JP2013055715A - 振動発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】固定永久磁石、又はコイルの内側を往復移動する永久磁石の破損を防止する振動発電機を提供する。
【解決手段】振動発電機１は、軸線Ｏ方向に延びる筒状部材１１を備えている。筒状部材１１の軸線Ｏ方向中央部には、コイル２１が巻回されている。筒状部材１１の内側には、筒状部材１１の内側を軸線Ｏ方向に沿って往復移動することで、コイル２１の内側を往復移動可能な可動子１３が設けられている。可動子１３は、軸線Ｏ方向に磁着された永久磁石である可動磁石１４を備えている。コイル２１の軸線Ｏ方向下側には、筒状の永久磁石である筒状磁石１９が設けられている。筒状磁石１９は、可動子１３の往復移動可能範囲の周囲に筒状に配置されている。筒状磁石１９は、軸線Ｏ方向に磁着されている。筒状磁石１９における可動磁石１４側の磁極と、可動磁石１４における筒状磁石１９側の磁極とは同一である。
【選択図】図１

Description

本発明は、振動によって発電する振動発電機に関する。

従来、振動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動発電機が知られている。例えば、特許文献１に記載の振動発電機は、ケースにコイルを巻回して固定し、ケース内でコイルに対して揺動永久磁石を相対反復移動させることによって誘導電流を発生させ、コイルの導線端部からその電流を取り出して発電している。ケースの内部の両端部には、永久磁石が、互いに同一極性方向で、且つ、揺動永久磁石とは逆の極性方向で固定配置されている。また、固定永久磁石の揺動永久磁石に対向する端面には、緩衝部材が配置されている。外部からの運動エネルギーによって揺動永久磁石が移動し、一方の固定永久磁石に近接対向すると、磁気的な反発力によって揺動永久磁石は他方の端側に跳ね返され、効率的に発電が行われる。また、固定永久磁石の揺動永久磁石側には緩衝部材が設けられているため、振動発電機に過大な運動エネルギーが作用した場合に、緩衝部材が揺動永久磁石と固定永久磁石との衝突による衝撃を緩和することができる。

特開２００２−２８１７２７号公報

しかしながら、上記振動発電機には、緩衝部材が設けられているものの、過大な運動エネルギーが作用した場合には、緩衝部材を介して揺動永久磁石と固定永久磁石とに衝撃が加えられる。これによって、固定永久磁石、又は揺動永久磁石が破損する虞があるという問題点があった。

本発明の目的は、固定永久磁石とコイルの内側を往復移動する永久磁石との破損を防止する振動発電機を提供することである。

本発明に係る振動発電機は、巻回されたコイルと、前記コイルの軸線方向に沿って延び、前記コイルに挿通された筒状部材と、前記軸線方向に着磁した永久磁石である可動磁石を含み、前記筒状部材の内側を前記軸線方向に沿って往復移動することで前記コイルの内側を往復移動可能な可動子と、前記コイルの前記軸線方向外側のうちの少なくとも一方側において前記可動子の往復移動可能範囲の周囲に筒状に配置され、前記軸線と略同一軸上に前記可動子の外径よりも大きな穴部を設けた前記軸線方向に着磁した永久磁石である筒状磁石とを備え、前記筒状磁石における前記可動磁石側の磁極と、前記可動磁石における前記筒状磁石側の磁極とが同一である。

この場合、可動子が筒状部材の内側を移動し、可動子に含まれる可動磁石と筒状磁石とが近づくと、可動磁石と筒状磁石とが磁気的に反発し、筒状磁石から離れる方向に可動子が移動する。可動子は筒状部材の内側にあり、筒状磁石は可動子の往復移動可能範囲の周囲（外側）にあり、可動子外径よりも大きな穴部を設けてあるので、可動子と筒状磁石とは接触しない。このため、高い運動エネルギーが振動発電機に作用しても可動子と筒状磁石とが接触しない。よって、可動子に含まれる可動磁石と筒状磁石との破損を防止することができる。

前記振動発電機において、前記筒状磁石における前記可動磁石側の反対側の磁極の部位に、前記筒状部材から離れる方向に切り欠かれた切欠部が設けられてもよい。筒状磁石における可動磁石側の反対側の磁極は、可動磁石における筒状磁石側の磁極とは異なる磁極である。筒状磁石における可動磁石側の反対側の磁極の部位に切欠部が設けられているため、当該磁極の部位と、可動磁石における筒状磁石側の磁極の部位との間の距離が大きくなる。このため、磁極の異なる双方の部位同士の磁気的に引き合う力を弱めることができる。よって、例えば、可動磁石の移動が筒状磁石によって阻害されることを防止できる。

前記振動発電機において、前記可動子は、前記可動磁石の前記軸線方向の少なくとも一端側に設けられた非磁性体の錘である非磁性錘を備えてもよい。この場合、非磁性錘が設けられていることによって、可動子の重さが増加する。可動子の重さが増加すると、可動子の運動エネルギーが大きくなり、電磁制動が抑制される。よって、可動子が移動し易くなり、振動発電機はわずかな外力で発電することができる。

