JP2003126560A - 発電機能を備えたヨーヨー - Google Patents

Abstract

(57)【要約】 【課題】 ヨーヨーを構成する回転体の回転により、発
電を行うことができるようにする。 【解決手段】 上ハウジング部４は、カバー体４１、回
路基板４２、磁性材料基板４３、巻線コイル４４、ＬＥ
Ｄ４５から構成される。中間ハウジング部５には、嵌込
板５１、磁石５２、軸受５３から構成される。ヨーヨー
１の紐巻部２ａに紐を巻き付けた後、ヨーヨー１を投げ
降ろすと、上ハウジング部４が回転軸２とともに回転す
るのに対し、中間ハウジング部５は回転軸２とともに回
転せずに、静止状態を維持するため、上ハウジング部４
に備えられた巻線コイル４４を貫く、磁束密度が変化す
る。これにより、巻線コイル４４に起電力が誘導され
る。誘導された起電力は、回路基板４２に備えられた回
路により適宜処理され、ＬＥＤ４５に供給される。ＬＥ
Ｄ４５は、回路基板４２から供給された電力により点灯
する。

Description

【発明の詳細な説明】

【０００１】

【発明の属する技術分野】この発明は、玩具のヨーヨー
に関し、特に、回転体の回転を利用し発電を行うことが
できる発電機能を備えたヨーヨーに関する。

【０００２】

【従来の技術】近年の電気製品の増加により、化石燃料
燃焼による環境破壊や化石燃料の枯渇などが問題になっ
てきている。今日では、玩具においても、面子、駒、将
棋、双六、からくり人形といった電気を使用しない玩具
に代わり、電気を使用する玩具が主流となり、玩具によ
る環境負荷も増加している。

【０００３】ところで、玩具として広く親しまれている
ヨーヨーにおいては、回転体を構成する筐体内部に電池
を装着し、この電池から供給される電力により、回転体
の側面に備えられた発光体を点灯させるものが提案され
ている（実願平６−１６７０８、特開平１１−２０９９
２６および特開平１１−２４４５４３）。

【０００４】

【発明が解決しようとする課題】ところが、従来の発光
体を備えたヨーヨーでは、発光体を点灯させるために電
池を使用するため、電力消費による環境負荷が避けられ
なかった。

【０００５】また、従来の発光体を備えたヨーヨーで
は、電池の電力が放電しきってしまった場合には、ユー
ザが回転体を構成する筐体を開き、電池を交換する煩わ
しい作業をしなければならなかった。

【０００６】また、従来の発光体を備えたヨーヨーで
は、装着する小型電池の寿命が短いため、電池を頻繁に
取り替えなければならず、ユーザの経済的負担となって
いた。

【０００７】したがって、この発明の第１の目的は、電
力消費による環境負荷がない発電機能を備えたヨーヨー
を提供することにある。

【０００８】また、この発明の第２の目的は、ユーザが
電池を交換する煩わしい作業をする必要のない発電機能
を備えたヨーヨーを提供することにある。

【０００９】また、この発明の第３の目的は、電池交換
に伴うユーザの経済的負担を解消できる発電機能を備え
たヨーヨーを提供することにある。

【００１０】

【課題を解決するための手段】上記課題を解決するため
に、請求項１の発明は、軸により結合された一対の回転
体を備え、回転体の少なくとも一方が、第１のハウジン
グ部と第２のハウジング部とからなり、第１のハウジン
グ部および第２のハウジング部のどちらか一方のみが、
軸と共に回転するように構成されている発電機能を備え
たヨーヨーにおいて、第１のハウジング部は、第２のハ
ウジング部に対向する面に巻線コイルを備え、第２のハ
ウジング部は、第１のハウジング部に対向する面に磁石
を備えることを特徴とする発電機能を備えたヨーヨーで
ある。

【００１１】この発明では、ヨーヨーが、軸により結合
された一対の回転体を備え、回転体の少なくとも一方
が、第１のハウジング部と第２のハウジング部とからな
り、第１のハウジング部は、第２のハウジング部に対向
する面に巻線コイルを備え、第２のハウジング部は、第
１のハウジング部に対向する面に磁石を備え、第１のハ
ウジング部および第２のハウジング部のどちらか一方の
みが軸とともに回転するように構成されているため、ヨ
ーヨーを回転させると、巻線コイルを貫く磁束密度が変
化し、巻線コイルに起電力が誘導される。

