CN102714453A - 振动型电磁发电机 - Google Patents

Abstract

一种振动型电磁发电机1，其包括由非磁性材料所形成的，两端部被封闭住的中空的第1管材2;在上述第1管材2周围卷绕而成的，设有至少1个以上的电磁线圈4a-4c的发电线圈9;以及配置于上述第1管材2内部，可以沿着上述发电线圈9的卷绕轴方向移动的可移动磁铁3。上述可移动的磁铁3，包括多个磁铁，以及磁铁固定部,该磁铁固定部由非磁性材料所构成的,固定住相同磁极相对着的上述多个磁铁；上述多个电磁线圈中，1个以上的上述电磁线圈的线圈长度被形成为，上述磁铁的磁铁长度以上的长度。

Description

振动型电磁发电机

技术领域

本发明是关于一种振动型电磁发电机，例如，在由1个以上的电磁线圈所构成的发电线圈中，其通过使包含多个在纵向方向上磁化了的磁铁的可动磁铁进行振动或者移动，从而进行发电。

背景技术

近年来，随着手机与游戏机等便携式电子机器的普及的进行，它们中内置的充电电池的数量也越来越多。另外，随着无线通信技术的发展，利用微小的电力接发信号的RFID（RatioFequency IDentification）的应用领域也不断扩大。特别是有电源的主动式（Active）式RFID可以在数百米以外进行通信。因此，对于该技术在牧场的牛或马的健康管理，或者是儿童的上下学的安全管理上的应用的期待也在不断高涨。

另一方面，为了维持和改善地球的环境，正在积极地研究和开发尽可能降低环境负担的电池。其中，将通常被无意识浪费掉的能源转化为电力能源，并储藏起来，利用这种电力能源作为便携式机器的电源的方案也得到了广泛的关注。

专利文献1中，公开了一种振动型发电机，其是通过施加在其外部的振动来进行发电的。图23显示了一种振动型电磁发电机100的组成例子。振动型电磁发电机100包括有中空的管材105，在中空的管材105上卷绕的2个电磁线圈104ａ和104b，以及可在管材105内部移动的可移动磁铁101。可移动磁铁101，包括2个磁铁102ａ、102b。磁铁102ａ，102b，通过非磁质的衬垫103，被以同极性的磁极相对峙的形态连接在一起。对振动型电磁发电机100施加振动的话，可移动磁铁101就沿着电磁线圈104ａ、104b的卷绕轴方向往返振动，从而进行发电。另外，在以下的说明中，有时也把电磁线圈仅仅略称为「线圈」。

专利文献

专利文献1：日本专利特表2007-521785号公报

现有的振动型电磁发电机100具有不但很小，而且发电效率较高的优点。要提高发电效率，需要使用以Nd(钕)磁铁等为代表的能量积较大的磁铁。可是，把磁铁102ａ与102b的相同磁极相互接近的话，彼此之间的斥力就会变大。因此，只是使用通常的制造方法和构造的话，就很难充分地支撑和固定磁铁102ａ、102b。

还有，在邻接的多个线圈的内部，使相同磁极相对的多个磁铁往返运动，在线圈内就产生了电动势。可是，多个线圈的各自的输出电压，由于存在着因位相差而使输出电压互相抵消的时刻，所以这成为大幅降低发电机的输出电压的主要原因。

发明内容

发明的目的

本发明正是鉴于这样的情况而做出的，其目的为提供一种具有简单的组成，而且很容易组装的，同时电动势较高的振动型电磁发电机。

本发明的振动型电磁发电机具有，由非磁性材料所形成的，两端被封闭的中空第1管材；被卷绕在第1管材周围的，具有至少1个以上电磁线圈的发电线圈；和被配置于第1管材内部的，可以沿着发电线圈的卷绕轴方向移动的可移动磁铁。可移动磁铁具有多个磁铁和磁铁固定部。磁铁固定部是由非磁性材料所构成，并用来固定多个相同磁极相对的磁铁。并且，在多个电磁线圈里面，1个以上电磁线圈的线圈长度为，磁铁的磁铁长度以上的长度。

本发明，通过使1个以上电磁线圈的线圈长度为磁铁的磁铁长度以上的长度，就会扩大磁铁所产生的磁场通过电磁线圈的范围，并能使电磁线圈的输出电压相叠加。因此，具有可以提高振动型电磁发电机的输出电压的效果。还有，还可以使振动型电磁发电机的组成变得极为简单，装配变得更容易。

