JP2019075919A - 振動発電機 - Google Patents

Abstract

【課題】振動による発電を新規な構造によって実現する。【解決手段】コイル１００は、軸方向（Ｚ方向）を有している。コイル１００は、当該軸方向の周りに巻かれている。第１磁性部２１０は、コイル１００の近傍に位置している。第１部分２１２は、第１極性（Ｓ極）である。第２部分２１４は、第１極性とは反対の第２極性（Ｎ極）である。第１磁性部２１０は、第１部分２１２及び第２部分２１４の一方からもう一方にかけて磁化されている。コイル１００及び第１磁性部２１０の一方は、コイル１００及び第１磁性部２１０のもう一方に対してコイル１００の軸方向（Ｚ方向）に沿って移動可能になっている。第１磁性部２１０の第１部分２１２及び第２部分２１４は、コイル１００の軸方向に対して交わる方向（Ｘ方向）に並んでいる。【選択図】図２

Description

本発明は、振動発電機に関する。

振動発電機では、振動による運動エネルギーを電気エネルギーに変換することで発電を行っている。振動発電機は、例えば特許文献１に記載されているように、コイル及び永久磁石を備えている。特許文献１では、振動によって永久磁石がコイルに対して振動する。永久磁石のＮ極及びＳ極は、永久磁石の振動方向に沿って並んでいる。

特開２０１４−５０２０４号公報

本発明者は、振動による発電を実現するための新規な構造を検討した。

本発明の目的は、振動による発電を新規な構造によって実現することにある。

本発明によれば、
軸方向を有し、前記軸方向の周りに巻かれたコイルと、
前記コイルの近傍に位置し、第１極性の第１部分と、前記第１極性とは反対の第２極性の第２部分と、を有し、前記第１部分及び前記第２部分の一方からもう一方にかけて磁化されている第１磁性部と、
を備え、
前記コイル及び前記第１磁性部の一方は、前記コイル及び前記第１磁性部のもう一方に対して前記コイルの前記軸方向に沿って移動可能になっており、
前記第１磁性部の前記第１部分及び前記第２部分は、前記コイルの前記軸方向に対して交わる方向に並んでいる振動発電機が提供される。

本発明によれば、振動による発電を新規な構造によって実現することができる。

実施形態１に係る振動発電機を示す平面図である。 図１のＡ−Ａ´断面図である。 図１及び図２に示したコイルの一例を説明するための図である。 図１及び図２に示した振動発電機による発電の一例を説明するための図である。 図１の第１の変形例を示す図である。 図５のＡ−Ａ´断面図である。 図１の第２の変形例を示す図である。 図７のＡ−Ａ´断面図である。 図１の第３の変形例を示す図である。 図９のＡ−Ａ´断面図である。 実施形態２に係る振動発電機を示す平面図である。 図１１のＡ−Ａ´断面図である。 図１１の第１の変形例を示す図である。 図１３のＡ−Ａ´断面図である。 図１１の第２の変形例を示す図である。 図１５のＡ−Ａ´断面図である。 図１１の第３の変形例を示す図である。 図１７のＡ−Ａ´断面図である。 実施形態３に係る振動発電機を示す断面図である。 実施形態４に係る振動発電機を示す断面図である。 実施形態５に係る振動発電機を示す断面図である。 図２１の変形例を示す図である。 実施形態６に係る振動発電機を示す断面図である。 実施形態７に係る第１磁性部の第１例を説明するための図である。 実施形態７に係る第１磁性部の第２例を説明するための図である。 実施形態７に係る第１磁性部の第３例を説明するための図である。 図２６に示した複数の第１磁性部を保持するための保持部材を説明するための図である。 図２７に示した保持部材に複数の第１磁性部を保持させる方法を説明するための図である。 図２８のＢ−Ｂ´断面図である。 実施例に係る振動発電機によって発生した起電力の結果を示すグラフである。

以下、本発明の実施の形態について、図面を用いて説明する。尚、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、適宜説明を省略する。

（実施形態１）
図１は、実施形態１に係る振動発電機１０を示す平面図である。図２は、図１のＡ−Ａ´断面図である。

図２を用いて、振動発電機１０の概要を説明する。振動発電機１０は、コイル１００及び第１磁性部２１０を備えている。コイル１００は、軸方向（図２に示す例では、Ｚ方向）を有している。コイル１００は、当該軸方向の周りに巻かれている。第１磁性部２１０は、第１部分２１２及び第２部分２１４を含んでいる。第１磁性部２１０は、コイル１００の近傍に位置している。第１部分２１２は、第１極性（図２に示す例では、Ｓ極）である。第２部分２１４は、第１極性とは反対の第２極性（図２に示す例では、Ｎ極）である。第１磁性部２１０は、第１部分２１２及び第２部分２１４の一方からもう一方にかけて磁化されている。コイル１００及び第１磁性部２１０の一方は、コイル１００及び第１磁性部２１０のもう一方に対してコイル１００の軸方向（図２に示す例では、Ｚ方向）に沿って移動可能になっている。第１磁性部２１０の第１部分２１２及び第２部分２１４は、コイル１００の軸方向に対して交わる方向（図２に示す例では、Ｘ方向）に並んでいる。

上述した構成によれば、振動による発電を行うことができる。具体的には、上述した構成においては、第１磁性部２１０によって、コイル１００から第１磁性部２１０に向かう方向に磁力線を生成することができる（第１部分２１２がＮ極であり、第２部分２１４がＳ極であるときは、第１磁性部２１０からコイル１００に向かう方向に磁力線を生成することができる。）。振動によってコイル１００及び第１磁性部２１０の一方がコイル１００及び第１磁性部２１０のもう一方に対して移動することで、コイル１００に電磁誘導による電圧が生じる。したがって、振動による発電を行うことができる。

