JP6174053B2 - 磁歪式振動発電装置 - Google Patents
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Description
本発明は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して発電する振動発電装置であって、特に磁歪素子の変形による磁歪作用を利用する磁歪式の振動発電装置に関するものである。
従来から、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して利用する振動発電装置が提案されており、昨今の省エネルギー化に対する要求の高まりに対応するために研究と開発が進められている。かかる振動発電装置は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子を備えているが、該発電素子としては、圧電素子の他、磁歪素子も利用されている。磁歪素子を用いた振動発電装置は、例えば、特表2005−536173号公報(特許文献1)に示されているように、ロッド状の磁歪素子を含んで磁路を形成して、該磁路上にコイルを巻回すると共に、該磁路上にバイアス磁界を印加する永久磁石を配設した構造とされている。
ところで、永久磁石は、磁歪素子を含む磁路に磁束を印加するために、特許文献1の如く磁歪素子に直接固定される他、磁歪素子に固定されたヨーク部材に固定される等して、一般的に、振動荷重が及ぼされるようになっている。
しかしながら、一般的なフェライトの焼結体等で形成された永久磁石は、耐荷重性に劣ることから、振動荷重が入力される磁路上に永久磁石を配設すると、損傷のおそれがあった。
本発明は、上述の事情を背景に為されたものであって、その解決課題は、磁歪素子による振動発電を有効に実現しつつ、永久磁石の損傷を防いで耐久性の向上を実現可能とされた、新規な構造の磁歪式振動発電装置を提供することにある。
本発明の第一の態様は、磁歪材料で形成された長手状の磁歪素子が少なくとも一方の端部を振動部材に取り付けられており、該磁歪素子を含んで構成される閉磁路上にコイルが巻回されていると共に、該閉磁路に対してバイアス磁界を印加する永久磁石が配設されており、該振動部材による振動が該磁歪素子に対して曲げ変形方向に及ぼされるようになっている磁歪式振動発電装置において、磁性材料で形成されたヨーク部材が前記磁歪素子の側方に並列配置されて、該磁歪素子と該ヨーク部材を含んで前記閉磁路が形成されていると共に、前記永久磁石が該閉磁路上で該ヨーク部材に取り付けられている一方、該ヨーク部材が該閉磁路における磁路長方向の少なくとも一方の側で該磁歪素子に対して軸直角方向に相対的な変位を許容されていると共に、かかる相対的な変位に際して該磁歪素子との間で磁束を伝達する部位間の距離が一定に保たれる状態で該ヨーク部材を該磁歪素子の外周面に対して配置したことを、特徴とする。
このような第一の態様に従う構造とされた磁歪式振動発電装置によれば、振動部材から振動が入力されて、磁歪素子が変形することにより、逆磁歪効果に基づいて磁歪素子の透磁率が変化するようになっている。これにより、閉磁路に巻回されたコイルを貫通する磁束の量が変化することから、電磁誘導による誘導起電力が生ぜしめられて、もって、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して取り出す振動発電が実現される。
また、永久磁石を取り付けられるヨーク部材は、閉磁路の磁路長方向の少なくとも一方側において、磁歪素子に対する相対変位を許容されることから、磁歪素子の変形時にヨーク部材が追従して変形するのを防ぐことができる。それ故、ヨーク部材に取り付けられる永久磁石に対して、大きな荷重が入力されるのを防いで、永久磁石の損傷を回避することができる。
上記本発明の第一の態様に係る磁歪式振動装置においては、該ヨーク部材が該閉磁路における磁路長方向の少なくとも一方の側で該磁歪素子に対して軸直角方向に相対的な変位を許容されている態様が、採用されている。
第一の態様によれば、長手状とされた磁歪素子に曲げ変形が生じる場合に、磁歪素子とヨーク部材の相対変位が許容されることで、磁歪素子の側方に並列配置されるヨーク部材の変形が防止されて、永久磁石の損傷が回避される。なお、磁歪素子とヨーク部材の相対的な変位が許容される方向は、磁歪素子の長さ方向に対して直交する方向に厳密に限定されるものではなく、実質的に磁歪素子の長さ方向に対して直交する方向であれば、多少の傾きは許容されて、同様の効果を奏する。
上記本発明の第一の態様に係る磁歪式振動装置においては、該ヨーク部材が該閉磁路における磁路長方向の少なくとも一方の側で該磁歪素子に対して軸直角方向に相対的な変位を許容されている態様が、採用されている。
第一の態様によれば、長手状とされた磁歪素子に曲げ変形が生じる場合に、磁歪素子とヨーク部材の相対変位が許容されることで、磁歪素子の側方に並列配置されるヨーク部材の変形が防止されて、永久磁石の損傷が回避される。なお、磁歪素子とヨーク部材の相対的な変位が許容される方向は、磁歪素子の長さ方向に対して直交する方向に厳密に限定されるものではなく、実質的に磁歪素子の長さ方向に対して直交する方向であれば、多少の傾きは許容されて、同様の効果を奏する。
本発明の第二の態様は、第一の態様に記載された磁歪式振動発電装置において、前記ヨーク部材には前記閉磁路上で前記磁歪素子に向かって突出する突出部が設けられており、該突出部が該磁歪素子に対して隙間をもって配置されているものである。
第二の態様によれば、ヨーク部材に対して磁歪素子に向かって突出する突出部が設けられることで、磁歪素子と突出部を接近させて、閉磁路における磁気ギャップを小さくすることで、磁束の漏れを抑えることができる。同時に、ヨーク部材における磁歪素子の側方に並列配置される部分と、磁歪素子との距離を、自由に設定可能となる。従って、比較的に磁力の弱い永久磁石によって有効なバイアス磁界を印加できると共に、閉磁路上に配設されるコイルや永久磁石の形状や大きさが、並列に延びる磁歪素子とヨーク部材の距離によって制限されるのを防いで、目的とする発電性能等を有利に実現可能となる。
本発明の第三の態様は、第二の態様に記載された磁歪式振動発電装置において、前記磁歪素子と前記突出部の間に形成される前記隙間が、前記振動部材において想定される通常の振動入力時に該磁歪素子と該突出部が離隔状態に保持される大きさとされているものである。
