JP2017069999A - Electrostatic induction generator - Google Patents

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Abstract

PROBLEM TO BE SOLVED: To provide an electrostatic induction generator in which moment of inertia per unit area of a charged film is reduced to increase power generation efficiency.SOLUTION: The electrostatic induction generator includes a housing, a disk-shaped second substrate, charging films, counter electrodes, and an output part for outputting electric power generated between the charging films and the counter electrodes. The counter electrodes are installed on a first counter surface of a first substrate. The charging films are disposed on a second counter surface of a second substrate opposed to the first counter surface. On the second counter surface of the second substrate, the charging films and spacing portions where the charging films are not installed are alternately disposed for every predetermined angle. A plurality of sets of power generation parts each including the first substrate, the charging films, the second substrate, the counter electrodes, and the output part is installed.SELECTED DRAWING: Figure 2

Description

本発明は、静電誘導を利用した発電装置、発電器、携帯型電気機器、特に、腕時計やその他の携帯型時計等に関する。本発明の発電器のエネルギ源としては、人体の運動、機械等の振動、その他環境に広く存在する運動エネルギを利用することができる。全体として、回転部材の円板の単位面積当たりの慣性モーメントを減らして発電効率を上げた発電器に関する。   The present invention relates to a power generation device, a power generator, and a portable electric device using electrostatic induction, and more particularly, to a wristwatch and other portable timepieces. As the energy source of the power generator of the present invention, it is possible to use kinetic energy widely present in the environment, such as human body motion, machine vibration, and the like. As a whole, the present invention relates to a power generator that increases the power generation efficiency by reducing the moment of inertia per unit area of the disk of the rotating member.

エレクトレット材料による静電誘導を利用した実用的発電装置が、近年開発されてきている。静電誘導とは、帯電した物体を導体に接近させると、帯電した物体とは逆の極性の電荷が引き寄せられる現象のことである。静電誘導現象を利用した発電装置とは、「電荷を保持する膜」(以下、帯電膜という)と対向電極を配置した構造において、この現象を利用して、両者を相対移動させて誘導された電荷を取り出す発電のことである。   In recent years, a practical power generator using electrostatic induction by an electret material has been developed. The electrostatic induction is a phenomenon in which when a charged object is brought close to a conductor, charges having a polarity opposite to that of the charged object are attracted. A power generation device using an electrostatic induction phenomenon is a structure in which a “film for holding electric charges” (hereinafter referred to as a charged film) and a counter electrode are arranged, and is induced by relatively moving both of them using this phenomenon. It is the power generation that takes out the electric charge.

図1は、静電誘導現象を利用した発電の原理を模式的に説明する説明図である。   FIG. 1 is an explanatory diagram for schematically explaining the principle of power generation using the electrostatic induction phenomenon.

エレクトレット材料による場合を例にとると、エレクトレットは、誘電体に電荷を打ち込んだものであり、半永久的に静電場を発生させる帯電膜の一種である。このエレクトレットによる発電では、図1にみられるように、エレクトレットにより形成される静電場によって対向電極に誘導電荷が生じ、エレクトレットと対向電極の重なりの面積を変化(振動等)させれば、外部電気回路において交流電流を発生させることができる。このエレクトレットによる発電は、構造が比較的簡単で、電磁誘導によるものより、低周波領域において高い出力が得られ有利であって、近年いわゆる「環境発電(Energy Harvesting)」として注目されている。   Taking the case of an electret material as an example, the electret is a kind of a charged film in which an electric charge is injected into a dielectric and generates an electrostatic field semipermanently. In the power generation by this electret, as shown in FIG. 1, an induced electric charge is generated in the counter electrode by the electrostatic field formed by the electret, and if the area of the overlap between the electret and the counter electrode is changed (vibration, etc.) An alternating current can be generated in the circuit. The power generation by this electret has a relatively simple structure and is advantageous in that a higher output can be obtained in the low frequency region than that by electromagnetic induction, and has recently attracted attention as so-called “energy harvesting”.

これまで腕時計においては、回転錘をボールベアリングで支持し、回転錘から発電ロータ(電磁誘導型発電機)までの輪列に、増速歯車機構を介して伝動して発電量を高めたものは、特許文献1に開示されている。なお、「輪列」とは、時計に使用される歯車伝動機構を指しており、入力側の回転軸の歯車が、出力側の回転軸に「カナ」と呼ぶ歯数の少ない歯車にかみ合って連なる歯車列を指すことが多い。   Until now, in a wristwatch, the rotating weight was supported by a ball bearing, and the power generation amount was increased by transmitting it through the speed increasing gear mechanism to the train wheel from the rotating weight to the power generation rotor (electromagnetic induction generator). Patent Document 1 discloses this. “Wheel train” refers to a gear transmission mechanism used in a timepiece, and the gear on the input side rotating shaft meshes with a gear having a small number of teeth called “kana” on the rotating shaft on the output side. Often refers to a series of gear trains.

また、特許文献2には、腕振りの 動きによる回転錘の回転を、増速歯車機構を介して伝動させて、エレクトレット膜と電極の相対的な回転を行う静電誘導型発電装置が開示されている。このようなエレクトレット膜による回転型発電装置においては、エレクトレット膜と電極間の面積を大きくすればするほど、拡大した分に見合うだけの発電量が得られるものと考えられていた。しかしながら、人体の運動などの小さい外部エネルギを利用するような発電では、エレクトレット膜を設けた回転円板の面積を拡げると、却って回転円板の慣性モーメントが大幅に増加して回転量が落ち込み、面積増加による発電量の増加効果を相殺してしまう。このため、回転型発電装置においては、エレクトレット膜と電極間の面積を大きくすることは、それに見合うほどの発電量が得られないという問題が生じていた。   Further, Patent Document 2 discloses an electrostatic induction power generation device that transmits the rotation of a rotating weight due to the movement of an arm swing through a speed increasing gear mechanism to perform relative rotation of an electret film and an electrode. ing. In such a rotary power generation apparatus using an electret film, it has been considered that as the area between the electret film and the electrode is increased, a power generation amount corresponding to the enlarged amount can be obtained. However, in power generation that uses small external energy such as human movement, if the area of the rotating disk provided with the electret film is expanded, the moment of inertia of the rotating disk significantly increases and the amount of rotation decreases. This will offset the increase in power generation due to the increase in area. For this reason, in the rotary power generator, increasing the area between the electret film and the electrode has a problem that a power generation amount corresponding to the area cannot be obtained.

この従来技術を腕時計に適用した場合には、エレクトレット膜を設けた回転円板の面積を拡げようとしても、発電機構の他に運針機構部や表示機器のためのスペースが必要となり、ケース内の全ての空間を発電部だけで埋めてしまうことはできない。このため、単一の回転円板の面積を拡げることによる発電量の増加には、制約が生じていた。   When this prior art is applied to a wristwatch, even if it is intended to increase the area of the rotating disk provided with the electret film, a space for the hand movement mechanism and display device is required in addition to the power generation mechanism. It is impossible to fill all spaces with the power generation unit alone. For this reason, there has been a restriction on the increase in the amount of power generated by expanding the area of a single rotating disk.

一方、特許文献3は、風などのエネルギ源を利用した電力生成システムに、複数の発電機装置が連結されたものが開示されている。このシステムでは、風力によって羽根車が駆動ギアを駆動し、この駆動ギアに、過剰となるように設けられた複数の発電機装置が、連結している。複数の発電機には、いずれかの発電機が破損した際に、駆動源から破損発電機を切断可能にするために、駆動ギアと発電機の間にクラッチが設けられている。したがって、複数の発電機を設置した目的は、発電量増加を目的にしたものではなく、破損発電機によって、システムの動作の継続が妨害されないようにしたバックアップシステム、すなわち、冗長システムを構成するためのものである。しかも、この従来技術は、エレクトレット膜を使用した静電誘導型発電装置とは、全く関係のない技術である。   On the other hand, Patent Document 3 discloses a configuration in which a plurality of generator devices are connected to an electric power generation system using an energy source such as wind. In this system, an impeller drives a drive gear by wind power, and a plurality of generator devices provided in excess are connected to the drive gear. The plurality of generators are provided with a clutch between the drive gear and the generator so that the damaged generator can be disconnected from the drive source when any of the generators is damaged. Therefore, the purpose of installing multiple generators is not to increase the amount of power generation, but to construct a backup system, that is, a redundant system, in which the continued operation of the system is not disturbed by a damaged generator. belongs to. Moreover, this prior art is a technology that has nothing to do with the electrostatic induction power generation device using the electret film.

特開2000−147159号公報JP 2000-147159 A 特開2011−072070号公報JP 2011-072070 A 特許第5591802号公報Japanese Patent No. 5591802

本発明は、静電誘導型発電器において、全体として、回転部材の円板の単位面積当たりの慣性モーメントを減らして発電効率を上げることを課題とする。   An object of the present invention is to increase the power generation efficiency by reducing the moment of inertia per unit area of a disk of a rotating member as a whole in an electrostatic induction generator.

本発明は、ハウジングと、前記ハウジングに固定された第1基板と、前記ハウジングに回転自在に軸支された軸を有する円板状第2基板と、帯電膜と、対向電極と、前記帯電膜及び前記対向電極間で発生した電力を出力する出力部と、を有し、前記対向電極を第1基板の第1対向面に設置し、前記帯電膜を前記第1対向面に対向する前記第2基板の第2対向面に設置し、前記第2基板の前記第2対向面には、所定角度毎に、前記帯電膜と、前記帯電膜が設置されていない間隔部とが交互に配置されており、前記第1基板、前記帯電膜、前記第2基板、前記対向電極、及び、前記出力部からなる1組の発電部が、複数組設置された静電誘導型発電器である。   The present invention includes a housing, a first substrate fixed to the housing, a disc-shaped second substrate having a shaft rotatably supported by the housing, a charging film, a counter electrode, and the charging film. And an output section for outputting electric power generated between the counter electrodes, the counter electrode is disposed on a first counter surface of the first substrate, and the charging film is opposed to the first counter surface. The second opposing surface of the two substrates is disposed on the second opposing surface, and the charging film and the interval portion where the charging film is not provided are alternately arranged at predetermined angles on the second opposing surface of the second substrate. An electrostatic induction generator in which a plurality of sets of power generation units each including the first substrate, the charging film, the second substrate, the counter electrode, and the output unit are installed.

静電誘導型発電器において、全体として、回転部材の円板の単位面積当たりの慣性モーメントを減らして発電効率を上げた。また、複数個の発電部を設けることにより、回転部材の直径を小さくすることができ、発電部の薄型化に利するとともに、発電部のレイアウト自由度が増し、スペースを効率的に活用することができる。   In the electrostatic induction generator as a whole, the power generation efficiency was increased by reducing the moment of inertia per unit area of the disk of the rotating member. In addition, by providing a plurality of power generation units, the diameter of the rotating member can be reduced, which helps to reduce the thickness of the power generation unit, increases the degree of freedom in layout of the power generation unit, and efficiently utilizes the space. Can do.

静電誘導現象を利用した発電の原理を模式的に説明する説明図である。It is explanatory drawing which illustrates typically the principle of the electric power generation using an electrostatic induction phenomenon. 本発明の第1実施形態の斜視図である。1 is a perspective view of a first embodiment of the present invention. 本発明の第1実施形態の図2のX−X線に関する模式的断面図である。It is typical sectional drawing regarding the XX line of FIG. 2 of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の一部を取り除いた平面図である。It is the top view which removed a part of 1st Embodiment of this invention. (a)は、本発明の第1実施形態の一部分を示す斜視図である。(b)は、調整スクリュー9の断面図である。(A) is a perspective view which shows a part of 1st Embodiment of this invention. (B) is a sectional view of the adjusting screw 9. 本発明の第1実施形態の増速歯車列の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the speed-up gear train of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の増速歯車列の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the speed-up gear train of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の増速歯車列の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the speed-up gear train of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の増速歯車列の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the speed-up gear train of 1st Embodiment of this invention. 本発明の第1実施形態の増速歯車列の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the speed-up gear train of 1st Embodiment of this invention. (a)は、本発明の第1実施形態の回転部材の表面の平面図である。(b)は、本発明の第1実施形態の回転部材の裏面の平面図である。(A) is a top view of the surface of the rotation member of a 1st embodiment of the present invention. (B) is a top view of the back surface of the rotating member of the first embodiment of the present invention. (a)は本発明の第1実施形態の帯電膜を示しており、(b)は対向電極2の第1電極O、第2電極E、整流回路の概要を示す説明図である。(A) has shown the charging film of 1st Embodiment of this invention, (b) is explanatory drawing which shows the outline | summary of the 1st electrode O of the counter electrode 2, the 2nd electrode E, and a rectifier circuit. 本発明の第1実施形態の帯電膜と対向電極間の発電の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the electric power generation between the charging film of 1st Embodiment of this invention, and a counter electrode. 本発明の第1実施形態の固定電極基板38の平面図である。It is a top view of the fixed electrode board | substrate 38 of 1st Embodiment of this invention. N個の回転部材と、1個の等面積回転部材との慣性モーメントを比較した表である。It is the table | surface which compared the moment of inertia of N piece of rotation members, and one piece of equal area rotation member. 回転部材の傾斜の影響を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the influence of the inclination of a rotation member. 発電部の総慣性モーメントを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the total moment of inertia of an electric power generation part. 発電部の総慣性モーメントの式を説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining the type | formula of the total moment of inertia of an electric power generation part. 増速比の組み合わせと総慣性モーメントの関係を示す表である。It is a table | surface which shows the relationship between the combination of speed increasing ratio, and a total moment of inertia. (a)、(b)は、本発明の第3実施形態の各発電部の位相差を説明する説明図である。(A), (b) is explanatory drawing explaining the phase difference of each electric power generation part of 3rd Embodiment of this invention. 図17(b)の詳細説明図である。FIG. 18 is a detailed explanatory diagram of FIG. 回転部材4の帯電膜3と、対向基板1の対向電極2との相対位置関係を模式的に説明する説明図である。4 is an explanatory diagram schematically illustrating a relative positional relationship between the charging film 3 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 of the counter substrate 1. FIG. 静電負荷トルクを説明する説明図である。It is explanatory drawing explaining an electrostatic load torque. 本発明の第3実施形態の各発電部に働く静電負荷トルクを示したグラフである。It is the graph which showed the electrostatic load torque which acts on each electric power generation part of 3rd Embodiment of this invention. 回転部材4の帯電膜3と、対向基板1の対向電極2との相対位置関係を模式的に説明する説明図である。4 is an explanatory diagram schematically illustrating a relative positional relationship between the charging film 3 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 of the counter substrate 1. FIG. 本発明の第4実施形態の対向電極、整流回路の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the counter electrode and rectifier circuit of 4th Embodiment of this invention. 本発明の第4実施形態の対向電極、整流回路の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the counter electrode and rectifier circuit of 4th Embodiment of this invention. 図24における回転部材の帯電膜と対向電極の配置を示した説明図である。It is explanatory drawing which showed arrangement | positioning of the charging film and counter electrode of the rotating member in FIG. 本発明の第5実施形態の増速歯車列の概要を示す説明図である。It is explanatory drawing which shows the outline | summary of the speed-up gear train of 5th Embodiment of this invention.

