JP6036143B2 - 発電装置 - Google Patents

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    • H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems

Description

本発明は、発電装置に関する。
近年、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する発電装置が検討されている（例えば、特許文献１参照）。
特許文献１に記載の発電装置は、下記図１５に示すように、直方体状をなす装置本体２００と、装置本体２００の上板２４０に形成された貫通孔２８０を貫通し、装置本体２００内上側に設けられたコイルバネ３６０を介して装置本体２００の上部に連結された鋼棒１６０と、装置本体２００の下板２６０に形成された貫通孔４００を貫通し、装置本体２００内下側に設けられたコイルバネ３６０を介して装置本体２００の下部に連結された鋼棒１８０とを有している。
そして、鋼棒１６０、１８０のうち、上側の鋼棒１６０の上端部が支持体に固定されるとともに、下側の鋼棒１８０の下端部が空調用ダクト等の振動体に固定されており、振動体の振動によって、装置本体２００は鋼棒１６０、１８０の軸方向に沿って振動可能に構成されている。
この装置本体２００の内部には、装置本体２００の内面に固定された錘４２０と、錘４２０にコイルバネ５２０を介して鋼棒１６０、１８０の軸方向に支持された磁石４８０と、装置本体２００の内周面に固定されたコイル５００とを有する発電手段４６０を備えている。このような発電手段４６０では、装置本体２００の振動に伴って、装置本体２００内において磁石４８０が振動する。これにより、磁石４８０に対してコイル５００が相対移動して、コイル５００に電磁誘導に伴う電圧が発生する。
かかる構成の発電装置では、磁石４８０が上下方向に移動する際に、鋼棒１６０、１８０が磁石４８０のガイドとして機能する。これにより、振動体の振動を装置本体２００（磁石４８０）の上下方向への振動に変換することができ、その結果、発電手段４６０を発電させることができる。
しかしながら、かかる構成の発電装置では、装置本体２００が上下方向のみならず、それ以外の方向に振動し易い。そのため、各鋼棒１６０、１８０が各貫通孔２８０、４００に接触した状態で振動（摺動）する。その結果、発電装置の発電効率が低下してしまう。
また、かかる構成の発電装置では、装置本体２００の上下方向のサイズを大きくせざるを得ないため、大きな取付けスペースを確保する必要がある。
特開２０１１−１６０５４８号公報
本発明は、上記従来の問題点を鑑みたものであり、その目的は、２つの振動系に外部からの振動が効率よく伝達されることにより、広い周波数帯域で効率の良い発電が可能であり、また小スペースへの配置を可能とした発電装置を提供することにある。
このような目的は以下の（１）〜（９）の本発明により達成される。
（１） 筐体と、
前記筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
前記磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置された一対の板バネとを有し、
各前記板バネは、第１の環状部と、該第１の環状部よりも内側に、前記第１の環状部と同心的に設けられた第２の環状部と、該第２の環状部よりも内側に、前記第２の環状部と同心的に設けられた第３の環状部と、前記第１の環状部と前記第２の環状部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記第２の環状部と前記第３の環状部とを連結する複数の第２のバネ部とを備え、
前記筐体が前記第１の環状部に固定され、前記保持部が前記第２の環状部に固定され、前記磁石が前記第３の環状部に固定されていることを特徴とする発電装置。
（２） 各前記第１のバネ部は、前記第１の環状部および前記第２の環状部の周方向に沿って延在する部分を備える上記（１）に記載の発電装置。
（３） 各前記第２のバネ部は、前記第２の環状部および前記第３の環状部の周方向に沿って延在する部分を備える上記（１）または（２）に記載の発電装置。
（４） 各前記板バネは、その中心軸を中心とした回転対称の形状をなしている上記（１）ないし（３）のいずれかに記載の発電装置。
（５） 筐体と、
前記筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
前記磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置され、前記磁石および前記保持部が固定された一対の板バネとを有し、
各前記板バネは、前記筐体と前記保持部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記保持部と前記磁石とを連結する複数の第２のバネ部とを備え、前記第１のバネ部の数と、前記第２のバネ部の数とが異なっていることを特徴とする発電装置。
（６） 筐体と、
前記筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
前記磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置され、前記磁石および前記保持部が固定された一対の板バネとを有し、
各前記板バネは、前記筐体と前記保持部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記保持部と前記磁石とを連結する複数の第２のバネ部とを備え、
一方の前記板バネと他方の前記板バネとは、それらの厚さ、構成材料、前記第１のバネ部の数および前記第２のバネ部の数の少なくとも１つが異なっていることを特徴とする発電装置。
（７） 筐体と、
前記筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
前記磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置され、前記磁石および前記保持部が固定された一対の板バネとを有し、
各前記板バネは、前記筐体と前記保持部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記保持部と前記磁石とを連結する複数の第２のバネ部とを備え、
一方の前記板バネの前記第１のバネ部と、他方の前記板バネの前記第１のバネ部との離間距離は、前記筐体側と前記保持部側とで異なっていることを特徴とする発電装置。
（８） 筐体と、
前記筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
前記磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置され、前記磁石および前記保持部が固定された一対の板バネとを有し、
各前記板バネは、前記筐体と前記保持部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記保持部と前記磁石とを連結する複数の第２のバネ部とを備え、
