JP5878582B2

JP5878582B2 - タイヤ内発電装置

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Publication number: JP5878582B2
Application number: JP2014078427A
Authority: JP
Inventors: 彰小早川
Original assignee: Bridgestone Corp
Current assignee: Bridgestone Corp
Priority date: 2009-03-13
Filing date: 2014-04-07
Publication date: 2016-03-08
Anticipated expiration: 2030-03-11
Also published as: EP2408091B1; JPWO2010104156A1; EP2408091A1; US8674528B2; EP2408091A4; JP5547713B2; US20110316290A1; WO2010104156A1; JP2014161220A

Description

本発明は、高電力を得ることの可能なタイヤ内発電装置に関する。

タイヤ内の温度や圧力を検出するＴＰＭＳ(タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム)等のセンサ＋無線を有するデバイスをタイヤ気室内に設置してタイヤモニタリングを実施する場合に、そのデバイスに電力を供給するタイヤ内発電装置が知られている。
例えば、発電体を螺旋状に摺動させることで磁石とコイルで発電させる技術（特許文献１等参照）、回転錘を回転させて発電させる技術（特許文献２等参照）などが知られている。

特開２０００−９２７８４号公報特開２０００−２７８９２３号公報

しかしながら、特許文献１の技術では、発電体にかかる力の方向と発電体の螺旋摺動方向とが同一方向ではないため、発電体の摺動抵抗が大きく、発電効率が低いので、高電力を得ることができない。また、特許文献２の技術では、回転錘と発電ロータの回転力が歯車を介して伝達されるため、回転抵抗が高く、発電効率が低いので、高電力を得ることができない。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、高電力を得ることができるタイヤ内発電装置を提供する。

本発明に係るタイヤ内発電装置によれば、タイヤ気室内に取付けられるタイヤ内発電装置において、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化と周方向加速度の変化に応じて回転する回転磁石及び回転錘と、互いに対向する２つの回転磁石の間に位置されて回転磁石との電磁誘導作用により電圧を発生するコイル部とを備え、回転磁石及び回転錘は回転中心線が同じであり、回転錘は、重心と回転中心線とが異なるように形成され、回転磁石は、回転中心線と直交する面が回転中心線の周りを１周する周方向に沿って隣り合う偶数数分の領域を備え、当該互いに隣り合う領域が互いに異なる磁極に形成され、互いに対向する２つの回転磁石は、互いに異なる磁極に形成された領域同士が対向する状態を維持して回転するように構成され、コイル部は、回転する２つの回転磁石の互いに異なる磁極間で発生する磁束が通る空間を取り囲む筒形状にコイルが巻回されたコイル巻体を備え、タイヤ気室内においてトレッド面の裏面に相当する位置にベースを介して取付けられ、回転錘及び回転磁石の回転軸の両端がベースに設けられた回転軸支持部材に回転可能に支持されて回転錘及び回転磁石の回転軸がタイヤの幅方向に延長するように設けられたので、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化と周方向加速度の変化に応じて回転錘が回転することで２つの回転磁石が回転し、２つの回転磁石の回転によって、コイル巻体の筒内を通過する磁束φの向きが変化し、コイルに電圧が発生するので、発電効率が良く、高電力を得ることができる。また、回転磁石の回転中心線と直交する面が回転中心線の周りを１周する周方向に沿って隣り合う偶数数分の領域を備えたので、効率的に連続発電が可能となる。また、回転錘及び回転磁石の回転軸が、タイヤの幅方向に延長するようにトレッド面の裏面に取付けられていることで、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化と周方向加速度の変化に応じて回転錘が回転しやすくなったり、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化と周方向加速度の変化に応じて回転体が回転しやすくなる。よって、高電力を得ることができる。
回転磁石は、コイル部に対向する面とは反対側の面にヨークを備えたので、コイル巻体の筒内を通過する磁束φの磁束密度を大きくでき、高電力を得ることができる。
回転磁石の偶数数分の領域の数は、６であるので、コイル巻体の筒内を通過する磁束φの向きが変化する速度を早くできることと磁束密度の大きさとのバランスが良くなり、高電力を得ることができる。
回転磁石の偶数数分の各領域は、周方向に沿って等分割された領域であるので、回転磁石の回転により連続して一定の高電力を得ることができる。
コイル部のコイル巻体の数と回転磁石の偶数数分の領域の数とが同じであり、コイル巻体は、筒の中心線に直交する断面形状が領域の形状と同じ形状に形成され、当該コイル巻体が回転中心線の周りに配置され、各コイル巻体の筒の両端と２つの回転磁石の相対向する各領域とを１対１で対応するように対向させた場合に、コイル巻体の筒の中心線と回転磁石の領域の中心とを一致させたので、複数のコイル巻体の筒内を通過する磁束φの向きが変化する速度を早くでき、高電力を得ることができる。
回転錘が、各回転磁石のコイル部と対向する面とは反対側の面側にそれぞれ設けられ、当該回転磁石及び回転錘のセットがコイル部を中心として左右対称に設けられたので、回転磁石及び回転錘の回転のバランスが良くなり、故障を低減できる。
回転錘及び回転磁石が、１本の回転軸に取付けられ、回転軸の両端が、トレッド面の裏面にベースを介して固定された回転軸支持部材に回転可能に支持されたので、互いに対向して回転する２つの回転磁石を、互いに異なる磁極に形成された領域同士が対向する状態に常に正確に維持でき、磁束の乱れを防止でき、発電効率が高くなる。
本発明に係るタイヤ内発電装置によれば、タイヤ気室内に取付けられるタイヤ内発電装置において、回転軸に取付けられ回転中心と重心とが異なるように少なくとも一部が磁石により形成されて車両走行時のタイヤに加わる力の変化に応じて回転する回転体と、回転により互いに対向する２つの回転体の磁石間に位置されて当該磁石との電磁誘導作用により電圧を発生するコイル部とを備え、コイル部は、回転により互いに対向する磁石の互いに異なる磁極間で発生する磁束が通る空間を取り囲む筒形状にコイルが巻回されたコイル巻体を備え、タイヤ気室内においてトレッド面の裏面に相当する位置にベースを介して取付けられ、回転体の回転軸の両端がベースに設けられた回転軸支持部材に回転可能に支持されて回転体の回転軸がタイヤの幅方向に延長するように設けられたので、回転体が回転することで、コイル巻体の筒内の空間を通過する磁束φの向きが変化するので、高電力を得ることができる。また、回転体と磁石とを別々に備えた構成と比べて、部品点数を削減できるので、小型軽量化が図れる。また、回転体の回転軸が、タイヤの幅方向に延長するようにトレッド面の裏面に取付けられていることで、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化と周方向加速度の変化に応じて回転錘が回転しやすくなったり、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化と周方向加速度の変化に応じて回転体が回転しやすくなる。よって、高電力を得ることができる。
回転体の回転中心を通る平面で回転体を２分割して回転体の慣性モーメントが最大となるよう分割した場合の慣性モーメント（Ｉｍａｘ）が、回転体の全慣性モーメント（Ｉｔｏｔａｌ）の８０％以上としたので、回転体の偏心度を大きくできてタイヤ接地時に回転体が大きな周方向加速度を取り込めるようになって、回転体が回転しやすくなり、コイル巻体の筒内の空間を通過する磁束φの向きが変化する速度がより速くなるので、高電力を得ることができ、また、効率的に連続発電が可能となり、発電量を増加させることができる。
回転体が、回転体の回転方向に沿って配置された複数の異なる磁極の磁石を備えたので、磁極変化点が多くなり、回転体が回転することで、コイル巻体の筒内の空間を通過する磁束φの向きが変化する速度がより速くなるので、高電力を得ることができる。
回転体の磁石は、コイル部に対向する面とは反対側の面にヨークを備えたので、磁石内での自己完結の磁界発生状態を抑制できてコイル巻体の筒内を通過する磁束φの磁束密度を大きくでき、高電力を得ることができる。
コイル巻体が、回転体の磁石の回転軌跡の投影部分に設けられたので、コイル巻体の筒内を通過する磁束φの磁束密度を大きくでき、高電力を得ることができる。
コイル巻体の筒の断面の外周形状と回転体の磁石の断面の外周形状とが同じ形状に形成され、回転体の回転により、磁石の断面の中心線とコイル巻体の筒の断面の中心線とが一致した場合に、コイル巻体の断面の外周の長さが回転体の磁石の断面の外周の長さ以下である構成としたので、コイル巻体の抵抗を小さくでき、発電効率が高くなる。
コイル巻体を複数備え、コイル巻体毎に整流回路及び充電回路を設けたことにより、充電量を多くできる。
２つの回転体の磁石がコイル部を中心として対称な形状に形成されるとともに、これら２つの回転体が１本の回転軸に取付けられ、２つの回転体の磁石がコイル部を中心として対称な形状で対向した状態に維持されて回転体と回転軸とが一緒に回転可能に構成されたことにより、コイル部に対して安定した磁界を供給できるので、発電効率を高めることができる。
回転体のすべてが磁石により形成された構成としたことで、タイヤ内発電装置全体に対する磁石の割合を大きくでき、コイル巻体の筒内を通過する磁束φの磁束密度を大きくできるので、高電力を得ることができる。
コイル部が、トレッド面の裏面にベースを介して固定されたコイル部固定部材に固定されたので、互いに対向して回転する２つの回転磁石に対するコイル部の位置を正確に維持できたり、互いに対向して回転する２つの回転体の磁石に対するコイル部の位置を正確に維持できる。よって、磁束の乱れを防止できて、発電効率が高くなる。