第三の態様によれば、振動部材の通常の振動状態において、磁歪素子と突出部の当接が回避されることから、磁歪素子に追従してヨーク部材が変形するのを防止して、永久磁石の損傷を回避することができる。なお、通常の振動入力に対して磁歪素子と突出部が当接しない範囲で、隙間をできるだけ小さく設定することが望ましく、それにより、閉磁路の磁気ギャップが小さくなって、小型の永久磁石で有効なバイアス磁界を印加することができる。
本発明の第四の態様は、第二又は第三の態様に記載された磁歪式振動発電装置において、前記突出部には挿通孔が形成されており、前記磁歪素子が該挿通孔に前記隙間をもって挿通されているものである。
第四の態様によれば、磁歪素子の変形によって、磁歪素子の外周面と挿通孔の内周面が周上の一部で離隔すると、磁歪素子の外周面と挿通孔の内周面は周上の他の一部で接近する。これにより、閉磁路において、磁歪素子の変形による磁気ギャップの変化が全体として低減されて、発電効率の安定化が図られる。
本発明の第五の態様は、第一の態様に記載された磁歪式振動装置において、前記ヨーク部材には前記閉磁路上で前記磁歪素子に向かって突出する突出部が設けられており、該突出部が該磁歪素子に対して相対変位可能に摺接しているものである。
第五の態様によれば、ヨーク部材と磁歪素子が接触していることから、比較的に磁力の小さい永久磁石によっても、有効なバイアス磁界を得ることができる。従って、永久磁石の小型化や低コスト化が可能となり得る。
本発明の第六の態様は、第一〜第五の何れか1つの態様に記載された磁歪式振動装置において、前記磁歪素子の両端部が前記振動部材に取り付けられているものである。
第六の態様によれば、振動部材の変形によって磁歪素子の両端部間に強制力が及ぼされることから、磁歪素子における固有振動の共振現象だけによって磁歪素子を変形させる場合に比して、入力振動の周波数に影響されることなく、安定した発電が可能となる。
本発明の第七の態様は、第一〜第六の何れか1つの態様に記載された磁歪式振動発電装置において、前記磁歪素子の側方には、前記ヨーク部材とは別体で長手状の剛性部材が並列配置されて、該剛性部材の両端部が該磁歪素子に連結されているものである。
第七の態様によれば、磁歪素子と剛性部材が並ぶ方向の振動入力時に、磁歪素子に対して軸方向の圧縮歪みと引張歪みが交互に入力されることから、逆磁歪効果に基づく発電が効率的に実現される。
本発明の第八の態様は、第一〜第七の何れか1つの態様に記載された磁歪式振動発電装置において、前記振動部材に対してマス部材がゴム弾性体で連結されてマス−バネ振動系が構成されており、該マス部材に対して前記磁歪素子の少なくとも一方の端部が固定されることにより、該磁歪素子が該振動系を介して該振動部材に取り付けられているものである。
第八の態様によれば、磁歪素子が取り付けられるマス部材がマス−バネ振動系を構成しており、かかるマス−バネ振動系の共振等による振動増幅作用に基づいて振動部材の振動に比して大きな振動が磁歪素子に及ぼされ得る。それにより、例えば磁歪素子を直接に振動部材に固定して取り付ける場合よりも、少なくともマス−バネ振動系における振動増幅周波数域において、大きな発電量を得ることも可能になる。
特に本態様では、マス部材とゴム弾性体とによるマス−バネ振動系に対して、磁歪素子も振動変形する一つの振動系を構成して、これら複数の振動系が、振動部材からの振動伝達系において直列的に配されて多自由度の振動系を構成していることから、チューニング自由度が一層大きくされる。その結果、例えば磁歪素子において一層大きな振動倍率を得ることが可能になると共に、広い周波数域または複数の周波数域の振動に対して磁歪素子に大きな振動変形を及ぼして優れた発電効率を実現することも可能になる。
本発明の第九の態様は、第八の態様に記載された磁歪式振動発電装置において、前記磁歪素子の固有振動数が、前記マス−バネ振動系の固有振動数に対して±√2倍の周波数域に設定されているものである
第九の態様によれば、磁歪素子の振動とマス−バネ振動系の振動とを連成させることにより、例えば振動部材から及ぼされる振動を、振動部材から入力される振動に対応した複数の周波数域や広い周波数域等において大きな振動倍率で磁歪素子に振動変形を及ぼすようなチューニング等を一層容易に行うことが可能になる。
本発明によれば、磁歪素子の側方に並列配置されたヨーク部材が、磁歪素子に対して閉磁路の磁路長方向の少なくとも一方側で磁歪素子に対して相対変位可能とされていることから、振動入力によって磁歪素子が変形しても、ヨーク部材の変形が低減乃至は回避されて、ヨーク部材に取り付けられる永久磁石の損傷が防止される。
以下、本発明の実施形態について、図面を参照しつつ説明する。
図1には、本発明の第一の実施形態としての磁歪式振動発電装置10(以下、振動発電装置10と称する)が示されている。振動発電装置10は、振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電素子として、磁歪素子12を備えている。以下の説明において、上下方向とは、原則として、図1中の上下方向を言う。
より詳細には、磁歪素子12は、磁歪材料で形成されて、上下方向に直線的に延びる長手形状を有しており、本実施形態では、小径円形断面で延びる中実ロッド状とされている。なお、磁歪素子12の形成材料は、変形に対して透磁率の変化を充分に生じ得るものであれば特に限定されないが、強度に優れた鉄系の磁歪材料が望ましく、例えば、鉄−ガリウム系合金や鉄−コバルト系合金、鉄−ニッケル系合金、テルビウム−ジスプロシウム−鉄系合金等が、好適に採用され得る。
また、磁歪素子12は、長さ方向一方の端部が車両ボデー等の振動部材14に固定されるようになっていると共に、長さ方向他方の端部にマス部材16が固定されている。マス部材16は、磁歪素子12に対して長さ方向で直列的に配置されており、比重が大きい鉄等の材料で形成されている。なお、本実施形態では、振動部材14が磁性材料で形成されている。
さらに、磁歪素子12の長さ方向の中間部分には、コイル18が巻回されており、コイル18の両端部が図示しないキャパシタ等の蓄電装置に電気的に接続されている。
また、磁歪素子12の側方には、ヨーク部材20が並列配置されている。ヨーク部材20は、鉄等の磁性材料で形成されており、磁歪素子12から離隔して略平行に延びる本体部22と、本体部22の軸方向上端部から磁歪素子12に向かって突出する突出部24とを、一体で備えている。そして、ヨーク部材20および振動部材14が磁性材料で形成されていることにより、磁歪素子12とヨーク部材20と振動部材14とを含んで、本実施形態の閉磁路28が形成されている。このように、閉磁路28が磁歪素子12を含んで構成されていることから、コイル18が閉磁路28上に巻回されて配置されている。