一方の前記板バネの前記第２のバネ部と、他方の前記板バネの前記第２のバネ部との離間距離は、前記保持部側と前記磁石側とで異なっていることを特徴とする発電装置。
（９） 一方の前記板バネと他方の前記板バネとは、略同一の形状を有し、前記第１のバネ部同士および前記第２のバネ部同士のうちの少なくとも一方が、前記発電装置の平面視において完全に重ならないように配置されている上記（１）ないし（８）のいずれかに記載の発電装置。
本発明の発電装置によれば、少なくとも磁石、コイルおよび保持部を介して対向して配置され、磁石および保持部が固定（連結）された一対の板バネを有している。そして、各バネ部が、複数の第１のバネ部を介して筐体と保持部とを連結し、複数の第２のバネ部を介して保持部と磁石とを連結した構造を有している。
かかる板バネは、その厚さ方向の剛性よりも、厚さ方向に対して略直交する方向（横方向）の剛性（横剛性）が高いため、各板バネは、その横方向よりも厚さ方向に優先して変形する。また、磁石と、コイルを保持した保持部とは、それらの厚さ方向の両側において、一対の板バネに固定（連結）され、各板バネと一体となって振動する。
このようなことから、磁石とコイルを保持した保持部とは、板バネの厚さ方向と略直交する方向を軸とする直動（横揺れ）、および回動（ローリング）が阻止され、それらの振動軸が一定の方向（板バネの厚さ方向）に規制される。したがって、磁石とコイルを保持した保持部とが振動する際（すなわち、発電装置の発電時）に、これらが互いに接触することが防止される。
また、かかる構成の発電装置では、筐体に対して各板バネの第１のバネ部を介して、コイルを保持した保持部が振動する第１の振動系と、コイルを保持した保持部に対して各板バネの第２のバネ部を介して磁石が振動する第２の振動系とを有する２自由度振動系が構成されている。前述したように、磁石とコイルを保持した保持部とが振動する際に、これらの接触が防止される。そのため、振動体からの振動エネルギーが第１の振動系に効率よく伝達され、この第１の振動系に伝達された振動エネルギーが、さらに第２の振動系に効率よく伝達される。すなわち、振動体からの振動エネルギーが損失なく、第１の振動系、および、第１の振動系を介して第２の振動系に伝達される。したがって、かかる発電装置では、効率の高い発電が可能となる。
また、第１の振動系は、コイル、保持部の質量、第１のバネ部のバネ定数、および第１の振動系と第２の振動系との質量比に起因する第１の共振周波数を有し、第２の振動系は、磁石の質量、第２のバネ部のバネ定数、および第１の振動系と第２の振動系との質量比に起因する第２の共振周波数を有し、２つの共振周波数間隔を適切に設定することで、２つの共振周波数で挟まれる周波数帯域で外部の振動を増幅できる帯域を得られる。
そのため、かかる発電装置では、第１の共振周波数と第２の共振周波数との間の周波数帯域の外部振動に対して、効率良く発電することができる。換言すれば、各構成部材の質量および板バネの各バネ部のバネ定数を、振動体からの外部振動の周波数帯域に合わせて設計することにより、幅広い周波数帯域の外部振動を効率良く発電エネルギーに変換することができる。
また、かかる発電装置では、第１の振動系の内側に第２の振動系とが並んで配置された構成となっているため、その低背化を図ることができ、小スペースへの設置が可能となる。
本発明の発電装置の第１実施形態を示す斜視図である。 図１に示す発電装置の断面斜視図である。 図２に示す発電装置の分解斜視図である。 図１に示す発電装置が備える板バネの平面図である。 図１に示す発電装置の発電部が有する２自由度振動系（第１の振動系および第２の振動系）の構成を説明するためのモデル図である。 図５に示す２自由度振動系における発電量の周波数特性を説明するためのグラフである。 図１に示す発電装置の断面模式図である。 図１に示す発電装置において形成される磁気回路（磁気ループ）を説明するための図である。 本発明の発電装置の第２実施形態が備える板バネの平面図である。 本発明の発電装置の第３実施形態を示す断面模式図である。 本発明の発電装置の第４実施形態の第１の構成例を示す断面模式図である。 本発明の発電装置の第４実施形態の第２の構成例を示す断面模式図である。 本発明の発電装置の第４実施形態の第３の構成例を示す断面模式図である。 本発明の発電装置の第４実施形態の第４の構成例を示す断面模式図である。 従来の発電装置の要部断面図である。
以下、本発明の発電装置を添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。
＜第１実施形態＞
まず、本発明の発電装置の第１実施形態について説明する。
図１は、本発明の発電装置の第１実施形態を示す斜視図、図２は、図１に示す発電装置の断面斜視図、図３は、図２に示す発電装置の分解斜視図である。
なお、以下の説明では、図１〜図３中の上側を「上」または「上方」と言い、下側を「下」または「下方」と言う。
図１〜図３に示すように、発電装置１００は、筐体２０と、筐体２０内に、図２の上下方向に振動可能に保持された発電部１０とを備えている。発電部１０は、一対の対向する上側板バネ６０Ｕおよび下側板バネ６０Ｌと、これらの間に固定された、永久磁石３１を有する磁石組立体３０、永久磁石３１の外周側を囲むように設けられたコイル４０およびコイル４０を保持するコイル保持部５０とを有している。なお、本実施形態では、上側板バネ６０Ｕおよび下側板バネ６０Ｌとして、同じ構造を有するものを用いた場合について説明する。
以下、各部の構成について説明する。
＜＜筐体２０＞＞
筐体２０は、図３に示すように、カバー２１と、ベース２３と、カバー２１とベース２３との間に位置する筒状部２２とを備えている。
カバー２１は、円盤状をなし、その外周縁部に沿って、円環状（リング状）のリブ２１１が下方に向かって突出形成されている。このリブ２１１に対応する部分に沿って、略等間隔に配置された４つの貫通孔２１２が形成されている。また、カバー２１のリブ２１１より内側の部分には、上方に向かって凹没形成された凹部（逃げ部）２１４が形成されている。発電部１０は、振動した際に、この凹部２１４内に位置（退避）し、カバー２１と接触するのが防止されている。
筒状部２２は、円筒状をなし、その平面視での大きさがカバー２１のリブ２１１の平面視での大きさと略等しくなっている。発電部１０と筐体２０とを組み立てた状態（以下、この状態を「組立状態」と言う。）で、筒状部２２の内側に発電部１０の発電に寄与する主要部が位置する。
また、筒状部２２の上端部には、カバー２１の貫通孔２１２に対応する位置に４つのネジ穴２２１が形成されている。さらに、後述する上側板バネ６０Ｕの外周部（第１の環状部６１）には、上述した４つの貫通孔２１２およびネジ穴２２１と対応する位置に貫通孔６６が形成されている。上側板バネ６０Ｕの外周部をカバー２１と筒状部２２との間に位置させた状態で、ネジ２１３を、カバー２１の貫通孔２１２および上側板バネ６０Ｕの貫通孔６６に挿通し、筒状部２２のネジ穴２２１に螺合させる。これにより、上側板バネ６０Ｕの外周部、すなわち、発電部１０が、カバー２１と筒状部２２とに固定される。
