(57)【要約】【課題】比較的小型で、微小な振幅の振動に対しても安定して動作し、運動エネルギーから効率的に電気エネルギーを発生させる。【解決手段】振動する物体に固定された固定部１と、ベアリング部７によって前記固定部に対して２次元方向に移動可能に支持された可動部１０と、前記可動部に取り付けられた可動部磁石９と、前記固定部１に取り付けられ前記可動部磁石９との間で作用する磁気吸引力により前記可動部１０を非接触状態で弾性支持する固定部磁石１１と、前記可動部磁石９の磁束と鎖交するように前記固定部１に取り付けられた発電用導線コイル１２と、を備えた。【選択図】図１
2008259264.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
振動する物体に固定された固定部と、
ベアリング部によって前記固定部に対して２次元の平面上を移動可能に支持された可動部と、
前記可動部に取り付けられた可動部磁石と、
前記固定部に取り付けられ前記可動部磁石との間で作用する磁気吸引力により前記可動部を非接触状態で弾性支持する固定部磁石と、
前記可動部磁石の磁束と鎖交するように前記固定部に取り付けられた発電用導線コイルと、
を備えたことを特徴とする振動発電装置。
【請求項２】
前記発電用導線コイルを前記可動部磁石および対向する前記固定部磁石の隙間に設けたことを特徴とする請求項１記載の振動発電装置。
【請求項３】
前記可動部磁石を弾性支持用可動部磁石と発電用可動部磁石とから構成し、前記弾性支持用可動部磁石は前記固定部磁石との間で磁気吸引力が作用するように配置し、前記発電用可動部磁石の磁束に前記発電用導線コイルが鎖交するように配置したことを特徴とする請求項１記載の振動発電装置。
【請求項４】
前記発電用導線コイルを２個のコイル辺を有する平面状コイルまたは積層チップコイルで形成し、前記可動部磁石を異磁極の２個の可動部要素磁石で構成し、前記１つの平面状コイルまたは積層チップコイルの各コイル辺を前記異磁極の可動部要素磁石それぞれ鎖交するように配置すると共に、当該コイルの巻き上げ時の進行方向を互いに逆向きにしたことを特徴とする請求項１ないし３のいずれか１項に記載の振動発電装置。
【請求項５】
前記可動部磁石、前記固定部磁石および前記発電用導線コイルを、前記可動部の中心面に対して面対称に配置したことを特徴とする請求項１ないし４のいずれか１項に記載の振動発電装置。
【請求項６】
前記発電用導体コイルを前記固定部に取り付ける代わりに前記可動部の前記固定部磁石の磁束と鎖交する位置に取り付けたことを特徴とする請求項１ないし５のいずれか１項に記載の振動発電装置。
【請求項７】
前記発電用導線コイルを前記固定部または可動部に対して縦方向および横方向に複数個ずつ平行配置したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動発電装置。
【請求項８】
前記発電用導線コイルを縦方向および横方向にそれぞれ複数個平行配置したことを特徴とする請求項１ないし６のいずれか１項に記載の振動発電装置。
【請求項９】
前記可動部の鉛直方向上方部に重量支持用可動部磁石を取り付け、前記可動部の鉛直方向上方部と対向する前記固定部に前記重量支持用可動部磁石との間で磁気吸引力を作用する重量支持用固定部磁石を取り付けたことを特徴とする請求項１ないし８のいずれか１項に記載の振動発電装置。
【請求項１０】
前記可動部を複数個設け、当該可動部を一体的に連結した構成としたことを特徴とする請求項１ないし９のいずれか１項に記載の振動発電装置。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、振動する物体に取り付けて、その振動物体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
一般に、車両、船舶等の振動する物体の運動エネルギーを電気エネルギーに変換し、その電気エネルギーを有効利用するようにした振動発電装置としては、発電用導線コイル内に永久磁石からなる振動体をバネ系によって弾性支持し、両者の相対運動時の電磁誘導作用によって発電用導線コイルの両端間に起電力を得るように構成したものが知られている。
【０００３】
このような振動発電装置の一例として、平面状に形成された発電用導線コイル（以下、平面状コイルという）に対して球体や円筒体の永久磁石を転動可能にしたものとか、平面状コイルに対して永久磁石をコイルバネや板バネによって揺動可能に弾性支持するようにしたものがある（例えば特許文献１参照）。また、他の例として、空芯状の発電用導線コイル内部の空間部に案内軸を配置し、この案内軸に沿ってコイルバネで揺動自在に永久磁石を弾性支持したものがある（例えば特許文献２参照）。
【０００４】
このように構成された振動発電装置は、振動する物体の振動数に合わせて、永久磁石と発電用導線コイル間の相対運動ができるだけ大きくなるように弾性支持部の振動数を設定することにより、物体の運動エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換することができる。
【０００５】
また、特に特許文献２のように、案内軸で永久磁石を案内する構成の場合は、永久磁石と導線コイル間の相対運動時にその間隔が常に一定に保たれるため、振動する物体の運動エネルギーに応じて、安定に電気エネルギーを発生させることができる。