さらに、本実施形態のヨーク部材20は、下端部が振動部材14に固定されて、振動部材14を介して磁歪素子12と連結されている一方、上端部が自由端とされて、磁歪素子12に対する相対変位を許容されている。即ち、ヨーク部材20の突出部24は、磁歪素子12に向かって突出して磁歪素子12に接近していると共に、磁歪素子12までは至らない突出長さとされており、突出部24の突出先端面が磁歪素子12の側面に対して所定の隙間26をもって対向配置されている。そして、突出部24を有するヨーク部材20の上端部は、隙間26によって、磁歪素子12に対する軸直角方向の相対変位を許容されている。本実施形態のヨーク部材20では、上端部において、軸直角方向の相対変位だけでなく軸方向の相対変位も許容されている。
なお、本実施形態では、隙間26の大きさ、即ち、ヨーク部材20における突出部24の先端面と磁歪素子12の側面との対向間距離:dが、振動部材14において想定される通常の振動入力時に、突出部24と磁歪素子12が当接することなく離隔状態に保持される大きさとなっている。尤も、隙間26の大きさは、求められるバイアス磁界の強さや後述する永久磁石30の強度等に応じて適宜に設定されるものであって、特に限定されない。
さらに、ヨーク部材20には、永久磁石30が取り付けられている。永久磁石30は、例えばフェライトの焼結体等で形成された一般的なものであって、略円柱形状とされて軸方向に着磁されている。本実施形態では、ヨーク部材20の本体部22が長さ方向中間部分で分割されており、それら本体部22の分割体の間に永久磁石30が配設されて、接着や係止等の手段でヨーク部材20に固定されている。これにより、永久磁石30は、磁歪素子12とヨーク部材20を含んで構成された閉磁路28上に配設されており、永久磁石30の磁束によって閉磁路28にバイアス磁界が及ぼされている。
かくの如き構造を有する振動発電装置10は、振動部材14への装着状態において、振動部材14の振動が磁歪素子12に入力されることにより、振動エネルギーを電気エネルギーに変換して取り出すことが可能とされている。即ち、振動部材14が磁歪素子12の軸方向と直交する方向(図1中の左右方向)に振動すると、入力振動を強制力として、マス部材16が振り子状に変位する。これにより、マス部材16を支持する磁歪素子12が撓んで、磁歪素子12の撓み方向で内側に軸方向の圧縮歪みが及ぼされると共に、外側に軸方向の引張歪みが及ぼされる。そして、磁歪素子12の軸方向での圧縮剛性と引張剛性の違い等に基づいて、磁歪素子12において逆磁歪効果による透磁率の変化が生じて、コイル18を貫通する磁束の量が変化する。その結果、コイル18には電磁誘導による誘導起電力が生じて、かかる電力が図示しない蓄電手段によって蓄電される。かくの如くして、振動発電装置10において振動エネルギーが電気エネルギーに変換されて、蓄電手段に蓄えられた電気エネルギーが各種の電気機器の作動等に利用されるようになっている。
なお、磁歪素子12のばね定数やマス部材16の質量を調節して、磁歪素子12とマス部材16で構成されるマス−バネ系の共振周波数を、主たる振動の周波数に合わせることが望ましい。これによれば、主たる振動の入力時に、磁歪素子12の変形が共振状態で効率的に生じることから、発電効率の向上が図られる。
ここにおいて、ヨーク部材20が磁歪素子12に対して側方に離隔して配設されていると共に、突出部24と磁歪素子12の間に隙間26が形成されていることから、閉磁路28における磁路長方向の一方の側であるヨーク部材20の上端部が、磁歪素子12に対する相対変位を許容されている。これにより、振動部材14が磁歪素子12の軸方向と略直交する方向に振動すると、磁歪素子12とマス部材16で構成されたマス−バネ系が振動して、磁歪素子12が湾曲変形する一方、ヨーク部材20は振動部材14の振動に応じて変位することで、磁歪素子12の変形に追従したヨーク部材20の変形が防止される。要するに、ヨーク部材20は、下端が振動部材14に固定されている一方、上端が自由端とされており、振動部材14からの振動入力に対して本体部22に作用する曲げモーメントが低減されている。
このことは、例えば、振動入力初期の状態について、以下の如く理解することができる。即ち、初期状態(振動の非入力状態)に対して、振動部材14から磁歪素子12に軸直角方向の振動が入力されると、磁歪素子12は、マス部材16の慣性力によって上端と下端が軸直角方向に相対変位して、湾曲変形を生じる。一方、ヨーク部材20は、上端部である突出部24が磁歪素子12に対して相対変位を許容されていることから、振動部材14の振動振幅に応じて変位して、突出部24が磁歪素子12に接近する。これにより、ヨーク部材20は、軸直角方向の振動入力に対して、ほとんど変形することなく初期の形状に保持される。それ故、ヨーク部材20に固定された永久磁石30に大きな歪みが及ぼされるのを防いで、永久磁石30の耐久性が確保されると共に、永久磁石30としてフェライト焼結体等の低強度のものを採用することも可能となる。
このように、ヨーク部材20の磁歪素子12に対する軸直角方向での相対変位が、隙間26によって許容されており、磁歪素子12の変形に追従するヨーク部材20の変形が防止されている。本実施形態では、隙間26の大きさが、振動部材14において想定される通常の振動入力時に、突出部24と磁歪素子12が当接することなく離隔状態に保持される大きさとされている。それ故、磁歪素子12の変形時にも、磁歪素子12とヨーク部材20の当接によってヨーク部材20が変形するのを防いで、永久磁石30の損傷を防ぐことができる。
図2には、本発明の第二の実施形態としての磁歪式振動発電装置40が示されている。なお、以下の説明において、第一の実施形態と実質的に同一の部材および部位については、図中に同一の符号を付すことで説明を省略する。
すなわち、振動発電装置40では、磁歪素子12の軸方向上部に上側突片42が固設されていると共に、磁歪素子12の軸方向下部に下側突片44が固設されている。上側突片42および下側突片44は、何れも磁性材料で形成されたプレート状の部材であって、磁歪素子12に固定されて側方に突出している。
また、磁歪素子12の側方には、磁性材料で形成されたヨーク部材46が並列的に配置されている。ヨーク部材46は、上下に延びるロッド状の本体部48と、本体部48の上端から磁歪素子12に向かって突出する上突出部50と、本体部48の下端から磁歪素子12に向かって突出する下突出部52とを、備えている。なお、ヨーク部材46の上下寸法は、磁歪素子12に固定された上側突片42と下側突片44の上下方向での対向面間距離よりも小さくされている。
