JP6153451B2 - 発電素子 - Google Patents

Description

本発明は、磁歪材料の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う発電素子に関し、特に磁歪棒および剛性棒の抜け荷重に関する要因の管理を不要にできると共に、磁歪棒および剛性棒を保持部材に強固に固定できる発電素子に関するものである。

従来より、磁歪材料の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う発電素子がある（特許文献１）。特許文献１には、一対の磁歪棒（剛性棒）を平行に配置して、それら一対の磁歪棒の両端をそれぞれ連結ヨーク（保持部材）に接合した発電素子が開示されている。保持部材に磁歪棒（剛性棒）を接合するには、２つの溝が形成された保持部材の溝に磁歪棒を挿入した後、保持部材を圧縮することにより、溝幅が狭くなるように保持部材を変形させて磁歪棒の表面に保持部材の溝の内壁を圧接する。これにより、保持部材に対する磁歪棒の軸方向中央側への抜け荷重を確保する。

特許第４９０５８２０号公報（特に図２Ｃ〜図２Ｆ）

しかしながら上述した従来の発電素子では、圧縮変形させる保持部材の断面積、溝の幅、溝や磁歪棒（剛性棒）の表面粗さ等の要因によって磁歪棒および剛性棒の軸方向中央側への抜け荷重が変動するので、磁歪棒および剛性棒を保持部材に強固に固定するためには、発電素子の製造工程において抜け荷重に関する要因の管理が必要であった。

本発明は上述した問題を解決するためになされたものであり、磁歪棒および剛性棒の軸方向中央側への抜け荷重に関する要因の管理を不要にできると共に、磁歪棒および剛性棒を保持部材に強固に固定できる発電素子を提供することを目的としている。

課題を解決するための手段および発明の効果

請求項１記載の発電素子によれば、導線が巻回されて形成されるコイルに、磁歪材料から棒状に構成される磁歪棒が内設される。磁性材料から棒状に構成される剛性棒が、磁歪棒に対向して配置され、剛性棒は、磁歪棒との間で磁気ループが形成される。剛性棒および磁歪棒の軸方向両端が一対の保持部材によりそれぞれ保持され、一対の保持部材の相対移動により磁歪棒および剛性棒が軸方向に伸張または収縮して発電が行われる。

磁歪棒および剛性棒は、磁歪棒および剛性棒の軸方向と交差する方向に向かってそれぞれの軸方向端部に被係合部が凸設または凹設される。保持部材は、磁歪棒および剛性棒の軸方向に孔部が凹設され、孔部は、内壁が互いに対向する一対の第１対向面および一対の第２対向面を有する。少なくとも第１対向面または第２対向面の一方に係合部が形成される。係合部は、磁歪棒および剛性棒の軸方向端部に形成された被係合部と係合し、保持部材に対して磁歪棒および剛性棒の軸方向中央側への移動を規制する。磁歪棒および剛性棒の軸方向両端部の対向間に一対の間隔保持部がそれぞれ挿入されるので、被係合部が係合部から外れてしまうことを防止できる。その結果、磁歪棒および剛性棒の軸方向中央側への抜け荷重に関する要因の管理を不要にできると共に、磁歪棒および剛性棒を保持部材に強固に固定できる効果がある。

請求項２記載の発電素子によれば、磁歪棒および剛性棒の軸方向両端部の対向間に、一対の永久磁石が、互いに磁極を違えてそれぞれ挿入されるので、磁歪棒、剛性棒および永久磁石により磁気ループを形成できる。永久磁石は、磁歪棒および剛性棒の軸方向に沿って間隔保持部と並設されるので、請求項１の効果に加え、発電素子を小型化できる効果がある。

請求項３記載の発電素子によれば、孔部は、磁歪棒および剛性棒の軸方向に沿って保持部材に貫通形成されているので、発電素子の組立作業を簡易に行うことができる効果がある。即ち、孔部が保持部材に貫通形成されていない場合には、磁歪棒および剛性棒の軸方向中央側から磁歪棒および剛性棒の対向間に間隔保持部を挿入する必要がある。その場合には、間隔保持部が磁歪棒や剛性棒の軸方向中央側と干渉して挿入し難いところ、磁歪棒および剛性棒の対向間に磁歪棒および剛性棒の軸方向外側から間隔保持部を挿入するので、間隔保持部が磁歪棒や剛性棒の軸方向中央側に干渉することを防止できる。よって、請求項１又は２の効果に加え、磁歪棒および剛性棒の対向間に間隔保持部を挿入して組み立てる発電素子の組立作業を簡易に行うことができる効果がある。

請求項４記載の発電素子によれば、保持部材に対して磁歪棒および剛性棒の軸方向外側への移動を規制する移動規制部を備えているので、請求項３の効果に加え、保持部材に対して磁歪棒および剛性棒が軸方向外側へ移動することを防ぎ、磁歪棒および剛性棒を保持部材に強固に固定できる効果がある。

本発明の第１実施の形態における発電素子の斜視図である。 発電素子の分解立体図である。 （ａ）は磁歪棒の平面図であり、（ｂ）は磁歪棒の側面図である。 （ａ）は保持部材の正面図であり、（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線における保持部材の断面図であり、（ｃ）は図４（ａ）のＩＶｃ−ＩＶｃ線における保持部材の断面図である。 （ａ）は発電素子の正面図であり、（ｂ）は図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線における発電素子の断面図であり、（ｃ）は図５（ａ）のＶｃ−Ｖｃ線における発電素子の断面図である。 （ａ）は第２実施の形態における発電素子の磁歪棒の平面図であり、（ｂ）は磁歪棒の側面図である。 （ａ）は保持部材の正面図であり、（ｂ）は図７（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線における保持部材の断面図であり、（ｃ）は図７（ａ）のＶＩＩｃ−ＶＩＩｃ線における保持部材の断面図である。 （ａ）は第３実施の形態における発電素子の磁歪棒の平面図であり、（ｂ）は磁歪棒の側面図である。 （ａ）は保持部材の正面図であり、（ｂ）は図９（ａ）のＩＸｂ−ＩＸｂ線における保持部材の断面図であり、（ｃ）は図９（ａ）のＩＸｃ−ＩＸｃ線における保持部材の断面図である。 （ａ）は第４実施の形態における発電素子の磁歪棒の平面図であり、（ｂ）は磁歪棒の側面図である。 （ａ）は保持部材の正面図であり、（ｂ）は図１１（ａ）のＸＩｂ−ＸＩｂ線における保持部材の断面図であり、（ｃ）は図１１（ａ）のＸＩｃ−ＸＩｃ線における保持部材の断面図である。 （ａ）は第５実施の形態における発電素子の磁歪棒の平面図であり、（ｂ）は磁歪棒の側面図である。 （ａ）は保持部材の正面図であり、（ｂ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩｂ−ＸＩＩＩｂ線における保持部材の断面図であり、（ｃ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩｃ−ＸＩＩＩｃ線における保持部材の断面図である。 （ａ）は第６実施の形態における発電素子の保持部材の正面図であり、（ｂ）は図１４（ａ）のＸＩＶｂ−ＸＩＶｂ線における保持部材の断面図であり、（ｃ）は図１４（ａ）のＸＩＶｃ−ＸＩＶｃ線における保持部材の断面図である。 （ａ）は軸方向外側から視た発電素子の正面図であり、（ｂ）は軸方向中央側から視た発電素子の背面図である。

