JP2015115970A

JP2015115970A - 発電装置

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Publication number: JP2015115970A
Application number: JP2013253859A
Authority: JP
Inventors: 傑大石; Suguru Oishi; 憲輔戸田; Kensuke Toda
Original assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Current assignee: Panasonic Intellectual Property Management Co Ltd
Priority date: 2013-12-09
Filing date: 2013-12-09
Publication date: 2015-06-22
Anticipated expiration: 2033-12-09
Also published as: JP6212715B2

Abstract

【課題】各種電子機器などに用いられる発電装置に関し、部品点数が削減でき、スライド方向側に応じた寸法の低減化が可能な構成の磁気回路構成部を有するものを提供する。【解決手段】上面がＮ極、下面がＳ極の永久磁石５０に、上面視Ｚ字状の上部材６０と下部材７０とが固着され、その中央の直線部分が配されたコイル保持用部材８０の壁部８１周囲にコイル１００が巻かれたコイル付き磁石部材と、コイル付き磁石部材の左右に突出する各突出部６２と７２、７３と６３の外方位置それぞれに配され、同期してスライド移動する外部材１１１、１１２とからなる磁気回路構成部を有し、外部材１１１、１１２にコイル付き磁石部材が交互に吸着して発電可能な構成のものとした。【選択図】図１

Description

本発明は、各種電子機器や、それらを遠隔操作するための操作用機器、操作部位などに用いられる発電装置に関するものである。

各種電子機器や、それらを遠隔操作するための操作用機器、操作部位などにおいて、近年では小型構成の発電装置に対しての開発要望をされることが多くなってきた。

そのような発電装置について、図７〜図１４を用いて以下に説明する。

図７は従来の発電装置の外観斜視図、図８は同分解斜視図、図９は同ケース側部位の斜視図、図１０は同スライダ側部位の斜視図、図１１は同第一の状態でのカバー部材を除いて示した上面図、図１２は同第一の状態での各磁石部材と各ヨークの位置関係を示す模式図、図１３は同第二の状態でのカバー部材を除いて示した上面図、図１４は同第二の状態での各磁石部材と各ヨークの位置関係を示す模式図である。

従来の発電装置は、図７に示したように、樹脂製のケース１にカバー部材３３が組み合わせて構成されている。

ケース１は、図８や図９に示したように、上方が矩形状に開口した箱型であり、ケース１内には、磁性体からなる棒状の中央ヨーク３が、長手方向を前後方向に平行に向けて固着されている。中央ヨーク３の前端部４と後端部５との間の中間部には、コイル７が配されている。

ケース１内の左端位置には、上面視コの字状の外ヨーク８が固着され、また、ケース１内の右端位置には、上面視コの字状の外ヨーク９が固着されている。外ヨーク８のコの字の先端８Ａと８Ｂは、中央ヨーク３の前端部４の左側面と後端部５の左側面に所定間隔をあけて位置しており、同様に、外ヨーク９のコの字の先端９Ａと９Ｂは、中央ヨーク３の前端部４の右側面と後端部５の右側面に所定間隔をあけて位置している。

以上のように構成されたケース側部位に対して移動可能に組み合わせられているスライダ側部位は、図１０に示すとおり、第一磁石部材１１及び第二磁石部材２１と、それらを保持する樹脂製で矩形枠状のスライダ２７とが主要部となっている。

第一磁石部材１１は、永久磁石１２の前後面それぞれに四角柱状の磁性体１３、１４が固着されて構成されている。永久磁石１２は前方面がＮ極、後方面がＳ極の向きで配されている。第二磁石部材２１は、永久磁石２２の前後面それぞれに四角柱状の磁性体２３、２４が固着されて構成されている。永久磁石２２は、前方面がＳ極、後方側がＮ極の向きで配されている。