【特許文献１】特開平１０−２３７２９号公報
【特許文献２】特開平１１−２６２２３４号公報
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００６】
上述した特許文献１および特許文献２に記載の振動発電装置においては、永久磁石と発電用導線コイル間を弾性支持するために弾性支持材料（コイルバネ、板バネ、または構造物）の弾性変形を利用しているため、それらの材料の強度が十分でない場合、繰り返し変形を受けることによって疲労破壊する可能性があった。
【０００７】
しかし、十分な強度を確保しようとすると、弾性支持材料の振動発電装置全体に占める割合が大きくなってしまい、振動発電装置の小型化を図ることは困難であった。
【０００８】
また、永久磁石と導線コイル間に相対運動に伴って、弾性支持材料の内部摩擦や、弾性支持材料と他の部品との接触部に摩擦が発生するが、この摩擦は相対運動の振幅が微小になるに従って無視できなくなり、運動状態が不安定となって、効率的に電気エネルギーを発生させることができなくなるという問題があった。
【０００９】
また、特許文献２の振動発電装置のように案内軸を設けている場合、案内方向と直交する方向の振動によって、案内軸に作用する摩擦力の増加のため微小な振幅の振動に対してさらに永久磁石と発電用導線コイル間の相対運動状態が不安定になるという課題があった。
【００１０】
そこで、本発明は上述した課題を解決するためになされたものであり、比較的小型で、微小な振幅の振動に対しても安定して動作し、運動エネルギーから効率的に電気エネルギーを発生させることのできる振動発電装置を得ることを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【００１１】
上記の目的を達成するために、請求項１に係る振動発電装置の発明は、振動する物体に固定された固定部と、ベアリング部によって前記固定部に対して２次元の平面上を移動可能に支持された可動部と、前記可動部に取り付けられた可動部磁石と、前記固定部に取り付けられ前記可動部磁石との間で作用する磁気吸引力により前記可動部を非接触状態で弾性支持する固定部磁石と、前記可動部磁石の磁束と鎖交するように前記固定部に取り付けられた発電用導線コイルと、を備えたことを特徴とする。
【発明の効果】
【００１２】
本発明によれば、可動部がベアリング部により２次元の平面上を自由に振動可能に支持されているため、比較的微小な振幅の振動に適用した場合にも、長期間に亘り安定的に比較的大きな電気エネルギーを発生させて有効利用することが可能な振動発電機を提供することができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【００１３】
以下、本発明に係る振動発電装置の実施形態について、図面を参照して説明する。なお、各図を通して共通する部分には同一符号若しくは関連する符号をつけて説明を適宜省略する。
【００１４】
（実施形態１）
まず、図１および図２を参照して本発明に係る振動発電装置の実施形態１について説明する。  
図１は本発明に係る振動発電装置の実施形態１の構成を示す縦断面図（図２のＩ−Ｉ矢視断面図）であり、図２は図１におけるII−II矢視断面図である。
【００１５】
図１および図２において、１は、振動発電装置の固定部であり、この固定部１は図示しない振動物体、例えば橋梁や高層ビルのように風や自動車の通行等で振動する大型構造物、あるいは定常運転時に比較的微小な振幅で振動する動力機械、流体機械、流体配管等に固定されるものである。
【００１６】
そして、この固定部１は、所定の隙間を空けて鉛直方向に平行配置されると共に、強磁性材で構成された正方形状または長方形状に形成された２枚の固定部板２と、この２枚の固定部板２の四隅を連結する断面がＬ字形に形成された固定部支柱３とから構成されている。
【００１７】
これら２枚の固定部板２間に形成された隙間には、強磁性材で形成された正方形状または長方形状に形成された１枚の可動部板５が当該固定部板２に対して平行に配置されている。そして、この可動部板５の表裏をなす二面すなわち、固定部板２に対向する図示右側面および左側面には、その四隅に平面受け座６を固定している。
【００１８】
一方、２枚の固定部板２の四隅には、各平面受け座６と対峙するように球体ベアリング７をバネ座金８によってそれぞれ取り付けており、このバネ座金８の調節によって球体ベアリング７の転動面が平面受け座６に円滑に移動可能に接触している。なお、この球体ベアリングとは、半球状凹面のボール受けに小球をフリーに配列し、その小球上に１つの大球１４を乗せた状態でこの大球１４を全方向に回転可能に保持したいわゆるフリーボールベアリングである。
【００１９】
このように、可動部板５は球体ベアリング７により支持されるので、固定部１に対して鉛直方向（これをＸ軸方向という）および鉛直方向に直交する方向（これをＹ軸方向という）で構成する２次元の平面上を自由に移動可能に支持されている。
【００２０】
可動部板５の表裏をなす図示右側面および左側面にはそれぞれ図示上下方向すなわち縦方向の中間部に２個の可動部要素磁石９ａ、９ｂを水平方向にかつ互いに平行する状態で固定している。
【００２１】
この可動部要素磁石９ａ、９ｂの固定方法は、例えば、樹脂による接着やネジ止め等いかなる方法でも良い。なお、これら可動部要素磁石９ａ、９ｂを可動部磁石９と総称し、また、可動部板５および可動部板５と共に移動する平面受け座６、可動部磁石９を可動部１０と総称する。