さらに、ヨーク部材46は、非磁性材料で形成された連結体54によって振動部材14に連結されている。連結体54は、例えば、非磁性の金属や合成樹脂、或いはゴム弾性体等で形成されている。
また、ヨーク部材46が連結体54で振動部材14に連結された状態において、上突出部50と下突出部52が、上側突片42と下側突片44の対向面間に挿入されている。そして、上突出部50と上側突片42が隙間56をもって対向していると共に、下突出部52と下側突片44が隙間58をもって対向しており、磁歪素子12とヨーク部材46によって閉磁路60が構成されていると共に、ヨーク部材46が上下両端において磁歪素子12に対する相対変位を許容されている。
このような構造とされた振動発電装置40においても、磁歪素子12に対するヨーク部材46の相対変位が許容されていることにより、磁歪素子12の変形に追従してヨーク部材46が変形するのを防いで、ヨーク部材46に取り付けられた永久磁石30の損傷を防ぐことができる。
また、本実施形態では、磁歪素子12に固設された上側突片42と下側突片44が、ヨーク部材46の上突出部50と下突出部52に対して軸方向で対向配置されることで、閉磁路60が構成されている。それ故、ヨーク部材46と磁歪素子12の当接を防ぐために、ヨーク部材46と磁歪素子12との軸直角方向での隙間を充分に大きく確保しても、閉磁路60の磁気ギャップを小さく設定して磁束の漏れを抑えることが可能であり、小型の永久磁石30で有効なバイアス磁界を得ることができる。
図3には、本発明の第三の実施形態としての磁歪式振動発電装置70が示されている。振動発電装置70は、ヨーク部材72を含んで構成されている。ヨーク部材72は、磁歪素子12の側方に離隔配置されて略平行に延びるロッド状の本体部22と、本体部22の上端から磁歪素子12に向かって突出する突出部24と、本体部22の下端を磁歪素子12に連結する連結支持部74とを、備えている。そして、磁歪素子12とヨーク部材72によって、閉磁路76が形成されている。
さらに、閉磁路76を構成するヨーク部材72の本体部22には、永久磁石30が固定されていると共に、コイル78が巻回されており、永久磁石30の磁束が閉磁路76に対してバイアス磁界として印加されていると共に、バイアス磁界がコイル78を貫通している。なお、コイル78は、前記実施形態におけるコイル18と同様に蓄電手段に接続されており、本実施形態の振動発電装置70では、磁歪素子12にコイル18は巻回されていない。
このような構造とされた振動発電装置70においても、ヨーク部材72の突出部24が磁歪素子12に対して隙間26をもって離隔しており、閉磁路76の磁路長方向の一方の側においてヨーク部材72の磁歪素子12に対する相対変位が許容されている。それ故、磁歪素子12の変形に伴うヨーク部材72の変形が防止されて、ヨーク部材72に固定された永久磁石30の損傷が回避される。
本実施形態からも明らかなように、コイルは、必ずしも磁歪素子に巻回されていなくても良く、閉磁路上に巻回されていれば、ヨーク部材や他の部材に巻回されていても良い。
図4,図5には、本発明の第四の実施形態としての磁歪式振動発電装置80が示されている。振動発電装置80では、ヨーク部材82が、磁歪素子12と並列に延びる本体部22と、本体部22の上端から磁歪素子12に向かって突出する突出部84とを備えている。
突出部84は、図4,図5に示すように、軸直角方向に広がる略矩形板状とされており、磁歪素子12を越えて延び出していると共に、上下に貫通する挿通孔86が形成されて、挿通孔86に磁歪素子12が挿通されている。この挿通孔86は、磁歪素子12の直径よりも大きな直径を有する円形断面の孔とされており、挿通孔86に磁歪素子12を挿通した状態において、挿通孔86の内周面と磁歪素子12の外周面との間には、全周に亘って連続する環状の隙間88が形成されている。また、挿通孔86に磁歪素子12が挿通されることにより、磁歪素子12とヨーク部材82と振動部材14とを含んで、本実施形態の閉磁路89が構成されており、永久磁石30の磁束によるバイアス磁界が印加されている。
このような構造とされた振動発電装置80において、振動部材14から磁歪素子12に軸直角方向の振動が入力されると、磁歪素子12が変形して、磁歪素子12の挿通孔86に対する挿通位置が変化する。即ち、図6(a)に示す振動の非入力状態では、磁歪素子12が挿通孔86の略中央に挿通されている。そして、振動部材14から軸直角方向の振動が入力されると、磁歪素子12が弾性的に変形して挿通孔86内で変位することにより、図6(b)や図6(c)に示すように、磁歪素子12が挿通孔86の外周部分に挿通される。このように、磁歪素子12と挿通孔86の内周面との間に全周に亘って隙間88が形成されていることにより、磁歪素子12の変形に追従してヨーク部材82が変形するのを防いで、ヨーク部材82に固定された永久磁石30の損傷が回避される。
しかも、磁歪素子12の弾性変形によって、磁歪素子12の挿通孔86に対する挿通位置が、図6の(a)〜(c)の如く変化しても、閉磁路における磁気ギャップの変化が低減されて、発電効率の安定化が図られ得る。蓋し、磁歪素子12が径方向一方の側で挿通孔86の内周面から遠ざかったとしても、同じ径方向の他方側では磁歪素子12が挿通孔86の内周面に接近することとなって、磁気ギャップの変化が全体としては低減されるからである。
図7,図8には、本発明の第五の実施形態としての磁歪式振動発電装置90が示されている。振動発電装置90は、磁性材料で形成されたヨーク部材92を含んで構成されており、ヨーク部材92が、磁歪素子12の側方に並列配置されて上下に延びるロッド状の本体部22と、本体部22の上端から側方に突出する突出部94とを備えている。突出部94は、図8に示すように、側面96が磁歪素子12の外周面に対して摺動可能に接触しており、ヨーク部材92の上端部が磁歪素子12に対する相対変位を許容されている。なお、振動発電装置90では、磁歪素子12とヨーク部材92と振動部材14によって閉磁路98が構成されている。
このような振動発電装置90においても、ヨーク部材92の上端部において磁歪素子12に対する相対変位が許容されていることから、振動入力による磁歪素子12の変形時に、ヨーク部材92の変形が低減乃至は回避されて、ヨーク部材92に取り付けられる永久磁石30の損傷を回避することができる。
しかも、ヨーク部材92の突出部94が磁歪素子12に対して相対変位可能に摺接していることから、閉磁路98における磁気ギャップの形成が回避されて、磁力の弱い永久磁石30によって、有効なバイアス磁界を印加することができる。なお、本実施形態の構造からも明らかなように、磁歪素子とヨーク部材は、必ずしも隙間をもって離隔している必要はなく、相対変位可能な態様であれば、ヨーク部材の磁路長方向一方の側が磁歪素子に当接していても良い。
