CN106416047B - 发电装置 - Google Patents

Abstract

发电装置(1)具有：由磁致伸缩材料构成且并排设置的两个磁致伸缩棒(2、2)；卷绕于各磁致伸缩棒(2)的外周的线圈(3)；以及具有对两个磁致伸缩棒(2、2)施加应力的功能的梁部件(73)，构成为在使两个磁致伸缩棒(2、2)以及梁部件(73)的前端相对于基端位移而磁致伸缩棒(2、2)以及梁部件(73)变形时，积蓄于梁部件(73)的弹性能量比积蓄于磁致伸缩棒(2、2)的弹性能量大。

Description

发电装置

技术领域

本发明涉及发电装置。

背景技术

近年来，研究了利用由磁致伸缩材料构成的磁致伸缩棒的透磁率的变化来发电的发电装置(例如，参照专利文献1)。

该发电装置例如具备：并排设置的一对磁致伸缩棒；连结这些磁致伸缩棒的两端部的两个连结磁轭；以包围各磁致伸缩棒的外周侧的方式设置的线圈；并排设置于一对磁致伸缩棒的长条状的背磁轭；以及配设于各连结磁轭与背磁轭之间且对磁致伸缩棒施加偏置磁场的两个永久磁铁。该背磁轭经由永久磁铁相对于连结磁轭固定。由此，形成通过磁致伸缩棒、连结磁轭、永久磁铁以及背磁轭的磁场环。

并且，在固定了一方的连结磁轭的状态下，若相对于另一方的连结磁轭向与磁致伸缩棒的轴向垂直的方向施加外力，则一方的磁致伸缩棒以伸长的方式变形，另一方的磁致伸缩棒以收缩的方式变形。伴随该变形，在各磁致伸缩棒积蓄弹性能量。并且，若去除施加另一方的连结磁轭的外力，则积蓄于各磁致伸缩棒的弹性能量变换为运动能量，而使另一方的连结磁轭振动。在该发电装置中，在另一方的连结磁轭振动而各磁致伸缩棒变形时，在磁致伸缩棒产生的应力(伸长应力或者收缩应力)，由此通过各磁致伸缩棒的磁力线的密度(磁通密度)、即穿过各线圈的磁力线的密度发生变化，从而在各线圈产生电压。

该发电装置中，一对磁致伸缩棒构成对置的梁。在这种发电装置中，为了提高其发电效率，各磁致伸缩棒利用从另一方的磁致伸缩棒施加的应力而充分地在伸长或者收缩方向上变形，而且需要具有对另一方的磁致伸缩棒施加充分大的应力的功能。然而，使磁致伸缩棒满足这些条件是困难的，结果，不能充分提高发电装置的发电效率。

现有技术文献

专利文献

专利文献1：WO2011/158473

发明内容

发明所要解决的课题

本发明是鉴于上述现有的问题点而提出的方案，其目的在于提供一种能够利用所施加的外力来进行高效的发电的发电装置。

用于解决课题的方案

这样的目的通过以下的(1)～(10)的本发明来实现。

(1)一种发电装置，其特征在于，具有：

梁，其具备至少一个磁致伸缩棒、和梁部件，且一端相对于另一端能够位移，该至少一个磁致伸缩棒由磁致伸缩材料构成且使磁力线沿轴向通过，该梁部件与该至少一个磁致伸缩棒对置并具有对上述磁致伸缩棒施加应力的功能；以及

线圈，其配置成上述磁力线沿轴向通过，基于其密度的变化而产生电压，

构成为，在使上述梁位移而上述磁致伸缩棒以及上述梁部件变形时，积蓄于上述梁部件的弹性能量比积蓄于上述磁致伸缩棒的弹性能量大。

(2)根据上述(1)所述的发电装置，上述磁致伸缩棒以及上述梁部件各自短边方向的截面形状大致恒定，在将构成上述梁部件的材料的杨氏模量设为Eh[N/m²]、将上述梁部件的短边方向的截面中的截面二次力矩设为Ih[m⁴]、将上述磁致伸缩材料的杨氏模量设为Ej[N/m²]、将上述磁致伸缩棒的短边方向的截面中的截面二次力矩设为Ij[m⁴]时，满足Eh×Ih＞Ej×Ij的关系。

(3)根据上述(2)所述的发电装置，在将上述梁部件的短边方向的截面面积设为Ah[m²]、将上述磁致伸缩棒的短边方向的截面面积设为Aj[m²]时，上述磁致伸缩棒以及上述梁部件满足Eh×Ah＞Ej×Aj的关系。

(4)根据上述(1)～(3)任一项中所述的发电装置，上述梁部件的构成材料的损失系数比上述磁致伸缩材料的损失系数小。

(5)根据上述(1)～(4)任一项中所述的发电装置，在将上述梁部件的构成材料的损失系数设为η1、将上述磁致伸缩材料的损失系数设为η2时，η1/η2的值为0.3以下。

(6)根据上述(1)～(5)任一项中所述的发电装置，上述磁致伸缩棒和上述梁部件配置成在侧面观察时不重叠。

(7)根据上述(1)～(6)任一项中所述的发电装置，在侧面观察时，上述磁致伸缩棒与上述梁部件的间隔在上述梁的上述一端比上述另一端小。

(8)根据上述(1)～(7)任一项中所述的发电装置，上述至少一个磁致伸缩棒具有并排设置的两个以上的上述磁致伸缩棒，

各上述磁致伸缩棒和上述梁部件配置成在俯视时不重叠。

(9)根据上述(8)所述的发电装置，在俯视时，上述梁部件配置于上述磁致伸缩棒彼此之间。

(10)根据上述(8)～(9)任一项中所述的发电装置，上述线圈卷绕于各上述磁致伸缩棒的外周，各上述线圈和上述梁部件配置成在俯视时不重叠。

发明的效果

根据本发明，在对梁施加外力且使其一端相对于另一端位移而使磁致伸缩棒以及梁部件弯曲变形时，积蓄于梁部件的弹性能量比积蓄于磁致伸缩棒的弹性能量大。若从该状态去除施加梁的外力，则积蓄于磁致伸缩棒以及梁部件的弹性能量变换成用于使梁(发电装置)的一端振动的运动能量。在本发明的发电装置中，通过外力的施加，积蓄于梁部件的弯曲变形产生的弹性能量较大，因此用于使梁的一端振动的运动能量也能够变大。并且，通过该梁的一端的振动，运动能量被磁致伸缩棒的变形(向伸长或者收缩的方向的变形)高效地消耗，从而提高发电装置的发电效率。

附图说明

图1是表示本发明的发电装置的第一实施方式的立体图。

图2是图1所示的发电装置的分解立体图。

图3(a)是图1所示的发电装置的侧视图。图3(b)是表示从图3(a)所示的发电装置拆除线圈后的状态的图。

图4是图1所示的发电装置的俯视图。

图5是图1所示的发电装置的主视图。

图6是用于说明将图1所示的发电装置安装于箱体的状态的侧视图。

图7是关于具有基端固定于箱体、前端固定于可动部(质量部)的一对平行的梁(梁部件以及磁致伸缩棒)的构造体，用于说明通过可动部的振动而施加各部件的力、力矩的侧视图。

图8是关于具有基端固定于箱体、前端固定于可动部(质量部)的一对平行的梁(梁部件以及磁致伸缩棒)的构造体，用于对向可动部施加了外力时，积蓄于各部件的弹性能量进行说明的侧视图。

图9是表示关于由以铁-镓系合金为主要成分的磁致伸缩材料构成的磁致伸缩棒以及由非磁性不锈钢构成的棒材，分别在将基端固定于箱体的状态下，相对于前端施加外力而使其振动时，各前端的振幅的随时间变化的图表。

图10是示意性地表示相对于基端固定于箱体的一个棒材(一个梁)的前端，向下方向施加了外力的状态的侧视图。

图11是示意性地表示相对于基端固定于箱体的对置的一对平行的梁(平行梁)的前端，向下方向施加了外力的状态的侧视图。

图12是示意性地表示对向前端施加了外力的一对平行梁施加的应力(伸长应力、收缩应力)的图。

图13是表示在由以铁-镓系合金为主要成分的磁致伸缩材料构成的磁致伸缩棒中，与施加的应力相应的、施加的磁场(H)与磁通密度(B)的关系的图表。

图14是表示本发明的发电装置的第二实施方式的立体图。

具体实施方式

以下，基于附图所示的优选的实施方式对本发明的发电装置进行说明。

＜第一实施方式＞

首先，对本发明的发电装置的第一实施方式进行说明。

图1是本发明的发电装置的第一实施方式的立体图。图2是图1所示的发电装置的分解立体图。图3(a)是图1所示的发电装置的侧视图。图3(b)是表示从图3(a)所示的发电装置拆除线圈后的状态的图。图4是图1所示的发电装置的俯视图。图5是图1所示的发电装置的主视图。图6是用于说明将图1所示的发电装置安装于箱体的状态的侧视图。

