に、一対の雌ネジ部４１２、５０２間に磁歪棒２を配置することが可能となるような幅を有する。このような各ブロック体４、５の幅としては、３〜１５ｍｍ程度であるのが好ましく、５〜１０ｍｍ程度であるのがより好ましい。各ブロック体４、５の幅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、各磁歪素子１０の磁歪棒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。
【００５９】
磁歪素子１０、１０の第１のブロック体４同士の間および第２のブロック体５同士の間には、磁歪棒２にバイアス磁界を印加する２つの永久磁石６が設けられている。
【００６０】
（永久磁石６）
各永久磁石６は、円柱状をなしている。
【００６１】
図４に示すように、第１のブロック体４同士の間に設けられた永久磁石６は、Ｓ極を図４中下側に、Ｎ極を図４中上側にして配置されている。また、第２のブロック体５同士の間に設けられた永久磁石６は、Ｓ極を図４中上側に、Ｎ極を図４中下側にして配置されている。すなわち、各永久磁石６は、その着磁方向が磁歪素子１０の併設方向と一致するように配設されている（図５等参照）。これにより、発電装置１には、時計周りの磁界ループが形成されている。
【００６２】
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、各ブロック体４、５と、例えば、接着剤等による接着により固定されるのが好ましい。
【００６３】
なお、発電装置１では、永久磁石６が、第２のブロック体５ごと、変位するように構成されている。したがって、第２のブロック体５と永久磁石６との間で摩擦が発生しない。このため、摩擦によって第２のブロック体５が変位するためのエネルギーが消費されないため発電装置１は、効率良く発電することができる。
このような磁歪素子１０、１０は、連結部７により連結されている。
【００６４】
＜＜連結部７＞＞
連結部７は、磁歪素子１０、１０の第１のブロック体４同士を連結する第１の連結部材７１と、第２のブロック体５同士を連結する第２の連結部材７２と、第１の連結部材７１と第２の連結部材７２とを連結する１つの梁部材７３とを備えている。
【００６５】
本実施形態では、第１の連結部材７１、第２の連結部材７２および梁部材７３は、いずれも帯状（長尺の平板状）をなしており、連結部７全体としては、平面視において、Ｈ字状をなしている。連結部７は、各部材を溶接等により連結した構成であってもよいが、各部材が一体的に形成されているのが好ましい。
【００６６】
第１の連結部材７１は、２つの第１のブロック体４に設けられた４つの雌ネジ部４１２に対応する位置に形成された４つの貫通孔７１１を備えている。スリット４１１に磁歪棒２の基端部２１を挿入し、雄ネジ４３を第１の連結部材７１の貫通孔７１１に挿通して雌ネジ部４１２に螺合する。これにより、第１の連結部材７１が各磁歪素子１０の高背部４１（第１のブロック体４）にネジ止めされるとともに、スリット４１１の間隔が狭まることにより、基端部２１（磁歪棒２）が第１のブロック体４に固定される。
【００６７】
第２の連結部材７２は、２つの第２のブロック体５に設けられた４つの雌ネジ部５０２に対応する位置に形成された４つの貫通孔７２１を備えている。スリット５０１に磁歪棒２の先端部２２を挿入し、雄ネジ５３を第２の連結部材７２の貫通孔７２１に挿通して雌ネジ部５０２に螺合する。これにより、第２の連結部材７２が各磁歪素子１０の第２のブロック体５にネジ止めされるとともに、スリット５０１の間隔が狭まることにより、先端部２２（磁歪棒２）が第２のブロック体５に固定される。
【００６８】
このように、雄ネジ４３により、磁歪棒２および第１の連結部材７１を第１のブロック体４に、雄ネジ５３により、磁歪棒２および第２の連結部材７２を第２のブロック体５に共締めするため、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。なお、接合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、ろう付け、レーザー溶接、電気溶接などでも良い。
【００６９】
このような第１の連結部材７１および第２の連結部材７２の長さを設定することにより、磁歪棒２、２同士の間隔を変更することができる。磁歪棒２、２同士の間隔を大きくすることにより、各磁歪棒２にコイル３を巻回するスペースを十分に確保することができる。これにより、コイル３の体積を十分に大きくすることができ、結果として、発電装置１の発電効率を向上させることができる。
【００７０】
梁部材７３は、第１の連結部材７１および第２の連結部材７２の中央部同士を連結している。そして、発電装置１では、平面視において、この梁部材７３と各磁歪素子１０とが重ならないように配置され（図１参照）、側面視において、梁部材７３と各磁歪棒２と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（図３参照）ている。本実施形態では、梁部材７３の幅は、磁歪素子１０のコイル３同士の間隔より小さく設計され、側面視において、梁部材７３の下面とコイル３の上面とがほぼ一致している。
【００７１】
発電装置１では、各磁歪素子１０の磁歪棒２と梁部材７３と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と梁部材７３とが同一方向（図１中の上方向または下方向）に変位する。ここで、梁部材７３が２つの磁歪素子１０、１０間に配置されているため、各磁歪素子１０が変位する際に、これと梁部材７３とが互いに接触することはない。
【００７２】
このような発電装置１は、図６に示すように、雄ネジ４４により第１のブロック体４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、梁部材７３が軸方向に伸長するように変形し、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、梁部材７３が軸方向に収縮するように変形し、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。
【００７３】
