JP2011166893A - Oscillating generator - Google Patents

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Rika Tokoro
理香 所
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Onkyo Corp
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Abstract

<P>PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an oscillating generator which is excellent in power conversion efficiency though its case is small in size, and can boost an output voltage, related to an oscillating generator which converts motion energy based on vibration including reciprocation movement into electric power. <P>SOLUTION: The oscillating generator includes two or more coils, the cylindrical case to which the respective coils are wound, two fixed bodies arranged at both ends of the case, and a magnet body which includes magnetized magnets and is arranged so as to be reciprocative between the fixed bodies along the internal face of the case. The magnet body has two poles connected to both end faces of the magnets, and two sub-magnets connected to the poles. The fixed bodies have buffering magnets which are connected to the side of the internal face of the case so as to be approachable to the magnet body, and cause repulsive forces between the sub-magnets of the magnet body. The coils are wound to the case in accordance with ranges where the poles of the magnet body reciprocate. <P>COPYRIGHT: (C)2011,JPO&INPIT

Description

往復動を伴う振動による運動エネルギーを電力に変換する振動発電機に関し、小型の筐体であっても電力の変換効率に優れ、出力電圧を高めることができる振動発電機に関する。   The present invention relates to a vibration generator that converts kinetic energy due to vibration accompanied by reciprocation into electric power, and more particularly to a vibration generator that is excellent in power conversion efficiency and can increase output voltage even in a small casing.

運動エネルギーを電力に変換する振動発電機では、人が携帯する場合、あるいは、振動する機器に取り付ける場合に、内部の振動体に往復動の振動を発生させて、その運動エネルギーを高い変換効率で電力に変換することが要望されている。特に、往復動する磁石、または、往復動するコイルを備える振動発電機では、小型化を図る場合に、コイル長、あるいは、磁気回路の構成の制限、等により発電効率が低くなりやすいという不利な点がある。したがって、従来には、これらの問題を解決するために様々な振動発電機が提案されている。   In a vibration generator that converts kinetic energy into electric power, when a person carries it or attaches it to a vibrating device, it generates a reciprocating vibration in the internal vibrating body, and the kinetic energy is converted with high conversion efficiency. There is a demand for conversion to electric power. In particular, a vibration generator including a reciprocating magnet or a reciprocating coil is disadvantageous in that the power generation efficiency tends to be low due to the limitation of the coil length or the configuration of the magnetic circuit when downsizing. There is a point. Therefore, conventionally, various vibration generators have been proposed to solve these problems.

従来には、充電可能なバッテリーと、筒状のコイルと、該コイルの軸芯部分に挿入されると共に軸方向に移動可能にバネで保持された棒状の永久磁石と、整流器とを含み構成し、携帯時の振動や揺動に基づく該永久磁石の軸方向振動により該コイルに発生する交流電圧を該整流器で整流し、該整流された直流電圧で該バッテリーを充電する携帯型発電機において、前記永久磁石と前記バネで構成された永久磁石系の軸方向の共振振動数を、概ね、携帯時に前記軸方向振動を生じしめる主要な振動源の平均周期に合わせたことを特徴とする携帯型発電機がある。(特許文献1)。   Conventionally, the battery includes a rechargeable battery, a cylindrical coil, a rod-like permanent magnet that is inserted into the axial core portion of the coil and is held by a spring so as to be movable in the axial direction, and a rectifier. In the portable generator that rectifies the AC voltage generated in the coil by the axial vibration of the permanent magnet based on vibration and swing when being carried by the rectifier and charges the battery with the rectified DC voltage, A portable type characterized in that an axial resonance frequency of a permanent magnet system composed of the permanent magnet and the spring is approximately matched with an average period of a main vibration source that generates the axial vibration when being carried. There is a generator. (Patent Document 1).

また、非磁性材料で形成され、両端部が閉じられた中空の第1のパイプと、前記第1のパイプの周囲に巻回され、少なくとも1個のソレノイドコイルが設けられた発電コイルと、前記第1のパイプの内部に配置され、前記発電コイルの巻軸方向に沿って移動可能である可動磁石と、を備え、前記可動磁石は、非磁性材料で形成され、両端部が閉じられた中空の第2のパイプと、前記第2のパイプの内部に、封止される複数個の磁石と、を備え、前記可動磁石は、前記第2のパイプの両端部に配置され、前記複数個の磁石を保護する磁石端部材を備えることを特徴とする振動型電磁発電機がある(特許文献2)。   A hollow first pipe formed of a non-magnetic material and closed at both ends; a power generating coil wound around the first pipe and provided with at least one solenoid coil; A movable magnet disposed inside the first pipe and movable along a winding axis direction of the power generation coil, the movable magnet being formed of a nonmagnetic material and closed at both ends. A second pipe and a plurality of magnets sealed inside the second pipe, wherein the movable magnets are disposed at both ends of the second pipe, There is a vibration type electromagnetic generator including a magnet end member that protects a magnet (Patent Document 2).

また、振動発電機と同様の構成を有するリニアアクチュエータでは、並設コイルと共に少なくとも3つの磁極片を備えるヨークに、所定手段によって支持される可動子マグネットを対向配設すると共に、該可動子マグネットを、その極に対して磁極片を同極または異極性に励磁することにより磁気推力を与え、磁極片間を往復駆動すべく構成せしめたリニアアクチュエータであって、前記可動子マグネットの極には、該可動子マグネットの磁力線を前記少なくとも2つの磁極片に向けてそれぞれ磁路を形成すべく強磁性片を設けると共に、該強磁性片の各先端部を、その停止位置において、移動方向に推力を与えるべく前記磁極片の中心位置よりも移動方向に僅かに位置ズレさせて構成してあることを特徴とするものがある(特許文献3)。   In a linear actuator having the same configuration as that of a vibration generator, a mover magnet supported by a predetermined means is disposed opposite to a yoke including at least three magnetic pole pieces together with a parallel coil, and the mover magnet is mounted on the yoke. , A linear actuator configured to reciprocate between the magnetic pole pieces by applying magnetic thrust to the poles by exciting the magnetic pole pieces to the same polarity or different polarities, Ferromagnetic pieces are provided to form magnetic paths so that the magnetic field lines of the mover magnets are directed toward the at least two magnetic pole pieces, respectively, and each tip of the ferromagnetic piece is thrust in the moving direction at the stop position. There is one characterized in that it is configured to be slightly shifted in the moving direction from the center position of the magnetic pole piece (Patent Document 3).

特開2002−374661号公報(図1〜5)JP 2002-374661 A (FIGS. 1 to 5) 特開2009−118581号公報(図1〜9)JP 2009-118581 A (FIGS. 1 to 9) 特開2005−245047号公報(図1〜3)Japanese Patent Laying-Open No. 2005-245047 (FIGS. 1 to 3)

本発明は、上記の従来技術が有する問題を解決するためになされたものであり、その目的は、往復動を伴う振動による運動エネルギーを電力に変換する振動発電機に関し、小型の筐体であっても電力の変換効率に優れ、出力電圧を高めることができる振動発電機を提供することにある。   The present invention has been made to solve the above-described problems of the prior art, and an object of the present invention relates to a vibration generator that converts kinetic energy due to vibration accompanied by reciprocation into electric power, and is a small casing. However, the object is to provide a vibration generator that is excellent in power conversion efficiency and can increase the output voltage.

本発明の振動発電機は、2つ以上のコイルと、コイルがそれぞれ巻回される筒状の筐体と、筐体の両端にそれぞれ設けられる2つの固定体と、着磁された磁石を含んでそれぞれの固定体との間を筐体の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体と、を備え、磁石体が、磁石の両端面にそれぞれ連結する2つのポールと、ポールにそれぞれ連結する2つの副磁石と、を有し、それぞれの固定体が、筐体の内面の側に、磁石体と接近可能に連結されて磁石体の副磁石との間で反発力を作用させる緩衝磁石を有し、それぞれのコイルが、磁石体のそれぞれのポールが往復動する範囲に対応して筐体にそれぞれ巻回される。   The vibration generator of the present invention includes two or more coils, a cylindrical casing around which the coils are wound, two fixed bodies respectively provided at both ends of the casing, and a magnetized magnet. A magnet body installed so as to be able to reciprocate along the inner surface of the housing between each fixed body, and two magnet poles respectively connected to both end faces of the magnet, and each pole Two submagnets to be coupled, and each of the fixed bodies is connected to the magnet body so as to be accessible on the inner surface side of the casing, and a buffer for applying a repulsive force between the submagnets of the magnet body Each of the coils has a magnet and is wound around the casing in correspondence with a range in which each pole of the magnet body reciprocates.