此外，在以下的说明中，将图1、图2、图3(a)、(b)、图5以及图6中的上侧以及图4中的纸面近前侧称为“上”或者“上方”，将图1、图2、图3(a)、(b)、图5以及图6中的下侧以及图4中的纸面里侧称为“下”或者“下方”。另外，将图1以及图2中的纸面右里侧以及图3(a)，(b)、图4以及图6中的右侧称为“前端”，将图1以及图2中的纸面左近前侧以及图3(a)、(b)、图4以及图6中的左侧称为“基端”。

图1以及图2所示的发电装置1具有：使磁力线沿轴向通过的磁致伸缩棒2；具有对磁致伸缩棒2施加应力的功能的梁部件73；以及以磁力线沿轴向通过的方式配置的线圈3。在该发电装置1中，相对于磁致伸缩棒2的基端(一端)使前端(另一端)向与该轴向大致垂直的方向(图1中为上下方向)位移而使磁致伸缩棒2沿其长边方向伸缩。此时，磁致伸缩棒2的透磁率因逆磁致伸缩效应而变化，通过磁致伸缩棒2的磁力线的密度(贯穿线圈3的磁力线的密度)发生变化，从而在线圈3产生电压。在本实施方式中，该发电装置1固定于箱体100。

以下，对各部的结构进行说明。

(磁致伸缩棒2)

如图1以及图2所示，本实施方式的发电装置1具有并排设置的两个磁致伸缩棒2、2。磁致伸缩棒2由磁致伸缩材料构成，以易于产生磁化的方向(容易磁化方向)为轴向而配置。在本实施方式中，该磁致伸缩棒2呈长条的平板状，使磁力线沿其轴向通过。

这种磁致伸缩棒2优选其横截面形状(短边方向的截面形状)沿轴向大致恒定。磁致伸缩棒2的平均厚度没有特别限定，但优选为0.3～10mm左右，更优选为0.5～5mm左右。另外，磁致伸缩棒2的平均横截面面积优选为0.2～200mm²左右，更优选为0.5～50mm²左右。根据该结构，能够使磁力线沿磁致伸缩棒2的轴向可靠地通过。

磁致伸缩材料的杨氏模量优选为40～100GPa左右，更优选为50～90GPa左右，进一步优选为60～80GPa左右。通过由具有该杨氏模量的磁致伸缩材料构成磁致伸缩棒2，能够使磁致伸缩棒2更大地伸缩。因此，能够使磁致伸缩棒2的透磁率更大地变化，从而能够更加提高发电装置1(线圈3)的发电效率。

作为这种磁致伸缩材料，没有特别限定，但可列举例如铁-镓系合金、铁-钴系合金、铁-镍系合金等、能够组合来使用它们的一种或者两种以上。其中，尤其适合于使用以铁-镓系合金(杨氏模量：约70GPa)为主要成分的磁致伸缩材料。以铁-镓系合金为主要成分的磁致伸缩材料容易设定于上述那样的杨氏模量的范围。

另外，以上那样的磁致伸缩材料优选包含如Y、Pr、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm那样的稀土类金属中的至少一种。由此，能够使磁致伸缩棒2的透磁率的变化更大。

另外，该磁致伸缩材料的损失系数为9×10^-4～9×10^-2左右。

在该两个磁致伸缩棒2、2的外周，以包围除去它们的两端部21、22的部分的方式，卷绕(配置)有线圈3。

(线圈3)

线圈3通过在磁致伸缩棒2的外周卷绕线材31而构成。由此，线圈3配设成通过磁致伸缩棒2的磁力线沿其轴向通过(贯穿内腔部)。在该线圈3，基于磁致伸缩棒2的透磁率的变化、即通过磁致伸缩棒2的磁力线的密度(磁通密度)的变化而产生电压。

在本实施方式的发电装置1中，不是在厚度方向、而是在宽度方向上并排设置磁致伸缩棒2、2，因此能够较大地设计它们的间隔。因此，能够充分确保卷绕于磁致伸缩棒2的线圈3的空间，即使使用横截面面积(线径)比较大的线材31，也能够使其圈数较多。线径大的线材由于其电阻值(负荷阻抗)小，能够高效地使电流流动，因此能够高效地利用在线圈3产生的电压。

在此，基于磁致伸缩棒2的磁通密度的变化，在线圈3产生的电压ε由下述(1)式表示。

ε＝N×ΔB/ΔT(1)

(其中，N表示线材31的圈数、ΔB表示通过线圈3的内腔部的磁通的变化量、ΔT表示时间的变化量。)

这样，在线圈3产生的电压与线材31的圈数以及磁致伸缩棒2的磁通密度的变化量(ΔB/ΔT)成比例，因此使线材31的圈数较多，从而能够提高发电装置1的发电效率。

作为线材31，没有特别限定，但可列举例如在铜制的基线上包覆了绝缘覆膜的线材、在铜制的基线上包覆附加了热粘功能的绝缘覆膜的线材等，能够组合来使用它们中的一种或者两种以上。

线材31的圈数没有特别限定，但优选为1000～10000左右，更优选为2000～9000左右。由此，能够使在线圈3产生的电压更大。

另外，线材31的横截面面积没有限定，优选为5×10^-4～0.15mm²左右，更优选为2×10^-3～0.08mm²左右。这种线材31由于其电阻值充分低，因此能够使根据产生的电压而流动于线圈3的电流高效地流向外部，能够更加提高发电装置1的发电效率。

另外，线材31的横截面形状也可以是例如三角形、正方形、长方形、六边形那样的多边形、圆形、椭圆形等任意的形状。

此外，虽然未图示，但构成线圈3的线材31的两端例如与无线装置(曲线通信装置)等的电路连接。由此，能够将在线圈3产生的电压(电力)作为电路的电源来利用。

在各磁致伸缩棒2的基端侧设有第一块体4。

(第一块体4)

第一块体4作为用于将发电装置1固定于箱体100的固定部发挥功能。通过经由第一块体4来固定发电装置1，从而磁致伸缩棒2将其基端作为固定端、将前端作为可动端而悬臂支撑。这种发电装置1在箱体100固定第一块体4，直接从外部向发电装置1的前端(后述的第二块体5)施加力，通过与无线装置组合，能够作为人操作的开关来使用。此外，关于开关的具体例将于后文叙述。

如图1以及图2所示，这种第一块体4具有前端侧的高背部41、和高度(厚度)比该高背部41小的低背部42，外形呈台阶状(阶梯状)。

在高背部41的厚度方向的大致中央，设有沿其宽度方向形成的狭缝411，在该狭缝411插入磁致伸缩棒2的基端部21。另外，在高背部41的宽度方向的两端部，设有在其厚度方向上贯通的一对内螺纹部412。在各内螺纹部412螺纹结合外螺纹件43。

在低背部42的宽度方向的两端部设有在其厚度方向上贯通的一对内螺纹部421，在各内螺纹部421螺纹结合外螺纹件44。通过经由内螺纹部421将该外螺纹件44螺纹结合于箱体等，从而能够将第一块体4固定于箱体。

另外，在低背部42的下表面形成有在其宽度方向上延伸的槽422。因此，第一块体4在隔着槽422的基端侧(低背部42)和前端侧(主要是高背部41)这两个部位固定于振动体，成为在槽422附近容易挠曲的结构。

另一方面，在磁致伸缩棒2的前端侧设有第二块体5。

(第二块体5)

第二块体5是作为对磁致伸缩棒2施加外力、振动的锤(质量部)发挥功能的部位。对第二块体5向下方向施加外力来使第二块体5向下方位移。然后，若去除外力，则第二块体5在上下方向上振动。由此，磁致伸缩棒2将其基端作为固定端，前端在上下方向上往复移动(前端相对于基端相对地位移)。

