JP2017063546A - 電磁変換装置及びアクチュエータ及びポンプ - Google Patents

Abstract

【課題】小型化を図りつつ安定した発電を行う。
【解決手段】運動エネルギーを電気エネルギーに変換又は電気エネルギーを運動エネルギーに変換する電磁変換装置であって、コアと、前記コアと磁気的に結合される磁石と、前記磁石が配設されたヨークと、前記コアと前記ヨークを配置した固定部と、前記ヨークを支持し弾性変形することにより前記磁石を前記コアに対して変位させる弾性部材とを有し、前記弾性部材は両端を固定部に固定し、前記磁石と前記ヨークは前記弾性部材の延在方向の軸回りに回動可能な構成とする。
【選択図】 図３

Description

本発明は、電磁変換装置及びアクチュエータ及びポンプに関する。

例えば、運動エネルギーを電気エネルギーに変換又は電気エネルギーを運動エネルギーに変換する電磁変換装置として、コイルに対して磁石を回転させることによりコイルを貫く磁束を変化させ、これにより発電を行う発電装置が知られている（特許文献１）。特許文献１に係る発電装置は、単極着磁の磁石と、この磁石を支持すると共にコイルに対して回転させる支軸機構を含んだ構造となっている。

特開２０１３−０２１７４６号公報

しかしながら、特許文献１に記載された電磁変換装置は、支軸機構を有している。支持機構を設けた場合、軸部及び軸受が必要となることから組み立て性が悪くなる。また、軸受機構内に軸摺動部が存在するため、摩擦により信頼性が低下するおそれがある。

本発明のある態様の例示的な目的の一つは、組み立て性及び信頼性の向上を図った電磁変換装置及びアクチュエータ及びポンプを提供することにある。

本発明のある態様によると、
運動エネルギーを電気エネルギーに変換又は電気エネルギーを運動エネルギーに変換する電磁変換装置であって、
コイル（８１Ａ〜８１Ｄ）が配設されたコア（８２Ａ〜８２Ｄ）と、
前記コア（８２Ａ〜８２Ｄ）と磁気的に結合される磁石（９３）と、
前記磁石（９３）が配設されたヨーク（９１）と、
前記コア（８２Ａ〜８２Ｄ）と前記ヨーク（９１）を配置した固定部（２１Ａ）と、
前記ヨーク（９１）を支持し、弾性変形することにより前記磁石（９３）を前記コア（８２Ａ〜８２Ｄ）に対して変位させる弾性部材（９２Ａ）とを有し、
前記弾性部材（９２Ａ）は、固定部（２１Ａ）に両端が固定され、
前記磁石（９３）と前記ヨーク（９１）を前記弾性部材（９２Ａ）の延在方向の軸回りに回動可能とする。

なお、上記参照符号は、あくまでも参考であり、これによって、特許請求の範囲の記載が限定されるものではない。

本発明のある態様によると、組み立て性及び信頼性の向上を図ることができる。

電磁変換装置の第１実施形態である発電装置の斜視図である。 電磁変換装置の第１実施形態である発電装置の断面図である。 電磁変換装置の第１実施形態である発電装置の分解斜視図である。 電磁変換装置の第１実施形態である発電装置のトップカバーを取り外した状態の斜視図である。 第１実施形態である発電装置の磁石ユニットの斜視図である。 第１実施形態である発電装置の磁石ユニットの分解斜視図である。 第１実施形態である発電装置の動作を説明するための断面図である。 第１実施形態である発電装置の磁石ユニットの動作を説明するための要部構成図である。 第１実施形態の変形例である発電装置のトップカバーを取り外した状態の斜視図である。 第１実施形態の変形例である発電装置の磁石ユニットの斜視図である。 第１実施形態の変形例である発電装置の磁石ユニットに設けられるばね部材の平面図である。 電磁変換装置の第２実施形態である発電装置の斜視図である。 電磁変換装置の第２実施形態である発電装置のトップカバーを取り外した状態の斜視図である。 第２実施形態である発電装置のコイルユニットの動作を説明するための斜視図である。 第２実施形態である発電装置の磁石ユニットの動作を説明するための要部構成図である。 電磁変換装置の第３実施形態であるポンプの断面図である。 第３実施形態であるポンプに設けられるアクチュエータの斜視図である。 第３実施形態であるポンプに設けられるアクチュエータの断面図である。 第３実施形態であるポンプに設けられるアクチュエータの分解斜視図である。

次に、添付の図面を参照しながら、本発明の限定的でない例示の実施形態について説明する。

なお、添付した全図面の中の記載で、同一又は対応する部材又は部品には、同一又は対応する参照符号を付し、重複する説明を省略する。また、図面は、特に指定しない限り、部材もしくは部品間の相対比を示すことを目的としない。従って、具体的な寸法は、以下の限定的でない実施形態に照らし、当業者により決定することができる。

また、以下説明する実施形態は、発明を限定するものではなく例示であって、実施形態に記述される全ての特徴やその組み合わせは、必ずしも発明の本質的なものであるとは限らない。

図１〜図４は、電磁変換装置の一実施形態である発電装置１０を示している。

図１は発電装置１０の斜視図であり、図２は発電装置１０の断面図であり、図３は発電装置の分解斜視図であり、図４は発電装置１０のトップカバー２２を取り外した状態の斜視図である。

発電装置１０は、ケース２０、スイッチユニット４０、コイルユニット８０、磁石ユニット９０Ａを有している。この発電装置１０は、スイッチユニット４０のスイッチレバー４１を操作することによりコイルユニット８０に対して磁石ユニット９０を変位させ、コイルを貫く磁束を変化させることにより発電を行う構成とされている。

ケース２０は樹脂成型品であり、ケース本体２１Ａとトップカバー２２を有している。このケース本体２１Ａとトップカバー２２との間に形成される空間内に、スイッチユニット４０、コイルユニット８０、磁石ユニット９０Ａが装着される。

ケース本体２１Ａは矩形状を有しており、コイルユニット装着部２６Ａ〜２６Ｄ、磁石ユニット装着部２７、立設壁２８Ａ，２８Ｂ、傾斜壁２９Ａ，２９Ｂ、軸受部３０Ａ，３０Ｂ、ばね装着部３７Ａ，３７Ｂが形成されている。

コイルユニット装着部２６Ａ〜２６Ｄは、コイルユニット８０に設けられたコイルコア８２Ａ〜８２Ｄが装着される。よってコイルユニット装着部２６Ａ〜２６Ｄは、コイルコア８２Ａ〜８２Ｄが嵌着されるよう窪んだ形状とれさている。

このコイルユニット装着部２６Ａ〜２６Ｄは、ケース本体２１Ａに対角線上に配置されている。具体的には、矩形状とされたケース本体２１Ａが有する一対の対角線の内、コイルユニット装着部２６Ａとコイルユニット装着部２６Ｃは一方の対角線上に位置するよう配置され、コイルユニット装着部２６Ｂとコイルユニット装着部２６Ｄは他方の対角線上に位置するよう配置されている。よってコイルユニット装着部２６Ａ〜２６Ｄは、９０°間隔で配置された構成とされている。

磁石ユニット装着部２７は、磁石ユニット９０Ａに設けられた磁石９３が装着される。磁石ユニット装着部２７の形状は磁石９３の形状よりも大きく設定されており、よって磁石９３は磁石ユニット装着部２７の内部で移動可能な構成とされている。

この磁石ユニット装着部２７は、ケース本体２１Ａの中央に形成されている。また本実施形態では、磁石ユニット装着部２７はケース本体２１Ａを貫通する穴として形成されているが、磁石９３の移動を確保できれば、有底状の凹部とすることも可能である。

立設壁２８Ａ，２８Ｂ及び傾斜壁２９Ａ，２９Ｂは、ケース本体２１Ａの一辺（Ｙ１方向側の辺）の中央に形成されている。換言すると、立設壁２８Ａ，２８Ｂ及び傾斜壁２９Ａ，２９Ｂは、コイルユニット装着部２６Ｃとコイルユニット装着部２６Ｄの間に形成されている。この立設壁２８Ａ，２８Ｂ及び傾斜壁２９Ａ，２９Ｂには、スイッチユニット４０の係合部６８Ａ，６８Ｂが係合する。

立設壁２８Ａと傾斜壁２９Ａは一体的に形成されており、立設壁２８Ｂと傾斜壁２９Ｂも一体的に形成されている。立設壁２８Ａは傾斜壁２９Ａの上部に設けられ、立設壁２８Ｂは傾斜壁２９Ｂの上部に設けられている。また、立設壁２８Ａ及び傾斜壁２９Ａと、立設壁２８Ｂ及び傾斜壁２９Ｂは、図中矢印Ｘ１，Ｘ２方向に離間して配置されている。

軸受部３０Ａ，３０Ｂは、ケース本体２１Ａの立設壁２８Ａ，２８Ｂ及び傾斜壁２９Ａ，２９Ｂが形成された辺と対向する一辺（Ｙ２方向側の辺）の中央に形成されている。この軸受部３０Ａ，３０Ｂには、スイッチユニット４０のスイッチレバー４１に形成された軸部５０Ａ，５０Ｂが回転可能に係合する。よってスイッチレバー４１は、軸受部３０Ａ，２０Ｂに軸支されることにより、ケース本体２１Ａに軸承される。