さらに上述した構成によれば、発電により得られる電圧を大きくすることができる。具体的には、上述した構成においては、第１磁性部２１０によって生じる磁力線は、第１部分２１２の端部及び第２部分２１４の端部に集中する。上述した構成においては、磁力線の集中する箇所（第１部分２１２の端部）をコイル１００に対向させることができる。したがって、コイル１００が第１磁性部２１０によって受ける磁場を大きくすることができる。したがって、発電により得られる電圧を大きくすることができる。

以下において、第１極性はＳ極であり、第２極性はＮ極である。第１極性及び第２極性は、それぞれ、Ｎ極及びＳ極であってもよい。本実施形態の説明から明らかなように、本実施形態の構成は、第１極性及び第２極性がそれぞれＮ極及びＳ極であっても適用可能である。

図１を用いて、振動発電機１０の平面構造の詳細を説明する。

コイル１００は、円筒状になっている。コイル１００の形状は、図１に示す例に限定されるものではない。本実施形態の説明から明らかなように、本実施形態によれば、コイル１００の形状に依存せず、振動による発電を行うことができる。

第１磁性部２１０は、コイル１００を囲む領域、すなわち、コイル１００の外側に位置している。第１部分２１２及び第２部分２１４は、コイル１００の外側に向かう方向に並んでいる。図１に示す例では、第１部分２１２（Ｓ極）の方が第２部分２１４（Ｎ極）よりもコイル１００の近くに位置している。本実施形態の説明から明らかなように、Ｎ極の方がＳ極よりもコイル１００の近くに位置していてもよい。

図２を用いて、振動発電機１０の断面構造の詳細を説明する。

図２に示す例において、第１磁性部２１０は、永久磁石である。第１磁性部２１０は、コイル１００の外側に向かう方向に着磁されている。着磁によって、第１磁性部２１０（永久磁石）は、Ｓ極（第１部分２１２）及びＮ極（第２部分２１４）を有している。

コイル１００及び第１磁性部２１０の一方は、コイル１００及び第１磁性部２１０のもう一方に対して、振動（例えば、振動発電機１０の外部から与えられる振動）によって一方向（Ｚ方向）に移動可能になっている。第１磁性部２１０が可動子になってもよいし、又はコイル１００が可動子になってもよい。

図３は、図１及び図２に示したコイル１００の一例を説明するための図である。

コイル１００は、一方向（図３内においてＺ方向）に沿ってスパイラル状に延伸する導電線材を含んでいる。導電線材は、例えば金属配線、より具体的には例えば銅線にすることができる。

図４は、図１及び図２に示した振動発電機１０による発電の一例を説明するための図である。

図４に示す例では、コイル１００は、図３に示した形状と同様の形状を有している。図４には、コイル１００の各巻き部の断面が示されている。

図４において黒矢印で示すように、第１磁性部２１０の第１部分２１２の近傍では、コイル１００から第１磁性部２１０に向かう方向に磁力線が生じる（第１部分２１２がＮ極であるときは、第１磁性部２１０からコイル１００に向かう方向に磁力線が生じる。）。この磁力線によって振動発電機１０は、発電を行うことができる。

図５は、図１の第１の変形例を示す図である。図６は、図５のＡ−Ａ´断面図である。

第１磁性部２１０は、コイル１００によって囲まれた領域、すなわち、コイル１００の内側にあってもよい。図５及び図６に示す例においても、磁力線の集中する箇所（第１部分２１２の端部）をコイル１００に対向させることができる。したがって、コイル１００が第１磁性部２１０によって受ける磁場を大きくすることができる。図５及び図６に示す例においても、図１及び図２に示した例と同様にして、振動による発電を行うことができ、発電により得られる電圧を大きくすることができる。

図７は、図１の第２の変形例を示す図である。図８は、図７のＡ−Ａ´断面図である。

振動発電機１０は、２つのコイル１００、すなわち、コイル１００ａ及びコイル１００ｂを備えている。コイル１００ａは、コイル１００ｂによって囲まれた領域、すなわち、コイル１００ｂの内側にあり、コイル１００ｂは、コイル１００ａを囲む領域、すなわち、コイル１００ａの外側にある。図７に示す例では、コイル１００ａ及びコイル１００ｂは、同軸となっている。

第１磁性部２１０は、コイル１００ａとコイル１００ｂの間にある。つまり、第１磁性部２１０は、コイル１００ａを囲む領域、すなわち、コイル１００ａの外側にあって、コイル１００ｂによって囲まれた領域、すなわち、コイル１００ｂの内側にある。

コイル１００ａ及び第１磁性部２１０の一方がコイル１００ａ及び第１磁性部２１０のもう一方に対して一方向（Ｚ方向）に移動することで、図１及び図２に示した例と同様にして、誘導起電力がコイル１００ａに生じる。

コイル１００ｂ及び第１磁性部２１０の一方がコイル１００ｂ及び第１磁性部２１０のもう一方に対して一方向（Ｚ方向）に移動することで、図５及び図６に示した例と同様にして、誘導起電力がコイル１００ｂに生じる。

図７及び図８に示す例では、第１磁性部２１０を可動子にすることができる。この場合、コイル１００ａ及びコイル１００ｂを振動させなくても、第１磁性部２１０のみが移動することで、コイル１００ａ及びコイル１００ｂの双方に誘電起電力を発生させることができる。

図９は、図１の第３の変形例を示す図である。図１０は、図９のＡ−Ａ´断面図である。

図９に示すように、コイル１００は、一方向（Ｘ方向）に長さＬ１を有しており、この一方向に直交する方向（Ｙ方向）に長さＬ２を有している。長さＬ１は長さＬ２より短くなっている。つまり、コイル１００は、Ｘ方向において薄くなっている。

