JP2015044165A - Vibration electric conversion device - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide a vibration electric conversion device capable of reducing a size and cost, by efficiently generating vibration or an electric signal.SOLUTION: The vibration electric conversion device 100 comprises a magnetostriction rod 102 for mutually converting mechanical strain by vibration and a magnetic flux change by the magnetostriction effect, a coil 103 wound on the magnetostriction rod 102, joining yokes 104a and 104b joined to respective both ends of the magnetostriction rod 102 and permanent magnets 105a and 105b for forming a magnetic flux loop of passing through the magnetostriction rod 102, and the joining yokes 104a and 104b are joined to a vibration medium part 10 for imparting vibration to the magnetostriction rod 102, and a parallel beam is constituted of the magnetostriction rod 102 and the vibration medium part 10.

Description

本発明は、振動電気変換デバイスに関し、特に、磁歪材料を使用した振動電気変換デバイスに関する。   The present invention relates to a vibroelectric conversion device, and more particularly to a vibroelectric conversion device using a magnetostrictive material.

従来、身近な振動を利用した技術の開発が盛んに行われており、その技術の1つとして圧電素子を用いた発電方法や永久磁石の磁束の変化を利用した発電方法が知られている。   Conventionally, techniques using familiar vibrations have been actively developed. As one of the techniques, a power generation method using a piezoelectric element and a power generation method using a change in magnetic flux of a permanent magnet are known.

永久磁石の磁束の変化を利用した発電方法としては、磁歪式発電デバイスが知られている(例えば、特許文献1参照)。   A magnetostrictive power generation device is known as a power generation method using a change in magnetic flux of a permanent magnet (see, for example, Patent Document 1).

特許文献1では、磁歪効果を利用して、振動により発電を行うことができる振動発電デバイスが開示されている。この振動発電デバイスは、おもりの運動により歪が加えられて伸縮する超磁歪部材と、超磁歪部材の両端に配置された永久磁石と、超磁歪部材に巻き回されたコイルとを備えている。超磁歪部材は、永久磁石により梁状の構成における長手方向にバイアス磁束が発生しており、超磁歪部材が伸縮することによりバイアス磁束は変化する。これにより、超磁歪部材に巻かれたコイルに起電力が生じる。   Patent Document 1 discloses a vibration power generation device that can generate power by vibration using the magnetostriction effect. This vibration power generation device includes a giant magnetostrictive member that expands and contracts by being strained by the movement of a weight, permanent magnets disposed at both ends of the giant magnetostrictive member, and a coil wound around the giant magnetostrictive member. The giant magnetostrictive member generates a bias magnetic flux in the longitudinal direction in a beam-like configuration with a permanent magnet, and the bias magnetic flux changes as the giant magnetostrictive member expands and contracts. Thereby, an electromotive force is generated in the coil wound around the giant magnetostrictive member.

特開平09−90065号公報Japanese Patent Laid-Open No. 09-90065

従来の振動発電デバイス(例えば、永久磁石可動型、エレクトレット、バイモルフ圧電素子)は、片持ち梁の状態で発電が行われる。このような構成では、振動する媒体の周波数と振動発電デバイスとの共振周波数が一致しない場合、発電量は大幅に低下する。   Conventional vibration power generation devices (for example, permanent magnet movable type, electret, bimorph piezoelectric element) generate power in a cantilever state. In such a configuration, when the frequency of the vibrating medium and the resonant frequency of the vibration power generation device do not match, the amount of power generation is greatly reduced.

また、磁歪棒の撓みによる磁歪効果を利用した磁歪式の振動発電デバイスを振動する媒体に貼り付け、発電機又はアクチュエータとして使用する場合、磁歪棒と平行に設けられる磁性体(磁性棒)は、磁歪棒に変形を起こさせる際の抵抗(変形抵抗)になる。このため、振動する媒体に貼り付けられた磁歪式の振動発電デバイスでは、与えられた電気信号から効率よく振動を発生したり、振動から発電したりすることが難しい。   In addition, when a magnetostrictive vibration power generation device using the magnetostriction effect due to bending of the magnetostrictive rod is attached to a vibrating medium and used as a generator or an actuator, a magnetic body (magnetic rod) provided in parallel with the magnetostrictive rod is: It becomes a resistance (deformation resistance) when the magnetostrictive rod is deformed. For this reason, in a magnetostrictive vibration power generation device attached to a vibrating medium, it is difficult to efficiently generate vibration from a given electric signal or to generate power from vibration.

さらに、従来の永久磁石可動型の振動デバイスにおいて、与えられた振動から効率よく電気信号を発生するには、これらの振動発電デバイスに設けられる永久磁石の大きさをより大きくする必要がある。磁歪式の振動発電デバイスにおいても、磁歪棒の体積やバイアス磁束とのバランスを考慮する必要はあるが、永久磁石の大きさをより大きくすることが有効である。しかし、永久磁石の大きさを大きくすると、振動発電デバイスの大きさが大きくなると共にコストを増加させることとなる。   Further, in the conventional permanent magnet movable type vibration device, in order to efficiently generate an electric signal from given vibration, it is necessary to increase the size of the permanent magnet provided in these vibration power generation devices. Even in the magnetostrictive vibration power generation device, it is necessary to consider the balance between the volume of the magnetostrictive rod and the bias magnetic flux, but it is effective to increase the size of the permanent magnet. However, when the size of the permanent magnet is increased, the size of the vibration power generation device is increased and the cost is increased.

上記課題に鑑み、本発明は、効率よく振動又は電気信号を発生し、小型化及びコストの低減を実現することができる振動電気変換デバイスを提供することを目的とする。   In view of the above problems, an object of the present invention is to provide a vibroelectric conversion device that can efficiently generate vibrations or electrical signals, and can achieve downsizing and cost reduction.

上記課題を解決するために、本発明の一形態に係る振動電気変換デバイスは、磁歪効果により、振動による機械的歪みと磁束変化とを相互に変換する磁歪棒と、前記磁歪棒に巻かれたコイルと、前記磁歪棒の両端のそれぞれと接合された接合ヨークと、前記磁歪棒を通る磁束ループを形成するための永久磁石と、を備え、前記接合ヨークは、前記磁歪棒に振動を与えるための振動媒体部に接合され、前記磁歪棒と前記振動媒体部とで平行梁が構成される。   In order to solve the above problems, a vibroelectric conversion device according to an aspect of the present invention includes a magnetostrictive rod that mutually converts mechanical strain and magnetic flux change due to vibration by a magnetostrictive effect, and the magnetostrictive rod wound around the magnetostrictive rod. A coil, a joining yoke joined to each of both ends of the magnetostrictive rod, and a permanent magnet for forming a magnetic flux loop passing through the magnetostrictive rod, and the joining yoke provides vibration to the magnetostrictive rod The magnetostrictive rod and the vibration medium part constitute a parallel beam.

この構成によれば、漏れ磁気回路が振動と電気信号とを相互に変換するために必要な磁路(磁束ループ)を十分に形成するため、従来の振動電気変換デバイスで得られる電圧値と同等の電圧値を得ることができる。また、振動電気変換デバイスによると、磁性棒が設けられていないことにより磁歪棒の変形抵抗を低下させることができ、磁歪棒を湾曲させるために必要な力を減少させることができる。したがって、振動電気変換デバイスによると、効率よく振動又は電気信号を発生することができる。   According to this configuration, the leakage magnetic circuit sufficiently forms a magnetic path (flux loop) necessary for mutual conversion between vibration and electric signal, and is equivalent to the voltage value obtained by a conventional vibration electric conversion device. Can be obtained. Further, according to the vibroelectric conversion device, since the magnetic rod is not provided, the deformation resistance of the magnetostrictive rod can be reduced, and the force required to bend the magnetostrictive rod can be reduced. Therefore, according to the oscillating electrical conversion device, it is possible to efficiently generate vibrations or electrical signals.

また、振動電気変換デバイスが後付できることで、既存の振動体に発電及びアクチュエータの機能を付加することができる。   In addition, since the vibroelectric conversion device can be retrofitted, the functions of power generation and actuator can be added to the existing vibrator.

また、前記磁歪棒のアスペクト比は、20以上40以下であるとしてもよい。   The aspect ratio of the magnetostrictive rod may be 20 or more and 40 or less.

この構成によれば、効率よく漏れ磁路を利用して効率よく振動又は電気信号を発生することができる。   According to this configuration, it is possible to efficiently generate vibrations or electrical signals using the leakage magnetic path.

また、前記磁歪棒と平行に配置され、一部が前記永久磁石に接続されたバックヨークを有するとしてもよい。   Moreover, it is good also as having the back yoke arrange | positioned in parallel with the said magnetostriction stick | rod, and one part connected to the said permanent magnet.

この構成によれば、バイアス磁束はバックヨークを通る閉磁路を構成し、外界、すなわち、磁歪棒又は磁性棒の外に漏洩しにくくなる。また、バックヨークを備えることにより、小さい磁石でバイアス磁束が発生して適度な磁歪定数が与えられるため、応力もしくは磁界による磁束の変化が大きくなり、効率よく電気信号(又は振動)を発生し、小型化及びコストの低減を実現することができる。   According to this configuration, the bias magnetic flux forms a closed magnetic path that passes through the back yoke, and is less likely to leak out to the outside, that is, the magnetostrictive rod or the magnetic rod. In addition, by providing a back yoke, a bias magnetic flux is generated with a small magnet and an appropriate magnetostriction constant is given, so that a change in magnetic flux due to stress or a magnetic field is increased, and an electric signal (or vibration) is efficiently generated, Miniaturization and cost reduction can be realized.

また、前記振動媒体部は、非磁性体であるとしてもよい。   The vibration medium unit may be a nonmagnetic material.

この構成によれば、バイアス磁束を発生するための永久磁石の大きさを少なくとも従来の半分にまで減少することができる。したがって、振動電気変換デバイスの小型化及びコストの低減を実現することができる。   According to this configuration, the size of the permanent magnet for generating the bias magnetic flux can be reduced to at least half that of the conventional magnet. Therefore, it is possible to reduce the size and cost of the vibroelectric conversion device.

また、前記接合ヨークと前記振動媒体部との間に、非磁性層を有するとしてもよい。   In addition, a nonmagnetic layer may be provided between the joining yoke and the vibration medium portion.

この構成によれば、磁性体で構成された振動媒体部の上に振動電気変換デバイスが設けられても、振動電気変換デバイスと振動媒体部との間が離れているので、磁歪棒を長尺方向に通るバイアス磁束の低減は小さくなる。振動電気変換デバイスは、漏れ磁束の変化により効率よく電気信号(又は振動)を発生し、振動電気変換デバイスの小型化及びコストの低減を実現することができる。   According to this configuration, even if the oscillating electrical conversion device is provided on the oscillating medium unit made of a magnetic material, the magnetostrictive rod is long because the oscillating electrical conversion device and the oscillating medium unit are separated from each other. The reduction of the bias flux passing in the direction is small. The oscillating electrical conversion device efficiently generates an electrical signal (or vibration) due to a change in the leakage magnetic flux, and can realize downsizing and cost reduction of the oscillating electrical conversion device.

また、前記接合ヨークは、前記磁歪棒が接合された一端から前記磁歪棒が接合されていない他端に向かって高さが低くなるようにテーパー状に形成されているとしてもよい。   Further, the joining yoke may be formed in a tapered shape so that the height decreases from one end where the magnetostrictive rod is joined to the other end where the magnetostrictive rod is not joined.

この構成によれば、接合ヨークの磁歪棒が配置されていない一端は振動媒体部の変形と共に変形する。したがって、接合ヨークが振動媒体部から剥離するのを抑制することができる。   According to this configuration, one end of the joining yoke where the magnetostrictive rod is not disposed is deformed along with the deformation of the vibration medium portion. Therefore, it is possible to suppress the joining yoke from peeling from the vibration medium portion.

また、前記接合ヨークは、前記磁歪棒の下に配置され前記振動媒体部に接合される下側接合ヨークと、前記下側接合ヨークの上に配置された前記磁歪棒の上に配置され、前記下側接合ヨークとで前記磁歪棒を挟んで固定する上側接合ヨークとを有し、前記下側接合ヨーク及び前記上側接合ヨークの少なくともいずれかは、前記磁歪棒を嵌め込むための凹部を有するとしてもよい。   The joint yoke is disposed below the magnetostrictive rod and disposed on the magnetostrictive rod disposed on the lower joint yoke and the lower joint yoke disposed on the vibration medium portion, An upper joint yoke that fixes the magnetostrictive rod between the lower joint yoke and at least one of the lower joint yoke and the upper joint yoke has a recess for fitting the magnetostrictive rod. Also good.