前記振動発電機において、前記非磁性錘は、前記筒状磁石の穴部よりも小さな外径であり、前記可動磁石の前記筒状磁石側に設けられ、前記可動子が前記筒状磁石側に最大限移動した状態において、前記軸線方向における前記筒状磁石の前記可動磁石側の端部のうち前記可動磁石に最も近接する部位の位置は、前記可動磁石の前記筒状磁石側の端部のうち前記筒状磁石に最も近接する部位の位置と略同一であってもよい。この場合、可動磁石の筒状磁石側に非磁性錘が設けられている場合でも、可動磁石と筒状磁石とを近接させることができる。よって、可動磁石を跳ね返すための永久磁石と可動磁石との間に非磁性錘が存在する場合に比べて、可動子を筒状磁石から離れる方向に高い反発力で跳ね返すことができる。よって、可動磁石の速度が大きくなり、発電量を大きくすることができる。

前記振動発電機は、前記筒状磁石を前記軸線方向に移動させる移動部材を備えてもよい。この場合、筒状磁石を軸線方向に移動させることができる。このため、可動子の移動範囲（振幅）を調整できる。よって、例えば、振動発電機に小さな振動を加えて発電する場合は、可動子の移動範囲がコイルを効率的に横切るよう、筒状磁石を移動させることで、効率的に発電を行うことができる。また、例えば、可動子の移動範囲が広くなるように、筒状磁石を移動させれば、振動発電機に大きな振動を加えて発電する場合に、効率的に発電を行うことができる。

前記振動発電機は、前記筒状磁石の内側に設けられ、前記可動子の前記筒状磁石側への移動を規制する規制部材を備えてもよい。この場合、筒状磁石における可動磁石側の反対側の磁極と、可動磁石における筒状磁石側の磁極とが近づくことで双方の磁極が磁気的に引き合い、可動子の移動が阻害されることを防止できる。

前記振動発電機は、前記筒状磁石の内側に設けられ、前記可動子の前記筒状磁石側への移動を規制する規制部材であって、前記移動部材によって前記軸線方向に移動された前記筒状磁石と共に前記軸線方向に移動する規制部材を備えてもよい。この場合、規制部材が、筒状磁石の内側に設けられ、さらに、筒状磁石の移動と共に移動できる。このため、筒状磁石が移動した場合でも、規制部材によって可動子の筒状部材側への移動を規制できる。よって、筒状磁石における可動磁石側の反対側の磁極と、可動磁石における筒状磁石側の磁極とが近づくことで双方の磁極が磁気的に引き合って、可動子の移動が阻害されることを防止できる。

前記振動発電機は、前記可動磁石と前記軸線方向に対向して設けられ、前記軸線方向に着磁した永久磁石である対向磁石であって、前記可動磁石側の端部と、前記筒状磁石における前記可動磁石側の反対側の端部との間に磁気的に引き合う力が作用し、前記筒状磁石の移動に伴って前記軸線方向に移動可能な対向磁石を備え、前記規制部材は、前記対向磁石の前記可動子側に設けられ、前記対向磁石の移動と共に前記軸線方向に移動してもよい。この場合、規制部材が、対向磁石の可動子側に設けられ、さらに、対向磁石によって筒状磁石の移動と共に移動できる。このため、筒状磁石が移動した場合でも、規制部材によって可動子の筒状磁石側への移動を規制できる。よって、筒状磁石における可動磁石側の反対側の磁極と、可動磁石における筒状磁石側の磁極とが近づくことで双方の磁極が磁気的に引き合い、可動子の移動が阻害されることを防止できる。

前記振動発電機において、前記規制部材は、前記可動子が前記筒状磁石側に最大限移動した状態において、前記軸線方向における前記筒状磁石の前記可動磁石側の端部のうち前記可動磁石に最も近接する部位の位置が、前記可動磁石の前記筒状磁石側の端部のうち前記筒状磁石と最も近接する部位の位置と略同一となるように、前記可動子の前記筒状磁石側への移動を規制してもよい。この場合、可動子が筒状部材側に最大限移動した場合でも、可動磁石は筒状磁石によって確実に跳ね返される。よって、筒状磁石における可動磁石側の反対側の磁極と、可動磁石における筒状磁石側の磁極とが近づくことで双方の磁極が磁気的に引き合い、可動子の移動が阻害されることを確実に防止できる。

第一実施形態に係る振動発電機１の断面図である。 第二実施形態に係る振動発電機１の断面図である。 第三実施形態に係る振動発電機１の断面図である。 第四実施形態に係る振動発電機１の断面図である。 第五実施形態に係る振動発電機１の断面図である。 可動子１３が下側に移動して規制部材４５が最も収縮した状態における、第五実施形態に係る振動発電機１の断面図である。 第六実施形態に係る振動発電機１の断面図である。 可動子１３が下側に移動して規制部材４６が最も収縮した状態における、第六実施形態に係る振動発電機１の断面図である。 第三実施形態の変形例に係る振動発電機１の断面図である。