タイヤ内発電装置を示す斜視図（実施形態１）。タイヤ内発電装置を示す分解斜視図（実施形態１）。タイヤ内発電装置の組立要領を示す分解斜視図（実施形態１）。コイル部と２つの回転磁石との関係を示す斜視図（実施形態１）。実施形態１の実施例による結果を示す図（実施形態１）。タイヤ内発電装置を示す斜視図（実施形態１）。回転磁石の他の例を示す斜視図（実施形態１）。コイル部の他の例を示す斜視図（実施形態１）。回転軸の他の例を示す斜視図（実施形態１）。タイヤ内発電装置を示す斜視図（実施形態２）。タイヤ内発電装置を示す分解斜視図（実施形態２）。タイヤ内発電装置を示す断面図（実施形態２）。コイル部と接続される電気部品群を示すブロック図（実施形態２）。コイル部と磁石との関係を示す斜視図（実施形態２）。実施例による発電量の結果を示す図（実施形態２）。回転体の慣性モーメント比を説明する図（実施形態２）。発電量と回転体の慣性モーメント比との関係を示す図（実施形態２）。タイヤ内発電装置を示す斜視図（実施形態２）。磁石を示す図（実施形態２）。磁石を示す図（実施形態２）。取付孔と取付孔が取付けられる回転軸の部分とを示す斜視図（実施形態２）。回転軸と回転体とを示す斜視図（実施形態２）。タイヤの内面から回転軸の回転中心線までの高さｈと発電量との関係を示す図（実施形態２）。タイヤの内面への取付形態を示す斜視図（実施形態２）。

実施形態１
図１乃至９に基づいて実施形態１を説明する。
図１；２に示すように、本実施形態１に係るタイヤ気室内に取付けられるタイヤ内発電装置１は、ベース２と、２つの回転軸支持部材３；３と、１本の真っ直ぐな回転軸４と、コイル部固定部材５と、コイル部６と、２つの回転磁石７；７と、各回転磁石７；７に設けられた円板状のヨーク（軟磁性体）８；８と、２つの回転錘９；９とを備える。コイル部６より引き出されたコイルの両端は整流回路２５に接続される。

ベース２は、例えば長方形の平板により形成される。回転軸支持部材３；３は、ベース２を形成する平板の一方の面により形成された長方形のベース面１０における長手方向の両端部に取付けられる。回転軸支持部材３は上部に回転軸４の端部を回転可能に支持する軸受１１を備える。軸受１１は、回転軸支持部材３の上部に形成された孔に取付けられた軸受部材、あるいは、回転軸支持部材３の上部に形成された軸受孔により形成される。コイル部固定部材５は、長方形のベース面１０における長手方向の中央部に取付けられる。コイル部固定部材５は上部にコイル部６が固定される貫通孔５１を備える。

回転軸４がコイル部固定部材５の貫通孔５１に固定されたコイル部６の中央孔部６１を貫通し、回転軸４の両端部がベース面１０の両端部に取付けられた回転軸支持部材３の軸受１１に回転可能に支持される。中央孔部６１の径寸法は、回転軸４とコイル部６のコイル６５とが接触しないように回転軸４の径寸法よりも大きく形成される。

コイル部固定部材５と一方の回転軸支持部材３との間に位置される回転軸４の一方部、及び、コイル部固定部材５と他方の回転軸支持部材３との間に位置される回転軸４の他方部には、それぞれ回転構成部４５が設けられる。

回転構成部４５は、回転磁石７とヨーク８と回転錘９とにより構成される。回転磁石７は、円板の中央に回転軸４を嵌合状態に貫通させる貫通孔７８を備えた孔開き円板状に形成される。ヨーク８は円板の中央に回転軸４を嵌合状態に貫通させる貫通孔７９を備えた孔開き円板状に形成される。回転錘９は、回転中心と重心とが異なるものであれば良く、例えば、半円板よりも小さい扇形板により形成され、回転中心となる扇の中心に回転軸４を嵌合状態に貫通させる貫通孔９１を備えた構成のものを用いる。回転軸４が回転磁石７及び円板状のヨーク８の貫通孔７８；７９と回転錘９の貫通孔９１とに嵌め込まれて回転軸４の外周面と回転磁石７とヨーク８と回転錘９とが接着剤や溶接のような接着手段により固定される。回転磁石７とヨーク８と回転錘９とが回転軸４の外周面に固定状態に取付けられて回転軸４と一緒に回転する。回転磁石７、ヨーク８、回転錘９は、回転中心線Ｘが同じである。

各回転構成部４５の２つの回転磁石７；７は、コイル部固定部材５の貫通孔５１に固定されたコイル部６を挟んで対向する位置に設けられる。ヨーク８は、回転磁石７の回転軸支持部材３に近い側の面７４に接着剤で固定される。回転錘９は、ヨーク８と回転軸支持部材３との間に位置される回転軸４に取付けられる。回転錘９；９が、各回転磁石７；７のコイル部６と対向する面とは反対側の面側にそれぞれ設けられる。当該回転磁石７、ヨーク８、回転錘９のセットである回転構成部４５が２つ設けられ、これら一対の回転構成部４５が、コイル部６を中心として左右対称に設けられる。

図４に示すように、回転磁石７は、回転中心線Ｘと直交する中央孔つきの円状面７１が回転中心線Ｘの周りを１周する周方向に沿って隣り合う偶数数分の領域７２を備え、当該互いに隣り合う領域７２；７２が互いに異なる磁極に形成される。
コイル部６を挟んで互いに対向する２つの回転磁石７；７は、互いに異なる磁極に形成された領域７２；７２の面同士が対向する状態を維持して回転するように回転軸４に固定される。

