JP5553064B2 - Vibration generator - Google Patents
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Description
本発明は、振動によって発電する振動発電機に関する。 The present invention relates to a vibration generator that generates power by vibration.
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知られている。例えば、特許文献1に記載の振動型電磁発電機では、パイプの外周に、発電コイルが巻回されている。パイプの内部には、複数の磁石が連結された可動磁石が設けられている。可動磁石が、パイプの内部を移動することで、発電が行われる。 Conventionally, a vibration generator that converts kinetic energy caused by vibration into electric energy is known. For example, in the vibration type electromagnetic generator described in Patent Document 1, a power generation coil is wound around the outer periphery of a pipe. A movable magnet connected with a plurality of magnets is provided inside the pipe. Electricity is generated by moving the movable magnet inside the pipe.
一般的に、可動磁石の磁束密度を大きくすれば、振動発電機の発電量を大きくすることができる。従って、特許文献1のように複数の磁石を連結し、さらにそれぞれの磁石を同極対向配置することで、磁束密度を大きくすることができ、発電量を大きくすることができる。また、磁力の強い磁石を可動磁石に用いた場合も磁束密度を大きくすることができ、発電量を大きくすることができる。 Generally, if the magnetic flux density of the movable magnet is increased, the power generation amount of the vibration generator can be increased. Therefore, by connecting a plurality of magnets as in Patent Document 1 and arranging the magnets to face each other with the same polarity, the magnetic flux density can be increased, and the amount of power generation can be increased. Further, when a magnet having a strong magnetic force is used as the movable magnet, the magnetic flux density can be increased and the amount of power generation can be increased.
しかしながら、発電量を大きくするために磁束密度を大きくすると、電磁制動が大きくなり、可動磁石が移動し難くなる。このため、可動子の運動エネルギーが低下して、却って発電量が低下するという問題点があった。 However, if the magnetic flux density is increased to increase the amount of power generation, electromagnetic braking increases and the movable magnet becomes difficult to move. For this reason, there has been a problem that the kinetic energy of the mover is lowered and the power generation amount is reduced.
さらに、磁力の強い磁石を可動子に用いた場合、発電機周辺への漏洩磁場が大きくなり、周辺機器に悪影響を与えるおそれがある。このため、鉄などの軟磁性材料から成る筐体で、発電機全体を覆うことによって、漏洩磁場を低減することが可能である。しかしながら、可動磁石がパイプの端部周辺に移動したときに、可動磁石と筐体端部とが磁気的に引き合って、可動子の運動エネルギーが低下して、発電量が低下するという問題があった。 Furthermore, when a magnet having a strong magnetic force is used for the mover, a leakage magnetic field around the generator is increased, which may adversely affect peripheral devices. For this reason, it is possible to reduce the leakage magnetic field by covering the entire generator with a housing made of a soft magnetic material such as iron. However, there is a problem that when the movable magnet moves around the end of the pipe, the movable magnet and the end of the casing are magnetically attracted to reduce the kinetic energy of the mover, thereby reducing the amount of power generation. It was.
本発明の目的は、漏洩磁場を低減しつつ、発電量の低下を抑制することが可能な振動発電機を提供することである。 An object of the present invention is to provide a vibration power generator capable of suppressing a decrease in power generation amount while reducing a leakage magnetic field.
