JP2017216848A - 振動発電装置 - Google Patents

Abstract

【課題】振動発電装置において、可動側ユニットがケースに収容された構成とした場合であっても、その薄型化を可能とする。【解決手段】導電コイルを備えた可動側ユニットが、マグネット４２およびヨーク４４を備えた固定側ユニット４０に対して上下方向に振動する構成とし、その固定側ユニット４０として可動側ユニットを収容するケース５０を備えた構成とする。その上で、ケース５０における前後１対の壁面部５０Ａａ、５０Ｂａの各々に陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃが形成され、各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃに上下１対の開口部５０Ａｄ、５０Ｂｄが形成された構成とする。そして、ヨーク４４が各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃに支持され、マグネット４２がヨーク４４に磁気的に吸着された状態で各開口部５０Ａｄ、５０Ｂｄに収容された構成とする。これにより各壁面部５０Ａａ、５０Ｂａの一部を利用してマグネット４２およびヨーク４４を配置可能とする。【選択図】図７

Description

本願発明は、振動を利用して誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置に関するものである。

従来より、人の歩行動作等により自動的に発電し得るように構成された携帯型の振動発電装置が知られている。

例えば「特許文献１」には、導電コイルを備えた可動側ユニットが、マグネットおよびヨークを備えた固定側ユニットに対して所要方向に振動することにより、導電コイルに誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置が記載されている。

一方「特許文献２」には、マグネットおよびヨークを備えた可動側ユニットが、導電コイルを備えた固定側ユニットに対して所要方向に振動することにより、導電コイルに誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置が記載されている。

この「特許文献２」に記載された振動発電装置は、その固定側ユニットが可動側ユニットを収容するケースを備えた構成となっている。

特表２００８−５４３２５４号公報 特開２０１５−３３２６６号公報

携帯型の振動発電装置においては、上記「特許文献２」に記載されているように、固定側ユニットとして可動側ユニットを収容するケースを備えた構成とすることが好ましい。

しかしながら、この「特許文献２」に記載された振動発電装置においては、上記所要方向に延びる板状のコイルホルダとこのコイルホルダを囲むマグネット、ヨークおよびマグネットを位置決め支持するマグネットホルダとがケースに収容された構成となっているので、振動発電装置を薄型に構成することが困難である。

一方、上記「特許文献１」に記載された振動発電装置のように、導電コイルを備えた可動側ユニットが、マグネットおよびヨークを備えた固定側ユニットに対して振動する構成とすれば、振動発電装置をある程度薄型化することが可能となる。

しかしながら、この「特許文献１」に記載された振動発電装置も、これを携帯型の振動発電装置として使用する場合には、可動側ユニットおよび固定側ユニットがケースに収容されることとなるので、その薄型化を図ることが困難となる。

本願発明は、このような事情に鑑みてなされたものであって、振動を利用して誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置において、可動側ユニットがケースに収容された構成とした場合であっても、その薄型化を図ることができる振動発電装置を提供することを目的とするものである。

本願発明は、ケースの構成に工夫を施すことにより、上記目的達成を図るようにしたものである。

すなわち、本願発明に係る振動発電装置は、
導電コイルを備えた可動側ユニットが、マグネットおよびヨークを備えた固定側ユニットに対して所要方向に振動することにより、上記導電コイルに誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置において、
上記可動側ユニットは、上記所要方向に延びるように配置された板状のコイルホルダを備えており、
上記導電コイルは、上記コイルホルダに形成されたコイル収容部に収容されており、
上記固定側ユニットは、上記可動側ユニットを収容するケースを備えており、
上記ケースは、上記コイルホルダの板厚方向両側において上記所要方向に延びるように形成された１対の壁面部を備えており、
上記各壁面部に陥没凹部が形成されており、
上記１対の壁面部のうちの少なくとも一方における上記陥没凹部の部分に、該陥没凹部を貫通する少なくとも１つの開口部が形成されており、
上記ヨークは、上記各陥没凹部に支持されており、
上記マグネットは、上記ヨークに磁気的に吸着された状態で上記各開口部に収容されている、ことを特徴とするものである。

上記「コイルホルダ」は、上記所要方向に延びるように配置された板状の部材として構成されていれば、その具体的な構成は特に限定されるものではない。

上記「ケース」は、コイルホルダの板厚方向両側において上記所要方向に延びるように形成された１対の壁面部を備えていれば、それ以外の部分の具体的な構成については特に限定されるものではない。

上記「陥没凹部」の具体的な深さや形成範囲等は特に限定されるものではない。

上記「開口部」の具体的な大きさや形状等は特に限定されるものではない。

上記１対のヨークのうちの少なくとも一方に対して磁気的に吸着された「マグネット」は、単一であってもよいし複数であってもよい。

本願発明に係る振動発電装置は、導電コイルを備えた可動側ユニットが、マグネットおよびヨークを備えた固定側ユニットに対して所要方向に振動する構成となっており、その固定側ユニットとして可動側ユニットを収容するケースを備えた構成となっているので、振動発電装置をある程度薄型化することが可能となる。

