JP2016213971A - Power generator - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動によって発電を行う振動発電デバイスにて構成される発電装置に関するものである。 The present invention relates to a power generation apparatus including a vibration power generation device that generates power by vibration.
従来、特許文献1において、振動によって発電を行う発電装置が提案されている。この発電装置では、筒状の筐体内に移動磁石を配置すると共に、その移動磁石の移動方向の両側に移動磁石に反発する固定磁石および圧電素子を設け、移動磁石の移動に伴って固定磁石に加わる斥力が圧電素子に加わることで発電を行っている。また、この発電装置では、筐体のうち移動磁石の移動部位近辺を囲むように巻回された螺旋型コイルが設けられており、移動磁石の移動に伴う電磁誘導によってコイルに誘導起電力を発生させ、コイルでも発電が行われるようにしている。 Conventionally, in Patent Document 1, a power generation device that generates power by vibration has been proposed. In this power generation device, a moving magnet is arranged in a cylindrical casing, and fixed magnets and piezoelectric elements that repel the moving magnet are provided on both sides in the moving direction of the moving magnet, and the fixed magnet is moved along with the movement of the moving magnet. Electric power is generated by applying the repulsive force applied to the piezoelectric element. In addition, in this power generation device, a helical coil wound around the moving part of the moving magnet in the casing is provided, and an induced electromotive force is generated in the coil by electromagnetic induction accompanying the movement of the moving magnet. In addition, power is generated even in the coil.
しかしながら、筐体の内壁面を摺動面として移動磁石が移動させられる構成であることから、摺動構造の強度に伴う寿命の問題が生じる。また、筐体の周囲に巻回した螺旋型コイルであることから、コイル体格が大きくなる。つまり、コイルの径と巻き数とによって発電力が変化することから、発電力を高くしようとするとコイルの径が大きくなると共に巻き数が多くなり、コイル体格が大きくなってしまう。これにより、発電装置の大型化を招く。 However, since the moving magnet is moved with the inner wall surface of the housing as the sliding surface, there is a problem of the life due to the strength of the sliding structure. Moreover, since it is the helical coil wound around the housing | casing, a coil body size becomes large. That is, since the generated power changes depending on the diameter and the number of turns of the coil, when the generated power is increased, the diameter of the coil increases and the number of turns increases, and the coil size increases. Thereby, the enlargement of a power generator is caused.
本発明は上記点に鑑みて、磁石の摺動構造を用いることなく発電可能とすることで発電装置の寿命向上を図ると共に、コイル体格の小型化によって発電装置の小型化を実現することを目的とする。 SUMMARY OF THE INVENTION In view of the above, the present invention aims to improve the life of a power generation device by making it possible to generate power without using a magnet sliding structure, and to reduce the size of the power generation device by reducing the size of the coil body. And
上記目的を達成するため、請求項1に記載の発明では、固定部(2)と、固定部に一端側が支持された梁部(4)と、梁部の他端側に支持され、梁部と共に振動させられる錘部(6)と、錘部の振動方向に配置され、該錘部が当接させられることで該錘部の振動方向への移動を規制するスッパー部(7)と、梁部に取り付けられ、該梁部の変形に伴って変形させられることで発電を行う圧電素子(5)と、を備え、錘部に磁石(9)が備えられていると共に、ストッパー部にプリント基板に形成されたコイルパターンにより構成されるコイル(10)が備えられ、磁石とコイルとが対向配置されていて、磁石が備えられた錘部の振動に伴ってコイルでの発電が行われることを特徴としている。 In order to achieve the above object, according to the first aspect of the present invention, the fixing portion (2), the beam portion (4) supported at one end side by the fixing portion, and the beam portion supported at the other end side of the beam portion, A weight portion (6) that is vibrated together, a spar portion (7) that is disposed in a vibration direction of the weight portion and that restricts movement of the weight portion in the vibration direction by contacting the weight portion, and a beam And a piezoelectric element (5) that generates electricity by being deformed along with the deformation of the beam part, a magnet (9) is provided in the weight part, and a printed circuit board is provided in the stopper part. The coil (10) constituted by the coil pattern formed on the magnet is provided, the magnet and the coil are arranged so as to face each other, and the power generation in the coil is performed in accordance with the vibration of the weight portion provided with the magnet. It is a feature.
このように、梁部に取り付けた圧電素子による発電に加えて、錘部に備えた磁石とストッパー部に備えられたコイルとによる発電が両方とも行われるハイブリッド発電構造とされている。そして、磁石の移動がストッパー部によって規制されることから、梁部や圧電素子が変形し過ぎることを抑制でき、梁部や圧電素子の強度を確保することができる。したがって、従来のような摺動構造を用いることなく発電可能となり、摺動構造を用いる場合と比較して、発電装置の寿命向上を図ることが可能となる。 Thus, in addition to the power generation by the piezoelectric element attached to the beam portion, the hybrid power generation structure in which both the power generation by the magnet provided in the weight portion and the coil provided in the stopper portion is performed. Since the movement of the magnet is restricted by the stopper portion, it is possible to prevent the beam portion and the piezoelectric element from being deformed excessively, and the strength of the beam portion and the piezoelectric element can be ensured. Therefore, it is possible to generate power without using a conventional sliding structure, and it is possible to improve the life of the power generation device as compared with the case where a sliding structure is used.