また、発電装置１では、側面視における磁歪棒２、２と梁部材７３との間隔（以下、「梁間隔」とも言う）も自由に設計することができる。具体的には、各ブロック体４、５に設けられたスリット４１１、５０１からその上面（第１のブロック体４においては、高背部４１の上面）までの長さ（高さ）を調整することにより、これらの梁間隔を自由に設計することができる。
【００７４】
上述したように、発電装置１では、コイル３の体積を十分に大きくすることができるとともに、各磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を自由に設計することができる。以下に、梁間隔と発電装置１の発電効率との関係について説明する。
【００７５】
図７は、基端が筐体に固定された１つの棒材（１つの梁）の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を模式的に示す側面図である。図８は、基端が筐体に固定された対向する一対の平行な梁（平行梁）の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を模式的に示す側面図である。図９は、先端に外力が付与された一対の平行梁にかかる応力（伸長応力、収縮応力）を模式的に示す図である。
【００７６】
なお、図７〜図９中の上側を、「上」または「上側」と言い、図７〜図９中の下側を、「下」または「下側」と言う。また、図７〜図９中の左側を、「基端」と言い、図７〜図９中の右側を、「先端」と言う。
【００７７】
１つの梁の先端に対して下方に曲げ変形するように外力を付与した場合には、図７に示すように、梁の曲げ変形に伴い、梁に応力がかかり、梁上側には一様な引張（伸長）応力、梁下側には一様な圧縮（収縮）応力が発生する。一方、一定の梁間隔を有する平行梁の先端に対して外力を付与した場合には、各梁は、図７に示すように曲げ変形するとともに、図８に示すように外力の付与前後で先端側の梁間隔を一定に保つために平行リンク動作を行うように変形する。このような平行梁では、梁間隔が大きいほど、この平行リンク動作が顕著に表れ、逆に、梁間隔が小さいほど、平行リンク動作が抑制されて、図７に示すような１つの梁の曲げ変形に近い変形をするようになる。
【００７８】
したがって、梁間隔が比較的大きい平行梁の構成では、曲げ変形と平行リンク動作による変形とが混在することにより、各梁が、図９に示すような略Ｓ字状に変形する。平行梁が下側に変形する際には、上側の梁には一様な伸長応力が発生するのが好ましいが、図９に示すように、中央部に伸長応力Ａが発生するものの、基端側の下部および先端側の上部に大きな収縮応力Ｂが発生する。また、下側の梁には一様な収縮応力が発生するのが好ましいが、中央部に収縮応力Ｂが発生するものの、基端側の上部および先端側の下部に大きな伸長応力Ａが発生する。すなわち、各梁に発生する伸長応力と収縮応力との双方がいずれも大きいため、梁全体に発生するいずれか一方の応力（伸長応力または収縮応力）の絶対値を大きくすることができない。このような平行梁として磁歪棒を用いた場合、磁歪棒中の磁束密度の変化量を大きくすることができない。
【００７９】
なお、バイアス磁界が印加された磁歪棒において、発生する応力（伸長応力または収縮応力）の大きさと磁束密度の変化量とは、以下に示すような関係を有する。
【００８０】
図１０は、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で構成された磁歪棒において、発生する応力に応じた、印加される磁場（Ｈ）と磁束密度（Ｂ）との関係を示すグラフである。
【００８１】
なお、図１０において、（ａ）は、磁歪棒に応力が発生していない状態、（ｂ）は、磁歪棒に９０ＭＰａの収縮応力が発生した状態、（ｃ）は、磁歪棒に９０ＭＰａの伸長応力が発生した状態、（ｄ）は、磁歪棒に５０ＭＰａの収縮応力が発生した状態、（ｅ）は、磁歪棒に５０ＭＰａの伸長応力が発生した状態をそれぞれ示す。
【００８２】
図１０に示すように、応力が発生していない状態の磁歪棒に比べて、伸長応力が発生している磁歪棒では、その透磁率が高くなる結果、これを軸方向に通過する磁力線の密度（磁束密度）が高くなる（（ｃ）および（ｅ））。一方、応力が発生していない状態の磁歪棒に比べて、収縮応力が発生している磁歪棒では、その透磁率が低くなる結果、これを通過する磁束密度が低くなる（（ｂ）および（ｄ））。
【００８３】
このため、図１０中に示す一定のバイアス磁界が印加された状態で、磁歪棒の一端に対して他端を振動（変位）させることにより、磁歪棒に９０ＭＰａの伸長応力と９０ＭＰａの収縮応力とを交互に発生させると、これを通過する磁束密度の変化量は１Ｔ程度となり、その変化量が最大となる（（ｂ）、（ｃ）参照）。一方、この磁歪棒に発生させる伸長応力および収縮応力を５０ＭＰａに低下させると、これを通過する磁束密度の変化量は小さくなる（（ｄ）、（ｅ）参照）。
【００８４】
したがって、磁歪棒を通過する磁束密度の変化量を大きくするためには、磁歪棒に発生させる一定方向の応力（伸長応力または収縮応力）を十分に大きくする必要がある。なお、上記磁歪材料で構成された磁歪棒であれば、７０ＭＰａ以上の伸長応力と７０ＭＰａ以上の収縮応力とを交互に発生させることにより、磁歪棒を通過する磁束密度の変化量を十分に大きくすることができる。
【００８５】
以上のような理由から、発電装置１では、その発電効率を向上する観点から、各磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を小さくして、梁の平行リンク動作を抑制することにより、図７に示すような１つの梁の曲げ変形挙動に近づけることが望ましい。発電装置１では、コイル３の体積が、各磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔によって制限されないため、コイル３の体積を十分に大きくしながらも、各磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を十分に小さく設計することができる。これにより、コイル３の体積を増大させつつも、磁歪棒２に生じる応力を均一にすることができ、発電装置１の発電効率を優れたものとすることができる。
【００８６】
このような連結部７の構成材料としては、磁歪素子１０、１０および永久磁石６、６とで形成された磁界ループが連結部７（梁部材７３）により短絡するのを防止する材料が好ましい。そのため、連結部７は、弱磁性材料または非磁性材料で構成されているのが好ましいが、磁界ループの短絡をより確実に防止する観点から、非磁性材料で構成されているのがより好ましい。