第一磁石部材１１と第二磁石部材２１とは、樹脂製のスライダ２７に、左右方向に所定間隔をあけた平行関係で位置するように並べて保持されている。

スライダ２７は、ケース１内で左右方向に向けてスライド移動可能に組み込まれている。組み込み状態では、図１１や図１２に示したように、第一磁石部材１１と第二磁石部材２１との間に中央ヨーク３が位置し、第一磁石部材１１と第二磁石部材２１に対して外ヨーク８と外ヨーク９は左右側の外方に位置している。そして、スライダ２７には、平板バネ２９を介して操作部材３１が配されている。なお、外ヨーク８と外ヨーク９は、中央ヨーク３に吸着していない方の永久磁石２２（または永久磁石１２）からの磁束を逃がして中央ヨーク３内に流れる磁束への影響を抑えるために配されている。

そして、ケース１およびスライダ２７上を覆うように、上方から樹脂製のカバー部材３３が配されてケース１に結合されている。

次に動作の説明をする。図１１や図１２に示した第一磁石部材１１と中央ヨーク３とが吸着している第一の状態では、スライダ２７はケース１内の右側に位置している。第一磁石部材１１は、磁性体１３の前端付近および磁性体１４の後端付近の各々の右側面が中央ヨーク３の前端部４、後端部５の左側面に当接して吸着している。なお、第一磁石部材１１は、外ヨーク８の先端８Ａ、８Ｂから離間している。

第二磁石部材２１は、中央ヨーク３の前端部４、後端部５の右側面から離間していると共に、磁性体２３の前端付近および磁性体２４の後端付近の各々の右側面が外ヨーク９の先端９Ａ、９Ｂに当接して吸着しており、第二磁石部材２１からの磁束は外ヨーク９を経由してループしている。

第一の状態では、第一磁石部材１１の永久磁石１２からの磁束が、磁性体１３から中央ヨーク３の前端部４に伝わり、それが中央ヨーク３を後端部５側に向いて流れて、前記中央ヨーク３の後端部５から第一磁石部材１１の磁性体１４に戻る経路で伝わっている。

第一の状態から操作部材３１の操作部を左方向に水平に移動操作すると、前述したそれぞれの吸着箇所が離れて平板バネ２９のばね力も加わってスライダ２７が左方に移動し、それに応じて第一磁石部材１１と第二磁石部材２１とが同期して左方へ水平にスライド移動して図１３および図１４に示した第二の状態に移行する。

第二の状態では、図１３および図１４に示したように、第一磁石部材１１は、磁性体１３の前端付近および磁性体１４の後端付近の各々の左側面が外ヨーク８の先端８Ａおよび８Ｂに当接した吸着状態になる。このため、第一磁石部材１１からの磁束は外ヨーク８を経由してループするようになる。そして、第二磁石部材２１は、磁性体２３の前端付近および磁性体２４の後端付近の各々の左側面と中央ヨーク３の前端部４および後端部５の右側面とが当接した吸着状態となる。

第二の状態では、第二磁石部材２１の永久磁石２２の磁束が、磁性体２４から中央ヨーク３の後端部５に伝わり、それが中央ヨーク３内を前端部４側に向いて流れて、前記中央ヨーク３の前端部４から第二磁石部材２１の磁性体２３に戻る経路で伝わっている。

以上のように、第一の状態から第二の状態にすると、中央ヨーク３内での磁束の流れる方向が逆方向に切り換わる。それによって中央ヨーク３に配されたコイル７に起電力が発生し、その起電力をコイル７のコイル線から取り出せる。そして、前記第二の状態から第一の状態に戻すときの動作時にも、同様に中央ヨーク３内での磁束の流れる方向が逆方向に切り換わるため、それに応じてコイル７に生じる相応する起電力を取り出すことができるものであった。

なお、この出願の発明に関連する先行技術文献情報としては、例えば、特許文献１が知られている。

国際公開第２０１３／０８４４０９号

従来の発電装置は、磁気回路構成部として、第一磁石部材１１と第二磁石部材２１を同期状態で左右方向にスライド移動させて中央ヨーク３に接離させ、それによって発電する構成であった。このため、二つの永久磁石１２、２２が必要となって部品点数が多くなり、また、外ヨーク８、９を含めて、第一磁石部材１１、中央ヨーク３、第二磁石部材２１をスライド方向側に順に並べて配した構成であったため、スライド方向側での寸法の低減化が難しかった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、部品点数が削減できると共に、スライド方向側に応じた寸法の低減化が可能な構成の磁気回路構成部を有する発電装置を提供することを目的とする。