図9には、本発明の第六の実施形態としての磁歪式振動発電装置100が示されている。振動発電装置100は、第一の実施形態の振動発電装置10に対して、磁歪素子12と並列に剛性部材としてのロッド部材102が配設された構造を有している。ロッド部材102は、非磁性材料で形成された高剛性の部材であって、ヨーク部材20とは別体とされていると共に、磁歪素子12に対してヨーク部材20と反対の側方に配置されて、磁歪素子12と略平行に延びている。なお、ロッド部材102は、磁歪素子12に比して、変形剛性が大きくされて、撓み変形し難くなっていることが望ましい。
また、ロッド部材102の下端部が振動部材14に固定されている一方、磁歪素子12およびロッド部材102の上端面が何れも連結部材としてのマス部材104に固着されている。これにより、ロッド部材102の下端部が振動部材14を介して磁歪素子12に連結されていると共に、ロッド部材102の上端部がマス部材104を介して磁歪素子12に連結されている。なお、マス部材104は、第一の実施形態のマス部材16と同様に鉄等の高比重の材料で形成された部材であって、並列配置された磁歪素子12およびロッド部材102の上方に配設されている。
このような構造とされた振動発電装置100では、振動部材14が左右方向に振動して、マス部材104が強制振動によって変位すると、磁歪素子12には、マス部材104の変位に伴って、軸方向の圧縮力と引張力が交互に作用する。蓋し、振動発電装置100では、振動の入力方向で磁歪素子12とロッド部材102が離間して並列配置されており、磁歪素子12がマス部材104に対して振動入力方向一方に偏倚した部位に固着されているからである。これにより、軸直角方向の入力に対して、磁歪素子12の透磁率が効率的に変化して、振動エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換することができる。
なお、本実施形態では、ロッド部材102の上端がマス部材104に固定されていると共に、下端が振動部材14に固定された構造が例示されているが、例えば、剛性部材の一端或いは両端を磁歪素子12の側面に固定することもできる。また、剛性部材は、磁歪素子12の全体に軸方向の圧縮歪みおよび引張り歪みを及ぼし得る剛性を有していれば良く、変形が許容される材料および形状で形成され得る。
図10,図11には、本発明の第七の実施形態としての磁歪式振動発電装置110が示されている。振動発電装置110は、磁歪素子としての第一の磁歪素子112と、磁歪素子としての第二の磁歪素子114とが、互いに離隔して略平行に配設されている。
すなわち、第一の磁歪素子112は、第一の実施形態の磁歪素子12と同様に鉄系等の磁歪材料で形成されて、上下方向に長手の略矩形板状とされており、長さ方向の中間部分に第一の実施形態のおけるコイル18と同様の第一のコイル116が巻回されている。なお、第二の磁歪素子114は、第一の磁歪素子112と略同一の部材であり、長さ方向の中間部分には第一のコイル116と略同一の第二のコイル118が巻回されている。これらの第一のコイル116と第二のコイル118は、互いに逆巻きとされている。
それら第一の磁歪素子112と第二の磁歪素子114は、何れも、下端が振動部材14に固定されていると共に、上端がマス部材104に固定されており、下端部が振動部材14を介して相互に連結されていると共に、上端部がマス部材104を介して相互に連結されている。
また、第一の磁歪素子112および第二の磁歪素子114の側方には、ヨーク部材120が並列配置されている。ヨーク部材120は、鉄等の磁性材料で形成されており、上下に延びる板状の本体部122と、本体部122の上端から第一,第二の磁歪素子112,114に向かって突出する突出部124とを含んで構成されている。この突出部124は、第一,第二の磁歪素子112,114の何れに対しても所定の隙間126をもって側方に離隔している。そして、第一,第二の磁歪素子112,114とヨーク部材120と振動部材14とを含んで閉磁路128が構成されており、閉磁路128に対して永久磁石30によるバイアス磁界が印加されている。
このような構造とされた振動発電装置110の装着状態において、振動部材14から左右方向(図10中、左右方向)の振動が入力されると、マス部材104が強制振動して、第一の磁歪素子112と第二の磁歪素子114の何れか一方に軸方向の圧縮力が及ぼされると共に、第一の磁歪素子112と第二の磁歪素子114の何れか他方に軸方向の引張力が及ぼされる。これにより、第一の磁歪素子112と第二の磁歪素子114の何れにおいても透磁率の変化が生じることから、第一,第二のコイル116,118に誘導起電力が生じて、振動部材14の振動エネルギーが電気的なエネルギーに変換されて取り出されるようになっている。本実施形態では、並列配置された第一,第二の磁歪素子112,114の両方において透磁率の変化とそれに基づく誘導起電力が生じることから、振動エネルギーを効率的に電気エネルギーに変換して取り出すことができる。
しかも、第一,第二の磁歪素子112,114が振動の入力方向で離隔して並列配置されていることから、マス部材104の変位に伴って、第一,第二の磁歪素子112,114の何れか一方の略全体に軸方向の圧縮力が及ぼされると共に、第一,第二の磁歪素子112,114の何れか他方の略全体に軸方向の引張力が及ぼされる。それ故、各磁歪素子112,114において透磁率の変化が効率的に生じて、エネルギー変換効率の向上が図られる。なお、本実施形態では、第一,第二の磁歪素子112,114が剛性部材としても機能するようになっている。要するに、剛性部材は、磁歪材料で形成されて発電素子としての機能を備えていても良い。
図12には、本発明の第八の実施形態としての磁歪式振動発電装置130が示されている。振動発電装置130は、長手板状の磁歪素子132を含んで構成されている。
磁歪素子132は、磁歪材料で形成された長手板状の部材であって、長手方向の両端部分において板厚方向で貫通するボルト孔134が形成されている。また、磁歪素子132の長手方向中央部分には、コイル18が巻回されている。そして、磁歪素子132は、振動部材14に対して略平行に配置されて、ボルト孔134に挿通される取付用ボルト136によって両端部が振動部材14に固定されている。なお、磁歪素子132と振動部材14の対向面間には、筒状のスペーサ138が介装されて、ボルト孔134と同一中心軸上に配置されており、磁歪素子132が振動部材14に対して上方に離隔して対向配置されている。本実施形態において、振動部材14,取付用ボルト136,スペーサ138が、何れも非磁性材料で形成されている。