【００８７】
このような梁部材７３のバネ定数は、各磁歪棒２のバネ定数と異なっていてもよいが、好ましくは、全磁歪棒２のバネ定数の合計、すなわち、２つの磁歪棒２のバネ定数を合わせた値を有していることが好ましい。上述したように、本実施形態では、２つの磁歪棒２と１つの梁部材７３とが、対向する一対の梁として機能している。そのため、かかる条件を満足する梁部材７３（連結部７）を用いることにより、梁部材７３と２つの磁歪棒２との間で上下方向の剛性を均一にすることができる。これにより、第１のブロック体４に対して第２のブロック体５を上下方向へ円滑かつ確実に変位させることができる。
【００８８】
また、一般的に、一端が固定された片持ち梁の可動端（他端）に対して外力Ｆが付与された際、梁の撓みｄは、下記（２）式で表される。
ｄ＝ＦＬ３／３ＥＩ            （２）
（ただし、Ｌは梁の長さ、Ｅは梁の構成材料のヤング率、Ｉは梁の断面２次モーメントを表す。）
【００８９】
発電装置１では、各磁歪棒２と梁部材７３とが、ほぼ同じ横断面積および横断面形状を有しているため、これらの断面２次モーメントはほぼ等しい。また、各磁歪棒２と梁部材７３との長さもほぼ等しい。そのため、上記（２）式によれば、梁部材７３の構成数が１本であり、磁歪棒２の構成数が２本である発電装置１では、梁部材７３のヤング率を磁歪棒２のヤング率の２倍程度とすることが好ましい。これにより、外力によって各梁（梁部材７３、２つの磁歪棒２）が同じように変形する（撓む）、言い換えれば、各梁の上下方向の剛性のバランスを取ることができる。
【００９０】
また、このような梁部材７３のヤング率は、８０〜２００ＧＰａ程度であるのが好ましく、１００〜１９０ＧＰａ程度であるのがより好ましく、１２０〜１８０ＧＰａ程度であるのがさらに好ましい。
【００９１】
かかる非磁性材料としては、特に限定されないが、例えば、金属材料、半導体材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられ、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。なお、樹脂材料を用いる場合には、樹脂材料中にフィラーを添加することが好ましい。これらの中でも、金属材料を主成分とする非磁性材料を用いるのが好ましく、ステンレス鋼、ベリリウム銅、アルミニウム、マグネシウム、亜鉛、銅およびこれらを含む合金のうちの少なくとも１種を主成分とする非磁性材料を用いるのがより好ましい。
【００９２】
なお、各磁歪棒２の構成材料として鉄−ガリウム系合金（ヤング率：約７０ＧＰａ）を主成分とする磁歪材料を用いた場合には、連結部７の構成材料としてステンレス鋼（ＳＵＳ３１６、ヤング率：約１７０ＧＰａ）を用いるのが好ましい。各磁歪棒２および梁部材７３の構成材料として、このようなヤング率を有する材料を用いることにより、梁部材７３と２つの磁歪棒２との上下方向の剛性のバランスを取ることができる。これにより、第１のブロック体４に対して第２のブロック体５を上下方向へより円滑かつ確実に変位させることができる。
【００９３】
このような梁部材７３は、その厚さ（横断面積）がほぼ一定となっている。梁部材７３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、梁部材７３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。
【００９４】
なお、発電装置１を取り付ける上記空調用ダクトとしては、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、駅等の空調用ダクトが挙げられる。また、発電装置１を取り付ける振動体としては、このような空調用ダクトに限られず、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。
【００９５】
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。
【００９６】
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。
【００９７】
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、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。
【００９８】
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、車両などの軽量化を得て、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。
【００９９】
なお、本実施形態の発電装置１では、平面視において、磁歪素子１０（コイル３）と梁部材７３とが重ならないように配置されているが、磁歪素子１０の一部が梁部材７３と重なる構成であってもよい。具体的には、平面視において、磁歪棒２と梁部材７３とは重ならないが、磁歪棒２に巻回されたコイル３の端部と梁部材７３の端部とが重なる構成であってもよい。かかる構成であっても、コイル３の巻回スペースを十分に確保しつつ、コイル３と梁部材７３とが接触しない範囲で、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を十分に小さくすることができ、上記発電装置１で得られる効果と同様の効果を得ることができる。
なお、発電装置１の発電量は、特に限定されないが、２０〜２０００μＪ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。
【０１００】
また、本実施形態の発電装置１では、対向する梁として、２つの磁歪素子１０、１０と１つの梁部材７３とを備えているが、これに限定されず、以下のような構成とすることもできる。
【０１０１】
図１１は、本発明の第１実施形態の発電装置の他の構成例を示す平面図である。