以下、本発明の第一実施形態について、図面を参照して説明する。図１を参照し、振動発電機１について説明する。以下の説明では、図１の上側、下側、左側、右側をそれぞれ、振動発電機１の上側、下側、左側、右側と定義して説明する。

図１に示すように、振動発電機１は、軸線Ｏ方向（上下方向）に沿って延びる円筒形の筐体１７を備えている。筐体１７の軸線Ｏ方向の両端は開口している。筐体１７の軸線Ｏ方向の上端の開口部分には、開口部分を覆う壁部１８１が設けられ、下端の開口部分には、開口部分を覆う壁部１８２が設けられている。筐体１７及び壁部１８１，１８２は、例えば、樹脂（アクリル樹脂）等の非磁性体材料で形成されている。

筐体１７と壁部１８１，１８２とで囲まれた空間には、軸線Ｏ方向に沿って巻回されたコイル２１が設けられている。コイル２１は、例えば、銅で形成されている。コイル２１の内側には、軸線Ｏ方向に沿って延び、コイル２１に挿通された円筒形の筒状部材１１が設けられている。つまり、コイル２１は、筒状部材１１の軸線Ｏ方向中央部の周囲に巻回されている。筒状部材１１の内径は、筐体１７の内径の略半分である。筒状部材１１における軸線Ｏ方向の両端は、壁部１８１，１８２と接触している。筒状部材１１の軸線Ｏ方向の両端は開口しており、この開口が壁部１８１，１８２によって覆われている。筒状部材１１は、例えば、樹脂（アクリル樹脂）等の非磁性体材料で形成されている。なお、筐体１７及び筒状部材１１の材料は、非磁性体であれば、銅、アルミニウム、真鍮等の金属であってもよい。また、筐体１７は鉄やステンレス等の磁性体材料でも構わない。

筒状部材１１の内側には、可動子１３が収容されている。可動子１３は、筒状部材１１の内側を軸線Ｏ方向に往復移動可能である。可動子１３は、永久磁石である可動磁石１４で構成されている。可動磁石１４は、軸線Ｏ方向に沿って延びる円柱形である。可動磁石１４の外径は、筒状部材１１の内径と比較して僅かに小さい。可動磁石１４は、軸線Ｏ方向に磁着されている。可動磁石１４の上部の磁極はＳ極であり、可動磁石１４の下部の磁極はＮ極である。

コイル２１の軸線Ｏ方向の外側（上側及び下側）のうち、軸線Ｏ方向下側には、円筒状の永久磁石である筒状磁石１９が設けられている。筒状磁石１９は、可動子１３の往復移動可能範囲（本実施形態では、筒状部材１１の内側）の周囲に筒状に配置され、軸線Ｏと略同一軸上に可動子１３の外形よりも大きな穴部１９１が設けられている。より詳細には、筒状磁石１９は、その穴部１９１が筒状部材１１の下端部の外周面に沿うように配置されている。筒状部材１１は、軸線Ｏ方向に着磁している。筒状磁石１９の上部がＮ極であり、筒状磁石１９の下部がＳ極である。つまり、筒状磁石１９における可動磁石１４側（上側）の磁極と、可動磁石１４における筒状磁石１９側（下側）の磁極とが、Ｎ極で同一である。このため、可動磁石１４と筒状磁石１９とが近づくと、磁気的に反発する。

振動発電機１の動作について説明する。以下の説明では、図１の下方向を重力方向とする。ユーザは、振動発電機１の軸線Ｏ方向の下部を重力方向に向けて、振動発電機１を軸線Ｏ方向に振動させる。これによって、運動エネルギーが、筐体１７に加えられる。そして、可動子１３と筒状部材１１との摩擦力、及び、可動子１３に対する気体からの抵抗力などを介して、運動エネルギーが可動子１３に伝達される。可動子１３は、筒状部材１１内を軸線Ｏ方向に往復移動する。可動子１３は、コイル２１に覆われた空間を出入りする。コイル２１内の空間を通過する際、可動子１３の可動磁石１４が発する磁束が、コイル２１を直交する。これによって、コイル２１に誘導電流が発生する。可動子１３がコイル２１内の空間への出入りを繰り返すことで、コイル２１に交流電流が発生する。

コイル２１に発生した交流電流は、コイル２１の両端に接続された配線を介し図示外の整流部に伝達される。整流部では、交流電流の全波整流が行われ、図示外の蓄電部（例えば、コンデンサ）に蓄電される。蓄電された電流は、図示外の電極を介して外部に出力される。外部に出力された電流は、図示外の外部装置の負荷に供給される。外部装置は、供給された電流によって駆動する。

以上のように、本実施形態に係る振動発電機１が構成され、発電が行われる。本実施形態では、可動子１３に運動エネルギーが伝達されて可動子１３が筒状部材１１の内側を移動し、可動磁石１４と筒状磁石１９とが近づくと、可動磁石１４と筒状磁石１９とが磁気的に反発し、可動子１３が筒状磁石１９から離れる方向（上方向）に跳ね返される。このため、可動子１３は壁部１８２に衝突しない。よって、可動子１３が壁部１８２と衝突して、可動子１３（可動磁石１４）が破損することが防止される。