回転磁石７の偶数数分の各領域７２は、上記周方向に沿って６等分された領域により形成される。例えば、回転磁石７が、扇角度６０°の扇形状板の単位磁石同士が６個組合わされて互いに接着剤で接着されて形成された場合は、周方向に隣り合う領域７２を形成する各単位磁石は各々異なる磁極に着磁される。あるいは、中央に貫通孔７８を備えた孔付き円板形状の磁石材料に対して周方向に６０°毎に区切られた６個の領域７２としての６個の扇形状板部を設け、隣り合う扇形状板部の扇形状板面同士が各々異なる磁極に着磁された回転磁石７を用いてもよい。
そして、コイル部６を挟んで対向する２つの回転磁石７；７は、対向する扇形状板面同士が互いに異なる磁極となるように回転軸４に固定される。

図４に示すように、コイル部６は、回転する２つの回転磁石７；７の互いに異なる磁極に形成された領域７２；７２間で発生する磁束φが通る空間６２を取り囲む筒形状にコイルが巻回されたコイル巻体６７を６個備える。例えば、コイル巻体６７は、回転する２つの回転磁石７；７の互いに異なる磁極間で発生する磁束φが通る扇型の筒形状を形成するようにコイル６５が巻かれた構成である。好ましくは、コイル６５として、断面矩形状の平角線を用いる。これにより、巻線抵抗減少と巻数増加が図れ、巻線密度を向上できるので、発電効率が高まる。

例えば、図４に示すように、回転磁石７；７の偶数数分の領域７２の面形状が扇形状である場合において、コイル部６のコイル巻体６７の数と回転磁石７の偶数数分の領域７２の数とを同じにする場合、コイル巻体６７は、筒の中心線６８に直交する断面形状が領域７２の扇形状とを同じ扇形状に形成される。各コイル巻体６７の筒の両端と２つの回転磁石７；７の相対向する各領域７２；７２とを１対１で対応するように対向させた場合には、コイル巻体６７の筒の中心線６８と回転磁石７の領域７２の中心とを一致させる。つまり、６個のコイル巻体６７が回転中心線Ｘの周りに配置され、回転磁石７と同様の形状のコイル部６を構成する。つまり、回転磁石７の外周の径寸法とコイル部６の外周の径寸法とを同じにした。

タイヤ内発電装置１の組立方法の一例を図２；図３に基いて説明する。まず、コイル部固定部材５の貫通孔５１内に接着剤でコイル部６を固定し、回転軸４をコイル部６の中央孔部６１に通す。ヨーク８は回転磁石７の一方の面７４にあらかじめ接着しておく。回転軸４の両端側から、それぞれ、ヨーク８付きの回転磁石７、回転錘９を順番に取り付け、ヨーク８付きの回転磁石７、回転錘９を回転軸４の所定の位置に接着剤で固定する。コイル部固定部材５の下端をベース面１０の嵌合部１４に嵌め込んで接着剤で固定する。回転軸４の両端を回転軸支持部材３の軸受１１に挿入した後に、回転軸支持部材３の下端をベース面１０に当て、ベース２を貫通して設けられた貫通孔１６と回転軸支持部材３の下端面より上部に延長するように形成された図外のねじ孔とを一致させた状態で、ベース２の他方の面１５から貫通孔１６にねじ１７を通し、ねじ１７をねじ孔に締結することにより、回転軸支持部材３をベース面１０に固定する。以上により、タイヤ内発電装置１の組立が完了する。

以上のように構成されたタイヤ内発電装置１は、ベース２の他方の面１５が、タイヤ気室内であって例えばトレッド面の裏面に相当する位置に固定される。そして、車を走行させると、タイヤ内振動でもっともエネルギーの高い遠心力の変動により、回転錘９；９が回転し、互いに対向する２つの回転磁石７；７も回転する。この２つの回転磁石７；７の回転によって、各コイル巻体６７の筒内を通過する磁束φの向きが変化するので、コイル６５に電圧が発生する。この電圧が整流回路２５を通して充電回路２６に充電され、デバイス２７に供給される。

尚、タイヤの回転による振動は、タイヤのベルトの曲げによるヨー変化が引き起こしている。特にタイヤが接地する瞬間、又は、タイヤが接地から離れる瞬間に、タイヤ振動として現れる。この振動は、ベルトからタイヤの中心に近づくほど大きくなる。従って、トレッド面の裏面にベース２を固定し、回転構成部４５を回転可能に支持する回転軸４をトレッド面の裏面よりタイヤの中心側に離れた位置に位置させることにより、回転構成部４５により大きな加速度が働き、回転構成部４５に大きなエネルギーを与えることができる。そこで、トレッド面の裏面よりタイヤの中心方向への距離１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の間に回転軸４を位置させた。

実施形態１によれば、回転磁石７は、回転中心線Ｘと直交する面が回転中心線Ｘの周りを１周する周方向に沿って隣り合う偶数数分の領域７２を備えたので、コイル巻体６７の筒内を通過する磁束φの向きが変化する速度を早くでき、効率的に連続発電が可能となり、高電力を得ることができる。

実施形態１によれば、回転磁石７の偶数数分の領域７２の数及びコイル部６のコイル巻体６７の数を同じにしたので、コイル巻体の筒内を通過する磁束φの向きが変化する速度を早くできて、高電力を得ることができる。

実施形態１によれば、回転磁石７の偶数数分の領域７２の数及びコイル部６のコイル巻体６７の数をともに６つにしたので、コイル巻体の筒内を通過する磁束φの向きが変化する速度を早くできることと磁束密度の大きさとのバランスが良く、高電力を得ることができる。

実施形態１によれば、コイル巻体６７は、筒の中心線６８に直交する断面形状が領域７２の形状と同じ形状に形成され、当該コイル巻体６７が回転中心線Ｘの周りに配置され、各コイル巻体６７の筒の両端と２つの回転磁石７；７の相対向する各領域７２；７２とを１対１で対応するように対向させた場合に、コイル巻体６７の筒の中心線６８と回転磁石７；７の領域７２の中心とを一致させたので、複数のコイル巻体６７の筒内を通過する磁束φの向きが変化する速度をより早くでき、高電力を得ることができる。

コイル部６が回転磁石７の外周面より外にはみ出すと、コイル巻体６７の巻長さが長くなってコイル巻体６７の抵抗が大きくなってしまうので、発電効率が悪くなるが、実施形態１によれば、回転磁石７の外周の径寸法とコイル部６の外周の径寸法とを同じにしたので、コイル巻体６７の抵抗を小さくでき、発電効率が高くなる。

実施形態１によれば、回転磁石７の偶数数分の各領域７２を、周方向に沿って等分割された領域としたので、回転磁石７の回転により連続して一定の高電力を得ることができるようになる。

実施形態１によれば、回転磁石７は、コイル部６に対向する面とは反対側の面７４にヨーク８を備えたので、コイル巻体６７の筒内を通過する磁束φの磁束密度を大きくでき、高電力を得ることができる。

実施形態１によれば、回転錘９が、各回転磁石７；７のコイル部６と対向する面とは反対側の面７４側にそれぞれ設けられ、当該ヨーク８付きの回転磁石７及び回転錘９のセットがコイル部６を中心として左右対称に設けられたので、回転磁石７及び回転錘９の回転のバランスが良くなり、故障を低減できる。

実施形態１によれば、回転錘９及び回転磁石７が、１本の回転軸４に取付けられ、回転軸４の両端が、タイヤの内面にベース２を介して固定された回転軸支持部材３；３に回転可能に支持されたので、互いに対向して回転する２つの回転磁石７；７を、互いに異なる磁極に形成された領域７２；７２同士が対向する状態に常に正確に維持できるので、磁束の乱れを防止でき、発電効率が高くなる。