如图1以及图2所示，第二块体5呈大致长方体状，在其基端侧的厚度方向的大致中央，设有沿宽度方向形成的狭缝501。在该狭缝501插入磁致伸缩棒2的前端部22。此外，在本实施方式中，构成为从第二块体5的上表面至狭缝501的长度与从第一块体4的高背部41的上表面至狭缝411的长度大致相等。

另外，在第二块体5的宽度方向的两端部，设有在其厚度方向上贯通的一对内螺纹部502，在各内螺纹部502螺纹结合有外螺纹件53。

作为第一块体4以及第二块体5的构成材料，分别能够可靠地固定磁致伸缩棒2的端部21、22，具备能够对磁致伸缩棒2施加均匀的应力的充足的刚性，而且只要是具备能够对磁致伸缩棒2施加来自永久磁铁6的偏置磁场的强磁性的材料，则没有特别限定。作为具备上述的特性的材料，可列举例如纯铁(例如JISSUY)、软铁、碳素钢、电磁钢(硅钢)、高速度工具钢、构造钢(例如JISSS400)、不锈钢、坡莫合金等，能够组合使用它们中的一种或者两种以上。

另外，第一块体4以及第二块体5的宽度设计得比磁致伸缩棒2的宽度大。具体而言，具有如下宽度：在将磁致伸缩棒2插入各块体4、5的狭缝411、501时，能够将磁致伸缩棒2配置于一对内螺纹部412、502之间。作为这样的各块体4、5的宽度，优选为3～15mm左右，更优选为5～10mm左右。通过使各块体4、5的宽度处于上述范围内，在实现发电装置1的小型化的同时，能够充分地确保卷绕在各磁致伸缩棒2上的线圈3的体积。

在第一块体4彼此之间以及第二块体5彼此之间设有向磁致伸缩棒2施加偏置磁场的两个永久磁铁6。

(永久磁铁6)

各永久磁铁6呈圆柱状。

如图4所示，设于第一块体4彼此之间的永久磁铁6以S极处于图4中下侧、N极处于图4中上侧的方式配置。另外，设于第二块体5彼此之间的永久磁铁6以S极处于图4中上侧、N极处于图4中下侧的方式配置。即、各永久磁铁6配置成其磁化方向与磁致伸缩棒2的并排设置方向一致(参照图5等)。由此，在发电装置1形成绕顺时针的磁场环。

永久磁铁6能够使用例如铝铁镍钴磁铁、铁氧体磁铁、钕磁铁、钐钴磁铁、对将它们粉碎混合到树脂材料或橡胶材料中而成的复合材料进行成形而得到的磁铁(粘结磁铁)等。这种永久磁铁6优选例如通过粘接剂等的粘接而与各块体4、5固定。

此外，发电装置1中，构成为永久磁铁6连同第二块体5一起位移。因此，在第二块体5与永久磁铁6之间不产生摩擦。因此，不会因摩擦而消耗用于第二块体5位移的能量，从而发电装置1能够效率良好地发电。

这种磁致伸缩棒2、2经由各第一块体4以及各第二块体5而利用连结部7来连结。

(连结部7)

连结部7具备：连结第一块体4彼此的第一连结部件71；连结第二块体5彼此的第二连结部件72；以及连结第一连结部件71和第二连结部件72的一个梁部件73。这种连结部7由弱磁性材料或者非磁性材料构成。

在本实施方式中，第一连结部件71、第二连结部件72以及梁部件73均呈带状(长尺寸的平板状)，作为连结部7整体，在俯视时呈H字状。连结部7虽然可以是通过焊接等连结各部件的结构，但优选各部件一体形成。

第一连结部件71具备四个贯通孔711，该四个贯通孔711形成于与设置在两个第一块体4上的四个内螺纹部412对应的位置。在狭缝411插入磁致伸缩棒2的基端部21，将外螺纹件43插通于第一连结部件71的贯通孔711并与内螺纹部412螺纹结合。由此，第一连结部件71螺纹固定于第一块体4的高背部41，并且狭缝411的间隔变窄，由此基端部21(磁致伸缩棒2)固定于第一块体4。

第二连结部件72具备四个贯通孔721，该四个贯通孔721形成于与设置在两个第二块体5上的四个内螺纹部502对应的位置。在狭缝501插入磁致伸缩棒2的前端部22，将外螺纹件53插通于第二连结部件72的贯通孔721并与内螺纹部502螺纹结合。由此，第二连结部件72螺纹固定于第二块体5，并且狭缝501的间隔变窄，前端部22(磁致伸缩棒2)固定于第二块体5。

这样，利用外螺纹件43将磁致伸缩棒2以及第一连结部件71一起紧固于第一块体4，利用外螺纹件53将磁致伸缩棒2以及第二连结部件72一起紧固于第二块体5，因此能够减少用于固定、连结部件彼此的部件件数以及组装工时。此外，接合方法并不限于上述的螺纹固定，也可以是利用了粘接剂的粘接、钎焊、焊接(激光焊接、电焊)等。

通过设定这种第一连结部件71以及第二连结部件72的长度，从而能够变更磁致伸缩棒2、2彼此的间隔。通过增大磁致伸缩棒2、2彼此的间隔，从而充分确保在各磁致伸缩棒2卷绕线圈3的空间。由此，能够充分增大线圈3的体积，结果，能够提高发电装置1的发电效率。

梁部件73连结第一连结部件71以及第二连结部件72的中央部彼此。并且，在发电装置1中，配置成在俯视时该梁部件73和各磁致伸缩棒2、2不重叠(参照图4)，且配置成在侧面观察时梁部件73和磁致伸缩棒2、2以分离一定距离的状态相互平行(参照图3)。在本实施方式中，梁部件73的宽度设计得比卷绕于各磁致伸缩棒2上的线圈3彼此的间隔小，在侧面观察时，梁部件73的下表面与线圈3的上表面大致一致。

在发电装置1中，两个磁致伸缩棒2、2和梁部件73对位对置的梁(平行梁)发挥功能，伴随第二块体5的位移，各磁致伸缩棒2和梁部件73向同一方向(图1中的上方向或者下方向)位移。在此，由于梁部件73配置于两个磁致伸缩棒2、2之间，因此在各磁致伸缩棒2位移时，它们与梁部件73相互不接触。

如图6所示，这种发电装置1利用外螺纹件44将第一块体4固定于箱体100。在该状态下，在相对于第二块体5向下方向施加外力而使第二块体5向下方位移之后，若取消该外力，则第二块体5在上下方向上振动。在第二块体5振动时，若第二块体5相对于第一块体4朝向下方位移(转动)，即、若前端相对于磁致伸缩棒2的基端朝向下方位移，则梁部件73以在轴向上伸长的方式变形，磁致伸缩棒2以在轴向上收缩的方式变形。另一方面，若第二块体5朝向上方位移(转动)，即、若前端相对于磁致伸缩棒2的基端朝向上方位移，则梁部件73以在轴向上收缩的方式变形，磁致伸缩棒2以在轴向上伸长的方式变形。其结果，根据逆磁致伸缩效应，磁致伸缩棒2的透磁率变化，从而通过磁致伸缩棒2的磁力线的密度(在轴向上贯穿线圈3的内腔部的磁力线的密度)变化。由此，在线圈3产生电压。

在该发电装置1中，对由两个磁致伸缩棒2、2和梁部件73构成的梁的前端(第二块体5)施加外力，在使其前端(一端)相对于基端(另一端)位移而使磁致伸缩棒2、2以及梁部件73变形时，积蓄于梁部件73的弹性能量比积蓄于两个磁致伸缩棒2、2的弹性能量大。

如上所述，在发电装置1中，两个磁致伸缩棒2、2和梁部件73作为对置的一对梁发挥功能。在该发电装置1中，若相对于第二块体5施加外力，则各磁致伸缩棒2以及梁部件73分别向相同方向位移，两个磁致伸缩棒2、2以及梁部件73弯曲变形，并且两个磁致伸缩棒2、2以及梁部件73中的一方以伸长的方式变形，另一方以收缩的方式变形。伴随该变形，各磁致伸缩棒2以及梁部件73积蓄弹性能量，通过该弹性能量变换为运动能量，从而第二块体5在上下方向上振动。

在发电装置1中，通过外力的施加而积蓄于梁部件73的弹性能量较大，因此用于使第二块体5在上下方向上振动的运动能量也能够变大。并且，通过第二块体5的振动，运动能量被磁致伸缩棒2、2的变形(向伸长、收缩方向的变形)高效地消耗，从而能够提高发电装置的发电效率。