ベース２３は、矩形平板状をなし、その中央部には、円環状のリブ２３１が上方に向かって突出形成されている。換言すれば、このリブ２３１の内側に、凹部（逃げ部）２３４が形成されている。発電部１０は、振動した際に、この凹部２３４内に位置（退避）し、ベース２３と接触するのが防止されている。
このベース２３には、リブ２３１に対応する部分に沿って、略等間隔に配置された４つの貫通孔２３２が形成されている。また、筒状部２２の下端部にも、ベース２３の貫通孔２３２と対応する位置に４つのネジ穴２２１が形成されている。下側板バネ６０Ｌの外周部（第１の環状部６１）をベース２３と筒状部２２との間に位置させた状態で、ネジ２３３を、ベース２３の貫通孔２３２および下側板バネ６０Ｌの貫通孔６６に挿通し、筒状部２２のネジ穴２２１に螺合させる。これにより、下側板バネ６０Ｌの外周部、すなわち、発電部１０が、ベース２３と筒状部２２とに固定される。
また、ベース２３の４隅には、それぞれ、貫通孔２３５が形成されている。図示しないネジをベース２３の貫通孔２３２に貫通させ、振動体に設けられたネジ穴と螺合させる。これにより、ベース２３と振動体とが固定されて、発電装置１００が振動体に取り付けられる（固定される）。さらに、ベース２３の凹部２３４内には、組立状態で、後述するワッシャー８０の貫通孔８１に挿通されるネジ８２の頭部に対応する位置に貫通孔が形成されている。
ここで、振動体としては、例えば、空調ダクト、輸送機（貨物列車や自動車、トラックの荷台）、線路を構成する枕木、高速道路やトンネル、架橋、ポンプやタービンなどの機器、油圧及び空気圧を伝達するためのパイプ類などが挙げられる。
筐体２０（カバー２１、筒状部２２およびベース２３）を構成する材料としては、特に限定されないが、例えば、金属材料、セラミックス材料、樹脂材料等が挙げられ、これらの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
筐体２０の寸法は、特に限定されないが、発電装置１００を小型化（低背化）する観点からは、筐体２０（ベース２３）の平均幅は、６０〜１２０ｍｍ程度であるのが好ましい。また、筐体２０の平均高さは、２０〜５０ｍｍ程度であるのが好ましく、３０〜４０ｍｍ程度であるのがより好ましい。
この筐体２０内には、発電部１０が振動可能に保持されている。
以下、発電部１０を構成する各部材について詳細に説明する。
＜＜上側板バネ６０Ｕ、下側板バネ６０Ｌ＞＞
上側板バネ６０Ｕは、カバー２１と筒状部２２との間に設けられており、また、下側板バネ６０Ｌは、ベース２３と筒状部２２との間に設けられている。
図４は、図１に示す発電装置１００が備える板バネ（上側板バネ６０Ｕ、下側板バネ６０Ｌ）の平面図であり、以下、図４を参照して各板バネの構造を説明する。
各板バネは、それぞれ、金属製の薄板材で形成された円環状の部材である。各板バネは、それぞれ、外周側から、第１の環状部６１、第１の環状部６１の内径よりも小さい外径を有する第２の環状部６２、および第２の環状部６２の内径よりも小さい外径を有する第３の環状部６３を有している。これらの第１の環状部６１、第２の環状部６２および第３の環状部６３は、それぞれ、各板バネに同心的に設けられている。また、第１の環状部６１と第２の環状部６２とは、複数（本実施形態では、４つ）の第１のバネ部６４によって連結されており、第２の環状部６２と第３の環状部６３とは、複数（本実施形態では、２つ）の第２のバネ部６５によって連結されている。
各板バネの第１の環状部６１には、４つの貫通孔６６が形成されている。これらの貫通孔６６は、第１の環状部６１の外周方向に沿って略等間隔（およそ９０°間隔）に形成されている。そして、上側板バネ６０Ｕの第１の環状部６１は、各貫通孔６６およびカバー２１の貫通孔２１２を貫通して筒状部２２の上端側のネジ穴２２１に螺合されるネジ２１３によって、カバー２１と筒状部２２とに固定（ネジ止め）される。また、下側板バネ６０Ｌの第１の環状部６１は、各貫通孔６６およびベース２３の貫通孔２３２を貫通して筒状部２２の下端側のネジ穴２２１に螺合されるネジ２３３によって、ベース２３と筒状部２２とに固定（ネジ止め）される。
また、各板バネの第２の環状部６２にも、４つの貫通孔６７が形成されている。これらの貫通孔６７は、第２の環状部６２の外周方向に沿って略等間隔（およそ９０°間隔）に形成されている。また、後述するコイル保持部５０の外周部（筒状部５１）の上端部および下端部には、それぞれ４つのネジ穴５１１が形成されており、これらのネジ穴５１１は、各板バネの第２の環状部６２に形成された貫通孔６７に対応する位置に形成されている。さらに、上側板バネ６０Ｕの上側および下側板バネ６０Ｌの下側には、各板バネの第２の環状部６２に形成された貫通孔６７およびコイル保持部５０のネジ穴５１１と対応する位置に４つの貫通孔８１が形成された円環状のワッシャー８０が配置される。
上側板バネ６０Ｕが、上側板バネ６０Ｕの上側に設けられたワッシャー８０とコイル保持部５０との間に位置させた状態で、ネジ８２を、ワッシャー８０の貫通孔８１および上側板バネ６０Ｕの第２の環状部６２の貫通孔６７に挿通し、コイル保持部５０の上側のネジ穴５１１に螺合させる。これにより、上側板バネ６０Ｕの第２の環状部６２が、コイル保持部５０の外周部（筒状部５１）の上端部に固定される。また、下側板バネ６０Ｌが、下側板バネ６０Ｌの下側に設けられたワッシャー８０とコイル保持部５０との間に位置させた状態で、ネジ８２を、ワッシャー８０の貫通孔８１および下側板バネ６０Ｌの第２の環状部６２の貫通孔６７に挿通し、コイル保持部５０の下側のネジ穴５１１に螺合させる。これにより、下側板バネ６０Ｌの第２の環状部６２が、コイル保持部５０の外周部（筒状部５１）の下端部に固定される。なお、ワッシャー８０は、その平面視での大きさが板バネの第２の環状部６２の平面視での大きさと略等しくなっている。
また、上側板バネ６０Ｕの第３の環状部６３は、後述する磁石組立体３０上に配置されるスペーサ７０の上部と固定されており、下側板バネ６０Ｌの第３の環状部６３は、磁石組立体３０の底部と固定される。これらの部材間は、例えば、接着剤等を用いて固定することができる。
４つの第１のバネ部６４は、それぞれ、円弧状の部分を有する形状（略Ｓ字状）をなしており、第１の環状部６１と第２の環状部６２との間に形成された円環状の間隙内に配置される。これら４つの第１のバネ部６４は、コイル保持部５０を介して、互いに対向するように２対設けられている。また、各第１のバネ部６４は、一端が、第１の環状部６１の貫通孔６６近傍で第１の環状部６１と連結し、円弧状の部分が第１の環状部６１の内周縁および第２の環状部６２の外周縁に沿うように右回り（時計回り）に延在して、他端が、第２の環状部６２の貫通孔６７近傍で第２の環状部６２と連結している。
各板バネの４つの第１のバネ部６４は、第２の環状部６２を第１の環状部６１に対して図２の上下方向に振動可能に支持（連結）している。なお、上述したように、第１の環状部６１は筐体２０（カバー２１、筒状部２２およびベース２３）に固定され、第２の環状部６２は、コイル保持部５０に固定されている。そのため、振動体による振動が筐体２０に伝達されると、コイル保持部５０が、第１のバネ部６４を介して筐体２０に対して振動する。
