JP2023032560A - 磁歪発電素子 - Google Patents

Abstract

【課題】発電効率を高めることが可能な磁歪発電素子を提供する。【解決手段】磁歪発電素子１は、少なくとも一部に磁歪体４を有する磁歪体ユニット２と、磁歪体４に磁気バイアスを与える磁石７と、磁歪体４の周囲に配設されたコイル６と、を備える。磁歪体ユニット２は、他の部材に固定される固定部（ねじ２ａ）と、少なくとも一部に自然状態で湾曲している湾曲部２ｂと、を有する。磁歪体４は、少なくとも湾曲部２ｂに配設されている。【選択図】図１

Description

本発明は、磁歪発電素子に関する。

従来、磁歪素子を発電素子として利用することが知られている。
例えば、特許文献１には、Ｕ字型のフレーム（同文献には、フレームヨークと記載。）と、フレームに取り付けられた磁歪体（同文献には、磁歪板と記載。）と、フレーム及び磁歪体の周囲に巻回されたコイルと、を備える磁歪発電素子が開示されている。
そして、フレームの先端に錘等のエネルギーを蓄積する部品が取り付けられている。この磁歪発電素子に外部からの振動が加えられた場合、上記のエネルギーを蓄積する部品が上下方向を沿って振動し、Ｕ字型のフレームの根本部分（U字の底部）が撓んだときのフレームの先端の移動距離が大きくなり、周囲の磁場を変化させる。その変化した磁場によって、上記コイル内に電流が誘起されて発電がなされることになる。

特開２０２０－７８２３７号公報

しかしながら、特許文献１の磁歪発電素子に関して、外部からの振動を拾える方向（つまり、磁歪体による磁束変化を生じさせるための外部からの振動方向）は一方向（同文献の図１における上下方向）のみであった。
このため、振動する対象物に搭載する際はどのような方向で取り付けるのかが重要となり、取り付け向きによっては、発電効率を損ねることがあった。
また、一方向の揺れにしか対応していないため、磁歪体で拾えない振動もあり、発電効率の面で改善の余地があった。

本発明は、このような事情に鑑みてなされたものであり、発電効率を高めることが可能な磁歪発電素子を提供することを目的とする。

本発明に係る磁歪発電素子は、少なくとも一部に磁歪体を有する磁歪体ユニットと、前記磁歪体に磁気バイアスを与える磁石と、前記磁歪体の周囲に配設されたコイルと、を備える磁歪発電素子であって、前記磁歪体ユニットは、他の部材に固定される固定部と、少なくとも一部に自然状態で湾曲している湾曲部と、を有し、前記磁歪体は、少なくとも前記湾曲部に配設されていることを特徴とする。

本発明によれば、発電効率を高めることが可能な磁歪発電素子を提供することができる。

第１実施形態に係る磁歪発電素子を示す模式的な正面図である。 第１変形例に係る磁歪発電素子を示す模式的な正面図である。 図２のIII部を示す模式的な拡大断面図である。 第２変形例に係る磁歪発電素子を示す模式的な正面図である。 図４のV部を拡大して変位制限部を示す模式的な上側斜視図である。 第３変形例に係る磁歪発電素子を示す模式的な正面図である。 磁歪体ユニットを示す斜視図である。 磁歪体ユニットを展開した状態を示す図である。 第２実施形態に係る磁歪発電素子を示す模式的な正面図である。 第３実施形態に係る磁歪発電素子を示す模式的な斜視図である。 第４実施形態に係る磁歪発電素子を示す模式的な正面図である。

以下、本発明の実施形態に係る磁歪発電素子について説明する。
なお、本実施形態で用いる図面は、本発明の磁歪発電素子の構成、形状、磁歪発電素子を構成する各部材の配置を例示するものであり、本発明を限定するものではない。
また、図面は、磁歪発電素子の長さ、幅、高さといった寸法比を必ずしも正確に表すものではない。
また、すべての図面において、同様な構成要素には同様の符号を付し、重複する説明は適宜省略する。

＜＜第１実施形態＞＞
＜概要＞
まず、本実施形態に係る磁歪発電素子１の概要について主に図１を参照して説明する。図１は、第１実施形態に係る磁歪発電素子１を示す模式的な正面図である。