以下、本発明の好ましい実施形態について添付図面を参照して説明する。図１は本発明の第１実施の形態における発電素子１の斜視図であり、図２は発電素子１の分解立体図である。なお、図１では、保持部材５０の端面に取着される移動規制部６０を取り外した状態を図示し、図２では、発電素子１の軸方向一端側の図示を省略する。

図１に示すように発電素子１は、コイル（図示せず）が巻回されると共に磁歪材料（磁性材料の１種）から構成される磁歪棒１０と、磁性材料から構成される剛性棒２０と、これら磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向一端側および他端側の対向間にそれぞれ挟装される間隔保持部３０と、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向一端側および他端側の対向間にそれぞれ配置される永久磁石４０と、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向一端側および他端側に取着される一対の保持部材５０とを備えている。

発電素子１は、例えば、振動体に対して、一対の保持部材５０の内の一方を固着すると共に他方を自由端とした状態で設置され、振動体の振動に伴って磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸直角方向へ他方の保持部材５０を振り子運動（自由振動）させて使用される。この場合、振り子運動に伴う曲げ変形により軸方向の伸張および収縮が磁歪棒１０に発生することで、磁歪棒１０の軸方向と平行な方向に磁束密度が変化し、コイルに電流が発生することで発電が行われる。

磁歪棒１０及び剛性棒２０は、厚さに対して幅が大きな矩形の軸直角断面を有する長尺板状に形成される。磁歪棒１０及び剛性棒２０は、互いに同一形状（寸法）に形成されると共に、面積が大きな平面（即ち、幅を含む平面）同士を対向させて平行に配置される。なお、剛性棒２０は、磁歪棒１０より磁歪効果の低い磁性材料から構成される。本実施の形態では、磁歪棒１０は鉄ガリウム合金製であり、剛性棒２０は鉄鋼材料製である。磁歪棒１０は、銅線から構成される線材（導線）を巻回したコイル（図示せず）に内設される。コイルと磁歪棒１０との間には隙間が設けられる。

図２に示すように間隔保持部３０は、互いに対向する磁歪棒１０及び剛性棒２０の間隔を保持するための部材であり、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向一端側および他端側の対向間にそれぞれ挿入される。間隔保持部３０は非磁性材料（本実施の形態ではアルミニウム合金）から構成され、矩形の軸直角断面を有し、厚さが、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向端部同士の間隔（対向間隔）とされる。磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向中央側に位置する先端３１は、角部が削られた丸面状に形成されている。

永久磁石４０は、磁歪棒１０にバイアス磁界を付与するための部材であり、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向一端側および他端側の対向間にそれぞれ挿入されて、間隔保持部３０と並設される。永久磁石４０は、それぞれ断面矩形の棒状に形成され、厚さが、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向端部同士の間隔（対向間隔）とされる。一対の永久磁石４０は、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向両端部に、互いに磁極を違えて配設される。これにより、磁歪棒１０、剛性棒２０及び永久磁石４０により磁気ループが形成され、永久磁石４０の起磁力によるバイアス磁界が磁歪棒１０に付与される。その結果、磁歪棒１０の磁化容易方向（磁化の方向または磁化が生じ易い方向）が、磁歪棒１０の軸方向（長手方向）に設定される。

保持部材５０は、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向一端側および他端側の対向間に間隔保持部３０及び永久磁石４０が挟装された状態を保持するための部材であり、非磁性材料（本実施の形態ではアルミニウム合金）から構成される。保持部材５０は、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向視における外形が矩形の四角柱状に形成され、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向に孔部５１が凹設される。本実施の形態では、孔部５１は軸方向に沿って貫通形成されている。孔部５１は、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向端部、間隔保持部３０及び永久磁石４０が収容される空間であり、矩形の軸直角断面を有している。保持部材５０の正面（端面）には、孔部５１を挟む２箇所にボルト孔５０ａが形成されている。

移動規制部６０は、孔部５１を塞ぐように保持部材５０の正面（端面）に固定される部材であり、矩形の板状体により構成される。移動規制部６０は、非磁性材料（本実施の形態ではアルミニウム合金）から構成されており、厚さ方向に貫通するボルト挿通孔６０ａが、保持部材５０に形成されたボルト孔５０ａに対応する位置に形成されている。保持部材５０の端面に移動規制部６０を押し当て、ボルト挿通孔６０ａにボルト（図示せず）を挿通してボルト孔５０ａに螺着することにより、保持部材５０の端面に移動規制部６０が固定される。

次に図３を参照して磁歪棒１０及び剛性棒２０について説明する。図３（ａ）は磁歪棒１０の平面図であり、図３（ｂ）は磁歪棒１０の側面図である。なお、磁歪棒１０及び剛性棒２０は互いに同一形状（寸法）に形成されるので、図３では磁歪棒１０を図示し、剛性棒２０の図示は省略する。図３（ａ）及び図３（ｂ）に示すように磁歪棒１０は、軸方向（図３（ａ）上下方向）に亘って同一の幅（図３（ａ）左右方向寸法）及び厚さ（図３（ｂ）左右方向寸法）に形成された矩形の軸直角断面を有する本体部１１と、本体部１１の軸方向両端の所定の長さ（図３（ａ）上下方向寸法）において軸直角方向（幅方向）に向かって凸設される矩形の軸直角断面を有する凸部１２とを備えている。凸部１２は、本体部１１の厚さと同一の厚さに設定される。凸部１２の軸方向中央側の端面は、本体部１１に対し幅方向に向かって段差状に凸設される被係合部１２ａを構成する。なお、磁歪棒１０と同様に構成される剛性棒２０については、以下、本体部２１、凸部２２、被係合部２２ａと称して説明する。

次に図４を参照して保持部材５０について説明する。図４（ａ）は保持部材５０の正面図であり、図４（ｂ）は図４（ａ）のＩＶｂ−ＩＶｂ線における保持部材５０の断面図であり、図４（ｃ）は図４（ａ）のＩＶｃ−ＩＶｃ線における保持部材５０の断面図である。図４（ａ）及び図４（ｂ）に示すように保持部材５０は、軸方向（図４（ａ）紙面垂直方向）に沿って孔部５１が貫通形成されている。孔部５１は、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向端部側が収容される空間であり、内壁が互いに対向する一対の第１対向面５２ａ，５２ｂ及び一対の第２対向面５３ａ，５３ｂを有し、矩形の軸直角断面を形成する。

一対の第１対向面５２ａ，５２ｂは、剛性棒２０の本体部２１の端部および凸部２２の下面、並びに、磁歪棒１０の本体部１１の端部および凸部１２の上面（図３（ａ）紙面手前側の面）が密接される平面である。一対の第２対向面５３ａ，５３ｂは、磁歪棒１０及び剛性棒２０の本体部１１，２１の軸方向端部側の側面がそれぞれ密接される平面である。一対の第１対向面５２ａ，５２ｂ及び一対の第２対向面５３ａ，５３ｂは、それぞれ平行となるように形成されている。なお、一対の第１対向面５２ａ，５２ｂは、間隔が、磁歪棒１０、剛性棒２０、間隔保持部３０又は永久磁石４０の各厚さを合計した大きさと同一以下に設定される。

