(57)【要約】【課題】  効率よく発電できる振動発電機を提供する。【解決手段】  一実施形態に係る振動発電機は、回転軸、第１の偏心錘、第１の弾性部材、及び第１の発電部を備える。第１の偏心錘は、回転軸に接続されている。第１の弾性部材の一端部が筐体に接続され、他端部が回転軸または第１の偏心錘に接続されている。第１の発電部は、回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
回転軸と、
前記回転軸に接続された第１の偏心錘と、
一端部が筐体に接続され、他端部が前記回転軸または前記第１の偏心錘に接続された第１の弾性部材と、
前記回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する第１の発電部と、
を具備する振動発電機。
【請求項２】
前記回転軸の回転を増速して前記第１の発電部に伝達する増速部をさらに具備し、
前記回転軸は、前記増速部を介して前記第１の発電部に接続され、前記第１の発電部は、電磁誘導方式の発電機を備える、請求項１に記載の振動発電機。
【請求項３】
前記回転軸に接続された第２の偏心錘と、
一端部が前記第１の偏心錘に接続され、他端部が前記回転軸または前記第２の偏心錘に接続された第２の弾性部材と、
をさらに具備し、前記第１の弾性部材の前記他端部は、前記第１の偏心錘に接続される、請求項１又は２に記載の振動発電機。
【請求項４】
前記第１の偏心錘の質量と前記第２の偏心錘の質量との比、並びに、前記第１の偏心錘及び前記第１の弾性部材により決まる共振周波数と前記第２の偏心錘及び前記第２の弾性部材により決まる共振周波数との比は、電気的減衰比と環境振動の周波数とを２軸に設定した発電量のグラフにおける前記環境振動の周波数が２Ｈｚから３Ｈｚまでの範囲において、発電量が最大発電量の３５％以上となる領域が領域全体の５０％以上を占めるという条件を満たすように決定される、請求項３に記載の振動発電機。
【請求項５】
前記第１の偏心錘の質量をＭ１、前記第２の偏心錘の質量をＭ２、前記第１の偏心錘及び前記第１の弾性部材により決まる共振周波数をＦｎ１、前記第２の偏心錘及び前記第２の弾性部材により決まる共振周波数をＦｎ２と表すと、Ｍ１、Ｍ２、Ｆｎ１、Ｆｎ２は
【数１】
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を満たす、請求項３に記載の振動発電機。
【請求項６】
前記第１の発電部は、複数のコイルを含み、発電に使用するコイルは、環境振動の周波数に応じて前記複数のコイルの中から選択される、請求項３乃至５のいずれか一項に記載の振動発電機。
【請求項７】
前記回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する第２の発電部と、
前記第１の発電部及び前記第２の発電部の中から、電力取り出し回路に電気的に接続する少なくとも１つの発電部を選択する選択部と、
をさらに具備する請求項１乃至６のいずれか一項に記載の振動発電機。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明の実施形態は、振動発電機に関する。
【背景技術】
【０００２】
共振現象を利用する電磁誘導型の振動発電機は、一般的に、コイル、磁束を有する振動子、及びバネを備える。振動発電機に外部から環境振動が加わると、振動子がコイルに対して相対運動し、その速度に比例した電圧がコイルに生じる。環境振動の周波数と振動発電機の固有振動数が近い状態では、振動子の振動の振幅が増幅し振動の速度も増加する。それにより、コイルに発生する電圧が高くなり、結果として発電量が向上する。
【０００３】
しかしながら、振動子の振動が用意した可動域よりも大きくなる場合、振動子が筐体と衝突してしまうため、効率的な発電ができない。振動発電機においては、効率良く発電できることが求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００４】
【特許文献１】特許第５３７０２８５号
【特許文献２】特開２０１１−１７２３５２号
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００５】
本発明が解決しようとする課題は、効率良く発電することができる振動発電機を提供することである。
【課題を解決するための手段】
【０００６】
一実施形態に係る振動発電機は、回転軸、第１の偏心錘、第１の弾性部材、及び第１の発電部を備える。第１の偏心錘は、回転軸に接続されている。第１の弾性部材の一端部が筐体に接続され、他端部が回転軸または第１の偏心錘に接続されている。第１の発電部は、回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【図面の簡単な説明】
