JP2023081696A - Vibration power generation device - Google Patents
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Abstract
Description
本発明は、振動発電デバイスに関する。 The present invention relates to vibration power generation devices.
従来、身近な振動を電力に変換する技術の開発が盛んに行われている。その技術の１つとして圧電素子又は磁歪素子を用いた振動発電デバイスが知られている。振動発電デバイスが用いられる際には、振動発電デバイスの発電効率を高めるために、共振周波数の調整が行われる場合がある。 Conventionally, the development of technology for converting familiar vibrations into electric power has been actively carried out. As one of such technologies, a vibration power generation device using a piezoelectric element or a magnetostrictive element is known. When a vibration power generation device is used, the resonance frequency may be adjusted in order to increase the power generation efficiency of the vibration power generation device.
例えば、特許文献１では、圧電素子を有する板部の振動により発電を行う振動発電デバイスが開示されており、この振動発電デバイスは、上記の板部と、板部の共振周波数の調整が可能でありかつ板部の上に載置される錘とを備えている。この振動発電デバイスにおいては、発電効率を高めるために、錘の質量を変化させることで、板部のたわみの共振周波数の調整が行われている。
For example,
ところで、近年、振動発電デバイスが温度センサなどと共に生産機械又は工作機械などの機械装置などに取り付けられ、機械装置の異常（例えば高温状態）などを検知するために利用されることがある。この場合、振動発電デバイスは、機械装置などにより加振されることで発電するため、上記センサなどの電源として利用される。 By the way, in recent years, vibration power generation devices are sometimes attached to mechanical devices such as production machines or machine tools together with temperature sensors and the like, and used to detect abnormalities (for example, high temperature conditions) in the mechanical devices. In this case, the vibration power generation device is used as a power source for the sensor or the like because it generates power when it is vibrated by a mechanical device or the like.
このような機械装置などの振動の周波数は５０Ｈｚ～１０００Ｈｚと高周波数であり、振動発電デバイスはこのような高周波数において発電効率を高めることが求められる。このような高周波数で振動発電デバイスが発電するためには、一般的には、振動発電デバイスを小型化する必要があることが知られている。しかし、この小型化された振動発電デバイスでは、発電効率が低く、特に、発生する電圧が小さいという問題が発生する。 Vibration frequencies of such mechanical devices are as high as 50 Hz to 1000 Hz, and vibration power generation devices are required to increase power generation efficiency at such high frequencies. It is generally known that in order for a vibration power generation device to generate power at such high frequencies, it is necessary to downsize the vibration power generation device. However, this miniaturized vibration power generation device has the problem that power generation efficiency is low, and in particular, the generated voltage is small.
本発明は、上述した課題を解決しようとするものであり、高周波数の振動で大きな電圧を発生させることができる振動発電デバイスを提供することを目的とする。 An object of the present invention is to solve the above-described problems, and to provide a vibration power generation device capable of generating a large voltage with high-frequency vibration.
上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る振動発電デバイスは、加振によって変形する磁歪素子を有する発電部と、固定端部及び自由端部を有しかつ形状がＵ字状又はＶ字状を有するフレームであって、前記Ｕ字状又は前記Ｖ字状の屈曲部と前記自由端部との間に前記磁歪素子が接合されるフレームと、前記フレームにおける前記屈曲部と前記固定端部との間に設けられる第１錘と、を備える。 In order to achieve the above object, a vibration power generation device according to an aspect of the present invention has a power generation section having a magnetostrictive element deformed by vibration, a fixed end portion and a free end portion, and has a U-shaped or A frame having a V-shape, wherein the magnetostrictive element is joined between the bent portion of the U-shape or the V-shape and the free end portion; and the bent portion and the fixing in the frame. a first weight provided between the ends.
また、上記目的を達成するために、本発明の一態様に係る振動発電デバイスは、加振によって変形する磁歪素子を有する発電部と、固定端部及び自由端部を有しかつ形状がＵ字状又はＶ字状を有するフレームであって、前記Ｕ字状又は前記Ｖ字状の屈曲部と前記自由端部との間に前記磁歪素子が接合されるフレームと、を備え、前記フレームには、前記屈曲部と前記固定端部との間に、第１錘を固定するためのネジが挿通される開口部が設けられている。 In order to achieve the above object, a vibration power generation device according to an aspect of the present invention includes a power generation unit having a magnetostrictive element deformed by vibration, a fixed end portion and a free end portion, and a U-shaped vibration power generation device. or a V-shaped frame, wherein the magnetostrictive element is joined between the U-shaped or V-shaped bent portion and the free end, wherein the frame includes , an opening through which a screw for fixing the first weight is inserted is provided between the bent portion and the fixed end portion.
本発明によれば、高周波数の振動で大きな電圧を発生させることができる振動発電デバイスを実現することができる。 ADVANTAGE OF THE INVENTION According to this invention, the vibration electric power generating device which can generate a big voltage by vibration of a high frequency is realizable.
以下、実施の形態について、図面を参照しながら具体的に説明する。なお、以下で説明する実施の形態は、いずれも包括的又は具体的な例を示すものである。以下の実施の形態で示される数値、形状、材料、構成要素、構成要素の配置位置及び接続形態、ステップ、ステップの順序などは、一例であり、本発明を限定する主旨ではない。また、以下の実施の形態における構成要素のうち、独立請求項に記載されていない構成要素については、任意の構成要素として説明される。 Hereinafter, embodiments will be specifically described with reference to the drawings. It should be noted that the embodiments described below are all comprehensive or specific examples. Numerical values, shapes, materials, components, arrangement positions and connection forms of components, steps, order of steps, and the like shown in the following embodiments are examples and are not intended to limit the present invention. Further, among the constituent elements in the following embodiments, constituent elements not described in independent claims will be described as optional constituent elements.
なお、各図は模式図であり、必ずしも厳密に図示されたものではない。また、各図において、実質的に同一の構成に対しては同一の符号を付し、重複する説明は省略又は簡略化される場合がある。 Each figure is a schematic diagram and is not necessarily strictly illustrated. Moreover, in each figure, the same code|symbol is attached|subjected with respect to substantially the same structure, and the overlapping description may be abbreviate|omitted or simplified.
また、本明細書及び図面において、ｘ軸、ｙ軸及びｚ軸は、三次元直交座標系の三軸を示している。なお、各図において、ｘ軸方向及びｙ軸方向は互いに直交する方向であり、ｚ軸方向は、ｘ軸及びｙ軸に対し垂直な方向である。 In addition, in this specification and drawings, x-axis, y-axis and z-axis indicate three axes of a three-dimensional orthogonal coordinate system. In each figure, the x-axis direction and the y-axis direction are directions orthogonal to each other, and the z-axis direction is a direction perpendicular to the x-axis and the y-axis.
