JP6705986B2 - Generator set and switch - Google Patents
Generator set and switch Download PDFInfo
- Publication number
- JP6705986B2 JP6705986B2 JP2016082287A JP2016082287A JP6705986B2 JP 6705986 B2 JP6705986 B2 JP 6705986B2 JP 2016082287 A JP2016082287 A JP 2016082287A JP 2016082287 A JP2016082287 A JP 2016082287A JP 6705986 B2 JP6705986 B2 JP 6705986B2
- Authority
- JP
- Japan
- Prior art keywords
- magnet assembly
- transmission member
- coil
- external force
- lever
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
Images
Landscapes
- Connection Of Motors, Electrical Generators, Mechanical Devices, And The Like (AREA)
Description
本発明は、一般に、発電装置および該発電装置を用いたスイッチに関し、より具体的には、操作部を介して印加された外力を利用して発電を行う発電装置および該発電装置を用いたスイッチに関する。 TECHNICAL FIELD The present invention generally relates to a power generation device and a switch using the power generation device, and more specifically, to a power generation device that generates power using an external force applied via an operation unit and a switch using the power generation device. Regarding
従来、無線通信を介して照明装置等の電子機器をON/OFFする無線スイッチが知られている。無線スイッチを用いた場合、制御される電子機器とスイッチとを分離して配置することができるため、両者を一体化した装置に比べて、電子機器およびスイッチの配設位置の自由度が高くなる。このため、電子機器およびスイッチの配設位置に制約がある場合等において、無線スイッチは高い利便性を有する。 BACKGROUND ART Conventionally, a wireless switch that turns on/off an electronic device such as a lighting device via wireless communication is known. When the wireless switch is used, the electronic device to be controlled and the switch can be separately arranged, so that the degree of freedom in the arrangement position of the electronic device and the switch is higher than that in the device in which both are integrated. .. For this reason, the wireless switch has high convenience when there are restrictions on the arrangement positions of the electronic device and the switch.
この無線スイッチの電源として、乾電池やリチウムイオン電池等のバッテリーが一般的に用いられている。しかしながら、バッテリーを無線スイッチの電源として用いた場合、バッテリーの交換や点検等の保守作業が必要となり、無線スイッチの使用性および保守性(メンテナンス性)が低下してしまう。このため、外部から供給されるエネルギー(運動エネルギー、熱エネルギー、振動エネルギー、電気エネルギー等)を利用して発電を行う発電装置を無線スイッチ内に設け、使用性および保守性を向上させたバッテリーレス無線スイッチが提案されている。 A battery such as a dry battery or a lithium ion battery is generally used as a power source of the wireless switch. However, when the battery is used as the power source of the wireless switch, maintenance work such as battery replacement and inspection is required, which deteriorates usability and maintainability of the wireless switch. For this reason, a batteryless system with improved usability and maintainability is provided with a power generator inside the wireless switch that uses externally supplied energy (kinetic energy, thermal energy, vibration energy, electric energy, etc.) to generate power. Wireless switches have been proposed.
例えば、特許文献1は、操作者がスイッチレバーを押圧することにより印加された外力を利用して発電を行う発電装置を内部に備えたバッテリーレス無線スイッチを開示している。特許文献1の発電装置では、操作者がスイッチレバーを介して印加した外力を用いて、モーター式の発電機内部に設けられたマグネットを回転させ、これにより発電機内部のコイルを貫く磁力線の数(磁束密度)を変化させ、発電を行っている。
For example,
特許文献1が開示する発電装置は、モーター式の発電機を用いているため、発電装置の動作信頼性が高く、さらに、汎用品のモーター式の発電機を用いることができるため、優れたコスト性を有している。しかしながら、モーター式の発電機は、コイルまたはマグネットを回転させるための空間を確保する必要があることから、一般的にサイズが大きく、小型化および薄型化が困難である。そのため、特許文献1が開示するようなモーター式の発電機を利用した発電装置を用いた場合、発電装置および該発電装置を用いたスイッチを小型化および薄型化することが困難であるという問題があった。
Since the power generator disclosed in
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、モーター式の発電機を用いない発電機構を採用することにより、小型化および薄型化が可能であり、さらに、高い動作信頼性を有する発電装置および該発電装置を用いたスイッチを提供することにある。 The present invention has been made in view of the above conventional problems, and an object of the present invention is to reduce the size and the thickness by adopting a power generation mechanism that does not use a motor-type power generator, and to achieve high operation. An object of the present invention is to provide a reliable power generation device and a switch using the power generation device.
このような目的は、以下の(1)〜(8)の本発明により達成される。
(1)ケースと、
前記ケース内に設けられ、前記ケース内に固定的に配置されたコイルと、該コイルに対して第1の位置と第2の位置との間で相対移動可能に支持されたマグネット組立体とを有する発電部と、
前記マグネット組立体を前記コイルに対して第1の方向に相対移動させるための外力を印加するための操作部と、
前記操作部を介して前記マグネット組立体に対して印加される前記外力を弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、前記貯蔵された弾性エネルギーを解放することにより、前記マグネット組立体を前記コイルに対して第2の方向に相対移動させる弾性部材と、を備え、
前記操作部は、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置まで移動するまでの間、前記マグネット組立体と係合し、前記マグネット組立体を前記第1の方向に沿って、前記第1の位置から前記第2の位置まで移動させるよう構成されており、
前記弾性部材は、前記マグネット組立体が前記第2の位置に到達し、前記操作部と前記マグネット組立体との間の係合が解除されたとき、前記弾性エネルギーを解放し、前記マグネット組立体を前記第2の方向に沿って、前記第2の位置から前記第1の位置に移動させることにより、前記発電部が発電を行うことを可能とし、
前記操作部は、前記ケースに対して回動可能に設けられ、前記外力が印加されるレバーと、前記レバーに印加された前記外力を前記マグネット組立体に伝達するための伝達部材とを有し、
前記伝達部材は、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置まで移動するまでの間、前記マグネット組立体と係合するよう構成されており、
前記伝達部材は、略円形の基板と、該基板上に前記基板の中心から外周に向かって放射状に設けられた複数のアームと、前記各アームの先端部に設けられた係合突起部とを有し、
前記複数のアームの前記係合突起部のいずれか1つが、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置まで移動するまでの間、前記マグネット組立体と係合することを特徴とする発電装置。
Such an object is achieved by the present invention of the following (1) to ( 8 ).
(1) Case,
A coil provided in the case and fixedly arranged in the case; and a magnet assembly supported so as to be movable relative to the coil between a first position and a second position. A power generation unit having
An operation unit for applying an external force for moving the magnet assembly relative to the coil in a first direction,
The external force applied to the magnet assembly via the operation unit is stored as elastic energy, and the stored elastic energy is released to move the magnet assembly to the coil first. And an elastic member that relatively moves in the direction of 2,
The operation unit engages with the magnet assembly until the magnet assembly moves from the first position to the second position, and moves the magnet assembly along the first direction. , Configured to move from the first position to the second position,
The elastic member releases the elastic energy when the magnet assembly reaches the second position and the engagement between the operating portion and the magnet assembly is released. Along the second direction, by moving from the second position to the first position, it is possible for the power generation unit to generate power ,
The operation unit is rotatably provided with respect to the case, and has a lever to which the external force is applied, and a transmission member for transmitting the external force applied to the lever to the magnet assembly. ,
The transmission member is configured to engage with the magnet assembly until the magnet assembly moves from the first position to the second position,
The transmission member includes a substantially circular substrate, a plurality of arms radially provided on the substrate from the center of the substrate toward the outer periphery, and an engagement protrusion provided at the tip of each arm. Have,
Any one of the engaging protrusions of the plurality of arms engages with the magnet assembly until the magnet assembly moves from the first position to the second position. And a power generator.
(2)前記伝達部材は、前記ケース内において、前記レバーに印加された前記外力によって回転可能に支持されており、
前記伝達部材が前記マグネット組立体と係合しているとき、前記伝達部材の回転運動によって、前記外力が前記マグネット組立体に伝達され、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置に移動する上記(1)に記載の発電装置。
(2) The transmission member is rotatably supported in the case by the external force applied to the lever,
When the transmission member is engaged with the magnet assembly, the external force is transmitted to the magnet assembly by the rotational movement of the transmission member, and the magnet assembly moves from the first position to the second position. The power generator according to (1) above, which moves to a position.
(3)前記マグネット組立体が前記第2の位置に到達し、前記伝達部材と前記マグネット組立体との間の前記係合が解除された後、前記伝達部材を所定の量だけ回転させるための回転手段をさらに備える上記(2)に記載の発電装置。 (3) To rotate the transmission member by a predetermined amount after the magnet assembly reaches the second position and the engagement between the transmission member and the magnet assembly is released. The power generator according to (2), further including a rotating unit.
