JP2020129960A - Static induction generator - Google Patents

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Abstract

To provide a static induction generator that improves the power generation efficiency by reducing the moment of inertia per unit area of a charged film.SOLUTION: In a static induction generator includes a housing 35, a disk-shaped second substrate 4, a charge film, a counter electrode, and an output unit that outputs electric power generated between the charge film and the counter electrode, the counter electrode is placed on a first facing surface of a first substrate, the charge film is placed on a second facing surface of a second substrate facing the first facing surface, and the charge film and an interval portion where the charge film is not installed are alternately arranged on the second facing surface of the second substrate is at a predetermined angle for each predetermined angle, and a plurality of pair of a power generation unit including the first substrate, the charge film, the second substrate, the counter electrode, and the output unit are 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 generator, a power generator, a portable electric device using electrostatic induction, in particular, a wristwatch and other portable watches. As the energy source of the power generator of the present invention, movement of the human body, vibration of machinery, etc., and other kinetic energy widely existing in the environment can be used. The present invention relates generally to a generator in which the moment of inertia per unit area of a disk of a rotating member is reduced to improve power generation efficiency.

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。 Practical power generators utilizing electrostatic induction by electret materials have been developed in recent years. The electrostatic induction is a phenomenon in which when a charged object is brought close to a conductor, a charge having a polarity opposite to that of the charged object is attracted. A power generator using the electrostatic induction phenomenon is a structure in which a "charge-holding film" (hereinafter referred to as a charged film) and a counter electrode are arranged. 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 schematically illustrating 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 using an electret material as an example, the electret is a kind of a charging film that charges a dielectric with electric charges and semi-permanently generates an electrostatic field. In the power generation by the electret, as shown in FIG. 1, an electrostatic charge formed by the electret causes induced charges in the counter electrode, and if the overlapping area of the electret and the counter electrode is changed (vibration or the like), external electric power is generated. An alternating current can be generated in the circuit. The power generation by the electret is relatively simple in structure and is advantageous in that a high output can be obtained in a low frequency region as compared with the power generation 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。 So far, in wristwatches, the one in which the rotary weight is supported by ball bearings and which is transmitted to the train wheel from the rotary weight to the generator rotor (electromagnetic induction type generator) through a speed increasing gear mechanism to increase power generation is Patent Document 1 In addition, "wheel train" refers to the gear transmission mechanism used in the timepiece, and the gear of the input side rotation shaft meshes with the gear with a small number of teeth called "kana" on the output side rotation shaft. Often refers to a series of gears.

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 rotation of a rotary weight due to movement of 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 generator using an electret film, it has been considered that the larger the area between the electret film and the electrode, the more power generation amount corresponding to the expanded amount. However, in power generation that uses small external energy such as human body motion, if the area of the rotating disk provided with the electret film is expanded, the moment of inertia of the rotating disk is rather increased and the amount of rotation drops, This will offset the effect of increasing the amount of power generated by increasing the area. For this reason, in the rotary power generator, increasing the area between the electret film and the electrode causes a problem that a power generation amount commensurate with the increase 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 conventional technology is applied to a wristwatch, even if it is attempted to expand the area of the rotating disk provided with the electret film, a space for the hand movement mechanism part and the display device is needed in addition to the power generation mechanism, and the inside of the case It is not possible to fill the entire space only with the power generation section. Therefore, there has been a restriction on increasing the amount of power generation 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 power generation system using an energy source such as wind, in which a plurality of generator devices are connected. In this system, the impeller drives a drive gear by wind force, and a plurality of excessively installed generator devices are connected to the drive gear. The plurality of generators are provided with a clutch between the drive gear and the generators 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 for the purpose of increasing the amount of power generation, but to configure a backup system, that is, a redundant system, in which a damaged generator does not hinder the continuation of system operation. belongs to. Moreover, this conventional technique is completely unrelated to the electrostatic induction power generator 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 improve the power generation efficiency by reducing the moment of inertia per unit area of the disk of the rotating member in the electrostatic induction power 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 relates to a housing, a first substrate fixed to the housing, a disc-shaped second substrate having an axis rotatably supported by the housing, a charging film, a counter electrode, and the charging film. And an output unit that outputs electric power generated between the counter electrodes, the counter electrode is installed on a first counter surface of a first substrate, and the charging film is opposed to the first counter surface. Two charging surfaces are provided on the second facing surface of the second substrate, and the charging film and the spacing portion where the charging film is not installed are alternately arranged on the second facing surface of the second substrate at a predetermined angle. This is an electrostatic induction power generator in which a plurality of sets of one power generation unit 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 power generator, as a whole, the moment of inertia per unit area of the disk of the rotating member was reduced to improve power generation efficiency. Also, by providing a plurality of power generation units, the diameter of the rotating member can be reduced, which contributes to making the power generation unit thinner and increases the layout flexibility of the power generation unit, thus making efficient use of space. You can

