(57)【要約】【課題】  往復動を伴う振動による運動エネルギーを電力に変換する振動発電機に関し、小型の筐体であっても電力の変換効率に優れ、出力電圧を高めることができる振動発電機を提供する。【解決手段】  振動発電機は、磁石体が、１つ以上のポールと、ポールに連結する１つ以上の磁石と、を少なくとも有し、複数のコイルのそれぞれが、磁石体のポールの厚みｈｐに略一致し、かつ、磁石体の磁石の厚みｈｍのｎ分の一（ｎ：１以上の整数）に略一致する巻幅ｈｃを有して、磁石体のポールが往復動する範囲に対応して筐体に隙間無く順次巻回され、間にｎ個の他のコイルを挟む２つのコイル同士が相互に直列接続および／または並列接続されて、（ｎ＋１）相の出力端子を形成する。【選択図】  図１
2012151986.tif 000002
【特許請求の範囲】
【請求項１】
複数のコイルと、該コイルがそれぞれ巻回される筒状の筐体と、該筐体の両端にそれぞれ設けられる２つの固定体と、着磁された磁石を含んでそれぞれの該固定体との間を該筐体の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体と、を備え、
該磁石体が、複数のポールと、該ポールに連結する１つ以上の磁石と、を少なくとも有し、
複数の該コイルのそれぞれが、該磁石体の該ポールの厚みｈｐに略一致し、かつ、該磁石体の該磁石の厚みｈｍのｎ分の一（ｎ：１以上の整数）に略一致する巻幅ｈｃを有して、該磁石体の該ポールが往復動する範囲に対応して該筐体に隙間無く順次巻回され、間にｎ個の他の該コイルを挟む２つの該コイル同士が相互に直列接続および／または並列接続されて、（ｎ＋１）相の出力端子を形成する、
振動発電機。
【請求項２】
前記磁石体が、複数の前記ポールと、該ポールに連結する複数の前記磁石と、を少なくとも有し、２つの該磁石が、該ポールを同じ磁極を示す側で挟み込んで反発磁界を形成する、
請求項１に記載の振動発電機。
【請求項３】
間にｎ個の他の前記コイルを挟む２つの該コイル同士が、相互に逆相に直列接続および／または並列接続されて、間に（２ｎ＋１）個の他の該コイルを挟む２つの該コイル同士が、相互に正相に直列接続および／または並列接続される、
請求項１または２に記載の振動発電機。
【請求項４】
前記振動発電機の前記複数のコイルからの前記（ｎ＋１）相の出力端子に接続する複数の整流器と、該複数の整流器のそれぞれの出力が並列接続される出力端子と、をさらに備える、
請求項１から３のいずれかに記載の振動発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
往復動を伴う振動による運動エネルギーを電力に変換する振動発電機に関し、小型の筐体であっても電力の変換効率に優れ、出力電圧を高めることができる振動発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
運動エネルギーを電力に変換する振動発電機では、人が携帯する場合、あるいは、振動する機器に取り付ける場合に、内部の振動体に往復動の振動を発生させて、その運動エネルギーを高い変換効率で電力に変換することが要望されている。特に、往復動する磁石、または、往復動するコイルを備える振動発電機では、小型化を図る場合に、コイル長、あるいは、磁気回路の構成の制限、等により発電効率が低くなりやすいという不利な点がある。したがって、従来には、これらの問題を解決するために様々な振動発電機が提案されている。
【０００３】
従来には、充電可能なバッテリーと、筒状のコイルと、該コイルの軸芯部分に挿入されると共に軸方向に移動可能にバネで保持された棒状の永久磁石と、整流器とを含み構成し、携帯時の振動や揺動に基づく該永久磁石の軸方向振動により該コイルに発生する交流電圧を該整流器で整流し、該整流された直流電圧で該バッテリーを充電する携帯型発電機において、前記永久磁石と前記バネで構成された永久磁石系の軸方向の共振振動数を、概ね、携帯時に前記軸方向振動を生じしめる主要な振動源の平均周期に合わせたことを特徴とする携帯型発電機がある。（特許文献１）。
