CN104247248B - 振动发电装置以及发电装置 - Google Patents

Abstract

本发明是通过将驻极体组和电极组设置在可动部件以及固定部件上而且两个部件由于外部振动在相对移动方向上发生移位来进行发电的振动发电装置，驻极体组和电极组收容在壳体部中。而且，通过第一支撑部，以规定驻极体组与电极组之间的间隙的方式，把可动部件支撑为能够相对于壳体部内的底面相对移动，并且通过第二支撑部，把可动部件支撑为能够相对于壳体部内的底面以及规定相对移动方向的壳体部的侧方内壁面相对移动。然后，对可动部件向壳体部内的侧方内壁面进行施力，在相对移动时保持第二支撑部的该可动部件的支撑状态。由此，在通过使驻极体和电极以对置的状态相对移动来进行发电的振动发电装置中，能够尽可能地降低驻极体的排列与电极的排列的偏差。

Description

振动发电装置以及发电装置

技术领域

本发明涉及利用外部振动进行发电的振动发电装置或发电装置。

背景技术

当今的节能大潮使得不依赖化石燃料等的日常存在的环境能源受到关注。作为环境能源，基于太阳能或风力等的发电能源广为公知，作为具有不劣于这些能源的能源密度的环境能源，能够列举出日常生活中存在的振动能源。

因此，开发出了利用这种振动能源进行发电的振动发电装置，在该发电装置中广泛利用能够半永久地保持电荷的驻极体(例如，参照专利文献1)。在该技术中，通过在用于振动发电的可动部件与固定部件之间配置支撑用的钢球，成为保持可动部件与固定部件之间的间隙的结构。此外，在横向(与移动方向正交的方向)上，虽然配置为在可动部件与固定部件之间夹着支撑用钢球，但由于可动部件以及固定部件的尺寸精度，而存在某程度的动作空间。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：日本特开2011-135710号公报

专利文献2：日本国际公开第2009/054251号小册子

发明内容

发明所要解决的课题

在通过使驻极体和电极以对置的状态相对移动来进行发电的情况下，当电极的排列相对于驻极体的排列的相对角度发生偏差，即方位角变大时，由于实际的驻极体与电极的重叠面积降低，所以基于外部振动的发电效率降低。例如，即使在固定部件以及可动部件中适当地配置驻极体或电极，但只要可动部件的相对移动方向相对于设置在固定部件上的电极等的排列发生偏差，其结果，在用于振动发电的相对移动中方位角就会变大。

因此，如现有技术所示，为了使得驻极体等的排列与相对移动方向之间不产生偏差，可采用在可动部件与固定部件之间的空隙处配置支撑用的钢球的结构、或在朝着一个方向延伸的槽上配置支撑用的钢球的结构。但是，在现有技术所示的结构中，由于规定上述空隙的可动部件或固定部件的尺寸精度、规定上述槽的宽度的尺寸精度等不同，难以充分地校正相对移动中的驻极体的排列与电极的排列之间的方位角。另外，因为需要形成上述空隙或槽，所以振动发电装置的制造变得烦杂。

本发明是鉴于上述问题而作出的，其目的是提供如下这样的结构，即，在通过使驻极体和电极以对置的状态相对移动来进行发电的振动发电装置中，尽可能地降低驻极体的排列与电极的排列之间的偏差(方位角)。

解决问题的手段

在本发明中，为了解决上述课题，在通过使驻极体和电极以对置的状态相对移动来进行发电的振动发电装置中，除了在上下方向支撑可动部件和固定部件的第一支撑部之外，还采用了利用沿着可动部件与固定部件的相对移动方向进行延伸的壳体部的侧方内壁面来支撑可动部件的第二支撑部，并且为了维持第二支撑部的支撑而采用了对可动部件向侧方内壁面进行施力的结构。这样，通过利用元件的壳体部的内壁面支撑与相对移动相关的可动部件，可利用简便的结构来尽可能地降低驻极体的排列与电极的排列的方位角。

因此，详细地说，本发明是如下的振动发电装置，其中，由多个驻极体构成的驻极体组和由多个电极构成的电极组通过外部振动而在相对移动方向发生移位，由此来进行发电，该振动发电装置具备：壳体部，其收容所述驻极体组和所述电极组；固定部件，其设置有所述驻极体组和所述电极组中的一方，并且固定在所述壳体部侧；可动部件，其设置有所述驻极体组和所述电极组中的另一方，并且被收容于所述壳体部内，使得能够在保持与所述固定部件对置的状态的同时，通过外部振动而相对移动；第一支撑部，其以规定所述驻极体组与所述电极组之间的间隙的方式，把所述可动部件支撑为能够相对于所述壳体部内的底面相对移动；第二支撑部，其把所述可动部件支撑为能够相对于所述壳体部内的底面以及规定所述相对移动方向的所述壳体部的侧方内壁面相对移动；以及支撑保持部，其对所述可动部件向所述壳体部内的侧方内壁面施力，并在相对移动时保持所述第二支撑部对该可动部件的支撑状态。

在本发明的振动发电装置中，驻极体组和电极组通过外部振动在相对移动方向上发生移位，由此进行振动发电。这里，将驻极体组和电极组中的任意一个配置在固定部件上，将另一个配置在可动部件上。这两个部件虽然收容在壳体部的内部，但固定部件相对于壳体部被固定，另一方面，通过将可动部件配置为相对于固定部件可相对移动，由此能够实现上述驻极体组与电极组的用于振动发电的相对移动。