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 which utilizes an electrostatic induction phenomenon. 本発明の第1実施形態の斜視図である。It is a perspective view of a 1st 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。FIG. 3 is a schematic cross-sectional view taken along line XX of FIG. 2 according to the first embodiment of the present 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。FIG. 3A is a perspective view showing a part of the first embodiment of the present invention. (B) is a cross-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 increasing 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 increasing 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 increasing 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 increasing 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 increasing 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. FIG. 6B is a plan view of the back surface of the rotating member according to 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) is showing the electrification film of a 1st embodiment of the present invention, and (b) is an explanatory view showing the outline of the 1st electrode O of the counter electrode 2, the 2nd electrode E, and a rectification 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 and the counter electrode of 1st Embodiment of this invention. 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 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。6 is a table comparing the moments of inertia of N rotating members and one equal-area rotating 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 rotating 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 a 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 formula of the total moment of inertia of a 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。9 is a table showing the relationship between the combination of speed increasing ratios and the 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。It is a detailed explanatory view of FIG.17(b). 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。6 is an explanatory diagram schematically illustrating a relative positional relationship between a charging film 3 of a rotating member 4 and a counter electrode 2 of a 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 a graph which showed the electrostatic load torque which acts on each power generation part of a 3rd embodiment of the present 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。6 is an explanatory diagram schematically illustrating a relative positional relationship between a charging film 3 of a rotating member 4 and a counter electrode 2 of a 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 counter electrode of 4th Embodiment of this invention, and the outline|summary of a rectifier circuit. 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 counter electrode of 4th Embodiment of this invention, and the outline|summary of a rectifier circuit. 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。FIG. 25 is an explanatory diagram showing an arrangement of a charging film and a counter electrode of the rotating member in FIG. 24. 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 increasing 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。 An embodiment of the present invention will be described below with reference to the drawings. In each of the embodiments, the same components are designated by the same reference numerals and the description thereof will be omitted. In each of the following embodiments, a wristwatch is described as an example, but the present invention is not necessarily limited to a wristwatch. The present invention can be applied to other applications such as portable electronic devices with a static induction generator.

(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 sectional view taken along line XX of FIG. 2 according to 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 sectional view of the adjusting screw 9. 6 to 7 are explanatory views showing the outline of the speed increasing gear train according to the first embodiment of the present invention. Hereinafter, the 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 wrist watch, and its outline will be described with reference to FIGS. FIG. 2 shows a movement of a wristwatch in which each member is assembled on the main plate 35. In FIG. 2, some of the members are omitted and mainly the characteristic parts 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 shown in FIG. On the front side of the wristwatch, that is, on the lower side of FIG. 3, a movement is inserted into an outer casing (not shown) to which a windshield (not shown) is attached, and the case is covered with a back cover (not shown) from above in FIG. Sealed in casing. Hereinafter, the terms “upper” and “lower” refer to the upper and lower sides in the cross-sectional view of FIG. 3. The same applies to the perspective view of FIG. Therefore, the windshield is at the bottom of FIGS. 2 and 3 and the back cover is attached at the top.

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, members having a function as a quartz movement are arranged. A crystal oscillator, an electronic circuit board, a coil, a step motor, a hand movement mechanism part P, a secondary battery and the like are arranged. An oscillation circuit, a frequency dividing circuit, a step motor drive 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 which is constituted by the hand movement gear trains 22, 23, 24, 25, 26 and drives the pointers (42, 43, 44), and as shown in the dotted line in FIG. Further, it is arranged directly below the ball bearing 51 of the rotary weight 10 by effectively utilizing the vacant space. The second hand 42, the minute hand 43, and the hour hand 44 in which the gear trains 22, 23, 24, 25, and 26 for driving the hands are driven by driving one or a plurality of step motors are a second hand wheel 24, a minute hand wheel 25, and an hour hand wheel, respectively. Driven by 6. To drive the minute hand 43 and the hour hand 44, a gear mechanism called a day back mechanism (clockwise term) 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 cross-sectional view taken along line XX of FIG. 2 is shown in FIG. A first train wheel bridge 33 and a second train wheel bridge 34, which pivotally support a gear train and the like, are screwed to a main plate 35 via a spacer or the like. The terms main plate, receiver, and train wheel are names commonly used in wristwatches, and the main plate 35, the first train wheel bridge 33, and the second train wheel bridge 34 form a part of the housing. .. The housing will be described below as including the main plate 35, the first train wheel bridge 33, the second train wheel bridge 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 ground plate as a timepiece term is a kind of housing and means a base, a support plate, an inner casing, etc. in which various parts are incorporated. In the present embodiment, the base plate 35 is a plate-shaped member, but is not limited to this. Further, the receiving plate is a term often used for supporting the shaft of a rotating body and for fixing and holding components. The train wheel refers to the gear transmission mechanism used in the 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 train wheel bridge 33 via a ball bearing 51 with three screws 48. A weight 10' is fixed by spot welding to an outer peripheral portion of a semicircular disk of the rotary weight 10, so that the rotary weight 10 can be rotated by utilizing a movement of arm swing. 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 on 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 by a clearance fit. When the fixed plate 32 is fixed to the first train wheel bridge 33 with the screw 37, the drive gear 11 integrated with the rotary weight 10 and the ball bearing 51 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 rotates with respect to the housing (first train wheel bridge 33). .. That is, the rotary weight 10 is rotatably supported by the ball bearing 51 in a cantilever manner. The rotary weight 10, the drive gear 11, the ball bearing 51, and the fixing plate 32 constitute one rotary weight unit so that they can be integrally fixed to the first train wheel bridge 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 accelerated and the rotation is transmitted to the rotary member 4A (also referred to as the second substrate) of the power generation unit A will be described. In the present embodiment, there are four power generation units, which are represented by symbols A to D. The rotating members are also represented 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 provided. In the present embodiment, as shown in FIGS. 6 and 7, the gear train is a speed-increasing gear in which the rotation of the rotary weight 10 is accelerated and the rotation is transmitted to the rotating member 4A (second substrate) of the pair of power generation units. It is composed of trains 11 to 16 and connecting gear trains 15 and 16 for transmitting the rotation from the rotating member 4A to the other rotating members 4B to 4D of the power generation unit installed in plural sets.

