JP2021019426A - Rotating magnet type power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
この発明は、シンプルな構造の回転マグネット式発電装置に関するものである。 The present invention relates to a rotating magnet type power generator having a simple structure.
操作部の操作によって発生した運動エネルギーを電磁誘導方式によって電気エネルギーに変換して発電する発電装置が知られている。このような発電装置は、例えば、トイレ室、浴室、キッチンなどの水回り設備において、電子機器を遠隔操作するリモコン装置に組み込まれている。 There is known a power generation device that generates electricity by converting kinetic energy generated by operating an operation unit into electrical energy by an electromagnetic induction method. Such a power generation device is incorporated in a remote control device for remotely controlling an electronic device in, for example, a water supply facility such as a toilet room, a bathroom, or a kitchen.
特開2018−74537号公報(特許文献1)に開示されたリモコン装置は、押し操作に応じて機器を操作する操作ボタンと、上記押し操作に応じて押圧されることで電磁誘導を発生させ発電を行う発電部と、上記機器を遠隔操作するための信号を生成する電子部品を有する制御部と、上記操作ボタンの押し操作に応じて移動し上記発電部を押圧する伝達機構とを備える。伝達機構は、押し操作に応じて回転する回転カムと、回転カムの回転動作によって押圧されるリンクとを有し、操作ボタンを押す力が所定の値となるときに、回転カムとリンクとの移動方向が同一となるようにされている。操作ボタンの押し操作に伴う操作力がモータの回転軸に伝達されて、回転軸を回転させ、これにより、モータから交流の電力が発生する。 The remote control device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2018-74537 (Patent Document 1) has an operation button for operating a device in response to a pressing operation and an electromagnetic induction is generated by being pressed in response to the pressing operation to generate electricity. It is provided with a power generation unit for performing the above operation, a control unit having an electronic component for generating a signal for remote control of the device, and a transmission mechanism that moves in response to a pressing operation of the operation button and presses the power generation unit. The transmission mechanism has a rotary cam that rotates in response to a push operation and a link that is pressed by the rotary operation of the rotary cam. When the force for pressing the operation button reaches a predetermined value, the rotary cam and the link The direction of movement is the same. The operating force associated with the pressing operation of the operation button is transmitted to the rotating shaft of the motor to rotate the rotating shaft, whereby AC power is generated from the motor.
特開2012−80702号公報(特許文献2)に開示された発電装置は、発電時に操作されるスイッチレバーと、被駆動部が駆動されることによって誘導起電力を発生させる発電機と、外力が印加されることにより弾性力を蓄積すると共に蓄積された弾性力を出力することにより被駆動部を駆動する発電用ばねと、発電用ばねに蓄積された弾性力の出力を許容するスライド部材およびピンホイールとを備えている。発電機は、被駆動部を回転させることによりコイルの内部で円筒形状の磁石を回転させ、これによりコイルを貫く磁束を変化させて誘導起電力を発生させる構成とされている。 The power generation device disclosed in Japanese Patent Application Laid-Open No. 2012-80702 (Patent Document 2) has a switch lever operated during power generation, a generator that generates an induced electromotive force by driving a driven portion, and an external force. A power generation spring that accumulates elastic force by being applied and drives the driven part by outputting the accumulated elastic force, and a slide member and pin that allow the output of the elastic force accumulated in the power generation spring. It has a wheel. The generator is configured to rotate a driven portion to rotate a cylindrical magnet inside the coil, thereby changing the magnetic flux penetrating the coil to generate an induced electromotive force.
特開2018−74537号公報(特許文献1)および特開2012−80702号公報(特許文献2)に開示された発電装置では、いずれも操作部材の操作力をコイル内に配置されたロータの回転運動に変換する機構がやや複雑であり、押し力がやや硬く感じる。 In the power generation devices disclosed in JP-A-2018-74537 (Patent Document 1) and JP-A-2012-80702 (Patent Document 2), the operating force of the operating member is applied to the rotation of the rotor arranged in the coil. The mechanism that converts it into motion is a little complicated, and the pushing force feels a little hard.
また、特開2018−74537号公報(特許文献1)や特開2012−80702号公報(特許文献2)に記載されたような複雑な構成の発電装置では、音の発生が避けられず、例えばトイレ内に設置される発電装置としてはあまり好ましくない。 Further, in a power generation device having a complicated structure as described in JP-A-2018-74537 (Patent Document 1) and JP-A-2012-80702 (Patent Document 2), sound generation is unavoidable, for example. It is not very preferable as a power generation device installed in a toilet.