ばね装着部３７Ａ，３７Ｂは、磁石ユニット装着部２７を介して対向するよう形成されている。ばね装着部３７Ａはコイルユニット装着部２６Ａとコイルユニット装着部２６Ｄの間に形成されており、ばね装着部３７Ｂはコイルユニット装着部２６Ｂとコイルユニット装着部２６Ｃとの間に配設されている。

ばね装着部３７Ａ，３７Ｂは、ばね部材９２ＡのＶ字状ばね部１０６の形状に対応してＶ字状に窪んだ形状とされている。更に、ばね装着部３７Ａ，３７Ｂの両側部には、ばね部材９２Ａを固定する固定ネジ１１２から螺着されるネジ孔３２が形成されている。

また、ケース本体２１Ａの四隅位置にはトップカバー２２を固定するネジ３５が螺着されるネジ孔３１が形成されている。更に、磁石ユニット装着部２７及び軸受部３０Ａ，３０Ｂの近傍位置には、スイッチユニット４０のコイルばね４８が取り付けられるボス部３６が形成されている。

トップカバー２２は、中央にＹ１，Ｙ２方向に延在するアーム装着空間３３が形成されている。またトップカバー２２の四隅には、ネジ３５を挿通する貫通孔３４が形成されている。

トップカバー２２は、スイッチユニット４０、コイルユニット８０、磁石ユニット９０Ａが装着されたケース本体２１Ａを覆うように配設され、貫通孔３４を介してネジ３５をネジ孔３１に螺着することによりケース本体２１Ａに固定される。

トップカバー２２がケース本体２１Ａに固定された状態において、スイッチユニット４０のスイッチレバー４１はアーム装着空間３３からトップカバー２２の上方に突出する（図１及び図２参照）。

次に、スイッチユニット４０について説明する。

スイッチユニット４０は、スイッチレバー４１、操作部材４２、連結シャフト４３、ガイドシャフト４４、ローラ４６、捩りばね４７を有している。このスイッチユニット４０は、操作時にスイッチレバー４１に印加された操作力（運動エネルギー）を磁石ユニット９０Ａに伝達する機能を奏するものである。

スイッチレバー４１は樹脂成型品であり、押圧部４９、軸部５０Ａ，５０Ｂ、軸承部５１、掛止部５３Ａ，５３Ｂ等が一体的に形成されている。スイッチレバー４１は、平面視で略矩形状とされている。なお、スイッチレバー４１の材料は樹脂に限定されるものではなく、金属等の樹脂以外の材料を用いることも可能である。

軸部５０Ａ，５０Ｂ（軸部５０Ｂは図に現れず）は、スイッチレバー４１の一端部（矢印Ｙ２方向側の端部）に形成されている。軸部５０Ａ，５０Ｂは、スイッチレバー４１の側部から外方に向け突出するよう形成されている。

この軸部５０Ａ，５０Ｂは、スイッチユニット４０がケース本体２１Ａに装着される際、ケース本体２１Ａに形成された軸受部３０Ａ，３０Ｂに軸支される。軸部５０Ａ，５０Ｂが軸受部３０Ａ，３０Ｂに軸支されることにより、スイッチユニット４０はケース本体２１Ａに対して図中矢印Ａ１，Ａ２で示す方向に揺動可能となる。

軸承部５１は、スイッチレバー４１の軸部５０Ａ，５０Ｂが形成された側に対して反対側の端部（矢印Ｙ１方向側の端部）に形成されている。軸承部５１には貫通孔が形成され、この貫通孔には操作部材４２を軸承する連結シャフト４３が挿通される。

操作部材４２は、樹脂成形されている。なお、操作部材４２の材料は樹脂に限定されるものではなく、金属等の樹脂以外の材料を用いることも可能である。

操作部材４２は、下部（Ｚ２方向側）に下部二股状部が形成されると共に、上部（Ｚ１方向側）には上部二股状部が形成されている。また各二股状部には、それぞれ図中Ｘ１，Ｘ２方向に貫通する貫通孔が形成されている。

下部二股状部の内側には、ローラ４６が装着される。ローラ４６は下部二股状部に装着された後、貫通孔にガイドシャフト４４を挿通することにより操作部材４２に軸承される。

上部二股状部の内側には、スイッチレバー４１の軸承部５１が挿入される。上部二股状部に軸承部５１を装着すると、連結シャフト４３を上部二股状部及び軸承部５１の貫通孔に挿通する。これにより、操作部材４２はスイッチレバー４１に連結され、操作部材４２はスイッチレバー４１に対して連結シャフト４３を中心として図２及び図３に矢印Ｃ１，Ｃ２で示す方向に回転可能な構成となる。

連結シャフト４３がスイッチレバー４１及び操作部材４２の上部二股状部に装着された状態において、連結シャフト４３の両側の挿入部６５Ａ，６５Ｂは上部二股状部から外方に突出するよう構成されている。

また、ガイドシャフト４４がローラ４６及び操作部材４２の下部二股状部に装着された状態において、ガイドシャフト４４の両側の係合部６８Ａ，６８Ｂは下部二股状部から外方に突出するよう構成されている。

トーションばね４７は、ばね線材を用いて巻回部７３Ａ，７３Ｂ、連結部７５を一体的に形成した構成とされている。トーションばね４７は、操作部材４２をスイッチレバー４１に装着する際、操作部材４２と共にスイッチレバー４１に装着される。

スイッチレバー４１に装着された状態において、トーションばね４７の巻回部７３Ａ，７３Ｂは連結シャフト４３の挿入部６５Ａ，６５Ｂに装着される。また端部７４Ａ，７４Ｂはスイッチレバー４１の掛止部５３Ａ，５３Ｂに掛止され、連結部７５は操作部材４２の外面に係合する（端部７４Ｂ及び掛止部５３Ｂは図に現れず）。

トーションばね４７がスイッチレバー４１と操作部材４２の間に配設されることにより、トーションばね４７は操作部材４２を内側（図中、矢印Ｂ２方向）に向けて弾性付勢する。しかしながら操作部材４２には図に現れない突起が設けられており、この突起がスイッチレバー４１に当接することにより、操作部材４２は図３に示す位置（スイッチレバー４１に対して略直角下方に延出した位置）より更にＢ２方向に回転することが規制されている。

上記構成とされたスイッチユニット４０は、スイッチレバー４１の軸部５０Ａ，５０Ｂがケース本体２１Ａの軸受部３０Ａ，３０Ｂに取り付けられることによりケース本体２１Ａに装着される。スイッチユニット４０がケース本体２１Ａに装着される際、スイッチレバー４１の下面とケース本体２１Ａの間にはコイルばね４８が介装される。コイルばね４８は、スイッチレバー４１を軸部５０Ａ，５０Ｂを中心としてケース本体２１Ａの底面に対し離間する方向に弾性付勢する。

次に、コイルユニット８０について説明する。

コイルユニット８０は、コイル８１Ａ〜８１Ｄ及びコイルコア８２を有している。コイル８１Ａ〜８１Ｄは、絶縁材でコーティングしたコイル線を樹脂製ホルダに多数巻回した構成とされている。各コイル８１Ａ〜８１Ｄの下部には端子８３が設けられており、巻回されたコイル線の端部は端子８３にはんだ付け接続される。

コイルコア８２は珪素鋼板を複数の積層した積層コアであり、コイルコア８２Ａ〜８２Ｄと枠体８２Ｅを有している。コイルコア８２Ａ〜８２Ｄは、矩形状の枠体８２Ｅの四隅位置から内側に向けて延出するよう形成されている。

具体的には、矩形状とされた枠体８２Ｅが有する一対の対角線の内、コイルコア８２Ａとコイルコア８２Ｃは一方の対角線上に位置するよう配置され、コイルコア８２Ｂとコイルコア８２Ｄは他方の対角線上に位置するよう配置されている。よってコイルコア８２Ａ~コイルコア８２Ｄは、９０°間隔で配置された構成とされている。

コイル８１Ａ〜８１Ｄは、コイルコア８２Ａ〜コイルコア８２Ｄに夫々装着される。よって、コイル８１Ａとコイルコア８２Ｃも枠体８２Ｅの対角線の内、一方の対角線上に位置する。またコイル８１Ｂとコイルコア８２Ｄは、枠体８２Ｅの対角線の内、他方の対角線上に位置する。よって、コイル８１Ａ〜８１Ｄも４５°間隔で配置された構成とされている。更に、枠体８２Ｅの大きさは、ケース２０の外形に対応した形状とされている。

コイルユニット８０は、ケース本体２１Ａ上に搭載された後、トップカバー２２をネジ３５でケース本体２１Ａに固定することにより、枠体８２Ｅがケース本体２１Ａとトップカバー２２との間に挟まれた状態で固定される。なお、枠体８２Ｅの四隅位置の外側には、ネジ３５が挿通される挿通溝８２Ｆが形成されている。