図１１に示す発電装置１では、連結部７が、第１の連結部材７１および第２の連結部材７２の長手方向の両端部同士を連結する２つの梁部材７３を備えている。かかる構成では、各梁部材７３が、磁歪素子１０の外側に配置されているため、コイル３の体積を増大させつつも、磁歪素子１０、１０同士の間隔を小さくして、発電装置１の幅方向（図１１中、上下方向）のサイズを小さくすることができる。なお、かかる構成でも、上述した本実施形態と同様の効果を得ることができる。
【０１０２】
また、発電装置１は、２つ以上の磁歪素子１０と１つ以上の梁部材７３とを備えた構成をとることができる。なお、磁歪素子１０および梁部材７３の総数を変更する場合には、その総数が奇数となるのが好ましい。具体的には、磁歪素子１０の数：梁部材７３の数が、２：３、３：２、３：４、４：３、４：５等となる構成が挙げられる。このような構成では、梁として機能する磁歪棒２と梁部材７３とが発電装置の幅方向に対称に配置されるため、磁歪棒２、各ブロック体４、５、連結部７にかかる応力のバランスが良好となる。
【０１０３】
なお、このような構成の場合には、全梁部材７３を構成する材料（弱磁性材料または非磁性材料）のヤング率の合計が、全磁歪棒２を構成する磁歪材料のヤング率の合計とほぼ等しくなることが好ましい。これにより、第１のブロック体４に対して第２のブロック体５を上下方向へ円滑かつ確実に変位させることができる。
【０１０４】
なお、このような構成の場合には、梁部材７３のバネ定数をＡ［Ｎ／ｍ］、梁部材７３の数をＸ［本］とし、磁歪棒２のバネ定数をＢ［Ｎ／ｍ］、磁歪棒２の数をＹ［本］としたとき、Ａ×Ｘの値とＢ×Ｙの値とがほぼ等しくなることが好ましい。これにより、第１のブロック体４に対して第２のブロック体５を上下方向へ円滑かつ確実に変位させることができる。
【０１０５】
また、上記の説明では、各雄ネジ４３、５３を各雌ネジ部４１２、５０２に螺合することにより、磁歪棒２の両端部２１、２２と各ブロック体４、５との固定および連結部７と各ブロック体４、５との連結を行っているが、各部材の固定、連結は、上記方法に限定されない。例えば、ピンの圧入、溶接、接着剤による接着等の方法により各部材を固定、連結してもよい。
【０１０６】
＜第２実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第２実施形態について説明する。
【０１０７】
図１２は、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１３（ａ）は、図１２に示す発電装置の側面図である。図１３（ｂ）は、図１３（ａ）に示す各磁歪素子からコイルを取り除いた状態を示す図である。図１４（ａ）は、図１に示す第１実施形態の発電装置の磁歪棒と梁部材とに発生する応力を解析した解析図である。図１４（ｂ）は、図１２に示す本実施形態の発電装置の磁歪棒と梁部材とに発生する応力を解析した解析図である。
【０１０８】
なお、以下の説明では、図１２、図１３（ａ），（ｂ）および図１４（ａ），（ｂ）中の上側を「上」または「上方」と言い、図１２、図１３（ａ），（ｂ）および図１４（ａ），（ｂ）中の下側を「下」または「下方」と言う。また、図１２中の紙面右奥側および図１３（ａ），（ｂ）および図１４（ａ），（ｂ）中の右側を「先端」と言い、図１２中の紙面左手前側および図１３（ａ），（ｂ）および図１４（ａ），（ｂ）中の左側を「基端」と言う。
【０１０９】
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。
【０１１０】
第２実施形態の発電装置１では、第１のブロック体４および第２のブロック体５の形状が異なり、それ以外は、前記第１実施形態の発電装置１と同様である。
【０１１１】
以下、各ブロック体４、５の構成について説明する。
（第１のブロック体４、第２のブロック体５）
図１２および図１３（ａ），（ｂ）に示すように、第１のブロック体４は、略直方体状をなしており、先端側に基端側よりも２段低くなるように階段状（段差状）に形成された段差部４５が形成されている。段差部４５は、先端側に磁歪棒２の基端部２１が載置される第１の段差面４５１と、第１の段差面４５１より基端側に第１の段差面４５１よりも１段高く設けられ、第１の連結部材７１の一部が載置される第２の段差面４５２とを有している。
【０１１２】
また、段差部４５には、第１の段差面４５１の幅方向の両端付近に、その厚さ方向に貫通する一対の雌ネジ部４５３が形成されており、２つの雄ネジ４３と螺合するように構成されている。また、第１のブロック体４には、第１実施形態の発電装置１が備える第１のブロック体４と同様にして、基端部側に雌ネジ部４２１、溝４２２が形成されており、この雌ネジ部４２１を挿通し、雄ネジ４４を筐体等に螺合して、第１のブロック体４を筐体に固定する。
【０１１３】
また、第２のブロック体５は、上記第１のブロック体４と同様に、略直方体状をなしており、基端側に先端側よりも２段低くなるように階段状（段差状）に形成された段差部５５が形成されている。段差部５５は、基端側に磁歪棒２の先端部２２が載置される第１の段差面５５１と、第１の段差面５５１より先端側に第１の段差面５５１よりも１段高く設けられ、第２の連結部材７２の一部が載置される第２の段差面５５２とを有している。
【０１１４】
また、段差部５５には、第１の段差面５５１の幅方向の両端付近に、その厚さ方向に貫通する一対の雌ネジ部５５３が形成されており、２つの雄ネジ５３と螺合するように構成されている。
【０１１５】
なお、各ブロック体４、５の第２の段差面４５２、５５２から第１の段差面４５１、５５１までの高さは、いずれも磁歪棒２の各端部２１、２２の厚さとほぼ等しくなるように設定されている。
【０１１６】
かかる構成では、基端側において、磁歪棒２の基端部２１を第１のブロック体４の第１の段差面４５１に載置するとともに、第１の連結部材７１の基端部を第２の段差面４５２に当接した状態で、雄ネジ４３を貫通孔７１１に挿通し、雌ネジ部４５３に螺合する。その際に、第１の連結部材７１が各磁歪素子１０の第１のブロック体４にネジ止めされ、また、第１の連結部材７１の底面と第１の段差面４５１との間で基端部２１が狭持されることにより、磁歪棒２が第１のブロック体４に固定される。これにより、磁歪棒２と第１のブロック体４との固定および第１の連結部材７１と２つの第１のブロック体４との連結を行うことができる。
【０１１７】