本発明の目的は、シンプルな構造であって軽い押し力によって発電し、音の発生も少ない発電装置を提供することである。 An object of the present invention is to provide a power generation device having a simple structure, generating power with a light pushing force, and generating less sound.
本発明に従った回転マグネット式発電装置は、筒形に周回するように巻かれた空芯コイルと、空芯コイルの周回部分を貫通して延び、回転自在な回転軸と、空芯コイルの空芯部に配置され、回転軸に固定されたマグネットとを備える。 The rotary magnet type power generation device according to the present invention includes an air-core coil wound so as to orbit in a tubular shape, a rotating shaft extending through the orbiting portion of the air-core coil, and a rotatable rotating shaft and the air-core coil. It is provided with a magnet that is arranged in the air core and fixed to the rotating shaft.
一つの実施形態では、マグネットは、上記回転軸に直交する中心軸線を有する柱状磁石である。柱状磁石は1個でも複数個でもよい。本明細書において例示的に記載した実施形態では、柱状磁石は、回転軸を挟むように配置された第1柱状磁石と、第2柱状磁石とを含む。これらの第1および第2柱状磁石は、互いの吸引磁力によって吸引保持されている。 In one embodiment, the magnet is a columnar magnet having a central axis orthogonal to the axis of rotation. The number of columnar magnets may be one or a plurality. In the embodiments exemplified herein, the columnar magnet includes a first columnar magnet arranged so as to sandwich the rotation axis and a second columnar magnet. These first and second columnar magnets are attracted and held by mutual attractive magnetic forces.
他の実施形態では、マグネットは、球状磁石である。球状磁石の数に制約はないが、一つの実施形態では、球状磁石は、回転軸を挟むように配置された第1球状磁石と、第2球状磁石とを含み、第1および第2球状磁石は、互いの吸引磁力によって吸引保持されている。 In another embodiment, the magnet is a spherical magnet. The number of spherical magnets is not limited, but in one embodiment, the spherical magnets include a first spherical magnet and a second spherical magnet arranged so as to sandwich the axis of rotation, and the first and second spherical magnets. Are attracted and held by each other's attractive magnetic forces.
回転マグネット式発電装置は、回転軸を回転駆動する回転駆動部をさらに備えていてもよい。一つの実施形態では、回転駆動部は、空芯コイルの外に位置する回転軸の部分に取り付けられ、回転軸と一体となって回転するピニオンギヤと、ピニオンギヤに噛み合うように配置され、スライド移動するラックギヤとを備える。この実施形態において、好ましくは、回転マグネット式発電装置は、上記空芯コイルと、上記回転軸と、上記マグネットと、上記ピニオンギヤと、上記ラックギヤとを収容するケースを備える。この場合、上記の回転駆動部は、その一端が前記ケースの外に露出し、他端が前記ラックギヤに当接する押しボタンを備える。好ましくは、回転駆動部は、ラックギヤを一方方向に付勢するばねを備える。 The rotary magnet type power generation device may further include a rotary drive unit that rotationally drives the rotary shaft. In one embodiment, the rotary drive unit is attached to a portion of the rotary shaft located outside the air core coil, is arranged so as to mesh with a pinion gear that rotates integrally with the rotary shaft, and slides. It is equipped with a rack gear. In this embodiment, preferably, the rotating magnet type power generation device includes a case for accommodating the air core coil, the rotating shaft, the magnet, the pinion gear, and the rack gear. In this case, the rotary drive unit includes a push button whose one end is exposed to the outside of the case and the other end is in contact with the rack gear. Preferably, the rotary drive includes a spring that urges the rack gear in one direction.
空芯コイルの数や形状に制約はない。一つの実施形態では、空芯コイルは、第1のボビンに巻かれた第1空芯コイルと、第2のボビンに巻かれた第2空芯コイルとを含む。この場合、第1ボビンと第2ボビンとは、上記回転軸を間に挟んだ状態で端面同士が当接している。 There are no restrictions on the number or shape of air core coils. In one embodiment, the air core coil includes a first air core coil wound around a first bobbin and a second air core coil wound around a second bobbin. In this case, the end faces of the first bobbin and the second bobbin are in contact with each other with the rotation shaft sandwiched between them.
上記構成の本発明によれば、シンプルな構造の回転マグネット式発電装置を得ることができる。 According to the present invention having the above configuration, it is possible to obtain a rotary magnet type power generation device having a simple structure.