本実施形態に係る磁歪発電素子１は、少なくとも一部に磁歪体４を有する磁歪体ユニット２と、磁歪体４に磁気バイアスを与える磁石７と、磁歪体４の周囲に配設されたコイル６と、を備える。
磁歪体ユニット２は、他の部材（不図示の台座等）に固定される固定部（ねじ２ａ）と、少なくとも一部に自然状態で湾曲している湾曲部２ｂと、を有する。磁歪体４は、少なくとも湾曲部２ｂに配設されていることを特徴とする。

本実施形態に係る磁歪体ユニット２は、磁歪材料（例えば、鉄ガリウム合金や、鉄コバルト合金等）によって形成された磁歪体４のみによって構成されているものの他に、軟磁性材料であるフレーム３を備えるものであってもよい。例えば、フレーム３の表面に磁歪体４が張り付けられていてもよい。

上記構成によれば、磁歪体４が湾曲部２ｂに配設されていることで、湾曲部２ｂの湾曲方向が含まれる平面内の方向の磁歪体４の縦歪、せん断歪による逆磁歪効果によってコイル６に誘導起電力を生じさせることができる。
＜各部の構成＞

本実施形態に係る磁歪体ユニット２は、磁歪材料である板状の磁歪体４のみによって構成されるものである。一方で、上記のように、弾力性を有する磁性材料であるフレーム３をさらに備え、フレーム３に磁歪体４が取り付けられて構成されるものであってもよい。そして、フレーム３と磁歪体４とは、接着剤の塗布等の手法で一体化されて形成されてもよい。
磁歪体４は、外力が付加されたときに、その内部に生じる圧縮応力又は引張応力によって変形し、変形により磁束を変化させる逆磁歪効果を備えている。

本実施形態に係る磁歪発電素子１においては、磁歪体ユニット２は、図１のＺ方向（Ｘ軸及びＹ軸の双方に垂直な方向であって、紙面に垂直な方向）に延在しており、湾曲板状に形成されている。
このように、磁歪体ユニット２が形成されていることによって、図１に示すＸ軸－Ｙ軸を含む平面内のいずれの方向に磁歪体ユニット２が振動したとしても逆磁歪効果により磁束の変化を生じさせることができる。
つまり、Ｘ軸－Ｙ軸を含む平面内のいずれの方向に磁歪体ユニット２が振動したとしても、磁歪体４の逆磁歪効果によって発生する磁束の変化によって、磁歪体４を覆うコイル６に誘導起電力が生じることで発電できる。コイル６から生じた電圧は、電圧計１０によって計測される。

磁石７は、磁歪体４を磁化するものであり、上記のように、磁歪体ユニット２の一端部に取り付けられている。
上記構成によれば、磁石７を磁歪体ユニット２の振動のための錘として効果的に機能させることができ、磁歪体ユニット２の振動を増幅させることができる。
例えば、磁石７は、磁歪体ユニット２の振動を増幅させる錘として機能するのに、磁歪体ユニット２の４倍から１０倍の質量を有すると好適である。

すなわち、磁歪体ユニット２は、円弧上の湾曲部を含む仮想平面内に、固定部（ねじ２ａ）によって固定される固定端と、本実施形態においては磁石７が取り付けられている自由端と、を含んで構成されている。
つまり、湾曲部２ｂの湾曲方向が含まれる平面内の方向の磁歪体４の揺れによって発電することができ、発電効率を高めることができる。

図１に示すように、磁石７、円弧状に湾曲した磁歪体ユニット２、及び磁石７と磁歪体ユニット２との間のギャップを通る磁気回路が形成されている。
磁歪体ユニット２又は磁石７に外力が付加されたときに、磁歪体ユニット２がねじ２ａに固定された部位を中心として湾曲方向に振動することになる。この振動により、磁石７と磁歪体ユニット２の磁歪体４とのギャップにおける磁気抵抗が増減することで、コイル６内部を通過する磁束が増減することになる。