本発明に係る振動発電機は、軟磁性体から成る筐体と、前記筐体内に設けられ、側面の少なくとも一部にコイルが巻回され、軸線方向に沿って延びる筒状部材と、前記筒状部材の内側を前記軸線方向に沿って往復移動可能であり、同極同士が対向されて前記軸線方向に沿って並んで配置された複数の永久磁石と、並んで配置された前記複数の永久磁石の前記軸線方向の少なくとも一端側に設けられた非磁性体の錘である非磁性錘と、前記複数の永久磁石と前記非磁性錘とを締結する締結部材とを備えた可動子とを備え、前記複数の永久磁石と前記非磁性錘とは、前記軸線方向に沿って貫通する孔部を備え、前記締結部材は、前記孔部に挿通されており、前記非磁性錘の端部のうち前記永久磁石から遠い側の端部より突出した前記締結部材の端部を前記孔部の径方向外側に向けて折り曲げることで加締められ、前記複数の永久磁石と前記非磁性錘とを締結する。この場合、非磁性錘が設けられていることにより、可動子の重さが増加する。可動子の重さが増加すると、可動子の運動エネルギーが大きくなり、電磁制動が抑制される。よって、可動子が移動し易くなり、発電量の低下を抑制できる。また、非磁性錘が端部に設けられているため、可動子が筒状部材端部に移動したときに、軟磁性体から成る筐体と永久磁石との間の磁気的に引き合う力を低減できる。よって、可動子が移動し易くなり、発電量の低下を抑制できる。また、締結部材が、永久磁石と非磁性錘とは別体として設けられている。よって、例えば、永久磁石と非磁性錘とを連結する際に、非磁性錘側に力をかけて永久磁石に連結させるように締結部材を構成すれば、締結する際の負荷は、非磁性錘に対して加えられてから、非磁性錘の永久磁石側端面全体で永久磁石に負荷がかかるため、永久磁石に局所的に負荷が加わって永久磁石が破損することを防止できる。また、磁場を発生させる永久磁石を備えた可動子が軟磁性体から成る筐体の内側に位置するため、振動発電機の外部に漏れる漏洩磁場を低減できる。また、非磁性錘は、並んで配置された複数の永久磁石の少なくとも一端側に設けられているため、同極が対向した永久磁石の磁束密度を低下させることはない。よって、発電量は低下しない。また、締結部材が非磁性錘の端部で加締められ、永久磁石と非磁性錘とが締結される。このため、締結部材の加締めの部位は、非磁性錘とは接触するが、永久磁石とは接触しない。よって、締結部材の加締めが行われた際に、加締めの部位が永久磁石に衝撃を与えて永久磁石が破損することが防止される。 A vibration generator according to the present invention includes a housing made of a soft magnetic material, a cylindrical member provided in the housing, having a coil wound around at least a part of a side surface thereof, and extending along an axial direction. the inner Jo member is movable back and forth along the axial direction, and a plurality of permanent magnets the poles are arranged side by side along the axial direction is opposite, side by side arranged the plurality of permanent A mover including a nonmagnetic weight that is a weight of a nonmagnetic material provided on at least one end side of the magnet in the axial direction, and a fastening member that fastens the plurality of permanent magnets and the nonmagnetic weight. The plurality of permanent magnets and the non-magnetic weight include a hole penetrating along the axial direction, and the fastening member is inserted through the hole, and is out of an end of the non-magnetic weight. The end of the fastening member protruding from the end on the side far from the permanent magnet The hole diameter crimped by bending in the direction outside of the, fastening the said non-magnetic mass and the plurality of permanent magnets. In this case, since the nonmagnetic weight is provided, the weight of the mover increases. When the weight of the mover increases, the kinetic energy of the mover increases and electromagnetic braking is suppressed. Therefore, the mover can easily move, and a decrease in the amount of power generation can be suppressed. In addition, since the non-magnetic weight is provided at the end, when the mover moves to the end of the cylindrical member, the magnetically attracting force between the case made of soft magnetic material and the permanent magnet is reduced. it can. Therefore, the mover can easily move, and a decrease in the amount of power generation can be suppressed. The fastening member is provided as a separate body from the permanent magnet and the non-magnetic weight. Thus, for example, when connecting the permanent magnet and the non-magnetic weight, if the fastening member is configured to apply a force to the non-magnetic weight side and connect to the permanent magnet, the load at the time of fastening is the non-magnetic weight. Since the load is applied to the permanent magnet on the entire end surface of the non-magnetic weight on the permanent magnet side, it is possible to prevent the permanent magnet from being locally damaged by being loaded. In addition, since the mover including a permanent magnet that generates a magnetic field is located inside the casing made of a soft magnetic material, the leakage magnetic field leaking to the outside of the vibration generator can be reduced. Further, since the non-magnetic weight is provided on at least one end side of the plurality of permanent magnets arranged side by side, the magnetic flux density of the permanent magnets facing the same pole does not decrease. Therefore, the power generation amount does not decrease. Further, the fastening member is crimped at the end of the nonmagnetic weight, and the permanent magnet and the nonmagnetic weight are fastened. For this reason, the caulking part of the fastening member is in contact with the nonmagnetic weight, but is not in contact with the permanent magnet. Therefore, when the fastening member is caulked, it is prevented that the caulking part gives an impact to the permanent magnet and the permanent magnet is damaged.
