JP6876960B2 - 発電装置及びそれを備えた入力装置 - Google Patents

Description

本発明は、一般に、発電装置及びそれを備えた入力装置に関し、より詳細には、振動体の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置及びそれを備えた入力装置に関する。

従来、発電装置が知られている（例えば特許文献１参照）。特許文献１に記載の発電装置は、片持ち支持で固定されている圧電バイモルフと、圧電バイモルフの自由端側先端に取り付けられた永久磁石と、永久磁石を回転させる回転軸と、を有する。圧電バイモルフと回転軸とは、回転軸が回転して永久磁石同士が接近した際に、永久磁石同士が互いに反発又は吸引するように配置されている。回転軸が回転するにつれて永久磁石同士が接近して圧電バイモルフに機械的歪みが与えられ、回転軸が更に回転し続けることにより永久磁石同士が反発又は吸引して、圧電バイモルフに自由な振動が発生する。発電装置は、圧電バイモルフを振動させて発電する。

特開２００３−１８９６４１号公報

特許文献１に記載の発電装置において、永久磁石同士の反発力又は吸引力（吸着力）が大きいほど、振動する圧電バイモルフ（振動体）の振幅が大きくなる。振動体の振幅が大きいほど発電時の電力を大きくすることができる。

本発明は上記課題に鑑みてなされ、振動体の振幅を大きくすることが可能な発電装置及びそれを備えた入力装置を提供することを目的とする。

本発明の一態様に係る発電装置は、筐体と、振動体と、発電部と、第１磁性体と、第２磁性体と、を備えている。前記振動体は、弾性を有し、前記筐体に保持された部材であって、振動方向に機械的に振動する振動部を有する。前記発電部は、前記振動部が前記振動方向に振動した際の前記振動体の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する。前記第１磁性体は、前記振動部に設けられている。前記第２磁性体は、前記第１磁性体と前記振動方向に並んで配置され、前記筐体に対して前記振動方向に移動可能であり、前記振動方向の一方である第１の向きから前記第１磁性体に磁力で吸着する。前記第２磁性体が前記第１磁性体に吸着した状態で前記第２磁性体が前記第１の向きに移動することによって、前記振動部が前記第１の向きに変位するように構成されている。前記第２磁性体が前記第１磁性体から離れたときに前記振動体の弾性力により前記振動部が前記振動方向に振動するように構成されている。前記第１磁性体及び前記第２磁性体のうち少なくとも一方は、前記振動方向における他方に対向する一面を磁極面とする磁石である。前記磁石は、前記磁極面に極性の異なる２つの磁極を少なくとも１組有する。前記第１磁性体及び前記第２磁性体のうち前記少なくとも一方の前記２つの磁極の各々は、前記第１磁性体及び前記第２磁性体のうちの他方と対向するように配置される。

この発電装置において、前記振動体は、前記振動方向に直交する直交方向の一端部が前記筐体に固定された片持ち梁状であり、前記磁石は、前記磁極面において、前記直交方向に並ぶ前記２つの磁極を少なくとも１組有することが好ましい。

この発電装置において、前記振動体は、前記振動方向に直交する直交方向の一端部が前記筐体に固定された片持ち梁状である。前記磁石は、前記磁極面において、前記直交方向及び前記振動方向の両方と交差する方向に並ぶ前記２つの磁極を少なくとも１組有することが好ましい。

この発電装置において、前記磁石は、前記振動方向に並ぶ２つの磁極を少なくとも１組有することが好ましい。

この発電装置において、前記発電部は、前記振動体に設けられた圧電素子を有することが好ましい。
この発電装置において、前記磁石は、第１磁極と、前記第１磁極とは極性の異なる第２磁極とを前記磁極面に有し、前記第２磁極とは極性の異なる第３磁極と、前記第１磁極及び前記第３磁極とは極性の異なる第４磁極とを、前記磁極面とは反対側の面に有し、前記第１磁性体及び前記第２磁性体のうち前記少なくとも一方の前記第１磁極と前記第２磁極とは、前記第１磁性体及び前記第２磁性体のうちの他方と対向するように配置されることが好ましい。