また、筒状磁石１９は、可動子１３の往復移動可能範囲（筒状部材１１の内側の範囲）の周囲（外側）にあり、筒状磁石１９は可動子１３の外形よりも大きな穴部１９１を備えているので、可動子１３と筒状磁石１９とは接触しない。よって、大きな運動エネルギーが振動発電機１に作用しても、移動する可動子１３と固定された筒状磁石１９とが接触しない。よって、可動子１３に含まれる可動磁石１４と筒状磁石１９との破損を防止することができる。また、可動磁石１４の破損が防止されるので、可動磁石１４の磁束が破損によって変化することがない。よって、可動磁石１４の磁束が変化することによって発電量が低下することを防止できる。

なお、本実施形態では、振動発電機１の軸線Ｏ方向の下部を重力方向に向けているので、可動子１３には、重力が下方向に加わる。このため、可動子１３が上側の壁部１８１に衝突し難いので、振動発電機１の上部に筒状磁石１９を設けなくてもよい。

また、可動磁石１４と筒状磁石１９との間の反発力によって、可動子１３が上側に移動し、その後、重力によって、可動子１３が下方に移動する。このため、当該反発力と重力によって可動子１３がコイル２１の内側を振動する。よって、ユーザが振動発電機１に与える振動の回数が少なくても、反発力と重力による振動によって可動子１３がコイル２１の内側を通過する回数が増え、発電量が増える。よって、効率的に発電を行うことができる。

次に、図２を参照して、本発明に係る振動発電機１の第二実施形態について説明する。図２では、前述の実施形態と同様の構成は、同じ符号で示し、詳細な説明は省略する（後述する図３〜図９についても同様である）。図２に示すように、第二実施形態に係る振動発電機１は、筒状磁石１９の形状が第一実施形態の場合（図１参照）とは異なっている。より詳細には、第一実施形態における筒状磁石１９（図１参照）に、切欠部１９２が設けられている。切欠部１９２は、筒状磁石１９における可動磁石１４側の反対側（下側）の磁極の部位における内周面が、筒状部材１１から離れる方向に切欠かれることによって形成されている。本実施形態では、切欠部１９２は、筒状磁石１９の内周面の軸線Ｏ方向中央部から下方に向かうに従って、筒状部材１１から離れる距離が漸増するようにテーパ状に切り欠かれている。

以上のように、第二実施形態に係る振動発電機１が構成されている。筒状磁石１９における可動磁石１４側の反対側（下側）の磁極（Ｓ極）は、可動磁石１４における筒状磁石１９側（下側）の磁極（Ｎ極）とは異なる磁極である。本実施形態では、筒状磁石１９のＳ極の部位に切欠部１９２が設けられているため、筒状磁石１９の磁極（Ｓ極）の部位と、可動磁石１４における筒状磁石１９側の磁極（Ｎ極）の部位との間の距離が大きくなる。このため、磁極の異なる双方の部位同士の磁気的に引き合う力を弱めることができる。よって、例えば、可動磁石１４の移動が筒状磁石１９によって阻害されることを防止できる。

なお、切欠部１９２の形状は、テーパ状に限定されない。例えば、筒状磁石１９の内周面が径方向外側に向けて径方向と平行に切欠かれることによって、切欠部１９２が形成されてもよい。

次に、図３を参照して、本発明に係る振動発電機１の第三実施形態について説明する。図３に示すように、第三実施形態に係る振動発電機１の可動子１３は、非磁性体の錘である非磁性錘３１，３２を備えている。より詳細には、可動子１３は、可動磁石１４の軸線Ｏ方向の上端側に非磁性錘３１を備え、下端側（つまり、可動磁石１４の筒状磁石１９側）に非磁性錘３２を備えている。非磁性錘３１，３２は、軸線Ｏ方向に延びる円柱状に形成されており、筒状磁石１９の穴部１９１よりも小さな外径を有している。

また、筒状磁石１９は、第一実施形態（図１参照）の場合より、可動子１３側（上側）に設けられている。筒状磁石１９の上端面１９３と壁部１８２との間の長さＬ１は、非磁性錘３２の軸線Ｏ方向における長さＬ２と略同一である。

振動発電機１に外部から運動エネルギーが加えられることによって、可動子１３が筒状磁石１９側（下側）に移動した場合、非磁性錘３２は、筒状磁石１９の磁力の影響を受けないので、筒状磁石１９の穴部１９１の内側を下方向に移動することができる。そして、可動子１３の可動磁石１４が、筒状磁石１９に近接すると、磁気的な反発力によって可動子１３（可動磁石１４）が上方に跳ね返される。可動子１３が筒状磁石１９に近接すると磁気的な反発力によって跳ね返されるので、軸線Ｏ方向において可動子１３が筒状磁石１９側に最大限移動可能な位置は、筒状磁石１９の上端面１９３の位置と略同一の位置に制限される。言い換えると、可動子１３が、筒状磁石１９側に最大限移動した状態において、軸線Ｏ方向における筒状磁石１９の可動磁石１４側（上側）の端部のうち可動磁石１４に最も近接する部位（上端面１９３）の位置は、可動磁石１４の筒状磁石１９側（下側）の端部のうち筒状磁石１９に最も近接する部位（可動磁石１４の下端面１４１）の位置と略同一である（図３参照）。

