JP2015130731A - 発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】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用いられる発電装置に関し、細幅化が図れる構成とした磁気回路構成部を有するものを提供する。
【解決手段】コイル６０付きの中央ヨーク４０に対して前方の位置と後方の位置に、第一永久磁石７５付きで磁束を通すコの字状の第一部材７１、第二永久磁石８５付きで磁束を通すコの字状の第二部材８２を配し、またそれらの左方の外方位置に磁束を通す第三部材９３、右方の外方位置に磁束を通す第四部材９４を配した構成の磁気回路構成部を有するものとした。これであれば、第一部材７１と第二部材８２との左右へのスライド移動に応じてコイル６０からの起電力が取り出せるスライド方向側に細幅のものに実現することができる。
【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、操作部位等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、中央ヨーク３、第二磁石部材２１が順に並べて配され、第一磁石部材１１と第二磁石部材２１との同期したスライド移動で、第一磁石部材１１または第二磁石部材２１を中央ヨーク３に吸着状態にして発電する構成であった。さらに、中央ヨーク３に吸着していない側となる第二磁石部材２１または第一磁石部材１１からの磁束を外ヨーク９または外ヨーク８を介してループさせる構成であったため、スライド方向側での寸法の細幅化が難しかった。

本発明は、このような従来の課題を解決するものであり、細幅化が図れる構成とした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、コイルが巻回された磁束を通すヨークと、前記ヨークに対し前方側の位置に配された磁束を通す第一部材と、前記ヨークに対し後方側の位置に配された磁束を通す第二部材と、前記第一部材または前記第二部材の少なくとも一方に備えられた第一永久磁石と、前記第一部材および前記第二部材が共に前記ヨークに近接または当接した際、前記第一部材および前記第二部材が共に近接または当接する位置に配された第三部材と、を備えた発電装置としたものである。

これであれば、第一部材と第二部材とが、共にヨークおよび第三部材に対して離れた状態から近接または当接した状態になると、第一永久磁石の磁束が、ヨークと第一部材〜第三部材とによって構成される経路で流れるようになる。そのとき、ヨークに巻回されたコイルに起電力が生じ、その起電力を取り出せるものに実現できる。

そして、従来品同様に、第三部材から第一部材および第二部材が共に離れた状態で、第一部材および前記第二部材が近接または当接する位置に第四部材をさらに備えさせたものとした場合には、従来品での外ヨークに相当する部材をなくした磁気回路構成部を有するものに構成でき、スライド方向側に応じた寸法の細幅化が図れる構成の磁気回路構成部を有する発電装置を得ることができるという作用を有する。

以上のように本発明によれば、細幅化が図れる構成とした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水平断面図 同分解斜視図 同上面図 同要部であるコイル付きヨークの分解斜視図 同第二の状態に移行させた状態での水平断面図 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水平断面図、図２は同分解斜視図、図３は同上面図、図４は同要部であるコイル付きヨークの分解斜視図である。

同図において、４０は、磁性板を切断加工などして直線状に形成された磁性体製のヨークである（以下では説明を判り易くするために中央ヨーク４０と記載する）。

この中央ヨーク４０は、図２と図４から判るように、樹脂製のコイル保持用部材５０の面状部５１に載せて配されている。コイル保持用部材５０は、前後方向での中央位置に、面状部５１が内底面となった断面矩形状の筒状部５２を有しており、中央ヨーク４０の中間部分は筒状部５２内に挿通状態で配されている。筒状部５２の外周にはコイル６０が断面矩形状で巻回されている。言い換えると、コイル６０内には、中央ヨーク４０の中間部分が内包状態に位置するものとなっている。

なお、コイル保持用部材５０は二つのターミナル５５を保持しており、コイル６０の両端のコイル線は、それぞれターミナル５５に接続されている。

中央ヨーク４０の両端部分（前方部分および後方部分）は、コイル６０から前後方向にそれぞれ突出している。なお、この状態のものを以下ではコイル付ヨークと記載する。

コイル付ヨークは図示しないケース内に固定状態で配されており、その固定状態で中央ヨーク４０の長手方向は、前後方向に平行関係になっている。

コイル付ヨークの中央ヨーク４０に対し、その前方側の位置には第一部材７１が配されている。第一部材７１は、後方が開口した上面視コの字状に形成されている。つまり、第一部材７１は、前方位置の第一連結部を介して第一左辺７１Ａと第一右辺７１Ｂとの間が連結された形状で構成されている。

