(57)【要約】【課題】小型化および低価格化が容易な振動発電機を提供する。【解決手段】振動発電機１は、筒状部材１１内を長手方向に移動可能な可動子１３を備えている。筒状部材１１には、コイル２１、２２が巻回されている。コイル２１、２２は離間している。コイル２１に整流器３１が接続されている。コイル２２に整流器３２が接続されている。整流器３１、３２は並列接続している。可動子１３を構成する単位磁石１４がコイル２１、２２内を通過することによって、コイル２１、２２には電流が誘起する。コイル２１に誘起した電流は、整流器３１によって整流される。整流器３１、３２から出力される電流のピーク位置は異なっている。整流器３１、３２から出力される電流が加算された加算電流のピーク値は抑制される。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
永久磁石をコイル内で往復移動させることで、前記コイルに電流が誘起し発電する振動発電機であって、
一対の磁極を有する永久磁石である単位磁石を一以上備えた集合磁石を内部で長手方向に往復移動させる筒状部材と、
前記筒状部材に巻回される複数の集合コイルであって、前記集合コイルは単位コイルを一以上備えた構造を有しており、前記単位コイルは、前記筒状部材に巻回された部分の前記長手方向の長さが、前記単位磁石の前記長手方向の長さと略同一長さとなるように、前記筒状部材に巻回されている複数の集合コイルと、
前記集合磁石の往復移動によって前記複数の集合コイルに誘起した電流の其々を整流する複数の整流部と
を備え、
前記集合コイルは、
前記筒状部材のうち他の前記集合コイルが巻回されている部分と異なる部分、且つ、他の前記集合コイルが巻回されている部分から前記長手方向に、前記単位コイルの前記長手方向の長さよりも短い所定距離分離間した部分に巻回されており、
前記複数の整流部の其々において整流された前記電流が加算され、外部負荷に供給されることを特徴とする振動発電機。
【請求項２】
前記所定距離は、前記単位コイルの前記長手方向の長さの略半分であ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】
前記集合コイルを構成する前記単位コイルは、同じ前記集合コイルを構成し且つ隣接する他の前記単位コイルと反対方向に巻回されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の振動発電機。
【請求項４】
二つの前記集合コイル、及び二つの前記整流部を備え、
前記二つの集合コイルの間の離間した部分は、前記筒状部材のうち前記集合磁石が移動可能な部分の長手方向略中央部分に設けられることを特徴とする請求項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】
本発明は、振動によって発電する振動発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
従来、振動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電機が提案されている。このような振動発電機では、例えば、永久磁石がコイル内で振動することで、コイルに磁束の変化に伴う誘導電流が発生するようになっており、この発生した誘導電流は、整流器等によって整流され、外部負荷に供給される。例えば特許文献１には、複数のコイルを効果的に配置して発電効率を高めることによって、外部負荷において必要な電力を作り出すことが可能な振動発電機が提案されている。
【０００３】
コイル等を構成する導線が極端に長くなることによる内部抵抗の影響を抑制するために、複数の整流器が振動発電機に設けられる場合がある。振動発電機が備える複数のコイルは２以上に区分され、其々に整流器が設けられる。複数の整流器を並列に接続することによって、内部抵抗の影響は抑制される。複数の整流器から出力される電流は足し合わされ、定電圧回路等によって定電圧化された後、最終的に外部負荷に供給される。これによって、内部抵抗による電圧低下を抑制することができるので、振動発電機の発電効率を向上させることができる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特開２００６−２９６１４４号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