【０００４】
また、非磁性材料で形成され、両端部が閉じられた中空の第１のパイプと、前記第１のパイプの周囲に巻回され、少なくとも１個のソレノイドコイルが設けられた発電コイルと、前記第１のパイプの内部に配置され、前記発電コイルの巻軸方向に沿って移動可能である可動磁石と、を備え、前記可動磁石は、非磁性材料で形成され、両端部が閉じられた中空の第２のパイプと、前記第２のパイプの内部に、封止される複数個の磁石と、を備え、前記可動磁石は、前記第２のパイプの両端部に配置され、前記複数個の磁石を保護する磁石端部材を備えることを特徴とする振動型電磁発電機がある（特許文献２）。
【０００５】
また、同極同士を微小な距離を有して対向させ、長さ方向に着磁した複数の永久磁石を一体化し、前記一体化した永久磁石の外周に複数のコイルを配置し、前記コイルは適宜の間隔を有し、交互に巻き方向が逆になるように構成し、前記の一体化した永久磁石を移動させることにより発電することを特徴とする振動発電機がある（特許文献３）。特に、複数コイルの各々のコイルの長さは個別の磁石の長さの７０％〜９０％とする、あるいは、対向する永久磁石間の距離を磁石の長さの１０％〜４０％とする、あるいは、各々のコイル間の距離を個別の磁石単体の長さの１０％〜３０％とする、あるいは、コイルの個数を磁石数と同じか磁石数＋１個以上とする振動発電機がある。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００６】
【特許文献１】特開２００２−３７４６６１号公報（図１〜５）
【特許文献２】特開２００９−１１８５８１号公報（図１〜９）
【特許文献３】特開２００６−２９６１４４号公報（図１〜２）
【０００７】
ただし、上記特許文献１〜３のような動電型の振動発電機では、発電効率を向上させるには、十分ではない。上記特許文献１〜３のような動電型の振動発電機では、複数のコイルが相互に間隔を空けて設けられている場合には、往復動する磁石と複数のコイルとの相対的な位置関係によって、極めて起電力が低くなる場合があり効率的ではないという問題がある。
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００８】
本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、往復動を伴う振動による運動エネルギーを電力に変換する振動発電機に関し、小型の筐体であっても電力の変換効率に優れ、出力電圧を高めることができる振動発電機を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００９】
本発明の振動発電機は、複数のコイルと、コイルがそれぞれ巻回される筒状の筐体と、筐体の両端にそれぞれ設けられる２つの固定体と、着磁された磁石を含んでそれぞれの固定体との間を筐体の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体と、を備え、磁石体が、複数のポールと、ポールに連結する１つ以上の磁石と、を少なくとも有し、複数のコイルのそれぞれが、磁石体のポールの厚みｈｐに略一致し、かつ、磁石体の磁石の厚みｈｍのｎ分の一（ｎ：１以上の整数）に略一致する巻幅ｈｃを有して、磁石体のポールが往復動する範囲に対応して筐体に隙間無く順次巻回され、間にｎ個の他のコイルを挟む２つのコイル同士が相互に直列接続および／または並列接続されて、（ｎ＋１）相の出力端子を形成する。
【００１０】
好ましくは、本発明の振動発電機は、磁石体が、複数のポールと、ポールに連結する複数の磁石と、を少なくとも有し、２つの磁石が、ポールを同じ磁極を示す側で挟み込んで反発磁界を形成する。
【００１１】