実施形態１によれば、コイル部６が、タイヤの内面にベース２を介して固定されたコイル部固定部材５に固定されたので、互いに対向して回転する２つの回転磁石７；７に対するコイル部６の位置を正確に維持でき、磁束の乱れを防止できて、発電効率が高くなる。

実施形態１の実施例
・タイヤサイズ：２２５／５５Ｒ１７を用いた。
・トレッド面の裏面における幅方向中央孔部にベース２の他方の面１５を接着してタイヤ内発電装置１をタイヤ気室内に取付けた。回転軸４がタイヤの幅方向に延長するように取付けた。トレッド面の裏面から回転軸４までの距離は２０ｍｍとした。
・２つの回転磁石７；７間の距離は２ｍｍ、回転磁石７の回転中心線Ｘに沿った方向の板厚は１．５ｍｍ、ヨーク８の回転中心線Ｘに沿った方向の板厚は０．５ｍｍとした。
・コイル部６は、外周径が１０ｍｍ、中央孔部６１の径が４ｍｍ、回転中心線Ｘに沿った方向の厚さが１．５ｍｍ、コイルの線径が０．０８ｍｍ、コイル巻体６７の巻数が９００回とした。
・回転磁石７は、外周径が１０ｍｍ、回転中心線Ｘに沿った方向の板厚が１．５ｍｍとした。
・ヨーク８は、外周径が１０ｍｍ、回転中心線Ｘに沿った方向の板厚が０．５ｍｍとした。
・２つの回転磁石７；７間の距離は２ｍｍとし、回転磁石７とコイル部６との間の距離を０．２５ｍｍとした。
・回転錘９は、扇の中心角が６０°、半径が８ｍｍ、重さ７ｇのものを用いた。
・回転軸は、軸受１１と軸受１１との間の長さを２２ｍｍ、軸径を２ｍｍとした。
・車速３０ｋｍ／ｈから１２０ｋｍ／ｈまでの範囲において１０ｋｍ／ｈ間隔毎の各速度で、蓄電圧が０Ｖから安定するまで走行させた。
・安定した電圧とデバイスの負荷（Ｒ＝５００Ω）とにより、発電量（Ｗ＝Ｖ^２／Ｒ）を算出した。
・実施例により得られた車速と発電量との関係を図５に示す。

実施形態１においては、コイル部６を２つ以上備え、２つの回転磁石７；７の対を２対以上備え、回転錘９を３つ以上備えた構成のタイヤ内発電装置としてもよい。例えば、図６に示すように、コイル部６を２つ備え、２つの回転磁石７；７の対を２対備え、回転錘９を３つ備えた形態のタイヤ内発電装置としてもよい。当該タイヤ内発電装置によれば、コイル部６と２つの回転磁石７；７とによる発電部が２箇所になるとともに、回転錘９が増えることで回転軸４の回転が速くなるので、より高電力を得ることができる。

実施形態１においては、回転磁石７は、中央に回転軸４を貫通させる貫通孔７８を備えた多角形板状に形成されたものでもよい。例えば、図７に示すように、６極に対応した６角形板状のものを用いてもよい。

上記では、回転中心線Ｘの周りを完全に取り囲むような複数のコイル巻体６７により形成されたコイル部６を説明したが、実施形態１においては、回転中心線Ｘの周りを完全に取り囲まない数の複数のコイル巻体６７あるいは１つのコイル巻体６７によりコイル部６を構成してもよい。例えば、図８に示すように、回転磁石７の領域７２に対応する形状の１つのコイル巻体６７によりコイル部６を構成してもよい。

実施形態１においては、図９に示すように、回転錘９を取付ける部分４０が回転中心線Ｘよりもずれた位置に形成された回転軸４を用いてもよい。この場合、回転錘９の回転慣性が大きくなるので、回転錘９が回転しやすくなり、高電力を得ることができる。

実施形態２
図１０乃至図２２に基づいて実施形態２を説明する。尚、実施形態１と実施形態２とで同じ符号の付いている名称の異なる構成要素については、各実施形態においてそれぞれ採用している構成要素と符号との組み合わせを有効なものとする。
図１０；図１１に示すように、本実施形態２に係るタイヤ気室内に取付けられるタイヤ内発電装置１は、ベース２と、２つの回転軸支持部材３；３と、１本の真っ直ぐな回転軸４と、コイル部固定部材５と、コイル部６と、２つの回転体７；７とを備える。コイル部６の両端は電線２３により整流回路１８（図１３参照）に接続される。ベース２、２つの回転軸支持部材３；３、回転軸４、コイル部固定部材５は、非磁性材料により形成される。ベース２、回転軸支持部材３；３、コイル部固定部材５は、例えば、アクリル樹脂により形成され、回転軸４は、例えば、ＪＩＳ規格のＳＵＳ３０４により形成される。尚、実施形態２において、説明に用いる、上下、前後、左右の位置関係は、図１０において矢印で示した。

ベース２は、例えば、矩形の平板により形成されたベース板１１と、ベース板１１上に設けられた固定台１２とを備える。固定台１２は、下板１３と、左右一対の側壁１４；１４と、屋根板１５と、左右の側設置台１６；１６と、収納設置空間１７とを備える。下板１３は、ベース板１１より一回り小さい矩形の平板状であってベース板１１上にベース板１１と同心に設けられる。左右一対の側壁１４；１４は、下板１３上に間隔を隔てて設けられ、上下方向及び前後方向に延長する。側壁１４；１４は、下板１３上に左右の側縁からそれぞれ等間隔の位置に設けられる。屋根板１５は、左右一対の側壁１４；１４の上端面を跨ぐように設けられる。左右の側設置台１６；１６は、下板１３上の左右の側縁に近い左右の側壁１４；１４の外面と下板１３の上面とから延長するように設けられる。収納設置空間１７は、下板１３と左右の側壁１４；１４と屋根板１５とで囲まれて前後が開口した空間により形成される。収納設置空間１７内には、図１３の点線内に示す整流回路１８、充電回路１９、無線モジュールのようなデバイス２０などの電気部品群２２が収納設置される。尚、ベース２は、上述した各部材が組み立てられて形成されたものでもよいし、上述した各部材を一体成型して形成されたものでもよい。

屋根板１５の上面、及び、側設置台１６の上面は、ベース板１１の上平面と平行な平面に形成される。回転軸支持部材３が側設置台１６の上面より上方に延長するように側設置台１６の上面に設けられ、コイル部固定部材５が屋根板１５の上面より上方に延長するように屋根板１５の上面に設けられる。

コイル部固定部材５は、屋根板１５と一体に形成されたものでもよいし、屋根板１５と別個に形成されたものが接着剤などの固定手段で屋根板１５の上面に固定されて形成されたものでもよい。コイル部固定部材５は、屋根板１５の左右間の中央位置より上方向及び前後方向に延長して互いに対向する対向面５ａ；５ａを有した平板により形成される。コイル部固定部材５の平板の対向面５ａ；５ａは屋根板１５の上面である平面に対して垂直な面である。コイル部固定部材５は、対向面５ａ；５ａを貫通するコイル部収納貫通孔５ｂと、上縁面を円弧状に切り欠いて形成された軸避け部５ｃとを備える。コイル部６はコイル部収納貫通孔５ｂの孔内壁に接着剤などの固定手段で固定される。