(4)ケースと、
前記ケース内に設けられ、前記ケース内に固定的に配置されたコイルと、該コイルに対して第1の位置と第2の位置との間で相対移動可能に支持されたマグネット組立体とを有する発電部と、
前記マグネット組立体を前記コイルに対して第1の方向に相対移動させるための外力を印加するための操作部と、
前記操作部を介して前記マグネット組立体に対して印加される前記外力を弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、前記貯蔵された弾性エネルギーを解放することにより、前記マグネット組立体を前記コイルに対して第2の方向に相対移動させる弾性部材と、
回転手段と、を備え、
前記操作部は、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置まで移動するまでの間、前記マグネット組立体と係合し、前記マグネット組立体を前記第1の方向に沿って、前記第1の位置から前記第2の位置まで移動させるよう構成されており、
前記弾性部材は、前記マグネット組立体が前記第2の位置に到達し、前記操作部と前記マグネット組立体との間の係合が解除されたとき、前記弾性エネルギーを解放し、前記マグネット組立体を前記第2の方向に沿って、前記第2の位置から前記第1の位置に移動させることにより、前記発電部が発電を行うことを可能とし、
前記操作部は、前記ケースに対して回動可能に設けられ、前記外力が印加されるレバーと、前記レバーに印加された前記外力を前記マグネット組立体に伝達するための伝達部材とを有し、
前記伝達部材は、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置まで移動するまでの間、前記マグネット組立体と係合するよう構成されており、
前記伝達部材は、前記ケース内において、前記レバーに印加された前記外力によって回転可能に支持されており、
前記伝達部材が前記マグネット組立体と係合しているとき、前記伝達部材の回転運動によって、前記外力が前記マグネット組立体に伝達され、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置に移動し、
前記回転手段は、前記マグネット組立体が前記第2の位置に到達し、前記伝達部材と前記マグネット組立体との間の前記係合が解除された後、前記伝達部材を所定の量だけ回転させることを特徴とする発電装置。
(4) Case,
A coil provided in the case and fixedly arranged in the case; and a magnet assembly supported so as to be movable relative to the coil between a first position and a second position. A power generation unit having
An operation unit for applying an external force for moving the magnet assembly relative to the coil in a first direction,
The external force applied to the magnet assembly via the operation unit is stored as elastic energy, and the stored elastic energy is released to move the magnet assembly to the coil first. An elastic member that relatively moves in the direction of 2,
And rotating means,
The operation unit engages with the magnet assembly until the magnet assembly moves from the first position to the second position, and moves the magnet assembly along the first direction. , Configured to move from the first position to the second position,
The elastic member releases the elastic energy when the magnet assembly reaches the second position and the engagement between the operating portion and the magnet assembly is released. Along the second direction, by moving from the second position to the first position, it is possible for the power generation unit to generate power,
The operation portion is rotatably provided with respect to the case, and has a lever to which the external force is applied, and a transmission member for transmitting the external force applied to the lever to the magnet assembly. ,
The transmission member is configured to engage with the magnet assembly until the magnet assembly moves from the first position to the second position,
The transmission member is rotatably supported in the case by the external force applied to the lever,
When the transmission member is engaged with the magnet assembly, the external force is transmitted to the magnet assembly by the rotational movement of the transmission member, and the magnet assembly moves from the first position to the second position. To position
The rotating means rotates the transmission member by a predetermined amount after the magnet assembly reaches the second position and the engagement between the transmission member and the magnet assembly is released. A power generator characterized in that.
(5)前記マグネット組立体が前記第2の位置に到達し、前記伝達部材と前記マグネット組立体との間の前記係合が解除された後、前記レバーを回動させ所定の位置に移動させるための回動手段をさらに備える上記(1)ないし(4)のいずれかに記載の発電装置。 ( 5 ) After the magnet assembly reaches the second position and the engagement between the transmission member and the magnet assembly is released, the lever is rotated to move to a predetermined position. The power generator according to any one of the above ( 1 ) to ( 4 ), further comprising:
(6)前記マグネット組立体を前記第1の方向および前記第2の方向にスライド移動可能に支持するためのスライド部材をさらに備える上記(1)ないし(5)のいずれかに記載の発電装置。 ( 6 ) The power generator according to any one of (1) to ( 5 ), further including a slide member for slidably supporting the magnet assembly in the first direction and the second direction.
(7)前記第1の方向は、前記第2の方向と対向している上記(1)ないし(6)のいずれかに記載の発電装置。 ( 7 ) The power generator according to any one of (1) to ( 6 ), wherein the first direction faces the second direction.
(8)上記(1)ないし(7)のいずれかに記載の発電装置と、
該発電装置により駆動される電子回路とを備えることを特徴とするスイッチ。
( 8 ) The power generator according to any one of (1) to ( 7 ) above,
An electronic circuit driven by the power generation device.
本発明によれば、モーター式の発電機を用いない発電機構を採用することにより、小型化および薄型化が可能であり、さらに、高い動作信頼性を有する発電装置および該発電装置を用いたスイッチを提供することができる。 According to the present invention, by adopting a power generation mechanism that does not use a motor-type power generator, it is possible to reduce the size and thickness, and further, a power generation device having high operation reliability and a switch using the power generation device. Can be provided.
以下、本発明の発電装置および該発電装置を備えたスイッチを添付図面に示す好適な実施形態に基づいて説明する。 Hereinafter, a power generator of the present invention and a switch equipped with the power generator will be described based on preferred embodiments shown in the accompanying drawings.
図1は、本発明の実施形態に係る発電装置(スイッチ)の外観を示す斜視図である。図2は、図1に示す発電装置(スイッチ)の分解斜視図である。図3は、図1に示す発電装置(スイッチ)が備えるベースの上面図である。図4は、図1に示す発電装置(スイッチ)が備えるマグネット組立体の分解斜視図である。図5は、図1に示す発電装置(スイッチ)が備える伝達部材を別の視点から見た斜視図である。図6は、図1に示す発電装置(スイッチ)の動作を説明するための上面図である。図7は、図6中のA−A線に沿ったA−A線断面図である。図8は、図1に示す発電装置(スイッチ)の動作を説明するための上面図である。図9は、図1に示す発電装置(スイッチ)が備えるマグネット組立体の動作を説明するための図である。 FIG. 1 is a perspective view showing the outer appearance of a power generator (switch) according to an embodiment of the present invention. FIG. 2 is an exploded perspective view of the power generator (switch) shown in FIG. FIG. 3 is a top view of a base included in the power generator (switch) shown in FIG. 1. FIG. 4 is an exploded perspective view of a magnet assembly included in the power generator (switch) shown in FIG. 1. FIG. 5 is a perspective view of the transmission member included in the power generation device (switch) shown in FIG. 1 viewed from another viewpoint. FIG. 6 is a top view for explaining the operation of the power generator (switch) shown in FIG. FIG. 7 is a cross-sectional view taken along line AA of FIG. 6 taken along line AA. FIG. 8 is a top view for explaining the operation of the power generation device (switch) shown in FIG. FIG. 9 is a diagram for explaining the operation of the magnet assembly included in the power generator (switch) shown in FIG. 1.
なお、以下の説明では、図1、図2、および図4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。 In addition, in the following description, the upper side of FIGS. 1, 2, and 4 is referred to as “upper” or “upper”, and the lower side is referred to as “lower” or “lower”.
