(57)【要約】【課題】同極が対向して配置された複数の永久磁石を備える可動子の形状の変化を抑えることにより、発電量の減少を抑えることができる振動発電機を提供すること。【解決手段】非磁性材料から形成される中空形状の筒状部材と、筒状部材に設けられたコイルと、筒状部材の内部を、筒状部材の長手方向に沿って移動する複数の可動子と、を備え、複数の可動子の各可動子は、同極が対向するように配置された複数の永久磁石を備え、複数の永久磁石のうちの第１永久磁石は、複数の可動子のうちの互いに隣接する２つの可動子の隣接する側に配置され、隣接する２つの可動子の２つの第１永久磁石は、互いに異極が対向するように配置されること。【選択図】        図３
2012209996.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
非磁性材料から形成される中空形状の筒状部材と、
前記筒状部材に設けられたコイルと、
前記筒状部材の内部を、前記筒状部材の長手方向に沿って移動する複数の可動子と、
を備え、
前記複数の可動子の各可動子は、同極が対向するように配置された複数の永久磁石を備え、
前記複数の永久磁石のうちの第１永久磁石は、前記複数の可動子のうちの互いに隣接する２つの可動子の隣接する側に配置され、
前記隣接する２つの可動子の２つの第１永久磁石は、互いに異極が対向するように配置されること
を特徴とする振動発電機。
【請求項２】
前記各可動子が有する複数の永久磁石の全てが、隣接する永久磁石と同極が対向するように配置されること
を特徴とする請求項１に記載の振動発電機。
【請求項３】
前記コイルは、導線が互いに逆方向に巻回された複数の分割コイルからなり、
前記各可動子が有する複数の永久磁石のうちの第２永久磁石は、前記第１永久磁石と同極が対向するように配置され、
隣接する２つの可動子において、一方の可動子の第２永久磁石の第１永久磁石側の端面と、他方の可動子の第２永久磁石の第１永久磁石側の端面との間の距離は、前記複数の分割コイルの配置ピッチと等しいこと
を特徴とする請求項２に記載の振動発電機。
【請求項４】
前記各可動子は、前記複数の永久磁石を締結する締結部材を備え、
前記締結部材は、前記締結された複数の永久磁石から、前記長手方向に、はみださないことを特徴とする請求項３に記載の振動発電機。
【請求項５】
前記各可動子が有する複数の永久磁石は、前記長手方向に貫通する貫通孔をそれぞれ備え、
前記複数の永久磁石のうち、前記各可動子の両端に配置される２つの永久磁石は、前記貫通孔に連続する凹部を端面にそれぞれ備え、
前記締結部材は、前記複数の永久磁石の貫通孔に挿通される軸部と、前記凹部に係合する係合部とを備えること
を特徴とする請求項４に記載の振動発電機。
【請求項６】
前記凹部は、前記長手方向に垂直な方向における前記貫通孔の断面積よりも大きな断面積を有し、
前記隣接する２つの可動子がそれぞれ有する２つの凹部により形成される領域に、グリスが設けられること
を特徴とする請求項５に記載の振動発電機。
【請求項７】
前記凹部は、前記長手方向に垂直な方向における前記貫通孔の断面積よりも大きな断面積を有し、
前記隣接する２つの可動子がそれぞれ有する２つの凹部により形成される領域に、磁性体が設けられること
を特徴とする請求項５または６に記載の振動発電機。
【請求項８】
前記隣接する２つの第１永久磁石の間に、その第１永久磁石の外径以下の外径を有する磁性体を備え、
前記２つの第１永久磁石と前記磁性体との前記長手方向の長さは、前記複数の分割コイルの配置ピッチと等しいこと
を特徴とする請求項１から５に記載の振動発電機。
【請求項９】
前記隣接する２つの可動子の２つの第１永久磁石に隣接する前記磁性体の両端面に、グリスが設けられること
を特徴とする請求項８に記載の振動発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石がコイルの内部を一方向に往復移動することにより発生する電流から電力を得る振動発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、永久磁石がコイルの内部を一方向に往復移動することにより発生する電流から電力を得る電磁誘導型の振動発電機が特許文献１などにより知られている。この文献に記載の振動発電機は、パイプの内部を移動する可動磁石を備える。この可動磁石は、同極が対向する複数の磁石を備える。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００９−２１３１９４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
一般に上記の構成の振動発電機から得られる発電量は可動子の質量に比例する。そのため、発電量を増加させるために、可動子の長さを長くし、さらに、同極が対向する磁石の数を増やすことが考えられる。そのとき、可動磁石を構成する複数の磁石は、同極が対向する状態で配置されることから、隣接する磁石の間で斥力が作用し、各磁石が可動磁石の長手方向に垂直な方向に変位するように斥力を受ける。可動磁石を構成する磁石の数が多くなり可動磁石の長さが長くなると、可動磁石は、斥力の作用により、その長手方向に沿って、反った形状、または波打った形状に変化する可能性が高くなる。可動磁石の形状が波打った形状などに変化すると、可動磁石の外周部分においてパイプの内壁と衝突する箇所が増えるので、可動磁石の移動が阻害される。これにより、発電量が減少する。