また、本発明の振動発電機は、間にｎ個の他のコイルを挟む２つのコイル同士が、相互に逆相に直列接続および／または並列接続されて、間に（２ｎ＋１）個の他のコイルを挟む２つのコイル同士が、相互に正相に直列接続および／または並列接続される。
【００１２】
また、好ましくは、本発明の振動発電機は、振動発電機の複数のコイルからの（ｎ＋１）相の出力端子に接続する複数の整流器と、複数の整流器のそれぞれの出力が並列接続される出力端子と、をさらに備える。
【００１３】
以下、本発明の作用について説明する。
【００１４】
本発明の振動発電機は、複数のコイルと、コイルがそれぞれ巻回される筒状の筐体と、筐体の両端にそれぞれ設けられる２つの固定体と、着磁された磁石を含んでそれぞれの固定体との間を筐体の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体と、を備える。移動する磁石体は、複数のポールと、ポールに連結する１つ以上の磁石と、を少なくとも有し、例えば、１つのポールの両端面にそれぞれ連結する２つの磁石を有していてもよく、２つのポールと３つの磁石を有していてもよい。磁石体は、複数のポールと、ポールに連結する複数の磁石と、を少なくとも有している場合には、２つの磁石が、ポールを同じ磁極を示す側で挟み込んで反発磁界を形成する。
【００１５】
その結果、本発明の振動発電機では、往復動可能に設置される磁石体が移動すると、反発磁界が通過する透磁率の高いポールが往復動する範囲に対応して設けられているそれぞれのコイルに、電磁誘導によりコイル起電力が発生する。複数のコイルのそれぞれは、磁石体のポールの厚みｈｐに略一致し、かつ、磁石体の磁石の厚みｈｍのｎ分の一（ｎ：１以上の整数）に略一致する巻幅ｈｃを有して、磁石体のポールが往復動する範囲に対応して筐体に隙間無く順次巻回されている。さらに、複数のコイルのそれぞれは、間にｎ個の他のコイルを挟む２つのコイル同士が相互に直列接続および／または並列接続されて、（ｎ＋１）相の出力端子を形成する。振動発電機は、振動発電機の複数のコイルからの（ｎ＋１）相の出力端子に接続する複数の整流器と、複数の整流器のそれぞれの出力が並列接続される出力端子と、をさらに備えていてもよい。
【００１６】
したがって、本発明の振動発電機では、複数のコイルが相互に間隔を空けて設けられている場合に比較して、往復動する磁石と複数のコイルとの相対的な位置関係による起電力の低下が少なく、効率的な発電が可能になる。つまり、筐体に隙間無く順次巻回されている（ｎ＋１）相の各コイルの巻幅ｈｃと、磁石体のポールの厚みｈｐと、磁石体の磁石の厚みｈｍと、の相対関係が最適化されているので、間にｎ個の他のコイルを挟む２つのコイルのそれぞれに発生する起電力がほぼ同じタイミングで同相の関係になり最大化するからである。さらに、それぞれの出力が並列接続される複数の整流器を用いることで、（ｎ＋１）相の整流した直流電圧を合成すると、往復動する磁石と複数のコイルとの相対的な位置関係によらず、高い起電力を保つことができる。本発明の振動発電機は、小型の筐体であっても電力の変換効率を高めることができ、出力電圧をさらに高めることができる。
【発明の効果】
【００１７】
往復動を伴う振動による運動エネルギーを電力に変換する振動発電機に関し、小型の筐体であっても電力の変換効率に優れ、出力電圧を高めることができる振動発電機を提供することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１８】
【図１】本発明の好ましい実施形態による振動発電機１を説明する断面図である。（実施例１）
【図２】本発明の好ましい実施形態による振動発電機１Ａの整流器の接続を説明する図である。（実施例１）
【図３】本発明の好ましい実施形態による振動発電機１Ａの出力電圧を示すグラフである。（実施例１）
【発明を実施するための形態】
【００１９】
以下、本発明の好ましい実施形態による振動発電機について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。