また、先端側において、基端側と同様にして、磁歪棒２の先端部２２を第２のブロック体５の第１の段差面５５１に載置するとともに、第２の連結部材７２の基端を第２の段差面５５２に当接した状態で、雄ネジ５３を貫通孔７１１に挿通し、雌ネジ部５５３に螺合する。その際に、第２の連結部材７２が各磁歪素子１０の第２のブロック体５にネジ止めされ、また、第２の連結部材７２の底面と第１の段差面５５１との間で先端部２２が狭持されることにより、磁歪棒２が第２のブロック体５に固定される。これにより、磁歪棒２と第２のブロック体５との固定および第２の連結部材７２と２つの第２のブロック体５との連結を行うことができる。
【０１１８】
上記のようにして各磁歪素子１０の磁歪棒２、第１のブロック体４、第２のブロック体５および連結部７を固定、連結することにより、図１３（ａ）および（ｂ）に示すように、側面視において、磁歪棒２の上面と梁部材７３の下面とがほぼ一致する。
【０１１９】
このような発電装置１では、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔が極めて小さいため、その先端（第２のブロック体５）に対して外力が付与されると、磁歪棒２および梁部材７３は、図７に示すような１つの梁の曲げ変形に近い変形をする。このような磁歪棒２には、上述したように、その全体に一様な応力を生じさせることができるとともに、比較的小さい外力を付与するだけで、大きく変形させることができる。
【０１２０】
さらに、前記第１実施形態の発電装置１と同様に、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔が小さくても、磁歪棒２、２同士の間隔を大きくすることにより、磁歪棒２に巻回するコイルの体積を大きくすることができる。
以上のような理由から、発電装置１の発電効率をさらに優れたものとすることができる。
【０１２１】
ここで、第１実施形態の発電装置１および本実施形態の発電装置１の各先端に対して外力を付与した際に磁歪棒２に発生する応力について、図１４（ａ），（ｂ）を参照して説明する。なお、図１４（ａ），（ｂ）中、黒塗部分は伸長応力を示し、白塗部分は収縮応力を示す。
【０１２２】
第１実施形態の発電装置１では、先端に対して下方に外力を付与した場合、図１４（ａ）に示すように、磁歪棒２の基端側の上部と先端側の下部とにわずかながら伸長応力が発生するものの、磁歪棒２全体にほぼ一様な収縮応力が発生している。これに対して、本実施形態の発電装置１では、図１４（ｂ）に示すように、第１実施形態の発電装置１よりも、図７に示すような１つの梁の曲げ変形に近い変形を示し、磁歪棒２全体により一様な収縮応力が発生していることが分かる。
【０１２３】
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。
【０１２４】
＜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。
図１５は、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１６は、図１５に示す発電装置の分解斜視図である。図１７（ａ）は、図１５に示す発電装置の右側面図である。図１７（ｂ）は、図１７（ａ）に示す各磁歪素子からコイルを取り除いた状態を示す図である。図１８は、図１５に示す発電装置の正面図である。図１９（ａ）は、図１５に示す発電装置（コイルは省略）を振動体に取り付けた状態を示す右側面図である。図１９（ｂ）は、図１９（ａ）に示す発電装置の先端に対して、下方向に外力を付与した状態を示す図である。図２０は、図１５に示す第３実施形態の発電装置の磁歪棒と梁部材とに発生する応力を解析した解析図である。
【０１２５】
なお、以下の説明では、図１５、図１６、図１７（ａ），（ｂ）、図１８、図１９（ａ），（ｂ）および図２０中の上側を「上」または「上方」と言い、図１５、図１６、図１７（ａ），（ｂ）、図１８、図１９（ａ），（ｂ）および図２０中の下側を「下」または「下方」と言う。また、図１５および図１６中の紙面右奥側および図１７（ａ），（ｂ）、図１９（ａ），（ｂ）および図２０中の右側を「先端」と言い、図１５および図１６中の紙面左手前側および図１７（ａ），（ｂ）、図１９（ａ），（ｂ）および図２０中の左側を「基端」と言う。
【０１２６】
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。
【０１２７】
第３実施形態の発電装置１では、第２のブロック体５として第２実施形態の発電装置１が備える第２のブロック体５を用いることにより、連結部７の梁部材７３が基端から先端に向かって下方に傾斜するように構成されており、それ以外は、前記第１実施形態の発電装置１と同様である。
【０１２８】
図１５〜図１８に示すように、本実施形態の発電装置１では、第２のブロック体５として、第２実施形態の発電装置１が備える第２のブロック体５を用いる。そのため、図１７（ａ），（ｂ）に示すように、第１のブロック体４に連結される第１の連結部材７１の配設位置は、第２のブロック体５に連結される第２の連結部材７２の配設位置よりも高くなる。
【０１２９】
このような連結部７は、前記第１実施形態と同様の連結部７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、梁部材７３に対して第１の連結部材７１と第２の連結部材７２とを反対方向に屈曲させることにより形成することができる。このような方法を用いることにより、第１の連結部材７１と梁部材７３とのなす角度および第２の連結部材７２と梁部材７３とのなす角度を容易に調整することができる。
【０１３０】
本実施形態の発電装置１では、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔が、基端側から先端側に向かって小さくなるように構成されている。言い換えれば、磁歪棒２と梁部材７３とが、基端側から先端側にテーパーがかかった梁構造（テーパー梁構造）となっている（図１７（ｂ）参照）。かかる構成では、磁歪棒２と梁部材７３とからなる一対の梁は、基端側から先端側に向かって変位方向（上下方向）への剛性が低くなる。これにより、発電装置１の先端（第２のブロック体５）に外力が付与されると、磁歪棒２および梁部材７３は上下方向により円滑に変位することができ（図１９（ａ）および（ｂ）参照）、その結果、磁歪棒２に発生する応力の厚さ方向におけるバラつきをより少なくすることができる。
【０１３１】