【０００５】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、同極が対向して配置された複数の永久磁石を備える可動子の形状の変化を抑えることにより、発電量の減少を抑えることができる振動発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、非磁性材料から形成される中空形状の筒状部材と、前記筒状部材に設けられたコイルと、前記筒状部材の内部を、前記筒状部材の長手方向に沿って移動する複数の可動子と、を備え、前記複数の可動子の各可動子は、同極が対向するように配置された複数の永久磁石を備え、前記複数の永久磁石のうちの第１永久磁石は、前記複数の可動子のうちの互いに隣接する２つの可動子の隣接する側に配置され、前記隣接する２つの可動子の２つの第１永久磁石は、互いに異極が対向するように配置されることを特徴とするものである。
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の振動発電機において、前記各可動子が有する複数の永久磁石の全てが、隣接する永久磁石と同極が対向するように配置されることを特徴とするものである。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項３記載の本発明は、請求項２に記載の振動発電機において、前記コイルは、導線が互いに逆方向に巻回された複数の分割コイルからなり、前記各可動子が有する複数の永久磁石のうちの第２永久磁石は、前記第１永久磁石と同極が対向するように配置され、隣接する２つの可動子において、一方の可動子の第２永久磁石の第１永久磁石側の端面と、他方の可動子の第２永久磁石の第１永久磁石側の端面との間の距離は、前記複数の分割コイルの配置ピッチと等しいことを特徴とするものである。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項４記載の本発明は、請求項３に記載の振動発電機において、前記各可動子は、前記複数の永久磁石を締結する締結部材を備え、前記締結部材は、前記締結された複数の永久磁石から、前記長手方向に、はみださないことを特徴とするものである。
【００１０】
上記目的を達成するために、請求項５記載の本発明は、請求項４に記載の振動発電機において、前記各可動子が有する複数の永久磁石は、前記長手方向に貫通する貫通孔をそれぞれ備え、前記複数の永久磁石のうち、前記各可動子の両端に配置される２つの永久磁石は、前記貫通孔に連続する凹部を端面にそれぞれ備え、前記締結部材は、前記複数の永久磁石の貫通孔に挿通される軸部と、前記凹部に係合する係合部とを備えることを特徴とするものである。
【００１１】
上記目的を達成するために、請求項６記載の本発明は、請求項５に記載の振動発電機において、前記凹部は、前記長手方向に垂直な方向における前記貫通孔の断面積よりも大きな断面積を有し、前記隣接する２つの可動子がそれぞれ有する２つの凹部により形成される領域に、グリスが設けられることを特徴とするものである。
【００１２】
上記目的を達成するために、請求項７記載の本発明は、請求項５または６に記載の振動発電機において、前記凹部は、前記長手方向に垂直な方向における前記貫通孔の断面積よりも大きな断面積を有し、前記隣接する２つの可動子がそれぞれ有する２つの凹部により形成される領域に、磁性体が設けられることを特徴とするものである。
【００１３】
上記目的を達成するために、請求項８記載の本発明は、請求項１から５に記載の振動発電機において、前記隣接する２つの第１永久磁石の間に、その第１永久磁石の外径以下の外径を有する磁性体を備え、前記２つの第１永久磁石と前記磁性体との前記長手方向の長さは、前記複数の分割コイルの配置ピッチと等しいことを特徴とするものである。
【００１４】
上記目的を達成するために、請求項９記載の本発明は、請求項８に記載の振動発電機において、前記隣接する２つの可動子の２つの第１永久磁石に隣接する前記磁性体の両端面に、グリスが設けられることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１５】
請求項１に記載の振動発電機によれば、隣接する２つの可動子の隣接する側の２つの第１永久磁石は、異極が対向するように配置される。この構成により、引力が２つの第１永久磁石に作用する。２つの第１永久磁石により引力が隣接する２つの可動子に常に作用することから、両可動子がその長手方向に垂直な方向に互いにずれたとしても、この引力により、ずれの大きさが小さくなるように隣接する２つの可動子が移動する。この結果、可動子の外周部分において、筒状部材に衝突する箇所が減少することから、発電量の減少を抑えることができる。
【００１６】
請求項２に記載の振動発電機によれば、各可動子に備えられる全ての永久磁石は、隣接する永久磁石と同極が対向する。この同極が対向する配置により、各可動子に備えられる全ての永久磁石の磁束は長手方向に交差する方向に向く。この結果、異極が対向する永久磁石を備える可動子よりもコイルを横切る磁束密度が増加する。この磁束密度の増加により、発電量を増加させることができる。
【００１７】
請求項３に記載の振動発電機によれば、隣接する２つの可動子において、それぞれの第２永久磁石の第１永久磁石側の端面間の距離は、分割コイルの配置ピッチと等しい。この距離関係により、可動子が筒状部材の内部を移動しているある時点において、各分割コイルに発生する誘導起電流の向きが互いに打ち消しあう方向となることが抑えられる。この誘導起電流の打ち消しあいが抑えられることにより、発電量の減少を抑えることができる。
【００１８】