一対の第２対向面５３ａ，５３ｂは、幅（図４（ｂ）左右方向寸法）が、磁歪棒１０及び剛性棒２０の本体部１１，２１の幅よりわずかに大きめに設定される。凹部５４，５４は、第２対向面５３ａ，５３ｂにそれぞれ連設される凹窩であり、底面が互いに平行となるように形成される。凹部５４，５４の底面の軸方向の長さ（図４（ｂ）上下方向）は、磁歪棒１０及び剛性棒２０の凸部１２，２２の軸方向の長さよりわずかに大きめに設定される。凹部５４，５４は、磁歪棒１０及び剛性棒２０の凸部１２，２２が収容される空間である。

係合部５５，５５は、第２対向面５３ａ，５３ｂの軸方向外側の端部と凹部５４，５４の軸方向中央側の端部との間にそれぞれ設けられる段差状の部位であり、孔部５１内に収容される磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向端部に形成された被係合部１２ａ，２２ａと係合する。係合部５５，５５が被係合部１２ａ，２２ａと係合することにより、保持部材５０に対して磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向中央側への移動が規制される。

なお、第１対向面５２ａ，５２ｂ及び第２対向面５３ａ，５３ｂで囲まれる軸直角断面の対角線の長さは、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向端部の幅（本体部１１，２１及び凸部１２，２２の幅）より大きな値に設定される。凸部１２，２２を有する磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向端部を、孔部５１に挿入できるようにするためである。

次に図５を参照して発電素子１の組立方法について説明する。図５（ａ）は発電素子１の正面図であり、図５（ｂ）は図５（ａ）のＶｂ−Ｖｂ線における発電素子１の断面図であり、図５（ｃ）は図５（ａ）のＶｃ−Ｖｃ線における発電素子１の断面図である。発電素子１の組立は、まず、コイル（図示せず）に磁歪棒１０を挿通し、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向端部を、孔部５１の対角線方向に幅方向を傾けるようにしながら、保持部材５０の第２対向面５３ａ，５３ｂ（図４（ｂ）参照）側から孔部５１にそれぞれ挿入する。

磁歪棒１０及び剛性棒２０の被係合部１２ａ，２２ａを係合部５５，５５に係合させながら、図５（ａ）に示すように、第１対向面５２ａに剛性棒２０を、第１対向面５２ｂに磁歪棒１０をそれぞれ密接させる。次いで、図５（ｃ）に示すように、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向外側から磁歪棒１０及び剛性棒２０の対向間に、先端３１側から間隔保持部３０を挿入し、本体部１１，２１及び第２対向面５３ａ，５３ｂ（図４（ｂ）参照）で囲まれた収容空間に間隔保持部３０を配置する。間隔保持部３０は先端３１が、丸面状に形成されているので、磁歪棒１０及び剛性棒２０の対向間へ挿入し易くできる。

なお、間隔保持部３０は、厚さ（図５（ｃ）上下方向寸法）が、磁歪棒１０及び剛性棒２０の本体部１１，２１に少なくとも接触する寸法（間隔保持部３０による本体部１１，２１の圧力が０以上となるゼロタッチ以上の寸法）に設定される。間隔保持部３０を、第２対向面５３ａ，５３ｂに圧入可能な寸法（幅）にしておけば、磁歪棒１０及び剛性棒２０とは無関係に、間隔保持部３０を孔部５１に嵌合保持させられるからである。また、間隔保持部３０が本体部１１，２１に少なくとも接触していれば、磁歪棒１０及び剛性棒２０の上下方向（軸直角方向）のガタつきをなくすことができるからである。

次いで、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向外側から磁歪棒１０及び剛性棒２０の対向間に永久磁石４０を挿入し、間隔保持部３０の軸方向外側に並設する。最後に、移動規制部６０（図１参照）を保持部材５０の端面に固設し、磁歪棒１０、剛性棒２０及び永久磁石４０の軸方向端面を移動規制部６０に当接する。これにより、保持部材５０に対する磁歪棒１０、剛性棒２０及び永久磁石４０の軸方向外側への移動を規制する。

なお、永久磁石４０は、厚さ（図５（ｃ）上下方向寸法）が、間隔保持部３０の厚さより小さく設定される。永久磁石の破損を抑制すると共に発電を安定させるためである。即ち、間隔保持部３０及び永久磁石４０を磁歪棒１０及び剛性棒２０の対向間の軸方向に並設し、間隔保持部３０の厚さを永久磁石４０の厚さより大きくすることにより、磁歪棒１０及び剛性棒２０の対向間で永久磁石４０が押圧されることを抑制できる。その結果、脆性材料である永久磁石の破損を抑制できる。

また、間隔保持部３０及び永久磁石４０を磁歪棒１０及び剛性棒２０の対向間の軸方向に並設する場合に、間隔保持部３０を永久磁石４０に対して軸方向中央側に配置し、間隔保持部３０の厚さを永久磁石４０の厚さより大きくすることにより、間隔保持部３０を支点として磁歪棒１０及び剛性棒２０を振り子運動（曲げ変形）させることができる。よって、一対の保持部材５０の相対移動の大きさ（発電中の振動の状態）によらず、磁歪棒１０及び剛性棒２０の自由長を一定として、発電を安定させることができる。

なお、永久磁石４０が間隔保持部３０に対して磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向中央側に配置される場合には、一対の保持部材５０の相対移動の大きさによっては、振り子運動（曲げ変形）時に、磁歪棒１０及び剛性棒２０が永久磁石４０に接触または離間を繰り返しつつ振動するモードが発生し、磁歪棒１０及び剛性棒２０の自由長が一定とならずに不定となる。そのため発電が不安定となる。

以上説明した発電素子１によれば、保持部材５０に形成された係合部５５は、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向端部に形成された被係合部１２，２２と係合し、保持部材５０に対して磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向中央側への移動を規制する。磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向両端部の対向間に一対の間隔保持部３０がそれぞれ挿入されるので、磁歪棒１０及び剛性棒２０が孔部５１の対角線方向へ傾くことを防ぎ、被係合部１２，２２が係合部５５から外れてしまうことを防止できる。その結果、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向中央側への抜け荷重に関する要因（保持部材５０の断面積、孔部５１の大きさ、磁歪棒１０や剛性棒２０の表面粗さ等）の管理を不要にできると共に、磁歪棒１０及び剛性棒２０を保持部材５０に強固に固定できる。

また、保持部材５０に形成された孔部５１の内壁を利用して、磁歪棒１０及び剛性棒２０の本体部１１，２１の上面および下面が密接される一対の第１対向面５２ａ，５２ｂを形成し、第１対向面５２ａ，５２ｂに連設される第２対向面５３ａ，５３ｂに係合部５５を形成するので、保持部材５０の製造が容易である。また、磁歪棒１０及び剛性棒２０における本体部１１，２１の軸方向端部の幅方向に被係合部１２が凸設されるので、磁歪棒１０及び剛性棒２０の製造も容易である。磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向端部に形成された被係合部１２，２２と係合部５５とを係合させることで、保持部材５０に対する磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向中央側への移動を規制できるので、発電素子１を容易に組み立てることができる。よって、発電素子１の組立加工性を向上できる。

また、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向両端部の対向間に、一対の永久磁石４０が、互いに磁極を違えてそれぞれ挿入されるので、磁歪棒１０、剛性棒２０及び永久磁石４０により磁気ループを形成できる。永久磁石４０は、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向に沿って間隔保持部３０と並設されるので、発電素子１を小型化できる。