好ましくは、本発明の振動発電機は、磁石体の副磁石のポールに連結する端面側の磁極性が、ポールを間に挟んで連結する磁石の端面側の磁極性と一致する。   Preferably, in the vibration power generator according to the present invention, the magnetic properties on the end face side connected to the pole of the secondary magnet of the magnet body coincide with the magnetic properties on the end face side of the magnet connected with the pole interposed therebetween.

また、本発明の振動発電機は、3つ以上のコイルと、コイルがそれぞれ巻回される筒状の筐体と、筐体の両端にそれぞれ設けられる2つの固定体と、着磁された2つ以上の磁石を含んでそれぞれの固定体との間を筐体の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体と、を備え、磁石体が、2つの磁石の一方の端面に連結する1つ以上の中央ポールと、磁石の他方の端面にそれぞれ連結する2つのポールと、ポールにそれぞれ連結する2つの副磁石と、を有し、それぞれの固定体が、筐体の内面の側に、磁石体と接近可能に連結されて磁石体の副磁石との間で反発力を作用させる緩衝磁石を有し、それぞれのコイルが、磁石体の中央ポールまたはそれぞれのポールが往復動する範囲に対応して筐体にそれぞれ巻回される。   The vibration generator according to the present invention includes three or more coils, a cylindrical casing around which the coils are wound, two fixed bodies provided at both ends of the casing, and magnetized 2 A magnet body including two or more magnets and reciprocally moved along the inner surface of the housing between each fixed body, and the magnet body is coupled to one end face of the two magnets One or more central poles, two poles respectively connected to the other end face of the magnet, and two secondary magnets respectively connected to the poles, each fixed body being on the inner surface side of the housing , Having a buffer magnet that is connected to the magnet body so as to be accessible, and that exerts a repulsive force between the secondary magnets of the magnet body, and each coil is within the center pole of the magnet body or the range in which each pole reciprocates Correspondingly, it is wound around each case.

また、好ましくは、本発明の振動発電機は、磁石体の副磁石のポールに連結する端面側の磁極性が、ポールを間に挟んで連結する磁石の端面側の磁極性と一致する。   Preferably, in the vibration power generator according to the present invention, the magnetic properties on the end surface side connected to the pole of the secondary magnet of the magnet body coincide with the magnetic properties on the end surface side of the magnet connected with the pole interposed therebetween.

以下、本発明の作用について説明する。   The operation of the present invention will be described below.

本発明の振動発電機は、コイルと、コイルがそれぞれ巻回される筒状の筐体と、筐体の両端にそれぞれ設けられる2つの固定体と、着磁された磁石を含んでそれぞれの固定体との間を筐体の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体と、を備える。筐体に巻回されるコイルが2つ以上の場合には、移動する磁石体が、磁石の両端面にそれぞれ連結する2つのポールと、ポールにそれぞれ連結する2つの副磁石と、を有する。また、筐体に巻回されるコイルが3つ以上の場合には、磁石体が、2つの磁石の一方の端面に連結する1つ以上の中央ポールと、磁石の他方の端面にそれぞれ連結する2つのポールと、ポールにそれぞれ連結する2つの副磁石と、を有していてもよい。   The vibration generator according to the present invention includes a coil, a cylindrical casing around which the coil is wound, two fixed bodies provided at both ends of the casing, and magnetized magnets. And a magnet body installed so as to be capable of reciprocating along the inner surface of the housing. When two or more coils are wound around the housing, the moving magnet body has two poles that are respectively connected to both end faces of the magnet and two sub-magnets that are respectively connected to the poles. Further, when there are three or more coils wound around the housing, the magnet body is connected to one or more central poles connected to one end face of the two magnets and the other end face of the magnet, respectively. You may have two poles and two submagnets each connected with a pole.

なお、筐体に巻回されるコイルは4つ以上の複数であっても良く、その場合には、移動する磁石体が、コイルの数に応じた複数の磁石および複数の中央ポールと、両端に位置するポールにそれぞれ連結する2つの副磁石と、を有していてもよい。コイルは、移動する磁石体が有する磁石により形成される磁極の数に対応して増やして良い。また、筐体と固定体とは、一体に形成されていても良い。   The coil wound around the housing may be a plurality of four or more. In this case, the moving magnet body includes a plurality of magnets according to the number of coils, a plurality of central poles, and both ends. And two submagnets that are respectively connected to the poles located at the top of each other. The number of coils may be increased corresponding to the number of magnetic poles formed by the magnets of the moving magnet body. Further, the housing and the fixed body may be formed integrally.

さらに、本発明の振動発電機では、それぞれの固定体が、筐体の内面の側に、磁石体と接近可能に連結されて磁石体の副磁石との間で反発力を作用させる緩衝磁石を有する。緩衝磁石は、磁石体が移動して筐体の両端に位置する固定体に勢いよく衝突して衝撃により破壊されるのを防止する。また、移動する磁石体が、ポールに連結する副磁石を備えているので、緩衝磁石と反発することにより、磁石体であるポールが緩衝磁石と密着してしまうのを防止する。さらに、振動発電機では、それぞれのコイルが、磁石体のそれぞれのポールが往復動する範囲に対応して筐体にそれぞれ巻回される。したがって、本発明の振動発電機は、往復動可能に設置される磁石体が移動すると、透磁率の高いポールが往復動する範囲に対応して設けられているので、それぞれのコイルに電磁誘導によりコイル起電力が発生する。   Furthermore, in the vibration power generator according to the present invention, each fixed body includes a buffer magnet that is connected to the magnet body so as to be close to the inner surface side of the housing and exerts a repulsive force between the secondary magnet of the magnet body. Have. The buffer magnet prevents the magnet body from moving and colliding with the fixed bodies located at both ends of the casing, and being destroyed by impact. Moreover, since the moving magnet body is provided with the secondary magnet connected to the pole, the pole, which is the magnet body, is prevented from coming into close contact with the buffer magnet by repelling the buffer magnet. Further, in the vibration power generator, each coil is wound around the casing in correspondence with a range in which each pole of the magnet body reciprocates. Therefore, the vibration generator according to the present invention is provided corresponding to the range in which the magnetic permeability pole is reciprocated when the magnet body installed so as to be capable of reciprocating is moved. Coil electromotive force is generated.

本発明の振動発電機では、コイルが、筐体に複数設けられて、複数のコイルが、直列接続および/または並列接続されていてもよい。複数のコイルの巻線方向、あるいは、直列接続および/または並列接続する極性は、磁石体からの磁束の向きに応じて反転させる。磁石体による磁束が有効に鎖交する位置、つまり、磁束密度が高い位置に複数のコイルを設けることで、コイルにおける出力電圧をさらに高めることができる。本発明の振動発電機は、小型の筐体であっても電力の変換効率を高めることができ、出力電圧をさらに高めることができる。   In the vibration power generator of the present invention, a plurality of coils may be provided in the housing, and the plurality of coils may be connected in series and / or in parallel. The winding direction of the plurality of coils, or the polarity of series connection and / or parallel connection is reversed according to the direction of the magnetic flux from the magnet body. By providing a plurality of coils at a position where the magnetic flux by the magnet body is effectively interlinked, that is, at a position where the magnetic flux density is high, the output voltage at the coil can be further increased. The vibration generator of the present invention can increase the power conversion efficiency even in a small casing, and can further increase the output voltage.

加えて、本発明の振動発電機では、磁石体の副磁石のポールに連結する端面側の磁極性が、ポールを間に挟んで連結する磁石の端面側の磁極性と一致するようにすれば、磁石体の両端部に設けられる透磁率の高いポールには、磁石と副磁石とが形成する反発磁界による磁束が、より多く通過することになる。したがって、コイルの位置における磁石体による磁束密度がより高められるので、コイルにおける出力電圧をさらに高めることができる。   In addition, in the vibration power generator of the present invention, if the magnetic properties on the end face side connected to the pole of the secondary magnet of the magnet body coincide with the magnetic properties on the end face side of the magnet connected with the pole interposed therebetween, More magnetic flux due to the repulsive magnetic field formed by the magnet and the sub-magnet passes through the high permeability poles provided at both ends of the magnet body. Therefore, since the magnetic flux density by the magnet body at the position of the coil is further increased, the output voltage at the coil can be further increased.

