JP2012157184A - Vibration power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、永久磁石を有する可動子を備える振動発電機に関するものである。 The present invention relates to a vibration generator including a mover having a permanent magnet.
従来、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置として、電磁誘導方式の振動発電機が知られている。この振動発電機は、外周にコイルが巻回された非磁性材料からなる筒状ケースと、筒状ケースの端部に固定された固定永久磁石と、筒状ケースの内部を揺動可能であって、固定永久磁石と同極対向に配置される揺動永久磁石を有している。この揺動永久磁石が筒状ケース内部を揺動することで、コイルに誘導起電力が発生する(例えば、特許文献1参照)。 Conventionally, an electromagnetic induction type vibration power generator is known as a power generation device that converts kinetic energy into electric energy. This vibration generator is capable of swinging inside a cylindrical case made of a non-magnetic material having a coil wound around its outer periphery, a fixed permanent magnet fixed to the end of the cylindrical case, and the like. The swinging permanent magnet is disposed opposite to the fixed permanent magnet. When the swinging permanent magnet swings inside the cylindrical case, an induced electromotive force is generated in the coil (see, for example, Patent Document 1).
上記のような振動発電機は、筒状ケースの端部に固定永久磁石が備えられることで、誘導永久磁石と固定永久磁石の反発力により、比較的小さな振動であっても、揺動永久磁石がスムーズに筒状ケースの内部を揺動できるように形成されている。 The vibration generator as described above is provided with a fixed permanent magnet at the end of the cylindrical case, so that even if the vibration is relatively small due to the repulsive force of the induction permanent magnet and the fixed permanent magnet, Is formed so that the inside of the cylindrical case can be smoothly swung.
しかしながら、上記のような振動発電機は、端部に設けられた固定永久磁石と筒状ケースの内部を揺動する揺動永久磁石の反発力により、揺動永久磁石が揺動可能な範囲が制限される。一般に振動発電機の発電量は振動運動の振幅に比例する。そのため、ユーザが振動発電機を大きく振った場合、振動発電機の発電量が十分に得られない傾向がある。 However, the vibration generator as described above has a range in which the swing permanent magnet can swing due to the repulsive force of the fixed permanent magnet provided at the end and the swing permanent magnet swinging inside the cylindrical case. Limited. In general, the amount of power generated by a vibration generator is proportional to the amplitude of vibration motion. Therefore, when the user greatly shakes the vibration generator, there is a tendency that the power generation amount of the vibration generator cannot be obtained sufficiently.
本発明は、振動の大きさによらず十分な発電量が得られる振動発電機を提供することを目的とする。 An object of the present invention is to provide a vibration generator capable of obtaining a sufficient power generation amount regardless of the magnitude of vibration.
上記目的を達成するために、第1発明の振動発電機は、ガイド部材に沿って往復移動可能であって、第1永久磁石を有する可動子と、前記可動子の往復移動により誘導起電力を発生するコイルと、前記第1永久磁石と同極が対向するように設けられ、前記可動子の移動を規制する第2永久磁石と、前記可動子の移動方向において、前記第2永久磁石の磁着方向とは反対の着磁方向となるように設けられる第3永久磁石とを備える振動発電機であって、前記可動子の移動方向において、少なくとも前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のいずれかの配置位置を調整可能な位置調整手段を備え、少なくとも前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のいずれかは、前記位置調整手段を作用させることにより、前記可動子の移動方向において、その配置位置を調整可能に設けられることを特徴とする。 In order to achieve the above object, the vibration generator of the first invention is capable of reciprocating along the guide member and generates an induced electromotive force by a reciprocating movement of the movable element having the first permanent magnet and the movable element. A coil that is generated, a second permanent magnet that is provided so that the same polarity as the first permanent magnet faces each other, and restricts the movement of the mover, and a magnetic field of the second permanent magnet in the moving direction of the mover. A vibration generator including a third permanent magnet provided so as to have a magnetization direction opposite to the magnetization direction, wherein at least the second permanent magnet and the third permanent magnet in the moving direction of the mover It is provided with position adjusting means capable of adjusting any of the arrangement positions, and at least one of the second permanent magnet and the third permanent magnet is operated in the moving direction of the mover by operating the position adjusting means. Its placement Characterized in that it is provided to be adjusted location.
第2発明の振動発電機は、上記第1発明の構成に加えて、前記第3永久磁石は、前記第2永久磁石と同極が対向するように、前記可動子の移動方向において、前記第2永久磁石に対して前記可動子が設けられた側とは反対側に設けられることを特徴とする。 In addition to the configuration of the first invention, the vibration generator of the second invention is characterized in that the third permanent magnet has the first permanent magnet in the moving direction of the mover so that the same pole as the second permanent magnet faces. It is characterized in that it is provided on the side opposite to the side on which the movable element is provided with respect to the two permanent magnets.
第3発明の振動発電機は、上記第1発明の構成に加えて、前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のうちいずれか一方が貫通孔を有する筒形状に形成され、前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のうちの他方は、前記位置調整手段を作用させることにより、前記可動子の移動方向において、前記貫通孔内部を相対的に移動することでその配置を調整可能に設けられることを特徴とする。 In addition to the configuration of the first invention, the vibration generator of the third invention is formed in a cylindrical shape in which one of the second permanent magnet and the third permanent magnet has a through hole, and the second permanent magnet The other of the magnet and the third permanent magnet is provided so that its position can be adjusted by moving the inside of the through hole relatively in the moving direction of the mover by operating the position adjusting means. It is characterized by being able to.
第4発明の振動発電機は、上記第1発明ないし第3発明の構成に加えて、前記第2永久磁石は、前記可動子の移動方向において、その配置が固定され、前記第3永久磁石は、前記可動子の移動方向において、その配置を調整可能に設けられることを特徴とする。 In the vibration generator of the fourth invention, in addition to the configurations of the first to third inventions, the arrangement of the second permanent magnet is fixed in the moving direction of the mover, and the third permanent magnet is In the moving direction of the mover, the arrangement can be adjusted.
第5発明の振動発電機は、上記第1発明ないし第4発明のいずれかの構成に加えて、前記第2永久磁石は、前記可動子の移動方向において、前記可動子に対して一側に設けられ、前記第3永久磁石は、前記第2永久磁石の前記一側に前記第2永久磁石と同極が対向するように設けられることを特徴とする。 According to a fifth aspect of the present invention, in addition to the structure of any one of the first to fourth aspects, the second permanent magnet is located on one side with respect to the mover in the moving direction of the mover. The third permanent magnet is provided on the one side of the second permanent magnet so that the same pole as the second permanent magnet faces.
第6発明の振動発電機は、上記第1発明ないし第5発明のいずれかの構成に加えて、前記第2永久磁石は、前記可動子の移動方向において、前記可動子に対して両側に設けられ、前記第3永久磁石は、前記第2永久磁石のそれぞれに対して、前記第2永久磁石と同極が対向するように設けられることを特徴とする。 According to a sixth aspect of the vibration generator, in addition to the structure of any one of the first to fifth aspects, the second permanent magnet is provided on both sides of the mover in the moving direction of the mover. The third permanent magnet is provided so that the same polarity as the second permanent magnet faces each of the second permanent magnets.
第7発明の振動発電機は、上記第1発明、第2発明、第4発明ないし第6発明のいずれかの構成に加えて、前記可動子の移動方向において、前記第2永久磁石の長さは前記第1永久磁石の長さよりも短いことを特徴とする。 A vibration generator according to a seventh aspect of the invention is the length of the second permanent magnet in the moving direction of the mover, in addition to the structure of any one of the first invention, the second invention, and the fourth to sixth inventions. Is shorter than the length of the first permanent magnet.
第8発明の振動発電機は、上記第1発明ないし第7発明のいずれかの構成に加えて、円筒形状の筐体を備え、前記ガイド部材は前記筐体内に設けられる筒状部材であって、前記コイルは前記筒状部材に沿って巻回され、前記可動子は前記筒状部材の内側を往復移動することを特徴とする。 A vibration generator according to an eighth aspect of the invention includes a cylindrical casing in addition to the configuration of any of the first to seventh aspects, and the guide member is a cylindrical member provided in the casing. The coil is wound along the cylindrical member, and the mover reciprocates inside the cylindrical member.
第9発明の振動発電機は、上記第8発明の構成に加え、前記位置調整手段は、少なくとも前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のいずれかに固定する固定部と、前記筐体の外周に形成されたねじ溝に螺着するねじ部を備え、少なくとも前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のいずれかは、前記位置調整手段のねじ部を回動させることにより、前記可動子の移動方向において、その配置を調整可能に設けられることを特徴とする。 In addition to the configuration of the eighth invention, the vibration generator according to a ninth invention is characterized in that the position adjusting means includes at least a fixing portion for fixing to either the second permanent magnet or the third permanent magnet, and the housing. A screw portion that is screwed into a screw groove formed on an outer periphery, and at least one of the second permanent magnet and the third permanent magnet is configured to rotate the screw portion of the position adjusting unit; In the moving direction, the arrangement can be adjusted.