また、プリント基板に備えたコイルによって発電を行うことができることから、コイル体格の小型化が図れ、発電装置の小型化を実現することが可能となる。 In addition, since power can be generated by the coil provided on the printed circuit board, the size of the coil can be reduced, and the power generator can be reduced in size.
よって、磁石の摺動構造を用いることなく発電可能にでき、発電装置の寿命向上を図ることができると共に、コイル体格の小型化によって発電装置の小型化を実現することが可能となる。 Therefore, it is possible to generate power without using a magnet sliding structure, and it is possible to improve the life of the power generation device, and it is possible to reduce the size of the power generation device by reducing the size of the coil body.
請求項5に記載の発明では、固定部(2)と、固定部に一端側が支持された梁部(4)と、梁部の他端側に支持され、梁部と共に振動させられる錘部(6)と、梁部の振動方向に配置され、該梁部が当接させられることで該梁部および錘部の振動方向への移動を規制するスッパー部(7)と、梁部に取り付けられ、該梁部の変形に伴って変形させられることで発電を行う圧電素子(5)と、を備え、梁部にプリント基板に形成されたコイルパターンにより構成されるコイル(10)が備えられていると共に、該コイルと対向する位置に磁石(9)が備えられており、梁部の振動に伴ってコイルでの発電が行われることを特徴としている。
In the invention according to
このように、梁部にプリント基板に形成されたコイルパターンにより構成されるコイルを備えつつ、該コイルと対向する位置に磁石を備えるようにしている。このような構造としても、梁部に取り付けた圧電素子による発電に加えて、磁石と梁部に備えられたコイルとによる発電が両方とも行われるハイブリッド発電構造とされる。これにより、請求項1と同様の効果を得ることができる。 As described above, the magnet is provided at a position facing the coil while the coil is formed of the coil pattern formed on the printed board in the beam portion. Such a structure is also a hybrid power generation structure in which, in addition to power generation by the piezoelectric element attached to the beam portion, power generation by both the magnet and the coil provided in the beam portion is performed. Thereby, the same effect as that of claim 1 can be obtained.
なお、上記各手段の括弧内の符号は、後述する実施形態に記載の具体的手段との対応関係の一例を示すものである。 In addition, the code | symbol in the bracket | parenthesis of each said means shows an example of a corresponding relationship with the specific means as described in embodiment mentioned later.
以下、本発明の実施形態について図に基づいて説明する。なお、以下の各実施形態相互において、互いに同一もしくは均等である部分には、同一符号を付して説明を行う。 Hereinafter, embodiments of the present invention will be described with reference to the drawings. In the following embodiments, parts that are the same or equivalent to each other will be described with the same reference numerals.
(第1実施形態)
本発明の第1実施形態にかかる発電装置について説明する。ここで説明する発電装置は、例えば車両に取り付けられるタイヤ内に取り付けられ、タイヤの回転に基づいて発電を行うものとして用いられる。例えば、発電装置は、ダイレクト式のタイヤ空気圧検出システム(以下、TPMS:Tire Pressure Monitoring Systemという)におけるタイヤ側装置の発電に用いられる。
(First embodiment)
A power generator according to a first embodiment of the present invention will be described. The power generation device described here is used, for example, as a device that is mounted in a tire mounted on a vehicle and generates power based on the rotation of the tire. For example, the power generation device is used for power generation of a tire-side device in a direct tire pressure detection system (hereinafter referred to as TPMS: Tire Pressure Monitoring System).
ダイレクト式のTPMSでは、タイヤ側に圧力センサ等のセンサが備えられた送信機を直接取り付けると共に、車体側にアンテナおよび受信機を備えた構成とされる。このような構成を用いて、TPMSでは、センサでの検出結果を含むデータを送信機から送信させると共に、アンテナを介して受信機にその検出結果を含むデータを受信させ、検出結果を解析することでタイヤ空気圧を検出している。このようなTPMSでは、タイヤ内というバッテリからの電力供給が困難な場所に送信機が取り付けられることから、タイヤ内に発電装置を設けてバッテリとは別に電力供給が行えるようにすることが望ましい。本実施形態の発電装置は、このようなダイレクト式のTPMSの送信機の電力供給用として適用されると好適である。 In the direct type TPMS, a transmitter having a sensor such as a pressure sensor is directly attached to the tire side, and an antenna and a receiver are provided on the vehicle body side. Using such a configuration, in TPMS, data including the detection result of the sensor is transmitted from the transmitter, and data including the detection result is received by the receiver via the antenna, and the detection result is analyzed. The tire pressure is detected at. In such a TPMS, since a transmitter is attached to a place in the tire where it is difficult to supply power from the battery, it is desirable to provide a power generation device in the tire so that power can be supplied separately from the battery. The power generation apparatus of the present embodiment is preferably applied for power supply of such a direct TPMS transmitter.