図1および図2に示す本発明のスイッチ1は、本発明の発電装置10が発電した電力を利用して、照明機器等の外部機器をON/OFFするための信号を無線送信するための電子機器である。スイッチ1は、発電装置10と、発電装置10が発電した電力により駆動される電子回路(回路基板)20とを備える。
The
本実施形態において、電子回路20は、発電装置10のケース30内に設けられているものとして説明されるが、本発明はこれに限定されない。例えば、電子回路20が発電装置10のケース30の外部に設けられており、発電装置10のケース30から外部に延伸している電力引出線に電子回路20が直接または他の機器を介して接続されている様態も本発明の範囲内である。
In the present embodiment, the
図1に示す本発明の発電装置10は、操作者が、ケース30に対して回動可能に設けられたレバー60を、図中のX1方向(ケース30内部に向かう方向)に押圧することにより、外力が印加されると、印加された外力を利用して発電を行い、電力を電子回路20に供給する機能を有する。
In the
図1および図2に示すように、発電装置10は、ケース30と、ケース30内に設けられた各部品により構成される発電機構とを備えている。この発電機構は、大略すると、ケース30に対して固定的に配置されたコイル40とコイル40に対して第1の位置(初期位置)と第2の位置(係合解除位置)との間で相対移動可能に支持されたマグネット組立体50とを有する発電部と、レバー60と伝達部材70とを有する操作部と、マグネット組立体50をコイル40に対して相対移動させるための弾性部材であるコイルバネ(圧縮バネ)84と、マグネット組立体50をスライド可能に支持するためのスライド部材である円柱状のスライドレール85a、85bとを含んでいる。
As shown in FIGS. 1 and 2, the
レバー60は、シャフト81、係合部82、およびねじりバネ83によって、ケース30に対して回動可能に支持されている。伝達部材70は、シャフト80、および留め具87によって、ケース30に対して回転可能に支持されている。
The
<ケース30>
最初に、発電装置10のケース30について詳述する。図1および図2に示すケース30は、矩形状のベース31と、矩形状のカバー32とを備えており、発電装置10の発電機構を構成する各部品を収納する。また、図1に示すように、ケース30のX2方向側端部には、ケース30に対して回動可能に設けられたレバー60を収納するための開口33が形成されている。
<Case 30>
First, the case 30 of the
最初にベース31について詳述する。図2および図3に示すように、ベース31は、平面視において略四角形の形状を有する平板部311と、平板部311の外周縁部から上方に向かって延伸する4方向の壁部312とを有している。また、平板部311の中央部から図2および図3のX2方向およびY1方向にシフトした位置には、シャフト80を受け入れ、支持するための凹部313が形成されている。
First, the
図1および図2に示すように、平板部311の外周縁部から延伸する4つの壁部312の内、X2方向側の壁部312の高さは、他の壁部312の高さよりも低い。また、Y2方向側の壁部312のX2方向側の一部は、切り欠かれており、平板部311のX2方向側およびY2方向側の角部には、軸受部314aが設けられている。軸受部314aは、X2方向側の壁部312と同じ高さを有している。また、この軸受部314a上にはシャフト81を受け入れ、支持するための孔部314bが、軸受部314aの厚さ方向に貫通するよう形成されている。
As shown in FIGS. 1 and 2, of the four
また、図3に示すように、X1方向側の壁部312およびY1方向側の壁部312に接するように、平板部311上に、第1のレール保持部315aが設けられている。第1のレール保持部315a上には、第1のスライドレール85aの一方の端部を受け入れるための凹部317aと、第2のスライドレール85bの一方の端部を受け入れるための凹部317bとが形成されている。凹部317aおよび凹部317bは、円柱状のスライドレール85a、85bを収納可能な形状を有している。例えば、凹部317aおよび凹部317bは、その厚さ方向の水平断面形状がV字形状または半円柱形状となるよう形成されている。
Further, as shown in FIG. 3, a first
さらに、第1のレール保持部315aの凹部317aと凹部317bとの間には、後述するマグネット組立体50のスライド移動を制限するための当接部316が、Y2方向に突出するようにして設けられている。
Further, a
また、Y2方向側の壁部312に接するように、平板部311上に、第2のレール保持部315bと、第3のレール保持部315cとが設けられている。第2のレール保持部315b上には、第1のスライドレール85aの他方の端部を受け入れるための凹部317aが形成されている。同様に、第3のレール保持部315c上には、第2のスライドレール85bの他方の端部を受け入れるための凹部317bが形成されている。
In addition, a second
第2のレール保持部315bおよび第3のレール保持部315c上にそれぞれ形成されている凹部317aおよび凹部317bも、第1のレール保持部315a上に形成されている凹部317aおよび凹部317bと同様に、円柱状のスライドレール85a、85bを収納可能な形状(例えば、V字形状または半円柱形状の水平断面形状を有する形状)を有している。
The
第2のレール保持部315bは、平面視において、第1のレール保持部315aの凹部317aの中心軸と、第2のレール保持部315bの凹部317aの中心軸とが直線状に並ぶように配置されている。同様に、第3のレール保持部315cは、平面視において、第1のレール保持部315aの凹部317bの中心軸と、第3のレール保持部315cの凹部317bの中心軸とが直線状に並ぶように配置されている。
The second
また、第2のレール保持部315bおよび第3のレール保持部315cは、互いに離間するように配置されている。発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、第2のレール保持部315bと第3のレール保持部315cとの間に形成される空間内に、コイルバネ84が位置する。
Further, the second
第2のレール保持部315bと、軸受部314aとの間には、ねじりバネ(トーションバネ)86を載置するための載置台318が設けられている。載置台318は、略直方体の全体形状を有しており、その高さは、ベース31のX2方向側の壁部312の高さよりも高く、かつ、ベース31のその他の方向側の壁部312の高さよりも低い。
A mounting table 318 for mounting the torsion spring (torsion spring) 86 is provided between the second
また、載置台318の上表面のY2方向側には、ねじりバネ86を装着するためのバネ装着軸319が形成されている。バネ装着軸319は、略円柱状の全体形状を有し、ねじりバネ86の中央空洞部の内径よりも小さな径と、ねじりバネ86の中央空洞部の厚さと略等しい高さを有している。発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、ねじりバネ86の中央空洞部内にバネ装着軸319が挿通され、ねじりバネ86が載置台318上に載置される。
A
上述したベース31の各部品は、それぞれ個別の部品であってもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、ベース31の各部品は、一体成型により形成されていることが好ましい。
Although each component of the base 31 described above may be an individual component, each component of the
次に、カバー32について詳述する。図2に示すように、カバー32は、ベース31の平板部311に対応する平面形状を有する平板部321と、平板部321の外周縁部から下方に向かって延伸する壁部322と、平板部321上に形成された開口323と、平板部321上に形成された孔部324とを有している。
Next, the
壁部322は、X2方向側を除く3方向の平板部321の外周縁部から下方に向かって延伸するよう設けられている。また、Y2方向側の壁部322は、X2方向側の一部が切り欠かれている。
The
上述したように、ベース31の4つの壁部312の内、X2方向側に位置する壁部312の高さは、他の壁部312の高さよりも低く、さらに、Y2方向側に位置する壁部312のX2方向側の一部は、切り欠かれている。そのため、カバー32とベース31とがケース30として組み立てられたとき、ケース30のX2方向側は閉塞されず、図1に示すように、ケース30のX2方向側に開口33が形成される。この開口33内に、ケース30に対して回動可能に設けられたレバー60が収納される。
As described above, among the four
開口323は、平板部321の中央からX2方向およびY1方向にシフトした位置に形成されており、伝達部材70の略円形の基板71に対応した形状を有している。図1に示されているように、発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、伝達部材70の基板71は、開口323内に位置する。このような開口323をカバー32の平板部321上に形成することにより、発電装置10(スイッチ1)の厚さ(高さ)を減少させることができる。
The
カバー32の孔部324は、ベース31の軸受部314a上に形成された孔部314bに対応する位置に形成されている。発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、カバー32の孔部324およびベース31の孔部314bは、レバー60をケース30に対して回動可能に支持するためのシャフト81を受け入れ、支持するよう形成されている。シャフト81の下側の外周面上には、ベース31の孔部314bの径よりも大きい径を有する係合部82が設けられており、係合部82が軸受部314aと係合することにより、シャフト81が固定される。
The
シャフト81は、ねじりバネ83の中心空洞部およびレバー60の軸挿通部62の貫通孔621内に挿入され、この状態のシャフト81が、カバー32の孔部324と、ベース31の孔部314bとの間で支持される。これにより、レバー60を、ケース30に対して回動可能に支持することができる。
The
上述したカバー32の各部品は、それぞれ個別の部品であってもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、カバー32の各部品は、一体成型により形成されていることが好ましい。
Although each component of the
ケース30(ベース31およびカバー32)の構成材料は、特に限定されないが、例えば、セラミック材料、樹脂材料、カーボン材等が挙げられ、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。これらの中でも、発電装置10(スイッチ1)の軽量化および低コスト化の観点から、樹脂材料を用いてケース30(ベース31およびカバー32)を構成することが好ましい。
The constituent material of the case 30 (
また、ベース31およびカバー32の各部品は、それぞれ同一の材料で構成されていてもよいし、それぞれ異なる材料で構成されていてもよい。例えば、ベース31の当接部316には、後述するようにマグネット組立体50が衝突することから、マグネット組立体50と当接部316との衝突音を低減するために、当接部316のみを弾性材料で構成してもよい。また、マグネット組立体50と当接部316との間の衝突音を低減するための弾性部材が、当接部316のY2方向側の側面上にさらに設けられていてもよい。
The components of the
ケース30のサイズは、特に限定されないが、ケース30の幅は、10〜30mm程度であることが好ましく、15〜20mm程度であることがより好ましい。また、ケース30の厚さ(高さ)は、4〜15mm程度であることが好ましく、5〜10mm程度であることがより好ましい。ケース30の幅および/または厚さが上記下限値未満であると、ケース30内に収納される各部品の強度が不足し、発電装置10(スイッチ1)の動作信頼性が低下する場合があり、ケース30の幅および/または厚さが上記上限値を超えると、発電装置10(スイッチ1)が大型化してしまう。 The size of the case 30 is not particularly limited, but the width of the case 30 is preferably about 10 to 30 mm, more preferably about 15 to 20 mm. The thickness (height) of the case 30 is preferably about 4 to 15 mm, more preferably about 5 to 10 mm. If the width and/or the thickness of the case 30 is less than the above lower limit, the strength of each component housed in the case 30 may be insufficient, and the operation reliability of the power generation device 10 (switch 1) may be reduced. If the width and/or the thickness of the case 30 exceeds the upper limit value, the power generation device 10 (switch 1) becomes large.