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 speed-increasing gear train 11 to 16, but an inverted T-shape such as in FIGS. With the inverted Y-shaped connecting gear structure, the transmission efficiency of the rotational driving force is further improved for the following reasons.
In the L-shaped connecting gear configuration of FIG. 6a, the gears passing from the rotary weight 10 to the power generating units A to D are the gears 11 and 12, 13 and 14, 15 and 16 of the pinion 12, 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 generator to the generator. The rotation driving force transmitted by the connecting gears is expected to be 5 to 15% per gear, and 20% when the loss is large. Therefore, when the transmission efficiency of the rotation driving force, that is, the power generation efficiency of the generator is important, An inverted T-shaped coupling gear configuration is more suitable than an L-shaped.

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 single speed-up 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 section C is connected to the connection gears 15 and 16 of the power generation section D. The gears extending from the rotary weight 10 to the power generation unit are four power generation units A and D, and three power generation units B and C. Compared with FIGS. Since the amount is small, 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. The speed-increasing gear train of one line leading to the power generation units A and D rotates the rotating members 4A and 4D by the gears 11 to 16. In the power generating units B and C, the gears 14, 15 and 16 of the connecting gear train are taken out from the gear 13 of the speed increasing gear train reaching the power generating unit A, and the rotating member 4B rotates. In the power generation section C as well, from the gear 13 of the speed increasing gear train reaching the power generation section D, the rotating member 4C is rotated by the coupling gear train. The gears extending from the rotary weight 10 to the power generation unit include all three power generation units A to D, and the maximum number of intervening gears is smaller than that in FIG. Can be higher.

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 can be seen in the form of FIG. 7, in order to effectively utilize the arrangement space of the main plate, two gears 16 are directly connected to one gear 15 of the connection gear train to connect the two power generation units A and C. It is also possible to do so. Also. If the outer circumferences of the plurality of sets of power generation units are laid out along the inner circumference of the housing, that is, the outer circumference of the main plate 35, the space can be efficiently utilized. Then, the hand movement mechanism unit P can be arranged directly 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 rotary weight 10 rotated by the movement of the arm swing or the like rotates the rotating member 4 while increasing the speed of the gear trains 11 to 16. A gear (also referred to as a kana in timepiece terms) 12 and a gear 13 are fixed to the shaft 6. A gear (cana) 14 and a gear 15 are fixed to the shaft 7. A gear (cana) 16 and a rotating member 4 are fixed to the shaft 8. The shafts 6 to 8 are supported by upper and lower bearings 50, 50 between the main plate 35 and the second train wheel bridge 34, respectively. The first train wheel bridge 33 and the second train wheel bridge 34 are configured as separate members. As shown in FIG. 3, the height of the second train wheel bridge 34 is higher than that of the first train wheel bridge 33. Therefore, 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 has both ends fixed to the main plate 35 with screws 46 and 46. The receiving plate 36 is also fixed to the main plate 35 with screws 45. Since the second train wheel bridge 34 supports the rotating members 4A to 4D of the plurality of sets of power generation units A to D by a single plate, at least one of the holding positions of the second train wheel bridge 34 is at each position. It must exist in a narrow area between the power generation sections. In the present embodiment, the second train wheel bridge 34 is fixed to the main plate 35 with the screw 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 to rotate the shaft 6. The speed increasing ratio of the gear 12 to the drive gear 11 is called a first speed increasing ratio. The gear 13 of the shaft 6 meshes with the gear 14 of the shaft 7 to rotate the shaft 7. The speed increasing ratio of the gear 14 to the gear 13 is called a second speed increasing ratio. The gear 15 of the shaft 7 meshes with the gear 16 of the shaft 8 to rotate the shaft 8. The speed increasing ratio of the gear 16 to the gear 15 is called a third speed increasing ratio. In the present embodiment, the gear train has three gears, but the gear train is not limited to this, and may have one gear, two gears, and N gears (N is an integer) (the speed increase ratio at the Nth gear is increased by the Nth gear). Called speed ratio). In the present embodiment, the rotation of the rotary weight 10 in both forward and reverse directions may be converted into one-direction rotation by incorporating a conversion clutch mechanism therein. Of the rotations of the rotary weight 10 in both the forward and reverse directions, only the 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 provided on the lower surface (second facing surface) of the rotating member (second substrate) 4, and the upper surface (first facing surface) of the counter substrate 1 faces the charging film 3. , The counter electrode 2 is installed (see FIG. 3). The counter electrode 2 of the counter substrate 1 is fixed to the receiving plate 36 from the lower side with screws 59 so that the counter electrode 2 faces upward. A reference surface R is formed on the receiving plate 36 so as to eliminate variations in the thickness of the counter substrate 1. Since the upper surface of the counter substrate 1 is used as a reference, the counter electrode 2 can be positioned accurately, and the gap between the charging film 3 and the counter electrode 2 (100 μ or less in some cases) 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 interval between the charging film 3 and the counter electrode 2 is extremely important in terms of power generation efficiency, and this interval needs to be set appropriately. Further, as shown in FIGS. 3 and 5, it is advisable to adjust the vertical interval of the shaft 8 by the adjusting screw 9 so that the rotating member 4 can be smoothly rotated. In the case of the present embodiment, the bearings 50 are all attached to the second train wheel bridge above the rotary members 4A to 4D of the power generating units A to D, which are installed in plural sets. Therefore, it is advisable to adjust the rotating member 4 of each power generation unit with the adjusting screw 9. As an 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 the rotating member 4. (2) Adjust the adjusting screw 9 while decelerating the rotating member 4 with no load to reduce the vertical clearance. (3) Set the adjusting screw 9 so that there is no feeling of being caught during deceleration with no load. In this way, the adjustment screw 9 present in each power generation unit of the second train wheel bridge 34 can adjust the clearance in the direction of the shaft 8 for each power generation unit. Even if the shaft of the rotating member 4 (second substrate) and the shaft of the gear train of a plurality of sets of power generation units are pivotally supported by a common plate-shaped member, it can be easily adjusted, and assembly of a plurality of sets of power generation units is easy In addition, it is easy to adjust the clearance of the rotating member 4.