前記目的を達成するために本発明は、磁束を通す第一部材と、前記第一部材と対向して配された磁束を通す第二部材と、前記第一部材と前記第二部材との間に配された永久磁石と、前記第一部材と前記第二部材の外側に巻回されたコイルと、前記コイルの外側に配された磁束を通す外部材と、からなり、前記第一部材が前記コイルの軸方向の前方側で、前記外部材と近接または当接するとき、前記第二部材が前記コイルの軸方向の後方側で、前記外部材と近接または当接する発電装置としたものである。

これであれば、外部材と永久磁石に第一部材および第二部材を重ねて配したものとを相対的にスライド移動させると、コイル内に配された第一部材内と第二部材内とに流れる磁束の方向が逆方向に切り換わるものに構成できる。このため、部品点数が削減され、スライド方向側に応じた寸法が低減化された構成の磁気回路構成部を有する発電装置が得られるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、部品点数が削減でき、スライド方向側に応じた寸法の低減化が可能な構成の磁気回路構成部を有する発電装置を提供できるという有利な効果が得られる。

本発明の実施の形態による発電装置の磁気回路構成部の外観斜視図同断面図同分解斜視図同上面図同第二の状態に移行させた状態での断面図同第二の状態に移行させた状態での上面図従来の発電装置の外観斜視図同分解斜視図同ケース側部位の斜視図同スライダ側部位の斜視図同第一の状態でのカバー部材を除いて示した上面図同第一の状態での各磁石部材と各ヨークの位置関係を示す模式図同第二の状態でのカバー部材を除いて示した上面図同第二の状態での各磁石部材と各ヨークの位置関係を示す模式図

以下、本発明の実施の形態について、図１〜図６を用いて説明する。

（実施の形態）
図１は本発明の実施の形態による発電装置の磁気回路構成部の外観斜視図、図２は同断面図、図３は同分解斜視図、図４は同上面図、図５は同第二の状態に移行させた状態での断面図、図６は同第二の状態に移行させた状態での上面図である。

同図に示すように、直方体状の永久磁石５０は、第一面としてなる上面と、第一面に対向する第二面としてなる下面を備え、前記上面には上部材６０（請求項の第一部材に相当）が固着され、また、前記下面には下部材７０（請求項の第二部材に相当）が固着されている。つまり、永久磁石５０は、第一面となる上面側がＮ極で、第二面となる下面側がＳ極になっている。

上部材６０は、前後方向に沿って伸びる直線状の中央部６１と、中央部６１から突出する第一突出部６２、第二突出部６３とを有している。その材質は、磁束を通す磁性体製の平板から形成されている。

第一突出部６２は、中央部６１の前端付近に設けられ、左方に向かって直角に突出している。第二突出部６３は、中央部６１の後端付近に設けられ、右方に向かって直角に突出している。このように、上部材６０は、上面視Ｚ字状のものに形成されている。

永久磁石５０は、前記中央部６１の中央下面位置に固着されており、第一突出部６２や第二突出部６３は、永久磁石５０の前後方向での端部位置よりもさらに前後の外方に離れた位置に設けられている。

なお、各図には、上部材６０として、中央部６１、第一突出部６２、第二突出部６３を一枚ものの平板の板材で一体形成したものを図示しているが、個々に形成された前記各部位を接続させて構成したもの等としてもよい。

下部材７０も、上部材６０と同様に前後方向に沿って伸びる直線状の中央部７１と、中央部７１から突出する第三突出部７２、第四突出部７３とを有している。その材質としても同様で磁束を通す磁性体製の平板から形成されている。

第三突出部７２は、中央部７１の後端付近に設けられ、左方に向かって直角に突出している。第四突出部７３は、中央部７１の前端付近に設けられ、右方に向かって直角に突出している。