这里，作为决定振动发电装置的发电特性的主要原因，可举出驻极体组与电极组之间的间隙距离(以下，有时也简称为“间隙距离”)、以及固定部件与可动部件的相对移动中的驻极体的排列和电极的排列的角度偏差(以下，有时也简称为“方位角(azimuth)”)。因此，在本发明的振动发电装置中，关于间隙距离，构成为，通过利用第一支撑部相对于壳体部内的底面而支撑可动部件来规定振动发电中适合的间隙距离。此外，该底面是在壳体部内收容了固定部件以及可动部件时这些部件的自重主要施力的壳体部内的壁面之一。因此，关于第一支撑部对可动部件的支撑，始终处于可动部件自重的至少一部分经由第一支撑部施加于底面的状态。

另外，关于方位角，相对于与上述底面不同的壳体部的其它内壁面，即，与该底面一起规定可动部件的相对移动方向的侧方内壁面，利用第二支撑部来支撑可动部件，并且利用支撑保持部对可动部件向侧方内壁面进行施力，由此能够保持第二支撑部的支撑状态。结果是，可动部件相对于固定部件的相对移动成为由壳体部内的底面和侧方内壁面规定的方向(相对移动方向)，并且形成针对各个面经由可动部件施加了某种负荷(相对于底面来说是可动部件自重的至少一部分、相对于侧方内壁面来说是作用力)的状态。因此，可动部件能够可靠地追随于底面以及侧方内壁面，并以这些面作为引导，相对于固定部件进行相对移动，从而，能够适当维持间隙距离和抑制方位角的增加。

另外，壳体部内的底面以及侧方内壁面都是壳体部的内壁面的一部分，所以在形成与可动部件的相对移动有关的引导机构的过程中，不需要设置特别的结构。因此，能够使振动发电装置的结构成为更简便的结构，从而使振动发电装置的制造也变得容易。

此外，在本发明的振动发电装置中，上述壳体部可配置两个部件，使得能够通过固定部件与可动部件的相对移动进行发电，并且在如上所述为了抑制方位角而提供作为与相对移动相关的引导机构发挥作用的内壁面中，形成在壳体部的内部并收容驻极体组和电极组的空间并非一定要是闭合空间。例如，也可以是，在形成为外部气体可在其内部出入的壳体部中，在其内部收容驻极体组和电极组以能够进行发电。

这里，在上述振动发电装置中可构成为还具备倾斜部，该倾斜部使所述壳体部倾斜，使得利用所述第二支撑部进行所述可动部件的支撑的所述侧方内壁面以所述振动发电装置的设置面为基准配置在下方。而且，可以构成为，通过所述倾斜部使所述壳体部倾斜，所述支撑保持部利用所述可动部件的自重对该可动部件向所述侧方内壁面施力。

这样，振动发电装置通过具备倾斜部，使壳体部进行倾斜，使得侧方内壁面到达下方，使可动部件的自重不仅分配给第一支撑部侧，还分配给第二支撑部侧。结果是，能够高效地利用可动部件的自重，从而能够使可动部件可靠地追随于底面以及侧方内壁面，在抑制方位角的同时相对于固定部件进行相对移动。此外，关于倾斜部进行的壳体部的倾斜，只要是通过可动部件的自重而作用于壳体部内的底面以及侧方内壁面的力是成为适合于可动部件的相对移动的负荷的范围，则其倾斜角度没有特别限定。

另外，关于支撑保持部对接触状态的保持还可以采用其它方式。例如，当上述振动发电装置还具备设置在所述可动部件与所述壳体部之间的多个弹性部件时，所述支撑保持部可构成为，利用由所述多个弹性部件对所述可动部件产生的弹力的合力，对该可动部件向所述侧方内壁面施力。即，为了保持第二支撑部对可动部件的支撑状态，而利用多个弹性部件。在此情况下，特别优选的是，在可动部件进行相对移动期间，多个弹性部件的施力始终成为对可动部件向侧方内壁面进行按压的力。

另外，当如上所述地利用多个弹性部件对可动部件作用施力时，优选所述多个弹性部件经由一处的连接部与所述可动部件连接。假设当多个弹性部件经由多处的连接部与可动部件进行连接时，根据该连接部的位置或各弹性部件的弹力大小等，较容易地对可动部件作用如下力：与用于发电的相对移动不同的相对移动的、产生可动部件的旋转的旋转力(力矩)。当旋转力作用于可动部件时，会阻碍用于振动发电的相对移动，所以无法避免发电效率的降低。因此，通过如上所述地设多个弹性部件的连接部为一处，能够避免可动部件旋转所导致的发电效率的降低。

另外，关于支撑保持部进行的接触状态的保持，还可以采用其它方式。例如，可构成为，上述支撑保持部通过在所述可动部件与所述侧方内壁面之间以使两者接近的方式作用的预定的物理力，对该可动部件向该侧方内壁面施力。所谓预定的物理力可例示为磁力、静电引力、物理压力、离心力等，只要不阻碍可动部件的相对移动，就可以采用各种物理力。

这里，在上述的振动发电装置中，可根据规定所述相对移动方向的所述侧方内壁面的形状来决定该驻极体组中的该多个驻极体的排列和该电极组中的该多个电极的排列，以使与所述振动发电关联的所述驻极体组所包含的多个驻极体和所述电极组所包含的多个电极的重叠面积最大。在多个驻极体与多个电极的重叠面积最大时，最优选在多个驻极体的排列与多个电极的排列一致并且方位角为零时，振动发电装置的发电效率最大。因此，可通过根据规定相对移动方向的侧方内壁面的形状决定多个驻极体的排列和电极的排列，来尽可能地实现良好的发电效率。尤其是，在本发明的振动发电装置中，因为可动部件可靠地追随于壳体部内的底面和侧方内壁面而进行相对移动，所以通过如上所述地决定驻极体的排列和电极的排列，可期待发电效率的进一步提高。