本発明の一態様に係る入力装置は、上記の発電装置と、前記筐体に対して前記振動方向に移動可能な操作部と、を備え、前記第２磁性体は、前記操作部に連動して前記振動方向に移動するように構成されている。

本発明は、振動体の振幅を大きくすることができる、という利点がある。

図１は、本発明の一実施形態に係る発電装置を備えた入力装置の分解斜視図である。 図２は、同上の入力装置の断面図である。 図３は、同上の発電装置における要部の断面斜視図である。 図４は、同上の発電装置における磁石の斜視図である。 図５Ａは、同上の発電装置における磁石の磁束を説明するため説明図である。図５Ｂは、比較例の磁石の磁束を説明するための説明図である。 図６Ａ〜６Ｃは、同上の入力装置における振動体の動作の説明図である。

以下、本発明の実施形態に係る発電装置１及びそれを備える入力装置１００について図１〜図６Ｃを参照して説明する。ただし、以下に説明する実施形態は、本発明の様々な実施形態の一つに過ぎない。以下の実施形態は、本発明の目的を達成できれば、設計などに応じて種々の変更が可能である。また、以下の実施形態において説明する各図は、模式的な図であり、図１〜図６Ｃ中の各構成要素の大きさや厚さそれぞれの比が、必ずしも実際の寸法比を反映しているとは限らない。

（１）発電装置と入力装置の概要
入力装置１００は、図１に示すように、発電装置１と、化粧カバー２３と、を備え、化粧カバー２３を押し操作可能な装置である。入力装置１００は、押し操作が行われたことをトリガとして、押し操作（入力操作）が行われたことを、外部機器などに通知することができる。入力装置１００は、例えば、通信装置を備えており、押し操作が行われると発電装置１が出力する電力で通信装置を動作させる。通信装置は、無線通信により通信信号を受信装置に送信することができる。無線信号は、例えばBluetooth（登録商標）の規格に従う方式の無線信号であり、Bluetooth（登録商標） Low Energyの規格に従う方式の無線信号である。入力装置１００は、化粧カバー２３が押し操作された際に発電装置１が出力する電力で無線信号を送信することができるので、電池などの電源を有していなくてもよい。なお、入力装置は、通信装置の他にも、発電装置１が出力する電力（又は電圧、電流）を利用する適宜の装置を有していてもよい。

発電装置１は、例えば、弾性変形して機械的に振動する振動体３を備えている。使用者が化粧カバー２３を押し操作すると振動体３が振動するように構成されている。発電装置１は、例えば、圧電素子６を含む発電部５を備え、発電部５にて、振動体３の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する。振動体３は、矩形板状に形成されている。以下、振動体３の厚さ方向、短手方向、及び長手方向によって規定されるそれぞれの方向を、上下方向、左右方向、及び前後方向として説明する。なお、本実施形態の上下方向、左右方向、及び前後方向は、入力装置１００及び発電装置１の使用時の向きを限定する趣旨ではない。

（２）入力装置の構成
入力装置１００は、発電装置１と、操作部９と、化粧カバー２３と、を備えている。

化粧カバー２３は、下方に開口する有底筒状に形成されている。化粧カバー２３は、上方から見て底板の外形が略四角形状となる。化粧カバー２３の底板の上面は、操作面２３１であり、作業者が指などで化粧カバー２３を下方に押し操作する際に接する面である。化粧カバー２３の底板の下面は、操作部９に接する。化粧カバー２３は、操作部９（第１操作部９２）の４つの係止部９２２と、後述するボディ２１及びカバー２２のスナップフィット構造と、を覆っている。