この構成によれば、磁歪棒は、下側接合ヨークと上側接合ヨークとによって上下の面が挟まれ強固に固定される。したがって、磁歪棒が接合ヨークから外れるのを抑制することができる。また、接合ヨークをプレス加工により容易に形成することができる。   According to this configuration, the upper and lower surfaces of the magnetostrictive rod are firmly fixed by being sandwiched between the lower joint yoke and the upper joint yoke. Therefore, it is possible to suppress the magnetostrictive rod from coming off the joining yoke. Further, the joining yoke can be easily formed by press working.

また、前記接合ヨークは、前記接合ヨークが前記振動媒体部から剥離するのを防止するための剥離防止カバーで覆われているとしてもよい。   Further, the joining yoke may be covered with a peeling prevention cover for preventing the joining yoke from peeling from the vibration medium portion.

この構成によれば、接合ヨークが振動媒体部から剥離するのを抑制して、効率よく振動と電気信号とを変換することができる。   According to this configuration, it is possible to efficiently convert the vibration and the electric signal by suppressing the joining yoke from being separated from the vibration medium portion.

また、前記磁歪棒は、前記振動媒体部の湾曲時の中立軸からずらした位置に配置されているとしてもよい。   The magnetostrictive rod may be disposed at a position shifted from a neutral axis when the vibration medium portion is curved.

この構成によれば、X方向のみならずY方向においても、振動の発生又は発電を行うことができる。   According to this configuration, it is possible to generate vibration or generate power not only in the X direction but also in the Y direction.

また、上記特徴を有する振動電気変換デバイスが2つ並列に配置されてもよい。   Further, two oscillating electrical conversion devices having the above characteristics may be arranged in parallel.

この構成によれば、2つの振動電気デバイスの磁歪棒と、各永久磁石と、磁極片とで閉磁路が構成される。したがって、バイアス磁束が振動電気変換デバイスの外界に漏洩するのを抑制することができる。また、2つの振動電気変換デバイスは、バックヨークを備える場合、当該バックヨークを強固に固定することができる。   According to this configuration, a closed magnetic path is configured by the magnetostrictive rods, the permanent magnets, and the pole pieces of the two oscillating electric devices. Therefore, leakage of the bias magnetic flux to the outside of the oscillating electrical conversion device can be suppressed. Further, when the two oscillating electrical conversion devices include a back yoke, the back yoke can be firmly fixed.

本発明によれば、効率よく振動又は電気信号を発生し、小型化及びコストの低減を実現することができる振動電気変換デバイスを提供することができる。   ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vibration electrical conversion device which can generate | occur | produce a vibration or an electrical signal efficiently, and can implement | achieve size reduction and cost reduction can be provided.

実施の形態1に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。1 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vibroelectric conversion device according to a first embodiment. 振動電気変換デバイスの外観を示す写真である。It is a photograph which shows the external appearance of a vibroelectric conversion device. 振動電気変換デバイスにおける磁路を示す概略図である。It is the schematic which shows the magnetic path in a vibroelectric conversion device. 自由振動時の発生電圧の測定時の構成を示す図である。It is a figure which shows the structure at the time of the measurement of the generated voltage at the time of free vibration. 実施の形態1に係る振動電気変換デバイスにおける自由振動によるアルミ材の撓みを示す図である。It is a figure which shows the bending of the aluminum material by the free vibration in the vibroelectric conversion device which concerns on Embodiment 1. FIG. 実施の形態1に係る振動電気変換デバイスにおける自由振動により発生する電圧を示す図である。It is a figure which shows the voltage which generate | occur | produces by the free vibration in the oscillating electricity conversion device which concerns on Embodiment 1. FIG. 従来の振動電気変換デバイスにおける自由振動によるアルミ材の撓みを示す図である。It is a figure which shows the bending of the aluminum material by the free vibration in the conventional vibroelectric conversion device. 従来の振動電気変換デバイスにおける自由振動により発生する電圧を示す図である。It is a figure which shows the voltage which generate | occur | produces by the free vibration in the conventional vibroelectric conversion device. 実施の形態1の変形例1に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。FIG. 6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vibroelectric conversion device according to a first modification of the first embodiment. 図5AのAA’線における振動電気変換デバイスの断面図である。FIG. 5B is a cross-sectional view of the vibroelectric conversion device taken along the line AA ′ of FIG. 5A. 図5Aに示す振動電気変換デバイスを振動媒体部に配置した図である。It is the figure which has arrange | positioned the vibroelectric conversion device shown to FIG. 5A in the vibration medium part. 図5Aに示す振動電気変換デバイスのバイアス磁束の磁路を示す図である。It is a figure which shows the magnetic path of the bias magnetic flux of the oscillating electricity conversion device shown to FIG. 5A. 図5Aに示す振動電気変換デバイスの振動による磁化変化の磁路を示す図である。It is a figure which shows the magnetic path of the magnetization change by the vibration of the vibroelectric conversion device shown to FIG. 5A. 実施の形態1の変形例2に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vibroelectric conversion device according to a second modification of the first embodiment. FIG. 実施の形態2に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vibroelectric conversion device according to Embodiment 2. FIG. 図10AのAA’線における振動電気変換デバイスの断面図である。FIG. 10B is a cross-sectional view of the vibroelectric conversion device taken along line AA ′ of FIG. 10A. 図10Aにおける振動電気変換デバイスの接合ヨークの構成を示す概略図である。It is the schematic which shows the structure of the joining yoke of the oscillating electricity conversion device in FIG. 10A. 実施の形態2の変形例1に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vibroelectric conversion device according to a first modification of the second embodiment. FIG. 図11AのAA’線における振動電気変換デバイスの断面図である。FIG. 11B is a cross-sectional view of the vibroelectric conversion device taken along line AA ′ of FIG. 11A. 実施の形態2の変形例2に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vibroelectric conversion device according to a second modification of the second embodiment. FIG. 図12AのAA’線における振動電気変換デバイスの断面図である。It is sectional drawing of the oscillating electricity conversion device in the AA 'line of FIG. 12A. 実施の形態2の変形例3に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vibroelectric conversion device according to a third modification of the second embodiment. FIG. 実施の形態2の変形例3に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。6 is a schematic diagram illustrating a configuration of a vibroelectric conversion device according to a third modification of the second embodiment. FIG. 振動電気変換デバイスの振動媒体部及び配置の一例を示す概略図である。It is the schematic which shows an example of the vibration medium part and arrangement | positioning of a vibroelectric conversion device. 振動電気変換デバイスの振動媒体部及び配置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the vibration medium part and arrangement | positioning of a vibroelectric conversion device. 振動電気変換デバイスの振動媒体部及び配置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the vibration medium part and arrangement | positioning of a vibroelectric conversion device. 振動電気変換デバイスの振動媒体部及び配置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the vibration medium part and arrangement | positioning of a vibroelectric conversion device. 振動電気変換デバイスの振動媒体部及び配置の他の例を示す概略図である。It is the schematic which shows the other example of the vibration medium part and arrangement | positioning of a vibroelectric conversion device.

以下、本発明の実施の形態について、図面を参照しながら説明する。なお、以下に説明する実施の形態は、いずれも本発明の好ましい一具体例を示すものである。したがって、以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、工程、工程の順序などは、一例であって本発明を限定する主旨ではない。よって、以下の実施の形態における構成要素のうち、本発明の最上位概念を示す独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。   Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. Note that each of the embodiments described below shows a preferred specific example of the present invention. Therefore, the numerical values, shapes, materials, constituent elements, arrangement positions and connecting forms of constituent elements, processes, order of processes, and the like shown in the following embodiments are merely examples and do not limit the present invention. Therefore, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements that are not described in the independent claims showing the highest concept of the present invention are described as optional constituent elements.

なお、各図は、模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付しており、重複する説明は省略又は簡略化する。   Each figure is a schematic diagram and is not necessarily illustrated strictly. Moreover, in each figure, the same code | symbol is attached | subjected to the substantially same structure, The overlapping description is abbreviate | omitted or simplified.

(実施の形態1)
以下、本発明の実施の形態1に係る振動電気変換デバイスの構成について、図1A〜図1Cを用いて説明する。図1Aは、本実施の形態に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図、図1Bは、振動電気変換デバイスの外観を示す写真、図1Cは、振動電気変換デバイスにおける磁路を示す概略図である。
(Embodiment 1)
Hereinafter, the configuration of the oscillating electrical conversion device according to Embodiment 1 of the present invention will be described with reference to FIGS. 1A to 1C. FIG. 1A is a schematic diagram showing the configuration of the oscillating electrical conversion device according to the present embodiment, FIG. 1B is a photograph showing the appearance of the oscillating electrical conversion device, and FIG. 1C is a schematic diagram showing a magnetic path in the oscillating electrical conversion device. It is.

図1Aに示すように、振動電気変換デバイス100は、長尺な形状を有する磁歪棒102と、磁歪棒102の周囲に巻き回されたコイル103と、磁歪棒102の両側が接続された接合ヨーク104a及び104bと、接合ヨーク104a及び104bの上にそれぞれ配置された永久磁石105a及び105bとを備えている。   As shown in FIG. 1A, a vibroelectric conversion device 100 includes a magnetostrictive rod 102 having a long shape, a coil 103 wound around the magnetostrictive rod 102, and a junction yoke in which both sides of the magnetostrictive rod 102 are connected. 104a and 104b, and permanent magnets 105a and 105b disposed on the joining yokes 104a and 104b, respectively.

また、図1Bに示すように、振動電気変換デバイス100は、振動媒体部10の上に配置されている。   Further, as shown in FIG. 1B, the vibroelectric conversion device 100 is disposed on the vibration medium unit 10.

振動媒体部10は、非磁性材料で構成され、平板や直方体、円筒など任意の形状に形成されている。振動媒体部10は、接合ヨーク104a及び104bが接合される平面を有し、また、適度な剛性を有する。適度な剛性とは、湾曲時の中立軸(応力がゼロになる軸)が磁歪棒102の内部にない程度の剛性である。これにより、振動媒体部10が湾曲したときに磁歪棒102の内部の応力は一様な引張りもしくは圧縮になり、一様な磁化変化が生じる。   The vibration medium unit 10 is made of a nonmagnetic material, and is formed in an arbitrary shape such as a flat plate, a rectangular parallelepiped, or a cylinder. The vibration medium unit 10 has a plane on which the joining yokes 104a and 104b are joined, and has an appropriate rigidity. The moderate rigidity is a rigidity that does not have a neutral axis (an axis at which stress becomes zero) at the time of bending in the magnetostrictive rod 102. As a result, when the vibration medium portion 10 is curved, the stress inside the magnetostrictive rod 102 is uniformly pulled or compressed, and a uniform magnetization change occurs.

この条件を満たす振動媒体部10の材質としては、非磁性体であるアルミニウム、非磁性ステンレス、リン青銅、ガラス、アクリルなどが選択できる。   As the material of the vibration medium part 10 satisfying this condition, nonmagnetic materials such as aluminum, nonmagnetic stainless steel, phosphor bronze, glass, and acrylic can be selected.

一例として、図1Bに示す振動媒体部10は、アルミ材で構成されている。これにより、振動媒体部10と磁歪棒102とで平行梁が構成されている。振動媒体部10を介して振動電気変換デバイス100に振動が伝達され、振動媒体部10に対する磁歪棒102の伸縮により、振動電気変換デバイス100において磁束が変化する。このときの磁束の変化については、後に詳述する。   As an example, the vibration medium unit 10 shown in FIG. 1B is made of an aluminum material. Thereby, the vibrating medium unit 10 and the magnetostrictive rod 102 constitute a parallel beam. Vibration is transmitted to the oscillating electrical conversion device 100 via the oscillating medium unit 10, and the magnetic flux changes in the oscillating electrical conversion device 100 due to expansion and contraction of the magnetostrictive rod 102 with respect to the oscillating medium unit 10. The change in the magnetic flux at this time will be described in detail later.

なお、振動電気変換デバイス100は、さらに、バックヨークを備えていてもよい。バックヨークを備えた振動電気変換デバイスについては後に詳述する。   The oscillating electricity conversion device 100 may further include a back yoke. The vibroelectric conversion device including the back yoke will be described in detail later.

磁歪棒102は、例えば磁歪材料であるFe−Ga合金の1つであるGalfenol(Fe81.4Ga18.6)で構成され、磁歪効果により、振動による機械的歪みと磁束変化とを相互に変換する。磁歪棒102は、例えば2×0.5×22mmの直方体の棒状の形状を有している。 The magnetostrictive rod 102 is made of, for example, Galfenol (Fe 81.4 Ga 18.6 ), which is one of Fe-Ga alloys, which are magnetostrictive materials, and mechanical distortion and magnetic flux change due to vibration are mutually caused by the magnetostrictive effect. Convert. The magnetostrictive rod 102 has, for example, a rectangular parallelepiped rod shape of 2 × 0.5 × 22 mm 3 .