本発明に係る回転マグネット式発電装置は、例えばトイレ用のリモコンの電池レス発電装置として利用され得るものであるが、他の用途に使用することも可能である。 The rotary magnet type power generation device according to the present invention can be used as, for example, a battery-less power generation device for a remote controller for a toilet, but it can also be used for other purposes.
回転マグネット式発電装置は、基本的な構成として、筒形に周回するように巻かれた空芯コイルと、空芯コイルの周回部分を貫通して延び、回転自在な回転軸と、空芯コイルの空芯部に配置され、回転軸に固定されたマグネットとを備える。 The basic configuration of a rotating magnet type power generator is an air-core coil that is wound around a cylinder, a rotating shaft that extends through the orbiting part of the air-core coil, and an air-core coil. It is provided with a magnet arranged in the air core portion of the above and fixed to the rotating shaft.
図1は、本発明の一実施形態に係る回転マグネット式発電装置の図解図である。回転マグネット式発電装置1は、主要な構成部品を収容するケース2と、ケース内に配置された第1空芯コイル3と、第2空芯コイル4と、第1および第2空芯コイル3,4の周回部分を貫通して延び、回転自在な回転軸5と、第1および第2空芯コイル3,4の空芯部に配置され、回転軸5に固定された第1および第2柱状磁石7,8とを備える。
FIG. 1 is an illustrated diagram of a rotating magnet type power generation device according to an embodiment of the present invention. The rotary magnet type power generation device 1 includes a
第1空芯コイル3は、両端フランジ付の円筒形の第1のボビン3aの外周面上に巻かれている。第2空心コイル4は、両端フランジ付の円筒形の第2のボビン4aの外周面上に巻かれている。第1ボビン3aの下部フランジと第2ボビン4aの上部フランジとはその面同士が当接するように設けられている。
The first air core coil 3 is wound on the outer peripheral surface of a cylindrical
回転軸5は、第1ボビン3aの下部フランジと第2ボビン4aの上部フランジとに挟まれて延びている。回転軸5を受け入れるために、第1ボビン3aの下部フランジには下方開放の半円形溝部が設けられ、第2ボビン4aの上部フランジには上方開放の半円形溝部が設けられている。回転軸5は、上下に対向する2つの半円形溝部によって形成された貫通穴内を回転自在に挿通している。
The rotating
第1および第2ボビン3a、4aはケース2に固定され、回転軸5はその両端がケース2に回転自在に支持されている。回転軸5は、空芯コイル3,4の周回部分を貫通して延びている。ここで「コイルの周回部分」とは、第1および第2ボビンに巻かれている空心コイル3,4の周回軌道が位置する筒形形状部分である。図1に示した実施形態のように第1空芯コイル3および第2空芯コイル4が離れて位置する場合、第1空芯コイル3と第2空芯コイル4との間に位置する領域も「コイルの周回部分」に含まれる。
The first and
コイルを巻くボビンの形状は円筒形に限られず、四角形等の角形であっても良い。また、空芯コイルの数は、2個に限られず、1個または3個以上であっても良い。 The shape of the bobbin around which the coil is wound is not limited to a cylindrical shape, and may be a square shape such as a quadrangle. Further, the number of air core coils is not limited to two, and may be one or three or more.