操作部９は、第１操作部９２と、第２操作部９３と、を有する。第１操作部９２は、下方に開口する有底筒状に形成されている。第１操作部９２は、上方から見て底板９２１の外形が略四角形状となる。第１操作部９２の底板９２１の外形は、化粧カバー２３の操作面２３１の底板よりも一回り小さく、底板９２１は化粧カバー２３の内部空間に収納される。第１操作部９２は、発電装置１の筐体２に対して上下方向に移動可能である。第１操作部９２の底板９２１の下面には、その下面から下方に突出する円柱状の突出部９２３（図２参照）が設けられている。突出部９２３は、第２操作部９３の筒部９３１内に圧入される。第１操作部９２は、操作面２３１が下方に押し操作されると、押し操作と連動して第２操作部９３を下方に移動させる。

第１操作部９２は、上方から見て略四角形状の角部分からそれぞれ下方に突出する４つの係止部９２２を有する。４つの係止部９２２は、後述する筐体２のボディ２１に設けられた４つの凹部２１４に対応する位置に設けられている。４つの係止部９２２は、第１操作部９２の突出部９２３が第２操作部９３の筒部９３１内に圧入された状態で、対応する４つの凹部２１４に引っかかる。４つの係止部９２２は、第１操作部９２がボディ２１に対して上方に移動した際に第１操作部９２がボディ２１から外れることを抑制する。

第２操作部９３は、上方に開口する有底筒状の筒部９３１と、押し込み部９３２と、一対のガイド部９３３と、を有する。押し込み部９３２は、例えば、板状に形成されていて、筒部９３１の外側面から前方に突出している。押し込み部９３２は、可動部９１の支持部９１２の上方に配置されており、第２操作部９３が下方に移動した際に支持部９１２を下方に押し込む。一対のガイド部９３３はそれぞれ、例えば中空円筒状に形成されていて、固定部２４の一対のガイド軸２４５を通す。一対のガイド部９３３は、対応する一対のガイド軸２４５に沿って移動することにより、第２操作部９３が上下方向に移動するようにガイドする。

（３）発電装置の構成
発電装置１は、図１及び図２に示すように、筐体２と、振動体３と、圧電素子６と、磁石８と、規制部２４２と、を備える。

振動体３は、第１磁性体４を有している。第１磁性体４は、例えば、鉄を主成分とするステンレス鋼（Steel Special Use Stainless）からなる矩形板状の部材である。振動体３における前後方向の前端部である第１端３１には、錘３３が設けられている。振動体３の後端部である第２端３２（一端部）は、固定部２４に固定されており、ボディ２１に対して固定されている。振動体３は、例えば、固定部２４から前方に突出した片持ち梁状となっている。振動体３は、弾性変形により、第２端３２に対して第１端３１が相対的に上下方向（振動方向）に変位して機械的に振動（自由振動）することができる。言い換えると、振動体３の第１端３１は、上下方向（振動方向）に機械的に振動する振動部となっている。

ここで、振動体３は片持ち梁状であるため、第１端３１の振動方向は、例えば、第２端３２を中心とする円弧に沿うように上下方向に振動するが、以下では、振動体３が弾性変形した際に第１端３１が振動する方向を単に上下方向として説明する。

錘３３は、例えば、振動体３の上面に固定されている。錘３３は、左右方向に長い板状に形成されている。錘３３は、一例として、合成樹脂材料などの非磁性材料で形成されているが、金属材料などのように磁性材料で形成されていてもよい。錘３３は、振動体３の第１端３１が上下方向に振動した際の振動特性を調整するために設けられている。ここでいう振動特性とは、例えば、振動体３が振動した際の振幅、周波数、及び自由振動の持続時間などである。

振動体３の上面及び下面にはそれぞれ圧電素子６が設けられている。圧電素子６は、所謂バイモルフ型の圧電素子６である。圧電素子６は、振動体３の第１端３１が上下方向に振動した際に、電力を発生させて、通信装置に電力を出力する。言い換えると、圧電素子６は、振動体３の第１端３１が振動した際に通信装置の電源として機能する。圧電素子６は、振動体３の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部５を構成している。圧電素子６は、一例として、振動体３の上面の全域及び下面の全域に設けられているが、これに限らず、上面の一部及び下面の一部に設けられていてもよい。また、圧電素子６は、振動体３の上面及び下面の一方のみに設けられていてもよい。