また、磁歪棒102の周囲には銅線が巻かれ、コイル103が形成されている。コイルは、例えば、線径0.05mmの銅線が磁歪棒102の周囲に1800回巻き回され、層厚0.5mm、抵抗110Ωである。   A copper wire is wound around the magnetostrictive rod 102 to form a coil 103. In the coil, for example, a copper wire having a wire diameter of 0.05 mm is wound around the magnetostrictive rod 102 1800 times, the layer thickness is 0.5 mm, and the resistance is 110Ω.

接合ヨーク104a及び104bは、例えば、軟磁性の鉄鋼であるSS400で構成されている。接合ヨーク104a及び104bの下面は平面になっており、接合ヨーク104a及び104bが配置される振動媒体部10に、溶接又は接着剤により強固に接合されている。   The joining yokes 104a and 104b are made of, for example, SS400 that is soft magnetic steel. The lower surfaces of the joining yokes 104a and 104b are flat, and are firmly joined to the vibration medium portion 10 on which the joining yokes 104a and 104b are disposed by welding or an adhesive.

また、接合ヨーク104a及び104bは、コイル103と振動媒体部10とが接触しないように空隙を設けることができる高さに形成されている。また、接合ヨーク104a及び104bは、湾曲によるせん断力によって振動媒体部10との接合面が剥離しない十分な接合面積となるように形成されている。   Further, the joining yokes 104a and 104b are formed at such a height that a gap can be provided so that the coil 103 and the vibration medium unit 10 do not contact each other. Further, the joint yokes 104a and 104b are formed so as to have a sufficient joint area where the joint surface with the vibration medium unit 10 is not peeled off by a shearing force due to bending.

また、接合ヨーク104a及び104bのそれぞれの一端には、磁歪棒102が嵌め込まれるための溝が形成されている。当該溝は、磁歪棒102の両端の形状に合わせて形成されている。磁歪棒102の両端は、それぞれ接合ヨーク104a及び104bの溝に嵌め込まれ、さらに、溶接又は接着剤により強固に接合されている。   A groove for fitting the magnetostrictive rod 102 is formed at one end of each of the joining yokes 104a and 104b. The groove is formed in accordance with the shape of both ends of the magnetostrictive rod 102. Both ends of the magnetostrictive rod 102 are fitted in the grooves of the joining yokes 104a and 104b, respectively, and are firmly joined by welding or an adhesive.

永久磁石105a及び105bは、例えばNd−Fe−B磁石で構成されている。永久磁石105aは、接合ヨーク104aと接する側がN極、接合ヨーク104aと接しない側がS極となるように配置されている。また、永久磁石105bは、接合ヨーク104bと接する側がS極、接合ヨーク104bと接しない側がN極となるように配置されている。永久磁石105a及び105bをこのように設けることにより、磁歪棒102には一方向かつ一様なバイアス磁束が通る。   The permanent magnets 105a and 105b are composed of Nd—Fe—B magnets, for example. Permanent magnet 105a is arranged so that the side in contact with joining yoke 104a is the N pole and the side not in contact with joining yoke 104a is the S pole. Further, the permanent magnet 105b is arranged so that the side in contact with the joining yoke 104b is the S pole and the side not in contact with the joining yoke 104b is the N pole. By providing the permanent magnets 105a and 105b in this way, the unidirectional and uniform bias magnetic flux passes through the magnetostrictive rod 102.

なお、永久磁石105a及び105bは、図1Aに示したように、接合ヨーク104a及び104bの上面に配置されてもよいし、接合ヨーク104a及び104bの側面に配置されてもよい。また、振動電気変換デバイス100には、永久磁石105a及び105bから効率よく磁束を引き出すための磁極片又はバックヨークを設けてもよい。   As shown in FIG. 1A, the permanent magnets 105a and 105b may be disposed on the upper surfaces of the joining yokes 104a and 104b, or may be disposed on the side surfaces of the joining yokes 104a and 104b. Further, the oscillating electrical conversion device 100 may be provided with a pole piece or a back yoke for efficiently extracting the magnetic flux from the permanent magnets 105a and 105b.

ここで、振動電気変換デバイス100における磁束について説明する。   Here, the magnetic flux in the oscillating electrical conversion device 100 will be described.

振動電気変換デバイス100における磁束は、磁歪棒102を通るバイアス磁束と、磁歪棒102の側面から空気中を通り磁歪棒102の側面に戻る漏れ磁束で構成される。   The magnetic flux in the vibroelectric conversion device 100 is composed of a bias magnetic flux passing through the magnetostrictive rod 102 and a leakage magnetic flux returning from the side surface of the magnetostrictive rod 102 to the side surface of the magnetostrictive rod 102 through the air.

すなわち、磁歪棒102を長軸方向に貫通するバイアス磁束の磁路以外に、図1Cに示すように、磁歪棒102の側面から空気を通り磁歪棒102の側面に戻る漏れ磁路が形成される。磁気抵抗が大きい永久磁石105a及び105bを通る閉ループは生じにくいため、磁歪棒102の湾曲時の逆磁歪効果による磁化変化は、この漏れ磁路による閉磁路において生じる。よって、振動電気変換デバイス用に閉磁路を構成する磁性棒がなくても、振動電気変換デバイス100は動作することができる。   That is, in addition to the magnetic path of the bias magnetic flux penetrating the magnetostrictive rod 102 in the major axis direction, as shown in FIG. 1C, a leakage magnetic path is formed that returns from the side surface of the magnetostrictive rod 102 to the side surface of the magnetostrictive rod 102 through the air. . Since a closed loop passing through the permanent magnets 105a and 105b having a large magnetic resistance is unlikely to occur, a change in magnetization due to the inverse magnetostriction effect at the time of bending of the magnetostrictive rod 102 occurs in the closed magnetic path due to this leakage magnetic path. Therefore, even if there is no magnetic bar which forms a closed magnetic circuit for the oscillating electrical conversion device, the oscillating electrical conversion device 100 can operate.

さらに、湾曲時に一様な応力が付加されることで、逆磁歪効果による磁歪棒102の磁化変化は一様になる。磁歪棒102として利用されるFe−Ga合金又はFe−Ga−Al合金では、非透磁率が50以上200以下程度と低いため、漏れ磁束が発生しやすい。   Further, by applying a uniform stress during bending, the magnetization change of the magnetostrictive rod 102 due to the inverse magnetostrictive effect becomes uniform. In the Fe—Ga alloy or the Fe—Ga—Al alloy used as the magnetostrictive rod 102, the non-magnetic permeability is as low as about 50 or more and 200 or less, so that leakage flux is likely to occur.

また、磁性棒を備えた従来の振動電気変換デバイスと比較して、磁歪棒102を細長くすることが好ましい。例えば、磁歪棒102の厚さ(直方体の棒状の形状のうち最も短い辺)に対する長さ(直方体の棒状の形状のうち最も長い辺)の比であるアスペクト比を、漏れ磁路を効率よく利用できる範囲である20以上40以下に設定してもよい。これにより、振動電気変換デバイス100は、効率よく漏れ磁路を利用して効率よく振動又は電気信号を発生することができる。   In addition, it is preferable that the magnetostrictive rod 102 is elongated as compared with a conventional oscillating electric conversion device including a magnetic rod. For example, an aspect ratio that is a ratio of the length (the longest side of the rectangular parallelepiped rod-shaped shapes) to the thickness of the magnetostrictive rod 102 (the shortest side of the rectangular parallelepiped rod-shaped shapes) is used efficiently. You may set to 20 or more and 40 or less which is a possible range. Thereby, the oscillating electricity conversion device 100 can generate a vibration or an electric signal efficiently using a leakage magnetic path efficiently.

ここで、振動電気変換デバイス100の効果について説明する。以下に、振動電気変換デバイス100と従来の振動電気変換デバイスとの比較実験を行った結果を示す。図2は、本実験を行った振動電気変換デバイス100の構成を示す図である。   Here, the effect of the oscillating electrical conversion device 100 will be described. Below, the result of having performed the comparative experiment of the oscillating electricity conversion device 100 and the conventional oscillating electricity conversion device is shown. FIG. 2 is a diagram illustrating a configuration of the oscillating electrical conversion device 100 in which this experiment was performed.

図2に示すように、本実験に用いた振動電気変換デバイス100は、磁歪棒102として幅2mm×厚さ0.5mm×長さ22mmのGalfenolを利用している。磁歪棒102のアスペクト比は、16/0.5=32であり、上記した漏れ磁路が効率よく利用できる条件を満たしている。   As shown in FIG. 2, the oscillating electricity conversion device 100 used in this experiment uses Galfenol having a width of 2 mm, a thickness of 0.5 mm, and a length of 22 mm as the magnetostrictive rod 102. The aspect ratio of the magnetostrictive rod 102 is 16 / 0.5 = 32, which satisfies the above-described conditions for efficiently using the leakage magnetic path.

また、磁歪棒102には、コイル103として線径0.05mm、1800巻、層厚0.5mm、抵抗110Ωの銅線が設けられている。コイル103には、磁歪棒102の撓みによりコイルで発生する電圧計120が接続されている。   The magnetostrictive rod 102 is provided with a copper wire having a wire diameter of 0.05 mm, 1800 turns, a layer thickness of 0.5 mm, and a resistance of 110Ω as the coil 103. The coil 103 is connected to a voltmeter 120 generated by the coil due to the bending of the magnetostrictive rod 102.

また、振動電気変換デバイス100は、磁歪棒102の両端に接合ヨーク104a及び104bを備えている。接合ヨーク104a及び104bは、振動媒体部10の主面に接合されている。   In addition, the oscillating electrical conversion device 100 includes joint yokes 104 a and 104 b at both ends of the magnetostrictive rod 102. The joining yokes 104 a and 104 b are joined to the main surface of the vibration medium unit 10.

また、振動電気変換デバイス100は、接合ヨーク104a及び104bの上に、体積が2×3×1mmのNd−Fe−Bで構成される永久磁石105a及び105bを備えている。この永久磁石105a及び105bは、最も大きな電圧が発生する時を最適なバイアス磁束が付加されているとして、当該最適なバイアス磁束が付加される大きさの永久磁石である。 Moreover, the oscillating electrical conversion device 100 includes permanent magnets 105a and 105b made of Nd—Fe—B having a volume of 2 × 3 × 1 mm 3 on the joining yokes 104a and 104b. The permanent magnets 105a and 105b are permanent magnets of such a size that an optimum bias magnetic flux is added when an optimum bias magnetic flux is added when the largest voltage is generated.

振動媒体部10は、幅10mm×厚さ2mm×長さ120mmのアルミ材で構成されている。振動媒体部10の主面と磁歪棒102とで平行梁が構成される。振動媒体部10は、例えば、一端が固定され他端が自由に振動することができる、いわゆる片持ち梁構造を有している。振動媒体部10の他端を弾くことで、振動媒体部10は自由振動をする。   The vibration medium unit 10 is made of an aluminum material having a width of 10 mm, a thickness of 2 mm, and a length of 120 mm. The main surface of the vibration medium unit 10 and the magnetostrictive rod 102 constitute a parallel beam. The vibration medium unit 10 has, for example, a so-called cantilever structure in which one end is fixed and the other end can freely vibrate. By vibrating the other end of the vibration medium unit 10, the vibration medium unit 10 freely vibrates.

また、振動媒体部10の主面と反対側の面には、振動媒体部10の撓み量を計測する歪ゲージ130が設けられている。   A strain gauge 130 for measuring the amount of deflection of the vibration medium unit 10 is provided on the surface opposite to the main surface of the vibration medium unit 10.

また、従来の振動電気変換デバイスは、上記した振動電気変換デバイス100の磁歪棒102と同様の磁歪棒と、厚さ0.5mmのSUS430で構成される磁性棒とを備えている。従来の振動電気変換デバイスでは、磁歪棒と磁性棒とで平行梁が構成されている。   Further, the conventional vibroelectric conversion device includes a magnetostrictive rod similar to the magnetostrictive rod 102 of the above-described vibroelectric conversion device 100 and a magnetic rod made of SUS430 having a thickness of 0.5 mm. In a conventional oscillating electrical conversion device, a magnetostrictive rod and a magnetic rod constitute a parallel beam.

また、従来の振動電気変換デバイスは、接合ヨーク(図示せず)の上に、体積が2×3×2mmのNd−Fe−Bで構成される永久磁石が配置されている。この永久磁石は、最も大きな電圧が発生する時を最適なバイアス磁束が付加されているとして、当該最適なバイアス磁束が付加される大きさの永久磁石である。従来の振動電気変換デバイスにおける永久磁石は、振動電気変換デバイス100に配置されている永久磁石105a及び105bの2倍の体積である。 In the conventional oscillating electrical conversion device, a permanent magnet made of Nd—Fe—B having a volume of 2 × 3 × 2 mm 3 is arranged on a junction yoke (not shown). This permanent magnet is a permanent magnet having such a size that an optimum bias magnetic flux is added when an optimum bias magnetic flux is added when the largest voltage is generated. The permanent magnet in the conventional vibroelectric conversion device has a volume twice that of the permanent magnets 105 a and 105 b arranged in the vibroelectric conversion device 100.