このように、可動磁石１４の筒状磁石１９側に非磁性錘３２が設けられている場合でも、可動磁石１４と筒状磁石１９とを近接させることができる。つまり、例えば、可動磁石１４を跳ね返すための永久磁石が非磁性錘３２の下側に設けられている場合など、可動磁石１４を跳ね返すための永久磁石と可動磁石１４との間に非磁性錘３２が存在する場合に比べて、可動磁石１４と筒状磁石１９とが近接することができる。よって、可動子１３（可動磁石１４）を筒状磁石１９から離れる方向に高い反発力で跳ね返すことができる。よって、跳ね返された可動磁石１４の速度が大きくなり、発電量を大きくすることができる。

また、非磁性錘３１，３２が設けられていることによって、可動子１３の重さが増加する。可動子１３の重さが増加すると、可動子１３の運動エネルギーが大きくなり、電磁制動が抑制される。よって、可動子１３が移動し易くなり、振動発電機１は、わずかな外力で発電することができる。

図４を参照して、本発明に係る振動発電機１の第四実施形態について説明する。図４に示すように、第四実施形態に係る振動発電機１は、筒状磁石１９の下側に、筒状磁石１９を軸線Ｏ方向に移動させることが可能な移動部材３０を備えている。移動部材３０は、支持部３０１と操作部３０２とを備えている。支持部３０１は、円筒状の筒状磁石１９の下面に沿って筒状に形成され、筒状磁石１９を支持する部位である。筒状磁石１９と支持部３０１とは、例えば、接着剤によって接続されている。

操作部３０２は、支持部３０１の外周側面の一部から径方向外側に向けて延び、筐体１７の外部に突出する板状の部位である。本実施形態では、操作部３０２は、左右方向に突出している。筐体１７における操作部３０２に対応する位置には、操作部３０２の軸線Ｏ方向への移動を案内する孔部である案内孔１７１が設けられている。案内孔１７１は、筐体１７の軸線Ｏ方向におけるコイル２１と壁部１８２との中間位置から、筐体１７の下端部に亘って設けられている。ユーザが操作部３０２に対して軸線Ｏ方向に力を加えると、案内孔１７１に沿って操作部３０２が軸線Ｏ方向に移動することで、移動部材３０が軸線Ｏ方向に移動する。移動部材３０の移動に伴って筒状磁石１９が軸線Ｏ方向に移動する。

以上のように、第四実施形態に係る振動発電機１が構成されている。ユーザは、移動部材３０（操作部３０２）を操作することで、筒状磁石１９の軸線Ｏ方向の位置を調整することができる。可動子１３は、筒状磁石１９によって磁気的に跳ね返されるので、筒状磁石１９の軸線Ｏ方向の位置を調整することで、可動子１３の移動範囲（振幅）を調整できる。

例えば、振動発電機１に小さな振動を加えて発電する場合は、振幅の小さい可動子１３の移動範囲がコイル２１を効率的に横切るように、ユーザは、操作部３０２を操作して筒状磁石１９を上側に移動させる（図４の上側の筒状磁石１９の位置に移動）。これによって、小さな振動（例えば、矢印４０の範囲で可動子１３が移動する程度の振動）でも可動子１３がコイル２１を横切り易くなるので、効率的に発電を行うことができる。また、例えば、振動発電機１に大きな振動を加えて発電する場合は、可動子１３の移動範囲が広くなるように、筒状磁石１９を下側に移動させる（図４の下側の筒状磁石１９の位置に移動）。これによって、大きな振動の周期に合わせて可動子１３が大きく移動することができるので（例えば、矢印４１の範囲で可動子１３が移動）、効率的に発電を行うことができる。

なお、振動発電機１に小さな振動が加えられる場合とは、例えば、ユーザが振動発電機１を所持したまま歩行する際に発生する振動である。また、振動発電機１に大きな振動が加えられる場合とは、例えば、ユーザが振動発電機１を把持して強制的に振った際に発生する振動である。

図５を参照して、本発明に係る振動発電機１の第五実施形態について説明する。図５に示すように、第五実施形態に係る振動発電機１は、軸線Ｏ方向に弾性力を有する規制部材４５を備えている。規制部材４５は、コイルバネであり、筒状磁石１９の内側に設けられている。規制部材４５は、例えば、非磁性体で形成されている。規制部材４５は、その下端が、壁部１８２の上面に固定されている。規制部材４５の上端は、軸線Ｏ方向において筒状磁石１９の上端面１９３より上側に位置している。規制部材４５は、可動子１３の筒状磁石１９側（下側）への移動を規制する。このため、筒状磁石１９における可動磁石１４側の反対側（下側）の磁極（Ｓ極）と、可動磁石１４における筒状磁石１９側（下側）の磁極（Ｎ極）とが近づくことで、双方の磁極が磁気的に引き合い、可動子１３の移動が阻害されることを防止できる。