【００１２】

【発明の実施の形態】以下、この発明の一実施形態につ
いて図面を参照しながら説明する。なお、以下の一実施
形態の全図においては、同一または対応する部分には同
一の符号を付す。

【００１３】図１は、この発明の一実施形態によるヨー
ヨー１の斜視図である。図２は、この発明の一実施形態
によるヨーヨー１の縦断面図である。

【００１４】図１に示すように、この発明の一実施形態
によるヨーヨー１は、一対の回転体３を、回転軸２の両
側より圧入して構成される。ここで、これらの回転体３
の間に、図示を省略した紐を巻き付けるための隙間１１
が形成されるように、一対の回転体３は、回転軸２に圧
入される。

【００１５】回転体３は、複数のハウジング部から構成
され、この発明の一実施形態においては、３つのハウジ
ング部、すなわち、上ハウジング部４、中間ハウジング
部５および底ハウジング部６から構成される。上ハウジ
ング部４と中間ハウジング部５との間には、磁気ギャッ
プ１３が形成され、中間ハウジング部５と底ハウジング
部６との間には、隙間１２が形成される。

【００１６】上ハウジング部４は、カバー体４１、回路
基板４２、磁性材料板４３、巻線コイル４４、ＬＥＤ
（light emitting diode）４５および検出部（後述す
る）から構成される。カバー体４１は、円盤状の形状を
有し、中心に軸孔４１ａが形成されている。

【００１７】また、カバー体４１の内側面４１ｃ側に
は、回路基板４２、磁性材料板４３および巻線コイル４
４を収納するための内部空間が形成されている。この内
部空間は、この発明の一実施形態においては、円柱状の
形状を有する。

【００１８】さらに、カバー体４１の外側面４１ｂ側に
は、ＬＥＤ４５を収納するための凹部４１ｄが形成され
ている。この発明の一実施形態においては、凹部４１ｄ
には、異なる色を発する複数のＬＥＤ４５、具体的に
は、赤色ＬＥＤ４５ａ、緑色ＬＥＤ４５ｂおよび青色Ｌ
ＥＤ４５ｃが備えられる。よって、この発明の一実施形
態によるヨーヨー１では、光の三原色である赤色
（Ｒ）、緑色（Ｇ）および青色（Ｂ）を点灯することが
できる。

【００１９】図３は、カバー体４１の外側面４１ｂ側の
側面図である。図３に示すように、軸孔４１ａを中心と
する円周上に、赤色ＬＥＤ４５ａ、緑色ＬＥＤ４５ｂお
よび青色ＬＥＤ４５ｃが設けられている。ここで、これ
らのＬＥＤ４５は、隣り合うＬＥＤ間の距離が均等にな
るように設けられている。具体的には、これらのＬＥＤ
４５は、仮想的な円周に内接する正３角形の各頂点の位
置にそれぞれ設けられている。

【００２０】なお、カバー体４１に備えられるＬＥＤ４
５の個数、種類および配置は、上述した一実施形態に限
定されるものではない。例えば、赤色ＬＥＤ、緑色ＬＥ
Ｄ、青色ＬＥＤ、黄色ＬＥＤおよび橙色ＬＥＤのうちの
少なくとも１つが、カバー体４１に備えられるようにし
てもかまわない。また、ＬＥＤ４５が、軸孔４１ａを中
心とした同心円上に配置するようにしてもかまわない。
さらに、ＬＥＤ４５が、カバー体４１の外曲面４１ｅに
配置されるようにしてもかまわない。さらにまた、多数
のＬＥＤ４５を、カバー体４１の外側面４１ｂおよび外
曲面４１ｅの少なくとも一方に配置し、これらのＬＥＤ
４５により文字や絵などの情報を表示するようにしても
かまわない。

【００２１】回路基板４２は、円板状の形状を有し、中
心に軸孔４２ａが形成されている。この回路基板４２
は、カバー体の内側面４１ｃに対して、例えば、接着剤
により固定される。

