(57)【要約】【課題】部品点数の増加を抑制しつつ発電可能な周波数の範囲を広くできる発電装置を提供すること。【解決手段】磁歪材料の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う第１発電素子１１は、振動体１７に検出される振動の周波数範囲内の互いに異なる２つの対象周波数の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数とは異なる固有振動数が設定される。これにより、第１発電素子１１の固有振動数とは異なる周波数の振動が振動体１７から加えられたときも発電ができる。ダイナミックダンパ等の別部品を不要にできるので、部品点数の増加を抑制しつつ発電可能な周波数の範囲を広くできる。【選択図】図１
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【特許請求の範囲】
【請求項１】
磁歪材料から棒状に構成される第１磁歪棒と、
磁性材料から棒状に構成されると共に前記第１磁歪棒に対向して配置される第１剛性棒と、
前記第１剛性棒および前記第１磁歪棒の内の少なくとも前記第１磁歪棒に配設される第１コイルと、
前記第１磁歪棒および前記第１剛性棒の軸方向一端側を支持すると共に、複数の周波数成分を有する振動を出力する振動体に固着される第１支持部材と、
前記第１磁歪棒および前記第１剛性棒の軸方向他端側を保持し、前記第１支持部材との相対移動により前記第１磁歪棒および前記第１剛性棒を軸方向に伸長または収縮する第１マス部材とを備える第１発電素子を備え、
前記第１発電素子は、前記振動体が出力する振動の周波数範囲内の互いに異なる２つの対象周波数の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数とは異なる固有振動数が設定されていることを特徴とする発電装置。
【請求項２】
前記固有振動数は、前記２つの対象周波数の大きさ、前記２つの対象周波数における振動加速度の大きさ、複数の振動の発生頻度のいずれか１以上に基づいて設定されていることを特徴とする請求項１記載の発電装置。
【請求項３】
前記固有振動数は、前記２つの対象周波数の内の高周波数側の対象周波数寄りに設定されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電装置。
【請求項４】
前記２つの対象周波数は、差が、４０Ｈｚ以下であ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発電装置。
【請求項５】
磁歪材料から棒状に構成される第２磁歪棒と、
磁性材料から棒状に構成されると共に前記第２磁歪棒に対向して配置される第２剛性棒と、
前記第２剛性棒および前記第２磁歪棒の内の少なくとも前記第２磁歪棒に配設される第２コイルと、
前記第２磁歪棒および前記第２剛性棒の軸方向一端側を支持すると共に前記振動体に固着される第２支持部材と、
前記第２磁歪棒および前記第２剛性棒の軸方向他端側を保持し、前記第２支持部材との相対移動により前記第２磁歪棒および前記第２剛性棒を軸方向に伸長または収縮する第２マス部材とを備える第２発電素子を備え、
前記第２発電素子は、前記２つの対象周波数の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数と異なり、且つ、前記第１発電素子の固有振動数と異なる固有振動数に設定されていることを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の発電装置。
【請求項６】
磁歪材料から棒状に構成される第１磁歪棒と、
磁性材料から棒状に構成されると共に前記第１磁歪棒に対向して配置される第１剛性棒と、
前記第１剛性棒および前記第１磁歪棒の内の少なくとも前記第１磁歪棒に配設される第１コイルと、
前記第１磁歪棒および前記第１剛性棒の軸方向一端側を支持すると共に、複数の周波数成分を有する振動を出力する振動体に固着される第１支持部材と、
前記第１磁歪棒および前記第１剛性棒の軸方向他端側を保持し、前記第１支持部材との相対移動により前記第１磁歪棒および前記第１剛性棒を軸方向に伸長または収縮する第１マス部材とを備える第１発電素子の前記第１支持部材が固着される前記振動体の振動成分を取得する振動成分取得工程と、