【００２２】
そして、２枚の固定部板２の互いに対向する面にはそれぞれ適宜な隙間を隔てて可動部磁石９と対峙するように、固定部磁石１１および後述する平面状コイル１２を配置し、かつ固定している。この固定部磁石１１は、可動部要素磁石９ａ、９ｂに対応してそれぞれ２個の固定部要素磁石１１ａ、１１ｂから構成されている。
【００２３】
なお、可動部要素磁石９ａによる磁束の向きと、これに対向配置された固定部要素磁石１１ａによる磁束の向きとが一致するように、対向する磁極面が異磁極となるように配置されている。同様に、可動部要素磁石９ｂによる磁束の向きと、これに対向配置された固定部要素磁石１１ｂによる磁束の向きとが一致するように、対向する磁極面が異磁極となるように配置されている。
【００２４】
さらに、隣り合う可動部要素磁石９ａと９ｂとの極性、固定部要素磁石１１ａと１１ｂとの極性は、それぞれ異磁極としている。
【００２５】
例えば、可動部板５の表裏をなす二面のうちの一方の面（例えば、図示右側の面）に固定された可動部要素磁石９ａの固定部要素磁石１１ａに対向する面の極性をＮ極とすると、固定部要素磁石１１ａの対向面の極性はＳ極であり、また、可動部要素磁石９ａと隣り合う可動部要素磁石９ｂの極性はＳ極、この可動部要素磁石９ｂに対向する固定部要素磁石１１ｂの極性はＮ極である。
【００２６】
このような可動部要素磁石９ａ、９ｂと固定部要素磁石１１ａ、１１ｂとの関係は、可動部板５の他方の面（図示左側の面）においても同様になっている。
【００２７】
このように磁石を配置した結果、可動部要素磁石９ａと固定部要素磁石１１ａとの間の磁界および可動部要素磁石９ｂと固定部要素磁石１１ｂとの間の磁界を強めることができる。
【００２８】
そして、可動部磁石９と固定部磁石１１との隙間には前述したように平面状コイル１２が配置されるようになっており、この平面状コイル１２は非磁性材の平面状コイル固定部品１３を介して固定部板２にそれぞれ固定されるようになっている。
【００２９】
平面状コイル１２と平面状コイル固定部品１３とは、例えば樹脂による接着あるいはビス等により固定されている。
【００３０】
図１における可動部板５の図示右側部分において、平面状コイル１２は、４辺のうちの上部のコイル辺を可動部要素磁石９ａおよび固定部要素磁石１１ａの磁束と鎖交して電磁誘導作用を行う部分とし、下辺を可動部要素磁石９ｂおよび固定部要素磁石１１ｂの磁束と鎖交して電磁誘導作用を行う部分としている。
【００３１】
なお、平面状コイル１２の導線の巻き上げ時の進行方向は、二つの可動部要素磁石９ａ、９ｂの電磁誘導作用を行う部分において互いに逆向きとなっている。例えば平面状コイル１２の可動部要素磁石９ａと電磁誘導作用を行う部分における導線の巻き上げ時の進行方向が図２における右から左に向かう方向とすると、可動部要素磁石９ｂと電磁誘導作用を行う部分においては左から右に向かう方向となる。
【００３２】
上記可動部磁石９、固定部磁石１１および平面状コイル１２は、図１における可動部板５を中心として左右対称となるように配置されている。なお、２枚の固定部板２にそれぞれ固定された平面状コイル１２は、可動部１０の上下方向移動時に発生する起電力（電流の正／負）が加算されるように電気的に直列接続され、その起電力は、図示しない整流部、電流電圧制御部および蓄電部等の任意の電気部品・装置を介して電気的負荷に接続されるものである。例えば、振動発電装置で得られる電流を、整流回路を介して直流に変換し、二次電池に蓄電してその電力を制御装置を介して加速度計や温度計のようなセンサの駆動電源とか、表示装置や無線伝送装置の電源として利用するものである。
【００３３】
次に本実施形態１の作用について説明する。  
（１）振動発電装置の静止時
このように構成された本実施形態１において、振動発電装置を固定した物体の静止時、可動部１０は、その表裏をなす二面の可動部磁石９と固定部磁石１１との間で作用する磁気吸引力と、可動部１０の重量とのバランスがとれた位置まで鉛直方向に垂下して非接触状態で弾性支持されて静止している。従って、可動部１０は図１の状態よりも、若干下方に変位している。
【００３４】
この場合、可動部１０の表裏をなす二面それぞれの平面受け座６と球体ベアリング７との隙間は、可動部１０の鉛直方向（Ｘ軸方向）およびこれに直交するＹ軸方向の動きが滑らかになるように予め調整しておく。この調整は、球体ベアリング７の保持部と一体に構成される図示しない雄ネジ部を固定部板２の図示しない雌ネジ部にねじ込む量を調整することにより行うことができる。この時、球体ベアリング７はバネ座金８を介して固定部板２に取り付けられているため、このような調整を行っても緩みを生じることはない。
【００３５】
また、図１における可動部１０の左右の可動部磁石９と固定部磁石１１との間の磁気吸引力は、平面受け座６と球体ベアリング７間の負荷がほぼ零となるように、しかも可動部１０の上下方向への変位時の磁気的復元力すなわち磁気バネ力が所要の値となるように予め調整しておく。
【００３６】
この調整は、図示しないが、固定部支柱３の長さを調節するための調節部を設ける方法、あるいは、固定部磁石１１を図示しないバックヨークに固定し、そのバックヨークを固定部板２に対して平行移動させるための調節部を設ける方法等により適宜行うことができる。これらの方法により可動部１０の振動数を所要の値に調整することが可能となる。