以下、各図面を参照して、本発明の一実施形態を説明する。各実施態様について、同一構成の部分には、同一の符号を付してその説明を省略する。以下の各実施形態では、一例として腕時計で説明するが、必ずしも腕時計に限定されるものではない。携帯用の静電誘導発電器付き電子電気機器などその他にも適用可能である。   Hereinafter, an embodiment of the present invention will be described with reference to the drawings. About each embodiment, the same code | symbol is attached | subjected to the part of the same structure, and the description is abbreviate | omitted. In the following embodiments, a wristwatch will be described as an example, but the present invention is not necessarily limited to a wristwatch. The present invention can also be applied to other electronic electric devices with portable electrostatic induction generators.

(第1実施形態)
図2は、本発明の第1実施形態の斜視図である。図3は、本発明の第1実施形態の図2のX−X線に関する模式的断面図である。図4は、本発明の第1実施形態の一部を取り除いた平面図である。図5(a)は、本発明の第1実施形態の一部分を示す斜視図である。図5(b)は、調整スクリュー9の断面図である。図6〜図7は、本発明の第1実施形態の増速歯車列の概要を示す説明図である。以下、第1実施形態を、各図面を参照して説明する。
(First embodiment)
FIG. 2 is a perspective view of the first embodiment of the present invention. FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line XX of FIG. 2 of the first embodiment of the present invention. FIG. 4 is a plan view with a part of the first embodiment of the present invention removed. FIG. 5A is a perspective view showing a part of the first embodiment of the present invention. FIG. 5B is a cross-sectional view of the adjusting screw 9. 6-7 is explanatory drawing which shows the outline | summary of the speed-up gear train of 1st Embodiment of this invention. Hereinafter, a first embodiment will be described with reference to the drawings.

第1実施形態は、腕時計などの携帯用電子時計に適用した場合であり、その概要を、図2、3を参照して説明する。図2には、地板35の上に、各部材が組み付けられた腕時計のムーブメントが示されている。図2は、一部の部材が省略されて、主に本実施形態の特徴部分を表示している。図2のムーブメントの裏側には、図3に示すように、文字板41と時針44、分針43、秒針42が設けられている。腕時計としての表側、すなわち図3の下方には、風防(図示なし)が取り付けられた外装ケーシング(図示なし)内に、ムーブメントが挿入されて、図3の上方から裏蓋(図示なし)で外装ケーシングに密閉される。以下、上方、下方とは、図3の断面図での上方、下方を指すものとする。図2の斜視図においても同様である。したがって、風防は、図2、3の下方であり、裏蓋は上方に取り付けられる。   The first embodiment is applied to a portable electronic timepiece such as a wristwatch, and an outline thereof will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a watch movement in which each member is assembled on the main plate 35. In FIG. 2, some of the members are omitted, and mainly characteristic portions of the present embodiment are displayed. As shown in FIG. 3, a dial 41, an hour hand 44, a minute hand 43, and a second hand 42 are provided on the back side of the movement of FIG. 2. On the front side as a wristwatch, that is, in the lower part of FIG. 3, a movement is inserted into an outer casing (not shown) to which a windshield (not shown) is attached, and the exterior is covered with a back cover (not shown) from the upper part of FIG. Sealed in a casing. Hereinafter, the terms “upper” and “lower” refer to the upper and lower sides in the cross-sectional view of FIG. The same applies to the perspective view of FIG. Therefore, the windshield is at the lower side of FIGS. 2 and 3, and the back cover is attached at the upper side.

図4の配置領域Zには、クオーツムーブメントとしての機能を有するための部材が配置されている。水晶振動子、電子回路基板、コイル、ステップモータ、運針機構部P、2次電池などが配置される。電子回路基板には、発振回路、分周回路、ステップモータの駆動回路、電源回路などが組み込まれている。運針機構部Pは、運針用歯車列22、23、24、25、26から構成され指針(42、43、44)を駆動する輪列部のことであり、図3の点線囲みにみられるように、回転錘10のボールベアリング51直下に、空いたスペースを有効活用して配置されている。1又は複数のステップモータの駆動により、運針用歯車列22、23、24、25、26が駆動される、秒針42、分針43、時針44は、それぞれ、秒針車24、分針車25、時針車6によって駆動される。分針43、時針44の駆動には、日の裏機構(時計用語)と呼ばれる歯車機構がよくつかわれる。秒針42は無い場合も存在する。   In the arrangement area Z of FIG. 4, a member for functioning as a quartz movement is arranged. A crystal resonator, an electronic circuit board, a coil, a step motor, a hand movement mechanism P, a secondary battery, and the like are arranged. An oscillation circuit, a frequency dividing circuit, a step motor driving circuit, a power supply circuit, and the like are incorporated in the electronic circuit board. The hand movement mechanism portion P is a wheel train portion configured by the gear train gear trains 22, 23, 24, 25, and 26 for driving the hands (42, 43, and 44), as seen in a dotted line in FIG. In addition, the vacant space is disposed directly below the ball bearing 51 of the rotary weight 10. The second hand 42, the minute hand 43, and the hour hand 44 are driven by one or a plurality of stepping motors to drive the hand train gear trains 22, 23, 24, 25, and 26, respectively. 6 is driven. For driving the minute hand 43 and the hour hand 44, a gear mechanism called a minute mechanism (clock terminology) is often used. There is a case where the second hand 42 is not provided.

図2のX−X線に関する断面図は、図3に示されている。歯車列などを軸支する第1輪列受33と第2輪列受34が、地板35にスペーサなどを介してネジ止めされている。これらの地板、受け、輪列という用語は、腕時計などの場合によくつかわれる呼称であって、地板35、第1輪列受33、第2輪列受34は、ハウジングの一部を構成する。ハウジングは、以下において地板35、第1輪列受33、第2輪列受34、その他の受け板などを含んで構成されるものとして説明する。   A sectional view taken along line XX in FIG. 2 is shown in FIG. A first wheel train receiver 33 and a second wheel train receiver 34 that support a gear train and the like are screwed to the main plate 35 via a spacer or the like. The terms “base plate”, “receiver”, and “train wheel” are commonly used in the case of a wristwatch or the like, and the main plate 35, the first wheel train receiver 33, and the second wheel train receiver 34 constitute a part of the housing. . Hereinafter, the housing will be described as including the main plate 35, the first wheel train receiver 33, the second wheel train receiver 34, and other receiving plates.

時計用語としての地板とは、ハウジングの一種であって、様々なパーツを組み込む土台、支持板、内装ケーシングなどを意味している。本実施形態では、地板35は板状部材であるが、これに限定されるものではない。また、受け板とは、回転体の軸を支えたり、部品を固定・保持する役割を果たす場合に良くつかわれる用語である。輪列とは、既に述べたように時計に使用される歯車伝動機構を指している。   The main plate as a watch term is a kind of housing, and means a base, a support plate, an interior casing, and the like that incorporate various parts. In the present embodiment, the ground plane 35 is a plate-like member, but is not limited to this. Further, the backing plate is a term often used when supporting the shaft of a rotating body and fixing / holding parts. The train wheel refers to a gear transmission mechanism used in a timepiece as described above.

回転錘10は、ボールベアリング51を介して第1輪列受33に、3本のネジ48で取り付けられている。回転錘10の半円形の円板の外周部には錘10’がスポット溶接で固着されており、回転錘10が、腕振りの動きなどを利用して回転を引き起こすようになっている。回転錘10には、ネジ49で駆動歯車11が一体化して固定されている。駆動歯車11内周面には、ボールベアリング51の外輪52が圧入されている。一方、ボールベアリング51の内輪53は、固定板32の外周部に隙間嵌めで固定されている。固定板32が、ネジ37で第1輪列受33に固定されるときに、回転錘10と一体化された駆動歯車11、ボールベアリング51が一緒に固定される。回転錘10が回転すると、ねじ49で回転錘10と一体化された駆動歯車11が、ボールベアリング51で支持されてハウジング(第1輪列受33)に対して回転するように構成されている。すなわち、回転錘10は、ボールベアリング51で片持ち状に回転支持されている。回転錘10、駆動歯車11、ボールベアリング51、固定板32は、1つの回転錘ユニットを構成して、3本のネジ48で第1輪列受33に、一体的に固定することができるようになっている。   The rotary weight 10 is attached to the first wheel train bridge 33 via the ball bearing 51 with three screws 48. A weight 10 ′ is fixed to the outer peripheral portion of the semicircular disk of the rotating weight 10 by spot welding, and the rotating weight 10 causes rotation by using a movement of an arm swing or the like. The drive gear 11 is integrally fixed to the rotary weight 10 with a screw 49. An outer ring 52 of a ball bearing 51 is press-fitted into the inner peripheral surface of the drive gear 11. On the other hand, the inner ring 53 of the ball bearing 51 is fixed to the outer peripheral portion of the fixed plate 32 with a clearance fit. When the fixing plate 32 is fixed to the first train wheel bridge 33 with the screw 37, the drive gear 11 and the ball bearing 51 integrated with the rotary weight 10 are fixed together. When the rotary weight 10 rotates, the drive gear 11 integrated with the rotary weight 10 by the screw 49 is supported by the ball bearing 51 and is rotated with respect to the housing (first wheel train receiver 33). . That is, the rotary weight 10 is rotatably supported in a cantilever manner by the ball bearing 51. The rotary weight 10, the drive gear 11, the ball bearing 51, and the fixing plate 32 constitute a single rotary weight unit so that it can be integrally fixed to the first wheel train receiver 33 with three screws 48. It has become.

次に、回転錘10の回転が増速されて発電部Aの回転部材4A(第2基板ともいう)に回転を伝達する歯車列について述べる。本実施形態では、発電部は4箇所存在し、符号A〜Dで表す。回転部材もそれぞれ発電部に対応して、符号4A〜4Dで表す(回転部材4A〜4Dは、総称的に回転部材4と称することもある)。発電部は4箇所に限定されず、複数個存在すればよい。本実施形態では、図6、7に示すように、歯車列は、回転錘10の回転が増速されて1組の発電部の回転部材4A(第2基板)に回転を伝達する増速歯車列11〜16と、回転部材4Aから複数組設置された発電部の他の回転部材4B〜Dに回転を伝達する連結歯車列15、16から構成されている。   Next, a gear train in which the rotation of the rotary weight 10 is increased and the rotation is transmitted to the rotating member 4A (also referred to as a second substrate) of the power generation unit A will be described. In the present embodiment, there are four power generation units, which are denoted by reference signs A to D. The rotating members are also denoted by reference numerals 4A to 4D corresponding to the power generation units (the rotating members 4A to 4D may be collectively referred to as the rotating member 4). The number of power generation units is not limited to four, and a plurality of power generation units may be present. In this embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the gear train is a speed increasing gear that transmits the rotation to the rotating member 4 </ b> A (second substrate) of the power generation unit by increasing the rotation speed of the rotary weight 10. It is comprised from the connection gear trains 15 and 16 which transmit rotation to the other rotation member 4B-D of the electric power generation part installed in multiple sets from the row | line | column 11-16 and rotation member 4A.