その際、上記ケースは、コイルホルダの板厚方向両側において上記所要方向に延びるように形成された１対の壁面部を備えているが、各壁面部には陥没凹部が形成されており、また、少なくとも一方の壁面部における陥没凹部の部分には該陥没凹部を貫通する少なくとも１つの開口部が形成されており、そして、上記ヨークは各陥没凹部に支持されており、また、上記マグネットはヨークに磁気的に吸着された状態で各開口部に収容されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、ケースにおける各壁面部の一部を利用してマグネットおよびヨークを配置することができるので、導電コイルを収容するコイルホルダの板厚方向両側にマグネットおよびヨークを配置するための分厚いスペースを確保する必要をなくすことができ、これにより振動発電装置を薄型に構成することができる。

このように本願発明によれば、振動を利用して誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置において、可動側ユニットがケースに収容された構成とした場合であっても、その薄型化を図ることができる。そしてこれにより振動発電装置を携帯に適したものとすることができる。

しかも本願発明においては、ヨークに対してマグネットを位置決めするための構造がケースに設けられているので、マグネットホルダ等の部品が不要となり、これにより振動発電装置の部品点数削減を図ることができる。

上記構成において、各壁面部の陥没凹部として、該陥没凹部に支持されたヨークの外表面が壁面部の外表面と略面一となる深さで形成された構成とすれば、１対のヨークとマグネットとで形成される磁気回路の部分の厚さに略等しい厚さまで振動発電装置を薄型化することができる。

上記構成において、コイルホルダにおけるコイル収容部の両側に位置する部分に、該コイルホルダを板厚方向に貫通した状態で上記所要方向に延びる１対のスリットが形成された構成とした上で、１対のヨークのうちの少なくとも一方の構成として、該ヨークの一部がスリットに挿入された状態で配置された構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、可動側ユニットが振動する際、コイルホルダが所期の姿勢から大きく傾斜してしまうのを、ヨークとスリットとの係合作用によって未然に防止することができ、これにより発電効率の低下を効果的に抑制することができる。

このような構成を採用した上で、コイルホルダにおける１対のスリットの両側に位置する部分に、上記所要方向に延びる１対の板状の錘が取り付けられた構成とすれば、振動発電装置を薄型に維持した上で、その共振周波数の調整を図ることが容易に可能となる。しかも、各錘は１対のヨークとマグネットとで形成される磁気回路の部分から外れた位置に配置されているので、可動側ユニットが振動する際に電磁ブレーキ作用によって発電量が低下してしまうのを未然に防止することができる。

さらに、このような構成を採用した上で、各錘が金属製であってその側端面を各スリットに突出させた状態で配置された構成とすれば、可動側ユニットが振動したときに固定側ユニットと接触したとしても、その接触は錘とヨークとの金属同士で行われることとなるので摩擦抵抗を小さく抑えることができ、これにより振動発電装置の発電効率を高めることができる。

上記構成において、コイルホルダのコイル収容部として、コイルホルダを板厚方向に貫通する貫通孔として形成された構成とした上で、このコイル収容部を板厚方向両側から塞ぐ１対のフィルムがコイルホルダに貼付された構成とすれば、コイルホルダの板厚を最小限に抑えた上で導電コイルの保持を行うことができる。

上記構成において、可動側ユニットが上記所要方向に弾性変形可能な１対の金属バネを介して固定側ユニットに支持された構成を採用した上で、これら１対の金属バネの各々に対して、導電コイルから延びる１対のコイル端末の各々が電気的に接続された構成とすれば、可動側ユニットの振動によって各コイル端末が撓んで連続的な曲げ応力が発生してしまうのを未然に防止することができる。そしてこれにより、導電コイルが不用意に断線してしまわないようにすることができるので、振動発電装置の信頼性を高めることができる。

その際、コイルホルダに上記所要方向と略直交する方向に延びる第１基板が取り付けられるとともに、ケースに第１基板と略平行に延びる第２基板が取り付けられた構成とした上で、各金属バネを、第１基板に一端部が係止されるとともに第２基板に他端部が係止されたコイルバネで構成し、これら各金属バネに対する各コイル端末の電気的な接続が第１基板を介して行われる構成とすれば、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、各コイル端末の引回し形状を単純化することができるので、各コイル端末と各金属バネとの電気的な接続を容易に行うことができる。また、第２基板の任意の位置において外部端子との電気的な接続を行うことができるので、各金属バネと外部端子との電気的な接続を容易に行うことができる。

本願発明の一実施形態に係る振動発電装置を示す斜視図 上記振動発電装置の水平断面形状を、図１のII−II線の位置で示す図 図２のIII 部詳細図 上記振動発電装置を、そのケースの前側ハーフを取り外した状態で示す正面図 上記振動発電装置を、その構成要素に分解して示す斜視図 図５における可動側ユニットおよび１対の金属バネに関連する部分を取り出して示す斜視図 図５における固定側ユニットの部分を取り出して示す斜視図 上記実施形態の変形例を示す、図３と同様の図