２つの第２のバネ部６５は、それぞれ、円弧状の部分を有する形状（略Ｓ字状）をなしており、第２の環状部６２と第３の環状部６３との間に形成された円環状の間隙内に配置される。これら２つの第２のバネ部６５は、磁石組立体３０を介して、互いに対向するように１対設けられている。また、各第２のバネ部６５は、一端が、第２の環状部６２に形成された磁石組立体３０を介して対向する２つの貫通孔６７近傍で第２の環状部６２と連結し、円弧状の部分が第２の環状部６２の内周縁および第３の環状部６３の外周縁に沿うように右回り（時計回り）に延在して、他端が、第３の環状部６３と連結している。
各板バネの２つの第２のバネ部６５は、第３の環状部６３を第２の環状部６２に対して図２の上下方向に振動可能に支持（連結）している。なお、上述したように、第２の環状部６２は、コイル保持部５０に固定され、第３の環状部６３は、上側板バネ６０Ｕではスペーサ７０を介して、また下側板バネ６０Ｌでは直接的に、磁石組立体３０に固定されている。そのため、磁石組立体３０が、第２のバネ部６５を介してコイル保持部５０に対して振動する。
以上の説明したような各板バネは、図４に示すように、その中心軸（第３の環状部６３の中心軸）を中心とした回転対称の形状をなしている。これにより、各板バネの周方向における第１のバネ部６４および第２のバネ部６５のバネ定数にバラつきが生じることを防止することができる。そのため、各板バネの全体としての横剛性を向上させることができる。また、発電装置１００を組み立てる際には、その作業をより簡便に行うことができるようになる。
かかる構成の発電装置１００では、筐体２０に対して、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第１のバネ部６４を介してコイル保持部５０が振動する第１の振動系と、コイル保持部５０に対して、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第２のバネ部６５を介して磁石組立体３０が振動する第２の振動系とが形成されている。換言すれば、発電装置１００では、発電部１０が、第１の振動系および第２の振動系を有する２自由度振動系を構成する。
ここで、かかる構成の２自由度振動系について添付図面を参照して説明する。
図５は、発電部１０が有する２自由度振動系（第１の振動系および第２の振動系）の構成を説明するためのモデル図である。また、図６は、図５に示す２自由度振動系における発電量の周波数特性を説明するためのグラフである。
このような２自由度振動系の発電部１０では、第１の振動系が、コイル保持部５０（コイル４０およびコイル保持部５０）の質量：ｍ１と、コイル保持部５０と磁石組立体３０との質量比：μと、第１のバネ部６４のバネ定数：ｋ１とで決定される第１の固有振動数：ω１を有し、第２の振動系が、磁石組立体３０の質量：ｍ２と、コイル保持部５０と磁石組立体３０との質量比：μと、第２のバネ部６５のバネ定数：ｋ２とで決定される第２の固有振動数：ω２を有する。
より具体的には、図５に示す発電部１０の２自由度振動系のモデル図を用いて、各固有振動数ω１、ω２は、下記式（１）の運動方程式で表すことができる。
Figure 0006036143
すなわち、２自由度振動系の各固有振動数ω１、ω２は、上記μ、Ω１、Ω２の３つのパラメータで決定される。
上記式（１）で表される２自由度振動系の発電量（発電能力）は、発電による減衰を伴い、図６に示すように、各固有振動数ω１、ω２にそれぞれ起因する２つの共振周波数ｆ１、ｆ２において最大値をとる。そして、発電装置１００では、この２つの共振周波数（ｆ１、ｆ２）間の周波数帯域にわたって発電部１０が筐体２０に対して効率良く振動する。なお、減衰が無い場合において、各固有振動数ω１、ω２は各共振周波数ｆ１、ｆ２に一致する。
したがって、各振動系の質量（ｍ１、ｍ２）およびバネ定数（ｋ１、ｋ２）を調整して、第１の振動系の共振周波数ｆ１と第２の振動系の共振周波数ｆ２とを異なる値に設定する（２重化する）ことにより、その設定された周波数帯域の外部振動（筐体２０に付与される振動）に対して、発電部１０を効率良く振動させることができる。
なお、例えば、振動体の振動周波数が、２０〜４０Ｈｚの周波数帯域である場合には、上記各振動系の質量（ｍ１、ｍ２）およびバネ定数（ｋ１、ｋ２）を下記式（１）〜（３）の条件を満足するように調整することにより、この振動体に対する発電装置１００の発電効率を特に優れたものとすることができる。
ｍ１［ｋｇ］：ｍ２［ｋｇ］＝１．５：１ （１）
ｍ１［ｋｇ］：ｋ１［Ｎ／ｍ］＝１：６００００ （２）
ｍ２［ｋｇ］：ｋ２［Ｎ／ｍ］＝１：２２０００ （３）
なお、各板バネの平均厚さは、各バネ部（第１のバネ部６４、第２のバネ部６５）のバネ定数（ｋ１、ｋ２）を所望の値とするために適宜調整することができるが、各板バネの平均厚さは、０．１〜０．４ｍｍ程度であるのが好ましく、０．２〜０．３ｍｍ程度であるのがより好ましい。板バネの平均厚さが上記範囲内であれば、板バネの塑性変形、破断などの発生を確実に防止することができる。これにより、発電装置１００を振動体に取り付けた状態で長期間にわたって使用することができる。
これらの上側板バネ６０Ｕと下側板バネ６０Ｌとの間には、永久磁石３１を有する磁石組立体３０が設けられている。
＜＜磁石組立体３０＞＞
磁石組立体３０は、円盤状（厚さの比較的薄い円柱状）の永久磁石３１と、永久磁石３１がその略中央に配設される底板部３２１と、底板部３２１の外周端部から立設した筒状部３２２とを有する円筒状のバックヨーク３２と、永久磁石３１の上面に、設けられたヨーク３３とを有している。磁石組立体３０は、バックヨーク３２の底板部３２１の外周部が下側板バネ６０Ｌの第３の環状部６３と固定されるとともに、ヨーク３３が後述するスペーサ７０を介して上側板バネ６０Ｕの第３の環状部６３と固定される。
永久磁石３１は、Ｎ極をヨーク３３側に、Ｓ極をバックヨーク３２の底板部３２１側にして、バックヨーク３２とヨーク３３との間に配置される。すなわち、磁石組立体３０は、各板バネの第２のバネ部６５を介してコイル保持部５０に対して振動する際に、磁石組立体３０は、永久磁石３１の磁化方向に沿って変位する。
永久磁石３１には、例えば、アルニコ磁石、フェライト磁石、ネオジム磁石、サマリウムコバルト磁石や、それらを粉砕して樹脂材料やゴム材料に混練した複合素材を成形してなる磁石（ボンド磁石）等を用いることができる。なお、永久磁石３１は、例えば、接着剤等による接着により、バックヨーク３２およびヨーク３３に固定される。
ヨーク３３は、その平面視での大きさが永久磁石３１の平面視での大きさと略等しくなっている。また、ヨーク３３の中央部付近には貫通孔が形成されている。
バックヨーク３２は、筒状部３２２と永久磁石３１（ヨーク３３）との間に、後述するコイル保持部５０に保持されたコイル４０が筒状部３２２および永久磁石３１と離間した状態で配置されるように構成されている。すなわち、筒状部３２２の内径は、コイル４０の外径よりも大きく設計される。また、バックヨーク３２の底板部３２１には、中央部付近に貫通孔が形成されている。
これらのバックヨーク３２およびヨーク３３の構成材料としては、例えば、純鉄（例えば、ＪＩＳ ＳＵＹ）、軟鉄、炭素鋼、電磁鋼（ケイ素鋼）、高速度工具鋼、構造鋼（例えば、ＪＩＳ ＳＳ４００）、ステンレスマーマロイ等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。