【０００７】
【図１】第１の実施形態に係る振動発電機を示す断面図。
【図２】第２の実施形態に係る振動発電機を示す断面図。
【図３】第３の実施形態に係る発電量計算のための力学モデルを示す図。
【図４】第３の実施形態に係る質量比と共振周波数比との組み合わせそれぞれに対応する発電量の等高線図を示す図。
【図５】第３の実施形態に係る質量比と共振周波数比との組み合わせそれぞれに対応するＳ２／Ｓ１の百分率を示す図。
【図６】第３の実施形態に係る周波数特性の広帯域化を可能にする設計パラメータの範囲を示すグラフ。
【図７】（Ａ）は図４に示した実線で囲んだ等高線図を示すグラフであり、（Ｂ）は（Ａ）の破線部における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。
【図８】（Ａ）は図４に示した破線で囲んだ等高線図を示すグラフであり、（Ｂ）は（Ａ）の破線部における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。
【図９】第４の実施形態に係る振動発電機を示す断面図。
【図１０】第４の実施形態に係る振動発電機の電気回路の例を示す図。
【図１１】（Ａ）は図４に示した実線で囲んだ等高線図を示すグラフであり、（Ｂ）は（Ａ）の破線部における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフであり、（Ｃ）は（Ａ）の実線部における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。
【図１２】第５の実施形態に係る振動発電機を示す断面図。
【図１３】第５の実施形態に係る振動発電機を示す正面図。
【発明を実施するための形態】
【０００８】
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。実施形態に係る振動発電機は、共振現象を利用して環境振動から電力を取り出すことができる。以下の実施形態では、同様の構成要素に同様の参照符号を付して、重ねての説明を適宜省略する。
【０００９】
［第１の実施形態］
図１は、第１の実施形態に係る振動発電機を概略的に示す断面図である。図１に示される振動発電機は、回転軸１０、弾性部材２０、偏心錘４０、筐体６０、増速部７０、及び発電部９０を備える。
【００１０】
筐体６０は、回転軸１０、弾性部材２０、偏心錘４０、増速部７０、及び発電部９０を収容する。筐体６０は、例えば、中空円柱状に形成される。筐体６０は、底面部６２と、底面部６２に対向する上面部６４と、底面部６２及び上面部６４を連結する周面部（図示せず）と、底面部６２に設けられた据付部品６１と、底面部６２に設けられた回転部品６３と、を含む。
【００１１】
回転軸１０の一端部が回転部品６３を介して筐体６０の底面部６２に支持され、その他端部が増速部７０に接続されている。回転部品６３は、回転軸１０を回転自在に支持する。増速部７０は発電部９０に接続され、発電部９０は筐体６０の上面部６４に取り付けられている。
【００１２】
偏心錘４０は回転軸１０に取り付けられている。偏心錘４０は回転軸１０と一体的に回転する。偏心錘４０は、例えば、回転軸１０から遠くなるに従って重くなる形状に形成される。例えば、偏心錘４０は、回転軸１０の方向から見た形状が扇形であり、内側（回転軸１０側）に位置し回転軸１０に固定される部位４１よりも外側に位置する部位４２が厚くなるように、形成される。厚みは、回転軸１０の方向における寸法を指す。
【００１３】
弾性部材２０の一端部は、回転軸１０に接続され、その他端部は、筐体６０の据付部品６１に接続されている。図１に示される例では、弾性部材２０は、渦巻きバネである。弾性部材２０は、回転軸１０の回転方向と反対方向に、回転軸１０に対して弾性力を付与する。これにより、偏心錘４０は回転軸１０の回りを揺動する（振動する）ようになる。
【００１４】
なお、弾性部材２０の一端部は、回転軸１０に代えて、偏心錘４０に接続されてもよい。この場合、例えば、弾性部材２０の一端部は、図示しない据付部品を介して偏心錘４０に接続される。
【００１５】
増速部７０は、回転軸１０の回転を増速して発電部９０に伝達する。発電部９０は、回転軸１０の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電部９０は、増速部７０によって増速された回転により発電する。発電部９０としては、例えば、ダイナモなどの電磁誘導方式の発電機、静電誘導方式の発電機を用いることができる。
【００１６】