また、図６に示すように、本実施形態では、軸線Ｏ方向において、可動子１３に押されて規制部材４５が最も収縮した場合の規制部材４５の上端の位置は、筒状磁石１９の上端面１９３の位置と略同一となるように構成されている。このため、可動子１３が筒状磁石１９側に最大限移動可能な位置は、筒状磁石１９の上端面１９３の位置と略同一の位置に確実に制限される。言い換えると、可動子１３が筒状磁石１９側に最大限移動した状態において、軸線Ｏ方向における筒状磁石１９の可動磁石１４側の端部のうち可動磁石１４に最も近接する部位（上端面１９３）の位置は、可動磁石１４の筒状磁石１９側の端部のうち筒状磁石１９に最も近接する部位（下端面１４１）の位置と略同一である。

このため、可動子１３が筒状磁石１９側に最大限移動した場合でも、可動磁石１４（可動子１３）は、筒状磁石１９によって確実に跳ね返される。よって、筒状磁石１９における可動磁石１４側の反対側（下側）の磁極（Ｓ極）と、可動磁石１４における筒状磁石１９側の磁極（Ｎ極）とが近づくことで双方の磁極が磁気的に引き合い、可動子１３の移動が阻害されることを確実に防止できる。

図７及び図８を参照して、本発明に係る振動発電機１の第六実施形態について説明する。図７に示すように、本実施形態の振動発電機１は、第四実施形態（図４参照）と同様に、移動部材３０を備えている。また、振動発電機１は、可動磁石１４と軸線Ｏ方向に対向して設けられた円柱状の対向磁石２５を備えている。対向磁石２５は、筒状磁石１９の内側に位置している。対向磁石２５の外径は、筒状部材１１の内径よりも僅かに小さい。対向磁石２５は、軸線Ｏ方向に着磁した永久磁石であり、可動磁石１４側（上側）の端部の磁極がＮ極であり、その反対側（下側）の端部の磁極がＳ極である。対向磁石２５は、可動磁石１４側（上側）の端部（Ｎ極）と、筒状磁石１９における可動磁石１４側の反対側（下側）の端部（Ｓ極）との間に磁気的に引き合う力が作用することによって、軸線Ｏ方向の位置が固定されている。そして、磁気的に引き合う力が作用しているので、対向磁石２５は、筒状磁石１９の移動に伴って軸線Ｏ方向に移動する。

また、対向磁石２５の可動子１３側（上側）には、規制部材４６が設けられている。規制部材４６は、第五実施形態の規制部材４５と同様に、軸線Ｏ方向に弾性力を有するコイルバネである。規制部材４６は、筒状磁石１９の内側に位置している。規制部材４６の上端は、軸線Ｏ方向において筒状磁石１９の上端面１９３より上側に位置している。規制部材４６は、可動子１３の筒状磁石１９側への移動を規制する。また、規制部材４６は、対向磁石２５によって筒状磁石１９の移動と共に移動できる。このため、筒状磁石１９が移動した場合でも、規制部材４６によって可動子１３の筒状磁石１９側への移動を規制できる。よって、筒状磁石１９における可動磁石１４側の反対側（下側）の磁極（Ｓ極）と、可動磁石１４における筒状磁石１９側（下側）の磁極（Ｎ極）とが近づくことで、双方の磁極が磁気的に引き合い、可動子１３の移動が阻害されることを防止できる。

また、本実施形態では、第五実施形態の場合（図６参照）と同様に、軸線Ｏ方向において、可動子１３に押されて規制部材４６が最も収縮した場合の規制部材４６の上端の位置は、筒状磁石１９の上端面１９３の位置と略同一となるように構成されている（図８参照）。つまり、可動子１３が筒状磁石１９側に最大限移動した状態において、軸線Ｏ方向における筒状磁石１９の可動磁石１４側の端部のうち可動磁石１４に最も近接する部位（上端面１９３）の位置は、可動磁石１４の筒状磁石１９側の端部のうち筒状磁石１９に最も近接する部位（下端面１４１）の位置と略同一である。よって、筒状磁石１９における可動磁石１４側の反対側（下側）の磁極（Ｓ極）と、可動磁石１４における筒状磁石１９側の磁極（Ｎ極）とが近づくことで双方の磁極が磁気的に引き合い、可動子１３の移動が阻害されることを確実に防止できる。

なお、本発明は上記の第一〜第六実施形態に限定されるものではなく、種々の変更が可能である。例えば、第一〜第六実施形態において、可動子１３には１つの可動磁石１４が設けられているが、これに限定されない。例えば、可動子１３は、複数の可動磁石を組み合わせて備えていてもよい。また、可動子１３に含まれる複数の可動磁石が、それぞれの同極を対向されて並べて配置されていてもよい。この場合、同極が対向しているため、磁束密度が高くなる。よって、コイル２１を通過する際の発電量を増加させることができる。