図6aのように、1列の増速歯車列11〜16に対して、L字状に連結歯車列15、16を形成しても良いが、図6b〜dのような逆T字状や逆Y字状の連結歯車構成なら、以下の理由で回転駆動力の伝達効率がさらに良くなる。
図6aのL字状の連結歯車構成において、回転錘10から発電部A〜Dに至るまでに介する歯車は、発電部Aは、歯車11と12、13と14、15と16のカナ12、14、16を含めたセットが3つ、発電部Bが4つ、発電部Cが5つ、発電部Dが6つ、である。これに対して図6bの逆T字状の連結歯車構成においては、発電部Aが4つ、発電部Bが3つ、発電部Cが4つ、発電部Dが5つであり、回転錘から発電部まで6つの歯車を介する経路が存在しない。連結歯車によって伝達される回転駆動力は、1つの歯車当たり5〜15%、多いときには20%の損失が見込まれるため、回転駆動力の伝達効率、すなわち発電機の発電効率を重視する場合は、L字状より逆T字状の連結歯車構成が適している。
As shown in FIG. 6a, the connecting gear trains 15 and 16 may be formed in an L shape with respect to one row of the speed increasing gear trains 11 to 16, but the reverse T-shape as shown in FIGS. With the inverted Y-shaped connecting gear structure, the transmission efficiency of the rotational driving force is further improved for the following reason.
In the L-shaped connecting gear configuration of FIG. 6 a, the power generation unit A includes gears 11 and 12, 13 and 14, 15 and 16 squeezers 12, from the rotary weight 10 to the power generation units A to D. There are three sets including 14 and 16, four power generation units B, five power generation units C, and six power generation units D. On the other hand, in the inverted T-shaped connecting gear configuration of FIG. 6B, there are four power generation units A, three power generation units B, four power generation units C, and five power generation units D. There is no path through the six gears from the power generation unit to the power generation unit. The rotational driving force transmitted by the connecting gear is expected to be 5 to 15% per gear, and a loss of 20% at most. Therefore, when the transmission efficiency of the rotational driving force, that is, when the power generation efficiency of the generator is important, An inverted T-shaped connection gear configuration is more suitable than an L-shape.

図6cは、逆Y字状に連結歯車が構成されている例であり、増速歯車のうち歯車13が発電部Bの歯車14と発電部Cの歯車14に連結される。発電部Bの1列の増速歯車列の歯車15は、発電部Aの連結歯車15、16に連結している。一方、発電部Cの増速歯車列の歯車15は、発電部Dの連結歯車15、16に連結している。回転錘10から発電部に至るまでに介する歯車は、発電部AとDが4つ、発電部BとCが3つ、であり、図6a、bと比べて、仲介する歯車の最大数が少ないため、回転駆動力の伝達効率を高くすることができる。   FIG. 6c is an example in which the connecting gear is configured in an inverted Y shape, and the gear 13 of the speed increasing gear is connected to the gear 14 of the power generation unit B and the gear 14 of the power generation unit C. The gear 15 of the speed increasing gear train of the power generation unit B is connected to the connection gears 15 and 16 of the power generation unit A. On the other hand, the gear 15 of the speed increasing gear train of the power generation unit C is connected to the connection gears 15 and 16 of the power generation unit D. The number of gears that pass from the rotary weight 10 to the power generation unit is four power generation units A and D, and three power generation units B and C. Compared with FIGS. Therefore, the transmission efficiency of the rotational driving force can be increased.

図6dは、逆Y字状の連結歯車構成の変形例である。発電部A、Dに至る1列の増速歯車列は歯車11〜16によって回転部材4A、4Dを回転させる。発電部B、Cについては、発電部Aに至る増速歯車列の歯車13から、連結歯車列の歯車14、15、16がとり出されて回転部材4Bが回転する。発電部Cについても発電部Dに至る増速歯車列の歯車13から、連結歯車列によって回転部材4Cが回転する。回転錘10から発電部に至るまでに介する歯車は、発電部A〜Dが全て3つであり、図6cと比べて、仲介する歯車の最大数が更に少ないため、回転駆動力の伝達効率を高くすることができる。   FIG. 6d is a modification of the inverted Y-shaped connecting gear configuration. One row of speed increasing gear trains leading to the power generation units A, D rotates the rotating members 4A, 4D by gears 11-16. For the power generation units B and C, the gears 14, 15, and 16 of the coupling gear train are taken out from the gear 13 of the speed increasing gear train that reaches the power generation unit A, and the rotating member 4B rotates. As for the power generation unit C, the rotating member 4C is rotated by the connecting gear train from the gear 13 of the speed increasing gear train reaching the power generation unit D. There are three power generation units A to D among the gears extending from the rotary weight 10 to the power generation unit, and the maximum number of intervening gears is smaller than that in FIG. Can be high.

図7の形態にみられるように、地板の配置スペースを有効に活用する上で、連結歯車列の1つの歯車15に直接2箇所歯車16を連結して、2つの発電部A、Cを連結することも可能である。また。複数組の発電部の外周が、ハウジング内周、すなわち地板35の外周に沿ってレイアウトすると、スペースを効率的に活用することができる。そして、運針機構部Pが、回転錘10のボールベアリング51直下に、空いたスペースを有効活用して配置することができる。   As shown in the form of FIG. 7, in order to effectively use the space for arranging the ground plane, the two gears 16 are directly connected to one gear 15 of the connecting gear train to connect the two power generation units A and C. It is also possible to do. Also. When the outer periphery of the plurality of sets of power generation units is laid out along the inner periphery of the housing, that is, the outer periphery of the ground plane 35, the space can be efficiently used. Then, the hand movement mechanism P can be disposed just below the ball bearing 51 of the rotary weight 10 by effectively utilizing the vacant space.

腕振りの動きなどで回転した回転錘10は、歯車列11〜16で増速しながら、回転部材4を回転させる。軸6には、歯車(時計用語でカナともいう)12と歯車13が固定されている。軸7には、歯車(カナ)14と歯車15が固定されている。軸8には、歯車(カナ)16と回転部材4が固定されている。軸6〜8は、それぞれ、地板35と第2輪列受34の間に上下の軸受50、50で支承されている。第1輪列受33と第2輪列受34は別部材として構成されている。図3に示すように、第2輪列受34の高さが、第1輪列受33より高くなっている。このため、駆動歯車11が、軸6に固定された歯車12に直接噛み合わせることができる。   The rotating weight 10 rotated by the swinging motion of the arm rotates the rotating member 4 while increasing the speed by the gear trains 11 to 16. A gear (also referred to as “kana” in clock terms) 12 and a gear 13 are fixed to the shaft 6. A gear 14 and a gear 15 are fixed to the shaft 7. A gear (kana) 16 and a rotating member 4 are fixed to the shaft 8. The shafts 6 to 8 are respectively supported by upper and lower bearings 50 and 50 between the main plate 35 and the second train wheel bridge 34. The first wheel train receiver 33 and the second wheel train receiver 34 are configured as separate members. As shown in FIG. 3, the height of the second wheel train receiver 34 is higher than that of the first wheel train receiver 33. For this reason, the drive gear 11 can be directly meshed with the gear 12 fixed to the shaft 6.

第2輪列受34は、図2、4にみられるように、ネジ46、46で地板35に両端を固定している。受け板36もネジ45で地板35に固定されている。第2輪列受34は、複数組設置された発電部A〜Dの回転部材4A〜Dを、1枚板で支承するので、第2輪列受34の保持位置の少なくとも1か所が各発電部に挟まれた狭小領域に存在しなければならない。本実施形態では、ネジ47で第2輪列受34を地板35に固定している。   As shown in FIGS. 2 and 4, the second train wheel bridge 34 is fixed at both ends to the main plate 35 with screws 46 and 46. The receiving plate 36 is also fixed to the ground plate 35 with screws 45. Since the second wheel train receiver 34 supports the rotating members 4A to D of the power generation units A to D installed in a plurality of sets with a single plate, at least one of the holding positions of the second wheel train receiver 34 is each It must exist in a narrow area sandwiched between power generation units. In the present embodiment, the second wheel train bridge 34 is fixed to the main plate 35 with screws 47.

駆動歯車11は、軸6の歯車12に噛合い、軸6を回転させる。駆動歯車11に対する歯車12の増速比を第1増速比と呼ぶ。軸6の歯車13は、軸7の歯車14に噛合い、軸7を回転させる。歯車13に対する歯車14の増速比を第2増速比と呼ぶ。軸7の歯車15は、軸8の歯車16に噛合い、軸8を回転させる。歯車15に対する歯車16の増速比を第3増速比と呼ぶ。本実施形態では、歯車列は3段であるが、これに限定されず、1段、2段、N段(Nは整数)であっても良い(N段目の増速比を第N増速比という)。本実施形態においては、回転錘10の正逆両方向の回転を、変換クラッチ機構を内在させて、それぞれの回転を常に一方向の回転に変換するようにしても良い。回転錘10の正逆両方向の回転の内で、一方向の回転だけを伝動するようにしても良い。   The drive gear 11 meshes with the gear 12 of the shaft 6 and rotates the shaft 6. The speed increasing ratio of the gear 12 with respect to the drive gear 11 is referred to as a first speed increasing ratio. The gear 13 of the shaft 6 meshes with the gear 14 of the shaft 7 and rotates the shaft 7. The speed increasing ratio of the gear 14 with respect to the gear 13 is referred to as a second speed increasing ratio. The gear 15 of the shaft 7 meshes with the gear 16 of the shaft 8 and rotates the shaft 8. The speed increasing ratio of the gear 16 with respect to the gear 15 is referred to as a third speed increasing ratio. In the present embodiment, the gear train has three stages, but is not limited to this, and may be the first stage, the second stage, and the N stage (N is an integer) (the Nth speed increase ratio is increased by the Nth increase). Called speed ratio). In the present embodiment, rotations in both forward and reverse directions of the rotary weight 10 may be converted into rotations in one direction by providing a conversion clutch mechanism. Of the rotations of the rotating weight 10 in both forward and reverse directions, only rotation in one direction may be transmitted.

軸8には、増速歯車列の歯車16とともに、回転部材4が固定されている。回転部材(第2基板)4の下方面(第2対向面)には、帯電膜3が設置され、対向基板1の上方面(第1対向面)には、帯電膜3に対向するように、対向電極2が設置されている(図3参照)。対向基板1の対向電極2が上方になるように、受け板36に下方側からネジ59で固定されている。対向基板1の厚みのバラツキを排除できるように、受け板36には基準面Rが形成されている。これによって、対向基板1の上面を基準としているので、対向電極2の位置決めが正確にできるので、帯電膜3と対向電極2との間隔(場合により100μ以下)を正確に設定することができる。   The rotating member 4 is fixed to the shaft 8 together with the gear 16 of the speed increasing gear train. The charging film 3 is disposed on the lower surface (second opposing surface) of the rotating member (second substrate) 4, and the upper surface (first opposing surface) of the opposing substrate 1 is opposed to the charging film 3. The counter electrode 2 is installed (see FIG. 3). The counter electrode 1 of the counter substrate 1 is fixed to the receiving plate 36 with screws 59 from below so that the counter electrode 2 faces upward. A reference surface R is formed on the receiving plate 36 so that variations in the thickness of the counter substrate 1 can be eliminated. Accordingly, since the upper surface of the counter substrate 1 is used as a reference, the positioning of the counter electrode 2 can be performed accurately, so that the interval between the charging film 3 and the counter electrode 2 (in some cases, 100 μm or less) can be set accurately.

帯電膜3と対向電極2の間隔は発電効率上極めて重要であり、この間隔は適切に設定する必要がある。さらに、回転部材4の回転がスムーズに行われるように、図3、5に示すように、調整スクリュー9で軸8の上下方向の間隔を調整するようにすると良い。本実施形態の場合、複数組設置された発電部A〜Dの回転部材4A〜Dの上方に軸受50は、全て第2輪列受に取り付けられている。このため、各発電部の回転部材4に対して、調整スクリュー9で調整するようにすると良い。調整の手順としては、図4に示すように、各発電部と歯車列を組み立てた後、調整の手順としては、次のようにすると良い。(1)回転部材4の外部から外力を与えて回転させる。(2)回転部材4を無負荷減速させながら調整スクリュー9を調整し、上下方向のクリアランスをつめる。(3)無負荷減速時に引っかかり感のない状態に、調整スクリュー9をセットする。このようにして、第2輪列受34の各発電部に存在する調整スクリュー9で、個々の発電部毎に軸8方向のクリアランスを調整することができる。複数組の発電部の回転部材4(第2基板)の軸と歯車列の軸が、共通の板状部材で軸支されていても容易に調整ができ、複数組の発電部の組立が容易であるとともに、回転部材4のクリアランスの調整も容易である。   The distance between the charging film 3 and the counter electrode 2 is extremely important for power generation efficiency, and this distance needs to be set appropriately. Further, as shown in FIGS. 3 and 5, it is preferable to adjust the vertical distance of the shaft 8 with the adjusting screw 9 so that the rotating member 4 can be smoothly rotated. In the case of this embodiment, the bearings 50 are all attached to the second train wheel bridges above the rotating members 4A to D of the power generation units A to D installed in a plurality of sets. For this reason, it is good to adjust with the adjusting screw 9 with respect to the rotating member 4 of each electric power generation part. As the adjustment procedure, as shown in FIG. 4, after assembling each power generation unit and the gear train, the adjustment procedure may be as follows. (1) An external force is applied from the outside of the rotating member 4 to rotate. (2) Adjust the adjusting screw 9 while decelerating the rotating member 4 with no load, and tighten the clearance in the vertical direction. (3) Set the adjusting screw 9 so that there is no catching feeling during no-load deceleration. In this manner, the clearance in the direction of the shaft 8 can be adjusted for each individual power generation unit with the adjusting screw 9 present in each power generation unit of the second train wheel bridge 34. Even if the shaft of the rotating member 4 (second substrate) of the plurality of sets of power generation units and the shaft of the gear train are supported by a common plate-like member, the adjustment can be easily performed, and the assembly of the plurality of sets of power generation units is easy. In addition, the clearance of the rotating member 4 can be easily adjusted.