（実施の形態）
［振動発電デバイスの構成］
本実施の形態に係る振動発電デバイス１の構成例について用いて説明する。図１は、本実施の形態に係る振動発電デバイス１の平面図である。図２は、本実施の形態に係る振動発電デバイス１の側面図である。
(Embodiment)
[Configuration of vibration power generation device]
A configuration example of the vibration
本実施の形態に係る振動発電デバイス１は、背景技術で記載の通り、機械装置（以下、加振源装置２）に取り付けられている。振動発電デバイス１は、加振源装置２の振動によって電力を発生させ、温度センサなどの電源として利用される。
The vibration
振動発電デバイス１は、フレーム２１と、発電部３０と、連結部材２２と、端部錘６０とを備える。また、本実施の形態に係る振動発電デバイス１は、第１錘８０も備えている。なお、発電部３０は、コイル３１と磁歪素子３２と発電用磁石３３とを有し、振動により発電する要素である。
The vibration
フレーム２１は、自由端部Ｅ１及び固定端部Ｅ２を有する。また、フレーム２１は、屈曲部Ｂを有する。フレーム２１の形状はＵ字状を有する部材であり、より具体的には、フレーム２１の形状は、側面視において、Ｕ字状を有する。また、フレーム２１は、１枚の平板形状の部材がＵ字状を有するように、屈曲されて形成されている。なお、フレーム２１の厚みｄは例えば１ｍｍであるが、これに限られない。また、フレーム２１の全体にわたって厚みｄは略均等である。
The
なお、図示されないが、フレーム２１の形状はＶ字状を有する部材であってもよく、この場合には、フレーム２１の形状が、側面視において、Ｖ字状を有するとよい。また、フレーム２１は、１枚の平板形状の部材がＶ字状を有するように、屈曲されて形成されている。
Although not shown, the
フレーム２１は、屈曲部Ｂを挟んで一方の端部が固定端部Ｅ２、他方の端部が自由端部Ｅ１になるような状態、いわゆる片持ち梁の状態で固定支持される。なお、振動発電デバイス１では、フレーム２１が有する固定端部Ｅ２が加振源装置２に固定されて設置されている。
The
自由端部Ｅ１が自由振動する場合には、自由端部Ｅ１が固定端部Ｅ２から離れる方向又は固定端部Ｅ２に近づく方向に動き、フレーム２１自体も振動（変形）する。このとき、自由端部Ｅ１が固定端部Ｅ２から離れるように自由端部Ｅ１が動いた状態（開状態）、及び、自由端部Ｅ１が固定端部Ｅ２に近づくように自由端部Ｅ１が動いた状態（閉状態）が繰り返される。換言すると、自由端部Ｅ１と固定端部Ｅ２とのギャップが大きくなる状態（開状態）、及び、当該ギャップが小さくなる状態（閉状態）が繰り返される。
When the free end E1 freely vibrates, the free end E1 moves away from the fixed end E2 or approaches the fixed end E2, and the
フレーム２１には発電部３０が有する磁歪素子３２及び発電用磁石３３が設けられており、フレーム２１は、これらの構成要素を支持する部材である。フレーム２１を構成する材料は、特に限られないが、例えば、弾性を有する材料で構成されているとよい。また、フレーム２１を構成する材料は、例えば、鉄を含む材料で構成されているとよい。フレーム２１は、例えば、バネ鋼（ベーナイト鋼）、冷間圧延鋼帯（ＳＰＣＣ：Ｓｔｅｅｌ Ｐｌａｔｅ Ｃｏｌｄ Ｃｏｍｍｅｒｃｉａｌ）などによって構成される。
The
Ｕ字状を有するフレーム２１は、図２が示すように、互いに向かい合う第１内側面２１１及び第２内側面２１２と、第１外側面２１３及び第２外側面２１４とを有している。
The
続いて、発電部３０について説明する。発電部３０が有する磁歪素子３２は、フレーム２１に接合される部材である。ここでは、磁歪素子３２は、屈曲部Ｂと自由端部Ｅ１との間の、第１外側面２１３に接合されている。
Next, the
磁歪素子３２の形状は、特に限られないが平板形状であり、磁歪素子３２の大きさは、例えば、４ｍｍ×０．５ｍｍ×１６ｍｍ程度であるがこれに限られない。なお、本実施の形態においては、フレーム２１に接合される磁歪素子３２の平面であって、振動発電デバイス１が振動していない場合の当該平面と平行な面がｘｙ平面である。
Although the shape of the
磁歪素子３２は、磁歪材料によって構成されている。磁歪材料は、一例として、鉄ガリウム合金であるが、これに限られず、例えば、鉄アルミ合金であってもよいし、その他の材料であってもよい。
The
磁歪素子３２は、加振によって変形する素子である。本実施の形態においては、磁歪素子３２は、フレーム２１に接合されているためフレーム２１が振動すると、磁歪素子３２は変形する。
The
コイル３１は、フレーム２１が有する第１内側面２１１及び第１外側面２１３と磁歪素子３２とに巻かれている。コイル３１は、電磁誘導の法則により磁歪素子３２を通る磁力線の時間的変化に比例して電圧を発生させる。
The
コイル３１の材質は、一例として、銅であるが、特に限定されない。また、コイル３１の巻き数を変更することで、電圧の大きさを調整することができる。
The material of the
発電用磁石３３は、フレーム２１の第２内側面２１２に設けられている。発電用磁石３３は、一例として、永久磁石であるが、これに限られず電磁石であってもよい。発電用磁石３３からの磁力線が磁歪素子３２を通過する。
The
なお、図示されないが、振動発電デバイス１が磁石用台座を備え、第２内側面２１２に当該磁石用台座及び発電用磁石３３が順に積み重ねられてもよい。当該磁石用台座が設けられることで、発電用磁石３３を磁歪素子３２に近づけることができる。
Although not shown, the vibration
例えば、加振源装置２が振動するとともに、フレーム２１が振動する。このとき、フレーム２１において開状態と閉状態とが繰り返されて振動する場合には、フレーム２１に接合される磁歪素子３２には引張応力と圧縮応力とが交互に発生し、磁歪素子３２は伸長し又は収縮して変形する。
For example, the
このように、フレーム２１が振動すると、磁歪素子３２の磁力線は逆磁歪効果により増加又は減少し、コイル３１を貫く磁束密度も増加又は減少する。この磁束密度の時間的変化により、コイル３１に誘導電圧（又は誘導電流）が発生する。このように、発電部３０は、フレーム２１の振動により発電することができる。
Thus, when the
連結部材２２は、フレーム２１と端部錘６０とを接続する部材である。連結部材２２は、フレーム２１の自由端部Ｅ１に取り付けられている部材である。また、連結部材２２は、第１外側面２１３に取り付けられている部材でもある。連結部材２２は、例えば、Ｌ字ブラケットであるが、これに限られず、端部錘６０とフレーム２１との位置関係を固定できればどのような部材であってもよい。
The connecting
端部錘６０は、連結部材２２に取り付けられる錘である。端部錘６０は、フレーム２１の自由端部Ｅ１に連結部材２２を介して取り付けられる。端部錘６０が取り付けられることで、振動発電デバイス１の共振周波数が変化する。
The
本実施の形態においては、端部錘６０は、Ｌ字ブラケットである連結部材２２の固定端部Ｅ２方向（つまりｚ軸負方向）に延びる面に取り付けられているが、これに限られない。端部錘６０は、フレーム２１の自由端部Ｅ１側に連結部材２２を介さずに取り付けられてもよい。また、端部錘６０の質量及び大きさが変更可能に設けられているとよい。
In the present embodiment, the
本実施の形態においては、連結部材２２とフレーム２１とは、接着材料などにより接着されている、又は、ネジなどにより螺合されている。同様に、連結部材２２と端部錘６０とは、接着材料などにより接着されている、又は、ネジなどにより螺合されている。
In this embodiment, the connecting