このような振動発電機では、複数の整流器から出力される電流の位相が一致すると、足し合わされた電流の最大値が非常に大きくなる場合がある。従って、足し合わされた電流を処理するためのデバイス、例えば、定電圧回路を構成するダイオードやトランジスタの定格を大きくしなければならなくなる。このような場合、デバイス自体が大きくなってしまって振動発電機の小型化の妨げとなるという問題点がある。また、デバイスのコストが増大し、振動発電機の低価格化の妨げとなるという問題点がある。
【０００６】
本発明の目的は、小型化および低価格化が容易な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】
【０００７】
本発明の振動発電機は、永久磁石をコイル内で往復移動させることで、前記コイルに電流が誘起し発電する振動発電機であって、一対の磁極を有する永久磁石である単位磁石を一以上備えた集合磁石を内部で長手方向に往復移動させる筒状部材と、前記筒状部材に巻回される複数の集合コイルであって、前記集合コイルは単位コイルを一以上備えた構造を有しており、前記単位コイルは、前記筒状部材に巻回された部分の前記長手方向の長さが、前記単位磁石の前記長手方向の長さと略同一長さとなるように、前記筒状部材に巻回されている複数の集合コイルと、前記集合磁石の往復移動によって前記複数の集合コイルに誘起した電流の其々を整流する複数の整流部とを備え、前記集合コイルは、前記筒状部材のうち他の前記集合コイルが巻回されている部分と異なる部分、且つ、他の前記集合コイルが巻回されている部分から前記長手方向に、前記単位コイルの前記長手方向の長さよりも短い所定距離分離間した部分に巻回されており、前記複数の整流部の其々において整流された前記電流が加算され、外部負荷に供給される。
【０００８】
本発明の振動発電機は、集合コイル間を所定距離分離間させることによって、複数の整流部において整流される其々の電流のピーク位置が一致することを防止できる。これによって、電流が加算された場合の電流の最大値を抑制することができるので、整流部から出力される電流を処理するためのデバイスの定格値を小さくできる。例えば、出力される電流を定電圧化するためのダイオードやトランジスタ等の定格値を小さくできる。従って、形状の小さなデバイスを使用することができるので、振動発電機を小型化することができる。また、より安価なデバイスを使用することができるので、振動発電機をより低価格で提供することができる。
【０００９】
なお、単位コイルが筒状部材に巻回されている部分の長手方向の長さとは、単純に単位コイルが巻回されている部分の長手方向の長さのみを表すものとは限らない。従って、例えば、複数の単位コイルが長手方向に隣接して並べられる場合、単位コイルの隣接配置する周期（ピッチともいう）が単位磁石の長手方向の長さと略同一であればよい。この場合、単位コイルが巻回されている部分の長手方向の長さと、単位コイルの隣接配置する周期とが一致していなくてもよい。
【００１０】
本発明において、前記所定距離は、前記単位コイルの前記長手方向の長さの略半分であってもよい。所定距離が単位コイルの長手方向の長さと同一であるか、又は、単位コイルの長手方向の長さの整数倍である場合に、複数の整流部において整流される其々の電流のピーク位置が一致する。これに対して本発明では、所定距離を、単位コイルの長手方向の長さの略半分とすることによって、複数の整流部において整流される其々の電流の位相を約９０度異ならせることができる。従って振動発電機は、複数の整流部から出力される電流を加算した加算電流を効果的に抑制することができる。
【００１１】
本発明において、前記集合コイルを構成する前記単位コイルは、同じ前記集合コイルを構成し且つ隣接する他の前記単位コイルと反対方向に巻回されていてもよい。これによって振動発電機は、集合コイルを構成する複数の単位コイル間で逆極性の起電力が発生した結果、起電力が互いに打ち消し合ってしまうことを防止できる。従って、集合コイル毎の発電効率を高めることによって振動発電機の発電効率を向上させることができる。
【００１２】
本発明において、二つの前記集合コイル、及び二つの前記整流部を備え、前記二つの集合コイルの間の離間した部分は、前記筒状部材のうち前記集合磁石が移動可能な部分の長手方向略中央部分に設けられてもよい。これによって、振動発電機が振動した場合に、二つの集合コイル間で電流は均等に誘起することになる。このため、双方の集合コイルから効率的に電流を取り出すことができるので、振動発電機の発電効率を更に向上させることができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】振動発電機１の構成を示す図である。
【図２】従来の構成において、整流器３１、３２から出力される電流を示すグラフである。