さらに、従来の振動電気変換デバイスは、上記した振動媒体部10と同様のアルミ材の主面に、振動電気変換デバイス100が配置された位置と同位置に、磁性棒がアルミ材側に配置されるように接合されている。なお、振動電気変換デバイス100において、湾曲時の中立軸(応力がゼロになる軸)はアルミ材の中にある。   Further, in the conventional vibroelectric conversion device, the magnetic bar is arranged on the aluminum material side at the same position as the position where the vibroelectric conversion device 100 is arranged on the main surface of the aluminum material similar to that of the vibration medium portion 10 described above. Are joined together. In the vibronic electrical conversion device 100, the neutral axis during bending (the axis at which stress is zero) is in the aluminum material.

さらに、アルミ材において、振動電気変換デバイスが接合された主面と反対側の面には、アルミ材の撓み量を計測する歪ゲージが設けられている。   Furthermore, in the aluminum material, a strain gauge for measuring the amount of deflection of the aluminum material is provided on the surface opposite to the main surface to which the oscillating electrical conversion device is bonded.

以上の構成を有する振動電気変換デバイス100及び従来の振動電気変換デバイスのそれぞれにおいて、アルミ材(振動媒体部10)の一端を固定し片持ち梁として、アルミ材の他端に同じ初期歪を与えて湾曲させ弾き自由振動させたときの、アルミ材の歪み量及び振動電気変換デバイスにおいて発生する電圧を測定した。   In each of the vibroelectric conversion device 100 having the above-described configuration and the conventional vibroelectric conversion device, one end of the aluminum material (vibration medium portion 10) is fixed and cantilevered, and the same initial strain is applied to the other end of the aluminum material. The amount of distortion of the aluminum material and the voltage generated in the oscillating electrical conversion device when it was bent and flipped freely were measured.

図3Aは、振動電気変換デバイス100における自由振動によるアルミ材の撓みを示す図、図3Bは、振動電気変換デバイス100における自由振動により発生する電圧を示す図である。また、図4Aは、従来の振動電気変換デバイスにおける自由振動によるアルミ材の撓みを示す図、図4Bは、従来の振動電気変換デバイスにおける自由振動により発生する電圧を示す図である。   FIG. 3A is a diagram illustrating bending of an aluminum material due to free vibration in the oscillating electricity conversion device 100, and FIG. 3B is a diagram illustrating voltage generated by the free vibration in the oscillating electricity conversion device 100. FIG. 4A is a diagram showing bending of an aluminum material due to free vibration in a conventional oscillating / electrical conversion device, and FIG. 4B is a diagram showing voltage generated by free vibration in the conventional oscillating / electrical conversion device.

図3A及び図4Aに示すように、振動電気変換デバイス100及び従来の振動電気変換デバイスのいずれも、350ppm程度の最大歪みが発生している。また、図3B及び図4Bに示すように、いずれも1V程度の電圧が発生している。振動電気変換デバイス100で発生する電圧値のほうが、従来の振動電気変換デバイスで発生する電圧値よりも若干大きく、また振動もより長く継続していることがわかる。   As shown in FIG. 3A and FIG. 4A, the maximum distortion of about 350 ppm is generated in both the oscillating electricity conversion device 100 and the conventional oscillating electricity conversion device. Further, as shown in FIGS. 3B and 4B, a voltage of about 1 V is generated. It can be seen that the voltage value generated in the oscillating electricity conversion device 100 is slightly larger than the voltage value generated in the conventional oscillating electricity conversion device, and the vibration continues longer.

このように、振動電気変換デバイス100では、従来の振動電気変換デバイスに比べて磁性棒を有していないが、漏れ磁気回路が振動と電気信号とを相互に変換するために必要な磁路を十分に形成しているため、従来の振動電気変換デバイスで得られる電圧値と同等の電圧値を得ることができたと考えられる。   As described above, the oscillating electricity conversion device 100 does not have a magnetic rod as compared with the conventional oscillating electricity conversion device, but the leakage magnetic circuit has a magnetic path necessary for mutually converting the vibration and the electric signal. Since it is formed sufficiently, it is considered that a voltage value equivalent to the voltage value obtained with the conventional oscillating electrical conversion device could be obtained.

また、振動電気変換デバイス100はでは、バイアス磁束を発生するための永久磁石の大きさを少なくとも従来の半分にまで減少することができることが確認できた。   Moreover, in the oscillating electricity conversion device 100, it has been confirmed that the size of the permanent magnet for generating the bias magnetic flux can be reduced to at least half that of the conventional one.

さらに、振動電気変換デバイス100では、磁性棒が設けられていないことにより変形抵抗が小さくなり、磁歪棒を湾曲させるために必要な力を減少させることができるといえる。   Furthermore, it can be said that in the oscillating electrical conversion device 100, since the magnetic rod is not provided, the deformation resistance is reduced, and the force required to bend the magnetostrictive rod can be reduced.

また、振動電気変換デバイス100と従来の振動電気変換デバイスのそれぞれにおいて、コイルに電流を流し、アクチュエータとして利用した場合に発生する振動の大きさを比較した。   Further, in each of the oscillating / electrical conversion device 100 and the conventional oscillating / electrical conversion device, the magnitude of vibration generated when a current is passed through the coil and used as an actuator was compared.

比較方法として、振動電気変換デバイス100と従来の振動電気変換デバイスのそれぞれのコイルに、出力抵抗50Ωの発振器によって周波数が100Hz、かつ、振幅が±10Vの正弦波交流電圧を印加した。そして、アルミ材(振動媒体部10)の撓み量を歪みゲージによって測定した。   As a comparison method, a sinusoidal AC voltage having a frequency of 100 Hz and an amplitude of ± 10 V was applied to each coil of the oscillating electricity conversion device 100 and the conventional oscillating electricity conversion device by an oscillator having an output resistance of 50Ω. And the bending amount of the aluminum material (vibration medium part 10) was measured with the strain gauge.

その結果、振動電気変換デバイス100においては25ppmの振幅の振動が発生し、従来の振動電気変換デバイスにおいては24ppmの振幅の振動が発生している。このときの永久磁石の体積は、振動電気変換デバイス100において2×3×1mm、従来の振動電気変換デバイスにおいて2×3×2mmである。つまり、従来の振動電気変換デバイスにおける永久磁石は、振動電気変換デバイス100に配置されている永久磁石105a及び105bの2倍の体積である。 As a result, vibration with an amplitude of 25 ppm occurs in the oscillating electricity conversion device 100, and vibration with an amplitude of 24 ppm occurs in the conventional oscillating electricity conversion device. The volume of the permanent magnet at this time, in the vibration electric conversion device 100 2 × 3 × 1mm 3, a 2 × 3 × 2mm 3 in conventional oscillating electric conversion device. That is, the permanent magnet in the conventional oscillating electricity conversion device has a volume twice that of the permanent magnets 105 a and 105 b arranged in the oscillating electricity conversion device 100.

以上より、振動電気変換デバイス100は、磁性棒を有していない構成であるが、磁性棒を有し磁性棒と磁歪棒と永久磁石とで磁気回路を構成する従来の振動電気変換デバイスと同等な感度(効率)で振動媒体部10(アルミ材)を振動させることができることが分かった。   As described above, the oscillating electricity conversion device 100 has a configuration that does not include a magnetic rod, but is equivalent to a conventional oscillating and electrical conversion device that includes a magnetic rod and forms a magnetic circuit with a magnetic rod, a magnetostrictive rod, and a permanent magnet. It has been found that the vibration medium unit 10 (aluminum material) can be vibrated with high sensitivity (efficiency).

以上より、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス100によると、漏れ磁気回路が振動と電気信号とを相互に変換するために必要な磁路(磁束ループ)を十分に形成するため、従来の振動電気変換デバイスで得られる電圧値と同等の電圧値を得ることができる。また、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス100によると、磁性棒が設けられていないことにより磁歪棒の変形抵抗を低下させることができ、磁歪棒を湾曲させるために必要な力を減少させることができる。したがって、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス100によると、効率よく振動又は電気信号を発生することができる。   From the above, according to the oscillating electrical conversion device 100 according to the present embodiment, the leakage magnetic circuit sufficiently forms a magnetic path (flux loop) necessary for mutually converting vibration and electrical signals. A voltage value equivalent to the voltage value obtained by the vibroelectric conversion device can be obtained. In addition, according to the oscillating electrical conversion device 100 according to the present embodiment, since the magnetic rod is not provided, the deformation resistance of the magnetostrictive rod can be reduced, and the force required to bend the magnetostrictive rod is reduced. be able to. Therefore, according to the oscillating electrical conversion device 100 according to the present embodiment, it is possible to efficiently generate vibrations or electrical signals.

また、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス100によると、バイアス磁束を発生するための永久磁石の大きさを少なくとも従来の半分にまで減少することができるため、小型化及びコストの低減を実現することができる。   Further, according to the oscillating electrical conversion device 100 according to the present embodiment, the size of the permanent magnet for generating the bias magnetic flux can be reduced to at least half of that of the conventional one, so that downsizing and cost reduction are realized. can do.

なお、本実施の形態に係る振動電気変換デバイスを振動発電に使用する場合の従来技術に対するメリットとして、振動電気変換デバイスが配置された振動媒体部自体が振動電気変換デバイスと一体となって振動発電デバイスを構成し、振動媒体部の変形により発電を行うことができる点がある。   As an advantage over the prior art when the oscillating electricity conversion device according to the present embodiment is used for oscillating power generation, the oscillating electricity conversion device is integrated with the oscillating electricity conversion device so that the oscillating electricity conversion device is integrated with the oscillating electricity conversion device. There exists a point which comprises a device and can generate electric power by deformation | transformation of a vibration medium part.

すなわち、従来の振動発電デバイス(例えば、永久磁石可動型、エレクトレット、バイモルフ圧電素子)は、片持ち梁の状態で発電が行われる。このような構成では、振動媒体部の振動の周波数と振動発電デバイスとの共振周波数とが一致したときに高い効率で発電が行われる。しかし、振動媒体部の周波数と振動発電デバイスとの共振周波数が一致しない場合、発電量は大幅に低下する。よって、振動発電デバイスの共振周波数を予め調整したり、振動媒体部の周波数が変化する場合には振動発電デバイスの共振周波数をこれに追従させたりする能動的な機能が必要になる。   That is, a conventional vibration power generation device (for example, a permanent magnet movable type, an electret, a bimorph piezoelectric element) generates power in a cantilever state. In such a configuration, power generation is performed with high efficiency when the frequency of vibration of the vibration medium unit matches the resonance frequency of the vibration power generation device. However, when the frequency of the vibration medium unit and the resonance frequency of the vibration power generation device do not match, the power generation amount is significantly reduced. Therefore, it is necessary to have an active function of adjusting the resonance frequency of the vibration power generation device in advance or causing the resonance frequency of the vibration power generation device to follow this when the frequency of the vibration medium portion changes.

一方、本実施の形態に係る振動電気変換デバイスを用いる場合、振動する媒体(振動媒体部)と振動電気変換デバイスとが一体として、振動発電デバイスとして構成される。すなわち、振動電気変換デバイスの磁歪棒と振動媒体部とが平行梁を構成する。このような構成では、振動媒体部が振動すれば、これに同調して振動媒体部の変位と同じ変位で磁歪棒が湾曲し、発電が行われる。したがって、従来のように共振周波数の一致や追従を考慮する必要がない。   On the other hand, when the oscillating electrical conversion device according to the present embodiment is used, the vibrating medium (vibrating medium unit) and the oscillating electrical conversion device are integrally configured as a vibration power generation device. That is, the magnetostrictive rod and the vibration medium portion of the vibroelectric conversion device constitute a parallel beam. In such a configuration, if the vibration medium portion vibrates, the magnetostrictive rod is bent with the same displacement as the displacement of the vibration medium portion in synchronism with this, and power generation is performed. Therefore, it is not necessary to consider the coincidence and follow-up of the resonance frequency as in the prior art.

以上より、本実施の形態に係る振動電気変換デバイスによると、振動電気変換デバイスが配置された振動媒体部が振動すれば、振動電気変換デバイスと振動媒体部とが一体となって振動発電デバイスを構成し、確実に発電を行うことができる。   As described above, according to the vibration-electric conversion device according to the present embodiment, if the vibration medium unit in which the vibration-electric conversion device is arranged vibrates, the vibration-electric conversion device and the vibration medium unit are integrated into a vibration power generation device. It is possible to configure and reliably generate power.