コイルユニット８０がケース２０に固定された状態（以下の説明でコイル固定状態ということがある）において、コイル８１Ａ〜８１Ｄ及びコイルコア８２は、後述する磁石ユニット９０Ａの磁石９３と共に磁気回路を構成する。またコイル固定状態において、コイル８１Ａ〜８１Ｄはケース本体２１Ａに形成されたコイルユニット装着部２６Ａ~２６Ｄの内部に嵌着される。このコイル固定状態において、各コイルコア８２Ａ〜８２Ｄの内側端部は、後述する磁石ユニット９０と対向した状態となる。

次に、磁石ユニット９０Ａについて説明する。

図５及び図６は、磁石ユニット９０Ａを示している。磁石ユニット９０Ａは、ヨーク９１、ばね部材９２Ａ、磁石９３、可動部材９４Ａを有している。この磁石ユニット９０Ａは、スイッチユニット４０と磁石ユニット９０Ａがケース本体２１Ａに取り付けられた状態において、スイッチユニット４０の配設位置の下部に配設される。

ヨーク９１は、上部ヨーク９１Ａと下部ヨーク９１Ｂとにより構成されている。上部ヨーク９１Ａ及び下部ヨーク９１Ｂはいずれも磁性体金属よりなり、円盤状の形状とされている。

上部ヨーク９１Ａの中央位置には、固定ネジ１０８が挿通される貫通孔１０９が形成されている。また、貫通孔１０９を中央に挟んだ両側位置にはＶ字状突起部１１４が形成されている。Ｖ字状突起部１１４の形状は、後述するばね部材９２ＡのＶ字状ばね部１０６の形状に対応した形状とされている。更に、上部ヨーク９１Ａの中央位置には、固定ネジ１０８が螺着されるネジ孔１１６が形成されている。

磁石９３は、単磁極の円板状の磁石である。この磁石９３は、例えば図中上方（Ｚ１方向側）の磁極がＮ極であり、下方（Ｚ２方向）の磁極がＳ極に着磁されている。また、磁石９３の中央位置には、固定ネジ１０８が挿通される貫通孔１１５が形成されている。

ばね部材９２Ａは、ばね性を有する金属板を一体的にプレス成型したものであり、ベース部１０５、Ｖ字状ばね部１０６、ホルダ部１０７を有している。ばね部材９２Ａには、ヨーク９１、磁石９３、可動部材９４Ａが取り付けられる。またばね部材９２Ａは、ヨーク９１、磁石９３、可動部材９４Ａが取り付けられた状態でケース本体２１Ａに固定される。ばね部材９２Ａがケース本体２１Ａに固定されることにより、ヨーク９１、磁石９３、可動部材９４Ａはケース本体２１に対して弾性的に支持される。

ベース部１０５は、ケース本体２１Ａに固定される部位である。ベース部１０５は、Ｖ字状ばね部１０６の両端部から側方（Ｖ字状ばね部１０６の延出方向に対して直交する方向）に延出するよう形成されている。

４個形成された各ベース部１０５には、それぞれ固定ネジ１１２が挿通される貫通孔１１１が形成されている。この貫通孔１１１の形成位置は、ケース本体２１Ａのネジ孔３２の形成位置と対応するよう設定されている。

Ｖ字状ばね部１０６は、側面視（図３におけるＸ１方向又はＸ２方向から見た状態）でＶ字形状とされている。このＶ字状ばね部１０６は、ホルダ部１０７を挟んで一対設けられている。この一対のＶ字状ばね部１０６は、直線状に配置されている。後述するようにスイッチレバー４１が操作された際に磁石９３が変位する際、Ｖ字状ばね部１０６が弾性変形すること（撓むこと）により、磁石９３はコイル８１Ａ〜８１Ｄに対して変位する。

ホルダ部１０７は、可動部材９４Ａと上部ヨーク９１Ａとの間に挟持される部位である。ホルダ部１０７は環状形状とされており、よって中央には開口部１１０が形成されている。この開口部１１０の大きさは、内部に磁石９３を挿入可能な大きさとされている。

可動部材９４Ａは樹脂により一体成形されており、本体部９８、Ｖ字状凹部１００、磁石装着部１０１、ホルダ部装着部１０２、開口部１１０を有している。

本体部９８は、中央に磁石装着部１０１が形成されることにより環状形状を有している。Ｖ字状凹部１００は、本体部９８の上面に１８０°離間して形成されている。このＶ字状凹部１００は、ばね部材９２ＡのＶ字状ばね部１０６に対応した形状を有している。またホルダ部装着部１０２は、本体部９８の上面においてＶ字状凹部１００の形成位置を除き形成されている。ホルダ部装着部１０２は、ばね部材９２Ａのホルダ部１０７に対応した形状を有している。

フック部１０３は、本体部９８の所定位置から外方に延出するよう形成されている。フック部１０３は、スイッチユニット４０及び磁石ユニット９０Ａをケース２０に装着した際、スイッチユニット４０の操作部材４２（具体的には、ローラ４６）と係合するよう構成されている。

磁石ユニット９０Ａを組み立てるには、先ず下部ヨーク９１Ｂの上部に可動部材９４Ａを載置すると共に、可動部材９４Ａの上部にばね部材９２Ａを載置する。この際、Ｖ字状ばね部１０６がＶ字状凹部１００と係合し、ホルダ部１０７がホルダ部装着部１０２と係合するようにする。

次に、磁石装着部１０１及び開口部１１０の内部に磁石９３を挿入すると共に、その上部を覆うように上部ヨーク９１Ａを配設する。この際、上部ヨーク９１Ａに異形成されたＶ字状突起部１１４がＶ字状ばね部１０６と係合するようにする
次に、固定ネジ１０８を貫通孔１０９，１１５、開口部１１０、磁石装着部１０１に挿通し、下部ヨーク９１Ｂに形成されたネジ孔１１６に螺着する。これにより、図５に示すように上部ヨーク９１Ａ、磁石９３、ばね部材９２Ａ、可動部材９４Ａ、及び下部ヨーク９１Ｂは、一体化した構成となる。

一体化した状態において、Ｖ字状ばね部１０６はＶ字状突起部１１４とＶ字状凹部１００との間で挟持され、ホルダ部１０７はホルダ部装着部１０２と上部ヨーク９１Ａの間で挟持される。よってヨーク９１、磁石９３、及び可動部材９４Ａは、ばね部材９２Ａに対して強固に固定される。このため、後述するようにスイッチユニット４０によりフック部１０３が操作され、これに伴い可動部材９４Ａが変位した場合、この変位は確実にばね部材９２Ａに伝達される。

上記のよう組み立てられた磁石ユニット９０Ａは、ケース本体２１Ａに固定される。磁石ユニット９０Ａをケース本体２１Ａに固定するには、Ｖ字状ばね部１０６をばね装着部３７Ａの上部載置すると共に、ベース部１０５に形成された貫通孔１１１とケース本体２１Ａに形成されたネジ孔３２を位置決めする。そして、固定ネジ１１２を貫通孔１１１に挿通しネジ孔３２に螺着することにより、磁石ユニット９０Ａはケース本体２１Ａに固定される。

ここで、磁石ユニット９０Ａがケース本体２１Ａに固定された状態におけるばね部材９２Ａの弾性変形する方向について説明する。

ばね部材９２Ａのベース部１０５はケース本体２１Ａに固定される部位であり、ホルダ部１０７はヨーク９１，磁石９３，可動部材９４Ａが取り付けられる部位である。よって、上部ヨーク９１Ａの弾性変形は、主にＶ字状ばね部１０６において発生する。

Ｖ字状ばね部１０６は、ばね部材９２Ａの延在方向に、換言するとばね部材９２Ａの長手方向（Ｘ１，Ｘ２方向）に延在している。

いま、磁石ユニット９０Ａの中心位置（図５に矢印Ｏで示す）を通るばね部材９２Ａの延在方向に延在する軸を軸Ｍ_Ｘとする。また、ヨーク９１及び磁石９３の面方向で、軸Ｍ_Ｘと磁石ユニット９０Ａの中心位置Ｏで直交する方向に延在する軸を軸Ｍ_Ｙとする。更に、磁石ユニット９０Ａの中心位置Ｏで、軸Ｍ_Ｘ及び軸Ｍ_Ｙと共に直交する軸をＭ_Ｚとする。

断面がＶ字形状を有したＶ字状ばね部１０６は、軸Ｍ_Ｚを中心とした回転方向の剛性及び軸Ｍ_Ｙを中心とした回転方向の剛性は高く弾性変形しにくい構造となっている。これに対し、Ｖ字状ばね部１０６の軸Ｍ_Ｘを中心とした回転方向の剛性は、他の軸回りの剛性に比べて低くなっている。

よってＶ字状ばね部１０６を有したばね部材９２Ａを用いることにより、取り付けらけれたヨーク９１及び磁石９３は軸Ｍ_Ｘを中心とした回転方向にのみ移動させることが可能となる。換言すると、ヨーク９１と磁石９３は、ばね部材９２Ａの延在方向の軸回りに対してのみ回動可能な構成となる。これにより、ヨーク９１及び磁石９３の不要な移動を規制することが可能になり、発電を行う際の発電効率を高めることが可能になる。