【００３７】
例えば、図示しない振動する物体の主要な振動数付近に可動部１０の振動数を調整し、可能な限り可動部１０の振幅を大きくすることにより、図示しない振動する物体の運動エネルギーを比較的効率よく電気エネルギーに変換できる。このような平面受け座６と球体ベアリング７との隙間調整および、可動部磁石９と固定部磁石１１との間の磁気吸引力の調整により、可動部１０は弾性支持材料（コイルバネ、板バネ、または構造物）の弾性変形を利用することなく可動部磁石９と固定部磁石１１間の磁気吸引力のみで非接触に弾性支持されると共に、その移動開始時の平面受け座６および球体ベアリング７間の負荷に伴う摩擦がほぼ零の状態で静止している。
【００３８】
（２）振動発電装置の振動持
次に、振動発電装置を固定する図示しない物体が振動し、振動発電装置がその物体と共に上下方向に振動すると、その固定部１の振動は固定部磁石１１および可動部磁石９間の磁気吸引力を介して可動部１０に伝達される。可動部１０は固定部磁石１１と可動部磁石９間の磁気吸引力により非接触状態で弾性支持されているため、その磁気吸引力に応じた振動数で上下方向に振動する。
【００３９】
この時、可動部１０は平面受け座６および球体ベアリング７によって鉛直方向（Ｘ軸方向）および紙面に直行するＹ軸方向に自由に移動可能に支持されており、かつ、その移動に伴う摩擦がほぼ零となっているため、微小な振幅の振動に対しても安定に動作することが可能となっている。
【００４０】
また、振動発電装置は、可動部板５を中心にして、可動部磁石９、固定部磁石１１および平面状コイル１２を左右に面対称に配置していることから、可動部１０の移動時においてもその左右に生じる可動部磁石９と固定部磁石１１との間の吸引力および、可動部磁石９と平面状コイル１２との間の吸引力は常に吊り合いを保つため、平面受け座６と球体ベアリング７との間の負荷はほぼ零に維持され、可動部１０の移動に伴う摩擦もほぼ零に維持される。
【００４１】
このような可動部１０の上下方向（鉛直方向）の振動により、可動部磁石９と平面状コイル１２とが相対運動するので、それらの電磁誘導作用により電気エネルギーを得ることができる。この場合、平面状コイル１２を可動部磁石９と固定部磁石１１との隙間に取り付けており、かつ、可動部要素磁石９ａ、９ｂと固定部要素磁石１１ａ、１１ｂの隣り合う磁極および対向する面の磁極が異磁極となるように配置していることから、強磁性材の固定部板２および可動部板５に流れる磁束が強められ、平面状コイル１２と可動部磁石９との電磁誘導作用も強められるため、効率的に電気エネルギーを得ることができる。
【００４２】
また、互いに異磁極の可動部磁石９ａ、９ｂが平面状コイル１２の巻き線の進行方向が互いに逆となるコイル辺に対して同時に電磁誘導作用を行うため、１つの平面状コイル１２あたりの発電量を比較的大きくすることができる。
【００４３】
本実施形態１によれば、振動発電装置の可動部を弾性支持するために、永久磁石の磁気力のみを利用していることから、弾性支持材料（コイルバネ、板バネ、または構造物）の弾性変形を利用する場合と比較して、可動部の移動に伴う弾性支持部の摩擦の影響がなく、かつ、弾性支持部の小型化を図ることができる。
【００４４】
また、可動部の左右に生じる磁気吸引力、電磁力が吊り合うように構成していることから、可動部の移動に伴うベアリング部に生じる摩擦は常にほぼ零となり、かつ、弾性支持部も非接触であるため、微小な振幅の振動に対しても安定に動作することが可能であると共に、疲労破壊や磨耗を生じることがなく、長期間に渡り高い信頼性が得られる。
【００４５】
さらに、可動部がベアリング部により平面方向に自由に振動可能に支持されているため、永久磁石と発電用導線コイルとの間隔を常に一定に保って安定に電気エネルギーを発生させることが可能であると共に、可動部が移動可能な平面方向と直交する方向の振動以外はベアリング部の負荷とならないため、振動力によるベアリング部の摩擦力の増加を小さく抑えることができる。
【００４６】
さらに、各磁石の磁極およびその作用するコイル辺を有する発電用導線コイルの巻き線の方向を効率的に配置していることから、小型の構成でも比較的大きな電気エネルギーを得ることができる。
【００４７】
従って、本実施形態１によれば、例えば橋梁や高層ビルのような大型構造物の風振動や交通振動、あるいは動力機械や流体機械、流体配管等の機器の定常運転時における振動のように、比較的微小な振幅の振動に適用した場合にも、長期間に亘り安定的に比較的大きな電気エネルギーを発生させて有効利用することが可能となる。
【００４８】
（実施形態１の変形例）
本発明は上述した実施形態１に限定されるものではなく、次に述べるように種々変形して実施することができる。
【００４９】
（１）平面状コイル１２を２枚の固定部板２の一方のみに取り付ける構成とすることも可能であり、この場合、可動部１０に作用する左右の力の吊り合いは若干損なわれるが、振動発電装置全体としてさらに小型化、軽量化を図ることができる。
【００５０】
（２）振動発電装置の固定部１を振動する物体に固定する代わりに可動部１０を固定する手段を設け、実施形態１における固定部１が相対運動する構成とすることも可能であり、さらに、振動発電装置の固定部１に対して任意の付加質量を取り付けるようにしてもよい。この場合、実施形態１と同様の効果が得られるほか、その振動数を調整することが可能となる。