第一部材７１は、外形の左端および外形の右端が平行関係で、また、第一左辺７１Ａの右端および第一右辺７１Ｂの左端も、それらに平行関係で形成されている。

そして、第一部材７１は、それらの左端および右端が前後方向に平行になり、第一左辺７１Ａと第一右辺７１Ｂとの間に中央ヨーク４０の前方部分が位置するようにして中央ヨーク４０の前方側の位置に配されている。なお、第一左辺７１Ａの右端と第一右辺７１Ｂの左端との間の左右幅寸法は、中央ヨーク４０の前方部分の左右幅寸法よりも広幅のものとなっている。

第一連結部の左右の中央位置には矩形状の第一永久磁石７５が配されている。つまり、第一部材７１は、第一永久磁石７５の左右側面のそれぞれに、磁束を通す磁性板などを上面視Ｌ字状に加工形成したものが固着されて上面視コの字状に構成されている。第一永久磁石７５は、左側面がＮ極、右側面がＳ極になっている。このため、第一部材７１は第一左辺７１Ａ側がＮ極で第一右辺７１Ｂ側がＳ極になっている。

なお、第一永久磁石７５を第一連結部の左右の中央位置に配するものとすれば、第一部材７１のコの字を構成するためのＬ字状の部品を共用化することができる。なお、第一永久磁石７５の設置位置は前記位置のみに限られることはなく、場合によっては第一左辺７１Ａや第一右辺７１Ｂに設けたものとすることも可能である。

一方、コイル付ヨークの中央ヨーク４０に対し、その後方側の位置には第二部材８２が配されている。第二部材８２は、前方が開口した上面視コの字状に形成されている。つまり、第二部材８２は、後方位置の第二連結部を介して第二左辺８２Ａと第二右辺８２Ｂとの間が連結された形状で構成されている。

第二部材８２は、第一部材７１と同様に、外形の左端および外形の右端が平行関係で、また、第二左辺８２Ａの右端および第二右辺８２Ｂの左端も、それらに平行関係で形成されている。

そして、第二部材８２は、それらの左端および右端が前後方向に平行になり、第二左辺８２Ａと第二右辺８２Ｂとの間に中央ヨーク４０の後方部分が位置するようにして中央ヨーク４０の後方側の位置に配されている。なお、第二左辺８２Ａの右端と第二右辺８２Ｂの左端との間の左右幅寸法は、中央ヨーク４０の後方部分の左右幅寸法よりも広幅のものとなっている。

第二連結部の左右の中央位置には矩形状の第二永久磁石８５が配されている。つまり、第二部材８２も、第二永久磁石８５の左右側面のそれぞれに、磁束を通す磁性板などを上面視Ｌ字状に加工形成したものが固着されて上面視コの字状に構成されている。第二永久磁石８５は、左側面がＳ極、右側面がＮ極になっている。このため、第二部材８２は第二左辺８２Ａ側がＳ極で第二右辺８２Ｂ側がＮ極になっている。

なお、第二永久磁石８５を第二連結部の左右の中央位置に配するものとすれば、第二部材８２のコの字を構成するためのＬ字状の部品が共用化できることや、第二永久磁石８５の設置位置は前記位置のみに限られないこと等は第一部材７１の場合と同じである。また、第一部材７１と第二部材８２とを同一外形のものとして、同じ永久磁石を各々で逆向きに備えさせたものとすると、より好ましい。

第一部材７１および第二部材８２は、樹脂などからなるスライダ（図示せず）に保持されて前記ケース内に配されており、スライダの左右方向への移動に応じて、第一部材７１および第二部材８２は、左右方向に同期してスライド移動が可能になっている。

第一部材７１および第二部材８２の左方の外方位置には、磁束を通す磁性体製の第三部材９３が配されている。第三部材９３は、第一部材７１の左端および第二部材８２の左端に対向している。また、同様に、第一部材７１および第二部材８２の右方の外方位置には、磁束を通す磁性体製の第四部材９４が配されている。第四部材９４は、第一部材７１の右端および第二部材８２の右端に対向している。なお、第三部材９３と第四部材９４とは、前記ケース内に固定状態で配されている。第三部材９３と第四部材９４も部品の種類を抑えるために同じ部品を用いるとよい。