図1に示すように、発電装置1は、固定部2、支持基板3、梁部4、圧電素子5、錘部6およびストッパー部7などを有した構成とされている。
As shown in FIG. 1, the power generation device 1 is configured to include a
固定部2は、支持基板3、梁部4、圧電素子5、錘部6およびストッパー部7などの発電装置1の構成要素を支持すると共に、これらの構成要素をタイヤ内に固定するものとして用いられたケースであり、例えば金属によって形成されている。固定部2は、上面形状が矩形状に構成された枠状形状とされている。固定部2には、部分的に開口部2aが形成されており、この開口部2a内に支持基板3と共に梁部4や圧電素子5および錘部6が支持されている。また、固定部2の上端面および下端面のそれぞれにストッパー部7がネジ締めなどによって支持されている。
The
支持基板3は、梁部4と共に圧電素子5が搭載されると共に、圧電素子5で発電される電力の引出配線31などの各種配線パターンが形成され、例えばプリント基板によって構成されている。支持基板3に形成された引出配線31は、ボンディングワイヤ32、33を通じて後述する圧電素子5に備えられる第1、第2電極51、52に電気的に接続され、圧電素子5が発生させる起電力に基づく電流を取り出す。
The
また、支持基板3は、固定部2よりも外側まで延設されており、この固定部2よりも外側に延設された部分に整流蓄電回路部34や電源供給部品35が備えられている。支持基板3における固定部2よりも内側から外側まで延設された部分に至るまで、引出配線31を含む各種配線パターンが形成され、各種配線パターンに対して整流蓄電回路部34や電源供給部品35が電気的に接続されている。
The
整流蓄電回路部34は、圧電素子5から供給される電流を整流し、充電を行っている。例えば、整流蓄電回路部34は、ダイオードなどの整流素子と蓄電用のコンデンサなどによって構成されている。電源供給部品35は、圧電素子5などで発電した電力に基づいて整流蓄電回路部34や後述する整流蓄電回路部72での充電が行われると、これらを電源として電力供給がなされる部品であり、本実施形態の場合には、TPMSの送信機のマイクロコンピュータなどが電源供給部品35に該当する。
The rectifying power
梁部4は、例えば樹脂などによって構成されており、圧電素子5と共に支持基板3に例えば接着などによって貼り付けられることで支持されている。梁部4は、錘部6の片側に配置され、錘部6を片側で支持している。つまり、片側に配置された梁部4によって錘部6を支持した片持ち支持構造とされている。梁部4は、厚みなどに基づいてバネ定数が設定されており、支持基板3によって支持された一端を支点として、自由端とされている他端側がタイヤ回転に伴って振動させられるようになっている。この梁部4の他端には錘部6が貼り付けられており、この錘部6が錘となって、タイヤ回転に伴う振動の振幅が大きくなるようにしてある。
The
なお、ここでは、1枚の支持基板3によって梁部4を圧電素子5と共に支持しているが、これは単なる一例であり、他の構造であっても良い。例えば、支持基板3を第1基板と第2基板の2枚とし、これら第1、第2基板の間に梁部4を圧電素子5と共に挟持した構造としても良い。その場合、例えば、圧電素子5の両電極51、52が第1、第2基板の一方に設けられた引出配線もしくは両方に別々に設けられたそれぞれの引出配線に電気的に接続されるような形態とすれば、圧電素子5からの電力取り出しを行うことができる。
Here, the
圧電素子5は、梁部4に貼り付けなどによって取り付けられ、梁部4と共に変形することで発電を行う。具体的には、圧電素子5は、第1電極51および第2電極52と、これら第1電極51と第2電極52の間に配置された圧電膜53によって構成されている。圧電素子5の第1電極51と第2電極52は、それぞれが支持基板3に形成された異なる引出配線31に電気的に接続されている。
The
このように構成される圧電素子5は、梁部4の振動に伴って変形させられると、その変位に伴って圧電膜53の圧電効果により第1電極51と第2電極52の間に起電力を発生させる。この起電力によって整流蓄電回路部34での充電が行われる。
When the
錘部6は、梁部4の振動を大きくするための錘として機能する。本実施形態の場合には、錘部6は、磁石9を構成する磁石部としても機能しており、ここでは錘部6全体を磁石9によって構成している。錘部6は、梁部4の変形によって両ストッパー部7側に向かって振幅するように移動させられ、錘部6を構成する磁石9は、その移動方向の一方側がN極に着磁され、他方側がS極に着磁されている。本実施形態の場合、磁石9のうち図1の紙面上方をN極、紙面下方をS極に着磁してある。タイヤ回転に伴って図1中において上下振動させられ、この磁石9が錘として機能することで梁部4の振動の振幅が大きくなる。これにより、圧電素子5での発電量が大きくなり、より大きな電力を得ることができる。
The
なお、錘部6の振動の共振周波数は、錘部6の重さや固定部2が梁部4を支持している支持点から錘部6の重心点までの距離に応じて決まる。このため、これらのパラメータを適宜調整することで、錘部6の振動の共振周波数を調整することが可能である。
The resonance frequency of the vibration of the
ストッパー部7は、錘部6の移動を規制するものであり、固定部2に貼り付けられることで非振動時の錘部6から所定距離離れた位置に配置され、錘部6が図1中における上下振動を行ったときに当接することで錘部6の移動を規制する。ストッパー部7は、固定部2の両端それぞれに設けられており、共に同様の構成とされている。また、本実施形態の場合、ストッパー部7によってコイル10を構成しており、ここではコイル10を積層基板型コイルとしている。
The
図2に示すように、積層基板型コイルは、熱可塑性樹脂により構成された基材の表面に導体にて構成された渦巻状のコイルパターンが形成されたものを複数枚重ね合わせた多層プリント基板によって構成されている。各コイルパターンの先端同士は導体で接続されており、積層基板型コイルにより、渦巻状に巻回されたコイルが複数重ね合わされたのと同じ構造とされている。そして、渦巻状のコイルパターンの中心位置と磁石9の着磁中心とが対応するように、ストッパー部7が固定部2に貼り付けられている。