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。 A seismic resistant device is not used for the adjusting screw 9 in FIG. 3, but even if the bearing 50 has a built-in seismic resistant device as shown in FIG. good. In this embodiment, the adjusting screw may not be necessarily provided. 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 shaft 8 may be pressed downward by this leaf spring to determine the distance between the charging film 3 and the counter electrode 2.

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 as viewed from above. FIG. 6B is a plan view of the back surface of the rotating member according to the first embodiment of the present invention as viewed from below. FIG. 9A shows a charging film according to 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 rectifying 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 this 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 connected 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 form a set of power generation unit. In this embodiment, four power generation units are provided, and each power generation unit is configured of the same unit. 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 of the counter electrodes 2A to 2A on the fixed electrode substrate 38 which is one common substrate. 2D and output units 20A to 20D are installed. On the fixed electrode substrate 38, an electronic circuit mounting area including at least a rectifying circuit may be arranged. 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. This state is schematically shown in FIG. The gear 15 of the shaft 7 of the speed increasing gear train is meshed with the gear 15 having the same number of teeth, and rotationally drives the gear 16 provided on the shaft 8 of the rotating member 4 of the power generation unit B. 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, it is possible to appropriately set the number of teeth of the gears 15 and 16 that rotationally drive the power generating units B to D so that the rotating members 4A to 4D rotate at a constant speed. By appropriately changing the diameter of the gear 15, the installation place of each power generation unit can be secured.

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 rotating member 4 has a V-shaped cutout 62 formed between the radial pieces 61, 61 from the outer peripheral edge toward the inner peripheral side. A cross-shaped hole 63 having four recessed grooves 64 is provided in the central portion. The shaft 8 is provided with a cross-shaped spline (not shown) and is fitted in the cross-shaped hole 63 of the rotary member 4. The mutual positional relationship between the rotary members 4 of the power generation units A to D is fixed by the cross-shaped hole 63 of the rotary member 4 and the cross-shaped spline of the shaft 8. The divergence angle of the radial piece 61 with respect to the center 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 facing 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 (spread angle θ p ). .. The rotating 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 an earthquake resistant device, for example, a parashock or the like). It is supported. If the upper bearing 50 is vertically adjustable with respect to the second train wheel bridge 34, the vertical clearance of the shaft 8 of each power generation unit can be easily adjusted. The rotating member 4 may be a disc having no cutout, and the shape of the cutout is not necessarily limited to the V-shape, but may be any other 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。 The 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. 9A. The first substrate O and the second electrode E are alternately arranged on the counter substrate 1. The first electrodes O and the second electrodes E are alternately arranged along the rotation direction of the rotating member 4 at a predetermined angle (spread angle θ p ). As shown in FIG. 9B, the first electrodes O and the second electrodes E are connected to each other, and the first electrodes O and the second electrodes E are connected to the output unit 20 (FIG. 11), respectively. There is. The first electrode O and the second electrode E form one-phase alternating current and are input to the secondary battery via the rectifier circuit 70. Both the first electrode O electrode array and the second electrode E electrode array 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 arrangement of the first electrode O and the second electrode E on the counter substrate 1 alternately are the same. If the charging film 3 and the first electrode O and the second electrode E are not arranged at equal angles, the power generation efficiency will decrease. Therefore, the areas of the charging film 3, the first electrode O, and the second electrode E should be 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。
A current is generated in the first electrode O and the second electrode E as follows.
The charging film 3 overlaps with the first electrode O of FIG. 10A (referred to as O period). At this time, since the charging film 3 (electret film) holds negative charges, positive charges are attracted to the first electrode O by electrostatic induction. A current flows when a positive charge is attracted. On the other hand, as the rotating member 4 rotates, the charging film 3 overlaps with the adjacent second electrode E as shown in FIG. 10B (referred to as E period). Positive charges are attracted to the second electrode E by electrostatic induction. A current flows when a positive charge is attracted. On the other hand, since the notch 62 overlaps with the first electrode O, the attracted positive charges are dissipated and a current flows in the opposite direction. With the rotation of the rotating member 4, 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 rotation of the rotary weight 10 rotates the rotary member 4 fixed to the rotary shaft 8 via the speed increasing gear train, the charging film (electret film) 3, the first electrode O of the counter electrode 2, and the second electrode The overlapping area with the electrode E increases and decreases, and the positive charge attracted to these increases and decreases, and an alternating current is generated in the counter electrode 2. The AC waveform output to the output unit 20 is converted into a positive voltage waveform by the rectifier circuit 70, charged into the secondary battery through the step-down circuit, and output to the electronic circuit of the electronic circuit board. The rectifier circuit 70 is a bridge type and includes four diodes. In the present embodiment shown in FIG. 9B, it is not necessary to take out a current from the rotating shaft 8, and the output wiring of the counter electrode 2 may be provided on the fixed counter substrate 1 to take out a current. It can be extremely 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 electrodes O and the second electrodes E of FIG. 9B alternately arranged, but the present embodiment is not necessarily limited to this. Not a thing. The arrangement of the rotating member 4 and the charging film 3 is the same as that of FIG. 9A, but the arrangement of the counter electrodes 2 on the counter substrate 1 is such that only the first electrodes O are alternately arranged at equal intervals and without electrodes. 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 the electrical contact and is output to the rectifying circuit 70. On the other hand, the first electrode O of the counter substrate 1 is also output to the rectifier circuit 70. Regarding the method of extracting the electric current from the shaft 8, electrical connection may be performed while rotating by using a brush electrode or a conductor constituting portion of the bearing portion. In this case, the first electrode O may be provided instead of the charging film 3 provided on the back surface of the rotating member 4, and the charging film 3 may be provided 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。 In the present embodiment, the above-described power generation unit is provided at four places, and each of them is composed of the same unit. 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 of the counter electrodes 2A to 2A on the fixed electrode substrate 38 which is one 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 substrate, and a mounting region for rectifying/charging electronic components may also be present on the substrate. This makes it possible to shorten the wiring between the power generating units A to D and the electronic component that processes the generated current, so that it is possible to reduce power loss due to wiring resistance and prevent noise from mixing. In addition, since the fixed electrodes 2A to 2D in the plurality of sets of power generation sections have the same height, the gap between the counter electrodes 2A to 2D and the charging film 3 can be easily managed, and the rotary members 4 can be easily assembled. 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。 A material that is easily charged is used as the electret material used as the charging film in the present invention. For example, as a material that is negatively charged, silicon oxide (SiO 2 ) or a fluororesin material is used. Specifically, as an example, as a material that is negatively charged, 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, as electret materials, polypropylene (PP), polyethylene terephthalate (PET), polyvinyl chloride (PVC), polystyrene (PS), polytetrafluoroethylene (PTFE), polyvinyldendifluoride (PVDF) are used as polymer materials. ), polyvinyl fluoride (PVF) and the like, and the above-mentioned silicon oxide (SiO 2 ) and silicon nitride (SiN) can be used as the inorganic material. In addition, a known charging 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 inertia moments 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 2020129960
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。 Next, the function and effect of this embodiment will be described.
The point that the moment of inertia per unit area of the disk of the rotating member can be reduced and the power generation efficiency can be increased in the entire plurality of power generators will be described.
The rotational equation of motion of the entire plurality of power generation units is as follows.
Rotational motion equation of the entire power generation section
Figure 2020129960
T m includes mechanical friction resistance, electrostatic load torque T S described later, and the like.