【００５１】
（３）平面状コイル１２に代えて積層インダクタを用いてもよく、実施形態１と同様の効果が得られる。また、平面状コイルに代えて円筒コイルを用いてもよく、１つの可動部要素磁石と１つの円筒コイルの円筒面が電磁誘導作用を行うように配置することにより、実施形態１と同様に電気エネルギーを得ることが可能であり、コイルの製作コストを低減することができる。
【００５２】
（４）実施形態１のような可動部要素磁石９ａ、９ｂを縦一列に配置する構成においては、平面状コイルに代えて空芯の発電用導線コイルを、可動部を水平に取り囲むように固定部に設置し、その内側で可動部が上下方向に移動する構成としてもよく、１つの発電用導線コイルに対して可動部を挟んで互いに裏側に位置する可動部要素磁石が電磁誘導作用を行うように配置し、互いに裏側に位置する可動部要素磁石の表面を互いに異磁極とすることにより実施形態１と同様に電気エネルギーを得ることができる。
【００５３】
（５）振動発電装置としての機能の他に、可動部の質量、磁気バネ定数、磁気減衰係数を振動する物体の振動に合わせて最適となるように設計することにより、その振動を低減する動吸振器としても機能させることができる。
【００５４】
（６）振動する物体の振動方向に合わせて、可動部磁石と平面状コイルとが最も大きな電気エネルギーを発生するように、振動発電装置を任意の角度に傾けて設置してもよく、例えば、実施形態１の構成の振動発電装置を９０度傾けて可動部が水平に移動するように設置した場合でも、可動部の表裏をなす二面の磁気吸引力を調整することによりベアリング部の負荷をほぼ零にすることが可能であり、実施形態１と同様の効果が得られる。
【００５５】
（７）振動する物体の運動エネルギーが大きい場合、複数の振動発電装置を設置してもよく、それぞれ実施形態１と同様に電気エネルギーを得ることができる。
【００５６】
（８）振動する物体の主要振動数が複数ある場合や、振動する方向が複数ある場合に、複数の振動発電装置を設置して、それぞれ異なる振動数や方向に適用してもよく、それぞれ実施形態１と同様に電気エネルギーを得ることができる。
【００５７】
（９）上記のように複数の振動発電装置を設置する場合、電気的、機械的に連結した構成としてもよく、これにより、取り扱い性が向上する。また、二次電池の共通化等、全体としての部品点数を減らすことにより製作コストを低減できる。
【００５８】
（１０）実施形態１の振動発電装置の構成に加えてその電流を検出するセンサを設けることにより、発電と共に振動する物体の加速度を測定することも可能である。
【００５９】
（１１）振動する物体に対して任意の振動増幅用部品を固定し、それに対して振動発電装置を取り付ける構成としてもよく、これにより、振動発電装置がより大きく振動するため、効率的に電気エネルギーを得ることができる。また、例えば振動する物体が高温の場合等、近接設置が困難な場合でも振動発電装置を適用可能となる。
【００６０】
（１２）振動発電装置の固定部全体を外装カバーにより密閉する構成としてもよく、振動発電装置内への粉塵の付着や金属部品の吸着等を防止することができる。また、クリーンルーム内に設置する場合に、可動部の振動による粉塵拡散を防止できる。
【００６１】
（実施形態２）
次に、図３を参照して本発明に係る振動発電装置の実施形態２について説明する。  
図３は本発明に係る振動発電装置の実施形態２の構成を示す縦断面図である。  
本実施形態２が実施形態１と異なる点は、平面状コイル１２を固定部板２側から可動部板５側に移した点である。
【００６２】
すなわち、図３において、平面状コイル１２は平面状コイル固定部品１３を介して可動部板５の表裏をなす二面にそれぞれ固定する。このため、可動部１０は、可動部板５、平面受け座６、可動部磁石９、平面状コイル１２および平面状コイル固定部品１３から構成され、その他は実施形態１と同様の構成となっている。
【００６３】
このように構成された本実施の形態２においては、平面状コイル１２に対して固定部磁石１１が電磁誘導作用を行う他は、実施形態１と同様に作用する。
【００６４】
本実施形態２によれば、実施形態１と同様の効果が得られるほかに、可動部板５に対して平面状コイル１２が固定されていることから、振動発電装置全体の小型形状を維持しながら、可動部１０の質量を大きくすることが可能となる。これにより、比較的小型に構成した振動発電装置でありながら、より大きな運動エネルギーの振動に適用することができる。
【００６５】
（実施形態３）
次に、図４および図５を参照して本発明に係る振動発電装置の実施形態３について説明する。  
図４は本発明の実施形態３の構成を示す縦断面図（図５のIV−IV矢視断面図）であり、図５は図４におけるＶ−Ｖ矢視断面図である。
【００６６】
本実施形態３が実施形態１と異なる点は、可動部磁石９、固定部磁石１１および平面状コイル１２からなる要素を、上下に２組設けたことを特徴とするものである。
【００６７】
すなわち、図４および図５において、平面状コイル１２は、平面状コイル固定部品１３を介して１枚の固定部板２あたり、上下方向（縦方向）および左右方向（横方向）にそれぞれ２個ずつ各４個（１２Ｒ１、１２Ｒ２、１２Ｌ１，１２Ｌ２）取り付けられている。従って、２枚の固定部板２全体として、８個の平面状コイル１２を取り付けている。
【００６８】