図９及び図１０に示す例では、互いに分離された２つの第１磁性部２１０がＸ方向においてコイル１００を挟んで並んでいる。いずれの第１磁性部２１０においても、第１部分２１２の方が第２部分２１４よりもコイル１００の近くに位置している。したがって、図１及び図２に示した例と同様にして、振動による発電を行うことができ、発電により得られる電圧を大きくすることができる。

図９及び図１０に示した例によれば、Ｘ方向、すなわち、コイル１００又は第１磁性部２１０の移動方向（Ｚ方向）に交わる方向におけるコイル１００の厚さを薄くすることができる。したがって、コイル１００又は第１磁性部２１０の移動方向（Ｚ方向）に交わる方向（Ｘ方向）における振動発電機１０の厚さを薄くすることができる。

（実施形態２）
図１１は、実施形態２に係る振動発電機１０を示す平面図であり、実施形態１の図１に対応する。図１２は、図１１のＡ−Ａ´断面図であり、実施形態１の図２に対応する。本実施形態に係る振動発電機１０は、以下の点を除いて、実施形態１に係る振動発電機１０と同様である。

振動発電機１０は、ヨーク３００及びシャフト４００を備えている。ヨーク３００は、シャフト４００を囲んでいる。ヨーク３００は、コイル１００によって囲まれた領域、すなわち、コイル１００の内側に位置している。第１磁性部２１０は、コイル１００を囲む領域、すなわち、コイル１００の外側に位置している。

上述した構成によれば、コイル１００が第１磁性部２１０によって受ける磁場をさらに大きくすることができる。具体的には、上述した構成においては、ヨーク３００は、コイル１００の内側に位置しており、第１磁性部２１０は、コイル１００の外側に位置している。したがって、コイル１００が第１磁性部２１０によって受ける磁力線がヨーク３００によってさらに集中する。したがって、コイル１００が第１磁性部２１０によって受ける磁場をさらに大きくすることができる。

図１３は、図１１の第１の変形例を示す図であり、実施形態１の図５に対応する。図１４は、図１３のＡ−Ａ´断面図であり、実施形態１の図６に対応する。図１３及び図１４に示す例は、以下の点を除いて、図５及び図６に示した例と同様である。

第１磁性部２１０は、コイル１００によって囲まれた領域、すなわち、コイル１００の内側に位置している。ヨーク３００は、コイル１００を囲む領域、すなわち、コイル１００の外側に位置している。図１３及び図１４に示す例においても、図１１及び図１２に示した例と同様にして、コイル１００が第１磁性部２１０によって受ける磁場を大きくすることができる。

図１５は、図１１の第２の変形例を示す図であり、実施形態１の図７に対応する。図１６は、図１５のＡ−Ａ´断面図であり、実施形態１の図８に対応する。図１５及び図１６に示す例は、以下の点を除いて、図７及び図８に示した例と同様である。

振動発電機１０は、２つのヨーク３００、すなわち、ヨーク３００ａ及びヨーク３００ｂを備えている。ヨーク３００ａは、コイル１００ａによって囲まれた領域、すなわち、コイル１００ａの内側に位置している。ヨーク３００ｂは、コイル１００ｂを囲む領域、すなわち、コイル１００ｂの外側に位置している。

ヨーク３００ａによって、図１１及び図１２に示した例と同様にして、コイル１００ａが第１磁性部２１０によって受ける磁場を大きくすることができる。

ヨーク３００ｂによって、図１４及び図１５に示した例と同様にして、コイル１００ｂが第１磁性部２１０によって受ける磁場を大きくすることができる。

図１７は、図１１の第３の変形例を示す図であり、実施形態１の図９に対応する。図１８は、図１７のＡ−Ａ´断面図であり、実施形態１の図１０に対応する。図１７及び図１８に示す例は、以下の点を除いて、図９及び図１０に示した例と同様である。

ヨーク３００は、コイル１００によって囲まれた領域、すなわち、コイル１００の内側に位置している。したがって、図１１及び図１２に示した例と同様にして、コイル１００が第１磁性部２１０によって受ける磁場を大きくすることができる。

（実施形態３）
図１９は、実施形態３に係る振動発電機１０を示す断面図であり、実施形態１の図２に対応する。本実施形態に係る振動発電機１０は、以下の点を除いて、実施形態１に係る振動発電機１０と同様である。

コイル１００は、第１領域１０２及び第２領域１０４を有している。第１領域１０２は、磁束変化によって一方向に起電力を発生可能になっている。第２領域１０４は、第１領域１０２と直列に接続している。第２領域１０４は、当該磁束変化と同一の磁束変化によって第１領域１０２とは反対方向に起電力を発生可能になっている。例えば、コイル１００が図３に示したようにスパイラル状に延伸して線材を含む場合、線材は、第１領域１０２では一方向に巻かれており、第２領域１０４ではこの一方向とは反対方向に巻かれている。

振動発電機１０は、磁性部２００を備えている。磁性部２００は、第１磁性部２１０及び第２磁性部２２０を有している。第１磁性部２１０は、第１部分２１２及び第２部分２１４を有している。第１部分２１２は、第１極性（Ｓ極）である。第２部分２１４は、第２極性（Ｎ極）である。第１磁性部２１０は、第１部分２１２及び第２部分２１４の一方からもう一方にかけて磁化されている。第２磁性部２２０は、第３部分２２２及び第４部分２２４を有している。第３部分２２２は、第２極性（Ｎ極）である。第４部分２２４は、第１極性（Ｓ極）である。第２磁性部２２０は、第３部分２２２及び第４部分２２４の一方からもう一方にかけて磁化されている。