As shown in FIG. 2, the multilayer substrate type coil is a multilayer printed circuit board in which a plurality of spiral coil patterns composed of conductors are formed on the surface of a base material composed of a thermoplastic resin. It is constituted by. The ends of the coil patterns are connected by a conductor, and have the same structure as a plurality of coils wound in a spiral shape by a laminated substrate type coil. And the
一般的な多層プリント基板は、熱硬化性樹脂を基材としたものであるが、熱可塑性樹脂を基材として用いることで多層プリント基板をフレキシブル基板とすることができる。このため、複数の基材を重ね合わせても、基材割れが発生することを抑制できるし、より多数の基材を重ね合わせた巻き数の多いコイルを実現しつつも、厚みを薄く抑えることもできる。このような積層基板型コイルとすることで、従来のような筐体の周囲に巻回させた螺旋型コイルと比較して、コイル体格の小型化を図ることも可能となる。 A general multilayer printed circuit board uses a thermosetting resin as a base material, but the multilayer printed circuit board can be used as a flexible substrate by using a thermoplastic resin as a base material. For this reason, even if a plurality of base materials are superposed, the occurrence of base material cracking can be suppressed, and the thickness can be kept thin while realizing a coil with a large number of turns in which a large number of base materials are superposed. You can also. By using such a laminated substrate type coil, it is possible to reduce the size of the coil body as compared with a conventional helical coil wound around a casing.
コイル10の配置場所は、上記した錘部6と対向する位置、つまり磁石9と対向する位置とされている。このため、タイヤ回転に伴って磁石9が図1中の紙面上下方向に移動させられると、コイル10との間の距離が変動し、コイル10に電磁誘導に伴う誘導起電力が発生する。
The
ストッパー部7に設けられたコイル10は、引出配線71を通じて整流蓄電回路部72と電気的に接続されている。そして、引出配線71を介して、コイル10で発電した電力が整流蓄電回路部34と同様の構成とされた整流蓄電回路部72に伝えられ、整流蓄電回路部72での充電が行われる。整流蓄電回路部72は、引出配線73およびボンディングワイヤ74を介して支持基板3に形成された引出配線31に接続されており、これらを通じて電源供給部品35に電気的に接続されている。このため、整流蓄電回路部72で充電された電力が電源供給部品35に供給されるようになっている。
The
なお、上記したような積層基板型コイルは、例えばPALAP(Patterned Prepreg Lay-Up Processの略称:PALAPは登録商標)によって形成可能である。PALAPは、熱可塑性樹脂の基材の表面に配置した導体をエッチングによってパターニングしたのち基材に穴空けして穴内に樹脂レス金属ペーストを充填したもの複数用意し、それらを重ね合わせ(レイアップ)て一括プレスしたものである。PALAPは、導体をパターニングした導体パターンに加えて、電子部品を内蔵できることから、コンデンサ部品などを備えることもできる。したがって、PALAP内に上記した整流蓄電回路部72を内蔵することも可能である。そして、PALAPは、1層が50μm程度と薄いことから、積層数を多くしても全体の厚みを薄く抑えることが可能となり、巻線数を多くすることが可能となる。よって、コイル10の厚みを抑えつつ発電力を大きくできる。
Note that the laminated substrate type coil as described above can be formed by, for example, PALAP (abbreviation of Patterned Prepreg Lay-Up Process: PALAP is a registered trademark). PALAP is prepared by patterning a conductor placed on the surface of a thermoplastic resin base material by etching, then making holes in the base material and filling the holes with resin-less metal paste, and overlaying them (layup) Are all pressed together. Since PALAP can incorporate an electronic component in addition to a conductor pattern obtained by patterning a conductor, it can also include a capacitor component. Therefore, it is possible to incorporate the above-described rectifying power