此外，通过变形积蓄于如发电装置1那样构成一对梁的各部件上的弹性能量U[J]使用各部件的弹簧常数K[N/m]、位移量(挠曲量)ΔS[m]，由下述(2)式表示。

U＝1/2×K×ΔS²(2)

在发电装置1中，通过外力的施加，梁部件73以及各磁致伸缩棒2向相同方向位移，各自的位移量大致相等。因此，通过使梁部件73的弹簧常数比磁致伸缩棒2的弹簧常数大，能够使积蓄于梁部件73的弹性能量比积蓄于各磁致伸缩棒2的弹性能量大。

另外，在发电装置1中，梁部件73以及磁致伸缩棒2的变形包括：向各部件的前端位移方向、即、各部件弯曲的方向(图3中为上下方向)的变形(弯曲变形)；以及向各部件伸长或者收缩的方向的变形。因此，伴随变形而积蓄于各部件的弹性能量成为将伴随弯曲变形的弹性能量、和伴随向伸长、收缩方向的变形的弹性能量合起来得到的能量。

一般地，在向某梁部件的弯曲方向以及伸长、收缩方向分别施加了相同外力的情况下，伴随弯曲变形而积蓄于部件的弹性能量的大小与伴随向伸长、收缩方向的变形而积蓄于部件的弹性能量的大小相比较大。具体而言，伴随弯曲变形而积蓄于部件的弹性能量为伴随向伸长、收缩方向的变形而积蓄于部件的弹性能量的数十倍。

因此，在发电装置1中，为了使积蓄于梁部件73的弹性能量更大，优选构成为，相比向伸长、收缩方向的变形，能够通过弯曲变形在梁部件73高效地积蓄弹性能量。

另一方面，磁致伸缩棒2通过在伸长、收缩方向上变形，其透磁率变化，通过磁通密度变化，有助于发电，但其透磁率不会因弯曲变形而变化。因此，磁致伸缩棒2优选构成为，相比弯曲变形，通过向伸长、收缩方向的变形，能够高效地积蓄弹性能量。

在此，关于具有基端固定于箱体、前端固定于可动部(质量部)的一对梁的构造体，对通过可动部的振动而施加各部件的力、力矩进行说明。

图7是具有关于基端固定于箱体、前端固定于可动部(质量部)的一对平行的梁(梁部件以及磁致伸缩棒)的构造体，用于对通过可动部的振动而施加各部件的力、力矩进行说明的侧视图。

更为具体而言，图7(a-1)～(a-3)分别表示构成各梁的梁部件和磁致伸缩棒暂时具有相同杨氏模量、形状的情况的构造体。图7(b-1)作为梁部件，与图7(a-1)所示的构造体的梁部件相比，使用其横截面面积以及杨氏模量大的部件，仅用梁部件来支撑可动部的构造体。另外，图7(b-2)以及(b-3)分别表示图7(b-1)所示的构造体的梁部件、由横截面面积以及杨氏模量比该梁部件小的磁致伸缩棒构成一对梁的构造体。

此外，将图7中的上侧称为“上”或者“上侧”，将图7中的下侧称为“下”或者“下侧”。

在梁部件和磁致伸缩棒具有相同杨氏模量以及相同形状的情况下，若对可动部向下方向施加外力，且使可动部向下方向位移，则梁部件以及磁致伸缩棒分别向下方向弯曲变形。并且，梁部件沿伸长的方向变形，磁致伸缩棒沿收缩的方向变形(参照图7(a-2))。在该状态下，若去除施加可动部的外力，则可动部向上方向位移，而梁部件以及磁致伸缩棒分别向上方向弯曲变形。并且，梁部件沿收缩的方向变形，磁致伸缩棒沿伸长的方向变形(参照图7(a-3))。然后，伴随可动部向上下方向的振动，通过可动部所产生的旋转力矩，梁部件以及磁致伸缩棒反复进行弯曲变形以及向伸长、收缩方向的变形。通过该可动部的振动，梁部件以及磁致伸缩棒沿位移的方向(弯曲方向、伸长、收缩方向)被施加力。

另一方面，图7(b-1)所示的构造体是使用与图7(a-1)所示的构造体的梁部件相比、其横截面面积以及杨氏模量大的部件作为梁部件，并仅由梁部件支撑可动部的结构。在该结构中，若对可动部施加外力而使可动部向下方向位移，则梁部件向下方向弯曲变形，但在伸长、收缩方向上几乎不变形。该状态下，若去除施加可动部的外力，则可动部向上方向位移而梁部件向上方向弯曲变形，但在伸长、收缩方向上几乎不变形。然后，伴随可动部向上下方向的振动，梁部件也向上下方向位移，但此时，梁部件在伸长、收缩方向上几乎不变形，仅在大致弯曲方向上变形。即、梁部件通过施加可动部的外力而仅被施加向大致弯曲方向的力。

如图7(b-2)以及(b-3)所示，在这种构造体上追加横截面面积以及杨氏模量比梁部件小的磁致伸缩棒，成为由梁部件和磁致伸缩棒构成一对梁的构造体。即使在该构造体中，梁部件也通过施加可动部的外力而仅被施加向大致弯曲方向的力。在该构造体中，由于磁致伸缩棒的刚性与梁部件相比较小，因此在梁部件通过可动部的振动而弯曲变形时，磁致伸缩棒相对于梁部件的弯曲变形而从属地弯曲变形。这种磁致伸缩棒通过施加可动部的外力基本上不被施加向弯曲方向的力，而仅被施加向大致伸长、收缩方向的力。

即、在图7(b-2)以及(b-3)所示的构造体中，通过施加可动部的外力，在梁部件上主要积蓄伴随弯曲变形的弹性能量，在磁致伸缩棒上主要积蓄伴随向伸长、收缩方向的变形的弹性能量。在将该图7(b-2)以及(b-3)所示的构造体应用于发电装置的情况下，能够更加提高其发电效率。

以下，对在图7所示那样的构造体中，在向可动部(质量部)施加了外力时、积蓄于各部件的弹性能量进行详细说明。

图8是关于具有基端固定于箱体、前端固定于可动部(质量部)的一对平行的梁(梁部件以及磁致伸缩棒)的构造体，用于说明对可动部施加了外力时、积蓄于各部件的弹性能量的侧视图。

另外，将图8中的上侧称为“上”或者“上侧”，将图8中的下侧称为“下”或者“下侧”。

此外，在图8所示的构造体中，梁部件以及磁致伸缩棒的长度分别是Lh[m]、Lj[m]，大致相等(Lh≒Lj)。另外，梁部件以及磁致伸缩棒各自横截面形状(短边方向的截面形状)沿长边方向大致恒定，梁部件以及磁致伸缩棒的横截面面积分别是Ah[m²]、Aj[m²]。另外，梁部件以及磁致伸缩棒的构成材料的杨氏模量分别是Eh[N/m]、Ej[N/m]。另外，梁部件以及磁致伸缩棒的横截面(短边方向的截面)中的截面二次力矩分别是Ih[m⁴]、Ij[m⁴]。

将该构造体整体的弹簧常数设为Kf[N/m]，将相对于可动部向下方向施加的外力设为Ff[N]，将通过所施加的外力而向下方向的位移量(挠曲量)设为ΔSf[m]。该情况下，通过所施加的外力Ff，积蓄于该构造体的弹性能量Uf[J]由下述(2-1)式表示。

Uf＝1/2×Ff×ΔSf＝1/2×Kf×ΔSf² (2-1)

另外，在向可动部施加了外力Ff时，伴随可动部的位移，梁部件以及磁致伸缩棒向弯曲方向(图8中为上下方向)、伸长、收缩方向(各部件的长边方向)变形。

此时，梁部件以及磁致伸缩棒的前端的向弯曲方向的位移量(挠曲量)分别是ΔSmh[m]、ΔSmj[m]，大致相等(ΔSmh≒ΔSmj)。另外，梁部件以及磁致伸缩棒的弯曲方向的力矩(在弯曲方向上施加的力)分别是Fmh[N]、Fmj[N]。另外，梁部件以及磁致伸缩棒的弯曲方向的弹簧常数分别是Kmh[N/m]、Kmj[N/m]。另外，伴随弯曲变形而积蓄于梁部件以及磁致伸缩棒的弹性能量分别是Umh[J]、Umj[J]。