コイル１００及び磁性部２００の一方は、コイル１００及び磁性部２００のもう一方に対してコイル１００の軸方向（Ｚ方向）に移動可能になっている。第１磁性部２１０の第１部分２１２及び第２部分２１４は、コイル１００の軸方向に交わる方向（Ｘ方向）に並んでいる。第２磁性部２２０の第３部分２２２及び第４部分２２４は、コイル１００の軸方向に交わる方向（Ｘ方向）に並んでいる。第１磁性部２１０の第１部分２１２及び第２磁性部２２０の第３部分２２２は、コイル１００の軸方向（Ｚ方向）に並んでいる。第１磁性部２１０の第２部分２１４及び第２磁性部２２０の第４部分２２４は、コイル１００の軸方向（Ｚ方向）に並んでいる。

上述した構成によれば、振動による発電を行うことができる。具体的には、上述した構成においては、第１磁性部２１０が一方向（Ｚ方向）に沿って第１領域１０２の近傍を通過し、同時に第２磁性部２２０が一方向（Ｚ方向）に沿って第２領域１０４の近傍を通過するとき、第１領域１０２及び第２領域１０４において同じ方向に誘導起電力が生じる。したがって、第１領域１０２から生じた誘導起電力と第２領域１０４から生じた誘導起電力の和がコイル１００から得られる。同様にして、第１磁性部２１０が一方向（Ｚ方向）に沿って第２領域１０４の近傍を通過し、同時に第２磁性部２２０が一方向（Ｚ方向）に沿って第１領域１０２の近傍を通過するとき、第１領域１０２及び第２領域１０４において同じ方向に誘導起電力が生じる。したがって、第１領域１０２から生じた起電力と第２領域１０４から生じた起電力の和がコイル１００から得られる。

図１９に示す例では、磁性部２００は、永久磁石２００ａ及び永久磁石２００ｂを有している。永久磁石２００ａ及び永久磁石２００ｂは、コイル１００又は磁性部２００の移動方向（Ｚ方向）に並んでいる。永久磁石２００ａ及び永久磁石２００ｂは、当該移動方向に交わる方向（Ｘ方向）に着磁されている。永久磁石２００ａは第１磁性部２１０となっており、永久磁石２００ｂは第２磁性部２２０となっている。永久磁石２００ａのＳ極（第１部分２１２）と永久磁石２００ｂのＮ極（第３部分２２２）は、反発せずに互いに引き合う。同様にして、永久磁石２００ａのＮ極（第２部分２１４）と永久磁石２００ｂのＳ極（第４部分２２４）は、反発せずに互いに引き合う。したがって、永久磁石２００ａ（第１磁性部２１０）及び永久磁石２００ｂ（第２磁性部２２０）を上述した移動方向（Ｚ方向）に簡易に並べることができる。

図１９に示す例では、コイル１００は、複数の第１領域１０２及び複数の第２領域１０４を有している。複数の第１領域１０２及び複数の第２領域１０４は、コイル１００又は磁性部２００の移動方向（Ｚ方向）に交互に並んでいる。したがって、コイル１００及び磁性部２００の一方がコイル１００及び磁性部２００のもう一方に対して一方向（Ｚ方向）に移動すると、正の誘導起電力及び負の誘導起電力がコイル１００から交互に発生する。

図１９に示す例では、コイル１００の軸方向（Ｚ方向）において、第１領域１０２、第２領域１０４、第１磁性部２１０（永久磁石２００ａ）及び第２磁性部２２０（永久磁石２００ｂ）は、それぞれ、長さＬ１、長さＬ２、長さＬ３及び長さＬ４を有している。

第１領域１０２の長さＬ１は、第１磁性部２１０の長さＬ３以上にしてもよい。この場合、第１領域１０２が第１磁性部２１０によって受ける磁場をほぼ最大化することができる。具体的には、仮に、第１領域１０２の長さＬ１が第１磁性部２１０の長さＬ３より短いと、第１磁性部２１０の第１部分２１２の端部に集中する磁力線の一部をコイル１００が受けることができない。これに対して、第１領域１０２の長さＬ１が第１磁性部２１０の長さＬ３以上であると、第１磁性部２１０の第１部分２１２の端部に集中する磁力線のほぼすべてをコイル１００が受けることができる。したがって、第１領域１０２が第１磁性部２１０によって受ける磁場をほぼ最大化することができる。

同様にして、第１領域１０２が第２磁性部２２０によって受ける磁場をほぼ最大化するため、第１領域１０２の長さＬ１は、第２磁性部２２０の長さＬ４以上にしてもよい。同様にして、第２領域１０４が第１磁性部２１０によって受ける磁場をほぼ最大化するため、第２領域１０４の長さＬ２は、第１磁性部２１０の長さＬ３以上にしてもよい。同様にして、第２領域１０４が第２磁性部２２０によって受ける磁場をほぼ最大化するため、第２領域１０４の長さＬ２は、第２磁性部２２０の長さＬ４以上にしてもよい。

第１領域１０２の長さＬ１は、第１磁性部２１０の長さＬ３と実質的に等しくしてもよい。この場合、第１領域１０２が第１磁性部２１０によって受ける磁場が最大となる時間をほぼ最小化すること（つまり、磁束変化の生じない時間を最小化すること）ができる。具体的には、第１領域１０２の長さＬ１が第１磁性部２１０の長さＬ３と実質的に等しい場合、Ｚ方向における第１領域１０２の両端がＺ方向における第１磁性部２１０の両端と揃うとき、第１領域１０２が第１磁性部２１０によって受ける磁場がほぼ最大となる。一方、Ｚ方向における第１領域１０２の両端がＺ方向における第１磁性部２１０の両端に対して僅かでもずれると、第１領域１０２が第１磁性部２１０によって受ける磁場が低下する。したがって、第１領域１０２が第１磁性部２１０によって受ける磁場が最大となる時間をほぼ最小化すること（つまり、磁束変化の生じない時間を最小化すること）ができる。