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 the equation (1), when the force applied from the outside such as the motion of the human body is constant, that is, when a constant amount of T g is supplied, the smaller J is, the larger the angular acceleration can be. That is, the smaller J is, the larger the angular acceleration, and the larger the angular acceleration, the more the rotation amount θ of the rotating member of the power generation unit can be increased. Further, the smaller J is, the more easily the change in the rotational movement occurs (the better the rotation 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. Set the total area of the charging film of the rotating member and the counter electrode, which are responsible for power generation, to be the same between the case where multiple power generators are provided and the case where there is a single power generator. When calculated, it becomes as shown in the table of FIG. The diameters D 0 of the rotating members of the plurality of power generation units are all the same. On the other hand, the single rotating member has a shape enlarged in proportion to the diameter D 1 . The moment of inertia of gears, such as the speed-up gear train of the power generation section, can be ignored because most of the gears consist of through holes and these gears have a lower speed than the 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 2020129960
In one of the plurality of power generating units, the following formula is established (using the formula of the moment of inertia of the disk).
Figure 2020129960

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。
Regarding the total moment of inertia of the power generation section in the table of FIG. 12, comparing Case 1 (N rotating members) with Case 2 (single rotating member), Case 1 can be reduced to N times smaller. it can. Therefore, even if the total area of the charged portions in the power generation unit is the same, the total moment of inertia can be reduced in the configuration including a plurality of rotating members, compared to the configuration including a single rotating member. Not limited to the case of FIG. 12, if the number is plural, 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-generating unit configuration having a large-diameter rotating member. Therefore, the degree of freedom in arranging each power generation unit increases. Further, in the case of a limited space such as a wristwatch, by installing a plurality of them, it becomes easy to secure the installation place of the power generation unit.

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, it is possible to reduce the diameter of the rotating member, which is advantageous in reducing the thickness of the power generation unit, as described below with reference to FIG. 13.
A "amount of misalignment of the rotation axis 1 (el)" is generated based on machining tolerances and the like on the work. This is a value determined by the processing accuracy at the time of processing, and is a constant value regardless of the size of the rotating member. For this reason, although the shaft 8 of the rotating member 4 is extremely minute, the inclination φ is generated in the rotating shaft. This inclination φ causes contact between the charging film 3 and the counter electrode 2 and causes a product defect. Therefore, 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, tan φ=1 (el)/t, g>(D 0 /2)·sin φ.
Therefore, approximately sin is replaced by tanφ, and g>(D 0 ·l)/(2t), g>(l/2)·(D 0 /t), and l/2 are constants, and thus D When 0 is reduced, the limit value D 0 /t of the gap g is reduced, and it becomes difficult for the charging film 3 and the counter electrode 2 to come into contact with each other. At the same time, if D 0 is reduced, the thickness t of the power generation section 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 thinning the power generation unit.