第1発明の振動発電機によれば、可動子の移動方向において、第2永久磁石の磁着方向とは反対の磁着方向となるように設けられる第3永久磁石とを備える振動発電機であって、可動子の移動方向において、少なくとも第2永久磁石と第3永久磁石のいずれかの配置位置を調整可能な位置調整手段を備えているので、少なくとも前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のいずれかは、前記位置調整手段を作用させることにより、前記可動子の移動方向において、その配置位置を調整可能に設けられる。そのため、第1永久磁石と第2永久磁石との間の反発力を調整して、ユーザの所望の振り幅に合うように可動子が移動可能な範囲を調整可能であり、振動発電機の発電量を増加させることができる。 According to the vibration generator of the first aspect of the present invention, the vibration generator includes the third permanent magnet provided so as to be in the magnetizing direction opposite to the magnetizing direction of the second permanent magnet in the moving direction of the mover. In the moving direction of the mover, at least one of the second permanent magnet and the third permanent magnet is provided with position adjusting means capable of adjusting the arrangement position of at least one of the second permanent magnet and the third permanent magnet. Any of the magnets is provided so that the position of the magnet can be adjusted in the moving direction of the mover by operating the position adjusting means. Therefore, by adjusting the repulsive force between the first permanent magnet and the second permanent magnet, it is possible to adjust the range in which the mover can move so as to match the user's desired swing width. The amount can be increased.
第2発明の振動発電機によれば、第1発明の効果に加え、第3永久磁石は、第2永久磁石と同極が対向するように、可動子の移動方向において、第2永久磁石に対して可動子が設けられた側とは反対側に設けられる。そのため、第1永久磁石と第2永久磁石との間の反発力を調整して、ユーザの所望の振り幅に合うように可動子の移動可能な範囲を調整可能であり、振動発電機の発電量を増加させることができる。 According to the vibration power generator of the second invention, in addition to the effects of the first invention, the third permanent magnet is in contact with the second permanent magnet in the moving direction of the mover so that the same pole as the second permanent magnet faces. On the other hand, it is provided on the side opposite to the side where the mover is provided. Therefore, by adjusting the repulsive force between the first permanent magnet and the second permanent magnet, it is possible to adjust the movable range of the mover so as to match the user's desired swing width. The amount can be increased.
第3発明の振動発電機によれば、第1発明の効果に加え、第2永久磁石と第3永久磁石のうちいずれか一方が貫通孔を有する筒形状に形成され、第2永久磁石と第3永久磁石のうちの他方は、位置調整手段を作用させることにより、可動子の移動方向において、貫通孔内部を相対的に移動することでその配置を調整可能に設けられる。そのため、第2永久磁石の長さにかかわらず、第3永久磁石と第2永久磁石の距離を変化させて、第2永久磁石と第1永久磁石との間の磁石の反発力を調整することができる。これにより、可動子の移動可能な範囲を調整し、振動発電機の発電量を効果的に増加させることができる。 According to the vibration generator of the third invention, in addition to the effects of the first invention, one of the second permanent magnet and the third permanent magnet is formed in a cylindrical shape having a through hole, and the second permanent magnet and the second permanent magnet The other of the three permanent magnets is provided such that the position thereof can be adjusted by moving the inside of the through-hole relatively in the moving direction of the mover by operating the position adjusting means. Therefore, regardless of the length of the second permanent magnet, the distance between the third permanent magnet and the second permanent magnet is changed to adjust the repulsive force of the magnet between the second permanent magnet and the first permanent magnet. Can do. Thereby, the movable range of the mover can be adjusted, and the power generation amount of the vibration generator can be effectively increased.
第4発明の振動発電機によれば、第1発明ないし第3発明の効果に加え、可動子の移動方向において、第2永久磁石は配置位置が固定され、第3永久磁石は、配置を調整可能に設けられるため、第2永久磁石と第3永久磁石との間隔を変更させやすい。そのため、振動発電機の発電量を増加させやすい。 According to the vibration generator of the fourth invention, in addition to the effects of the first to third inventions, the arrangement position of the second permanent magnet is fixed and the arrangement of the third permanent magnet is adjusted in the moving direction of the mover. Since it is provided, it is easy to change the interval between the second permanent magnet and the third permanent magnet. Therefore, it is easy to increase the power generation amount of the vibration generator.
第5発明の振動発電機によれば、第1発明ないし第4発明のいずれかの効果に加え、第2永久磁石は、可動子の移動方向において、可動子に対して一側に設けられ、第3永久磁石は、第2永久磁石の一側に第2永久磁石と同極が対向するように設けられる。そのため、振動発電機の発電量を効率よく増加させることができる。 According to the vibration generator of the fifth invention, in addition to the effects of any one of the first to fourth inventions, the second permanent magnet is provided on one side with respect to the mover in the moving direction of the mover, The third permanent magnet is provided on one side of the second permanent magnet so that the same pole as the second permanent magnet faces. Therefore, the power generation amount of the vibration generator can be increased efficiently.
第6発明の振動発電機によれば、第1発明ないし第5発明のいずれかに加え、第2永久磁石は、可動子の移動方向において、可動子に対して両側に設けられ、第3永久磁石は、第2永久磁石のそれぞれに対して、第2永久磁石と同極が対向するように設けられる。そのため、より効率よく発電量を増加させることができる。 According to the vibration generator of the sixth invention, in addition to any of the first to fifth inventions, the second permanent magnet is provided on both sides of the mover in the moving direction of the mover, and the third permanent magnet. The magnet is provided so that the same polarity as the second permanent magnet faces each of the second permanent magnets. Therefore, the amount of power generation can be increased more efficiently.
第7発明の振動発電機によれば、第1発明、第2発明、第4発明ないし第6発明のいずれかに加え、可動子の移動方向において、第2永久磁石の長さは第1永久磁石の長さよりも短い。そのため、第2永久磁石と第3永久磁石との間隔を調整することで、第1永久磁石と第2永久磁石との間の反発力をより調整しやすく、より効率よく発電量を増加させることができる。 According to the vibration generator of the seventh invention, in addition to any of the first invention, the second invention, and the fourth to sixth inventions, the length of the second permanent magnet is the first permanent in the moving direction of the mover. It is shorter than the length of the magnet. Therefore, by adjusting the distance between the second permanent magnet and the third permanent magnet, the repulsive force between the first permanent magnet and the second permanent magnet can be adjusted more easily, and the power generation amount can be increased more efficiently. Can do.
第8発明の振動発電機によれば、第1発明ないし第7発明のいずれかに加え、円筒形状の筐体を備え、ガイド部材は筐体内に設けられる筒状部材であって、コイルは筒状部材に沿って巻回され、可動子は筒状部材の内側を往復移動する。そのため、第1永久磁石と第2永久磁石との間の反発力を調整して、ユーザの所望の振り幅に合うように可動子の移動可能な範囲を調整可能であり、振動発電機の発電量を増加させることができる。 According to the vibration generator of the eighth invention, in addition to any one of the first to seventh inventions, the cylindrical generator is provided with a cylindrical housing, the guide member is a cylindrical member provided in the housing, and the coil is a cylinder. The mover is reciprocated along the inside of the cylindrical member. Therefore, by adjusting the repulsive force between the first permanent magnet and the second permanent magnet, it is possible to adjust the movable range of the mover so as to match the user's desired swing width. The amount can be increased.
第9発明の振動発電機によれば、第8発明の効果に加え、位置調整手段は、少なくとも前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のいずれかに固定する固定部と、前記筐体の外周に形成されたねじ溝に螺着するねじ部を備え、少なくとも前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のいずれかは、前記位置調整手段のねじ部を回動させることにより、前記可動子の移動方向において、その配置を調整可能に設けられる。そのため、可動子の移動可能な範囲を調整しやすく、振動発電機の発電量をより増加させることができる。 According to the vibration generator of the ninth invention, in addition to the effect of the eighth invention, the position adjusting means includes at least a fixing portion that fixes the second permanent magnet or the third permanent magnet, and the housing. A screw portion that is screwed into a screw groove formed on an outer periphery, and at least one of the second permanent magnet and the third permanent magnet is configured to rotate the screw portion of the position adjusting unit; In the moving direction, the arrangement can be adjusted. Therefore, it is easy to adjust the movable range of the mover, and the power generation amount of the vibration power generator can be further increased.