請求項４に記載の振動発電機によれば、締結部材は、締結された２つの永久磁石の端面から、長手方向に、はみ出さない。これにより、筒状部材の内部における可動子の可動領域が拡がる。この可動領域の拡大により、発電量を増加させることができる。この発電量の増加と共に、締結部材が長手方向に、はみ出さないので、隣接する２つの可動子にそれぞれ備えられる２つの第１永久磁石の間の距離が短くなる。両第１永久磁石が近接することにより、引力がより強くなる。この結果、隣接する２つの可動子が互いに引き合う状態が確実に保持され、衝突する箇所が減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【００１９】
請求項５に記載の振動発電機によれば、係合部は、締結された２つの永久磁石の端面から、長手方向に、はみ出さない。これにより、筒状部材の内部における可動子の可動領域が拡がる。この可動領域の拡大により、発電量を増加させることができる。この発電量の増加と共に、係合部が長手方向に、はみ出さないので、隣接する２つの可動子にそれぞれ備えられる２つの第１永久磁石の間の距離が短くなる。両第１永久磁石が近接することにより、引力がより強くなる。この結果、隣接する２つの可動子が互いに引き合う状態が確実に保持され、衝突する箇所が減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【００２０】
請求項６に記載の振動発電機によれば、隣接する２つの可動子がそれぞれ備える２つの凹部により形成される領域にグリスが設けられる。隣接する２つの可動子が長手方向に直交する方向にずれた場合に、グリスが、２つの凹部により形成される領域から、ずれた第１永久磁石の端面に浸入する。このグリスの浸入により、２つの可動子は、隣接する２つの可動子のずれが小さくなる方向に移動しやすくなる。これにより、可動子の外周部分において、筒状部材に衝突する箇所がより減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【００２１】
請求項７に記載の振動発電機によれば、隣接する２つの可動子がそれぞれ備える２つの凹部により形成される領域に磁性体が備えられる。これにより、各第１永久磁石の磁束が磁性体に引き寄せられる。この結果、隣接する２つの可動子が互いに引き合う状態が確実に保持され、衝突する箇所が減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【００２２】
請求項８に記載の振動発電機によれば、各第１永久磁石の磁束が磁性体に引き寄せられる。この結果、隣接する２つの可動子が互いに引き合う状態が確実に保持され、衝突する箇所が減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【００２３】
請求項９に記載の振動発電機によれば、磁性体の両端面に設けられたグリスにより、隣接する２つの可動子が長手方向に直交する方向にずれた場合に、隣接する２つの可動子のずれが小さくなる方向に移動しやすくなる。これにより、可動子の外周部分において、筒状部材に衝突する箇所がより減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【図面の簡単な説明】
【００２４】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動発電機１の長手方向に沿って切断した概略断面図である。
【図２】可動子ユニット３０を示す拡大図である。
【図３】永久磁石３１Ａ〜３１Ｃ、３２Ａ〜３２Ｄ、３３Ａ〜３３Ｃの長手方向Ｄ１における長さを示す説明図である。
【図４】比較例として、１つの締結部材１３９により締結された可動子ユニット１３０を示す拡大図である。
【図５】本実施形態において、各可動子が長手方向に垂直な方向にずれた状態にある可動子ユニット３０の動作を説明する説明図である。
【図６】本実施形態の変形例１における可動子ユニット４３０を示す拡大図である。
【図７】本実施形態の変形例７における可動子ユニット５３０を示す拡大図である。
【発明を実施するための形態】
【００２５】
（実施形態）
本発明の一実施形態について、図１を参照して説明する。図１は振動発電機１の長手方向に沿って切断した概略断面図である。図１に示すように、振動発電機１は、円筒部材１０と、コイルユニット２０と、可動子ユニット３０と、筐体４０とを備える。コイルユニット２０は複数のコイル２１を備える。可動子ユニット３０は可動子３１〜３３を備える。円筒部材１０が本発明の筒状部材の一例である。
【００２６】
中空で円筒形状の円筒部材１０は、ＡＢＳ、ＰＯＭ、ＰＣ、ＬＣＰ、アルミナなどの非磁性材料から形成される。コイルユニット２０が円筒部材１０の外周面に備えられる。導線が、円筒部材１０の外周面において、円筒部材１０の長手方向Ｄ１に隣り合うコイル２１と互いに巻回方向が逆方向になるように巻回される。隣り合うコイル２１の間隔は配置ピッチＬ３である。各コイル２１が本発明の分割コイルの一例である。
【００２７】
中空で円筒形状の筐体４０が、円筒部材１０、及びコイルユニット２０の外側に円筒部材１０と長手方向Ｄ１を一致させて配置される。筐体４０は、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、ソフトフェライトなどの磁性材料からなる。
【００２８】
可動子ユニット３０が円筒部材１０の内部を長手方向Ｄ１に沿って移動可能に配置される。すなわち、可動子ユニット３０は、コイルユニット２０の内部を往復移動する。可動子３１は、３つの永久磁石３１Ａ〜３１Ｃを備える。同極が対向した状態で、永久磁石３１Ａ〜３１Ｃが固定される。可動子３２は、４つの永久磁石３２Ａ〜３２Ｄを備える。同極が対向した状態で、永久磁石３２Ａ〜３２Ｄが固定される。可動子３３は、３つの永久磁石３３Ａ〜３３Ｃを備える。同極が対向した状態で、永久磁石３３Ａ〜３３Ｃが固定される。すなわち、可動子３１に備えられる全ての永久磁石３１Ａ〜３１Ｃは、隣接する永久磁石３１Ａ〜３１Ｃと同極が対向して配置される。可動子３２、および可動子３３に備えられる永久磁石３２Ａ〜３２Ｄ、３３Ａ〜３３Ｃの配置関係は、可動子３１に備えられる永久磁石３１Ａ〜３１Ｃの配置関係と同様である。