以下、図面を用いて、本願発明の実施の形態について説明する。

図１は、本願発明の一実施形態に係る振動発電装置１０を示す斜視図である。

同図に示すように、この振動発電装置１０は、横長矩形状の正面形状を有するカード型の振動発電装置として構成されている。そして、この振動発電装置１０は、例えば、人の首から吊り下げられたカードホルダ等に収容された状態で持ち歩かれることにより振動発電が行われ、この振動発電によって生じた誘導起電力を利用して振動発電装置１０を携帯している人のＩＤ情報を周囲に知らせるビーコンとして機能することにより、電池不要の通行証等として利用されるようになっている。

この振動発電装置１０は、導電コイル２２を備えた可動側ユニット２０が、マグネット４２およびヨーク４４を備えた固定側ユニット４０に対して、上下方向に弾性変形可能な１対の金属バネ６０を介して支持された構成となっている。

そして、この振動発電装置１０においては、可動側ユニット２０が固定側ユニット４０に対して上下方向に振動することにより、導電コイル２２に誘導起電力を生じさせるようになっている。

固定側ユニット４０は、可動側ユニット２０を収容する樹脂製のケース５０を備えている。このケース５０は、横長矩形状の正面形状を有する同一サイズの前側および後側ハーフ５０Ａ、５０Ｂを、可動側ユニット２０および１対の金属バネ６０を前後両側から挟み込むようにして組み付けることによって構成されている。

図２は、振動発電装置１０の水平断面形状を、図１のII−II線の位置で示す図であり、図３は、そのIII 部詳細図である。また、図４は、振動発電装置１０を前側ハーフ５０Ａを取り外した状態で示す正面図である。さらに、図５は、振動発電装置１０をその構成要素に分解して示す斜視図である。

まず、可動側ユニット２０の構成について説明する。

図６は、図５における可動側ユニット２０および１対の金属バネ６０に関連する部分を取り出して示す斜視図である。

同図にも示すように、可動側ユニット２０は、上下方向に延びるように配置された板状のコイルホルダ３０を備えている。

このコイルホルダ３０の中央部には、横長長円形のコイル収容部３０ａが形成されており、このコイル収容部３０ａに導電コイル２２が収容されている。

コイル収容部３０ａは、コイルホルダ３０を前後方向に貫通する貫通孔として形成されている。そして、コイルホルダ３０には、コイル収容部３０ａを前後両側から塞ぐ１対のフィルム３２が貼付されている。

各フィルム３２は、コイルホルダ３０の前後両側の各表面において、コイル収容部３０ａの左右幅よりもやや広い左右幅でコイルホルダ３０の上下両端面近傍までの範囲を覆うようにして貼付されている。そして、導電コイル２２は、後方側に位置するフィルム３２に貼付された状態でコイル収容部３０ａに収容されている。

コイルホルダ３０は、ＡＢＳ樹脂等の汎用樹脂で構成されているが、各フィルム３２は、例えば超高分子量ポリエチレンフィルム等のような摩擦係数が小さいフィルムで構成されている。

コイルホルダ３０におけるコイル収容部３０ａの左右両側に位置する部分には、該コイルホルダ３０を前後方向に貫通した状態で上下方向に延びる１対のスリット３０ｂが形成されている。各スリット３０ｂは、コイルホルダ３０の上下両端面近傍まで延びるように形成されている。

このコイルホルダ３０の前面における１対のスリット３０ｂの左右両側に位置する部分は、その前面が後方側に変位した薄肉部３０ｅとして形成されており、これら左右１対の薄肉部３０ｅには上下方向に延びる１対の板状の錘３４が取り付けられている。

各錘３４は、非磁性金属板（例えば真鍮板）として構成されており、縦長矩形状の正面形状を有している。そして、各錘３４は、その互いに向き合う側端面３４ａを各スリット３０ｂに僅かに突出させた状態で配置されている。

コイルホルダ３０の前面には、板状に形成された樹脂製（例えばＡＢＳ樹脂製）のフレーム部材３６が取り付けられており、これらによって左右１対の錘３４を位置決めした状態で支持するようになっている。

すなわち、コイルホルダ３０の前面における四隅の部分には、前方へ突出する位置決めピン３０ｃが形成されている。一方、各錘３４の上下両端部には、各位置決めピン３０ｃを挿通させるための挿通孔３４ｂが形成されている。さらに、フレーム部材３６における四隅の部分には、各位置決めピン３０ｃを圧入するための圧入孔３６ａが形成されている。

そして、コイルホルダ３０の各位置決めピン３０ｃを各錘３４の各挿通孔３４ｂに挿通させた状態で、その先端部をフレーム部材３６の各圧入孔３６ａに圧入することにより、左右１対の錘３４を位置決めした状態で支持するようになっている。

フレーム部材３６は、正面視においてコイルホルダ３０と同一サイズの外形形状を有している。また、このフレーム部材３６は、コイルホルダ３０に形成された左右１対のスリット３０ｂの外側縁と両スリット３０ｂの上下両端縁とによって形成される矩形形状と同一サイズの開口形状を有している。