孔部５１は、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向に沿って保持部材５０に貫通形成されているので、発電素子１の組立作業を簡易に行うことができる。即ち、孔部５１が保持部材５０に貫通形成されていない場合には、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向中央側から磁歪棒１０及び剛性棒２０の対向間に間隔保持部３０を挿入しなければならない。その場合には、間隔保持部３０が磁歪棒１０や剛性棒２０の軸方向中央側と干渉して挿入し難いという問題がある。これに対し、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向外側から磁歪棒１０及び剛性棒２０の対向間に間隔保持部３０を挿入するので、間隔保持部３０が磁歪棒１０や剛性棒２０の軸方向中央側に干渉することを防止できる。よって、発電素子１の組立作業を簡易に行うことができる。

また、保持部材５０に対して磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向外側への移動を規制する移動規制部６０が保持部材５０の軸方向外側に固設されるので、振り子運動が繰り返し行われた場合であっても、保持部材５０に対して磁歪棒１０及び剛性棒２０が軸方向外側へ移動することを防ぎ、磁歪棒１０及び剛性棒２０を保持部材５０に強固に固定できる。よって、発電素子１の耐久性を確保できる。また、磁歪棒１０にコイルが巻回され、剛性棒２０にコイルが巻回されていないので、その分、部品点数の削減を図ることができる。

ここで、磁歪棒１０と剛性棒２０との対向間に一対の永久磁石４０が磁極を違えて挟装され、磁歪棒１０及び剛性棒２０と一対の永久磁石４０とにより磁気ループが形成される構造では、磁歪棒１０にその軸方向に沿って形成される磁界の方向と剛性棒２０にその軸方向に沿って形成される磁界の方向とが逆方向となる。よって、発電中、磁歪棒１０及び剛性棒２０が伸張または収縮される際に、軸方向と平行な方向の磁束密度の変化が逆方向となり互いに打ち消し合う。そのため、磁束密度の変化が低減され、発電効率の低下を招く。

これに対し、剛性棒２０（即ち、コイルが巻回されないもの）が磁歪棒１０よりも磁歪効果の低い磁性材料から構成されるので、発電中、磁歪棒１０及び剛性棒２０が伸張または収縮される際には、剛性棒２０における軸方向と平行な方向の磁束密度の変化を少なくできる。よって、剛性棒２０における軸方向と平行な方向の磁束密度の変化によって、磁歪棒１０における軸方向と平行な方向の磁束密度の変化が打ち消されることを抑制できるので、その分、発電に必要な磁歪棒１０における軸方向と平行な方向の磁束密度の変化を確保して、発電効率の向上を図ることができる。

また、剛性棒２０を、磁歪効果の高い磁歪材料から構成する必要がなく、一般的な磁性材料から構成することができるので、その分、剛性棒２０の材料コストを削減して、発電素子全体としての製品コストを削減できる。

磁歪棒１０及び剛性棒２０は、軸直角断面が矩形の長尺板状に形成され、断面において長辺を含む平面同士が対向されると共に、その断面において長辺を含む平面の対向間に永久磁石４０が挟持されるので、磁歪棒１０及び剛性棒２０に対して対面する永久磁石４０の面積を確保できる。よって、永久磁石４０の起磁力によるバイアス磁界を磁歪棒１０及び剛性棒２０へ効率良く付与でき、その分、発電効率の向上を図ることができる。

また、磁歪棒１０及び剛性棒２０の対向間に永久磁石４０が保持されるので、発電中に磁歪棒１０及び剛性棒２０と永久磁石４０との間に滑りが発生することを抑制でき、摩擦抵抗によるエネルギーの損失を低減できる。その結果、発電効率の向上を図ることができる。

発電素子１は、間隔保持部３０及び保持部材５０が非磁性材料から構成されるので、磁束の保持部材５０への漏洩や短絡を抑制して、磁歪棒１０及び剛性棒２０へ集中させることができる。よって、永久磁石４０の起磁力によるバイアス磁界を磁歪棒１０及び剛性棒２０へ効率良く付与でき、その分、発電効率の向上を図ることができる。また、間隔保持部３０及び保持部材５０が非磁性材料から構成されることで、かかる部材の素材として、じん性の高い材料を選択することができる。よって、間隔保持部３０及び保持部材５０の変形性を確保して、磁歪棒１０及び剛性棒２０の保持の信頼性を高めることができる。

次に図６及び図７を参照して第２実施の形態について説明する。第１実施の形態では、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向外側への移動を規制する移動規制部６０が、保持部材５０とは別部材に構成される場合について説明した。これに対し第２実施の形態では、移動規制部１６０が保持部材１５０と一体に形成される場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図６（ａ）は第２実施の形態における発電素子の磁歪棒１１０の平面図であり、図６（ｂ）は磁歪棒１１０の側面図である。

図６（ａ）及び図６（ｂ）に示すように磁歪棒１１０は、軸方向に亘って同一の幅（図６（ａ）左右方向寸法）及び厚さ（図６（ｂ）左右方向寸法）に形成された本体部１１と、本体部１１の軸方向両端の所定の長さ（図６（ａ）上下方向寸法）に亘り軸直角方向（幅方向）に向かって凸設される凸部１１２とを備えている。凸部１１２は、本体部１１の厚さと同一の厚さの直方体状に形成されると共に、本体部１１の軸方向端面に対し軸方向中央側へ少し離隔した位置に凸設される。凸部１１２の軸方向中央側の端面は、本体部１１に対し幅方向に向かって段差状に凸設される被係合部１１２ａを構成する。凸部１１２の軸方向外側の端面は、本体部１１に対し幅方向に向かって段差状に凸設される係止部１１２ｂを構成する。

なお、磁歪棒１１０と同一形状（寸法）に構成される剛性棒１２０については、図示は省略して、以下、本体部２１、凸部１２２、被係合部１２２ａ、係止部１２２ｂと称して説明する。

次に、保持部材１５０について説明する。図７（ａ）は保持部材１５０の正面図であり、図７（ｂ）は図７（ａ）のＶＩＩｂ−ＶＩＩｂ線における保持部材１５０の断面図であり、図７（ｃ）は図７（ａ）のＶＩＩｃ−ＶＩＩｃ線における保持部材１５０の断面図である。保持部材１５０は、軸方向（図７（ａ）紙面垂直方向）に沿って孔部１５１が貫通形成されている。孔部１５１は、磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の軸方向端部側が収容される空間である。凹部１５４，１５４は、第２対向面５３ａ，５３ｂにそれぞれ連設される凹窩であり、底面が互いに平行となるように形成される。凹部１５４，１５４は、磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の凸部１１２，１２２が嵌挿される空間である。

係合部１５５，１５５は、第２対向面５３ａ，５３ｂの軸方向外側と凹部１５４，１５４の軸方向中央側の端部との間にそれぞれ設けられる段差状の部位であり、孔部１５１内に収容される磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の軸方向端部に形成された被係合部１１２ａ，１２２ａと係合する。係合部１５５，１５５が被係合部１１２ａ，１２２ａと係合することにより、保持部材１５０に対して磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の軸方向中央側への移動が規制される。

