JP5414762B2 - 振動発電ユニット、振動発電装置、及び、振動発電機 - Google Patents
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Description
また、外部接続端子と、前記外部接続端子を保持する外枠保持体と、を含む外枠体と、上記の振動発電装置と、前記振動発電装置を挟むように、前記外枠体と前記振動発電装置の間に一対で介装される外枠バネ体と、を備えた、振動発電機が提供される。
好ましくは、前記振動発電装置の各ユニット外部端子は、各外枠バネ体を介して、各外部接続端子に電気的に接続されている。
好ましくは、前記外枠バネ体は、圧縮コイルバネ又は引張コイルバネ、円錐コイルバネ、渦巻きバネのうち何れかである。
図4に示すように、外枠体2は、一対の外部接続端子15と、一対の外部接続端子15を保持する外枠保持体16と、によって構成されている(図1及び図2を併せて参照)。一対の外部接続端子15は、振動発電機1によって生成された電気エネルギーを振動発電機1から取り出す際に、図示しない電気線が接続される端子である。一対の外部接続端子15の一方は第1の交流出力端子であり、他方は第2の交流出力端子である。外枠保持体16は、薄肉筒体17と、一対の筒体閉塞板18と、一対の連結リング19と、によって構成されている。一対の筒体閉塞板18は、薄肉筒体17の各開口端を閉塞するものである。各筒体閉塞板18は、各連結リング19を介して薄肉筒体17に取り付けられている。各筒体閉塞板18には、各外部接続端子15が保持されている。各外部接続端子15は、各筒体閉塞板18の内面18aに取り付けられると共に、部分的に外枠体2の外部へと露出している(図1及び図2を併せて参照)。
図5に示すように、本実施形態において各外枠バネ体3としては、コイルバネが採用されている。外枠バネ体3は、例えば図2に示すように常に圧縮状態とされる。従って、外枠バネ体3としては、詳しくは、圧縮コイルバネが採用されている。しかし、これに代えて、引張コイルバネや円錐コイルバネ、渦巻きバネであってもよい。外枠バネ体3の素材としては、高コストになるが高い導電率を有する燐青銅が採用されている。しかし、これに代えて、ステンレスやバネ鋼であってもよい。そして、一対の外枠バネ体3は、図3に示すように振動発電装置4を長手方向Lで挟むように、外枠体2と振動発電装置4の間に介装されている。
図7に示すように、一対の振動源側ユニット7は同一構造とされている。各振動源側ユニット7は、可動側ユニット収容体20とユニットバネ体収容蓋21を主たる要素として構成されている。
図8に示すように、本実施形態において各ユニットバネ体8としては、コイルバネが採用されている。ユニットバネ体8は、例えば図6に示すように常に圧縮状態とされる。従って、ユニットバネ体8としては、詳しくは、圧縮コイルバネが採用されている。しかし、これに代えて、引張コイルバネや円錐コイルバネ、渦巻きバネであってもよい。ユニットバネ体8の素材としては、高コストになるが高い導電率を有する燐青銅が採用されている。しかし、これに代えて、ステンレスやバネ鋼であってもよい。そして、一対のユニットバネ体8は、図6に示すように一対の可動側ユニット9を長手方向Lで挟むように、振動源側ユニット7と可動側ユニット9の間に介装されている。
図9に示すように、一対の可動側ユニット9は、軸体6を介して相互に連結されている。各可動側ユニット9は、振動源側ユニット7に対して長手方向Lに相対的に移動可能であって、発電コイル50と、発電コイル50を保持する絶縁性のボビン51(可動側保持体)と、によって構成されている。ボビン51は、コイル保持部52と、軸体固定部53と、によって構成されている。コイル保持部52は、長手方向Lを軸とする筒体である。コイル保持部52の外周に発電コイル50が形成されている。軸体固定部53は、コイル保持部52の先端方向側の開口を閉塞する有孔円盤であって、その中心には軸体取り付け孔54が形成されている。そして、ボビン51の軸体取り付け孔54には、軸体6の端部が固定されている。軸体固定部53の内周端部53aにはワッシャ55が配置されており、発電コイル50の電気線Wの一端Waはワッシャ55に接続している。一方、発電コイル50の電気線Wの他端Wbは軸体6に接続している。従って、一対の可動側ユニット9の発電コイル50の電気線Wの他端Wb同士は、軸体6を介して電気的に接続している。一対の発電コイル50は、直列に連結されている。