空芯コイル3,4の空芯部に配置されるマグネットとして、図示した実施形態では、2個の柱状磁石7,8が用いられている。2個の柱状磁石7,8は円柱形状の磁石であり、回転軸5を挟むように配置されている。柱状磁石7,8の中心軸線Aは回転軸5の回転軸線Bに直交している。回転軸5には、空芯コイル3,4の空芯部内で回転軸5を取り囲む樹脂製の扁平円盤部6が固定されている。2個の柱状磁石7,8の底面部は扁平円盤部6上に位置するようにされており、2個の柱状磁石7,8は互いの吸引磁力によって吸引保持されている。磁石のN極およびS極の位置関係は、図1に示した通りである。
As the magnets arranged in the air core portions of the air core coils 3 and 4, two
回転軸5が回転駆動されると、電磁誘導により空芯コイル3,4に電流が流れて発電する。図示を省略したが、空芯コイル3,4には発生した電流を取出す電流取出し部が接続されている。電流取出し部は、例えば、電波発信機を含む。
When the
図1に示した回転マグネット式発電装置は、回転軸5を回転駆動する回転駆動部を備える。回転駆動部は、空芯コイル3,4の外に位置する回転軸5を挿通させているピニオンギヤ9と、ピニオンギヤ9に噛合うように配置され、スライド移動するラックギヤ11とを含む。ピニオンギヤ9は、回転軸5に固定されて正転方向および逆転方向の両方向において回転軸5と一体となって回転するものであっても良いし、ワンウェイクラッチを介して回転軸5に取り付けられるものであっても良い。ワンウェイクラッチを介する場合には、ピニオンギヤ9は正転方向では回転軸5と一体となって回転するが、逆転方向では回転軸5に対してフリーな状態となる。
The rotary magnet type power generation device shown in FIG. 1 includes a rotary drive unit that rotationally drives the
ピニオンギヤ9およびラックギヤ11はケース2内に収容されている。ラックギヤ11は、ケース2に対して直線的にスライド可能に設けられており、その一端部がケース2の外に露出して押しボタン12を構成している。図示した実施形態では、ラックギヤ11と押しボタン12とを共通の部材で一体的に形成しているが、それらを別部材で構成するようにしても良い。
The pinion gear 9 and the
ラックギヤ11の先端部とケース2との間に戻しばね13が配置されている。また、ピニオンギヤ9と第1および第2ボビン3a,4aとの間に位置する回転軸5の部分にスペーサ10が配置されている。ピニオンギヤ9とケース2との間に調整ばね14が配置され、ピニオンギヤ9を常にスペーサ10側に向かって付勢している。
A
押しボタン12を図において矢印Dの方向に押し込むと、ラックギヤ11が矢印D方向に移動し、それに伴ってピニオンギヤ9が回転軸5と一体となって回転する。この回転軸5の回転に伴い、2個の柱状磁石7,8が回転軸線Bの回りを回転し、電磁誘導により空芯コイル3,4に電流が流れて発電する。
When the
押しボタン12への押し力を解放すると、戻しばね13の作用によりラックギヤ11は矢印Eの方向に移動し、押しボタン12も元の位置に復帰する。ラックギヤ11の逆方向への戻り動作によってピニオンギヤ9も逆方向に回転する。ピニオンギヤ9と回転軸5との間にワンウェイクラッチを介在させれば、ピニオンギヤ9の逆方向の回転は回転軸5に伝達されない。これにより、押しボタンを離したときには発電しない構成としている。
When the pushing force on the
図示した実施形態では、回転駆動部をピニオンギヤ9とラックギヤ11とによって構成したが、他の構造物を採用し得る。例えば、回転軸5をハンドル等を介して直接回転させるような構造であっても良い。
In the illustrated embodiment, the rotary drive unit is composed of the pinion gear 9 and the
回転軸5に取り付けられる柱状磁石は、円柱形状に限られるものではなく、断面形状が角形であっても良い。また、柱状磁石の数は、1個でもよいし、3個以上であっても良い。さらに、2個の柱状磁石を用いる場合に、2個の柱状磁石の形状および大きさが同じであっても良いし、異なったものであっても良い。
The columnar magnet attached to the
図2は、本発明の他の実施形態に係る回転マグネット式発電装置の図解図である。図1に示した実施形態と同じ要素に関しては、同一の参照番号を付している。 FIG. 2 is an illustrated diagram of a rotating magnet type power generation device according to another embodiment of the present invention. The same reference numbers are given to the same elements as those in the embodiment shown in FIG.
図2に示した実施形態では、空芯コイル3,4の空芯部内において回転軸5に固定されるマグネットとして、同一の大きさの2個の球状磁石22,23が設けられている。回転軸5には樹脂製の球体受け部21が設けられており、2個の球状磁石22,23は球体受け部21を挟むように配置され、互いの吸引磁力によって吸引保持されている。2個の球状磁石の中心を結ぶ線Aは、回転軸5の回転軸線Bに直交している。
In the embodiment shown in FIG. 2, two
図3に示した実施形態では、空芯コイル3,4の空芯部内において回転軸5に固定されるマグネットとして、異なった大きさの2個の球状磁石24,25が設けられている。回転軸5には樹脂製の球体受け部21が設けられており、異なった大きさ2個の球状磁石24,25は球体受け部21を挟むように配置され、互いの吸引磁力によって吸引保持されている。この実施形態においても、2個の球状磁石24,25の中心を結ぶ線Aは、回転軸5の回転軸線Bに直交している。
In the embodiment shown in FIG. 3, two
図2および図3に示す実施形態では、2個の球状磁石を設けていたが、球状磁石の数に制約はない。 In the embodiment shown in FIGS. 2 and 3, two spherical magnets are provided, but the number of spherical magnets is not limited.