以上のようにして、本実施形態にかかる発電装置1が構成されている。このような発電装置1は、例えばタイヤのトレッドの裏面に貼り付けられる。例えば、発電装置1をタイヤの遠心方向の力によって発電させる場合、ストッパー部7が備えられた一面がタイヤのトレッドの裏面に貼り付けられる。また、発電装置1を回転方向(接線方向)の力によって発電させる場合、固定部2の一面がタイヤのトレッドの裏面に貼り付けられる。
As described above, the power generation apparatus 1 according to the present embodiment is configured. Such a power generator 1 is attached to, for example, the back surface of a tread of a tire. For example, when the power generation apparatus 1 is caused to generate power by the force in the centrifugal direction of the tire, one surface provided with the
続いて、本実施形態にかかる発電装置1の作動について、TPMSの作動と関連付けて説明する。 Subsequently, the operation of the power generation device 1 according to the present embodiment will be described in association with the operation of the TPMS.
タイヤが回転させられると、その遠心方向の力もしくは回転方向(接線方向)の力によって梁部4が振動させられ、それに伴って圧電素子5も変形させられる。このとき、錘部6が備えられていることから、錘部6が錘として機能することで、梁部4や圧電素子5の変形量を大きくすることが可能となる。
When the tire is rotated, the
そして、このときの圧電素子5の変形により、圧電素子5に備えられた圧電膜53の圧電効果により第1電極51と第2電極52の間に起電力が発生させられる。これにより、整流蓄電回路部34での充電が行われる。
Then, due to the deformation of the
また、錘部6の磁石9の振動によってコイル10でも電磁誘導による誘導起電力が発生させられ、発電が行われる。これにより、整流蓄電回路部72での充電も行われる。
In addition, an induced electromotive force due to electromagnetic induction is also generated in the
これにより、充電された整流蓄電回路部34、72を電源として用いて、TPMSの送信機のマイクロコンピュータが起動させられると共に、送信機に備えられた圧力センサなどのセンサによる圧力検出などが行われる。そして、マイクロコンピュータにより、圧力検出結果が信号処理されて検出結果を含むデータが作成される。その後、所定の送信周期が来ると、充電された整流蓄電回路部34、72を電源として、そのエネルギーを用いて無線通信により検出結果を含むデータが送信される。これが車体側に備えられたアンテナを通じて受信機に入力される。このデータが解析されることで、受信機でタイヤ空気圧が検出される。
As a result, the charged rectifying and accumulating
以上説明したように、本実施形態の発電装置1では、梁部4に貼り付けた圧電素子5による発電に加えて、錘部6に備えた磁石9とストッパー部7を構成する多層プリント基板に備えたコイル10とによる発電が両方とも行われるハイブリッド発電構造とされている。そして、錘部6の移動がストッパー部7によって規制されることから、梁部4や圧電素子5が変形し過ぎることを抑制でき、梁部4や圧電素子5の強度を確保することができる。したがって、従来のような摺動構造を用いることなく発電可能となり、摺動構造を用いる場合と比較して、発電装置1の寿命向上を図ることが可能となる。
As described above, in the power generation device 1 of the present embodiment, in addition to the power generation by the
また、多層プリント基板に備えたコイル10によって発電を行うことができることから、コイル体格の小型化が図れ、発電装置1の小型化を実現することが可能となる。
In addition, since power can be generated by the
よって、磁石の摺動構造を用いることなく発電可能にでき、発電装置1の寿命向上を図ることができると共に、コイル体格の小型化によって発電装置1の小型化を実現することが可能となる。 Therefore, it is possible to generate electric power without using a magnet sliding structure, and it is possible to improve the life of the power generation device 1 and to reduce the size of the power generation device 1 by reducing the size of the coil body.