(第1実施形態について)
本発明の好ましい実施形態について以下に説明する。まず、第1実施形態の振動発電機10について図1及び図2を用いて説明する。以下、振動発電機10を構成する各構成部材について説明する。
(About the first embodiment)
Preferred embodiments of the present invention are described below. First, the
筐体11は、図1に示すように、Y軸方向に長い円筒形状である。筐体11の上部は蓋部170により覆われ、筐体11と筒状部材190の上部が蓋部170に固定される。筐体11の下部は後述の位置調整部160が螺着される。筐体11の内部には、筒状部材190、可動子140、第2永久磁石15、第3永久磁石16が、上記の蓋部170と位置調整部160により外部に抜け出ないように収納される。
As shown in FIG. 1, the
なお、筐体11は本実施形態では円筒形状であるが、この形状には限定されず、例えば、楕円筒形状、四角筒、カード型の平板状等その他の多角筒形状であってもよい。後述の筒状部材190についても同様である。
The
蓋部170は、略円柱形状の平板状であり、その外径が筐体11とほぼ同径である。蓋部170は、後述の筒状部材190、可動子140、第2永久磁石15が収納された後に、これらの各構成部材が抜け出ないように筐体11と筒状部材190の上部に固着される。
The
蓋部170は、可動子140が筒状部材190の空間部191を移動するときに、その衝撃で破損するのを防止するために、蓋部の内側に、図示しない弾性部材が固着される。弾性部材の例としては、イソブレンゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。
An elastic member (not shown) is fixed to the inside of the
筒状部材190はY軸方向に長い円筒形状であり、Y軸方向の長さは筐体11と同程度である。筒状部材190は非磁性体で形成される。例えば、アクリル、ABS、ポリアセタール、ポリエチレンテレフタラート等の樹脂やアルミナやガラス等のセラミックなどで形成される。
The
筒状部材190の内部には、後述の可動子140が往復移動可能な空間部191が形成されている。筒状部材190の下端部は開放されており、位置調整部160に固定された第3永久磁石16が位置調整可能に配置されている。第3永久磁石の位置調整の仕方は後述する。また、筒状部材190の空間部191の下部は、後述の第2永久磁石15により規制される。
Inside the
なお、筒状部材は必ずしも設けられる必要はなく、後述の変形例のように棒状部材であってもよい。本実施形態において筒状部材190は本発明のガイド部材である。
Note that the cylindrical member is not necessarily provided, and may be a rod-like member as in a modified example described later. In this embodiment, the
電磁誘導コイル12は、筒状部材190の外周面に沿って、筒状部材190の外周面の長手方向(図1及び図2のY軸方向)と直交する方向に巻きつけて固定されている。電磁誘導コイル12は、図示しない整流部、蓄電部から外部配線を介して、電極に接続されている。電磁誘導コイル12の材質は、銅製のエナメル線等である。
The
なお、電磁誘導コイル12は、図1及び図2では筒状部材190の一部の外面に巻回されて設けられているが、電磁誘導コイル12が筒状部材190の全周にわたって設けられていたり、複数個所に設けられていたり、内周に沿うように設けられてもよい。ここで、電磁誘導コイル12は本発明のコイルである。
The
可動子140は、円柱形状の1つの第1永久磁石14を有している。可動子140は、筒状部材190の空間部191の断面形状と同程度の断面形状である。可動子140は、図1及び図2において、筒状部材190内にY軸方向に往復移動可能に設けられる。
The
なお、本実施形態では可動子140は1つの永久磁石14を有しているが、可動子14は2つ以上の永久磁石を同極対向に有していてもよい。また、可動子140は本実施形態では円柱形状であるが、ドーナツ形状、円板状、柱状などでもよい。
In this embodiment, the
第2永久磁石15は円柱形状であって、筒状部材190の内側に固着される。そのため、第2永久磁石15の外径は、空間部191の内径とほぼ同じ大きさである。また、第2永久磁石15は、Y軸方向において、第1永久磁石の長さよりも短い円柱形状である。これにより、後述するように図2の状態において、第2永久磁石15の上部のS極からの磁力が、第3永久磁石16の上部のN極に引き寄せられやすくなる。
The second
第2永久磁石15は、可動子140の下部に可動子140が備える第1永久磁石14と同極が対向するように設けられる。図1及び図2では、第1永久磁石14の下部のS極と、第2永久磁石15の上部のS極が対向するように配置される。なお、可動子140が複数の永久磁石から構成される場合には、最も第2永久磁石15に近い側の永久磁石と同極が対向するように設けられる。そして、この場合、これらの複数の永久磁石が第1永久磁石に相当する。
The second
また、第2永久磁石15は、筒状部材190の下部内側に接着剤等により固定されている。第2永久磁石15の固定位置は、筒状部材190の下端部から少なくとも第3永久磁石16のY軸方向の長さより高い位置に設定される。これにより、第3永久磁石16の移動するための空間を確保することができる(図2参照)。
The second
第3永久磁石16は円柱形状であって、筒状部材190空間部191の断面形状と同程度の断面形状である。第3永久磁石16は、第2永久磁石15の下部であって、第2永久磁石15と同極が対向するように設けられる。すなわち、第3永久磁石16は第2永久磁石の磁着方向とは反対の磁着方向になるように設けられている。図1及び図2では、第2永久磁石15の下部のN極と第3永久磁石16の上部のN極が対向するように配置されている。
The third
第3永久磁石16は、その下端部が位置調整部160に固定される。位置調整部材160を回動させることで、第3永久磁石16は筒状部材190の内部の位置を移動可能である(図1及び図2参照)。
The lower end of the third
位置調整部160は、筐体11の下部に装着される。具体的には、筐体11の下部外周にねじ溝が形成され、それに螺合するように位置調整部160の内周にもねじ溝が形成される。位置調整部160の内底には第3永久磁石16が接着剤等により固定される。
The
位置調整部160が図1の状態において時計回り(矢印R方向)に回動されると、これにより、第3永久磁石16は筒状部材190の下端部を上方(Y軸正方向)へ移動する。すなわち、第3永久磁石16がY軸正方向へ移動するにつれて、第3永久磁石16と第2永久磁石15との間隔が徐々に小さくなり、最終的には、図2のようにほとんど第3永久磁石16は第2永久磁石15と接触する位置まで移動する。
When the
一方、位置調整部160が図2の状態において、反時計周り(矢印L方向)に回動されると、第3永久磁石16は、筒状部材190の下方(Y軸負方向)へ移動する。そして、図1のように、第3永久磁石16がY軸負方向へ移動するにつれて、第2永久磁石15と第3永久磁石16との間隔が大きくなる。位置調整部160が図1の反時計周りに回動されすぎて、筐体11から位置調整部160が外れないように、図示しない突状の係止部が筐体11のねじ溝に形成されている。なお、位置調整部は本発明の位置調整手段に相当する。後述の位置調整部160A,160B,160Cについても同様である。
On the other hand, when the
(第1実施形態の振動発電機の動作について)
振動発電機10に振動が与えられることで、可動子140が筒状部材190の空間部191をY軸方向に往復移動する。すなわち、可動子140が電磁誘導コイル12の内側の空間部191の往復移動を繰り返すことで、可動子140から発生する磁束線が、電磁誘導コイル12を直交し、その際に誘導起電力としての誘導電流が発生する。誘導電流は図示しない回路部の整流部で整流され、整流された電流が蓄電部で電気エネルギーとして蓄電される。蓄電された蓄電エネルギーは外部機器に配線接続されて、外部機器の動作のために使用される。
(About the operation of the vibration generator of the first embodiment)
When vibration is applied to the
(第1モードと第2モードの動作について)
振動発電機10に振動を与える場合、例えば、振動発電機10をユーザが持ち歩く比較的小さな振動や、ユーザが強制的に外部機器を振って振動させる比較的大きな振動がある。このように、振動発電機10に与えられる振動の大きさに応じて、ユーザは本実施形態の振動発電機10の可動子140の振動態様を調整可能である。
(Operations in the first and second modes)
When vibration is applied to the
振動発電機10において、図1のように、第2永久磁石15と第3永久磁石16の間隔が比較的大きい場合を第1モードとする。一方、振動発電機10において、図2のように、第2永久磁石15と第3永久磁石16の間隔が比較的小さい場合を第2モードとする。これらのモードを切り替えることで、振動発電機10の可動子140の移動可能な範囲を調整して発電量を増加させることができる。なお、第1モードは、振動発電機10に与えられる振動が比較的小さい場合に適している。また、第2モードは振動発電機10に与えられる振動が比較的大きい場合に適している。以下に、各モードの動作について説明する。
In the
・第1モードの動作について
まず、図1を用いて、第1モードにおける振動発電機10の動作について説明する。はじめに、ユーザは位置調整部160を図1の状態になるように回動させて、第2永久磁石15と第3永久磁石16との間隔を大きくする。第1モードでは、例えば、ユーザは振動発電機10を、胸ポケットに入れるなどして歩行する。
-About operation | movement of 1st mode First, operation | movement of the
ユーザが歩行すると、振動発電機10に与えられた振動により、可動子140は筒状部材190の内部191を長手方向(Y軸方向)に往復移動する。
When the user walks, the
