JP2016178821A - 振動発電機 - Google Patents

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敦郎 大西
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Abstract

【課題】 効率よく発電できる振動発電機を提供する。
【解決手段】 一実施形態に係る振動発電機は、回転軸、第1の偏心錘、第1の弾性部材、及び第1の発電部を備える。第1の偏心錘は、回転軸に接続されている。第1の弾性部材の一端部が筐体に接続され、他端部が回転軸または第1の偏心錘に接続されている。第1の発電部は、回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。
【選択図】図1

Description

本発明の実施形態は、振動発電機に関する。
共振現象を利用する電磁誘導型の振動発電機は、一般的に、コイル、磁束を有する振動子、及びバネを備える。振動発電機に外部から環境振動が加わると、振動子がコイルに対して相対運動し、その速度に比例した電圧がコイルに生じる。環境振動の周波数と振動発電機の固有振動数が近い状態では、振動子の振動の振幅が増幅し振動の速度も増加する。それにより、コイルに発生する電圧が高くなり、結果として発電量が向上する。
しかしながら、振動子の振動が用意した可動域よりも大きくなる場合、振動子が筐体と衝突してしまうため、効率的な発電ができない。振動発電機においては、効率良く発電できることが求められている。
特許第5370285号 特開2011−172352号
本発明が解決しようとする課題は、効率良く発電することができる振動発電機を提供することである。
一実施形態に係る振動発電機は、回転軸、第1の偏心錘、第1の弾性部材、及び第1の発電部を備える。第1の偏心錘は、回転軸に接続されている。第1の弾性部材の一端部が筐体に接続され、他端部が回転軸または第1の偏心錘に接続されている。第1の発電部は、回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。
第1の実施形態に係る振動発電機を示す断面図。 第2の実施形態に係る振動発電機を示す断面図。 第3の実施形態に係る発電量計算のための力学モデルを示す図。 第3の実施形態に係る質量比と共振周波数比との組み合わせそれぞれに対応する発電量の等高線図を示す図。 第3の実施形態に係る質量比と共振周波数比との組み合わせそれぞれに対応するS/Sの百分率を示す図。 第3の実施形態に係る周波数特性の広帯域化を可能にする設計パラメータの範囲を示すグラフ。 (A)は図4に示した実線で囲んだ等高線図を示すグラフであり、(B)は(A)の破線部における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。 (A)は図4に示した破線で囲んだ等高線図を示すグラフであり、(B)は(A)の破線部における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。 第4の実施形態に係る振動発電機を示す断面図。 第4の実施形態に係る振動発電機の電気回路の例を示す図。 (A)は図4に示した実線で囲んだ等高線図を示すグラフであり、(B)は(A)の破線部における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフであり、(C)は(A)の実線部における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。 第5の実施形態に係る振動発電機を示す断面図。 第5の実施形態に係る振動発電機を示す正面図。
以下、図面を参照しながら実施形態を説明する。実施形態に係る振動発電機は、共振現象を利用して環境振動から電力を取り出すことができる。以下の実施形態では、同様の構成要素に同様の参照符号を付して、重ねての説明を適宜省略する。
[第1の実施形態]
図1は、第1の実施形態に係る振動発電機を概略的に示す断面図である。図1に示される振動発電機は、回転軸10、弾性部材20、偏心錘40、筐体60、増速部70、及び発電部90を備える。
筐体60は、回転軸10、弾性部材20、偏心錘40、増速部70、及び発電部90を収容する。筐体60は、例えば、中空円柱状に形成される。筐体60は、底面部62と、底面部62に対向する上面部64と、底面部62及び上面部64を連結する周面部(図示せず)と、底面部62に設けられた据付部品61と、底面部62に設けられた回転部品63と、を含む。
回転軸10の一端部が回転部品63を介して筐体60の底面部62に支持され、その他端部が増速部70に接続されている。回転部品63は、回転軸10を回転自在に支持する。増速部70は発電部90に接続され、発電部90は筐体60の上面部64に取り付けられている。
偏心錘40は回転軸10に取り付けられている。偏心錘40は回転軸10と一体的に回転する。偏心錘40は、例えば、回転軸10から遠くなるに従って重くなる形状に形成される。例えば、偏心錘40は、回転軸10の方向から見た形状が扇形であり、内側(回転軸10側)に位置し回転軸10に固定される部位41よりも外側に位置する部位42が厚くなるように、形成される。厚みは、回転軸10の方向における寸法を指す。
弾性部材20の一端部は、回転軸10に接続され、その他端部は、筐体60の据付部品61に接続されている。図1に示される例では、弾性部材20は、渦巻きバネである。弾性部材20は、回転軸10の回転方向と反対方向に、回転軸10に対して弾性力を付与する。これにより、偏心錘40は回転軸10の回りを揺動する(振動する)ようになる。
なお、弾性部材20の一端部は、回転軸10に代えて、偏心錘40に接続されてもよい。この場合、例えば、弾性部材20の一端部は、図示しない据付部品を介して偏心錘40に接続される。