磁歪体４の磁歪材料としては、Ｆｅ－Ｃｏ系合金、Ｆｅ－Ａｌ系合金、Ｎｉ、Ｎｉ－Ｆｅ系合金又はＮｉ－Ｃｏ系合金から成ることが好ましい。また、これらの合金には、Ｃｒ、Ｎｂ、Ｎｉ、Ｖ、又はＴｉ等を添加することにより耐食性や耐久性を向上させることができる。また、磁歪体４は、Ｆｅ－Ｇａ合金によってテープ状に形成されるものであってもよい。

また、弾力性を有するフレーム３は、バネ性を持った材料を使用し、弾性変形領域内に加わる外力に対して湾曲するが、その外力が弱まったときに弾性復元力により、元の形状に戻す性質をもつ。フレーム３の材質としては、弾性が高く、耐疲労性の高いＦｅ若しくはＣｕ等の金属材料、又は例えばＰＢＴ樹脂等の樹脂材料が好ましい。

コイル６は、リッツ線等のワイヤから巻回されており、磁歪体４の周囲に取り付けられている。つまり、コイル６の空芯に、磁歪体４が貫通するように配設されている。

＜第１変形例＞
次に、図２及び図３を主に参照して、第１変形例に係る磁歪発電素子１Ｒについて説明する。
図２は、第１変形例に係る磁歪発電素子１Ｒを示す模式的な正面図、図３は、図２のIII部を示す模式的な拡大断面図である。
磁歪発電素子１Ｒは、図３に示すように、中空部１１ｂを有し、磁歪体４の少なくとも一部を中空部１１ｂ内に収める樹脂製のボビン１１を備える。ボビン１１は、コイル６が巻回された被巻回部（外周面１１ａ）を、中空部１１ｂが設けられた部位の外周側に有し、例えば非弾性の樹脂材料で形成されている。
換言すると、ボビン１１の中心部分を貫通する中空部１１ｂに、磁歪体ユニット２が通されており、磁歪体ユニット２の磁歪体４の外方に、ボビン１１を介してコイル６が配設されている。

上記構成によれば、ボビン１１により、磁歪体４とコイル６との機械的な接触を防ぎつつ、磁歪体４の周囲にコイル６を巻回することができる。コイル６が接着剤を介して磁歪体ユニット２に直接接続されているものと異なり、磁歪体ユニット２の振動をコイル６が制限しないため、発電量を高くすることができる。

さらには、磁歪体ユニット２に装着する前段階でボビン１１にコイル６を巻回することができ、コイル６の巻回が容易になり、また、空芯のコイル６を磁歪体ユニット２に取り付ける場合とは異なり、コイル６の巻線を傷つけることがない。
また、樹脂製ボビンの代わりに、弾性を有する不図示の絶縁チューブに磁歪体ユニット２を通し、絶縁チューブの上に巻線を巻いてコイル６を形成するようにしてもよい。

図３に示すように、ボビン１１が、磁歪体ユニット２（磁歪体４）への取り付けのための取付部（釘状取付具５）を有すると好適である。
具体的には、釘状取付具５は、ボビン１１の中空部１１ｂに跨るように配設されており、中空部１１ｂにおいて磁歪体ユニット２を貫通している。
磁歪体ユニット２は、ボビン１１の中空部１１ｂ内での変位及び変形が一定程度（ボビン１１の内壁に当接する位置まで）自由に許容される。また、釘状取付具５が設けられていることで、ボビン１１及びボビン１１に巻回されたコイル６が、磁歪体ユニット２の長尺方向にずれることを制限できる。

＜第２変形例＞
次に、図４及び図５を主に参照して、第２変形例に係る磁歪発電素子１Ｓについて説明する。
図４は、第２変形例に係る磁歪発電素子１Ｓを示す模式的な正面図、図５は、図４のV部を拡大して変位制限部を示す模式的な上側斜視図である。なお、図４においてはコイル６の図示を省略している。

本例に係る磁歪発電素子１Ｓは、磁歪体ユニット２の変位を許容しつつ、所定以上の変位を制限する変位制限部（枠体９及び支柱８ｂ）を備える。変位制限部（枠体９及び支柱８ｂ）は、図５に示すように、磁歪体ユニット２の変位方向の長さが、変位方向に直交する方向の長さよりも長い。