回転軸支持部材３は、側設置台１６と別個に形成されるものであり、例えば、平板状の壁体により形成され、接着剤などの固定手段で側設置台１６の上面に固定される。回転軸支持部材３は、上部側面に回転軸４の端部４１を回転可能に支持する軸受２１を備える。軸受２１は、回転軸支持部材３の上部側面に形成された孔に取付けられた軸受部材、あるいは、回転軸支持部材３の上部側面に形成された軸受孔により形成される。

回転軸４は、両端部４１；４１と、ヨーク体位置決め部４２、磁石対応部４３、軸補強部４４とを備える。回転軸４の両端部４１；４１が各回転軸支持部材３；３の軸受２１；２１に回転可能に支持される。図１１に示すように、回転軸４は、中央部に軸補強部４４を備え、軸補強部４４と端部４１との間には、ヨーク体位置決め部４２と磁石対応部４３とを備える。軸補強部４４と磁石対応部４３と端部４１とが断面円形状に形成され、ヨーク体位置決め部４２が断面角形状に形成される。ヨーク体位置決め部４２は、例えば断面正六角形状に形成される。軸補強部４４と左右の磁石対応部４３；４３とが隣り合うように設けられ、磁石対応部４３とヨーク体位置決め部４２とが隣り合うように設けられ、ヨーク体位置決め部４２と端部４１とが隣り合うように設けられる。

回転軸４の端部４１の断面円径寸法は、ヨーク体位置決め部４２の断面正六角形の内接円の円径寸法以下に形成される。磁石対応部４３の断面円径寸法は、ヨーク体位置決め部４２の断面正六角形の外接円の円径寸法以上に形成される。軸補強部４４の断面円径寸法は、磁石対応部４３の円径寸法よりも大きい寸法に形成される。

回転体７は、ヨーク体７１と磁石７２とにより形成される。即ち、回転体７を、ヨーク体７１と、扇形状の偏心錘を形成する磁石７２とにより構成した。
ヨーク体７１は、扇形状のヨーク面板７３と、位置決め孔７４と、磁石位置決め板７５；７５；７６とを備える。ヨーク面板７３は、扇部７３ａと扇の要部７３ｂとを備える。ヨーク面板７３の扇形状は、扇の２つの半径のなす角度が例えば１２０°に形成される。位置決め孔７４は、ヨーク面板７３の扇の要部７３ｂに形成された孔であり、回転軸４のヨーク体位置決め部４２の断面正六角形状に対応した正六角形状の孔に形成される。磁石位置決め板７５；７５は、ヨーク面板７３の２つの半径線縁に沿って設けられる。磁石位置決め板７６は、ヨーク面板７３の円弧線縁に沿って設けられる。磁石位置決め板７５；７５；７６は、ヨーク面板７３の一方の面より一方向に突出して、かつ、ヨーク面板７３と垂直に設けられる。
ヨーク体７１は、鉄、ニッケル、パーマロイ、センダスト、アモルファス金属などの軟磁性体により形成される。

磁石７２は、円の中心に円孔を備えた所定厚さの円板を円の中心を要とした扇形状に分割した扇形状の磁石により形成される。磁石７２の扇の要には回転軸４の外周面に対応する湾曲切欠部８０を備える。例えば、２つの半径のなす角度が例えば６０°の単位扇形状磁石７７を２つ組み合わせて２つの半径のなす角度が１２０°の扇形状に形成された扇形状の磁石７２を用いる。このような２つの半径のなす角度が６０°の単位扇形状磁石７７を用いれば、安定な磁力が得られ、また、コイル巻体６１の筒内の空間６０（図１４参照）を通過する磁束φの向きが変化する速度を速くできるので、好ましい。

図１４に示すように、単位扇形状磁石７７は、一方の扇面側がＮ極に着磁され、他方の扇面側がＳ極に着磁されて形成された磁石である。扇形状磁石７２は、異極同士が互いに隣り合うように２つの単位扇形状磁石７７；７７の端面７８；７８同士が接着されて形成される。
即ち、回転体７が、回転体７の回転方向に沿って配置された複数の異なる磁極の単位扇形状磁石７７；７７を備えるので、磁極変化点が多くなり、回転体７が回転することで、コイル巻体６１の筒内の空間６０を通過する磁束φの向きが変化する速度がより速くなるので、高電力を得ることができるようになる。

磁石７２は、磁石位置決め板７５；７５；７６で囲まれた磁石設置部７９内に挿入可能な大きさに形成される。
例えば、磁石位置決め板７５；７５；７６で囲まれた扇部７３ａの一方の扇面７３ｕの面積と同じ面積の扇面を有した扇形状の磁石７２を形成し、扇部７３ａの一方の扇面７３ｕと磁石７２の一方の扇面とが互いに磁力あるいは接着剤などの固定手段で固定されて回転体７が形成される。
即ち、回転体７の磁石７２は、コイル部６に対向する面とは反対側の面にヨーク面板７３を備え、かつ、磁石７２の扇の外周面にヨークとして機能する磁石位置決め板７５；７５；７６を備えた構成としたので、磁石７２内で自己完結する磁界発生状態を抑制できてコイル巻体６１の筒内の空間６０を通過する磁束φの磁束密度を大きくできるので、高電力を得ることができるようになる。
また、ヨーク体７１が磁石設置部７９を備えるので、磁石７２をヨーク体７１の決まった位置である磁石設置部７９に容易に設置できるので、回転体の製作が容易となり、また、磁石７１の位置ずれも防止できるので、コイル部６に安定な磁界を供給できる。

また、回転体７は、回転体７の扇部の要部７３ｂが回転軸４への取付孔としての位置決め孔７４を備え、磁石７２は、ヨーク面板７３と磁石位置決め板７５；７５；７６とで囲まれた扇形状の磁石設置部７９に対応した扇形状に形成されて、扇の要には回転軸４の外周面に対応する湾曲切欠部８０を備え、磁石設置部７９に設置された構成とした。
即ち、磁石７２に回転軸４への取付部を設けない構成としたので、回転体７がより回転しやすくなるので、コイル巻体６１の筒内の空間６０を通過する磁束φの向きが変化する速度がより速くなって、高電力を得ることができ、また、効率的に連続発電が可能となり、発電量を増加させることができる。
また、磁石７２を偏心錘として利用したので、部品点数を削減できるとともに、磁石７２が回転しやすくなるので、高電力を得ることができるとともに発電量を増加させることができるようになる。

回転体７の磁石７２が回転軸４の軸補強部４４側に位置されるように、ヨーク体７１の位置決め孔７４内に回転軸４の端部４１側から断面六角形のヨーク体位置決め部４２を嵌め込んで、図１２に示すように、ヨーク面板７３の扇の要部７３ｂにおける位置決め孔７４の孔縁部面４６と回転軸４の磁石対応部４３の端面４５とを接触させる。この際、ヨーク体７１と回転軸４とを接着剤などの固定手段で固定すれば、ヨーク体７１と回転軸４とをより確実に一体化させることができる。
そして、回転軸４の端部４１；４１を回転軸支持部材３の軸受２１内に回転可能に挿入した状態で、回転軸支持部材３を屋根板１５の上面に接着剤などの固定手段で固定する。
回転軸４の各ヨーク体位置決め部４２；４２には、各回転体７；７の磁石７２；７２の扇面同士が向き合うように取付けられる。
実施形態２では、ヨーク体位置決め部４２の断面形状及び位置決め孔７４の孔形状を正六角形状としたので、磁石７２；７２の扇面の中心線が一致して磁石７２；７２の扇面同士が向き合うように磁石７２；７２を位置決めして回転軸４の各ヨーク体位置決め部４２；４２に回転体７を取付ける取付作業が容易となる。尚、位置決め孔７４の孔形状を、三つ以上の角を備えた角孔とし、ヨーク体位置決め部４２の断面形状は角孔に対応した角形状とすれば、当該取付作業が容易となる。