前記振動発電機において、前記コイルは、前記軸線方向に沿って複数並んで前記筒状部材の側面に巻回され、隣接する他の前記コイルとは巻き線方向が異なり、前記可動子に含まれる前記永久磁石の前記軸線方向の幅は、前記コイルの前記軸線方向の幅と略同一であってもよい。この場合、複数の永久磁石は、同極同士が対向されているため、磁束密度が大きくなる。このため、発電量が大きくなる。さらに、永久磁石の軸線方向の幅と、コイルの軸線方向との幅が略同一であり、コイルは、隣接する他のコイルとは巻き線方向が異なる。このため、複数の永久磁石が複数のコイル内部を移動する場合、複数のコイルには、それぞれ同一方向に同時に電流が流れる。よって、発電量が大きくなる。 In the vibration generator, before Symbol coils along said axial direction are wound around the side surface of the plurality lined said tubular member have different winding direction to the adjacent other of said coils, included in the mover The width of the permanent magnet in the axial direction may be substantially the same as the width of the coil in the axial direction. In this case, since the same poles are opposed to each other, the magnetic flux density is increased. For this reason, the amount of power generation increases. Furthermore, the width in the axial direction of the permanent magnet and the width in the axial direction of the coil are substantially the same, and the coil is different in winding direction from other adjacent coils. For this reason, when a plurality of permanent magnets move inside a plurality of coils, current flows through the coils simultaneously in the same direction. Therefore, the power generation amount increases .
前記振動発電機において、前記非磁性錘の単位体積当たりの質量は、前記永久磁石の単位体積当たりの質量以上であってもよい。この場合、錘として永久磁石を追加する場合よりも、非磁性錘を使用した方が、少ない体積増加で可動子の重さを大きくでき、さらに可動子の移動速度を大きくできる。よって、可動子の運動エネルギーが大きくなり、発電量が増加する。 In the vibration power generator, the mass per unit volume of the non-magnetic weight may be greater than or equal to the mass per unit volume of the permanent magnet. In this case, the weight of the mover can be increased with a small increase in volume and the moving speed of the mover can be further increased by using a nonmagnetic weight as compared with the case where a permanent magnet is added as a weight. Therefore, the kinetic energy of the mover increases and the amount of power generation increases.
前記振動発電機において、前記可動子における前記軸線方向の両端面にそれぞれ対向する対向面を備え、前記対向面のうち前記可動子の前記非磁性錘に対向する面と前記非磁性錘との間に、前記軸線方向に弾性力を有する軟磁性体の弾性部材を備えてもよい。この場合、可動子の永久磁石と弾性部材との間に非磁性錘が存在するので、永久磁石と弾性部材とが隣接する場合に比べて弾性部材に到達する磁束密度が小さい。磁束密度が小さい場合、弾性部材が磁化され難いため、弾性部材に軟磁性体の弾性部材を使用することができる。このため材料の選択肢が拡がり、コストの高い非磁性の銅系材料以外にも、軟磁性の鉄系材料を使用することができ、弾性部材をコストダウンすることができる。
In the vibration generator, between the respective end faces in the axial direction provided with a facing surface that faces the non-magnetic mass the the surface facing the non-magnetic mass of the mover of the facing surface of the armature In addition, a soft magnetic elastic member having an elastic force in the axial direction may be provided. In this case, since a non-magnetic weight exists between the permanent magnet and the elastic member of the mover, the magnetic flux density reaching the elastic member is smaller than when the permanent magnet and the elastic member are adjacent to each other. When the magnetic flux density is small, it is difficult for the elastic member to be magnetized. Therefore, an elastic member made of a soft magnetic material can be used as the elastic member. For this reason, choices of materials are expanded, and soft magnetic iron-based materials can be used in addition to high-cost nonmagnetic copper-based materials, and the cost of elastic members can be reduced.