【００２９】
隣接する２つの可動子の各可動子において、隣接する側の２つの永久磁石は、異極が対向するように配置される。具体的には、隣接する２つの可動子３１、３２において、永久磁石３１Ｃは、永久磁石３２Ａと異極が対向するように配置される。この配置関係により、引力が永久磁石３１Ｃと永久磁石３２Ａとに作用する。隣接する２つの可動子３２、３３において、永久磁石３２Ｄは、永久磁石３３Ａと異極が対向するように配置される。この配置関係により、引力が永久磁石３２Ｄと永久磁石３３Ａとに作用する。この２箇所の引力により、可動子３１と可動子３２と可動子３３とは、単一の可動子ユニット３０として円筒部材１０の内部を移動する。
【００３０】
永久磁石３１Ａ〜３１Ｃ、３２Ａ〜３２Ｄ、３３Ａ〜３３Ｃの各々は、円筒形状を有し、ネオジム系の永久磁石、フェライト系の永久磁石などの永久磁石から構成される。可動子ユニット３０の詳細な構成は後述する。永久磁石３１Ｃ、永久磁石３２Ａ、永久磁石３２Ｄ、および永久磁石３３Ａが、本発明の第１永久磁石の一例である。永久磁石３１Ｂ、永久磁石３２Ｂ、永久磁石３２Ｃ、および永久磁石３３Ｂが本発明の第２永久磁石の一例である。
【００３１】
可動子ユニット３０が円筒部材１０の内部に配置された状態で、円筒部材１０の長手方向Ｄ１の端部１１、１２が一対の封止部４１、４２により封じられる。封止部４１、４２は筐体４０と円筒部材１０との間に圧入される。この圧入時、コイルユニット２０の両端からの導線は封止部４２の図示しない孔に挿入され、回路部５０に接続される。この封止部４１、４２はＡＢＳ、ＰＯＭ、ＰＣ、ＬＣＰ、アクリルゴムニトリルゴム、シリコンゴムなどの非磁性材料から形成される。
【００３２】
回路部５０は、整流回路と蓄電回路とを含む。整流回路は、可動子ユニット３０が円筒部材１０の内部を移動することにより発生する電流を整流する回路である。蓄電回路は整流回路により整流された電流から電力を蓄電する回路である。回路部５０の蓄電回路からの図示しない２本の導線は１本のケーブル６０にまとめられる。回路部５０が、緩衝材として機能する回路保持部材５１により保持された状態で、筐体４０の内部に固定される。ケーブル６０が蓋５２の中央に形成された孔に挿通される。次に、ケーブル６０が孔に挿通された蓋５２が筐体４０に固定される。この蓋５２は、螺子螺合、または接着剤などの固定方法で筐体４０と固定される。このケーブル６０の先端に携帯電話、電子書籍端末などの電子機器の差込口に差込可能な接続端子が設けられる。この接続端子から、電子機器に電力が供給される。
【００３３】
可動子ユニット３０の構成を、図２、および図３を参照して説明する。図２は、可動子ユニット３０の拡大図である。図２に示すように、永久磁石３１Ａ〜３１Ｃ、３２Ａ〜３２Ｄ、３３Ａ〜３３Ｃの各々は、円筒形状を有し、長手方向Ｄ１に貫通する貫通孔Ｈ１〜Ｈ３をそれぞれ備える。可動子３１〜３３に備えられる長手方向Ｄ１の両端に配置される永久磁石３１Ａ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｄ、３３Ａ、３３Ｃは、凹部Ｈ１Ａ、Ｈ１Ｂ、Ｈ２Ａ、Ｈ２Ｂ、Ｈ３Ａ、Ｈ３Ｂを備える。
【００３４】
貫通孔Ｈ１〜Ｈ３の長手方向Ｄ１に垂直な方向の断面形状は円形である。凹部Ｈ１Ａ、Ｈ１Ｂ、Ｈ２Ａ、Ｈ２Ｂ、Ｈ３Ａ、Ｈ３Ｂの長手方向Ｄ１に垂直な方向の断面形状は円形である。凹部Ｈ１Ａ、Ｈ１Ｂ、Ｈ２Ａ、Ｈ２Ｂ、Ｈ３Ａ、Ｈ３Ｂの長手方向Ｄ１に垂直な方向の断面積は、貫通孔Ｈ１〜Ｈ３の断面積よりも大きい。
【００３５】
締結部材３１０は、鍔３１１、３１２と軸部３１３とを備える。鍔３１１、３１２の長手方向Ｄ１に垂直な方向の断面形状は、円形である。軸部３１３は中空形状を有し、軸部３１３の長手方向Ｄ１に垂直な方向の断面形状は、円形である。鍔３１１が、凹部Ｈ１Ａに嵌合し、貫通孔Ｈ１が形成される凹部Ｈ１Ａの端面３１４に係合する。鍔３１２が、凹部Ｈ１Ｂに嵌合し、貫通孔Ｈ１が形成される凹部Ｈ１Ｂの端面３１５に係合する。この鍔と端面との係合により、永久磁石３１Ａ〜３１Ｃは締結部材３１０によりかしめ固定される。鍔３１１、３１２が、それぞれ凹部Ｈ１Ａ、Ｈ１Ｂに嵌合するので、締結部材３１０は、永久磁石３１Ａ〜３１Ｃから長手方向Ｄ１に、はみ出さない。可動子３１と同様に、可動子３２に備えられる永久磁石３２Ａ〜３２Ｄが締結部材３２０によりかしめ固定される。可動子３３に備えられる永久磁石３３Ａ〜３３Ｃが締結部材３３０によりかしめ固定される。すなわち、締結部材３２０、３３０は、締結部材３１０と同様に、鍔および軸部を有する。締結部材３２０、３３０と各可動子に備えられる永久磁石との嵌合構成は、締結部材３１０と同様である。鍔３１１、３１２、３２１、３２２、３３１、３３２が本発明の係合部の一例である。軸部３１３、３２３、３３３が本発明の軸部の一例である。
【００３６】
永久磁石３１Ａ〜３１Ｃが固定された状態では、永久磁石３１Ａ〜３１Ｃの各々は、隣接する永久磁石３１Ａ〜３１Ｃと同極が対向するように配置され、永久磁石３１Ａ〜３１Ｃの着磁方向は長手方向Ｄ１に向く。同極が対向する状態で永久磁石３１Ａ〜３１Ｃが配置されると、斥力が永久磁石３１Ａ〜３１Ｃの各々に働く。この斥力が永久磁石３１Ａ〜３１Ｃの各々に働いている状態において、締結部材３１０は永久磁石３１Ａ〜３１Ｃを締結する。同極が対向するように永久磁石３１Ａ〜３１Ｃが配置されると、永久磁石３１Ａ〜３１Ｃのそれぞれの磁束が長手方向Ｄ１に対して交差する方向に向くので、図１に示すコイルユニット２０を横切る磁束密度が増加する。可動子３２、３３に備えられる永久磁石３２Ａ〜３２Ｄ、３３Ａ〜３３Ｃも、可動子３１に備えられる永久磁石３１Ａ〜３１Ｃと同様に配置されるので、コイルユニット２０を横切る磁束密度が増加する。締結部材３１０、３２０、３３０はオーステナイト系ステンレス材料、アルミ合金材料、真鍮などの非磁性材料から形成される。