(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 illustrating an equation of the total moment of inertia of the power generation unit. FIG. 16 is a table showing the relationship between the combination of speed increasing 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, similarly to 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, Rotate 6. The speed increasing ratio of the gear 12 to the drive gear 11 is called a first speed increasing ratio. The gear 13 of the shaft 6 meshes with the gear 14 of the shaft 7 to rotate the shaft 7. The speed increasing ratio of the gear 14 to the gear 13 is called a second speed increasing ratio. The gear 15 of the shaft 7 meshes with the gear 16 of the shaft 8 to rotate the shaft 8. The speed increasing ratio of the gear 16 to the gear 15 is called 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 of the input rotary shaft mesh with the gears 12, 14 and 16 having a small number of teeth, which are called "kana" (clock terms), on the rotary shaft of the output side. In the present embodiment, the gear train has three stages, but the present invention is not limited to this, and may be one stage, two stages,... i stages... N stages (i and N are integers) (i. The speed increase ratio of the stage is called the i-th speed increase ratio). With reference to FIG. 14, the i-th stage means, from the axis Q 0 of the rotary weight 10, a pinion of the i-th rotation axis Q i and a gear of the i−1-th gear axis Q i−1 that meshes with it. Refers to the combination with. 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 of the i- th stage is m i-1 /n i . The rotating shafts may be directly meshed with each other without using the pinion.

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 from the rotary weight 10 to the power generation section via the speed increasing gear train (positional reference of the rotary weight 10) can be expressed by the following equation (5) in FIG. Counting from the axis Q 0 of the rotary weight 10, the moment of inertia of the i-th rotary axis Q i is defined as J i .
J = J 0 + (k 1 ) 2 [J 1 + (k 2) 2 {J 2 + (k 3) 2 (J 3 + ···)}] ... (6)
As can be seen from the equation (6), since the square of the first speed increasing ratio k 1 is applied to all the terms, the minimum speed increasing ratio among the speed increasing ratios of the rotary weight 10 and the speed increasing gear train is With the first speed increasing ratio k 1 , the total moment of inertia J can be reduced. Similarly, the total moment of inertia J can be reduced by sequentially allocating k 2 , k 3 , and k 4 in ascending order. On the other hand, if the speed increasing ratio of the entire speed increasing gear train is to be increased, the increase of the inertia moment J can be suppressed in 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 stationary side magnets hinders the rotation of the rotating member, and the load torque of the rotating body is reduced. It becomes very large. Therefore, in the rotary electromagnetic power generation mechanism, it is difficult to increase the final speed increasing ratio in consideration of the durability of the final speed increasing gear and a large amount of 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 on the rotating member 4 in the electret power generation is much smaller than that of the electromagnetic power generation type due to the Coulomb force generated between the charging film 3 and the counter electrode 2. Therefore, in the combination of the speed increasing gear train and the electret power generation, the final speed increasing ratio of the speed increasing gear train can be increased and the increase of the inertia moment J can be suppressed. Then, by setting the first speed increasing ratio and the final speed increasing ratio to a ratio of approximately 4 to 5:10, it was found that the moment of inertia can be minimized while obtaining the desired speed increasing ratio of the entire speed increasing gear train. .. 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 speed increasing ratios are 3.71, 5.00, and 9.66, and the total inertia moment is estimated as the inertia moments of all the rotating shafts=1, the first speed increasing ratio is calculated. It can be confirmed that the minimum total inertia moment J is obtained when 3.71 is set, the second speed increasing ratio is 5.00, and the third speed increasing 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 as a whole. 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 increasing ratio k 1 between the first gear (drive gear 11) fixed to the rotary weight and the second gear (gear 12) directly connected to the first gear is the same as that of the speed increasing gear train. This is the minimum speedup ratio. Further, the first speed increasing ratio k 1 is smaller than the final speed increasing ratio k N of the speed increasing gear train that rotates the rotating member 4. The first speed increasing ratio k 1 , the second speed increasing ratio k 2 , the third speed increasing ratio k 3, ... May be arranged so as to monotonically increase. By doing so, the total moment of inertia J can be reduced. The other configurations and 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)
17A and 17B are explanatory diagrams illustrating 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 illustrating the electrostatic load torque. FIG. 21 is a graph showing the electrostatic load torque acting on each power generation unit according to 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. In FIGS. 19 and 22, the fan-shaped charging film 3 and the first and second electrodes O and E are shown in a square shape for the sake of clarity.

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, in each power generation unit of the first embodiment, the relative positional relationship between the charging film 3 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 of the counter substrate 1 (see FIG. 9B) is specified. It is a form. A state V in which the charging film 3 and the counter electrode 2 of the reference power generation unit (for example, the power generation unit A) have the same shape and exactly overlap with each other is assumed to be phase 0°. The respective positions of the charging film 3 and the counter electrode 2 at this time are set to the phase 0° position.