附图说明

［图1］是与本发明的第1实施例相关的振动型电磁发电机组成例的截面图。

[图2]具备3个电磁线圈和2个磁铁的，现有的振动型电磁发电机组成例(比较例1)的截面图。

[图3]A，B是2个或3个磁铁所产生的磁通分布的情况的说明图。

[图4]是具备3个电磁线圈和2个磁铁的，与本发明第1实施例相关的振动型电磁发电机的组成例(实施例1)的截面图。

[图5]具备3个电磁线圈和2个磁铁的，与本发明第1实施例相关的振动型电磁发电机的组成例(实施例2)的截面图。

[图6]具备3个电磁线圈和2个磁铁的，与本发明第1实施例相关的振动型电磁发电机的组成例(实施例3)的截面图。

[图7]是具有3个电磁线圈的，现有的振动型电磁发电机的输出电压波形例的说明图。

[图8]是具备3个电磁线圈的，与本发明第1实施例相关的振动型电磁发电机的输出电压波形例的说明图。

[图9]是在与本发明第1实施例相关的可移动磁铁的组装设备中，装配磁铁时的状态例的截面图。

[图10]是在与本发明第1实施例相关的可移动磁铁的组装设备中，装配2个磁铁时的状态例的截面图。

[图11]是在与本发明第1实施例相关的可移动磁铁的组装设备中，把装配好的2个磁铁压入第2管材时的状态例的截面图。

[图12]A、B是关于本发明的第1实施例的振动型电磁发电机的组成例的立体外观图。

[图13]是与本发明第2实施例相关的振动型电磁发电机的组成例的截面图。

[图14]具有4个电磁线圈和2个磁铁的现有振动型电磁发电机的组成例(比较例2)的截面图。

[图15]具有4个电磁线圈和2个磁铁的，与本发明第2实施例相关的振动型电磁发电机的组成例(实施例4)的截面图。

[图16]与本发明第3实施例相关的振动型电磁发电机的组成例的截面图。

[图17]具有4个电磁线圈和3个磁铁的，现有的振动型电磁发电机的组成例(比较例3)的截面图。

[图18]具有4个电磁线圈和3个磁铁的，与本发明第3实施例相关的振动型电磁发电机的组成例(实施例5)的截面图。

[图19]具有4个电磁线圈和3个磁铁的，与本发明第3实施例相关的振动型电磁发电机的组成例(实施例6)的截面图。

[图20]与本发明第4实施例相关的振动型电磁发电机的组成例的截面图。

[图21]与本发明第4实施例相关的可移动磁铁端部的组成例的截面图。

[图22]与本发明第5实施例相关的振动型电磁发电机的组成例的截面图。

[图23]现有的振动型电磁发电机例的构成图。

具体实施方式

以下，参照图1～图12对本发明的第1实施例进行说明。本实施例，适用于下述振动型电磁发电机1。即，该振动型电磁发电机1是通过使多个在长度方向上磁化了的圆筒形的磁铁，在多个电磁线圈中振动或移动，从而进行发电的。

＜第1实施例＞

图1是本例的振动型电磁发电机组成例的截面图。振动型电磁发电机1是由，被装配成可以在第1管材2内部进行移动的可移动磁铁3，和电磁线圈4ａ～4c所构成的。电磁线圈4ａ～4c被缠绕在中空的第1管材2的外周上。第1管材2是由非磁性材料所形成的。第1管材2的材质，可以是金属等的非磁性材料，但考虑到加工性等的话，最好用塑料等的合成树脂来制造。可移动磁铁3在第1管材2内部进行直线往复运动(以下，仅称之为振动。)，从而使电磁线圈4ａ～4c产生电压。

可移动磁铁3包括非磁性材料所形成的中空的第2管材5，在第2管材5内部封闭有多个磁铁（比如，钕磁铁），这多个磁铁是以相同极性相对的样态连接在一起。在长度方向磁化了的，具有相同长度的磁铁3ａ、3b，其相同的磁极相对着被连接在一起。但是，磁铁3ａ、3b之间，可以通过由磁性材料或非磁性材料形成的衬垫来连接。还有，可移动磁铁3最好包括多个磁铁。通过对第2管材5的两端进行卷边加工，从而使磁铁3ａ、3b以插入第2管材5内部的状态，被封闭在第2管材5内部。因此，第2管材5可以用作为固定多个磁铁的磁铁固定部。

另外，在以下的叙述中，把第1管材2内壁面和可移动磁铁3在物理接触的状态下进行相对移动的时候的，在互相妨碍彼此运动的方向上的力的作用现象定义为“摩擦”。摩擦，是由于可移动磁铁3振动时产生了震荡，而使第1管材2的内壁面与可移动磁铁3的接触位置和冲击次数的增多从而发生的，其是可移动磁铁3的振动逐渐减少的主要原因。

从这个理由出发，第1管材2和第2管材5里面，至少一方或双方，最好使用聚丙烯（PP∶polypropylene）等摩擦系数较低的材料。通过使用这样的材料，能降低第1管材2内壁面与可移动磁铁3之间的摩擦。

电磁线圈4ａ～4c，是反极性串联而成的多个线圈，并以空开规定的间隔的状态，被卷绕在第1管材2的周围。各个电磁线圈的卷绕方向，呈与其邻接电磁线圈互相逆反的正·逆·正方向。在以下的叙述中，称串联在一起的电磁线圈4ａ～4c为发电线圈9。在第1管材2中，至少1个以上的电磁线圈是作为发电线圈9来设置的。

为了防止可移动磁铁3飞出，在第1管材2的两端部还镶嵌有由树脂等所形成的端部部件7ａ、7b，并由端部部件7ａ、7b封闭住第1管材2的两端部。端部部件7ａ、7b具有同样形状，不过，也可以把这些端部部件形成为互相不同的形状。这样做，可以使可移动磁铁3在振动型电磁发电机1中沿着发电线圈9的卷绕轴方向进行振动。并且，操作者挥动振动型电磁发电机1的话，可移动磁铁3就在发电线圈9中振动，而电磁线圈4ａ～4c中就产生了电压，电动势也就产生了。

接着，通过使电磁线圈4ａ～4c所产生的电压的位相重叠，以及使电压合成，从而增大振动型电磁发电机1的输出电压。为此，就有必要调整磁铁长度和线圈长度，或者是调整磁铁长度和线圈长度加上线圈间隔的长度。以下，也把线圈长度，或者，线圈长度加上线圈间隔的长度，称为“线圈节距”。本例中，把振动型电磁发电机1所具有的多个电磁线圈4ａ～4c里面1个以上的电磁线圈的线圈长度，形成为磁铁的磁铁长度以上的长度。磁铁长度和线圈节距之间的条件如后所述。