移動規制部１６０，１６０は、第２対向面５３ａ，５３ｂの軸方向外側の端部と凹部１５４，１５４の軸方向外側の端部との間にそれぞれ設けられる段差状の部位であり、孔部１５１内に収容される磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の軸方向端部に形成された係止部１１２ｂ，１２２ｂと係合する。移動規制部１６０，１６０が係止部１１２ｂ，１２２ｂと係合することにより、保持部材１６０に対して磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の軸方向外側への移動が規制される。

第２実施の形態における発電素子の組立は、まず、コイル（図示せず）に磁歪棒１１０を挿通し、磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の軸方向端部を、孔部１５１の対角線方向に幅方向を傾けるようにしながら、保持部材１５０の軸方向中央側の端面１５０ａ（図７（ｂ）参照）側から孔部１５１にそれぞれ挿入する。

磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の凸部１１２，１２２を保持部材１５０の凹部１５４，１５４に挿入して、被係合部１１２ａ，１２２ａを係合部１５５，１５５に係合させると共に、係止部１１２ｂ，１２２ｂを移動規制部１６０，１６０に係合する。次いで、第１対向面５２ａに剛性棒１２０を、第１対向面５２ｂに磁歪棒１１０をそれぞれ密接させる。次に、磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の軸方向外側から磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の対向間に、先端３１側から間隔保持部３０を挿入し、本体部１１，２１及び第２対向面５３ａ，５３ｂ（図７（ｂ）参照）で囲まれた収容空間に間隔保持部３０を配置する。次いで、磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の軸方向外側から第２対向面５３ａ，５３ｂ内に永久磁石４０を圧入し、間隔保持部３０の軸方向外側に並設する。

以上説明した第２実施の形態によれば、孔部１５１内に保持部材１５０と一体に移動規制部１６０，１６０を設け、磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の軸方向端部に形成された係止部１１２ｂ，１２２ｂと係合することにより、保持部材１６０に対して磁歪棒１１０及び剛性棒１２０の軸方向外側への移動を規制できる。保持部材１５０と別部材の移動規制部を設ける必要がないので、部品点数を削減できると共に、保持部材１５０への移動規制部の取着作業を不要にできる。よって、発電素子の組立作業を簡略化できる。

次に図８及び図９を参照して第３実施の形態について説明する。第１実施の形態では、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向中央側への移動を規制する被係合部１２ａが、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向と直交する面として形成される場合について説明した。これに対し第３実施の形態では、被係合部２１２ａが、磁歪棒２１０及び剛性棒２２０の軸方向と斜交する傾斜面として形成される場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図８（ａ）は第３実施の形態における発電素子の磁歪棒２１０の平面図であり、図８（ｂ）は磁歪棒２１０の側面図である。

図８（ａ）及び図８（ｂ）に示すように磁歪棒２１０は、軸方向に亘って同一の幅（図８（ａ）左右方向寸法）及び厚さ（図８（ｂ）左右方向寸法）に形成された本体部１１と、本体部１１の軸方向両端の所定の長さ（図８（ａ）上下方向寸法）に亘り軸直角方向（幅方向）に向かって凸設される凸部２１２とを備えている。凸部２１２は、本体部１１の厚さと同一の厚さに設定されると共に、平面視して磁歪棒２１０の軸方向外側に向かうにつれて幅広の略三角柱状に形成される。凸部２１２の幅方向（図８（ａ）左右方向）の側面は、磁歪棒２１０の軸方向外側に向かうにつれて幅が大きくなるように設定された傾斜面を形成する。本体部１１に対して凸設される側面（傾斜面）は被係合部２１２ａを構成する。なお、磁歪棒２１０と同一形状（寸法）に構成される剛性棒２２０については、図示は省略して、以下、本体部２１、凸部２２２、被係合部２２２ａと称して説明する。

次に、保持部材２５０について説明する。図９（ａ）は保持部材２５０の正面図であり、図９（ｂ）は図９（ａ）のＩＸｂ−ＩＸｂ線における保持部材２５０の断面図であり、図９（ｃ）は図９（ａ）のＩＸｃ−ＩＸｃ線における保持部材２５０の断面図である。保持部材２５０は、軸方向（図９（ａ）紙面垂直方向）に沿って孔部２５１が貫通形成されている。孔部２５１は、磁歪棒２１０及び剛性棒２２０の軸方向端部側が収容される空間である。係合部２５５，２５５は、第２対向面５３ａ，５３ｂにそれぞれ連設される傾斜面であり、軸方向外側（図９（ｂ）下側）に向かうにつれてお互いの離間距離が次第に大きくなるように形成される。

係合部２５５，２５５は、孔部２５１内に収容される磁歪棒２１０及び剛性棒２２０の軸方向端部に形成された被係合部２１２ａ，２２２ａと係合する。係合部２５５，２５５が被係合部２１２ａ，２２２ａと係合することにより、保持部材２５０に対して磁歪棒２１０及び剛性棒２２０の軸方向中央側への移動が規制される。

第３実施の形態における発電素子の組立は、まず、コイル（図示せず）が装着された磁歪棒２１０及び剛性棒２２０の軸方向端部を、孔部２５１の対角線方向に幅方向を傾けるようにしながら、第２対向面５３ａ，５３ｂ側から保持部材２５０の孔部２５１にそれぞれ挿入する。被係合部２１２ａ，２２２ａを係合部２５５，２５５に係合させながら、第１対向面５２ａに剛性棒２２０を、第１対向面５２ｂに磁歪棒２１０をそれぞれ密接させる。次に、磁歪棒２１０及び剛性棒２２０の軸方向外側から磁歪棒２１０及び剛性棒２２０の対向間に、先端３１側から間隔保持部３０を挿入し、本体部１１，２１及び第２対向面５３ａ，５３ｂ（図９（ｂ）参照）で囲まれた収容空間に間隔保持部３０を圧入する。

次いで、磁歪棒２１０及び剛性棒２２０の軸方向外側から第２対向面５３ａ，５３ｂ内に永久磁石（図示せず）を挿入し、間隔保持部３０の軸方向外側に並設する。最後に、移動規制部６０（図１参照）を保持部材２５０の端面に固設し、磁歪棒２１０、剛性棒２２０及び永久磁石（図示せず）の軸方向端面を移動規制部６０に当接する。これにより、保持部材２５０に対する磁歪棒２１０、剛性棒２２０及び永久磁石の軸方向外側への移動を規制する。なお、永久磁石は、保持部材２５０に形成された係合部２５５，２５５に側面が当接するように、形状が截頭四角錘状とされる。

以上説明した第３実施の形態によれば、係合部２５５，２５５及び被係合部２１２ａ，２２２ａを傾斜面とすることにより、第１実施の形態と比較して、接触面積を増加させることができる。係合部２５５，２５５及び被係合部２１２ａ，２２２ａが互いに当接して干渉することによって生じる単位面積当たりの荷重を小さくできるので、係合部２５５，２５５や被係合部２１２ａ，２２２ａの損傷を生じ難くできる。

次に図１０及び図１１を参照して第４実施の形態について説明する。第１実施の形態から第３実施の形態では、被係合部１２ａ，１１２ａ，２１２ａ，２２ａ，１２２ａ，２２２ａが、本体部１１，２１の幅方向に凸設される場合について説明した。これに対し第４実施の形態では、被係合部３１２ａが、本体部１１，２１の厚さ方向に凸設される場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図１０（ａ）は第４実施の形態における発電素子の磁歪棒３１０の平面図であり、図１０（ｂ）は磁歪棒３１０の側面図である。

