JP2015208179A - 発電装置 - Google Patents
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Abstract
Description
(1) 磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒と、
前記磁力線が軸方向に通過するように配置され、その密度の変化に基づいて電圧が発生するコイルと、
前記磁歪棒に、自然状態で収縮応力を付与するバイアス応力付与機構とを有し、
前記磁歪棒の一端に対して他端を、その軸方向とほぼ垂直な方向に変位させて前記磁歪棒を伸縮させることにより、前記磁力線の密度を変化させて前記コイルに電圧を発生するように構成されていることを特徴とする発電装置。
平面視において、各前記磁歪棒と前記梁部材とが重ならないよう配置されている上記(2)ないし(4)のいずれかに記載の発電装置。
<第1実施形態>
まず、本発明の発電装置の第1実施形態について説明する。
(磁歪棒2)
本実施形態の発電装置1は、図1および図2に示すように、併設された2つの磁歪棒2、2を有している。磁歪棒2は、磁歪材料で構成され、磁化が生じ易い方向(磁化容易方向)を軸方向として配置されている。本実施形態では、この磁歪棒2は、長尺の平板状をなしており、その軸方向に磁力線を通過させる。
コイル3は、線材31を磁歪棒2の外周に巻回することにより構成されている。これにより、コイル3は、磁歪棒2を通過している磁力線が、その軸方向に通過する(内腔部を貫く)ように配設されている。このコイル3には、磁歪棒2の透磁率の変化、すなわち、磁歪棒2を通過する磁力線の密度(磁束密度)の変化に基づいて、電圧が発生する。
(ただし、Nは線材31の巻き数、ΔBはコイル3の内腔部を通過する磁束の変化量、ΔTは時間の変化量を表す。)
各磁歪棒2の基端側には、第1のブロック体4が設けられている。
第1のブロック体4は、発電装置1を、振動を発生する振動体に固定するための固定部として機能する。第1のブロック体4を介して発電装置1を固定することにより、磁歪棒2は、その基端を固定端、先端を可動端として片持ち支持されている。なお、第1のブロック体4を取り付ける振動体としては、例えば、空調用ダクト等の各種振動体が挙げられる。振動体の具体例については、後述する。
一方、磁歪棒2の先端側には、第2のブロック体5が設けられている。
第2のブロック体5は、磁歪棒2に対して外力や振動を付与する錘として機能する部位である。振動体の振動により、第2のブロック体5に対して、上下方向への外力または振動が付与される。これにより、磁歪棒2は、その基端を固定端とし、先端が上下方向に往復動(先端が基端に対して相対的に変位)する。
各永久磁石6は、円柱状をなしている。
連結部7は、第1のブロック体4同士を連結する第1の連結部材71と、第2のブロック体5同士を連結する第2の連結部材72と、第1の連結部材71と第2の連結部材72とを連結する1つの梁部材73とを備えている。
(ただし、Lは梁の長さ、Eは梁の構成材料のヤング率、Iは梁の断面2次モーメントを表す。)
図11に示す発電装置1では、連結部7が、第1の連結部材71および第2の連結部材72の長手方向の両端部同士を連結する2つの梁部材73を備えている。かかる構成では、各梁部材73が、磁歪棒2の外側に配置されているため、コイル3の体積を増大させつつも、磁歪棒2、2同士の間隔を小さくして、発電装置1の幅方向(図11中、上下方向)のサイズを小さくすることができる。なお、かかる構成でも、上述した本実施形態と同様の効果を得ることができる。
次に、本発明の発電装置の第2実施形態について説明する。
梁部材8の構成材料は、前述した第1実施形態における第1のブロック体4および第2のブロック体5を構成する各種材料と同様の材料を用いることができる。
連結ヨーク46には、その幅方向に沿って形成された上下2つのスリット461、462が設けられており、下側のスリット461に磁歪棒2の基端部21が挿入され、上側のスリット462に梁部材73の基端部が挿入されて、固定されている。
この連結ヨーク46は、その基端側において支持部47と固定されている。
連結ヨーク56の厚み方向の略中央には、その幅方向に沿って形成されたスリット561が設けられており、梁部材の先端部が挿入され、固定されている。