往復動を伴う振動による運動エネルギーを電力に変換する振動発電機に関し、磁石体が、磁石の両端面にそれぞれ連結する2つのポールと、ポールにそれぞれ連結する2つの副磁石と、を有し、それぞれの固定体が、筐体の内面の側に、磁石体と接近可能に連結されて磁石体の副磁石との間で反発力を作用させる緩衝磁石を有し、それぞれのコイルが、磁石体のそれぞれのポールが往復動する範囲に対応して筐体にそれぞれ巻回されるようにすることで、小型の筐体であっても電力の変換効率に優れ、出力電圧を高めることができる振動発電機を提供することができる。   Regarding a vibration generator that converts kinetic energy due to vibration involving reciprocation into electric power, the magnet body has two poles that are respectively connected to both end faces of the magnet, and two submagnets that are respectively connected to the poles, Each fixed body has a buffer magnet on the inner surface side of the housing, which is connected to the magnet body so as to be close to each other and exerts a repulsive force between the secondary magnets of the magnet body, and each coil has a magnet body Vibration that can increase the output voltage with excellent power conversion efficiency even in a small housing by making each of the poles wound around the housing corresponding to the range of reciprocal movement A generator can be provided.

本発明の好ましい実施形態による振動発電機1を説明する断面図である。(実施例1)It is sectional drawing explaining the vibration generator 1 by preferable embodiment of this invention. Example 1 本発明の好ましい実施形態による振動発電機1Aの整流器の接続を説明する図である。(実施例1)It is a figure explaining the connection of the rectifier of 1 A of vibration generators by preferable embodiment of this invention. Example 1 本発明の好ましい実施形態による振動発電機1および比較例の磁束密度分布を示すグラフである。(実施例1、比較例1、比較例2)It is a graph which shows the magnetic flux density distribution of the vibration generator 1 by preferable embodiment of this invention, and a comparative example. (Example 1, Comparative Example 1, Comparative Example 2) 比較例の振動発電機101を説明する図である。(比較例1)It is a figure explaining the vibration generator 101 of a comparative example. (Comparative Example 1) 比較例の振動発電機102を説明する図である。(比較例2)It is a figure explaining the vibration generator 102 of a comparative example. (Comparative Example 2) 本発明の好ましい実施形態による他の振動発電機1Bを説明する断面図である。(実施例2)It is sectional drawing explaining other vibration generator 1B by preferable embodiment of this invention. (Example 2) 本発明の好ましい実施形態による他の振動発電機1Cを説明する断面図である。(実施例3)It is sectional drawing explaining other vibration generator 1C by preferable embodiment of this invention. (Example 3)

以下、本発明の好ましい実施形態による振動発電機について説明するが、本発明はこれらの実施形態には限定されない。   Hereinafter, although the vibration generator by preferable embodiment of this invention is demonstrated, this invention is not limited to these embodiment.

図1は、本発明の好ましい実施形態による振動発電機1を説明する図である。具体的には、図1は、図示する上下方向の中心軸に沿った断面図であり、振動発電機1では、振動子である磁石体10がこの中心軸の方向に移動して振動する。また、図2は、振動発電機1および整流器を含む振動発電機1Aの接続を説明する図である。なお、後述するように、振動発電機1の一部の構造や、内部構造等は、省略している。   FIG. 1 is a diagram illustrating a vibration generator 1 according to a preferred embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 1 is a cross-sectional view along the center axis in the vertical direction shown in the figure. In the vibration power generator 1, the magnet body 10 that is a vibrator moves in the direction of the center axis and vibrates. FIG. 2 is a diagram for explaining connection of the vibration generator 1 and the vibration generator 1A including the rectifier. In addition, as will be described later, a part of the structure of the vibration generator 1 and an internal structure are omitted.

振動発電機1は、コイル2と、コイル2が巻回される筒状の筐体3と、筐体3の両端にそれぞれ設けられる固定体4と、着磁された磁石11を含んでそれぞれの固定体4との間を筐体3の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体10と、を含む振動発電機である。本実施例の振動発電機1は、長径方向長が約65mm、短径直径がφ約34mmの略円筒形状を有する小型で軽量な振動発電機である。例えば、外部の振動により図示する変位Z0で振動発電機1が振動すると、その内部で振動子である磁石体10が変位Z1で振動するので、振動発電機1は、この磁石体10の振動による運動エネルギーを電力に変換することができる。   The vibration generator 1 includes a coil 2, a cylindrical housing 3 around which the coil 2 is wound, a fixed body 4 provided at each end of the housing 3, and a magnetized magnet 11. It is a vibration generator including a magnet body 10 that can be reciprocated between the fixed body 4 and the inner surface of the housing 3. The vibration generator 1 of the present embodiment is a small and light vibration generator having a substantially cylindrical shape having a major axis length of about 65 mm and a minor axis diameter of about 34 mm. For example, when the vibration generator 1 vibrates at an illustrated displacement Z0 due to external vibration, the magnet body 10 that is a vibrator vibrates at the displacement Z1 therein, so the vibration generator 1 is caused by the vibration of the magnet body 10. Kinetic energy can be converted into electric power.

筒状の筐体3は、非磁性体からなる中空の筒であって、本実施例では内径直径がφ約24.6mmの樹脂成型品の直管パイプであり、その内面に沿って磁石体10が往復動可能に設置される。筒状の筐体3の外側面には、コイル2aとコイル2bとがそれぞれ巻回されており、直列接続されてコイル2を構成する。コイル2aおよびコイル2bは、それぞれ線径がφ約0.18mmの銅線を巻幅約18mmで約14層巻に巻回して構成されたコイルである。図示するように、コイル2aおよびコイル2bは、上下に離れて筐体3に巻回されて、コイル2aとコイル2bとにそれぞれ逆向きの回転方向に電流が流れる様に直列接続されている。コイル2は、コイル2aおよびコイル2bに発生するコイル起電力を出力端子21に出力する。   The cylindrical casing 3 is a hollow cylinder made of a non-magnetic material. In this embodiment, the cylindrical housing 3 is a straight pipe made of a resin-molded product having an inner diameter of about 24.6 mm. 10 is installed so that it can reciprocate. A coil 2 a and a coil 2 b are wound around the outer surface of the cylindrical housing 3 and are connected in series to constitute the coil 2. The coil 2a and the coil 2b are coils formed by winding a copper wire having a diameter of about 0.18 mm into about 14 layers with a winding width of about 18 mm. As shown in the drawing, the coil 2a and the coil 2b are wound around the casing 3 apart from each other in the vertical direction, and are connected in series so that currents flow in opposite directions of rotation in the coils 2a and 2b, respectively. The coil 2 outputs the coil electromotive force generated in the coil 2 a and the coil 2 b to the output terminal 21.

また、固定体4は非磁性の樹脂成形部品であって、筐体3の両端にネジ又は接着剤等により固定体4aおよび4bが固定されて設けられている。それぞれの固定体4aおよび4bは、その中央部において磁石体10と接近可能に連結される緩衝体を含む。本実施例の場合には、緩衝体は、接近する磁石体10と固定体4との間で反発力を作用させる円盤形状の緩衝磁石5を有する。緩衝体である緩衝磁石5は、磁石体10が移動して筐体3の両端に位置する固定体4に勢いよく衝突して衝撃により破壊されるのを防止する。例えば、この緩衝磁石5は、直径がφ約11mmで厚みが約1.2mmの円盤状の希土類磁石である。この緩衝磁石5は、接着剤で固定体4の中央部に取り付けられている。本実施例の場合には、図1に示すように、下側の固定体4aに設けられる緩衝磁石5aと、上側の固定体4bに設けられる緩衝磁石5bとは、振動する磁石体10に近い側にそれぞれ異なる磁極(N極、S極)が現れるように着磁されている。   Further, the fixed body 4 is a non-magnetic resin molded part, and fixed bodies 4 a and 4 b are fixed to both ends of the housing 3 with screws or an adhesive. Each of the fixed bodies 4a and 4b includes a buffer body that is connected to the magnet body 10 so as to be accessible at the center thereof. In the case of the present embodiment, the buffer body has a disk-shaped buffer magnet 5 that applies a repulsive force between the approaching magnet body 10 and the fixed body 4. The buffer magnet 5 that is a buffer body prevents the magnet body 10 from moving and colliding with the fixed bodies 4 located at both ends of the housing 3 violently and being destroyed by impact. For example, the buffer magnet 5 is a disk-shaped rare earth magnet having a diameter of about 11 mm and a thickness of about 1.2 mm. The buffer magnet 5 is attached to the central portion of the fixed body 4 with an adhesive. In the case of the present embodiment, as shown in FIG. 1, the buffer magnet 5a provided on the lower fixed body 4a and the buffer magnet 5b provided on the upper fixed body 4b are close to the vibrating magnet body 10. It is magnetized so that different magnetic poles (N pole and S pole) appear on the sides.