軸受２１に回転可能に支持された回転軸４と、回転軸４の中心線を回転中心として回転軸４と一緒に回転するように形成された回転体７とにより、回転構成部２５が形成される。回転体７は、回転中心（ヨーク面板７３の扇の要７３ｘ）と重心とが異なるものであればよく、例えば、扇の２つの半径のなす角度が例えば１８０°以下の扇形状により形成されたものを用いればよい。

図１４に示すように、コイル部６は、回転軸４と一緒に回転して互いに向き合う２つの回転体７；７における磁石７２；７２の互いに異なる磁極間で発生する磁束φが通る空間６０を取り囲む筒形状にコイル６２が巻回された２つのコイル巻体６１；６１により形成される。例えば、コイル巻体６１は、回転する２つの回転体７；７の磁石７２；７２間で発生する磁束φが通る扇形の筒形状を形成するようにコイル６２が巻かれた構成である。好ましくは、コイル６２として、断面矩形状の平角線を用いる。これにより、巻線抵抗減少と巻数増加が図れ、巻線密度を向上できるので、発電効率が高まる。

例えば、図１０；図１４に示すように、コイル巻体６１は、回転体７の磁石７２の回転軌跡の投影部分に設けられたので、コイル巻体６１の筒内の空間６０を通過する磁束φの磁束密度を大きくでき、高電力を得ることができる。
尚、コイル部６の外周を磁石７２の外周より大きくした場合、コイル巻体６１の巻長さが長くなってコイル巻体６１の抵抗が大きくなってしまうので、発電効率が悪くなるが、本実施形態２では、コイル巻体６１の筒の断面の外周形状と磁石７２の断面の外周形状とが同じ形状に形成され、回転体７の回転により、磁石７２の断面の中心線とコイル巻体６１の筒の断面の中心線とが一致した場合に、コイル巻体６１の断面の外周の長さが磁石７２の断面の外周の長さよりも小さく形成された構成としたので、コイル巻体６１の抵抗が小さくなり、発電効率が高くなる。
また、回転体７が回転した場合において、回転軸４に沿った方向で単位扇形磁石７７の扇面とコイル巻体６１の扇形状筒の端部とが対向するように構成され、コイル部６を中心として回転体７；７の磁石７２；７２が左右対称に位置されるようになるので、コイル部６に対して安定した磁界を供給でき、発電効率を高めることができる。

図１２に示すように、回転軸支持部材３；３間の間隔ｃは、回転軸４の全長よりも短く、かつ、回転軸４の両端部４１；４１を除いた部分の長さｄよりも長く形成される。これにより、回転軸支持部材３とヨーク体位置決め部４２との接触干渉を低減させることができるので、回転軸４の回転をスムーズにできるので、磁石７２が回転しやすくなり、高電力を得ることができるとともに発電量を増加させることができるようになるとともに、回転軸４が軸受２１よりはずれてしまうことを防止できる。
さらに、ヨーク面板７３の扇の要部７３ｂにおける位置決め孔７４の孔縁部面４６と回転軸４の磁石対応部４３の端面４５とが接触するように、ヨーク体位置決め部４２と位置決め孔７４とが嵌め合わされる構成としたので、回転体７の磁石７２とコイル部６との間の距離がほぼ一定に保たれ、効率良く、安定に電圧を発生できる。

以上のように構成されたタイヤ内発電装置１は、ベース２の裏面１１ａが、タイヤ気室内であって例えばトレッド面の裏面に相当する位置に固定される。そして、車を走行させると、タイヤ内振動でもっともエネルギーの高い遠心力の変動により、回転体７；７が回転し、互いに対向する２つの磁石７２；７２も回転する。この２つの磁石７２；７２の回転によって、各コイル巻体６１の筒内の空間６０を通過する磁束φの向きが変化するので、コイル６２に電圧が発生する。この電圧が整流回路１８を通して充電回路１９に充電され、デバイス２０に供給される。

コイル部６の全体に対して１対の整流回路１８と充電回路１９とを設けるようにしても良いが、コイル部６のコイル巻体６１毎に１対の整流回路１８と充電回路１９とを設けるようにすれば、充電量を多くできて好ましい。

なお、タイヤの回転による振動は、タイヤのベルトの曲げによるヨー変化が引き起こしている。特にタイヤが接地する瞬間、又は、タイヤが接地から離れる瞬間に、タイヤ振動として現れる。この振動は、ベルトからタイヤの中心に近づくほど大きくなる。従って、トレッド面の裏面にベース２を固定し、回転体７を回転可能に支持する回転軸４をトレッド面の裏面よりタイヤの中心側に離れた位置に位置させることにより、回転体７により大きな加速度が働き、回転体７に大きなエネルギーを与えることができる。そこで、トレッド面の裏面よりタイヤの中心方向への距離１０ｍｍ以上４０ｍｍ以下の間に回転軸４を位置させた。
このように、コイル部６が、タイヤの内面にベース２を介して固定されたコイル部固定部材５に固定された構成としたので、互いに対向して回転する２つの回転体７；７に対するコイル部６の位置を正確に維持でき、磁束φの乱れを防止できて、発電効率が高くなる。
また、回転軸４を、タイヤの幅方向に延長するようにトレッド面の裏面に取付けることにより、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化と周方向加速度の変化に応じて回転体７が回転しやすくなり、高電力を得ることができるとともに発電量を増加させることができるようになる。

実施形態２のタイヤ内発電装置によれば、回転体７の偏心錘を磁石７１により形成したので、回転体７と磁石７２とを別々に備えた構成と比べて、部品点数を削減できるので、小型軽量化が図れる。また、回転体７が回転しやすい構成を備えたので、高電力を得ることができるとともに発電量を増加させることができるようになる。

実施形態２の実施例
・タイヤサイズ；２２５／５５Ｒ１７を用いた。
・トレッド面の裏面における幅方向中央部にベース２の裏面１１ａを接着してタイヤ内発電装置１をタイヤ気室内に取付けた。回転軸４がタイヤの幅方向に延長するように取付けた。トレッド面の裏面から回転軸４までの距離は２０ｍｍとした。
・回転軸４は、全長の寸法が２２．５ｍｍ、軸補強部４４の長さ寸法が３ｍｍ、磁石対応部４３の長さ寸法が４ｍｍ、ヨーク体位置決め部４２の長さ寸法が３．２５ｍｍ、端部４１の長さが２．５ｍｍ、軸補強部４４の径寸法が３．５ｍｍ、磁石対応部４３の径寸法が２．５ｍｍ、ヨーク体位置決め部４２の最大径寸法が２．５ｍｍ、端部４１の径寸法が２ｍｍのものを用いた。
・ヨーク体７１は、ヨーク面板７３の扇の要７３ｘ（回転体７の回転中心）からヨーク面板７３の円弧線縁に沿って設けられた磁石位置決め板７６の内面７６ａまでの距離である扇の内寸法が９ｍｍ、ヨーク面板７３の扇の要７３ｘから磁石位置決め板７６の外面７６ｂまでの距離である扇の外寸法が９．５ｍｍ、ヨーク面板７３の２つの半径線縁に沿って設けられた２つの磁石位置決め板７５；７５の内面７５ａと内面７５ａとのなす角度が１２０°のものを用いた。また、図１２に示すように、磁石位置決め板７５；７５；７６の幅寸法ａを３ｍｍ、ヨーク面板７３の幅寸法ｂを１ｍｍとした。
・単位扇形状磁石７７は、扇の要の円弧の内径が４ｍｍ、扇の外径が１８ｍｍ、厚さ４ｍｍ、重さ２３５ｇのネオジウム磁石を用いた。
・コイル巻体６１は、扇の要の円弧の内径が内径５ｍｍ、扇の外径が１８ｍｍ、筒の全長が２ｍｍ、コイルの線径が０．０８ｍｍ、巻数が５００回のものを用いた。
・尚、形態２で説明するＩｍａｘ／Ｉｔｏｔａｌの値を０．９７とした。
・タイヤ内発電装置１は、電気回路群２２を含めて全体で１３ｇのものを用いた。
・車速３０ｋｍ／ｈから８０ｋｍ／ｈまでの範囲において１０ｋｍ／ｈ間隔毎の各速度で、蓄電圧が０Ｖから安定するまで走行させた。
・安定した電圧とデバイスの負荷（Ｒ＝３００Ω）とにより、発電量（Ｗ＝Ｖ^２／Ｒ）を算出した。
・実施例により得られた車速と発電量との関係を図１５に示す。