【実施例１】
【００２０】
図１は、本発明の好ましい実施形態による振動発電機１を説明する図である。具体的には、図１は、図示する上下方向の中心軸に沿った断面図であり、振動発電機１では、振動子である磁石体１０がこの中心軸の方向に移動して振動する。また、図２は、振動発電機１および整流器を含む振動発電機１Ａの接続を説明する図である。なお、後述するように、振動発電機１の一部の構造や、内部構造等は、省略している。
【００２１】
振動発電機１は、コイル２と、コイル２が巻回される筒状の筐体３と、筐体３の両端にそれぞれ設けられる固定体４ａおよび４ｂと、着磁された磁石１１を含んでそれぞれの固定体４ａおよび４ｂとの間を筐体３の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体１０と、を含む振動発電機である。本実施例の振動発電機１は、長径方向長が約１０１ｍｍ、短径直径がφ約２７ｍｍの略円筒形状を有する小型で軽量な振動発電機である。例えば、外部の振動により図示する変位Ｚ０で振動発電機１が振動すると、その内部で振動子である磁石体１０が変位Ｚ１で振動するので、振動発電機１は、この磁石体１０の振動による運動エネルギーを電力に変換することができる。
【００２２】
筒状の筐体３は、非磁性体からなる中空の筒であって、本実施例では内径直径がφ約１２ｍｍの樹脂成型品の直管パイプであり、その内面に沿って磁石体１０が往復動可能に設置される。筒状の筐体３の外側面には、複数のコイルからなるコイル２ａ、コイル２ｂ、および、コイル２ｃがそれぞれ隙間無く順番に巻回されてコイル２を構成する。例えば、コイル２ａは、それぞれ線径がφ約０．１１ｍｍの銅線を巻幅ｈｃ約２．６ｍｍで約５０層巻に巻回して構成された１つのコイル２０ａを、５つ並列接続して構成するコイルである。また、コイル２ｂは、コイル２０ａとほぼ同様に構成された１つのコイル２０ｂを、５つ並列接続して構成するコイルであり、それぞれのコイル２０ｂは、それぞれコイル２０ａの上側で隙間無く隣り合う位置に、コイル２０ａと同じ巻線方向に巻回されている。また、コイル２ｃは、コイル２０ａおよびコイル２０ｂとほぼ同様に構成された１つのコイル２０ｃを、５つ並列接続して構成するコイルであり、それぞれのコイル２０ｃは、それぞれコイル２０ａの下側で隙間無く隣り合う位置に、コイル２０ａと同じ巻線方向に巻回されている。それぞれのコイル２０ａ、２０ｂ、および、２０ｃの巻幅ｈｃは、約２．６ｍｍで等しくされている。
【００２３】
図示するように、コイル２ａ、２ｂ、および、２ｃは、上下に隙間無く筐体３に巻回されて、コイル２０ａ、２０ｂ、および、２０ｃが構成する一組毎に、上下でそれぞれ逆向きの回転方向に電流が流れる様に並列接続されている。コイル２ａは、コイル２０ａに発生するコイル起電力を出力端子２１ａに出力する。同様に、コイル２ｂは、コイル２０ｂに発生するコイル起電力を出力端子２１ｂに出力する。さらに、コイル２ｃは、コイル２０ｃに発生するコイル起電力を出力端子２１ｃに出力する。出力端子２１ａには整流器２２ａが接続され、出力端子２１ｂには整流器２２ｂが接続され、出力端子２１ｃには整流器２２ａが接続され、これら３相の出力は、出力端子２３に並列接続される。
【００２４】
なお、それぞれのコイル２０ａ、２０ｂ、および２０ｃは、磁石体１０のポール１２の厚みｈｐに略一致し、かつ、磁石体１０の磁石１１の厚みｈｍの２分の一に略一致する巻幅ｈｃを有している。コイル２０ａ、２０ｂ、および２０ｃは、磁石体１０のポール１２が往復動する範囲に対応して筐体に隙間無く順次巻回されており、本実施例では、上側から順番にコイル２０ｂ、２０ａ、および２０ｃを一組とするコイルが、５組分だけ筐体３に巻回されている。したがって、例えば、コイル２０ａのそれぞれは、間に２個の他のコイル２０ｂおよび２０ｃを挟む２つのコイル同士が相互に並列接続されて出力端子２１ａに接続する。同様に、コイル２０ｂのそれぞれは、間に２個の他のコイル２０ａおよび２０ｃを挟む２つのコイル同士が相互に並列接続されて出力端子２１ｂに接続する。同様に、コイル２０ｃのそれぞれは、間に２個の他のコイル２０ａおよび２０ｂを挟む２つのコイル同士が相互に並列接続されて出力端子２１ｃに接続する。