另外，在上述的振动发电装置中，所述可动部件可构成为，在与移动方向内壁面对置的该可动部件的宽度上的中央部位具有接触部，该接触部在该可动部件沿着所述相对移动方向进行移位时，与该移动方向内壁面接触，其中该移动方向内壁面是所述壳体部的内壁面，位于该可动部件的该相对移动方向上。这样，将接触部配置于可动部件的宽度的中央部位，假设外部振动的结果、即可动部件移位到最大振幅并与移动方向内壁面接触时产生可动部件的旋转力，对于该旋转力，能够使可动部件的旋转中心与旋转力的作用点即接触部与移动方向内壁面的接触位置的距离变短，从而，能够尽可能地减小作用于可动部件的旋转力。结果是，能够抑制由于旋转力而导致的发电效率的降低。

另外，在上述的振动发电装置中，可构成为所述第一支撑部利用夹持在所述壳体部内的底面与所述可动部件之间配置的第一旋转部件，旋转支撑该可动部件，所述第二支撑部利用夹持在所述侧方内壁面与所述可动部件之间配置的第二旋转部件，旋转支撑该可动部件。这样通过用独立的旋转部件构成第一支撑部中的旋转支撑和第二支撑部中的旋转支撑，能够尽可能地抑制各旋转部件中的滑动。此外，作为旋转部件可利用钢球或圆柱状的部件等。

另外，关于各支撑部中的旋转支撑，假设为通过利用钢球难以产生差动滑动的结构，从而在可动部件与固定部件之间的相对移动中能够在理论上排除滑动摩擦。例如，通过以下这样地构成第二支撑部的支撑，可期待排除滑动摩擦。

(1)在上述的振动发电装置中，当所述第二旋转部件是具有球形状的钢球时，在保持着所述支撑保持部的支撑状态的状态下，所述钢球经由从与该钢球的落下方向对置的方向支撑该钢球的第一接触点和相对于该钢球位于所述第一方向的相反侧的第二接触点与所述可动部件接触，并且经由第三接触点与所述侧方内壁面接触，另外，也可以是，连接所述第一接触点、所述第二接触点、所述第三接触点而形成的假想三角形成为以该第三接触点为顶点的等腰三角形。

(2)在上述的振动发电装置中，当所述第二旋转部件是具有球形状的钢球时，在保持着所述支撑保持部的支撑状态的状态下，所述钢球经由从与该钢球的落下方向对置的方向支撑该钢球的第一接触点与所述可动部件接触，并且经由第二接触点与所述侧方内壁面接触，连接所述第一接触点、所述第二接触点的假想直线通过该钢球的中心。

另外，还能够通过来自外部的力进行发电的发电装置的观点来捕捉本发明。此情况下的本发明的发电装置通过由多个驻极体构成的驻极体组和由多个电极构成的电极组之间的相对移动进行发电，在该发电装置中具备：壳体部，其收容所述驻极体组和所述电极组；固定部件，其设置有所述驻极体组和所述电极组中的一方，并且固定在所述壳体部侧；可动部件，其设置有所述驻极体组和所述电极组中的另一方，并且被收容于所述壳体部内，使得能够在保持与所述固定部件对置的状态的同时，通过来自外部的力而相对移动；第一支撑部，其其以规定所述驻极体组与所述电极组之间的间隙的方式，把所述可动部件支撑为能够相对于所述壳体部内的底面相对移动；第二支撑部，其把所述可动部件支撑为能够相对于所述壳体部内的底面以及规定所述相对移动方向的所述壳体部的侧方内壁面相对移动；以及支撑保持部，其对所述可动部件向所述壳体部内的侧方内壁面施力，并在相对移动时保持所述第二支撑部对该可动部件的支撑状态。即使在上述发电装置中，也能够应用与上述本发明的振动发电装置相关的技术思想。因此，在该发电装置中，当为了发电而利用来自外部的力使可动部件相对于固定部件进行相对移动时，可实现两者的间隙距离的适当维持和方位角增加的抑制。此外，作为该发电装置中的可动部件的相对移动的方式，可例示除了如上所述的基于外部振动的往复运动之外，还有可动部件相对于固定部件单方向地进行移动的方式、或可动部件相对于固定部件能够持续地进行移动的方式(例如，环状地形成固定部件并且可动部件在该环状内表面或外面进行移动的方式)。

另外，还可以从振动发电装置的组装方法的观点来捕捉本发明。在此情况下，本发明是由多个驻极体构成的驻极体组和由多个电极构成的电极组通过外部振动而在相对移动方向发生移位，由此来进行发电的振动发电装置的组装方法，其具有以下步骤：从收容所述驻极体组和所述电极组的壳体部的外部以该驻极体组或该电极组朝向该壳体部的内部的状态向该壳体部内插入设置有该驻极体组和该电极组中的一方的固定部件；在将所述固定部件定位于所述壳体部侧的突起部的状态下，将该固定部件固定于该壳体部上，该壳体部侧的突起部定位于沿着所述插入的方向相对于所述壳体部内的底面具有预定高度的位置；在所述壳体部的内部的底面上配置第一支撑部，该第一支撑部支撑设置有所述驻极体组和所述电极组中的一方的可动部件，并规定该驻极体组与该电极组之间的间隙；在所述第一支撑部件上配置所述可动部件，使得设置在所述可动部件的所述驻极体组或所述电极组朝向所述固定部件侧；以及配置第二支撑部，该第二支撑部把该可动部件支撑为能够在所述壳体部内的底面以及规定所述相对移动方向的所述壳体部的侧方内壁面与所述可动部件之间相对移动，使该可动部件在由该第二支撑部进行支撑的状态下对该壳体部内的侧方内壁面进行施力。