図４に示すように、磁歪発電素子１Ｓは、２つ（複数）の変位制限部（枠体９及び支柱８ｂ）を備える。具体的には、磁歪発電素子１Ｓは、磁歪体ユニット２の位置を規定するベース８を備える。このベース８は、１つの台座８ａと、磁歪体ユニット２を間に挟むように配置されて、台座８ａに垂直に取り付けられた支柱８ｂと、によって構成されている。

変位制限部は、固定部（ねじ２ａ）と異なり、磁歪体ユニット２の変位を一定範囲内の変位を許容しつつ、当該一定範囲外の変位を規制する機能を有する。このような変位制限部に関しては、例えば開放部を有するコ字型（Ｃ字型）の樹脂材料等を用いて形成される枠体９と、当該開放部を塞ぐように取り付けられる支柱８ｂと、で構成されると好適である。

特に本例に係る変位制限部は、支柱８ｂと、支柱８ｂに取り付けられた枠体９と、によって構成されている。支柱８ｂと枠体９とは閉空間（通し孔９ａ）を形成しており、磁歪体ユニット２は、通し孔９ａを通るように配設されている。
上記構成によれば、支柱８ｂと枠体９で形成された変位制限部によって、磁歪体ユニット２の変位を制限できる。

「変位制限部」は、閉空間（通し孔９ａ）から磁歪体ユニット２が出ることを制限できればよい。このため、変位制限部に形成された閉空間は、完全閉空間に限定されない。
つまり、「閉空間」は、磁歪体ユニット２よりも幅狭のスリットや、磁歪体ユニット２の通常の変位領域ではない領域に設けられたスリット等を含む準閉空間をも含むものとする。

磁歪体ユニット２は、通し孔９ａの領域内において、図５の上下方向、又は左右方向（矢印で示す方向）に沿って自由に動くことができる。一方で、磁歪体ユニット２は、通し孔９ａの領域を越えて変位しようとしたときに、支柱８ｂ及び枠体９によって、その変位が制限される。

変位制限部としては、磁歪体ユニット２の変位方向のうち外側（磁歪体ユニット２が拡開する方向）にのみに壁が設けられ、磁歪体ユニット２の変位方向のうち内側の変位は制限せずに、外側の変位を制限するものであってもよい。
このような構成であっても、磁歪体ユニット２の変位方向の外側に設けられた他の機器との干渉を好適に抑制することができる。

「変位方向」について換言すると、磁歪体ユニット２の円弧状の湾曲方向を含む平面と通し孔９ａの開口面とが交差して形成される直線方向である。
「変位制限部」としては、磁歪体ユニット２の所定以上の変位を制限できればよく、その構成は任意である。

本実施形態に係る変位制限部は、支柱８ｂと支柱８ｂに取り付けられた角張ったＣ字状の枠体９とによって閉空間を形成し、その空間内に磁歪体ユニット２の変位を制限しているが、このような構成に限定されない。
例えば変位制限部は、格子状又は円状の枠体９のみによって閉空間を形成して構成されるものであってもよい。
上記構成によれば、変位制限部（枠体９及び支柱８ｂ）により、磁歪体ユニット２が所定以上変位することで周辺の他の部材に干渉することを抑制できる。

＜第３変形例＞
次に、図６を主に参照して、第３変形例に係る磁歪発電素子１Ｔについて説明する。図６は、第３変形例に係る磁歪発電素子１Ｔを示す模式的な正面図である。
本例に係る磁歪発電素子１Ｔは、図６に示すように、上記実施形態、第１変形例及び第２変形例に係る磁歪発電素子１、１Ｒ、１Ｓと異なり、２つのコイル１６が離間して設けられている。なお、本実施形態に係る磁歪発電素子１Ｔにおいては、２つのコイル１６の合計した巻軸方向の長さは、磁歪体ユニット２の長さの１／３程度である。

自然状態において、コイル１６は、磁歪体ユニット２の周囲にスペース巻き（疎巻）となっており、磁歪体ユニット２の外周に圧接している。
「スペース巻き」とは、コイル１６を構成する巻線の間隔（巻き軸方向に隣接する巻線の間隔）が空いた状態の巻き状態をいうものとする。
このように、疎巻であると、密巻である場合と比較して、コイル１６の巻き軸方向の長さが長くなることになる。