以下、本発明の一実施形態について、図面を参照して説明する。図1〜図3を参照し、振動発電機1について説明する。以下の説明では、図1の上側、下側、左側、右側をそれぞれ、振動発電機1の上側、下側、左側、右側と定義して説明する。 Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. The vibration generator 1 will be described with reference to FIGS. In the following description, the upper side, the lower side, the left side, and the right side in FIG. 1 are defined as the upper side, the lower side, the left side, and the right side of the vibration power generator 1, respectively.
図1に示すように、振動発電機1は、筐体17を備えている。筐体17は、円筒部材180及び壁部181,182を備えている。円筒部材180は、軸線O方向に沿って延びる円筒形の部材である。円筒部材180の軸線O方向の両端は開口している。壁部181は、円筒部材180の軸線O方向の上端の開口部分を覆うように設けられている。壁部182は、円筒部材180の下端の開口部分を覆うように設けられている。筐体17は、例えば、鉄等の軟磁性体材料で形成されている。
As shown in FIG. 1, the vibration generator 1 includes a
筐体17内には、円筒形の筒状部材11が設けられている。筒状部材11の内径は、円筒部材180の内径の略半分である。筒状部材11は、軸線O方向に沿って延び、その軸線O方向の両端が筐体17の壁部181,182と接触している。筒状部材11の軸線O方向の両端は開口しており、この開口が筐体17の壁部181,182によって覆われている。筒状部材11は、例えば、樹脂(アクリル樹脂)等の非磁性体材料で形成されている。
A cylindrical
なお、筐体17(円筒部材180)及び筒状部材11の形状は円筒形に限定されない。筐体17及び筒状部材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の材料は軟磁性体であれば、ケイ素鋼、パーマロイ、フェライト系ステンレスであってもよい。また、筒状部材11の材料は、非磁性体であれば、アルミナ、酸化シリコン等のセラミックであってもよい。
In addition, the shape of the housing | casing 17 (cylindrical member 180) and the
筒状部材11の外周側面の一部には、コイル21,22,23が巻回されている。コイル21,22,23は、筒状部材11の軸線O方向中央部において、軸線O方向に並べられて配置されている。コイル21,22,23は、筒状部材11の外周側面の周方向に沿って巻回されている。コイル21,22,23は、それぞれ隣接する他のコイルとは巻き線方向が異なる。すなわち、コイル21、23は同一方向に巻回されており、コイル22は、コイル21,23の巻き線方向の逆方向に巻回されている。コイル21,22,23の軸線O方向の幅は、それぞれ略同一である。コイル21,22,23は、例えば、導体部が銅で形成されている。なお、コイル21,22,23は、筒状部材11の全周にわたって巻回されていてもよい。
筒状部材11の内側には、可動子13が収容されている。可動子13は、筒状部材11の内側を軸線O方向に往復移動可能である。可動子13は、永久磁石14,15、非磁性錘31,32、及び締結部材16を備えている。
A
永久磁石14,15は、軸線O方向に沿って延びる円柱形である。永久磁石14,15のそれぞれの外径は、筒状部材11の内径と比較して僅かに小さい。永久磁石14,15のそれぞれの軸線O方向の幅(長さ)は、それぞれ略同一である。また、永久磁石14,15のそれぞれの軸線O方向の幅は、コイル21,22,23のそれぞれの軸線方向の幅と略同一である。
The
永久磁石14,15は、それぞれ軸線O方向に磁化されている。2つの永久磁石14,15は、同極同士が対向されて軸線O方向に沿って並べて配置されている。より詳細には、永久磁石14は、永久磁石15の上側に設けられ、永久磁石15と接触している。また、永久磁石14の上部の極性はN極であり、下部の極性はS極である。永久磁石14の上部の極性はS極であり、下部の極性はN極である。このため、永久磁石14,15のS極同士が接触している。
The
永久磁石14,15には、径方向の中心を軸線O方向に沿って貫通する孔部41がそれぞれ設けられている。孔部41の断面形状は円形である。なお、永久磁石14,15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。
The