図１０（ａ）及び図１０（ｂ）に示すように磁歪棒３１０は、軸方向に亘って同一の幅（図１０（ａ）左右方向寸法）及び厚さ（図１０（ｂ）左右方向寸法）に形成された本体部１１と、本体部１１の軸方向両端の所定の長さ（図１０（ａ）上下方向寸法）に亘り軸直角方向（厚さ方向）に向かって凸設される凸部３１２とを備えている。凸部３１２は、幅が本体部１１の幅と同一で、厚さが本体部１１の厚さより薄く設定された四角柱状に形成される。凸部３１２の軸方向中央側の端面は、本体部１１に対し厚さ方向に向かって段差状に凸設される被係合部３１２ａを構成する。なお、磁歪棒３１０と同様に構成される剛性棒３２０については、図示は省略して、以下、本体部２１、凸部３２２、被係合部３２２ａと称して説明する。

次に、保持部材３５０について説明する。図１１（ａ）は保持部材３５０の正面図であり、図１１（ｂ）は図１１（ａ）のＸＩｂ−ＸＩｂ線における保持部材３５０の断面図であり、図１１（ｃ）は図１１（ａ）のＸＩｃ−ＸＩｃ線における保持部材３５０の断面図である。保持部材３５０は、軸方向（図１１（ａ）紙面垂直方向）に沿って孔部３５１が貫通形成されている。孔部３５１は、磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の軸方向端部側が収容される空間である。

凹部３５４，３５４は、第１対向面５２ａ，５２ｂに対してそれぞれ凹設される部位であり、互いに平行となるように底面が形成される。凹部３５４，３５４の軸方向の長さ（図１１（ｃ）左右方向）は、磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の凸部３１２，３２２の長さよりわずかに大きめに設定される。凹部３５４，３５４は、磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の凸部３１２，３２２が収容される凹窩である。

係合部３５５，３５５は、第２対向面５３ａ，５３ｂの軸方向外側の端部と凹部３５４，３５４の軸方向中央側の端部との間にそれぞれ設けられる段差状の部位であり、孔部３５１内に収容される磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の軸方向端部に形成された被係合部３１２ａ，３２２ａと係合する。係合部３５５，３５５が被係合部３１２ａ，３２２ａと係合することにより、保持部材３５０に対して磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の軸方向中央側への移動が規制される。

第４実施の形態における発電素子の組立は、まず、コイル（図示せず）が装着された磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の軸方向端部を、孔部３５１の対角線方向に幅方向を傾けるようにしながら、第１対向面５２ａ，５２ｂ側から保持部材３５０の孔部３５１にそれぞれ挿入する。被係合部３１２ａ，３２２ａを係合部３５５，３５５に係合させながら、第１対向面５２ａに剛性棒３２０を、第１対向面５２ｂに磁歪棒３１０をそれぞれ密接させる。次に、磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の軸方向外側から磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の対向間に、先端３１側から間隔保持部３０を挿入し、第２対向面５３ａ，５３ｂ（図１１（ｂ）参照）内に間隔保持部３０を圧入する。

次いで、磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の軸方向外側から第２対向面５３ａ，５３ｂ内に永久磁石（図示せず）を圧入し、間隔保持部３０の軸方向外側に並設する。最後に、移動規制部６０（図１参照）を保持部材３５０の端面に固設し、磁歪棒３１０、剛性棒３２０及び永久磁石（図示せず）の軸方向端面を移動規制部６０に当接する。これにより、保持部材３５０に対する磁歪棒３１０、剛性棒３２０及び永久磁石の軸方向外側への移動を規制する。なお、永久磁石は、第２対向面５３ａ，５３ｂに圧入可能なように幅方向の寸法が設定される。

以上説明した第４実施の形態によれば、保持部材５３０の軸方向（厚さ方向）に亘って第２対向面５３ａ，５３ｂが同一の対向間隔で形成されるので、第２対向面５３ａ，５３ｂに圧入される間隔保持部３０及び永久磁石（図示せず）の軸方向の長さを任意に設定できる。間隔保持部３０及び永久磁石の軸方向の長さを任意に設定できるようにすることで、磁歪棒３１０及び剛性棒３２０と間隔保持部３０との接触面積、磁歪棒３１０及び剛性棒３２０と永久磁石との接触面積を任意に設定できる。それら接触面積を任意に設定することで、間隔保持部３０による磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の固定強度、永久磁石によるバイアス磁界の大きさを設定できる。

次に図１２及び図１３を参照して第５実施の形態について説明する。第４実施の形態では、磁歪棒３１０及び剛性棒３２０の軸方向外側への移動を規制する移動規制部６０が、保持部材３５０とは別部材に構成される場合について説明した。これに対し第５実施の形態では、移動規制部４６０が保持部材４５０と一体に形成される場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。図１２（ａ）は第５実施の形態における発電素子の磁歪棒４１０の平面図であり、図１２（ｂ）は磁歪棒４１０の側面図である。

図１２（ａ）及び図１２（ｂ）に示すように磁歪棒４１０は、軸方向に亘って同一の幅（図１２（ａ）左右方向寸法）及び厚さ（図１２（ｂ）左右方向寸法）に形成された本体部１１と、本体部１１の軸方向両端の所定の長さ（図１２（ａ）上下方向寸法）に亘り軸直角方向（厚さ方向）に向かって凸設される凸部４１２とを備えている。凸部４１２は、幅が本体部１１の幅と同一で、厚さが本体部１１の厚さより薄く設定された四角柱状に形成されると共に、本体部１１の軸方向端面に対し軸方向中央側へ少し離隔した位置に凸設される。

凸部４１２の軸方向中央側の端面は、本体部１１に対し厚さ方向に向かって段差状に凸設される被係合部４１２ａを構成する。凸部４１２の軸方向外側の端面は、本体部１１に対し厚さ方向に向かって段差状に凸設される係止部４１２ｂを構成する。なお、磁歪棒４１０と同様に構成される剛性棒４２０については、図示は省略して、以下、本体部２１、凸部４２２、被係合部４２２ａ、係止部４２２ｂと称して説明する。

次に、保持部材４５０について説明する。図１３（ａ）は保持部材４５０の正面図であり、図１３（ｂ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩｂ−ＸＩＩＩｂ線における保持部材４５０の断面図であり、図１３（ｃ）は図１３（ａ）のＸＩＩＩｃ−ＸＩＩＩｃ線における保持部材４５０の断面図である。保持部材４５０は、軸方向（図７（ａ）紙面垂直方向）に沿って孔部１５１が貫通形成されている。

凹部４５４，４５４は、第１対向面５２ａ，５２ｂに対してそれぞれ凹設される部位であり、互いに平行となるように底面が形成される。凹部４５４，４５４の軸方向の長さ（図１３（ｃ）左右方向）は、磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の凸部４１２，４２２の長さよりわずかに大きめに設定される。凹部４５４，４５４は、磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の凸部４１２，４２２が収容される凹窩である。

係合部４５５，４５５は、第１対向面５２ａ，５２ｂと凹部４５４，４５４の軸方向中央側の端部との間にそれぞれ設けられる段差状の部位であり、孔部４５１内に収容される磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の軸方向端部に形成された被係合部４１２ａ，４２２ａと係合する。係合部４５５，４５５が被係合部４１２ａ，４２２ａと係合することにより、保持部材４５０に対して磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の軸方向中央側への移動が規制される。