また、振動発電機１は、１つのコイル２１を備えているが、これに限定されない。例えば、複数のコイルを備えていてもよい。

また、筐体１７、筒状部材１１、筒状磁石１９の形状は、円筒形であったが、これに限定されない。例えば、楕円筒形状、四角筒等その他の多角筒形状であってもよい。また、可動磁石１４及び非磁性錘３１，３２は、円柱形であったが、これに限定されない。例えば、楕円形の柱状、四角柱状等その他の多角柱状であってもよい。

また、各実施形態は、相互に組み合わせてもよい。例えば、第二実施形態における切欠部１９２が設けられた筒状磁石１９を、第三〜第六実施形態の筒状磁石１９として使用してもよい。また、第三実施形態（図３参照）における非磁性錘３２と壁部１８２との間に、第五実施形態（図５参照）のような規制部材４５を設けてもよい。また、第一、第二、第四、第五、第六実施形態の可動子１３が、非磁性錘３１，３２（図３参照）を備えてもよい。

また、第三実施形態において、２つの非磁性錘３１，３２が設けられているが、これに限定されない。例えば、可動磁石１４の軸線Ｏ方向の少なくとも一端側に、１つの非磁性錘が設けられていてもよい。

また、筒状磁石１９が筒状部材１１の周囲に設けられているが、これに限定されない。例えば、筒状磁石１９が筒状部材１１の周囲に設けられるのではなく、軸線Ｏ方向において、筒状部材１１の下側に筒状磁石１９が位置していてもよい。この場合でも、可動子１３の可動磁石１４が、筒状部材１１の下端に移動した場合、可動子１３は、筒状磁石１９によって磁気的に筒状磁石１９から離れる方向に跳ね返される。

また、ユーザは、振動発電機１の軸線Ｏ方向の下部を重力方向に向けて、重力方向に振動発電機１を振っていたが、これに限定されない。例えば、ユーザは、振動発電機１を任意の方向に向けて、軸線Ｏ方向に振ってもよい。

また、振動発電機１は、下部に筒状磁石１９を備えていたが、これに限定されない。例えば、振動発電機１の上部に追加して、又は、上部にのみ、可動磁石１４側（下側）の磁極が可動磁石１４の上部の磁極と同一である「Ｓ極」に磁着された筒状磁石を設けてもよい。すなわち、筒状磁石は、コイル２１の軸線Ｏ方向の外側のうちの少なくとも一方側に設けられていてもよい。この場合、当該筒状磁石と可動子１３とが接触することや、壁部１８１と可動子１３とが接触することが確実に防止される。よって、可動子１３（可動磁石１４）や筒状磁石が破損することが防止される。また、同様に、移動部材３０（図４及び図７参照）、対向磁石２５（図７参照）、及び規制部材４５，４６（図５及び図７参照）なども、振動発電機１の上部に設けてもよい。

また、規制部材４５，４６（図５及び図７参照）は、コイルバネに限定されず、例えば、軸線Ｏ方向に弾性力を有する板バネでもよい。また、弾性力を有さないゴム等の部材であってもよい。また、規制部材４５，４６は、可動子１３に固定されていてもよい。

また、第三、第五、第六実施形態において（図３、図６、及び図８参照）、可動子１３が、筒状磁石１９側に最大限移動した状態において、軸線Ｏ方向における筒状磁石１９の可動磁石１４側（上側）の端部のうち可動磁石１４に最も近接する部位（上端面１９３）の位置は、可動磁石１４の筒状磁石１９側（下側）の端部のうち筒状磁石１９に最も近接する部位（可動磁石１４の下端面１４１）の位置と略同一であるが、これに限定されない。例えば、筒状磁石１９における可動磁石１４側の反対側（下側）の磁極（Ｓ極）と、可動磁石１４における筒状磁石１９側（下側）の磁極（Ｎ極）とが近づくことで双方の磁極が磁気的に引き合い、可動子１３の移動が阻害されることを防止できる範囲内で、双方の磁極の位置関係を変更してもよい。

また、可動磁石１４は円柱状であり、その上端面及び下端面１４１が、平面であるが、これに限定されない。例えば、可動磁石１４の上端面及び下端面１４１が、テーパ状に形成されていてもよい。一例として、図９を参照して、第三実施形態（図３参照）の変形例について説明する。図９に示すように、変形例に係る振動発電機１の可動磁石１４の上端面１４２及び下端面１４１は、その径方向の外周がテーパ状に形成されたテーパ部１４３を備えている。また、非磁性錘３１，３２は、テーパ部１４３を有する上端面１４２及び下端面１４１に対応する形状に形成されている。また、筒状磁石１９の上端面１９３と壁部１８２との間の長さＬ１は、非磁性錘３２の軸線Ｏ方向における長さ（より詳細には、非磁性錘３２の外周面の軸線Ｏ方向における長さ）Ｌ２と略同一である。