【００２５】
また、固定体４ａおよび４ｂは非磁性の樹脂成形部品であって、筐体３の両端にネジ又は接着剤等により固定されて設けられている。それぞれの固定体４ａおよび４ｂは、その中央部において磁石体１０と接近可能に連結される緩衝体を含んでいてもよい。例えば、緩衝体は、接近する磁石体１０と固定体４との間で反発力を作用させる円盤形状の緩衝磁石５を有していてもよい。緩衝体である緩衝磁石５は、磁石体１０が移動して筐体３の両端に位置する固定体４に勢いよく衝突して衝撃により破壊されるのを防止する。例えば、この緩衝磁石５は、直径がφ約１０．５ｍｍで厚みが約１．０ｍｍの円盤状の希土類磁石である。この緩衝磁石５は、接着剤で固定体４の中央部に取り付けられている。本実施例の場合には、図１に示すように、下側の固定体４ａに設けられる緩衝磁石５ａと、上側の固定体４ｂに設けられる緩衝磁石５ｂとは、振動する磁石体１０に近い側にそれぞれ異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）が現れるように着磁されている。
【００２６】
本実施例の磁石体１０は、外径直径がφ約１１．５ｍｍで長さ（厚み）ｈｍが約６．３ｍｍの円柱状の希土類の磁石を４つ含む。それぞれの磁石１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄは、図１に示すように、振動する上下方向にそれぞれ異なる磁極（Ｎ極、Ｓ極）が現れるように着磁されて、そのうち２つの磁石１１がポール１２を同じ磁極を示す側で挟み込んで反発磁界を形成するように連結されている。具体的には、ポール１２は、外径直径がφ約１１．５ｍｍで長さ（厚み）ｈｐが約３．２ｍｍの円柱状の軟鉄の部材である。磁石１１ａおよび１１ｂの間にポール１２ａが、磁石１１ｂおよび１１ｃの間にポール１２ｂが、磁石１１ｃおよび１１ｄの間にポール１２ｃが、それぞれ配置されている。なお、希土類磁石とは、Ｎｄ−Ｆｅ−Ｂ系のネオジウム磁石、もしくは、Ｓｍ−Ｃｏ系のサマリウムコバルト磁石であって、磁石の最大エネルギー積（ＢＨ）ｍａｘが大きな値をとる磁石であり、残留磁化および保磁力がさらに大きく、小さい体積でも保磁力の強いＮｄ−Ｆｅ−Ｂ系の希土類磁石であってもよい。もちろん、磁石１１は、フェライト系磁石であってもよい。
【００２７】
図２に示す振動発電機１Ａは、上述の振動発電機１と、整流器２２ａ、２２ｂ、および、２２ｃとを含む振動発電機である。振動発電機１では、往復動可能に設置される磁石体１０が移動すると、反発磁界が通過する透磁率の高いポール１２ａ、１２ｂ、および、１２ｃが往復動する範囲に対応して設けられているので、それぞれのコイル２０ａ、２０ｂ、および、２０ｃに、電磁誘導によりコイル起電力が発生する。例えば、整流器２２ａ、２２ｂ、および、２２ｃは、４つのダイオードを接続する全波ブリッジ整流回路であり、交流電圧を全波整流して直流電圧に変換する。つまり、振動発電機１Ａでは、振動発電機１のコイル２ａ、２ｂ、および、２ｃで発生する整流された３相のコイル起電力を、合成して出力端子２３から出力することができる。
【００２８】
外力が加わって変位Ｚ０で振動発電機１が振動すると、その内部で振動子である磁石体１０が変位Ｚ１で振動する。筐体３の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体１０は、筐体３に巻回されたコイル２の内側空間をある程度の相対速度で移動する。磁石体１０は、直流磁界を形成するように着磁されている２つの磁石１１がポール１２を同じ磁極を示す側で挟み込んで反発磁界を形成するように連結されているので、磁石体１０がコイル２０ａ、２０ｂ、および、２０ｃの内側を通過すると、コイル２０ａ、２０ｂ、および、２０ｃには、それぞれの位置で磁石体１０のポール１２が発生する直流磁界の変化を打ち消そうとする起電力が電磁誘導により相対速度にほぼ比例して発生する。