第１錘８０は、フレーム２１における屈曲部Ｂと固定端部Ｅ２との間に設けられる錘である。第１錘８０は、フレーム２１の第２外側面２１４よりもｚ軸負側に設けられているが、これに限られず、フレーム２１における屈曲部Ｂと固定端部Ｅ２との間であれば第２内側面２１２よりもｚ軸正側に設けられてもよい。つまり、第１錘８０は、フレーム２１における屈曲部Ｂと固定端部Ｅ２との間であれば第２内側面２１２よりもｚ軸正側かつ第１内側面２１１よりｚ軸負側に設けられてもよい。
The
第１錘８０の形状は平板形状であり、図１が示すように第１錘８０はフレーム２１よりｙ軸正方向及び負方向に延びている。つまり、振動発電デバイス１の平面視で、第１錘８０は、フレーム２１と重ならない領域を有する。しかし、第１錘８０の形状は、これに限られない。また、振動発電デバイス１が振動しても第１錘８０が加振源装置２に接触しない程度の大きさである。
The shape of the
ここで、フレーム２１と第１錘８０との接続関係について図１～図３を用いてより詳細に説明する。図３は、本実施の形態に係るフレーム２１の平面図である。なお、図３には、位置関係を示すために、コイル３１が破線で示されている。
Here, the connection relationship between the
図１～図３が示すように、本実施の形態に係る振動発電デバイス１は２つのネジ７１及び２つのスペーサ８１をさらに備え、フレーム２１には４つの開口部７０が設けられている。２つのネジ７１のそれぞれは第１錘８０をフレーム２１に固定するための部材である。４つの開口部７０のうち２つの開口部７０にはそれぞれ当該２つのネジ７１が挿通される。つまり、本実施の形態に係るフレーム２１には、屈曲部Ｂと固定端部Ｅ２との間に、第１錘８０を固定するためのネジ７１が挿通される開口部７０（ここでは上記２つの開口部７０）が設けられている。
As shown in FIGS. 1 to 3, the vibration
２つのネジ７１によって、第１錘８０はフレーム２１に螺合して設けられている。なお、本実施の形態においては、４つの開口部７０は、いずれも切り欠きであるが、これに限られずフレーム２１を貫通する貫通孔であってもよい。
The
また、２つのスペーサ８１は、第１錘８０とフレーム２１とが直接接し難いように、第１錘８０とフレーム２１との間に隙間を設けるための部材である。２つのスペーサ８１のそれぞれは、フレーム２１と第１錘８０との間に設けられており、第１錘８０と同じく２つのネジ７１のそれぞれによってフレーム２１に螺合されている。２つのスペーサ８１のそれぞれは、例えば、ワッシャである。
The two
［事前検討］
次に、発明者が本発明に至るまでに行われた事前検討について説明する。
[Pre-study]
Next, the preliminary studies conducted by the inventors up to the present invention will be described.
ここでは、事前検討のために検討デバイス１ｘが用いられた。図４は、検討デバイス１ｘの側面図である。検討デバイス１ｘは、第１錘８０を備えていないこと、端部錘６０が取り付けられる位置、及び、フレーム２１の厚みが２ｍｍであることを除いて、本実施の形態に係る振動発電デバイス１と同等の構成を有する。なお、検討デバイス１ｘにおいて、端部錘６０は、Ｌ字ブラケットである連結部材２２のｚ軸正側に延びる面に取り付けられている。
Here, a
このような検討デバイス１ｘの発電効率（周波数特性）について説明する。図５は、検討デバイス１ｘの発電効率と検討デバイス１ｘが加振される周波数との関係性を説明する図である。より具体的には、図５は、検討デバイス１ｘが０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下の周波数で加振され、加振された周波数ごとの発電効率が測定された図である。
The power generation efficiency (frequency characteristics) of such a
このとき、検討デバイス１ｘは、ファンクションジェネレータで発生したホワイトノイズが与えられることで、加振される。なお、図５においては、縦軸が発電効率を示し、横軸が周波数を示している。発電効率として、検討デバイス１ｘに生じた電圧（Ｖ）を加振の加速度（ｍ／ｓ２）で割った値が用いられている。
At this time, the device under
図５が示すように、周波数ｆ１ａ、ｆ２ａ、ｆ３ａ及びｆ４ａのそれぞれにおいて、発電効率のピークが確認された。つまり、周波数ｆ１ａ、ｆ２ａ、ｆ３ａ及びｆ４ａで検討デバイス１ｘが加振されると、検討デバイス１ｘは、高い効率で電圧を発生させる。このような周波数ｆ１ａ、ｆ２ａ、ｆ３ａ及びｆ４ａは、検討デバイス１ｘにとって、感度の高い周波数である。
As shown in FIG. 5, peaks in power generation efficiency were confirmed at frequencies f1a, f2a, f3a, and f4a. That is, when the device under
周波数ｆ１ａ、ｆ２ａ、ｆ３ａ及びｆ４ａのそれぞれで加振された場合において、検討デバイス１ｘが共振する共振モード形状はそれぞれ異なる。有限要素法によって、周波数ｆ１ａ、ｆ２ａ、ｆ３ａ及びｆ４ａのそれぞれで加振された場合の、検討デバイス１ｘの共振モード形状が計算された結果について図６～図１３を用いて説明する。
The resonance mode shapes in which the device under
また、以下で説明される、周波数ｆ１ａ、ｆ２ａ、ｆ３ａ及びｆ４ａのそれぞれで検討デバイス１ｘが共振した共振モード形状を、第１共振モード形状Ｆ１、第２共振モード形状Ｆ２、第３共振モード形状Ｆ３及び第４共振モード形状Ｆ４とする。
Further, the resonance mode shapes in which the device under
図６～図１３のそれぞれは、検討デバイス１ｘの共振モード形状が示された図である。なお、図６～図１３においては、振動する前の状態での検討デバイス１ｘが二点鎖線で示され、振動している状態での検討デバイス１ｘが実線で示されている。
Each of FIGS. 6 to 13 is a diagram showing the resonant mode shapes of the device under study 1x. 6 to 13, the device under
図６は、検討デバイス１ｘの第１共振モード形状Ｆ１の一例が示された側面図である。図７は、検討デバイス１ｘの第１共振モード形状Ｆ１の他の一例が示された側面図である。図６及び図７が示すように、検討デバイス１ｘが周波数ｆ１ａで共振した場合には、フレーム２１の自由端部Ｅ１側が、他の部分に比べて大きく振動する。
FIG. 6 is a side view showing an example of the first resonance mode shape F1 of the device under
図８は、検討デバイス１ｘの第２共振モード形状Ｆ２の一例が示された側面図である。図９は、検討デバイス１ｘの第２共振モード形状Ｆ２の他の一例が示された側面図である。図８及び図９が示すように、検討デバイス１ｘが周波数ｆ２ａで共振した場合には、フレーム２１の屈曲部Ｂが、他の部分に比べて大きく振動する。
FIG. 8 is a side view showing an example of the second resonance mode shape F2 of the device under
図１０は、検討デバイス１ｘの第３共振モード形状Ｆ３の一例が示された側面図である。図１１は、検討デバイス１ｘの第３共振モード形状Ｆ３の他の一例が示された側面図である。図１０及び図１１が示すように、検討デバイス１ｘが周波数ｆ３ａで共振した場合には、フレーム２１の自由端部Ｅ１と屈曲部Ｂとの間の領域が、他の部分に比べて大きく振動する。
FIG. 10 is a side view showing an example of the third resonance mode shape F3 of the device under