図3における調整スクリュー9には耐震装置を用いていないが、軸受50に、図5(b)に示すような耐震装置(一例として、パラショックとしてよく知られた耐震装置)を内蔵しても良い。本実施形態には、必ずしも調整スクリューを装備しないものであっても良い。この場合には、軸8の上端面と軸受50下端面との間に、極薄の板バネを介在している。この板バネにより、軸8を下方に押し付けて、帯電膜3と対向電極2との間隔を決定しても良い。   Although the adjusting screw 9 in FIG. 3 does not use a seismic device, the bearing 50 may incorporate a seismic device as shown in FIG. 5B (as one example, a well-known seismic device as a parashock). good. This embodiment may not necessarily be equipped with an adjusting screw. In this case, an extremely thin leaf spring is interposed between the upper end surface of the shaft 8 and the lower end surface of the bearing 50. The distance between the charging film 3 and the counter electrode 2 may be determined by pressing the shaft 8 downward with this leaf spring.

図8(a)は、上方から見た、本発明の第1実施形態の回転部材の表面の平面図である。(b)は、下方から見た、本発明の第1実施形態の回転部材の裏面の平面図である。図9(a)は本発明の第1実施形態の帯電膜を示しており、(b)は対向電極2の第1電極O、第2電極E、整流回路の概要を示す説明図である。図10は、本発明の第1実施形態の帯電膜と対向電極間の発電の概要を示す説明図である。図11は、本発明の第1実施形態の固定電極基板38の平面図である。   FIG. 8A is a plan view of the surface of the rotating member according to the first embodiment of the present invention viewed from above. (B) is the top view of the back surface of the rotating member of 1st Embodiment of this invention seen from the downward direction. FIG. 9A shows the charged film of the first embodiment of the present invention, and FIG. 9B is an explanatory diagram showing an outline of the first electrode O, the second electrode E, and the rectifier circuit of the counter electrode 2. FIG. 10 is an explanatory diagram showing an outline of power generation between the charging film and the counter electrode according to the first embodiment of the present invention. FIG. 11 is a plan view of the fixed electrode substrate 38 according to the first embodiment of the present invention.

次に、発電部とそれらを駆動する連結歯車列について述べる。
軸8、回転部材4、帯電膜3、対向電極2、対向基板1は、1組の発電部を構成する。発電部は、本実施形態では4箇所設けられており、それぞれ、同じもので構成されている。発電部A〜Dにはそれぞれ出力部20A〜20Dが設けられている。各発電部の対向基板1は独立して設置されていても良いが、本実施形態では、図11に示すように、1枚の共通基板である固定電極基板38上に、各対向電極2A〜2D、出力部20A〜20Dが設置されている。固定電極基板38上には、少なくとも整流回路を含む電子回路の実装領域を配置しても良い。帯電膜3、対向電極2の詳細については後述する。
Next, the power generation unit and the connecting gear train that drives them will be described.
The shaft 8, the rotating member 4, the charging film 3, the counter electrode 2, and the counter substrate 1 constitute a set of power generation units. In the present embodiment, four power generation units are provided, and each of the power generation units is composed of the same component. The power generation units A to D are provided with output units 20A to 20D, respectively. Although the counter substrate 1 of each power generation unit may be installed independently, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, each counter electrode 2 </ b> A to 2 </ b> A is formed on a fixed electrode substrate 38 that is a single common substrate. 2D and output units 20A to 20D are installed. On the fixed electrode substrate 38, an electronic circuit mounting region including at least a rectifier circuit may be disposed. Details of the charging film 3 and the counter electrode 2 will be described later.

発電部Aは直列的に接続された増速歯車列によって、回転駆動され、各発電部B〜Dは、連結歯車列によって並列的に回転駆動される。図6(a)にこの状態が模式的に示されている。増速歯車列の軸7の歯車15には、これと同数の歯を有する歯車15が噛合っており、発電部Bの回転部材4の軸8に設けられた歯車16を回転駆動する。各発電部B〜Dを回転駆動する歯車15、16は本実施形態では全て同じものとしているが、必ずしもこれに限定されるものではない。図6〜7においては、回転部材4A〜4Dが等速で回転するように、各発電部B〜Dを回転駆動する歯車15、16の歯数をそれぞれ適宜設定することも可能である。歯車15の直径を適宜変更して、各発電部の設置場所を確保することができる。   The power generation unit A is rotationally driven by a speed increasing gear train connected in series, and the power generation units B to D are rotationally driven in parallel by a connecting gear train. FIG. 6 (a) schematically shows this state. A gear 15 having the same number of teeth is engaged with the gear 15 of the shaft 7 of the speed increasing gear train, and the gear 16 provided on the shaft 8 of the rotating member 4 of the power generation unit B is rotationally driven. The gears 15 and 16 that rotationally drive the power generation units B to D are all the same in this embodiment, but are not necessarily limited thereto. 6 to 7, the number of teeth of the gears 15 and 16 that rotationally drive the power generation units B to D can be appropriately set so that the rotating members 4A to 4D rotate at a constant speed. The installation location of each power generation unit can be ensured by appropriately changing the diameter of the gear 15.

回転部材4は、図8(a)に示すように、放射状の一片61、61間に、外周縁から内周側に向けてV字形切欠き(V-shaped cutout)62が形成されている。中心部には、凹状溝64が4箇所設けられた十字状穴63が設けられている。軸8には十字状スプライン(図示せず)が設けられており、回転部材4の十字状穴63に嵌め合うようになっている。各発電部A〜Dの回転部材4の相互の位置関係が、回転部材4の十字状穴63と軸8の十字状スプラインによって固定される。なお、放射状の一片61の中心に対する拡がり角度を図8(a)に示すように、θpとする。 As shown in FIG. 8A, the rotary member 4 is formed with a V-shaped cutout 62 between the radial pieces 61, 61 from the outer peripheral edge toward the inner peripheral side. A cross-shaped hole 63 having four concave grooves 64 is provided at the center. The shaft 8 is provided with a cross-shaped spline (not shown) so as to fit into the cross-shaped hole 63 of the rotating member 4. The mutual positional relationship of the rotating member 4 of each power generation unit A to D is fixed by the cross-shaped hole 63 of the rotating member 4 and the cross-shaped spline of the shaft 8. The spread angle with respect to the center of the radial piece 61 is θ p as shown in FIG.

図8(b)は、図8(a)の裏側を示しており、回転部材4の放射状の一片61の下面(第2対向面)には、帯電膜3が設置されている。したがって、回転部材4の下面には、所定角度(拡がり角度θp)毎に、帯電膜3と、帯電膜が設置されていない間隔部(V字形切欠き62)とが交互に配置されている。回転軸8は、上側は、第2輪列受34の軸受50、下側は、地板35に設けた軸受50(軸受50は、耐震装置、一例としてパラショックなどであっても良い)で軸支されている。上側の軸受50は、第2輪列受34に対して上下に調整可能にすると、各発電部の軸8の上下方向のクリアランスが調整し易くなる。回転部材4は、切欠きのない円板であっても良く、また、切欠きの形状は、必ずしもV字形に限定されるものではなく、その他の形状であっても良い。本実施形態では、回転部材4の切欠きが、空気の通り抜け部として機能する。 FIG. 8B shows the back side of FIG. 8A, and the charging film 3 is provided on the lower surface (second opposing surface) of the radial piece 61 of the rotating member 4. Therefore, on the lower surface of the rotating member 4, the charging film 3 and the interval portion (V-shaped notch 62) where the charging film is not installed are alternately arranged at every predetermined angle (expansion angle θ p ). . The rotary shaft 8 is a bearing 50 of the second train wheel bridge 34 on the upper side and a bearing 50 provided on the main plate 35 on the lower side (the bearing 50 may be a seismic device, for example, a parashock or the like). It is supported. If the upper bearing 50 can be adjusted up and down with respect to the second train wheel bridge 34, the clearance in the vertical direction of the shaft 8 of each power generation unit can be easily adjusted. The rotating member 4 may be a disk without a notch, and the shape of the notch is not necessarily limited to the V shape, and may be another shape. In the present embodiment, the notch of the rotating member 4 functions as an air passage portion.

図9(a)に示す回転部材4の下面の帯電膜3に対向して、対向基板1には、図9の(b)に示す対向基板1の対向電極2が配置されている。対向基板1には、第1電極Oと第2電極Eが交互に配置されている。第1電極Oと第2電極Eは、回転部材4の回転方向に沿って交互に、所定角度(拡がり角度θp)毎に配置されている。図9(b)にみられるように、第1電極O同士と第2電極E同士が接続されるとともに、第1電極Oと第2電極Eはそれぞれ出力部20(図11)に接続されている。第1電極O、第2電極Eは、1相の交流を形成して、整流回路70を介して2次電池に入力される。第1電極O電極列と第2電極Eの電極列の両者合わせて、対向電極2と総称する。発電部A〜Dにおいて、回転部材4の帯電膜3の配置と、対向基板1に第1電極Oと第2電極Eが交互に配置されている点は、皆同じである。帯電膜3、及び、第1電極Oと第2電極Eは等角度毎に配置しないと発電効率が落ちるため、各帯電膜3、第1電極O、第2電極Eの面積は等しくすると良い。 A counter electrode 2 of the counter substrate 1 shown in FIG. 9B is arranged on the counter substrate 1 so as to face the charging film 3 on the lower surface of the rotating member 4 shown in FIG. On the counter substrate 1, the first electrodes O and the second electrodes E are alternately arranged. The 1st electrode O and the 2nd electrode E are alternately arrange | positioned for every predetermined angle (expansion angle (theta) p ) along the rotation direction of the rotating member 4. As shown in FIG. 9B, the first electrodes O and the second electrodes E are connected to each other, and the first electrode O and the second electrode E are connected to the output unit 20 (FIG. 11), respectively. Yes. The first electrode O and the second electrode E form a one-phase alternating current and are input to the secondary battery via the rectifier circuit 70. The first electrode O electrode array and the electrode array of the second electrode E are collectively referred to as the counter electrode 2. In the power generation units A to D, the arrangement of the charging film 3 of the rotating member 4 and the point that the first electrode O and the second electrode E are alternately arranged on the counter substrate 1 are all the same. Since the power generation efficiency decreases unless the charging film 3 and the first electrode O and the second electrode E are arranged at equal angles, the areas of the charging film 3, the first electrode O, and the second electrode E are preferably equal.

第1電極Oと第2電極Eにおいて、次のように電流が生成される。
図10(a)の第1電極Oには、帯電膜3が重なり合っている(O期間という)。このとき、帯電膜3(エレクトレット膜)には、負電荷が保持されているので、第1電極Oには、静電誘導により正電荷が引き寄せられる。正電荷が引き寄せられる際に電流が流れる。一方、回転部材4の回転に伴い、図10(b)のように帯電膜3が、隣の第2電極Eに重なる(E期間という)。第2電極Eには、静電誘導により正電荷が引き寄せられる。正電荷が引き寄せられる際に電流が流れる。これに対して、第1電極Oには、切欠き62が重なるので、引き寄せられた正電荷が消散して逆方向に電流が流れる。回転部材4の回転に伴い、O期間とE期間が交互に繰り返されることになる。
In the first electrode O and the second electrode E, a current is generated as follows.
The charging film 3 overlaps the first electrode O of FIG. 10A (referred to as O period). At this time, since the negative charge is held in the charging film 3 (electret film), the positive charge is attracted to the first electrode O by electrostatic induction. Current flows when positive charge is drawn. On the other hand, as the rotating member 4 rotates, the charging film 3 overlaps the adjacent second electrode E as shown in FIG. 10B (referred to as an E period). A positive charge is attracted to the second electrode E by electrostatic induction. Current flows when positive charge is drawn. On the other hand, since the notch 62 overlaps the first electrode O, the attracted positive charge is dissipated and a current flows in the reverse direction. As the rotating member 4 rotates, the O period and the E period are alternately repeated.

回転錘10の回転が、増速歯車列を介して、回転軸8に固定された回転部材4を回転させると、帯電膜(エレクトレット膜)3と、対向電極2の第1電極O、第2電極Eとの重なり面積が増減し、これらに引き寄せられる正電荷が増減して、対向電極2に交流電流を発生させる。出力部20に出力された交流波形は、整流回路70により正電圧の波形に変換され、降圧回路を経て2次電池に充電されるとともに、電子回路基板の電子回路に出力する。整流回路70は、ブリッジ式であり、4個のダイオードを備えている。図9(b)の本実施形態においては、回転軸8からは電流を取り出す必要はなく、固定された対向基板1に対向電極2の出力配線を設けて電流を取り出せばよいので、回路構成が極めて簡易なものにすることができる。   When the rotating weight 10 rotates the rotating member 4 fixed to the rotating shaft 8 through the speed increasing gear train, the charging film (electret film) 3, the first electrode O of the counter electrode 2, the second electrode 2. The overlapping area with the electrode E increases / decreases, and the positive charges attracted to these increase / decrease, thereby generating an alternating current in the counter electrode 2. The alternating current waveform output to the output unit 20 is converted into a positive voltage waveform by the rectifier circuit 70, charged to the secondary battery through the step-down circuit, and output to the electronic circuit on the electronic circuit board. The rectifier circuit 70 is a bridge type and includes four diodes. In this embodiment of FIG. 9B, it is not necessary to take out current from the rotating shaft 8, and it is only necessary to provide the output wiring of the counter electrode 2 on the fixed counter substrate 1 and take out the current. It can be very simple.