本実施例の磁石体10は、外径直径がφ約24mmで長さが約20mmの円柱状の希土類の磁石11を含む。磁石体10の磁石11は、図1に示すように、振動する上下方向にそれぞれ異なる磁極(N極、S極)が現れるように着磁されている。なお、希土類磁石とは、Nd−Fe−B系のネオジウム磁石、もしくは、Sm−Co系のサマリウムコバルト磁石であって、磁石の最大エネルギー積(BH)maxが大きな値をとる磁石であり、残留磁化および保磁力がさらに大きく、小さい体積でも保磁力の強いNd−Fe−B系の希土類磁石であってもよい。もちろん、磁石11は、フェライト系磁石であってもよい。   The magnet body 10 of the present embodiment includes a cylindrical rare earth magnet 11 having an outer diameter of about 24 mm and a length of about 20 mm. As shown in FIG. 1, the magnet 11 of the magnet body 10 is magnetized so that different magnetic poles (N pole, S pole) appear in the vibrating vertical direction. The rare earth magnet is an Nd—Fe—B type neodymium magnet or an Sm—Co type samarium cobalt magnet, which has a large maximum energy product (BH) max, An Nd—Fe—B rare earth magnet having a larger magnetization and coercive force and a strong coercive force even in a small volume may be used. Of course, the magnet 11 may be a ferrite magnet.

磁石体10は、磁石11の両端面にそれぞれ連結する2つのポール12aおよび12bと、これらのポール12aおよび12bにそれぞれ連結する2つの副磁石13aおよび13bと、をさらに含む。ポール12aおよび12bは、円盤状の磁性体であり、具体的には、それぞれ外径直径がφ約24mmで厚みが約3mmの軟鉄の部材である。また、副磁石13aおよび13bは、外径直径がφ約4.8mmで厚みが約1mmの円柱状の希土類の磁石である。また、一方の固定体4aの緩衝磁石5aは、直径がφ約11mmで厚みが約1.2mmの円盤状の希土類磁石であり、他方の固定体4bの緩衝磁石5bは、直径がφ約4.8mmで厚みが約1.0mmの円盤状の希土類磁石である。移動する磁石体10が、ポールに連結する副磁石13aおよび13bを備えているので、緩衝磁石5aまたは5bと反発することにより、磁性体であるポール12aおよび12bが緩衝磁石5aまたは5bと密着してしまうのを防止することができる。   Magnet body 10 further includes two poles 12a and 12b that are respectively connected to both end faces of magnet 11, and two submagnets 13a and 13b that are respectively connected to these poles 12a and 12b. The poles 12a and 12b are disk-shaped magnetic bodies. Specifically, each of the poles 12a and 12b is a soft iron member having an outer diameter of about 24 mm and a thickness of about 3 mm. The submagnets 13a and 13b are cylindrical rare earth magnets having an outer diameter of about φ4.8 mm and a thickness of about 1 mm. The buffer magnet 5a of one fixed body 4a is a disk-shaped rare earth magnet having a diameter of about 11 mm and a thickness of about 1.2 mm, and the buffer magnet 5b of the other fixed body 4b has a diameter of about 4 mm. A disc-shaped rare earth magnet having a thickness of about 1.0 mm and a thickness of about 8 mm. Since the moving magnet body 10 includes the secondary magnets 13a and 13b connected to the pole, the magnetic poles 12a and 12b are in close contact with the buffer magnet 5a or 5b by repelling the buffer magnet 5a or 5b. Can be prevented.

図1に示すように、磁石体10が備える副磁石13aおよび13bは、下側の固定体4aに設けられる緩衝磁石5aと、上側の固定体4bに設けられる緩衝磁石5bとに対して、振動する磁石体10に近い側にそれぞれ異なる磁極(N極、S極)が現れるように着磁されて、取り付けられている。本実施例の場合には、磁石体10が備える磁石11と、副磁石13aおよび13bとは、異なる磁極同士がそれぞれポール12aおよび12bを挟むように配置されている。   As shown in FIG. 1, the secondary magnets 13a and 13b included in the magnet body 10 vibrate against the buffer magnet 5a provided on the lower fixed body 4a and the buffer magnet 5b provided on the upper fixed body 4b. The magnet body 10 is magnetized and attached so that different magnetic poles (N pole and S pole) appear on the side close to the magnet body 10. In the case of the present embodiment, the magnet 11 included in the magnet body 10 and the sub magnets 13a and 13b are arranged such that different magnetic poles sandwich the poles 12a and 12b, respectively.

図2に示す振動発電機1Aは、上述の振動発電機1と、整流器22とを含む振動発電機である。振動発電機1は、コイル2に発生するコイル起電力を出力端子21に出力し、整流器22は出力端子23に接続する。例えば、整流器22は、4つのダイオードを接続する全波ブリッジ整流回路であり、交流電圧を全波整流して直流電圧に変換する。つまり、振動発電機1Aでは、振動発電機1のコイル2で発生するコイル起電力を整流して出力する。   A vibration power generator 1 </ b> A shown in FIG. 2 is a vibration power generator including the above-described vibration power generator 1 and a rectifier 22. The vibration generator 1 outputs the coil electromotive force generated in the coil 2 to the output terminal 21, and the rectifier 22 is connected to the output terminal 23. For example, the rectifier 22 is a full-wave bridge rectifier circuit that connects four diodes, and converts the AC voltage into a DC voltage by full-wave rectification. That is, in the vibration power generator 1A, the coil electromotive force generated in the coil 2 of the vibration power generator 1 is rectified and output.

外力が加わって変位Z0で振動発電機1が振動すると、その内部で振動子である磁石体10が変位Z1で振動する。筐体3の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体10は、筐体3に巻回されたコイル2aおよび2bの内側空間をある程度の相対速度で移動する。磁石体10は、直流磁界を形成するように着磁されているので、磁石体10がコイル2aおよび2bの内側を通過すると、コイル2aおよび2bにはそれぞれ磁石体10が発生する直流磁界の変化を打ち消そうとする起電力が相対速度にほぼ比例して発生する。本実施例の振動発電機1では、外部の振動により磁石体10が筐体3の内部を図1に図示する上下方向に繰り返し振動するので、下側のコイル2aには、磁石体10の下端側が振動して出入りし、上側のコイル2bには、磁石体10の上端側が振動して出入りすることになる。振動発電機1は、この磁石体10の振動による運動エネルギーを、交流のコイル起電力として電力に変換することができる。   When an external force is applied and the vibration power generator 1 vibrates at the displacement Z0, the magnet body 10 that is a vibrator vibrates at the displacement Z1 therein. The magnet body 10 installed so as to be able to reciprocate along the inner surface of the housing 3 moves at a certain relative speed in the inner space of the coils 2 a and 2 b wound around the housing 3. Since the magnet body 10 is magnetized so as to form a DC magnetic field, when the magnet body 10 passes inside the coils 2a and 2b, changes in the DC magnetic field generated by the magnet body 10 in the coils 2a and 2b, respectively. An electromotive force that tries to cancel out is generated in proportion to the relative speed. In the vibration power generator 1 of the present embodiment, the magnet body 10 repeatedly vibrates in the vertical direction shown in FIG. 1 due to external vibration, so that the lower coil 2a has a lower end of the magnet body 10 in the lower coil 2a. The upper side of the magnet body 10 vibrates and goes in and out of the upper coil 2b. The vibration generator 1 can convert the kinetic energy generated by the vibration of the magnet body 10 into electric power as an AC coil electromotive force.

コイル2aとコイル2bとは、上述したようにそれぞれ逆向きに直列接続されているので、磁石体10とコイル2との間の振動による相対速度の絶対値は、磁石体10が筐体3の中央付近を移動するときに大きくなり、一方で筐体3の端部側である固定体4aおよび4bに達して折り返してくるときに小さくなる。したがって、磁石体10が正弦波的な振動をする場合には、振動発電機1のコイル2に接続する出力端子21に出力されるコイル起電力の波形は、筐体3の中央付近を移動するときに大きくなり(正弦波形の腹)、一方で筐体3の端部側である固定体4aおよび4bに達して折り返してくるとき(速度が最小になるとき)に小さくなる(正弦波形の節)。   Since the coil 2 a and the coil 2 b are connected in series in the opposite directions as described above, the absolute value of the relative velocity due to vibration between the magnet body 10 and the coil 2 is the same as that of the housing 3. It becomes large when moving near the center, and on the other hand, it becomes small when it reaches the fixed bodies 4a and 4b on the end side of the housing 3 and turns back. Therefore, when the magnet body 10 vibrates sinusoidally, the waveform of the coil electromotive force output to the output terminal 21 connected to the coil 2 of the vibration power generator 1 moves around the center of the housing 3. On the other hand, it becomes large (sinusoidal antinode), and on the other hand, when it reaches the fixed bodies 4a and 4b on the end side of the housing 3 and turns back (when the speed becomes minimum), it becomes small (sinusoidal node). ).