これらの平面状コイル１２Ｒ１、１２Ｒ２、１２Ｌ１，１２Ｌ２は、全て可動部１０の上下方向（Ｘ軸方向）の振動によって起電力を得るために、その可動部磁石９と電磁誘導作用を行うコイル辺の巻き線の方向が水平方向となるように配置されている。
【００６９】
これらの各平面状コイル１２Ｒ１、１２Ｒ２、１２Ｌ１，１２Ｌ２毎に、それぞれ各２個の可動部要素磁石９ａ、９ｂおよび固定要素部磁石１１ａ、１１ｂが可動部板５および固定部板２に固定されている。
【００７０】
図示しないが、各平面状コイル１２Ｒ１、１２Ｒ２、１２Ｌ１，１２Ｌ２は、可動部１０の上下方向移動時に発生する起電力の極性（電流の正／負）が一致するように電気的に直列接続されている。その他は実施形態１と同様の構成となっている。
【００７１】
このように構成された本実施形態３においては、合計８個の平面状コイル１２に対してそれぞれ近接する可動部磁石９が電磁誘導作用を行う他は、実施形態１と同様に作用する。
【００７２】
本実施形態３によれば、実施形態１と同様の効果が得られるほか、複数の平面状コイル１２が可動部板５の振動方向である縦方向および横方向にそれぞれ平行配置されていることから、振動する物体が建築物や橋梁のように大型の場合でも、その微小な振幅の振動による運動エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換して有効利用できる。
【００７３】
（実施形態４）
次に、図６を参照して本発明に係る振動発電装置の実施形態４について説明する。  
図６は本発明の実施形態４の構成を示す断面図であり、前記実施形態３の図５に相当する断面図である。
【００７４】
本実施形態４は、実施形態３と異なる点は、１枚の固定部板２あたり４個ずつ設けられた可動部要素磁石９ａ、９ｂ、固定部要素磁石１１ａ、１１ｂおよび平面状コイル１２からなる要素のうち、上部コイル１２Ｒ１、下部コイル１２Ｌ２、可動部要素磁石９ａ、９ｂおよび固定部要素磁石１１ａ、１１ｂの取り付け位置を９０度回転させた状態つまり垂直状態に配置換えした点である。ただし、配置換えしたことに伴って、平面状コイル１２Ｒ１、下部コイル１２Ｌ２をそれぞれ１２ＲＵ、１２ＬＤとし、下部のコイル１２Ｒ２、上部のコイル１２Ｌ１をそれぞれ１２ＲＤ、１２ＬＵとして符号を付け替えている。その他は実施形態３と同じである。
【００７５】
図６において、平面状コイル１２のうち、左上および右下に位置する平面状コイル１２ＬＵおよび１２ＲＤは、可動部１０の上下方向（Ｙ軸方向）の振動により起電力を得るために、その可動部磁石９と電磁誘導作用を行うコイル辺の巻線の方向が水平方向となるように配置されている。
【００７６】
また、図６中、取り付け位置が９０度回転した右上および左下の平面状コイル１２ＲＵおよび１２ＬＤは、可動部１０の水平方向（Ｘ軸方向）の振動により起電力を得るために、その可動部磁石９と電磁誘導作用を行うコイル辺の巻き線の方向が上下方向となるように配置されている。
【００７７】
各平面状コイル１２の内、可動部１０の上下方向の振動により起電力が得られるものは可動部１０の上下方向移動時に発生する起電力が加算されて電流の正負が一致するように電気的に接続されており、また、それとは独立して、可動部１０の水平方向の振動により起電力が得られるものは可動部１０の水平方向移動時に発生する起電力が加算されて電流の正負が一致するように電気的に接続されている。
【００７８】
そして、それらの起電力は、図示しないが、例えばそれぞれ独立の整流回路を介して直流に変換後、１つの二次電池に蓄電し、その電力を電気的負荷に供給して利用するものである。その他は実施形態１や３と同様である。
【００７９】
このように構成された本実施形態４によれば、可動部１０の上下方向移動時には、各平面状コイル１２のうち、上下方向の振動により起電力が得られるものとそれに近接する可動部磁石９との電磁誘導作用により発電され、可動部１０の水平方向移動時には、各平面状コイル１２のうち、水平方向の振動により起電力が得られるものとそれに近接する可動部磁石９との電磁誘導作用により発電される他は実施形態１、３と同様に作用する。
【００８０】
以上述べたように、本実施形態４によれば、実施形態１や３と同様の効果が得られるほか、複数の平面状コイル１２が取り付け位置に対して水平配置および垂直配置されていることから、１つの振動発電装置で振動する物体の直交する２方向の運動エネルギーを同時に電気エネルギーに変換して有効利用することができる。
【００８１】
（実施形態５）
次に、図７および図８を参照して本発明に係る振動発電装置の実施形態５について説明する。  
図７は本発明の実施形態５の構成を示す縦断面図（図８におけるVII−VII矢視断面図）であり、図８は図７におけるVIII−VIII矢視断面図である。
【００８２】
図７および図８において、平面状コイル１２は１枚の固定部板２あたり平面状コイル固定部品１３を介して左右に２個１２Ｒ、１２Ｌとして並べて固定され、さらにこの平面状コイル１２Ｒ、１２Ｌそれぞれの図示上部位置および下部位置に、１個ずつ合計４個の固定部磁石１１を固定している。
【００８３】
そして、可動部板５の表裏をなす二面には、前記平面状コイル１２と電磁誘導作用を行う発電用可動部磁石１４をそれぞれ固定している。この発電用可動部磁石１４は、２個の発電用可動部要素磁石１４ａ、１４ｂから構成されており、１つの平面状コイル１２に対して互いに異磁極の２個の発電用可動部要素磁石１４ａ、１４ｂが電磁誘導作用を行うように配置されている。