同様にして、第１領域１０２が第２磁性部２２０によって受ける磁場が最大となる時間をほぼ最小化するため、第１領域１０２の長さＬ１は、第２磁性部２２０の長さＬ４と実質的に等しくしてもよい。同様にして、第２領域１０４が第１磁性部２１０によって受ける磁場が最大となる時間をほぼ最小化するため、第２領域１０４の長さＬ２は、第１磁性部２１０の長さＬ３と実質的に等しくしてもよい。同様にして、第２領域１０４が第２磁性部２２０によって受ける磁場が最大となる時間をほぼ最小化するため、第２領域１０４の長さＬ２は、第２磁性部２２０の長さＬ４と実質的に等しくしてもよい。

本実施形態の説明から明らかなように、本実施形態の構成は、磁性部２００の位置に依存せず適用可能である。例えば、磁性部２００が、図５及び図６に示した第１磁性部２１０と同様にしてコイル１００によって囲まれた領域、すなわち、コイル１００の内側に位置していても、本実施形態の構成は適用可能である。

（実施形態４）
図２０は、実施形態４に係る振動発電機１０を示す断面図であり、実施形態３の図１９に対応する。本実施形態に係る振動発電機１０は、以下の点を除いて、実施形態３に係る振動発電機１０と同様である。

コイル１００は、互いに並列に接続されたｍ相コイル（ｍは正の整数である。）を有している。図２０に示す例では、コイル１００は、３相コイルを有している。コイル１００の第１領域１０２は、第１部分１０２ａ、第２部分１０２ｂ及び第３部分１０２ｃをコイル１００又は磁性部２００の移動方向（Ｚ方向）に沿って順に含んでいる。第２領域１０４は、第１部分１０４ａ、第２部分１０４ｂ、第３部分１０４ｃを当該移動方向（Ｚ方向）に沿って順に含んでいる。３相コイルのうちの第１コイルは、第１領域１０２の第１部分１０２ａ及び第２領域１０４の第１部分１０２ａを有しており、３相コイルのうちの第２コイルは、第１領域１０２の第２部分１０２ｂ及び第２領域１０４の第２部分１０４ｂを有しており、３相コイルのうちの第３コイルは、第１領域１０２の第３部分１０２ｃ及び第２領域１０４の第３部分１０４ｃを有している。

図２０に示す例においても、図１９に示した例と同様にして、振動による発電を行うことができる。さらに、図２０に示す例によれば、ｍ相コイルのそれぞれから誘導起電力を得ることができる。

（実施形態５）
図２１は、実施形態５に係る振動発電機１０を示す断面図であり、実施形態３の図１９に対応する。本実施形態に係る振動発電機１０は、以下の点を除いて、実施形態３に係る振動発電機１０と同様である。

磁性部２００は、第３磁性部２３０及び第４磁性部２４０を備えている。第３磁性部２３０は、第５部分２３２及び第６部分２３４を有している。第５部分２３２は、第１極性（Ｓ極）である。第６部分２３４は、第２極性（Ｎ極）である。第３磁性部２３０は、第５部分２３２及び第６部分２３４の一方からもう一方にかけて磁化されている。第４磁性部２４０は、第７部分２４２及び第８部分２４４を有している。第７部分２４２は、第２極性（Ｎ極）である。第８部分２４４は、第１極性（Ｓ極）である。第４磁性部２４０は、第７部分２４２及び第８部分２４４の一方からもう一方にかけて磁化されている。第３磁性部２３０の第５部分２３２及び第６部分２３４は、コイル１００の軸方向（Ｚ方向）に並んでいる。第４磁性部２４０の第７部分２４２及び第８部分２４４は、コイル１００の軸方向（Ｚ方向）に並んでいる。第３磁性部２３０は、コイル１００の軸方向（Ｚ方向）において第２磁性部２２０の反対側で第１磁性部２１０と並んでいる。第４磁性部２４０は、コイル１００の軸方向（Ｚ方向）において第１磁性部２１０の反対側で第２磁性部２２０と並んでいる。

上述した構成によれば、第３磁性部２３０及び第４磁性部２４０を用いて、第１磁性部２１０及び第２磁性部２２０を一方向（Ｚ方向）に振動させることができる。具体的には、振動によって第１磁性部２１０及び第２磁性部２２０が通過する経路の両端には、第３磁性部２３０に反発する及び第４磁性部２４０と反発する磁石（不図示）が設けられている。第１磁性部２１０及び第２磁性部２２０が一方向（Ｚ方向）に振動する場合、第３磁性部２３０及び第４磁性部２４０は、当該磁石から斥力を受ける。

図２１に示す例においては、第１磁性部２１０の第１部分２１２の方が第１磁性部２１０の第２部分２１４よりもコイル１００の近くに位置している。第２磁性部２２０の第３部分２２２の方が第２磁性部２２０の第４部分２２４よりもコイル１００の近くに位置している。第３磁性部２３０の第５部分２３２の方が第３磁性部２３０の第６部分２３４よりも第１磁性部２１０の近くに位置している。第４磁性部２４０の第７部分２４２の方が第４磁性部２４０の第８部分２４４よりも第２磁性部２２０の近くに位置している。