【図３】本発明の構成において、整流器３１、３２から出力される電流を示すグラフである。
【図４】変形例における振動発電機５１の構成を示す図である。
【図５】変形例における振動発電機５１の構成を示す図である。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
本発明の第一実施形態における振動発電機１について、図１を参照して説明する。図１における紙面左右方向を、振動発電機１の左右方向と定義する。振動発電機１は、筐体１７を備えている。筐体１７の形状は円筒形である。筐体１７の長手方向は、左右方向に延びている。筐体１７の両端は開口している。筐体１７の左端の開口部分には、開口部分を覆う壁部１８ａが取り付けられている。筐体１７の右端の開口部分には、開口部分を覆う壁部１８ｂが取り付けられている。筐体１７、壁部１８ａ、１８ｂの材料として、樹脂（ポリカーボネート樹脂、アクリル樹脂）等の非磁性体材料が使用できる。
【００１５】
筐体１７、壁部１８ａ、１８ｂで囲まれた空間に、筒状部材１１が収容されている。筒状部材１１の形状は円筒形である。筒状部材１１と筐体１７とは、長手方向が同一方向となるように配置されている。筒状部材１１の内径は、筐体１７の内径の略１／３である。筒状部材１１の長手方向の長さは、筐体１７よりも短い。筒状部材１１の両端は開口している。筒状部材１１の材料として、樹脂（アセタール樹脂、液晶ポリマー樹脂）等の非磁性体材料が使用できる。
【００１６】
なお、筐体１７および筒状部材１１の形状は円筒形に限定されない。筐体１７および筒状部材１１の形状は、例えば、楕円筒形状、四角筒等その他の多角筒形状であってもよい。筐体１７の材料は、非磁性体であれば、銅、アルミニウム、真鍮等の金属であってもよく、鉄やステンレス等の磁性体材料でも構わない。
【００１７】
筒状部材１１の内側に可動子１３が収容されている。可動子１３は、単位磁石１４を一つ備えている。単位磁石１４は、一対の磁極を有する永久磁石である。可動子１３は、筒状部材１１内を長手方向に自在に移動可能に設けられている。可動子１３の形状は円柱形である。可動子１３の外径は、筒状部材１１の内径と比較して僅かに小さい。可動子１３は、筒状部材１１と長手方向が同一方向となるように配置されている。単位磁石１４は、長手方向に磁化されている。なお、可動子１３の形状は円柱形に限定されないが、筒状部材１１内と同一の断面形状を有していることが望ましい。
【００１８】
なお振動発電機１は、可動子１３が二以上の単位磁石１４を備えた構成であってもよい。可動子１３が二以上の単位磁石１４を備えた構成は、後述する変形例で説明する。
【００１９】
筒状部材１１の左側の開口部分は、壁部１８ａと接触している。壁部１８ａは、筒状部材１１左側の開口部分を覆っている。壁部１８ａは、可動子１３の左方向の移動を規制する。筒状部材１１の右側の開口部分に、蓋部材１９が取り付けられている。蓋部材１９は、筒状部材１１右側の開口部分を覆っている。蓋部材１９は、可動子１３の右方向の移動を規制する。なお、壁部１８ａおよび蓋部材１９に可動子１３が衝突した場合の衝撃を和らげる緩衝部材を、壁部１８ａの右側および蓋部材１９の左側に設けてもよい。
【００２０】
筒状部材１１の外周面にコイル２１、２２が巻回されている。コイル２１、２２は、筒状部材１１の長手方向と直交する方向に巻回されている。コイル２１は、単位コイル２１１を備えている。コイル２２は、単位コイル２２１を備えている。単位コイル２１１、２２１は、筒状部材１１に巻回されている部分の左右方向の長さＸが、単位磁石１４の長手方向の長さＹとほぼ等しい長さとなるように形成されたコイルである。単位コイル２１１、２２１は、互いに逆方向に巻回されている。単位コイル２１１、２２１の材料として、銅が使用できる。
【００２１】
コイル２１、２２は、双方が左右方向に離間するように、筒状部材１１に巻回されている。具体的には、筒状部材１１の長手方向略中央から左側にＺ／２隔てた部分から左方向に、単位コイル２１１が巻回されている。筒状部材１１の長手方向略中央部分から右側にＺ／２隔てた部分から右方向に、単位コイル２２１が巻回されている。コイル２１、２２間の間隔はＺである。Ｚは、ＸおよびＹの略半分である。
【００２２】
なお振動発電機１は、コイル２１が二以上の単位コイル２１１を備えた構成であってもよい。同様に、コイル２２が二以上の単位コイル２２１を備えた構成であってもよい。コイル２１が二以上の単位コイル２１１を備え、且つ、コイル２２が二以上の単位コイル２２１を備えた構成は、後述する変形例で説明する。また振動発電機１では、ＺがＸおよびＹの略半分としたが、ＺはＸおよびＹよりも短ければよく、Ｚは、ＸおよびＹの略半分でなくてもよい。