次に、固定側ユニット４０の構成について説明する。

図７は、図５における固定側ユニット４０の部分を取り出して示す斜視図である。

同図にも示すように、ケース５０を構成する前側および後側ハーフ５０Ａ、５０Ｂは、左右方向に沿った鉛直面内において上下方向に延びる壁面部５０Ａａ、５０Ｂａと、その外周縁部においてケース内側に向かって延びる外周フランジ部５０Ａｂ、５０Ｂｂとを備えている。

各壁面部５０Ａａ、５０Ｂａは平板状に形成されているが、その略中央部にはケース内側に段下がりとなった陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃが形成されている。各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃは、横長矩形状の正面形状を有しており、各壁面部５０Ａａ、５０Ｂａの一般部分よりも薄肉に形成されている。

各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃには、該陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃを前後方向に貫通する上下１対の開口部５０Ａｄ、５０Ｂｄが形成されている。各開口部５０Ａｄ、５０Ｂｄは、横長矩形状の開口形状を有している。

また、各壁面部５０Ａａ、５０Ｂａにおける陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃの左右両側には、該壁面部５０Ａａ、５０Ｂａを前後方向に貫通する左右１対のスリット５０Ａｅ、５０Ｂｅが形成されている。各スリット５０Ａｅ、５０Ｂｅは、各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃの側端縁に沿って上下方向に延びる縦長矩形状の開口形状を有している。

各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃには、ヨーク４４がそれぞれ支持されている。また、各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃに形成された上下１対の開口部５０Ａｄ、５０Ｂｄには、上下１対のマグネット４２が各ヨーク４４に磁気的に吸着された状態で収容されている。

各ヨーク４４は、軟鉄板で構成されており、正面視において各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃよりも僅かに小さい横長矩形状の外形形状を有しており、その一側端部にはケース内側へ向けて直角に折れ曲がって延びる側端フランジ部４４ａが形成されている。そして、各ヨーク４４は、その側端フランジ部４４ａが各スリット５０Ａｅ、５０Ｂｅに挿通された状態で、各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃに収容されている。その際、各ヨーク４４は、その側端フランジ部４４ａの先端面が他方のヨーク４４に密着した状態で配置されるようになっている。

各マグネット４２は、Ｎ−４８ネオジウム磁石であって、横長の直方体形状を有している。

各ヨーク４４に取り付けられた上下１対のマグネット４２は、極性を逆にした状態で配置されている。また、これら上下１対のマグネット４２は、前後１対のヨーク４４相互間においても極性を逆にした状態（すなわち上下２組のマグネット４２の極性を襷がけの位置関係で一致させた状態）で配置されている。そしてこれにより、上下２組のマグネット４２および前後１対のヨーク４４によって、各組のマグネット４２相互間の空間を横切る磁束を生じさせる磁気回路が形成されるようになっている。

図３に示すように、各マグネット４２は、各開口部５０Ａｄ、５０Ｂｄに収容された状態において、その表面が各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃの内表面から僅かに突出した状態で配置されている。そして、各マグネット４２は、コイルホルダ３０の前後両面に貼付されたフィルム３２と僅かな間隔をおいて配置されている。

各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃの深さは、該各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃに支持されたヨーク４４の外表面が各壁面部５０Ａａ、５０Ｂａの外表面と略面一となるような値に設定されている。また、各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃの肉厚は、該陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃの内表面から各マグネット４２の表面が僅かに突出するような値に設定されている。

図４に示すように、後側ハーフ５０Ｂには、可動側ユニット２０の左右両側近傍において上下方向に延びる１対のリブ５０Ｂｆが形成されている。

ケース５０内の空間は、１対のリブ５０Ｂｆの右側に位置する領域の方が左側に位置する領域よりも広い左右幅を有している。そして、この右側に位置する領域には、振動発電によって生じた誘導起電力を制御するための制御ユニット５２が配置されている。

この制御ユニット５２は、後側ハーフ５０Ｂに支持された配線基板５２Ａに蓄電制御回路５２Ｂや発信制御回路５２Ｃ等が搭載された構成となっている。そして、この制御ユニット５２は、振動発電によって生じた誘導起電力を利用して、振動発電装置１０を携帯している人のＩＤ情報を周囲に知らせるビーコンとしての機能を発揮するようになっている。

次に、１対の金属バネ６０およびその周辺の構成について説明する。

図４に示すように、１対の金属バネ６０は、可動側ユニット２０をその左右両端部において固定側ユニット４０に吊り支持するように配置された左右１対の引張コイルバネで構成されている。

各金属バネ６０は、上下方向に延びるように配置されており、その下端部６０ａにおいて可動側ユニット２０に係止されるとともに、その上端部６０ｂにおいて固定側ユニット４０に係止されている。

各金属バネ６０のコイル長は、１対の金属バネ６０によって可動側ユニット２０を吊り支持したとき、そのコイルホルダ３０のコイル収容部３０Ａａの中心位置が固定側ユニット４０における上下２組のマグネット４２の上下方向の中心位置と略同じ高さになる値に設定されている。