また、かかる発電装置１では、第１のブロック体４の高背部４１の高さを低く設計して、高背部４１の上面からスリット４１１までの長さを短くすることにより、側面視において、磁歪棒２と梁部材７３との基端側での間隔（基端側での梁間隔）を小さくすることができる。前述したように、このような発電装置１では、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔が小さくなると、先端（第２のブロック体５）に外力を付与した際に、磁歪棒２全体に一様な応力を発生させることができる。
【０１３２】
したがって、本実施形態の発電装置１では、上記テーパー梁構造の基端側の梁間隔を小さく設計することにより、磁歪棒２の長手方向および厚さ方向のいずれの方向にも、一様な応力を確実に発生させることができる（図２０参照）。また、かかる構成では、磁歪棒２と梁部材７３とからなる一対の梁が、基端側から先端側に向かって変位方向への剛性が低くなっているため、前記第２実施形態の発電装置１と同様に、比較的小さい外力でも、磁歪棒２を上下方向に大きく変形させることができる。
【０１３３】
さらに、前記第１実施形態および前記第２実施形態の発電装置１と同様に、側面視における磁歪棒２と梁部材７３との間隔が小さくても、磁歪素子１０、１０同士の間隔を大きくすることにより、磁歪棒２に巻回するコイル３の体積を大きくすることができる。
以上のような理由から、発電装置１の発電効率をさらに優れたものとすることができる。
【０１３４】
なお、側面視において、磁歪棒２と梁部材７３とのなす角度（テーパー角度）は、特に限定されないが、０．５〜１０°程度であるのが好ましく、１〜７°程度であるのがより好ましい。磁歪棒２と梁部材７３とのなす角度が上記範囲内であれば、磁歪棒２と梁部材７３とで上記テーパー梁構造を構成しつつも、基端側における磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を十分に小さくすることができる。これにより、磁歪棒２の長手方向および厚さ方向のいずれの方向にも、より一様な応力を発生させることができる。
【０１３５】
なお、梁部材７３によって、磁歪棒２に初期荷重（バイアス応力）を付与する構成であってもよい。
【０１３６】
例えば、梁部材７３の長さを短くすることによって、磁歪棒２には自然状態で伸長応力が付与される。この場合には、第２のブロック体５に対して上方に外力が付与されると、バイアス応力が付与されていない場合に比べて、磁歪棒２がより大きく上方へと変位する。これにより、磁歪棒２に発生する伸長応力をより大きくすることができ、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。
【０１３７】
また、梁部材７３の長さを長くすることによって、磁歪棒２には自然状態で収縮応力が付与される。この場合には、第２のブロック体５に対して下方に外力が付与されると、バイアス応力が付与されていない場合に比べて、磁歪棒２がより大きく下方へと変位する。これにより、磁歪棒２に発生する収縮応力をより大きくすることができ、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。
【０１３８】
かかる第３実施形態の発電装置１によっても、前記第１および第２実施形態の発電装置１と同様の作用・効果を生じる。
【０１３９】
＜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。
図２１は、本発明の発電装置の第４実施形態を示す斜視図である。図２２（ａ）および図２２（ｂ）は、図２１に示す発電装置が備えるコイルのボビンを示す斜視図である。図２３（ａ）および図２３（ｂ）は、図２１に示す発電装置が備える磁歪棒およびコイルを示す斜視図である。図２３（ｃ）は、図２３（ａ）の磁歪棒およびコイルをＢ−Ｂ線で切断した断面を示す斜視図である。図２４（ａ）は、図２１に示す発電装置を振動体に取り付けた状態を説明するための側面図である。図２４（ｂ）は、振動体に取り付けた図２１に示す発電装置の縦断面図（図２１中のＡ−Ａ線断面図）である。
【０１４０】
なお、以下の説明では、図２１、図２２（ａ），（ｂ）、図２３（ａ），（ｂ），（ｃ）および図２４（ａ），（ｂ）中の上側を「上」または「上方」と言い、図２１、図２２（ａ），（ｂ）、図２３（ａ），（ｂ），（ｃ）および図２４（ａ），（ｂ）中の下側を「下」または「下方」と言う。また、図２１中の紙面右手前側および図２４（ａ），（ｂ）中の右側を「先端」と言う。また、図２１中の紙面左奥側および図２４（ａ），（ｂ）中の左側を「基端」と言う。
また、図２２（ａ）では、ボビンの先端側が紙面右手前側となるように示されている。また、図２２（ｂ）では、ボビンの基端側が紙面右手前側となるように示されている。また、図２３（ａ），（ｃ）では、磁歪棒およびコイルの先端側が紙面右手前側となるように示されている。また、図２３（ｂ）では、磁歪棒およびコイルの基端側が紙面右手前側となるように示されている。
【０１４１】
以下、第４実施形態の発電装置について、前記第１、第２および第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。
【０１４２】
第４実施形態の発電装置１では、コイル３の構成が異なり、それ以外は、前記第１実施形態の発電装置１と同様である。すなわち、本実施形態の発電装置１では、コイル３が、磁歪棒２の外周側に、磁歪棒２を囲むように配置されたボビン３２と、このボビン３２に巻回された線材３１とで構成されている。
【０１４３】
図２２（ａ），（ｂ）に示すように、ボビン３２は、線材３１が巻回される長尺状の本体部３３と、本体部３３の基端と連結する第１の鍔部３４と、本体部３３の先端と連結する第２の鍔部３５とを有している。なお、このようなボビン３２は、各部材を溶接等により連結した構成であってもよいが、各部材が一体的に形成されているのが好ましい。
【０１４４】
本体部３３は、長尺状の一対の側板部３３１、３３２と、基端側において、一対の側板部３３１、３３２の上端部同士を連結する上板部３３３および下端部同士を連結する底板部３３４とを備えている。なお、本体部３３を構成する各側板部３３１、３３２、上板部３３３および底板部３３４は、いずれも、平板状をなしている。