またこの際、Ｖ字状ばね部１０６のＶ字部分の角度（図５に矢印θで示す角度。以下、Ｖ字角度ということがある。）は、９０°以上１２０°以下の角度であることが望ましい。

これは、Ｖ字角度が９０°未満であるとＶ字状ばね部１０６は重なる状態に近づき、ばね部材９２Ａの軸Ｍ_Ｚを中心とした回転方向に対する剛性が漸次小さくなる。またＶ字角度が１２０°を超える角度にすると、Ｖ字状ばね部１０６は平板状態に近づき、ばね部材９２Ａの軸Ｍ_Ｙを中心とした回転方向に対する剛性が漸次小さくなる。

このように、Ｖ字角度が９０°未満又は１２０°を超える場合は、ヨーク９１及び磁石９３を移動させたい方向以外の方向に対する剛性を十分に高めることができない。このため、ヨーク９１が発電に寄与しない方向へ移動するおそれが生じ、発電効率が低下するおそれがある。従って、Ｖ字角度は９０°以上１２０°以下の角度であることが望ましい。

また、Ｖ字角度が小さくなるにつれて、Ｖ字状ばね部１０６の高さ寸法（Ｚ１，Ｚ２方向の寸法）は大きくなる。この場合、上部ヨーク９１Ａに形成されるＶ字状突起部１１４の深さ、及び可動部材９４Ａに形成されるＶ字状凹部１００の深さも大きくなり、磁石ユニット９０Ａが大型化してしまう。よって、磁石ユニット９０Ａの薄型化を図る面からも、Ｖ字角度は１２０°以下であることが望ましい。

一方、可動部材９４Ａに形成されたフック部１０３は、ヨーク９１及び磁石９３の面方向で軸Ｍ_Ｘと直交する軸Ｍ_Ｙの軸方向に延出している（図５参照）。よって、フック部１０３がスイッチユニット４０により図５に矢印Ｆで示す方向に押圧操作された場合、ばね部材９２Ａには軸Ｍ_Ｘを中心とした回転力が付与される。このためＶ字状ばね部１０６は弾性変形し、このＶ字状ばね部１０６の弾性変形によりヨーク９１及び磁石９３は、押圧操作前の水平状態から軸Ｍ_Ｘを中心として回転する。

なお、押圧操作を解除した場合、ヨーク９１及び磁石９３はＶ字状ばね部１０６の弾性復元力により操作前の水平状態に戻る。

次に、発電装置１０の発電動作について説明する。

図４、図７、及び図８は、発電装置１０の発電動作を説明するための図である。図４は、ケース本体２１Ａに対してスイッチユニット４０、コイルユニット８０、磁石ユニット９０Ａが固定された状態をす斜視図である。図７は発電装置１０の断面図であり、図８はヨーク９１とコイルコア８２との磁気的な接続状態を示す要部構成図である。

図４、図７（Ａ）、及び図８（Ａ）は、スイッチレバー４１が操作されていない状態を示している（以下、この状態を操作前状態ということがある）。

操作前状態では、スイッチユニット４０の係合部６８Ａ，６８Ｂは立設壁２８Ａ，２８Ｂと係合している。また操作部材４２に設けられたローラ４６は、磁石ユニット９０Ａのフック部１０３と係合している。

しかしながら、ローラ４６はフック部１０３を押圧操作しておらず、Ｖ字状ばね部１０６は弾性変形していない。よって、磁石ユニット９０Ａに設けられたヨーク９１及び磁石９３は水平状態を維持している。

ヨーク９１及び磁石９３が水平状態を維持する操作前状態では、コイルユニット８０のコイルコア８２Ａ〜８２Ｄは、磁石ユニット９０Ａの上部ヨーク９１Ａと下部ヨーク９１Ｂの間に位置している。よって、上部ヨーク９１Ａ及び下部ヨーク９１Ｂとコイルコア８２Ａ〜８２Ｄは磁気的に接続されてない状態となっている。

図７（Ｂ）及び図８（Ｂ）は、発電装置１０の操作者が、スイッチレバー４１の押圧操作を開始した状態を示している（以下、この状態を操作開始状態ということがある）。

スイッチレバー４１が押圧操作されると、スイッチレバー４１は軸部５０Ａを中心に矢印Ａ１方向に揺動し、これに伴い操作部材４２に配設されたローラ４６はフック部１０３を押圧操作する。

フック部１０３が押圧操作されることにより、可動部材９４Ａを介してＶ字状ばね部１０６には、ばね部材９２Ａの延在方向の軸（図５に示す軸Ｍ_Ｘ）を中心とした回転力が印加される。前記のように、Ｖ字状ばね部１０６は軸ＭＸを中心とした回転方向に対しては弾性変形が可能な構成とされている。

よってフック部１０３が押圧操作されることにより、ヨーク９１及び磁石９３は軸Ｍ_Ｘを中心として矢印Ｂ１方向に回転する。この際、Ｖ字状ばね部１０６は弾性変形するため、Ｖ字状ばね部１０６は弾性力を蓄成する。

また、スイッチレバー４１の押圧操作が開始された直後の状態では、操作部材４２に設けられたガイドシャフト４４の係合部６８Ａ，６８Ｂは、ケース本体２１Ａに形成された立設壁２８Ａ，２８Ｂと係合した状態となっている。

立設壁２８Ａ，２８Ｂは、ケース本体２１Ａの底面に対して直角方向に延出している。また、傾斜壁２９Ａ，２９Ｂは、手前方向（Ｘ１方向）に行くに従い漸次幅が広がる傾斜を有している。更に、係合部６８Ａは立設壁２８Ａ及び傾斜壁２９Ａと係合し、係合部６８Ｂは立設壁２８Ｂ及び傾斜壁２９Ｂと係合する。

立設壁２８Ａと傾斜壁２９Ａ、及び立設壁２８Ｂと傾斜壁２９Ｂは、連続的に接続された構成とされている。よって、係合部６８Ａは立設壁２８Ａと傾斜壁２９Ａとの間で自在に移動が可能であり、係合部６８Ｂは立設壁２８Ｂと傾斜壁２９Ｂとの間で自在に移動が可能である。

一方、操作部材４２は、トーションばね４７により矢印Ｃ１方向に付勢されている。このトーションばね４７の弾性力により、係合部６８Ａ，６８Ｂは立設壁２８Ａ，２８Ｂ及び傾斜壁２９Ａ，２９Ｂに押し付けられるよって、係合部６８Ａ，６８Ｂは、立設壁２８Ａ，２８Ｂ及び傾斜壁２９Ａ，２９Ｂに確実に案内されて移動する。

係合部６８Ａ，６８Ｂが立設壁２８Ａ，２８Ｂと係合した状態では、操作部材４２は略鉛直下方に延出した状態となっている。よって、係合部６８Ａ，６８Ｂが立設壁２８Ａ，２８Ｂ上を移動する場合、操作部材４２がＣ１，Ｃ２方向に回転するようなことはない。

また操作開始状態では、ヨーク９１及び磁石９３は軸Ｍ_Ｘを中心として矢印Ｂ１方向に回転するため、図８（Ｂ）に示すように、磁石９３のＮ極側に配設された上部ヨーク９１Ａはコイル８１Ｃ，８１Ｄのコイルコア８２Ｃ，８２Ｄと対向し、また磁石９３のＳ極側に配設された下部ヨーク９１Ｂはコイル８１Ａ，８１Ｂのコイルコア８２Ａ，８２Ｂと対向する。

よって、上部ヨーク９１Ａはコイルコア８２Ｃ，８２Ｄと磁気的に結合され、また下部ヨーク９１Ｂはコイルコア８２Ａ，８２Ｂと磁気的に結合される。これにより、コイルユニット８０と磁石ユニット９０Ａは、（磁石９３のＮ極）→（上部ヨーク９１Ａ）→（コイルコア８２Ｃ，８２Ｄ）→（枠体８２Ｅ）→（コイル８１Ａ，８１Ｂ）→（下部ヨーク９１Ｂ）→（磁石９３のＳ極）の順に磁束が流れる磁路を形成する。なお、磁束の流れる方向を図８に太線の矢印で示す。

図７（Ｃ）及び図８（Ｃ）は、操作開始状態より更にスイッチレバー４１を押圧操作した状態を示している（以下、この状態を操作状態ということがある）。

スイッチレバー４１が操作開始状態よりも更に押圧操作されると、操作部材４２も下方向（Ｚ２方向）に移動する。操作部材４２が下方向に移動することにより、係合部６８Ａ，６８Ｂは立設壁２８Ａ，２８Ｂから離脱し、続いて傾斜壁２９Ａ，２９Ｂと係合する。

傾斜壁２９Ａ，２９Ｂは、下方に向かうに連れて漸次幅が広がる傾斜面とされている。よって、係合部６８Ａ，６８Ｂが傾斜壁２９Ａ，２９Ｂと係合した後に、更に操作部材４２が下方向に移動することにより、係合部６８Ａ，６８Ｂは傾斜壁２９Ａ，２９Ｂに案内されて外側（Ｘ１方向側）に向けて移動付勢される。

操作部材４２は、連結シャフト４３によりスイッチレバー４１に回転可能に軸承されている。このため、係合部６８Ａ，６８Ｂ（ガイドシャフト４４）が外側（Ｘ１方向）に移動付勢されることにより、操作部材４２は連結シャフト４３を中心にフック部１０３から離間する方向（矢印Ｃ２方向）に回転する。