このケース30内には、以下に詳述する各部品により構成される発電機構および電子回路20が収納される。
In the case 30, the power generation mechanism and the
<電子回路20>
電子回路20は、発電装置10が発電した電力によって駆動され、照明機器等の外部機器をON/OFFするための信号を無線送信する。電子回路20は、少なくとも、発電装置10から供給される電力を蓄積および平滑化するためのコンデンサー(図示せず)と、該コンデンサーに蓄積された電力を利用して、照明機器等の外部機器をON/OFFするための信号を無線送信する無線送信部(図示せず)とを備えている。
<
The
電子回路20が備える無線送信部は、発電装置10によって発電される微量の電力(例えば、約200μJ)を用いて信号を外部機器に無線送信するよう構成されている。無線通信部が用いる無線通信技術は特に限定されないが、例えば、無線通信部は、近接通信(NFC)、ブルートゥース(登録商標)、無線周波数認識(RFID)、またはこれらの組み合わせを用いて、信号を外部機器に無線送信することができる。
The wireless transmission unit included in the
図2に示すように、電子回路20は、ベース31の各部品が形成されていない平板部311の領域に対応する形状を有している。電子回路20は、ベース31の平板部311上に載置され、接着剤を用いた接着、熱による融着、ネジ等の固定具を用いた固定、またはこれらの組み合わせにより、ベース31の平板部311上に固定的に配置される。
As shown in FIG. 2, the
<コイル40>
コイル40は、マグネット組立体50とともに発電部を構成する。コイル40に対してマグネット組立体50が相対移動すると、コイル40を貫く磁力線の数(磁束密度)が変化し、コイル40内に電力が発生する。コイル40の両端部(電力引出線)は、電子回路20に接続されており、コイル40内に発生した電力が、電力引出線を介して電子回路20に供給され、供給された電力により電子回路20が駆動される。
<
The
コイル40は、電子回路20上に固定的に配置されている。コイル40を電子回路20上に固定的に配置する方法は特に限定されず、接着剤を用いた接着、熱による融着、ネジ等の固定具を用いた固定、またはこれらの組み合わせにより、コイル40が電子回路20上に固定的に配置される。上述のように、電子回路20は、ベース31の平板部311上に固定的に配置されているので、コイル40も、ベース31(ケース30)に対して固定的に配置されている。
The
コイル40は、コイル40の形状が扁平な楕円形状となる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。コイル40の楕円形状は、X1、X2方向に長径を有し、Y1、Y2方向に短径を有している。
The
コイル40を形成する線材としては、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や、これらの組み合わせを用いることができる。
The wire material forming the
線材の巻き数は、マグネット組立体50から発せられる磁力線の数(磁束密度)、後述するマグネット組立体50の移動速度等に応じて、コイル40内に発生する電力が、電子回路20を駆動するための駆動最低電力以上となるように適宜設定される。
The number of turns of the wire rod depends on the number of magnetic lines of force (magnetic flux density) emitted from the
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。 The cross-sectional shape of the wire may be any shape such as a triangle, a square, a rectangle, a polygon such as a hexagon, a circle, and an ellipse.
また、コイル40の中央空洞部内に、鉄芯(図示せず)を設けることが好ましい。コイル40の中央空洞部内に鉄芯を設けることにより、コイル40内に発生する電力の量を増大させることができる。
Further, it is preferable to provide an iron core (not shown) in the central cavity of the
なお、本実施形態におけるコイル40の数は1つであるが、本発明はこれに限定されない。必要とされる発電量に応じて、複数のコイル40が、マグネット組立体50の移動方向、すなわち、Y1およびY2方向に沿って並置されていてもよい。
Although the number of
<マグネット組立体50>
マグネット組立体50は、コイル40とともに発電部を構成する。マグネット組立体50は、スライド部材(スライドレール85a、85b)によって、コイル40の上側に、コイル40に対してY2方向(第1の方向)およびY1方向(第2の方向)にスライド移動可能に支持されている。
<
The
マグネット組立体50は、コイル40と接触しないように支持されている。マグネット組立体50とコイル40との上下方向の離間距離は、0.1〜0.25mm程度であるのが好ましく、0.1〜0.15mm程度であるのがより好ましい。マグネット組立体50とコイル40との上下方向の離間距離が上記下限値未満であると、スライド部材(スライドレール85a、85b)の撓みやケース30の変形等によってマグネット組立体50がコイル40に接触してしまう恐れが高くなる。一方、マグネット組立体50とコイル40との上下方向の離間距離が上記上限値を超えると、十分な発電量を得られなくなる場合がある。
The
図4に示すように、マグネット組立体50は、本体51と、平板状のヨーク53と、マグネット52とを有している。本体51は、略直方体の全体形状を有しており、本体51の略中央部には、その厚さ方向に貫通する開口511が形成されている。開口511内の横幅方向の両側面上には、ヨーク53を保持するための一対の凸部513が設けられている。
As shown in FIG. 4, the
なお、開口511のサイズは特に限定されないが、開口511の凸部513が形成されている部分の横幅は、楕円状のコイル40の中央空洞部の長径方向の内径の幅以上、外径の幅以下であることが好ましい。これにより、開口511内に設けられたマグネット52から発せられる磁力線を効率よく利用して、発電を行うことができる。
The size of the
本体51の構成材料としては、セラミック材料、樹脂材料、カーボン材等の非磁性材料が挙げられる。本体51は、弾性部材(コイルバネ84)により移動させられることから、重量が軽いことが好ましく、この観点から、樹脂材料またはカーボン材を用いて、本体51を構成することが好ましい。さらに、後述するように、本体51は、当接部316に衝突することから、高い強度および高い柔軟性(しなやかさ)を有することが好ましい。このような観点から、重量が軽く、高い強度および高い柔軟性(しなやかさ)を有するカーボン材により構成されたカーボンメッシュを用いて、本体51を構成することがさらに好ましい。
Examples of the constituent material of the
ヨーク53は、開口511の平面視形状に対応する平面視形状を有しており、図4の上側から、開口511内に挿入することが可能なサイズ(縦幅および横幅)を有している。ヨーク53は、図4の上側から、開口511内に挿入され、開口511内の横幅方向の両側面上に設けられた一対の凸部513によって保持される。マグネット組立体50が組み立てられた状態において、ヨーク53は、接着剤による接着、熱による融着、固定具による固定、またはこれらの組み合わせによって、凸部513上に固定されている。
The
ヨーク53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)、ステンレスパーマロイ、またはこれらの組み合わせを用いることができる。
Examples of the constituent material of the
マグネット52は、2つの平板状のマグネットを貼り合わせることにより構成されており、図4の下側から、開口511内に挿入可能なサイズを有している。マグネット52は、図4の下側から、開口511内に挿入され、凸部513上に固定されているヨーク53に、自身の磁力によって接着する。ヨーク53とマグネット52との間の接着は、マグネット52自身の磁力によって成されるが、接着をより確実にするため、ヨーク53とマグネット52との間が、接着剤等によってさらに接着されてもよい。
The
本実施形態では、マグネット52は、2つの平板状のマグネットを貼り合わせることにより構成されているが、本発明はこれに限定されない。例えば、1つの平板状のマグネットをマグネット52として用いてもよいし、3つ以上の平板状のマグネットを貼り合わせた得られた複合磁石をマグネット52として用いてもよい。
In the present embodiment, the
マグネット52を構成するマグネットとしては、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。
Examples of the magnet constituting the
また、本体51の縦幅方向の側面上には、その縦幅方向に貫通する一対の貫通孔514が形成されている。この一対の貫通孔514には、それぞれスライドレール85a、85bが挿通される。スライドレール85a、85bがそれぞれ一対の貫通孔514内に挿通された状態において、スライドレール85aがベース31の凹部317a内に位置し、さらに、スライドレール85bがベース31の凹部317b内に位置する。これにより、マグネット組立体50を、Y2方向(第1の方向)およびY1方向(第2の方向)に沿ってスライド移動可能に支持することができる。
In addition, a pair of through
さらに、本体51の上面には、上方に向かって突出するように、直方体状の係合突起部512が形成されている。この係合突起部512は、マグネット組立体50が第1の位置(初期位置)から第2の位置(形状解除位置)まで、Y2方向に沿って移動させられる間に、後述する伝達部材70の係合突起部74と係合する。
Further, a rectangular parallelepiped-shaped
<レバー60>
レバー60は、伝達部材70とともに操作部を構成する。図1および図2に示すように、レバー60は、長尺形状を有しており、レバー60の先端部には伝達部材70の係合突起部74を押し出すための押出部61が設けられており、レバー60の基端部にはシャフト81を挿通するための軸挿通部62が形成されている。
<
The
押出部61は、平面視において略四角形の形状を有し、レバー60の先端部から、レバー60の長手方向に対して垂直な方向に突出するよう設けられている。発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、操作者がレバー60をX1方向(ケース30内部へ向かう方向)に向かって押圧することによりレバー60に外力を印加すると、押出部61が伝達部材70の係合突起部74を押し出し、伝達部材70を回転させる。