上述した構成によれば、第１磁性部２１０の第１部分２１２から第３磁性部２３０の第５部分２３２にかけて同じ極性（Ｓ極）の領域をコイル１００に対向させることができ、第２磁性部２２０の第３部分２２２から第４磁性部２４０の第７部分２４２にかけて同じ極性（Ｎ極）の領域をコイル１００に対向させることができる。したがって、コイル１００は、第１磁性部２１０の第１部分２１２から第３磁性部２３０の第５部分２３２にかけての領域によって発生する磁場を受けることができ、第２磁性部２２０の第３部分２２２から第４磁性部２４０の第７部分２４２にかけての領域によって発生する磁場を受けることができる。

図２１に示す例において、第３磁性部２３０は、永久磁石である。第３磁性部２３０は、コイル１００又は磁性部２００の移動方向（Ｚ方向）に着磁されている。着磁によって、第３磁性部２３０（永久磁石）は、Ｓ極（第５部分２３２）及びＮ極（第６部分２３４）を有している。

図２１に示す例において、第４磁性部２４０は、永久磁石である。第４磁性部２４０は、コイル１００又は磁性部２００の移動方向（Ｚ方向）に着磁されている。着磁によって、第４磁性部２４０（永久磁石）は、Ｎ極（第７部分２４２）及びＳ極（第８部分２４４）を有している。

図２１に示す例では、コイル１００の軸方向（Ｚ方向）において、第１領域１０２及び第２領域１０４は、それぞれ、長さＬ１及び長さＬ２を有している。一方向（Ｚ方向）において、第１磁性部２１０及び第３磁性部２３０は、第１部分２１２と第３部分２２２の境界から第５部分２３２と第６部分２３４の境界にかけて長さＬ３を有している。コイル１００の軸方向（Ｚ方向）において、第２磁性部２２０及び第４磁性部２４０は、第１部分２１２と第３部分２２２の境界から第７部分２４２と第８部分２４４の境界にかけて長さＬ４を有している。

一方向（Ｚ方向）において、第５部分２３２と第６部分２３４の境界は、第３磁性部２３０の実質的に中心に位置している。一方向（Ｚ方向）において、第７部分２４２と第８部分２４４の境界は、第４磁性部２４０の実質的に中心に位置している。

第１領域１０２の長さＬ１は、第１磁性部２１０及び第３磁性部２３０に関する長さＬ３と実質的に等しくしてもよい。この場合、図１９を用いて説明した理由と同様にして、第１領域１０２が第１磁性部２１０及び第３磁性部２３０によって受ける磁場をほぼ最大化することができ、当該磁場が最大となる時間をほぼ最小化することができる。

同様にして、第１領域１０２の長さＬ１は、第２磁性部２２０及び第４磁性部２４０に関する長さＬ４と実質的に等しくしてもよい。同様にして、第２領域１０４の長さＬ２は、第１磁性部２１０及び第３磁性部２３０に関する長さＬ３と実質的に等しくしてもよい。同様にして、第２領域１０４の長さＬ２は、第２磁性部２２０及び第４磁性部２４０に関する長さＬ４と実質的に等しくしてもよい。

図２２は、図２１の変形例を示す図である。

図２２に示すように、第３磁性部２３０の第６部分２３４（Ｎ極）の方が第３磁性部２３０の第５部分２３２（Ｓ極）よりも第１磁性部２１０の近くに位置していてもよく、第４磁性部２４０の第８部分２４４（Ｓ極）の方が第４磁性部２４０の第７部分２４２（Ｎ極）よりも第２磁性部２２０の近くに位置していてもよい。図２２に示す例においても、図２１に示した例と同様にして、第３磁性部２３０及び第４磁性部２４０を用いて、第１磁性部２１０及び第２磁性部２２０を一方向（Ｚ方向）に振動させることができる。

（実施形態６）
図２３は、実施形態６に係る振動発電機１０を示す断面図であり、実施形態３の図１９に対応する。本実施形態に係る振動発電機１０は、以下の点を除いて、実施形態３に係る振動発電機１０と同様である。

磁性部２００は、磁性部２５０を備えている。磁性部２５０は、部分２５２及び部分２５４を有している。部分２５２は、第１極性（Ｓ極）である。部分２５４は、第２極性（Ｎ極）である。磁性部２５０は、部分２５２及び部分２５４の一方からもう一方にかけて磁化されている。磁性部２５０は、コイル１００の軸方向（Ｚ方向）において、第１磁性部２１０と第２磁性部２２０の間に位置している。磁性部２５０の部分２５２及び部分２５４は、コイル１００の軸方向（Ｚ方向）に並んでいる。

第１磁性部２１０の第１部分２１２（Ｓ極）の方が第１磁性部２１０の第２部分２１４（Ｎ極）よりもコイル１００の近くに位置している。第２磁性部２２０の第３部分２２２（Ｎ極）の方が第２磁性部２２０の第４部分２２４（Ｓ極）よりもコイル１００の近くに位置している。磁性部２５０の部分２５２の方が磁性部２５０の部分２５４よりも第１磁性部２１０の近くに位置している。磁性部２５０の部分２５４の方が磁性部２５０の部分２５２よりも第２磁性部２２０の近くに位置している。

上述した構成によれば、第１磁性部２１０、第２磁性部２２０及び磁性部２５０によって、ハルバッハ配列を形成することができる。したがって、第１部分２１２のうちのコイル１００側の端部の磁力線を集中させることができ、第３部分２２２のうちのコイル１００側の端部の磁力線を集中させることができる。

図２３に示す例において、磁性部２５０は、永久磁石である。磁性部２５０は、コイル１００又は磁性部２００の移動方向（Ｚ方向）に着磁されている。着磁によって、磁性部２５０（永久磁石）は、Ｓ極（部分２５２）及びＮ極（部分２５４）を有している。