发明效果

在通过使驻极体和电极以对置的状态相对移动来进行发电的振动发电装置中，能够尽可能地降低驻极体的排列与电极的排列之间的偏差(方位角)。

附图说明

图1是示出本发明实施例的振动发电装置的驻极体组以及电极组的概略结构的图。

图2是本发明第一实施例的振动发电装置的俯视图。

图3A是图2所示的振动发电装置的第一剖视图。

图3B是图2所示的振动发电装置的第二剖视图。

图4是示出图2所示的振动发电装置的设置状态的图。

图5A是示出图2所示的振动发电装置的组装过程的第一图。

图5B是示出图2所示的振动发电装置的组装过程的第二图。

图5C是示出图2所示的振动发电装置的组装过程的第三图。

图5D是示出图2所示的振动发电装置的组装过程的第四图。

图5E是示出图2所示的振动发电装置的组装过程的第五图。

图5F是示出图2所示的振动发电装置的组装过程的第六图。

图6是本发明第二实施例的振动发电装置的俯视图。

图7是本发明第三实施例的振动发电装置的俯视图。

图8是本发明第四实施例的振动发电装置的俯视图。

图9A是示出本发明的振动发电装置中的可动部件与侧方内壁面之间的支撑构造的第一图。

图9B是示出本发明的振动发电装置中的可动部件与侧方内壁面之间的支撑构造的第二图。

图9C是示出本发明的振动发电装置中的可动部件与侧方内壁面之间的支撑构造的第三图。

具体实施方式

以下，参照附图来说明本发明实施方式的振动发电装置。此外，以下实施方式的结构仅为例示，本发明不限于该实施方式的结构。

图1示出本发明的振动发电装置10的概略结构，尤其示出进行基于外部振动的发电的可动部件1和固定部件5上分别设置的驻极体组1a以及电极组5a的结构。此外，在图1中，作为驻极体以及电极排列的方向，设可动部件1相对于固定部件5的相对移动方向为X方向，设可动部件1与固定部件对置的方向为Z方向，设与X方向以及Z方向正交的方向为Y方向。并且，图1是在ZX平面切割振动发电装置10时的剖视图。

在振动发电装置10中，在后述图2等所示的壳体11的内部收纳有可动部件1以及固定部件5。可动部件1和固定部件5构成为在保持彼此对置的状态下能相对移动，关于可进行该相对移动的可动部件1的支撑构造将在后面叙述。另外，固定部件5固定在壳体11上。与此相对，可动部件1的两端分别通过弹簧14与壳体11连接(参照图2等)，因此可动部件1自身构成为通过外部振动与固定在壳体11上的固定部件5相对地进行往复运动(振动)。

此外，可动部件1和固定部件5构成为，在保持相互对置且相互平行的状态下即保持对置的面的间隔固定的状态下，能够相对移动。由此，通过可动部件1侧的驻极体2的作用，能够在固定部件5侧的一对电极6、7中生成电信号。因为该电信号的生成理论是现有技术，所以在本说明书中省略其详细的说明。另外，关于保持可动部件1与固定部件5之间的间隔的结构，即，用于维持两者间平滑的相对移动的结构，将在后面叙述。

这里，说明可动部件1侧的构造。可动部件1在可动基板1b上形成有驻极体组1a。该驻极体组1a包含：多个驻极体2，它们设置在可动部件1中的与固定部件5对置的一面侧，并分别形成在导电体上；以及多个保护电极4，它们均不接地。而且，沿着可动部件1相对于固定部件5进行相对移动方向(X方向)，驻极体2和保护电极4以交替排列的方式配置。虽然该多个驻极体2和多个保护电极4分别形成为梳状，各个驻极体2和各个保护电极4嵌套状地配置，但如上所述，由于图1是ZX剖视图，因此图示为驻极体2和保护电极4交替地配置。在本实施方式中，驻极体2构成为半永久地保持负电荷。

此外，关于保护电极4，在本实施方式中如上所述地采用不接地的结构，但取而代之也而已采用接地的结构。

接着，说明固定部件5侧的构造。固定部件5在固定基板5b上形成有电极组5a。该电极组5a设置在固定部件5中的与可动部件1的对置的一面侧，包含将一对电极(第一电极6和第二电极7)作为一组的多个小电极组。

在这样构成的振动发电装置10中，由于外部振动而引起具有多个驻极体2的可动部件1相对于固定部件5的相对位置变动，由此在电极6、7之间产生与该相对位置变动(振动)对应的电动势，并进行发电。然后，产生的电力由整流器20整流而作为振动发电装置10的输出。

实施例1

图2、图3A、图3B示出第一实施例的振动发电装置10的概略结构。图2是振动发电装置10的俯视图(XY平面中的俯视图)，图3A是图2中的A-A剖视图(ZY平面中的剖视图)，图3B是图2中的B-B剖视图(ZX平面中的剖视图)。其中，图2表示拆去壳体11的上表面11c使其内部从上方可视化的状态。由这些图可知，包含电极组5a以及固定基板5b的固定部件5和包含驻极体组1a以及可动基板1b的可动部件1都收容在振动发电装置10的壳体11内。该壳体11具有大致长方体的形状，并具备上表面11c、底面11b、沿着可动部件1的相对移动方向即X方向延伸的一组侧面11a和与该相对移动方向正交的侧面即沿着Y方向延伸的一组侧面11d。