【００２３】
筐体１７、壁部１８ａ、１８ｂで囲まれた空間の右側に、整流器３１、３２、および定電圧回路４１が収容されている。整流器３１はコイル２１に接続し、単位コイル２１１に誘導した交流電流を全波整流する。整流器３２はコイル２２に接続し、単位コイル２２１に誘導した交流電流を全波整流する。整流器３１、３２は、負極側の出力端子同士が接続し、正極側の出力端子同士が接続することによって、並列接続している。負極側の出力端子は、グランドに接続されている。正極側の出力端子は、定電圧回路４１に接続している。定電圧回路４１は、整流器３１、３２によって整流された電圧を、所望の出力電圧に定電圧化する。定電圧回路４１は、ダイオードおよびトランジスタ等を含んでいる。
【００２４】
振動発電機１の発電動作について、図１を参照しつつ説明する。ユーザは、筐体１７が長手方向に振動するように、振動発電機１を振動させる。運動エネルギーが、筐体１７に加えられる。可動子１３と筒状部材１１との摩擦力、および、可動子１３が壁部１８ａや蓋部材１９と衝突する力などを介して、運動エネルギーが可動子１３に伝達する。可動子１３は、筒状部材１１内を長手方向に往復移動する。可動子１３は、コイル２１、２２に覆われた空間を出入りする。コイル２１、２２内の空間を通過する際、可動子１３の単位磁石１４が発する磁束が、コイル２１の単位コイル２１１、および、コイル２２の単位コイル２２１を直交する。これによって、単位コイル２１１、２２１に誘導電流が発生する。可動子１３が単位コイル２１１、２２１内の空間への出入りを繰り返すことで、単位コイル２１１、２２１に交流電流が発生する。
【００２５】
単位コイル２１１、２２１に発生した交流電流は、コイル２１、２２の其々に接続された配線を介して、整流器３１、３２に伝達する。整流器３１、３２では、交流電流の全波整流が行われる。整流器３１で整流された電流と、整流器３２で整流された電流とは足し合わされ、定電圧回路４１によって定電圧化された後、図示外の電極を介して外部に出力される。外部に出力された電流は、外部装置の負荷に供給される。外部装置は、供給された電流によって駆動する。
【００２６】
振動発電機１の整流器３１、３２から出力される電流を、コイル２１、２２間に間隔を設けない場合に整流器３１、３２から出力される電流と比較しつつ説明する。図２は、図１の振動発電機１とは異なり、コイル２１、２２間に間隔を設けずに隣接させた場合に、整流器３１、３２から出力される電流の経時変化を示している。なおこの構成は、従来の振動発電機において、大きな電力を出力させるために通常使用される周知の構成である。
【００２７】
図２に示すように、可動子１３がコイル２１の左側から右方向に移動し、単位磁石１４がコイル２１の単位コイル２１１内に進入したとする（ｔ１）。単位磁石１４が単位コイル２１１内を右方向に移動するに従い、単位コイル２１１に誘起される電流は正方向に徐々に大きくなる。整流器３１から出力される電流も、単位コイル２１１に誘起される電流に併せて正方向に徐々に大きくなり、ピークを示す（ｔ２）。その後、さらに単位磁石１４が右方向に移動すると、単位コイル２１１に誘起される電流は徐々に小さくなる。整流器３１から出力される電流も、単位コイル２１１に誘起される電流に併せて徐々に小さくなり、単位磁石１４の左端の位置と、単位コイル２１１の左端の位置とが一致した時点で、整流器３１から出力される電流は０になる（ｔ３）。
【００２８】
ｔ３の状態から更に単位磁石１４が右方向に移動すると、単位コイル２１１には、負方向の電流が流れ始める。電流は整流器３１によって整流されるため、整流器３１から出力される電流の極性は、正方向に反転される。単位磁石１４が単位コイル２１１内を右方向に移動するに従い、単位コイル２１１に誘起される電流は負方向に徐々に大きくなる。整流器３１から出力される電流は正方向に徐々に大きくなり、ピークを示す（ｔ４）。その後、さらに単位磁石１４が右方向に移動すると、単位コイル２１１に誘起される電流は徐々に小さくなる。整流器３１から出力される電流も徐々に小さくなり、単位磁石１４の左端の位置と、単位コイル２１１の右端の位置とが一致した時点で、整流器３１から出力される電流は０になる（ｔ５）。
【００２９】