（実施形態７）
図２４は、実施形態７に係る第１磁性部２１０の第１例を説明するための図である。

第１磁性部２１０は、内周及び外周を有する筒状になっている。第１磁性部２１０は、第１磁性部２１０の内周又は外周に交わる方向に着磁されている。着磁によって、第１磁性部２１０は、Ｓ極（第１部分２１２）及びＮ極（第２部分２１４）を有している。第１部分２１２の方が第２部分２１４よりも第１磁性部２１０の内周の近くに位置しており、第２部分２１４の方が第１部分２１２よりも第１磁性部２１０の外周の近くに位置している。第１部分２１２及び第２部分２１４は、第１磁性部２１０の内周及び外周の全周に亘って位置している。

図２５は、実施形態７に係る第１磁性部２１０の第２例を説明するための図である。図２５に示す例は、以下の点を除いて、図２４に示した例と同様である。

第１磁性部２１０は、第１磁性部２１０の内周の周方向に沿って複数の第１部分２１２を有しており、第１磁性部２１０の外周の周方向に沿って複数の第２部分２１４を有している。複数の第１部分２１２は、第１磁性部２１０の内周の周方向に沿って実質的に等間隔に並べることができ、複数の第２部分２１４は、第１磁性部２１０の外周の周方向に沿って実質的に等間隔に並べることができる。図２５に示す例では、３つの第１部分２１２が第１磁性部２１０の内周の周方向に沿って実質的に等間隔に並んでおり、３つの第２部分２１４が第１磁性部２１０の外周の周方向に沿って実質的に等間隔に並んでいる。

図２６は、実施形態７に係る第１磁性部２１０の第３例を説明するための図である。図２６に示す例は、以下の点を除いて、図２４に示した例と同様である。

図２６に示す例では、複数の第１磁性部２１０が、複数の第１磁性部２１０によって囲まれた領域を画定するように並んでいる。複数の第１磁性部２１０は、各第１磁性部２１０の第１部分２１２が当該領域の内側を向き、各第１磁性部２１０の第２部分２１４が当該領域の外側を向くように配置されている。したがって、図２６に示す例においても、図２４又は図２５に示した第１磁性部２１０と同様の磁場を生成することができる。複数の第１磁性部２１０は、当該領域の外周に沿って実質的に等間隔に並べることができる。図２６に示す例では、８つの第１磁性部２１０が当該領域の外周に沿って実質的に等間隔に並んでいる。

図２６に示す例によれば、各第１磁性部２１０は、通常の形状（例えば、直方体）を有する永久磁石にすることができる。一般に、図２４又は図２５に示すように第１磁性部２１０を第１磁性部２１０の内周又は外周の周方向に交わる方向に着磁するためには、複雑な技術が必要となる。これに対して、図２６に示す各第１磁性部２１０は、このような複雑な技術を用いることなく作製することができる。したがって、図２６に示す例によれば、簡易に磁場を生成することができる。

図２７は、図２６に示した複数の第１磁性部２１０を保持するための保持部材５００を説明するための図である。

保持部材５００は、筒状となっており、内壁５１０を有している。内壁５１０には、複数の凹部５１２が形成されている。

図２８は、図２７に示した保持部材５００に複数の第１磁性部２１０を保持させる方法を説明するための図である。図２９は、図２８のＢ−Ｂ´断面図である。図２８では、説明のため、図２９に示す第３磁性部２３０を示していない。

図２８に示すように、保持部材５００の複数の凹部５１２のそれぞれには、複数の第１磁性部２１０のそれぞれが入り込んでいる。保持部材５００は、強磁性体材料を含むようにすることができる。この場合、磁力によって、各第１磁性部２１０を保持部材５００に固定させることができる。

図２８に示す例において、凹部５１２の深さは、第１磁性部２１０の厚さより浅くなっている。したがって、第１磁性部２１０を、保持部材５００の内壁５１０よりも、保持部材５００の内側の領域に近接させることができる。

図２９に示すように、第１磁性部２１０（永久磁石２００ａ）及び第２磁性部２２０（永久磁石２００ｂ）が保持部材５００に保持されている。保持部材５００の内壁５１０は、第１磁性部２１０、第２磁性部２２０、第３磁性部２３０の一部及び第４磁性部２４０の一部を覆っている。

図２１に示した振動発電機１０を作製した。長さＬ１及び長さＬ２は、１２．５ｍｍとした。長さＬ３及び長さＬ４は、１２．２５ｍｍとした。つまり、長さＬ１及び長さＬ２は、長さＬ３及び長さＬ２の１．０２倍となっており、長さＬ３及び長さＬ２と実質的に等しくなっている。

図３０は、実施例に係る振動発電機１０によって発生した起電力の結果を示すグラフである。図３０のグラフの横軸は時間を示しており、図３０のグラフの縦軸は電圧を示している。

図３０において、「領域１」は、図２１のコイル１００のうちの上から１段目の第１領域１０２から得られた電圧を意味し、「領域２」は、図２１のコイル１００のうちの上から２段目の第２領域１０４から得られた電圧を意味し、「領域３」は、図２１のコイル１００のうちの上から３段目の第１領域１０２から得られた電圧を意味し、「領域４」は、図２１のコイル１００のうちの上から４段目の第２領域１０４から得られた電圧を意味する。

図３０に示すように、領域１から領域４までのそれぞれの電圧は、ほぼ同期しているといえる。したがって、本実施例によれば、コイル１００の各領域（第１領域１０２及び第２領域１０４）から、互いに同期した電圧を得ることができるといえる。