また、各金属バネ６０のバネ定数は、人が振動発電装置１０を携帯した状態で可動側ユニット２０に発生する上下方向の加速度（具体的には１Ｇ以下の加速度）に応じた値に設定されている。

図６に示すように、可動側ユニット２０には、そのコイルホルダ３０の左右上端部に、各金属バネ６０の下端部６０ａを係止するための係止ピン３０ｄが形成されており、また、そのフレーム部材３６の左右上端部に、係止ピン３０ｄを圧入するための圧入孔３６ｂが形成されている。

一方、図７に示すように、固定側ユニット４０には、その後側ハーフ５０Ｂにおける外周フランジ部５０Ｂｂの上端部の２箇所に、各金属バネ６０の上端部６０ｂを係止するための係止ピン５０Ｂｇが形成されており、また、その前側ハーフ５０Ａにおける外周フランジ部５０Ａｂの上端部の２箇所に、係止ピン５０Ｂｇを圧入するための圧入孔（図示せず）が形成されている。

図４に示すように、本実施形態においては、左右１対の金属バネ６０の各々に対して、導電コイル２２から延びる１対のコイル端末２２ａの各々が電気的に接続された構成となっている。

以下、その具体的な構成について説明する。

すなわち、図４に示すように、コイルホルダ３０には、左右方向に延びる第１基板６２が取り付けられており、また、後側ハーフ５０Ｂには、第１基板６２と平行に延びる第２基板６４が取り付けられている。

これら第１および第２基板６２、６４は、上下幅の狭い横長の絶縁板６２Ａ、６４Ａの後面に、左右１対の導電パターン６２Ｂ、６４Ｂが形成された構成となっている。

第１基板６２の左右両端部には、該第１基板６２を各導電パターン６２Ｂの一端部の位置において前後方向に貫通する貫通孔６２ａが形成されている。

そして、予め各金属バネ６０の下端部６０ａが係止されたコイルホルダ３０の各係止ピン３０ｄをフレーム部材３６の圧入孔３６ｂに圧入する際、第１基板６２の各貫通孔６２ａを係止ピン３０ｄに挿通させて、各導電パターン６２Ｂを各金属バネ６０の下端部６０ａに当接させることにより、各導電パターン６２Ｂと各金属バネ６０とを電気的に接続するようになっている。

一方、各コイル端末２２ａは、第１基板６２の各導電パターン６２Ｂに対して、その他端部においてハンダ付け等によって電気的に接続されている。

また、第２基板６４の左右両端部には、該第２基板６４を各導電パターン６４Ｂの一端部の位置において前後方向に貫通する貫通孔６４ａが形成されている。

そして、各金属バネ６０の上端部６０ｂが係止された後側ハーフ５０Ｂの各係止ピン５０Ｂｇを前側ハーフ５０Ａの各圧入孔に圧入する際、第２基板６４の各貫通孔６４ａを係止ピン５０Ｂｇに挿通させて、各導電パターン６４Ｂを各金属バネ６０の上端部６０ｂに当接させることにより、各導電パターン６４Ｂと各金属バネ６０とを電気的に接続するようになっている。

そして、第２基板６４における各導電パターン６４Ｂの他端部には、制御ユニット５２から延びる１対の配線コード５４の端部がハンダ付け等によって電気的に接続されている。

なお、図７に示すように、前側ハーフ５０Ａと後側ハーフ５０Ｂとの組付けは、後側ハーフ５０Ｂの外周フランジ部５０Ｂｂの四隅に形成されたピン５０Ｂｉを前側ハーフ５０Ａの外周フランジ部５０Ａｂの四隅に形成された圧入孔（図示せず）に圧入することによって行われるようになっている。また、前側ハーフ５０Ａにおける外周フランジ部５０Ａｂの上端部には、後側ハーフ５０Ｂとの組付けの際に第２基板６４との干渉を回避するための切欠き部５０Ａｈが形成されている。

次に本実施形態の作用効果について説明する。

本実施形態に係る振動発電装置１０は、導電コイル２２を備えた可動側ユニット２０が、マグネット４２およびヨーク４４を備えた固定側ユニット４０に対して上下方向（すなわち所要方向）に振動する構成となっており、その固定側ユニット４０として可動側ユニット２０を収容するケース５０を備えた構成となっているので、振動発電装置１０をある程度薄型化することが可能となる。

その際、ケース５０は、コイルホルダ３０の前後方向（すなわち板厚方向）両側において上下方向に延びるように形成された１対の壁面部５０Ａａ、５０Ｂａを備えているが、各壁面部５０Ａａ、５０Ｂａには陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃが形成されており、また、各壁面部５０Ａａ、５０Ｂａにおける陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃの部分には該陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃを貫通する上下１対の開口部５０Ａｄ、５０Ｂｄが形成されており、そして、ヨーク４４は各陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃに支持されており、また、マグネット４２はヨーク４４に磁気的に吸着された状態で各開口部５０Ａｄ、５０Ｂｄに収容されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、ケース５０における各壁面部５０Ａａ、５０Ｂａの一部を利用してマグネット４２およびヨーク４４を配置することができるので、ケース５０の内部空間において、導電コイル２２を収容するコイルホルダ３０の前後方向両側にマグネット４２およびヨーク４４を配置するための分厚いスペースを確保する必要をなくすことができ、これにより振動発電装置１０を薄型に構成することができる。