また、ｔ３の状態から単位磁石１４が右方向に移動することによって、単位磁石１４はコイル２２の単位コイル２２１内に進入し始める。単位コイル２２１は、単位コイル２１１と逆方向に巻回されているので、単位磁石１４が単位コイル２２１内を右方向に移動するに従い、単位コイル２２１に誘起される電流は負方向に徐々に大きくなる。電流は整流器３２によって整流されるため、整流器３２から出力される電流は、正方向に徐々に大きくなり、ピークを示す（ｔ４）。その後さらに単位磁石１４が右方向に移動すると、単位コイル２２１に誘起される電流は徐々に小さくなる。整流器３２から出力される電流も徐々に小さくなり、単位磁石１４の左端の位置と、単位コイル２２１の右端の位置とが一致した時点で、整流器３２から出力される電流は０になる（ｔ５）。
【００３０】
ここで定電圧回路４１には、整流器３１から出力される電流と、整流器３２から出力される電流とが加算された電流が入力される。以下、整流器３１から出力される電流と、整流器３２から出力される電流とが加算された電流を、加算電流ともいう。整流器３１から出力される電流のピークの位置（ｔ４）と、整流器３２から出力される電流のピークの位置（ｔ４）とは一致している。このため、加算電流のピーク値は、ｔ４の時点で非常に大きくなる。このため定電圧回路４１には、大きな電流を処理できるように、定格の大きなダイオードやトランジスタが必要になる。従って、定電圧回路４１自体が大きくなってしまって振動発電機１の小型化の妨げとなる場合がある。また、定電圧回路４１のコストが増大し、振動発電機１の低価格化の妨げとなる場合がある。
【００３１】
また、コイル２１、２２間に間隔を設けずに隣接させた場合には、コイル２１，２２から出力される電流のピーク位置（ｔ４）が一致しているため、可動子１３にはコイル２１、２２から同時に大きな電磁制動が加えられる。このため、可動子１３の運動性能が低下して、発電効率が低下する。
【００３２】
これに対して本発明の振動発電機１では、コイル２１、２２間を離間することによって、加算電流のピーク値を抑制している。図３に示すように、可動子１３がコイル２１の左側から右方向に移動し、単位磁石１４がコイル２１の単位コイル２１１内に進入したとする（ｔ１１）。単位磁石１４が単位コイル２１１内を移動するに従い、整流器３１から出力される電流は徐々に大きくなり、ピークを示す（ｔ１２）。その後、単位磁石１４の右方向への移動に伴って、整流器３１から出力される電流は徐々に小さくなり、単位磁石１４の左端の位置と、単位コイル２１１の左端の位置とが一致した時点で、整流器３１から出力される電流は０になる（ｔ１３）。更に単位磁石１４が右方向に移動すると、整流器３１から出力される電流は再び正方向に徐々に大きくなり、ピークを示す（ｔ１４）。ｔ１４では、単位磁石１４の長手方向略中央部分の位置と、単位コイル２１１の右端の位置とが一致している。以上までの様子は、図２の場合と同一である。なお、コイル２１、２２間の間隔Ｚ（図１参照）は、単位磁石１４の長手方向の長さＹ（図１参照）の略半分であるため、ｔ１４の時点で、単位磁石１４の右端の位置と、単位コイル２２１の左端の位置とは一致する。
【００３３】
ｔ１４の状態から、さらに単位磁石１４が右方向に移動すると、整流器３１から出力される電流は徐々に小さくなり、単位磁石１４の左端の位置と、単位コイル２１１の右端の位置とが一致した時点で、整流器３１から出力される電流は０になる（ｔ１６）。
【００３４】
また、ｔ１４の状態から、さらに単位磁石１４が右方向に移動すると、単位磁石１４はコイル２２の単位コイル２２１内に進入し始める。単位磁石１４が単位コイル２２１内を右方向に移動するに従い、整流器３２から出力される電流は正方向に徐々に大きくなり、ピークを示す（ｔ１６）。その後、さらに単位磁石１４が右方向に移動すると、整流器３２から出力される電流は徐々に小さくなり、単位磁石１４の左端の位置と、単位コイル２２１の左端の位置とが一致した時点で、整流器３２から出力される電流は０になる（ｔ１７）。
【００３５】
ここで、コイル２１、２２間に間隔を設けたことによって、整流器３２から出力される電流のピークの位置（ｔ１６）は、矢印３５のように、ｔ１４からｔ１６に移動する。整流器３１から出力される電流の位相と、整流器３２から出力される電流の位相とは、約９０度異なる。図２の場合とは異なり、整流器３１から出力される電流のピークの位置（ｔ１４）と、整流器３２から出力される電流のピークの位置（ｔ１６）とは相違する。このため、加算電流のピーク値、即ち、ｔ１５における電流値は、図２における加算電流のピーク値、即ち、ｔ４における電流値よりも小さくなる。なお、整流器３１、３２から出力される電流の総量は、コイル２１、２２間に間隔を設けた場合と設けない場合とで変化しない。従って、振動発電機１の起電力は変化しない。
【００３６】