另外，梁部件以及磁致伸缩棒的向伸长、收缩方向的变形量分别是ΔLh[m]、ΔLj[m]，大致相等(ΔLh≒ΔLj)。另外，在梁部件以及磁致伸缩棒的伸长、收缩方向上施加的力分别是ΔFh[N]、ΔFj[N]。另外，梁部件以及磁致伸缩棒的伸长、收缩方向的弹簧常数分别是Kh[N/m]、Kj[N/m]。另外，伴随向伸长、收缩方向的变形而积蓄于梁部件以及磁致伸缩棒的弹性能量分别是Uh[J]、Uj[J]。

在此，在向可动部施加了外力Ff时，积蓄于图8所示的构造体的弹性能量Uf使用伴随弯曲变形而积蓄于梁部件以及磁致伸缩棒的弹性能量Umh、Umj、和伴随向伸长、收缩方向的变形而积蓄于梁部件以及磁致伸缩棒的弹性能量Uh[J]、Uj[J]由下述(2-2)式表示。

Uf≒Umh+Umj+Uh+Uj (2-2)

伴随弯曲变形，积蓄于梁部件以及磁致伸缩棒的弹性能量Umh、Umj分别由下述(2-3)、(2-4)式表示。

Umh＝1/2×Kmh×ΔSmh² (2-3)

Umj＝1/2×Kmj×ΔSmj² (2-4)

如上所述，由于ΔSmh≒ΔSmj，因此弹性能量Umh、Umj满足下述(2-5)式的关系。

Umh∝Kmh、Umj∝Kmj (2-5)

在此，弯曲方向的弹簧常数Kmh、Kmj分别由下述(2-6)、(2-7)式表示。

Kmh＝3×Eh×Ih/Lh³ (2-6)

Kmj＝3×Ej×Ij/Lj³ (2-7)

另外，如上所述，由于Lh≒Lj，因此根据上述(2-5)～(2-7)式，弹性能量Umh、Umj满足下述(2-8)式的关系。

Umh∝Eh×Ih、Umj∝Ej×Ij (2-8)

从上述(2-8)式可知，伴随弯曲变形而积蓄于梁部件以及磁致伸缩棒的弹性能量与各部件的构成材料的杨氏模量×各部件的横截面的截面二次力矩的值成比例。因此，在发电装置1中，优选使梁部件73的构成材料的杨氏模量Eh×梁部件73的横截面的截面二次力矩Ih的值比磁致伸缩棒2的构成材料(磁致伸缩材料)的杨氏模量Ej×磁致伸缩棒2的横截面的截面二次力矩Ij的值大。即、在发电装置1中，优选梁部件73以及磁致伸缩棒2满足Eh×Ih＞Ej×Ij的关系。由此，能够使伴随弯曲变形而积蓄于梁部件73的弹性能量比伴随弯曲变形而积蓄于磁致伸缩棒2的弹性能量大，其结果，能够更加提高发电装置1的发电效率。

另一方面，伴随向伸长、收缩方向的变形积蓄于梁部件以及磁致伸缩棒的弹性能量Uh、Uj分别由下述(2-9)、(2-10)式表示。

Uh＝1/2×Fh×ΔLh (2-9)

Uj＝1/2×Fj×ΔLj (2-10)

另外，ΔLh以及ΔLj使用梁部件以及磁致伸缩棒的向伸长、收缩方向的弹簧常数Kh、Kj满足下述(2-11)式的关系。

ΔLh＝Fh/Kh、ΔLj＝Fj/Kj (2-11)

因此，根据上述(2-9)～(2-11)式，弹性能量Uh、Uj满足下述(2-12)、(2-13)式的关系。

Uh＝1/2×Fh²/Kh (2-12)

Uj＝1/2×Fj²/Kj (2-13)

在此，通过可动部的位移，在梁部件以及磁致伸缩棒的伸长、收缩方向上施加的力大致相等(Fh≒Fj)。因此，根据上述(2-12)以及(2-13)式，弹性能量Uh、Uj满足下述(2-14)式的关系。

Uh∝1/Kh、Uj∝1/Kj (2-14)

在此，伸长、收缩方向的弹簧常数Kh、Kj分别由下述(2-15)、(2-16)式表示。

Kh＝Eh×Ah/Lh (2-15)

Kj＝Ej×Aj/Lj (2-16)

另外，如上所述，由于Lh≒Lj，因此根据上述(2-14)～(2-16)式，弹性能量Uh、Uj满足下述(2-17)式的关系。

Uh∝1/(Eh×Ah)、Uj∝1/(Ej×Aj) (2-17)

根据上述(2-17)式可知，伴随向伸长、收缩方向的变形而积蓄于梁部件以及磁致伸缩棒的弹性能量与各部件的构成材料的杨氏模量×各部件的横截面面积的值成反比例。因此，在发电装置1中，优选使梁部件73的构成材料的杨氏模量Eh×梁部件73的横截面面积Ah的值比磁致伸缩棒2的构成材料(磁致伸缩材料)的杨氏模量Ej×磁致伸缩棒2的横截面面积Aj的值大。即、在发电装置1中，优选梁部件73以及磁致伸缩棒2满足Eh×Ah＞Ej×Aj的关系。由此，能够使伴随向伸长、收缩方向的变形而积蓄于磁致伸缩棒2的弹性能量比伴随向伸长、收缩方向的变形而积蓄于梁部件73的弹性能量大，其结果，能够更加提高发电装置1的发电效率。

此外，在Eh×Ih＞Ej×Ij的关系、以及Eh×Ah＞Ej×Aj的关系均满足的情况下，梁部件73以及磁致伸缩棒2得到以下的效果。即、能够使伴随弯曲变形而积蓄于梁部件73的弹性能量Umh比伴随弯曲变形而积蓄于磁致伸缩棒2的弹性能量Umj相对大。另外，能够使伴随向伸长、收缩方向的变形而积蓄于磁致伸缩棒2的弹性能量Uj比伴随向伸长、收缩方向的变形而积蓄于梁部件73的弹性能量Uh相对大。由此，通过对第二块体5施加外力，在梁部件73主要积蓄伴随弯曲变形的弹性能量，在磁致伸缩棒2主要积蓄伴随向伸长、收缩方向的变形的弹性能量。因此，在发电装置1中，能够更加提高其发电效率。

另外，在发电装置1中，优选梁部件73的构成材料的损失系数比构成磁致伸缩棒2的磁致伸缩材料的损失系数小。由此，能够使伴随梁部件73的变形的能量损失(构造衰减)比伴随磁致伸缩棒2的变形的能量损失(构造衰减)充分小。其结果，积蓄于梁部件73的弹性能量高效地变换为用于使第二块体5振动的运动能量。

在发电装置1中，伴随各磁致伸缩棒2的变形的能量损失比较大，但伴随梁部件73的变形的能量损失充分小，因此作为发电装置1整体，能够使伴随一对梁(磁致伸缩棒2、2以及梁部件73)的变形的能量损失充分小。由此，能够更加提高发电装置1的发电效率。

此外，在本说明书中，“损失系数”是用于评价抗振材料的抗振特性的指标。一般地，在由损失系数较大的材料构成的部件中，变形时产生较大的热能，运动能量的损失较大。另一方面，在由损失系数较小的材料构成的部件中，抑制变形时产生的热能，运动能量的损失较小。关于各材料的损失系数的具体的测定方法将于后文叙述。

另外，如上所述，梁部件73的构成材料如果是弱磁性材料或者非磁性材料，则没有特别限定，但作为损失系数比磁致伸缩材料小的材料，优选使用以下所示的材料。此外，在将构成连结部7的各部件(第一连结部件71、第二连结部件72以及梁部件73)一体形成的情况下，优选连结部7整体由以下所示的材料形成。

即、作为梁部件73(连结部7)的构成材料，优选使用不锈钢等弱磁性材料、铝、镁合金、钢合金、非磁性不锈钢等非磁性材料等。尤其是，更加优选使用作为非磁性不锈钢的一种的奥氏体系不锈钢。

在此，参照图9说明在相对于将基端固定于箱体的棒材的前端施加外力使其振动时，因棒材的构成材料的损失系数的不同产生的振动幅度(振幅)的随时间变化。

图9是表示关于由以铁-镓系合金为主要成分的磁致伸缩材料构成的磁致伸缩棒以及由非磁性不锈钢构成的棒材，以分别将基端固定于箱体上的状态，在对前端施加外力使其振动时、各前端的振幅的随时间变化的图表。