偏心錘４０に対して外部の環境振動が加わると、偏心錘４０が揺動する。偏心錘４０の揺動に伴って回転軸１０が回動し、発電部９０で発電される。偏心錘４０の慣性モーメントと弾性部材２０のバネ定数とにより決まる固有振動数が環境振動の周波数に近い場合には、共振が起こり、偏心錘４０の揺動運動が増幅される。それにより発電量が向上する。弾性部材２０に例えば渦巻きバネを使用する場合、揺動運動がいくら増幅されたとしても、構造上、偏心錘４０と筐体６０との衝突が生じない。その結果、効率的な発電が可能となる。
【００１７】
以上のように、本実施形態に係る振動発電機は、回転軸と、回転軸に接続された偏心錘と、回転軸を筐体に接続する弾性部材と、回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、を備える。この構造によれば、偏心錘の揺動運動が共振により増幅され、さらに、偏心錘が筐体に衝突することがない。その結果、効率良く発電することができる。
【００１８】
［第１の実施形態の変形例］
増速部７０を設けることによって、電気的減衰比の増加に伴う発電量の増加が期待できるが、一方で、機械的減衰比は必然的に増加する。このため、機械的減衰比が増加することによる回転速度の低下に伴う発電量の低下が懸念される。従って、増速部７０を設けることによるメリットとデメリットはトレードオフの関係にある。
【００１９】
電気的減衰比は、発電部９０内の磁気回路の磁気特性を向上させることによっても増加させることができる。磁気回路の磁気特性を向上させるには、磁気特性の良い磁石やコア材をより多く使用すればよい。従って、振動発電機のサイズやコストの許容度が高い場合には、増速部７０を設けない設計も可能である。
【００２０】
［第２の実施形態］
図２は、第２の実施形態に係る振動発電機を概略的に示す断面図である。図２に示される振動発電機は、回転軸１０、弾性部材２０、弾性部材３０、偏心錘４０、偏心錘５０、筐体６０、増速部７０、及び発電部９０を備える。
【００２１】
筐体６０は、回転軸１０、弾性部材２０、弾性部材３０、偏心錘４０、偏心錘５０、増速部７０、及び発電部９０を収容する。筐体６０は、底面部６２と、底面部６２に対向する上面部６４と、底面部６２及び上面部６４を連結する周面部（図示せず）と、底面部６２に設けられた据付部品６１と、底面部６２に設けられた回転部品６３と、を含む。
【００２２】
回転軸１０の一端部が回転部品６３を介して筐体６０の底面部６２に支持され、その他端部が増速部７０に接続されている。増速部７０は発電部９０に接続され、発電部９０は筐体６０の上面部６４に取り付けられている。
【００２３】
偏心錘４０は、回転部品４４を介して回転軸１０に接続されている。すなわち、偏心錘４０は、回転軸１０に対して回転自在になるように、回転軸１０に接続されている。偏心錘４０には据付部品４３と据付部品４５が設けられている。偏心錘５０は、回転軸１０に取り付けられている。偏心錘５０は、回転軸１０と一体的に回転する。偏心錘５０には据付部品４６が設けられている。偏心錘４０及び偏心錘５０は、例えば、回転軸１０から遠くなるに従って重くなる形状に形成される。
【００２４】
弾性部材２０の一端部は、据付部品４５を介して偏心錘４０に接続され、その他端部は、筐体６０の据付部品６１に接続されている。弾性部材３０の一端部は、据付部品４６を介して偏心錘５０に接続され、その他端部は、据付部品４３を介して偏心錘４０に接続されている。なお、弾性部材３０の一端部は、偏心錘５０に代えて、回転軸１０に接続されていてもよい。図２に示される例では、弾性部材２０及び弾性部材３０は、渦巻きバネである。弾性部材２０及び弾性部材３０を設けることにより、偏心錘４０及び偏心錘５０は、回転軸１０の回りを揺動する（振動する）ようになる。
【００２５】
増速部７０は、回転軸１０の回転を増速して発電部９０に伝達する。発電部９０は、回転軸１０の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電部９０は、増速部７０によって増速された回転により発電する。発電部９０としては、例えば、電磁誘導方式の発電機、静電誘導方式の発電機を使用することができる。なお、第１の実施形態の変形例において説明したものと同様の理由により、本実施形態においても増速部７０を設けない設計も可能である。
【００２６】
図２に示される振動発電機に対して外部の環境振動が加わると、偏心錘４０及び偏心錘５０が揺動する。偏心錘４０及び偏心錘５０の揺動に伴って回転軸１０が回動し、発電部９０で発電される。偏心錘４０の慣性モーメントと弾性部材２０のバネ定数とにより決まる第１固有振動数と、偏心錘５０の慣性モーメントと弾性部材３０のバネ定数とにより決まる第２固有振動数と、のいずれかが環境振動の周波数に近い場合には、共振が起こり、偏心錘４０及び偏心錘５０の揺動運動が増幅される。偏心錘４０及び偏心錘５０の揺動運動がいくら増幅されたとしても、構造上、偏心錘４０及び偏心錘５０は筐体６０に衝突することがない。その結果、効率的な発電が可能となる。