移動規制部４６０，４６０は、第１対向面５２ａ，５２ｂと凹部４５４，４５４の軸方向外側の端部との間にそれぞれ設けられる段差状の部位であり、孔部４５１内に収容される磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の軸方向端部に形成された係止部４１２ｂ，４２２ｂと係合する。移動規制部４６０，４６０が係止部４１２ｂ，４２２ｂと係合することにより、保持部材４６０に対して磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の軸方向外側への移動が規制される。

第５実施の形態における発電素子の組立は、まず、コイル（図示せず）が装着された磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の軸方向端部を、孔部４５１の対角線方向に幅方向を傾けるようにしながら、保持部材４５０の軸方向中央側の端面４５０ａ（図１３（ｂ）参照）側から孔部４５１にそれぞれ挿入する。

磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の凸部４１２，４２２を保持部材４５０の凹部４５４，４５４に挿入して、被係合部４１２ａ，４２２ａを係合部４５５，４５５に係合させると共に、係止部４１２ｂ，４２２ｂを移動規制部４６０，４６０に係合する。次いで、第１対向面５２ａに剛性棒４２０（本体部２１）を、第１対向面５２ｂに磁歪棒４１０（本体部１１）をそれぞれ密接させる。次に、磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の軸方向外側から磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の対向間に、先端３１側から間隔保持部３０を挿入し、第２対向面５３ａ，５３ｂ（図１３（ｂ）参照）内に間隔保持部３０を圧入する。次いで、磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の軸方向外側から第２対向面５３ａ，５３ｂ内に永久磁石（図示せず）を圧入し、間隔保持部３０の軸方向外側に並設する。なお、永久磁石は、第２対向面５３ａ，５３ｂに圧入可能なように幅方向の寸法が設定される。

以上説明した第５実施の形態によれば、孔部４５１内に保持部材４５０と一体に移動規制部４６０，４６０を設け、磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の軸方向端部に形成された係止部４１２ｂ，４２２ｂと係合することにより、保持部材４５０に対して磁歪棒４１０及び剛性棒４２０の軸方向外側への移動を規制できる。保持部材４５０と別部材の移動規制部を設ける必要がないので、部品点数を削減できると共に、保持部材４５０への移動規制部の取着作業を不要にできる。よって、発電素子の組立作業を簡略化できる。

次に図１４及び図１５を参照して第６実施の形態について説明する。第１実施の形態から第５実施の形態では、保持部材５０，１５０，２５０，３５０，４５０に孔部５１，１５１，２５１，３５１，４５１がそれぞれ１つ形成される場合について説明した。これに対し第６実施の形態では、磁歪棒１０及び剛性棒２０を保持する保持部材５５０に孔部５１が複数連設される場合について説明する。なお、第１実施の形態と同一の部分については、同一の符号を付して以下の説明を省略する。

図１４（ａ）は第６実施の形態における発電素子の保持部材５５０の正面図であり、図１４（ｂ）は図１４（ａ）のＸＩＶｂ−ＸＩＶｂ線における保持部材５５０の断面図であり、図１４（ｃ）は図１４（ａ）のＸＩＶｃ−ＸＩＶｃ線における保持部材５５０の断面図である。また、図１５（ａ）は軸方向外側から視た発電素子５０１の正面図であり、図１５（ｂ）は軸方向中央側から視た発電素子５０１の背面図である。なお、図１５（ａ）では、保持部材５５０に取着される移動規制部の図示を省略し、図１５（ｂ）では、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向中央側の図示を便宜的に省略する。

図１４（ａ）及び図１４（ｂ）に示すように、保持部材５５０は正面視して矩形の板状に形成される部材であり、複数（本実施の形態では４つ）の孔部５１が所定の間隔をあけて軸方向（厚さ方向）に亘って貫通形成されている。複数の孔部５１は、第１対向面５２ａ，５２ｂに沿って互いに所定の間隔をあけて設けられており、孔部５１を互いに連通する連通孔５５１が保持部材５５０に形成されている。図１４（ｃ）に示すように連通孔５５１は、保持部材５５０の厚さ方向（図１４（ｃ）左右方向）に貫通形成されており、高さ（図１４（ａ）上下方向寸法）が、孔部５１の高さより小さく設定されている。連通孔５５１を孔部５１の高さ方向中央に形成することにより、連通孔５５１に対して上下の位置に係合部５５を設けることができる。連通孔５５１に対して上下の位置に設けられる係合部５５の高さは、磁歪棒１０及び剛性棒２０に設けられる被係合部１２ａ，２２ａの厚さと同一寸法に設定される。

連通孔５５１に対して上下の位置に係合部５５を設けることで、孔部５５内の上下に磁歪棒１０及び剛性棒２０をそれぞれ配置できる。その係合部５５の高さは、磁歪棒１０及び剛性棒２０に設けられる被係合部１２ａ，２２ａの厚さと同一寸法に設定されているので、孔部５１に装着された磁歪棒１０及び剛性棒２０の各平面と連通孔５５１の内壁面とを面一（段差がない状態）にできる。

図１５（ａ）に示すように永久磁石４０は、連通孔５５１の位置に設ける必要はなく、磁歪棒１０と剛性棒２０との間に配置すれば良い。永久磁石４０は磁歪棒１０及び剛性棒２０にバイアス磁界を付与できれば十分だからである。

一方、図１５（ｂ）に示すように間隔保持部５３０は、孔部５１毎に設けるのではなく、孔部５１及び連通孔５５１に連続した矩形棒状の部材を配置できる。これにより、孔部５１毎に間隔保持部５３０を挿入する場合と比較して、部品点数を削減できると共に発電素子５０１の組立を簡略化できる。また、磁歪棒１０及び剛性棒２０の各平面と連通孔５５１とが面一にされているので、矩形棒状の間隔保持部５３０を用いることができ、間隔保持部５３０の加工コストを削減できる。

以上説明した発電素子５０１によれば、保持部材５５０に複数の孔部５１を形成することにより、磁歪棒１０及び剛性棒２０の幅方向（図１５（ａ）左右方向）に複数の磁歪棒１０及び剛性棒２０を配置したので、磁歪棒１０及び剛性棒２０の幅方向の間隔を詰めることができる。その結果、発電素子５０１の幅方向の寸法を抑制することができ、発電素子５０１を小型化できる。

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。例えば、上記実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

上記各実施の形態では、発電素子１，５０１を自由振動させる場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、発電素子１，５０１を強制振動（例えば図１において、一端側の保持部材５０に対して他端側の保持部材５０を、上下方向に強制的に相対移動）させても良い。

上記各実施の形態では、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０のみにコイルを巻回する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるのもではなく、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０と剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０との両者にそれぞれコイルを巻回しても良い。なお、この場合には、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０及び剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０を同じ磁歪材料から構成する（即ち、剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０を磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０よりも磁歪効果の低い材料で構成する必要はない）。

上記各実施形態では、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０と剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０との対向間に永久磁石４０が配置される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。例えば、永久磁石４０に代えて、電磁石を利用するものを採用できる。また、発電素子１，５０１の系外からの磁場により磁気回路に漏れ磁束が発生する構成であれば、発電素子１，５０１の系外に磁石を配置した構成とすることは可能である。また、永久磁石や電磁石の起磁力により磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０及び剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０にバイアス磁化を印加するバックヨークを設けることも可能である。磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０と剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０との対向間に永久磁石４０を配置しない場合には、間隔保持部３０，５３０を磁性材料から構成して、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０と剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０との間に磁気ループが形成されるようにする。