此外，就评价所使用的磁致伸缩棒而言，其构成材料(磁致伸缩材料)的损失系数为9×10^-3、杨氏模量为70GPa，长度为25mm、截面面积为1.5mm²。另外，就评价所使用的由非磁性不锈钢构成的棒材(梁部件)而言，其构成材料的损失系数为1×10^-4、杨氏模量为200GPa、长度为25mm、截面面积为1.5mm²。此外，图9中将在各棒材(磁致伸缩棒以及非磁性不锈钢的棒材)的前端，相对于其轴向沿垂直的方向施加1N的载荷而各棒材的前端开始振动之后的振幅(初始振幅)表示为100％。

如图9所示，由非磁性不锈钢构成的棒材(梁部件)与损失系数比该梁部件大的磁致伸缩棒相比，其前端的振幅的衰减缓慢。例如，磁致伸缩棒中，其前端的振幅直到衰减至初始振幅的50％的时间大约是82msec，与此相对，梁部件中，其前端的振幅直到衰减至初始振幅的50％的时间大约是210msec。从图9可知，与磁致伸缩棒相比，损失系数小的梁部件可抑制伴随其变形(振动)的能量损失。

梁部件73的构成材料的损失系数优选为6×10^-4以下，更加优选为2×10^-5～2×10^-4左右。在梁部件73的构成材料的损失系数满足上述条件的情况下，能够进一步降低伴随梁部件73的变形的热能损失。由此，积蓄于梁部件73的弹性能量能够更加高效地变换为用于使第二块体5振动的运动能量，能够更加提高发电装置1的发电效率。

另外，在将梁部件73的构成材料的损失系数设为η₁、将构成磁致伸缩棒2的磁致伸缩材料的损失系数设为η₂时，η₁/η₂的值优选为0.3以下，更加优选为0.01～0.2左右。在η₁/η₂的值满足上述条件的情况下，作为发电装置1整体，能够更加降低伴随磁致伸缩棒2、2以及梁部件73的变形的热能损失，其结果，能够更加提高发电装置1的发电效率。

此外，梁部件73的构成材料以及磁致伸缩材料的损失系数能够分别使用以与抗振钢板的振动衰减特性的实验方法相关的JIS规格规定的方法(JISG0602)、以使用悬臂梁法的ASTM规格规定的方法(ASTME756-83)等的方法来测定。

另外，梁部件73的构成材料和磁致伸缩材料的损失系数的大小关系例如能够利用以下的方法来评价。即、准备由各部件(梁部件73、磁致伸缩棒2)的构成材料构成的棒材，在将棒材的基端作为固定端、将前端作为可动端而悬臂支撑的状态下，通过使其可动端振动，并利用位移计等对该振动进行测定，从而能够对各部件的损失系数进行相对地评价。

另外，这种梁部件73的构成材料的杨氏模量优选为80～200GPa左右，更加优选为100～190GPa左右，进一步优选为120～180GPa左右。

这种梁部件73优选其横截面形状(短边方向的截面形状)沿长边方向大致恒定。梁部件73的平均厚度没有特别限定，但优选为0.3～10mm左右，更加优选为0.5～5mm左右。另外，梁部件73的平均横截面面积优选为0.2～200mm²左右，更加优选为0.5～50mm²左右。

另外，在发电装置1中，在侧面观察时的磁致伸缩棒2、2与梁部件73的间隔(以下也称为“梁间隔”)也能够自由设计。具体地，通过对从设于各块体4、5的狭缝411、501至其上表面(在第一块体4中为高背部41的上表面)的长度(高度)进行调整，从而能够自由设计这些梁间隔。

如上所述，在发电装置1中，能够使线圈3的体积充分大，并且能够自由设计各磁致伸缩棒2与梁部件73的梁间隔。以下对梁间隔与发电装置1的发电效率的关系进行说明。

图10是示意性地表示相对于基端固定于箱体的一个棒材(一个梁)的前端，向下方向施加了外力的状态的侧视图。图11是示意性地表示相对于基端固定于箱体的对置的一对平行的梁(平行梁)的前端，向下方向施加了外力的状态的侧视图。图12是示意性地表示施加于前端被施加了外力的一对平行梁的应力(伸长应力、收缩应力)的图。

此外，将图10～图12中的上侧称为“上”或者“上侧”，将图10～图12中的下侧称为“下”或者“下侧”。另外，将图10～图12中的左侧称为“基端”，将图10～图12中的右侧称为“前端”。

在相对于一个梁的前端以向下方弯曲变形的方式施加了外力的情况下，如图10所示，伴随梁的弯曲变形，对梁施加应力，在梁上侧产生均匀的拉伸(伸长)应力、在梁下侧产生均匀的压缩(收缩)应力。另一方面，在相对于具有恒定梁间隔的平行梁的前端施加了外力的情况下，各梁如图10所示那样弯曲变形，并且如图11所示那样，为了在外力的施加前后将前端侧的梁间隔保持为恒定而以进行平行联杆动作的方式变形。在这种平行梁中，梁间隔越大、该平行联杆动作表现的越明显，反之，梁间隔越小、平行联杆动作被抑制，而进行图10所示那样的与一个梁的弯曲变形接近的变形。

因此，在梁间隔比较大的平行梁的结构中，弯曲变形和平行联杆动作引起的变形混合存在，由此各梁变形成图12所示那样的大致S字状。在平行梁向下侧变形时，优选在上侧的梁产生均匀的伸长应力，如图12所示，尽管在中央部产生伸长应力A，但在基端侧的下部以及前端侧的上部产生较大的收缩应力B。另外，优选在下侧的梁产生均匀的收缩应力，尽管在中央部产生收缩应力B，但在基端侧的上部以及前端侧的下部产生较大的伸长应力A。即、由于在各梁产生的伸长应力和收缩应力这双方均较大，因此不会使在梁整体产生的任意一方的应力(伸长应力或者收缩应力)的绝对值变大。在使用磁致伸缩棒作为这种平行梁的情况下，不会使磁致伸缩棒中的磁通密度的变化量变大。

此外，在施加了偏置磁场的磁致伸缩棒中，产生的应力(伸长应力或者收缩应力)的大小与磁通密度的变化量具有如下所示的关系。

图13是表示在由以铁-镓系合金(杨氏模量：大约70GPa)为主要成分的磁致伸缩材料构成的磁致伸缩棒中，与所施加的应力相应的、施加的磁场(H)与磁通密度(B)的关系的图表。

此外，在图13中，(a)表示在磁致伸缩棒未产生应力的状态，(b)表示在磁致伸缩棒产生了90MPa的收缩应力的状态，(c)表示在磁致伸缩棒产生了90MPa的伸长应力的状态，(d)表示在磁致伸缩棒产生了50MPa的收缩应力的状态，(e)表示在磁致伸缩棒产生了50MPa的伸长应力的状态。

如图13所示，与未产生应力的状态的磁致伸缩棒相比，在产生了伸长应力的磁致伸缩棒中，其透磁率变高的结果是沿轴向通过磁致伸缩棒的磁力线的密度(磁通密度)变高((c)以及(e))。另一方面，与未产生应力的状态的磁致伸缩棒相比，在产生了收缩应力的磁致伸缩棒中，其透磁率变低的结果是通过磁致伸缩棒的磁通密度变低((b)以及(d))。

因此，在图13中所示的施加了恒定的偏置磁场的状态下，若使磁致伸缩棒的另一端相对于一端振动(位移)，而使磁致伸缩棒交替地产生90MPa的伸长应力和90MPa的收缩应力，则通过磁致伸缩棒的磁通密度的变化量成为1T左右，其变化量成为最大(参照(b)、(c))。另一方面，若使在该磁致伸缩棒产生的伸长应力以及收缩应力降低至50MPa，则通过磁致伸缩棒的磁通密度的变化量变小(参照(d)、(e))。

因此，为了增大通过磁致伸缩棒的磁通密度的变化量，需要充分增大在磁致伸缩棒产生的恒定方向的应力(伸长应力或者收缩应力)。此外，如果是由上述磁致伸缩材料构成的磁致伸缩棒，则通过使70MPa以上的伸长应力和70MPa以上的收缩应力交替产生，从而能够充分增大通过磁致伸缩棒的磁通密度的变化量。