つまり、下部材７０も、上面視Ｚ字状のものに形成されている。そして、この下部材７０としても、中央部７１、第三突出部７２、第四突出部７３を接続させて構成したもの等としてもよい。

永久磁石５０は、前記中央部７１の中央上面位置に固着されており、第三突出部７２や第四突出部７３は、永久磁石５０の前後方向の端部位置よりもさらに前後の外方に離れた位置に設けられている。

なお、当該構成では、図３から判るように、上部材６０と下部材７０とを同じ部材を用いており、上部材６０に対して前記部材を上下逆にひっくり返して用いることによって下部材７０としている。これであれば、必要となる部材数を削減することができる。さらに、前後方向での同じ位置で、それぞれ左右に突出する第一突出部６２と第四突出部７３、および第三突出部７２と第二突出部６３を上下で互い違いに位置する配置状態のものとして構成することも容易になり小型化に寄与することともなる。

永久磁石５０に上部材６０、下部材７０が重ねて配されている状態のもの（以下、この状態のものを磁石部材と記載する）は、樹脂製のコイル保持用部材８０に組み込まれている。

コイル保持用部材８０は、上方に突出する四つの柱状部９１〜９４を有している。左方側で前後に位置する柱状部９１、９２の間には両者間を接続するように左方側の壁部８１が設けられ、同様に右方側で前後に位置する柱状部９３、９４の間にも両者間を接続するように右方側の壁部８１が設けられている。

壁部８１どうしは、左右方向で対向している。壁部８１の下端位置は、磁石部材を載せる載置面よりも少し低い位置で、また上端位置は、前記載置面に磁石部材を載せた状態で、上部材６０の上面位置よりも少し高い位置になるように設定されている。

磁石部材は、左右の壁部８１内に中央の直線部分が位置し、それぞれの柱状部９１〜９４より各突出部６２、７２、７３、６３が前後の外方側に位置するようにコイル保持用部材８０の載置面に載せられている。

各柱状部９１〜９４は、壁部８１に繋がる側とは逆の前後方向の外面側が上下に平坦な面で構成されている。これであれば、磁石部材をコイル保持用部材８０に組み込む際に、前記それぞれの外面側で対応する各突出部６２、７２、７３、６３を内側から案内しつつ組み込めるものにできる。

そして、図２に示すように、左右の壁部８１の外側からコイル１００が巻かれており、磁石部材の中央の直線部分はコイル１００内に内包状態になっている。以下、この状態のものをコイル付き磁石部材と記載する。

このとき、前述したように当該磁石部材は、第一突出部６２と第四突出部７３が前後方向での同じ前方位置で各々左右方向に向けて突出し、第三突出部７２と第二突出部６３も前後方向での同じ後方位置で各々左右方向に向けて突出している。そして、前方の第一突出部６２と第四突出部７３、後方の第三突出部７２と第二突出部６３は、永久磁石５０の前後方向での端部位置よりもさらに前後の外方に離れた位置に設けられている。

このため、当該コイル付き磁石部材としては、永久磁石５０の前方の端部位置から第一突出部６２と第四突出部７３までの中央部６１、７１位置の外周、および永久磁石５０の後方の端部位置から第三突出部７２と第二突出部６３までの中央部６１、７１位置の外周にもコイル１００が巻かれたものになっている。

さらに、コイル保持用部材８０の壁部８１が前述した高さ設定のものであるため、磁石部材が壁部８１の高さ範囲内に納まり壁部８１の外壁に沿ってコイル１００を略矩形状に巻き易く、かつコイル線の断線なども減らせるものとなっている。そして、このコイル付き磁石部材は図示しないケース内等に配されている。

コイル付き磁石部材に対し、図１〜図３などに示すように、左右方向それぞれの外方位置には、磁束を通す磁性体製の平板からなる外部材１１１、１１２が配されている。

外部材１１１、１１２は、平板の板材から略矩形状に形成されたものが用いられている。左方の外部材１１１は、第一突出部６２、第三突出部７２が同時に当接もしくは近接可能な大きさのものが用いられている。右方の外部材１１２は、第四突出部７３、第二突出部６３が同時に当接もしくは近接可能な大きさのものが用いられている。なお、この外部材１１１、１１２は同期して左右方向にスライド移動が可能なようにスライダ（図示せず）等に保持されて前記ケース内に配され、その上方からカバー部材が配されて前記ケースに結合されている。