この本体部３３は、その基端側に、一対の側板部３３１、３３２、上板部３３３および底板部３３４で規定される四角筒状の部分を有しており、この四角筒状の部分の内側に磁歪棒２が挿通される。
【０１４５】
一対の側板部３３１、３３２同士の間隔は、磁歪棒２の幅よりも大きく設計されており、磁歪棒２は、一対の側板部３３１、３３２から離間した状態で、これらの間に配置される。また、上板部３３３と底板部３３４との間隔は、磁歪棒２の厚さと略等しくなるように構成されている。磁歪棒２は、この上板部３３３と底板部３３４との間に挿入され、これにより、磁歪棒２の基端側の一部が上板部３３３と底板部３３４とにより狭持される（図２３（ｃ）参照）。
この本体部３３の外周に、その基端から先端にわたって線材３１が巻回される。
【０１４６】
本体部３３の基端側には、本体部３３（側板部３３１、３３２、上板部３３３および底板部３３４）と連結する平板状の第１の鍔部３４が設けられている（図２２（ｂ）参照）。
第１の鍔部３４は、略楕円形状をなしている。この第１の鍔部３４には、本体部３３と連結する位置に、磁歪棒２が挿通されるスリット３４１が形成されている。このスリット３４１の形状は、磁歪棒２の横断面形状と略等しくなるように形成されている。
また、第１の鍔部３４の下端部３４２は、発電装置１を振動体１００に取り付ける際に、振動体１００に当接するように構成されている。
【０１４７】
さらに、第１の鍔部３４には、スリット３４１よりも下側の位置において、第１の鍔部３４から基端方向に突出する突出部３６が設けられている。本実施形態の発電装置１では、第１の鍔部３４の突出部３６より上側の部分が第１のブロック体４（高背部４１）の先端側の面に接するとともに、突出部３６が第１のブロック体４の底面に接するようにして、ボビン３２が磁歪素子１０に取り付けられている。突出部３６の下側の面には、突出部３６の幅方向に沿って形成された２つの溝３６１が形成されている。図示しないが、発電装置１を取り付ける振動体１００に、あらかじめ、２つの溝３６１に対応する２つの突起を設けた場合には、発電装置１の各溝３６１を振動体１００の対応する突起に嵌め込むことにより、発電装置１を振動体１００の所定の位置に容易に設置することができる。すなわち、発電装置１の位置決めが容易になる。
【０１４８】
また、本体部３３の先端側には、本体部３３（側板部３３１、３３２）と連結する平板状の第２の鍔部３５が設けられている（図２２（ａ）参照）。
第２の鍔部３５は、略楕円形状をなしている。この第２の鍔部３５には、本体部３３（側板部３３１、３３２）が連結する位置に、磁歪棒２が挿通される略四角形状の開口部３５１が形成されている。この開口部３５１の幅は、一対の側板部３３１、３３２同士の間隔と略等しく、また、開口部３５１の上端から下端までの距離は、各側板部３３１の短手方向の長さと略等しくなるように設計されている。
【０１４９】
また、第２の鍔部３５の下端部３５２は、発電装置１を振動体１００に取り付ける際に、振動体１００に当接するように構成されている。さらに、下端部３５２には、その幅方向の両端部側から先端方向に突出する２つの突起部３５３が形成されている。下端部３５２および突起部３５３は、第１の鍔部３４の下端部３４２とともに、振動体１００に対してボビン３２を支持する。
この第２の鍔部３５は、ボビン３２が磁歪素子１０に取り付けられた状態において、第２のブロック体５と離間している。
【０１５０】
図２４（ｂ）に示すように、本実施形態の発電装置１では、磁歪棒２の変位（振動）方向（図２４（ｂ）の上下方向）における磁歪棒２とボビン３２または線材３１との間に、ボビン３２の中央付近から先端にわたって、空隙が形成されている。この空隙は、振動体１００の振動により磁歪棒２が変位する際に、磁歪棒２とボビン３２または線材３１とが干渉しないサイズ、すなわち、磁歪棒２の振幅より大きいサイズを有するように設計されている。そのため、磁歪棒２は、コイル３（線材３１およびボビン３２）と接触することなく振動することができる。かかる構成では、磁歪棒２とコイル３との間の摩擦によるエネルギーロスが発生するのを防止することができる。
【０１５１】
また、本実施形態の発電装置１では、磁歪棒２（磁歪素子１０）および梁部材７３が変形する際に、その変形とともにコイル３（線材３１およびボビン３２）は変形しない。一般的に、コイルを構成する線材やボビンは、その変形に伴うエネルギー損失量が大きい、すなわち、損失係数が大きい部材である。したがって、本実施形態の発電装置１では、損失係数の大きいコイル３の線材３１およびボビン３２が変形することによるエネルギーロス（構造減衰）の発生が防止される。さらに、発電装置１では、質量が大きいコイル３が、磁歪棒２の振動に付随して変位しない。すなわち、かかる発電装置１では、磁歪棒２を振動させる振動系の質量として、コイル３の質量が含まれない。そのため、発電装置１では、磁歪棒とともにコイルも変位するような発電装置に比べて、磁歪棒２（振動系）の振動周波数の低下を防止することができる。これにより、磁歪棒２の時間当たりの磁束密度の変化量（磁束密度の変化勾配）が小さくなるのを防止し、発電効率の低下を防止することができる。
このように、発電装置１では、磁歪棒２とコイル３との間の摩擦によるエネルギーロス、および損失係数が大きいコイル３が変形することによるエネルギーロスの発生を防止することができる。さらに、質量が大きいコイル３が変位することによる振動周波数の低下を防止することができる。これにより、振動体１００の振動を効率良く磁歪棒２（磁歪素子１０）の変形に用いることができ、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。
【０１５２】
また、ボビン３２内に形成される空隙のサイズは、一対の側板部３３１、３３２の短手方向の長さを変更し、この変更に合わせて開口部３５１の上端から下端までの距離を変更することにより、自由に設定することができる。
なお、ボビン３２の構成材料としては、例えば、連結部７の構成材料と同様の材料を用いることができる。
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２および第３実施形態の発電装置１と同様の作用・効果を生じる。
【０１５３】
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。
【０１５４】