連結ヨーク57の厚み方向の略中央には、その幅方向に沿って形成されたスリット571が設けられており、磁歪棒2の先端部22が挿入され、固定されている。
永久磁石6は、円柱状をなしている。このような永久磁石6の構成材料としては、前述した第1実施形態の永久磁石6と同様の材料を用いることができる。
コイルばね91は、伸長状態(自然長よりも長手方向に伸びた状態)で、連結ヨーク57と振動しない基体200との間に配置され、一端が連結ヨーク57の下面に固定され、他端が基体200に固定される。
次に、本発明の発電装置の第3実施形態について説明する。
なお、以下の説明では、図15中の上側を「上」または「上方」と言い、図15中の下側を「下」または「下方」と言う。また、図15中の右側を「先端」と言い、図15中の左側を「基端」と言う。
次に、本発明の発電装置の第4実施形態について説明する。
連結ヨーク46は、前述した第2実施形態の連結ヨーク46と同様に、その幅方向に沿って形成された上下2つのスリット461、462が設けられており、各スリット461、462に各磁歪棒2の基端部21が挿入されて、固定されている。また、連結ヨーク46の両側面には、スリット461とスリット462との間に一対のバー463が形成されている。
連結ヨーク58には、その幅方向に沿って形成された上下2つのスリット581、582が設けられており、各スリット581、582に各磁歪棒2の先端部22が挿入されて、固定されている。また、連結ヨーク56の両側面には、スリット581とスリット582との間に一対のバー583が形成されている。
この連結ヨーク58は、その先端側において錘部59と固定されている。
例えば、前記第1〜第4実施形態の任意の構成を組み合わせることもできる。
Claims (13)
- 磁歪材料で構成され、軸方向に磁力線を通過させる磁歪棒と、
前記磁力線が軸方向に通過するように配置され、その密度の変化に基づいて電圧が発生するコイルと、
前記磁歪棒に、自然状態で収縮応力を付与するバイアス応力付与機構とを有し、
前記磁歪棒の一端に対して他端を、その軸方向とほぼ垂直な方向に変位させて前記磁歪棒を伸縮させることにより、前記磁力線の密度を変化させて前記コイルに電圧を発生するように構成されていることを特徴とする発電装置。 - 前記バイアス応力付与機構は、前記磁歪棒と併設され、前記磁歪棒の前記一端と前記他端とを接近させることにより、前記磁歪棒に収縮応力を付与する梁部材を備える請求項1に記載の発電装置。
- 前記梁部材と前記磁歪棒との間隔が、側面視において、前記磁歪棒の前記一端よりも前記他端において小さくなっている請求項2に記載の発電装置。
- 前記梁部材は、非磁性材料で構成されている請求項2または3に記載の発電装置。
- 前記磁歪棒は、併設された2つ以上の前記磁歪棒を有し、
平面視において、各前記磁歪棒と前記梁部材とが重ならないよう配置されている請求項2ないし4のいずれかに記載の発電装置。 - 平面視において、前記梁部材は、前記磁歪棒同士の間に配置されている請求項5に記載の発電装置。
- 前記バイアス応力付与機構は、前記磁歪棒に収縮応力を付与する弾性部材を備える請求項1ないし6のいずれかに記載の発電装置。
- 前記弾性部材は、前記磁歪棒の前記他端を、前記磁歪棒が変位する変位方向に押圧または引張することにより、前記磁歪棒に収縮応力を付与するコイルばねで構成されている請求項7に記載の発電装置。
- 前記弾性部材は、前記磁歪棒の前記一端と前記他端とを接近する方向に前記磁歪棒を引張るコイルばねで構成されている請求項7または8に記載の発電装置。
- 前記弾性部材は、前記磁歪棒の前記一端と前記他端とを接近する方向に前記磁歪棒を引張る線材で構成されている請求項7または8に記載の発電装置。
- 前記バイアス応力付与機構は、さらに、前記磁歪棒の前記先端側に設けられた磁性部材を備え、前記磁歪棒に収縮応力を付与するように前記磁性部材を吸引する磁石を備える請求項1ないし10のいずれかに記載の発電装置。
- 前記発電装置は、さらに、磁性材料で構成され、前記磁歪棒の前記一端を収容する収容部を備える第1のブロック体と、磁性材料で構成され、前記磁歪棒の前記他端を収容する収容部を備える第2のブロック体とを有する請求項1ないし11のいずれかに記載の発電装置。
- 前記コイルは、前記磁歪棒の外周に巻回されている請求項1ないし12のいずれかに記載の発電装置。
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