然后，如图3A所示，以电极组5a朝向上方(壳体11的内侧)的方式，将固定部件5固定在壳体11的底面11b。另一方面，相对于这样固定于壳体11的固定部件5，可动部件1按照能够经由支撑用钢球12相对于该固定部件5相对移动的方式被支撑，该支撑相当于本发明的第一支撑部进行的可动部件1的支撑。具体地说，如图3A、图3B所示，在可动部件1的驻极体组1a侧与底面11b的内壁面之间配置有能够支撑可动部件1的相应个数的支撑用钢球12。即，构成为在底面11b的内壁面上配置的多个支撑用钢球12上进一步配置有可动部件1的结构。在这样利用支撑用钢球12支撑可动部件的状态下，将可动部件1侧的驻极体组1a与固定部件5的电极组5a之间的间隔距离规定为适合于发电的预定距离。

另外，关于可动部件1，采用在相对于固定部件5的相对移动中用于降低在固定部件5侧设置的电极6、7的排列与在可动部件1侧设置的驻极体2的排列之间的方位角的进一步支撑构造。具体地说，在可动部件1与侧面11a的内壁面之间进一步配置支撑用钢球13。此外，利用可动部件1侧的结构来支撑该支撑用钢球13，使其不向下方落下，后面叙述其详细的结构。在与侧面11a的内壁面对置的可动基板1b的侧面两端设置有端部侧突起1d，在该可动基板1b的侧面的中央部分设置有中央突起1c，在端部侧突起1d与中央突起1c之间形成有可配置支撑用钢球13的支撑用槽1e。因此如图2所示，在可动部件1的左右分别形成有各两个支撑用槽1e，在各个支撑用槽上配置支撑用钢球13。这样在可动部件1侧与壳体11的内壁面之间配置有支撑用钢球13，由此能够使可动部件1相对于固定部件5沿着相对移动方向平滑地进行移动。并且，该支撑相当于本发明的第二支撑部进行的可动部件1的支撑。

而且，经由在可动部件1的XY平面中的大致中央部分设置的连接部15，在可动部件1与壳体11的两个侧面11d之间分别配置弹簧14。在图2所示的状态中，将弹簧14配置为与侧面11d的大致中央部分连接，各弹簧14的弹力作用于相对移动方向(X方向)。利用弹簧14的弹力，受到外部振动的可动部件1在壳体11内进行往复运动，实现有效的发电。

这样，在本实施例的振动发电装置10中，关于可动部件1，支撑用钢球12对底面11b的支撑和支撑用钢球13对侧面11a的支撑可独立地进行。因为存在这两个支撑，所以根据几何学的条件可唯一地决定相对移动方向，能够稳定地进行可动部件1相对于固定部件5的相对移动。

这里，关于支撑用钢球12对底面11b的支撑，因为可动部件1的自重的至少一部分施加到支撑用钢球12上，所以在进行上述相对移动的期间较高地维持支撑用钢球12相对于底面11b的内壁面的追随性。另一方面，关于支撑用钢球13对侧面11a的支撑，当如图2等所示振动发电装置10水平地配置在XY平面上时，理论上将支撑用钢球13按压到侧面11a的内壁面的力不作用，所以在进行上述相对移动的期间未必需要较高地维持支撑用钢球13相对于该内壁面的追随性。并且，当该追随性降低时，产生可动部件1的相对移动的抖动，所以有可能使相对移动中的电极6、7的排列与驻极体2之间的方位角增大。

因此，在本发明的振动发电装置10中，关于支撑用钢球13对侧面11a的支撑，为了使支撑用钢球13按压侧面11a的内壁面的力作用，采用了图4所示的结构。图4是在ZY平面上示出振动发电装置10的配置的图。可动部件1相对于纸面在垂直方向(X方向)上相对移动。在图4所示的结构中，振动发电装置10整体维持为在ZY平面上倾斜的状态。具体地说，振动发电装置10在具有相对于Y方向以倾斜角θ倾斜的斜面的倾斜装置16的该斜面上，经由固定装置17被固定。

结果，在振动发电装置10进行发电时，如图4所示在ZY平面上维持倾斜状态。在此情况下，可动部件1的自重Fg被分为与底面11b的内壁面垂直的分力Fg1和与侧面11a的内壁面垂直的分力Fg2，经由各个支撑用钢球12、13对各自的内壁面进行作用。因此，在进行可动部件1的相对移动的期间，既能够较高地维持支撑用钢球12相对于底面11b的内壁面的追随性，又能够较高地维持支撑用钢球13相对于侧面11a的内壁面的追随性。因此，可动部件1经由支撑用钢球13对侧面11a的内壁面进行施力的振动发电装置10在倾斜状态下的设置相当于本发明的支撑保持部。结果是，根据底面11b的内壁面和侧面11的内壁面11a唯一地规定可动部件1的相对移动方向，因此能够抑制可动部件1在相对移动中的上述方位角的增加，从而能够避免振动发电装置10的振动效率的降低。

<关于振动发电装置10的组装>

这里，根据图5A～图5F来说明振动发电装置10的组装方法。此外，本发明的振动发电装置10的组装不限于以下所示的组装方法，但下述组装方法作为容易形成抑制可动部件1在相对移动时的方位角的结构的方法极其有用。此外，在图5A～图5F的各图中，上段是俯视图(XY俯视图)，下段是剖视图(ZY剖视图)。

(工序1)