(実施の形態1の変形例1)
次に、本実施の形態の変形例1について、図5A〜図8を用いて説明する。
(Modification 1 of Embodiment 1)
Next, Modification 1 of the present embodiment will be described with reference to FIGS. 5A to 8.

本変形例に係る振動電気変換デバイス150が、上記した実施の形態1に係る振動電気変換デバイス100と異なる点は、磁歪棒102と平行に配置され、一部が永久磁石に接続されたバックヨークを備える点である。   The vibroelectric conversion device 150 according to this modification is different from the vibroelectric conversion device 100 according to the first embodiment described above in that the back yoke is arranged in parallel with the magnetostrictive rod 102 and partially connected to a permanent magnet. It is a point provided with.

図5Aは、本変形例に係る振動電気変換デバイス150の構成を示す概略図である。図5Bは、図5AのAA’線における振動電気変換デバイスの断面図である。図6は、図5Aに示す振動電気変換デバイスを振動媒体部に配置した図である。図7は、図5Aに示す振動電気変換デバイスのバイアス磁束の磁路を示す図である。図8は、図5Aに示す振動電気変換デバイスの振動による磁化変化の磁路を示す図である。   FIG. 5A is a schematic diagram illustrating a configuration of the oscillating electricity conversion device 150 according to the present modification. FIG. 5B is a cross-sectional view of the vibroelectric conversion device taken along line AA ′ of FIG. 5A. FIG. 6 is a diagram in which the vibroelectric conversion device shown in FIG. 5A is arranged in the vibration medium section. FIG. 7 is a diagram showing a magnetic path of a bias magnetic flux of the oscillating electricity conversion device shown in FIG. 5A. FIG. 8 is a diagram showing a magnetic path of magnetization change due to vibration of the oscillating electrical conversion device shown in FIG. 5A.

図5A及び図5Bに示すように、本変形例に係る振動電気変換デバイス150は、永久磁石105aの上に一端が接続され、他端が開放されたバックヨーク160aを備えている。同様に、振動電気変換デバイス150は、永久磁石105bの上に一端が接続され、他端が開放されたバックヨーク160bを備えている。バックヨーク160aの他端とバックヨーク160bの他端とは、所定間隔の空隙をおいて向かい合うように配置されている。なお、バックヨーク160a及び160bは、それぞれ、永久磁石105a及び105bに磁力により接続されている。   As shown in FIGS. 5A and 5B, the oscillating electrical conversion device 150 according to this modification includes a back yoke 160a having one end connected to the permanent magnet 105a and the other end opened. Similarly, the vibroelectric conversion device 150 includes a back yoke 160b having one end connected to the permanent magnet 105b and the other end open. The other end of the back yoke 160a and the other end of the back yoke 160b are arranged to face each other with a predetermined gap. The back yokes 160a and 160b are connected to the permanent magnets 105a and 105b by magnetic force, respectively.

また、図6に示すように、振動電気変換デバイス150の接合ヨーク104a及び104bの下面は、非磁性材料(例えば、アルミニウム、SUS304など)で構成された振動媒体部10の主面に接合されている。また、コイル103と振動媒体部10との間には、所定の空隙が設けられている。このとき、振動電気変換デバイス150と振動媒体部10とは一体となっており、湾曲時の中立軸(応力がゼロになる軸)は振動媒体部10の中にある。   As shown in FIG. 6, the lower surfaces of the joining yokes 104a and 104b of the oscillating electrical conversion device 150 are joined to the main surface of the vibration medium unit 10 made of a nonmagnetic material (for example, aluminum, SUS304, etc.). Yes. In addition, a predetermined gap is provided between the coil 103 and the vibration medium unit 10. At this time, the vibroelectric conversion device 150 and the vibration medium unit 10 are integrated, and the neutral axis during bending (the axis at which stress becomes zero) is in the vibration medium unit 10.

ここで、図7に示すように、振動電気変換デバイス150には、永久磁石105aと、磁歪棒102と、永久磁石105bと、バックヨーク160bと、バックヨーク160aとを通るバイアス磁束が存在する。また、上記した振動電気変換デバイス100と同様、図8に示すように、磁歪棒102の側面から空気中を通り磁歪棒102の側面に戻る漏れ磁束も存在する。   Here, as shown in FIG. 7, the vibroelectric conversion device 150 has a bias magnetic flux passing through the permanent magnet 105 a, the magnetostrictive rod 102, the permanent magnet 105 b, the back yoke 160 b, and the back yoke 160 a. Similarly to the above-described oscillating electrical conversion device 100, as shown in FIG. 8, there is also a leakage magnetic flux that passes through the air from the side surface of the magnetostrictive rod 102 and returns to the side surface of the magnetostrictive rod 102.

一般に、Nd−Fe−Bで構成される永久磁石のように、永久磁石のバイアス磁束が外界、すなわち、磁歪棒又は磁性棒の外に漏れ磁路を構成するのは好ましくない。これは、調整したバイアス磁束が、例えば外界において磁性体が近づくことで変化したり、電子機器又は磁気記録等の媒体から影響を受けて変化したりするためである。図7に示すようなバックヨーク160a及び160bを設けることにより、バイアス磁束はバックヨークを通る閉磁路を構成し、外界に漏洩しにくくなる。   Generally, it is not preferable that the bias magnetic flux of the permanent magnet forms a leakage magnetic path outside the outside, that is, the magnetostrictive rod or the magnetic rod, like a permanent magnet composed of Nd-Fe-B. This is because the adjusted bias magnetic flux changes, for example, when a magnetic material approaches in the external world, or changes due to influence from a medium such as an electronic device or magnetic recording. By providing the back yokes 160a and 160b as shown in FIG. 7, the bias magnetic flux forms a closed magnetic path that passes through the back yoke and is less likely to leak to the outside.

また、バックヨーク160aとバックヨーク160bとの間には僅かに空隙が設けられているため、バックヨーク160a及び160bは振動電気変換デバイス150の変形に影響を及ぼすことがない。ただし、バックヨーク160a及び160bは、それぞれ永久磁石105a及び105bに一端が固定された片持ち梁となっているので、他端に過度な力が作用すると外れる可能性がある。   In addition, since a slight gap is provided between the back yoke 160a and the back yoke 160b, the back yokes 160a and 160b do not affect the deformation of the oscillating electrical conversion device 150. However, since the back yokes 160a and 160b are cantilever beams having one ends fixed to the permanent magnets 105a and 105b, respectively, the back yokes 160a and 160b may be detached when an excessive force is applied to the other end.

したがって、振動電気変換デバイス150は、閉磁路を構成する磁性棒がなくても動作することができる。また、バックヨーク160a及び160を備えることにより、漏れ磁束が外界に漏洩するのを抑制することができる。さらに、バックヨーク160a及び160bを備えることにより、より小さい永久磁石でバイアス磁束が発生し、磁束の変化が大きくなるため、効率よく電気信号(又は振動)を発生し、小型化及びコストの低減を実現することができる。   Therefore, the oscillating electrical conversion device 150 can operate without a magnetic bar constituting a closed magnetic circuit. Further, by providing the back yokes 160a and 160, it is possible to suppress the leakage magnetic flux from leaking to the outside. Further, by providing the back yokes 160a and 160b, a bias magnetic flux is generated by a smaller permanent magnet and a change in the magnetic flux is increased, so that an electric signal (or vibration) is efficiently generated, thereby reducing the size and reducing the cost. Can be realized.

(実施の形態1の変形例2)
上記した実施の形態1及び変形例1では、振動電気変換デバイス100及び150は、非磁性体である、例えばアルミ材で構成される振動媒体部10の主面に設けられていたが、振動媒体部10は、磁性体で構成されていてもよい。図9は本変形例に係る振動電気変換デバイス170の構成を示す。
(Modification 2 of Embodiment 1)
In the first embodiment and the first modification described above, the vibration-electric conversion devices 100 and 150 are provided on the main surface of the vibration medium unit 10 made of, for example, an aluminum material that is a non-magnetic material. The part 10 may be made of a magnetic material. FIG. 9 shows a configuration of the oscillating electrical conversion device 170 according to this modification.

本変形例に係る振動電気変換デバイス170が実施の形態1に係る振動電気変換デバイス100と異なる点は、磁性体で構成された振動媒体部190の主面に設けられている点である。   The difference between the vibroelectric conversion device 170 according to the present modification and the vibroelectric conversion device 100 according to Embodiment 1 is that the vibroelectric conversion device 170 according to the first embodiment is provided on the main surface of the vibration medium unit 190 made of a magnetic material.

図9に示すように、振動電気変換デバイス170は、磁性体で構成された振動媒体部190の主面に接合されている。このとき、接合ヨーク104a及び104bの下面には、非磁性層180a及び180bが配置されている。非磁性層は、アルミニウム、非磁性ステンレスなどが選択できる。例えば、図9に示した振動電気変換デバイス170では、非磁性層180a及び180bは、アルミ材で構成されている。   As shown in FIG. 9, the oscillating electrical conversion device 170 is joined to the main surface of the oscillating medium unit 190 made of a magnetic material. At this time, the nonmagnetic layers 180a and 180b are disposed on the lower surfaces of the bonding yokes 104a and 104b. As the nonmagnetic layer, aluminum, nonmagnetic stainless steel or the like can be selected. For example, in the oscillating electrical conversion device 170 shown in FIG. 9, the nonmagnetic layers 180a and 180b are made of an aluminum material.

これにより、磁性体で構成された振動媒体部190の上に振動電気変換デバイス170が設けられても、振動電気変換デバイス170と振動媒体部190との間が離れているので、磁歪棒102を長尺方向に通るバイアス磁束の影響は少なくなる。振動電気変換デバイス170は、漏れ磁束の変化により効率よく電気信号(又は振動)を発生し、振動電気変換デバイス170の小型化及びコストの低減を実現することができる。   As a result, even if the oscillating electrical conversion device 170 is provided on the oscillating medium unit 190 made of a magnetic material, the magnetostrictive rod 102 is removed because the oscillating electrical conversion device 170 and the oscillating medium unit 190 are separated from each other. The influence of the bias magnetic flux passing in the longitudinal direction is reduced. The oscillating electrical conversion device 170 can efficiently generate an electrical signal (or vibration) due to a change in the leakage magnetic flux, and can realize downsizing and cost reduction of the oscillating electrical conversion device 170.

(実施の形態2)
次に、実施の形態2について、図10A及び図10Bを用いて説明する。
(Embodiment 2)
Next, Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 10A and 10B.

本実施の形態に係る振動電気変換デバイス200が実施の形態1に係る振動電気変換デバイス100と異なる点は、接合ヨークがテーパー状に形成されている点である。   The difference between the vibroelectric conversion device 200 according to the present embodiment and the vibroelectric conversion device 100 according to the first embodiment is that the joining yoke is formed in a tapered shape.

図10Aは、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス200の構成を示す概略図である。図10Bは、図10AのAA’線における振動電気変換デバイス200の断面図である。図10Cは、図10Aにおける振動電気変換デバイス200の接合ヨーク204a及び204bの構成の一例を示す概略図である。   FIG. 10A is a schematic diagram showing the configuration of the oscillating electricity conversion device 200 according to the present embodiment. FIG. 10B is a cross-sectional view of the vibroelectric conversion device 200 taken along the line AA ′ of FIG. 10A. FIG. 10C is a schematic diagram illustrating an example of the configuration of the junction yokes 204a and 204b of the oscillating electrical conversion device 200 in FIG. 10A.

図10A及び図10Bに示すように、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス200は、実施の形態1に係る振動電気変換デバイス100と同様、長尺な形状を有する磁歪棒202と、磁歪棒202の周囲に巻き回されたコイル203と、磁歪棒202の両側が接続された接合ヨーク204a及び204bと、接合ヨーク204a及び204bの上にそれぞれ配置された永久磁石205a及び205bとを備えている。さらに、振動電気変換デバイス200は、永久磁石205a及び205bの上にそれぞれ磁極片206a及び206bを備えている。   As shown in FIGS. 10A and 10B, the oscillating and electrical conversion device 200 according to the present embodiment is similar to the oscillating and electrical conversion device 100 according to Embodiment 1 in that the magnetostrictive rod 202 has a long shape, and the magnetostrictive rod. 202, coil 203 wound around 202, joining yokes 204a and 204b to which both sides of magnetostrictive rod 202 are connected, and permanent magnets 205a and 205b disposed on joining yokes 204a and 204b, respectively. . Furthermore, the vibroelectric conversion device 200 includes magnetic pole pieces 206a and 206b on the permanent magnets 205a and 205b, respectively.

また、図10A及び図10Bに示すように、振動電気変換デバイス200は、振動媒体部10の上に配置されている。   As shown in FIGS. 10A and 10B, the oscillating electricity conversion device 200 is disposed on the vibration medium unit 10.

