JP2015177553A - 発電装置 - Google Patents
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Abstract
【解決手段】振動源10から両矢印で示す方向の振動を受けることにより支柱8a,フレーム9aが振動し、磁歪部材3a、磁性部材4a、第1及び第2の連結部材15a,15b、磁気コイル5a、磁気回路の磁気抵抗を無くした中空形状の永久磁石7a,7b、および錘体2aで構成される振動電力変換手段が振動する。振動により磁歪部材3aが変形すると、逆磁歪効果により磁歪部材3aの磁束が変化することで磁気コイル5aに誘導電圧が発生することで発電する。図示例は単に一例を示すに過ぎず、磁気回路を構成するいずれかの部材の所定の部位に中空形状の永久磁石を少なくとも一つ以上設ける。
【選択図】図1
Description
図6は、下記特許文献2に記載の振動を利用した発電素子の構成例を示す図である。すなわち、図6(a)は、下記特許文献2に示された発電素子の構成を示す上面図、図6(b)は、下記特許文献2に示された発電素子の構成を示す側面図である。
請求項4に記載の発明は、請求項1に記載の発明において、前記磁性部材と前記磁歪部材を磁気的に連結する第1及び第2の連結部材と、前記第1の連結部材に連結され、前記振動電力変換手段に与えられた振動を持続させる錘体を備えることを特徴とする。
請求項7に記載の発明は、請求項5または6に記載の発明において、前記ヨークに連結され、前記振動電力変換手段に与えられた振動を持続させる錘体を備えることを特徴とする。
一例として、本発明をワイヤレスセンサに適用した場合、現存するワイヤレスセンサのような有線による電源供給やバッテリ搭載が不要となるので、ワイヤレスセンサにおける電源供給コスト及びメンテナンスコストを削減することができ、ワイヤレスセンサシステム全体のコストダウンを実現することができる。
[実施形態1]
図1は、本発明の実施形態に係る発電装置の構成を示す断面図であり正面から見た図である。図1において、1aは発電装置、10は振動源、9aは振動源に固定されるフレーム、2aは錘、3aは鉄ガリウム合金や鉄コバルト合金からなる磁歪部材、4aはヨークを構成する磁性部材、8aはフレームに固定された支柱、7aと7bは磁歪部材3aに固着されたバイアス磁界発生用の中空形状の永久磁石、5aは磁歪部材3aに巻き回された磁気コイル、11aは磁気コイル5aに接続された電源回路、13は振動電力変換手段(後述する)を支柱8aに固定するピン、15aと15bは磁性部材4aを磁歪部材3aに磁気的に連結する連結部材である。
[具体例1]
図3は、本発明の実施形態に係る永久磁石の設置の具体例(その1)を示す図である。図3においては、幅を有する環状の永久磁石7a,7bを所定の充填材、例えば、フェノール樹脂、PET(ポリエチレンテレフタレート)樹脂、PBT(ポリブチレンテレフタレート)樹脂などの熱硬化性樹脂を用いて、この例では磁歪部材3aに充填し磁歪部材3aに固定するものである。そして図2に示しているようにこの例では磁気回路を構成する磁歪部材3aにバイアス磁界を供給できるように永久磁石7a,7bの幅方向(矢印参照)に着磁させている。
このように本発明の実施形態に係る発電装置は、振動電力変換手段を構成する磁気回路の磁路中のいずれかの部材の所定の部位に中空形状の永久磁石を固着したことを特徴とするものである。
なお、図示していないが、磁気コイル5aを巻き回す位置は、上記した実施形態に係る発電装置のような磁歪部材3aのみに限定されず、例えば、磁性部材4a、継ぎ手を付加して連結部材15a,15b、若しくは、磁歪部材3aと磁性部材4aの両方、更には、磁歪部材3aと継ぎ手を付加した連結部材15a,15bの両方に巻き回すことができることはいうまでもない。
[具体例2]
図4は、本発明の実施形態に係る永久磁石の設置の具体例(その2)を示す図である。図4(a)は、図2と同様、本発明の実施形態に係る発電装置の振動電力変換手段の構造を示す断面図であり上面から見た図であり、また図4(b)は本発明の実施形態に係る発電装置の振動電力変換手段の構造を示す断面図であり正面から見た図で、それぞれ磁気コイルの巻き回しを省略している。図4(a),(b)においては、円柱状で中空の永久磁石7a’,7b’を磁歪部材3aとヨーク16で挟み、磁性体のネジ(例えば、鉄製ネジ)6a,6bで固定するようにしたものである。
2a 錘体
3a 磁歪部材
4a 磁性部材
5a 磁気コイル
6a,6b ネジ
7a,7a’,7b,7b’ 永久磁石
8a 支持体(支柱)
9a フレーム
10 振動源
11a 電源回路
13 ピン
15a,15b 連結部材
16 ヨーク
111 整流手段
112 平滑手段
113 制御手段
114 蓄電手段
115 出力手段
116 出力端子
Claims (7)
- 振動電力変換手段の一端を固定または支持する支持体と、該支持体を介して振動源からの振動を受けて振動するように構成され、固有の振動周波数で振動することで振動エネルギーを電気エネルギーに変換する振動電力変換手段とを備えて構成される発電装置であって、
前記振動電力変換手段は、
磁歪材料で構成された磁歪部材と、該磁歪部材に磁気的に連結されるとともに該磁歪部材に平行に配置されて磁性材料で構成される磁性部材と、前記磁歪部材に巻かれた磁気コイルと、磁気バイアスを供給する中空形状の永久磁石とを有し、
該中空形状の永久磁石は、前記磁歪部材、及び前記磁性部材から成る磁気回路の磁路中のいずれかの部材の所定の部位に固着され、
前記磁歪部材の軸方向と垂直な方向の振動が前記振動電力変換手段に与えられた際に、前記振動電力変換手段の前記磁歪部材が伸張または収縮することにより発電することを特徴とする発電装置。 - 前記中空形状の永久磁石は、磁気バイアスを付加すべき部材に貫通されて該部材の所定の部位で前記永久磁石の内面と前記部材との間に生じる空間を所定の充填材で充填して前記部材に固定することを特徴とする請求項1に記載の発電装置。
- 前記充填材は、熱硬化性樹脂であることを特徴とする請求項2に記載の発電装置。
- 前記磁性部材と前記磁歪部材を磁気的に連結する第1及び第2の連結部材と、前記第1の連結部材に連結され、前記振動電力変換手段に与えられた振動を持続させる錘体を備えることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1項に記載の発電装置。
- 前記中空形状の永久磁石は、円柱状とされ、前記磁歪部材と磁性部材からなるヨークとで前記永久磁石を挟み、更に磁性材からなる固着手段で前記磁歪部材と前記ヨークを固着することを特徴とする請求項1に記載の発電装置。
- 前記固着手段は、磁性材からなるネジまたはリベットであることを特徴とする請求項5に記載の発電装置。
- 前記ヨークに連結され、前記振動電力変換手段に与えられた振動を持続させる錘体を備えることを特徴とする請求項5または6に記載の発電装置。
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