其次，参照图2～图8，对于改变磁铁的纵向尺寸的情况下的可移动磁铁和线圈的组成例进行说明。这里，在图2、图4～图6中，振动型电磁发电机的组成中的第2管材的表示被省略了。

图2是具备的3个电磁线圈和2个磁铁的，现有的振动型电磁发电机110的组成例的截面图。以下，也把这样的组成的振动型电磁发电机110称为“比较例1”。

现有的振动型电磁发电机110，包括由互相被连接在一起的2个磁铁112ａ、112b所组成的可移动磁铁111，以及3个电磁线圈113ａ～113c。各个电磁线圈113ａ～113c的卷绕轴方向的长度L与磁铁112ａ、112b的纵向方向的长度a相等。

现在，在相同的磁极相对的振动型电磁发电机110中，磁铁112ａ、112b和电磁线圈113ａ～113c包括如下组成。

(1)使多个磁铁的相同磁极相对，且彼此之间没有间隙地贴紧，从而构成磁铁组。(磁铁的纵向方向为磁化方向。)

(2)把多个线圈按照下述方式电串联连接起来，即，这多个线圈被构成为相邻的线圈的卷绕方向互相逆转，且线圈轴互相一致的方式。

(3)1个磁铁的纵向尺寸与多个线圈的卷绕轴方向的线圈节距相等。

本来，如果磁铁和线圈的组成是按照上述的(1)～(3)的条件组装起来的话，各个磁铁通过各线圈的时刻应该是一致地。这时，一般认为，源于磁铁通过线圈内的各个线圈所产生的电压输出波形的位相一致，所以各个线圈输出的电压被叠加在一起，从而可以使输出的电压更大。可是，现有组成的振动型电磁发电机110所能得到的发电输出却很小。

这里，通过试制振动型电磁发电机110，并测量了各个线圈的输出，判明了由于位相差的产生，在输出波形从「+」至「-」，或从「-」至「+」反转的时刻，线圈之间的发电输出互相抵消掉了。推测其原因如下，即，各个磁铁的磁通分布里面，相同磁极相对的部分的磁通分布，与可移动磁铁111的两端部配置的，没有实施相同磁极相对的磁铁的磁通分布之间有差别。

这里，将对相同磁极相对的多个磁铁连接在一起的情况下所产生的磁通分布进行说明。图形3A、B，显示了3个磁铁112ａ～112c所产生的磁通分布的状况。图形3A，显示了2个磁铁112ａ、112b的连接在一起的情况下的磁通分布的状况。

磁铁112ａ、112b在相同的磁极相对着的时候，互相排斥。这时，在可移动磁铁111的两端部和中心部位的磁通分布彼此不同。具体而言，在可移动磁铁111中心部位的磁通，比起在可移动磁铁111的两端部的磁通密度更高。因此，现有的振动型电磁发电机110，不能有效地利用可移动磁铁111所产生的磁通，电磁线圈113ａ～113c所输出的电压更低。

图3B，显示了3个磁铁112ａ～112c连结在一起的时候磁通分布的情况。

这里，还可以举出有3个磁铁112ａ～112c的可移动磁铁111′作为可移动磁铁111的变形例。如上所述，磁铁112ａ～112c的各自的相同的磁极相对的话，则互相排斥。这时，与配置在可移动磁铁111′的两端磁铁112ａ、112c相比较，配置在正中的磁铁112b的磁通分布，相对于磁铁112ａ～112c的纵向方向，其垂直方向上的磁通密度更高。因此，如果不改变电磁线圈的长度，以使磁铁112b所产生的磁通一样多的磁通通过，则就会产生各个线圈的输出电压的相位差。

接着，关于振荡动型电磁发电机1，按照以下的条件(A)设定其磁铁长度和线圈长度。

(A)把多个线圈节距，设定为1个磁铁的纵向长度的1.05倍以上至1.50倍以下，最好是1.10倍以上至1.4倍以下之间的长度。如此构成振动型电磁发电机1，则会使线圈之间的输出电压的相位差得以修正。因此，可以大幅度地降低电压波形的互相抵消的时刻，而且根据实验总结，与比较例1的振动型电磁发电机110相比，可以改善振动型电磁发电机1的电压输出。以下，把现有的振动型电磁发电机110，与本实施例相关的振动型电磁发电机1的组成的输出电压进行比较。

图4显示了包括3个电磁线圈和2个磁铁的与本发明相关的振动型电磁发电机1的组成例。以下，也把这样的组成的振动型电磁发电机1称为“实施例1”。

实施例1的振动型电磁发电机1，包括上述2个磁铁3ａ、3b所组成的可移动磁铁3，以及3个电磁线圈4ａ～4c。但是，为了与后述的比较例1的发电效率进行比较，电磁线圈4ａ～4c之间通过衬垫组合在一起。并且，把线圈节距作为L，磁铁长度作为a的时候，1.05ａ≤L≤1.50ａ的关系要得到满足。

图5显示了包括3个电磁线圈和2个磁铁的，与本发明相关的振动型电磁发电机1的组成例。以下，也把这样的组成的振动型电磁发电机1称为「实施例2」。

与实施例2相关的振动型电磁发电机1中，电磁线圈4ａ～4c之间没有衬垫。并且，在线圈节距为L，磁铁长度为a时，要满足1.05ａ≤L≤1.50ａ的关系。

图6显示了包括3个电磁线圈和2个磁铁的，与本发明相关的振动型电磁发电机1的组成例。以下，把这样的组成的振动型电磁发电机1称为「实施例3」。

与实施例3相关的振动型电磁发电机1的组成中，在电磁线圈4ａ～4c之间没有衬垫。并且，如果把电磁线圈4b的线圈节距作为L1，电磁线圈4a、4c的线圈节距作为L2，磁铁长度作为a的时候，L1=a，1.05ａ≤L2≤1.50ａ的关系要得到满足。