前記のように操作部材４２の下部にはローラ４６が設けられており、操作前状態及び操作開始状態においては、ローラ４６はＶ字状ばね部１０６に係合している。しかしながら、連結シャフト４３がＣ２方向に回転することにより、ローラ４６もＶ字状ばね部１０６から離脱する方向に移動する。図７（Ｃ）は、ローラ４６がフック部１０３から離脱する直前の状態を示している。

また操作状態においても、図８（Ｃ）に示すように、上部ヨーク９１Ａはコイルコア８２Ｃ，８２Ｄと磁気的に結合され、また下部ヨーク９１Ｂはコイルコア８２Ａ，８２Ｂと磁気的に結合された状態とされている。よって操作状態においても、コイルユニット８０と磁石ユニット９０Ａは、（磁石９３のＮ極）→（上部ヨーク９１Ａ）→（コイルコア８２Ｃ，８２Ｄ）→（枠体８２Ｅ）→（コイル８１Ａ，８１Ｂ）→（下部ヨーク９１Ｂ）→（磁石９３のＳ極）の順に磁束が流れる磁路を形成している。

図７（Ｄ）及び図８（Ｄ）は、操作状態より更にスイッチレバー４１を押圧操作した状態を示している（以下、この状態を発電状態ということがある）。

操作状態より更にスイッチレバー４１が押圧操作されると、操作部材４２は更にＣ２方向に回動し、ローラ４６はフック部１０３から離脱する。ローラ４６がフック部１０３から離脱することにより、ヨーク９１及び磁石９３はＶ字状ばね部１０６に蓄成されていた弾性力によりＢ２方向に瞬時に回転する。

ヨーク９１及び磁石９３がＢ２方向に回転することにより、ヨーク９１及び磁石９３は再び操作前状態に戻る。しかしながら、ヨーク９１及び磁石９３は直ちに操作前状態の位置で停止することはなく、図７（Ｄ）に示すように慣性力により操作前状態を過ぎた位置まで回転する（以下、この状態を過移動状態という）。

この過移動状態では、図８（Ｄ）に示すように、ヨーク９１及び磁石９３は軸Ｍ_Ｘを中心として矢印Ｂ２方向に回転するため、図８（Ｂ）に示すように、磁石９３のＮ極側に配設された上部ヨーク９１Ａはコイル８１Ａ，８１Ｂのコイルコア８２Ａ，８２Ｂと対向し、また磁石９３のＳ極側に配設された下部ヨーク９１Ｂはコイル８１Ｃ，８１Ｄのコイルコア８２Ｃ，８２Ｄと対向する。

よって、上部ヨーク９１Ａはコイルコア８２Ａ，８２Ｂと磁気的に結合され、また下部ヨーク９１Ｂはコイルコア８２Ｃ，８２Ｄと磁気的に結合される。これにより、コイルユニット８０と磁石ユニット９０Ａは、（磁石９３のＮ極）→（上部ヨーク９１Ａ）→（コイルコア８２Ａ，８２Ｂ）→（枠体８２Ｅ）→（コイル８１Ｃ，８１Ｄ）→（下部ヨーク９１Ｂ）→（磁石９３のＳ極）の順に磁束が流れる磁路を形成する。

図８（Ｄ）に示す過移動状態における磁束の流れ方向は、図８（Ｃ）に示す操作状態における磁束の流れ方向に対し逆方向となっている。

この磁束の反転は、ローラ４６がフック部１０３から離脱した際、Ｖ字状ばね部１０６に蓄成された弾性力によりヨーク９１及び磁石９３が操作状態位置から過移動状態位置に瞬時に移動することにより発生する。よってコイルコア８２には大きな磁束変化が瞬時に発生し、コイルコア８２Ａ〜８２Ｄに装着されたコイル８１Ａ〜８１Ｄに大きな誘導起電力が発生する（発電が行われる）。

ここで、「ヨーク９１及び磁石９３の瞬時の移動」とは、コイル８１Ａ〜８１Ｄに誘導起電力が発生する速度でヨーク９１及び磁石９３が移動することをいうものとする。

上記のように過移動状態まで移動したヨーク９１は、Ｖ字状ばね部１０６の弾性力により振動を繰り返した後に操作前状態（水平状態）に戻る。

なお、本実施形態に係る発電装置１０は、発電時に可動するヨーク９１、磁石９３、可動部材９４Ａ（以下の説明では、これらを総称して可動体ということがある）の慣性モーメントをＪとし、Ｖ字状ばね部１０６の軸Ｍ_Ｘを中心軸とした捩り方向のばね定数をＫ_ＳＰ
とした場合、可動体は下式（１）によって算出される共振周波数Ｆ_ｒで振動する。

また本実施形態に係る発電装置１０は、下式（２）ど示す運動方程式、及び下式（３）で示す回路方程式に基づいて駆動する。

即ち、発電装置１０における慣性モーメント、角度、初期角度、トルク定数、電流、バネ定数、減衰係数等は、式（２）を満たす範囲内で適宜変更でき、逆起電力定数、抵抗、インダクタンスは、式（３）を満たす範囲内で適宜変更できる。

上記した本実施形態に係る発電装置１０は、ヨーク９１、磁石９３、及び可動部材９４Ａ（可動体）を、Ｖ字状ばね部１０６を有するばね部材９２Ａで支持している。前記のようにＶ字状ばね部１０６は、軸Ｍ_Ｚを中心とした回転方向の剛性及び軸Ｍ_Ｙを中心とした回転方向の剛性は高く、軸ＭＸ_を中心とした回転方向の剛性は他の軸回りの剛性に比べて低い特性を有している。

よってばね部材９２Ａを用いることにより、ヨーク９１及び磁石９３はばね部材９２Ａの延在方向に延在する軸回り（軸Ｍ_Ｘ回り）の回転のみが許容される。これにより、ヨーク９１及び磁石９３の不要な移動（軸Ｍ_Ｙ，軸Ｍ_Ｚを中心とした回転）が規制され、発電効率を高めることができる。

また、ばね部材９２Ａは両端部にベース部１０５を有し、このベース部１０５はケース本体２１Ａに固定ネジ１１２を用いて固定される。このように、ばね部材９２Ａを両端で固定することにより、ヨーク９１及び磁石９３が回転動作を行う際の回転中心の精度を高めることができる。

また、ばね部材９２Ａの両端部を固定する構造とすることにより、片側固定する構造に比べ、Ｖ字状ばね部１０６として弱いバネを使用してもヨーク９１、磁石９３、及び可動部材９４Ａ等の可動体の支持が可能となり、またばね剛性を高めやいためばね部材９２Ａ（Ｖ字状ばね部１０６）の小型化を図ることもできる。

更に、ばね部材９２Ａを用いることにより、ヨーク９１、磁石９３、及び可動部材９４Ａ等の可動体を支持するのに、軸や軸受等から構成される支軸機構が不要になる。このため、支軸機構を用いた場合に比べて部品点数及びコストの削減を図れると共に、組み立て性を向上することができる。また、ばね部材９２Ａは軸摺動部がないため摩擦の発生はなくなり信頼性を高めることができると共に騒音の発生を抑制することができる。

次に、図９〜図１１を用いて、上記した発電装置１０の変形例について説明する。

図９は変形例に係る発電装置のトップカバー２２を取り外した状態を示す斜視図であり、図１０は変形例に係る発電装置の磁石ユニット９０Ｂを拡大して示す斜視図であり、図１１は磁石ユニット９０Ｂのばね部材９２Ｂを拡大して示す平面図である。なお、図９〜図１１において、図１〜図８に示した発電装置１０の構成と対応する構成については同一符号を付してその説明を省略する。

図１〜図８に示した発電装置１０では、ばね性を有する金属板を一体的にプレス成型することにより磁石ユニット９０Ａを形成した。これに対して本変形例では、ばね部材９２Ｂをばね部半体１２４Ａとばね部半体１２４Ｂの二つの部材により構成したことを特徴としている。

ばね部半体１２４Ａ，１２４Ｂは、先に説明したばね部材９２Ａに形成されたＶ字状ばね部１０６のＶ字状部分の下端部（頂角部分）を長手方向に切断した形状とされている。

ばね部半体１２４Ａ，１２４Ｂは、ベース部１２５Ａ，１２５Ｂ、Ｖ字状部１２６Ａ，１２６Ｂ、ホルダ部１２７Ａ，１２７Ｂを有している。

ベース部１２５Ａ，１２５Ｂは、貫通孔１２８Ａ，１２８Ｂが形成されている。このベース部１２５Ａ，１２５Ｂは、図９に示されるように、固定ネジ１１２を貫通孔１２８Ａ，１２８Ｂに挿通しネジ孔３２（図３参照）に螺着することによりケース本体２１Ａに固定される。よって、ベース部１２５Ａ，１２５Ｂもケース本体２１Ａに対して両端が固定された構造となる。

Ｖ字状部１２６Ａ，１２６Ｂは、ベース部１２５Ａ，１２５Ｂとホルダ部１２７Ａ，１２７Ｂとの間に形成されている。ベース部１２５Ａ，１２５Ｂ及びホルダ部１２７Ａ，１２７Ｂはケース本体２１Ａの底面に対して略並行に延在するのに対し、Ｖ字状部１２６Ａ，１２６Ｂはケース本体２１Ａの底面に対して傾いている。