以上、図面を参照して本発明の実施形態について述べたが、これらは本発明の例示であり、上記以外の様々な構成を採用することもできる。

１０ 振動発電機
１００ コイル
１００ａ コイル
１００ｂ コイル
１０２ 第１領域
１０２ａ 第１部分
１０２ｂ 第２部分
１０２ｃ 第３部分
１０４ 第２領域
１０４ａ 第１部分
１０４ｂ 第２部分
１０４ｃ 第３部分
１１０ 群
２００ 磁性部
２００ａ 永久磁石
２００ｂ 永久磁石
２１０ 第１磁性部
２１２ 第１部分
２１４ 第２部分
２２０ 第２磁性部
２２２ 第３部分
２２４ 第４部分
２３０ 第３磁性部
２３２ 第５部分
２３４ 第６部分
２４０ 第４磁性部
２４２ 第７部分
２４４ 第８部分
２５０ 磁性部
２５２ 部分
２５４ 部分
３００ ヨーク
３００ａ ヨーク
３００ｂ ヨーク
４００ シャフト
５００ 保持部材
５１０ 内壁
５１２ 凹部

Claims (7)

1. 軸方向を有し、前記軸方向の周りに巻かれたコイルと、
   前記コイルの近傍に位置し、第１極性の第１部分と、前記第１極性とは反対の第２極性の第２部分と、を有し、前記第１部分及び前記第２部分の一方からもう一方にかけて磁化されている第１磁性部と、
   を備え、
   前記コイル及び前記第１磁性部の一方は、前記コイル及び前記第１磁性部のもう一方に対して前記コイルの前記軸方向に沿って移動可能になっており、
   前記第１磁性部の前記第１部分及び前記第２部分は、前記コイルの前記軸方向に対して交わる方向に並んでいる振動発電機。
2. 請求項１に記載の振動発電機において、
   ヨークを備え、
   前記第１磁性部は、前記コイルによって囲まれた領域及び前記コイルを囲む領域の一方に位置しており、
   前記ヨークは、前記コイルによって囲まれた領域及び前記コイルを囲む領域のもう一方に位置している振動発電機。
3. 請求項１又は２に記載の振動発電機において、
   前記コイルの近傍に位置し、前記第２極性の第３部分と、前記第１極性の第４部分と、を有し、前記第３部分及び前記第４部分の一方からもう一方にかけて磁化されている第２磁性部を備え、
   前記第２磁性部の前記第３部分及び前記第４部分は、前記コイルの前記軸方向に対して交わる方向に並んでおり、
   前記コイルは、磁束変化によって一方向に起電力を発生可能な第１領域と、前記第１領域と直列に接続しており、前記磁束変化と同一の磁束変化によって前記第１領域とは反対方向に起電力を発生可能な第２領域と、を有し、
   前記第１磁性部の前記第１部分及び前記第２磁性部の前記第３部分は、前記コイルの前記軸方向に並んでおり、
   前記第１磁性部の前記第２部分及び前記第２磁性部の前記第４部分は、前記コイルの前記軸方向に並んでおり、
   前記コイルの前記第１領域及び前記第２領域は、前記コイルの前記軸方向に並んでいる振動発電機。
4. 請求項３に記載の振動発電機において、
   前記コイルの前記軸方向において、前記第１領域の長さは、前記第１磁性部の長さ及び前記第２磁性部の長さのそれぞれと実質的に等しくなっており、
   前記コイルの前記軸方向において、前記第２領域の長さは、前記第１磁性部の長さ及び前記第２磁性部の長さのそれぞれと実質的に等しくなっている振動発電機。
5. 請求項３に記載の振動発電機において、
   前記第１極性の第５部分と、前記第２極性の第６部分と、を有し、前記第５部分及び前記第６部分の一方からもう一方にかけて磁化されている第３磁性部と、
   前記第２極性の第７部分と、前記第１極性の第８部分と、を有し、前記第７部分及び前記第８部分の一方からもう一方にかけて磁化されている第４磁性部と、
   を備え、
   前記第３磁性部の前記第５部分及び前記第６部分は、前記コイルの前記軸方向に並んでおり、
   前記第４磁性部の前記第７部分及び前記第８部分は、前記コイルの前記軸方向に並んでおり、
   前記第３磁性部は、前記コイルの前記軸方向において前記第２磁性部の反対側で前記第１磁性部と並んでおり、
   前記第４磁性部は、前記コイルの前記軸方向において前記第１磁性部の反対側で前記第２磁性部と並んでいる振動発電機。
6. 請求項５に記載の振動発電機において、
   前記第１磁性部の前記第１部分の方が前記第１磁性部の前記第２部分よりも前記コイルの近くに位置しており、
   前記第２磁性部の前記第３部分の方が前記第２磁性部の前記第４部分よりも前記コイルの近くに位置しており、
   前記第３磁性部の前記第５部分の方が前記第３磁性部の前記第６部分よりも前記第１磁性部の近くに位置しており、
   前記第４磁性部の前記第７部分の方が前記第４磁性部の前記第８部分よりも前記第２磁性部の近くに位置している振動発電機。
7. 請求項６に記載の振動発電機において、
   前記コイルの前記軸方向において、前記第１領域の長さは、前記第１部分と前記第３部分の境界から前記第５部分と前記第６部分の境界にかけての長さ及び前記第１部分と前記第３部分の境界から前記第７部分と前記第８部分の境界にかけての長さのそれぞれと実質的に等しくなっており、
   前記コイルの前記軸方向において、前記第２領域の長さは、前記第１部分と前記第３部分の境界から前記第５部分と前記第６部分の境界にかけての長さ及び前記第１部分と前記第３部分の境界から前記第７部分と前記第８部分の境界にかけての長さのそれぞれと実質的に等しくなっている振動発電機。

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