【００２２】回路基板４２には、後述する磁気回路から
供給される電力を適宜処理し、上述したＬＥＤ４５に供
給するための電気回路、例えば、整流回路および平滑回
路が備えられている。

【００２３】磁性材料板４３は、円板状の形状を有し、
中心に軸孔４３ａが形成されている。この磁性材料板４
３は、カバー体４１に固定された回路基板の４２に対し
て、例えば、接着剤により固定される。

【００２４】磁性材料板４３は、磁路を形成するための
ものであり、例えば鉄により構成されている。回路基板
４２に対向する面とは反対側の面には、複数の巻線コイ
ル４４が、軸孔４３ａを中心とする円周上に配置されて
いる。この発明の一実施形態においては、磁性材料板４
３上には、６つの巻線コイル４４が配置される。なお、
巻線コイル４４の出力部は、回路基板４２に備えられた
整流回路（後述する）の入力部に接続される。

【００２５】図４は、巻線コイル４４を配置する側の側
面図である。図４に示すように、台形状に巻かれた巻線
コイル４４が、軸孔４３ａを中心とする円周上に配置さ
れている。なお、磁性材料板４３に備えられる巻線コイ
ル４４の個数、形状および配置は、上述した一実施形態
に限定されるものではない。例えば、巻線コイル４４の
形状は、３角形状、４角形状および５角形状などの多角
形状であってもかまわない。さらには、巻線コイル４４
の形状は、円形状および楕円形状などの形状であっても
かまわない。また、巻線コイル４４が、軸孔４３ａを中
心とした同心円上に配置されるようにしてもかまわな
い。

【００２６】また、巻線コイル４４を配置する側の面に
は、上ハウジング部４に対する中間ハウジング部５の回
転を検出する検出部４６が備えられている。この検出部
４６は、図４に示すように、内曲面４１ｆに沿うように
して、磁性材料板４３上の２つの巻線コイル４４の間に
配置される。なお、検出部４６の出力部は、回路基板４
２に備えられた制御回路（後述する）の入力部に接続さ
れる。

【００２７】なお、上ハウジング部４は、回転軸２とと
もに回転するように、回転軸２の両端に固定されてい
る。具体的には、軸孔４１ａ、４２ｂおよび４３ｃと、
回転軸２の間に、接着剤が塗布され、カバー体４１、回
路基板４２および磁性材料板４３が、回転軸２に固定さ
れる。

【００２８】中間ハウジング部５は、嵌込板５１、磁石
５２、軸受５３および検出用磁石５４から構成される。
嵌込板５１は、円柱状の形状を有し、中心に軸孔５１ａ
が形成されている。また、上ハウジング部４に対向する
外側面５１ｂには、磁石５２を嵌め込むための第１の凹
部５１ｄが複数形成されているとともに、検出用磁石５
４を嵌め込むための第２の凹部５１ｅが形成されてい
る。この発明の一実施形態においては、第１の凹部５１
ｄは、６つ形成されている。さらに、底ハウジングと対
向する内側面５１ｃの中央部分には、軸受５３を嵌め込
むための第３の凹部５１ｆが形成されている。

【００２９】図５は、第１の凹部５１ｄが形成された外
側面５１ｂ側の側面図である。図６に示すように、楕円
状の第１の凹部５１ｄが、軸孔５１ａを中心とする円周
上に形成されるとともに、第２の凹部５１ｅが、嵌込板
５１の外周に沿って形成されている。なお、第１の凹部
５１ｄの個数、形状および配置は、上述した一実施形態
に限定されるものではない。例えば、第１の凹部５１ｄ
の形状は、３角形状、４角形状および５角形状などの多
角形状、円形状などであってもかまわない。また、第１
の凹部５１ｄを、軸孔５１ａを中心とした同心円上に配
置するようにしてもかまわない。