また、ばね部半体１２４Ａ，１２４Ｂをケース本体２１Ａに固定した状態で、Ｖ字状部１２６ＡとＶ字状部１２６Ｂは、側面視（図１０におけるＸ１方向又はＸ２方向から見た状態）でＶ字形状とされている。しかしながら、ばね部半体１２４Ａとばね部半体１２４Ｂは別個の部材であるため、Ｖ字の頂角部分には間隙部１２９が形成されている。なお、Ｖ字状部１２６ＡとＶ字状部１２６ＢのＶ字部分のＶ字角度（図１０に矢印θで示す角度）は、９０°以上１２０°以下の角度であることが望ましい。

ホルダ部１２７Ａ，１２７Ｂは、ばね部半体１２４Ａ，１２４Ｂをケース本体２１Ａに固定した状態で環状形状を呈する。このホルダ部１２７Ａ，１２７Ｂには、ヨーク９１、磁石９３、及び可動部材９４Ａが取り付けられる。

本変形例で用いる磁石ユニット９０Ｂは、ばね部半体１２４Ａとばね部半体１２４Ｂが別個の構成とされているが、Ｖ字状部１２６Ａ，１２６Ｂはベース部１２５Ａ，１２５Ｂの延在方向（ケース本体２１の底面の面方向）に対して傾いた構成となっており、ばね部材９２Ｂがケース本体２１Ａに固定された状態においてＶ字状となる。

このため、磁石ユニット９０Ｂは、軸Ｍ_Ｘを中心とした回転方向にのみヨーク９１及び磁石９３を移動させることが可能となる。よって本変形例においても、ヨーク９１及び磁石９３の不要な移動を規制することが可能になり、発電を行う際の発電効率を高めることが可能になる。

また本変形例のように、ばね部材９２Ｂをばね部半体１２４Ａとばね部半体１２４Ｂの二つの部材としたことにより、ばね部材９２Ａと異なりＶ字状ばね部１０６のV字部分における加工精度（角度）の影響がなくなるため、ばね部半体１２４Ａ，１２４Ｂの製造性を高めることができる。

次に、本発明の第２実施形態である発電装置２００について説明する。

図１２及び図１３は、第２実施形態である発電装置２００を説明するための図である。図１２は発電装置２００の斜視図であり、図１３はトップカバー２２２を取り外した発電装置２００を示している。

発電装置２００は、前記した第１実施形態に係る発電装置１０と同様にケース２２０、スイッチユニット２４０、コイルユニット２８０、磁石ユニット２９０を有している。この発電装置２００も、スイッチユニット２４０のスイッチレバー２４１を操作することによりコイルユニット２８０に対して磁石ユニット２９０を変位させ、コイルを貫く磁束を変化させることにより発電を行う構成とされている。

ケース２２０は、ケース本体２２１とトップカバー２２２を有している。また、トップカバー２２２はトップカバー半体２２２Ａ，２２２Ｂとにより構成されている。トップカバー半体２２２Ａとトップカバー半体２２２Ｂの間には空間部が形成されており、スイッチユニット２４０のスイッチレバー２４１はこの空間部内に配設される（図１参照）。

スイッチユニット２４０は、第１実施形態のスイッチユニット４０と同様に、スイッチレバー２４１、操作部材、ローラ、トーションばね、連結シャフト、ガイドシャフト等を有している（スイッチレバー２４１を除き図に現れず）。

操作部材に設けられたローラは、スイッチレバー２４１が押圧操作されることにより、磁石ユニット２９０のフック部２０３を押圧操作する。そして、スイッチレバー２４１が所定位置まで押されると、第１実施形態におけるスイッチユニット４０と同様に、操作部材が回転してローラがフック部２０３から離脱するよう構成されている。

コイルユニット２８０は、図１３に示すように、コイル２８１Ａ，２８１Ｂ、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂ、及び磁石ユニット２９０を有している。

コイル２８１Ａ，２８１Ｂは、絶縁材でコーティングした銅線を樹脂製ホルダに多数巻回した構成とされている。また、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂは磁性体金属板よりなり、平面視した状態で楕円形の一部を切り欠いた形状（略Ω形状）とされている。

コイル２８１Ａ，２８１Ｂ及びコイルコア２８２Ａ，２８２Ｂは、ケース本体２１に装着される。装着状態において、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂ及びコイルコア２８２Ａ，２８２Ｂは、後述する磁石ユニット９０と対向した状態となる。よって、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂ及びコイルコア２８２Ａ，２８２Ｂは、磁石ユニット９０を挟んで配設された構成となる。

なお以下の説明において、コイルコア２８２Ａにおいて、磁石ユニット９０（磁石装着部２０１）と対向する部分を対向部２８２Ａ−１，２８２Ａ−２ということがある。また、コイルユニット２８０Ｂのコイルコア２８２Ｂにおいて、磁石ユニット９０（磁石装着部２０２）と対向する部分を対向部２８２Ｂ−１，２８２Ｂ−２ということがある。

次に、磁石ユニット２９０について説明する。

磁石ユニット２９０は、図１３に示すように、ヨーク２９１、ばね部材２９２、磁石ペア２９４〜２９７を有している。

磁石ユニット２９０は、ケース本体２１の略中央位置に配設されている。また磁石ユニット２９０は、スイッチユニット４０の下部に配設される。

ヨーク２９１は、磁性体金属よりなる略角柱状の部材である。このヨーク２９１は、中央にばね固定部２９９が形成されている。また、ばね固定部２９９の両側に磁石装着部２０１，２０２が形成されている。更にばね固定部２９９は、ばね部材２９２の形状に対応した形状のＶ字状凹部２０５が形成されている。

磁石装着部２０１，２０２は、ばね固定部２９９から両側に延出するよう形成されている。この磁石装着部２０１，２０２には、磁石ペア２９４〜２９７が固定されている。

また、磁石装着部２０１の手前方向の端部には、フック部２０３が形成されている。このフック部２０３は、スイッチユニット２４０のローラ（図に現れず）が係合する。

ばね部材２９２は、ばね板材をプレス加工により一体的に成形したものである。ばね部材２９２は、第１実施形態のＶ字状ばね部１０６と同様にＶ字形状とされている。本実施形態では、Ｖ字状の頂部が上側に位置するよう配置されている。

ばね部材２９２の両端部は、図示しない固定ネジによりケース本体２２１に固定される。また前記したヨーク２９１のばね固定部２９９は、ばね部材２９２の中央位置に固定される。ヨーク２９１がばね部材２９２に固定された状態において、ヨーク２９１の長手方向と、Ｖ字状ばね部１０６の延在方向は直交した状態となる。

このように本実施形態では、ヨーク２９１がＶ字形状を有したばね部材２９２に支持される。ばね部材２９２の図１３に軸Ｍ_Ｘを中心とした回転方向の剛性は、他の軸回りの剛性に比べて低くなっている。よって、ヨーク２９１は軸Ｍ_Ｘを中心とした方向にのみ移動する。よって、本実施形態においても、ヨーク２９１及び磁石ペア２９４〜２９７の不要な移動を規制することが可能になる。

磁石ペア２９４〜２９７は、各々極性の異なる磁石ＭＧＮと磁石ＭＧＳの対により構成されている。各磁石ペア２９４〜２９７は、上方向側に磁石ＭＧＮが、下方側に磁石ＭＧＳが並んで配設されている。

磁石ペア２９４と磁石ペア２９６は磁石装着部２０１に固定されており、磁石ペア２９５と磁石ペア２９７は磁石装着部２０２に固定されている。また磁石ペア２９４と磁石ペア２９６は磁石装着部２０１を中央に挟んで背中合わせに配置されており、磁石ペア２９５と磁石ペア２９７も磁石装着部２０２を挟んで背中合わせに配置されている。

次に、本実施形態に係る発電装置２００の動作ついて説明する。

図１４及び図１５は、発電装置２００の動作を説明するための図である。図１４（Ａ）〜図１４（Ｃ）は図示及び説明の便宜上、コイルユニット２８０を拡大して示す斜視図である。また図１５（Ａ）〜図１５（Ｃ）は、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂと磁石ＭＧＮ，ＭＧＳとの位置関係を示す概略構成図である。

なお実際には、対向部２８２Ａ−１と対向部２８２Ｂ−１、及び対向部２８２Ａ−２と対向部２８２Ｂ−２は磁石ユニット９０Ａの両側面に配設される。しかしながら、対向部２８２Ａ−１，２８２Ｂ−１のケース本体２２１に対する高さ一は常に同一であり、また対向部２８２Ａ−２，２８２Ｂ−２のケース本体２２１に対する高さ一も常に同一である。このため、図１５においては、対向部２８２Ａ−１と対向部２８２Ｂ−１、及び対向部２８２Ａ−２と対向部２８２Ｂ−２を重ねて記載している。更に、磁石ペア２９４と磁石ペア２９６、及び磁石ペア２９５と磁石ペア２９７についても、同様の理由から図１５では重ねて記載している。