【００２７】
本実施形態に係る振動発電機は、例えば、人が携帯する端末装置に搭載することができる。人の歩行の周波数及び走行の周波数は、２Ｈｚ及び３Ｈｚ程度であることが知られている。このため、第１固有振動数及び第２固有振動数が２Ｈｚ及び３Ｈｚ程度となるように設計することにより、人の歩行及び走行の両方に対して高効率に発電可能な振動発電機を実現することができる。
【００２８】
また、電気粘性係数を大きくして振動発電機の周波数特性をなだらかにすることで、使用者の違いによる歩行又は走行の周波数の差異にも対応可能となる。さらに、人の歩行及び走行の周波数を統計的に整理したデータがあれば、そのデータに対する最適な振動発電機の設計が可能となる。
【００２９】
本実施形態に係る振動発電機は、人の歩行及び走行による振動以外の環境振動が作用する振動系に対しても有効であり、例えば、２以上の振動モードを有する振動系に対して有効である。
【００３０】
以上のように、本実施形態に係る振動発電機は、回転軸と、回転部品を介して回転軸に接続された第１の偏心錘と、回転軸に接続された第２の偏心錘と、回転軸を筐体に接続する第１の弾性部材と、第１の偏心錘を筐体に接続する第１の弾性部材と、回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、を備える。この構造によれば、第１の偏心錘及び第２の偏心錘の揺動運動が共振により増幅され、さらに、第１の偏心錘及び第２の偏心錘が筐体に衝突することがない。さらに、複数の偏心錘を設けることにより、周波数特性を広帯域化することができる。その結果、効率良く発電することができる。
【００３１】
［第３の実施形態］
第３の実施形態では、第２の実施形態に係る振動発電機が広帯域な周波数特性を持つための設計条件について説明する。  
偏心錘４０の質量をＭ１、偏心錘５０の質量をＭ２、偏心錘４０と弾性部材２０とにより決まる共振周波数をＦｎ１、偏心錘５０と弾性部材３０とにより決まる共振周波数をＦｎ２と表す。振動発電機２００における設計パラメータは、質量比（Ｍ２／Ｍ１）、共振周波数比（Ｆｎ２／Ｆｎ１）、及び電気的減衰比である。これらのパラメータに対して網羅的に発電量の計算を行う。
【００３２】
図３は、発電量の計算に使用する力学モデルを概略的に示している。力学モデルを回転方向で示すと、図が煩雑となり見にくいため、図３では並進モデルのように示している。発電部９０を電気粘性としてモデリングしている。発電量が電気粘性によるエネルギー消費分と等価であるとして計算を行う。
【００３３】
図４は、人の歩行と走行を例とした計算結果を示している。人の歩行及び走行が２Ｈｚ及び３Ｈｚであることを踏まえ、環境振動の周波数の計算範囲は１〜４Ｈｚとしている。図４において、横軸を質量比（Ｍ２／Ｍ１）とし、縦軸を共振周波数比（Ｆｎ２／Ｆｎ１）として、等高線図が配置されている。例えば、実線で囲んだ等高線図は、質量比が０．４であり、共振周波数比が０．８である場合に得られる等高線図である。等高線図の各々は、横軸を環境振動の周波数、縦軸を電気的減衰比としたときの発電量を示している。等高線図において、色が白色に近いほど発電量が大きい。
【００３４】
ここで、振動発電機が広帯域な周波数特性を持つための設計条件を決定する上での指標について示す。図４の全ての等高線図における最大発電量をＷｍａｘとする。また、各等高線図において歩行周波数２Ｈｚから走行周波数３Ｈｚの範囲を切り出し、その切り出した領域の面積をＳ１とする。さらに、切り出した領域中で発電量が最大発電量Ｗｍａｘの３５％以上である領域の面積をＳ２とする。
【００３５】
まず、等高線図それぞれに対し、Ｓ２／Ｓ１を計算する。この計算の結果を図５に示す。図５では、Ｓ２／Ｓ１の百分率が質量比（Ｍ２／Ｍ１）及び共振周波数比（Ｆｎ２／Ｆｎ１）に対して示されている。ここで、広帯域な周波数特性を持つ振動発電機の設計をするための評価指標を、Ｓ２／Ｓ１の百分率が５０％以上であることとする。この指標を図５に対して適用すると、図６に示されるように、設計パラメータの範囲が決定される。図６では、Ｓ２／Ｓ１の百分率が５０％以上であれば白色に、５０％未満であれば灰色にして、色分けしている。
【００３６】
図６において、白色の領域を楕円とみなすと、この楕円の方程式は、下記の不等式（１）のように記述することができる。
【数１】
2016178821.tif 000003
【００３７】