【００３７】
軟磁性体３４が凹部Ｈ１Ｂと凹部Ｈ２Ａとにより形成された領域に磁力により吸着された状態で配置される。軟磁性体３４は、永久磁石３１Ｃ、および永久磁石３２Ａの磁束を引き寄せる。軟磁性体３５が凹部Ｈ２Ｂと凹部Ｈ３Ａとにより形成された領域に磁力により吸着された状態で配置される。軟磁性体３５は、永久磁石３２Ｄ、および永久磁石３３Ａの磁束を引き寄せる。軟磁性体３４、３５が磁束を引き寄せることにより、永久磁石３１Ｃと永久磁石３２Ａとの間の引力、および永久磁石３２Ｄと永久磁石３３Ａとの間の引力が強くなる。引力が強くなることにより、可動子３１〜３３は、より一体的に連結される単一の可動子ユニット３０として円筒部材１０の内部を移動する。軟磁性体３４、３５の長手方向Ｄ１に垂直な方向の形状は、円形である。軟磁性体３４、３５は、鉄、ケイ素鋼、パーマロイ、センダスト、ソフトフェライトなどの磁性材料である。軟磁性体３４、３５が本発明の磁性体の一例である。
【００３８】
グリスＧｒが凹部Ｈ１Ｂと凹部Ｈ２Ａとにより形成された領域、および凹部Ｈ２Ｂと凹部Ｈ３Ａとにより形成された領域に充填される。
【００３９】
図３は、可動子ユニット３０に備えられる永久磁石３１Ａ〜３１Ｃ、３２Ａ〜３２Ｄ、３３Ａ〜３３Ｃの寸法を示す説明図である。長手方向Ｄ１において、永久磁石３１Ｃ側の永久磁石３１Ｂの端面３１Ｐ１から永久磁石３２Ａ側の永久磁石３２Ｂの端面３２Ｐ２までの長さは、長さＬ１である。長手方向Ｄ１において、永久磁石３２Ｄ側の永久磁石３２Ｃの端面から永久磁石３１Ａ側の永久磁石３３Ｂの端面までの長さは長さＬ１である。長さＬ１は、図１に示す配置ピッチＬ３と等しい。長手方向Ｄ１における永久磁石３１Ａ、３１Ｂ、３２Ｂ、３２Ｃ、３３Ｂ、３３Ｃの各々の長さＬ２は、長さＬ１と等しい。また、長さＬ１は、具体的に、長手方向Ｄ１における永久磁石３１Ｃの長さと永久磁石３２Ａの長さの和である。長さＬ１は、長手方向Ｄ１における永久磁石３２Ｄと永久磁石３３Ａとの長さの和である。永久磁石３１Ａ〜３１Ｃ、３２Ａ〜３２Ｄ、３３Ａ〜３３Ｃの各々の外径は等しく、その外径は、外径Ｄｍである。
【００４０】
図４は、同極が対向する８つの永久磁石１３１〜１３８を１つの締結部材１３９で締結する可動子ユニット１３０の拡大図である。永久磁石の数が増えるほど、可動子ユニット１３０が、直線状のまっすぐな形状でなくなるおそれがある。以下に、可動子ユニット１３０の直線形状が損なわれる理由を説明する。
【００４１】
可動子ユニット１３０に備えられる永久磁石の数が増えるにつれて、長手方向Ｄ１に平行に可動子ユニット１３０の長さが長くなる。この長尺化に伴い、締結部材１３９は可動子ユニット１３０の長さに対応する長さで加工される必要がある。締結部材１３９が長くなると、加工精度の問題により、長手方向Ｄ１に沿う締結部材１３９の軸部１４０の形状が、反った形状、または波打った形状に変化するおそれがある。長手方向Ｄ１に沿う軸部１４０の形状が直線状のまっすぐな形状でないと、可動子ユニット１３０の外周部分において、図１に示す円筒部材１０に衝突する箇所が増加し、発電量が減少する。
【００４２】
可動子ユニット１３０に備えられる永久磁石１３１〜１３８は、隣接する永久磁石１３１〜１３８により斥力を受ける。この斥力により、隣接する永久磁石１３１〜１３８は、互いに遠ざかる方向に力を受ける。永久磁石１３１〜１３８の各々は、斥力により、長手方向Ｄ１に垂直な方向へ移動する。この移動の結果、永久磁石１３１〜１３８の各々が長手方向Ｄ１に垂直な方向に互いにずれる。このずれる量は、永久磁石１３１〜１３８の貫通孔の径と締結部材の軸部１４０の外径との差である。このずれにより、可動子ユニット１３０の直線形状が損なわれる。また、複数の永久磁石１３１〜１３８を締結部材１３９により締結するとき、締結部材１３９の軸部１４０に永久磁石１３１〜１３８を挿通させて、可動子ユニット１３０を製造する。この製造時において、この締結部材１３９の軸部１４０に永久磁石１３１〜１３８が斥力をうけながら挿通されたときに、永久磁石１３１〜１３８の配置がずれるおそれがある。すなわち、軸部１４０の形状が変化しなくても、永久磁石１３１〜１３８の貫通孔の径と締結部材の軸部１４０の外径との差だけずれるおそれがある。永久磁石１３１〜１３８の配置がずれると、可動子ユニット１３０の外周部分において、図１に示す円筒部材１０に衝突する箇所が増加する。
【００４３】
図３、および図５を参照して、本実施形態の可動子ユニット３０の動作について説明する。図５は可動子３１、可動子３２、および可動子３３が、長手方向Ｄ１に垂直な方向において、相対位置が変化した状態を示す説明図である。相対位置は、長手方向Ｄ１に垂直な方向において、隣接する可動子に対する相対的な位置である。図５において、長手方向Ｄ１に直交する方向が上下方向である。
【００４４】
可動子ユニット３０が円筒部材１０の内部を移動するとき、または停止しているときに、可動子３１が可動子３２に対して上側に位置する可能性がある。この両可動子の相対位置が変化した場合、永久磁石３１Ｃと永久磁石３２Ａとの間の引力により、可動子３１は下側へ移動し、可動子３２は上側へ移動する。可動子３１と可動子３２とは、永久磁石３１Ｃと永久磁石３２Ａとの距離が最も短くなるように移動する。すなわち、可動子３１の軸心Ａｘ１が、可動子３２の軸心Ａｘ２と一致するように移動する。この可動子３１、３２の移動と同様に、可動子３２と可動子３３との相対位置が変化したときにも、永久磁石３２Ｄと永久磁石３３Ａとの間の引力により、可動子３２の軸心Ａｘ２と可動子３３の軸心Ａｘ３が一致するように移動する。従って、可動子３１〜３３の長手方向Ｄ１に垂直な方向への移動により、可動子ユニット３０の長手方向に垂直な方向への変形が抑えられる。