その振動成分取得工程により取得された振動成分に基づいて、前記振動体が出力する振動の周波数範囲内の互いに異なる２つの対象周波数の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数とは異なる固有振動数を、前記第１発電素子に設定する固有振動数設定工程とを備えていることを特徴とする発電装置の設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、磁歪材料の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う発電装置および発電装置の設計方法に関し、特に発電可能な周波数の範囲を広くできる発電装置および発電装置の設計方法に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来から、磁歪材料の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う発電素子がある。発電素子は共振周波数を与えると振動が増幅されて発電が行われる。特許文献１には、平行梁を形成する２本の梁部材のうち少なくとも１本が磁歪材料から構成される発電素子が、ダイナミックダンパを介して振動体と結合される発電装置が開示されている。ダイナミックダンパを介して発電素子を振動体に結合することで、２自由度以上の振動を利用することができ、発電可能な周波数の範囲を広くできる。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０１４−１１８４３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら上述した従来の技術では、ダイナミックダンパを要するので、部品点数が増加するという問題がある。
【０００５】
本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、部品点数の増加を抑制しつつ発電可能な周波数の範囲を広くできる発電装置および発電装置の設計方法を提供することを目的としている。
【課題を解決するための手段および発明の効果】
【０００６】
この目的を達成するために請求項１記載の発電装置によれば、磁歪材料から棒状に構成される第１磁歪棒に、磁性材料から棒状に構成される第１剛性棒が対向して配置される。第１剛性棒および第１磁歪棒の内の少なくとも第１磁歪棒に第１コイルが配設され、第１支持部材により第１磁歪棒および第１剛性棒の軸方向一端側が支持される。第１支持部材は、複数の周波数成分を有する振動を出力する振動体に固着される。第１磁歪棒および第１剛性棒の軸方向他端側が第１マス部材により保持される。第１マス部材は、第１支持部材との相対移動により第１磁歪棒および第１剛性棒を軸方向に伸長または収縮する。このように構成される第１発電素子は、振動体が出力する振動の周波数範囲内の互いに異なる２つの対象周波数の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数とは異なる固有振動数が設定される。そのため、固有振動数とは異なる周波数の振動が振動体から第１発電素子に加えられたときも、第１発電素子を振動させて発電ができる。よって、発電可能な周波数の範囲を広くできる。ダイナミックダンパ等の別部品を不要にできるので、部品点数の増加を抑制しつつ発電可能な周波数の範囲を広くできる効果がある。
【０００７】
請求項２記載の発電装置によれば、固有振動数は、２つの対象周波数の大きさ、２つの対象周波数における振動加速度の大きさ、複数の振動の発生頻度のいずれか１以上に基づいて設定されるので、請求項１の効果に加え、第１発電素子の設計を容易にできる効果がある。
【０００８】
請求項３記載の発電装置によれば、固有振動数は、２つの対象周波数の内の高周波数側の対象周波数寄りに設定されている。第１発電素子の振動による発生電圧は固有振動数に比例するので、請求項１又は２の効果に加え、固有振動数を高周波数側の対象周波数寄りに設定することで、振動加速度にもよるが、低周波数側の対象周波数寄りに固有振動数を設定する場合と比較して発生電圧を大きくできる効果がある。
【０００９】