ここで、接合ヨーク204bは、図10Bに示すように、磁歪棒202が接合された一端から磁歪棒202が接合されていない他端に向かって高さが低くなるようにテーパー状に形成されている。   Here, as shown in FIG. 10B, the joining yoke 204b is formed in a tapered shape so that the height decreases from one end where the magnetostrictive rod 202 is joined to the other end where the magnetostrictive rod 202 is not joined. Yes.

接合ヨーク204a及び204bと振動媒体部10とが剥離することで、振動電気変換デバイスの特性は大幅に劣化する。例えば、実施の形態1に示した振動電気変換デバイス100の接合ヨーク104a及び104bのように均一な高さの接合ヨークでは、接合ヨークは振動媒体部10の湾曲に沿って変形しにくく、端から剥離が生じやすい。この剥離を防ぐため、図10Bに示したように、接合ヨーク204a及び204bは、磁歪棒202が配置された一端から磁歪棒202が接合されていない他端に向かって高さが低くなるようにテーパー状に形成されている。さらに、接合ヨーク204a及び204bの磁歪棒202が配置されていない他端には、薄い平らな部分を設けることが好ましい。   When the joining yokes 204a and 204b and the vibration medium unit 10 are separated, the characteristics of the oscillating electrical conversion device are greatly deteriorated. For example, in a joint yoke having a uniform height such as the joint yokes 104a and 104b of the oscillating electrical conversion device 100 shown in the first embodiment, the joint yoke is difficult to be deformed along the curvature of the vibration medium unit 10, and from the end. Peeling easily occurs. To prevent this peeling, as shown in FIG. 10B, the joining yokes 204a and 204b have a height that decreases from one end where the magnetostrictive rod 202 is disposed toward the other end where the magnetostrictive rod 202 is not joined. It is formed in a taper shape. Furthermore, it is preferable to provide a thin flat portion at the other end of the joining yokes 204a and 204b where the magnetostrictive rod 202 is not disposed.

これにより、接合ヨーク204a及び204bの磁歪棒202が配置されていない一端は、振動媒体部10の変形と共に変形するので、接合ヨーク204a及び204bが振動媒体部10から剥離するのを抑制することができる。   As a result, one end of the joining yokes 204a and 204b where the magnetostrictive rod 202 is not disposed is deformed along with the deformation of the vibration medium unit 10, so that the joining yokes 204a and 204b are prevented from being separated from the vibration medium unit 10. it can.

なお、接合ヨーク204a及び204bは、上記したテーパー状の構成に加えて、振動媒体部10との接合面積が大きくなるように、すなわち、磁歪棒202の長尺な方向に大きくしたり、磁歪棒202の長尺な方向と直交する方向(幅方向)に大きくしたりして形成されることが好ましい。これにより、振動媒体部10との接合面積を大きくすることにより、接合ヨーク204a及び204bが振動媒体部10から剥離するのをより抑制することができる。   In addition to the tapered configuration described above, the joining yokes 204a and 204b are formed so that the joining area with the vibration medium unit 10 is increased, that is, in the longitudinal direction of the magnetostrictive rod 202, or the magnetostrictive rod. It is preferable to increase the length in a direction (width direction) orthogonal to the long direction of 202. Thereby, it is possible to further suppress the joining yokes 204 a and 204 b from being separated from the vibration medium unit 10 by increasing the bonding area with the vibration medium unit 10.

また、図10Cに示すように、接合ヨーク204bは、下側接合ヨーク214aと上側接合ヨーク214bとで構成されていてもよい。下側接合ヨーク214aは、磁歪棒202の形状に合わせて凹部が形成されており、当該凹部に磁歪棒202が嵌め込まれる。さらに、磁歪棒202が嵌め込まれた下側接合ヨーク214aの上には、上側接合ヨーク214bが接合される。磁歪棒202と下側接合ヨーク214a及び上側接合ヨーク214bのそれぞれは、溶接又は接着剤によって接合されている。これにより、磁歪棒202は、下側接合ヨーク214aと上側接合ヨーク214bとによって上下の面が挟まれ強固に固定される。これにより、磁歪棒が接合ヨークから外れるのを抑制することができる。接合ヨーク204aについても、接合ヨーク204bと同様の構成であるため、説明を省略する。   Further, as shown in FIG. 10C, the joining yoke 204b may be composed of a lower joining yoke 214a and an upper joining yoke 214b. The lower joint yoke 214a is formed with a recess according to the shape of the magnetostrictive rod 202, and the magnetostrictive rod 202 is fitted into the recess. Further, the upper joint yoke 214b is joined on the lower joint yoke 214a in which the magnetostrictive rod 202 is fitted. The magnetostrictive rod 202, the lower joint yoke 214a, and the upper joint yoke 214b are joined by welding or an adhesive. Accordingly, the upper and lower surfaces of the magnetostrictive rod 202 are firmly fixed with the lower joint yoke 214a and the upper joint yoke 214b interposed therebetween. Thereby, it can suppress that a magnetostriction stick | rod remove | deviates from a joining yoke. Since the junction yoke 204a has the same configuration as the junction yoke 204b, the description thereof is omitted.

なお、上記した凹部は、下側接合ヨーク214aに限らず上側接合ヨーク214bに形成されていてもよいし、下側接合ヨーク214a及び上側接合ヨーク214bの両方に形成されていてもよい。   The recesses described above may be formed not only in the lower bonding yoke 214a but also in the upper bonding yoke 214b, or may be formed in both the lower bonding yoke 214a and the upper bonding yoke 214b.

なお、磁極片206a及び206bは、例えば、軟磁性の鉄鋼であるSS400で構成される。永久磁石205a及び205bの上にそれぞれ磁極片206a及び206bを備えることにより、磁極片206a及び206bを備えない場合に比べてバイアス磁束の発生量を大きくすることができる。したがって、磁極片206a及び206bを備えることにより、永久磁石205a及び205bの体積を小さくすることができる。   The pole pieces 206a and 206b are made of, for example, SS400 that is soft magnetic steel. By providing the magnetic pole pieces 206a and 206b on the permanent magnets 205a and 205b, respectively, it is possible to increase the generation amount of the bias magnetic flux as compared with the case where the magnetic pole pieces 206a and 206b are not provided. Therefore, by providing the pole pieces 206a and 206b, the volume of the permanent magnets 205a and 205b can be reduced.

以上より、本実施の形態に係る振動電気変換デバイス200によると、接合ヨーク204a及び204bが振動媒体部10から剥離するのを抑制して、効率よく振動と電気信号とを変換することができる。   As described above, according to the oscillating electricity conversion device 200 according to the present embodiment, it is possible to efficiently convert vibration and electric signals by suppressing the separation of the joining yokes 204a and 204b from the vibration medium unit 10.

(実施の形態2の変形例1)
次に、実施の形態2の変形例1について、図11A及び図11Bを用いて説明する。
(Modification 1 of Embodiment 2)
Next, Modification 1 of Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 11A and 11B.

本変形例に係る振動電気変換デバイス250が実施の形態2に係る振動電気変換デバイス200と異なる点は、振動電気変換デバイス250が接合ヨークの剥離を防止するための剥離防止カバーを備える点である。   The point of difference between the vibroelectric conversion device 250 according to the present modification and the vibroelectric conversion device 200 according to the second embodiment is that the vibroelectric conversion device 250 includes a peeling prevention cover for preventing peeling of the joint yoke. .

図11Aは、本変形例に係る振動電気変換デバイス250の構成を示す概略図である。図11Bは、図11AのAA’線における振動電気変換デバイス250の断面図である。   FIG. 11A is a schematic diagram showing a configuration of a vibroelectric conversion device 250 according to this modification. FIG. 11B is a cross-sectional view of the vibroelectric conversion device 250 taken along the line AA ′ of FIG. 11A.

図11Aに示すように、振動電気変換デバイス250は、接合ヨーク204a及び204bのそれぞれの上部を覆うように、剥離防止カバー208a及び208bを備えている。剥離防止カバー208a及び208bは、例えば、アルミニウム、プラスチック、樹脂等で構成され、上蓋として接合ヨーク204a及び204bを押さえている。さらに、剥離防止カバー208a及び208bは、振動媒体部10に接合されている。   As shown in FIG. 11A, the vibroelectric conversion device 250 includes peeling prevention covers 208a and 208b so as to cover the upper portions of the joining yokes 204a and 204b, respectively. The peeling prevention covers 208a and 208b are made of, for example, aluminum, plastic, resin, or the like, and press the joining yokes 204a and 204b as upper lids. Further, the peeling prevention covers 208 a and 208 b are joined to the vibration medium unit 10.

また、図11Bに示すように、剥離防止カバー208a及び208bは、接合ヨーク204a及び204bの幅よりも十分大きく形成されている。   Further, as shown in FIG. 11B, the peeling prevention covers 208a and 208b are formed sufficiently larger than the width of the joining yokes 204a and 204b.

これにより、接合ヨーク204a及び204bが振動媒体部10から剥離するのを抑制して、効率よく振動と電気信号とを変換することができる。   Thereby, it can suppress that the joining yokes 204a and 204b peel from the vibration medium part 10, and can convert a vibration and an electrical signal efficiently.

なお、振動電気変換デバイス250は、図11A及び図11Bに示すようにバックヨーク207a及び207bを備えていてもよい。この場合、バックヨーク207aとバックヨーク207bとは、それぞれ一端が永久磁石205a及び205bに接合された片持ち梁の構成をしている。また、バックヨーク207aとバックヨーク207bとの間には空隙が存在するため、バックヨーク207a及び207bはそれぞれ振動し、接合ヨーク204a及び204bが振動媒体部10から剥離するのを抑制することができる。   Note that the vibroelectric conversion device 250 may include back yokes 207a and 207b as shown in FIGS. 11A and 11B. In this case, each of the back yoke 207a and the back yoke 207b has a cantilever structure in which one end is joined to the permanent magnets 205a and 205b. Further, since there is a gap between the back yoke 207a and the back yoke 207b, the back yokes 207a and 207b can vibrate, and the joining yokes 204a and 204b can be prevented from being separated from the vibration medium unit 10. .

(実施の形態2の変形例2)
次に、実施の形態2の変形例2について、図12A及び図12Bを用いて説明する。
(Modification 2 of Embodiment 2)
Next, Modification 2 of Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 12A and 12B.

本変形例に係る振動電気変換デバイスが実施の形態2に係る振動電気変換デバイス200と異なる点は、2つの振動電気変換デバイスが振動媒体部10の上に平行に配置される点である。   The difference between the oscillating / electrical conversion device according to the present modification and the oscillating / electrical conversion device 200 according to the second embodiment is that two oscillating / electrical conversion devices are arranged in parallel on the vibration medium unit 10.

図12Aは、本変形例に係る振動電気変換デバイス300の構成を示す概略図である。図12Bは、図12AのAA’線における振動電気変換デバイス300の断面図である。   FIG. 12A is a schematic diagram illustrating a configuration of the oscillating electricity conversion device 300 according to the present modification. FIG. 12B is a cross-sectional view of the vibroelectric conversion device 300 taken along the line AA ′ of FIG. 12A.

図12Aに示すように、振動電気変換デバイス300は、図10Aに示した振動電気変換デバイス200を2つ並列に有している。すなわち、図12Bに示すように、振動電気変換デバイス300の各デバイスは、長尺な形状を有する磁歪棒302と、磁歪棒302の周囲に巻き回されたコイル303と、磁歪棒302の両側が接続された接合ヨーク304a及び304bと、接合ヨーク304a及び304bの上にそれぞれ配置された永久磁石305a及び305bとを備えている。さらに、振動電気変換デバイス300の各デバイスは、永久磁石305a及び305bの上にそれぞれバックヨーク307a及び307bを備えている。   As shown in FIG. 12A, the oscillating electricity conversion device 300 has two oscillating electricity conversion devices 200 shown in FIG. 10A in parallel. That is, as shown in FIG. 12B, each device of the oscillating electrical conversion device 300 includes a magnetostrictive rod 302 having a long shape, a coil 303 wound around the magnetostrictive rod 302, and both sides of the magnetostrictive rod 302. The connecting yokes 304a and 304b are connected to each other, and permanent magnets 305a and 305b disposed on the connecting yokes 304a and 304b, respectively. Furthermore, each device of the vibroelectric conversion device 300 includes back yokes 307a and 307b on the permanent magnets 305a and 305b, respectively.