また、磁歪素子132には、ヨーク部材140が取り付けられている。ヨーク部材140は、磁性材料で形成されており、磁歪素子132の側方(図12中、上方)に離隔して略平行に広がる本体部142と、本体部142の両端部において磁歪素子132に向かって突出する一対の突出部144,144とを一体で備えている。更に、突出部144には、本体部142の長手方向に貫通する挿通孔146が形成されている。この挿通孔146は、磁歪素子132が隙間148をもって挿通され得る孔断面形状を有している。なお、ヨーク部材140の本体部142は、長手方向で二分されており、永久磁石30が長手方向中央に介装されている。
そして、ヨーク部材140は、磁歪素子132が各突出部144,144の挿通孔146,146に挿通された状態で、磁歪素子132が振動部材14に取り付けられることにより、磁歪素子132に対して分離不能に取り付けられている。これにより、磁歪素子132とヨーク部材140によって閉磁路150が構成されており、ヨーク部材140に取り付けられた永久磁石30の磁束によって閉磁路150にバイアス磁界が印加されている。そこにおいて、磁歪素子132の外周面と挿通孔146の内周面の間に隙間148が形成されていることにより、ヨーク部材140の磁歪素子132に対する相対変位が、ヨーク部材140の両端部分で許容されている。なお、ヨーク部材140の磁歪素子132に対する長手方向(図12中、左右方向)での相対変位量が、突出部144が取付用ボルト136に当接することで制限されている。更に、突出部144と取付用ボルト136との距離が、突出部144とコイル18との距離よりも小さくされており、突出部144とコイル18の当接が防止されている。
このような振動発電装置130において、振動部材14が外力によって変形すると、長手方向の両端部を振動部材14に固定された磁歪素子132に強制力が入力されて、磁歪素子132が変形することから、磁歪素子132の透磁率の変化に基づいてコイル18に流れる誘導起電力として、電気エネルギーが取り出される。特に、磁歪素子132の両端部が振動部材14に固定されており、磁歪素子132が振動部材14の変形に従って強制的に変形することから、発電効率に対する入力振動の周波数の影響が低減されて、電気エネルギーを安定して得ることができる。
また、ヨーク部材140が磁歪素子132に対して相対変位を許容されていることから、磁歪素子132が変形してもヨーク部材140が追従して変形することがなく、ヨーク部材140に取り付けられた永久磁石30の歪みが低減される。特に本実施形態では、閉磁路150の磁路長方向の両端部において、ヨーク部材140が磁歪素子132に対する相対変位を許容されることから、磁歪素子132の変形に追従するヨーク部材140の変形がより効果的に防止されて、永久磁石30の損傷が有利に回避される。
図13には、本発明の第九の実施形態としての磁歪式振動発電装置160が示されている。振動発電装置160は、ヨーク部材162を備えている。ヨーク部材162は、磁性材料で形成されており、本体部142と、本体部142の長手方向一方の端部から突出する突出部144と、本体部142の長手方向他方の端部から突出する取付部164とを、一体で備えている。
取付部164は、本体部142から磁歪素子132に向かって突出すると共に、磁歪素子132側への突出端部には長手方向外側に突出する支持片166が一体形成されて磁歪素子132に重ね合わされている。そして、支持片166に貫通形成されたボルト孔168に取付用ボルト136が挿通されて、支持片166が磁歪素子132と共に振動部材14に固定されており、もって、磁歪素子132とヨーク部材162を含む閉磁路169が構成されて、閉磁路169に対して永久磁石30の磁束によるバイアス磁界が印加されている。なお、突出部144の挿通孔146には、磁歪素子132が隙間148をもって挿通されており、ヨーク部材162の長手方向一方の端部(図13中、右端部)が磁歪素子132に対して相対変位を許容されていると共に、ヨーク部材162の長手方向他方の端部(図13中、左端部)が磁歪素子132に対して相対的に位置決めされている。
このような振動発電装置160においても、第八の実施形態に示した振動発電装置160と同様に、磁歪素子132が振動部材14の変形に追従して強制的に変形することから、入力振動の周波数が磁歪素子132の変形量に影響するのを抑えて、安定した発電効率を実現することができる。しかも、振動部材14の変形に追従して磁歪素子132が撓み変形しても、ヨーク部材162が磁歪素子132に追従して変形することがなく、ヨーク部材162の変形による永久磁石30の損傷が回避される。
しかも、ヨーク部材162の長手方向他方の端部が磁歪素子132に対して位置決めされていることから、ヨーク部材162の磁歪素子132に対する相対変位が制限されて、磁歪素子132とヨーク部材162の当接による打音が回避される。
図14には、本発明の第十の実施形態としての磁歪式振動発電装置170が示されている。振動発電装置170は、磁歪素子172を備えている。磁歪素子172は、磁歪材料で形成された長手板状の部材であって、長手方向の中央部分を構成する変形許容部174と、変形許容部174の両端に設けられて、変形許容部174に対して相対的に傾斜した一対の取付端部176,176とを一体で備えている。更に、一対の取付端部176,176には、それぞれ厚さ方向に貫通するボルト孔178が形成されている。なお、変形許容部174には、コイル18が巻回されている。
この磁歪素子172は、略L字断面を呈する振動部材180に取り付けられている。振動部材180は、屈曲部182を挟んで互いに略直交する二つの部位を備えており、振動部材180の一方の部位に磁歪素子172の一方の取付端部176がボルト固定されていると共に、振動部材180の他方の部位に磁歪素子172の他方の取付端部176がボルト固定されている。これにより、磁歪素子172は、変形許容部174が振動部材180の屈曲部182を斜めに跨いで配設されており、変形許容部174の厚さ方向への変形が許容されている。
また、磁歪素子172には、ヨーク部材184が取り付けられている。ヨーク部材184は、長手板状で磁歪素子172の側方に離隔して略平行に並列配置された本体部186と、本体部186の両端において磁歪素子172に向かって突出する板状の一対の突出部188,188とを一体で備えている。各突出部188には、厚さ方向に貫通する挿通孔190が形成されている。なお、本体部186は、長手方向の中央部分で分割されており、それら分割された各部位の間に永久磁石30が介装されている。