振動発電機1では、それぞれのコイル2aおよび2bが、磁石体10のそれぞれのポール12aおよび12bが往復動する範囲に対応して筐体3にそれぞれ巻回される。したがって、振動発電機1は、往復動可能に設置される磁石体10が移動すると、透磁率の高いポール12aおよび12bが往復動する範囲に対応して設けられているので、それぞれのコイル2aおよび2bに電磁誘導により、より高いコイル起電力が発生する。   In the vibration power generator 1, the coils 2 a and 2 b are wound around the housing 3 corresponding to the range in which the poles 12 a and 12 b of the magnet body 10 reciprocate. Therefore, the vibration generator 1 is provided corresponding to the range in which the poles 12a and 12b having a high magnetic permeability reciprocate when the magnet body 10 installed so as to reciprocate is moved. A higher coil electromotive force is generated by electromagnetic induction in 2b.

図3は、本実施例の振動発電機1と、比較例の振動発電機101または102の場合において、筐体3の中央点(Z=0mm)に位置させた磁石体10が発生する磁界について、中心軸からコイル2が配置される距離(半径約15mm)における有効磁束密度分布を示すグラフである。横軸は、中心軸に沿った筐体3の中央点からの距離であり、縦軸は、磁束密度であって、コイル2と直交する一方向に向かう磁束の方向を正とし、その反対に向かう磁束の方向を負としている。   FIG. 3 shows the magnetic field generated by the magnet body 10 positioned at the center point (Z = 0 mm) of the housing 3 in the case of the vibration generator 1 of the present embodiment and the vibration generator 101 or 102 of the comparative example. 4 is a graph showing an effective magnetic flux density distribution at a distance (radius of about 15 mm) at which the coil 2 is arranged from the central axis. The horizontal axis is the distance from the center point of the housing 3 along the central axis, and the vertical axis is the magnetic flux density, and the direction of the magnetic flux in one direction orthogonal to the coil 2 is positive, and vice versa. The direction of the magnetic flux heading is negative.

本実施例の振動発電機1では、磁石体10が発生する磁界の有効磁束密度の絶対値が、約±12mmの位置で約0.35[T]に達する程度に大きくなっている。振動発電機1では、それぞれのコイル2aおよび2bが、磁石体10のそれぞれのポール12aおよび12bが往復動する範囲に対応して筐体3にそれぞれ巻回される。磁石体10が振動すると、これらのピークの大きい有効磁束密度を有する磁界がコイル2aおよび2bと鎖交する。したがって、振動発電機1は、往復動可能に設置される磁石体10が移動すると、透磁率の高いポール12aおよび12bが往復動する範囲に対応して設けられているので、それぞれのコイル2aおよび2bに電磁誘導により、より高いコイル起電力が発生する。   In the vibration generator 1 of the present embodiment, the absolute value of the effective magnetic flux density of the magnetic field generated by the magnet body 10 is large enough to reach about 0.35 [T] at a position of about ± 12 mm. In the vibration power generator 1, the coils 2 a and 2 b are wound around the housing 3 corresponding to the range in which the poles 12 a and 12 b of the magnet body 10 reciprocate. When the magnet body 10 vibrates, a magnetic field having an effective magnetic flux density having a large peak is linked to the coils 2a and 2b. Therefore, the vibration generator 1 is provided corresponding to the range in which the poles 12a and 12b having a high magnetic permeability reciprocate when the magnet body 10 installed so as to reciprocate is moved. A higher coil electromotive force is generated by electromagnetic induction in 2b.

図4は、比較例の振動発電機101を説明する図である。また、図5は、比較例の振動発電機102を説明する図である。具体的には、図4および図5は、図示する上下方向の中心軸に沿った断面図であり、これらの比較例の振動発電機101ないし102では、先の実施例とは構成が異なる振動子である磁石体110、または、磁石体120がこの中心軸の方向に移動して振動する。本実施例の振動発電機101ないし102は、磁石体110または120の構成が少々異なる他は、先の実施例の振動発電機1とほぼ共通する。したがって、先の実施例と共通する部分には共通の番号を付して説明を省略する。   FIG. 4 is a diagram illustrating a vibration generator 101 of a comparative example. FIG. 5 is a diagram illustrating a vibration generator 102 of a comparative example. Specifically, FIGS. 4 and 5 are cross-sectional views along the center axis in the vertical direction shown in the figure, and the vibration generators 101 to 102 of these comparative examples have different vibrations from the previous examples. The child magnet body 110 or the magnet body 120 moves in the direction of the central axis and vibrates. The vibration generators 101 to 102 of the present embodiment are substantially the same as the vibration generator 1 of the previous embodiment except that the configuration of the magnet body 110 or 120 is slightly different. Therefore, the same parts as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

比較例の振動発電機101の磁石体110は、外径直径がφ約24mmで長さが約20mmの円柱状の希土類の磁石111のみからなる。つまり、振動発電機101の磁石111のサイズは、先の実施例での磁石11と同じであり、比較例の磁石体110は、先の実施例における磁石体10からポール12aおよび12bと、副磁石13aおよび13bと、を除いたものである。したがって、この磁石体110が有する磁気エネルギーは、先の実施例における磁石体10とほぼ同じである。   The magnet body 110 of the vibration power generator 101 of the comparative example is composed only of a cylindrical rare earth magnet 111 having an outer diameter of about 24 mm and a length of about 20 mm. That is, the size of the magnet 111 of the vibration power generator 101 is the same as that of the magnet 11 in the previous embodiment, and the magnet body 110 of the comparative example is different from the magnet body 10 in the previous embodiment to the poles 12a and 12b. The magnets 13a and 13b are excluded. Therefore, the magnetic energy of the magnet body 110 is substantially the same as that of the magnet body 10 in the previous embodiment.

比較例の振動発電機102の磁石体120は、外径直径がφ約24mmで長さが約28mmの円柱状の希土類の磁石121のみからなる。つまり、振動発電機102の磁石121のサイズは、先の実施例でのポール12および副磁石13を含む磁石体10と略同じであり、比較例の磁石体120は、先の実施例における磁石体10にポール12aおよび12bと、副磁石13aおよび13bと、を連結した状態の大きさとほぼ等しい大きさを有する磁石である。したがって、この磁石体120が有する磁気エネルギーは、先の実施例における磁石体10よりも大きい。   The magnet body 120 of the vibration power generator 102 of the comparative example is composed only of a cylindrical rare earth magnet 121 having an outer diameter of about 24 mm and a length of about 28 mm. That is, the size of the magnet 121 of the vibration power generator 102 is substantially the same as the magnet body 10 including the pole 12 and the submagnet 13 in the previous embodiment, and the magnet body 120 of the comparative example is a magnet in the previous embodiment. This is a magnet having a size approximately equal to the size of the state in which the poles 12a and 12b and the submagnets 13a and 13b are connected to the body 10. Therefore, the magnetic energy of the magnet body 120 is larger than that of the magnet body 10 in the previous embodiment.

比較例の振動発電機101では、磁石体110が発生する磁界の有効磁束密度の絶対値が、約±10mmの位置で約0.28[T]に達する程度であり、本実施例の振動発電機1に比べてピークの値が小さくなっている。また、比較例の振動発電機102では、磁石体120が発生する磁界の有効磁束密度の絶対値が、約±13mmの位置で約0.30[T]を少々超える程度であり、本実施例の振動発電機1に比べてピークの値が小さくなっている。すなわち、実施例における磁石体10が有する磁気エネルギーは、比較例の磁石体110とほぼ同じであり、比較例の磁石体120よりも小さいにもかかわらず、有効磁束密度の絶対値が最も大きくなる。したがって、比較例の振動発電機101または102において、それぞれの磁石体が同じ振動速度で振動するとすれば、透磁率の高いポール12aおよび12bが往復動する範囲に対応して設けられていないので、それぞれのコイル2aおよび2bに電磁誘導により発生するコイル起電力は、本実施例の振動発電機1に比べて低くなる。   In the vibration power generator 101 of the comparative example, the absolute value of the effective magnetic flux density of the magnetic field generated by the magnet body 110 is about 0.28 [T] at a position of about ± 10 mm. The peak value is smaller than that of the machine 1. Further, in the vibration power generator 102 of the comparative example, the absolute value of the effective magnetic flux density of the magnetic field generated by the magnet body 120 is a little over about 0.30 [T] at a position of about ± 13 mm. The peak value is smaller than that of the vibration generator 1. That is, the magnetic energy of the magnet body 10 in the example is almost the same as that of the magnet body 110 of the comparative example, and the absolute value of the effective magnetic flux density is the largest even though it is smaller than the magnet body 120 of the comparative example. . Therefore, in the vibration generator 101 or 102 of the comparative example, if each magnet body vibrates at the same vibration speed, the high permeability poles 12a and 12b are not provided corresponding to the reciprocating range. The coil electromotive force generated by electromagnetic induction in each of the coils 2a and 2b is lower than that of the vibration power generator 1 of this embodiment.