上記実施形態においては、対向基板1の対向電極2は、図9(b)の第1電極Oと第2電極Eが交互に配置されているが、必ずしも本実施形態は、これに限定されるものではない。回転部材4、帯電膜3の配置は、図9(a)と同じであるが、対向基板1上の対向電極2の配置が、第1電極Oのみが等間隔で電極のない部分と交互に配置されるようにしても良い。この場合、回転部材4の帯電膜3は、導電部材の軸8に電気接点を介して接続されて整流回路70に出力される。一方、対向基板1の第1電極Oも、整流回路70に出力される。軸8からの電流の取り出し方については、ブラシ電極や軸受部の導電体構成部を利用して回転しながら電気的接続を行えばよい。この場合には、回転部材4の裏面に設置した帯電膜3の代わりに、第1電極Oを設置し、対向基板には帯電膜3を設置することも可能である。   In the above embodiment, the counter electrode 2 of the counter substrate 1 has the first electrode O and the second electrode E of FIG. 9B alternately arranged, but this embodiment is not necessarily limited to this. It is not a thing. The arrangement of the rotating member 4 and the charging film 3 is the same as that shown in FIG. 9A, but the arrangement of the counter electrode 2 on the counter substrate 1 is alternated with only the first electrode O at equal intervals and no electrode. It may be arranged. In this case, the charging film 3 of the rotating member 4 is connected to the shaft 8 of the conductive member via an electrical contact and output to the rectifier circuit 70. On the other hand, the first electrode O of the counter substrate 1 is also output to the rectifier circuit 70. About how to take out the electric current from the axis | shaft 8, what is necessary is just to perform an electrical connection, rotating using the conductor structure part of a brush electrode or a bearing part. In this case, it is also possible to install the first electrode O instead of the charging film 3 installed on the back surface of the rotating member 4 and to install the charging film 3 on the counter substrate.

以上説明した発電部について、本実施形態では4箇所設けられており、それぞれ、同じもので構成されている。発電部A〜Dにはそれぞれ出力部20A〜20Dが設けられている。各発電部の対向基板1は独立して設置されていても良いが、本実施形態では、図11に示すように、1枚の共通基板である固定電極基板38上に、各対向電極2A〜2D、出力部20A〜20Dが設置されている。さらに、複数組の発電部の全ての対向基板(第1基板)と、少なくとも整流回路を含む電子回路とが、共通の回路基板上に配置するようにしても良い。すなわち、複数組の発電部の対向基板は共通の回路基板上にパターニングされ、当基板上には整流/充電用の電子部品の実装領域も存在するようにしても良い。これにより発電部A〜Dと、その発電電流を処理する電子部品との配線を短くすることができるため、配線抵抗による電力ロスを低減するとともにノイズの混入を防止できる。また、複数組の発電部における固定電極2A〜2Dの高さが同一になるので、対向電極2A〜2Dと帯電膜3とのギャップの管理がしやすくなるとともに、各回転部材4の組み込みが容易になる。   About the electric power generation part demonstrated above, four places are provided in this embodiment, and each is comprised by the same thing. The power generation units A to D are provided with output units 20A to 20D, respectively. Although the counter substrate 1 of each power generation unit may be installed independently, in the present embodiment, as shown in FIG. 11, each counter electrode 2 </ b> A to 2 </ b> A is formed on a fixed electrode substrate 38 that is a single common substrate. 2D and output units 20A to 20D are installed. Further, all the counter substrates (first substrates) of the plurality of sets of power generation units and the electronic circuit including at least the rectifier circuit may be arranged on a common circuit substrate. That is, the opposing substrates of the plurality of sets of power generation units may be patterned on a common circuit board, and a mounting region for rectifying / charging electronic components may also be present on the board. Accordingly, since the wiring between the power generation units A to D and the electronic component that processes the generated current can be shortened, it is possible to reduce power loss due to wiring resistance and prevent noise from being mixed. In addition, since the fixed electrodes 2A to 2D have the same height in the plurality of sets of power generation units, the gap between the counter electrodes 2A to 2D and the charging film 3 can be easily managed, and each rotating member 4 can be easily incorporated. become.

本発明で帯電膜として用いられるエレクトレット材料には、帯電しやすい材料を用い、例えばマイナスに帯電する材料としてはシリコン酸化物(SiO2)や、フッ素樹脂材料などを用いる。具体的には一例としてマイナスに帯電する材料として旭硝子製のフッ素樹脂材料であるCYTOP(登録商標)などがある。 As the electret material used as a charging film in the present invention, a material that is easily charged is used. For example, silicon oxide (SiO 2 ) or a fluororesin material is used as a negatively charged material. Specifically, as a negatively charged material, there is CYTOP (registered trademark), which is a fluororesin material manufactured by Asahi Glass.

さらに、その他にもエレクトレット材料としては、高分子材料としてポリプロピレン(PP)、ポリエチレンテレフタレート(PET)、ポリビニルクロライド(PVC)、ポリスチレン(PS)、ポリテトラフルオロエチレン(PTFE)、ポリビニルデンジフルオライド(PVDF)、ポリビニルフルオライド(PVF)などがあり、無機材料としては前述したシリコン酸化物(SiO2)やシリコン窒化物(SiN)なども使用することができる。その他、周知の帯電膜を使用することができる。 In addition, other electret materials include polymer materials such as polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), polytetrafluoroethylene (PTFE), and polyvinyldendifluoride (PVDF). ), Polyvinyl fluoride (PVF), and the like, and the aforementioned silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiN) can be used as the inorganic material. In addition, a well-known charged film can be used.

図12は、N個の回転部材と、1個の等面積回転部材との慣性モーメントを比較した表である。図13は、回転部材の傾斜の影響を説明する説明図である。   FIG. 12 is a table comparing the moments of inertia of N rotating members and one equal area rotating member. FIG. 13 is an explanatory diagram for explaining the influence of the inclination of the rotating member.

続いて、本実施形態の作用効果について述べる。
複数の発電器全体で、回転部材の円板の単位面積当たりの慣性モーメントを減らして発電効率を上げることができる点について説明する。
複数個の発電部全体の回転運動方程式は、次のようなものである。
発電部全体の回転運動方程式

Figure 2017069999
は、機械摩擦抵抗や後述の静電気負荷トルクTなどを含んだものである。 Then, the effect of this embodiment is described.
A description will be given of the fact that the power generation efficiency can be increased by reducing the moment of inertia per unit area of the rotating member disk in the plurality of power generators as a whole.
The rotational equation of motion of the plurality of power generation units as a whole is as follows.
Rotational equation of motion for the entire power generation
Figure 2017069999
The T m is one that contains static electricity load torque T S mechanical friction or later.

gは、回転錘10によって供給される回転トルクである。式(1)によれば、人体の運動などの外部から与えられる力が一定、すなわち、Tgが一定量供給される場合、Jは小さいほど角加速度を大きくすることができる。つまり、Jは小さいほど、大きい角加速度によって発電部の回転部材の回転量θを増大させることができるので、各発電部での発電量を増やすことができる。また、Jは小さいほど、回転運動の変化が起こりやすい(回転起動性が良くなる)。 T g is the rotational torque supplied by the rotary weight 10. According to equation (1), constant force applied from the outside, such as human motion, i.e., if the T g is a constant amount supply, J can be increased small enough angular acceleration. That is, as J is smaller, the amount of rotation θ of the rotating member of the power generation unit can be increased by a larger angular acceleration, so that the amount of power generation at each power generation unit can be increased. Moreover, the smaller J is, the more likely the change of rotational motion is (the better the rotational startability).

本実施形態では、複数個の発電部を設けることによって、回転部材の単位面積当たりの慣性モーメントを全体的に減らすようにしたものである。発電部を複数個設けた場合と発電部が単一の場合とで、発電を担う回転部材の帯電膜と対向電極の総面積が等しくなるよう設定し、複数個の発電部における総慣性モーメントを算出すると、図12の表のようになる。なお、複数個の発電部の回転部材の直径D0は皆同じ直径、形状とする。これに対して、単一の回転部材は直径D1に比例して拡大した形状とする。発電部の増速歯車列等の歯車の慣性モーメントは、歯車の大部分が透し穴で構成されていることやこれらの歯車は回転部材に比して低速度であることなどにより無視可能とする。 In this embodiment, by providing a plurality of power generation units, the moment of inertia per unit area of the rotating member is reduced as a whole. In the case where a plurality of power generation units are provided and in the case where there is a single power generation unit, the total area of the charging film and counter electrode of the rotating member responsible for power generation is set to be equal, and the total moment of inertia in the plurality of power generation units is set. When calculated, the result is as shown in the table of FIG. Note that the diameters D 0 of the rotating members of the plurality of power generation units are all the same diameter and shape. In contrast, a single rotating member is a shape enlarged in proportion to the diameter D 1. The moment of inertia of the gears such as the speed increasing gear train of the power generation unit can be ignored because most of the gears are made up of through-holes and these gears are at a lower speed than rotating members. To do.

複数個の発電部の内の1つの発電部において、次の式が成立する(円板の慣性モーメントの式を利用)。

Figure 2017069999
In one power generation unit among the plurality of power generation units, the following formula is established (using the formula of the moment of inertia of the disc).
Figure 2017069999

図12の表の発電部の総慣性モーメントについて、ケース1(N個の回転部材)とケース2(単一の回転部材)を比較すると、ケース1の方がN分の1に小さくすることができる。したがって、発電部における帯電部分の総面積が同じであっても、単一の回転部材からなる構成より、複数個の回転部材による構成の方が、総慣性モーメントを少なくすることができる。図12の場合に限らず、複数個にすると帯電部分の単位面積当りの慣性モーメントを減らすことができる。
小径の回転部材を有する発電部を複数個設けることで、大径の回転部材からなる単一の発電部構成より、単位発電面積あたりの慣性モーメントを減らすことができるとともに、回転部材が小径になるため、それぞれの発電部を配置する際の自由度が増すことになる。また、腕時計のような限られたスペースの場合には、複数設置することにより、発電部の設置場所の確保も容易になる。
When the case 1 (N rotating members) and the case 2 (single rotating member) are compared with respect to the total moment of inertia of the power generation unit in the table of FIG. 12, the case 1 may be reduced to 1 / N. it can. Therefore, even if the total area of the charged portion in the power generation unit is the same, the total moment of inertia can be reduced in the configuration using a plurality of rotating members than in the configuration including a single rotating member. Not only in the case of FIG. 12, but if a plurality of parts are used, the moment of inertia per unit area of the charged portion can be reduced.
By providing a plurality of power generation units having a small-diameter rotating member, the moment of inertia per unit power generation area can be reduced and the rotating member has a smaller diameter than a single power generation unit configuration composed of a large-diameter rotating member. Therefore, the freedom degree at the time of arrange | positioning each electric power generation part increases. In addition, in the case of a limited space such as a wristwatch, the installation location of the power generation unit can be easily secured by installing a plurality of spaces.

複数個の発電部を設けることにより、回転部材の直径を小さくすることができ、発電部の薄型化に利する点を、図13を参照して以下に説明する。
工作上の加工公差等に基づき、「回転軸の通り違い量l(エル)」が発生する。これは、加工時の加工精度によって決まる値なので、回転部材のサイズに依存することなく一定値となる。このため、回転部材4の軸8には極微小であるものの回転軸に傾きφが発生してしまう。この傾きφは、帯電膜3と対向電極2との接触を引き起こし製品不良となるので、帯電膜3と対向電極2とのギャップgは、一定値(制限値)以上にするように管理する必要がある。このギャップgは以下のように導き出すことができる。tは、発電部の厚みである。
図13を参照すると、tanφ=l(エル)/t、g>(D0/2)・sinφとなる。
したがって、近似的にsinφをtanφで置き換えて、g>(D0・l)/(2t)、g>(l/2)・(D0/t)、l/2は定数であるから、D0を小さくすれば、ギャップgの制限値D0/tは小さくなり、帯電膜3と対向電極2との接触しにくくなる。同時に、D0を小さくすれば、それに伴い発電部の厚みtも小さくすることができる。以上述べたように、複数個の発電部を設けることにより、回転部材の直径を小さくすることができ、発電部の薄型化に利する。
By providing a plurality of power generation units, the diameter of the rotating member can be reduced, which will be described below with reference to FIG.
Based on machining tolerances on the machine, etc., a “difference amount l (el) on the rotation axis” is generated. Since this is a value determined by the processing accuracy at the time of processing, it is a constant value without depending on the size of the rotating member. For this reason, although the shaft 8 of the rotating member 4 is extremely small, an inclination φ occurs in the rotating shaft. Since this inclination φ causes contact between the charging film 3 and the counter electrode 2 and results in product defects, it is necessary to manage the gap g between the charging film 3 and the counter electrode 2 to be a certain value (limit value) or more. There is. This gap g can be derived as follows. t is the thickness of the power generation unit.
Referring to FIG. 13, a tan [phi = l (el) / t, g> (D 0/2) · sinφ.
Accordingly, sin φ is approximately replaced with tan φ, and g> (D 0 · l) / (2t), g> (l / 2) · (D 0 / t), and l / 2 are constants. If 0 is reduced, the limit value D 0 / t of the gap g is reduced, and the charged film 3 and the counter electrode 2 are hardly contacted. At the same time, if D 0 is reduced, the thickness t of the power generation unit can be reduced accordingly. As described above, by providing a plurality of power generation units, the diameter of the rotating member can be reduced, which is advantageous for making the power generation unit thinner.

(第2実施形態)
図14は、発電部の総慣性モーメントを説明する説明図である。図15は、発電部の総慣性モーメントの式を説明する説明図である。図16は、増速比の組み合わせと総慣性モーメントの関係を示す表である。
(Second Embodiment)
FIG. 14 is an explanatory diagram illustrating the total moment of inertia of the power generation unit. FIG. 15 is an explanatory diagram for explaining a formula of the total moment of inertia of the power generation unit. FIG. 16 is a table showing the relationship between the combinations of speed increase ratios and the total moment of inertia.