【００３０】磁石５２は、第１の凹部５１ｃと同一の形
状を有する。この磁石５２は、第１の凹部５１ｄに嵌め
込まれ、接着材などにより固定される。

【００３１】軸受５３は、円盤状の形状を有し、中央部
に回転軸２と同一の径を有する軸孔５３ａを有する。こ
の軸受５３は、第３の凹部５１ｆに嵌め込まれ、接着剤
などにより固定される。この軸受５３は、中間ハウジン
グ部５を滑らかに回転させるためのものであり、例え
ば、ボールベアリングである。なお、第３の凹部５１ｆ
に固定された軸受５３の軸孔５３ａと回転軸２との間
に、接着剤が塗布され、中間ハウジング部５１が、回転
軸２の所定位置に固定される。このような軸受５３を中
間ハウジング部５に備えることにより、紐巻部２ａに紐
を巻きつけたヨーヨー１を投げ降ろし、上下運動させた
場合、上ハウジング部４と底ハウジング部６とが、回転
軸２とともに回転するのに対し、中間ハウジング部５は
回転軸２とともに回転せずに、静止状態を維持すること
ができる。また、検出用磁石５４は、上ハウジング部４
に対する中間ハウジング部５の回転を検出部４６が検出
するための磁石である。

【００３２】底ハウジング部６は、円柱状の形状を有
し、中心に軸孔６１ａが形成されている。なお、底ハウ
ジング部６は、回転軸２とともに回転するように、回転
軸２に固定されている。具体的には、軸孔６１ａと回転
軸２の間に、接着剤が塗布され、固定される。

【００３３】図６は、この発明の一実施形態によるヨー
ヨー１に備えられた発電装置の構成の一例を示すブロッ
ク図である。図６に示すように、発電装置は、ＬＥＤ４
５、検出部４６、磁気回路１０１、整流回路１０２、平
滑回路１０３、制御回路１０４およびスイッチング回路
１０５から構成される。

【００３４】磁気回路１０１は、発電を行うためのもの
であり、上述した巻線コイル４４および磁石５２から構
成される。巻線コイル４４に誘起された起電力が、整流
回路１０２に供給される。具体的には、紐巻部２ａに紐
を巻き付け、ヨーヨー１を投げ降ろし、ヨーヨー１を上
下運動させると、上ハウジング部４は回転軸２とともに
回転するのに対し、中間ハウジング部５は回転軸２とと
もに回転せずに、静止状態を維持する。このため、上ハ
ウジング部４に備えられた巻線コイル４４を貫く、磁束
密度が変化し、これにより、巻線コイル４４に電力が誘
導され、この電力が、整流回路１０２に供給される。

【００３５】整流回路１０２は、交流を直流に変換し、
平滑回路１０３に供給する。この整流回路１０２は、例
えば、ダイオードあるいはサイリスタを用いた半波整流
回路である。

【００３６】平滑回路１０３は、整流回路１０２から出
力された脈流を直流に近い状態に平滑し、スイッチング
回路１０５に供給する。この平滑回路１０３は、例え
ば、コンデンサ・インプット型あるいはチョーク・イン
プット型のものである。

【００３７】検出部４６は、例えば、ＭＲ素子、コイル
型磁気センサなどである。この検出部４６で検出された
パルスが、制御回路１０４に供給される。

【００３８】制御回路１０４は、検出部４６から供給さ
れるパルスに基づき、スイッチング回路１０５を制御す
る。具体的には、制御回路１０４は、検出部４６から供
給されるパルスに基づき、回転体３の回転数に応じて、
スイッチング回路１０５をオン／オフする。これによ
り、一定の場所で特定のＬＥＤ４５を発光することがで
きる。人間の目には、２０回転／秒以上の回転動作は残
像現象として残るため、カバー体４１に備えられた赤色
ＬＥＤ４５ａ、緑色ＬＥＤ４５ｂおよび青色ＬＥＤ４５
ｃのそれぞれを、さまざまなタイミングで発光させるこ
とにより、６４通りの色を表すことができる。

【００３９】スイッチング回路１０５は、制御回路１０
４の制御に基づき、平滑回路１０３からＬＥＤ４５に供
給される電力を、オン／オフする。ＬＥＤ４５が、平滑
回路１０３から供給される電力により、点灯する。