ここで、振動電気変換デバイス300を構成する2つのデバイスにおいて、永久磁石305a及び305bの極性は、2つのデバイスにおいて互い違いになるように設けられている。すなわち、図12Aに示すように、振動電気変換デバイス300を構成する2つのデバイスのうちの一方のデバイスの永久磁石305aが、N極が上になるように配置されている場合、他方のデバイスの永久磁石305aは、S極が上になるように配置されている。同様に、一方のデバイスの永久磁石305bが、S極が上になるように配置されている場合、他方のデバイスの永久磁石305bは、N極が上になるように配置されている。   Here, in the two devices constituting the vibroelectric conversion device 300, the polarities of the permanent magnets 305a and 305b are provided to be alternated in the two devices. That is, as shown in FIG. 12A, when the permanent magnet 305a of one of the two devices constituting the oscillating electrical conversion device 300 is arranged so that the N pole is on the upper side, The permanent magnet 305a is disposed so that the south pole is on the top. Similarly, when the permanent magnet 305b of one device is arranged with the south pole on top, the permanent magnet 305b of the other device is arranged with the north pole on top.

また、振動電気変換デバイス300を構成する2つのデバイスにおいて、永久磁石305aの上には、2つのデバイスに共通にバックヨーク307aが設けられている。同様に、振動電気変換デバイス300を構成する2つのデバイスにおいて、永久磁石305bの上には、2つのデバイスに共通にバックヨーク307bが設けられている。   In the two devices constituting the oscillating electricity conversion device 300, a back yoke 307a is provided on the permanent magnet 305a in common with the two devices. Similarly, in the two devices constituting the oscillating electrical conversion device 300, a back yoke 307b is provided on the permanent magnet 305b in common with the two devices.

これにより、2つのデバイスの磁歪棒302と、各永久磁石305a及び305bと、バックヨーク307a及び307bとで閉磁路が構成される。したがって、バイアス磁束が振動電気変換デバイス300の外界に漏洩するのを抑制することができる。   Accordingly, the magnetostrictive rod 302 of the two devices, the permanent magnets 305a and 305b, and the back yokes 307a and 307b constitute a closed magnetic path. Therefore, leakage of the bias magnetic flux to the outside of the oscillating electrical conversion device 300 can be suppressed.

また、2つのデバイスをつなぐように2つのデバイスに共通にバックヨーク307a及び307bが設けられているので、バックヨーク307a及び307bは、図11A及び図11Bに示したバックヨーク207a及び207bのように片持ち梁の構造にはならない。したがって、バックヨーク307a及び307bは、永久磁石305a及び305bの上に固定されるため、より堅牢な振動電気変換デバイス300を提供することができる。   Also, since the back yokes 307a and 307b are provided in common to the two devices so as to connect the two devices, the back yokes 307a and 307b are similar to the back yokes 207a and 207b shown in FIGS. 11A and 11B. It does not have a cantilever structure. Therefore, since the back yokes 307a and 307b are fixed on the permanent magnets 305a and 305b, a more robust vibroelectric conversion device 300 can be provided.

(実施の形態2の変形例3)
次に、実施の形態2の変形例1について、図13A及び図13Bを用いて説明する。
(Modification 3 of Embodiment 2)
Next, Modification 1 of Embodiment 2 will be described with reference to FIGS. 13A and 13B.

本変形例に係る振動電気変換デバイス250が実施の形態2に係る振動電気変換デバイス200と異なる点は、接合ヨークを省略した簡単な構成である点である。   The difference between the oscillating / electrical conversion device 250 according to this modification and the oscillating / electrical conversion device 200 according to the second embodiment is that it has a simple configuration in which the joint yoke is omitted.

図13A及び図13Bは、本変形例に係る振動電気変換デバイスの構成を示す概略図である。   FIG. 13A and FIG. 13B are schematic views illustrating the configuration of the oscillating electrical conversion device according to the present modification.

図13Aに示すように、振動電気変換デバイス400は、長尺な形状を有する磁歪棒402と、磁歪棒402の周囲に巻き回されたコイル403と、磁歪棒402の上に配置された永久磁石405a及び405bと、永久磁石405a及び405bの上にそれぞれ磁極片407a及び407bとを備えている。   As shown in FIG. 13A, the vibroelectric conversion device 400 includes a magnetostrictive rod 402 having a long shape, a coil 403 wound around the magnetostrictive rod 402, and a permanent magnet disposed on the magnetostrictive rod 402. 405a and 405b, and pole pieces 407a and 407b on the permanent magnets 405a and 405b, respectively.

振動電気変換デバイス400は、振動媒体部210の上に配置されている。振動媒体部210は、コイル403が配置される位置に凹部を有し、当該凹部の両側の振動媒体部210には、磁歪棒402の両端がそれぞれ接合されている。凹部の高さは、コイル403の層厚よりも大きく形成されている。したがって、振動媒体部210とコイル403との間には空隙が存在している。   The vibroelectric conversion device 400 is disposed on the vibration medium unit 210. The vibration medium unit 210 has a recess at a position where the coil 403 is disposed, and both ends of the magnetostrictive rod 402 are joined to the vibration medium unit 210 on both sides of the recess. The height of the recess is formed larger than the layer thickness of the coil 403. Therefore, a gap exists between the vibration medium unit 210 and the coil 403.

また、磁歪棒402の両端は、コイル403が巻かれた側から両端に向かって高さが低くなるようにテーパー状に形成されている。これにより、振動電気変換デバイス400において、磁歪棒402が振動媒体部210から剥離するのを抑制することができる。   Further, both ends of the magnetostrictive rod 402 are formed in a tapered shape so that the height decreases from the side around which the coil 403 is wound toward both ends. Thereby, it is possible to suppress the magnetostrictive rod 402 from being peeled off from the vibration medium unit 210 in the vibroelectric conversion device 400.

なお、振動媒体部は、図13Bに示す振動媒体部220のように、コイル403が配置される位置に凹部を有すると共に、当該凹部の両側において磁歪棒402が接合される部分に凸部を有していてもよい。   Note that the vibration medium section has a recess at a position where the coil 403 is disposed, and a protrusion at the portion where the magnetostrictive rod 402 is joined on both sides of the recess, as in the vibration medium section 220 shown in FIG. 13B. You may do it.

(他の実施の形態)
以上のように、本出願において開示する技術の例示として、実施の形態を説明した、しかしながら、本開示における技術は、これに限定されず、適宜、変更、置き換え、付加、省略などを行った実施の形態にも適用可能である。また、上記実施の形態で説明した各構成要素を組み合わせて、新たな実施の形態とすることも可能である。
(Other embodiments)
As described above, the embodiment has been described as an example of the technology disclosed in the present application. However, the technology in the present disclosure is not limited to this, and implementations in which changes, replacements, additions, omissions, etc. are appropriately made. It is applicable also to the form of. Moreover, it is also possible to combine each component demonstrated in the said embodiment and it can also be set as a new embodiment.

そこで、以下、他の実施の形態をまとめて説明する。   Thus, hereinafter, other embodiments will be described together.

まず、振動電気変換デバイスを接合する振動媒体部の変形例について、図14〜図18を用いて説明する。   First, modified examples of the vibration medium unit for joining the vibroelectric conversion device will be described with reference to FIGS.

図14〜図18は、振動電気変換デバイスの振動媒体部及び振動電気変換デバイスの配置位置の例を示す図である。   14 to 18 are diagrams showing examples of the vibration medium portion of the oscillating electricity conversion device and the arrangement positions of the oscillating electricity conversion device.

振動媒体部は、例えば、アルミニウム、リン青銅、ステンレス鋼、ガラス、床等の平板、支柱、配管、接合面に曲率を有するタイヤのリム、エポキシ樹脂等で構成されてもよい。磁歪棒と振動変換部とが溶接又は接着剤等により強固に接合され、平行梁を構成することで、振動電気変換デバイスは、与えられた振動により発電したり、与えられた電気信号により振動を発生したりすることができる。   The vibration medium section may be made of, for example, aluminum, phosphor bronze, stainless steel, glass, a flat plate such as a floor, a post, a pipe, a tire rim having a curvature on the joint surface, an epoxy resin, or the like. The magnetostrictive rod and the vibration converting portion are firmly joined by welding or adhesive, etc. to form a parallel beam, so that the vibroelectric conversion device can generate power by the given vibration or generate vibration by the given electric signal. Can occur.

例えば、図14に示す振動媒体部410のように、振動媒体部は平板であってもよい。振動媒体部410に振動や衝撃が加わることで、振動媒体部410に接合された振動電気変換デバイス250において発電が行われる。   For example, like the vibration medium unit 410 illustrated in FIG. 14, the vibration medium unit may be a flat plate. When vibration or impact is applied to the vibration medium unit 410, power is generated in the oscillating electrical conversion device 250 joined to the vibration medium unit 410.

例えば、振動媒体部410が人に踏まれたときの衝撃による振動又はボールがぶつかったときの衝撃による振動によって、振動電気変換デバイス250により発電してもよい。この発電により、振動媒体部410が人に踏まれたりボールがぶつかったときに、発光ダイオードを点滅させて知らせることができる。   For example, the oscillating electrical conversion device 250 may generate power by vibration due to an impact when the vibration medium unit 410 is stepped on by a person or vibration due to an impact when a ball hits. By this power generation, when the vibration medium unit 410 is stepped on by a person or a ball hits, the light emitting diode can be blinked to notify.

また、振動媒体部410は、ガラス平板であってもよい。例えば、振動媒体部410である窓ガラスに振動電気変換デバイス250を接合し、窓ガラスのビビリ振動で発電を行い、発生した電力で信号を送ることで防犯に役立ててもよい。   Further, the vibration medium unit 410 may be a glass flat plate. For example, the vibroelectric conversion device 250 may be joined to a window glass that is the vibration medium unit 410, power generation may be performed by chatter vibration of the window glass, and a signal may be transmitted using the generated power, which may be useful for crime prevention.

また、スマートフォンのタッチパネルを構成するガラス板を振動媒体部410として、振動電気変換デバイス250を接合してもよい。タッチパネルを振動媒体部410として高周波数で励振すれば、その湾曲振動によって、タッチパネルを触ったときに擬似的な触覚を提示することができる。   Moreover, you may join the oscillating electricity conversion device 250 by using the glass plate which comprises the touch panel of a smart phone as the vibration medium part 410. FIG. If the touch panel is excited at a high frequency as the vibration medium unit 410, a pseudo tactile sensation can be presented when the touch panel is touched by the curved vibration.

また、打楽器(太鼓、ドラム、シンバル、鉄琴)の振動板を振動媒体部410としてもよい。これにより、打撃により音が生じると共にその振動で発電を行うことができる。例えば、楽器に発光ダイオードを設けることにより、打撃で光る楽器というエンターテイメントを提供することができる。   Further, a vibration plate of a percussion instrument (a drum, a drum, a cymbal, an iron koto) may be used as the vibration medium unit 410. As a result, sound is generated by impact and power can be generated by the vibration. For example, by providing a light emitting diode in a musical instrument, entertainment such as a musical instrument that shines by striking can be provided.

また、図15に示す振動媒体部420のように、振動媒体部を角、丸棒や、それが固定されている支柱としてもよい。これにより、振動電気変換デバイス250は、振動媒体部420に与えられる衝撃や風又は水等の流体による加振力によって発電することができる。   Further, like the vibration medium unit 420 shown in FIG. 15, the vibration medium unit may be a corner, a round bar, or a support to which it is fixed. Thereby, the oscillating electricity conversion device 250 can generate electric power by an impact applied to the vibration medium unit 420 or an excitation force by a fluid such as wind or water.

丸棒の一例としては、杖が挙げられる。支柱の一例としては、道路の標識又はポールが挙げられる。   An example of a round bar is a cane. An example of a support post is a road sign or pole.

この場合、振動電気変換デバイス250において、磁歪棒を、図15に一点鎖線で示した湾曲時の中立軸(応力がゼロになる軸)からずらして、接合ヨークを振動媒体部420に接合する。これにより、図15に示したX方向のみならずY方向の振動によっても発電を行うことができる。   In this case, in the vibroelectric conversion device 250, the magnetostrictive rod is shifted from the neutral axis during bending (the axis where stress is zero) indicated by the one-dot chain line in FIG. Thus, power generation can be performed not only by the X direction shown in FIG. 15 but also by vibrations in the Y direction.

また、図16に示す振動媒体部430のように、振動媒体部を円筒体にしてもよい。この場合、振動電気変換デバイス250における接合ヨークの接合面は、振動媒体部430を構成する円筒体の曲率に沿うような形状とすることが好ましい。   Further, like the vibration medium unit 430 illustrated in FIG. 16, the vibration medium unit may be a cylindrical body. In this case, it is preferable that the joint surface of the joint yoke in the oscillating electrical conversion device 250 has a shape that follows the curvature of the cylindrical body that constitutes the vibration medium portion 430.

また、配管の一部を振動媒体部430にし、流体(水や空気)の流れによる振動によって振動電気変換デバイス250によって発電し、流れの有無の検知を行ってもよい。同様に、振動媒体部430として、自動車のマフラーや自転車のフレーム、杖の円筒体を利用して、これに作用する振動や衝撃によって発電を行ってもよい。   Alternatively, a part of the piping may be used as the vibration medium unit 430, and the vibration / electric conversion device 250 may generate power by vibration caused by the flow of fluid (water or air) to detect the presence or absence of the flow. Similarly, as the vibration medium unit 430, an automobile muffler, a bicycle frame, or a cane cylinder may be used to generate power by vibration or impact acting on the cylinder.