本実施例の振動発電機1の磁石体10が正弦波的な振動をする場合には、コイル起電力が入力される整流器22の出力波形は、磁石体10が筐体3の中央付近を移動する約1/2周期毎に大きくなり、一方で磁石体10が筐体3の端部側である固定体4aまたは4bに達して折り返してくる約1/2周期毎に小さくなる。すなわち、振動発電機1を含む振動発電機1Aは、比較例の振動発電機101または102の場合に比べて、小型の筐体であっても電力の変換効率を高めることができ、高い出力電圧を得ることができる。   When the magnet body 10 of the vibration power generator 1 of the present embodiment vibrates sinusoidally, the output waveform of the rectifier 22 to which the coil electromotive force is input indicates that the magnet body 10 moves near the center of the housing 3. However, the magnet body 10 reaches the fixed body 4a or 4b on the end side of the housing 3 and is turned back every half cycle. That is, the vibration power generator 1A including the vibration power generator 1 can increase the power conversion efficiency even if it is a small casing as compared with the case of the vibration power generator 101 or 102 of the comparative example, and has a high output voltage. Can be obtained.

図6は、本発明の他の好ましい実施形態による振動発電機1Bを説明する図である。具体的には、図6は、図示する上下方向の中心軸に沿った断面図であり、振動発電機1Bでは、先の実施例とは構成が異なる振動子である磁石体10Bがこの中心軸の方向に移動して振動する。本実施例の振動発電機1Bは、磁石体10Bの構成のうちで副磁石14aおよび14bの着磁方向と、固定体4aおよび4bがそれぞれ備える緩衝磁石6aおよび6bの着磁方向と、が異なる他は、先の実施例の振動発電機1とほぼ共通する。したがって、先の実施例と共通する部分には共通の番号を付して説明を省略する。   FIG. 6 is a diagram illustrating a vibration generator 1B according to another preferred embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 6 is a cross-sectional view along the center axis in the vertical direction shown in the figure, and in the vibration power generator 1B, the magnet body 10B, which is a vibrator having a different configuration from the previous embodiment, has the center axis It moves in the direction of and vibrates. In the vibration power generator 1B of the present embodiment, the magnetization direction of the submagnets 14a and 14b and the magnetization direction of the buffer magnets 6a and 6b included in the fixed bodies 4a and 4b are different from each other in the configuration of the magnet body 10B. Others are almost the same as the vibration generator 1 of the previous embodiment. Therefore, the same parts as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

本実施例の磁石体10Bは、外径直径がφ約24mmで長さが約20mmの円柱状の希土類の磁石11と、磁石11の両端面にそれぞれ連結する2つのポール12aおよび12bと、これらのポール12aおよび12bにそれぞれ連結する2つの副磁石14aおよび14bと、を有する。副磁石14aおよび14bは、先の副磁石13aおよび13bとサイズが同じ円柱状の希土類の磁石であり、着磁方向が反対になっている磁石である。また、固定体4aおよび4bがそれぞれ備える緩衝磁石6aおよび6bは、それぞれが先の緩衝磁石5aおよび5bとサイズが同じ円盤状の希土類磁石であり、着磁方向が反対になっている磁石である。   The magnet body 10B of the present embodiment includes a columnar rare earth magnet 11 having an outer diameter of about 24 mm and a length of about 20 mm, two poles 12a and 12b connected to both end faces of the magnet 11, respectively, Two submagnets 14a and 14b connected to the poles 12a and 12b, respectively. The secondary magnets 14a and 14b are cylindrical rare earth magnets having the same size as the previous secondary magnets 13a and 13b, and are magnets having opposite magnetization directions. Further, the buffer magnets 6a and 6b included in the fixed bodies 4a and 4b are disc-shaped rare earth magnets having the same size as the previous buffer magnets 5a and 5b, respectively, and are magnets having opposite magnetization directions. .

図4に示すように、磁石体10Bが備える副磁石14aおよび14bは、下側の固定体4aに設けられる緩衝磁石6aと、上側の固定体4bに設けられる緩衝磁石6bとに対して、振動する磁石体10Bに近い側にそれぞれ異なる磁極(N極、S極)が現れるように着磁されて、取り付けられている。さらに、本実施例の場合には、磁石体10Bが備える磁石11と、副磁石14aおよび14bとは、同じ磁極同士がそれぞれポール12aおよび12bを挟むように配置されている。すなわち、磁石体10Bの副磁石14aおよび14bのポール12aおよび12bに連結する端面側の磁極性を、ポール12aおよび12bを間に挟んで連結する磁石11の端面側の磁極性と一致するようにしている。   As shown in FIG. 4, the secondary magnets 14a and 14b included in the magnet body 10B vibrate against the buffer magnet 6a provided on the lower fixed body 4a and the buffer magnet 6b provided on the upper fixed body 4b. The magnet body 10B is magnetized and attached such that different magnetic poles (N pole, S pole) appear on the side close to the magnet body 10B. Furthermore, in the case of the present embodiment, the magnet 11 included in the magnet body 10B and the sub magnets 14a and 14b are arranged so that the same magnetic poles sandwich the poles 12a and 12b, respectively. In other words, the magnetic properties on the end surface side of the magnet body 10B connected to the poles 12a and 12b of the submagnets 14a and 14b are made to coincide with the magnetic properties on the end surface side of the magnet 11 connected with the poles 12a and 12b interposed therebetween. ing.

振動発電機1Bでは、それぞれのコイル2aおよび2bが、磁石体10Bのそれぞれのポール12aおよび12bが往復動する範囲に対応して筐体3にそれぞれ巻回される。したがって、振動発電機1Bは、往復動可能に設置される磁石体10Bが移動すると、透磁率の高いポール12aおよび12bが往復動する範囲に対応して設けられているので、それぞれのコイル2aおよび2bに電磁誘導により、より高いコイル起電力が発生する。   In the vibration power generator 1B, the respective coils 2a and 2b are wound around the housing 3 corresponding to the range in which the respective poles 12a and 12b of the magnet body 10B reciprocate. Therefore, the vibration power generator 1B is provided corresponding to the range in which the high permeability poles 12a and 12b reciprocate when the magnet body 10B installed so as to reciprocate is moved. A higher coil electromotive force is generated by electromagnetic induction in 2b.

つまり、振動発電機1Bでは、磁石体10Bの構成を、両端のポール12aおよび12bにおいて、反発磁界を発生させるように、磁石11および副磁石14aないし14bの着磁方向を調整する。磁石体10Bの両端部に設けられる透磁率の高いポール12aおよび12bには、磁石11と副磁石14aおよび14bとが形成する反発磁界による磁束が、より多く通過することになる。したがって、コイル2aおよび2bの位置における磁石体10Bによる磁束密度がより高められるので、コイル2における出力電圧をさらに高めることができる。   That is, in the vibration power generator 1B, the magnet body 10B is configured such that the magnetization directions of the magnet 11 and the submagnets 14a to 14b are adjusted so that repulsive magnetic fields are generated in the poles 12a and 12b at both ends. More magnetic flux due to the repulsive magnetic field formed by the magnet 11 and the submagnets 14a and 14b passes through the high permeability poles 12a and 12b provided at both ends of the magnet body 10B. Therefore, since the magnetic flux density by the magnet body 10B at the positions of the coils 2a and 2b is further increased, the output voltage at the coil 2 can be further increased.

図7は、本発明の他の好ましい実施形態による振動発電機1Cを説明する図である。具体的には、図7は、図示する上下方向の中心軸に沿った断面図であり、振動発電機1Cは、先の実施例の振動発電機1のコイル2とはコイル数が2つから3つに増加し、構成が異なる磁石体10Cを有する点で相違し、その他は、先の実施例の振動発電機1とほぼ共通する。したがって、先の実施例と共通する部分には共通の番号を付して説明を省略する。   FIG. 7 is a diagram illustrating a vibration generator 1C according to another preferred embodiment of the present invention. Specifically, FIG. 7 is a cross-sectional view along the center axis in the vertical direction shown in the figure, and the vibration generator 1C has two coils from the coil 2 of the vibration generator 1 of the previous embodiment. The difference is that the magnet body 10C has a different configuration, and the other configuration is substantially the same as that of the vibration generator 1 of the previous embodiment. Therefore, the same parts as those in the previous embodiment are denoted by the same reference numerals and the description thereof is omitted.