磁石組立体３０と筐体２０との間には、コイル保持部５０が設けられている。
＜＜コイル保持部５０＞＞
コイル保持部５０は、円筒状の筒状部５１と、筒状部５１の内周面側に配設された円環状の環状部５２とを有している。
筒状部５１には、上端部および下端部に、それぞれ、４つのネジ穴５１１が形成されている。筒状部５１は、ネジ８２をワッシャー８０の貫通孔８１および各板バネの第２の環状部６２の貫通孔６７に貫通させ、このネジ穴５１１に螺合させることにより、各板バネの第２の環状部６２と固定（ネジ止め）される。すなわち、コイル保持部５０が各板バネの第２の環状部６２と固定される。また、筒状部５１の上部には、４つの切欠き部５１２が形成されている。
環状部５２は、筒状部５１の内径と略等しい外径を有しており、外周部から外側に突出する４つの突起５２１が形成されている。環状部５２は、その４つの突起５２１が、筒状部５１の切欠き部５１２に係止されることにより、環状部５２が筒状部５１に固定される。
また、環状部５２の内径は、後述するスペーサ７０（スペーサ７０の筒状部７１）の外径よりも大きく形成されている。
このようなコイル保持部５０は、環状部５２の下面側でコイル４０を保持する。
＜＜コイル４０＞＞
コイル４０は、コイル保持部５０の環状部５２下面の内周部付近に固定されて、コイル保持部５０に保持される。また、コイル４０は、コイル保持部５０に保持された状態で、磁石組立体３０のバックヨーク３２の筒状部３２２と永久磁石３１との間に、筒状部３２２および永久磁石３１と離間して配置される。このコイル４０は、発電部１０の振動（コイル保持部５０の振動および磁石組立体３０の振動）に伴って、永久磁石３１に対して相対的に上下方向に変位する。このとき、コイル４０を通過する永久磁石３１からの磁力線の密度が変化し、コイル４０に電圧が発生する。
コイル４０は、組立状態において、永久磁石３１の周囲を囲むように線材を巻回することにより形成されたものである。このような線材としては、特に限定されないが、例えば、銅製の基線に絶縁被膜を被覆した線材や、銅製の基線に融着機能を付加した絶縁被膜を被覆した線材等が挙げられ、これらのうちの１種または２種以上を組み合わせて用いることができる。線材の巻き数は、線材の横断面積等に応じて適宜設定され、特に限定されない。
なお、線材の横断面形状は、例えば、三角形、正方形、長方形、六角形のような多角形、円形、楕円形等のいかなる形状であってもよい。
なお、このコイル４０を構成する線材の両端は、コイル保持部５０の環状部５２の上側に設けられた電圧取出部９０に接続されており、コイル４０に発生した電圧は、この電圧取出部９０から取り出すように構成されている。
また、本実施形態の発電装置１００では、ヨーク３３の上面に、一端が閉塞された円筒状をなす筒状部７１と、筒状部７１の他端の外周に沿って一体に設けられた円形のフランジ部７２とを有するスペーサ７０が設けられている。このスペーサ７０は、筒状部７１の一端側がヨーク３３に固定され、フランジ部７２の外周部が上側板バネ６０Ｕの第３の環状部６３に固定される。本実施形態の発電装置１００では、ヨーク３３と上側板バネ６０Ｕとをスペーサ７０を介して固定することにより、発電部１０が振動していない状態において、上側板バネ６０Ｕの各環状部（第１〜第３の環状部６１、６２、６３）が平行となる。換言すれば、各バネ部（第１および第２のバネ部６４、６５）にテンションがかからない状態となる。
また、スペーサ７０を構成する材料としては、例えば、マグネシウム、アルミニウム、成形樹脂等を用いることができる。
次に、このような発電装置１００の作用について説明する。
図７は、図１に示す発電装置の断面模式図、図８は、図１に示す発電装置において形成される磁気回路（磁界ループ）を説明するための図である。
発電装置１００では、図７に示すように、振動体から筐体２０に振動が伝達されると、発電部１０が、カバー２１およびベース２３に形成された各凹部２１４、２３４内で振動する。より具体的には、筐体２０に対して、コイル保持部５０が、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第１のバネ部６４を介して各凹部２１４、２３４内で図７中上下方向に振動する（すなわち、第１の振動系が振動する）。また、同様に、コイル保持部５０に対して、磁石組立体３０が、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第２のバネ部６５を介して各凹部２１４、２３４内で図７中上下方向に振動する（すなわち、第２の振動系が振動する）。
各板バネ６０Ｕ、６０Ｌは、その構造上、各バネ部（第１のバネ部６４、第２のバネ部６５）の振動方向のバネ定数よりも、振動方向に対して略直交する方向（横方向）のバネ定数の方が大きい。すなわち、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌは、その厚さ方向の剛性よりも、横方向の剛性（横剛性）が高い。そのため、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌは、その横方向よりも、厚さ方向（振動方向）に優先して変形する。
また、磁石組立体３０とコイル４０を保持したコイル保持部５０とは、それぞれ、それらの厚さ方向の両側において、一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌの各バネ部に連結された環状部（第２の環状部６２および第３の環状部６３）に固定されている。そのため、磁石組立体３０とコイル４０を保持したコイル保持部５０とは、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌと一体となって振動する。
このようなことから、磁石組立体３０とコイル４０を保持したコイル保持部５０とは、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌの厚さ方向と略直交する方向を軸とする直動（横揺れ）、および回動（ローリング）が阻止され、それらの振動軸が一定の方向（板バネ６０Ｕ、６０Ｌの厚さ方向）に規制される。したがって、磁石組立体３０とコイル４０を保持したコイル保持部５０とが振動する際（すなわち、発電装置の発電時）に、これらが互いに接触することが防止される。特に、磁石組立体３０とコイル４０を保持したコイル保持部５０とは、いずれも、高い剛性を有する剛体であるため、板バネ６０Ｕ、６０Ｌの各バネ部と同様に、振動方向に直交する方向への剛性（横剛性）も高い。そのため、振動時にこれらが接触するのがより確実に防止される。
したがって、発電装置１００では、前述のように、発電時の磁石組立体３０とコイル４０を保持したコイル保持部５０との接触が防止されるため、振動体からの振動エネルギーが第１の振動系に効率よく伝達され、この第１の振動系に伝達された振動エネルギーが、さらに第２の振動系に効率よく伝達される。すなわち、振動体からの振動エネルギーが損失なく、第１の振動系、および第１の振動系を介して第２の振動系に伝達される。したがって、かかる発電装置では、効率の高い発電が可能となる。