以上説明したように、振動発電機１は、コイル２１、２２を離間させることによって、整流器３１、３２において整流される其々の電流のピーク位置を異ならせている。これによって加算電流のピーク値を抑制することができるので、定電圧回路４１を構成するデバイス（ダイオードやトランジスタ等）の定格値を小さくできる。従って、形状の小さな定電圧回路４１を使用することができるので、振動発電機１を小型化することができる。また、より安価な定電圧回路４１を使用することができるので、振動発電機１をより低価格で提供することができる。
【００３７】
また、振動発電機１は、コイル２１から出力される電流のピークの位置（ｔ１４）とコイル２２から出力される電流のピークの位置（ｔ１６）が異なるため、可動子１３に加わる電磁制動のピークも異なる。このため、可動子１３の運動性能を向上して、発電効率を向上させることができる。
【００３８】
振動発電機１は、コイル２１、２２間の間隔Ｚを、単位コイル２１１、２２１が巻回されている部分の左右方向の長さＸ、および、単位磁石１４の長手方向の長さＹの略半分としている。これによって、整流器３１、３２から出力される其々の電流の位相を、約９０度異ならせている。これに対し、コイル２１、２２間の間隔ＺがＸおよびＹと略同一であるか、又は、ＸおよびＹの整数倍である場合、整流器３１、３２から出力される其々の電流の位相は一致する。この場合、加算電流のピーク値は大きくなる。振動発電機１は、間隔ＺをＸおよびＹの略半分として電流の位相を約９０度異ならせることによって、電流の位相が一致することを防止するとともに、一方の電流のピーク位置と、他方の電流が０である位置とを一致させている。これによって振動発電機１は、整流器３１、３２から出力される電流を加算した加算電流のピーク値を効率的に抑制することができる。
【００３９】
さらに振動発電機１は、コイル２１、２２間の離間部分を、筒状部材１１の長手方向略中央部分に設けている。振動発電機１が振動した場合、可動子１３はコイル２１、２２を均等に通過するので、単位コイル２１１、２２１に対して電流は均等に誘起する。このため振動発電機１は、コイル２１、２２から効率的に電流を取り出すことができるので、発電効率を更に向上させることができる。
【００４０】
なお本発明は、上述の実施形態に限定されず、種々の変形が可能である。上述の実施形態では、可動子１３は単位磁石１４を一つ備えていた。コイル２１は単位コイル２１１を一つ備えていた。コイル２２は単位コイル２２１を一つ備えていた。本発明の可動子１３は、単位磁石１４を二つ以上備えていてもよい。コイル２１は、単位コイル２１１を二つ以上備えていてもよい。コイル２２は、単位コイル２２１を二つ以上備えていてもよい。以下、本発明の変形例について説明する。
【００４１】
図４を参照し、振動発電機５１について説明する。上述の実施形態における振動発電機１と同様の構成については、同一符号を付し、説明を省略している。振動発電機５１は、筒状部材１１の内部に可動子５３を備えている。可動子５３は、単位磁石５３１〜５３６を備えている。単位磁石５３１〜５３６の形状は等しく、円柱形である。単位磁石５３１〜５３６の外径は、筒状部材１１の内径と比較して僅かに小さい。単位磁石５３１〜５３６は、筒状部材１１の長手方向と、単位磁石１４の長手方向とが同一方向となるように配置されている。単位磁石５３１〜５３６の長手方向の長さは、全てＱである。単位磁石５３１〜５３６は、其々長手方向に磁化されている。単位磁石５３１〜５３６は、左から順番に一直線上に並べて配置されている。単位磁石５３１、５３３、５３５の右側、および、単位磁石５３２、５３４、５３６の左側は、Ｎ極に磁化されている。単位磁石５３１、５３３、５３５の左側、および、単位磁石５３２、５３４、５３６の右側は、Ｓ極に磁化されている。其々の単位磁石５３１〜５３６は、隣接する他の単位磁石５３１〜５３６と接触している。単位磁石５３１、５３２のＮ極、単位磁石５３３、５３４のＮ極、単位磁石５３５、５３６のＮ極は対向している。単位磁石５３２、５３３のＳ極、単位磁石５３４、５３５のＳ極は対向している。５３１〜５３６は、図示外の締結部材によって締結されている。以下、可動子５３を集合磁石５３ともいう。集合磁石５３は、複数の単位磁石５３１〜５３６の同極同士を対向させて一体化することによって、集合磁石５３周辺の磁束密度を高めている。
【００４２】