請求項４記載の発電装置によれば、２つの対象周波数は、差が、４０Ｈｚ以下である。２つの対象周波数の差が大きくなるにつれて第１発電素子の固有振動数と各対象周波数との差が大きくなるので、対象周波数の全範囲で振動を増幅し難くなるが、２つの対象周波数の差が４０Ｈｚ以下なので、請求項１から３のいずれかの効果に加え、対象周波数の全範囲で振動を増幅して発電できる効果がある。
【００１０】
請求項５記載の発電装置によれば、磁歪材料から棒状に構成される第２磁歪棒に、磁性材料から棒状に構成される第２剛性棒が対向して配置される。第２剛性棒および第２磁歪棒の内の少なくとも第２磁歪棒に第２コイルが配設され、第２支持部材により第２磁歪棒および第２剛性棒の軸方向一端側が支持される。第２支持部材は振動体に固着される。第２磁歪棒および第２剛性棒の軸方向他端側が第２マス部材により保持される。第２マス部材は、第２支持部材との相対移動により第２磁歪棒および第２剛性棒を軸方向に伸長または収縮する。このように構成される第２発電素子は、２つの対象周波数の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数とは異なり、且つ、第１発電素子の固有振動数と異なる固有振動数が設定される。そのため、第２発電素子の固有振動数とは異なる周波数の振動が振動体から加えられたときも、第２発電素子を振動させて発電ができる。よって、請求項１から４のいずれかの効果に加え、発電可能な周波数の範囲をさらに広くできる効果がある。
【００１１】
請求項６記載の発電素子の設計方法によれば、磁歪材料から棒状に構成される第１磁歪棒に、磁性材料から棒状に構成される第１剛性棒が対向して配置される。第１剛性棒および第１磁歪棒の内の少なくとも第１磁歪棒に第１コイルが配設され、第１支持部材により第１磁歪棒および第１剛性棒の軸方向一端側が支持される。第１支持部材は、複数の周波数成分を有する振動を出力する振動体に固着される。第１磁歪棒および第１剛性棒の軸方向他端側が第１マス部材により保持される。第１マス部材は、第１支持部材との相対移動により第１磁歪棒および第１剛性棒を軸方向に伸長または収縮する。このように構成される第１発電素子の第１支持部材が固着される振動体の振動成分が、振動成分取得工程により取得される。振動成分取得工程により取得された振動成分に基づいて、振動体が出力する振動の周波数範囲内の互いに異なる２つの対象周波数の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数とは異なる固有振動数が、固有振動数設定工程により第１発電素子に設定される。その結果、請求項１と同様の効果が得られる。
【図面の簡単な説明】
【００１２】
【図１】本発明の第１実施の形態における発電装置の模式図である。
【図２】振動の周波数と発生電圧との関係を示す模式図である。
【図３】振動の周波数と発生電圧との関係を示す模式図である。
【図４】振動の周波数と発電装置の固有振動数との関係を示す模式図である。
【図５】（ａ）は第２実施の形態における発電装置の模式図であり、（ｂ）は振動の周波数と発電装置の固有振動数との関係を示す模式図である。
【発明を実施するための形態】
【００１３】
以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施の形態における発電装置１０の模式図である。図１に示すように発電装置１０は第１発電素子１１を備えている。第１発電素子１１は、磁歪材料（磁性材料の１種）から構成されると共に第１コイル１２が巻回される第１磁歪棒１３と、磁性材料から構成される第１剛性棒１４と、第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４の軸方向一端側に取着される第１支持部材１５と、第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４の軸方向他端側に取着される第１マス部材１６とを備えている。
【００１４】