第2実施形態は、第1実施形態における増速歯車列の各段の増速比について特定した実施形態である。第2実施形態においても、第1実施形態と同様に、図3、図6(a)を参照して、回転錘10に固定された駆動歯車11は、軸6の歯車12に噛合い、軸6を回転させる。駆動歯車11に対する歯車12の増速比を第1増速比と呼ぶ。軸6の歯車13は、軸7の歯車14に噛合い、軸7を回転させる。歯車13に対する歯車14の増速比を第2増速比と呼ぶ。軸7の歯車15は、軸8の歯車16に噛合い、軸8を回転させる。歯車15に対する歯車16の増速比を第3増速比と呼ぶ。   The second embodiment is an embodiment in which the speed increasing ratio of each stage of the speed increasing gear train in the first embodiment is specified. Also in the second embodiment, as in the first embodiment, referring to FIGS. 3 and 6A, the drive gear 11 fixed to the rotary weight 10 meshes with the gear 12 of the shaft 6, and the shaft 6 is rotated. The speed increasing ratio of the gear 12 with respect to the drive gear 11 is referred to as a first speed increasing ratio. The gear 13 of the shaft 6 meshes with the gear 14 of the shaft 7 and rotates the shaft 7. The speed increasing ratio of the gear 14 with respect to the gear 13 is referred to as a second speed increasing ratio. The gear 15 of the shaft 7 meshes with the gear 16 of the shaft 8 and rotates the shaft 8. The speed increasing ratio of the gear 16 with respect to the gear 15 is referred to as a third speed increasing ratio.

入力側の回転軸の歯車11、13、15が、出力側の回転軸に「カナ」(時計用語)と呼ぶ歯数の少ない歯車12、14、16にかみ合っている。本実施形態では、歯車列は3段であるが、これに限定されず、1段、2段、・・・i段・・・N段(i、Nは整数)であっても良い(i段目の増速比を第i増速比という)。i段とは、図14を参照して、回転錘10の軸Q0から数えて、i番目の回転軸Qiのカナと、それに噛合うi−1番目の歯車軸Qi-1の歯車との組み合わせを指す。歯車軸Qi-1の歯車の歯数をmi-1といい、歯車軸Qiのカナの歯数をniという。i段目の第i増速比kiは、mi-1/niである。カナを介さず、相互の回転軸間をそれぞれの歯車で直接噛み合わせても良い。 The gears 11, 13, and 15 on the input-side rotating shaft mesh with the gears 12, 14, and 16 having a small number of teeth called “kana” (clock term) on the rotating shaft on the output side. In the present embodiment, the gear train has three stages, but is not limited to this, and may be one stage, two stages,... I stage,... N stage (i and N are integers) (i. The speed increase ratio at the stage is called the i-th speed increase ratio). Referring to FIG. 14, the i stage refers to the pinion of the i-th rotation axis Q i and the gear of the (i−1) -th gear axis Q i-1 that meshes with the pinion counted from the axis Q 0 of the rotary weight 10. Refers to the combination. The number of teeth of the gear wheel axis Q i-1 is called the m i-1, the number of teeth of the pinion gear shaft Q i of n i. The i-th speed increase ratio k i at the i- th stage is m i−1 / n i . Instead of using a pinion, the mutual rotation shafts may be directly meshed with each gear.

回転錘10から増速歯車列を経由して発電部に至る総慣性モーメントJ(回転錘10位置基準)は、図15の式(5)から、次のように表すことができる。回転錘10の軸Q0から数えて、順にi番目の回転軸Qiの慣性モーメントをJiとする。
J=J0+(k12[J1+(k22{J2+(k32(J3+・・・)}]…式(6)
式(6)からわかるように、第1増速比k1の二乗がすべての項にかかっているので、回転錘10から増速歯車列の増速比のうちで、最小の増速比を第1増速比k1とすれば、総慣性モーメントJを小さくすることができる。同様に、k2、k3、k4を順次小さい順に割り当てれば、総慣性モーメントJを小さくすることができる。一方で、増速歯車列全体の増速比を上げようとすれば、最終増速比を大きくすることで、式(6)の上では、慣性モーメントJの増加を抑制できる。しかし、最終増速歯車に一般的な回転式電磁発電機構を接続した場合に、回転側と固定側の磁石間に生じる強力な磁気結合が回転部材の回転を阻害し、回転体の負荷トルクが非常に大きくなる。このため回転式電磁発電機構では、最終増速歯車の耐久性と、回転駆動力が多く必要であることとを考慮すると、最終増速比を大きくすることが難しい。
The total moment of inertia J (reference position of the rotary weight 10) from the rotary weight 10 via the speed increasing gear train to the power generation unit can be expressed as follows from the equation (5) in FIG. The moment of inertia of the i-th rotation axis Q i in order from the axis Q 0 of the rotation weight 10 is taken as J i .
J = J 0 + (k 1 ) 2 [J 1 + (k 2 ) 2 {J 2 + (k 3 ) 2 (J 3 +...)}] Equation (6)
As can be seen from equation (6), since the square of the first speed increase ratio k 1 is applied to all terms, the minimum speed increase ratio among the speed increase ratios of the speed increasing gear train from the rotary weight 10 is determined. If the first speed increase ratio k 1 is used, the total moment of inertia J can be reduced. Similarly, if k 2 , k 3 , and k 4 are sequentially assigned in ascending order, the total moment of inertia J can be reduced. On the other hand, if an attempt is made to increase the speed increasing ratio of the entire speed increasing gear train, an increase in the moment of inertia J can be suppressed according to the equation (6) by increasing the final speed increasing ratio. However, when a general rotary electromagnetic power generation mechanism is connected to the final speed increasing gear, the strong magnetic coupling generated between the rotating side and fixed side magnets obstructs the rotation of the rotating member, and the load torque of the rotating body is reduced. Become very large. For this reason, in the rotary electromagnetic power generation mechanism, it is difficult to increase the final speed increase ratio in consideration of the durability of the final speed increasing gear and the necessity of a large rotational driving force.

一方、エレクトレット発電において回転部材4に生じる負荷トルクは、帯電膜3と対向電極2間に生じるクーロン力がこれにあたり、電磁発電式に比べ格段に小さい。従って、増速歯車列とエレクトレット発電の組み合わせでは、増速歯車列の最終増速比を大きくでき、慣性モーメントJの増加を抑制できる。そして、第1増速比と最終増速比をおよそ4〜5:10の比率とすることで、所望の増速歯車列全体の増速比を得ながら、慣性モーメントを最小にできることが判明した。このことについて、以下で詳細に述べる。   On the other hand, the load torque generated in the rotating member 4 in electret power generation corresponds to the Coulomb force generated between the charging film 3 and the counter electrode 2, and is much smaller than that in the electromagnetic power generation type. Therefore, in the combination of the speed increasing gear train and electret power generation, the final speed increasing ratio of the speed increasing gear train can be increased and the increase of the moment of inertia J can be suppressed. And it became clear that the moment of inertia can be minimized while obtaining the desired speed increasing ratio of the entire speed increasing gear train by setting the first speed increasing ratio and the final speed increasing ratio to about 4 to 5:10. . This will be described in detail below.

一例として、図16を参照して、増速比3.71、5.00、9.66の場合で、総慣性モーメントを、全回転軸の慣性モーメント=1として見積ると、第1増速比3.71、第2増速比5.00、第3増速比9.66とした時が、最小の総慣性モーメントJになることが確認できる。図16のケース1〜3とケース4〜6とを対比するとわかるように、総じて第1増速比k1に、最終増速比kNより小さい値を割り当てる方が、総慣性モーメントJを小さくすることができる。 As an example, referring to FIG. 16, when the total inertia moment is estimated as the inertia moment of all rotating shafts = 1 in the case of the acceleration ratios 3.71, 5.00, and 9.66, the first acceleration ratio It can be confirmed that the minimum total moment of inertia J is obtained when 3.71, the second speed increase ratio is 5.00, and the third speed increase ratio is 9.66. As can be seen by comparing Cases 1 to 3 and Cases 4 to 6 in FIG. 16, the total moment of inertia J is reduced by assigning a value smaller than the final speed increase ratio k N to the first speed increase ratio k 1. can do.

第2実施形態は、回転錘に固定された第1歯車(駆動歯車11)とそれに直接連結する第2歯車(歯車12)との第1増速比k1が、増速歯車列のうちの最小の増速比である。また、第1増速比k1は、回転部材4を回転させる増速歯車列の最終増速比kNより、小さくしたものである。第1増速比k1、第2増速比k2、第3増速比k3・・・などを、単調に増加するように配列しても良い。このようにすると、総慣性モーメントJを小さくすることができる。その他の構成、作用効果は、第1実施形態と同じである。 In the second embodiment, the first speed increase ratio k 1 between the first gear (drive gear 11) fixed to the rotary weight and the second gear (gear 12) directly connected thereto is The minimum speed increase ratio. The first speed increase ratio k 1 is smaller than the final speed increase ratio k N of the speed increasing gear train that rotates the rotating member 4. The first speed increase ratio k 1 , the second speed increase ratio k 2 , the third speed increase ratio k 3 ... May be arranged so as to increase monotonously. In this way, the total moment of inertia J can be reduced. Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.

(第3実施形態)
図17(a)、(b)は、本発明の第3実施形態の各発電部の位相差を説明する説明図である。図18は、図17(b)の詳細説明図である。図19は、回転部材4の帯電膜3と、対向基板1の対向電極2との相対位置関係を模式的に説明する説明図である。図20は、静電負荷トルクを説明する説明図である。図21は、本発明の第3実施形態の各発電部に働く静電負荷トルクを示したグラフである。図22は、回転部材4の帯電膜3と、対向基板1の対向電極2との相対位置関係を模式的に説明する説明図である。なお、図19、22においては、扇形の帯電膜3と第1、2電極O、Eを、わかりやすくするために、四角に変更して表示してある。
(Third embodiment)
FIGS. 17A and 17B are explanatory diagrams for explaining the phase difference of each power generation unit according to the third embodiment of the present invention. FIG. 18 is a detailed explanatory diagram of FIG. FIG. 19 is an explanatory diagram schematically illustrating the relative positional relationship between the charging film 3 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 of the counter substrate 1. FIG. 20 is an explanatory diagram for explaining the electrostatic load torque. FIG. 21 is a graph showing electrostatic load torque acting on each power generation unit of the third embodiment of the present invention. FIG. 22 is an explanatory diagram schematically illustrating the relative positional relationship between the charging film 3 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 of the counter substrate 1. 19 and 22, the fan-shaped charging film 3 and the first and second electrodes O and E are changed to squares for easy understanding.

第3実施形態は、第1実施形態の各発電部において、回転部材4の帯電膜3と、対向基板1の対向電極2(図9(b)参照)との相対位置関係を、特定した実施形態である。基準となる発電部(例えば、発電部A)の帯電膜3と対向電極2が、同形状でぴったり重なり合った状態Vを、仮に位相0°とする。このときの帯電膜3と対向電極2のそれぞれの位置を、位相0°位置とする。   In the third embodiment, the relative positional relationship between the charging film 3 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 (see FIG. 9B) of the counter substrate 1 is specified in each power generation unit of the first embodiment. It is a form. A state V in which the charging film 3 and the counter electrode 2 of the power generation unit (for example, the power generation unit A) serving as a reference have the same shape and exactly overlap each other is assumed to have a phase of 0 °. The respective positions of the charging film 3 and the counter electrode 2 at this time are defined as phase 0 ° positions.

各発電部A〜Dの回転部材4A〜Dは、連結歯車15、16で連結している。
連結歯車15、16が連結した状態のもとで、発電部Aの回転部材4Aが位相0°の時に、他の発電部B〜Dにおいて、それぞれ、帯電膜3と対向電極2の位相0°(ぴったり重なり合った状態)の位置からのずれを、位相差と定義する。回転部材4の帯電膜3と、対向基板1の対向電極2との相対位置関係とは、この位相差を指している。
The rotating members 4A to D of the power generation units A to D are connected by connecting gears 15 and 16, respectively.
When the rotating member 4A of the power generation unit A is at a phase of 0 ° under the state where the coupling gears 15 and 16 are connected, the phase of the charging film 3 and the counter electrode 2 is 0 ° at the other power generation units B to D, respectively. Deviation from the position (the state where they are exactly overlapped) is defined as a phase difference. The relative positional relationship between the charging film 3 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 of the counter substrate 1 indicates this phase difference.