図１４（Ａ）及び図１５（Ａ）は、コイルユニット２８０の操作前状態（スイッチレバー４１が押圧操作されていない状態）を示している。操作前状態では、ヨーク９１は水平状態となっており、またばね部材２９２は弾性力を蓄成していない状態である。

また操作前状態では、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂの対向部２８２Ａ−１，２８２Ｂ−１は、磁石ペア２９４，２９６の磁石ＭＧＮと磁石ＭＧＳとの境界位置と対向するよう構成されている。同様に、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂの対向部２８２Ａ−２，２８２Ｂ−２は、磁石ペア２９５，２９７の磁石ＭＧＮと磁石ＭＧＳとの境界位置と対向するよう構成されている。

なお磁石ＭＧＮは、各対向部２８２Ａ−１，２８２Ａ−２，２８２Ｂ−１，２８２Ｂ−２と対向する側の極性が正極（Ｎ極）である磁石である。また磁石ＭＧＳは、対向部２８２Ａ−１，２８２Ａ−２，２８２Ｂ−１，２８２Ｂ−２と対向する側の極性が負極（Ｓ極）である磁石である。

図１４（Ｂ）及び図１５（Ｂ）は、スイッチレバー４１が押圧操作された操作状態のコイルユニット２８０を示している。操作状態では、スイッチレバー２４１が押圧操作されることにより、スイッチユニット２４０はフック部１０３を押圧する。これにより、ヨーク２９１は、ばね部材２９２の弾性力に抗して矢印Ｂ１方向に移動する。

ヨーク２９１がＢ１方向に回転することにより、ヨーク２９１に固定されている磁石ペア２９４，２９６，２９５，２９７も移動する。また、ヨーク２９１がＢ１方向に回転することによりＶ字状のばね部材２９２は弾性変形し、よってばね部材２９２には弾性力が蓄成される。

この操作状態では、図１５（Ｂ）に示すように、磁石ペア２９４，２９６の磁石ＭＧＮは対向部２８２Ａ−１，２８２Ｂ−１と対向する。また磁石ペア２９５，２９７の磁石ＭＧＳは、対向部２８２Ａ−２，２８２Ｂ−２と対向する。

対向部２８２Ａ−１，２８２Ｂ−１に磁気的に結合される磁石ＭＧＮと、対向部２８２Ａ−２，２８２Ｂ−２に磁気的に結合される磁石ＭＧＳは逆磁極である。このため、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂには対向部２８２Ａ−１，２８２Ｂ−１から対向部２８２Ａ−２，２８２Ｂ−２に向かう磁束の流れが発生する（各磁束の流れを、図１４（Ｂ）に太字の矢印で示す）。

操作状態から更にスイッチレバー４１が押圧操作されると、スイッチユニット２４０の操作部材に設けられていたローラはフック部２０３から離脱する。これにより、スイッチユニット４０によるヨーク２９１の押圧は解除され、ヨーク２９１はばね部材２９２に蓄成されていた弾性力により矢印Ｃ２方向に瞬時に回転して過移動状態となる。図１４（Ｃ）及び図１５（Ｃ）は，過移動状態のコイルユニット２８０を示している。

この過移動状態では、磁石ペア２９４，２９６の磁石ＭＧＳは対向部２８２Ａ−１，２８２Ｂ−１と対向する。また磁石ペア２９５，２９７の磁石ＭＧＮは対向部２８２Ａ−２，２８２Ｂ−２と対向する。

対向部２８２Ａ−１，２８２Ｂ−１に磁気的に結合される磁石ＭＧＳと、対向部２８２Ａ−２，２８２Ｂ−２に磁気的に結合される磁石ＭＧＮは逆磁極である。このため、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂには対向部２８２Ａ−２，２８２Ｂ−２から対向部２８２Ａ−１，２８２Ｂ−１に向かう磁束の流れが発生する（各磁束の流れを、図１４（Ｃ）に太字の矢印で示す）。

このように本実施形態に係る発電装置２００は、操作状態においてコイルコア２８２Ａ，２８２Ｂに流れる磁束の方向と、過移動状態においてコイルコア２８２Ａ，２８２Ｂに流れる磁束の方向は逆方向となるよう構成されている。また発電装置２００が操作状態から過移動状態となる際、ヨーク２９１はばね部材２９２の弾性力により操作状態の位置から過移動状態の位置までＣ２方向に瞬時に移動する。

これにより、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂを流れる磁束は瞬時に逆転する。よってコイルコア２８２Ａ，２８２Ｂには大きな磁束変化が瞬時に発生し、コイルコア２８２Ａ，２８２Ｂに装着されたコイル８１Ａ（８１Ｂ）に大きな誘導起電力が発生する。

本実施形態の発電装置２００もばね部材２９２がＶ字状とされているため、ヨーク２９１及び磁石ペア２９４〜２９７の不要な移動を規制することが可能になり、発電を行う際の発電効率を高めることが可能になる。またばね部材２９２は両端部がケース本体２２１に固定されているため、ヨーク９１及び磁石ペア２９４〜２９７の回転動作を行う際の回転中心の精度を高めることができる。

また本実施形態では、磁石ペア２９４と磁石ペア２９６及び磁石ペア２９５と磁石ペア２９７が、ヨーク２９１（磁石装着部２０１，２０２）を挟んで配設されることにより、磁石ペア２９７の表裏に夫々同様の構成の磁気回路が配置されるため、発電量を倍増させることが可能となる。

なお、本実施形態では磁石ペア２９４と磁石ペア２９６の磁極の向き、及び磁石ペア２９５と磁石ペア２９７の磁極の向きを同一方向とした例を示したが、これを逆方向とすることも可能である。この構成した場合、磁石ペア２９４と磁石ペア２９６との間、及び磁石ペア２９５と磁石ペア２９７との間で磁束が相殺されることを防止できる。

また、本実施形態では合計８個の磁石ＭＧＮ，ＭＧＳを用いた例を示したが、磁石の配設数は特に限定されるものではなく、例えばヨーク２９１の上側に配置された磁石を一体化することも可能である。

更に、本実施形態では磁石ＭＧＮ，ＭＧＳをヨーク２９１の上下に夫々１個、合計２個配置したが、２極着磁された磁石を用いることにより、本実施形態では２個配置されていた磁石を一体化して１個の磁石とすることも可能である。

次に、本発明の第３実施形態であるポンプ３００について説明する。

本実施形態は、本発明に係る電磁変換装置をアクチュエータ４００として用い、これをポンプ３００の駆動源として用いたものである。

図１６〜図１９は、ポンプ３００を説明するための図である。図１６はポンプ３００の断面図であり、図１７はポンプ３００に設けられるアクチュエータ４００の斜視図であり、図１８はアクチュエータ４００の断面図であり、図１９はアクチュエータ４００の分解斜視図である。なお、図１６〜図１９において、図１〜図８に示した第１実施形態に係る発電装置１０と対応する構成については同一符号を付し、その説明は適宜省略するものとする。

ポンプ３００は、吸引口３２１−１から吸入した空気を圧縮して吐出口３２４から突出する圧縮ポンプである。このポンプ３００は、ケース３２０、可動体３２６、アクチュエータ４００を有する。

ケース３２０は気密構造とされており、ケース本体３２１、トップカバー３２２、中間プレート３２３を有している。ケース本体３２１、トップカバー３２２、及び中間プレート３２３は、いずれも樹脂により成形されている。

ケース本体３２１は、上部に開口が形成された有底形状とされている。またケース本体３２１の側壁には、空気を吸入する吸引口３２１−１が形成されている。

トップカバー３２２は、ケース本体３２１の上部の開口を覆うように配設される。トップカバー３２２の中央には、圧縮された空気が吐出される吐出口３２４が形成されている。また、吐出口３２４の下部には、後述する可動体３２６の第１吐出弁３３４及び第２吐出弁３３５が装着される弁装着部３２５が形成されている。

中間プレート３２３は、ケース本体３２１の上部開口を覆うように配設される。この中間プレート３２３には、後述する可動体３２６の第１及び第２ダイアフラム部３２７，２３８が挿入装着される開口が形成されている。前記のトップカバー３２２は、可動体３２６を介在させた状態で、中間プレート３２３の上部に配設される。

可動体３２６は、中間プレート３２３とトップカバー３２２の間に配設される。可動体３２６はゴム等の弾性体により形成されており、第１ダイアフラム部３２７、第２ダイアフラム部３２８、中央支持部３３２、第１吐出弁３３４、第２吐出弁３３５、第１連結部３３７、第２連結部３３８、及び弁当接部３３６を有している。

第１ダイアフラム部３２７は、ケース３２０の内部に第１圧縮室３４１を形成する。また第２ダイアフラム部３２８は、ケース３２０の内部に第２圧縮室３４２を形成する。第１ダイアフラム部３２７の中央には第１吸入弁３３０が形成され、第２ダイアフラム部３２８の中央には第２吸入弁３３１が形成されている。

中央支持部３３２、は、第１ダイアフラム部３２７と第２ダイアフラム部３２８の間に形成されている。この中央支持部３３２は、中間プレート３２３に支持される。

第１ダイアフラム部３２７の下部には第１連結部３３７が配設され、第２ダイアフラム部３２８の下部には第２連結部３３８が配設されている。この第１及び第２連結部３３７，３３８の下端部は、アクチュエータ４００の連結部１１８と連結されている。