(第2実施形態)
本発明の第2実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して錘部6の支持構造を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Second Embodiment)
A second embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the support structure of the
図3に示すように、本実施形態では、錘部6の両側共に梁部4を介して固定部2に支持された両持ち支持構造とされている。このような両持ち支持構造であっても、第1実施形態のような片持ち支持構造とする場合と同様の効果を得ることができる。そして、このような両持ち支持構造とする場合には、錘部6の両側の圧電素子5によって発電を行うことができることから、さらに発電装置1による発電量を増やすことが可能となる。
As shown in FIG. 3, in the present embodiment, both sides of the
(第3実施形態)
本発明の第3実施形態について説明する。本実施形態は、第1実施形態に対して梁部4や錘部6およびストッパー部7などの構造を変更したものであり、その他については第1実施形態と同様であるため、第1実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Third embodiment)
A third embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the structure of the
図4に示すように、本実施形態では、梁部4によってコイル10を構成している。具体的には、梁部4を第1実施形態で説明したようなフレキシブル基板にて構成される積層基板型コイルとし、フレキシブル基板を梁として機能させている。フレキシブル基板のバネ定数は、フレキシブル基板の厚み、すなわち重ね合わせる基材の層数などによって決まることから、フレキシブル基板の厚みを調整することで、所望のバネ定数の梁部4を得ることができる。なお、図示していないが、梁部4に備えられたコイル10は、支持基板3に形成された引出配線に電気的に接続されており、この引出配線を通じて整流蓄電回路部への充電を行っている。
As shown in FIG. 4, in this embodiment, a
また、本実施形態では、錘部6を単なる錘として機能させ、磁石9についてはストッパー部7のうち梁部4と対向する位置、つまりコイル10と対向する位置に配置してある。そして、上記したように、梁部4に備えられたコイル10の中心、つまり渦巻状のコイルパターンの中心位置と磁石9の着磁中心とが対応するように磁石9がストッパー部7に貼り付けられている。一方のストッパー部7に貼り付けられた側の磁石9については、コイル10側がN極となるように着磁され、他方のストッパー部7に貼り付けられた側の磁石9については、コイル10側がS極となるように着磁されている。
Further, in the present embodiment, the
また、本実施形態では、磁石9をストッパー部7の一部としても機能させている。すなわち、梁部4が振動させられて振動が大きくなると、梁部4もしくは圧電素子5がストッパー部7としての磁石9に当接することで、錘部6や梁部4などの移動を規制するようになっている。
In this embodiment, the
このように、梁部4にコイル10を備え、梁部4の移動に伴うコイル10の移動によってコイル10での発電が行われるようにしても良い。また、このように梁部4をコイル10が備えられたフレキシブル基板によって構成しているため、梁部4とコイル10とを共通化させられる。さらに、磁石9をストッパー部7としても機能させている。このようにすれば、部品点数の削減を図ることが可能となり、発電装置1の製品コスト削減を図ることもできる。
As described above, the
(第4実施形態)
本発明の第4実施形態について説明する。本実施形態は、第1〜第3実施形態に対してコイル10の構造を変更したものであり、その他については第1〜第3実施形態と同様であるため、第1〜第3実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fourth embodiment)
A fourth embodiment of the present invention will be described. In the present embodiment, the structure of the
本実施形態でも、コイル10を積層基板型コイルによって構成しているが、コイル10を構成するコイルパターンを図5に示す形状に変更している。具体的には、一部が切り欠かれた枠体形状のコイルパターンとし、それを重ね合わせた螺旋型コイルによってコイル10を構成している。各層のコイルパターンの切り欠かれた部分の一端側をその上層に位置するコイルパターンの他端側に接続しており、最下層のコイルパターンのうちの他端側および最上層のコイルパターンのうちの一端側を図示しない引出配線に接続している。
Also in this embodiment, although the
このように、螺旋型コイルによってコイル10を構成することもできる。このような構成とした場合、コイル10を螺旋型コイルとしているものの、積層基板型コイルであることから、厚みを薄く抑えることができ、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
Thus, the
(第5実施形態)
本発明の第5実施形態について説明する。本実施形態も、第1〜第3実施形態に対してコイル10の構造を変更したものであり、その他については第1〜第3実施形態と同様であるため、第1〜第3実施形態と異なる部分についてのみ説明する。
(Fifth embodiment)
A fifth embodiment of the present invention will be described. In this embodiment, the structure of the
本実施形態でも、コイル10を積層基板型コイルによって構成しているが、コイル10を構成するコイルパターンを図6に示す形状に変更している。具体的には、二層の基材の表面に形成したコイルパターンをそれぞれ複数の短冊を円に沿って一定角度間隔で配置したレイアウトとしてある。下層側の各短冊は、円の中心から各短冊のうち円の中心に近い側の端部を通過する径方向の直線に対して同じ角度傾斜して設けられ、上層側の各短冊は、その直線に対して下層側の各短冊と周方向の反対方向において同じ角度傾斜して設けられている。下層側の短冊のうち円の中心から遠い側の端部と上層側の短冊のうち円の中心から遠い側の端部同士が電気的に接続され、下層側の短冊のうち円の中心から近い側の端部と上層側の短冊のうち円の中心から近い側の端部同士が電気的に接続されている。そして、上層側の短冊のうちの2つについては、一方の端部を下層側の短冊に接続せず、図示しない引出配線に接続している。
Also in this embodiment, although the
このような構造によってコイル10を構成することもできる。このような構成とした場合も、コイル10が積層基板型コイルであることから、厚みを薄く抑えることができ、上記各実施形態と同様の効果を得ることができる。
The
(他の実施形態)
本発明は上記した実施形態に限定されるものではなく、特許請求の範囲に記載した範囲内において適宜変更が可能である。
(Other embodiments)
The present invention is not limited to the embodiment described above, and can be appropriately changed within the scope described in the claims.