そして、ヨーク部材184は、各突出部188の挿通孔190に磁歪素子172の変形許容部174が挿通されることにより、磁歪素子172に対して相対変位を許容された態様で取り付けられている。これにより、磁歪素子172とヨーク部材184によって本実施形態の閉磁路194が構成されており、閉磁路194には永久磁石30の磁束によるバイアス磁界が印加されている。本実施形態では、ヨーク部材184が振動部材180に対して非固着で当接しており、ヨーク部材184が振動部材180に対する相対変位を許容されているが、例えば、溶接や接着、係止等の手段によって固定されていても良い。
このような振動発電装置170において、振動入力によって屈曲部182の角度が変化するように振動部材180が変形すると、屈曲部182を挟んだ両側に跨る磁歪素子172の変形許容部174が変形する。これにより、磁歪素子172の透磁率の変化に基づいてコイル18に誘導起電力が生じて、振動エネルギーが電気エネルギーとして取り出されるようになっている。しかも、磁歪素子172の両端部が振動部材180に固定されており、振動部材180の変形時に磁歪素子172の変形許容部174が強制的に変形せしめられることから、発電効率が入力振動の周波数に応じて変化するのを防いで、安定した発電が実現される。
また、磁歪素子172がヨーク部材184の挿通孔190に隙間192をもって挿通されており、ヨーク部材184が磁歪素子172に対する相対変位を許容されている。これにより、磁歪素子172の変形時にヨーク部材184の変形が防止されて、ヨーク部材184に取り付けられる永久磁石30の損傷が回避される。
図15には、本発明の第十一の実施形態としての磁歪式振動発電装置200が示されている。本実施形態の振動発電装置200は、振動部材14から振動が及ぼされる振動伝達経路上に第一の振動系202と第二の振動系204が直列的に設けられた2自由度の振動系を構成している。
第一の振動系202は、基本的構造を前記第一の実施形態の振動発電装置と略同じとされていることから、図15中の各部材に対して第一の実施形態に対応する符号を付することで詳細な説明を省略する。即ち、第一の振動系202は、一端固定で他端自由の片持梁構造で支持された磁歪素子12をばね部材とし、該磁歪素子12の先端側の自由端にマス部材16が一体的に設けられた構造とされている。
また、磁歪素子12と協働して閉状の磁路を形成するヨーク部材20は、磁歪素子12から離れた位置で並列的に配設されていると共に、その長さ方向の両端部分が磁歪素子12に近づけられている。そして、ヨーク部材20の長さ方向の両端部分が、所定の磁気ギャップを介して磁歪素子12に対向配置された突出部24a,24bとされている。
この磁気ギャップの存在により、図15中における磁歪素子12の上下方向の変形変位が、磁歪素子12とヨーク部材20で構成された閉磁路を維持しつつ、ヨーク部材20で拘束されることなく容易に許容されるようになっている。そして、ヨーク部材20に配された永久磁石30によるバイアス磁束が、磁歪素子12に対して常時及ぼされるようになっている。
一方、第二の振動系204は、マス部材としてのベース部材206が、振動部材14に対して、バネ部材としてのゴム弾性体208によって弾性連結されることにより、ベース部材206をマスとし且つゴム弾性体208をバネとするマス−バネ振動系が構成されている。そして、このベース部材206に対して、第一の振動系202を構成する磁歪素子12の一端側が固定されていると共に、ヨーク部材20もベース部材206によって固定的に支持されている。
また、本実施形態では、ベース部材206が中空構造とされることで、外部空間に対して略遮断された収容空所210が形成されている。そして、この収容空所210に、第一の振動系202が収容状態で配設されている。即ち、ベース部材206は、金属等の高比重の硬質材で形成されており、厚肉の壁部によって囲まれた収容空所210を備えている。この収容空所210には、内部底面から突出する支持台212が形成されており、この支持台212の上端面に対して、磁歪素子12の基端部が、ブラケット214を挟んで重ね合わされて、ボルト216で固定されている。
これにより、収容空所210内で、支持台212から側方に延び出す片持梁構造をもって磁歪素子12が配設されていると共に、磁歪素子12の側方を略平行に延びるヨーク部材20が、ブラケット214を介して支持台212に固定支持されている。
このような構造とされた振動発電装置200では、振動部材14から伝達される振動伝達経路上で第一の振動系202と第二の振動系204が直列的に設けられており、振動部材14からの入力振動が、第二の振動系204の振動を介して、第一の振動系202に及ぼされて磁歪素子12が振動変形せしめられる。それ故、磁歪素子12の基端側を振動部材14へ直接に固定して取り付けた場合に比して、第二の振動系204の振動を利用することが可能になる。そして、かかる第二の振動系204の共振等による振動増幅作用を利用することで、振動部材の振動に比して大きな振動を磁歪素子に及ぼして大きな発電量を得ることが可能になるのである。
より好適には、第一の振動系202の固有振動数f1を、第二の振動系204の固有振動数f2に対して、下式を満足するように設定される。これにより、第一の振動系202と第二の振動系204の振動連成を効率的に利用して、磁歪素子12の振動倍率を一層大きく設定したり、広い周波数域または複数の周波数域の入力振動に対して磁歪素子に大きな振動変形を一層効率的に及ぼすことも可能になる。
(−f2)×√2≦f1≦(+f2)×√2
(−f2)×√2≦f1≦(+f2)×√2
なお、第一の振動系202の固有振動数f1は、例えば磁歪素子12の長さや断面形状等によりばね定数を調節したり、マス部材16の質量を調節することなどによってチューニング可能である。また、第二の振動系204の固有振動数f2は、例えばゴム弾性体208の材質や容積、自由長、振動入力時における剪断変形と圧縮変形の割合等によりばね定数を調節したり、ベース部材206の質量を調節することなどによってチューニング可能である。
以上、本発明の実施形態について詳述してきたが、本発明はその具体的な記載によって限定されない。例えば、磁歪素子は、長手状であれば、ロッド状でも板状でも良い。
また、永久磁石は、閉磁路上でヨーク部材に取り付けられていれば良く、例えば、第一の実施形態の突出部24や第三の実施形態の連結支持部74等に取り付けられていても良い。更に、永久磁石のヨーク部材への固定方法は特に限定されるものではなく、必ずしもヨーク部材を分割構造として永久磁石を挟み込むように固定する必要はない。