以上のように、当該発電装置は、中央ヨーク４０の前方側の位置にコの字状の第一部材７１が配され、また中央ヨーク４０の後方側の位置にコの字状の第二部材８２が配されると共に、左右の外方位置それぞれに第三部材９３、第四部材９４が配された構成の磁気回路構成部を備えたものとなっている。

次に、図１および図３に示した第一部材７１および第二部材８２が共に左側に位置している状態を第一の状態として、動作説明をする。

第一の状態では、第一部材７１および第二部材８２は、共に左側に位置した状態になっており、第一部材７１の外形の左端および第二部材８２の外形の左端は、共に左方の外方位置に配された第三部材９３に吸着状態になっている。第一部材７１の第一左辺７１Ａの右端および第二部材８２の第二左辺８２Ａの右端は、共に中央ヨーク４０から離れており吸着状態にはなっていない。なお、吸着状態とは、以下も同様であるが、当接して吸着している場合および近接した位置で吸着している場合を含む。

第一部材７１の第一右辺７１Ｂの左端および第二部材８２の第二右辺８２Ｂの左端は、共 に中央ヨーク４０の右端に吸着状態になっている。第一部材７１の外形の右端および第二部材８２の外形の右端は、共に右方の外方位置に配された第四部材９４から離れており吸着状態にはなっていない。

第一部材７１は、前述したように第一永久磁石７５によって、第一左辺７１Ａ側がＮ極、第一右辺７１Ｂ側がＳ極になっている。一方、第二部材８２は、第二永久磁石８５によって、第二左辺８２Ａ側がＳ極、第二右辺８２Ｂ側がＮ極になっている。

このために第一の状態では、第一永久磁石７５のＮ極からの磁束が、第一部材７１の外形の左端から第三部材９３に伝わり、第三部材９３を介して第二部材８２の外形の左端に伝わって第二永久磁石８５のＳ極に至る経路で伝わっている。第二永久磁石８５のＮ極からの磁束は、第二部材８２の第二右辺８２Ｂの左端から中央ヨーク４０の後方位置に伝わって、その磁束が中央ヨーク４０を前方に向いて流れて中央ヨーク４０の前方位置から第一部材７１の第一右辺７１Ｂに伝わって第一永久磁石７５のＳ極に至る経路で伝わっている。

すなわち、第一の状態では、中央ヨーク４０には後方から前方に向けて磁束が流れている状態になっている。なお、上記の説明からも判るように、当該構成では、第一永久磁石７５と第二永久磁石８５とが直列的な配置になっているため、その分、中央ヨーク４０に流れる磁束量が増加したものとなっている。

第一の状態から、スライダを右に移動させて第一部材７１および第二部材８２を同期状態で右方に水平にスライド移動させると第二の状態に移行する。

第二の状態に移行させた状態での水平断面図を図５に示し、第二の状態に移行させた状態での上面図を図６に示す。

第二の状態では、同図に示しように、第一部材７１および第二部材８２が、共に右側に位置した状態になっており、第一部材７１の外形の左端および第二部材８２の外形の左端は、共に左方の外方位置に配された第三部材９３から離れており吸着状態にはなっていない。第一部材７１の第一左辺７１Ａの右端および第二部材８２の第二左辺８２Ａの右端は、共に中央ヨーク４０の左端に吸着状態になっている。

第一部材７１の第一右辺７１Ｂの左端および第二部材８２の第二右辺８２Ｂの左端は、共に中央ヨーク４０から離れており吸着状態にはなっていない。第一部材７１の外形の右端および第二部材８２の外形の右端は、共に右方の外方位置に配された第四部材９４に吸着状態になっている。

第二の状態では、第一永久磁石７５のＮ極からの磁束は、第一部材７１の第一左辺７１Ａの右端から中央ヨーク４０の前方位置に伝わって、その磁束が中央ヨーク４０を後方に向いて流れて中央ヨーク４０の後方位置から第二部材８２の第二左辺８２Ａに伝わって第二永久磁石８５のＳ極に至る経路で伝わっている。第二永久磁石８５のＮ極からの磁束は、第二部材８２の外形の右端から第四部材９４に伝わり、第四部材９４を介して第一部材７１の外形の右端に伝わって第一永久磁石７５のＳ極に至る経路で伝わっている。