図９に示す振動発電機１では、可動子１３が、筒状磁石１９側に最大限移動した状態において、可動磁石１４の筒状磁石１９側（下側）の端部のうち筒状磁石１９に最も近接する部位は、下端面１４１の外周部１４５である。つまり、本実施形態では、可動子１３が、筒状磁石１９側に最大限移動した状態において、軸線Ｏ方向における筒状磁石１９の可動磁石１４側（上側）の端部のうち可動磁石１４に最も近接する部位（上端面１９３）の位置が、可動磁石１４の筒状磁石１９側（下側）の端部のうち筒状磁石１９に最も近接する部位（下端面１４１の外周部１４５）の位置と略同一となる（図９参照）。このため、第三実施形態と同様に、可動磁石１４を跳ね返すための永久磁石と可動磁石１４との間に非磁性錘３２が存在する場合に比べて、可動磁石１４と筒状磁石１９とを近接させることができる。よって、可動子１３（可動磁石１４）を筒状磁石１９から離れる方向に高い反発力で跳ね返すことができる。よって、跳ね返された可動磁石１４の速度が大きくなり、発電量を大きくすることができる。

１ 振動発電機
１１ 筒状部材
１３ 可動子
１４ 可動磁石
１９ 筒状磁石
２１ コイル
２５ 対向磁石
３０ 移動部材
３１，３２ 非磁性錘
４５，４６ 規制部材
１４１ 下端面
１９１ 穴部
１９２ 切欠部
１９３ 上端面

Claims (9)

1. 巻回されたコイルと、
   前記コイルの軸線方向に沿って延び、前記コイルに挿通された筒状部材と、
   前記軸線方向に着磁した永久磁石である可動磁石を含み、前記筒状部材の内側を前記軸線方向に沿って往復移動することで前記コイルの内側を往復移動可能な可動子と、
   前記コイルの前記軸線方向外側のうちの少なくとも一方側において前記可動子の往復移動可能範囲の周囲に筒状に配置され、前記軸線と略同一軸上に前記可動子の外径よりも大きな穴部を設けた前記軸線方向に着磁した永久磁石である筒状磁石と
   を備え、
   前記筒状磁石における前記可動磁石側の磁極と、前記可動磁石における前記筒状磁石側の磁極とが同一であることを特徴とする振動発電機。
2. 前記筒状磁石における前記可動磁石側の反対側の磁極の部位に、前記筒状部材から離れる方向に切り欠かれた切欠部が設けられたことを特徴とする請求項１に記載の振動発電機。
3. 前記可動子は、前記可動磁石の前記軸線方向の少なくとも一端側に設けられた非磁性体の錘である非磁性錘を備えたことを特徴とする請求項１または２に記載の振動発電機。
4. 前記非磁性錘は、前記筒状磁石の穴部よりも小さな外径であり、前記可動磁石の前記筒状磁石側に設けられ、
   前記可動子が前記筒状磁石側に最大限移動した状態において、前記軸線方向における前記筒状磁石の前記可動磁石側の端部のうち前記可動磁石に最も近接する部位の位置は、前記可動磁石の前記筒状磁石側の端部のうち前記筒状磁石に最も近接する部位の位置と略同一であることを特徴とする請求項３に記載の振動発電機。
5. 前記筒状磁石を前記軸線方向に移動させる移動部材を備えたことを特徴とする請求項１から４のいずれかに記載の振動発電機。
6. 前記筒状磁石の内側に設けられ、前記可動子の前記筒状磁石側への移動を規制する規制部材を備えたことを特徴とする請求項１から５のいずれかに記載の振動発電機。
7. 前記筒状磁石の内側に設けられ、前記可動子の前記筒状磁石側への移動を規制する規制部材であって、前記移動部材によって前記軸線方向に移動された前記筒状磁石と共に前記軸線方向に移動する規制部材を備えたことを特徴とする請求項５に記載の振動発電機。
8. 前記可動磁石と前記軸線方向に対向して設けられ、前記軸線方向に着磁した永久磁石である対向磁石であって、前記可動磁石側の端部と、前記筒状磁石における前記可動磁石側の反対側の端部との間に磁気的に引き合う力が作用し、前記筒状磁石の移動に伴って前記軸線方向に移動可能な対向磁石を備え、
   前記規制部材は、前記対向磁石の前記可動子側に設けられ、前記対向磁石の移動と共に前記軸線方向に移動することを特徴とする請求項７に記載の振動発電機。
9. 前記規制部材は、前記可動子が前記筒状磁石側に最大限移動した状態において、前記軸線方向における前記筒状磁石の前記可動磁石側の端部のうち前記可動磁石に最も近接する部位の位置が、前記可動磁石の前記筒状磁石側の端部のうち前記筒状磁石と最も近接する部位の位置と略同一となるように、前記可動子の前記筒状磁石側への移動を規制することを特徴とする請求項６から８のいずれかに記載の振動発電機。

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