一方で、コイル１６を構成する巻線の各ループは縮径するため、コイル１６を磁歪体４（磁歪体ユニット２）に密着させることが可能となり、コイル１６の締め付け力により磁歪体４の周囲に圧装することができる。このため、ボビン１１がなくてもコイル１６を磁歪体４に固定することができ、コイル１６が磁歪体の周囲に圧力をもって装着されているため、振動が付加されて磁歪体４が歪むと、コイル１６は磁歪体４の歪みに追従した変形が可能となる。
特に、コイル１６が密巻ではなく、疎巻であることで、コイル１６が磁歪体４に圧着していたとしても、磁歪体４の変形の阻害することを緩和できる。

また、第１変形例について図２で示したボビン１１を利用する場合、コイル１６は、スペース巻き（疎巻）の形態ではなく、密巻（即ち、巻線間に大きな隙間がなく、お互いに緊密に接している状態）の形態でもよい。
なお、本例に係るコイル１６は、１つの磁歪体ユニット２に対して２つ設けられているが、さらに複数設けられていてもよい。当然、図１に示した密巻のコイル６が複数設けられていてもよい。

＜第４変形例＞
次に、図７及び図８を主に参照して、第４変形例に係る磁歪体ユニット１２について説明する。
図７は、第４変形例に係る磁歪体ユニット１２を示す斜視図で、図８は、磁歪体ユニット１２を展開した状態を示す図である。なお、図８においては、図７と異なり、磁石１７の図示を省略している。

本例に係る磁歪体ユニット１２は、帯状の軟磁性材料から成る長尺のフレーム１３を備える。磁歪体１４は、長尺に形成されて複数設けられており、フレーム１３の短尺方向に列をなしてフレーム１３に取り付けられている。
図７に示すように、磁歪体ユニット１２は、帯状のフレーム１３と、フレーム１３に取り付けられた複数（ここでは４つ）の磁歪体１４と、を備える。

磁歪体１４は、フレーム１３よりも幅の狭いテープ状に形成されており、磁歪体１４の長尺方向がフレーム１３の長尺方向と平行になるように、フレーム１３に接着剤等によって４つ間隔を空けて取り付けられている。なお、磁歪体１４の数は４つに限定されず、任意である。
具体的には、磁歪体１４は、円弧状（渦巻き状）に撓んだフレーム１３の内側（円弧の中心点側）の面に複数貼りつけられている。

上記構成によれば、複数の磁歪体１４が列をなして設けられていることで、剛性が高まることを抑制しつつ、磁束密度の変化量を高めることができる。

また、図７に示すように、磁石１７は、フレーム１３の自由端側の端部において、（フレーム１３の）短尺方向に延在して配設されている。
本例においては、磁石１７は、フレーム１３の自由端側の端部における外面側（磁歪体１４が取り付けられている側を内面側とする。）に取り付けられている。しかし、このような構成に限定されず、磁石１７は、フレーム１３の内面側に設けられていてもよく、フレーム１３の中央部に取り付けられていてもよく、フレーム１３に埋設されていてもよい。

上記構成によれば、フレーム１３の短尺方向に延在する磁石１７により、フレーム１３の短尺方向に延在していない不図示の磁石と比較して、帯状のフレーム１３に対して好適に磁力を帯びさせることができる。

＜＜第２実施形態＞＞
次に、図９を主に参照して、第２実施形態に係る磁歪発電素子１Ｕについて説明する。図９は、第２実施形態に係る磁歪発電素子１Ｕを示す模式的な正面図である。なお、図９においては、コイル６の図示を省略している。

本実施形態に係る磁歪発電素子１Ｕは、上記実施形態とは異なり、１つの磁歪体ユニット２の両端部のそれぞれに磁石７が設けられている。台座８ａに磁歪体ユニット２を固定する固定部（ねじ２ａ）は、磁歪体ユニット２の中央部に設けられている。図９において不図示のコイルは、磁歪体ユニット２の中央部を挟んで複数設けられている。磁石７は、磁歪体ユニット２の両端部に設けられている。