ここで、第2永久磁石15と第1永久磁石14との間には、Y軸方向において、第2永久磁石15の上部のS極から生じる磁力と、それに対向する第1永久磁石14の下部のS極から生じる磁力との反発力が生じている。この第1永久磁石14と第2永久磁石15との反発力により、可動子140は常に、筒状部材190の空間部191で浮遊する状態になっている。
Here, between the 2nd
そのため、振動発電機10に与えられる振動が比較的小さい振動であっても、空間部191内をスムーズに往復移動することができる。
Therefore, even if the vibration applied to the
一方、可動子140の筒状部材190の空間部191内の移動範囲は、空間部191の下部(Y軸負側)において、第1永久磁石14と第2永久磁石15との間の反発力により制限される。
On the other hand, the movement range of the
これにより、筒状部材190の空間部191のY軸方向の長さはL1であっても、可動子140はY軸方向の長さがL1よりも小さいL2の範囲で往復移動することになる。そのため、第1モードは、可動子140が筒状部材190内部の空間部191を移動できる範囲が小さくても、振動発電機10に継続して得られる比較的小さな振動を利用して、効率よく振動させたいときに適しているモードである。
Thereby, even if the length of the
なお、図3のように、振動発電機10は、ユーザの胸ポケットに係止する係止ピン115が筐体11の外周上部にY軸方向に平行に設けられてもよい。係止ピン115を胸ポケットに係止することで、振動発電機10は、その長手方向(Y軸方向)が地面にほぼ垂直であって、歩行方向に垂直になるようにユーザに携帯される。すなわち、第2永久磁石15が振動発電機10の下部に配置するように携帯される。このようにすれば、第1モードにおいて、振動発電機10の可動子10が効率よく振動できる。
As shown in FIG. 3, in the
・第2モードの動作について
次に、図2を用いて、第2モードにおける振動発電機10の動作について説明する。まず、ユーザは位置調整部160を図2の状態になるように回動させて、第2永久磁石15と第3永久磁石16との間隔を小さくする。第2モードでは、例えば、ユーザが外部機器を強制的に振って、可動子140を筒状部材190の長手方向(図2のY軸方向)に振動させる。
-Operation | movement of 2nd mode Next, operation | movement of the
ここで、第2永久磁石15の上部のS極と、第3永久磁石16の上部N極との距離が短くなったことで、Y軸方向において、第2永久磁石15の上部のS極から生じる磁力は、第3永久磁石16の上部N極に引き寄せられる。そのため、図1の第1モードの場合と比較して、Y軸方向において、第2永久磁石15の上部のS極から生じる磁力がY軸負方向に引き寄せられることで、第1永久磁石14の下部S極と第2永久磁石15の上部S極との間の反発力が弱くなる。
Here, since the distance between the upper S pole of the second
そのため、可動子140は、第1モードのときのように筒状部材190内部の空間部191を浮遊せず、振動発電機10がY軸方向に静止しているときには、可動子140に加わる重力の影響により、可動子14は第2永久磁石16にほぼ接触しているような状態になる。
Therefore, the
一方、可動子140の筒状部材190の空間部191の移動範囲は、第1永久磁石14と第2永久磁石15との間の反発力が弱くなるため、空間部191の下部(Y軸負側)において、第2永久磁石15が配置されている位置近くまで移動することができる。
On the other hand, since the repulsive force between the first
なお、磁場解析の結果から、この第2モードのときの磁力線の状態は図4(B)のようになっている。第1永久磁石14のN極側からの磁力線と第2永久磁石15のN極側からの磁力線の境界付近を基準点Aとする。第1モードのときの磁力線を示す図4(A)と比較すると、基準点Aが、第1永久磁石14の移動方向において長さLAだけ第2永久磁石15側に移動している。このことからも、第1永久磁石14のN極と第2永久磁石15のN極との反発力が弱くなったことがわかる。
From the result of the magnetic field analysis, the state of the lines of magnetic force in the second mode is as shown in FIG. A reference point A is defined near the boundary between the magnetic field lines from the N pole side of the first
このように、第2モードでは、可動子14は、筒状部材190の空間部191のY軸方向の長さL1の範囲を十分に利用して往復移動することができる。そのため、第2モードは、可動子140が筒状部材190内部の空間部191を移動できる範囲が、第1モードよりも大きくなる。振動発電機10を強制的に振動させる場合に、可動子140の移動範囲が大きくなるので、効果的に発電量を上げることができる。
Thus, in the second mode, the
以上説明したように、ユーザは振動発電機10を使用する場合に、第1モードか第2モードかを選択することができる。これにより、ユーザは使用形態に応じて可動子140の振動の仕方、可動子140の移動範囲を調整することができ、効率よく発電量を上げることができる。
As described above, when the
一例として、振動発電機10は、Y軸方向において、筐体11の長さは約60mm、筒状部材190の長さは約60mm、可動子140の長さは約8mm、第2永久磁石15の長さは約2mm、第3永久磁石16の長さは約3mm程度である。
As an example, in the
第1モードのときは、図1のように、第3永久磁石16の位置をY軸負方向へ2mm〜5mm程度移動させて、第2永久磁石15と第3永久磁石16との間隔を大きくすることで、可動子140は第2永久磁石15からY軸正方向に約30mm程度浮いた状態で保持される。
In the first mode, as shown in FIG. 1, the position of the third
一方、第2モードのときは、図2のように、第3永久磁石16の位置をY軸正方向へ2mm〜5mm程度移動させて、第2永久磁石15と第3永久磁石16との間隔を小さくすることで、可動子140は第2永久磁石15からY軸正方向に約0.5〜5mm程度浮いた状態で保持される。強制的に振動を与えることによって、可動子140は筒状部材190のY軸方向の長さ分、空間部191を移動することができる。
On the other hand, in the second mode, as shown in FIG. 2, the position of the third
上述の第1実施形態の振動発電機10は、可動子140の移動方向であるY軸方向において、第2永久磁石15と第3永久磁石16との間隔を変更可能なように、第3永久磁石の配置位置が調整可能に設けられる。そのため、振動発電機10に与える振動の程度に応じて、第1永久磁石と第2永久磁石との間の反発力を調整して、振動発電機の発電量を増加させることができる。
The
また、振動発電機10は、可動子140の移動方向であるY軸方向において、第2永久磁石15は配置位置が固定され、第3永久磁石16は、配置を位置調整部160により調整可能に設けられるため、第2永久磁石15と第3永久磁石16との間隔を調整しやすい。
In the
そして、第2永久磁石15は、可動子140の移動をY軸負側から規制し、第3永久磁石16は、第2永久磁石15と同極が対向するように、第2永久磁石の下部に設けられる。そのため、第1永久磁石14と第2永久磁石15との間の反発力を利用して、より効率よく発電量を増加させることができる。
The second
(第2実施形態について)
次に、図5及び図6に示す第2実施形態の振動発電機10Aについて説明する。図5及び図6中において、図1又は図2と符号が同じものは同じ構成であるものとしてその説明を省略する。
(About the second embodiment)
Next, the
上述の実施形態の振動発電機10と異なるのは、振動発電機10では筐体11の下部に1箇所だけ位置調整部160が設けられていたが、第2実施形態の振動発電機10Aでは、筐体11の両端部(図5及び図6のX軸方向)に位置調整部160A、160Bが装着される。
Unlike the
また、上述の実施形態では第2永久磁石15と第3永久磁石16が1つずつ振動発電機の下部に設けられていたのに対し、第2実施形態の振動発電機10Aでは両端部に第2永久磁石15A,15Bと第3永久磁石16A,16Bが設けられている。以下、各構成について説明する。
In the above-described embodiment, the second
筐体11Aは、X軸方向に長い円筒形状であり、その両端部の外周にねじ溝が形成されている。X軸負側の端部に形成されたねじ溝は、位置調整部160Aの内側に形成されたねじ溝と螺着する。一方、X軸正側の端部に形成されたねじ溝は、位置調整部160Bの内側に形成されたねじ溝と螺着する。
The
第2永久磁石15Aは、筒状部材190のX軸負側に接着剤等で固定される。このとき、第2永久磁石15AのX軸正側のS極と第1永久磁石14のX軸負側のS極が対向するように配置される。第2永久磁石15Aの固定位置は、X軸方向において、第3永久磁石16Aが移動可能なように、筒状部材190のX軸負側の端部から少なくとも第3永久磁石16AのX軸方向の長さよりX軸正側の位置に固定される(図6参照)。
The second
第2永久磁石15Bは、筒状部材190のX軸正側に接着剤等で固定される。このとき、第2永久磁石15BのX軸負側のN極と第1永久磁石14のX軸正側のN極が対向するように配置される。第2永久磁石15Bの固定位置は、X軸方向において、第3永久磁石16Bが移動できるように、筒状部材190のX軸正側の端部から少なくとも第3永久磁石16BのX軸方向の長さよりX軸負側の位置に固定される(図6参照)。第2永久磁石15Aと第2永久磁石15Bにより、筒状部材190内部の空間部191Aが形成される。
The second
なお、第2永久磁石15Aと第2永久磁石15Bは、上述の第2永久磁石15と同様の形状である。また、第2永久磁石15Aと第2永久磁石15Bは説明のために区別しているが、同様の構成である。
The second