当該発電装置は、以上のように構成した磁気回路構成部を備えている。次に、その動作について説明する。ここに、説明を判りやすくするため、以下では図１、図２、図４に示す状態、つまり第一突出部６２および第三突出部７２が左方の外部材１１１に同時に当接している状態を第一の状態とする。

第一の状態では、コイル１００の軸方向の前方側で、上部材６０の第一突出部６２の左側端面と外部材１１１が当接して吸着している。さらに、コイル１００の軸方向の後方側で、下部材７０の第三突出部７２の左側端面と外部材１１１が当接して吸着している。なお、上部材６０の第二突出部６３と、下部材７０の第四突出部７３は、右方の外部材１１２から離間している。

ここに、第一突出部６２の左側端面と外部材１１１は、必ずしも互いが当接する必要は無く、近接した状態であってもよい。同様に、第三突出部７２の左側端面と外部材１１１も、近接した状態であってもよい。この第一の状態では、永久磁石５０からの磁束は、永久磁石５０の上面側のＮ極から上部材６０に伝わり、その磁束が上部材６０内を第一突出部６２のある前方側に向いて流れて第一突出部６２から左方の外部材１１１に伝わる。その後、前記磁束は、左方の外部材１１１から下部材７０の第三突出部７２に伝わり、第三突出部７２から前方側に向いて下部材７０内を流れて永久磁石５０の下面位置のＳ極に戻る経路で伝わっている。

第一の状態から外部材１１１、１１２を同期状態で左方に水平にスライド移動させると、図５および図６に示した第二の状態に移行する。

第二の状態では、コイル１００の軸方向の前方側で、下部材７０の第四突出部７３の右側端面と外部材１１２が当接して吸着している。さらに、コイル１００の軸方向の後方側で、上部材６０の第二突出部６３の右側端面と外部材１１２が当接して吸着している。なお、上部材６０の第一突出部６２と、下部材７０の第三突出部７２は、右方の外部材１１２から離間している。

なお、第二の状態において、第四突出部７３の右側端面と外部材１１２は、必ずしも互いが当接する必要は無く、近接した状態であってもよい。同様に、第二突出部６３の右側端面と外部材１１２も、近接した状態であってもよい。

この第二の状態では、永久磁石５０からの磁束は、永久磁石５０の上面側のＮ極から上部材６０に伝わり、その磁束が上部材６０内を第二突出部６３のある後方側に向いて流れて第二突出部６３から右方の外部材１１２に伝わる。その後、前記磁束は、右方の外部材１１２から下部材７０の第四突出部７３に伝わり、第四突出部７３から後方側に向いて下部材７０内を流れて永久磁石５０の下面位置のＳ極に戻る経路で伝わっている。

すなわち、第二の状態での上部材６０内および下部材７０内での磁束の流れる方向は、第一の状態での上部材６０内および下部材７０内での磁束の流れる方向に対して逆方向に切り換わっている。

このように、第一の状態から第二の状態になる際に、上部材６０内および下部材７０内での磁束の流れる方向が逆方向に切り換わり、それによってコイル１００には所定の起電力が生じて、この起電力をコイル１００のコイル線から取り出すことができる。

第二の状態から外部材１１１、１１２を同期状態で右方に水平にスライド移動させて第一の状態にする際の動作は、前述内容と左右を逆にした状態であるため、その詳細説明は省略する。

なお、第二の状態から第一の状態にする際にも、上部材６０内および下部材７０内での磁束の流れる方向が逆方向に切り換わり、これによって、コイル１００には所定の起電力が生じて、この起電力をコイル１００のコイル線から取り出すことができることも同じである。