其次，以比较例1所显示的现有的振动型电磁的发电机110，和实施例1所显示的振动型电磁发电机1为例子，对于各个线圈的输出电压波形进行说明。

图7，显示的是现有的振动型电磁发电机110中所包含的的电磁线圈113ａ～113c的输出电压波形的例子。在此图中，电磁线圈113ａ～113c输出的电压波形被分别表示为电压波形115～117。并且，电压波形118表示电磁线圈113ａ～113c的输出电压被合成后所得到的电压波形。根据电压波形118，可以知道振动型电磁发电机110的输出为±3v的电压。

图8显示了，实施例1所显示的振动型电磁发电机1中所包含的电磁线圈4ａ～4c的输出电压波形的例子。在这个图中，电磁线圈4ａ～4c的输出电压波形被分别显示为电压波形13～15。并且，电压波形16显示了电磁线圈4ａ～4c输出电压合成后所得到的电压波形。根据电压波形16，可以知道振动型电磁发电机1的输出为±4v的电压。

而且，发明者，为了针对与比较例1有关的振动型电磁发电机110，寻求实施例1所显示的振动型电磁发电机1的最优的线圈节距，分别测量了9个线圈节距比(线圈长度／磁铁的纵向尺寸)的样本的输出电压值。并且，把比较例1所显示的振动型电磁发电机110的输出电压的有效值作为基准的情况下，改变每个样本的线圈节距比，并把振动型电磁发电机1输出电压的有效值比作为输出有效值电压提高率。其测量结果在表1中显示。

[表1]

如表1所示，在线圈节距比为1.03～1.55的情况下，振动型电磁发电机1的输出电压的有效值上升了。这里，输出有效值的电压提高率为0～5.0％的范围内的情况下，判断结果用″△″来表现，输出有效值电压的提高率为5.0％以上的情况下，判断结果用″○″来表现。因此，最好使线圈节距比为1.05～1.50范围内，这样的话，振动型电磁发电机1就可以产生较高的输出电压。

同样，发明者，为了求得与实施例2，3相关的振动型电磁发电机1的最优线圈节距，分别测量了5个线圈节距比的样本的输出电压值。

[表2]

[表3]

如表2、表3所示，在与实施例2、3相关的振动型电磁发电机1中，线圈节距比为1.05～1.50的情况下，振动型电磁发电机1的输出电压的有效值也会上升。

其次，对可以组装可移动磁铁3的可移动磁铁组装机器20的组成例，以及使用可移动磁铁组装机器20的可移动磁铁3的制造方法的例子，参照图9～图11进行说明。可移动磁铁3，由于包括了强磁力的磁铁3ａ、3b，与使用具有弱磁力的磁铁的情况相比较，振动型电磁发电机1的发电线圈9上所产生的电动势会提高。可是，各个磁铁的相同磁极、不通过衬垫而相对的时候，相对着的磁铁会互相强烈排斥。因此，对于可移动磁铁3制造方法，需要特别研究。

图9显示了用可移动磁铁组装机器20来组装磁铁3ａ情况的例子。可移动磁铁组装机器20包括，根据长度来固定第2管材5的定位塞子部21；为了使磁铁不飞出第2管材5而压住磁铁的压止飞出部22；包含有为了把磁铁一直插入第2管材5的内部用的插入孔的磁铁导向器23；把磁铁压入第2管材5的推杆24；以及控制推杆24的压入动作的推杆控制机构25。

第2管材5的一个端部，事前被定位塞子部21固定，并预先通过卷边加工而被固定住。接着，把磁铁3ａ安装在磁铁导向器23中。

图10显示了把磁铁3ａ用推杆24压入第2管材5中之后，把磁铁3b安装在可移动磁铁组装机器20中的情况的例子。图11显示了把磁铁3b压入第2管材5中的情况的例子。

磁铁3ａ被压入第2管材5的里部，磁铁3ａ的N极朝向磁铁3b。另一方面，磁铁3b，被以磁铁3b的N极朝向磁铁3ａ的状态，被插入第2管材5中。这样，磁铁3ａ、3b的相同磁极对着，磁铁3ａ、3b互相之间产生了斥力。由于这个排斥力，磁铁3b有从第2管材5飞出的危险。

为此，磁铁3b被完全插入第2管材5之后，压止飞出部22就适时而动。压止飞出部22，运动到比第2管材5的内径还要窄的位置，压住要从第2管材5飞出的磁铁3b。由此，即使推杆24离开，磁铁3b也会被压止飞出部22固定在第2管材5中。

因此，即使推杆24从磁铁3b处离开，磁铁3b也不会从第2管材5飞出。接着，可以使用加热模具(未图示)，把第2管材5与磁铁3b重合在一起的部分通过热溶敷或胶接，来固定并封止，或者用卷边加工也可以。

另外，通过把第2管材5的两端部进行卷边加工，可移动磁铁3被一体地连接在一起，即使施加冲击也不容易分解。并且，在第2管材5的内壁面上还可以涂上粘合剂，使第2管材5和磁铁3ａ、3b胶接固定在一起。这时使用的粘合剂，当然要选择对使用的树脂而言粘着力充分大的粘合剂来使用。

在形成包含3个以上磁铁的可移动磁铁的时候，如图9～图11所示，只要反复把磁铁安装在可移动磁铁组装机器20，并压入第2管材5的步骤就行了。另外，如图1所示，第2管材5是由卷边加工封闭两端部而组成的，不过，也可以采用由卷边加工仅仅封闭任意的一个端部的组成。这时，可以把第2管材5形成为有底的筒状。