増速部70は、回転軸10の回転を増速して発電部90に伝達する。発電部90は、回転軸10の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電部90は、増速部70によって増速された回転により発電する。発電部90としては、例えば、ダイナモなどの電磁誘導方式の発電機、静電誘導方式の発電機を用いることができる。
偏心錘40に対して外部の環境振動が加わると、偏心錘40が揺動する。偏心錘40の揺動に伴って回転軸10が回動し、発電部90で発電される。偏心錘40の慣性モーメントと弾性部材20のバネ定数とにより決まる固有振動数が環境振動の周波数に近い場合には、共振が起こり、偏心錘40の揺動運動が増幅される。それにより発電量が向上する。弾性部材20に例えば渦巻きバネを使用する場合、揺動運動がいくら増幅されたとしても、構造上、偏心錘40と筐体60との衝突が生じない。その結果、効率的な発電が可能となる。
以上のように、本実施形態に係る振動発電機は、回転軸と、回転軸に接続された偏心錘と、回転軸を筐体に接続する弾性部材と、回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、を備える。この構造によれば、偏心錘の揺動運動が共振により増幅され、さらに、偏心錘が筐体に衝突することがない。その結果、効率良く発電することができる。
[第1の実施形態の変形例]
増速部70を設けることによって、電気的減衰比の増加に伴う発電量の増加が期待できるが、一方で、機械的減衰比は必然的に増加する。このため、機械的減衰比が増加することによる回転速度の低下に伴う発電量の低下が懸念される。従って、増速部70を設けることによるメリットとデメリットはトレードオフの関係にある。
電気的減衰比は、発電部90内の磁気回路の磁気特性を向上させることによっても増加させることができる。磁気回路の磁気特性を向上させるには、磁気特性の良い磁石やコア材をより多く使用すればよい。従って、振動発電機のサイズやコストの許容度が高い場合には、増速部70を設けない設計も可能である。
[第2の実施形態]
図2は、第2の実施形態に係る振動発電機を概略的に示す断面図である。図2に示される振動発電機は、回転軸10、弾性部材20、弾性部材30、偏心錘40、偏心錘50、筐体60、増速部70、及び発電部90を備える。
筐体60は、回転軸10、弾性部材20、弾性部材30、偏心錘40、偏心錘50、増速部70、及び発電部90を収容する。筐体60は、底面部62と、底面部62に対向する上面部64と、底面部62及び上面部64を連結する周面部(図示せず)と、底面部62に設けられた据付部品61と、底面部62に設けられた回転部品63と、を含む。
回転軸10の一端部が回転部品63を介して筐体60の底面部62に支持され、その他端部が増速部70に接続されている。増速部70は発電部90に接続され、発電部90は筐体60の上面部64に取り付けられている。
偏心錘40は、回転部品44を介して回転軸10に接続されている。すなわち、偏心錘40は、回転軸10に対して回転自在になるように、回転軸10に接続されている。偏心錘40には据付部品43と据付部品45が設けられている。偏心錘50は、回転軸10に取り付けられている。偏心錘50は、回転軸10と一体的に回転する。偏心錘50には据付部品46が設けられている。偏心錘40及び偏心錘50は、例えば、回転軸10から遠くなるに従って重くなる形状に形成される。
弾性部材20の一端部は、据付部品45を介して偏心錘40に接続され、その他端部は、筐体60の据付部品61に接続されている。弾性部材30の一端部は、据付部品46を介して偏心錘50に接続され、その他端部は、据付部品43を介して偏心錘40に接続されている。なお、弾性部材30の一端部は、偏心錘50に代えて、回転軸10に接続されていてもよい。図2に示される例では、弾性部材20及び弾性部材30は、渦巻きバネである。弾性部材20及び弾性部材30を設けることにより、偏心錘40及び偏心錘50は、回転軸10の回りを揺動する(振動する)ようになる。
増速部70は、回転軸10の回転を増速して発電部90に伝達する。発電部90は、回転軸10の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電部90は、増速部70によって増速された回転により発電する。発電部90としては、例えば、電磁誘導方式の発電機、静電誘導方式の発電機を使用することができる。なお、第1の実施形態の変形例において説明したものと同様の理由により、本実施形態においても増速部70を設けない設計も可能である。
図2に示される振動発電機に対して外部の環境振動が加わると、偏心錘40及び偏心錘50が揺動する。偏心錘40及び偏心錘50の揺動に伴って回転軸10が回動し、発電部90で発電される。偏心錘40の慣性モーメントと弾性部材20のバネ定数とにより決まる第1固有振動数と、偏心錘50の慣性モーメントと弾性部材30のバネ定数とにより決まる第2固有振動数と、のいずれかが環境振動の周波数に近い場合には、共振が起こり、偏心錘40及び偏心錘50の揺動運動が増幅される。偏心錘40及び偏心錘50の揺動運動がいくら増幅されたとしても、構造上、偏心錘40及び偏心錘50は筐体60に衝突することがない。その結果、効率的な発電が可能となる。
本実施形態に係る振動発電機は、例えば、人が携帯する端末装置に搭載することができる。人の歩行の周波数及び走行の周波数は、2Hz及び3Hz程度であることが知られている。このため、第1固有振動数及び第2固有振動数が2Hz及び3Hz程度となるように設計することにより、人の歩行及び走行の両方に対して高効率に発電可能な振動発電機を実現することができる。
また、電気粘性係数を大きくして振動発電機の周波数特性をなだらかにすることで、使用者の違いによる歩行又は走行の周波数の差異にも対応可能となる。さらに、人の歩行及び走行の周波数を統計的に整理したデータがあれば、そのデータに対する最適な振動発電機の設計が可能となる。
本実施形態に係る振動発電機は、人の歩行及び走行による振動以外の環境振動が作用する振動系に対しても有効であり、例えば、2以上の振動モードを有する振動系に対して有効である。