また、ヨーク部材の突出部が磁歪素子に対して隙間をもって対向、或いは摺動可能に当接する方向は、必ずしも磁歪素子の軸直角方向に限定されず、例えば、マス部材16を磁性材料で形成して、マス部材16の上面に対してヨーク部材の突出部が隙間をもって対向、或いは摺動可能に当接していても良い。
前記実施形態では、突出部と磁歪素子の間に隙間が形成される場合には、永久磁石の強度や要求されるバイアス磁界の強さ等によっては、振動部材の通常の振動状態において磁歪素子と突出部が当接するように、隙間の大きさを設定することもできる。
また、1つの振動部材に対して磁歪式振動発電装置は必ずしも1つだけに限定されず、複数の磁歪式振動発電装置が設けられていても良い。
更にまた、前記第十一の実施形態としての磁歪式振動発電装置200では、振動部材14と磁歪素子12を含む第一の振動系202との間に、一つのマス−バネ振動系が直列的に介在配置されることで2自由度の振動系が構成されていたが、例えば振動部材14と第一の振動系202との間に複数のマス−バネ振動系を直列的に介在配置して3自由度以上の多自由度振動系を構成することも可能である。
さらに、第二の振動系204を構成するマス部材において、前記第十一の実施形態のベース部材206の如き中空構造を採用することなく、中実ブロック構造のマス部材を採用して、その外周面上に第一の振動系202を配することも可能である。なお、ベース部材206の外周面上に第一の振動系202を配する場合には、第一の振動系202の外部を覆うドーム構造等のカバー部材を必要に応じて採用することも可能である。
また、前記第一〜十一の実施形態に示された磁歪式振動発電装置は、それによって得られる電力を利用して作動せしめられる各種電気装置と組み合わせて構成することも可能である。具体的には、例えば自動車用の車幅灯やテールランプ等の発光装置と上述の磁歪式振動発電装置を組み合わせることで、車両バッテリーからの配線を不要とした自家発電式の照明装置を構成することが可能である。また、家屋や道路などの床や路面の振動を利用して発電する本発明の磁歪式振動発電装置と屋内や屋外用の発光装置を組み合わせることで、人の歩行や車の走行等に伴う振動エネルギーを利用して、停電時などにおける安全用や補助用の照明装置を構成することも可能である。更にまた、例えば作動電力を必要とする温度センサ等のセンサ装置と上述の磁歪式振動発電装置を組み合わせることで、外部電源からの配線を不要とした自家発電式のセンサ装置を構成することが可能である。さらに、無線送信装置と上述の磁歪式振動発電装置を組み合わせることで、例えばセンサ検出信号を無線送信する際に外部給電を不要することも実現可能となる。
更にまた、本発明に従う構造とされた磁歪式振動発電装置が取り付けられる振動部材は、特に限定されるものではなく、例えば、車両のボデーやパワーユニット等の他、洗濯機等の家電製品や橋梁等が、何れも振動エネルギーを供給する振動部材として採用され得る。
10,40,70,80,90,100,110,130,160,170,200:磁歪式振動発電装置、12,132,172:磁歪素子、14,180:振動部材、16:マス部材、18,78:コイル、20,46,72,82,92,120,140,162,184:ヨーク部材、24,24a,24b,84,94,124,144,188:突出部、26,56,58,88,126,148,192:隙間、28,60,76,89,98,128,150,169,194:閉磁路、50:上突出部(突出部)、52:下突出部(突出部)、86,146,190:挿通孔、102:ロッド部材(剛性部材)、104:マス部材、112:第一の磁歪素子(磁歪素子)、114:第二の磁歪素子(磁歪素子)、116:第一のコイル(コイル)、202:第一の振動系、204:第二の振動系、206:ベース部材(マス部材)、208:ゴム弾性体
Claims (9)
- 磁歪材料で形成された長手状の磁歪素子が少なくとも一方の端部を振動部材に取り付けられており、該磁歪素子を含んで構成される閉磁路上にコイルが巻回されていると共に、該閉磁路に対してバイアス磁界を印加する永久磁石が配設されており、該振動部材による振動が該磁歪素子に対して曲げ変形方向に及ぼされるようになっている磁歪式振動発電装置において、
磁性材料で形成されたヨーク部材が前記磁歪素子の側方に並列配置されて、該磁歪素子と該ヨーク部材を含んで前記閉磁路が形成されていると共に、前記永久磁石が該閉磁路上で該ヨーク部材に取り付けられている一方、該ヨーク部材が該閉磁路における磁路長方向の少なくとも一方の側で該磁歪素子に対して軸直角方向に相対的な変位を許容されていると共に、かかる相対的な変位に際して該磁歪素子との間で磁束を伝達する部位間の距離が一定に保たれる状態で該ヨーク部材を該磁歪素子の外周面に対して配置したことを特徴とする磁歪式振動発電装置。 - 前記ヨーク部材には前記閉磁路上で前記磁歪素子に向かって突出する突出部が設けられており、該突出部が該磁歪素子に対して隙間をもって配置されている請求項1に記載の磁歪式振動発電装置。
- 前記磁歪素子と前記突出部の間に形成される前記隙間が、前記振動部材において想定される通常の振動入力時に該磁歪素子と該突出部が離隔状態に保持される大きさとされている請求項2に記載の磁歪式振動発電装置。
- 前記突出部には挿通孔が形成されており、前記磁歪素子が該挿通孔に前記隙間をもって挿通されている請求項2又は3に記載の磁歪式振動発電装置。
- 前記ヨーク部材には前記閉磁路上で前記磁歪素子に向かって突出する突出部が設けられており、該突出部が該磁歪素子に対して相対変位可能に摺接している請求項1に記載の磁歪式振動発電装置。
- 前記磁歪素子の両端部が前記振動部材に取り付けられている請求項1〜5の何れか1項に記載の磁歪式振動発電装置。
- 前記磁歪素子の側方には、前記ヨーク部材とは別体で長手状の剛性部材が並列配置されて、該剛性部材の両端部が該磁歪素子に連結されている請求項1〜6の何れか1項に記載の磁歪式振動発電装置。
- 前記振動部材に対してマス部材がゴム弾性体で連結されてマス−バネ振動系が構成されており、該マス部材に対して前記磁歪素子の少なくとも一方の端部が固定されることにより、該磁歪素子が該振動系を介して該振動部材に取り付けられている請求項1〜7の何れか1項に記載の磁歪式振動発電装置。
- 前記磁歪素子の固有振動数が、前記マス−バネ振動系の固有振動数に対して±√2倍の周波数域に設定されている請求項8に記載の磁歪式振動発電装置。
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