第１連結部３３７及び第２連結部３３８には、連通路３３９，３４０が形成されている。連通路３３９は、吸引口３２１−１と第１圧縮室３４１を連通する通路である。また連通路３４０は、吸引口３２１−１と第２圧縮室３４２を連通する通路である。

連通路３３９の上端部には第１吸入弁３３０が設けられており、第１吸入弁３３０が開弁することにより吸引口３２１−１と第１圧縮室３４１は連通した状態となる。また、連通路３４０の上端部には第２吸入弁３３１が設けられており、第２吸入弁３３１が開弁することにより吸引口３２１−１と第２圧縮室３４２は連通した状態となる。

第１吐出弁３３４及び第２吐出弁３３５は、中央支持部３３２の上面から上方に向け立設されている。また弁当接部３３６は、中央支持部３３２の上面で第１吐出弁３３４と第２吐出弁３３５の間の位置に立設されている。

第１及び第２吐出弁３３４，３３５は変位することにより、弁装着部３２５の内壁に気密に当接すると共に、弁当接部３３６の外周壁に気密に当接するよう構成されている。

第１吐出弁３３４が弁当接部３３６の外周壁に当接することにより第１圧縮室３４１と吐出口３２４は連通し、第１吐出弁３３４が弁装着部３２５の内壁に当接することにより第１圧縮室３４１と吐出口３２４は遮断される。

また、第２吐出弁３３５が弁当接部３３６の外周壁に当接することにより第２圧縮室３４２と吐出口３２４は連通し、第２吐出弁３３５が弁装着部３２５の内壁に当接することにより第２圧縮室３４２と吐出口３２４は遮断される。

アクチュエータ４００は、第１連結部３３７及び第２連結部３３８を上下方向（矢印Ｚ１，Ｚ２方向）に駆動する。アクチュエータ４００は、図１７〜図１９に示すように、ケース本体２１Ｂ、コイルユニット８０、磁石ユニット９０Ｃを有している。本実施形態に係るアクチュエータ４００は、第１実施形態に係る発電装置１０と異なり、トップカバー２２及びスイッチユニット４０は設けられていない。このため、コイルユニット８０はケース本体２１Ｂに固定ネジ４０１用いて直接固定されている。

磁石ユニット９０Ｃは、可動部材９４Ｂを除き第１実施形態の磁石ユニット９０Ａと同一構成とされている。磁石ユニット９０Ａはスイッチユニット４０に操作されるフック部１０３が設けられていたが（図６参照）、本実施形態に設けられる可動部材９４Ｂは、フック部１０３に代えて第１及び第２連結部３３７，３３８と連結する連結部１１８が設けられている。

アクチュエータ４００は、コイル８１Ａ〜８１Ｄに対して所定の周期で交流を流すことにより、可動部材９４Ｂを図中矢印Ｂ１，Ｂ２で示す方向に交番的に回転する。よって、可動部材９４Ｂに設けられた連結部１１８も交互に上下移動を行う。

可動部材９４Ｂが矢印Ｂ１方向に回転した場合、第１連結部３３７は下方に向け移動付勢され、第１ダイアフラム部３２７は第１圧縮室３４１の体積が増大するよう変位する。これにより、第１圧縮室３４１内は負圧になり、第１吸入弁３３０が開弁すると共に第１吐出弁３３４は弁装着部３２５の内壁に当接した状態となる。従って、第１ダイアフラム部３２７は、吸引口３２１−１から連通路３３９を介して第１圧縮室３４１内に空気を吸入する。

また可動部材９４Ｂが矢印Ｂ１方向に回転した場合、第２連結部３３８は上方に向け移動付勢され、第２ダイアフラム部３２８は第２圧縮室３４２の体積が減少するよう変位する。これにより、第２圧縮室３４２内の圧力は上昇し、第２吸入弁３３１が閉弁すると共に第２吐出弁３３５は弁当接部３３６の外壁に当接した状態となる。従って、第２連結部３３８は、第２圧縮室３４２内の圧縮された空気を吐出口３２４から吐出する。

なお、可動部材９４Ｂが矢印Ｂ２方向に回転した場合には、上記と逆の動作が行われ、第１連結部３３７は第１圧縮室３４１内の圧縮された空気を吐出口３２４から吐出し、第２ダイアフラム部３２８は吸引口３２１−１から連通路３４０を介して第２圧縮室３４２内に空気を吸入する。

本実施形態のようにアクチュエータ４００をポンプ３００の駆動源として用いた場合でも、第１実施形態に係る発電装置１０と同様に、ばね部材９２ＡのＶ字状ばね部１０６がＶ字状とされているため、可動部材９４Ｂの不要な移動が規制され、可動体３２６（第１ダイアフラム部３２７，第２ダイアフラム部３２８）を精度よく駆動することができる。また、ばね部材９２Ａは両端部がケース本体２２１に固定されているため、可動部材９４Ｂの回転中心の精度を高めることができ、騒音の発生を抑制することができる。

なお、本実施形態に係るアクチュエータ４００は、発電時に可動するヨーク９１、磁石９３、可動部材９４Ｂ（可動体）の慣性モーメントをＪ、Ｖ字状ばね部１０６の軸Ｍ_Ｘを心軸とした捩り方向のばね定数をＫ_ＳＰとした場合、可動体は下式（４）によって算出される共振周波数Ｆ_ｒで振動する。

また本実施形態に係るアクチュエータ４００は、下式（５）ど示す運動方程式、及び下式（６）で示す回路方程式に基づいて駆動する。

即ち、本発明に係る電磁変換装置をアクチュエータ４００に用いた場合、イナーシャの大小に合わせて最適な共振周波数とすることが可能となり設計の自由度を高めることができる。

以上、本発明の好ましい実施形態について詳述したが、本発明は上記した特定の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された本発明の要旨の範囲内において、種々の変形・変更が可能なものである。

１０，２００ 発電装置
２０，２２０，３２０ ケース
２１Ａ，２１Ｂ，２２１，３２１ ケース本体
２２，２２２，３２２ トップカバー
２６Ａ〜２６Ｄ コイルユニット装着部
２７ 磁石ユニット装着部
４０，２４０ スイッチユニット
４１スイッチレバー
４２ 操作部材
４３ 連結シャフト
４４ ガイドシャフト
４６ ローラ
４７ トーションばね
４８ コイルばね
４９ 押圧部
８０，２８０ コイルユニット
８１Ａ〜８１Ｄ，２８１Ａ，２８１Ｂ コイル
８２，８２Ａ〜８３Ｃ，２８２Ａ，２８２Ｂ コイルコア
９０Ａ〜９０Ｃ，２９０ 磁石ユニット
９１，２９１ ヨーク
９２Ａ，９２Ｂ，２９２ ばね部材
９３ 磁石
９４Ａ，９４Ｂ 可動部材
１００ Ｖ字状凹部
１０１，２０１，２０２ 磁石装着部
１０３，２０３ フック部
１０５ ベース部
１０６ Ｖ字状ばね部
１０７ ホルダ部
１２４Ａ，１２４Ｂ ばね部半体
１２６Ａ，１２６Ｂ Ｖ字状部
１２７Ａ，１２７Ｂ ホルダ部
１２９ 間隙部
１２５Ａ，１２５Ｂ ベース部
２９４〜２９７ 磁石ペア
３００ ポンプ
３２１−１ 吸引口
３２４ 吐出口
３２６ 可動体
３２７ 第１ダイアフラム部
３２８ 第２ダイアフラム部
４００ アクチュエータ

Claims (8)

1. 運動エネルギーを電気エネルギーに変換又は電気エネルギーを運動エネルギーに変換する電磁変換装置であって、
   コイルが配設されたコアと、
   前記コアと磁気的に結合される磁石と、
   前記磁石が配設されたヨークと、
   前記コアと前記ヨークを配置した固定部と、
   前記ヨークを支持し、弾性変形することにより前記磁石を前記コアに対して変位させる弾性部材とを有し、
   前記弾性部材は、固定部に両端が固定され、
   前記磁石と前記ヨークを前記弾性部材の延在方向の軸回りに回動可能であることを特徴とする電磁変換装置。
2. 前記弾性部材はＶ字形状であること特徴とする請求項１に記載の電磁変換装置。
3. 前記弾性部材は、９０°〜１２０°の角度を持ったＶ字形状であることを特徴とする請求項２に記載の電磁変換装置。
4. 前記弾性部材は、複数の板ばね材を有することを特徴とする請求項１乃至３のいずれか一項に記載の電磁変換装置。
5. 前記固定部は、前記弾性部材の固定位置に前記弾性部材の形状に対応したＶ字形状部が形成されてなることを特徴とする請求項２乃至４のいずれか一項に記載の電磁変換装置。
6. 前記磁石は単極に着磁され、前記ヨークは前記磁石を挟むよう配置さていることを特徴とする請求項１乃至５のいずれか一項に記載の電磁変換装置。
7. 請求項１乃至６のいずれか一項に記載の電磁変換装置を駆動源とすることを特徴とするアクチュエータ。
8. 請求項７記載のアクチュエータを搭載したことを特徴とするポンプ。

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