以上のように、本実施形態に係る振動発電機は、回転軸と、回転部品を介して回転軸に接続された第1の偏心錘と、回転軸に接続された第2の偏心錘と、回転軸を筐体に接続する第1の弾性部材と、第1の偏心錘を筐体に接続する第1の弾性部材と、回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、を備える。この構造によれば、第1の偏心錘及び第2の偏心錘の揺動運動が共振により増幅され、さらに、第1の偏心錘及び第2の偏心錘が筐体に衝突することがない。さらに、複数の偏心錘を設けることにより、周波数特性を広帯域化することができる。その結果、効率良く発電することができる。
[第3の実施形態]
第3の実施形態では、第2の実施形態に係る振動発電機が広帯域な周波数特性を持つための設計条件について説明する。
偏心錘40の質量をM、偏心錘50の質量をM、偏心錘40と弾性部材20とにより決まる共振周波数をFn、偏心錘50と弾性部材30とにより決まる共振周波数をFnと表す。振動発電機200における設計パラメータは、質量比(M/M)、共振周波数比(Fn/Fn)、及び電気的減衰比である。これらのパラメータに対して網羅的に発電量の計算を行う。
図3は、発電量の計算に使用する力学モデルを概略的に示している。力学モデルを回転方向で示すと、図が煩雑となり見にくいため、図3では並進モデルのように示している。発電部90を電気粘性としてモデリングしている。発電量が電気粘性によるエネルギー消費分と等価であるとして計算を行う。
図4は、人の歩行と走行を例とした計算結果を示している。人の歩行及び走行が2Hz及び3Hzであることを踏まえ、環境振動の周波数の計算範囲は1〜4Hzとしている。図4において、横軸を質量比(M/M)とし、縦軸を共振周波数比(Fn/Fn)として、等高線図が配置されている。例えば、実線で囲んだ等高線図は、質量比が0.4であり、共振周波数比が0.8である場合に得られる等高線図である。等高線図の各々は、横軸を環境振動の周波数、縦軸を電気的減衰比としたときの発電量を示している。等高線図において、色が白色に近いほど発電量が大きい。
ここで、振動発電機が広帯域な周波数特性を持つための設計条件を決定する上での指標について示す。図4の全ての等高線図における最大発電量をWmaxとする。また、各等高線図において歩行周波数2Hzから走行周波数3Hzの範囲を切り出し、その切り出した領域の面積をSとする。さらに、切り出した領域中で発電量が最大発電量Wmaxの35%以上である領域の面積をSとする。
まず、等高線図それぞれに対し、S/Sを計算する。この計算の結果を図5に示す。図5では、S/Sの百分率が質量比(M/M)及び共振周波数比(Fn/Fn)に対して示されている。ここで、広帯域な周波数特性を持つ振動発電機の設計をするための評価指標を、S/Sの百分率が50%以上であることとする。この指標を図5に対して適用すると、図6に示されるように、設計パラメータの範囲が決定される。図6では、S/Sの百分率が50%以上であれば白色に、50%未満であれば灰色にして、色分けしている。
図6において、白色の領域を楕円とみなすと、この楕円の方程式は、下記の不等式(1)のように記述することができる。
従って、質量比(M/M)及び共振周波数比(Fn/Fn)が不等式(1)を満たす条件下で、振動発電機の周波数特性が広帯域化される。
不等式(1)を満たすように振動発電機を設計した際の周波数特性の計算例を示す。図7(A)は、図3において実線で囲んだ等高線図を拡大して示したものであり、図7(B)は、図7(A)に示した破線部における、環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。図7(B)からは、歩行の周波数2Hz及び走行の周波数3Hzに対し、発電量の周波数特性が広帯域化していることがわかる。
図8(A)は、図3において破線で囲んだ等高線図を拡大して示したものであり、図8(B)は、図8(A)に示した破線部における、環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。図8(B)に示されるような発電量の周波数特性を持つ振動発電機にすることで、例えば、人の歩行及び走行のように、低周波(歩行)で加速度が小さく、高周波(走行)で加速度が大きいような系においても、出力となる発電量の周波数特性を広帯域化かつフラットにすることができる。
もちろん、歩行及び走行以外の場合においても、環境振動の加速度の周波数特性に応じて、設計パラメータを上記の不等式(1)を満たす範囲内で選択することで、広帯域な周波数特性を持つ振動発電機を設計することができる。
[第4の実施形態]
図9は、第4の実施形態に係る振動発電機を概略的に示す断面図である。図9に示される振動発電機は、回転軸10、弾性部材20、弾性部材30、偏心錘40、偏心錘50、筐体60、増速部70、増速部80、発電部90、及び発電部100を備える。図9に示される振動発電機は、図2に示される振動発電機に増速部80及び発電部100を追加したものに相当する。本実施形態では、第2の実施形態と同じ部分についての説明を省略し、第2の実施形態からの変更点について説明する。
筐体60は、回転軸10、弾性部材20、弾性部材30、偏心錘40、偏心錘50、増速部70、増速部80、発電部90、及び発電部100を収容する。筐体60は、底面部62と、底面部62に対向する上面部64と、底面部62及び上面部64を連結する周面部(図示せず)と、底面部62に設けられた据付部品61と、を含む。
回転軸10の一端部は増速部80に接続され、その他端部が増速部70に接続されている。増速部80は発電部100に接続され、発電部100は筐体60の底面部62に取り付けられている。増速部80は、回転軸10の回転を増速して発電部100に伝達する。発電部100は、回転軸10の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する。発電部100は、増速部80によって増速された回転により発電する。発電部100としては、例えば、電磁誘導方式の発電機又は静電誘導方式の発電機を使用することができる。なお、第1の実施形態の変形例において説明したものと同様の理由により、本実施形態において増速部70、80を設けない設計も可能である。