图12A、B显示了振动型电磁发电机1的外观组成例。图12A是构成振动型电磁发电机1的各个部件的分解状态的立体图。图12B是由各个部件所组成的振动型电磁发电机1中，第1管材2的一部分透视而成的局部透视图。

电磁线圈4ａ～4c，隔着所定的线圈间隔，卷绕于收容有可移动磁铁3的圆筒形的第1管材2的外周面。电磁线圈4ａ～4c是被串联连接在一起的。并且，各个电磁线圈互相之间沿着逆反方向被卷绕而成，分别为正向卷绕，逆向卷绕，正向卷绕。分别将电磁线圈4ａ与电磁线圈4c的线圈端部12拉出，并连接于未图示的外部负荷上。

为了把可移动磁铁3收容到第1管材2中，第1管材2的两端安装有端部部件7ａ、7b。可移动磁铁3，由于能在第1管材2的内部圆滑地运动，所以可沿着电磁线圈4ａ～4c内侧的卷绕轴方向运动。因此，电磁线圈4ａ～4c会产生电压，并发挥作为发电机的作用。

以上说明的与第1实施例相关的振动型电磁发电机1中，把1个以上的电磁线圈的线圈长度，形成为磁铁的磁铁长度以上的长度。因此，使磁铁所产生的磁场通过电磁线圈的范围得以扩大，并使电磁线圈的输出电压的位相得以重叠，从而具有能提高振动型电磁发电机1的输出电压的效果。

另外，可移动磁铁3包括了，以相对着的磁极互相为同极的样态配置而成的多个磁铁（磁铁3ａ、3b）。还具有下述的效果，即因为这多个磁铁被插入于第2管材5的内部，其简单的组成使得可移动磁铁3的装配也极为容易。

另外，可移动磁铁3的形成步骤为，只需沿着第2管材5的内壁面将磁铁3ａ、3b插入这样的简单作业即可。并且，被插入第2管材5的多个磁铁和磁铁端部部件，被强制性地整齐排列在一起，所以可移动磁铁3的外周面就不会产生歪扭。因此，可以在可移动磁铁3振动的时候，抑制住可移动磁铁3和第1管材2的内壁面所产生的无用的摩擦阻力。其结果具有能使振动型电磁发电机1的发电效率更加出色的效果。

另外，由于多个的磁铁的相同磁极相对，所以与发电线圈9交织在一起磁通的磁通分布，会急剧地变大。其结果具有提高振动型电磁发电机1的发电效率的效果。另外，第2管材5用树脂材料所构成的情况下，还可以用加热或溶媒的溶敷加工来进行封止加工。因此，还具有可以使可移动磁铁3的制造变得容易的效果。

还有，磁铁的外周直径，比第2管材5内周直径仅小一点。这样做的话，用可移动磁铁组装机器20组装可移动磁铁3时，在第2管材5内部的空气不会被压缩，也就不会产生对推杆24的压力的抵抗力。或者，在磁铁上形成沟槽等，也可以放跑被压缩的空气。

＜第2实施的形态＞

其次，对与本发明的第2实施例相关的振动型电磁发电机40的组成例，参照图13进行说明。另外，在图13，与已经说明的图1相对应的部分赋予同样的符号，并省略详细的叙述。

图13显示了具有4个电磁线圈和2个磁铁的振动型电磁发电机30的组成例子。

振动型电磁发电机30包括，由2个互相被连接在一起的磁铁3ａ、3b所组成的可移动磁铁3，和4个电磁线圈4ａ～4d。也把4个电磁线圈4ａ～4d称为发电线圈39。

图14显示了包括4个电磁线圈和2个磁铁的现有的振动型电磁发电机120的组成例。以下，也把这样组成的振动型电磁发电机120称为「比较例2」。

现有的振动型电磁发电机120，包括互相被连接在一起2个磁铁112ａ、112b所组成的可移动磁铁111，和4个电磁线圈113ａ～113d。当电磁线圈113ａ～113d的线圈节距为L，磁铁长度为a时，L=a的关系得到满足。

图15显示了包括4个电磁线圈和2个磁铁的，与本发明相关的振动型电磁发电机30的组成例。以下，也把这样组成的振动型电磁发电机30称为「实施例4」。

实施例4的振动型电磁发电机30包括，如上所述的2个磁铁3ａ、3b所组成的可移动磁铁3和4个电磁线圈4ａ～4d。并且，被配置于两端部的电磁线圈4ａ、4d的线圈节距为L2，被配置在正中的电磁线圈4b、4c的线圈节距为L1，磁铁长度为a时，要满足L1=a，1.05ａ≤L2≤1.50ａ的关系。

这里，相对于与比较例2相关的振动型电磁发电机120，发明者为了求得实施例4所示的振动型电磁发电机30的最优的线圈节距，分别测量了5个线圈节距比样本的输出电压值。并且，把比较例2所显示的振动型电磁发电机120的输出电压的有效值作为基准的情况下，改变每个样本的振动型电磁发电机30的线圈节距比，并把输出电压的有效值比作为输出有效值电压的提高率。其测量结果在表4中显示。

[表4]

如表4所示，这表明了线圈节距比为1.05～1.50的时候，振动型电磁发电机30的输出电压的有效值会上升。因此，使线圈节距比为1.05～1.50范围内的话，振动型电磁发电机30就会输出较高的电压。

根据上述说明的第2实施例的振动型电磁发电机30，通过把被配置于两端部的电磁线圈4ａ、4d的线圈节距形成得比磁铁3ａ、3b的磁铁长度更长，就会具有使振动型电磁发电机30的输出电压提高的效果。