例えば、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。
また、２つの永久磁石のうち一方を省略することもでき、永久磁石の一方または双方を電磁石に置き換えることもできる。さらに、本発明の発電装置は、双方の永久磁石を省略し、外部磁場（外部磁界）を用いて発電する構成とすることもできる。
【０１５５】
また、前記各実施形態において、磁歪棒および梁部材は、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。
【０１５６】
また、前記各実施形態の永久磁石は、いずれも円柱状をなしているが、角柱状、平板状、三角柱状をなしていてもよい。
【実施例】
【０１５７】
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。【０１５８】
なお、以下に示す各実施例の発電装置１は、いずれも、磁歪棒２の両端部２１、２２を除く長さが２１．６５ｍｍ、幅が３ｍｍ、厚さが０．５ｍｍであり、梁部材７３の幅が３ｍｍ、厚さが０．５ｍｍであった。【０１５９】
（実施例１）
図１に示す構成の発電装置１（図１参照）を用意した。なお、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔（側面視における磁歪棒２の上面と梁部材７３の下面との距離）は２．０ｍｍであった。【０１６０】
（実施例２）
図１２に示す構成の発電装置１（図１２参照）を用意した。なお、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔は、０ｍｍであった。【０１６１】
（実施例３）
図１５に示す構成の発電装置１（図１５参照）を用意した。この発電装置１では、基端および先端における磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を、それぞれ、２．０ｍｍ、０ｍｍに設定して、磁歪棒２と梁部材７３とのなす角度（テーパー角度）が約２．７°となるように設計した。【０１６２】
（実施例４）
図２５に示す構成の発電装置１（図２５参照）を用意した。この発電装置１では、基端および先端における磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を、それぞれ、１．０ｍｍ、０ｍｍに設定して、磁歪棒２と梁部材７３とのなす角度（テーパー角度）が約１°となるように設計した。【０１６３】
（応力分布評価）
以上の各実施例について、その先端（第２のブロック体５）に対して外力を付与した際に磁歪棒２の厚さ方向および長手方向に発生する応力を測定した。なお、第２のブロック体５に対して付与する外力の大きさは２０Ｎとした。【０１６４】
図２６（ａ）〜（ｄ）は、それぞれ、実施例１〜４の発電装置１について、磁歪棒２の厚さ方向の各領域における長手方向に沿った応力を示すグラフである。なお、各グラフでは、正の値の応力が伸長応力を示し、負の値の応力が収縮応力を示している。【０１６５】
各磁歪棒２の上面（Ｚ＝０）、上面から０．１ｍｍの領域（Ｚ＝０．１）、上面から０．２ｍｍの領域（Ｚ＝０．２）、上面から０．３ｍｍの領域（Ｚ＝０．３）、上面から０．４ｍｍの領域（Ｚ＝０．４）および上面から０．５ｍｍの領域（下面、Ｚ＝０．５）における長手方向に沿った応力の測定を行った（図２６（ａ）〜（ｄ）参照）。この応力の測定結果から、各発電装置１の磁歪棒２全体に発生した応力の平均値（平均応力Ｘ）、磁歪棒２に発生した応力の最大値と最小値との差（応力差Ｙ）およびＹ／Ｘを求めた。なお、各磁歪棒２の厚さ方向における応力のバラつきは、上記Ｙ／Ｘの値から評価することができる。これらの評価結果を表１に示す。【０１６６】
【表１】
2014168007.tif 000003
【０１６７】
実施例１と実施例２との比較から、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔が小さい方が磁歪棒２に発生する応力（平均応力）が大きくなることが分かる。【０１６８】
また、実施例１と実施例３との比較から、磁歪棒２と梁部材７３とがテーパー梁構造をなすことにより、磁歪棒２の厚さ方向における応力のバラつきが小さくなることが分かる。【０１６９】
上記の結果から、磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔を小さくすることにより、磁歪棒２に発生する応力が大きくなり、磁歪棒２と梁部材７３とがテーパー梁構造をなすことにより、磁歪棒２の厚さ方向における応力のバラつきが小さくなることが分かる。したがって、基端における磁歪棒２と梁部材７３との梁間隔が小さく、かつテーパー梁構造をなす実施例４の構成であれば、磁歪棒２に発生する平均応力を高くしつつ、その厚さ方向における応力のバラつきを小さくすることができる。【０１７０】
発電効率としては、テーパー梁構造をなす実施例３および４の各発電装置１が、平行梁構造をなす実施例１および２の各発電装置１よりも高く、特に、実施例４の発電装置１の発電効率が高い傾向にある。
【産業上の利用可能性】
【０１７１】
本発明によれば、磁歪棒同士の間隔を任意に設定することができる。このため、磁歪棒同士の間隔を大きくすることにより、磁歪棒にコイルを巻回するスペースを十分に確保することができ、その結果、コイルの体積を大きくすることができる。また、平面視において、磁歪棒と梁部材とが、重ならないよう配置されているため、側面視における磁歪棒と梁部材との間隔を十分に小さくすることができる。これにより、コイルの体積を増大させつつ、磁歪棒に生じる応力を均一にすることができ、発電装置の発電効率を優れたものとすることができる。したがって、本発明は、産業上の利用可能性を有する。
【図１】
2014168007.tif 000004
【図２】
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【図３】
2014168007.tif 000006
【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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【国際調査報告】
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