上記各実施の形態では、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０及び剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０の寸法（即ち、厚み寸法および幅寸法）を同一とする場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０の寸法に対し、剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０の寸法を異なる値（厚み寸法および幅寸法の一方のみ又は両方が異なる値）としても良い。

上記各実施の形態では、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０、剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０を断面矩形に形成する場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、他の形状とすることは当然可能である。他の形状としては、断面方形、断面円形、断面楕円形、断面多角形（例えば、断面六角形）などが例示される。

なお、例えば、磁歪棒１１等を断面円形としたことで、永久磁石１４，１５と線接触となり、接触面積が確保できない場合には、永久磁石１４，１５の寸法または起磁力を大きくするか、或いは、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０等と永久磁石４０との間に磁性体からなり両者の形状に対応した形状（即ち、両者に面接触する形状）のスペーサを介在させ、接触面積を確保することが好ましい。これらにより、付与可能なバイアス磁界の増加を図ることができるからである。

上記各実施の形態では、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０及び剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０の幅方向または厚さ方向に、被係合部１２ａ，１１２ａ，２１２ａ，３１２ａ，４１２ａ，２２ａ，１２２ａ，２２２ａ，３２２ａ，４２２ａが凸設される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、被係合部を磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０及び剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０に凹設することは当然可能である。この場合には、保持部材５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０に、被係合部に対応して被係合部と係合可能となるように凸設させた係合部を設ける。

上記各実施の形態では、保持部材５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０に形成された一対の第１対向面５２ａ，５２ｂ又は一対の第２対向面５３ａ，５３ｂの一方に係合部５５，１５５，２５５，３５５，４５５が形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。第１対向面５２ａ，５２ｂ又は第２対向面５３ａ，５３ｂの両方に係合部５５，１５５，２５５，３５５，４５５を形成することは当然可能である。この場合には、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０及び剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０に、係合部に対応して係合部と係合可能となるように被係合部を設ける。

上記実施の形態では、孔部５１，１５１，２５１，３５１，４５１が、保持部材５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０の厚さ方向（軸方向）に貫通形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではない。磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０及び剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０の軸方向端部を収容可能な収容空間（凹み）を保持部材５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０に設けることができれば、保持部材５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０に孔部を貫通形成する必要はなく、孔部を有底状にすることは当然可能である。

上記各実施の形態では、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０及び剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０を孔部５１，１５１，２５１，３５１，４５１に一対（それぞれ一つずつ）設ける場合について説明した。しかしながら、孔部５１，１５１，２５１，３５１，４５１に設ける磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０及び剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０の数は、これに限られるものではない。第２対向面５３ａ，５３ｂの軸直角方向の長さを大きく設定すれば、孔部５１，１５１，２５１，３５１，４５１内に磁歪棒および剛性棒を３本以上設けることは当然可能である。この場合には、磁歪棒と剛性棒との各対向間に間隔保持部を挿入して、磁歪棒と剛性棒との間隔を保持する。

上記各実施の形態では、磁歪棒１０，１１０，２１０，３１０，４１０及び剛性棒２０，１２０，２２０，３２０，４２０の軸方向両端に、それぞれ同一形状（寸法）の被係合部１２ａ，１１２ａ，２１２ａ，３１２ａ，４１２ａ，２２ａ，１２２ａ，２２２ａ，３２２ａ，４２２ａが形成される場合について説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、軸方向一端側の被係合部と軸方向他端側の被係合部とを、形状を異ならせたり寸法を異ならせたりすることは当然可能である。その場合には、軸方向端部に装着される保持部材５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０は、被係合部に応じた係合部５５，１５５，２５５，３５５，４５５を設ける。

上記第６実施の形態では説明を省略したが、連通孔５５１の延設方向（図１４（ａ）左右方向）と直交する方向（図１４（ａ）上下方向）に延びる補強部を設け、連通孔５５１の対向する内壁面間を１乃至複数の補強部によって連結することは当然可能である。補強部を設けることによって保持部材５５０の欠損面積を削減できるので、連通孔５５１によって保持部材５５０の機械的強度が低下することを抑制できる。

上記第６実施の形態では、複数の孔部５１を連通する連通孔５５１を設ける場合について説明したが、連通孔５５１は必ずしも必要ない。保持部材５５０に孔部５１が形成されていれば、磁歪棒１０及び剛性棒２０の軸方向両端部を保持できるからである。

１，５０１ 発電素子
１０，１１０，２１０，３１０，４１０ 磁歪棒
１２ａ，１１２ａ，２１２ａ，３１２ａ，４１２ａ 被係合部
２０，１２０，２２０，３２０，４２０ 剛性棒
２２ａ，１２２ａ，２２２ａ，３２２ａ，４２２ａ 被係合部
３０，５３０ 間隔保持部
４０ 永久磁石
５０，１５０，２５０，３５０，４５０，５５０ 保持部材
５１，１５１，２５１，３５１，４５１ 孔部
５２ａ，５２ｂ 第１対向面
５３ａ，５３ｂ 第２対向面
５５，１５５，２５５，３５５，４５５ 係合部
６０，１６０，４６０ 移動規制部

Claims (4)

1. 導線が巻回されて形成されるコイルに内設されると共に磁歪材料から棒状に構成される磁歪棒と、
   前記磁歪棒に対向して配置されると共に磁性材料から棒状に構成され前記磁歪棒との間で磁気ループが形成される剛性棒と、
   前記剛性棒および前記磁歪棒の軸方向両端をそれぞれ保持する一対の保持部材とを備え、前記一対の保持部材の相対移動により前記磁歪棒および前記剛性棒が軸方向に伸張または収縮して発電が行われる発電素子において、
   前記磁歪棒および前記剛性棒は、前記磁歪棒および前記剛性棒の軸方向と交差する方向に向かってそれぞれの軸方向端部に凸設または凹設される被係合部を備え、
   前記保持部材は、軸方向に凹設されると共に内壁が互いに対向する一対の第１対向面および一対の第２対向面を有する孔部と、
   前記孔部の少なくとも第１対向面または第２対向面の一方に形成されると共に、前記磁歪棒および前記剛性棒の軸方向端部に形成された前記被係合部と係合し、前記保持部材に対して前記磁歪棒および前記剛性棒の軸方向中央側への移動を規制する係合部とを備え、
   前記磁歪棒および前記剛性棒の軸方向両端部の対向間にそれぞれ挿入され、前記磁歪棒および前記剛性棒の対向間隔を保持する一対の間隔保持部を備えていることを特徴とする発電素子。
2. 前記磁歪棒および前記剛性棒の軸方向両端部の対向間に互いに磁極を違えてそれぞれ挿入されると共に、前記磁歪棒および前記剛性棒の軸方向に沿って前記間隔保持部と並設される一対の永久磁石を備えていることを特徴とする請求項１記載の発電素子。
3. 前記孔部は、前記磁歪棒および前記剛性棒の軸方向に沿って前記保持部材に貫通形成されていることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電素子。
4. 前記保持部材に対して前記磁歪棒および前記剛性棒の軸方向外側への移動を規制する移動規制部を備えていることを特徴とする請求項３記載の発電素子。

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