可動子13において、並んで配置された永久磁石14,15の軸線O方向の両端側には、非磁性体の錘である非磁性錘31,32が設けられている。より詳細には、非磁性錘31は、永久磁石14の上側に設けられ、非磁性錘32は、永久磁石15の下側に設けられている。非磁性錘31,32は、軸線O方向に沿って延びる円柱形である。非磁性錘31,32のそれぞれの外径は、永久磁石14,15のそれぞれの外径と略同一である。非磁性錘31,32の単位体積当たりの質量(密度)は、永久磁石14,15の単位体積当たりの質量以上である。非磁性錘31,32の材料には、例えば、真鍮、青銅、SUS304、SUS316等を用いることができる。なお、本実施形態では、非磁性錘31の材料は真鍮(単位体積当たりの質量:8.4)、永久磁石14,15の材料はネオジム磁石(単位体積当たりの質量:7.4)であるとする。
In the
非磁性錘31,32には、径方向の中心を軸線方向に沿って貫通する孔部42が設けられている。孔部42の断面形状は、永久磁石14,15の孔部41の断面形状と略同一の円形である。非磁性錘31,32の孔部42は、永久磁石14,15の孔部41と軸線O方向に連なっている。孔部41と孔部42とが連なることによって、軸線O方向に沿って永久磁石14,15と非磁性錘31,32とを貫通する孔部40(本発明の「孔部」に相当)が形成されている。
The
孔部40の内側には、軸線O方向に延びる締結部材16が挿通されている。締結部材16は、頭部161、軸部162、及び係止部163を備えている。頭部161の形状は円形板状である。頭部161は、表裏面を上下方向に向けた状態で、可動子13の非磁性錘32の下面に接触している。頭部161の径は、非磁性錘32の径と比べて小さい。軸部162は、頭部161の中心から軸線O方向の上側に向かって延びている。軸部162は、孔部40に挿通されている。軸部162の形状は円柱形である。軸部162の径は、孔部40の径よりも僅かに小さい。
A
軸部162の上端部には、係止部163が設けられている。それぞれの係止部163の形状は、上側に延びる板状である。永久磁石14,15と非磁性錘31,32とは、非磁性錘31の端部のうち、永久磁石14,15から遠い側の端部(非磁性錘31の上端部)で、係止部163が孔部40の径方向外側に向けて加締められることによって締結されている。つまり、係止部163と頭部161との間で、永久磁石14,15と非磁性錘31,32が挟みこまれて固定されている。締結部材16が設けられていることによって、同極が対向した永久磁石14と永久磁石15との間に働く磁気的な反発力によって永久磁石14,15が互いに離れてしまうことや、非磁性錘31,32と永久磁石14,15とが互いに離れてしまうことが防止されている。締結部材16の材料は、例えば、非磁性体材料(樹脂、金属等)である。
A locking
壁部181のうち、可動子13の軸線O方向の上端面(非磁性錘31の上面)に対向する面を対向面183という。また、壁部182のうち、可動子13の軸線O方向の下端面(非磁性錘32の下面)に対向する面を対向面184という。筒状部材11の内側において、非磁性錘31の上面と対向面183との間には、弾性部材35が設けられている。非磁性錘32の下面と対向面184との間には、弾性部材36が設けられている。弾性部材35,36は、軸線O方向に弾性力を有するコイルバネである。弾性部材35,36の材料は、軟磁性体(例えば、鉄等)である。
Of the
振動発電機1の動作について説明する。ユーザは、筐体17が軸線O方向に振動するように、振動発電機1を振動させる。これによって、運動エネルギーが、筐体17に加えられる。そして、可動子13と筒状部材11との摩擦力、及び、弾性部材35,36から受ける力などを介して、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内を軸線O方向に往復移動する。可動子13は、コイル21,22,23に覆われた空間を出入りする。コイル21,22,23内の空間を通過する際、可動子13の永久磁石14,15が発する磁束が、コイル21,22,23を直交する。これによって、コイル21,22,23に誘導電流が発生する。可動子13がコイル21,22,23内の空間への出入りを繰り返すことで、コイル21,22,23に交流電流が発生する。また、弾性部材35,36が設けられているため、可動子13の移動によって可動子13と対向面183,184とが衝突して可動子13が破損することが防止される。このため、永久磁石14,15が破損して発電量が低下することが防止される。
The operation of the vibration generator 1 will be described. The user vibrates the vibration power generator 1 so that the
コイル21,22,23に発生した交流電流は、コイル21,22,23のそれぞれの両端に接続された配線を介し図示外の整流部に伝達される。整流部では、交流電流の全波整流が行われ、図示外の蓄電部(例えば、コンデンサ)によって蓄電される。蓄電された電流は、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、図示外の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。