The push-out
押出部61の先端部は、図6に示すように、押出部61の横幅(X1、X2方向の幅)がY2方向に向かって漸減するように傾斜している。さらに、押出部61の下面には、ねじりバネ83による、レバー60の回動運動を制限するための係合部611が設けられている。発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、レバー60がねじりバネ83によってケース30から離間する方向に回動され、レバー60が所定の位置(初期位置)に到達すると、係合部611がベース31のX2方向側の壁部312と係合(接触)し、レバー60が所定の位置(初期位置)で停止する。
As shown in FIG. 6, the tip portion of the extruding
軸挿通部62は、円筒状の形状を有しており、その略中央部に厚さ方向に貫通するよう形成された貫通孔621を有している。また、軸挿通部62は、レバー60の他の部分の厚さよりも少ない厚さを有しており、そのため、軸挿通部62の下側には凹部622が形成されている。発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、軸挿通部62下側の凹部622とベース31の軸受部314aとの間に空間が形成され、該空間内にねじりバネ83の中央空洞部が位置する。
The
レバー60は、以下の手順によって、ケース30に対して回動可能に支持される。まず、シャフト81の上端部をねじりバネ83の中央空洞部内に下側から挿通し、その後、シャフト81の上端部をレバー60の軸挿通部62の貫通孔621内に下側から挿通する。さらに、この状態のシャフト81の下端部をベース31の軸受部314a上に形成された孔部314b内に挿通させ、シャフト81の外周面上に設けられた係合部82と、軸受部314aとを係合させることによって、シャフト81の下端部を支持する。一方、シャフト81の上端部は、カバー32の孔部324内に下側から挿通されることによって支持される。これにより、レバー60は、シャフト81を回転軸として、ケース30に対して回動可能に支持される。
The
発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、図6に示すように、ねじりバネ83の一方の端部83aは、レバー60をケース30から離間する方向に付勢するよう、レバー60のケース30側の表面に接触しており、ねじりバネ83の他方の端部83bは、ベース31の載置台318に係止されている。このような構成により、ねじりバネ83は、レバー60に対する外力の印加が終了した後、レバー60を所定の量だけ回動させ、レバー60を所定の位置(初期位置)に移動させることができる。すなわち、本実施形態において、ねじりバネ83は、レバー60に対する外力の印加が終了した後、レバー60を所定の量だけ回動させ、レバー60を所定の位置に移動させる回動手段として機能する。
In the assembled state of the power generation device 10 (switch 1), as shown in FIG. 6, the one
レバー60の各部品(押出部61および軸挿通部62)は、それぞれ個別の部品であってもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、レバー60の各部品は、一体成型により形成されていることが好ましい。
Although each component of the lever 60 (the push-out
また、レバー60の構成材料は特に限定されず、例えば、セラミック材料、樹脂材料、カーボン材等の非磁性材料が挙げられる。これらの中でも、重量が軽い樹脂材料またはカーボン材を用いてレバー60を構成することが好ましい。
The constituent material of the
<伝達部材70>
伝達部材70は、レバー60とともに操作部を構成する。伝達部材70は、レバー60に加えられたX1方向への外力を、Y2方向(第1の方向)への外力に変換し、マグネット組立体50に伝達する機能を果たす。
<
The
図2および図5に示すように、伝達部材70は、中心部に貫通孔711を有する略円形の基板71と、基板71の下面上であって、基板71の中心に設けられた円筒状の軸挿通部72と、基板71の下面上に設けられた複数のアーム73と、各アーム73の先端部に設けられた係合突起部74とを備えている。
As shown in FIGS. 2 and 5, the
円筒状の軸挿通部72は、中心にその厚さ方向に貫通するよう形成された貫通孔721を有している。貫通孔721は、貫通孔721の径が基板71の貫通孔711の径と等しくなるよう形成されており、軸挿通部72は、軸挿通部72の貫通孔721と、基板71の貫通孔711とが一致するように、基板71上に設けられている。
The cylindrical
複数のアーム73(本実施形態では、6本)は、基板71の下面上に、軸挿通部72(基板71の中心)から基板71の外周に向かって、等角度間隔(本実施形態では60度)で放射状に設けられている。アーム73の数および各アーム73間の角度間隔は、ケース30の大きさ、マグネット組立体50の位置や移動距離等に応じて適宜設定される。
The plurality of arms 73 (six in this embodiment) are equiangularly spaced (60 in this embodiment) from the shaft insertion portion 72 (center of the substrate 71) toward the outer periphery of the
各アーム73の高さ(厚さ)は、発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、各アーム73がマグネット組立体50の係合突起部512に接触しないように設定されている。
The height (thickness) of each
各アーム73の先端部には、円柱状の係合突起部74が設けられている。発電装置10(スイッチ1)が組み立てられ、マグネット組立体50が第1の位置にある状態において、図6および図7に示されているように、複数の係合突起部74の1つが、レバー60の押出部61と係合し、複数の係合突起部74の他の1つが、マグネット組立体50の係合突起部512と係合し、複数の係合突起部74のさらに他の1つが、ねじりバネ86の端部86aと係合する。
A
各係合突起部74の高さ(厚さ)は、発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、各係合突起部74がレバー60の押出部61、マグネット組立体50の係合突起部512、またはねじりバネ86の端部86aと係合可能となり、発電装置10のその他の部品には接触しないように設定されている。
The height (thickness) of each
伝達部材70の各部品は、それぞれ個別の部品であってもよいが、部品点数の削減および各部品間の接着不良防止や離脱防止の観点から、伝達部材70の各部品は、一体成型により形成されていることが好ましい。
Although each component of the
伝達部材70の構成材料は特に限定されず、例えば、セラミック材料、樹脂材料、カーボン材等の非磁性材料が挙げられる。これらの中でも、重量が軽い樹脂材料またはカーボン材を用いて伝達部材70を構成することが好ましい。
The constituent material of the
伝達部材70の軸挿通部72の貫通孔721内にシャフト80を挿通した状態で、シャフト80の下端部をベース31の凹部313内に挿入し、さらに、シャフト80の上端部に、伝達部材70のシャフト80からの離脱を防止するための留め具87を装着することにより、伝達部材70がケース30内において回転可能に支持される。
With the
また、ねじりバネ86が、バネ装着軸319がねじりバネ86の中心空洞部内に挿通された状態で、ベース31の載置台318上に積置される。
Further, the
発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、図6に示すように、ねじりバネ86の一方の端部86aは、伝達部材70の係合突起部74の1つと接触しており、ねじりバネ86の他方の端部86bは、ベース31のY2方向側の壁部312のX2方向側の端部に係止されている。
In the assembled state of the power generation device 10 (switch 1), one
ねじりバネ86は、伝達部材70の係合突起部74と、マグネット組立体50の係合突起部512との係合が解除された後、伝達部材70を所定の量だけ回転させ、伝達部材70を初期状態に戻すような弾性復元力を伝達部材70に印加することができる。すなわち、本実施形態において、ねじりバネ86は、伝達部材70の係合突起部74と、マグネット組立体50の係合突起部512との係合が解除された後、伝達部材70を所定の量だけ回転させるための回転手段として機能する。
The
<コイルバネ(弾性部材)84>
コイルバネ84は、ベース31の第2のレール保持部315bと、第3のレール保持部315cとの間に配置される。発電装置10(スイッチ1)が組み立てられた状態において、図6に示すように、コイルバネ84の一方の端部は、ベース31のY2方向側の壁部312に接触しており、コイルバネ84の他方の端部は、マグネット組立体50のY2側側面に接触している。
<Coil spring (elastic member) 84>
The
操作部材(レバー60および伝達部材70)を介してマグネット組立体50に対してY2方向(第1の方向)に沿った外力が印加されると、マグネット組立体50がY2方向に沿って第1の位置(初期位置)から第2の位置(係合解除位置)まで移動する。この際、マグネット組立体50によってコイルバネ84が圧縮される。そのため、コイルバネ84は、マグネット組立体50に対して印加された外力を、弾性エネルギーとして貯蔵することができる。
When an external force along the Y2 direction (first direction) is applied to the
後述するように、マグネット組立体50が第2の位置まで到達し、伝達部材70の係合突起部74と、マグネット組立体50の係合突起部512と係合が解除されると、コイルバネ84は、貯蔵された弾性エネルギーを解放し、マグネット組立体50をY1方向(第2の方向)に移動させる。なお、コイルバネ84によって移動させられたマグネット組立体50は、ベース31の当接部316に衝突し、第1の位置で停止する。
As will be described later, when the
コイルバネ84の弾性エネルギーの解放によって、マグネット組立体50がコイル40に対して相対移動すると、コイル40内に電力が発生する。すなわち、本実施形態において、コイルバネ84は、操作部(レバー60および伝達部材70)を介してマグネット組立体50に対して印加される外力を弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、貯蔵された弾性エネルギーを解放することにより、マグネット組立体50をコイル40に対してY1方向に相対移動させ、発電部(コイル40およびマグネット組立体50)が発電を行うことを可能とする弾性部材として機能する。