また、既に説明したように、第１の振動系は、コイル保持部５０（コイル４０およびコイル保持部５０）の質量ｍ１と、コイル保持部５０と磁石組立体３０との質量比μと、第１のバネ部６４のバネ定数ｋ１とに起因する第１の共振周波数ｆ１を有し、第２の振動系は、磁石組立体３０の質量ｍ２と、コイル保持部５０と磁石組立体３０との質量比μと、第２のバネ部６５のバネ定数ｋ２とに起因する第２の共振周波数ｆ２を有している。そのため、発電装置１００では、第１の共振周波数ｆ１と第２の共振周波数ｆ２との間の周波数帯域の外部振動に対して、効率良く発電することができる。換言すれば、各構成部材の質量および板バネの各バネ部のバネ定数を、振動体からの外部振動の周波数帯域に合わせて設計することにより、幅広い周波数帯域の外部振動を効率良く発電エネルギーに変換することができる。
また、発電装置１００では、第１の振動系および第２の振動系が、図７中、発電装置１００の横方向に並んで、その高さ方向に互いに重なった構成であるため、発電装置１００の高さを低く（低背化）することができる。そのため、振動体に発電装置１００を取り付ける際に、取付けスペースの制限を受けないというメリットがある。
さらに、発電装置１００では、各振動系をなす磁石組立体３０およびコイル保持部５０が、横剛性の高い一対の板バネ６０Ｕ、６０Ｌ間に連結された構成であるため、振動体に対して縦置き（筐体２０が振動体の側面に取り付けられる置き方）で取り付けることができる。そのような場合でも、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌに連結された磁石組立体３０、コイル保持部５０の振動特性は変化しない。すなわち、発電装置１００は、振動体に対して縦置きで取り付けた場合でも、横置き（筐体２０が振動体の上面または下面に取り付けられる置き方）で取り付けた時と、同様の発電効率を有するものとなる。
また、このような発電装置１００では、上述したように、磁石組立体３０のヨーク３３およびバックヨーク３２の底板部３２１の中央部付近に貫通孔が形成されている。これにより、永久磁石３１、ヨーク３３およびバックヨーク３２によって形成される磁界ループは、図８に示すように、ヨーク３３を介して、磁石組立体３０の中心側から外側に向かって流れ、バックヨーク３２を介して、磁石組立体３０の外側から中心側に向かって流れる。かかる構成では、発電部１０が振動した際に、磁石組立体３０とコイル４０との相対的な移動が起こる。これにより、コイル４０を通過する、磁石組立体３０により発生した磁束密度Bの磁場がコイル導電体内を移動する。このとき、コイル導電体内の電子が受けるローレンツ力から起電力が発生する。この起電力が直接的に発電部１０の発電に寄与し、効率的な発電が可能となる。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第２実施形態について説明する。
図９は、本発明の発電装置の第２実施形態が備える板バネの平面図である。
以下、第２実施形態の発電装置について、前記第１実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第２実施形態の発電装置は、上側板バネ６０Ｕまたは下側板バネ６０Ｌのうち、一方の板バネの構成を変更した以外は、前記第１実施形態の発電装置１００と同様である。
第２実施形態の発電装置１００では、下側板バネ６０Ｌを、上側板バネ６０Ｕに対して、時計回りに９０°回転させた状態で、筐体２０のベース２３と筒状部２２とに固定する。
図９（ｂ）に示すように、本実施形態の発電装置１００では、平面視した際に、下側板バネ６０Ｌの一対の第２のバネ部６５が、上側板バネ６０Ｕの一対の第２のバネ部６５に対して、時計回りに（半時計回りに）９０°ズレている。
上側板バネ６０Ｕは、ＡＡ方向において、第１のバネ部６４および第２のバネ部６５が、各環状部（第１の環状部６１、第２の環状部６２）との連結点から離間している。そのため、上側板バネ６０Ｕでは、ＡＡ方向の横剛性がその他の方向に比べて低くなる。
一方、下側板バネ６０Ｌは、上述した上側板バネ６０Ｕを時計回りに９０°回転させたものであるから、ＡＡ方向に対して直交するＢＢ方向の横剛性がその他の方向に比べて低くなる。
本実施形態の発電装置１００では、上側板バネ６０Ｕの横剛性が低い方向（ＡＡ方向）と下側板バネ６０Ｌの横剛性が低い方向（ＢＢ方向）とを直交させる。これにより、上側板バネ６０Ｕの横剛性の低い方向と、下側板バネ６０Ｌの横剛性の低い方向とを打ち消すことができる。その結果、振動体から筐体２０に伝達される振動のうち、各バネ部の発電方向（各バネ部の鉛直方向）と垂直を成す方向（各バネ部の水平方向）への振動によって、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌ（発電部１０）が不要共振するのを確実に防止することができる。このような不要共振が防止されることにより、発電装置１００の発電効率をより優れたものとすることができる。
なお、上記の説明では、図９（ｂ）に示すように、下側板バネ６０Ｌを、上側板バネ６０Ｕに対して、時計回りに９０°回転させた構成について説明したが、上側板バネ６０Ｕの横剛性が低い方向と下側板バネの横剛性が低い方向とがズレていれば、各板バネ６０Ｕ、６０Ｌ（発電部１０）の不要共振を防止する効果が得られる。
また、本実施形態の構成と異なる不要共振を防止する方法としては、上側板バネ６０Ｕと下側板バネ６０Ｌとを、異なる構造の板バネとする方法がある。具体的には、かかる方法は、上側板バネ６０Ｕまたは下側板バネ６０Ｌのうち、一方の板バネの厚さ、構成材料、第１のバネ部６４の数および第２のバネ部６５の数のうち、少なくとも１つのパラメーターを変更することにより行う。
上側板バネ６０Ｕまたは下側板バネ６０Ｌのうち、いずれか一方の板バネの上記パラメーターを変更することにより、上側板バネ６０Ｕと下側板バネ６０Ｌとで、第１のバネ部６４のバネ定数および第２のバネ部６５のバネ定数を異ならせることができる。
振動方向（垂直方向）に関しては、上側板バネ６０Ｕと下側板バネ６０Ｌとがコイル保持部５０の筒状部５１とスペーサ７０および磁石組立体３０とにより結合されているため、発電部１０全体での第１のバネ部６４のバネ定数は、両板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第１のバネ部６４のバネ定数を合成した値として、また、発電部１０全体での第２のバネ部６５のバネ定数は、両板バネ６０Ｕ、６０Ｌの第２のバネ部６５のバネ定数を合成した値として見なすことができる。そのため、上側板バネ６０Ｕまたは下側板バネ６０Ｌのうち、いずれか一方の板バネのパラメーターを変更しても、第１の振動系および第２の振動系への影響は特に生じない。
一方、振動方向と垂直を成す方向（水平方向）に関しては、上側板バネ６０Ｕの各バネ部（第１のバネ部６４および第２のバネ部６５）に起因する共振周波数と、下側板バネ６０Ｌの各バネ部（第１のバネ部６４および第２のバネ部６５）に起因する共振周波数とが異なる値となっている。そのため、振動体から、例えば、上側板バネ６０Ｕが有する共振周波数に一致する周波数の外部振動が筐体２０に伝達された際に、上側板バネ６０Ｕは共振するものの、下側板バネ６０Ｌの共振周波数と一致しないため、下側板バネ６０Ｌは共振しない。したがって、発電部１０全体では、各バネ部の水平方向への振動による不要共振を減少させることができる。その結果、発電装置１００の発電効率をより優れたものとすることができる。