また、図17に示すように、自動車や自転車のタイヤのリムなどの円環形状を振動媒体部440としてもよい。これにより、振動電気変換デバイス250は、走行時のリムの振動によって発電を行うことができる。この場合、湾曲するリムと接合ヨークとがしっかりと接合されるよう、接合ヨークの外形を湾曲に加工してもよい。発生した電力で空気圧センサ及び無線モジュールを動作させることができ、これらのための電池が不要になる。   In addition, as shown in FIG. 17, an annular shape such as a rim of an automobile or a bicycle tire may be used as the vibration medium unit 440. Thereby, the oscillating electricity conversion device 250 can generate electric power by the vibration of the rim during traveling. In this case, the outer shape of the joining yoke may be processed into a curved shape so that the curved rim and the joining yoke are firmly joined. The air pressure sensor and the wireless module can be operated with the generated electric power, and a battery for them is unnecessary.

また、図18に示すように、振動する機械(振動体)を連結する部材として、振動媒体部を有する構成としてもよい。この振動媒体部の形状としては、角柱の両端にU字型の力変換部450を配置し、これらが一体で構成されたものとする。そして中央の角柱の二面に振動電気変換デバイス250が接合される。U字型の力変換部450は、振動体460の三方向(X方向、Y方向、Z方向)の並進振動を、中央部の角柱の湾曲変形に変換する役割を有する。これにより、X方向及びY方向の並進振動によって変換部Aが湾曲し、Z方向の振動によって変換部Bが湾曲し、振動電気変換デバイス250において発電を行うことができる。   Moreover, as shown in FIG. 18, it is good also as a structure which has a vibration medium part as a member which connects the machine (vibrating body) which vibrates. As the shape of the vibration medium portion, it is assumed that U-shaped force conversion portions 450 are arranged at both ends of the prism and are integrally configured. Then, the vibroelectric conversion device 250 is joined to the two surfaces of the central prism. The U-shaped force conversion unit 450 has a role of converting the translational vibration of the vibrating body 460 in three directions (X direction, Y direction, and Z direction) into a curved deformation of a central prism. Thereby, the conversion part A is bent by the translational vibration in the X direction and the Y direction, the conversion part B is bent by the vibration in the Z direction, and the oscillating electrical conversion device 250 can generate power.

なお、本発明は、上記した実施の形態に限定されるものではなく、本発明の要旨を逸脱しない範囲内で種々の改良、変形を行ってもよい。   The present invention is not limited to the above-described embodiment, and various improvements and modifications may be made without departing from the gist of the present invention.

例えば、上記した実施の形態では、磁歪棒を構成する磁歪材料の一例としてGalfenolについて説明したが、磁歪材料はGalfenolに限らずその他の材料であってもよい。例えば、鉄コバルト合金であるパーメンジュールであってもよい。   For example, in the above-described embodiment, Galfenol has been described as an example of the magnetostrictive material constituting the magnetostrictive rod. However, the magnetostrictive material is not limited to Galfenol, and may be other materials. For example, permendur which is an iron cobalt alloy may be used.

また、磁歪棒の形状は、上記した実施の形態で示した形状に限らず、例えば円柱状の棒状の形状であってもよいし、その他の形状であってもよい。また、接合ヨークの形状及び大きさは、上記した例に限らず変更してもよい。また、永久磁石の形状及び大きさ、材質は、上記した例に限らず変更してもよい。   In addition, the shape of the magnetostrictive rod is not limited to the shape shown in the above-described embodiment, and may be, for example, a cylindrical rod shape or other shapes. Further, the shape and size of the joining yoke are not limited to the above example, and may be changed. Further, the shape, size, and material of the permanent magnet are not limited to the above example, and may be changed.

また、磁歪棒の接合ヨークへの接合方法は、上記した例に限らずその他の方法であってもよい。   Further, the method of joining the magnetostrictive rod to the joining yoke is not limited to the above example, and other methods may be used.

また、上記した振動電気変換デバイスは、磁極片を備える構成であってもよいしバックヨークを備える構成であってもよい。また、振動電気変換デバイスは、磁極片及びバックヨークを備えない構成であってもよい。また、磁極片及びバックヨークの形状は、上記した形状に限らず、その他の形状であってもよい。   In addition, the above-described oscillating electrical conversion device may have a configuration including a magnetic pole piece or a configuration including a back yoke. Moreover, the structure which is not provided with a pole piece and a back yoke may be sufficient as an oscillating electricity conversion device. Further, the shapes of the pole piece and the back yoke are not limited to the shapes described above, but may be other shapes.

また、コイルの巻数、コイルを構成する導線の材質及び太さは、適宜変更してもよい。   Moreover, you may change suitably the number of turns of a coil, and the material and thickness of the conducting wire which comprise a coil.

また、振動媒体部は、上記した実施の形態に示した例に限らず、どのような媒体であってもよい。また、振動媒体部の形状は、上記した実施の形態に示した構成に限らず、板状、棒状、円管状、リング状等であってもよい。また、両端をU字に連結する両端U字連結板、音叉などを有する構成であってもよい。   Further, the vibration medium unit is not limited to the example shown in the above embodiment, and may be any medium. Further, the shape of the vibration medium portion is not limited to the configuration shown in the above embodiment, and may be a plate shape, a rod shape, a circular tube shape, a ring shape, or the like. Moreover, the structure which has a both-ends U-shaped connection board, a tuning fork, etc. which connect both ends to U-shape may be sufficient.

また、本発明に係る振動電気変換デバイスには、上記実施の形態における任意の構成要素を組み合わせて実現される別の実施の形態や、実施の形態に対して本発明の主旨を逸脱しない範囲で当業者が思いつく各種変形を施して得られる変形例や、本発明に係る振動電気変換デバイスを備えた各種機器等、例えば、携帯電話機や音楽プレーヤーなどの携帯電子機器、体内センサ、超小型電力供給装置、アクチュエータ等も本発明に含まれる。   In addition, the oscillating electrical conversion device according to the present invention includes another embodiment realized by combining arbitrary components in the above-described embodiment, and a range that does not depart from the gist of the present invention with respect to the embodiment. Modifications obtained by various modifications conceived by those skilled in the art, various devices including the oscillating electrical conversion device according to the present invention, for example, portable electronic devices such as mobile phones and music players, in-body sensors, and ultra-compact power supply Devices, actuators and the like are also included in the present invention.

本発明は、振動が発生する機器等、特に、日常的に振動が発生する携帯電話等の電子装置、振動物に搭載されるセンサ等に電力を供給するための発電装置、又は、触れたときに振動を発生して使用者にクリック感を与える情報端末等に有用である。   The present invention relates to a device that generates vibration, in particular, an electronic device such as a mobile phone that generates vibration on a daily basis, a power generation device for supplying power to a sensor mounted on a vibrating object, or the like. This is useful for an information terminal or the like that generates vibration and gives the user a click feeling.

10、210、220、410、420、430、440 振動媒体部
100、150、170、200、250、300 振動電気変換デバイス
102、202、302 磁歪棒
103、203、303 コイル
104a、104b、204a、204b、304a、304b 接合ヨーク
105a、105b、205a、205b、305a、305b 永久磁石
120 電圧計
130 歪ゲージ
160a、160b、207a、207b、307a、307b バックヨーク
180a、180b 非磁性層
206a、206b、407a、407b 磁極片
208a、208b 剥離防止カバー
214a 下側接合ヨーク
214b 上側接合ヨーク
450 力変換部(振動媒体部)
460 振動体
10, 210, 220, 410, 420, 430, 440 Vibration medium part 100, 150, 170, 200, 250, 300 Vibratory electrical conversion device 102, 202, 302 Magnetostrictive rod 103, 203, 303 Coil 104a, 104b, 204a, 204b, 304a, 304b Joining yoke 105a, 105b, 205a, 205b, 305a, 305b Permanent magnet 120 Voltmeter 130 Strain gauge 160a, 160b, 207a, 207b, 307a, 307b Back yoke 180a, 180b Non-magnetic layer 206a, 206b, 407a , 407b Pole pieces 208a, 208b Peeling prevention cover 214a Lower joint yoke 214b Upper joint yoke 450 Force conversion section (vibration medium section)
460 Vibrating body

Claims (10)

磁歪効果により、振動による機械的歪みと磁束変化とを相互に変換する磁歪棒と、
前記磁歪棒に巻かれたコイルと、
前記磁歪棒の両端のそれぞれと接合された接合ヨークと、
前記磁歪棒を通る磁束ループを形成するための永久磁石と、を備え、
前記接合ヨークは、前記磁歪棒に振動を与えるための振動媒体部に接合され、
前記磁歪棒と前記振動媒体部とで平行梁が構成される
振動電気変換デバイス。
A magnetostrictive rod that mutually converts mechanical strain and magnetic flux change due to vibration by the magnetostrictive effect;
A coil wound around the magnetostrictive rod;
A joining yoke joined to each of both ends of the magnetostrictive rod;
A permanent magnet for forming a magnetic flux loop through the magnetostrictive rod,
The joining yoke is joined to a vibration medium part for applying vibration to the magnetostrictive rod,
An oscillating electrical conversion device in which a parallel beam is constituted by the magnetostrictive rod and the vibration medium part.
前記磁歪棒のアスペクト比は、20以上40以下である
請求項1に記載の振動電気変換デバイス。
2. The vibroelectric conversion device according to claim 1, wherein the magnetostrictive rod has an aspect ratio of 20 or more and 40 or less.
前記磁歪棒と平行に配置され、一部が前記永久磁石に接続されたバックヨークを有する
請求項1又は2に記載の振動電気変換デバイス。
3. The vibroelectric conversion device according to claim 1, further comprising a back yoke disposed in parallel with the magnetostrictive rod and partially connected to the permanent magnet.
前記振動媒体部は、非磁性体である
請求項1〜3のいずれか1項に記載の振動電気変換デバイス。
The oscillating electrical conversion device according to claim 1, wherein the vibration medium unit is a non-magnetic material.
前記接合ヨークと前記振動媒体部との間に、非磁性層を有する
請求項1〜3のいずれか1項に記載の振動電気変換デバイス。
The oscillating electrical conversion device according to claim 1, further comprising a nonmagnetic layer between the joining yoke and the vibration medium unit.
前記接合ヨークは、前記磁歪棒が接合された一端から前記磁歪棒が接合されていない他端に向かって高さが低くなるようにテーパー状に形成されている
請求項1〜5のいずれか1項に記載の振動電気変換デバイス。
The said joining yoke is formed in the taper shape so that height may become low toward the other end to which the said magnetostriction rod is not joined from the end where the said magnetostriction rod was joined. The vibratory electrical conversion device according to Item.
前記接合ヨークは、
前記磁歪棒の下に配置され前記振動媒体部に接合される下側接合ヨークと、
前記下側接合ヨークの上に配置された前記磁歪棒の上に配置され、前記下側接合ヨークとで前記磁歪棒を挟んで固定する上側接合ヨークとを有し、
前記下側接合ヨーク及び前記上側接合ヨークの少なくともいずれかは、前記磁歪棒を嵌め込むための凹部を有する
請求項1〜6のいずれか1項に記載の振動電気変換デバイス。
The joining yoke is
A lower joint yoke disposed under the magnetostrictive rod and joined to the vibration medium part;
An upper joint yoke disposed on the magnetostrictive rod disposed on the lower joint yoke, and sandwiching the magnetostrictive rod with the lower joint yoke;
7. The oscillating electrical conversion device according to claim 1, wherein at least one of the lower joint yoke and the upper joint yoke has a recess for fitting the magnetostrictive rod.
前記接合ヨークは、前記接合ヨークが前記振動媒体部から剥離するのを防止するための剥離防止カバーで覆われている
請求項1〜7のいずれか1項に記載の振動電気変換デバイス。
The oscillating electrical conversion device according to claim 1, wherein the bonding yoke is covered with a peeling prevention cover for preventing the bonding yoke from peeling from the vibration medium portion.
前記磁歪棒は、前記振動媒体部の湾曲時の中立軸からずらした位置に配置されている
請求項1〜8のいずれか1項に記載の振動電気変換デバイス。
9. The vibroelectric conversion device according to claim 1, wherein the magnetostrictive rod is disposed at a position shifted from a neutral axis when the vibration medium portion is curved.
請求項1〜9に記載の振動電気変換デバイスが2つ並列に配置された
振動電気変換デバイス。
A vibroelectric conversion device in which two vibroelectric conversion devices according to claim 1 are arranged in parallel.
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