第3永久磁石16Aは、X軸負側の筐体11Aの端部において、位置調整部160Aの内底部に固定される。これにより、第3永久磁石16AはX軸方向に位置が調整可能に配置される。第3永久磁石16Aは、第2永久磁石15Aと同極が対向するように設けられる。具体的には、第3永久磁石16AのX軸正側のN極に、第2永久磁石15AのX軸負側のN極が対向するように配置される。
The third
第3永久磁石16Bは、X軸正側の筐体11Aの端部において、位置調整部160Bの内底部に固定される。これにより、第3永久磁石16BはX軸方向に位置が調整可能に配置される。第3永久磁石16Bは、第2永久磁石15Bと同極が対向するように設けられる。具体的には、第3永久磁石16BのX軸負側のS極に、第2永久磁石15BのX軸正側のS極が対向するように配置される。
The third
なお、第3永久磁石16Aと第3永久磁石16Bは、上述の第3永久磁石15と同様の形状である。また、第3永久磁石15Aと第2永久磁石16Bは説明のために区別しているが、同様の構成である。
The third
位置調整部160Aは筐体11AのX軸負側に設けられ、第3永久磁石16Aの位置をX軸方向に移動させる。具体的には、図5において、位置調整部160Aが時計回りに回動されると、第3永久磁石16AがX軸正側に移動して、図6のように、第3永久磁石16Aと第2永久磁石15Aの間隔が小さくなる。
The
一方、図6において、位置調整部160Aが反時計回りに回動されると、第3永久磁石16AがX軸負側に移動して、図5のように、第3永久磁石16Aと第2永久磁石15Aの間隔が大きくなる。
On the other hand, in FIG. 6, when the
位置調整部160Bは筐体11AのX軸正側に設けられ、第3永久磁石16Bの位置をX軸方向に調整する。位置調整部160Bの第3永久磁石16Bの移動方法は、上述した位置調整部160Aのときと同様であるので説明を省略する。
The
(第2実施形態の振動発電機の動作について)
第2実施形態の振動発電機10Aは、図5及び図6に示すように、振動発電機10Aの振動方向が主に重力とは直交するX軸方向である。ここで、重力方向がY軸の負方向であるとする。
(About the operation of the vibration generator of the second embodiment)
In the
上述の実施形態と同様に、振動発電機10Aは振動発電機10Aに与えられる振動が比較的小さいときに適した第1モードと、振動発電機10Aに与えられる振動が比較的大きな場合に適した第2モードを有している。なお、以下に、各振動モードの動作について説明する。
Similar to the above-described embodiment, the
・第1モードの動作について
まず、図5を用いて、第1モードにおける振動発電機10Aの動作について説明する。はじめに、ユーザは位置調整部160A,160Bを図5の状態になるように回動させて、第2永久磁石15Aと第3永久磁石16Aとの間隔及び第2永久磁石15Bと第3永久磁石16Bとの間隔を大きくする。
-About operation | movement of 1st mode First, operation | movement of 10 A of vibration generators in 1st mode is demonstrated using FIG. First, the user rotates the
第1モードでは、例えば、ユーザは振動発電機10Aを、胸ポケットに入れるなどして携帯している。例えば、振動発電機10Aは、その長手方向(X軸方向)が重力方向にほぼ垂直になるようにユーザに携帯される。
In the first mode, for example, the user carries the
ここで、振動発電機10AのX軸負側において、第2永久磁石15Aと第1永久磁石14との間には、第2永久磁石15AのX軸正側のS極から生じる磁力と、それに対向する第1永久磁石14のX軸負側のS極から生じる磁力との反発力が生じている。
Here, on the X-axis negative side of the
また、同様に、振動発電機10AのX軸正側において、第2永久磁石15Bと第1永久磁石14との間には、第2永久磁石15BのX軸負側のN極から生じる磁力と、それに対向する第1永久磁石14のX軸正側のN極から生じる磁力との反発力が生じている。
Similarly, on the positive X-axis side of the
これにより、振動発電機10Aに与えられるX軸方向の振動が比較的小さくても、可動子140は、X軸負側において、第2永久磁石15Aとの間の反発力により、また、X軸正側において、第2永久磁石15Bとの間の反発力により、スムーズに筒状部材190内の空間部191を移動することができる。
As a result, even if the vibration in the X-axis direction applied to the
一方、可動子140の空間部191A内の移動範囲は、X軸負側において、第1永久磁石14と第2永久磁石15Aとの間の反発力により制限される。それと同様に、可動子140の空間部191A内の移動範囲は、X軸正側において、第1永久磁石14と第2永久磁石15Bとの間の反発力により制限される。空間部191A内において、おおむね可動子140が移動できる範囲は、筒状部材190の空間部191AのX軸方向の長さL3よりも小さいL4の範囲になる。
On the other hand, the moving range of the
・第2モードの動作について
次に、図6を用いて、第2モードにおける振動発電機10Aの動作について説明する。まず、ユーザは位置調整部160A,160Bを図6の状態になるように回動させて、第2永久磁石15Aと第3永久磁石16Aとの間隔及び第2永久磁石15Bと第3永久磁石16Bとの間隔を小さくする。
-Operation | movement of 2nd mode Next, operation | movement of 10 A of vibration generators in 2nd mode is demonstrated using FIG. First, the user rotates the
第2モードでは、例えば、ユーザは振動発電機10Aを、X軸方向に強制的に振動させる。
In the second mode, for example, the user forcibly vibrates the
ここで、図6に示されるように、振動発電機10AのX軸負側において、第2永久磁石15AのX軸正側のS極と、第3永久磁石16AのX軸正側のN極との距離が短くなったことで、第2永久磁石15AのX軸正側のS極から生じる磁力は、第3永久磁石16AのX軸正側のN極に引き寄せられる。そのため、図5の場合と比較して、X軸負側において、第2永久磁石15AのS極から発生する磁力が弱くなり、第2永久磁石15AのS極と第1永久磁石14のX軸負側のS極との反発力が弱くなる。
Here, as shown in FIG. 6, on the X axis negative side of the
同様に、図6では、振動発電機10AのX軸正側において、第2永久磁石15BのX軸負側のS極と、第3永久磁石16BのX軸負側のN極との距離が短くなったことで、第2永久磁石15BのX軸負側のS極から生じる磁力は、第3永久磁石16AのX軸負側のN極に引き寄せられる。そのため、図5の場合と比較して、X軸正側において、第2永久磁石15BのS極から発生する磁力が弱くなり、第2永久磁石15BのS極と第1永久磁石14のX軸正側のS極との反発力が弱くなる。
Similarly, in FIG. 6, on the X axis positive side of the
すなわち、振動発電機10Aの可動子140は第1モードに比較して、X軸方向により大きな振動を振動発電機10Aに与える必要がある。
That is, the
一方、可動子140の筒状部材190の空間部191Aの移動範囲は、X軸方向において、第1永久磁石14と第2永久磁石15Aとの反発力及び第1永久磁石14と第2永久磁石15Bとの反発力が弱いため、第2永久磁石15Aと第2永久磁石15Bで規制される空間部191の内部をX軸方向の長さL3だけ十分に移動することができる。なお、第2実施例の振動発電機10Aの第1永久磁石14、第2永久磁石15A及び第3永久磁石16Aまたは、第1永久磁石14、第2永久磁石15B及び第3永久磁石16Bの磁力線の関係は、図4と同様であるので図示及びその説明を省略する。以下の実施形態においても同様である。
On the other hand, the movement range of the
このように、第2実施例の振動発電機10Aは、空間部191Aの両端側に第2永久磁石15A、第2永久磁石15Bがそれぞれ配置されることで、第1永久磁石14と第2永久磁石15Aとの間の反発力、第1永久磁石14と第2永久磁石15Bとの間の反発力を利用して、スムーズに可動子140を往復移動させることができる。特に、可動子140の移動方向であるX軸方向において、可動子140の移動方向の両側に第2永久磁石15A,15Bと第3永久磁石16A,16Bを配置することで効率よく発電量を上げることができる。
Thus, in the
(第3実施形態の振動発電機について)
続いて、図7及び図8に示す第3実施形態の振動発電機10Bについて説明する。第3実施形態の振動発電機10Bは、位置調整部160Cが第2永久磁石15Cの位置を移動させる点で上述の第1実施形態と異なる。図7及び図8中において、図1又は図2と符号が同じものは同じ構成であるものとしてその説明を省略する。
(About the vibration generator of the third embodiment)
Next, the
第2永久磁石15Cは、第2永久磁石15と同様の円柱形状であり、その底部は固定部材165を介して位置調整部160Cに固定される。第2永久磁石15Cは、Y軸方向に移動可能に支持される。
The second
第3永久磁石16Cは、中央部に貫通孔を有するドーナツ形状であり筒状部材190の下部内側に接着剤等で固定される。この貫通孔に後述の固定部材165が挿通される。また、第3永久磁石16Cは第2永久磁石15Cとは同極が対向するように設けられている。
The third
位置調整部160Cは、筐体11の下部に装着される。位置調整部160Cの内底部の中央には、棒状の固定部材165が固着され、第3永久磁石16Cの貫通孔を通じて、第2永久磁石15Cを固定している。
The