根据以上那样的理由，在发电装置1中，根据提高其发电效率的观点，希望通过减小各磁致伸缩棒2与梁部件73的梁间隔而抑制梁的平行联杆动作，来接近图10所示那样的一个梁的弯曲变形举动。在发电装置1中，由于线圈3的体积不会被各磁致伸缩棒2与梁部件73的梁间隔限制，因此即使充分增大线圈3的体积，也能够将各磁致伸缩棒2与梁部件73的梁间隔设计得充分小。由此，即使增大线圈3的体积，也能够使在磁致伸缩棒2产生的应力均匀，能够更加提高发电装置1的发电效率。

此外，作为应用发电装置1的开关，没有特别限定，例如不设置电源(外部电源)以及信号线的配线也发挥功能，例如，能够用于住宅照明用无线开关、住宅安全用系统(尤其是通过无线知道窗、门的操作检测的系统)等。

另外，通过在车辆的各开关应用发电装置1，从而不需要设置电源以及信号线的配线。因此，不仅削减组装工时，而且还减轻设于车辆的配线所需要的重量，得到车辆等的轻型化，而抑制施加于轮胎、车体、发动机的负载，还能够有助于安全性。

另外，发电装置1除了作为开关使用以外，还能够安装于泵、空调用管道等振动体的箱体来使用。具体地，将第一块体4固定于振动体的箱体，通过来自振动体的振动，也可以相对于第二块体5而施加向上下方向的外力或者振动。

此外，作为这样的振动体，例如是通过管、管道来使蒸汽、水、燃料油、气体(空气、燃气等)等移动(排气、换气、吸气、废液、循环)的装置，可列举大型设置、大楼、车站等的配管、空调用管道。另外，作为安装发电装置1的振动体，并不限于这种配管、空调用管道，例如可列举输送机(货车、汽车、卡车的车箱)、构成路线的轨道(枕木)、高速道路、隧道的壁面板、架桥、泵、蜗轮等设备等。

在这些振动体产生的振动是作为目的的介质(空调用管道的情况下，通过管道内的气体等)的移动不需要的振动，成为产生噪音、不快的振动的原因。通过在这种振动体安装上述发电装置1，从而能够将该不需要的振动(运动能量)变换(再生)为电能而得到。

该发电装置1能够作为传感器、无线装置等的电源来使用。例如，能够在具有发电装置1、传感器以及无线装置的系统中利用。在该系统中，通过利用由发电装置1得到的电能(电力)来驱动传感器，从而能够对设施居住空间的照度、温度、湿度、压力、噪音进行计测。并且，通过利用由发电装置1得到的电力来驱动无线装置，从而由传感器计测的数据作为检测数据被发送到外部设备(服务器、主机等)，能够作为各种控制信号、监视信号来利用。另外，发电装置1作为监视车辆的各部的状态的系统(例如，轮胎空气压传感器、安全带佩戴检测传感器)也能够利用。另外，通过发电装置1，如此地将不需要的振动变换为电力，从而也得到降低来自振动体的噪音、不快的振动的效果。

此外，发电装置1的发电量没有特别限定，但优选为20～2000μJ左右。如果发电装置1的发电量(发电能力)在上述范围内，则例如通过组合发电装置1和无线装置，从而能够有效地利用于上述的住宅照明用无线开关、住宅安全用系统等。

另外，在本实施方式的发电装置1中，配置成在俯视时，卷绕于各磁致伸缩棒2的线圈3和梁部件73不重叠，但也可以是线圈3的一部分与梁部件73重叠的结构。具体地，在俯视时，磁致伸缩棒2和梁部件73不重叠，但也可以是线圈3的端部和梁部件73的端部重叠的结构。即使是该结构，也能够充分确保线圈3的卷绕空间，并且在线圈3和梁部件73不接触的范围，充分缩小磁致伸缩棒2和梁部件73的梁间隔，从而能够得到与由上述发电装置1得到的效果相同的效果。

另外，在本实施方式的发电装置1中，作为对置的梁，具备两个磁致伸缩棒2、2和一个梁部件73。但是，本实施方式的发电装置1并不限定于此，也可以做成以下那样的结构。

例如，连结部也可以构成为具备连结第一连结部件以及第二连结部件的长度方向的两端部彼此的两个梁部件。在该结构中，由于各梁部件配置于磁致伸缩棒的外侧，因此即使增大线圈的体积，也能够缩小磁致伸缩棒彼此的间隔而减小发电装置的宽度方向的尺寸。此外，即使是该结构，也能够得到与上述的本实施方式相同的效果。

另外，发电装置能够做成具备两个以上的磁致伸缩棒和一个以上的梁部件的结构。此外，在变更磁致伸缩棒以及梁部件的总数的情况下，优选其总数为奇数。具体地，可列举磁致伸缩棒的个数：梁部件的个数为2：3、3：2、3：4、4：3、4：5等的结构。在这种结构中，由于作为梁发挥功能的磁致伸缩棒和梁部件沿发电装置的宽度方向对称地配置，因此施加于磁致伸缩棒、第一以及第二块体、连结部的应力的平衡变得良好。

此外，在这种结构的情况下，在将梁部件73的弹簧常数设为A[N/m]、将梁部件73的个数设为X[根]、将磁致伸缩棒2的弹簧常数设为B[N/m]、将磁致伸缩棒2的个数设为Y[根]时，优选A×X的值与B×Y的值大致相等。由此，能够相对于第一块体4使第二块体5向上下方向顺畅而且可靠地位移。

另外，在上述的说明中，通过将各外螺纹件43、53螺纹结合于各内螺纹部412、501，来进行磁致伸缩棒2的两端部21、22和各块体4、5的固定以及连结部7和各块体4、5的连结。但是，各部件的固定、连结并不限定于上述方法。例如，也可以利用焊接(激光焊接、电焊)、销的压入、粘接剂的粘接等的方法来对各部件进行固定、连结。

＜第二实施方式＞

以下，本发明的发电装置的第二实施方式进行说明。

图14是表示本发明的发电装置的第二实施方式的立体图。

此外，在以下的说明中，将图14中的上侧称为“上”或者“上方”，将图14中的下侧称为“下”或者“下方”。另外，将图14中的纸面右里侧称为“前端”、将图14中的纸面左近前侧称为“基端”。

以下，关于第二实施方式的发电装置，以与上述第一实施方式的发电装置的不同点为中心进行说明，对于相同的事项，省略其说明。

图14所示的发电装置1具有：在外周卷绕有线圈3的磁致伸缩棒2以及梁部件73；分别连结这些基端部彼此以及前端部彼此的连结磁轭48以及连结磁轭58；与磁致伸缩棒2以及梁部件73并排设置的磁轭82；以及设于连结磁轭48与磁轭82之间以及连结磁轭58与磁轭82之间的两个永久磁铁6。另外，基端侧的连结磁轭48固定于支撑部49，前端侧的连结磁轭58固定于锤部(质量部)59。

另外，在本实施方式的发电装置1中，磁致伸缩棒2和梁部件73在厚度方向上并排设置，与第一实施方式的发电装置1相同地构成为，磁致伸缩棒2和梁部件73的梁间隔从基端朝向前端而变小。

此外，作为本实施方式的磁致伸缩棒2、线圈3以及梁部件73，能够使用在第一实施方式所述的各部件。

连结磁轭48与磁致伸缩棒2的基端部21以及梁部件73的基端部连结。

在连结磁轭48形成有上下两个狭缝481、482，在下侧的狭缝481插入磁致伸缩棒2的基端部21，在上侧的狭缝482插入梁部件73的基端部，并利用销483固定。

该连结磁轭48在其基端侧固定于支撑部49。

支撑部49呈平板状，在其前端侧的大致中央形成有在宽度方向上贯通的槽部491。在该槽部491插入、固定连结磁轭48。

在本实施方式的发电装置1中，通过将支撑部49的基端固定于箱体100，从而磁致伸缩棒2以其基端为固定端、以前端为可动端而被悬臂支撑。

连结磁轭58与磁致伸缩棒2的前端部22以及梁部件73的前端部连结。

在连结磁轭58形成有上下两个狭缝581、582，在下侧的狭缝581插入磁致伸缩棒2的前端部22，在上侧的狭缝582插入梁部件73的基端部，并利用销583固定。在连结磁轭58中，狭缝581、582间的分离距离比连结磁轭48的狭缝481、482间的分离距离短，由此，磁致伸缩棒2和梁部件73的梁间隔从基端朝向前端而变小。