如图5A所示，通过在固定基板5b上配置电极组5a来形成固定部件5。可利用粘结剂的粘接或铆接及紧固螺钉等的物理固定方法来将电极组5a固定于固定基板5b。另外，为了使电极组5a相对于固定基板5b准确地进行定位，可以在固定基板5b侧设置定位用的突起等，使电极组5a与该突起等接触后固定在固定基板5b上。另外，也可利用用于固定电极组5a的夹具。

(工序2)

接着，如图5B所示，从壳体11的底面11b侧插入在工序1中作成的固定部件5，使得电极组5a朝向壳体11的内部。此时，在壳体11的四角上设置有高度定位用的突起部11e。精确规定了该突起部11e的下表面110相对于壳体11的底面11b的内壁面111的高度尺寸。而且，在壳体11上设置有图5B中的横向(Y方向)的用于确定固定部件5相对于壳体11的位置的定位突起部11f。因此，通过定位突起部11f进行了横向定位并且从底面11b侧被插入壳体11内的固定部件5在抵着突起部11e的下表面110的状态下，相对于底面11被固定。关于该固定部件5的固定，可利用粘结剂的粘接或铆接及紧固螺钉等的物理固定方法。

(工序3)

接着，如图5C所示，通过在可动基板1b上配置驻极体组1a来形成可动部件1。可利用粘结剂的粘接或铆接及紧固螺钉等的物理固定方法将驻极体组1a固定于可动基板1b。另外，为了使驻极体组1a相对于可动基板1b准确地进行定位，可在可动基板1b侧设置定位用的突起等，使驻极体组1a与该突起等接触后固定于可动基板1b上。另外，也可利用用于固定驻极体组1a的夹具。另外，如上所述地为了在可动基板1b与侧面11a的内壁面之间配置支撑用钢球13，通过将驻极体组1a固定于可动基板1b来形成支撑用槽1e。

(工序4)

接着，如图5D所示，在通过工序2固定有固定部件5的壳体11中，在底面11b的内壁面111上配置支撑用钢球12。通过固定部件5的固定将该内壁面111定位于固定部件5的侧面与壳体11的侧面11a之间。此外，图5D示出为了稳定地支撑可动部件1而配置了4个支撑用钢球12的状态。

(工序5)

接着，如图5E所示，在工序4中配置的4个支撑用钢球12上，载置了在工序3中作成的可动部件1。由此，可动部件1上的驻极体组1b的表面以底面11b的内壁面111为基准而位于上方为支撑用钢球12的直径的量。另一方面，关于固定部件5上的电极组5a的表面，通过使该表面抵着以内壁面111为基准规定了高度的突起部11e的下表面110，来决定其高度。因此，驻极体组1b的表面的高度和固定部件5上的电极组5a的表面的高度都以内壁面111为基准，因此在工序5中仅通过在支撑用钢球12上载置可动部件1，就能够准确地规定可动部件1与固定部件5的间隔距离。

(工序6)

最后，如图5F所示，在工序5中配置于支撑用钢球12上的可动部件1的支撑用槽1e中放置支撑用钢球13，并且经由在可动部件1的中央部分设置的连接部15，连接可动部件1和壳体11的侧面11d，并利用上表面11c作为盖，由此在壳体11内收容可动部件1等。

在图4所示的倾斜装置16上设置这样组装的振动发电装置10，使得侧面11a到达下方，由此能够良好地维持支撑用钢球13的支撑状态。另外，在上述组装方法中，因为是利用壳体11的内壁面(底面11b的内壁面和侧面11a的内壁面)来配置支撑用钢球12、13的结构，所以能比较容易地进行组装。

实施例2

在支撑用钢球13对侧面11a的支撑中，关于使支撑用钢球13按压侧面11a的内壁面的力进行作用的结构，在图6中示出第二实施例。在本实施例中，关于经由连接部15对可动部件1进行连接的两个弹簧14，使该弹簧14在壳体11侧的连接位置位于如下位置：与上述实施例1的连接位置即侧面11d的中央部分相比，靠近使按压力作用的侧面11a一侧为距离ΔL的位置。结果是，可动部件1从弹簧14受到的弹力Fk1的方向与实施例1中的方向(大致相对移动方向)相比面向侧面11a侧。然后，朝向侧面11a产生来自弹簧14的弹力的合力Fk2，该合力作为对支撑用钢球13按压侧面11a的内壁面的力发挥功能。由此，可利用底面11b的内壁面和侧面11的内壁面11a唯一地规定可动部件1的相对移动方向，所以能够抑制可动部件1在相对移动中的方位角的增加，从而，能够避免振动发电装置10的振动效率的降低。因此，经由支撑用钢球13对可动部件1向侧面11a的内壁面进行施力的两个弹簧14相当于本发明的支撑保持部。

另外，在图6所示的结构中，两个弹簧14经由1个位置的连接部15与可动部件1进行连接，所以与利用多处的连接部连接弹簧14的情况相比，难以使旋转力作用于可动部件1。当在相对移动方向上进行相对移动的可动部件1产生旋转运动时，会阻碍用于发电的相对移动，所以上述连接结构对于抑制发电效率的降低是有用的。

实施例3

这里，根据图7来说明与固定部件5中的电极组5a所包含的电极的排列相关的第三实施例。在制造壳体11的过程中，按压支撑用钢球13的侧面的厚度越薄，则该侧面本身越容易弯曲。在图7中，夸张地记载了该侧面的弯曲程度，为了与之前叙述的实施例进行区别，将该弯曲侧面的参照编号设为11A。即使在对这样弯曲的侧面11A按压支撑用钢球13的状态下进行可动部件1的相对移动，也能够期待方位角某程度的降低，但难以排除本来由于侧面11A的弯曲而引起的方位角。