筒状部材１１の外周面に、コイル６１、６２が巻回されている。コイル６１、６２は、筒状部材１１の長手方向と直交する方向に巻回されている。コイル６１は、共通の導線からなる単位コイル６１１〜６１３を備えている。コイル６２は、共通の導線からなる単位コイル６２１〜６２３を備えている。単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３は、其々、筒状部材１１に巻回されている部分の左右方向の長さがＰとなるように形成されたコイルである。Ｐは、単位磁石５３１〜５３６の長手方向の長さＱとほぼ等しい。単位コイル６１１、６１３、６２２は、同じ方向に巻回されている。単位コイル６１２、６２１、６２３は、単位コイル６１１、６１３、６２２と逆方向に巻回されている。単位コイル６１１、６１２、６１３は、左から順番に並べて配置されている。単位コイル６１１、６１２、６１３は、隙間が空かないように隣接している。単位コイル６２１、６２２、６２３は、左から順番に並べて配置されている。単位コイル６２１、６２２、６２３は、隙間が空かないように隣接している。以下、コイル６１、６２を、集合コイル６１、６２ともいう。集合コイル６１は、整流器３１に接続している。集合コイル６２は、整流器３２に接続している。
【００４３】
集合コイル６１、６２は、双方が左右方向に離間するように、筒状部材１１に巻回されている。具体的には、筒状部材１１の長手方向略中央から左側にＲ／２隔てた部分から左方向に、単位コイル６１３、６１２、６１１の順で巻回されている。筒状部材１１の長手方向略中央部分から右側にＲ／２隔てた部分から右方向に、単位コイル６２１、６２２、６２３の順で巻回されている。集合コイル６１、６２間の間隔はＲである。Ｒは、ＰおよびＱの略半分である。
【００４４】
振動発電機１の発電動作について説明する。ユーザが振動発電機５１を振動させることによって、集合磁石５３は集合コイル６１、６２に覆われた空間を出入りする。集合磁石５３の単位磁石５３１〜５３６が発する磁束が、集合コイル６１の単位コイル６１１〜６１３、および、集合コイル６２の単位コイル６２１〜６２３を直交する。これによって、単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３に誘導電流が発生する。集合磁石５３は同極対向構造を有しており、周辺の磁束密度は、単位磁石１４（図１参照）と比較して高くなっている。このため、集合磁石５３が単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３内の空間への出入りを繰り返すことで、振動発電機１の場合と比較してより大きな交流電流が単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３に誘起する。単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３に誘起した交流電流は、整流器３１、３２に伝達する。整流器３１、３２では、交流電流の全波整流が行われる。整流された電流は加算され、定電圧回路４１によって定電圧化される。
【００４５】
振動発電機５１において集合コイル６１、６２間に間隔を設けない場合を想定する。この場合、整流器３１から出力される電流のピーク位置と、整流器３２から出力される電流のピーク位置とは一致する。集合磁石５３及び集合コイル６１、６２が用いられることで、整流器３１、３２から出力される電流値は、振動発電機１の場合と比較して大きくなっている。従って加算電流のピーク値は、振動発電機１の場合と比較して非常に大きくなる。
【００４６】
これに対し、集合コイル６１、６２間に間隔Ｒを設けることによって、振動発電機１の場合と同様、整流器３１、３２において整流される其々の電流のピーク位置を異ならせることができる。これによって振動発電機５１は、加算電流のピーク値を抑制することができるので、定電圧回路４１を構成するデバイス（ダイオードやトランジスタ等）の定格値を小さくできる。従って、集合磁石５３及び集合コイル６１、６２を用いることで振動発電機５１の起電力を大きくした場合でも、形状の小さな定電圧回路４１を使用することができる。
【００４７】
振動発電機５１は、集合コイル６１、６２間の間隔Ｒを、単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３が巻回されている部分の左右方向の長さＰ、および、単位磁石５３１〜５３６の長手方向の長さＱの略半分としている。これによって、振動発電機１の場合と同様、整流器３１、３２から出力される其々の電流の位相を、約９０度異ならせている。これによって、整流器３１、３２から出力される其々の電流の位相が一致することを防止すると共に、加算電流のピーク値を効率的に抑制することができる。
【００４８】