【００４５】
［実施形態の効果］
本実施形態の振動発電機１によれば、永久磁石３１Ｃと永久磁石３２Ａとは、異極が対向して配置される。この構成により、引力が２つの永久磁石３１Ｃ、３２Ａに作用する。永久磁石３２Ｄと永久磁石３３Ａとは、異極が対向して配置される。この構成により、引力が２つの永久磁石３２Ｄ、３３Ａに作用する。隣接する２つの可動子が、長手方向Ｄ１に垂直な方向に互いにずれたとしても、この引力により、ずれの大きさが小さくなるように隣接する２つの可動子が移動する。この結果、隣接する２つの可動子が独立に円筒部材１０の内部を移動するよりも、可動子３１〜３３の外周部分において、円筒部材１０に衝突する箇所が減少する。この衝突箇所の減少により、発電量の減少を抑えることができる。
【００４６】
本実施形態の振動発電機１によれば、可動子３１に備えられる全ての永久磁石３１Ａ〜３１Ｃは、隣接する永久磁石３１Ａ〜３１Ｃと同極が対向して固定される。可動子３２に備えられる全ての永久磁石３２Ａ〜３２Ｄは、隣接する永久磁石３２Ａ〜３２Ｄと同極が対向して固定される。可動子３３に備えられる全ての永久磁石３３Ａ〜３３Ｃは、隣接する永久磁石３３Ａ〜３３Ｃと同極が対向して固定される。これにより、可動子３１〜３３の各々に備えられる全ての永久磁石３１Ａ〜３１Ｃ、３２Ａ〜３２Ｄ、３３Ａ〜３３Ｃの磁束は長手方向Ｄ１に交差する方向に向く。この結果、異極が対向する永久磁石を備える可動子を備える振動発電機よりもコイルユニット２０を横切る磁束密度が増加する。この磁束密度の増加により、発電量を増加させることができる。
【００４７】
本実施形態の振動発電機１によれば、長さＬ１は、配置ピッチＬ３と等しい。この距離関係により、可動子ユニット３０が円筒部材１０の内部を移動しているある時点において、各コイル２１に発生する誘導起電流の向きが互いに打ち消しあう方向となることが抑えられる。この誘導起電流の打ち消しあいが抑えられることにより、発電量の減少を抑えることができる。
【００４８】
本実施形態の振動発電機１によれば、締結部材３１０〜３３０は、少なくとも２つの永久磁石を締結した状態において、長手方向Ｄ１に対し、はみ出さない。これにより、円筒部材１０の内部における可動子ユニット３０の可動領域が拡がる。この可動領域の拡大により、発電量を増加させることができる。この発電量の増加と共に、締結部材３１０〜３３０が長手方向Ｄ１に、はみ出さないので、隣接する２つの可動子にそれぞれ備えられる２つの第１永久磁石の距離が短くなる。両第１永久磁石が互いに近接することにより、引力がより強くなる。この結果、隣接する２つの可動子が互いに引き合う状態が確実に保持され、衝突する箇所が減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【００４９】
本実施形態の振動発電機１によれば、鍔３１１、３１２、３２１、３２２、３３１、３３２は、長手方向Ｄ１に、永久磁石３１Ａ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｄ、３３Ａ、３３Ｃの端部からはみ出さない。これにより、円筒部材１０の内部における可動子ユニット３０の可動領域が拡がる。この可動領域の拡大により、発電量を増加させることができる。この発電量の増加と共に、鍔３１１、３１２、３２１、３２２、３３１、３３２が長手方向Ｄ１にはみ出さないので、隣接する２つの可動子に備えられる両第１永久磁石の距離が短くなる。両第１永久磁石が互いに近接することにより、引力がより強くなる。この結果、隣接する２つの可動子が互いに引き合う状態が確実に保持され、衝突する箇所が減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【００５０】
本実施形態の振動発電機１によれば、永久磁石３１Ｃ、３２Ａの磁束が軟磁性体３４に引き寄せられる。永久磁石３２Ｄ、３３Ａの磁束が軟磁性体３５に引き寄せられる。これにより、隣接する２つの可動子が互いに引き合う状態が確実に保持され、衝突する箇所が減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【００５１】
本実施形態の振動発電機１によれば、ずれた両第１永久磁石の端面にグリスＧｒが侵入する。このグリスＧｒの侵入により、隣接する２つの可動子が長手方向に直交する方向にずれた場合に、隣接する２つの可動子のずれが小さくなる方向に移動しやすくなる。これにより、可動子の直線形状が保たれ、可動子３０の外周部分において円筒部材１０に衝突する箇所が減少することから、発電量の減少を抑えることができる。
【００５２】
永久磁石３１Ａ、３１Ｂ、３２Ｂ、３２Ｃ，３３Ｂ，３３Ｃの磁束は、磁性材料からなる筐体４０に引き寄せられる。コイルユニット２０が円筒部材１０の外周面に配置されるので、コイルユニット２０を横切る磁束密度は増加する。従って、筐体４０がコイルユニット２０の外側に配置されることにより、発電量を向上させることができる。また、永久磁石３１Ａ、３１Ｂ、３２Ｂ、３２Ｃ，３３Ｂ，３３Ｃの磁力が、筐体４０の外側に位置する部品、例えば電子部品など磁力の影響により誤作動を起こす可能性がある部品に悪影響を及ぼすことを抑えることができる。
【００５３】
［変形例１］