振動発電機1Cは、3つのコイル2(2a、2bおよび2c)と、コイル2が巻回される筒状の筐体3と、筐体3の両端にそれぞれ設けられる固定体4と、着磁された磁石11を含んでそれぞれの固定体4との間を筐体3の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体10Cと、を含む振動発電機である。本実施例の振動発電機1は、長径方向長が約88mm、短径直径がφ約34mmの略円筒形状を有する小型で軽量な振動発電機である。   The vibration generator 1C includes three coils 2 (2a, 2b, and 2c), a cylindrical housing 3 around which the coil 2 is wound, a fixed body 4 that is provided at each end of the housing 3, and magnetization. The vibration generator includes a magnet body 10 </ b> C that is installed so as to reciprocate along the inner surface of the housing 3 between the fixed body 4 and the magnet 11. The vibration generator 1 of the present embodiment is a small and light vibration generator having a substantially cylindrical shape having a major axis length of about 88 mm and a minor axis diameter of about 34 mm.

振動発電機1Cの振動子である磁石体10Cは、着磁された2つ磁石11aおよび11bを含んでそれぞれの固定体4aおよび4bとの間を筐体3の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体である。磁石体10Cは、2つの磁石11aおよび11bの一方の端面に連結する中央ポール15と、磁石11aおよび11bのそれぞれの他方の端面にそれぞれ連結する2つのポール12aおよび12bと、ポール12aおよび12bにそれぞれ連結する2つの副磁石13aおよび13bと、を有する。   The magnet body 10C, which is a vibrator of the vibration generator 1C, includes two magnetized magnets 11a and 11b, and can reciprocate between the fixed bodies 4a and 4b along the inner surface of the housing 3. It is a magnet body to be installed. The magnet body 10C includes a central pole 15 connected to one end face of the two magnets 11a and 11b, two poles 12a and 12b connected to the other end faces of the magnets 11a and 11b, and poles 12a and 12b, respectively. There are two submagnets 13a and 13b that are connected to each other.

先の実施例と同様に、それぞれの固定体4aおよび4bが、筐体3の内面の側に、磁石体10Cと接近可能に連結されて磁石体10Cの副磁石13aまたは13bとの間で反発力を作用させる緩衝磁石5aおよび5bをそれぞれ有する。また、それぞれのコイル2a、2bおよび2cが、磁石体10Cのそれぞれのポール12aおよび12bと、中央ポール15と、がそれぞれ往復動する範囲に対応して筐体3にそれぞれ巻回される。   As in the previous embodiment, the respective fixed bodies 4a and 4b are connected to the inner surface of the housing 3 so as to be accessible to the magnet body 10C and repel between the auxiliary magnet 13a or 13b of the magnet body 10C. It has buffer magnets 5a and 5b for applying a force, respectively. The coils 2a, 2b, and 2c are wound around the housing 3 in accordance with the range in which the poles 12a and 12b of the magnet body 10C and the central pole 15 reciprocate, respectively.

コイル2aとコイル2bとコイル2cとは、先の実施例と同様にそれぞれ逆向きに直列接続されているので、磁石体10とコイル2との間の振動による相対速度の絶対値は、磁石体10Cが筐体3の中央付近を移動するときに大きくなり、一方で筐体3の端部側である固定体4aおよび4bに達して折り返してくるときに小さくなる。したがって、磁石体10Cが正弦波的な振動をする場合には、振動発電機1のコイル2に接続する出力端子21に出力されるコイル起電力の波形は、筐体3の中央付近を移動するときに大きくなり(正弦波形の腹)、一方で筐体3の端部側である固定体4aおよび4bに達して折り返してくるとき(速度が最小になるとき)に小さくなる(正弦波形の節)。   Since the coil 2a, the coil 2b, and the coil 2c are connected in series in opposite directions as in the previous embodiment, the absolute value of the relative speed due to vibration between the magnet body 10 and the coil 2 is the magnet body. 10C increases when it moves near the center of the housing 3, while it decreases when it reaches the fixed bodies 4a and 4b on the end side of the housing 3 and turns back. Therefore, when the magnet body 10 </ b> C vibrates sinusoidally, the waveform of the coil electromotive force output to the output terminal 21 connected to the coil 2 of the vibration power generator 1 moves around the center of the housing 3. On the other hand, it becomes large (sinusoidal antinode), and on the other hand, when it reaches the fixed bodies 4a and 4b on the end side of the housing 3 and turns back (when the speed becomes minimum), it becomes small (sinusoidal node) ).

振動発電機1Cでは、それぞれのコイル2a、2bおよび2cが、磁石体10Cのそれぞれのポール12aおよび12b、ならびに中央ポール15が往復動する範囲に対応して筐体3にそれぞれ巻回される。したがって、振動発電機1Cは、往復動可能に設置される磁石体10が移動すると、透磁率の高いポール12aおよび12bと、中央ポール15とが往復動する範囲に対応して設けられているので、それぞれのコイル2a、2bおよび2cに電磁誘導により、より高いコイル起電力を発生させることができる。   In the vibration power generator 1C, the coils 2a, 2b, and 2c are wound around the housing 3 corresponding to the range in which the poles 12a and 12b and the center pole 15 of the magnet body 10C reciprocate, respectively. Therefore, the vibration power generator 1C is provided corresponding to the range in which the poles 12a and 12b having high permeability and the central pole 15 reciprocate when the magnet body 10 installed so as to reciprocate moves. A higher coil electromotive force can be generated in each coil 2a, 2b and 2c by electromagnetic induction.

磁石体10Cが備える副磁石13aおよび13bは、先の実施例の副磁石14aおよび14bと同様に、下側の固定体4aに設けられる緩衝磁石6aと、上側の固定体4bに設けられる緩衝磁石6bとに対して、振動する磁石体10Cに近い側にそれぞれ異なる磁極(N極、S極)が現れるように着磁されて、取り付けられていてもよい。さらに、磁石体10Cが備える磁石11と、副磁石13aおよび13bとは、同じ磁極同士がそれぞれポール12aおよび12bを挟むように配置されていてもよい。すなわち、磁石体10Cの副磁石13aおよび13bのポール12aおよび12bに連結する端面側の磁極性を、ポール12aおよび12bを間に挟んで連結する磁石11の端面側の磁極性と一致するようにしてもよい。   The submagnets 13a and 13b provided in the magnet body 10C are the same as the submagnets 14a and 14b of the previous embodiment, the buffer magnet 6a provided in the lower fixed body 4a and the buffer magnet provided in the upper fixed body 4b. 6b may be magnetized and attached such that different magnetic poles (N pole, S pole) appear on the side close to the vibrating magnet body 10C. Furthermore, the magnet 11 provided in the magnet body 10C and the submagnets 13a and 13b may be arranged such that the same magnetic poles sandwich the poles 12a and 12b, respectively. That is, the magnetic properties on the end face side of the magnet body 10C connected to the poles 12a and 12b of the submagnets 13a and 13b are made to coincide with the magnetic properties on the end face side of the magnet 11 connected with the poles 12a and 12b interposed therebetween. May be.

つまり、振動発電機1Cでは、磁石体10Cの構成を、両端のポール12aおよび12bにおいて、反発磁界を発生させるように、磁石11および副磁石13aないし13bの着磁方向を調整してもよい。磁石体10Cの両端部に設けられる透磁率の高いポール12aおよび12bには、磁石11aおよび11bと副磁石13aおよび13bとが形成する反発磁界による磁束が、より多く通過することになる。また、2つの磁石11aおよび11bに挟まれる中央ポール15については、同様に反発磁界を発生させる構成になっている。したがって、コイル2aおよび2b、2cの位置における磁石体10Cによる磁束密度がより高められるので、コイル2における出力電圧をさらに高めることができる。   That is, in the vibration power generator 1C, the magnet body 10C may be configured such that the magnetization directions of the magnet 11 and the submagnets 13a to 13b are adjusted so that repulsive magnetic fields are generated in the poles 12a and 12b at both ends. More magnetic flux due to the repulsive magnetic field formed by the magnets 11a and 11b and the submagnets 13a and 13b passes through the poles 12a and 12b having high permeability provided at both ends of the magnet body 10C. The central pole 15 sandwiched between the two magnets 11a and 11b is similarly configured to generate a repulsive magnetic field. Therefore, since the magnetic flux density by the magnet body 10C at the positions of the coils 2a, 2b, and 2c is further increased, the output voltage at the coil 2 can be further increased.