例えば、上記第1〜第3実施形態では、コイル10を多層プリント基板にて構成される積層基板型コイルとしているが、単層のプリント基板にて構成されるコイルであっても良い。例えば、図2に示した渦巻型のコイルパターンの1層のみによってコイル10を構成しても良い。
For example, in the first to third embodiments, the
また、上記第3実施形態では、錘部6を単なる錘としてしか機能させていないが、第1、第2実施形態と組み合わせ、錘部6も磁石9とし、ストッパー部7にコイル10を備えるようにすれば、さらに発電量を増やすことが可能となる。また、上記第3実施形態において、ストッパー部7を磁石9によって構成したが、ストッパー部7と磁石9とを別部材で構成しても良い。
Moreover, in the said 3rd Embodiment, although the
また、上記第1、第2実施形態では、錘部6を磁石9とする場合に、錘部6の全体を磁石9としているが、全体を磁石9とせずに、コイル10と対向する部分のみを磁石9としても良い。例えば、図7に示すように、錘部6の中心部を金属などの錘板61とし、錘板61の両側に磁石9を配置した構造としても良い。その場合、錘板61の重さによって錘部6の全体としても重さを調整できることから、錘板61の重さを調整することで、錘部6の共振周波数を調整することができる。
Moreover, in the said 1st, 2nd embodiment, when the
また、第3実施形態では、磁石9をストッパー部7の一部としても機能させているが、錘部6がストッパー部7のうち磁石9とは別の部分に当接することで錘部6の移動を規制するようにしても良い。
Moreover, in 3rd Embodiment, although the
さらに、上記各実施形態において、コイル10による発電力を向上させるために、コイル10を磁性体内蔵型にすると好ましい。例えば、図8に示すように、第1実施形態において、コイル10の中心に磁性体10aを配置することで、磁性体内蔵型のコイル10とすることができる。なお、PALAPは、コイル10の導体部分を構成する導体パターンに加えて、磁性体10aを内蔵することもできることから、PALAPによって磁性体内蔵型のコイル10を構成すると好ましい。このように、PALAPによって磁性体内蔵型のコイル10を構成することで、コイル10の厚みを抑えつつ発電力をより大きくすることが可能となる。
Further, in each of the above embodiments, in order to improve the power generation by the
1 発電装置
2 固定部
3 支持基板
4 梁部
5 圧電素子
6 錘部
7 ストッパー部
9 磁石
10 コイル
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1
Claims (7)
前記固定部に一端側が支持された梁部(4)と、
前記梁部の他端側に支持され、前記梁部と共に振動させられる錘部(6)と、
前記錘部の振動方向に配置され、該錘部が当接させられることで該錘部の振動方向への移動を規制するスッパー部(7)と、
前記梁部に取り付けられ、該梁部の変形に伴って変形させられることで発電を行う圧電素子(5)と、を備え、
前記錘部に磁石(9)が備えられていると共に、前記ストッパー部にプリント基板に形成されたコイルパターンにより構成されるコイル(10)が備えられ、前記磁石と前記コイルとが対向配置されていて、前記磁石が備えられた前記錘部の振動に伴って前記コイルでの発電が行われることを特徴とする発電装置。 A fixing part (2);
A beam part (4) supported at one end by the fixed part;
A weight portion (6) supported on the other end side of the beam portion and vibrated together with the beam portion;
A spar portion (7) that is disposed in the vibration direction of the weight portion and restricts the movement of the weight portion in the vibration direction by contacting the weight portion;
A piezoelectric element (5) attached to the beam portion and generating power by being deformed along with the deformation of the beam portion,
The weight portion is provided with a magnet (9), and the stopper portion is provided with a coil (10) constituted by a coil pattern formed on a printed circuit board, and the magnet and the coil are arranged to face each other. The power generation apparatus is characterized in that power is generated by the coil in accordance with the vibration of the weight portion provided with the magnet.
前記多層プリント基板は、熱可塑性樹脂を基材としたフレキシブル基板によって構成されていることを特徴とする請求項1ないし3のいずれか1つに記載の発電装置。 The coil is a multilayer substrate type coil configured by using the printed circuit board as a multilayer printed circuit board,
The power generator according to any one of claims 1 to 3, wherein the multilayer printed board is configured by a flexible board having a thermoplastic resin as a base material.