本実施形態では、軟磁性体３４が凹部Ｈ１Ｂと凹部Ｈ２Ａとにより形成された領域に配置され、軟磁性体３５が凹部Ｈ２Ｂと凹部Ｈ３Ａとにより形成された領域に配置されたが、これに限られない。図６は、可動子ユニット４３０を示す拡大図である。図６に示すように、軟磁性体４３４が、永久磁石４３１Ｃと永久磁石４３２Ａとの間に磁力により吸着された状態で配置される。軟磁性体４３５が、永久磁石４３２Ｄと永久磁石４３３Ａとの間に磁力により吸着された状態で配置される。長手方向Ｄ１において、永久磁石４３１Ｃ側の永久磁石３１Ｂ側の端面から永久磁石４３２Ａ側の永久磁石３２Ｂの端面までの長さ、および永久磁石４３２Ｄ側の永久磁石３２Ｃの端面から永久磁石４３１Ａ側の永久磁石３３Ｂの端面までの長さは長さＬ１である。長さＬ１は、図１に示す配置ピッチＬ３と等しい。具体的に、長さＬ１は、長手方向Ｄ１において、軟磁性体４３４の長さと永久磁石４３１Ｃの長さと永久磁石４３２Ａの長さとの和である。長さＬ１は、軟磁性体４３５の長さと永久磁石４３２Ｄの長さと永久磁石４３３Ａの長さとの和である。軟磁性体４３３４、４３５の外径は、各永久磁石の外径Ｄｍ以下である。軟磁性体４３４、４３５が磁束を引き寄せることにより、永久磁石４３１Ｃと永久磁石４３２Ａとの間の引力、および永久磁石４３２Ｄと永久磁石４３３Ａとの間の引力が強くなる。引力が強くなることにより、可動子４３１〜４３３は、より一体的に連結される単一の可動子ユニット４３０として円筒部材１０の内部を移動する。
【００５４】
グリスＧｒが軟磁性体４３４、４３５の長手方向Ｄ１における両端面に塗られることが好ましい。グリスＧｒが軟磁性体４３４、４３５の両端面に塗られることにより、隣接する２つの可動子が長手方向に直交する方向にずれた場合に、隣接する２つの可動子のずれが小さくなる方向に移動しやすくなる。これにより、可動子ユニット４３０の外周部分において円筒部材１０に衝突する箇所が減少することから、発電量の減少を抑えることができる。
【００５５】
［変形例２］
本実施形態では、軟磁性体３４、３５が永久磁石３１Ｃ、３２Ａの間、および永久磁石３２Ｄ、３３Ａの間に配置されたが、軟磁性体３４、３５は備えられなくてもよい。また、変形例１において、軟磁性体４３４、４３５のそれぞれが、永久磁石４３１Ｃ、４３２Ａの間、および永久磁石４３２Ｄ、４３３Ａの間に設けられたが、軟磁性体４３４、４３５は設けられなくてもよい。本実施形態、および変形例１において、軟磁性体３４、３５、および軟磁性体４３４、４３５が設けられない場合、グリスＧｒが、永久磁石３１Ｃ、３２Ａの間、永久磁石３２Ｄ、３３Ａの間、永久磁石４３１Ｃ、４３２Ａの間、および永久磁石４３２Ｄ、４３３Ａの間、に設けられてもよい。
【００５６】
［変形例３］
本実施形態では、軟磁性体３４、３５の両端面にグリスＧｒが塗られたが、グリスＧｒは設けられなくてもよい。変形例１では、軟磁性体４３４、４３５の両端面にグリスＧｒが塗られたが、グリスＧｒは設けられなくてもよい。
【００５７】
［変形例４］
本実施形態では、締結部材３１０〜３３０の軸部３１３〜３３３が貫通孔Ｈ１〜Ｈ３に挿通されて、永久磁石３１Ａ〜３１Ｃ、３２Ａ〜３２Ｄ、３３Ａ〜３３Ｃが締結部材３１０〜３３０により締結されたが、この構成に限られない。特開２００９−１１８５８１号公報に記載の振動型電磁発電機に備えられる第２のパイプのように、永久磁石の外周面にわたって締結する締結部材であってもよい。この場合、永久磁石は貫通孔、および凹部を備える必要は無い。
【００５８】
［変形例５］
本実施形態では、可動子ユニット３０の全ての可動子は、同極が対向する永久磁石を備える可動子であるが、同極が対向せず、異極が対向する永久磁石を備える可動子を含んでもよい。また、可動子３１〜３３の各々に備えられる永久磁石の数は、２つ以上であればよい。また、可動子ユニット３０は３つの可動子を備えることに限られず、２つ以上の可動子を備えてもよい。
【００５９】
［変形例６］
本実施形態では、凹部Ｈ１Ａ、Ｈ１Ｂ、Ｈ２Ａ、Ｈ２Ｂ、Ｈ３Ａ、Ｈ３Ｂが永久磁石３１Ａ、３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｄ、３３Ａ、３３Ｃに形成されたが、これに限られない。図７は、凹部が形成されない可動子ユニット５３０を示す拡大図である。永久磁石５３１Ａ、３１Ｂ、５３１Ｃは、長手方向Ｄ１に貫通する貫通孔Ｈ１をそれぞれ備える。永久磁石５３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、５３２Ｄは、長手方向Ｄ１に貫通する貫通孔Ｈ２をそれぞれ備える。永久磁石５３３Ａ、３３Ｂ、５３３Ｃは、長手方向Ｄ１に貫通する貫通孔Ｈ３をそれぞれ備える。締結部材５１０は鍔５１１、５１２と軸部５１３とを備える。鍔５１１は、永久磁石５３１Ａの長手方向Ｄ１の端面５１４に係合する。鍔５１２は、永久磁石５３１Ｃの長手方向Ｄ１の端面５１５に係合する。締結部材５２０、および締結部材５３０の構成も締結部材５１０の構成と同様である。永久磁石５３１Ｃ側の永久磁石３１Ｂの端面３１Ｐ１から永久磁石５３２Ａ側の永久磁石３２Ｂの端面３２Ｐ２までの長さは、長さＬ１である。長さＬ１は、図１に示す配置ピッチＬ３と等しい。隣接する締結部材５１０、５２０、５３０の間にグリスが設けられるとよい。
【００６０】
可動子ユニット５３０に備えられる永久磁石に凹部が形成されないので、凹部を形成する製造コストを抑えることができる。
【００６１】