「中央部」とは、完全に中央であるものに限定されず、ある程度の幅を持った領域をいうものとする。つまり、「中央部」とは端部と区別するための概念であり、「中央部」には、磁歪体ユニット２の真ん中を指すものの他に、真ん中近傍の端部ではない部分も含まれるものとする。

磁歪体ユニット２は、図９の奥行方向に広い幅を有する帯状に形成されており、中央部から両端部それぞれにかけて円弧状に形成されており、両端部が重ならない位置となるように、湾曲している。
上記構成によれば、１つの磁歪発電素子１Ｕで、コイル２つ分の発電量を得ることができる。さらに、磁歪体ユニット２の両端部に錘兼用の磁石７が取り付けられているため、磁歪体ユニット２の両端部のそれぞれが独立して振動することができる。このため、磁歪発電素子１Ｕ全体の発電量を大きくすることができる。

＜＜第３実施形態＞＞
次に、図１０を主に参照して、第３実施形態に係る磁歪発電素子１Ｖについて説明する。
図１０は、第２実施形態に係る磁歪発電素子１Ｖを示す模式的な正面図である。なお、図１０においてはコイル６の図示を省略している。

本実施形態に係る磁歪体ユニット２は、複数（本実施形態においては４つ）設けられている。磁歪発電素子１Ｖは、複数の磁歪体ユニット２のそれぞれの一部を固定する台座８ａと、複数の磁歪体ユニット２のそれぞれの他の一部を固定する接続部（接続板８ｃ）と、を備える。接続板８ｃに、磁石２７が１つ取り付けられている。

より具体的には、４つの磁歪体ユニット２のそれぞれの下端部は、台座８ａにおける磁歪発電素子１Ｖの中心部を垂直に投射した位置を中心として９０度ずつずれた位置に、台座８ａの上面に対して面接触した状態で固定されている。
４つの磁歪体ユニット２のそれぞれは、磁歪体ユニット２の中心部を中心として湾曲している。
４つの磁歪体ユニット２のそれぞれの上端部は、接続板８ｃにおける磁歪発電素子１Ｖの中心部を垂直に投射した位置を中心として９０度ずつずれた位置に、接続板８ｃの下面に対して面接触した状態で固定されている。

磁石２７は、４つの磁歪体ユニット２に磁気バイアスを与える機能を有し、本実施形態においては直方体状に形成されており、接続板８ｃの上面に固定されている。磁石２７は、磁歪体ユニット２の振動振幅を増幅させる錘としても機能する。

上記構成によれば、磁歪発電素子１Ｖが複数の磁歪体ユニット２を備えることで、発電量を大きくすることができ、複数の磁歪体ユニット２に対して錘兼用の磁石２７を共通化することにより、素子の簡素化も実現できる。
なお、錘兼用の磁石２７を、磁歪体ユニット２に一体化にするようにして、磁歪発電素子１Ｖを簡素化するようにしてもよい。

＜＜第４実施形態＞＞
次に、図１１を主に参照して、第４実施形態に係る磁歪発電素子１Ｗについて説明する。図１１は、第４実施形態に係る磁歪発電素子１Ｗを示す模式的な正面図である。
本実施形態に係る磁歪発電素子１Ｗは、多重に渦巻き状に巻回された帯状の磁歪体ユニット２２と、磁歪体ユニット２２の外方に設けられた枠状のケース３０と、ケース３０に巻回されたコイル３６、３７と、を備える。ケース３０は、磁歪体ユニット２２の全体を囲むように配設されている。

コイル３６、３７は、磁歪体ユニット２２の全体に跨るように第１方向に巻回された第１コイル３６と、磁歪体ユニット２２の全体に跨るように第１方向に交差する方向である第２方向に巻回された第２コイル３７と、で構成されている。
具体的には、コイル３６、３７は、磁歪体ユニット２２の全体を囲むケース３０の外方に巻回されている。

上記構成によれば、磁歪体ユニット２２がいずれの方向に動作しても、逆磁歪効果によって発生する磁束の変化によって、磁歪体ユニット２２の全体に対して２方向に巻回されたコイル３６、３７に誘導起電力が生じることで発電できる。