前記固定部に一端側が支持された梁部(4)と、
前記梁部の他端側に支持され、前記梁部と共に振動させられる錘部(6)と、
前記梁部の振動方向に配置され、該梁部が当接させられることで該梁部および前記錘部の振動方向への移動を規制するスッパー部(7)と、
前記梁部に取り付けられ、該梁部の変形に伴って変形させられることで発電を行う圧電素子(5)と、を備え、
前記梁部にプリント基板に形成されたコイルパターンにより構成されるコイル(10)が備えられていると共に、該コイルと対向する位置に磁石(9)が備えられており、前記梁部の振動に伴って前記コイルでの発電が行われることを特徴とする発電装置。 A fixing part (2);
A beam part (4) supported at one end by the fixed part;
A weight portion (6) supported on the other end side of the beam portion and vibrated together with the beam portion;
A spar portion (7) that is arranged in the vibration direction of the beam portion and restricts movement of the beam portion and the weight portion in the vibration direction by being brought into contact with the beam portion;
A piezoelectric element (5) attached to the beam portion and generating power by being deformed along with the deformation of the beam portion,
A coil (10) constituted by a coil pattern formed on a printed circuit board is provided on the beam portion, and a magnet (9) is provided at a position facing the coil, and the beam portion is subjected to vibration. A power generator is characterized in that power is generated by the coil.
前記多層プリント基板は、熱可塑性樹脂を基材としたフレキシブル基板によって構成されており、
前記梁部は、前記フレキシブル基板によって構成されていることを特徴とする請求項5に記載の発電装置。 The coil is a multilayer substrate type coil configured by using the printed circuit board as a multilayer printed circuit board,
The multilayer printed board is constituted by a flexible board based on a thermoplastic resin,
The power generator according to claim 5, wherein the beam portion is configured by the flexible substrate.
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---|---|---|---|---|
US20160065095A1 (en) * | 2014-09-01 | 2016-03-03 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Piezoelectric energy harvester and wireless switch including the same |
US20160065096A1 (en) * | 2014-09-01 | 2016-03-03 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Piezoelectric energy harvester and wireless switch including the same |
Families Citing this family (8)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
CN107317516B (en) * | 2017-08-17 | 2018-12-25 | 浙江师范大学 | A kind of boat-carrying self-powered positioning and tracking device |
CN107332471B (en) * | 2017-08-17 | 2019-01-18 | 浙江师范大学 | A kind of vehicle-mounted vibrating electricity generator of low frequency |
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CN107947633B (en) * | 2017-12-08 | 2019-08-16 | 东南大学 | Piezoelectric-electrcombinedc combinedc vibrational energy collector and preparation method thereof |
CN108054952B (en) * | 2017-12-08 | 2019-11-05 | 东南大学 | A kind of piezoelectric-electrcombinedc combinedc vibrational energy collector and preparation method thereof |
CN111817603A (en) * | 2020-07-07 | 2020-10-23 | 安徽理工大学 | Double-acting piezomagnetic coupling vibration energy harvester with main magnet and auxiliary magnet |
CN112117935B (en) * | 2020-09-30 | 2024-06-21 | 广州大学 | Vortex-induced resonance composite power generation device |
CN112532105A (en) * | 2020-10-29 | 2021-03-19 | 西北工业大学 | Novel piezoelectric-electromagnetic composite energy capture structure based on tire deformation |
Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007504789A (en) * | 2003-08-28 | 2007-03-01 | ユニバーシティ、オブ、サウサンプトン | Electromagnetic device for converting mechanical vibration energy into electric energy and method for manufacturing the same |
JP2012191786A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Casio Comput Co Ltd | Power generation device |
WO2013121759A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | パナソニック株式会社 | Piezoelectric resonator |
JP2014003733A (en) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Canon Inc | Vibration wave driving device |
-
2015
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-
2016
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Patent Citations (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
JP2007504789A (en) * | 2003-08-28 | 2007-03-01 | ユニバーシティ、オブ、サウサンプトン | Electromagnetic device for converting mechanical vibration energy into electric energy and method for manufacturing the same |
JP2012191786A (en) * | 2011-03-11 | 2012-10-04 | Casio Comput Co Ltd | Power generation device |
WO2013121759A1 (en) * | 2012-02-16 | 2013-08-22 | パナソニック株式会社 | Piezoelectric resonator |
JP2014003733A (en) * | 2012-06-15 | 2014-01-09 | Canon Inc | Vibration wave driving device |
Cited By (4)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US20160065095A1 (en) * | 2014-09-01 | 2016-03-03 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Piezoelectric energy harvester and wireless switch including the same |
US20160065096A1 (en) * | 2014-09-01 | 2016-03-03 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Piezoelectric energy harvester and wireless switch including the same |
US9876445B2 (en) * | 2014-09-01 | 2018-01-23 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Piezoelectric energy harvester and wireless switch including the same |
US10050565B2 (en) * | 2014-09-01 | 2018-08-14 | Samsung Electro-Mechanics Co., Ltd. | Piezoelectric energy harvester and wireless switch including the same |
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