図１２は、検討デバイス１ｘの第４共振モード形状Ｆ４の一例が示された側面図である。図１３は、検討デバイス１ｘの第４共振モード形状Ｆ４の他の一例が示された側面図である。図１２及び図１３が示すように、検討デバイス１ｘが周波数ｆ４ａで共振した場合には、フレーム２１の自由端部Ｅ１と屈曲部Ｂとの間の領域、及び、フレーム２１の固定端部Ｅ２と屈曲部Ｂとの間の領域が、他の部分に比べて大きく振動する。
FIG. 12 is a side view showing an example of the fourth resonance mode shape F4 of the device under
ここで、発明者は、図５において発電効率のピークを示す周波数のうち最も高い周波数である周波数ｆ４ａで検討デバイス１ｘが共振する第４共振モード形状Ｆ４に着目した。発明者は、高周波数の振動で大きな電圧を発生させることを目的として、第４共振モード形状Ｆ４における振動の腹点に錘を設ける着想に想到した。なお、当該腹点は固定端部Ｅ２と屈曲部Ｂとの間の領域であり、当該腹点に対応する節点は、固定端部Ｅ２及び屈曲部Ｂのそれぞれである。
Here, the inventor paid attention to the fourth resonance mode shape F4 in which the device under
このような事前検討及び着想に基づいた、フレーム２１の屈曲部Ｂと固定端部Ｅ２との間の領域（つまりは第４共振モード形状Ｆ４における振動の腹点）に第１錘８０を備える振動発電デバイス１について、以下、さらに行われた検証について説明する。
Vibration provided with the
［周波数特性］
次に、本実施の形態に係る振動発電デバイス１が備える第１錘８０の質量が変更された場合の周波数特性について、比較デバイスを用いて説明する。
[Frequency characteristic]
Next, frequency characteristics when the mass of the
比較デバイスは、第１錘８０を備えないことを除いて、振動発電デバイス１と同じ構成を備えるデバイスである。つまり、比較デバイスは、振動発電デバイス１の第１錘８０が０ｇの場合のデバイスである。
A comparison device is a device having the same configuration as the vibration
また、振動発電デバイス１においては、第１錘８０の質量が１１４ｇ及び１７１ｇである場合について説明する。なお、第１錘８０の質量が１１４ｇである振動発電デバイス１を、条件１の振動発電デバイス１、第１錘８０の質量が１７１ｇである振動発電デバイス１を、条件２の振動発電デバイス１と記載する場合がある。
Also, in the vibration
ここで、比較デバイス及び振動発電デバイス１について、発電効率（周波数特性）が計測された。図１４は、比較デバイス及び本実施の形態に係る振動発電デバイス１の発電効率と比較デバイス及び本実施の形態に係る振動発電デバイス１が加振される周波数との関係性を説明する図である。より具体的には、図１４は、比較デバイス及び振動発電デバイス１が０Ｈｚ以上２００Ｈｚ以下の周波数で加振され、加振された周波数ごとの発電効率が測定された図である。
Here, power generation efficiency (frequency characteristics) was measured for the comparative device and the vibration
図１４において、周波数ｆ１ｂ、ｆ２ｂ、ｆ３ｂ及びｆ４ｂのそれぞれにおいて、発電効率のピークが確認された。つまり、周波数ｆ１ｂ、ｆ２ｂ、ｆ３ｂ及びｆ４ｂで比較デバイス及び振動発電デバイス１が加振されると、比較デバイス及び振動発電デバイス１は、高い効率で電圧を発生させる。
In FIG. 14, peaks in power generation efficiency were confirmed at frequencies f1b, f2b, f3b, and f4b. That is, when the comparison device and the vibration
周波数ｆ１ｂ、ｆ２ｂ、ｆ３ｂ及びｆ４ｂのそれぞれで比較デバイス及び振動発電デバイス１が共振した共振モード形状が、第１共振モード形状Ｆ１、第２共振モード形状Ｆ２、第３共振モード形状Ｆ３及び第４共振モード形状Ｆ４に相当する。
The resonance mode shapes in which the comparison device and the vibration
なお例えば、図５が示す検討デバイス１ｘが第１共振モード形状Ｆ１で共振する周波数ｆ１ａと、図１４が示す比較デバイス及び振動発電デバイス１が第１共振モード形状Ｆ１で共振する周波数ｆ１ｂとは、値が異なる。つまり、同じ共振モード形状であっても、図５が示す周波数ｆ１ａ、ｆ２ａ、ｆ３ａ及びｆ４ａのそれぞれと、図１４が示す周波数ｆ１ｂ、ｆ２ｂ、ｆ３ｂ及びｆ４ｂのそれぞれとの値が異なる。この理由は、図５が示す検討デバイス１ｘと図１４が示す比較デバイス及び振動発電デバイス１とは、フレーム２１の厚みｄが異なるためである。
For example, the frequency f1a at which the
また、より詳細には、周波数ｆ４ｂは、周波数ｆ４１ｂ、ｆ４２ｂ及びｆ４３ｂを含む。周波数ｆ４１ｂは、比較デバイスが第４共振モード形状Ｆ４で共振する場合の共振周波数である。周波数ｆ４２ｂは、条件１の振動発電デバイス１が第４共振モード形状Ｆ４で共振する場合の共振周波数である。周波数ｆ４３ｂは、条件２の振動発電デバイス１が第４共振モード形状Ｆ４で共振する場合の共振周波数である。
Also, more specifically, frequency f4b includes frequencies f41b, f42b and f43b. The frequency f41b is the resonance frequency when the comparison device resonates with the fourth resonance mode shape F4. The frequency f42b is the resonance frequency when the vibration
ここで、図１４が示す、比較デバイス及び振動発電デバイス１が第１～第３共振モード形状Ｆ１～Ｆ３で振動する場合について説明する。この場合には、第１錘８０の質量に関わらず、周波数ｆ１ｂ～ｆ３ｂ及び発電効率は、一定である。
Here, the case where the comparison device and the vibration
さらに、比較デバイス及び振動発電デバイス１が第４共振モード形状Ｆ４で振動する場合について説明する。この場合には、第１錘８０が重いほど、周波数ｆ４ｂは低下する。つまり、周波数ｆ４１ｂ、ｆ４２ｂ及びｆ４３ｂの値は、この順に低下する。また、この場合には、第１錘８０が重いほど、発電効率は向上する。つまり、比較デバイス、条件１の振動発電デバイス１及び条件２の振動発電デバイス１の順に、発電効率が向上する。換言すると、比較デバイス、条件１の振動発電デバイス１及び条件２の振動発電デバイス１の順に、周波数ｆ４ｂにおける感度が向上する。
Furthermore, a case where the comparison device and the vibration
［電圧時間応答性］
さらに、比較デバイス及び本実施の形態に係る振動発電デバイス１の電圧の時間応答性について説明する。
[Voltage time response]
Furthermore, the voltage time response of the comparison device and the vibration
なお、比較デバイスの構成と、振動発電デバイス１の第１錘８０の質量とについては、［周波数特性］で説明した通りである。ここでは、比較デバイス及び振動発電デバイス１が、第１及び第４共振モード形状Ｆ１及びＦ４のそれぞれで振動する場合の電圧の時間応答性が示される。さらに、比較デバイス及び振動発電デバイス１のそれぞれが加振される加速度が変化した場合の影響についても説明する。
The configuration of the comparison device and the mass of the