このように本実施形態によれば、振動を利用して誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置１０において、可動側ユニット２０がケース５０に収容された構成とした場合であっても、その薄型化を図ることができる。そしてこれにより振動発電装置１０を携帯に適したものとすることができる。

しかも本実施形態においては、各ヨーク４４に対して上下１対のマグネット４２を位置決めするための構造がケース５０に設けられているので、マグネットホルダ等の部品が不要となり、これにより振動発電装置１０の部品点数削減を図ることができる。

また本実施形態においては、各壁面部５０Ａａ、５０Ｂａの陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃが、該陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃに支持されたヨーク４４の外表面が壁面部５０Ａａ、５０Ｂａの外表面と略面一となる深さで形成されているので、上下２組のマグネット４２および前後１対のヨーク４４で形成される磁気回路の部分の厚さに略等しい厚さまで振動発電装置１０を薄型化することができる。

しかも本実施形態においては、各壁面部５０Ａａ、５０Ｂａの陥没凹部５０Ａｃ、５０Ｂｃが、該壁面部５０Ａａ、５０Ｂａの一般部分よりも薄肉に形成されているので、振動発電装置１０を薄型に維持した上で、各ヨーク４４の厚みを最大限に確保することができる。

また本実施形態においては、コイルホルダ３０におけるコイル収容部３０ａの左右両側に位置する部分に、該コイルホルダ３０を前後方向に貫通した状態で上下方向に延びる１対のスリット３０ｂが形成されており、また、各ヨーク４４は、その側端フランジ部４４ａが各スリット３０ｂにそれぞれ挿入された状態で配置されているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、可動側ユニット２０が振動する際、コイルホルダ３０が所期の姿勢から大きく傾斜してしまうのを、各ヨーク４４とスリット３０ｂとの係合作用によって未然に防止することが容易に可能となり、これにより発電効率の低下を効果的に抑制することができる。

さらに本実施形態においては、コイルホルダ３０における１対のスリット３０ｂの左右両側に位置する部分に、上下方向に延びる１対の板状の錘３４が取り付けられているので、振動発電装置１０を薄型に維持した上で、その共振周波数の調整を図ることが容易に可能となる。しかも、各錘３４は上下２組のマグネット４２および前後１対のヨーク４４で形成される磁気回路の部分から外れた位置に配置されているので、可動側ユニット２０が振動する際に電磁ブレーキ作用によって発電量が低下してしまうのを未然に防止することができる。

その際、各錘３４は金属製であって、その側端面３４ａを各スリット３０ｂに突出させた状態で配置されているので、可動側ユニット２０が振動したときに固定側ユニット４０と接触したとしても、その接触は錘３４とヨーク４４との金属同士で行われることとなり、したがって摩擦抵抗を小さく抑えることができ、これにより振動発電装置１０の発電効率を高めることができる。

また本実施形態においては、コイルホルダ３０のコイル収容部３０ａが、コイルホルダ３０を前後方向に貫通する貫通孔として形成されており、このコイル収容部３０ａを前後方向両側から塞ぐ１対のフィルム３２がコイルホルダ３０に貼付されているので、コイルホルダ３０の板厚を最小限に抑えた上で導電コイル２２の保持を行うことができる。

さらに本実施形態においては、可動側ユニット２０が上下方向に弾性変形可能な１対の金属バネ６０を介して固定側ユニット４０に支持されており、これら１対の金属バネ６０の各々に対して、導電コイル２２から延びる１対のコイル端末２２ａの各々が電気的に接続されているので、可動側ユニット２０の振動によって各コイル端末２２ａが撓んで連続的な曲げ応力が発生してしまうのを未然に防止することができる。そしてこれにより、導電コイル２２が不用意に断線してしまわないようにすることができるので、振動発電装置１０の信頼性を高めることができる。

その際、本実施形態においては、コイルホルダ３０に左右方向（すなわち所要方向と略直交する方向）に延びる第１基板６２が取り付けられるとともに、ケース５０に第１基板６２と略平行に延びる第２基板６４が取り付けられており、そして各金属バネ６０は、第１基板６２に下端部６０ａ（すなわち一端部）が係止されるとともに第２基板６４に上端部６０ｂ（すなわち他端部）が係止されたコイルバネで構成されており、これら各金属バネ６０に対する各コイル端末２２ａの電気的な接続が第１基板６２を介して行われているので、次のような作用効果を得ることができる。

すなわち、各コイル端末２２ａの引回し形状を単純化することができるので、各コイル端末２２ａと各金属バネ６０との電気的な接続を容易に行うことができる。また、第２基板６４の任意の位置において配線コード５４の端部（すなわち外部端子）との電気的な接続を行うことができるので、各金属バネ６０と配線コード５４との電気的な接続を容易に行うことができる。