図10(A)及び(B)は、発電部90及び発電部100が接続される電気的接続回路を概略的に示している。図10(A)及び(B)に示されるように、この電気的接続回路は、スイッチ110、120、130、140、150、及び電力取り出し回路160を含む。スイッチ110、120、130、140、150は、機械的スイッチであってもよく、電気的スイッチであってもよい。
スイッチ110は、発電部90と電力取り出し回路160とを電気的に接続する第1配線に設けられている。スイッチ120は、発電部90と電力取り出し回路160とを電気的に接続する第2配線に設けられている。スイッチ130は、発電部100と電力取り出し回路160とを電気的に接続する第3配線に設けられている。スイッチ140は、発電部90と電力取り出し回路160とを電気的に接続する第4配線に設けられている。スイッチ150は、第2配線と第3配線とを電気的に接続する第5配線に設けられている。
図10(A)は、スイッチ110、120をON、スイッチ130、140、150をOFFにした状態を示しており、電力取り出し回路160に流れる電流は発電部90によって発生する。図10(B)は、スイッチ110、140、150をON、スイッチ120、130をOFFにした状態を示しており、電力取り出し回路160に流れる電流は発電部90及び発電部100によって発生する。すなわち、スイッチ110、120、130、140、150のON/OFFを制御することにより、2水準の電気粘性を選択することが可能である。
なお、発電部に発電用コイルを多数設置し、それらのコイルの導線の接続を変更することにより、多水準の電気粘性を選択することも可能である。この場合、第1の実施形態などのように1つの発電部を備える振動発電機であっても、多水準の電気粘性を選択することが可能である。選択は、例えば、環境振動の周波数に基づいて実行される。環境振動の周波数は、例えば、加速度センサを用いて検出することができる。
図11(A)は、図3において実線で囲んだ等高線図を拡大して示したものであり、図11(B)は、図11(A)の破線部(電気的減衰比が0.1である場合)における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフであり、図11(B)は、図11(A)の実線部(電気的減衰比が0.7である場合)における環境振動の周波数に対する発電量を示すグラフである。
図11(B)に示されるように、電気粘性が小さい場合、発電量のピークは、環境振動の周波数が2Hz程度のときに現れる。一方、図11(C)に示されるように、電気粘性が大きい場合、発電量のピークは、環境振動の周波数が3Hz程度のときに現れる。このように、電気粘性を変更することは、振動発電機の周波数特性を調整することに対応する。例えば、人の歩行時には、振動発電機を図11(B)の状態にし、走行時には、振動発電機を図11(C)の状態にすることにより、歩行と走行のどちらの場合においても効率良く発電することが可能となる。
さらに、振動発電機の共振周波数の調整がスイッチのON/OFFによって可能であるので、調整に必要な電力も小さい。
以上のように、本実施形態に係る振動発電機は、第2の実施形態に係る振動発電機に発電部を追加している。これにより、多水準の電気粘性を選択することが可能となる。その結果、より効率よく発電を行うことができる。
[第5の実施形態]
図12は、第5の実施形態に係る振動発電機を概略的に示す断面図である。図12に示される振動発電機は、図1に示される振動発電機と同様の構成要素を備える。第5の実施形態は、偏心錘40の形状及び配置が第1の実施形態と異なっている。第1の実施形態では、図1に示されるように、偏心錘40の断面形状がT字型である。一方、第5の実施形態では、図12に示されるように、偏心錘40の断面形状がL字型である。これにより、偏心錘40の部位42が増速部70と発電部90の一部とに対向するように偏心錘40を配置することが可能となる。この結果、振動発電機の厚みを薄くすることができる。さらに、弾性部材20を偏心錘40と増速部70との間に配置してもよい。
図13は、本実施形態に係る振動発電機を概略的に示す正面図である。図13では、筐体60、回転軸10、弾性部材20、増速部70の図示が省略されている。発電量解析の結果から偏心錘40の回転量θbは、外部振動の加速度がある程度大きくなった場合でも、105度程度で飽和することが分かっている。このことから、図13に示される領域Aには、偏心錘40が到達しない。このため、領域Aは不要な空間である。従って、筐体を、この空間を除外した形状に形成するとすることで、振動発電機の小型化を実現することができる。或いは、この空間は、電気回路などの付属構造物を配置するために使用されてもよい。
上述した実施形態の少なくとも1つに係る振動発電機は、回転軸と、回転軸に接続された偏心錘と、回転軸を筐体に接続する弾性部材と、回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、を備える。この構造によれば、偏心錘の揺動運動が共振により増幅され、さらに、偏心錘が筐体に衝突することがない。その結果、効率良く発電することができる。
本発明のいくつかの実施形態を説明したが、これらの実施形態は、例として提示したものであり、発明の範囲を限定することは意図していない。これら新規な実施形態は、その他の様々な形態で実施されることが可能であり、発明の要旨を逸脱しない範囲で、種々の省略、置き換え、変更を行うことができる。これら実施形態やその変形は、発明の範囲や要旨に含まれるとともに、特許請求の範囲に記載された発明とその均等の範囲に含まれる。
10…回転軸、20,30…弾性部材、40,50…偏心錘、60…筐体、70,80…増速部、90,100…発電部。