＜第3实施例＞

其次，对与本发明的第3实施例相关的振动型电磁发电机40的组成例，参照图16～图19进行说明。另外，在图16中，对与已经说明的图1相对应的部分赋予同样的符号，并省略详细说明。

图16显示了包括4个电磁线圈和3个磁铁的振动型电磁发电机40的组成例。

振动型电磁发电机40包括，互相连接在一起的3个磁铁3ａ～3c所组成的可移动磁铁43，以及由4个电磁线圈4ａ～4d所组成的发电线圈39。在这里，振动型电磁发电机40中，相对于磁铁长度而言，发电线圈39的两端部所配置的电磁线圈长度要形成得比磁铁长度更长。具体而言，振动型电磁发电机40中，相对于多个线圈节距，可移动磁铁3的两端部所配置的磁铁的纵向尺寸为0.70倍以上至0.95倍以下之间，最好是在0.80倍以上至0.92倍以下之间的长度，并使可移动磁铁3的两端部以外所配置的磁铁的纵向尺寸与线圈节距相等。以下，对于现有的振动型电磁发电机130，和与本实施例相关的振动型电磁发电机40的组成和输出电压进行比较。

图17显示了包括4个电磁线圈和3个磁铁的现有振动型电磁发电机130的组成例。以下，也把这样组成的振动型电磁发电机130称为“比较例3”。

现有的振动型电磁发电机130包括，互相连接在一起的3个磁铁132ａ～132c所组成的可移动磁铁131，以及4个电磁线圈133ａ～133。各个电磁线圈133ａ～133d的卷绕轴方向的长度L，与磁铁132ａ、132b、132c的纵向方向的长度a相等。即，满足L=a的关系。

图18显示了包括4个电磁线圈和3个磁铁的，与本发明相关的振动型电磁发电机40的组成例。以下，也把这样组成的振动型电磁发电机40称为「实施例5」。

与实施例5相关的振动型电磁发电机40中，磁铁3ａ～3c的磁铁长度为a，电磁线圈4b、4c的线圈节距为L 1，电磁线圈4ａ、4d的线圈节距为L2。这时，为了满足L1=a，1.05ａ≤L2≤1.50ａ的关系，需要调整线圈节距和磁铁长度。

图19显示了包括4个电磁线圈和3个磁铁的，与本发明相关的振动型电磁发电机40的组成例。以下，也把这样组成的振动型电磁发电机40称为「实施例6」。

与实施例6相关的振动型电磁发电机40中，磁铁3ａ，3c的磁铁长度为a，磁铁3b的磁铁长度为b。另外，电磁线圈4ａ～4d的线圈节距为L。这时，为了满足0.70L≤a≤0.95L，b=L的关系，需要调整线圈节距与磁铁长度。

这里，发明者，相对于与比较例3相关的振动型电磁发电机130，为了求得实施例5所显示的振动型电磁发电机40的最优磁铁节距，分别测量了5个磁铁节距比的样本(被配置在两端部的磁铁的纵向尺寸／线圈节距)的输出电压值。并且，把比较例3所显示的振动型电磁发电机130的输出电压的有效值作为基准的情况下，改变每个样本的振动型电磁发电机40的磁铁节距比，并把输出电压的有效值比作为输出有效值电压的提高率。表5显示了本测量结果。

[表5]

如表5所示，这表明了使磁铁节距比为1.05～1.50，最好为1.30～1.50的情况下，振动型电磁发电机40的输出电压得以提高。因此，使磁铁节距比为1.05～1.50范围内的话，振动型电磁发电机40就会输出较高的电压。

同样，发明者，为了求得实施例6所显示的振动型电磁发电机40的最优磁铁节距，分别测量了9个样本的磁铁节距比的输出电压值。

[表6]

如表6所示，这表明了与实施例6相关的振动型电磁发电机40中，磁铁节距比为0.68～0.97，最好为0.70～0.95的情况下，振动型电磁发电机40的输出电压的有效值就会得以提高。

与以上说明的第3实施例相关的振动型电磁发电机40，具有下述效果，即通过使两端部所配置的电磁线圈4ａ、4d的线圈节距长于磁铁3ａ，3b的磁铁长度，振动型电磁发电机40的输出电压就会得到提高。

＜第4实施例＞

其次，对与本发明的第4实施例相关的振动型电磁发电机50的组成例，参照图20和图21进行说明。另外，图20和图21中，与已经说明的图1和图13相对应的部分赋予同样的符号，并省略详细的说明。

振动型电磁发电机50的组成，与上述的振动型电磁发电机1的组成大体上一样，不过，可移动磁铁53的组成与可移动磁铁3不同。可移动磁铁53包括了，为了保护被配置在第2管材5的磁铁3ａ、3b，由非磁质材料所构成的磁铁端部部件51ａ、51b。

磁铁端部部件51ａ、51b是为了确实地封闭住第2管材5的两端部，而由热塑性树脂或热固性树脂形成的。如后所述，为使磁铁端部部件51ａ、51b与第2管材5可以通过热溶敷而连接在一起，它们的材质最好是一样的。另外，第2管材5和磁铁端部部件51ａ、51b也可以用粘合剂等可以胶接固定在一起。但是，如果使用胶接性用良好的粘合剂的话，第2管材5与磁铁端部部件51ａ、51b的材质不需一致。