位置調整部160Cが図5の状態において反時計回り(矢印L方向)に回動されると、第2永久磁石15Cは筒状部材190内の空間を下方(Y軸負方向)へ移動する。すなわち、第2永久磁石15CがY軸負方向へ移動するにつれて、第3永久磁石16Cと第2永久磁石15Cとの間隔が徐々に小さくなり、最終的には、図8のようにほとんど第2永久磁石15Cは第3永久磁石16Cと接触する位置まで移動する。
When the
一方、位置調整部160Cが図8の状態において、時計周り(矢印R方向)に回動されると、第2永久磁石15Cは、筒状部材190の上方(Y軸正方向)へ移動する。そして、図7のように、第2永久磁石15CがY軸正方向へ移動するにつれて、第2永久磁石15Cと第3永久磁石16Cとの間隔が大きくなる。
On the other hand, when the
なお、第3実施形態の振動発電機10Cでは、図7の状態が第1モード、図8の状態が第2モードであり、振動発電機10Cの動作は第1実施形態と同様であるので、説明を省略する。
In the
図7の第1モードでは、第1永久磁石14と第2永久磁石15Cとの間の反発力により、可動子140はY軸方向の長さL7の範囲を往復移動する。図8の第2モードでは、第1永久磁石14と第2永久磁石15Cとの間の反発力が弱くなるので、可動子140はY軸方向の長さL6の範囲を往復移動する。
In the first mode of FIG. 7, the
この第3実施形態の振動発電機10Cのように、第2永久磁石15C位置を移動させることで、第2永久磁石15Cと第3永久磁石16Cとの間隔を調整可能にしてもよい。
Like the
(第4実施形態の振動発電機について)
加えて、図9に示す第4実施形態の振動発電機10Cについて説明する。第4実施形態の振動発電機10Cは、上述した実施形態の振動発電機10,10A,10Bと異なり、筒状部材190の代わりに棒状部材180が設けられる。図9中において、図1ないし図8のいずれかの図と符号が同じものは同じ構成であるものとしてその説明を省略する。
(About the vibration generator of the fourth embodiment)
In addition, a
棒状部材180は、非磁性体材料で形成されており、筐体11の中央に配置されて、蓋部170の底部に固定される。なお、第4実施形態では、棒状部材180が本発明のガイド部材である。
The rod-shaped
可動子140Dは中央に貫通孔を有するドーナツ形状の第1永久磁石14Dを有している。可動子140Dの貫通孔に棒状部材180が挿通されて、可動子140Dは棒状部材180に沿ってY軸方向に往復移動する。
The
第2永久磁石15Dは中央に貫通孔を有するドーナツ形状であり、その貫通孔に棒状部材180が挿通されて、第2永久磁石15Dが棒状部材180に固定される。第2永久磁石15Dの固定位置は、第3永久磁石16Dが移動可能なように、棒状部材180の下端部から第3永久磁石16DのY軸方向の長さよりも上方の位置に固定される。
The second
第3永久磁石16Dは、中央に貫通孔を有するドーナツ形状であり、その貫通孔の上部から棒状部材180が抜き差し自在に配置されている。これにより、位置調整部160を回動させたときに、第3永久磁石16DはY軸方向に移動可能に形成される。
The third
電磁誘導コイル12は、筐体11の内周に沿って配置されている空芯コイルである。このように、第4実施形態では、第1永久磁石14D、第2永久磁石15D、第3永久磁石16Dに貫通孔が形成されて、棒状部材180がその貫通孔に挿通される。筒状部材190がなくても、棒状部材180に沿って可動子140DがY軸方向に往復移動することで上述の実施形態と同様の効果を得ることができる。
The
なお、振動発電機10Cは振動発電機10と筒状部材190のかわりに棒状部材180が設けられた点が異なるだけで、第3永久磁石の移動のさせ方や、第1モード又は第2モードでの動作は第1実施形態の振動発電機10と同様であるので説明を省略する。
The
(第5実施形態の振動発電機について)
続いて、図10ないし図12に示す第5実施形態の振動発電機10Dについて説明する。図10ないし図12中において、前述の図面と符号が同じものは同じ構成であるものとしてその説明を省略する。
(About the vibration generator of the fifth embodiment)
Next, a
第2永久磁石15Eは、第2永久磁石15と同様の円柱形状であるが、可動子140の移動方向(Y軸方向)において、第2永久磁石15Eの長さが比較的長い円柱形状である。第2永久磁石15Eの外周部は、筒状部材190の内側に接着剤等で固定される。
The second
第3永久磁石16Eは、中央部に貫通孔を有する円筒形状である。図12に示すように、第3永久磁石16Eの内径は、筒状部材190の外径よりも大きい。そして、第3永久磁石16Eの外径は、筐体11の内径よりも小さい。第3永久磁石16Eは、その下部が図10の位置調整部160に固定される。また、第3永久磁石16Eは第2永久磁石15Eと磁着方向が反対となるように設けられている。
The third
位置調整部160が図10の状態において時計回り(矢印R方向)に回動されると、これにより、第3永久磁石16Eは筒状部材190の下端部の筐体11と筒状部材190の間の空間を上方(Y軸正方向)へ移動する。具体的には、第2永久磁石15Eの外周側において、第3永久磁石16EがY軸正側へ移動する。すなわち、第3永久磁石16EがY軸正方向へ移動するにつれて、第2永久磁石15EのS極と第3永久磁石16EのN極の距離が図11のように近くなる位置へ移動する。
When the
一方、位置調整部160が図11の状態において、反時計周り(矢印L方向)に回動されると、第3永久磁石16Eは、筒状部材190と筐体11の間の空間を下方(Y軸負方向)へ移動する。具体的には、第2永久磁石15Eの外周側において、第3永久磁石16EがY軸負側へ移動する。そして、図10のように、第3永久磁石16EがY軸負方向へ移動するにつれて、第2永久磁石15EのS極と第3永久磁石16EのN極との間隔が大きくなる。
On the other hand, when the
(第1モードと第2モードの動作について)
振動発電機10Dにおいて、図10のように、第2永久磁石15Eと第3永久磁石16Eの間隔が比較的大きい場合を第1モードとする。すなわち、第2永久磁石15EのS極と第3永久磁石16EのN極の距離が比較的大きい場合が第1モードである。
(Operations in the first and second modes)
In the
一方、振動発電機10Dにおいて、図11のように、第2永久磁石15Eと第3永久磁石16Eの間隔が比較的小さい場合を第2モードとする。すなわち、第2永久磁石15EのS極と第3永久磁石16EのN極の距離が比較的小さい場合が第2モードである。
On the other hand, in the
これらのモードを切り替えることで、振動発電機10Dの可動子140の移動可能な範囲を調整して発電量を増加させることができる。なお、上述の実施形態同様に、第1モードは、振動発電機10Dに与えられる振動が比較的小さい場合に適している。また、第2モードは振動発電機10Dに与えられる振動が比較的大きい場合に適している。以下に、各モードの動作について説明するが、各モードの動作自体は前述と同様であるので適宜説明を省略する。
By switching between these modes, the movable range of the
・第1モードの動作について
まず、図10を用いて、第1モードにおける振動発電機10Dの動作について説明する。ユーザは位置調整部160を図10の状態になるように回動させて、第2永久磁石15Eと第3永久磁石16Eとの距離を大きくする。
-About operation | movement of 1st mode First, operation | movement of
第1モードでは、第2永久磁石15Eと第1永久磁石14との間には、Y軸方向において、第2永久磁石15Eの上部のS極から生じる磁力と、それに対向する第1永久磁石14の下部のS極から生じる磁力との反発力が生じている。この第1永久磁石14と第2永久磁石15Eとの反発力により、可動子140は常に、筒状部材190の空間部191で浮遊する状態になっている。
In the first mode, between the second
そのため、振動発電機10Dに与えられる振動が比較的小さい振動であっても、空間部191内をスムーズに往復移動することができる。
Therefore, even if the vibration applied to the
一方、可動子140の筒状部材190の空間部191内の移動範囲は、空間部191の下部(Y軸負側)において、第1永久磁石14と第2永久磁石15Eとの間の反発力により制限される。
On the other hand, the movement range of the
これにより、筒状部材190の空間部191のY軸方向の長さはL8であっても、可動子140はY軸方向の長さがL8よりも小さいL9の範囲で往復移動することになる。
Thereby, even if the length of the
・第2モードの動作について
次に、図11を用いて、第2モードにおける振動発電機10Dの動作について説明する。まず、ユーザは位置調整部160を図11の状態になるように回動させて、第2永久磁石15Eと第3永久磁石16Eとの間隔を小さくする。
-Operation | movement of 2nd mode Next, operation | movement of
ここで、第2永久磁石15Eの上部のS極と、第3永久磁石16Eの上部N極との距離が短くなったことで、Y軸方向において、第2永久磁石15Eの上部のS極から生じる磁力は、第3永久磁石16Eの上部N極に引き寄せられる。そのため、図10の第1モードの場合と比較して、Y軸方向において、第1永久磁石14の下部S極と第2永久磁石15Eの上部S極との間の反発力が弱くなる。
Here, since the distance between the upper S pole of the second
一方、可動子140の筒状部材190の空間部191の移動範囲は、第1永久磁石14と第2永久磁石15Eとの間の反発力が弱くなるため、空間部191の下部(Y軸負側)において、第2永久磁石15Eが配置されている位置近くまで移動することができる。そのため、可動子140の移動範囲はL8となる。
On the other hand, since the repulsive force between the first
なお、この第2モードのときの磁力線の状態は図13(B)のようになっている。第1永久磁石14のN極側からの磁力線と第2永久磁石15EのN極側からの磁力線の境界付近を基準点Bとする。第1モードのときの磁力線を示す図13(A)と比較すると、基準点Bが、第1永久磁石14の移動方向において長さLBだけ第2永久磁石15E側に移動している。このことからも、第1永久磁石14のN極と第2永久磁石15EのN極との反発力が弱くなったことがわかる。