The alternating current generated in the
図2及び図3を参照し、可動子13の作製方法について説明する。図2では、軸部162の係止部163は、折り曲げられておらず、上方向に延びている。軸部162の係止部163側から頭部161側に向けて、永久磁石14,15と非磁性錘31,32とが、非磁性錘32、永久磁石15、永久磁石14、及び非磁性錘31の順に軸部162に沿って導入される。これによって、軸部162は、孔部40に挿通された状態となり、その係止部163が、孔部40より軸線O方向上側に突出した状態となる。また、このとき、永久磁石14と永久磁石15とは同極(S極)が対向しているので、互いに磁気的に反発し合い、永久磁石14と永久磁石15とがやや離間した状態となる。
With reference to FIG.2 and FIG.3, the preparation methods of the needle |
そして、作業者は、締結部材16の係止部163の先端を径方向外側に広げていく。これによって、係止部163の側面が、非磁性錘31を頭部161側(図2の紙面下側)に押し、非磁性錘31を介して永久磁石14が永久磁石15に押し付けられる。永久磁石14が永久磁石15に押し付けられた状態で、締結部材16の係止部163は、径方向外側に折り曲げられ、加締められる。これによって、図3に示すように、締結部材16の頭部161と係止部163とが、永久磁石14,15と非磁性錘31,32を挟み込み、可動子13の完成体が得られる。
Then, the operator widens the distal end of the locking
以上のように、本実施形態では、締結部材16の係止部163が、非磁性錘31の端部で加締められ、永久磁石14,15と非磁性錘31,32とが締結される。このため、締結部材16の加締めの部位である係止部163は、非磁性錘31とは接触するが、永久磁石14,15とは接触しない。よって、締結部材16を用いた加締めの作業が行われた際に、係止部163が永久磁石14,15に衝撃を与えて永久磁石14,15が破損することが防止される。よって、永久磁石14,15の破損によって、発電量が低下することが防止される。また、振動発電機1を生産する際の可動子13の歩留まりが向上する。
As described above, in the present embodiment, the locking
また、本実施形態では、締結部材16は、永久磁石14,15と非磁性錘31,32とは別体として設けられている。このため、非磁性錘31に力をかけて永久磁石14,15に連結させるように締結部材16を構成することができる。よって、締結する際の負荷は、非磁性錘31に対して加えられてから、非磁性錘31の永久磁石14側の端面全体で、永久磁石14に対して加えられる。よって、永久磁石14に局所的に負荷が加わって永久磁石が破損することを防止できる。
In the present embodiment, the
また、締結部材16と非磁性錘31,32とが別体で設けられているため、非磁性錘31,32に孔部42を形成できる形状であれば、非磁性錘31,32の形状は任意に定めることができる。よって、非磁性錘31,32の形状の選択の自由度が向上する。
Further, since the
また、可動子13は非磁性錘31,32を備えているため、非磁性錘31,32を備えていない場合に比べて可動子13の重さが増加する。可動子13の重さが増加すると、可動子13の運動エネルギーが大きくなり、永久磁石14,15がコイル21,22,23の内側を通過する際に発生する電磁制動が抑制される。よって、電磁制動によって可動子13が動き難くなることを防止できる。すなわち、可動子13が移動し易くなり、発電量の低下を抑制できる。
Further, since the
また、非磁性錘31、32を可動子13の端部に備えているため、可動子13が軟磁性体からなる筐体17の壁部181,182に接近しても、非磁性錘31,32がスペーサとなり、筐体17の壁部181,182と可動子13との間の磁気的に引き合う力が低減される。よって、可動子13が移動し易くなり、発電量の低下を抑制できる。また、磁場を発生させる永久磁石14,15を備えた可動子13が軟磁性体で構成された筐体17の内側に位置する。このため、振動発電機1の外部の漏れる漏洩磁場を低減できる。よって、例えば、外部に漏れた磁場が、周辺機器に悪影響を与えることを防止できる。
Further, since the
また、永久磁石14,15は、同極(S極)同士が対向されて配置されているため、磁束密度が大きくなる。磁束密度が大きくなるので、発電量が大きくなる。さらに永久磁石14,15の軸線O方向の幅と、コイル21,22,23の軸線O方向の幅とが略同一であり、コイル21,22,23は、互いに隣接するコイルとは巻き線方向が異なる。このため、永久磁石14,15が、コイル21,22,23の内部を移動する場合、コイル21,22,23には、それぞれ同一方向に同時に電流が流れる。よって、発電量が大きくなる。また、例えば、永久磁石14,15の間に非磁性錘が設けられている場合、当該非磁性錘によって、永久磁石14,15が離間するため、同極が対向した永久磁石14,15の磁束密度が低下し、発電量が低下する。本実施形態では、非磁性錘31,32は、並んで配置された永久磁石14,15の両端側に設けられている。このため、同極が対向した永久磁石14,15の磁束密度を低下させることはない。よって、発電量は低下しない。以上のように、振動発電機1は、発電量を大きくすることができる。