以上のように、当該発電装置は、外部材１１１、１１２を同期状態で左右に水平にスライド移動させることによって所定の起電力が得られる磁気回路構成部を有するものになっている。なお、外部材１１１、１１２をスライダなどに保持させたものとする場合には、所定のばね部材を付加して、そのばね部材のばね力を用いてスライダを水平にスライド移動させる構成等にするとよい。

なお、前記のものでは外部材１１１、１１２を同期状態で左右に水平にスライド移動させる構成にしたが、外部材１１１、１１２を固定状態に配してコイル付き磁石部材が左右方向に向けて水平にスライド移動する構成であってもよい。当該構成のものは、前述した外部材１１１、１１２側をスライド移動させる距離と、コイル付き磁石部材をスライド移動させる距離とが同じである場合、スライド方向側の寸法をさらに小さくすることが可能である。

または、外部材１１１、１１２とコイル付き磁石部材とが相対的にスライド移動して、前記の第一の状態から第二の状態への移行、およびその逆の移行が可能に構成されていてもよい。

以上のように、本発明による発電装置は、スライド方向側つまり左右方向側の寸法が細幅で低減化された構成の磁気回路構成部を有する。そして、この磁気回路構成部は、従来よりも部品点数が削減されたものともなっている。

つまり、従来品では、少なくとも二つの永久磁石１２、２２を用いて、それぞれで第一磁石部材１１、第二磁石部材２１に構成し、これらを中央ヨーク３と組み合わせていた。さらに、従来品では、中央ヨーク３に吸着していない方の永久磁石２２（または永久磁石１２）からの磁束を、外ヨーク９（または外ヨーク８）に逃がす構成にしていた。

これに対して当該発電装置による磁気回路構成部は、コイル付き磁石部材は一つのみであり、またそれに用いる永久磁石５０も一つのみであって、そのコイル付き磁石部材を外部材１１１、１１２に組み合わせた構成である。このため、当該磁気回路構成部を有する発電装置は、部品点数が削減でき、スライド方向側に応じた寸法つまり左右方向側での幅寸法が低減化された小型で細幅の発電装置を得ることが可能である。

なお、前述したように、永久磁石５０の前方の端部位置から第一突出部６２と第四突出部７３までの中央部６１、７１位置の外周、および永久磁石５０の後方の端部位置から第三突出部７２と第二突出部６３までの中央部６１、７１位置の外周にもコイル１００が巻かれている構成であると、上部材６０内と下部材７０内での磁束の活用度合いが増すようになり好ましい。

なお、コイル保持用部材８０については、必要に応じて適宜用いればよく、また、その詳細形状は、前述形状に限定されることはない。

そして、本発明による発電装置は前記磁気回路構成部のみを備えさせたものであってもよいし、例えばコイル１００から取り出した起電力を用いて、所定の無線信号を送信する電気回路部を備えさせたもの等としてもよい。

本発明における発電装置は、部品点数が削減でき、スライド方向側に応じた寸法の低減化が可能な構成の磁気回路構成部を有するものとして提供できるという有利な効果を有し、各種電子機器や、それらを遠隔操作するための操作用機器等に有用である。

５０永久磁石
６０上部材
６１中央部
６２第一突出部
６３第二突出部
７０下部材
７１中央部
７２第三突出部
７３第四突出部
８０コイル保持用部材
８１壁部
９１〜９４柱状部
１００コイル
１１１、１１２外部材

Claims

磁束を通す第一部材と、
前記第一部材と対向して配された磁束を通す第二部材と、
前記第一部材と前記第二部材との間に配された永久磁石と、
前記第一部材と前記第二部材の外側に巻回されたコイルと、
前記コイルの外側に配された磁束を通す外部材と、からなり、
前記第一部材が前記コイルの軸方向の前方側で、前記外部材と近接または当接するとき、
前記第二部材が前記コイルの軸方向の後方側で、前記外部材と近接または当接する発電装置。
前記永久磁石の磁極の向きは、前記第一部材と前記第二部材が対向する向きに設定されている請求項１記載の発電装置。
前記第一部材と前記第二部材は、前期永久磁石よりも前記コイルの軸方向に延設している請求項１または２記載の発電装置。