Note that the state of the lines of magnetic force in this second mode is as shown in FIG. A reference point B is defined near the boundary between the magnetic field lines from the N pole side of the first
一例として、振動発電機10Dは、Y軸方向において、筐体11の長さは約60mm、筒状部材190の長さは約60mm、可動子140の長さは約8mm、第2永久磁石15の長さは約5mm、第3永久磁石16の長さは約2mm程度である。
As an example, in the
このように、第2モードでは、可動子140は、筒状部材190の空間部191のY軸方向の長さL8の範囲を十分に利用して往復移動することができる。そのため、第2モードは、可動子140が筒状部材190内部の空間部191を移動できる範囲が、第1モードよりも大きくなる。振動発電機10を強制的に振動させる場合に、可動子140の移動範囲が大きくなるので、効果的に発電量を上げることができる。
Thus, in the second mode, the
特に、第5実施形態の振動発電機10Dは、可動子140の移動方向において、第2永久磁石15Eと第3永久磁石16EがY軸方向に一直線上に並べて設けられていない。これにより、第2永久磁石15Eの長さにかかわらず、第2永久磁石15EのS極と第3永久磁石16EのN極の距離を調整することができる。すなわち、第3永久磁石16EのN極と第2永久磁石15EのS極との距離を変化させて、第2永久磁石15Eと第1永久磁石14との間の磁石の反発力を調整することで、可動子140の移動可能な範囲を調整し、振動発電機10Dの発電量を効果的に増加させることができる。以下の第6実施形態の振動発電機10Fでも同様の効果が得られる。
Particularly, in the
(第6実施形態の振動発電機について)
続いて、図14ないし図17に示す第6実施形態の振動発電機10Eについて説明する。図14ないし図17中において、前述の図面と符号が同じものは同じ構成であるものとしてその説明を省略する。
(About the vibration generator of the sixth embodiment)
Next, the
第2永久磁石15Fは、中央部に貫通孔が形成される円筒形状であり、その外周部は、筒状部材190の内側に接着剤等で固定される。図16に示されるように、第2永久磁石15Fの外径は筒状部材190の内径よりも小さい。また、第2永久磁石15Fの内径は第3永久磁石16Fの外径よりも大きい。
The second
第3永久磁石16Fは、円柱筒形状である。図16に示すように、第3永久磁石16Fの外径は、第2永久磁石15Fの内径よりも小さい。そして、第3永久磁石16Fの底部は固定部材166を介して位置調整部160に接続されている。また、第3永久磁石16Fは第2永久磁石15Fの磁着方向と反対になるように磁着されている。
The third
位置調整部160が図14の状態において時計回り(矢印R方向)に回動されると、これにより、第3永久磁石16Fは第2永久磁石15Fの貫通孔を上方(Y軸正方向)へ移動する。すなわち、第3永久磁石16FがY軸正方向へ移動するにつれて、第2永久磁石15FのS極と第3永久磁石16FのN極の距離が図15のように近くなる位置へ移動する。
When the
一方、位置調整部160が図15の状態において、反時計周り(矢印L方向)に回動されると、第3永久磁石16Fは、筒状部材190と筐体11の間の空間を下方(Y軸負方向)へ移動する。具体的には、第2永久磁石15Fの貫通孔の内周側において、第3永久磁石16FがY軸負側へ移動する。そして、図14のように、第3永久磁石16FがY軸負方向へ移動するにつれて、第2永久磁石15FのS極と第3永久磁石16FのN極との間隔が大きくなる。
On the other hand, when the
(第1モードと第2モードの動作について)
振動発電機10Eにおいて、図14のように、第2永久磁石15Fと第3永久磁石16Fの間隔が比較的大きい場合を第1モードとする。すなわち、第2永久磁石15FのS極と第3永久磁石16FのN極の距離が比較的大きい場合が第1モードである。
(Operations in the first and second modes)
In the
一方、振動発電機10Eにおいて、図15のように、第2永久磁石15Fと第3永久磁石16Fの間隔が比較的小さい場合を第2モードとする。すなわち、第2永久磁石15FのS極と第3永久磁石16FのN極の距離が比較的小さい場合が第2モードである。なお、上述した実施形態と同様の動作については適宜その説明を省略する。
On the other hand, in the
・第1モードの動作について
第1モードでは、第2永久磁石15Fと第1永久磁石14との間には、Y軸方向において、第2永久磁石15Fの上部のS極から生じる磁力と、それに対向する第1永久磁石14の下部のS極から生じる磁力との反発力が生じている。この第1永久磁石14と第2永久磁石15Eとの反発力により、可動子140は常に、筒状部材190の空間部191で浮遊する状態になっている。
Regarding the operation in the first mode In the first mode, between the second
そのため、振動発電機10Eに与えられる振動が比較的小さい振動であっても、空間部191内をスムーズに往復移動することができる。
Therefore, even if the vibration applied to the
一方、可動子140の筒状部材190の空間部191内の移動範囲は、空間部191の下部(Y軸負側)において、第1永久磁石14と第2永久磁石15Fとの間の反発力により制限される。
On the other hand, the movement range of the
これにより、筒状部材190の空間部191のY軸方向の長さはL10であっても、可動子140はY軸方向の長さがL10よりも小さいL11の範囲で往復移動することになる。
Thereby, even if the length in the Y-axis direction of the
・第2モードの動作について
次に、図15を用いて、第2モードにおける振動発電機10Eの動作について説明する。第2永久磁石15Fの上部のS極と、第3永久磁石16Fの上部N極との距離が短いので、Y軸方向において、第2永久磁石15Fの上部のS極から生じる磁力は、第3永久磁石16Fの上部N極に引き寄せられる。そのため、図14の第1モードの場合と比較して、Y軸方向において、第1永久磁石14の下部S極と第2永久磁石15Fの上部S極との間の反発力が弱くなる。
-Operation | movement of 2nd mode Next, operation | movement of the
これにより、可動子140の筒状部材190の空間部191の移動範囲は、第1永久磁石14と第2永久磁石15Fとの間の反発力が弱くなるため、空間部191の下部(Y軸負側)において、第2永久磁石15Fが配置されている位置近くまで移動することができる。
As a result, the repulsive force between the first
なお、この第2モードのときの磁力線の状態は図17(B)のようになっている。第1永久磁石14のN極側からの磁力線と第2永久磁石15FのN極側からの磁力線の境界付近を基準点Cとする。第1モードのときの磁力線を示す図17(A)と比較すると、基準点Cが、第1永久磁石14の移動方向において長さLCだけ第2永久磁石15F側に移動している。このことからも、第1永久磁石14のN極と第2永久磁石15FのN極との反発力が弱くなったことがわかる。
Note that the state of the lines of magnetic force in this second mode is as shown in FIG. A reference point C is defined near the boundary between the magnetic field lines from the N pole side of the first
このように、第2モードでは、可動子140は、筒状部材190の空間部191のY軸方向の長さL10の範囲を十分に利用して往復移動することができる。そのため、第2モードは、可動子140が筒状部材190内部の空間部191を移動できる範囲が、第1モードよりも大きくなる。振動発電機10Eを強制的に振動させる場合に、可動子140の移動範囲が大きくなるので、効果的に発電量を上げることができる。
Thus, in the second mode, the
以上説明した振動発電機は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本開示の要旨を逸脱しない範囲において種々変更を加えてもよい。位置調整部は、本実施形態に限られず、例えば、振動発電機の筐体外部から操作可能であって、第2永久磁石あるいは第3永久磁石に固着されるスライド部材を設けるなどして、第2永久磁石と第3永久磁石の間隔を調整するようにしてもよい。 The vibration generator described above is not limited to the above-described embodiment, and various modifications may be made without departing from the scope of the present disclosure. The position adjustment unit is not limited to this embodiment, and can be operated from the outside of the housing of the vibration generator, for example, and provided with a slide member fixed to the second permanent magnet or the third permanent magnet. You may make it adjust the space | interval of a 2 permanent magnet and a 3rd permanent magnet.