また、かかる第２実施形態の発電装置１００によっても、前記第１実施形態の発電装置１００と同様の作用・効果を生じる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第３実施形態について説明する。
図１０は、本発明の発電装置の第３実施形態を示す断面模式図である。
なお、以下の説明では、図１０中の上側を「上」または「上方」と言い、下側を「下」または「下方」と言う。
以下、第３実施形態の発電装置について、前記第１および第２実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第３実施形態の発電装置１００では、磁石組立体３０およびコイル保持部５０の構成が異なり、それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
＜＜磁石組立体３０＞＞
図１０に示すように、磁石組立体３０は、永久磁石３１から構成されており、永久磁石３１の底面が下側板バネ６０Ｌの第３の環状部６３と固定されるとともに、永久磁石３１の上面がスペーサ７０を介して上側板バネ６０Ｕの第３の環状部６３と固定される。
＜＜コイル保持部５０およびコイル４０＞＞
コイル保持部５０は、円筒状の筒状部５１から構成されている。また、筒状部５１の内周面の上部側にコイル４０が固定されて、コイル保持部５０に保持される。筒状部５１は、前記第１実施形態の筒状部５１と同様に、上端部および下端部に、それぞれ、４つのネジ穴５１１が形成されており、各板バネの第２の環状部６２と固定（ネジ止め）される。すなわち、コイル保持部５０が各板バネの第２の環状部６２と固定される。
かかる第３実施形態の発電装置１００によっても、前記第１および第２実施形態の発電装置１００と同様の効果を生じる。
図１０に示すように、本実施形態の発電装置１００では、磁石組立体３０が永久磁石３１単体で構成されており、また、コイル保持部５０が、筒状部５１単体で構成されている。このように、本実施形態の発電装置１００は、前記第１実施形態の発電装置１００と比較して、部品点数が少なく、製造コストの削減を図ることができる。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の発電装置の第４実施形態について説明する。
図１１は、本発明の発電装置の第４実施形態の第１の構成例を示す断面模式図、図１２ないし図１４は、本発明の発電装置の第４実施形態の他の構成例を示す断面模式図である。
なお、以下の説明では、図１１および図１４中の上側を「上」または「上方」と言い、下側を「下」または「下方」と言う。
以下、第４実施形態の発電装置について、前記第１〜第３実施形態の発電装置との相違点を中心に説明し、同様の事項については、その説明を省略する。
第４実施形態の発電装置１００では、上側板バネ６０Ｕと下側板バネ６０Ｌとの離間距離が発電部１０全体の一部で変化するように構成されている。それ以外は、前記第１実施形態と同様である。
図１１に示すように、第４実施形態の発電装置１００（第１の構成例を有する本実施形態の発電装置）は、上側板バネ６０Ｕの第１のバネ部６４と、下側板バネ６０Ｌの第１のバネ部６４との離間距離が、筐体２０の筒状部２２側よりコイル保持部５０側で大きくなるように構成されている。このような構成は、例えば、筒状部２２の高さを低くするとともに、カバー２１に設けられたリブ２１１およびベース２３に設けられたリブ２３１の突出高さを高くして、自然状態では平坦な各板バネ６０Ｕ、６０Ｌを第１の環状部６１と第２の環状部６２との間で変形させることにより得られる。
かかる構成の発電装置１００では、発電部１０が振動していない状態において、各板バネの第１のバネ部６４が図１１中上側または下側に撓んでいる。そのため、コイル保持部５０（発電部１０）には、その上側および下側から第１のバネ部６４によってプリテンション（初期荷重）が付与されている。このような構成では、発電装置１００を縦置きした場合と横置きした場合の姿勢変化が抑制され、発電部１０が筐体２０内に保持される。したがって、このような発電装置１００は、縦置きした場合であっても、横置きした場合と同様の発電効率をより確実に得ることができる。
また、本実施形態では、図１２に示すように、上側板バネ６０Ｕの第１のバネ部６４と、下側板バネ６０Ｌの第１のバネ部６４との離間距離が、筐体２０の筒状部２２側よりコイル保持部５０側で小さくなるように構成されていてもよい。このような構成は、例えば、筒状部２２の高さを、コイル保持部５０（筒状部５１）の高さよりも高くすることにより得られる。かかる構成（第２の構成例）を有する本実施形態の発電装置１００においても、コイル保持部５０（発電部１０）には、その上側および下側から第１のバネ部６４によってプリテンション（初期荷重）が付与されており、上記第１の構成例の発電装置１００と同様の効果が得られる。
また、本実施形態では、図１３に示すように、上側板バネ６０Ｕの第２のバネ部６５と、下側板バネ６０Ｌの第２のバネ部６５との離間距離が、コイル保持部５０側より磁石組立体３０側（スペーサ７０側）で大きくなるように構成されていてもよい。このような構成は、例えば、前記第１の実施形態の発電装置１００において、スペーサ７０の高さをより高くすることにより得られる。
かかる構成（第３の構成例）を有する本実施形態の発電装置１００では、発電部１０が振動していない状態において、各板バネの第２のバネ部６５が図１３中上側または下側に撓んでいる。そのため、磁石組立体３０には、その上側および下側から第２のバネ部６５によってプリテンション（初期荷重）が付与されている。このような構成では、発電装置１００を縦置きした場合と横置きした場合の姿勢変化が抑制され、発電部１０が筐体２０内に保持される。したがって、このような発電装置１００は、縦置きした場合であっても、横置きした場合と同様の発電効率をより確実に得ることができる。
また、本実施形態では、図１４に示すように、上側板バネ６０Ｕの第２のバネ部６５と下側板バネ６０Ｌの第２のバネ部６５との離間距離が、コイル保持部５０側より磁石組立体３０側（スペーサ７０側）で小さくなるように構成されていてもよい。このような構成は、例えば、例えば、前記第１実施形態の発電装置１００において、スペーサ７０の高さを低くすることにより得られる。かかる構成（第４の構成例）を有する本実施形態の発電装置１００においても、磁石組立体３０には、その上側および下側から第２のバネ部６５によってプリテンション（初期荷重）が付与されており、上記第３の構成例の発電装置１００と同様の効果が得られる。
以上、本発明の発電装置を図示の実施形態に基づいて説明したが、本発明は、これに限定されるものではなく、各構成は、同様の機能を発揮し得る任意のものと置換することができ、あるいは、任意の構成のものを付加することができる。
例えば、前記第１〜第４実施形態の任意の構成を組み合わせることもできる。