When the
コイルバネ84のバネ定数は、コイル40の巻き数、マグネット組立体50から発せられる磁力線の数(磁束密度)、マグネット組立体50の重量等に応じて、コイル40内に発生する電力が、電子回路20を駆動するための駆動最低電力以上となるように適宜設定されるが、コイルバネ84のバネ定数は、2〜4N/mm程度であることが好ましく、2.5〜3N/mm程度であることがより好ましい。コイルバネ84のバネ定数が上記下限値未満であると、マグネット組立体50を十分な速度で移動させることができず、また、スイッチ1のクリック感が柔らかくなりすぎる場合がある。一方、コイルバネ84のバネ定数が上記上限値を超えると、操作部(レバー60および伝達部材70)を操作するために要求される外力が大きくなり、スイッチ1のクリック感が固くなりすぎる場合がある。
The spring constant of the
また、コイルバネ84は、発電装置10(スイッチ1)が組み立てられ、マグネット組立体50が第1の位置にある状態において、マグネット組立体50にY1方向へのバイアス力を加えるよう、圧縮された状態で配置されていることが好ましい。これにより、操作部材に外力が印加されていない自然状態において、マグネット組立体50をベース31の当接部316とコイルバネ84との間で安定的に保持することができる。
Further, the
次に、図6〜図9を参照して、発電装置10(スイッチ1)の動作を詳述する。
<外力の印加>
図6には、発電装置10(スイッチ1)が組み立てられ、かつ、操作部材に外力が印加されていない自然状態における発電装置10(スイッチ1)の上面図が示されている。なお、図6中では、説明のため、カバー32が省略されている。また、図7には、図6中のA−A線に沿って取得された、発電装置10(スイッチ1)のA−A線断面図が示されている。
Next, the operation of the power generation device 10 (switch 1) will be described in detail with reference to FIGS. 6 to 9.
<Applying external force>
FIG. 6 shows a top view of the power generator 10 (switch 1) in a natural state in which the power generator 10 (switch 1) is assembled and no external force is applied to the operating member. Note that the
図6および図7に示すように、操作部材(レバー60および伝達部材70)に外力が印加されていない自然状態において、マグネット組立体50は、ベース31の当接部316とコイルバネ84との間で保持され、第1の位置(初期位置)に位置している。
As shown in FIGS. 6 and 7, in a natural state in which no external force is applied to the operation members (
伝達部材70の係合突起部74の1つは、マグネット組立体50の係合突起部512と係合している。さらに、伝達部材70の係合突起部74の他の1つは、ねじりバネ86の一方の端部86aと接触している。
One of the engaging
操作者がレバー60をX1方向に押圧することにより外力を印加すると、レバー60が時計周りに回動する。その結果、レバー60の押出部61が伝達部材70の係合突起部74の1つと係合する。レバー60の押出部61が伝達部材70の係合突起部74の1つと係合した状態において、レバー60がさらに時計周りに回動されると、レバー60の押出部61と係合している伝達部材70の係合突起部74が押し出され、伝達部材70が時計回りに回転する。
When the operator applies an external force by pressing the
伝達部材70が時計回りに回転すると、マグネット組立体50の係合突起部512と係合している伝達部材70の係合突起部74を介して、マグネット組立体50に対してY2方向(第1の方向)の外力が伝達され、マグネット組立体50がコイル40に対してY2方向に相対移動する。
When the
マグネット組立体50が第1の位置からY2方向にスライド移動すると、コイルバネ84が圧縮される。すなわち、操作部(レバー60および伝達部材70)を介してマグネット組立体50に対して印加された外力が、コイルバネ84の弾性エネルギーとして貯蔵される。
When the
マグネット組立体50が第2の位置(係合解除位置)に到達し、伝達部材70の係合突起部74と、マグネット組立体50の係合突起部512との係合が解除されるまで、伝達部材70の回転、マグネット組立体50のスライド移動、およびコイルバネ84の圧縮が続く。
Until the
なお、マグネット組立体50が、Y2方向に沿って第1の位置から第2の位置に移動することにより、コイル40を貫く磁力線の数(磁束密度)が変化するが、操作者が印加した外力によるマグネット組立体50の移動速度は遅く、また、安定していないため、この移動によってコイル40内に発生する電力は微量である。したがって、マグネット組立体50が、Y2方向に沿って第1の位置から第2の位置に移動する間にコイル40内に発生する電力は、発電装置10の発電量に実質的に寄与しない。
The number of magnetic force lines (magnetic flux density) passing through the
<係合解除&発電>
マグネット組立体50が第2の位置(係合解除位置)に到達すると、伝達部材70の係合突起部74と、マグネット組立体50の係合突起部512との係合が解除される。
<Disengagement & power generation>
When the
図8には、マグネット組立体50が第2の位置に到達し、伝達部材70の係合突起部74と、マグネット組立体50の係合突起部512との係合が解除された状態の発電装置10(スイッチ1)の上面図が示されている。なお、図8中では、説明のため、カバー32が省略されている。
In FIG. 8, the power generation in the state where the
図8に示すように、マグネット組立体50が第2の位置に到達し、伝達部材70の係合突起部74と、マグネット組立体50の係合突起部512との間の係合が解除されると、コイルバネ84に貯蔵されていた弾性エネルギーが解放される。その結果、マグネット組立体50がY1方向(第2の方向)に沿って、第2の位置から第1の位置に向かって急速移動する。
As shown in FIG. 8, the
図9には、図8中のA−A線に沿って取得された発電装置10(スイッチ1)のA−A線断面図が示されている。なお、図9中では、説明のため、マグネット組立体50、コイル40、電子回路20、スライドレール85b以外の部品は省略されている。
FIG. 9 shows a cross-sectional view taken along the line AA of the power generation device 10 (switch 1) obtained along the line AA in FIG. 8. In FIG. 9, for the sake of explanation, parts other than the
コイルバネ84に貯蔵されていた弾性エネルギーが解放されると、マグネット組立体50は、スライド部材(スライドレール85a、85b)にガイドされ、Y1方向に沿って、コイル40に対して急速に相対移動する。このように、コイル40の上方をマグネット組立体50が急速移動することにより、コイル40を貫く磁力線の数(磁束密度)が変化し、コイル40内に電力が発生する。
When the elastic energy stored in the
発電装置10は、このような動作によってコイル40内に発生する電力の量が、電子回路20を駆動するための駆動最低電力以上となるよう構成されており、より具体的には、コイル40内に発生する電力の量が、約200μJ以上となるよう構成されている。
The
このように、発電装置10(スイッチ1)は、コイルバネ84が貯蔵していた弾性エネルギーを解放し、マグネット組立体50をY1方向に沿って、第2の位置から第1の位置に移動させることによって、発電を行う。
Thus, the power generation device 10 (switch 1) releases the elastic energy stored in the
その後、マグネット組立体50が第1の位置に到達すると、マグネット組立体50がベース31の当接部316に衝突し、停止する。その結果、マグネット組立体50は、第1の位置に戻る。
After that, when the
また、レバー60に対する外力の印加が解除されると、ねじりバネ83によって、レバー60が反時計回りに回動され、所定の位置(初期位置)に移動させられる。レバー60の反時計回りの回動は、レバー60の押出部61から下側に突出するよう設けられた係合部611が、ベース31のX2方向側の壁部312と係合することにより停止される。
When the application of the external force to the
その後、ねじりバネ86によって、伝達部材70が時計周りに所定の量だけ回転させられ、伝達部材70の係合突起部74の1つがマグネット組立体50の係合突起部512に接触することにより、伝達部材70の回転が停止する。
Thereafter, the
このように、マグネット組立体50、レバー60、および伝達部材70が、それぞれ、コイルバネ84、ねじりバネ83、およびねじりバネ86によって所定の位置(初期位置)に戻ることにより、発電装置10(スイッチ1)は、図6に示した自然状態(初期状態)に戻る。
In this way, the
このように、本発明の発電装置10(スイッチ1)は、サイズの大きなモーター式の発電機を用いない上述の発電機構を採用し、発電を行うことができる。そのため、本発明の発電装置10(スイッチ1)の小型化および薄型化が容易である。 As described above, the power generation device 10 (switch 1) of the present invention can generate power by using the above-described power generation mechanism that does not use a large-sized motor-type power generator. Therefore, it is easy to reduce the size and thickness of the power generation device 10 (switch 1) of the present invention.