第１コイル１２は、銅線から構成される線材（導線）が巻回された筒状の部材であり、第１磁歪棒１３との間に隙間を設けて第１磁歪棒１３に外装される。第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４は、厚さに対して幅が大きな矩形の軸直角断面を有する長尺板状に形成される。第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４は、互いに略同一形状（寸法）に形成されると共に、面積が大きな平面（即ち、幅を含む平面）同士を対向させて平行に配置される。第１剛性棒１４は、第１磁歪棒１３より磁歪効果の低い磁性材料から構成される。本実施の形態では、第１磁歪棒１３は鉄ガリウム合金製であり、第１剛性棒１４は鉄鋼材料製である。第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４は、第１磁歪棒１３と第１剛性棒１４との間に取着された永久磁石（図示せず）によってバイアス磁界が加えられており、第１磁歪棒１３、第１剛性棒１４及び永久磁石によって第１発電素子１１に磁気閉回路が形成されている。
【００１５】
振動体１７は、第１支持部材１５が固着される部材であり、複数の周波数成分を有する振動を出力する。振動体１７としては、自動車の車体（フレーム）、サスペンションメンバやサイドメンバ等のサブフレーム、サスペンションリンクやサスペンションアーム等の各種パーツ、エンジン、エンジンを車体に弾性支持するトルクロッド等の防振装置が例示される。
【００１６】
第１発電素子１１は、振動体１７に対して第１支持部材１５側を固定端、第１マス部材１６側を自由端とした状態で設置され、振動体１７の振動に伴って第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４が位置する平面内を振動させて使用される。この場合、振動に伴う曲げ変形により軸方向の伸長および収縮が第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４に発生することで、第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４の軸方向と平行な方向に磁束密度が変化し、第１コイル１２に電流が発生することで発電が行われる。
【００１７】
第１発電素子１１は、第１マス部材１６の質量、第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４のばね定数により主に決まる固有振動数を有する振動体である。第１発電素子１１の共振周波数を振動体１７から第１発電素子１１に与えると、振動が増幅される。その結果、第１コイル１２を貫く磁束密度の変化が大きくなるので、発生電圧を大きくできる。振動体１７に入力される振動のうち最も大きい振動加速度を示す周波数と、第１発電素子１１の固有振動数とを合致させることで、大きな発生電圧が得られる。
【００１８】
しかし、振動体１７は、第１発電素子１１の共振周波数以外の周波数成分を有する振動も出力するので、共振周波数以外の周波数成分の振動が発電に利用され難いという問題がある。また、最も大きい振動加速度を示す周波数と、第１発電素子１１の固有振動数とを合致させると、共振して第１発電素子１１の振幅が大きくなるので、第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４が破損し易くなるという問題がある。これらの問題を解決するため、第１発電素子１１は、振動体１７が出力する振動の周波数範囲内の互いに異なる２つの対象周波数の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数とは異なる固有振動数が設定される。
【００１９】
以下、図２を参照して、振動体１７が出力する振動の周波数と、第１発電素子１１の固有振動数ｆｎと、発電装置１０の発生電圧との関係を具体的に説明する。図２は振動の周波数と発生電圧との関係を示す模式図である。図２において横軸は周波数（Ｈｚ）である。振動体１７の振動の周波数成分は、振動体１７に設置した振動センサ（図示せず）から振動体１７の変位、速度を含む振動情報を取得した後、この振動情報を高速フーリエ変換（以下「ＦＦＴ」と称す）により処理することで取得できる。ＦＦＴは、離散フーリエ変換を計算機上で高速に計算するアルゴリズムである。本実施の形態では、振動体１７の振動情報をＦＦＴ処理した結果、振動体１７が出力する振動は、周波数ｆ１及び周波数ｆ２にピークが現れる振動成分を有している。周波数ｆ１＜周波数ｆ２であり、周波数ｆ１における加速度（振動加速度）は、周波数ｆ２における加速度（振動加速度）より大きい。