因此，根据侧面11A的弯曲来调整固定部件5的电极组5a中的电极6、7的排列，还能够排除由于侧面11A的弯曲而引起的方位角。例如图7所示，在侧面11A弯曲使其中央部分在内侧膨胀时，电极6、7以相对于侧面11A的内壁面垂直的方式形成电极组5a。因此，在图7所示的例子中，在电极组5a上的电极间隔内配置各电极，使得图的左侧(侧面11A侧)一方比右侧窄。

通过这样地构成固定部件5并且使支撑用钢球13按压侧面11A的内壁面，即使假设侧面11A弯曲，也能够抑制可动部件1在相对移动中的方位角的增加，从而，能够尽可能地避免振动发电装置10的振动效率的降低。

实施例4

这里，根据图8来说明本发明的振动发电装置10的第四实施例。在图8所示的振动发电装置10中，在可动部件1的Y方向上的中央部分设置有向位于可动部件1的相对移动方向的侧面11d一侧突出的突起部18。而且，构成为，在可动部件1由于外部振动而大幅振动时，该突起部18与侧面11d的内壁面接触。

因此，在可动部件1的振幅变大时，可动部件1和与突起部18对应的侧面11d的内壁面的位置即该内壁面的大致中央部分接触。这样，侧面11d与可动部件1的接触位置越接近于中央部分，则越能够缩短该接触位置与可动部件1的旋转中心之间的距离，因此能够减轻在接触时对可动部件1进行作用的旋转力。结果，能够抑制振动发电装置10的发电效率的降低。

实施例5

这里，根据图9A～图9C来说明经由支撑用钢球13的可动部件1的支撑状态。图9A～图9C是概括地记载了该支撑状态的图，尤其是，如上述实施例所示的那样，图9A公开了配置在支撑用槽1e内的支撑用钢球13的支撑状态。这里，在图9A所示的支撑状态中，构成为，支撑用钢球13与可动部件1在点P1和点Q1进行接触，支撑用钢球13与侧面11a的内壁面在点P2进行接触，而且，由于接触点P1、Q1中的支撑用钢球13的旋转半径不同，所以容易产生差动滑动。例如，虽然在点P1处产生旋转摩擦，但由于在点P2处产生滑动摩擦，因此关于支撑用钢球13的支撑性，有可能耐磨损性降低或可动部件1的加速度性能降低等。

因此，关于经由支撑用钢球13的可动部件1的支撑状态，还可以采用图9B所示的支撑结构。关于该结构，在支撑用槽1e中为了支撑用钢球13不落向下方，利用突出的斜面1g进行支撑(此时的支撑用钢球13与斜面1g的接触位置成为点P4)，并且支撑用钢球13与设置在斜面1g的上方的半球面状的突起部1f进行接触。此时，支撑用钢球13和突起部1f在点P5处接触，并且支撑用钢球13和侧面11a的内壁面在点P6处接触。另外，针对点P4、点P5、点P6之间的关联性，设计斜面1g和突起部1f的大小、形状，使得形成以点P6作为顶点的等腰三角形。结果是，能够使点P4和点P5上的支撑用钢球13的旋转半径相同，从而可以抑制差动滑动的产生。

另外，作为抑制支撑用钢球13中的差动滑动产生的结构，还可以采用图9C所示的结构。关于该结构，在支撑用槽1e中为了使得支撑用钢球13不落向下方，利用斜面1h进行支撑，此时，支撑用钢球13在点P7与斜面1h进行接触。并且，在侧面11a的内壁面侧形成与该斜面1h平行的斜面11a1，支撑用钢球13与该斜面11a1经由点P8进行接触。在图9C所示的结构中，支撑用钢球13仅在点P7和点P8处进行接触，关于点P7与点P8的关系，设计斜面1h、11a1的形状，使得连接点P7与点P8的线通过支撑用钢球13的中心。结果是，能够抑制支撑用钢球13中的差动滑动的产生。

实施例6

这里，为了实现可动部件1与固定部件5的平滑相对移动，优选在支撑用槽1e中支撑用钢球13与槽1e的两端(中央突起1c、端部侧突起1d)不接触。因此，支撑用槽1e的长度(相对移动方向的长度)优选是支撑用钢球13的直径加上可动部件1的最大振幅的长度以上。此外，可动部件1的最大振幅是可动部件1由于假定的外部振动而进行相对移动时的振幅的最大值，例如，在可动部件1以±2mm进行相对移动(振动)时，成为其最大振幅2mm。

<其它实施例>

在上述的实施例中，可动部件1由于外部振动而相对固定部件5进行往复运动的相对移动，由此进行了发电，但在通过进行与上述不同的相对移动来实施发电的发电装置中，也能够应用上述实施例所公开的抑制方位角的结构。例如，在如下这样的装置中也能够适当地应用抑制上述方位角的结构：如线性电机那样可动部件由于来自外部的力而相对于固定部件向一个方向移动来实施发电的装置、或者通过环状地形成固定部件且在该固定部件内侧的表面或外侧的表面上使可动部件持续地向一个方向或往复地进行旋转移动来实施发电的装置。

符号说明

1····可动部件

1a····驻极体组

1b····可动基板

1e····支撑用槽

2····驻极体

5····固定部件

5a····电极组

5b····固定基板

6、7····电极

10····振动发电装置

11····壳体

11a····侧面

11b····底面

11d····侧面

12····支撑用钢球

13····支撑用钢球

14····弹簧

15····连接部

16····倾斜装置

18····突起部

Claims (10)