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 4D of the power generating units A to D are connected by connecting gears 15 and 16.
Under the condition that the connecting gears 15 and 16 are connected, when the rotating member 4A of the power generation unit A has a phase of 0°, the other power generation units B to D respectively have a phase of 0° between the charging film 3 and the counter electrode 2. The deviation from the position of (exactly overlapping) is defined as the 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 is an embodiment in which the phase difference 0° between the power generation units A to D, that is, all the phases θ A to θ D are the same. 17B and FIG. 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. Therefore, the phases θ A to θ D of the rotating members 4A to 4D are arranged so as to be offset by δ in the respective rotation directions. 17B and FIG. 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 rotation directions of the rotating members 4A to 4D are set to the same direction, FIG. 19 schematically describes these relationships. 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, the portion surrounded by the chain line represents the position of the charging film 3, O and E surrounded by the solid line represent the counter electrode 2, and the arrow represents the moving direction of the charging film 3.
Referring to FIG. 19 and FIG. 22, in the case of FIG. 19, the phase difference of the counter electrode 2 is 0° in each of the power generating units A to D, while the charging film 3 has a uniform interval δ in each power generating unit. They differ by corresponding phase differences (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 by the phase difference corresponding to the uniform 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 described above, the spread angle of the radial piece 61 of the rotating member 4 with respect to the center is set to θ p as shown in FIG. The V-shaped notch 62 of the rotating member 4 is also θ p .
FIG. 18 shows the phase relationship of the rotating members 4 in the power generating units A to D in FIG. 17B, and the rotating members 4 are arranged in the order of the power generating units A, B, C, and D from the left. The charging film 3 is arranged on the lower surface of the rotating member 4, and the counter electrode 2 is arranged 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 arranged. They are arranged in the same pattern, and the phase difference of the arrangement of the counter electrodes 2 in the power generation units A to D is zero. On the other hand, the rotating members 4 of the power generating units A to D are provided with a phase difference from each other, and when the positions (directions and postures) of the concave grooves 64 of the cross-shaped hole 63 are common, the power generating unit B with respect to the power generating unit A. The structure is such that the position of the charging film 3 is deviated so that the phase difference of the rotating member 4 of to D becomes δ, 2δ, 3δ in order. In this example, δ=θ p /4 is set, and the phase between the charging film 3 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 in the power generation section A is set to 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. The details will be described later. However, it is not easy to adjust the phase difference of each rotary member 4 in the timepiece assembly work. Therefore, in the present embodiment, when the rotary member 4 is placed with the positions of the concave grooves 64 of the cross-shaped hole 63 aligned, the phase difference of the rotary member 4 has the above-described relationship.
Specifically, the arrangement pattern of the counter electrode 2 on the counter substrate 1 is the same for all the power generation units A, B, C, and D, and the directions of the protrusions of the cross-shaped spline of the shaft 8 in each power generation unit are aligned. The rotary member 4 is set, and the cross-shaped hole 63 of each rotary member 4 is assembled so as to fit into the cross-shaped spline of the shaft 8. After that, the connecting gear train is incorporated, and each gear is pivotally supported by the first train wheel bridge 34. That is, according to the present embodiment, the phase difference between the power generating units A to D can be accurately ensured at the time when the rotary members 4 are assembled in accordance with the cross-shaped spline of the shaft 8. Therefore, the assembling operator can complete the assembling work in a short time without adjusting the phase difference of each rotating member 4 intricately. 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 case 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 of FIG. 9(b) of the first embodiment, as shown in FIG. 20, between the charging film 3 and the first electrode O (or the second electrode E). When the rotating member 4 moves in the direction of the arrow, the electrostatic load torque component T S in the moving direction (the electrostatic load torque T P due to the Coulomb force in the rotating direction and the coulomb in the opposite direction) The sawtooth-shaped electrostatic load torque T S as shown by the dotted line in FIG. 21 acts on the rotating member 4 due to the electrostatic force load torque T R resulting from the force.
This electrostatic load torque T S acts on the rotating member 4 so as to prevent the movement of the charging film 3 when the charging film 3 moves in the direction of the arrow in FIG. Therefore, when the rotating member 4 stops, the rotating member 4 stops at a position where the electrostatic load torque T S of the rotating member 4 is maximum, that is, a position where the overlapping area of the charging film 3 and the counter electrode 2 is maximum. Then, at the start of rotation of the rotating member 4, the rotating member 4 cannot rotate unless a rotational force larger than the maximum value of the electrostatic load torque T S is applied, and even if external vibration is applied, it must be converted into electric power. I can't. Therefore, the high electrostatic load torque T S means that the threshold value of the drive torque required for the initial rotation of the rotating member 4 becomes high, and also has the 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 generating units A to D are connected by the connecting gears 15 and 16, when the electrostatic load torques generated in the respective power generating units are added, they are smoothed by the phase difference, and the electrostatic load torque as a whole is a constant value G SUM_MAX. Therefore , it is possible to reduce the peak value of each power generation unit to about half of the total W SUM_MAX . In the present embodiment, each power generation unit does not need to differ by the phase difference corresponding to the uniform interval δ, and if the phase differences are non-uniform, the peak positions of the electrostatic load torques do not overlap. 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. It should be noted that instead of the phase difference provided in the charging film 3 of each of the power generation units A to D in the case of FIG. 19, the arrangement in which the opposite electrode 2 is provided with the phase difference as shown in FIG. The effect similar to the electrostatic load torque can be enhanced. The other configurations and 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 the outline of the counter electrode and the rectifier circuit according to the fourth embodiment of the present invention. FIG. 25 is an explanatory diagram 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 which the number of power generation units is three 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, as shown in FIG. 23, rectification/charging using a diode bridge for each output of each power generation unit. It is advisable 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, as shown in FIG. 24, the first electrode O of the counter electrodes 2A and 2C and the first electrode O of the counter electrode 2B are By connecting the two electrodes E to each other as a connection N and connecting the second electrodes E of the counter electrodes 2A and 2C and the first electrode O of the counter electrode 2B to a rectifier diode, the connection N is a neutral wire of three-phase AC. And 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 diagram showing the arrangement of the charging film and the counter electrode of the rotary member 4 in FIG. 24, and shows the rotary members 4A to 4C and the counter electrodes 2A to 2C in order from the left. The rotating member 4B has a phase difference of δ and the rotating member 4C has a phase difference of 2δ with respect to the rotating member 4A, and all the rotating members rotate 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 when the charging film 3 provided on the lower surface of the radial piece 61 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 approach or move away from each other. Therefore, the cycle in which the radial piece 61 of the rotating member 4 and the counter electrode 2 approach each other is the cycle of the generated current, and one cycle is 2θ p . Assuming that the currents generated by the rotation of the rotating members A to C are the generated currents A to C, the generated current B is δ and the generated current C is based on the phase difference provided in the rotating members 4A to 4C. Causes 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 such that the first electrode O is connected to the connection N and the second electrode E is connected to the rectifying diode, but the counter electrode 2B is connected to the second electrode E. To the connection N, the first electrode O is connected to the rectifying diode. Therefore, the waveform of the generated current B is inverted between positive and negative, and is summed with the generated currents A and C in the rectifier circuit. Since the positive/negative inverted AC is equivalent to a phase shift of 1/2 cycle, that is, θ p , the generated current B has a phase difference of δ+θ p with respect to the generated current A. Since θ p is 3δ, the phase difference of the generated current B can be restated 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 power generation current A, the power generation current B with the phase difference 4δ, and the power generation current C with the phase difference 2δ are added up in the rectifier circuit, and one cycle of the power generation current A is 2θ p , that is, 6δ. This means that the currents A to C each form a three-phase alternating current having a phase difference of 2δ. Therefore, the connection N acts as a neutral wire of the three-phase AC, and the total number of diodes can be reduced. Therefore, the circuit configuration using the rectifying diodes can be simplified and the area of the fixed electrode substrate 38 can be reduced. It will be possible. Although the example of three power generation units is described here, even if the number of power generation units is four or more, the phase difference of each power generation unit can be adjusted to smooth the waveform obtained by combining the AC waveforms of each power generation unit. If so, the same effect can be obtained.