従って、質量比（Ｍ２／Ｍ１）及び共振周波数比（Ｆｎ２／Ｆｎ１）が不等式（１）を満たす条件下で、振動発電機の周波数特性が広帯域化される。
【００３８】
不等式（１）を満たすように振動発電機を設計した際の周波数特性の計算例を示す。図７（Ａ）は、図３において実線で囲んだ等高線図を拡大して示したものであり、図７（Ｂ）は、図７（Ａ）に示した破線部における、環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。図７（Ｂ）からは、歩行の周波数２Ｈｚ及び走行の周波数３Ｈｚに対し、発電量の周波数特性が広帯域化していることがわかる。
【００３９】
図８（Ａ）は、図３において破線で囲んだ等高線図を拡大して示したものであり、図８（Ｂ）は、図８（Ａ）に示した破線部における、環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。図８（Ｂ）に示されるような発電量の周波数特性を持つ振動発電機にすることで、例えば、人の歩行及び走行のように、低周波（歩行）で加速度が小さく、高周波（走行）で加速度が大きいような系においても、出力となる発電量の周波数特性を広帯域化かつフラットにすることができる。
【００４０】
もちろん、歩行及び走行以外の場合においても、環境振動の加速度の周波数特性に応じて、設計パラメータを上記の不等式（１）を満たす範囲内で選択することで、広帯域な周波数特性を持つ振動発電機を設計することができる。
【００４１】
［第４の実施形態］
図９は、第４の実施形態に係る振動発電機を概略的に示す断面図である。図９に示される振動発電機は、回転軸１０、弾性部材２０、弾性部材３０、偏心錘４０、偏心錘５０、筐体６０、増速部７０、増速部８０、発電部９０、及び発電部１００を備える。図９に示される振動発電機は、図２に示される振動発電機に増速部８０及び発電部１００を追加したものに相当する。本実施形態では、第２の実施形態と同じ部分についての説明を省略し、第２の実施形態からの変更点について説明する。
【００４２】
筐体６０は、回転軸１０、弾性部材２０、弾性部材３０、偏心錘４０、偏心錘５０、増速部７０、増速部８０、発電部９０、及び発電部１００を収容する。筐体６０は、底面部６２と、底面部６２に対向する上面部６４と、底面部６２及び上面部６４を連結する周面部（図示せず）と、底面部６２に設けられた据付部品６１と、を含む。
【００４３】
回転軸１０の一端部は増速部８０に接続され、その他端部が増速部７０に接続されている。増速部８０は発電部１００に接続され、発電部１００は筐体６０の底面部６２に取り付けられている。増速部８０は、回転軸１０の回転を増速して発電部１００に伝達する。発電部１００は、回転軸１０の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電部１００は、増速部８０によって増速された回転により発電する。発電部１００としては、例えば、電磁誘導方式の発電機又は静電誘導方式の発電機を使用することができる。なお、第１の実施形態の変形例において説明したものと同様の理由により、本実施形態において増速部７０、８０を設けない設計も可能である。
【００４４】
図１０（Ａ）及び（Ｂ）は、発電部９０及び発電部１００が接続される電気的接続回路を概略的に示している。図１０（Ａ）及び（Ｂ）に示されるように、この電気的接続回路は、スイッチ１１０、１２０、１３０、１４０、１５０、及び電力取り出し回路１６０を含む。スイッチ１１０、１２０、１３０、１４０、１５０は、機械的スイッチであってもよく、電気的スイッチであってもよい。
【００４５】
スイッチ１１０は、発電部９０と電力取り出し回路１６０とを電気的に接続する第１配線に設けられている。スイッチ１２０は、発電部９０と電力取り出し回路１６０とを電気的に接続する第２配線に設けられている。スイッチ１３０は、発電部１００と電力取り出し回路１６０とを電気的に接続する第３配線に設けられている。スイッチ１４０は、発電部９０と電力取り出し回路１６０とを電気的に接続する第４配線に設けられている。スイッチ１５０は、第２配線と第３配線とを電気的に接続する第５配線に設けられている。
【００４６】
図１０（Ａ）は、スイッチ１１０、１２０をＯＮ、スイッチ１３０、１４０、１５０をＯＦＦにした状態を示しており、電力取り出し回路１６０に流れる電流は発電部９０によって発生する。図１０（Ｂ）は、スイッチ１１０、１４０、１５０をＯＮ、スイッチ１２０、１３０をＯＦＦにした状態を示しており、電力取り出し回路１６０に流れる電流は発電部９０及び発電部１００によって発生する。すなわち、スイッチ１１０、１２０、１３０、１４０、１５０のＯＮ／ＯＦＦを制御することにより、２水準の電気粘性を選択することが可能である。
【００４７】