枠状のケース３０は、磁歪体ユニット２２よりも図１１の紙面に対する奥行方向の大きさは大きく形成されており、この奥行方向に磁歪体ユニット２２が突出しないように形成されている。
このような構成されたケース３０により、ケース３０の外方に巻回されたコイル３６、３７が磁歪体ユニット２２に接触して、その変形を阻害することを回避することができる。
なお、磁歪発電素子１Ｗは、ケース３０を必ずしも備えている必要はなく、磁歪体ユニット２２の外方にスペースを空けて設けられていてもよい。

本実施形態において、磁歪体ユニット２２が多重に渦巻き状に巻回されているものとして説明したが、他の実施形態及び変形例に係る磁歪体ユニットがこのように構成されていてもよい。また、本実施形態に係る磁歪体ユニット２２は、他の実施形態及び変形例に係る磁歪体ユニットと同様の構成であってもよい。

なお、本発明の磁歪発電素子に係る各種構成要素は、個々に独立した存在である必要はない。複数の構成要素が一個の部材として形成されていること、一つの構成要素が複数の部材で形成されていること、ある構成要素が他の構成要素の一部であること、ある構成要素の一部と他の構成要素の一部とが重複していること、等を許容する。

上記実施形態は、以下の技術思想を包含するものである。
（１）
少なくとも一部に磁歪体を有する磁歪体ユニットと、
前記磁歪体に磁気バイアスを与える磁石と、
前記磁歪体の周囲に配設されたコイルと、を備える磁歪発電素子であって、
前記磁歪体ユニットは、他の部材に固定される固定部と、少なくとも一部に自然状態で湾曲している湾曲部と、を有し、
前記磁歪体は、少なくとも前記湾曲部に配設されていることを特徴とする磁歪発電素子。
（２）
前記磁石は、前記磁歪体ユニットの一端部に取り付けられている（１）に記載の磁歪発電素子。
（３）
前記磁歪体ユニットの変位を許容しつつ、所定以上の変位を制限する変位制限部を更に備え、
該変位制限部は、前記磁歪体ユニットの変位方向の長さが、該変位方向に直交する方向の長さよりも長い（１）又は（２）に記載の磁歪発電素子。
（４）
前記変位制限部は、支柱と、該支柱に取り付けられた枠体と、によって構成されており、
前記支柱と前記枠体とは閉空間を形成しており、
前記磁歪体ユニットは、前記閉空間を通るように配設されている（３）に記載の磁歪発電素子。
（５）
前記磁歪体ユニットは、帯状の軟磁性材料から成る長尺のフレームを備え、
前記磁歪体は、長尺に形成されて複数設けられており、前記フレームの短尺方向に列をなして前記フレームに取り付けられている（１）から（４）のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
（６）
前記磁歪体ユニットは、帯状の軟磁性材料から成る長尺のフレームを備え、
前記磁石は、前記フレームの自由端側の端部において、短尺方向に延在して配設されている（１）から（５）のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
（７）
自然状態において、前記コイルは、前記磁歪体ユニットの周囲にスペース巻きとなっており、前記磁歪体ユニットの外周に圧接している（１）から（６）のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
（８）
中空部を有し、前記磁歪体の少なくとも一部を前記中空部内に収めるボビンを更に備え、
該ボビンは、前記コイルが巻回された被巻回部を、前記中空部が設けられた部位の外周側に有する（１）から（６）のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
（９）
前記固定部は、前記磁歪体ユニットの中央部に設けられており、
前記コイルは、前記中央部を挟んで複数設けられており、
前記磁石は、前記磁歪体ユニットの両端部に設けられている（１）から（８）のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
（１０）
前記磁歪体ユニットは、複数設けられており、
前記磁歪発電素子は、前記複数の磁歪体ユニットのそれぞれの一部を固定する台座と、
前記複数の磁歪体ユニットのそれぞれの他の一部を固定する接続部と、を備え、
該接続部に、前記磁石が取り付けられている（１）から（８）のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
（１１）
前記コイルは、前記磁歪体ユニットの全体に跨るように第１方向に巻回された第１コイルと、
前記磁歪体ユニットの全体に跨るように前記第１方向に交差する方向である第２方向に巻回された第２コイルと、で構成されている（１）から（６）のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
（１２）
少なくとも一部に磁歪体を有する磁歪体ユニットと、
前記磁歪体に磁気バイアスを与える磁石と、
前記磁歪体ユニットの周囲に配設されたコイルと、を備え、
前記磁歪体ユニットは、他の部材に固定される固定部と、少なくとも一部に自然状態で湾曲している湾曲部と、を有し、
前記磁石は、前記磁歪体ユニットの一端部に取り付けられていることを特徴とする磁歪発電素子。