【００４０】なお、ＤＣ−ＤＣコンバータを上述した発
電装置に備え、ＬＥＤ４５に一定の電力が供給されるよ
うな構成にしてもかまわない。

【００４１】上述した構成を有するヨーヨー１では、紐
巻部２ａに紐を巻き付けた後、ヨーヨー１を投げ降ろ
し、ヨーヨー１を上下運動させると、上ハウジング部４
および底ハウジング部６は、紐に引っ張られた際のトル
クにより回転する。この際のエネルギーの損失は、巻線
コイル４４および磁石５２間の磁気による損失と、軸受
５３の摩擦による損失と、空気抵抗による損失である。
これらのエネルギー損失を無視した場合、例えば、直径
１０ｍｍの紐巻部２ａに、長さ１ｍの紐を巻き付け、こ
の紐を引っ張り速度２ｍ／ｓで引き出した場合、上ハウ
ジング部４と底ハウジング部６とは、約６０回転／秒で
回転する。

【００４２】一方、中間ハウジング部５は、上述したよ
うに回転軸２とともに回転せずに、静止状態を維持する
ため、上ハウジング部４に備えられた巻線コイル４４を
貫く、磁束密度が変化する。これにより、巻線コイル４
４に起電力が誘導される。

【００４３】上述したように、この発明の一実施形態に
おいては、ヨーヨー１を投げ降ろし、上下運動させる
と、上ハウジング部４が回転軸２とともに回転するのに
対し、中間ハウジング部５は回転軸２とともに回転せず
に、静止状態を維持するため、巻線コイル４４を貫く磁
束密度が変化し、この磁束密度の変化により巻線コイル
４４に起電力が誘導され、この誘導された起電力により
発光体４５が点灯する。よって、ヨーヨー１の回転体３
の回転を利用して、発電を行うことができる。したがっ
て、ユーザは、電力消費による環境負荷を回避できる。
また、煩わしい電池の交換を省くことができる。さら
に、電池交換に伴うユーザの経済的負担を解消できる。

【００４４】以上、この発明の一実施形態について具体
的に説明したが、この発明は、上述の一実施形態に限定
されるものではなく、この発明の技術的思想に基づく各
種の変形が可能である。

【００４５】例えば、磁気回路１０１によって発電され
た電力を２次電池あるいはコンデンサなどに充電し、こ
の充電した電力により、ＬＥＤ４５を点灯するようにし
てもかまわない。例えば、図７に示すように、図６に示
した発電装置に、磁気回路１０１によって発電された電
力を充電する充電部１０６を備えるようにしてもかまわ
ない。この充電部１０６は、ニッケル・カドミウム電池
あるいはニッケル水素電池、リチウム・イオン電池など
の２次電池、およびこの２次電池への電力の供給を適宜
制御する制御部から構成される。また、この充電部１０
６は、コンデンサなどであってもかまわない。なお、充
電部１０６は、図２に示した回路基板４２上に備えられ
る。

【００４６】また、回転軸の紐巻部２ａに、回転自在な
活動輪を設け、この活動輪上に紐を巻くような構成にし
ても構わない。

【００４７】また、上述した一実施形態においては、ヨ
ーヨー１が、巻線コイル４４から供給される電力により
点灯する発光体４５を備える場合を、例として示した
が、ヨーヨー１が、巻線コイル４４から供給される電力
により音声を出力する音声出力部を備えるようにしても
かまわない。また、ヨーヨー１が、これらの発光体４５
および音声出力部の両方を備えるようにしても構わな
い。

【００４８】また、上述した一実施形態においては、回
転軸２に圧入された１対の回転体３が、発電機能を備え
る例について示したが、回転軸２に圧入された１対の回
転体３のどちらか一方のみが発電機能を備えるようにし
てもかまわない。

【００４９】また、上述した一実施形態においては、回
転体３が、上ハウジング部４、中間ハウジング部５およ
び底ハウジング部６から構成される例について示した
が、上ハウジング部４および中間ハウジング部５のみか
ら構成されるようにしてもかまわない。

【００５０】また、上述した一実施形態においては、回
転体３が、上ハウジング部４、中間ハウジング部５を、
それぞれ、１つ備える例について示したが、上ハウジン
グ部４、中間ハウジング部５を、それぞれ、複数備える
ようにしてもかまわない。

【００５１】

【発明の効果】以上説明したように、ヨーヨーの回転体
の回転を利用して、発電を行うことができる。したがっ
て、ユーザは、電力消費による環境負荷を回避できる。
また、煩わしい電池の交換を省くことができる。さら
に、電池交換に伴うユーザの経済的負担を解消できる。