さらに、本発明の発電装置10(スイッチ1)は、モーター式の発電機で用いられるブラシや整流子等の摩耗部品を用いていない。したがって、発電装置10(スイッチ1)を用いた場合、摩耗部品の交換や点検等の保守作業が不要であり、発電装置10(スイッチ1)は、高い利便性および保守性(メンテナンス性)を有している。 Further, the power generator 10 (switch 1) of the present invention does not use wear parts such as brushes and commutators used in the motor-type power generator. Therefore, when the power generator 10 (switch 1) is used, maintenance work such as replacement and inspection of worn parts is unnecessary, and the power generator 10 (switch 1) has high convenience and maintainability (maintenance). is doing.
また、本発明の発電装置10は、上述のように、コイルバネ84の弾性エネルギーの解放によってマグネット組立体50をコイル40に対して相対移動させ、発電を行っている。すなわち、本発明の発電装置10は、操作者によって印加される外力をコイルバネ84の弾性エネルギーとして貯蔵し、貯蔵されたコイルバネ84の弾性エネルギーを用いて、マグネット組立体50をコイル40に対して相対移動させ、発電を行っている。
Further, in the
コイルバネ84に貯蔵される弾性エネルギーは、操作者がレバー60を押圧する外力の大きさや速度に依存せず、コイルバネ84のバネ定数と圧縮量にのみ依存するので、操作者がレバー60に印加する外力の大きさや速度によって発電装置10の発電量は変動しない。そのため、本発明の発電装置10は、電子回路20を駆動するために要求される駆動最小電力を安定して発電することができる。
The elastic energy stored in the
このように、発電装置10は、安定して発電することができるので、電子回路20に安定した電力を供給することができる。そのため、本発明のスイッチ1は、照明機器等の外部機器に向けて安定した信号を無線送信することができ、外部機器のON/OFF等の処理を確実に実行させることができる。
As described above, since the
以上、本発明の発電装置およびスイッチ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。 The power generator and the switch of the present invention have been described above based on the illustrated embodiment, but the present invention is not limited to this, and each configuration is replaced with any that can exhibit the same function. Alternatively, an arbitrary configuration can be added.
例えば、一対のスライドレール85a、85bに換えて、ベース31またはカバー32に一体成型された一対のスライドレールをスライド部材として用いてもよい。この場合、発電装置10(スイッチ1)の部品数を削減することができる。
For example, instead of the pair of
また、上述の実施形態において、ケース30の平面視形状は、略直方体であるが、ケース30の平面視形状はこれに限られず、多角形や円形等の任意の形状とすることができる。 Further, in the above-described embodiment, the shape of the case 30 in plan view is a substantially rectangular parallelepiped, but the shape of the case 30 in plan view is not limited to this, and may be an arbitrary shape such as a polygon or a circle.
また、上述の実施形態において、弾性部材としてコイルバネ84を用いたが、本発明はこれに限定されず、他の構成のバネ、ゴム、エアシリンダ等を用いた弾性機構を弾性部材として用いることができる。
Further, although the
1…スイッチ 10…発電装置 20…電子回路 30…ケース 31…ベース 311…平板部 312…壁部 313…凹部 314a…軸受部 314b…孔部 315a…第1のレール保持部 315b…第2のレール保持部 315c…第1のレール保持部 316…当接部 317a、317b…凹部 318…載置台 319…バネ装着軸 32…カバー 321…平板部 322…壁部 323…開口 324…孔部 33…開口 40…コイル 50…マグネット組立体 51…本体 511…開口 512…係合突起部 513…凸部 514…貫通孔 52…マグネット 53…ヨーク 60…レバー 61…押出部 611…係合部 62…軸挿通部 621…貫通孔 622…凹部 70…伝達部材 71…基板 711…貫通孔 72…軸挿通部 721…貫通孔 73…アーム 74…係合突起部 80…シャフト 81…シャフト 82…係合部 83…ねじりバネ 83a、83b…端部 84…コイルバネ 85a、85b…スライドレール 86…ねじりバネ 86a、86b…端部 87…留め具 X1、X2、Y1、Y2…方向
DESCRIPTION OF
Claims (8)
前記ケース内に設けられ、前記ケース内に固定的に配置されたコイルと、該コイルに対して第1の位置と第2の位置との間で相対移動可能に支持されたマグネット組立体とを有する発電部と、
前記マグネット組立体を前記コイルに対して第1の方向に相対移動させるための外力を印加するための操作部と、
前記操作部を介して前記マグネット組立体に対して印加される前記外力を弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、前記貯蔵された弾性エネルギーを解放することにより、前記マグネット組立体を前記コイルに対して第2の方向に相対移動させる弾性部材と、を備え、
前記操作部は、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置まで移動するまでの間、前記マグネット組立体と係合し、前記マグネット組立体を前記第1の方向に沿って、前記第1の位置から前記第2の位置まで移動させるよう構成されており、
前記弾性部材は、前記マグネット組立体が前記第2の位置に到達し、前記操作部と前記マグネット組立体との間の係合が解除されたとき、前記弾性エネルギーを解放し、前記マグネット組立体を前記第2の方向に沿って、前記第2の位置から前記第1の位置に移動させることにより、前記発電部が発電を行うことを可能とし、
前記操作部は、前記ケースに対して回動可能に設けられ、前記外力が印加されるレバーと、前記レバーに印加された前記外力を前記マグネット組立体に伝達するための伝達部材とを有し、
前記伝達部材は、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置まで移動するまでの間、前記マグネット組立体と係合するよう構成されており、
前記伝達部材は、略円形の基板と、該基板上に前記基板の中心から外周に向かって放射状に設けられた複数のアームと、前記各アームの先端部に設けられた係合突起部とを有し、
前記複数のアームの前記係合突起部のいずれか1つが、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置まで移動するまでの間、前記マグネット組立体と係合することを特徴とする発電装置。 A case,
A coil provided in the case and fixedly arranged in the case; and a magnet assembly supported so as to be movable relative to the coil between a first position and a second position. A power generation unit having
An operation unit for applying an external force for moving the magnet assembly relative to the coil in a first direction,
The external force applied to the magnet assembly via the operation unit is stored as elastic energy, and the stored elastic energy is released to move the magnet assembly to the coil first. And an elastic member that relatively moves in the direction of 2,
The operation unit engages with the magnet assembly until the magnet assembly moves from the first position to the second position, and moves the magnet assembly along the first direction. , Configured to move from the first position to the second position,
The elastic member releases the elastic energy when the magnet assembly reaches the second position and the engagement between the operating portion and the magnet assembly is released. Along the second direction, by moving from the second position to the first position, it is possible for the power generation unit to generate power ,
The operation unit is rotatably provided with respect to the case, and has a lever to which the external force is applied, and a transmission member for transmitting the external force applied to the lever to the magnet assembly. ,
The transmission member is configured to engage with the magnet assembly until the magnet assembly moves from the first position to the second position,
The transmission member includes a substantially circular substrate, a plurality of arms radially provided on the substrate from the center of the substrate toward the outer periphery, and an engagement protrusion provided at the tip of each arm. Have,
Any one of the engaging protrusions of the plurality of arms engages with the magnet assembly until the magnet assembly moves from the first position to the second position. And a power generator.