まずは、第１共振モード形状Ｆ１の場合について説明する。図１５は、比較デバイスが第１共振モード形状Ｆ１で共振する場合の電圧の時間応答性を示す図である。図１６は、本実施の形態に係る条件１の振動発電デバイス１が第１共振モード形状Ｆ１で共振する場合の電圧の時間応答性を示す図である。図１７は、本実施の形態に係る条件２の振動発電デバイス１が第１共振モード形状Ｆ１で共振する場合の電圧の時間応答性を示す図である。
First, the case of the first resonance mode shape F1 will be described. FIG. 15 is a diagram showing voltage time response when the comparison device resonates in the first resonance mode shape F1. FIG. 16 is a diagram showing voltage time response when the vibration
図１５～図１７においては、縦軸が生じた電圧を示し、横軸が時間を示している。図１５～図１７では、比較デバイス及び振動発電デバイス１が０．０５Ｇ及び０．１０Ｇの加速度で加振された場合の電圧の時間応答性が示されている。また、比較デバイス、条件１の振動発電デバイス１及び条件２の振動発電デバイス１が第１共振モード形状Ｆ１で共振する場合の周波数ｆ１ｂはいずれも、６．９Ｈｚである。
In FIGS. 15-17, the vertical axis indicates the voltage produced and the horizontal axis indicates time. 15 to 17 show voltage time responsiveness when the comparative device and the vibration
図１４、及び、図１５～図１７が示すように、比較デバイス及び振動発電デバイス１が第１共振モード形状Ｆ１で振動する場合には、共振周波数は周波数ｆ１ｂで一定である。また、図１５～図１７が示すように、第１錘８０の質量が変化した場合及び加速度が変化した場合のいずれにおいても、生じた電圧に大きな変化は確認されない。
As shown in FIGS. 14 and 15 to 17, when the comparison device and the vibration
続いて、第４共振モード形状Ｆ４の場合について説明する。図１８は、比較デバイスが第４共振モード形状Ｆ４で共振する場合の電圧の時間応答性を示す図である。図１９は、本実施の形態に係る条件１の振動発電デバイス１が第４共振モード形状Ｆ４で共振する場合の電圧の時間応答性を示す図である。図２０は、本実施の形態に係る条件２の振動発電デバイス１が第４共振モード形状Ｆ４で共振する場合の電圧の時間応答性を示す図である。
Next, the case of the fourth resonance mode shape F4 will be described. FIG. 18 is a diagram showing voltage time responsiveness when the comparison device resonates in the fourth resonance mode shape F4. FIG. 19 is a diagram showing voltage time responsiveness when the vibration
図１８～図２０では、比較デバイス及び振動発電デバイス１が０．０５Ｇ、０．１０Ｇ、０．２０Ｇ及び０．３０Ｇの加速度で加振された場合の電圧の時間応答性が示されている。また、比較デバイス、条件１の振動発電デバイス１及び条件２の振動発電デバイス１が第４共振モード形状Ｆ４で共振する場合の周波数ｆ４１ｂ、ｆ４２ｂ及びｆ４３ｂはそれぞれ、１１２．２Ｈｚ、８８．１Ｈｚ及び８１．９Ｈｚである。
18 to 20 show voltage time responsiveness when the comparative device and the vibration
図１８～図２０が示すように、比較デバイス及び振動発電デバイス１のそれぞれがいずれの加速度で加振された場合でも、比較デバイス、条件１の振動発電デバイス１及び条件２の振動発電デバイス１の順に、生じた電圧が大きくなる。つまり、第１錘８０の質量が重くなると、電圧が大きくなる。
As shown in FIGS. 18 to 20, even when the comparison device and the vibration
また、図２０が示すように、最も重い質量の第１錘８０を備える条件２の振動発電デバイス１は、小さい加速度（０．０５Ｇ）で加振された場合でも±３Ｖ程度の大きな電圧を発生させる。また、条件２の振動発電デバイス１は、大きな加速度（０．３０Ｇ）で加振された場合では、±１１Ｖ程度のさらに大きな電圧を発生させる。
Further, as shown in FIG. 20, the vibration
［実施の形態の変形例１］
以下、実施の形態の変形例１に係る振動発電デバイス１ａの構成例について図２１を用いて説明する。
[
A configuration example of the vibration
図２１は、本変形例に係る振動発電デバイス１ａの側面図である。
FIG. 21 is a side view of a vibration
本変形例に係る振動発電デバイス１ａは、主に、以下の１点を除いては、実施の形態に係る振動発電デバイス１と同じ構成を有する。具体的に１点とは、振動発電デバイス１ａは、さらに、周波数調整部材１０を備える点である。つまり、本変形例に係る振動発電デバイス１ａは、フレーム２１と、発電部３０と、連結部材２２と、第１錘８０と、端部錘６０と、周波数調整部材１０と、２つのネジ７１と、２つのスペーサ８１とを備える。
A vibration
周波数調整部材１０は、加振源装置２とフレーム２１との間に設けられる部材である。周波数調整部材１０は、加振源装置２のｚ軸正側に固定して接続されている。なお、振動発電デバイス１ａは、ネジ７２をさらに備える。フレーム２１に設けられた４つの開口部７０のうちネジ７１が挿通されていない開口部７０に挿通されたネジ７２によって、周波数調整部材１０は、フレーム２１と螺合されている。つまり、周波数調整部材１０とフレーム２１とは、固定して接続されている。
The
また、本変形例においては、フレーム２１における第１錘８０が取り付けられる箇所と固定端部Ｅ２との間の領域を所定領域とする。所定領域は、例えば、ネジ７２が挿通された開口部７０が設けられている領域である。つまり、周波数調整部材１０は、フレーム２１の所定領域と固定して接続されている。
In addition, in this modification, the area between the fixed end E2 and the portion of the
このため、振動発電デバイス１ａが加振により振動する場合に、フレーム２１の所定領域は、振動しない。つまり、周波数調整部材１０は、所定領域の振動を抑制するための部材でもある。
Therefore, when the vibration
ここで、実施の形態１に係る振動発電デバイス１と、本変形例に係る振動発電デバイス１ａとを比較する。周波数調整部材１０を備えない振動発電デバイス１が振動する場合には、固定端部Ｅ２から屈曲部Ｂまでの振動する領域の長さは、図２１が示すように、長さＬ１である。一方で、周波数調整部材１０を備える振動発電デバイス１ａが振動する場合には、固定端部Ｅ２から屈曲部Ｂまでの振動する領域の長さは、図２１が示すように、長さＬ２である。つまり、フレーム２１の所定領域が周波数調整部材１０によって固定されることで、固定端部Ｅ２から屈曲部Ｂまでの振動する領域の長さが長さＬ１から長さＬ２に短くなる。
Here, the vibration
このように、振動する領域の長さが短くなることによって、振動発電デバイス１ａが第４共振モード形状Ｆ４で共振する場合の周波数が、さらに高くなる。つまりは、より高周波数の振動で大きな電圧を発生させることができる振動発電デバイス１ａが実現される。