実施形態２においては、図１６に示すように、回転体７の回転中心９０を通る平面９１で回転体７を２分割して回転体７の慣性モーメントが最大となるよう分割した場合の慣性モーメント（Ｉｍａｘ）が、回転体７の全慣性モーメント（Ｉｔｏｔａｌ）の８０％以上となるようにした。つまり、慣性モーメント比Ｉｘ＝Ｉｍａｘ／Ｉｔｏｔａｌ＝０．８以上とした。
図１７に、Ｉｍａｘ／Ｉｔｏｔａｌの値を、０．５、０．６５、０．７５、０．８、０．８５、０．９、０．９５、０．９８、１．０とした複数種類の回転体７を作成し、回転体７の慣性モーメント比Ｉｘの違いによる発電量を実験した。尚、Ｉｍａｘ／Ｉｔｏｔａｌの値が１．０というのは、回転体７の回転中心９０を通る平面９１で回転体７が２分割されずに回転体７のすべてが平面９１で区切られた一方側にのみ位置する状態である。図１７から、慣性モーメント比Ｉｘが０．８以上の回転体７を用いれば、回転体７の偏心度を大きくできてタイヤ接地時に回転体７が大きな周方向加速度を取り込めるようになって、回転体７が回転しやすくなり、高電力を得ることができるとともに発電量を増加させることができることがわかった。

実施形態２においては、図１８に示すように、回転体７；７とコイル部６とで形成された発電部９５を２つ以上備えた構成のタイヤ内発電装置１としてもよい。

実施形態２においては、磁石７２を回転軸４に直接取付けた構成としてもよい。例えば、図１９に示すように、回転軸４の例えば断面六角形の軸部４ａへの取付部としての取付孔７２ａを備えた磁石７２や、図２０に示すように、回転軸４の例えば断面六角形の軸部４ａへの取付部としての取付凹部７２ｂを備えた磁石７２を用いればよい。

実施形態２においては、回転軸４の全周を取り囲むように配置された複数のコイル巻体６１によりコイル部６を形成してもよい。

上記では、回転体７を、ヨーク体７１と、偏心錘を形成する磁石７２とにより構成したが、実施形態２においては、偏心錘の少なくとも重心部分が磁石により形成されていればよい。

上記では、ヨーク体位置決め部４２を断面正六角形とし、位置決め孔７４をヨーク体位置決め部４２の断面正六角形状に対応した正六角形状の孔としたが、実施形態２においては、位置決め孔７４は少なくとも１辺の直線７４ｅを備えた孔に形成され、かつ、位置決め孔７４が取付けられる回転軸の部分の断面形状が孔に対応した形状に形成しても良い。すなわち、図２１（ａ）に示すように、ヨーク体位置決め部４２ｂを断面弓形とし、位置決め孔７４ｂをヨーク体位置決め部４２ｂの断面弓形に対応した弓形の孔としてもよい。ヨーク体位置決め部４２ｂは断面形状が弧の一点と弧の一点とを結ぶ直線４２ｅ（弦）を備える。位置決め孔７４ｂは直線４２ｅに対応する直線７４ｅ（弦）を備える。なお、図２１（ｂ）に示すように、ヨーク体位置決め部４２ｃを断面正円の外周面から内部方向に形成した２箇所の三角形状の切り欠き４２ｄを備えた断面変形円形状とし、位置決め孔７４ｃはヨーク体位置決め部４２ｃの断面変形円形状に対応した変形円形状の孔としてもよい。また、図２１（ｃ）に示すように、ヨーク体位置決め部４２ａを断面楕円形状とし、位置決め孔７４ａをヨーク体位置決め部４２ａの断面楕円形状に対応した楕円形状の孔としてもよい。

また、実施形態２においては、図２２に示すような、回転軸４とヨーク体７１とを備えた構成としてもよい。
回転軸４は、両端部４１；４１と、ヨーク体位置決め部と、軸補強部４４とを備えた断面円形状の軸により形成される。回転軸４のヨーク体位置決め部は、端部４１と軸補強部４４との間に位置する軸部４３Ａの周面より突出する突起４２Ａにより形成される。突起４２Ａは、例えば、軸部４３Ａの周面における上述した磁石対応部４３の端面４５に相当する位置より軸部４３Ａの回転中心線と直交する方向に突出するピンにより形成される。軸部４３Ａの軸径は、端部４１の軸径よりも大きく、軸補強部４４の軸径よりも小さい。
ヨーク体７１は、突起４２Ａが嵌め込まれる係合溝７４Ａを備える。ヨーク体７１は、扇の要部７３ｂの外周縁７３ｆより磁石位置決め板７５；７５；７６と同じ方向に立ち上がって磁石位置決め板７５；７５と連接する湾曲板７５Ａを備える。そして、係合溝７４Ａは、湾曲板７５Ａの立ち上がり端７５ｔから扇の要部７３ｂの外周縁７３ｆ側に向けて延長し、要部７３ｂの外周縁７３ｆ側で行き止りとなった溝により形成される。
従って、磁石位置決め板７５；７５；７６に囲まれた磁石設置部７９に磁石７２が設置された状態において、磁石７２の湾曲切欠部８０と湾曲板７５Ａの内壁面７５ｕとで軸部４３Ａを嵌合支持する筒孔７４Ｃが形成される。
ヨーク体７１の扇の要部７３ｂは、軸部４３Ａが嵌合状態に貫通可能な円孔により形成された位置決め孔７４Ｂを有する。
筒孔７４Ｃの中心と位置決め孔７４Ｂの中心とが一致し、筒孔７４Ｃの孔径と位置決め孔７４Ｂの孔径とが同径に形成される。
以上の構成において、回転軸４が端部４１側から筒孔７４Ｃ及び位置決め孔７４Ｂに通されて、突起４２Ａが係合溝７４Ａに挿入され、突起４２Ａと係合溝７４Ａの行き止り壁７４ｅとが衝突し、軸部４３Ａが筒孔７４Ｃに嵌合支持される。
以上により、回転体７が回転軸４に取付けられる。

本発明のタイヤ内発電装置においては、タイヤの内面（例えばトレッド面の裏面）に取付けられた場合において、回転軸４の回転中心線の位置が、タイヤの内面（例えばトレッド面の裏面）から離れているほど発電量が大きくなる。図２３に、タイヤの内面に取付けられるタイヤ内発電装置１におけるタイヤの内面から回転軸６の回転中心線までの高さｈと発電量との関係を示す。図２３からわかるように、高さｈが０．０１ｍ（１０ｍｍ）以下では発電を期待できず、高さｈが０．０２５ｍ（２５ｍｍ）以上で発電を期待できることがわかる。よって、実用的な発電量を得るためには、タイヤ内のスペースと発電量との関係から考えて、高さｈを０．０２５ｍ（２５ｍｍ）〜０．０３０ｍ（３０ｍｍ）程度とすることが好ましい。