なお、振動発電機1Cでは、コイル2を構成するコイル2a、2b、および、2cは、並列接続しても良く、さらに複数のコイルを加えても良い。コイル2は、複数のコイルの巻線方向、あるいは、直列接続および/または並列接続する極性は、磁石体からの磁束の向きに応じて反転させることができる。磁石体の磁束が有効に鎖交する位置、つまり、磁束密度が高い位置に複数のコイルを設けることで、コイルにおける出力電圧をさらに高めることができる。コイル2は、コイル2a、2b、および、2cに発生するコイル起電力を、打ち消しあうことなく出力端子21に出力するように極性を揃えて接続すればよい。   In the vibration power generator 1C, the coils 2a, 2b, and 2c constituting the coil 2 may be connected in parallel, or a plurality of coils may be added. In the coil 2, the winding direction of a plurality of coils, or the polarity of series connection and / or parallel connection can be reversed according to the direction of the magnetic flux from the magnet body. By providing a plurality of coils at a position where the magnetic flux of the magnet body is effectively interlinked, that is, at a position where the magnetic flux density is high, the output voltage at the coil can be further increased. The coil 2 may be connected with the same polarity so that the coil electromotive force generated in the coils 2a, 2b, and 2c is output to the output terminal 21 without canceling each other.

また、振動発電機1Cは、振動子である磁石体10が中心軸の方向に移動して振動する場合に、接近する磁石体10Cと固定体4aおよび4b(あるいは、緩衝磁石5aまたは5b)との間でそれぞれ弾性力を作用させる弾性部材をさらに有してもよい。弾性部材は、非磁性の金属バネ、弾性を有する樹脂、あるいは、気泡を含むフォーム材、等であってもよい。弾性部材は、その両端が、振動子である磁石体10Cと、固定体4と、に固定される。弾性部材は、磁石体10Cが移動して筐体の両端に位置する固定体4に勢いよく衝突して衝撃により破壊されるのを防止する。また、移動する磁石体10Cのポール12aおよび12bに連結する副磁石13aまたは13bを備えているので、磁性体であるポール12aおよび12bが緩衝磁石5aまたは5bと密着してしまうのを防止することができる。   Further, the vibration power generator 1C includes a magnet body 10C that approaches and a fixed body 4a and 4b (or a buffer magnet 5a or 5b) when the magnet body 10 that is a vibrator moves and vibrates in the direction of the central axis. You may further have an elastic member which makes an elastic force act between each. The elastic member may be a nonmagnetic metal spring, an elastic resin, or a foam material containing bubbles. Both ends of the elastic member are fixed to the magnet body 10 </ b> C that is a vibrator and the fixed body 4. The elastic member prevents the magnet body 10C from moving and colliding with the fixed bodies 4 located at both ends of the casing vigorously and being destroyed by impact. Further, since the auxiliary magnets 13a or 13b connected to the poles 12a and 12b of the moving magnet body 10C are provided, the magnetic poles 12a and 12b are prevented from coming into close contact with the buffer magnet 5a or 5b. Can do.

本発明の振動発電機は、整流器、蓄電池、充電回路等を含む発電機、あるいは、充電電池、充電器にも適用が可能である。また、本発明の振動発電機を備える電子機器は、可搬性に優れるので、使用者が持ち運ぶモバイル機器、または、振動が多く発生する車両に取り付ける発電機として、特に適する。   The vibration generator of the present invention can also be applied to a generator including a rectifier, a storage battery, a charging circuit, etc., a charging battery, and a charger. In addition, since the electronic device including the vibration generator of the present invention is excellent in portability, it is particularly suitable as a mobile device carried by a user or a generator attached to a vehicle that generates a lot of vibrations.

1、1A、1B、1C、1D 振動発電機
2 コイル
3 筐体
4 固定体
5、6 緩衝磁石
10、10B、10C 磁石体
11 磁石
12 ポール
13、14 副磁石
21、23 出力端子
22 整流器
1, 1A, 1B, 1C, 1D Vibration generator 2 Coil 3 Housing 4 Fixed body 5, 6 Buffer magnet 10, 10B, 10C Magnet body 11 Magnet 12 Pole 13, 14 Sub magnet 21, 23 Output terminal 22 Rectifier

Claims (4)

2つ以上のコイルと、該コイルがそれぞれ巻回される筒状の筐体と、該筐体の両端にそれぞれ設けられる2つの固定体と、着磁された磁石を含んでそれぞれの該固定体との間を該筐体の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体と、を備え、
該磁石体が、該磁石の両端面にそれぞれ連結する2つのポールと、該ポールにそれぞれ連結する2つの副磁石と、を有し、
それぞれの該固定体が、該筐体の該内面の側に、該磁石体と接近可能に連結されて該磁石体の該副磁石との間で反発力を作用させる緩衝磁石を有し、
それぞれの該コイルが、該磁石体のそれぞれのポールが往復動する範囲に対応して該筐体にそれぞれ巻回される、
振動発電機。
Each of the fixed bodies including two or more coils, a cylindrical casing around which each of the coils is wound, two fixed bodies respectively provided at both ends of the casing, and a magnetized magnet A magnet body installed so as to be capable of reciprocating along the inner surface of the housing,
The magnet body has two poles respectively connected to both end faces of the magnet, and two sub magnets respectively connected to the poles;
Each of the fixed bodies has a buffer magnet on the inner surface side of the housing, which is connected to the magnet body so as to be close to the counter magnet and exerts a repulsive force between the sub magnet and the magnet body,
Each of the coils is wound around the housing corresponding to the range in which each pole of the magnet body reciprocates.
Vibration generator.
前記磁石体の前記副磁石の前記ポールに連結する端面側の磁極性が、前記ポールを間に挟んで連結する前記磁石の端面側の磁極性と一致する、
請求項1に記載の振動発電機。
The magnetic property of the end surface side connected to the pole of the sub-magnet of the magnet body matches the magnetic property of the end surface side of the magnet connected with the pole in between.
The vibration generator according to claim 1.
3つ以上のコイルと、該コイルがそれぞれ巻回される筒状の筐体と、該筐体の両端にそれぞれ設けられる2つの固定体と、着磁された2つ以上の磁石を含んでそれぞれの該固定体との間を該筐体の内面に沿って往復動可能に設置される磁石体と、を備え、
該磁石体が、2つの磁石の一方の端面に連結する1つ以上の中央ポールと、該磁石の他方の端面にそれぞれ連結する2つのポールと、該ポールにそれぞれ連結する2つの副磁石と、を有し、
それぞれの該固定体が、該筐体の該内面の側に、該磁石体と接近可能に連結されて該磁石体の該副磁石との間で反発力を作用させる緩衝磁石を有し、
それぞれの該コイルが、該磁石体の該中央ポールまたはそれぞれの該ポールが往復動する範囲に対応して該筐体にそれぞれ巻回される、
振動発電機。
Each including three or more coils, a cylindrical casing around which the coils are wound, two fixed bodies respectively provided at both ends of the casing, and two or more magnetized magnets. A magnet body installed so as to be capable of reciprocating between the fixed body and the inner surface of the housing,
One or more central poles connected to one end face of two magnets; two poles connected to the other end face of the magnet; and two submagnets connected to the poles; Have
Each of the fixed bodies has a buffer magnet on the inner surface side of the housing, which is connected to the magnet body so as to be close to the counter magnet and exerts a repulsive force between the sub magnet and the magnet body,
Each of the coils is wound around the housing corresponding to a range in which the central pole of the magnet body or each of the poles reciprocates,
Vibration generator.
前記磁石体の前記副磁石の前記ポールに連結する端面側の磁極性が、前記ポールを間に挟んで連結する前記磁石の端面側の磁極性と一致する、
請求項3に記載の振動発電機。
The magnetic property of the end surface side connected to the pole of the sub-magnet of the magnet body matches the magnetic property of the end surface side of the magnet connected with the pole in between.
The vibration generator according to claim 3.
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* Cited by examiner, † Cited by third party
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CN106953495A (en) * 2017-05-10 2017-07-14 江南大学 A kind of electromagnetic levitation type exempts from frictional vibration electricity energy harvester
CN110538059A (en) * 2019-09-19 2019-12-06 宁海县集美特电器有限公司 Multi-coil structure for massager
JP7499984B2 (en) 2022-07-05 2024-06-14 三菱電機株式会社 Actuator coil substrate and actuator

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