加えて、以上説明した実施形態においては、位置調整部が備えられていたが、位置調整部は必ずしも設けられなくてもよい。位置調整部に代えて、弾性変形する蓋部を設けてもよい。例えば、蓋部の内側に第3永久磁石を固着して、蓋部を下方(Y軸負側)から上方(Y軸正側)へ押圧することにより、蓋部を変形させて第3永久磁石を移動させるようにしてもよい。この場合には、蓋部が本発明の位置調整手段に相当する。 In addition, in the embodiment described above, the position adjusting unit is provided, but the position adjusting unit is not necessarily provided. Instead of the position adjustment unit, an elastically deformable lid may be provided. For example, the third permanent magnet is fixed inside the lid portion, and the lid portion is deformed by pressing the lid portion downward (Y-axis negative side) upward (Y-axis positive side). May be moved. In this case, the lid corresponds to the position adjusting means of the present invention.
また、可動子と第2永久磁石の間には特に図示されていないが、強制振動による可動子と第2永久磁石の衝突を和らげるための緩衝材を配置しても良い。緩衝材の例としては、イソブレンゴム、ニトリルゴム、ブタジエンゴム等が挙げられる。 Further, although not particularly shown between the mover and the second permanent magnet, a cushioning material may be arranged for reducing the collision between the mover and the second permanent magnet due to forced vibration. Examples of the buffer material include isobrene rubber, nitrile rubber, butadiene rubber and the like.
10,10A,10B,10C,10D,10E 振動発電機
11,11A 筐体
12 電磁誘導コイル
14,14D 第1永久磁石
15,15A,15B,15C,15D,15E,15F 第2永久磁石
16,16A,16B,16C,16D,16E,16F 第3永久磁石
140 可動子
160,160A,160B,160C,160D 位置調整部
190 筒状部材
191,191A,191B 空間部
10, 10A, 10B, 10C, 10D,
Claims (9)
前記可動子の往復移動により誘導起電力を発生するコイルと、
前記第1永久磁石と同極が対向するように設けられ、前記可動子の移動を規制する第2永久磁石と、
前記可動子の移動方向において、前記第2永久磁石の磁着方向とは反対の磁着方向となるように設けられる第3永久磁石とを備える振動発電機であって、
前記可動子の移動方向において、少なくとも前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のいずれかの配置位置を調整可能な位置調整手段を備え、
少なくとも前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のいずれかは、前記位置調整手段を作用させることにより、前記可動子の移動方向において、その配置位置を調整可能に設けられることを特徴とする振動発電機。 A mover capable of reciprocating along the guide member and having a first permanent magnet;
A coil that generates an induced electromotive force by reciprocating movement of the mover;
A second permanent magnet which is provided so that the same pole as the first permanent magnet is opposed and restricts the movement of the mover;
A vibration generator comprising a third permanent magnet provided so as to be in a magnetizing direction opposite to a magnetizing direction of the second permanent magnet in the moving direction of the mover;
A position adjusting means capable of adjusting an arrangement position of at least one of the second permanent magnet and the third permanent magnet in the moving direction of the mover;
At least one of the second permanent magnet and the third permanent magnet is provided so that its position can be adjusted in the moving direction of the mover by operating the position adjusting means. Generator.
前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のうちの他方は、前記位置調整手段を作用させることにより、前記可動子の移動方向において、前記貫通孔内部を相対的に移動することでその配置を調整可能に設けられることを特徴とする請求項1に記載の振動発電機。 Either one of the second permanent magnet and the third permanent magnet is formed in a cylindrical shape having a through hole,
The other of the second permanent magnet and the third permanent magnet is moved by moving the inside of the through hole relatively in the moving direction of the mover by operating the position adjusting means. The vibration generator according to claim 1, wherein the vibration generator is adjustable.
前記第3永久磁石は、前記可動子の移動方向において、その配置を調整可能に設けられることを特徴とする請求項1ないし3のいずれかに記載の振動発電機。 The arrangement of the second permanent magnet is fixed in the moving direction of the mover,
4. The vibration generator according to claim 1, wherein the third permanent magnet is provided so that its arrangement can be adjusted in the moving direction of the mover. 5.
前記第3永久磁石は、前記第2永久磁石の前記一側に前記第2永久磁石と同極が対向するように設けられることを特徴とする請求項1ないし4のいずれかに記載の振動発電機。 The second permanent magnet is provided on one side with respect to the mover in the moving direction of the mover,
5. The vibration power generation according to claim 1, wherein the third permanent magnet is provided on the one side of the second permanent magnet so that the same pole as the second permanent magnet is opposed to the third permanent magnet. Machine.
前記第3永久磁石は、前記第2永久磁石のそれぞれに対して、前記第2永久磁石と同極が対向するように設けられることを特徴とする請求項1ないし5のいずれかに記載の振動発電機。 The second permanent magnet is provided on both sides of the mover in the moving direction of the mover,
The vibration according to any one of claims 1 to 5, wherein the third permanent magnet is provided so that the same polarity as the second permanent magnet is opposed to each of the second permanent magnets. Generator.
前記ガイド部材は前記筐体内に設けられる筒状部材であって、
前記コイルは前記筒状部材に沿って巻回され、
前記可動子は前記コイルの内側を往復移動することを特徴とする請求項1ないし7のいずれかに記載の振動発電機。 With a cylindrical housing,
The guide member is a cylindrical member provided in the housing,
The coil is wound along the cylindrical member,
The vibration generator according to claim 1, wherein the mover reciprocates inside the coil.
少なくとも前記第2永久磁石と前記第3永久磁石のいずれかは、前記位置調整手段のねじ部を回動させることにより、前記可動子の移動方向において、その配置を調整可能に設けられることを特徴とする請求項8に記載の振動発電機。 The position adjusting means includes at least a fixing portion that is fixed to either the second permanent magnet or the third permanent magnet, and a screw portion that is screwed into a screw groove formed on an outer periphery of the housing.
At least one of the second permanent magnet and the third permanent magnet is provided so that its arrangement can be adjusted in the moving direction of the mover by rotating a screw portion of the position adjusting means. The vibration generator according to claim 8.
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---|---|---|---|
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JP2015089309A (en) * | 2013-11-01 | 2015-05-07 | 信 羽鳥 | Power generation method and object position display device using the same |
JP2016011909A (en) * | 2014-06-30 | 2016-01-21 | 三菱電機エンジニアリング株式会社 | Vibration power generator wireless sensor |
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KR102433261B1 (en) * | 2021-07-07 | 2022-08-18 | 주식회사 휴젝트 | Energy harvester using electromagnetic induction and light emitting apparatus |
-
2011
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