【００２０】
第１発電素子１１は固有振動数がｆｎに設定されている。本実施の形態では、固有振動数ｆｎは、２つの対象周波数ｆ１，ｆ３の間にピークとして現れる周波数ｆ２と同じ大きさに設定されている（ｆ１＜ｆ２＝ｆｎ＜ｆ３）。対象周波数ｆ１，ｆ３は、第１発電素子１１の共振倍率（共振時の伝達率）が所定値Ａ（本実施の形態では５倍）以上の周波数の範囲、且つ、振動体１７の振動成分が現れる周波数の範囲に任意に設定される。また、対象周波数ｆ１，ｆ３は、差（ｆ３−ｆ１）が４０Ｈｚ以下に設定される。
【００２１】
ここで、第１発電素子１１の固有振動数ｆｎは、対象周波数ｆ１，ｆ３の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数ｆ１とは異なる周波数ｆ２に設定される。このように第１発電素子１１の固有振動数ｆｎを設定することで、固有振動数ｆｎとは異なる周波数（例えばｆ２やｆ３）の振動が振動体１７から第１発電素子１１に加えられたときも、第１発電素子１１を振動させて発電ができる（図２参照）。また、周波数ｆ１の振動が第１発電素子１１に加えられたときも発電ができる（図２参照）。よって、発電可能な周波数の範囲を広くできる。この場合、第１発電素子１１の固有振動数ｆｎを設定するだけで済み、ダイナミックダンパ等の別部品を不要にできるので、部品点数の増加を抑制しつつ発電可能な周波数の範囲を広くできる。また、第１発電素子１１の共振倍率５倍以上の周波数の範囲、且つ、ＦＦＴ処理によって振動体１７の振動成分が現れる周波数の範囲に対象周波数ｆ１，ｆ３を設定するので、振動体１７の振動の出力によって確実に発電を行うことができる。
【００２２】
ここで、第１発電素子１１の固有振動数ｆｎを、対象周波数ｆ１，ｆ３の間で振動加速度が最も大きい周波数ｆ１に設定すると、第１発電素子１１が共振して振幅が最大になる。この場合、第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４が破損し易くなる。しかし、振動加速度が周波数ｆ１より小さい周波数ｆ２に固有振動数ｆｎを設定することで、周波数ｆ１，ｆ２における第１発電素子１１の振幅を抑制できるので、第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４を破損し難くできる。よって、第１発電素子１１の耐久性を確保できる。
【００２３】
また、対象周波数ｆ１，ｆ３は差（ｆ３−ｆ１）が４０Ｈｚ以下に設定されているので、対象周波数ｆ１，ｆ３の全範囲で第１発電素子１１の共振倍率（例えば５倍以上の共振倍率）を確保できる。よって、対象周波数ｆ１，ｆ３の全範囲で振動を増幅して発電できる。その結果、発生電圧を確保しつつ、過大な振動によって第１磁歪棒１３及び第１剛性棒１４が破損し易くなることを防止できる。
【００２４】
なお、より好ましくは、対象周波数ｆ１，ｆ３は差（ｆ３−ｆ１）が３０Ｈｚ以下に設定される。対象周波数ｆ１，ｆ３の差を３０Ｈｚ以下に設定することで、対象周波数ｆ１，ｆ３の差を４０Ｈｚ以下にする場合と比較して、対象周波数ｆ１，ｆ３付近の共振倍率を大きくできるからである。
【００２５】
なお、第１発電素子１１の固有振動数ｆｎは、２つの対象周波数ｆ１，ｆ３の大きさ、対象周波数ｆ１，ｆ３における振動加速度の大きさ、振動の各周波数成分の発生頻度の内の１以上の条件に基づいて設定される。固有振動数ｆｎは、対象周波数ｆ１，ｆ３の大きさの単純平均や、対象周波数ｆ１，ｆ３における振動加速度の大きさや発生頻度に重みを付けて算出する加重平均等により求めることができる。
【００２６】
本実施の形態では、対象周波数ｆ１，ｆ３の単純平均値に固有振動数ｆｎを設定するのではなく、対象周波数ｆ１，ｆ３の内の高周波数側の対象周波数ｆ３寄りに現れるピーク（周波数ｆ２）に固有振動数ｆｎが設定されている。発電装置１０の発生電圧は第１発電素子１１の固有振動数ｆｎの大きさに比例するので、高周波数側の対象周波数ｆ３寄りに固有振動数ｆｎを設定することで、低周波数側の対象周波数ｆ１寄りに固有振動数ｆｎを設定する場合と比較して、発電装置１０の発生電圧を大きくできる。