本発明においては、タイヤの内面に対するタイヤ内発電装置１の取付位置は特に限定されない。例えば、図２４（ａ）に示すように、回転軸４がトレッド面の裏面１００と直交するようにタイヤ内発電装置１をトレッド面の裏面１００に取付けても良い（即ち、回転軸４がタイヤの径に沿った方向に延長するようにタイヤ内発電装置１をトレッド面の裏面に取付けても良い）し、図２４（ｂ）に示すように、回転軸４がタイヤの幅方向に沿った方向に延長するようにタイヤ内発電装置１をトレッド面の裏面１００に取付けても良いし、図２４（ｃ）に示すように、回転軸４がタイヤの回転方向ｘに沿った方向に延長するようにタイヤ内発電装置１をトレッド面の裏面１００に取付けても良い。

本発明のタイヤ内発電装置１によれば、タイヤ内の温度や圧力タイヤ情報、例えば、タイヤにかかる圧力、路面の滑りやすさを検出し、これらタイヤの動的な状態を連続送信するために高電力を必要とするデバイスに安定して電力を供給できるようになる。

１タイヤ内発電装置、２ベース、４回転軸、５コイル部固定部材、
６コイル部、７回転磁石（実施形態１）、７回転体（実施形態２）、
８ヨーク、９回転錘、１８整流回路、１９充電回路、６０空間、
６１コイル巻体（実施形態２）、６７コイル巻体（実施形態１）、
７１ヨーク体、７２領域（実施形態１）、７２磁石（実施形態２）、
７３ヨーク面板、７３ａ扇部、７３ｂ扇の要部、７４取付孔、
７５，７６磁石位置決め板、７９磁石設置部、８０湾曲切欠部、
Ｘ回転中心線。

Claims

タイヤ気室内に取付けられるタイヤ内発電装置において、
車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化と周方向加速度の変化に応じて回転する回転磁石及び回転錘と、互いに対向する２つの回転磁石の間に位置されて回転磁石との電磁誘導作用により電圧を発生するコイル部とを備え、
回転磁石及び回転錘は回転中心線が同じであり、
回転錘は、重心と回転中心線とが異なるように形成され、
回転磁石は、回転中心線と直交する面が回転中心線の周りを１周する周方向に沿って隣り合う偶数数分の領域を備え、当該互いに隣り合う領域が互いに異なる磁極に形成され、
互いに対向する２つの回転磁石は、互いに異なる磁極に形成された領域同士が対向する状態を維持して回転するように構成され、
コイル部は、回転する２つの回転磁石の互いに異なる磁極間で発生する磁束が通る空間を取り囲む筒形状にコイルが巻回されたコイル巻体を備え、
タイヤ気室内においてトレッド面の裏面に相当する位置にベースを介して取付けられ、回転錘及び回転磁石の回転軸の両端がベースに設けられた回転軸支持部材に回転可能に支持されて回転錘及び回転磁石の回転軸がタイヤの幅方向に延長するように設けられたことを特徴とするタイヤ内発電装置。
回転磁石は、コイル部に対向する面とは反対側の面にヨークを備えたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ内発電装置。
回転磁石の偶数数分の領域の数は、６であることを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ内発電装置。
回転磁石の偶数数分の各領域は、周方向に沿って等分割された領域であることを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれか一項に記載のタイヤ内発電装置。
コイル部のコイル巻体の数と回転磁石の偶数数分の領域の数とが同じであり、コイル巻体は、筒の中心線に直交する断面形状が領域の形状と同じ形状に形成され、当該コイル巻体が回転中心線の周りに配置され、各コイル巻体の筒の両端と２つの回転磁石の相対向する各領域とを１対１で対応するように対向させた場合に、コイル巻体の筒の中心線と回転磁石の領域の中心とを一致させたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれか一項に記載のタイヤ内発電装置。
回転錘が、各回転磁石のコイル部と対向する面とは反対側の面側にそれぞれ設けられ、当該回転磁石及び回転錘のセットがコイル部を中心として左右対称に設けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれか一項に記載のタイヤ内発電装置。
回転錘及び回転磁石が、１本の回転軸に取付けられ、回転軸の両端が、トレッド面の裏面にベースを介して固定された回転軸支持部材に回転可能に支持されたことを特徴とする請求項１乃至請求項６のいずれか一項に記載のタイヤ内発電装置。
タイヤ気室内に取付けられるタイヤ内発電装置において、
回転軸に取付けられ回転中心と重心とが異なるように少なくとも一部が磁石により形成されて車両走行時のタイヤに加わる力の変化に応じて回転する回転体と、回転により互いに対向する２つの回転体の磁石間に位置されて当該磁石との電磁誘導作用により電圧を発生するコイル部とを備え、コイル部は、回転により互いに対向する磁石の互いに異なる磁極間で発生する磁束が通る空間を取り囲む筒形状にコイルが巻回されたコイル巻体を備え、
タイヤ気室内においてトレッド面の裏面に相当する位置にベースを介して取付けられ、回転体の回転軸の両端がベースに設けられた回転軸支持部材に回転可能に支持されて回転体の回転軸がタイヤの幅方向に延長するように設けられたことを特徴とするタイヤ内発電装置。
回転体の回転中心を通る平面で回転体を２分割して回転体の慣性モーメントが最大となるよう分割した場合の慣性モーメント（Ｉｍａｘ）が、回転体の全慣性モーメント（Ｉｔｏｔａｌ）の８０％以上であることを特徴とする請求項８に記載のタイヤ内発電装置。
回転体が、回転体の回転方向に沿って配置された複数の異なる磁極の磁石を備えたことを特徴とする請求項８又は請求項９に記載のタイヤ内発電装置。
回転体の磁石は、コイル部に対向する面とは反対側の面にヨークを備えたことを特徴とする請求項８乃至請求項１０のいずれか一項に記載のタイヤ内発電装置。
コイル巻体が、回転体の磁石の回転軌跡の投影部分に設けられたことを特徴とする請求項８乃至請求項１１のいずれか一項に記載のタイヤ内発電装置。
コイル巻体の筒の断面の外周形状と回転体の磁石の断面の外周形状とが同じ形状に形成され、回転体の回転により、磁石の断面の中心線とコイル巻体の筒の断面の中心線とが一致した場合に、コイル巻体の断面の外周の長さが回転体の磁石の断面の外周の長さ以下であることを特徴とする請求項１２に記載のタイヤ内発電装置。
コイル巻体を複数備え、コイル巻体毎に整流回路及び充電回路を設けたことを特徴とする請求項８乃至請求項１３のいずれか一項に記載のタイヤ内発電装置。
２つの回転体の磁石がコイル部を中心として対称な形状に形成されるとともに、これら２つの回転体が１本の回転軸に取付けられ、２つの回転体の磁石がコイル部を中心として対称な形状で対向した状態に維持されて回転体と回転軸とが一緒に回転可能に構成されたことを特徴とする請求項８乃至請求項１４のいずれか一項に記載のタイヤ内発電装置。
回転体のすべてが磁石により形成されたことを特徴とする請求項８乃至請求項１５のいずれか一項に記載のタイヤ内発電装置。
コイル部が、トレッド面の裏面にベースを介して固定されたコイル部固定部材に固定されたことを特徴とする請求項１乃至請求項１６のいずれか一項に記載のタイヤ内発電装置。