Claims (7)

  1. 回転軸と、
    前記回転軸に接続された第1の偏心錘と、
    一端部が筐体に接続され、他端部が前記回転軸または前記第1の偏心錘に接続された第1の弾性部材と、
    前記回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する第1の発電部と、
    を具備する振動発電機。
  2. 前記回転軸の回転を増速して前記第1の発電部に伝達する増速部をさらに具備し、
    前記回転軸は、前記増速部を介して前記第1の発電部に接続され、前記第1の発電部は、電磁誘導方式の発電機を備える、請求項1に記載の振動発電機。
  3. 前記回転軸に接続された第2の偏心錘と、
    一端部が前記第1の偏心錘に接続され、他端部が前記回転軸または前記第2の偏心錘に接続された第2の弾性部材と、
    をさらに具備し、前記第1の弾性部材の前記他端部は、前記第1の偏心錘に接続される、請求項1又は2に記載の振動発電機。
  4. 前記第1の偏心錘の質量と前記第2の偏心錘の質量との比、並びに、前記第1の偏心錘及び前記第1の弾性部材により決まる共振周波数と前記第2の偏心錘及び前記第2の弾性部材により決まる共振周波数との比は、電気的減衰比と環境振動の周波数とを2軸に設定した発電量のグラフにおける前記環境振動の周波数が2Hzから3Hzまでの範囲において、発電量が最大発電量の35%以上となる領域が領域全体の50%以上を占めるという条件を満たすように決定される、請求項3に記載の振動発電機。
  5. 前記第1の偏心錘の質量をM、前記第2の偏心錘の質量をM、前記第1の偏心錘及び前記第1の弾性部材により決まる共振周波数をFn、前記第2の偏心錘及び前記第2の弾性部材により決まる共振周波数をFnと表すと、M、M、Fn、Fn
    を満たす、請求項3に記載の振動発電機。
  6. 前記第1の発電部は、複数のコイルを含み、発電に使用するコイルは、環境振動の周波数に応じて前記複数のコイルの中から選択される、請求項3乃至5のいずれか一項に記載の振動発電機。
  7. 前記回転軸の回転運動エネルギーを電気エネルギーに変換する第2の発電部と、
    前記第1の発電部及び前記第2の発電部の中から、電力取り出し回路に電気的に接続する少なくとも1つの発電部を選択する選択部と、
    をさらに具備する請求項1乃至6のいずれか一項に記載の振動発電機。
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Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10615726B2 (en) 2017-07-21 2020-04-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Power generation system
US10811949B2 (en) 2016-06-20 2020-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Vibration power generator with elastic members fixed to a housing and coils poistioned between magnets