１、１Ｓ、１Ｔ、１Ｕ、１Ｖ、１Ｗ 磁歪発電素子
２、１２、２２ 磁歪体ユニット
２ａ ねじ（固定部）
２ｂ 湾曲部
３、１３ フレーム
４、１４ 磁歪体
６、１６ コイル
５ 釘状取付具
７、１７、２７ 磁石
８ ベース
８ａ 台座
８ｂ 支柱（変位制限部）
８ｃ 接続板（接続部）
９ 枠体（変位制限部）
９ａ 通し孔（閉空間）
１０ 電圧計
１１ ボビン
１１ａ 外周面（非巻回部）
１１ｂ 中空部
３０ ケース
３６ コイル（第１コイル）
３７ コイル（第２コイル）

Claims (11)

1. 少なくとも一部に磁歪体を有する磁歪体ユニットと、
   前記磁歪体に磁気バイアスを与える磁石と、
   前記磁歪体の周囲に配設されたコイルと、を備える磁歪発電素子であって、
   前記磁歪体ユニットは、他の部材に固定される固定部と、少なくとも一部に自然状態で湾曲している湾曲部と、を有し、
   前記磁歪体は、少なくとも前記湾曲部に配設されていることを特徴とする磁歪発電素子。
2. 前記磁石は、前記磁歪体ユニットの一端部に取り付けられている請求項１に記載の磁歪発電素子。
3. 前記磁歪体ユニットの変位を許容しつつ、所定以上の変位を制限する変位制限部を更に備え、
   該変位制限部は、前記磁歪体ユニットの変位方向の長さが、該変位方向に直交する方向の長さよりも長い請求項１又は２に記載の磁歪発電素子。
4. 前記変位制限部は、支柱と、該支柱に取り付けられた枠体と、によって構成されており、
   前記支柱と前記枠体とは閉空間を形成しており、
   前記磁歪体ユニットは、前記閉空間を通るように配設されている請求項３に記載の磁歪発電素子。
5. 前記磁歪体ユニットは、帯状の軟磁性材料から成る長尺のフレームを備え、
   前記磁歪体は、長尺に形成されて複数設けられており、前記フレームの短尺方向に列をなして前記フレームに取り付けられている請求項１から４のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
6. 前記磁歪体ユニットは、帯状の軟磁性材料から成る長尺のフレームを備え、
   前記磁石は、前記フレームの自由端側の端部において、短尺方向に延在して配設されている請求項１から５のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
7. 自然状態において、前記コイルは、前記磁歪体ユニットの周囲にスペース巻きとなっており、前記磁歪体ユニットの外周に圧接している請求項１から６のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
8. 中空部を有し、前記磁歪体の少なくとも一部を前記中空部内に収めるボビンを更に備え、
   該ボビンは、前記コイルが巻回された被巻回部を、前記中空部が設けられた部位の外周側に有する請求項１から６のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
9. 前記固定部は、前記磁歪体ユニットの中央部に設けられており、
   前記コイルは、前記中央部を挟んで複数設けられており、
   前記磁石は、前記磁歪体ユニットの両端部に設けられている請求項１から８のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
10. 前記磁歪体ユニットは、複数設けられており、
    前記磁歪発電素子は、前記複数の磁歪体ユニットのそれぞれの一部を固定する台座と、
    前記複数の磁歪体ユニットのそれぞれの他の一部を固定する接続部と、を備え、
    該接続部に、前記磁石が取り付けられている請求項１から８のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。
11. 前記コイルは、前記磁歪体ユニットの全体に跨るように第１方向に巻回された第１コイルと、
    前記磁歪体ユニットの全体に跨るように前記第１方向に交差する方向である第２方向に巻回された第２コイルと、で構成されている請求項１から６のいずれか一項に記載の磁歪発電素子。

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