図面を参照して本発明の実施形態を説明したが、本発明は、図示した実施形態に限定されるものではなく、本発明と同一の範囲または均等な範囲内において種々の変更や追加が可能である。 Although the embodiments of the present invention have been described with reference to the drawings, the present invention is not limited to the illustrated embodiments, and various modifications and additions can be made within the same range or the same range as the present invention. Is.
本発明は、シンプルな構造の回転マグネット式発電装置として有利に利用され得る。 The present invention can be advantageously used as a rotating magnet type power generator having a simple structure.
1 回転マグネット式発電装置、2 ケース、3 第1空芯コイル、3a 第1ボビン、4 第2空芯コイル、4a 第2ボビン、5 回転軸、6 扁平円盤部、7 第1柱状磁石、8 第2柱状磁石、9 ピニオンギヤ、10 スペーサ、11 ラックギヤ、12 押しボタン、13 戻しばね、14 調整ばね、20 回転マグネット式発電装置、21 球体受け部、22,23 球状磁石、30 回転マグネット式回転装置、24,25 球状磁石、A 中心軸線、B 回転軸線、D 押し方向、E 戻し方向。 1 Rotating magnet type power generator, 2 case, 3 1st air core coil, 3a 1st bobbin, 4 2nd air core coil, 4a 2nd bobbin, 5 rotating shaft, 6 flat disk part, 7 1st columnar magnet, 8 2nd columnar magnet, 9 pinion gear, 10 spacer, 11 rack gear, 12 push button, 13 return spring, 14 adjustment spring, 20 rotating magnet type generator, 21 spherical magnet, 22,23 spherical magnet, 30 rotating magnet type rotating device , 24,25 Spherical magnet, A center axis, B rotation axis, D push direction, E return direction.
Claims (9)
前記空芯コイルの周回部分を貫通して延び、回転自在な回転軸と、
前記空芯コイルの空芯部に配置され、前記回転軸に固定されたマグネットと
を備える、回転マグネット式発電装置。 An air-core coil wound in a tubular shape and
A rotating shaft that extends through the peripheral portion of the air core coil and is rotatable,
A rotating magnet type power generation device including a magnet arranged in an air core portion of the air core coil and fixed to the rotating shaft.
前記第1および第2柱状磁石は、互いの吸引磁力によって吸引保持されている、請求項2に記載の回転マグネット式発電装置。 The columnar magnet includes a first columnar magnet arranged so as to sandwich the rotation axis and a second columnar magnet.
The rotary magnet type power generation device according to claim 2, wherein the first and second columnar magnets are attracted and held by mutual attractive magnetic forces.
前記第1および第2球状磁石は、互いの吸引磁力によって吸引保持されている、請求項4に記載の回転マグネット式発電装置。 The spherical magnet includes a first spherical magnet and a second spherical magnet arranged so as to sandwich the rotation axis.
The rotary magnet type power generation device according to claim 4, wherein the first and second spherical magnets are attracted and held by mutual attractive magnetic forces.
前記回転駆動部は、前記空芯コイルの外に位置する前記回転軸の部分に取り付けられ、前記回転軸と一体となって回転するピニオンギヤと、前記ピニオンギヤに噛み合うように配置され、スライド移動するラックギヤとを備える、請求項1〜5のいずれかに記載の回転マグネット式発電装置。 A rotary drive unit for rotationally driving the rotary shaft is further provided.
The rotation drive unit is attached to a portion of the rotation shaft located outside the air core coil, and is arranged so as to mesh with a pinion gear that rotates integrally with the rotation shaft and a rack gear that slides and moves. The rotary magnet type power generation device according to any one of claims 1 to 5.
前記回転駆動部は、その一端が前記ケースの外に露出し、他端が前記ラックギヤに当接する押しボタンを備える、請求項6に記載の回転マグネット式発電装置。 A case including the air core coil, the rotating shaft, the magnet, the pinion gear, and the rack gear is provided.
The rotary magnet type power generation device according to claim 6, wherein the rotary drive unit includes a push button having one end exposed to the outside of the case and the other end abutting against the rack gear.
前記第1ボビンと前記第2ボビンとは、前記回転軸を間に挟んだ状態で端面同士が当接している、請求項1〜8のいずれかに記載の回転マグネット式発電装置。 The air core coil includes a first air core coil wound around a first bobbin and a second air core coil wound around a second bobbin.
The rotary magnet type power generation device according to any one of claims 1 to 8, wherein the first bobbin and the second bobbin are in contact with each other with their rotating shafts sandwiched between them.
Priority Applications (3)
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