【００２９】
本実施例の振動発電機１では、コイル２０ａ、２０ｂ、および、２０ｃのそれぞれが、磁石体１０のポール１２ａ、１２ｂ、および、１２ｃの厚みｈｐに略一致し、かつ、磁石体１０の磁石１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、および、１２ｄの厚みｈｍの２分の一に略一致する巻幅ｈｃを有して、磁石体１０のポール１２が往復動する範囲に対応して筐体に隙間無く順次巻回されている。さらに、例えば、間に２個の他のコイルを挟む２つのコイル２０ａ同士が相互に並列接続されて、コイル２０ｂおよび２０ｃでも同様にして、その結果、３相の出力端子を形成している。したがって、外部の振動により磁石体１０が筐体３の内部を図１に図示する上下方向に繰り返し振動する場合に、磁石体１０のポール１２ａ、１２ｂ、および、１２ｃが、同時に例えばコイル２ａを構成する３つのコイル２０ａの内部を振動して出入りして通過する。
【００３０】
さらに磁石体１０が振動すると、同様に、磁石体１０のポール１２ａ、１２ｂ、および、１２ｃが、同時に、コイル２０ａと隣り合うように巻回されているコイル２ｂを構成する３つのコイル２０ｂの内部を振動して出入りして通過する。さらに磁石体１０が振動すると、同様に、磁石体１０のポール１２ａ、１２ｂ、および、１２ｃが、同時に、コイル２０ｂと隣り合うように巻回されているコイル２ｃを構成する３つのコイル２０ｃの内部を振動して出入りして通過する。このように、振動発電機１は、この磁石体１０の振動による運動エネルギーを、３相の交流のコイル起電力として電力に変換することができる。
【００３１】
なお、本実施例の振動発電機１は、３つのコイル２ａ、２ｂ、および、２ｃによる３相の交流出力が得られる場合であるが、ｎを１以上の整数とすると、コイルを複数として（ｎ＋１）相以上の交流出力を得るものであればよい。つまり、本発明の振動発電機１は、筐体に隙間無く順次巻回されている（ｎ＋１）相の各コイルの巻幅ｈｃと、磁石体のポールの厚みｈｐと、磁石体の磁石の厚みｈｍと、の相対関係が最適化されているので、間にｎ個の他のコイルを挟む２つのコイルのそれぞれに発生する起電力がほぼ同じタイミングで同相の関係になり最大化するからである。さらに、それぞれの出力が並列接続される複数の整流器を用いることで、（ｎ＋１）相の整流した直流電圧を合成すると、往復動する磁石と複数のコイルとの相対的な位置関係によらず、高い起電力を保つことができる。本発明の振動発電機は、小型の筐体であっても電力の変換効率を高めることができ、出力電圧をさらに高めることができる。なお、コイルの巻幅ｈｃは、磁石体１０のポール１２の厚みｈｐに略一致するのが好ましいが、寸法ｈｐの０．８〜１．２５倍程度の範囲内であればよい。
【００３２】
磁石体１０とコイル２との間の振動による相対速度の絶対値は、磁石体１０が筐体３の中央付近を移動するときに大きくなり、一方で筐体３の端部側である固定体４ａおよび４ｂに達して折り返してくるときに小さくなる。したがって、磁石体１０が正弦波的な振動をする場合には、振動発電機１のコイル２に接続する出力端子２３に出力されるコイル起電力の波形は、筐体３の中央付近を移動するときに大きくなり（正弦波形の腹）、一方で筐体３の端部側である固定体４ａおよび４ｂに達して折り返してくるとき（速度が最小になるとき）に小さくなる（正弦波形の節）。振動発電機１では、それぞれのコイル２ａ、２ｂ、および、２ｃのいずれかが、磁石体１０のそれぞれのポール１２ａ、１２ｂ、および、１２ｃが往復動する範囲に対応することになる。したがって、振動発電機１は、往復動可能に設置される磁石体１０が移動すると、透磁率の高いポール１２ａ、１２ｂ、および、１２ｃが往復動する範囲に対応して設けられているので、電磁誘導により、より高いコイル起電力が発生する。