(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 the outline of the speed increasing gear train according to the 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 a plurality of power generation units is directly driven to rotate by a gear 15 of the speed increasing gear train immediately before rotating the rotating member 4. Is. In this embodiment, since the connecting gear train that connects the power generating units A to C is not prepared and each power generating unit is directly driven from the common speed increasing gear 15, the 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。 The technical scope of the present invention is not limited to the above-described embodiments, and includes various modifications of the above-described embodiments without departing from the spirit of the present invention. That is, the specific configurations described in the embodiments are merely examples, 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 Charging film 4 2nd board, rotation member 8 Shaft 10 Rotating weight 11 Drive gear 12-16 Gear 33 First wheel train receiving 34 2nd wheel train receiving 35 Main plate AD 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 disk-shaped second substrate having an axis rotatably supported by the housing, a charging film, a counter electrode, the charging film and the counter electrode An output unit that outputs the electric power generated between
The counter electrode is installed on a first facing surface of a first substrate, and the charging film is installed on a second facing surface of the second substrate facing the first facing surface,
On the second facing surface of the second substrate, the charging film and a gap portion where the charging film is not installed are alternately arranged at predetermined angles.
An electrostatic induction power generator in which a plurality of sets of one power generation unit 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 provided separately on the first counter surface, and the first electrodes and the second electrodes are alternately arranged along the rotation direction, It arrange|positions at every predetermined angle, the said 1st electrode and the said 2nd electrode are connected, and the said 1st electrode and the said 2nd electrode are each connected to the said output part, It is characterized by the above-mentioned. 1. The electrostatic induction power 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 power generator according to claim 1 or 2, wherein outer peripheries of the plurality of sets of power generation units are arranged along the inner perimeter 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 of the second substrate of the plurality of sets of power generation units and the shaft of the gear train are rotatably supported by a common plate-shaped member. Static 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. 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, according to any one of claims 1 to 4. The described electrostatic induction power generator. 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。 The electrostatic charge according to any one of claims 1 to 5, wherein a pattern of the charging film and the pattern of the counter electrode has a non-uniform phase difference for each of the plurality of sets of power generation units. Induction 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。 With reference to one of the plurality of sets of power generation units, the phase difference of the other plurality of sets of power generation units is 0 or a value obtained by dividing the predetermined angle by the number of sets of the power generation units 6. The electrostatic induction power generator according to claim 5, wherein the static induction generator is a multiple of the above. 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。 6. The electrostatic induction power generator according to claim 5, wherein the phase difference is a value obtained by dividing the predetermined angle by the number of pairs of the power generation units and is an even multiple of 0 and consecutive values. 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 rotary weight rotatably supported by the housing, a speed increasing gear train that accelerates the rotation of the rotary weight and transmits the rotation to the second substrate of the pair of power generating units, and the second substrate Further having a connecting gear train for transmitting rotation to another second substrate of the power generation unit provided in plural sets,
The first speed increasing ratio of the first gear fixed to the rotary weight and the second gear directly connected thereto is the minimum speed increasing ratio of the speed increasing gear train. 9. The electrostatic induction power generator according to any one of items 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 the 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 rotary weight rotatably supported by the housing, a speed increasing gear train that accelerates the rotation of the rotary weight and transmits the rotation to the second substrate of the pair of power generating units, and the second substrate Further having a connecting gear train for transmitting rotation to another second substrate of the power generation unit provided in plural sets,
The first speed increasing ratio of the first gear fixed to the rotary 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. 8. The electrostatic induction power 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 rotary weight rotatably supported by the housing, and a speed increasing gear train for increasing the speed of rotation of the rotary weight to transmit the rotation to the second substrate of the set of power generating units of the power generating unit. Then
The shafts of all the second substrates of the plurality of sets of the power generation unit are directly rotationally driven by a gear immediately before rotating the second substrate of the speed increasing gear train. The described electrostatic induction power generator.
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