【００２７】
次に図３を参照して、第１実施の形態の変形例について説明する。この変形例は、振動体１７が出力する振動成分以外は第１実施の形態と同一なので、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して以下の説明を省略する。図３は振動体１７（図１参照）が出力する振動の周波数と、発電装置１０の発生電圧との関係を示す模式図である。振動体１７の振動情報のＦＦＴ処理の結果、振動体１７が出力する振動は、周波数ｆ４及び周波数ｆ５にピークが現れる振動成分を有している。周波数ｆ４＜周波数ｆ５であり、周波数ｆ４における加速度（振動加速度）は、周波数ｆ５における加速度（振動加速度）より大きい。
【００２８】
第１発電素子１１（図１参照）は２つの対象周波数ｆ４，ｆ５の単純平均値に固有振動数ｆｎが設定されている（ｆ４＜ｆｎ＜ｆ５）。対象周波数ｆ４，ｆ３は、第１発電素子１１の共振倍率（共振時の伝達率）が所定値Ａ（本実施の形態では５倍）以上の周波数の範囲、且つ、振動体１７の振動成分が現れる周波数の範囲に任意に設定される。また、対象周波数ｆ４，ｆ５は、差（ｆ５−ｆ４）が４０Ｈｚ以下に設定される。
【００２９】
第１実施の形態と同様に、第１発電素子１１の固有振動数ｆｎは、対象周波数ｆ４，ｆ５の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数ｆ４とは異なる周波数に設定される。このように第１発電素子１１の固有振動数ｆｎを設定することで、対象周波数ｆ４，ｆ５の振動が加えられたときも、第１発電素子１１を振動させて発電ができる。よって、発電可能な周波数の範囲を広くできる。また、隣り合うピークの間の谷の部分に固有振動数ｆｎを設定するので、周波数ｆ４，ｆ５における第１発電素子１１の振幅を抑制して耐久性を確保しつつ発生電圧を確保できる。
【００３０】
次に図４を参照して、第１実施の形態の他の変形例について説明する。この変形例は、振動体１７が出力する振動成分以外は第１実施の形態と同一なので、第１実施の形態と同一の部分については同一の符号を付して以下の説明を省略する。図４は振動体１７（図１参照）が出力する振動の周波数と第１発電素子１１の固有振動数ｆｎとの関係を示す模式図である。振動体１７の振動情報のＦＦＴ処理の結果、振動体１７が出力する振動は、周波数ｆ６及び周波数ｆ７にピークが現れる振動成分を有している。周波数ｆ６＜周波数ｆ７であり、周波数ｆ６における加速度（振動加速度）は、周波数ｆ７における加速度（振動加速度）より大きい。
【００３１】
第１発電素子１１（図１参照）は２つの対象周波数ｆ６，ｆ７の間の対象周波数ｆ７寄りに固有振動数ｆｎが設定されている（ｆ６＜ｆｎ＜ｆ７）。対象周波数ｆ６，ｆ７は、第１発電素子１１の共振倍率（共振時の伝達率）が５倍以上の周波数の範囲、且つ、振動体１７の振動成分が現れる周波数の範囲に任意に設定される。また、対象周波数ｆ６，ｆ７は、差（ｆ７−ｆ６）が４０Ｈｚ以下に設定される。
【００３２】
第１実施の形態と同様に、第１発電素子１１の固有振動数ｆｎは、対象周波数ｆ６，ｆ７の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数ｆ７とは異なる周波数に設定される。また、隣り合うピークの間の谷の部分に固有振動数ｆｎを設定するので、周波数ｆ６，ｆ７における第１発電素子１１の振幅を抑制して耐久性を確保しつつ発生電圧を確保できる。さらに、高周波数側の対象周波数ｆ７寄りに固有振動数ｆｎを設定するので、低周波数側の対象周波数ｆ６寄りに固有振動数ｆｎを設定する場合と比較して、発生電圧を大きくできる。発生電圧は固有振動数ｆｎの大きさに比例するからである。
【００３３】
次に図５を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、振動体１７に発電素子（第１発電素子１１）が１つ設置される発電装置１０について説明した。これに対し第２実施の形態では、振動体２７に発電素子が２つ設置される発電装置２０について説明する。なお、第１実施の形態で説明した部分と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図５（ａ）は第２実施の形態における発電装置２０の模式図であり、図５（ｂ）は振動体２７が出力する振動の周波数と発電装置２０の固有振動数ｆｎ，ｆｏとの関係を示す模式図である。