ここで、図10を参照しつつ、発電コイル50とユニットバネ体収容蓋21の間の導電経路について説明する。図10において、発電コイル50の電気線Wの一端Waは、ワッシャ55に接続している。ワッシャ55には、ユニットバネ体8が接触している。ユニットバネ体8には、バネ押え40が接触している。バネ押え40の進退ロッド44のオネジと、ユニットバネ体収容蓋21のロッド貫通孔39aのメネジと、が噛み合っている。従って、発電コイル50の電気線Wの一端Waは、ワッシャ55と、ユニットバネ体8と、バネ押え40と、を順に介して、ユニットバネ体収容蓋21に電気的に接続されている。
以上の構成で、振動源の振動により図1の振動発電機1が長手方向Lに振動すると、図3に示す外枠バネ体3とユニットバネ体8の存在により、図6に示す可動側ユニット9は振動源側ユニット7に対して相対的に長手方向Lで強く振動する。すると、図7に示す振動源側ユニット7の可動側ユニット収容体20の磁気ギャップg内の磁束を切るように、図9に示す可動側ユニット9の発電コイル50が往復運動する。そしてこのとき、電磁誘導の原理により、発電コイル50には例えばV1[V]の交流電圧が発生する。本実施形態においては、一対の発電コイル50が直列に接続しているので、図2に示す一対の外部接続端子15間には、V1×2[V]の交流電圧が発生することになる。後は、一対の外部接続端子15に図示しない電気線を接続して、振動発電機1から電気エネルギーを適宜に取り出せばよい。
2 外枠体
3 外枠バネ体
4 振動発電装置
5 振動発電ユニット
6 軸体
7 振動源側ユニット
8 ユニットバネ体
9 可動側ユニット
15 外部接続端子
16 外枠保持体
17 薄肉筒体
18 筒体閉塞板
18a 内面
19 連結リング
20 可動側ユニット収容体
21 ユニットバネ体収容蓋(ユニット外部端子、振動源側保持体)
22 ヨーク(振動源側保持体、振動源側保持体)
23 永久磁石
24 ポールピース
24a 外周面
25 薄肉筒部
25a 内周面
26 底部
30 軸体貫通孔
31 ブッシュ
35 蓋部
35a 外周端部
35b 内周端部
36 ユニットバネ体収容部
37 ブッシュ
38 収容筒部
39 閉塞部
39a ロッド貫通孔
40 バネ押え(振動源側保持体)
41 ナット
42 ワッシャ(ユニット外部端子)
43 バネ押え本体
44 進退ロッド
45 ワッシャ
50 発電コイル
51 ボビン(可動側保持体)
52 コイル保持部
53 軸体固定部
54 軸体取り付け孔
53a 内周端部
55 ワッシャ
L 長手方向
R 径方向
D 磁気回路
W 電気線
Wa 一端
Wb 他端
X 電気線
g 磁気ギャップ
Claims (4)
- 永久磁石と、ユニット外部端子と、前記永久磁石と前記ユニット外部端子を保持する振動源側保持体と、を含む振動源側ユニットと、
発電コイルと、前記発電コイルを保持する可動側保持体と、を含み、前記振動源側ユニットに対して相対的に移動可能な可動側ユニットと、
前記振動源側ユニットと前記可動側ユニットの間に介装されるユニットバネ体と、
を備え、
前記振動源側ユニットは、前記可動側ユニットよりも振動源側に配置されており、
前記可動側ユニットの前記発電コイルの一端は、前記ユニットバネ体を介して、前記振動源側ユニットの前記ユニット外部端子に電気的に接続され、
前記ユニットバネ体は、圧縮コイルバネ又は引張コイルバネ、円錐コイルバネ、渦巻きバネのうち何れかである振動発電ユニットを一対で備え、
前記振動源側ユニット同士は相互に結合しており、
前記可動側ユニット同士は軸体を介して相互に連結しており、
前記可動側ユニットの前記発電コイルの他端同士は、前記軸体を介して、相互に電気的に接続されている、
振動発電装置。 - 外部接続端子と、前記外部接続端子を保持する外枠保持体と、を含む外枠体と、
請求項1に記載の振動発電装置と、
前記振動発電装置を挟むように、前記外枠体と前記振動発電装置の間に一対で介装される外枠バネ体と、
備えた、
振動発電機。 - 請求項2に記載の振動発電機であって、
前記振動発電装置の各ユニット外部端子は、各外枠バネ体を介して、各外部接続端子に電気的に接続されている、
振動発電機。 - 請求項2又は3に記載の振動発電機であって、
前記外枠バネ体は、圧縮コイルバネ又は引張コイルバネ、円錐コイルバネ、渦巻きバネのうち何れかである、
振動発電機。
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