上記実施形態においては、前側ハーフ５０Ａと後側ハーフ５０Ｂとの組付けが、後側ハーフ５０Ｂの外周フランジ部５０Ｂｂの四隅に形成されたピン５０Ｂｉを前側ハーフ５０Ａの外周フランジ部５０Ａｂの四隅に形成された圧入孔に圧入することによって行われるものとして説明したが、これに代えてあるいはこれに加えて、前側および後側ハーフ５０Ａ、５０Ｂの外周フランジ部５０Ａｂ、５０Ｂｂ相互間において溶着や接着が行われる構成とすることも可能である。

上記実施形態においては、第１基板６２の各導電パターン６２Ｂを各金属バネ６０の下端部６０ａに当接させるとともに第２基板６４の各導電パターン６４Ｂを各金属バネ６０の上端部６０ｂに当接させることにより、各導電パターン６２Ｂ、６４Ｂと各金属バネ６０とを電気的に接続する構成となっているが、その当接部分において両者をハンダ付けすることにより、電気的な接続がより確実に行われる構成とすることも可能である。

上記実施形態においては、１対の金属バネ６０が、可動側ユニット２０をその左右両端部において固定側ユニット４０に吊り支持するように配置された１対の引張コイルバネで構成されているものとして説明したが、これ以外の構成を採用することも可能である。例えば、可動側ユニットの上下両側に金属バネとしての板バネを配置して、可動側ユニットを固定側ユニットに対して上下方向に振動させる構成や、可動側ユニットの左右両側に金属バネを配置して、可動側ユニットを固定側ユニットに対して左右方向に振動させる構成等を採用することも可能である。

上記実施形態においては、各ヨーク４４の一側端部に形成された側端フランジ部４４ａが各スリット５０Ａｅ、５０Ｂｅに挿通されているものとして説明したが、いずれか一方のヨーク４４の両側端部に側端フランジ部４４ａが形成された構成とした上で、各側端フランジ部４４ａが各スリット５０Ａｅ、５０Ｂｅに挿通された構成を採用することも可能である。

次に、上記実施形態の変形例について説明する。

図８は、本変形例に係る振動発電装置１１０の要部を示す、図３と同様の図である。

同図に示すように、この振動発電装置１１０の基本的な構成は上記実施形態の場合と同様であるが、上下１対のマグネット４２が後側ハーフ１５０Ｂにのみ配置されている点で上記実施形態の場合と異なっている。

すなわち、本変形例においても、前側および後側ハーフ１５０Ａ、１５０Ｂの壁面部１５０Ａａ、１５０Ｂａに陥没凹部１５０Ａｃ、１５０Ｂｃが形成されており、ヨーク１４４は各陥没凹部１５０Ａｃ、１５０Ｂｃにそれぞれ支持されている。

しかしながら、本変形例においては、後側ハーフ１５０Ｂの陥没凹部１５０Ｂｃにのみ上下１対の開口部１５０Ｂｄが形成されており、前側ハーフ１５０Ａにはこのような開口部は形成されていない。そして、後側ハーフ１５０Ｂにおいては、上下１対のマグネット４２がヨーク１４４に磁気的に吸着された状態で上下１対の開口部１５０Ｂｄに収容されているが、前側ハーフ１５０Ａにはこのようなマグネットは存在しない。

本変形例においても、各マグネット４２は、その表面が陥没凹部１５０Ｂｃの内表面から僅かに突出した状態で、コイルホルダ３０の後面に貼付されたフィルム３２と僅かな間隔をおいて配置されている。

一方、前側ハーフ１５０Ａには、このようなマグネットは存在しないので、マグネット４２の陥没凹部１５０Ｂｃからの突出量分だけ、その壁面部１５０Ａａは全体的に上記実施形態の場合よりも後方側へ変位している。そしてこれにより、前側ハーフ１５０Ａの陥没凹部１５０Ａｃとコイルホルダ３０の前面に貼付されたフィルム３２との間隔が、各マグネット４２の表面とコイルホルダ３０の後面に貼付されたフィルム３２との間隔と同じ値になるようにしている。

なお本変形例においては、可動側ユニット１２０のフレーム部材１３６が、マグネット４２の上記突出量分だけ上記実施形態の場合よりも薄肉に形成されており、また、各ヨーク１４４の側端フランジ部１４４ａが、マグネット４２の上記突出量分だけ上記実施形態の場合よりも短尺で形成されている。