1.一种振动发电装置，其中，由多个驻极体构成的驻极体组和由多个电极构成的电极组通过外部振动而在相对移动方向上发生移位，由此来进行发电，该振动发电装置具备：

壳体部，其收容所述驻极体组和所述电极组；

固定部件，其设置有所述驻极体组和所述电极组中的一方，并且固定在所述壳体部侧；

可动部件，其设置有所述驻极体组和所述电极组中的另一方，并且被收容于所述壳体部内，使得能够在保持与所述固定部件对置的状态的同时，通过外部振动而相对移动；

第一支撑部，其以规定所述驻极体组与所述电极组之间的间隙的方式，把所述可动部件支撑为能够相对于所述壳体部内的底面相对移动；

第二支撑部，其把所述可动部件支撑为能够相对于所述壳体部内的底面以及规定所述相对移动方向的所述壳体部的侧方内壁面相对移动；

支撑保持部，其对所述可动部件向所述壳体部内的侧方内壁面施力，并在相对移动时保持所述第二支撑部对该可动部件的支撑状态；以及

倾斜部，其使所述壳体部倾斜，使得利用所述第二支撑部进行所述可动部件的支撑的所述侧方内壁面以所述振动发电装置的设置面为基准配置在下方，

通过所述倾斜部使所述壳体部倾斜，所述支撑保持部利用所述可动部件的自重对该可动部件向所述侧方内壁面施力。

2.根据权利要求1所述的振动发电装置，其中，

所述振动发电装置还具备设置在所述可动部件与所述壳体部之间的多个弹性部件，

所述支撑保持部利用由所述多个弹性部件对所述可动部件产生的弹力的合力，对该可动部件向所述侧方内壁面施力。

3.根据权利要求2所述的振动发电装置，其中，

所述多个弹性部件经由一处的连接部与所述可动部件连接。

4.根据权利要求1所述的振动发电装置，其中，

所述支撑保持部通过在所述可动部件与所述侧方内壁面之间以使两者接近的方式作用的预定的物理力，对该可动部件向该侧方内壁面施力。

5.根据权利要求1～4中任意一项所述的振动发电装置，其中，

根据规定所述相对移动方向的所述侧方内壁面的形状来决定该驻极体组中的该多个驻极体的排列和该电极组中的该多个电极的排列，使得与所述振动发电相关联的、所述驻极体组所包含的多个驻极体和所述电极组所包含的多个电极的重叠面积最大。

6.根据权利要求1所述的振动发电装置，其中，

所述可动部件在与移动方向内壁面对置的该可动部件的宽度上的中央部位具有接触部，该接触部在该可动部件沿着所述相对移动方向进行移位时，与该移动方向内壁面接触，其中该移动方向内壁面是所述壳体部的内壁面，位于该可动部件的该相对移动方向上。

7.根据权利要求1所述的振动发电装置，其中，

所述第一支撑部利用夹持在所述壳体部内的底面与所述可动部件之间配置的第一旋转部件，旋转支撑该可动部件，

所述第二支撑部利用夹持在所述侧方内壁面与所述可动部件之间配置的第二旋转部件，旋转支撑该可动部件。

8.根据权利要求7所述的振动发电装置，其中，

所述第二旋转部件是具有球形状的钢球，

在保持着所述支撑保持部的支撑状态的状态下，所述钢球经由从与该钢球的落下方向对置的方向支撑该钢球的第一接触点和相对于该钢球位于所述第一接触点的相反侧的第二接触点与所述可动部件接触，并且经由第三接触点与所述侧方内壁面接触，

连接所述第一接触点、所述第二接触点、所述第三接触点而形成的假想三角形成为以该第三接触点为顶点的等腰三角形。

9.根据权利要求7所述的振动发电装置，其中，

所述第二旋转部件是具有球形状的钢球，

在保持着所述支撑保持部的支撑状态的状态下，所述钢球经由从与该钢球的落下方向对置的方向支撑该钢球的第一接触点与所述可动部件接触，并且经由第二接触点与所述侧方内壁面接触，

连接所述第一接触点、所述第二接触点的假想直线通过该钢球的中心。

10.一种发电装置，其通过由多个驻极体构成的驻极体组和由多个电极构成的电极组之间的相对移动进行发电，在该发电装置中具备：

壳体部，其收容所述驻极体组和所述电极组；

固定部件，其设置有所述驻极体组和所述电极组中的一方，并且固定在所述壳体部侧；

可动部件，其设置有所述驻极体组和所述电极组中的另一方，并且被收容于所述壳体部内，使得能够在保持与所述固定部件对置的状态的同时，通过来自外部的力而相对移动；

第一支撑部，其以规定所述驻极体组与所述电极组之间的间隙的方式，把所述可动部件支撑为能够相对于所述壳体部内的底面相对移动；

第二支撑部，其把所述可动部件支撑为能够相对于所述壳体部内的底面以及规定所述相对移动方向的所述壳体部的侧方内壁面相对移动；

支撑保持部，其对所述可动部件向所述壳体部内的侧方内壁面施力，并在相对移动时保持所述第二支撑部对该可动部件的支撑状态；以及

倾斜部，其使所述壳体部倾斜，使得利用所述第二支撑部进行所述可动部件的支撑的所述侧方内壁面以所述发电装置的设置面为基准配置在下方，

通过所述倾斜部使所述壳体部倾斜，所述支撑保持部利用所述可动部件的自重对该可动部件向所述侧方内壁面施力。