By shortening the length of the vibrating region in this way, the frequency at which the vibration
［実施の形態の変形例２］
以下、実施の形態の変形例２に係る振動発電デバイスの構成例について図２２を用いて説明する。
[
A configuration example of the vibration power generation device according to
図２２は、本変形例に係る振動発電デバイスが備えるフレーム２１ｂの平面図である。
FIG. 22 is a plan view of a
本変形例に係る振動発電デバイスは、主に、以下の２点を除いては、実施の形態に係る振動発電デバイス１と同じ構成を有する。具体的に２点とは、実施の形態の変形例２に係る振動発電デバイスがフレーム２１にかえてフレーム２１ｂを備える点、及び、実施の形態の変形例２に係る振動発電デバイスが備える発電部が磁歪素子３２にかえて磁歪素子３２ｂを備える点である。
The vibration power generation device according to this modification mainly has the same configuration as the vibration
図２２が示すように、本変形例に係るフレーム２１ｂは、固定端部Ｅ２と屈曲部Ｂとの間に、固定端部Ｅ２と屈曲部Ｂとの間のフレーム２１ｂのｙ軸方向の幅が平面視で細くなるようにフレーム２１ｂが湾曲する湾曲部Ｃ３及び湾曲部Ｃ４を有する。つまり、湾曲部Ｃ３及びＣ４が設けられることで、固定端部Ｅ２から屈曲部Ｂまでのフレーム２１ｂにおいてｙ軸方向の長さが短い領域（つまりはくびれた領域）が生じている。
As shown in FIG. 22, in the
また、本変形例に係るフレーム２１ｂは、屈曲部Ｂと自由端部Ｅ１との間に、屈曲部Ｂと自由端部Ｅ１との間のフレーム２１ｂのｙ軸方向の幅が平面視で細くなるようにフレーム２１ｂが湾曲する湾曲部Ｃ５及び湾曲部Ｃ６を有する。つまり、湾曲部Ｃ５及びＣ６が設けられることで、屈曲部Ｂから自由端部Ｅ１までのフレーム２１ｂにおいてｙ軸方向の長さが短い領域（つまりはくびれた領域）が生じている。なお、フレーム２１ｂのｙ軸方向とは、フレーム２１ｂの短手方向であるとも言える。つまりフレーム２１ｂのｘ軸方向がフレーム２１ｂの長手方向である。
Further, in the
さらに、図２２が示すように、本変形例に係る磁歪素子３２ｂは、磁歪素子３２ｂのｙ軸方向の幅が平面視で細くなるように磁歪素子３２ｂが湾曲する湾曲部Ｃ１及び湾曲部Ｃ２を有する。湾曲部Ｃ１及びＣ２が設けられることで、磁歪素子３２ｂにおいてｙ軸方向の長さが短い領域（つまりはくびれた領域）が生じている。
Further, as shown in FIG. 22, the
図２２が示すように、フレーム２１ｂの屈曲部Ｂと自由端部Ｅ１との間の領域、及び、磁歪素子３２ｂが重なるように、湾曲部Ｃ１～Ｃ４が設けられている。
As shown in FIG. 22, curved portions C1 to C4 are provided so as to overlap the area between the bent portion B and the free end portion E1 of the
このようなくびれた領域が設けられることで、本変形例に係る振動発電デバイスが第４共振モード形状Ｆ４で共振する場合に、フレーム２１ｂ及び磁歪素子３２ｂの変形が生じやすくなる。このため、本変形例に係る振動発電デバイスは、より大きな電圧を発生させることができる。
By providing such a constricted region, deformation of the
なお、くびれた領域におけるｙ軸方向の幅は、短いほどフレーム２１ｂ及び磁歪素子３２ｂの変形が生じやすくなり、長いほど振動発電デバイスが破壊され難くなる。
Note that the shorter the width of the constricted region in the y-axis direction, the easier it is for the
［実施の形態の変形例３］
以下、実施の形態の変形例３に係る振動発電デバイス１ｃの構成例について図２３及び図２４を用いて説明する。
[Modification 3 of Embodiment]
A configuration example of the vibration
図２３は、本変形例に係る振動発電デバイス１ｃの平面図である。図２４は、本変形例に係る振動発電デバイス１ｃの側面図である。
FIG. 23 is a plan view of a vibration
本変形例に係る振動発電デバイス１ｃは、主に、以下の１点を除いては、実施の形態に係る振動発電デバイス１と同じ構成を有する。具体的に１点とは、振動発電デバイス１ｃは、さらに、第２錘９０を備える点である。つまり、本変形例に係る振動発電デバイス１ｃは、フレーム２１と、発電部３０と、連結部材２２と、第１錘８０と、端部錘６０と、２つのネジ７１と、２つのスペーサ８１と、２つの第２錘９０とを備える。
A vibration
２つの第２錘９０のそれぞれは、第１錘８０と接続される錘である。２つの第２錘９０のそれぞれは、平板形状である第１錘８０のｚ軸正側に配置されている。図２３が示すように、２つの第２錘９０の一方はフレーム２１よりもｙ軸正側に、２つの第２錘９０の他方はフレーム２１よりもｙ軸負側に配置されている。第２錘９０は、追加の錘であるともいえる。
Each of the two
上記実施の形態の図１４及び図１８～図２０で示したように、第１錘８０の質量が重くなると、生じる電圧が大きくなる。このため、振動発電デバイス１ｃが追加の錘である第２錘９０を備えることで、生じる電圧がより大きくなる。つまりは、高周波数の振動でより大きな電圧を発生させることができる振動発電デバイス１ｃが実現される。また、振動発電デバイス１ｃが追加の錘である第２錘９０を備えることで、振動発電デバイス１ｃが第４共振モード形状Ｆ４で共振する周波数ｆ４ｂを制御することができる。
As shown in FIGS. 14 and 18 to 20 of the above embodiment, as the mass of the
なお、本変形例においては、第２錘９０は、第１錘８０のｚ軸正側に配置されたがこれに限られず、第１錘８０と接続されることができればどのような位置であってもよい。また、第２錘９０の数は、２つに限られず、１つでもよく、３つ以上であってもよい。
In this modified example, the
［実施の形態の変形例４］
以下、実施の形態の変形例４に係る振動発電デバイス１ｄの構成例について図２５及び図２６を用いて説明する。
[
A configuration example of the vibration
図２５は、本変形例に係る振動発電デバイス１ｄの平面図である。図２６は、本変形例に係る振動発電デバイス１ｄの側面図である。
FIG. 25 is a plan view of a vibration
本変形例に係る振動発電デバイス１ｄは、主に、以下の１点を除いては、実施の形態の変形例３に係る振動発電デバイス１ｃと同じ構成を有する。具体的に１点とは、振動発電デバイス１ｄにおいては第２錘９０ｄが磁性体材料によって構成されフレーム２１を覆う形状を有する点である。つまり、本変形例に係る振動発電デバイス１ｄは、フレーム２１と、発電部３０と、連結部材２２と、第１錘８０と、端部錘６０と、２つのネジ７１と、２つのスペーサ８１と、第２錘９０ｄとを備える。
A vibration
第２錘９０ｄは、第１錘８０と接続される錘である。第２錘９０ｄの形状は、ｘ軸負側からｘ軸正側に見ると、Ｕ字状を有する。第１錘８０と第２錘９０ｄとによって、フレーム２１及び発電部３０が囲われている。
The
また、第２錘９０ｄは、磁性体材料によって構成されている。より具体的には、第２錘９０ｄは、強磁性体材料を含むとよく、例えば、鉄、コバルト及びニッケルなどを含むとよい。
Also, the