【００３４】
図５（ａ）に示すように発電装置２０は第１発電素子１１と第２発電素子２１とを備えている。第２発電素子２１は、磁歪材料（磁性材料の１種）から構成されると共に第２コイル２２が巻回される第２磁歪棒２３と、磁性材料から構成される第２剛性棒２４と、第２磁歪棒２３及び第２剛性棒２４の軸方向一端側に取着される第２支持部材２５と、第２磁歪棒２３及び第２剛性棒２４の軸方向他端側に取着される第２マス部材２６とを備えている。
【００３５】
第２コイル２２は、銅線から構成される線材（導線）が巻回された筒状の部材であり、第２磁歪棒２３との間に隙間を設けて第２磁歪棒２３に外装される。第２磁歪棒２３及び第２剛性棒２４は、厚さに対して幅が大きな矩形の軸直角断面を有する長尺板状に形成される。第２磁歪棒２３及び第２剛性棒２４は、互いに略同一形状（寸法）に形成されると共に、面積が大きな平面（即ち、幅を含む平面）同士を対向させて平行に配置される。第２剛性棒２４は、第２磁歪棒２３より磁歪効果の低い磁性材料から構成される。本実施の形態では、第２磁歪棒２３は鉄ガリウム合金製であり、第２剛性棒２４は鉄鋼材料製である。第２磁歪棒２３及び第２剛性棒２４は、第２磁歪棒２３と第２剛性棒２４との間に取着された永久磁石（図示せず）によってバイアス磁界が加えられており、第２磁歪棒２３、第２剛性棒２４及び永久磁石によって第２発電素子２１に磁気閉回路が形成されている。
【００３６】
振動体２７は、第２支持部材２５及び第１発電素子１１の第１支持部材１５が固着される部材であり、複数の周波数成分を有する振動を出力する。第２発電素子２１は、振動体２７に対して第２支持部材２５側を固定端、第２マス部材２６側を自由端とした状態で設置され、振動体２７の振動に伴って第２磁歪棒２３及び第２剛性棒２４が位置する平面内を振動させて使用される。この場合、振動に伴う曲げ変形により軸方向の伸長および収縮が第２磁歪棒２３及び第２剛性棒２４に発生することで、第２磁歪棒２３及び第２剛性棒２４の軸方向と平行な方向に磁束密度が変化し、第２コイル２２に電流が発生することで発電が行われる。
【００３７】
第２発電素子２１は、第２マス部材２６の質量、第２磁歪棒２３及び第２剛性棒２４のばね定数により主に決まる固有振動数ｆｏを有する振動体である。第２発電素子２１の共振周波数を振動体２７から第２発電素子２１に与えると、振動が増幅される。その結果、第２コイル２２を貫く磁束密度の変化が大きくなるので、発生電圧を大きくできる。
【００３８】
図５（ｂ）に示すように、振動体２７の振動情報のＦＦＴ処理の結果、振動体２７が出力する振動は、周波数ｆ８及び周波数ｆ８にピークが現れる振動成分を有している。周波数ｆ８＜周波数ｆ９であり、周波数ｆ８における加速度（振動加速度）は、周波数ｆ９における加速度（振動加速度）より大きい。
【００３９】
第１発電素子１１は２つの対象周波数ｆ８，ｆ９の間の対象周波数ｆ８寄りに固有振動数ｆｎが設定されている。また、第２発電素子２１は対象周波数ｆ８，ｆ９の間の対象周波数ｆ９寄りに固有振動数ｆｏが設定されている（ｆ８＜ｆｎ＜ｆｏ＜ｆ９）。対象周波数ｆ８は、第１発電素子１１の共振倍率（共振時の伝達率）が５倍以上の周波数の範囲、且つ、振動体２７の振動成分が現れる周波数の範囲に任意に設定される。対象周波数ｆ９は、第２発電素子２１の共振倍率（共振時の伝達率）が５倍以上の周波数の範囲、且つ、振動体２７の振動成分が現れる周波数の範囲に任意に設定される。なお、対象周波数ｆ８，ｆ９は差（ｆ９−ｆ８）が４０Ｈｚより大きく、且つ、８０Ｈｚ以下に設定される。
【００４０】
第１発電素子１１の固有振動数ｆｎ及び第２発電素子２１の固有振動数ｆｏは、対象周波数ｆ８，ｆ９の間であって、最も大きい振動加速度を示す周波数ｆ８とは異なる周波数ｆｎ，ｆｏに設定される。このように発電装置２０の固有振動数ｆｎ，ｆｏを設定することで、固有振動数ｆｎ，ｆｏとは異なる周波数（例えばｆ８やｆ９）の振動が振動体２７から発電装置２０に加えられたときも、第１発電素子１１及び第２発電素子２１を振動させて発電ができる。よって、発電可能な周波数の範囲を広くできる。
【００４１】