図17(a)は、各発電部A〜Dの位相差0°、すなわち、皆位相θA〜θDが同一である実施形態である。図17(b)、図18は、各発電部A〜Dの位相差が存在して、位相θA〜θDが、均等間隔δずつ異なっている実施形態である。図17(b)の例では、回転部材4A〜4Dが連結歯車15で連結しているため、回転部材4Cは4Aと同方向に回転するが、回転部材4Bと4Dは、4Aと逆方向に回転する。従って回転部材4A〜4Dの位相θA〜θDは、それぞれの回転方向にδずつずれるように配置される。図17(b)、図18については、回転部材4の帯電膜3と、対向基板1の対向電極2との相対位置関係が明確でないため、回転部材4A〜4Dの回転方向を同じ向きとして、図19に模式的にこれらの関係を説明した。また、図22は、図19に示した帯電膜3と対向電極2の配置に関する変形例である。図19、図22では、鎖線で囲んだ部分は帯電膜3の位置を表し、実線で囲んだOとEは対向電極2、矢印は帯電膜3の移動方向を示している。
図19、図22を参照すると、図19の場合では、各発電部A〜Dで、対向電極2の位相差は全て0°、一方帯電膜3の方は、各発電部で均等間隔δに相当する位相差ずつ異なっている(0、δ、2δ、3δ)。図22の場合では、各発電部A〜Dで、帯電膜3の位相差は全て0°、一方対向電極2の方は、各発電部で均等間隔δに相当する位相差ずつ異なっている。
FIG. 17A shows an embodiment in which the phase differences of the power generation units A to D are 0 °, that is, the phases θ A to θ D are all the same. FIGS. 17B and 18 are embodiments in which there is a phase difference between the power generation units A to D, and the phases θ A to θ D are different by an equal interval δ. In the example of FIG. 17B, since the rotating members 4A to 4D are connected by the connecting gear 15, the rotating member 4C rotates in the same direction as 4A, but the rotating members 4B and 4D rotate in the opposite direction to 4A. Rotate. Accordingly, the phases θ A to θ D of the rotating members 4A to 4D are arranged so as to be shifted by δ in the respective rotating directions. 17B and 18, since the relative positional relationship between the charging film 3 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 of the counter substrate 1 is not clear, the rotating directions of the rotating members 4A to 4D are set to the same direction. FIG. 19 schematically illustrates these relationships. FIG. 22 is a modification of the arrangement of the charging film 3 and the counter electrode 2 shown in FIG. In FIGS. 19 and 22, a portion surrounded by a chain line represents the position of the charging film 3, O and E surrounded by a solid line indicate the counter electrode 2, and arrows indicate the moving direction of the charging film 3.
Referring to FIGS. 19 and 22, in the case of FIG. 19, the phase difference of the counter electrode 2 is 0 ° in each of the power generation units A to D, while the charged film 3 is equally spaced δ in each power generation unit. The corresponding phase differences are different (0, δ, 2δ, 3δ). In the case of FIG. 22, the phase difference of the charging film 3 is 0 ° in each of the power generation units A to D, while the counter electrode 2 is different in phase difference corresponding to the equal interval δ in each power generation unit.

既に述べたように、回転部材4の放射状の一片61の、中心に対する拡がり角度を図18に示すように、θpとする。回転部材4のV字形切欠き62もθpである。
図18は、図17(b)の発電部A〜Dにおける回転部材4の位相関係を示しており、左から発電部A、B,C,Dの順で回転部材4が並んでいる。回転部材4の下面には帯電膜3が配されていて、対向基板1上の帯電膜3に対向する位置に対向電極2が配置されているが、発電部A〜Dの対向電極2は全て同じパターンで配置されており、発電部A〜Dにおける対向電極2配置の位相差はゼロである。一方、発電部A〜Dの回転部材4は相互に位相差を設けていて、十字状穴63の凹状溝64の位置(向き、姿勢)を共通としたときに、発電部Aに対する発電部B〜Dの回転部材4の位相差が、順にδ、2δ、3δとなるように帯電膜3の位置がずれた構造になっている。なお、ここでの例はδ=θp/4とし、発電部Aにおける回転部材4の帯電膜3と対向電極2との位相を、任意の値αとしている。
As already described, the spread angle of the radial piece 61 of the rotating member 4 with respect to the center is θ p as shown in FIG. V-shaped notch 62 of the rotary member 4 is also theta p.
FIG. 18 shows the phase relationship of the rotating member 4 in the power generation units A to D in FIG. 17B, and the rotating members 4 are arranged in the order of the power generation units A, B, C, and D from the left. A charging film 3 is disposed on the lower surface of the rotating member 4, and the counter electrode 2 is disposed at a position facing the charging film 3 on the counter substrate 1, but all the counter electrodes 2 of the power generation units A to D are provided. It arrange | positions with the same pattern and the phase difference of counter electrode 2 arrangement | positioning in electric power generation part AD is zero. On the other hand, the rotating members 4 of the power generation units A to D have a phase difference with each other, and the power generation unit B with respect to the power generation unit A when the position (orientation and posture) of the concave groove 64 of the cross-shaped hole 63 is made common. The position of the charging film 3 is shifted so that the phase differences of the rotating members 4 to D are sequentially δ, 2δ, and 3δ. In this example, δ = θ p / 4, and the phase between the charging film 3 and the counter electrode 2 of the rotating member 4 in the power generation unit A is an arbitrary value α.

上記のように位相差を定めることで、回転部材4の回転を阻害する帯電膜3と対向電極2との間のクーロン力を低減できる。この詳細については後述する。しかしながら、時計の組立作業において各回転部材4の位相差を調整することは容易ではない。従って、本実施形態では、十字状穴63の凹状溝64の位置を揃えて回転部材4を置いたときに、回転部材4の位相差が上述の関係になるように構成している。
具体的には、対向基板1における対向電極2の配置パターンは、発電部A、B,C,Dで全て同じであり、各発電部における軸8の十字状スプラインの凸部の方向を揃えてセットし、各回転部材4の十字状穴63を軸8の十字状スプラインに嵌合するよう組み込む。その後、連結歯車列を組み込み、第1輪列受34でそれぞれの歯車を軸支する。つまり本実施形態であれば、軸8の十字状スプラインに合わせて各回転部材4を組み込んだ時点で、発電部A〜D間の位相差が正確に確保されることになる。従って組立作業者は、複雑な各回転部材4の位相差調整をすることなく、組立作業を短時間で終えることができる。ここでは、発電部が4個であるので、θpを4で割っているが、N個の場合ならθpをNで割ればよい。本実施形態では、4個に限定されるものではなく、N個の場合も実施形態に含まれる。
By determining the phase difference as described above, the Coulomb force between the charging film 3 and the counter electrode 2 that inhibits the rotation of the rotating member 4 can be reduced. Details of this will be described later. However, it is not easy to adjust the phase difference of each rotating member 4 in the timepiece assembly operation. Therefore, in this embodiment, when the rotary member 4 is placed with the positions of the concave grooves 64 of the cross-shaped holes 63 being aligned, the phase difference of the rotary member 4 is configured as described above.
Specifically, the arrangement pattern of the counter electrode 2 on the counter substrate 1 is the same in the power generation units A, B, C, and D, and the direction of the convex part of the cross-shaped spline of the shaft 8 in each power generation unit is aligned. It is set and assembled so that the cross-shaped hole 63 of each rotating member 4 is fitted to the cross-shaped spline of the shaft 8. Thereafter, a connecting gear train is incorporated, and the first gear train receiver 34 supports each gear. That is, according to the present embodiment, the phase difference between the power generation units A to D is ensured accurately at the time when each rotating member 4 is assembled in accordance with the cross-shaped spline of the shaft 8. Therefore, the assembling worker can finish the assembling work in a short time without performing complicated phase difference adjustment of each rotating member 4. Here, since there are four power generation units, θ p is divided by 4, but in the case of N, θ p may be divided by N. In the present embodiment, the number is not limited to four, and the number of N is also included in the embodiment.

第1実施形態の図9(b)の第1電極O、第2電極Eの配置によれば、図20に示すように帯電膜3と第1電極O(又は第2電極E)との間にはクーロン力が働き、矢印の方向に回転部材4が移動している場合に、その移動方向の静電気負荷トルク成分T(回転方向のクーロン力による静電気負荷トルクTPとその逆方向のクーロン力による静電気負荷トルクTRの合力)によって、図21の点線に示すような鋸歯状の静電気負荷トルクTが、回転部材4に作用してしまう。
この静電気負荷トルクTは、図20の矢印の方向に帯電膜3が移動しようとすると、移動を阻止するように、回転部材4に作用する。従って、回転部材4が停止するときは、回転部材4の静電気負荷トルクTが最大となる位置、すなわち帯電膜3と対向電極2の重なり合う面積が最大となる位置に止まる。そして、回転部材4の回転開始時にあっては、静電気負荷トルクTの最大値よりも大きな回転力が加わらなければ回転部材4は回転できず、外部振動が加わったとしても電力に変換することができない。したがって、静電気負荷トルクTが高いことは、回転部材4の初動回転に必要な駆動トルクの閾値が高くなることを意味し、また、継続的な回転を阻害する作用を及ぼす。
According to the arrangement of the first electrode O and the second electrode E in FIG. 9B of the first embodiment, as shown in FIG. 20, between the charged film 3 and the first electrode O (or the second electrode E). When the rotating member 4 is moved in the direction of the arrow, the electrostatic load torque component T S in the moving direction (electrostatic load torque T P due to the coulomb force in the rotating direction and the coulomb in the opposite direction is moved. the resultant force) of the electrostatic load torque T R by force, serrated static load torque T S shown in dotted line in FIG. 21, thus acts on the rotating member 4.
The electrostatic load torque T S is, when the charged film 3 in the direction of the arrow in FIG. 20 attempts to move, so as to prevent movement, acts on the rotating member 4. Therefore, when the rotary member 4 is stopped, the static electricity load torque T S of the rotary member 4 becomes maximum position, i.e. stops at a position where the overlapping area of the charging layer 3 and the counter electrode 2 is maximized. Then, in the beginning the rotation of the rotary member 4, can not rotate member 4 is rotated to be applied is large rotational force than the maximum value of the static load torque T S, also it is converted into electric power as applied external vibrations I can't. Therefore, higher static electricity load torque T S means that the threshold value of the driving torque required for initial rotation of the rotating member 4 is increased, also exert an effect of inhibiting continuous rotation.

図21に、図19の場合の各発電部A〜Dの位相差での静電気負荷トルクが示されている。各発電部A〜Dは連結歯車15、16で連結しているので、それぞれの発電部で生じた静電気負荷トルクを加算すると位相差により平滑化され、全体としての静電気負荷トルクは一定値GSUM_MAXとなり、各発電部ピーク値の合計WSUM_MAXの半分程度に減少させることができる。本実施形態において、各発電部は、均等間隔δに相当する位相差ずつ異なっている必要はなく、不均一な位相差を有していれば各静電気負荷トルクのピーク位置が重なることはないため、合算された静電気負荷トルクの最大値を、図17(a)の場合より、小さくすることができるので、回転部材4の回転を阻害する作用を減少させることができる。なお、図19の場合の各発電部A〜Dの帯電膜3に設けた位相差の代わりに、図22のように対向電極2に位相差を設けた配置にしても、図19の場合の静電気負荷トルクと同様な効果を上げることができる。その他の構成、作用効果は、第1実施形態と同じである。 FIG. 21 shows the electrostatic load torque at the phase difference between the power generation units A to D in the case of FIG. Since the power generation units A to D are connected by the connection gears 15 and 16, when the electrostatic load torque generated in the respective power generation units is added, it is smoothed by the phase difference, and the electrostatic load torque as a whole is a constant value GSUM_MAX. Thus, it can be reduced to about half of the total W SUM_MAX of the peak values of each power generation unit. In the present embodiment, the power generation units do not need to be different from each other by the phase difference corresponding to the uniform interval δ, and the peak positions of the electrostatic load torques do not overlap if they have non-uniform phase differences. Since the maximum value of the combined electrostatic load torque can be made smaller than that in the case of FIG. 17A, the effect of inhibiting the rotation of the rotating member 4 can be reduced. In place of the phase difference provided on the charging film 3 of each of the power generation units A to D in the case of FIG. 19, an arrangement in which the counter electrode 2 is provided with a phase difference as shown in FIG. The same effect as the electrostatic load torque can be achieved. Other configurations and operational effects are the same as those of the first embodiment.

(第4実施形態)
図23、図24は、本発明の第4実施形態の対向電極、整流回路の概要を示す説明図である。図25は、図24における回転部材の帯電膜と対向電極の配置を示した説明図である。
(Fourth embodiment)
23 and 24 are explanatory diagrams showing an outline of the counter electrode and the rectifier circuit according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 25 is an explanatory view showing the arrangement of the charging film and the counter electrode of the rotating member in FIG.

第3実施形態は、上述の各実施形態において、発電部が3個の場合の実施形態である。発電部が3個で、各発電部における回転部材4が不均一な位相差を有している場合には、図23のように、各発電部の出力にそれぞれダイオードブリッジを用いた整流/充電回路構成を採用すると良い。一方、発電部が3個で、各発電部における回転部材4が均一な位相差を有している場合は、図24のように対向電極2Aと2Cの第1電極Oおよび対向電極2Bの第2電極Eを結線Nとして相互接続するとともに、対向電極2Aと2Cの第2電極Eおよび対向電極2Bの第1電極Oを整流ダイオードに接続することで、結線Nが三相交流の中性線の役割を果たし、ダイオードの総数を低減できる。この理由について以下に述べる。   The third embodiment is an embodiment in the case where there are three power generation units in each of the above-described embodiments. When there are three power generation units and the rotating member 4 in each power generation unit has a non-uniform phase difference, rectification / charging using a diode bridge for the output of each power generation unit as shown in FIG. It is good to adopt a circuit configuration. On the other hand, when there are three power generation units and the rotating member 4 in each power generation unit has a uniform phase difference, the first electrode O of the counter electrodes 2A and 2C and the first electrode O of the counter electrode 2B as shown in FIG. The two electrodes E are interconnected as a connection N, and the second electrode E of the counter electrodes 2A and 2C and the first electrode O of the counter electrode 2B are connected to a rectifier diode, so that the connection N is a neutral line of a three-phase alternating current. The total number of diodes can be reduced. The reason for this will be described below.

図25は、図24における回転部材4の帯電膜と対向電極の配置を示した説明図であり、回転部材4A〜4Cと対向電極2A〜2Cを左から順に示している。回転部材4Aに対して、回転部材4Bはδ、回転部材4Cは2δの位相差を有していて、全ての回転部材は同方向に回転するものとしている。ここでは、δ=θp/3である。回転部材4A〜4Cは連結しているため、回転時にも上記の位相差が維持される。 FIG. 25 is an explanatory view showing the arrangement of the charging film and the counter electrode of the rotating member 4 in FIG. 24, showing the rotating members 4A to 4C and the counter electrodes 2A to 2C in order from the left. With respect to the rotating member 4A, the rotating member 4B has a phase difference of δ and the rotating member 4C has a phase difference of 2δ, and all the rotating members are rotated in the same direction. Here, δ = θ p / 3. Since the rotating members 4A to 4C are connected, the above phase difference is maintained even during rotation.