Further, since the
また、非磁性錘31、32の単位体積当たりの質量は、永久磁石14,15の単位体積当たりの質量以上である。よって、錘として永久磁石を追加する場合よりも、非磁性錘31,32を使用した方が、少ない体積増加で可動子13の重さを大きくでき、可動子13の移動速度を大きくできる。よって、可動子13の運動エネルギーが大きくなり、発電量が増加する。
The mass per unit volume of the
また、本実施形態では、可動子13の永久磁石14,15と、弾性部材35,36との間に非磁性錘31,32が存在する(図1参照)。よって、永久磁石14,15と弾性部材35,36とが隣接する場合に比べて、永久磁石14,15と弾性部材35,36との間の距離が長くなり、弾性部材35,36に到達する磁束密度が小さくなる。磁束密度が小さい場合、弾性部材35,36が磁化され難いため、弾性部材35,36の材料に軟磁性体を使用することができる。このため材料の選択肢が拡がり、コストの高い非磁性の銅系材料以外にも軟磁性の鉄系材料を使用することができ、弾性部材35,36をコストダウンすることができる。
Moreover, in this embodiment, the
また、締結部材16は、係止部163と頭部161との間で、永久磁石14,15と非磁性錘31,32とを締結している。係止部163と頭部161とは互いに板状であるため、軸線O方向の厚みが小さい。例えば、係止部163や頭部161など、永久磁石14,15と非磁性錘31,32と挟みこむ部材の軸線O方向の厚みが大きければ、その厚み分、可動子13の移動範囲が狭くなる。よって、発電量が低下するおそれがある。もしくは、可動子13の移動範囲を確保するため、筐体17の軸線O方向の長さを大きくする必要がある。このため、振動発電機1のサイズが大きくなる。本実施形態では、係止部163と頭部161との軸線O方向の厚みが小さいので、可動子13の移動範囲は狭くならず、発電量は低下しない。また、振動発電機1のサイズが大きくなることを防止できる。
The
なお、本発明は上記の実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、2つの永久磁石14,15が設けられているが、これに限定されない。例えば、1つの永久磁石が設けられていてもよいし、3つ以上の永久磁石が設けられていてもよい。
In addition, this invention is not limited to said embodiment, A various change is possible. For example, although two
また、2つの非磁性錘31、32が設けられているが、これに限定されない。例えば、永久磁石14,15の軸線O方向の一端側に1つ設けられていてもよい。また、3つ以上の非磁性錘が設けられていてもよい。
Moreover, although the two
また、2つの弾性部材35,36が設けられているが、これに限定されない。例えば、1つの弾性部材のみが設けられていてもよい。
Moreover, although the two
また、弾性部材35,36はコイルバネであるが、これに限定されない。例えば、軸線O方向に弾性力を有する板バネでもよい。
The
また、非磁性錘31,32の単位体積当たりの質量が、永久磁石14,15の単位体積当たりの質量以上であったが、これに限定されない。例えば、非磁性錘31,32の単位体積当たりの質量が、永久磁石14,15の単位体積当たりの質量より小さくてもよい。
Moreover, although the mass per unit volume of the
1 振動発電機
11 筒状部材
13 可動子
14,15 永久磁石
16 締結部材
17 筐体
21,22,23 コイル
31,32 非磁性錘
35,36 弾性部材
40 孔部
183,184 対向面
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (4)
前記筐体内に設けられ、側面の少なくとも一部にコイルが巻回され、軸線方向に沿って延びる筒状部材と、
前記筒状部材の内側を前記軸線方向に沿って往復移動可能であり、同極同士が対向されて前記軸線方向に沿って並んで配置された複数の永久磁石と、並んで配置された前記複数の永久磁石の前記軸線方向の少なくとも一端側に設けられた非磁性体の錘である非磁性錘と、前記複数の永久磁石と前記非磁性錘とを締結する締結部材とを備えた可動子と
を備え、
前記複数の永久磁石と前記非磁性錘とは、前記軸線方向に沿って貫通する孔部を備え、