【図面の簡単な説明】

【図１】この発明の一実施形態によるヨーヨーの斜視図
である。

【図２】この発明の一実施形態によるヨーヨーの縦断面
図である。

【図３】カバー体の外側面の側面図である。

【図４】磁性材料板の巻線コイルを配置する側の側面図
である。

【図５】第１の凹部が形成された外側面の側面図であ
る。

【図６】この発明の一実施形態によるヨーヨーに備えら
れた発電機の構成の一例を示すブロック図である。

【図７】この発明の他の実施形態によるヨーヨーに備え
られた発電機の構成の一例を示すブロック図である。

【符号の説明】

１・・・ヨーヨー、２・・・回転軸、３・・・回転体、
４・・・上ハウジング部、５・・・中間ハウジング部、
６・・・底ハウジング部、４１・・・カバー体、４１ａ
・・・軸孔、４１ｂ・・・外側面、４１ｃ・・・内側
面、４１ｄ・・・凹部、４１ｅ・・・外曲面、４１ｆ・
・・内曲面、４２・・・回路基板、４３・・・磁性材料
板、４４・・・コイル、４５・・・ＬＥＤ、５１・・・
固定体、５１ａ・・・軸孔、５１ｂ・・・外側面、５１
ｃ・・・内側面、５１ｄ・・・第１の凹部、５１ｅ・・
・第２の凹部、５１ｆ・・・第３の凹部、５２・・・磁
石、５３・・・軸受、５４・・・検出用磁石、１０１・
・・電力供給部、１０２・・・整流回路、１０３・・・
平滑回路、１０４・・・ＬＥＤ、１０５・・・スイッチ
ング回路、１０６・・・充電部

───────────────────────────────────────────────────── フロントページの続き Ｆターム(参考） 2C150 BA06 CA26 CA30 DA38 DA39 DF06 DF33 DG02 DG03 DG07 DG13 DG14 DG15 EB32 EB33 EB41 EB44 FA01

Claims (8)

【特許請求の範囲】
1. 【請求項１】 軸により結合された一対の回転体を備
   え、上記回転体の少なくとも一方が、第１のハウジング
   部と第２のハウジング部とからなり、上記第１のハウジ
   ング部および上記第２のハウジング部のどちらか一方の
   みが、上記軸と共に回転するように構成されている発電
   機能を備えたヨーヨーにおいて、 上記第１のハウジング部は、上記第２のハウジング部に
   対向する面に巻線コイルを備え、 上記第２のハウジング部は、上記第１のハウジング部に
   対向する面に磁石を備えることを特徴とする発電機能を
   備えたヨーヨー。
2. 【請求項２】 上記巻線コイルに誘起された起電力によ
   り、点灯する発光体を備えることを特徴とする請求項１
   記載の発電機能を備えたヨーヨー。
3. 【請求項３】 上記巻線コイルに誘起された起電力によ
   り、音声を出力する音声出力装置を備えることを特徴と
   する請求項１記載の発電機能を備えたヨーヨー。
4. 【請求項４】 上記巻線コイルから出力された交流を直
   流に変換し、上記発光体に供給する整流回路を備えるこ
   とを特徴とする請求項２記載の発電機能を備えたヨーヨ
   ー。
5. 【請求項５】 上記第１のハウジング部は、上記第１の
   ハウジング部に対する上記第２のハウジング部の回転を
   検出する検出手段を備えることを特徴とする請求項４記
   載の発電機能を備えたヨーヨー。
6. 【請求項６】 上記検出手段から出力される信号に基づ
   き、上記整流回路から上記発光体に供給される電力を制
   御する制御手段を備えることを特徴する請求項５記載の
   発電機能を備えたヨーヨー。
7. 【請求項７】 上記検出手段は、ＭＲ素子であることを
   特徴とする請求項５記載の発電機能を備えたヨーヨー。
8. 【請求項８】 上記整流回路から上記発光体に供給され
   る脈流を平滑する平滑回路を備えることを特徴とする請
   求項５記載の発電機能を備えたヨーヨー。