また、対象周波数ｆ８，ｆ９は差（ｆ９−ｆ８）が４０Ｈｚを超えて８０Ｈｚ以下に設定されているので、第１実施の形態と比較して、より広い範囲の周波数成分の振動を発電に利用できる。また、第１発電素子１１及び第２発電素子２１が、対象周波数ｆ８，ｆ９付近の共振倍率（例えば５倍以上の共振倍率）をそれぞれ確保できるので、対象周波数ｆ８，ｆ９の全範囲で振動を増幅して発電できる。その結果、発生電圧を確保できる周波数帯域を広げつつ、過大な振動によって発電装置２０が破損し易くなることを防止できる。
【００４２】
以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。
【００４３】
上記各実施の形態では、第１磁歪棒１３や第２磁歪棒２３（以下「磁歪棒」と称す）に第１コイル１２や第２コイル２２（以下「コイル」と称す）を巻回する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるのもではなく、磁歪棒と第１剛性棒１４、第２剛性棒２４（以下「剛性棒」と称す）の両者にそれぞれコイルを巻回しても良い。なお、この場合には、磁歪棒と剛性棒を同じ磁歪材料から構成する（即ち、剛性棒を磁歪棒よりも磁歪効果の低い材料で構成する必要はない）。また、筒型のコイルに限られるものではなく、平面コイルを採用することは当然可能である。
【００４４】
上記各実施形態では、磁歪棒と剛性棒との対向間に永久磁石が配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、永久磁石に代えて、電磁石を利用するものを採用できる。また、第１発電素子１１や第２発電素子２１の系外からの磁場により磁気回路に漏れ磁束が発生する構成であれば、第１発電素子１１や第２発電素子２１の系外に磁石を配置した構成とすることは可能である。また、永久磁石や電磁石の起磁力により磁歪棒および剛性棒にバイアス磁界を印加するバックヨークを設けることも可能である。
【００４５】
上記各実施の形態では、磁歪棒および剛性棒の寸法（即ち、厚さ及び幅）を略同一とする場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、磁歪棒の寸法に対し、剛性棒の寸法を異なる値（厚さ及び幅の一方のみ又は両方が異なる値）としても良い。
【００４６】
上記各実施の形態では、磁歪棒および剛性棒を断面矩形に形成する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の形状とすることは当然可能である。他の形状としては、断面方形、断面円形、断面楕円形、断面多角形（例えば、断面六角形）などが例示される。
【００４７】
なお、例えば、磁歪棒などを断面円形としたことで、永久磁石と線接触となり、接触面積が確保できない場合には、永久磁石の寸法または起磁力を大きくするか、或いは、磁歪棒などと永久磁石との間に磁性体からなり両者の形状に対応した形状（即ち、両者に面接触する形状）のスペーサを介在させ、接触面積を確保することが好ましい。これらにより、付与可能なバイアス磁界の増加を図ることができるからである。
【００４８】
上記第２実施の形態では、振動体２７に発電素子（第１発電素子１１及び第２発電素子２１）が２つ設置される場合について説明したが、振動体２７が出力する振動の周波数帯域が広い場合には、その帯域の広さに応じて３つ以上の発電素子を設置することは当然可能である。
【符号の説明】
【００４９】
１０，２０  発電装置
１１        第１発電素子
１２        第１コイル
１３        第１磁歪棒
１４        第１剛性棒
１５        第１支持部材
１６        第１マス部材
１７，２７  振動体
２１        第２発電素子
２２        第２コイル
２３        第２磁歪棒
２４        第２剛性棒
２５        第２支持部材
２６        第２マス部材
ｆ１，ｆ３，ｆ４，ｆ５，ｆ６，ｆ７，ｆ８，ｆ９  対象周波数
ｆｎ，ｆｏ  固有振動数
【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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