なお、発電部に発電用コイルを多数設置し、それらのコイルの導線の接続を変更することにより、多水準の電気粘性を選択することも可能である。この場合、第１の実施形態などのように１つの発電部を備える振動発電機であっても、多水準の電気粘性を選択することが可能である。選択は、例えば、環境振動の周波数に基づいて実行される。環境振動の周波数は、例えば、加速度センサを用いて検出することができる。
【００４８】
図１１（Ａ）は、図３において実線で囲んだ等高線図を拡大して示したものであり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の破線部（電気的減衰比が０．１である場合）における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフであり、図１１（Ｂ）は、図１１（Ａ）の実線部（電気的減衰比が０．７である場合）における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。
【００４９】
図１１（Ｂ）に示されるように、電気粘性が小さい場合、発電量のピークは、環境振動の周波数が２Ｈｚ程度のときに現れる。一方、図１１（Ｃ）に示されるように、電気粘性が大きい場合、発電量のピークは、環境振動の周波数が３Ｈｚ程度のときに現れる。このように、電気粘性を変更することは、振動発電機の周波数特性を調整することに対応する。例えば、人の歩行時には、振動発電機を図１１（Ｂ）の状態にし、走行時には、振動発電機を図１１（Ｃ）の状態にすることにより、歩行と走行のどちらの場合においても効率良く発電することが可能となる。
【００５０】
さらに、振動発電機の共振周波数の調整がスイッチのＯＮ／ＯＦＦによって可能であるので、調整に必要な電力も小さい。
【００５１】
以上のように、本実施形態に係る振動発電機は、第２の実施形態に係る振動発電機に発電部を追加している。これにより、多水準の電気粘性を選択することが可能となる。その結果、より効率よく発電を行うことができる。
【００５２】
［第５の実施形態］
図１２は、第５の実施形態に係る振動発電機を概略的に示す断面図である。図１２に示される振動発電機は、図１に示される振動発電機と同様の構成要素を備える。第５の実施形態は、偏心錘４０の形状及び配置が第１の実施形態と異なっている。第１の実施形態では、図１に示されるように、偏心錘４０の断面形状がＴ字型である。一方、第５の実施形態では、図１２に示されるように、偏心錘４０の断面形状がＬ字型である。これにより、偏心錘４０の部位４２が増速部７０と発電部９０の一部とに対向するように偏心錘４０を配置することが可能となる。この結果、振動発電機の厚みを薄くすることができる。さらに、弾性部材２０を偏心錘４０と増速部７０との間に配置してもよい。
【００５３】
図１３は、本実施形態に係る振動発電機を概略的に示す正面図である。図１３では、筐体６０、回転軸１０、弾性部材２０、増速部７０の図示が省略されている。発電量解析の結果から偏心錘４０の回転量θｂは、外部振動の加速度がある程度大きくなった場合でも、１０５度程度で飽和することが分かっている。このことから、図１３に示される領域Ａには、偏心錘４０が到達しない。このため、領域Ａは不要な空間である。従って、筐体を、この空間を除外した形状に形成するとすることで、振動発電機の小型化を実現することができる。或いは、この空間は、電気回路などの付属構造物を配置するために使用されてもよい。
【００５４】
上述した実施形態の少なくとも１つに係る振動発電機は、回転軸と、回転軸に接続された偏心錘と、回転軸を筐体に接続する弾性部材と、回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、を備える。この構造によれば、偏心錘の揺動運動が共振により増幅され、さらに、偏心錘が筐体に衝突することがない。その結果、効率良く発電することができる。
【００５５】
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
【符号の説明】
【００５６】
１０…回転軸、２０，３０…弾性部材、４０，５０…偏心錘、６０…筐体、７０，８０…増速部、９０，１００…発電部。
【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】
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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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