该连结磁轭58在其前端侧固定于锤部59。

锤部59呈平板状，在其基端侧的大致中央形成有在宽度方向上贯通的槽部591。在该槽部591插入、固定连结磁轭58。

锤部59与连结磁轭58一起作为相对于磁致伸缩棒2施加外力、振动的锤发挥功能。相对于第二块体5向下方向施加外力而使第二块体5向下方位移。然后，若去除外力，则第二块体5在上下方向上振动。由此，磁致伸缩棒2以其基端为固定端，前端在上下方向上进行往复移动(前端相对于基端相对地位移)。

此外，各连结磁轭48、58、支撑部49以及锤部59的构成材料能够使用与上述第一实施方式中的构成第一块体4以及第二块体5的各种材料相同的材料。

磁轭82呈长尺寸的平板状，与磁致伸缩棒2以及梁部件73在宽度方向上并排设置。作为磁轭82的构成材料，能够使用与上述的第一实施方式中的构成第一块体4以及第二块体5的各种材料相同的材料。

永久磁铁6与上述第一实施方式的发电装置1的永久磁铁6相同，呈圆柱状。作为这种永久磁铁6的构成材料，能够使用与上述的第一实施方式的永久磁铁6相同的材料。

在本实施方式中，如图14所示，设于连结磁轭48与磁轭82之间的永久磁铁6配置为使S极处于连结磁轭48侧、使N极处于磁轭82侧，设于连结磁轭58与磁轭82之间的永久磁铁6配置为使S极处于磁轭82侧、使N极处于连结磁轭58侧。由此，在发电装置1形成绕顺时针的磁场环。

在本实施方式的发电装置1中，与上述第一实施方式的发电装置1相同，在向第二块体5施加外力且使其前端相对于基端位移而使磁致伸缩棒2以及梁部件73变形时，积蓄于梁部件73的弹性能量比积蓄于磁致伸缩棒2的弹性能量大。由此，在积蓄于磁致伸缩棒2以及梁部件73的弹性能量变换成运动能量时，梁部件73所具有的运动能量比磁致伸缩棒2所具有的运动能量大。由此，磁致伸缩棒2通过梁部件73而效率良好地变形，其结果，能够提高发电装置1的发电效率。

另外，在本实施方式的发电装置1中，构成为，在侧面观察时，磁致伸缩棒2和梁部件73的梁间隔从基端朝向前端而变小。换言之，磁致伸缩棒2和梁部件73成为从基端向前端施加有锥形的梁构造(锥形梁构造)(参照图14)。在该结构中，由磁致伸缩棒2和梁部件73构成的一对梁从基端朝向前端而向位移方向(上下方向)的刚性变低。因此，若向锤部59施加外力，则磁致伸缩棒2以及梁部件73能够顺畅地向位移方向(上下方向)位移，其结果，能够减少磁致伸缩棒2产生的应力在厚度方向的不均。由此，能够使磁致伸缩棒2产生均匀的应力，能够更加提高发电装置1的发电效率。

此外，在侧面观察时，磁致伸缩棒2与梁部件73所成的角度(锥形角度)没有特别限定，但优选为0.5～10°左右，更加优选为1～7°左右。如果磁致伸缩棒2与梁部件73所成的角度在上述范围内，则即使由磁致伸缩棒2和梁部件73构成上述锥形梁构造，也能够充分缩小在基端侧的磁致伸缩棒2与梁部件73的梁间隔。由此，能够通过磁致伸缩棒2产生更加均匀的应力。

此外，在本实施方式中，也可以做成将线圈3卷绕于磁轭82的外周来代替卷绕于磁致伸缩棒2的结构。由于伴随磁致伸缩棒2中的磁通密度的变化，通过磁轭82的磁通密度也同样地变化，因此与上述结构的发电装置1相同地使线圈3产生电压。另外，在该结构中，通过增大各连结磁轭48、58的宽度、或者各永久磁铁的厚度，从而能够增大磁致伸缩棒2以及梁部件73与磁轭82的间隔，因此能够增大线圈体积。由此，能够更加提高发电装置1的发电效率。

此外，各部件的固定、连结例如能够利用螺纹固定、销的压入、焊接、粘接剂的粘接等的方法来对各部件彼此进行固定、连结。

即使通过该第二实施方式的发电装置1，也产生与上述第一实施方式的发电装置1相同的作用、效果。

以上，基于图示的实施方式对本发明的发电装置进行了说明，但本发明并不限定于此。各结构能够置换为能发挥同样的功能的任意的结构、或者附加任意的结构。

例如，也能够组合上述第一以及第二实施方式的任意的结构。

另外，也能够省略两个永久磁铁中的一方，也能够将永久磁铁的一方或者双方置换为电磁铁。并且，本发明的发电装置也能够做成省略双方的永久磁铁且使用外部磁场(外部磁场)进行发电的结构。

另外，磁致伸缩棒以及梁部件的横截面形状均呈长方形状，但也可以是例如圆形状、椭圆形状、三角形状、正方形状、六边角形状那样的多边形状。

另外，上述各实施方式设为永久磁铁呈圆柱状，但也可以呈平板状、方柱状、三角柱状。

产业上的可利用性

根据本发明，在对梁施加外力且使其一端相对于另一端位移而使磁致伸缩棒以及梁部件弯曲变形时，积蓄于梁部件的弹性能量比积蓄于磁致伸缩棒的弹性能量大。若从该状态去除施加梁的外力，则积蓄于磁致伸缩棒以及梁部件的弹性能量变换成用于使梁(发电装置)的一端振动的运动能量。在本发明的发电装置中，通过外力的施加，积蓄于梁部件的弯曲变形引起的弹性能量较大，因此能够使用于使梁一端振动的运动能量也变大。并且，通过该梁的一端的振动，运动能量在磁致伸缩棒的变形(向伸长或者收缩的方向的变形)中被效率良好消耗，从而能够提高发电装置的发电效率。因此，本发明具有产生上的可利用性。

Claims (9)

1.一种发电装置，其特征在于，具有：

梁，其具备至少一个磁致伸缩棒、和梁部件，且一端相对于另一端能够位移，该至少一个磁致伸缩棒由磁致伸缩材料构成且使磁力线沿轴向通过，该梁部件与该至少一个磁致伸缩棒对置并具有对上述磁致伸缩棒施加应力的功能；以及

线圈，其配置成上述磁力线沿轴向通过，基于其密度的变化而产生电压，

构成为在使上述梁位移而上述磁致伸缩棒以及上述梁部件变形时，积蓄于上述梁部件的弹性能量比积蓄于上述磁致伸缩棒的弹性能量大，

上述磁致伸缩棒以及上述梁部件各自短边方向的截面形状大致恒定，

在将构成上述梁部件的材料的杨氏模量设为Eh[N/m²]、将上述梁部件的短边方向的截面中的截面二次力矩设为Ih[m⁴]、将上述磁致伸缩材料的杨氏模量设为Ej[N/m²]、将上述磁致伸缩棒的短边方向的截面中的截面二次力矩设为Ij[m⁴]时，满足Eh×Ih＞Ej×Ij的关系。

2.根据权利要求1所述的发电装置，其特征在于，

在将上述梁部件的短边方向的截面面积设为Ah[m²]、将上述磁致伸缩棒的短边方向的截面面积设为Aj[m²]时，上述磁致伸缩棒以及上述梁部件满足Eh×Ah＞Ej×Aj的关系。

3.根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，

上述梁部件的构成材料的损失系数比上述磁致伸缩材料的损失系数小。

4.根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，

在将上述梁部件的构成材料的损失系数设为η1、将上述磁致伸缩材料的损失系数设为η2时，η1/η2的值为0.3以下。

5.根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，

上述磁致伸缩棒和上述梁部件配置成在侧面观察时不重叠。

6.根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，

在侧面观察时，上述磁致伸缩棒与上述梁部件的间隔在上述梁的上述一端比上述另一端小。

7.根据权利要求1或2所述的发电装置，其特征在于，

上述至少一个磁致伸缩棒具有并排设置的两个以上的上述磁致伸缩棒，

各上述磁致伸缩棒和上述梁部件配置成在俯视时不重叠。

8.根据权利要求7所述的发电装置，其特征在于，

在俯视时，上述梁部件配置于上述磁致伸缩棒彼此之间。

9.根据权利要求7所述的发电装置，其特征在于，

上述线圈卷绕于各上述磁致伸缩棒的外周，

各上述线圈和上述梁部件配置成在俯视时不重叠。