１０…発電部 ２０…筐体 ２１…カバー ２１１…リブ ２１２…貫通孔 ２１３…ネジ ２１４…凹部 ２２…筒状部 ２２１…ネジ穴 ２３…ベース ２３１…リブ ２３２…貫通孔 ２３３…ネジ ２３４…凹部 ２３５…貫通孔 ３０…磁石組立体 ３１…永久磁石 ３２…バックヨーク ３２１…底板部 ３２２…筒状部 ３３…ヨーク ４０…コイル ５０…コイル保持部 ５１…筒状部 ５１１…ネジ穴 ５１２…切欠き部 ５２…環状部 ５２１…突起 ６０Ｕ…上側板バネ ６０Ｌ…下側板バネ ６１…第１の環状部 ６２…第２の環状部 ６３…第３の環状部 ６４…第１のバネ部 ６５…第２のバネ部 ６６…貫通孔 ６７…貫通孔 ７０…スペーサ ７１…筒状部 ７２…フランジ部 ８０…ワッシャー ８１…貫通孔 ８２…ネジ ９０…電圧取出部 １００…発電装置 １６０…鋼棒 １８０…鋼棒 ２００…装置本体 ２４０…上板 ２６０…下板 ２８０…貫通孔 ３６０…コイルバネ ４００…貫通孔 ４２０…錘 ４６０…発電手段 ４８０…磁石 ５００…コイル ５２０…コイルバネ

Claims (9)

  1. 筐体と、
    前記筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
    前記磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
    前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
    前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置された一対の板バネとを有し、
    各前記板バネは、第１の環状部と、該第１の環状部よりも内側に、前記第１の環状部と同心的に設けられた第２の環状部と、該第２の環状部よりも内側に、前記第２の環状部と同心的に設けられた第３の環状部と、前記第１の環状部と前記第２の環状部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記第２の環状部と前記第３の環状部とを連結する複数の第２のバネ部とを備え、
    前記筐体が前記第１の環状部に固定され、前記保持部が前記第２の環状部に固定され、前記磁石が前記第３の環状部に固定されていることを特徴とする発電装置。
  2. 各前記第１のバネ部は、前記第１の環状部および前記第２の環状部の周方向に沿って延在する部分を備える請求項１に記載の発電装置。
  3. 各前記第２のバネ部は、前記第２の環状部および前記第３の環状部の周方向に沿って延在する部分を備える請求項１または２に記載の発電装置。
  4. 各前記板バネは、その中心軸を中心とした回転対称の形状をなしている請求項１ないし３のいずれかに記載の発電装置。
  5. 筐体と、
    前記筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
    前記磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
    前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
    前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置され、前記磁石および前記保持部が固定された一対の板バネとを有し、
    各前記板バネは、前記筐体と前記保持部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記保持部と前記磁石とを連結する複数の第２のバネ部とを備え、前記第１のバネ部の数と、前記第２のバネ部の数とが異なっていることを特徴とする発電装置。
  6. 筐体と、
    前記筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
    前記磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
    前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
    前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置され、前記磁石および前記保持部が固定された一対の板バネとを有し、
    各前記板バネは、前記筐体と前記保持部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記保持部と前記磁石とを連結する複数の第２のバネ部とを備え、
    一方の前記板バネと他方の前記板バネとは、それらの厚さ、構成材料、前記第１のバネ部の数および前記第２のバネ部の数の少なくとも１つが異なっていることを特徴とする発電装置。
  7. 筐体と、
    前記筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
    前記磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
    前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
    前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置され、前記磁石および前記保持部が固定された一対の板バネとを有し、
    各前記板バネは、前記筐体と前記保持部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記保持部と前記磁石とを連結する複数の第２のバネ部とを備え、
    一方の前記板バネの前記第１のバネ部と、他方の前記板バネの前記第１のバネ部との離間距離は、前記筐体側と前記保持部側とで異なっていることを特徴とする発電装置。
  8. 筐体と、
    前記筐体の内側に、磁化方向に沿って変位可能に設けられた磁石と、
    前記磁石と離間し、かつ、その外周側を囲むように設けられたコイルと、
    前記磁石と前記筐体との間に設けられ、前記磁化方向に沿って、前記コイルを前記磁石に対して相対的に変位可能に保持する保持部と、
    前記磁石、前記コイルおよび前記保持部を介して対向して配置され、前記磁石および前記保持部が固定された一対の板バネとを有し、
    各前記板バネは、前記筐体と前記保持部とを連結する複数の第１のバネ部と、前記保持部と前記磁石とを連結する複数の第２のバネ部とを備え、
    一方の前記板バネの前記第２のバネ部と、他方の前記板バネの前記第２のバネ部との離間距離は、前記保持部側と前記磁石側とで異なっていることを特徴とする発電装置。
  9. 一方の前記板バネと他方の前記板バネとは、略同一の形状を有し、前記第１のバネ部同士および前記第２のバネ部同士のうちの少なくとも一方が、前記発電装置の平面視において完全に重ならないように配置されている請求項１ないし８のいずれかに記載の発電装置。
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