回転部材4が回転すると、回転部材4の放射状一片61の下面に設けた帯電膜3と対向電極2とが、近接したり遠のいたりすることに応じて発電電流(交流)が発生する。 従って、回転部材4の放射状の一片61と対向電極2の接近する周期が、発電電流の周期であり、1周期は2θpとなる。回転部材A〜Cの回転により発電される電流をそれぞれ発電電流A〜Cとすると、回転部材4A〜4Cに設けた位相差に基づき、発電電流Aに対して発電電流Bはδ、発電電流Cは2δの位相差が生じる。 When the rotating member 4 rotates, a generated current (alternating current) is generated in response to the charging film 3 and the counter electrode 2 provided on the lower surface of the radial piece 61 of the rotating member 4 being close to or far from each other. Therefore, the period in which the radial piece 61 of the rotating member 4 approaches the counter electrode 2 is the period of the generated current, and one period is 2θ p . If the currents generated by the rotation of the rotating members A to C are the generated currents A to C, respectively, the generated current B is δ and the generated current C with respect to the generated current A based on the phase difference provided in the rotating members 4A to 4C. Produces a phase difference of 2δ.

図24では、対向電極2Aと2Cからの接続線が、第1電極Oは結線Nに、第2電極Eは整流ダイオードに接続されているが、対向電極2Bは逆に、第2電極Eが結線Nに、第1電極Oが整流ダイオードに接続されている。従って、発電電流Bの波形が正負反転して、整流回路で発電電流A、Cと合算されることになる。正負反転した交流は、1/2周期の位相、すなわちθpだけ移相していることに等しいため、発電電流Bは発電電流Aに対して、δ+θpの位相差を持つことになる。ここで、θpは3δであるので、発電電流Bの位相差は4δと言い換えることができる。 In FIG. 24, the connection lines from the counter electrodes 2A and 2C are connected such that the first electrode O is connected to the connection N and the second electrode E is connected to the rectifier diode, but the counter electrode 2B is conversely the second electrode E is connected to the rectifier diode. In connection N, the first electrode O is connected to a rectifier diode. Therefore, the waveform of the generated current B is inverted between positive and negative, and the generated currents A and C are added together by the rectifier circuit. Since the positive / negative inverted alternating current is equivalent to a phase of ½ period, that is, θ p , the generated current B has a phase difference of δ + θ p with respect to the generated current A. Here, since θ p is 3δ, the phase difference of the generated current B can be rephrased as 4δ.

従って、発電電流A、位相差4δの発電電流B、位相差2δの発電電流Cが、整流回路で合算されることになり、発電電流Aの1周期が2θp、つまり6δであるので、発電電流A〜Cがそれぞれ2δの位相差を持つ三相交流を形成していることになる。従って、結線Nが三相交流の中性線の役割を果たし、ダイオードの総数を低減できるため、整流用のダイオードを用いた回路構成が簡素化され、固定電極基板38の面積を小さくすることが可能となる。ここでは発電部が3個の例で説明しているが、発電部が4個以上であっても、各発電部の位相差を調整して各発電部の交流波形を合成した波形が平滑可能であれば、同様の効果を得ることができる。 Therefore, the generated current A, the generated current B with the phase difference 4δ, and the generated current C with the phase difference 2δ are summed by the rectifier circuit, and one cycle of the generated current A is 2θ p , that is, 6δ. The currents A to C each form a three-phase alternating current having a phase difference of 2δ. Accordingly, since the connection N serves as a neutral line of the three-phase alternating current and the total number of diodes can be reduced, the circuit configuration using the rectifying diode is simplified, and the area of the fixed electrode substrate 38 can be reduced. It becomes possible. Here, an example with three power generation units is described, but even if there are four or more power generation units, the waveform obtained by adjusting the phase difference of each power generation unit and synthesizing the AC waveform of each power generation unit can be smoothed If it is, the same effect can be acquired.

(第5実施形態)
図26は本発明の第5実施形態の増速歯車列の概要を示す説明図である。
(Fifth embodiment)
FIG. 26 is an explanatory view showing an outline of a speed increasing gear train according to a fifth embodiment of the present invention.

第5実施形態は、図3における第1実施形態において、増速歯車列の、回転部材4を回転させる直前歯車15によって、複数の発電部の各歯車16を直接回転駆動するようにした実施形態である。この実施形態では、各発電部A〜Cを連結する連結歯車列を用意せず、共通の増速歯車15から各発電部を直接駆動するので、慣性モーメントの低減効果が望める。   The fifth embodiment is an embodiment in which, in the first embodiment in FIG. 3, each gear 16 of the plurality of power generation units is directly driven to rotate by the gear 15 immediately before the rotating member 4 of the speed increasing gear train is rotated. It is. In this embodiment, a connecting gear train for connecting the power generation units A to C is not prepared, and each power generation unit is directly driven from the common speed increasing gear 15, so that an effect of reducing the moment of inertia can be expected.

なお、本発明の技術範囲は、上述した実施形態に限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲において、上述した実施形態に種々の変更を加えたものを含む。すなわち、実施形態で挙げた具体的構成はほんの一例に過ぎず、適宜変更が可能である。   It should be noted that the technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes those in which various modifications are made to the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific configuration described in the embodiment is merely an example, and can be changed as appropriate.

1 第1基板、対向基板
2 対向電極
3 帯電膜
4 第2基板、回転部材
8 軸
10 回転錘
11 駆動歯車
12〜16 歯車
33 第1輪列受
34 第2輪列受
35 地板
A〜D 発電部
O 第1電極
E 第2電極
DESCRIPTION OF SYMBOLS 1 1st board | substrate, counter substrate 2 Counter electrode 3 Charged film 4 2nd board | substrate, rotating member 8 Axis 10 Rotating weight 11 Drive gear 12-16 Gear 33 First wheel train receiver 34 Second wheel train receiver 35 Ground plate AD Power generation Part O First electrode E Second electrode

Claims (12)

ハウジングと、前記ハウジングに固定された第1基板と、前記ハウジングに回転自在に軸支された軸を有する円板状第2基板と、帯電膜と、対向電極と、前記帯電膜及び前記対向電極間で発生した電力を出力する出力部と、を有し、
前記対向電極を第1基板の第1対向面に設置し、前記帯電膜を前記第1対向面に対向する前記第2基板の第2対向面に設置し、
前記第2基板の前記第2対向面には、所定角度毎に、前記帯電膜と、前記帯電膜が設置されていない間隔部とが交互に配置されており、
前記第1基板、前記帯電膜、前記第2基板、前記対向電極、及び、前記出力部からなる1組の発電部が、複数組設置された静電誘導型発電器。
A housing, a first substrate fixed to the housing, a disc-shaped second substrate having a shaft rotatably supported by the housing, a charging film, a counter electrode, the charging film and the counter electrode An output unit that outputs electric power generated between
The counter electrode is disposed on a first counter surface of the first substrate, and the charging film is disposed on a second counter surface of the second substrate facing the first counter surface;
On the second facing surface of the second substrate, the charging film and the interval portion where the charging film is not installed are alternately arranged at predetermined angles.
An electrostatic induction generator in which a plurality of sets of power generation units each including the first substrate, the charging film, the second substrate, the counter electrode, and the output unit are installed.
前記対向電極は、前記第1対向面に分離して設けられた複数の第1電極と第2電極から構成され、前記第1電極と前記第2電極は、前記回転方向に沿って交互に、所定角度毎に配置され、前記第1電極同士と前記第2電極同士が接続されるとともに、前記第1電極と前記第2電極はそれぞれ前記出力部に接続されていることを特徴とする請求項1に記載の静電誘導型発電器。   The counter electrode is composed of a plurality of first electrodes and second electrodes separately provided on the first counter surface, and the first electrode and the second electrode are alternately arranged along the rotation direction. The first electrode and the second electrode are connected to each other at a predetermined angle, and the first electrode and the second electrode are connected to the output unit, respectively. The electrostatic induction generator according to 1. 前記複数組の発電部の外周が、前記ハウジング内周に沿って配置されていることを特徴とする請求項1又は2に記載の静電誘導型発電器。   The electrostatic induction generator according to claim 1, wherein an outer periphery of the plurality of sets of power generation units is disposed along an inner periphery of the housing. 前記複数組の発電部の前記第2基板の前記軸と前記歯車列の軸が、共通の板状部材で軸支されていることを特徴とする請求項1から3のいずれか1項に記載の静電誘導型発電器。   4. The shaft according to claim 1, wherein the shaft of the second substrate of the plurality of sets of power generation units and the shaft of the gear train are pivotally supported by a common plate-like member. 5. Electrostatic induction generator. 前記複数組の発電部の全ての前記第1基板と、少なくとも整流回路を含む電子回路とが、共通の回路基板上に配置されたことを特徴とする請求項1から4のいずれか1項に記載の静電誘導型発電器。   5. The device according to claim 1, wherein all of the first substrates of the plurality of sets of power generation units and an electronic circuit including at least a rectifier circuit are arranged on a common circuit substrate. The electrostatic induction generator described. 前記複数組の発電部毎に、前記帯電膜と前記対向電極のパターンに、不均一な位相差を有していることを特徴とする請求項1から5のいずれか1項に記載の静電誘導型発電器。   6. The electrostatic system according to claim 1, wherein each of the plurality of sets of power generation units has a non-uniform phase difference in a pattern of the charging film and the counter electrode. Inductive generator. 前記複数組の発電部の内の1つを基準として、その他の前記複数組の発電部の前記位相差は、前記所定角度を前記発電部の複数組数で除算した値の、0とそれに連続した整数倍であることを特徴とする請求項5に記載の静電誘導型発電器。   Based on one of the plurality of sets of power generation units, the phase difference of the other plurality of sets of power generation units is a value obtained by dividing the predetermined angle by the number of sets of the power generation units and 0 and continuous thereto. The electrostatic induction generator according to claim 5, wherein the electrostatic induction generator is an integral multiple of the electrostatic induction generator. 前記位相差は、前記所定角度を前記発電部の複数組数で除算した値の、0とそれに連続した偶数倍であることを特徴とする請求項5に記載の静電誘導型発電器。   The electrostatic induction generator according to claim 5, wherein the phase difference is 0 and an even multiple of the value obtained by dividing the predetermined angle by the number of sets of the power generation units. 前記ハウジングに回転自在に支承された回転錘と、該回転錘の回転が増速されて前記1組の発電部の前記第2基板に回転を伝達する増速歯車列と、前記第2基板から複数組設置された発電部の他の第2基板に回転を伝達する連結歯車列をさらに有し、
前記回転錘に固定された第1歯車とそれに直接連結する第2歯車との第1増速比が、前記増速歯車列のうちの最小の増速比であることを特徴とする請求項1から8のいずれか1項に記載の静電誘導型発電器。
A rotating weight rotatably supported by the housing, a speed increasing gear train in which rotation of the rotating weight is increased to transmit the rotation to the second board of the set of power generation units, and the second board It further has a connecting gear train that transmits rotation to the other second substrate of the power generation unit installed in a plurality of sets,
The first speed increasing ratio between the first gear fixed to the rotating weight and the second gear directly connected thereto is the minimum speed increasing ratio in the speed increasing gear train. The electrostatic induction generator according to any one of 1 to 8.
前記増速歯車列の増速比が、前記第1増速比から単調増加するように構成された請求項9に記載の静電誘導型発電器。   The electrostatic induction generator according to claim 9, wherein a speed increasing ratio of the speed increasing gear train is configured to monotonically increase from the first speed increasing ratio. 前記ハウジングに回転自在に支承された回転錘と、該回転錘の回転が増速されて前記1組の発電部の前記第2基板に回転を伝達する増速歯車列と、前記第2基板から複数組設置された発電部の他の第2基板に回転を伝達する連結歯車列をさらに有し、
前記回転錘に固定された第1歯車とそれに直接連結する第2歯車との第1増速比が、前記第2基板を回転させる前記増速歯車列の最終増速比より小さい請求項1から8のいずれか1項に記載の静電誘導型発電器。
A rotating weight rotatably supported by the housing, a speed increasing gear train in which rotation of the rotating weight is increased to transmit the rotation to the second board of the set of power generation units, and the second board It further has a connecting gear train that transmits rotation to the other second substrate of the power generation unit installed in a plurality of sets,
The first speed increasing ratio between the first gear fixed to the rotating weight and the second gear directly connected thereto is smaller than the final speed increasing ratio of the speed increasing gear train that rotates the second substrate. 9. The electrostatic induction generator according to any one of 8 above.
前記ハウジングに回転自在に支承された回転錘と、該回転錘の回転が増速されて前記発電部の前記1組の発電部の前記第2基板に回転を伝達する増速歯車列をさらに有し、
前記増速歯車列の前記第2基板を回転させる直前歯車によって、前記発電部の複数組の全ての前記第2基板の前記軸が直接回転駆動されたことを特徴とする請求項1又は2に記載の静電誘導型発電器。
A rotating weight that is rotatably supported by the housing, and a speed increasing gear train that increases the rotation of the rotating weight and transmits the rotation to the second substrate of the set of power generating sections of the power generating section. And
3. The shaft according to claim 1, wherein the shafts of all the second substrates in the plurality of sets of the power generation unit are directly driven to rotate by a gear immediately before rotating the second substrate of the speed increasing gear train. The electrostatic induction generator described.
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