このような第２錘９０ｄが設けられることで、振動発電デバイス１ｄにおける磁束が第２錘９０ｄを通る。つまり、第２錘９０ｄは、磁路として利用される。
By providing such a
振動発電デバイス１ｄが第２錘９０ｄを備えることで、新たな磁路が形成されるため、振動発電デバイス１ｄはより大きな電圧を発生させることができる。また、第１錘８０と第２錘９０ｄとによってフレーム２１及び発電部３０が囲われていることから、フレーム２１及び発電部３０が保護される。つまり、振動発電デバイス１ｄが使用される場合に、フレーム２１及び発電部３０が破壊され難くなる。
Since a new magnetic path is formed by providing the
［実施の形態の変形例５］
以下、実施の形態の変形例５に係る振動発電デバイス１ｅの構成例について図２７を用いて説明する。
[
A configuration example of a vibration
図２７は、本変形例に係る振動発電デバイス１ｅの側面図である。
FIG. 27 is a side view of a vibration
本変形例に係る振動発電デバイス１ｅは、主に、以下の１点を除いては、実施の形態に係る振動発電デバイス１と同じ構成を有する。具体的に１点とは、振動発電デバイス１ｅは、連結部材２２及び端部錘６０を備えず、支持部材４０を備える点である。つまり、本変形例に係る振動発電デバイス１ｅは、フレーム２１と、発電部３０と、第１錘８０と、２つのネジ７１と、２つのスペーサ８１と、支持部材４０とを備える。
A vibration
支持部材４０は、フレーム２１の自由端部Ｅ１と固定端部Ｅ２とを接続する部材であり、フレーム２１の自由端部Ｅ１の振動を抑制するために、自由端部Ｅ１を支持する部材である。
The
これにより、振動発電デバイス１ｅが第４共振モード形状Ｆ４で共振し易くなる。従って、振動発電デバイス１ｅは、高周波数の振動でより大きな電圧を発生させることができる。
This makes it easier for the vibration
なお、本変形例においては、フレーム２１の自由端部Ｅ１の振動が抑制されるため、振動発電デバイス１ｅが第１共振モード形状Ｆ１で共振し難くなる。
In this modified example, the vibration of the free end portion E1 of the
［まとめなど］
以上まとめると、本実施の形態に係る振動発電デバイス１は、発電部３０と、フレーム２１と、第１錘８０と、を備える。発電部３０は、加振によって変形する磁歪素子３２を有する。フレーム２１は、固定端部Ｅ２及び自由端部Ｅ１を有しかつ形状がＵ字状又はＶ字状を有するフレーム２１であって、Ｕ字状又はＶ字状の屈曲部Ｂと自由端部Ｅ１との間に磁歪素子３２が接合される。第１錘８０は、フレーム２１における屈曲部Ｂと固定端部Ｅ２との間に設けられる。
[Summary, etc.]
In summary, the vibration
このように、本実施の形態に係る振動発電デバイス１は、振動発電デバイス１が高周波数で共振する第４共振モード形状Ｆ４における振動の腹点であるフレーム２１の屈曲部Ｂと固定端部Ｅ２との間に、第１錘８０を備えている。このため、図２０が示すように、振動発電デバイス１は、周波数８１．９Ｈｚという高周波数の振動で、±３Ｖ～±１１Ｖ程度の電圧を発生させることができる。つまりは、高周波数の振動で大きな電圧を発生させることができる振動発電デバイス１が実現されている。より具体的には、振動発電デバイス１を小型化することなく、振動発電デバイス１が第１錘８０を備えることによって、より高周波数の振動で大きな電圧を発生させることができる。
As described above, the vibration
さらに、本実施の形態においては、第１錘８０の質量が重いほど、電圧が向上し、感度も向上する。また、第１錘８０の質量を変化させることで、振動発電デバイス１が第４共振モード形状Ｆ４で共振する周波数ｆ４ｂを制御することができる。
Furthermore, in the present embodiment, the heavier the mass of the
本実施の形態に係る振動発電デバイス１は、さらに、フレーム２１と第１錘８０との間に設けられるスペーサ８１を備える。
Vibration
これにより、フレーム２１と第１錘８０との間に隙間が生じ、つまりは、フレーム２１と第１錘８０とが直接接し難くなる。よって、フレーム２１の振動が起こった際に、第１錘８０に接触してフレーム２１の振動が弱められることが抑制される。このため、高周波数の振動でより大きな電圧を発生させることができる振動発電デバイス１が実現される。
As a result, a gap is created between the
本実施の形態においては、フレーム２１には、第１錘８０を固定するためのネジ７１が挿通される開口部７０が設けられている。
In this embodiment, the
これにより、第１錘８０がフレーム２１に設けられることが容易に行われる。
This facilitates the provision of the
また、実施の形態の変形例１では、フレーム２１における第１錘８０が取り付けられる箇所と固定端部Ｅ２との間の領域を所定領域とする。実施の形態の変形例１に係る振動発電デバイス１ａは、さらに、所定領域の振動を抑制する周波数調整部材１０を備える。
Further, in
これにより、実施の形態の変形例１が示すように、振動する領域の長さが短くなることによって、振動発電デバイス１ａが第４共振モード形状Ｆ４で共振する場合の周波数が、さらに高くなる。つまりは、より高周波数の振動で大きな電圧を発生させることができる振動発電デバイス１ａが実現される。
As a result, as shown in
また、実施の形態の変形例３に係る振動発電デバイス１ｃは、第１錘８０と接続される第２錘９０をさらに備える。
Moreover, the vibration
実施の形態の変形例３が示すように、振動発電デバイス１ｃが追加の錘である第２錘９０を備えることで、生じる電圧がより大きくなる。つまりは、高周波数の振動でより大きな電圧を発生させることができる振動発電デバイス１ｃが実現される。
As shown in Modification 3 of the embodiment, the vibration
また、本実施の形態に係る振動発電デバイス１は、発電部３０と、フレーム２１と、を備える。発電部３０は、加振によって変形する磁歪素子３２を有する。フレーム２１は、固定端部Ｅ２及び自由端部Ｅ１を有しかつ形状がＵ字状又はＶ字状を有するフレーム２１であって、Ｕ字状又はＶ字状の屈曲部Ｂと自由端部Ｅ１との間に磁歪素子３２が接合される。フレーム２１には、屈曲部Ｂと固定端部Ｅ２との間に、第１錘８０を固定するためのネジ７１が挿通される開口部７０が設けられている。
Moreover, the vibration
このような振動発電デバイス１が第１錘８０を備える場合には、第１錘８０は、フレーム２１における屈曲部Ｂと固定端部Ｅ２との間に設けられることとなる。つまりは、振動発電デバイス１は、振動発電デバイス１が高周波数で共振する第４共振モード形状Ｆ４における振動の腹点であるフレーム２１の屈曲部Ｂと固定端部Ｅ２との間に、第１錘８０を備えていることとなる。このため、図２０が示すように、振動発電デバイス１は、周波数８１．９Ｈｚという高周波数の振動で、±３Ｖ～±１１Ｖ程度の電圧を発生させることができる。つまりは、高周波数の振動で大きな電圧を発生させることができる振動発電デバイス１が実現されている。より具体的には、振動発電デバイス１を小型化することなく、振動発電デバイス１が第１錘８０を備えることによって、より高周波数の振動で大きな電圧を発生させることができる。
When such a vibration
（その他の実施の形態）
以上、本発明に係る振動発電デバイスについて、実施の形態及び変形例に基づいて説明したが、本発明は、これらの実施の形態及び変形例に限定されるものではない。本発明の主旨を逸脱しない限り、当業者が思いつく各種変形を実施の形態に施したものや、実施の形態及び変形例における一部の構成要素を組み合わせて構築される別の形態も、本発明の範囲に含まれる。
(Other embodiments)