上述の変形例では、二つの集合コイル６１、６２及び整流器３１、３２を備えていたが、集合コイル同士が離間しており、且つ、整流器が並列接続していれば、振動発電機５１は集合コイル及び整流器を其々三つ以上備えていてもよい。整流器３１、３２として、半波整流方式の整流器を使用してもよい。定電圧回路４１は、振動発電機５１の外部に設けられていてもよい。集合磁石５３が備える単位磁石５３１〜５３６の数は、６つ以外であってもよい。集合コイル６１、６２が備える単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３の数は、其々、３つ以外であってもよい。単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３が筒状部材１１に巻回される場合の巻き数は、単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３毎に異なっていてもよいが、全て同一であることが好ましい。コイル６１、６２は、筒状部材１１の長手方向全域にわたって巻回されていてもよい。
【００４９】
上述の変形例では、単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３は筒状部材１１に直接巻回されていたが、単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３はボビンに巻回されてもよい。例えば図５に示すように、単位コイル６１１、６１２、６１３は、ボビン７１１、７１２、７１３に其々巻回されてもよい。同様に、単位コイル６２１、６２２、６２３は、ボビン７２１、７２２、７２３に其々巻回されてもよい。
【００５０】
ボビン７１１〜７１３、７２１〜７２３は、筒状部および延設部を備えている。筒状部は、筒状部材１１の外周面に沿って設けられている。延設部は、筒状部の左右端から外周方向に延びている。単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３は、筒状部に巻回されている。筒状部の長手方向と、単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３の巻回方向とは直交している。延設部は、単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３が巻回される部分の左右方向の長さを規制している。ボビン７１１〜７１３は隙間なく隣接している。ボビン７２１〜７２３は隙間なく隣接している。ボビン７１１〜７１３が集合コイル６１を形成し、ボビン７２１〜７２３が集合コイル６２を形成している。集合コイル６１、６２間の間隔、即ち、ボビン７１３の右端と、ボビン７２１の左端との間の距離はＲである。Ｒは、単位磁石５３１〜５３６の長手方向の長さＱの略半分である。
【００５１】
ボビン７１１〜７１３、７２１〜７２３の左右延設部間の長さＰは、単位磁石５３１〜５３６の長手方向の長さＱとほぼ等しい。このため図４の場合と異なり、単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３が筒状部に巻回されている部分の左右方向の長さは、単位磁石５３１〜５３６の長手方向の長さＱと比べて、延設部の左右方向の厚さ分短くなっている。このように本発明は、単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３が巻回されている部分の左右方向の長さと、単位磁石５３１〜５３６の長手方向の長さとが同一となっていなくてもよく、図５に示すように、隣接する単位コイル６１１〜６１３、６２１〜６２３が、単位磁石５３１〜５３６の長手方向の長さＱとほぼ同一の周期で順番に並んで隣接配置されていればよい。なおこのような構成とした場合でも、図１、および３を参照して説明した振動発電機１の場合と同様の効果を奏することができる。
【符号の説明】
【００５２】
１、５１  振動発電機
１１    筒状部材
１３    可動子
１４    単位磁石
２１、２２  コイル
３１、３２  整流器
５３    可動子（集合磁石）
６１、６２  集合コイル
２１１、２２１  単位コイル
５３１、５３２、５３３、５３４、５３５  単位磁石
６１１、６１２、６１３、６２１、６２２、６２３  単位コイル
【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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