【００３３】
図３は、本実施例の振動発電機１Ａの出力電圧を示すグラフであり、振動発電機１の筐体３の中央点（Ｚ＝０ｍｍ）に位置させた磁石体１０が距離Ｚ１（±約１５ｍｍ：マイナス方向は省略）の範囲で正弦振動する場合について、整流したコイル起電力の波形を示すグラフである。横軸は、中心軸に沿った筐体３の中央点からの相対位置の距離であり、縦軸は整流器２２ａ、２２ｂ、および、２２ｃを経た直流電圧である。図３のグラフは、それぞれのコイル２ａの出力に対応する波形１０１ａ、コイル２ｂの出力に対応する波形１０１ｂ、コイル２ｃの出力に対応する波形１０１ｃ、さらに、整流器２２ａ、２２ｂ、および、２２ｃを合成した出力端子２３における太線で記載する出力波形１００を含む。
【００３４】
図３のグラフでの位置０は、磁石体１０の基準となる静止位置を表し、その点で磁石体１０の速度が最も速くなるので、コイル２でのコイル起電力も最も大きくなる。３相コイルであるコイル２は、各コイル２ａ、２ｂ、および、２ｃを隙間無くずらして組み合わせているので、電圧のピーク点が磁石体１０の位置により異なるものの、出力電圧が極端に低下することがない。また、３相コイルであるコイル２を用いるので、各コイル２ａ、２ｂ、および、２ｃの最適位置での最大電圧を出力として取り出すことができる。各コイル２ａ、２ｂ、および、２ｃは、インピーダンスを同じにしているため、電力でみても優れている。
【００３５】
なお、振動発電機１では、コイル２を構成するコイル２ａ、２ｂ、および、２ｃは、それぞれ巻幅ｈｃのコイル２０ａ、２０ｂ、および２０ｃを複数直列接続して構成しても良く、さらに複数のコイルを加えても良い。コイル２は、複数のコイルの巻線方向、あるいは、直列接続および／または並列接続する極性は、磁石体からの磁束の向きに応じて反転させることができる。磁石体の磁束が有効に鎖交する位置、つまり、磁束密度が高い位置に複数のコイルを設けることで、コイルにおける出力電圧をさらに高めることができる。コイル２は、コイル２ａ、２ｂ、および、２ｃに発生するコイル起電力を、打ち消しあうことなく出力端子２１に出力するように極性を揃えて接続すればよい。
【００３６】
また、振動発電機１は、振動子である磁石体１０が中心軸の方向に移動して振動する場合に、接近する磁石体１０と固定体４ａおよび４ｂ（あるいは、緩衝磁石５ａまたは５ｂ）との間でそれぞれ弾性力を作用させる弾性部材をさらに有してもよい。弾性部材は、非磁性の金属バネ、弾性を有する樹脂、あるいは、気泡を含むフォーム材、等であってもよい。弾性部材は、その両端が、振動子である磁石体１０と、固定体４と、に固定される。弾性部材は、磁石体１０が移動して筐体の両端に位置する固定体４に勢いよく衝突して衝撃により破壊されるのを防止する。また、移動する磁石体１０Ｃが緩衝磁石５ａまたは５ｂと密着してしまうのを防止することができる。
【産業上の利用可能性】
【００３７】
本発明の振動発電機は、整流器、蓄電池、充電回路等を含む発電機、あるいは、充電電池、充電器にも適用が可能である。また、本発明の振動発電機を備える電子機器は、可搬性に優れるので、使用者が持ち運ぶモバイル機器、または、振動が多く発生する車両に取り付ける発電機として、特に適する。
【符号の説明】
【００３８】
１、１Ａ    振動発電機
２、２ａ、２ｂ、２ｃ、２０ａ、２０ｂ、２０ｃ        コイル
３          筐体
４ａ、４ｂ  固定体
５ａ、５ｂ  緩衝磁石
１０        磁石体
１１ａ、１１ｂ、１１ｃ、１１ｄ  磁石
１２ａ、１２ｂ、１２ｃ          ポール
２１ａ、２１ｂ、２１ｃ、２３    出力端子
２２ａ、２２ｂ、２２ｃ          整流器
【図１】
2012151986.tif 000003
【図２】
2012151986.tif 000004
【図３】
2012151986.tif 000005