中空形状の軟磁性体５３４が、永久磁石５３１Ｃと永久磁石５３２Ａとの間に配置されてもよい。中空形状の軟磁性体５３５が、永久磁石５３２Ｄと永久磁石５３３Ａとの間に配置されてもよい。軟磁性体５３４の内径は、鍔５１１、５２１の外径よりも大きい。軟磁性体５３４の外径は、永久磁石５３１Ｃ、５３２Ａの外径以下である。また可動子ユニット５３０は図１に示す円筒部材１０の内部を移動するので、軟磁性体５３４の内径は、軟磁性体５３４の内径から鍔５１２、５２１の外径を差し引いた値が、円筒部材１０の内径から永久磁石の外径を差し引いた値以下になるように設定されればよい。軟磁性体５３５の寸法は軟磁性体５３４の寸法と同じであればよい。この軟磁性体５３４、５３５により永久磁石３１Ｃ、３２Ａ、３２Ｄ、３３Ａの磁束が軟磁性体５３４、５３５に引き寄せられる。これにより、隣接する２つの可動子が互いに引き合う状態が確実に保持され、衝突する箇所が減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【００６２】
軟磁性体５３４、５３５の両端面に、グリスが設けられるとよい。また、軟磁性体５３４の内径と鍔５１２、５２１の外径との差により、軟磁性体５３４と鍔５１２、５２１との間に生じるスペースにグリスが設けられるとよい。軟磁性体５３５も軟磁性体５３４と同様にグリスが設けられるとよい。このグリスにより、隣接する２つの可動子が長手方向Ｄ１に直交する方向にずれた場合に、隣接する２つの可動子のずれが小さくなる方向に移動しやすくなる。これにより、可動子ユニット５３０の外周部分において、円筒部材１０に衝突する箇所がより減少することから、発電量の減少をより抑えることができる。
【００６３】
［変形例７］
本実施形態では、永久磁石３１Ａ〜３１Ｃ、３２Ａ〜３２Ｄ、３３Ａ〜３３Ｃは、締結部材３１０〜３３０により、それぞれかしめ固定されたが、接着剤による接着などの周知の方法で固定されてもよい。
【００６４】
［変形例８］
本実施形態、および変形例では、円筒部材１０は、円筒形状であったが、柱状、楕円柱などの形状であってもよい。また貫通孔、凹部、鍔、軸部の長手方向Ｄ１に垂直な方向の断面は、円形であったが、これにかぎられず、多角形、楕円などの形状でもよい。
【００６５】
［変形例９］
本実施形態、および変形例において、永久磁石３１Ｂと永久磁石３１Ｃとの間、永久磁石３２Ｂと永久磁石３２Ｃとの間、永久磁石３２Ｃと永久磁石３２Ｄとの間、永久磁石３３Ａと永久磁石３３Ｂとの間、に緩衝材が設けられてもよい。緩衝材が設けられる場合であっても、長手方向Ｄ１において、永久磁石３１Ｃ側の永久磁石３１Ｂの端面３１Ｐ１から永久磁石３２Ａ側の永久磁石３２Ｂの端面３２Ｐ２までの長さは、長さＬ１である。長手方向Ｄ１において、永久磁石３２Ｄ側の永久磁石３２Ｃの端面から永久磁石３１Ａ側の永久磁石３３Ｂの端面までの長さは長さＬ１である。長さＬ１は、図１に示す配置ピッチＬ３と等しい。
【００６６】
［変形例１０］
本実施形態、および変形例において、軟磁性体３４、３５、４３４、４３５、５３４、５３５は軟磁性材料から構成されたが、ネオジム系の永久磁石、フェライト系の永久磁石などの永久磁石から構成されてもよい。この永久磁石は隣接する２つの永久磁石と異極が対向する。異極が対向する永久磁石の間に配置されるネオジム系の永久磁石、フェライト系の永久磁石などの永久磁石が本発明の磁性材料の一例である。
【符号の説明】
【００６７】
１０                                            円筒部材
２０                                            コイルユニット
２１                                            コイル
３０、１３０、４３０、５３０                    可動子ユニット
３１、３２、３３                                可動子
３１０、３２０、３３０                          締結部材
３１１、３１２、３２１、３２２、３３１、３３２  鍔
３１３、３２３、３３３                          軸部
３１Ａ、３２Ｂ、３１Ｃ                          永久磁石
３２Ａ、３２Ｂ、３２Ｃ、３２Ｄ                  永久磁石
３３Ａ、３２Ｂ、３３Ｃ                          永久磁石
３４、３５                                      軟磁性体
３１４、３１５、３２４、３２５、３３４、３３５  端面
４０                                            筐体
５０                                            回路部
Ａｘ１、Ａｘ２、Ａｘ３                          軸心
Ｇｒ                                            グリス
Ｈ１、Ｈ２、Ｈ３                                貫通孔
Ｈ１Ａ、Ｈ１Ｂ、Ｈ２Ａ、Ｈ２Ｂ、Ｈ３Ａ、Ｈ３Ｂ  凹部
Ｌ３                                      配置ピッチ
Ｄｍ                                            外径
【図１】
2012209996.tif 000003
【図２】
2012209996.tif 000004
【図３】
2012209996.tif 000005
【図４】
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【図５】
2012209996.tif 000007
【図６】
2012209996.tif 000008
【図７】
2012209996.tif 000009