前記締結部材は、前記孔部に挿通されており、前記非磁性錘の端部のうち前記永久磁石から遠い側の端部より突出した前記締結部材の端部を前記孔部の径方向外側に向けて折り曲げることで加締められ、前記複数の永久磁石と前記非磁性錘とを締結することを特徴とする振動発電機。 A housing made of soft magnetic material;
A cylindrical member provided in the housing, having a coil wound around at least a part of a side surface thereof, and extending along an axial direction;
Is movable back and forth along the inside of the tubular member in the axial direction, and a plurality of permanent magnets the poles are arranged side by side along the axial direction is opposite, the plurality which are arranged side by side A nonmagnetic weight that is a weight of a nonmagnetic material provided on at least one end side in the axial direction of the permanent magnet, and a mover that includes a fastening member that fastens the plurality of permanent magnets and the nonmagnetic weight; equipped with a,
The plurality of permanent magnets and the non-magnetic weight include a hole penetrating along the axial direction,
The fastening member is inserted through the hole, and an end of the fastening member that protrudes from an end of the non-magnetic weight that is far from the permanent magnet is disposed radially outward of the hole. A vibration generator , wherein the plurality of permanent magnets and the non-magnetic weight are fastened by being bent toward each other .
前記可動子に含まれる前記永久磁石の前記軸線方向の幅は、前記コイルの前記軸線方向の幅と略同一であることを特徴とする請求項1に記載の振動発電機。 Before Symbol coil along the axial direction are wound around the side surface of the plurality lined said tubular member have different winding direction to the adjacent other of said coils,
The vibration generator according to claim 1, wherein a width of the permanent magnet included in the mover in the axial direction is substantially the same as a width of the coil in the axial direction.
前記対向面のうち前記可動子の前記非磁性錘に対向する面と前記非磁性錘との間に、前記軸線方向に弾性力を有する軟磁性体の弾性部材を備えた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。 Comprising a surface facing the respective end surfaces of the axial direction of the mover,
An elastic member of a soft magnetic material having an elastic force in the axial direction is provided between a surface of the opposing surface facing the nonmagnetic weight of the mover and the nonmagnetic weight. Item 5. The vibration generator according to any one of Items 1 to 3 .
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