【００８４】
また、可動部板５の発電用可動部磁石１４の上下位置には、固定部磁石１１との間で磁気吸引力を生じる弾性支持用可動部磁石１５がそれぞれ固定されている。弾性支持用可動部磁石１５は２個の弾性支持用可動部要素磁石１５ａ、１５ｂから構成されている。発電用可動部要素磁石１４ａ、１４ｂおよび弾性支持用可動部要素磁石１５ａ、１５ｂの隣り合う磁極は互いに異磁極であり、また、弾性支持用可動部要素磁石１５ａ、１５ｂと対向する固定部要素磁石１１ａ、１１ｂの対向面の磁極も互いに異磁極となっている。その他は実施形態１または３と同様の構成となっている。
【００８５】
次に本実施形態５の作用について説明する。  
（１）振動発電装置の静止時
振動発電装置を固定した物体の静止時には、可動部１０は、その表裏をなす二面の弾性支持用可動部磁石１５と固定部磁石１１との磁気吸引力により非接触状態で弾性支持される。この時、弾性支持用可動部磁石１５および固定部磁石１１間の隙間には平面状コイル１２を配置していないことから、その隙間の大きさおよび弾性支持用可動部磁石１５と固定部磁石１１の形状あるいは寸法等を、平面状コイル１２を考慮することなく自由に設計することが可能となる。
【００８６】
（２）振動発電装置の振動持
次に、振動発電装置を固定する図示しない物体が振動し、振動発電装置がその物体と共に上下方向に振動すると、その固定部１の振動は固定部磁石１１および弾性支持用可動部磁石１５間の磁気吸引力を介して可動部１０に伝達される。可動部１０は固定部磁石１１と弾性支持用可動部磁石１５との磁気吸引力から決定される磁気バネ定数で弾性支持されて上下方向に振動する。このような可動部１０の上下振動により、発電用可動部磁石１４と平面状コイル１２とが相対運動するため、電気エネルギーを得ることができる。
【００８７】
この時、固定部板２側には発電用可動部磁石１４との間で磁気吸引力を生じる磁石を設けていないことから、可動部１０の弾性支持のための条件を考慮することなく発電用可動部磁石１４および平面状コイル１２の形状、寸法等を自由に設計することが可能となる。その他は実施形態１と同様の作用となっている。
【００８８】
以上述べたように、本実施形態５によれば、実施形態１と同様の効果が得られるほかに、可動部１０に取り付ける磁石を発電用可動部磁石１４と弾性支持用可動部磁石１５とから構成し、発電用可動部磁石１４は平面状コイル１２との電磁誘導作用のみに使用し、弾性支持用可動部磁石１５は固定部磁石１１との間の磁気吸引力のみに使用するようにしたことから、それらの設計上の自由度が大きくなり、設計が容易となる。また、それらの磁気吸引力や電磁誘導作用の大きさの調整すなわち発電用可動部磁石１４と平面状コイル１２間の距離の調整および弾性支持用可動部磁石１５と固定部磁石１１間の距離の調整もそれぞれ独立して実施することが可能となり、その調整作業が容易となる。
【００８９】
（実施形態６）
次に、図９および図１０を参照し本発明に係る振動発電装置について説明する。  
図９は本発明の実施形態６の構成を示す縦断面図（図１０におけるIX−IX矢視断面図）であり、図１０は図９におけるＸ−Ｘ矢視断面図である。
【００９０】
本実施形態６は、実施形態５に対して、可動部１０の上部に重量支持用可動部磁石１６を取り付けたことと、固定部１の上部の固定部支柱３に前記重量支持用可動部磁石１６と対向するように重量支持用固定部磁石１８を取り付けたことを特徴とするものであり、その他の構成は実施形態５と同様である。
【００９１】
図９および図１０において、可動部１０は、可動部板５の上端部に重量支持用可動部磁石１６を取り付けている。この重量支持用可動部磁石１６は互いに異磁極の２個の重量指示用可動部要素磁石１６ａ、１６ｂとバックヨーク１６ｃから構成されている。
【００９２】
また、上部固定部支柱３の上部には上部固定部板１７を固定しており、この上部固定部板１７の下部には、前記重量支持用可動部磁石１６と対向するように重量支持用固定部磁石１８を取り付けている。この重量支持用固定部磁石１８は、重量支持用可動部要素磁石１６ａ、１６ｂと対向する面が異磁極の２個の重量支持用固定部要素磁石１８ａ、１８ｂから構成されている。
【００９３】
振動発電装置の静止時には、可動部１０はその表裏をなす二面の弾性支持用可動部磁石１５と固定部磁石１１間の磁気吸引力によって非接触状態で弾性支持されると共に、その上部の重量支持用可動部磁石１６と重量支持用固定部磁石１８間の磁気吸引力により鉛直上方に非接触に吸引された状態で静止している。
【００９４】
これらの弾性支持用可動部磁石１５と固定部磁石１１間の磁気吸引力および重量支持用可動部磁石１６と重量支持用固定部磁石１８間の磁気吸引力は、可動部１０の振動数および重量を考慮して設計されるものである。例えば、重量支持用可動部磁石１６と重量支持用固定部磁石１８間の磁気吸引力は、可動部１０の重量と吊り合うように設計する。
【００９５】
また、可動部１０の上下方向の移動時において、弾性支持用可動部磁石１６と固定部磁石１１間の磁気力は可動部１０の位置をその静止位置に復元する方向に働くが、重量支持用可動部磁石１６と重量支持用固定部磁石１８間では逆に復元しない方向に働くことから、その復元する力の方が大きくなるように設計する。これにより、可動部１０を非接触かつ安定に弾性支持しながら、その上下方向の復元力すなわちバネ定数を比較的小さくすることが可能となる。その他の作用は実施形態５と同様である。