图21是被安装在可移动磁铁3上的磁铁端部部件51ａ附近的放大图。

在把磁铁3ａ、3b封闭在第2管材5中的步骤中，第2管材5的两端部被加热。在这个步骤中，由热塑性树脂所形成的磁铁端部部件51ａ被配置在第2管材5的端部。对第2管材5的端部进行加热的话，磁铁端部部件51ａ和第2管材5的端部被溶敷，并形成热溶敷部54。通常，在这个步骤，磁铁3ａ、3b被加热的话，磁特性会显著地恶化。因此，如果在第2管材5端部设置磁铁端部部件51ａ的话，热量就很难传达到磁铁3ａ、3b。即，也可以说把磁铁端部部件51ａ配置在第2管材5的端部的组成，是对使用加热手段进行封闭加工的情况下的最好形态。

另外，在把磁铁3ａ、3b封闭在第2管材5的步骤中，在可移动磁铁3的两端部也可以使用粘合剂55。可以用对所使用的树脂具有充分的胶接性的粘合剂作为粘合剂55。可移动磁铁3的两端部所用的粘合剂55，渗入到第2管材5与磁铁端部部件51ａ的交界面。然后，第2管材5与磁铁端部部件51ａ就牢固地粘合在一起。

另外，使用热固性树脂或非磁质的金属作为第2管材5与磁铁端部部件51ａ的材质时，有必要使用有机粘合剂等，来充分地粘着固定第2管材5和磁铁端部部件51ａ。因此，为了让粘合剂充分地流入第2管材5与磁铁端部部件51ａ的空隙里，还要对空隙的大小和形状加以研究。另外，在可移动磁铁3的磁铁端部部件51b的附近，也可以与磁铁端部部件51ａ同样地组成，因此这里就省略关于磁铁端部部件51b附近的组成例子的详细说明。

根据以上所说明的与第4实施例相关的振动型电磁发电机50，把磁铁3ａ，3b封闭在第2管材5内部，并通过粘合剂等来固定，因此强度也会提高。因此，即使由于进行发电的时候的振动而使可移动磁铁3受到冲击，可移动磁铁产生损伤的危险性也变得很小。

另外，在可移动磁铁3两端部，还配置有磁铁端部部件51ａ，51b。并且，譬如，可以使用铝或铜、黄铜等为代表的非磁性的金属作为第2管材5的材质。这种情况下，在把多个磁铁插入第2管材5之后，通过卷边加工来封闭第2管材5的两端部。采用这样的制造方法的话，磁铁端部部件51ａ、51b只会产生变形，而多个磁铁的端部不会被施以无用的应力，或者产生变形。还有，因为不用对多个磁铁加热，所以可以抑制磁铁的老化。结果，就有减少多个磁铁所产生的磁通密度的偏差的作用。但是，如果能把卷边加工的方法最优化，而不必对磁铁施加过度的应力的话，也就不必采用磁铁端部部件51ａ、51b的组成。

另外，上面关于使用非磁质材料来形成第2管材5，和使用热塑性树脂作为磁铁端部部件51a以及磁铁端部部件51b的材质，并通过热溶敷进行连接的情况进行了说明。可是，使用热固性树脂作为非磁质材料的情况下，也可以通过采用粘合剂的固定手段，用与上述的第1实施例大体上一样的制造方法来制造可移动磁铁3。另外，与第2管材5，与磁铁端部部件51ａ、51b，也可以不是用粘合剂来粘合，而是预先把第2管材5的内壁面，与磁铁端部部件51ａ、51b上切削出螺纹，并将磁铁端部部件51ａ、51b拧入第2管材5螺纹中固定住。

＜第5实施例＞

其次，对与本发明的第5实施例相关的振动型电磁发电机60的组成例子，参照图22进行说明。另外，在图22中，对与已经说明的图1相对应的部分赋予同样的符号，并省略详细的说明。

可移动磁铁63如下构成，即，环形磁铁65ａ～65c的相同的磁极相互对峙着，并在中心部形成有贯穿孔，且环形磁铁65ａ～65c被非磁质材料所形成的磁铁固定部61ａ，61b夹住并固定。磁铁固定部61ａ是，比如，螺栓。磁铁固定部61b是，比如，螺母。磁铁固定部61ａ，61b上形成有凸缘部，凸缘部的侧面被加工成圆形或多边形的侧面。

磁铁固定部61ａ具有插入磁铁65ａ～65c的贯穿孔的芯部和凸缘部，芯部和凸缘部被一体成型。芯部，位于第1管材2中心轴上，并且其粗细被形成为与磁铁65ａ～65c的贯穿孔的直径大体相等，或者略细一些。芯部上侧(前端部)上，被加工并形成为可以固定磁铁固定部61b的外螺纹(突起部)。在磁铁固定部61b中心部位，与芯部的前端相连接的连接孔被加工并形成了内螺纹(凹陷部)。并且，为使相同磁极相互对峙，并互相排斥的环形磁铁65ａ～65c不偏离芯部，它们被磁铁固定部61b夹住并固定住。

这时，还可以举出下述具有与上述的外螺纹，内螺纹同等的作用的其他的变形例子。即，比如，把磁铁固定部61ａ的芯部形成为前端缺欠的形状，且其前端部呈尖状部(突起部)，磁铁固定部61b被形成为与上述尖状部镶嵌在一起的孔部(凹陷部)的组成。这样构成的情况下，可以通过彼此镶嵌在一起来固定磁铁。因此，与上述的外螺纹·内螺纹的组成相比较，具有使可移动磁铁的组装变得更容易的优点。

磁铁固定部61ａ的凸缘部，相对于第1管材2的中心轴，具有比磁铁65ａ～65c的幅度更大的幅度。磁铁固定部61b的凸缘部，相对于第1管材2中心轴，具有比磁铁65ａ～65c的幅度有大的幅度。这时，最好使磁铁固定部61ａ的凸缘部与磁铁固定部61b的凸缘部的形状、尺寸一样。