このように、第二の状態では、中央ヨーク４０には前方から後方に向けて磁束が流れている状態になっている。

すなわち、第一の状態から第二の状態に移行する間に、中央ヨーク４０に流れる磁束の方向が逆方向に切り換わる。これによって、コイル６０に相応する起電力が生じて、その起電力をコイル６０に接続されているターミナル５５を介して取り出すことができる。また、第二の状態から第一の状態に移行する間にも中央ヨーク４０に流れる磁束の方向が逆方向に切り換わるため、コイル６０には相応する起電力が生じて、その起電力をコイル６０に接続されているターミナル５５を介して取り出すことができる。

以上のように、当該発電装置では、第一の状態から第二の状態に移行させる、または第二の状態から第一の状態に移行させることによって、磁気回路構成部から所定の電力が得られるように構成されている。

なお、当該構成であれば、第一の状態と第二の状態のそれぞれの磁気回路構成に、第一永久磁石７５と第二永久磁石８５の両方が直列的に組み込まれたものになっているため、従来のものに比べ、所定の電力を得るために必要な磁石を小さく安価なものに構成できて好ましい。

なお、第一部材７１と第二部材８２をスライダ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などとするとよい。

そして、前述説明からも判るように、当該発電装置に備えさせた磁気回路構成部は従来品における外ヨーク８、９に相当する部材をなくした構成のものであるため、従来品に比べてスライド方向側に応じた寸法の低減化が図られた発電装置として実現することができる。

なお、当該発電装置に備えさせた磁気回路構成部として、前記では、第一の状態と第二の状態との移行時に第一部材７１と第二部材８２とを同期状態で移動させる形態のものを説明したが、前記第一の状態と第二の状態との間での移行がされるならば、第一部材７１と第二部材８２とを固定側として、中央ヨーク４０および第三部材９３、第四部材９４が可動するものであったり、または両者ともに可動する構成であってもよい。

さらに、当該磁気回路構成部は様々な変形が可能である。例えば第一部材７１と第二部材８２のいずれか一方のみに永久磁石が配されたものであってもよい。

または、少なくとも、第一部材７１の第一右辺７１Ｂの左端および第二部材８２の第二右辺８２Ｂの左端が、共に中央ヨーク４０の右端に近接または当接した吸着状態になった折に、第一部材７１と第二部材８２とが共に近接または当接する位置に第三部材９３のみが設けられたものであってもよい。この場合には、第一部材７１や第二部材８２は、第一左辺７１Ａや第二左辺８２Ａが不要になるため、上面視でＬ字状の第一部材や第二部材にしてもよい。

そして、本発明による発電装置は、前述した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６０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。なお、コイル保持用部材５０は、必要に応じて適宜用いればよく、また、その形状も適宜変更してもよい。

本発明における発電装置は、細幅化が図れる構成とした磁気回路構成部を有するものとして提供することが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。

４０ ヨーク（中央ヨーク）
５０ コイル保持用部材
５１ 面状部
５２ 筒状部
５５ ターミナル
６０ コイル
７１ 第一部材
７１Ａ 第一左辺
７１Ｂ 第一右辺
７５ 第一永久磁石
８２ 第二部材
８２Ａ 第二左辺
８２Ｂ 第二右辺
８５ 第二永久磁石
９３ 第三部材
９４ 第四部材

Claims (5)

1. コイルが巻回された磁束を通すヨークと、
   前記ヨークに対し前方側の位置に配された磁束を通す第一部材と、
   前記ヨークに対し後方側の位置に配された磁束を通す第二部材と、
   前記第一部材または前記第二部材の少なくとも一方に備えられた第一永久磁石と、
   前記第一部材および前記第二部材が共に前記ヨークに近接または当接した際、前記第一部材および前記第二部材が共に近接または当接する位置に配された第三部材と、を備えた発電装置。
2. 前記第三部材から前記第一部材および前記第二部材が共に離れた状態で、前記第一部材および前記第二部材が近接または当接する位置に第四部材をさらに備えた請求項１記載の発電装置。
3. 前記第一永久磁石が備えられた前記第一部材または前記第二部材は、前記ヨークに近接または当接する位置がＮ極側もしくはＳ極側で、前記第三部材に対して近接または当接する位置がＳ極側もしくはＮ極側である請求項１記載の発電装置。
4. 前記第一部材および前記第二部材が、共に上面視コの字状である請求項１記載の発電装置。
5. 前記第一部材または前記第二部材は、一方に前記第一永久磁石を備え、他方に第二永久磁石を備えた請求項１記載の発電装置。

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