前記伝達部材が前記マグネット組立体と係合しているとき、前記伝達部材の回転運動によって、前記外力が前記マグネット組立体に伝達され、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置に移動する請求項1に記載の発電装置。When the transmission member is engaged with the magnet assembly, the external force is transmitted to the magnet assembly by the rotational movement of the transmission member, and the magnet assembly moves from the first position to the second position. The power generator according to claim 1, which moves to a position.
前記ケース内に設けられ、前記ケース内に固定的に配置されたコイルと、該コイルに対して第1の位置と第2の位置との間で相対移動可能に支持されたマグネット組立体とを有する発電部と、A coil provided in the case and fixedly arranged in the case; and a magnet assembly supported so as to be movable relative to the coil between a first position and a second position. A power generation unit having
前記マグネット組立体を前記コイルに対して第1の方向に相対移動させるための外力を印加するための操作部と、An operation unit for applying an external force for moving the magnet assembly relative to the coil in a first direction,
前記操作部を介して前記マグネット組立体に対して印加される前記外力を弾性エネルギーとして貯蔵し、さらに、前記貯蔵された弾性エネルギーを解放することにより、前記マグネット組立体を前記コイルに対して第2の方向に相対移動させる弾性部材と、The external force applied to the magnet assembly via the operation unit is stored as elastic energy, and the stored elastic energy is released to move the magnet assembly to the coil first. An elastic member that relatively moves in the direction of 2,
回転手段と、を備え、And rotating means,
前記操作部は、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置まで移動するまでの間、前記マグネット組立体と係合し、前記マグネット組立体を前記第1の方向に沿って、前記第1の位置から前記第2の位置まで移動させるよう構成されており、The operation unit engages with the magnet assembly until the magnet assembly moves from the first position to the second position, and moves the magnet assembly along the first direction. , Configured to move from the first position to the second position,
前記弾性部材は、前記マグネット組立体が前記第2の位置に到達し、前記操作部と前記マグネット組立体との間の係合が解除されたとき、前記弾性エネルギーを解放し、前記マグネット組立体を前記第2の方向に沿って、前記第2の位置から前記第1の位置に移動させることにより、前記発電部が発電を行うことを可能とし、The elastic member releases the elastic energy when the magnet assembly reaches the second position and the engagement between the operating portion and the magnet assembly is released. Along the second direction, by moving from the second position to the first position, it is possible for the power generation unit to generate power,
前記操作部は、前記ケースに対して回動可能に設けられ、前記外力が印加されるレバーと、前記レバーに印加された前記外力を前記マグネット組立体に伝達するための伝達部材とを有し、The operation portion is rotatably provided with respect to the case, and has a lever to which the external force is applied, and a transmission member for transmitting the external force applied to the lever to the magnet assembly. ,
前記伝達部材は、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置まで移動するまでの間、前記マグネット組立体と係合するよう構成されており、The transmission member is configured to engage with the magnet assembly until the magnet assembly moves from the first position to the second position,
前記伝達部材は、前記ケース内において、前記レバーに印加された前記外力によって回転可能に支持されており、The transmission member is rotatably supported in the case by the external force applied to the lever,
前記伝達部材が前記マグネット組立体と係合しているとき、前記伝達部材の回転運動によって、前記外力が前記マグネット組立体に伝達され、前記マグネット組立体が前記第1の位置から前記第2の位置に移動し、When the transmission member is engaged with the magnet assembly, the external force is transmitted to the magnet assembly by the rotational movement of the transmission member, and the magnet assembly moves from the first position to the second position. To position
前記回転手段は、前記マグネット組立体が前記第2の位置に到達し、前記伝達部材と前記マグネット組立体との間の前記係合が解除された後、前記伝達部材を所定の量だけ回転させることを特徴とする発電装置。The rotating means rotates the transmission member by a predetermined amount after the magnet assembly reaches the second position and the engagement between the transmission member and the magnet assembly is released. A power generator characterized in that.
該発電装置により駆動される電子回路とを備えることを特徴とするスイッチ。 A power generator according to any one of claims 1 to 7 ,
An electronic circuit driven by the power generation device.
Priority Applications (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016082287A JP6705986B2 (en) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Generator set and switch |
Applications Claiming Priority (1)
Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
---|---|---|---|
JP2016082287A JP6705986B2 (en) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Generator set and switch |
Publications (2)
Publication Number | Publication Date |
---|---|
JP2017192271A JP2017192271A (en) | 2017-10-19 |
JP6705986B2 true JP6705986B2 (en) | 2020-06-03 |
Family
ID=60086056
Family Applications (1)
Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
---|---|---|---|
JP2016082287A Active JP6705986B2 (en) | 2016-04-15 | 2016-04-15 | Generator set and switch |
Country Status (1)
Country | Link |
---|---|
JP (1) | JP6705986B2 (en) |
Families Citing this family (2)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
DE102018132249A1 (en) | 2017-12-25 | 2019-06-27 | Futaba Corporation | Vibrational energy generator |
WO2020071121A1 (en) * | 2018-10-02 | 2020-04-09 | アルプスアルパイン株式会社 | Power generation device |
Family Cites Families (5)
Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
---|---|---|---|---|
US7605482B2 (en) * | 2007-01-08 | 2009-10-20 | Veryst Engineering Llc | Method and apparatus for energy harvesting using energy storage and release |
JP2010283970A (en) * | 2009-06-03 | 2010-12-16 | Mitsumi Electric Co Ltd | Generator |
JP5740897B2 (en) * | 2010-10-04 | 2015-07-01 | ミツミ電機株式会社 | Power generation device and switch |
JP2015126559A (en) * | 2013-12-25 | 2015-07-06 | パナソニックIpマネジメント株式会社 | Energy conversion apparatus |
JP2015142385A (en) * | 2014-01-27 | 2015-08-03 | 信 羽鳥 | Power generation method and door opening/closing preannouncement device using the same |
-
2016
- 2016-04-15 JP JP2016082287A patent/JP6705986B2/en active Active
Also Published As
Publication number | Publication date |
---|---|
JP2017192271A (en) | 2017-10-19 |
Similar Documents
Publication | Publication Date | Title |
---|---|---|
JP5740897B2 (en) | Power generation device and switch | |
JP6705986B2 (en) | Generator set and switch | |
GB2447799B (en) | An electromechanicall generator for converting mechanical vibrational energy into electrical energy | |
JP2013021746A (en) | Power generation input device, and electronic apparatus using the same | |
US10826350B2 (en) | Power generator and electronic device | |
JPWO2017183391A1 (en) | Power generation device, input device, and lock device with sensor | |
US9304589B2 (en) | Haptic solenoid and haptic solenoid mounting structure | |
JP6278648B2 (en) | Industrial robot | |
CN105156522A (en) | Power-lossing type joint rotation electromagnetic lock device | |
WO2016153029A1 (en) | Vibration actuator | |
JP2015139267A (en) | Power generation input device and electronic equipment using power generation input device | |
US7823434B2 (en) | Live tooling systems for machine tools | |
JP2017216770A (en) | Power generator and electronic device | |
JP2010283970A (en) | Generator | |
CN114204768A (en) | Press power generation and low-power consumption signal transmitting device | |
JP2004260896A (en) | Generator and electronic apparatus | |
JP2015050844A (en) | Power generation input device | |
CN108087462B (en) | Brake and motor with same | |
CN110690794A (en) | Vertical linear vibration motor | |
KR101323113B1 (en) | Actuator Built-in Brake | |
JP7346677B2 (en) | Electronics | |
CN210669796U (en) | Vertical linear vibration motor | |
JP5636430B2 (en) | Rotary solenoid rotation range regulating device | |
CN210669840U (en) | Linear motor with flange magnetic yoke nested in coil | |
JP7306113B2 (en) | Gripping mechanism and assembly device |
Legal Events
Date | Code | Title | Description |
---|---|---|---|
A621 | Written request for application examination |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A621 Effective date: 20190412 |
|
A977 | Report on retrieval |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A971007 Effective date: 20200116 |
|
A131 | Notification of reasons for refusal |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A131 Effective date: 20200128 |
|
A521 | Written amendment |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A523 Effective date: 20200325 |
|
TRDD | Decision of grant or rejection written | ||
A01 | Written decision to grant a patent or to grant a registration (utility model) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A01 Effective date: 20200414 |
|
A61 | First payment of annual fees (during grant procedure) |
Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: A61 Effective date: 20200427 |
|
R150 | Certificate of patent or registration of utility model |
Ref document number: 6705986 Country of ref document: JP Free format text: JAPANESE INTERMEDIATE CODE: R150 |