Families Citing this family (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP6836430B2 (ja) 2017-03-21 2021-03-03 株式会社東芝 発電システム
US11381185B2 (en) * 2018-06-08 2022-07-05 Kabushiki Kaishatoshiba Power control circuit and power generation system including the same

Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012198203A (ja) * 2011-03-07 2012-10-18 Takion Co Ltd 回転体を用いた振動エネルギー変換発電システム
JP2013059148A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Seiko Instruments Inc 発電装置、電気機器および携帯型時計
JP2013059149A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Seiko Instruments Inc 発電装置、携帯型電気機器および携帯型時計

Family Cites Families (4)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP5193545B2 (ja) * 2007-09-27 2013-05-08 三洋電機株式会社 発電装置および電子機器
US20150054285A1 (en) * 2008-11-14 2015-02-26 Miles HOBDY Wave energy converter
JP5800707B2 (ja) * 2011-12-27 2015-10-28 シチズンホールディングス株式会社 発電装置およびそれを備えた発電機器
WO2015151996A1 (ja) * 2014-03-31 2015-10-08 シチズンホールディングス株式会社 電子機器

Patent Citations (3)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
JP2012198203A (ja) * 2011-03-07 2012-10-18 Takion Co Ltd 回転体を用いた振動エネルギー変換発電システム
JP2013059148A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Seiko Instruments Inc 発電装置、電気機器および携帯型時計
JP2013059149A (ja) * 2011-09-07 2013-03-28 Seiko Instruments Inc 発電装置、携帯型電気機器および携帯型時計

Cited By (2)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
US10811949B2 (en) 2016-06-20 2020-10-20 Kabushiki Kaisha Toshiba Vibration power generator with elastic members fixed to a housing and coils poistioned between magnets
US10615726B2 (en) 2017-07-21 2020-04-07 Kabushiki Kaisha Toshiba Power generation system

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