【００９６】
以上述べたように、本実施形態６によれば、実施形態５の効果に加えて、可動部１０の重量を重量支持用可動部磁石１６と重量支持用固定部磁石１８間の磁気吸引力によって鉛直上方に非接触状態で弾性支持していることから、振動発電装置の可動部１０の重量が大きい場合でも安定して非接触の弾性支持状態を維持できる。
【００９７】
また、重量支持用可動部磁石１６および重量支持用固定部磁石１８間に作用する磁気吸引力は、可動部１０の弾性支持用可動部磁石１５と固定部磁石１１間の磁気吸引力によるバネ定数を小さくする方向に働くことから、振動する物体の振動数が比較的低い場合にも、その運動エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換して有効利用できる。
【００９８】
（実施形態７）
次に、図１１を参照して本発明に係る振動発電装置の実施形態７について説明する。  
図１１は本発明の実施形態７の構成を示す縦断面図である。  
図１１において、固定部１は、３枚の固定部板２とそれらを連結する４本の固定部支柱３から構成されている。また、可動部１０は２枚の可動部板５とそれらを上部および下部で連結する複数本の可動部支柱１９から構成されている。
【００９９】
各可動部支柱１９は、３枚の固定部板２のうち中央に位置する固定部板２に設けられた穴部２０を非接触状態で貫通するように取り付けられている。
【０１００】
そして、両側に位置する２枚の固定部板２の対向面には、実施形態５と同様に、平面状コイル１２が平面状コイル固定部品１３を介して各２個、横に並べて固定されており、その平面状コイル１２の上下位置には固定部磁石１１が各２個ずつ固定されている。中央の固定部板２の表裏をなす二面にも、それぞれ同様に平面状コイル１２および固定部磁石１１が固定されている。
【０１０１】
２枚の可動部板５の表裏をなす二面には、実施形態５と同様に、平面状コイル１２と電磁誘導作用を行う発電用可動部磁石１４を固定しており、その発電用可動部磁石１４の上下には固定部磁石１１との間で磁気吸引力を生じる弾性支持用可動部磁石１５を各２個ずつ固定している。
【０１０２】
図示左側に配置された可動部板５の左面、および図示右側に配置された可動部板５の右面には、それぞれ任意個数の平面受け座６がそれぞれ固定されており、それと対応する位置の左右に配置された固定部板２には球体ベアリング７がバネ座金８を介して取り付けられている。その他は実施形態５と同様の構成となっている。
【０１０３】
このように構成された本実施形態７においては、３枚の固定部板２に対して２枚の可動部板５が相対運動する他は、実施形態５と同様に作用する。
【０１０４】
以上述べたように、本実施形態７によれば、実施形態５の効果に加えて、複数の固定部板２および可動部板５をそれぞれ一体に連結した構成としていることから、１つの振動発電装置に多数の平面状コイル１２およびそれと作用しあう磁石を取り付けることが可能となり、振動する物体が建築物や橋梁のように大型の場合でも、その微小な振幅の振動による運動エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換して有効利用できる。
【図面の簡単な説明】
【０１０５】
【図１】本発明の実施形態１の構成を示す縦断面図（図２におけるＩ−Ｉ矢視縦断面図）。
【図２】図１におけるII−II矢視断面図。
【図３】本発明の実施形態２の構成を示す縦断面図。
【図４】本発明の実施形態３の構成を示す縦断面図（図５におけるIV−IV矢視縦断面図）。
【図５】図４におけるＶ−Ｖ矢視断面図。
【図６】本発明の実施形態４の構成を示す断面図。
【図７】本発明の実施形態５の構成を示す縦断面図（図８におけるVII−VII矢視縦断面図）。
【図８】図７におけるVIII−VIII矢視断面図。
【図９】本発明の実施形態６の構成を示す縦断面図（図１０におけるIX−IX矢視縦断面図）。
【図１０】図９におけるＸ−Ｘ矢視断面図。
【図１１】本発明の実施形態７の構成を示す縦断面図。
【符号の説明】
【０１０６】
１…固定部、２…固定部板、３…固定部支柱、５…可動部板、６…平面受け座、７…球体ベアリング、８…バネ座金、９…可動部磁石可動部要素磁石、９ａ、９ｂ…可動部要素磁石、１０…可動部、１１…固定部磁石、１１ａ、１１ｂ…固定部要素磁石、１２…平面状コイル、１３…平面状コイル固定部品、１４…発電用可動部磁石、１４ａ、１４ｂ…発電用可動部要素磁石、１５…弾性支持用可動部磁石、１５ａ、１５ｂ…弾性支持用可動部要素磁石、１６…重量支持用可動部磁石、１６ａ、１６ｂ…重量指示用可動部要素磁石、１６ｃ…バックヨーク、１７…上部固定部板、１８…重量支持用固定部磁石、１８ａ、１８ｂ…重量支持用固定部要素磁石、１９…可動部支柱、２０…穴部。
【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】
2008259264.tif 000009
【図８】
2008259264.tif 000010
【図９】
2008259264.tif 000011
【図１０】
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【図１１】
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