本変形例の構成を採用することにより、マグネット４２の上記突出量分だけ、上記実施形態の場合よりも振動発電装置１１０のさらなる薄型化を図ることができる。

また、本変形例の構成を採用した場合においても、上下１対のマグネット４２と前後１対のヨーク１４４とで磁気回路が形成されるようにすることができる。

なお、上記実施形態およびその変形例において諸元として示した数値は一例にすぎず、これらを適宜異なる値に設定してもよいことはもちろんである。

また、本願発明は、上記実施形態およびその変形例に記載された構成に限定されるものではなく、これ以外の種々の変更を加えた構成が採用可能である。

１０、１１０ 振動発電装置
２０、１２０ 可動側ユニット
２２ 導電コイル
２２ａ コイル端末
３０ コイルホルダ
３０ａ コイル収容部
３０ｂ スリット
３０ｃ 位置決めピン
３０ｄ 係止ピン
３０ｅ 薄肉部
３２ フィルム
３４ 錘
３４ａ 側端面
３４ｂ 挿通孔
３６、１３６ フレーム部材
３６ａ、３６ｂ 圧入孔
４０ 固定側ユニット
４２ マグネット
４４、１４４ ヨーク
４４ａ、１４４ａ 側端フランジ部
５０ ケース
５０Ａ、１５０Ａ 前側ハーフ
５０Ｂ、１５０Ｂ 後側ハーフ
５０Ａａ、５０Ｂａ、１５０Ａａ、１５０Ｂａ 壁面部
５０Ａｂ、５０Ｂｂ 外周フランジ部
５０Ａｃ、５０Ｂｃ、１５０Ａｃ、１５０Ｂｃ 陥没凹部
５０Ａｄ、５０Ｂｄ、１５０Ｂｄ 開口部
５０Ａｅ、５０Ｂｅ スリット
５０Ａｈ 切欠き部
５０Ｂｆ リブ
５０Ｂｇ 係止ピン
５０Ｂｉ 位置決めピン
５２ 制御ユニット
５２Ａ 配線基板
５２Ｂ 蓄電制御回路
５２Ｃ 発信制御回路
５４ 配線コード
６０ 金属バネ
６０ａ 下端部
６０ｂ 上端部
６２ 第１基板
６２Ａ、６４Ａ 絶縁板
６２Ｂ、６４Ｂ 導電パターン
６２ａ、６４ａ 貫通孔
６４ 第２基板

Claims (8)

1. 導電コイルを備えた可動側ユニットが、マグネットおよびヨークを備えた固定側ユニットに対して所要方向に振動することにより、上記導電コイルに誘導起電力を生じさせるように構成された振動発電装置において、
   上記可動側ユニットは、上記所要方向に延びるように配置された板状のコイルホルダを備えており、
   上記導電コイルは、上記コイルホルダに形成されたコイル収容部に収容されており、
   上記固定側ユニットは、上記可動側ユニットを収容するケースを備えており、
   上記ケースは、上記コイルホルダの板厚方向両側において上記所要方向に延びるように形成された１対の壁面部を備えており、
   上記各壁面部に陥没凹部が形成されており、
   上記１対の壁面部のうちの少なくとも一方における上記陥没凹部の部分に、該陥没凹部を貫通する少なくとも１つの開口部が形成されており、
   上記ヨークは、上記各陥没凹部に支持されており、
   上記マグネットは、上記ヨークに磁気的に吸着された状態で上記各開口部に収容されている、ことを特徴とする振動発電装置。
2. 上記陥没凹部は、該陥没凹部に支持された上記ヨークの外表面が上記壁面部の外表面と略面一となる深さで形成されている、ことを特徴とする請求項１記載の振動発電装置。
3. 上記コイルホルダにおける上記コイル収容部の両側に位置する部分に、該コイルホルダを板厚方向に貫通した状態で上記所要方向に延びる１対のスリットが形成されており、
   上記１対のヨークのうちの少なくとも一方は、該ヨークの一部が上記スリットに挿入された状態で配置されている、ことを特徴とする請求項１または２記載の振動発電装置。
4. 上記コイルホルダにおける上記１対のスリットの両側に位置する部分に、上記所要方向に延びる１対の板状の錘が取り付けられている、ことを特徴とする請求項３記載の振動発電装置。
5. 上記各錘は、金属製であって、該錘の側端面を上記各スリットに突出させた状態で配置されている、ことを特徴とする請求項４記載の振動発電装置。
6. 上記コイル収容部は、上記コイルホルダを板厚方向に貫通する貫通孔として形成されており、
   上記コイルホルダに、上記コイル収容部を板厚方向両側から塞ぐ１対のフィルムが貼付されている、ことを特徴とする請求項１〜５いずれか記載の振動発電装置。
7. 上記可動側ユニットは、上記所要方向に弾性変形可能な１対の金属バネを介して上記固定側ユニットに支持されており、
   上記１対の金属バネの各々に対して、上記導電コイルから延びる１対のコイル端末の各々が電気的に接続されている、ことを特徴とする請求項１〜６いずれか記載の振動発電装置。
8. 上記コイルホルダに、上記所要方向と略直交する方向に延びる第１基板が取り付けられており、
   上記ケースに、上記第１基板と略平行に延びる第２基板が取り付けられており、
   上記各金属バネは、上記第１基板に一端部が係止されるとともに上記第２基板に他端部が係止されたコイルバネで構成されており、
   上記各金属バネに対する上記各コイル端末の電気的な接続が上記第１基板を介して行われている、ことを特徴とする請求項７記載の振動発電装置。

Images