作为适用于磁铁固定部61b(螺母)与磁铁固定部61ａ(螺栓)的材质，可以是如树脂中的聚缩醛性坯料，金属中的铝等。再者，作为磁铁固定部61b(螺母)和磁铁固定部61ａ(螺栓)的材质，可以用聚四氯乙烯性坯料。这种坯料，因为摩擦系数很低，所以可移动磁铁63的滑动性很出色。但是，如果把磁铁固定部61ａ拧紧在磁铁固定部61b上，有可能不能保持两者之间的摩擦。因此，最好用磁铁固定部61ａ、61b来固定磁铁之后，把磁铁固定部61ａ(螺栓)的前端施以压扁加工，或使磁铁固定部61ａ的芯部的前端形成为尖状部，在磁铁固定部61b形成孔部，并把它们镶嵌在一起，这样就防止了磁铁固定部61ａ，61b之间的松弛。

以上说明的第5实施例的振动型电磁发电机50，包括可移动的磁铁63，其是由具有磁铁固定部61ａ、61b所固定的相同磁极相对的3个磁铁65ａ～65c所构成的。还有，可移动磁铁63两端部，被磁铁固定部61ａ、61b的凸缘部所保护。因此，即使端部部件7ａ、7b接触，冲击也不会直接传到它们。因此，即使长时间地使振动型电磁发电机50振动，磁铁65ａ～65c也不会损坏。

可移动磁铁63与第1管材2内周面的接触，只限于凸缘部与磁铁固定部61b的侧周面。因此，有以下的优点，即，可移动磁铁63和第1管材2摩擦变得更小，可移动磁铁63的滑动性得以提高。

另外，根据与上述的第1～第5实施例相关的振动型电磁发电机，可移动磁铁可以在第1管材2内部进行移动，不过为了支撑可移动磁铁，也可以在第1管材2内部至少可以设置1个以上的线圈弹簧（拉伸弹簧）。这种情况下，在可移动磁铁的重力方向(上侧)上，设置线圈弹簧就行了。

还有，作为弹性体也可以用2个压缩弹簧。即使是压缩弹簧，也可以支撑可移动磁铁两端部，使其在发电线圈的卷绕轴方向上的振动。并且，还可以只用一个压缩弹簧。这种情况下，在可移动磁铁的重力方向(下侧)设置压缩弹簧就行了。即使是这样的组成，也可以适宜地进行发电。

这种情况下，可以把微弱的振动能量，有效地变换为可移动磁铁的直线往复运动。因此，处于平行于重力方向状态的振动型电磁发电机，并且振动型电磁发电机的设置方向为一定的情况下，可以说其适宜作为，比如，为了海上航运的安全航行，而通过波浪的上下运动来发电，发光的发光浮标等用的发电机。另外，其也可以被用于自行车的支架或者鞍式支座，或，汽车的悬吊部等。

另外，在上述的实施例中，让构成可移动磁铁的多个磁铁中的，相邻接的磁铁的相同磁极相对而配置，不过，也让不同的磁极相对着配置。还有，磁铁的个数，也可以比电磁线圈的个数可以多。

符号的叙述

1…振动型电磁发电机，2…第1管材，3…可移动磁铁，3ａ，3b…磁铁，4ａ～4c…电磁线圈，5…第2管材，7ａ，7b…端部部件，9…发电线圈，12…线圈端部，20…可移动磁铁组装机器，30…振动型电磁发电机，39…发电线圈，40…振动型电磁发电机，43…可移动磁铁，50…振动型电磁发电机，51ａ，51b…磁铁端部部件，53…可移动磁铁，60…振动型电磁发电机，61ａ，61b…磁铁固定部，63…可移动磁铁，65ａ，65b…磁铁

Claims (5)

1.一种振动型电磁发电机，其包括

由非磁性材料所形成的，两端部被封闭住的中空的第1管材；

在上述第1管材周围卷绕而成的，设有至少1个以上的电磁线圈的发电线圈；

以及配置于上述第1管材内部，可以沿着上述发电线圈的卷绕轴方向移动的可移动磁铁；

上述可移动的磁铁，包括

多个磁铁，以及磁铁固定部，

该磁铁固定部由非磁性材料所构成的，固定住相同磁极相对着的上述多个磁铁，

上述多个电磁线圈中，1个以上的上述电磁线圈的线圈长度被形成为，上述磁铁的磁铁长度以上的长度。

2.权利要求1中所记述的振动型电磁发电机，其中上述电磁线圈的线圈长度，相对于上述磁铁的磁铁长度而言，为1.05倍以上至1.50倍以下之间的长度。

3.权利要求1所记述的振动型电磁发电机，其中，被配置在上述磁铁固定部两端部的上述磁铁的磁铁长度，被形成为上述电磁线圈的线圈长度的0.70倍以上至0.95倍以下之间的长度。

4.权利要求2或3所记述的振动型电磁发电机，其中，上述磁铁固定部，是中空的第2管材，且在上述第2管材内部封闭有上述多个磁铁。

5.权利要求2或3所记述的振动型电磁发电机，其中上述磁铁的中心部形成有贯穿孔，

上述磁铁固定部，包括具有插入上述磁铁的贯穿孔的芯部的第1磁铁固定部，和被固定在上述芯部的第2磁铁固定部，

上述第1磁铁固定部包括相对于上述管材中心轴而言，具有比上述磁铁的幅度更大的幅度的第1凸缘部，

上述第2磁铁固定部包括相对于上述管材中心轴而言，具有比上述磁铁的幅度更大的幅度的第2凸缘部。

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