Although the vibration power generation device according to the present invention has been described above based on the embodiments and modifications, the present invention is not limited to these embodiments and modifications. As long as it does not deviate from the gist of the present invention, various modifications that can be made by those skilled in the art can be applied to the embodiments, and other forms constructed by combining some of the constituent elements of the embodiments and modifications can also be applied to the present invention. included in the range of
また、上記の実施の形態は、特許請求の範囲又はその均等の範囲において種々の変更、置き換え、付加、省略などを行うことができる。 In addition, the above embodiments can be modified, replaced, added, omitted, etc. in various ways within the scope of claims or equivalents thereof.
本発明は、高電圧を発生させることができる振動発電デバイスとして、センサなどと共に機械装置などに取り付けられ、機械装置の異常などを検知するための電源として利用することができる。 INDUSTRIAL APPLICABILITY The present invention can be used as a vibration power generation device capable of generating high voltage, attached to a mechanical device together with a sensor, etc., and used as a power source for detecting an abnormality in the mechanical device.
１、１ａ、１ｃ、１ｄ、１ｅ 振動発電デバイス
１ｘ 検討デバイス
２ 加振源装置
１０ 周波数調整部材
２１、２１ｂ フレーム
２２ 連結部材
３０ 発電部
３１ コイル
３２、３２ｂ 磁歪素子
３３ 発電用磁石
４０ 支持部材
６０ 端部錘
７０ 開口部
７１、７２ ネジ
８０ 第１錘
８１ スペーサ
９０、９０ｄ 第２錘
２１１ 第１内側面
２１２ 第２内側面
２１３ 第１外側面
２１４ 第２外側面
Ｂ 屈曲部
Ｃ１、Ｃ２、Ｃ３、Ｃ４、Ｃ５、Ｃ６ 湾曲部
ｄ 厚み
Ｅ１ 自由端部
Ｅ２ 固定端部
Ｌ１、Ｌ２ 長さ
1, 1a, 1c, 1d, 1e Vibration
Claims (6)
固定端部及び自由端部を有しかつ形状がＵ字状又はＶ字状を有するフレームであって、前記Ｕ字状又は前記Ｖ字状の屈曲部と前記自由端部との間に前記磁歪素子が接合されるフレームと、
前記フレームにおける前記屈曲部と前記固定端部との間に設けられる第１錘と、を備える
振動発電デバイス。 a power generation unit having a magnetostrictive element deformed by excitation;
A frame having a fixed end and a free end and having a U-shaped or V-shaped shape, wherein the magnetostrictive frame is formed between the U-shaped or V-shaped bent portion and the free end. a frame to which the element is joined;
and a first weight provided between the bent portion and the fixed end portion of the frame.
請求項１に記載の振動発電デバイス。 The vibration power generation device according to claim 1, further comprising a spacer provided between said frame and said first weight.
請求項１又は２に記載の振動発電デバイス。 The vibration power generation device according to claim 1 or 2, wherein the frame is provided with an opening through which a screw for fixing the first weight is inserted.
さらに、前記所定領域の振動を抑制する周波数調整部材を備える
請求項１～３のいずれか１項に記載の振動発電デバイス。 When the area between the fixed end portion and the portion of the frame where the first weight is attached is the predetermined area,
The vibration power generation device according to any one of claims 1 to 3, further comprising a frequency adjustment member that suppresses vibration in the predetermined area.
請求項１～４のいずれか１項に記載の振動発電デバイス。 The vibration power generation device according to any one of claims 1 to 4, further comprising a second weight connected to the first weight.
固定端部及び自由端部を有しかつ形状がＵ字状又はＶ字状を有するフレームであって、前記Ｕ字状又は前記Ｖ字状の屈曲部と前記自由端部との間に前記磁歪素子が接合されるフレームと、を備え、
前記フレームには、前記屈曲部と前記固定端部との間に、第１錘を固定するためのネジが挿通される開口部が設けられている
振動発電デバイス。 a power generation unit having a magnetostrictive element deformed by excitation;
A frame having a fixed end and a free end and having a U-shaped or V-shaped shape, wherein the magnetostrictive frame is formed between the U-shaped or V-shaped bent portion and the free end. a frame to which the element is bonded;
The vibration power generation device, wherein the frame is provided with an opening through which a screw for fixing the first weight is inserted between the bent portion and the fixed end portion.
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