発電部５は、圧電素子６で構成されることに限らない。発電部５は、例えば、振動体３に電磁石を有し、振動体３の振動による磁界の変化を利用して発電してもよい。また、発電部５は、例えば、振動体３に磁歪素子を有し、振動体３の振動による磁歪素子の磁束の変化を利用して発電してもよい。

振動体３の第１端３１の下面には、磁石８（第２磁性体７）の上面が吸着する。言い換えると、磁石８は、上下方向の一方である下（第１の向き）から振動体３（第１磁性体４）を磁力で吸着する。磁石８は、極性の異なる２つの磁極を上面に２組有し、下面に別の２つの磁極を有する。磁石８の上面のことを磁極面８０とも呼ぶ。磁石８は、磁極面８０で振動体３の第１端３１を吸着する。なお、磁石８の詳細な構成については「（４）磁石の構成」で説明する。

筐体２は、ボディ２１と、カバー２２と、を有する。ボディ２１は、上方に開口する有底筒状に形成されている。ボディ２１は、上方から見て底板２１１の外形が略四角形状となる。底板２１１の上面には固定部２４がねじ止めされる。ボディ２１の側面２１２には、ボディ２１の側面２１２から外向きに突出する４つの爪部２１３（ただし図１では２つのみ図示）が設けられている。４つの爪部２１３は、カバー２２の４つの係止部２２３（ただし図１では２つのみ図示）を引っ掛けるためのスナップフィット構造の一部である。ボディ２１の開口は、カバー２２によって覆われる。

ボディ２１の側面２１２には、ボディ２１の側面２１２を窪ませた４つの凹部２１４が設けられている。各凹部２１４の上下方向の寸法は、第１操作部９２がボディ２１に対して上下方向に移動する距離よりも長い。４つの凹部２１４には、第１操作部９２の４つの係止部９２２がそれぞれ挿入される。

カバー２２は、上方から見て略四角形状の板状に形成されている。カバー２２の板部２２１の中央部分には、上下方向に貫通する孔２２２が設けられている。カバー２２の孔２２２は、第２操作部９３の筒部９３１を通して筒部９３１をカバー２２の上方に突出した状態にするために設けられている。板部２２１の縁部分には、下方に突出する４つの係止部２２３が設けられている。４つの係止部２２３がボディ２１の４つの爪部に引っかかることにより、ボディ２１とカバー２２とが一体になる。上下方向におけるボディ２１とカバー２２との間には、固定部２４と、振動体３と、錘３３と、磁石８と、可動部９１と、第２操作部９３の一部と、が収納される。

固定部２４は、基部２４１と、板部２４３と、を有する。基部２４１は、上方から見て略四角形状の板状に形成されている。

基部２４１は、基部２４１の上面における後方に取付台２４４を有する。取付台２４４は、板部２４３とで振動体３の第２端３２を挟んで振動体３の第２端３２を固定部２４に固定するために設けられている。板部２４３と振動体３の第２端３２とは、例えば、取付台２４４にねじ止めされている。

基部２４１は、基部２４１の前端部に、基部２４１の上面から上方に突出する規制部２４２を有する。規制部２４２は、振動体３が撓んで振動体３の第１端３１が所定量だけ下方に移動した際に、第１端３１の下面に接して、それ以上の第１端３１の下方への移動を規制する。これにより、振動体３の第１端３１の下方への移動量が、所定量以下に規制される。

基部２４１は、基部２４１の左右方向の両端面に、各端面から左右方向に突出する一対の軸２４６を有する。一対の軸２４６は、軸２４６を中心に可動部９１を回転可能にするために設けられている。

基部２４１は、基部２４１の上面から上方に突出する一対のガイド軸２４５を有する。一対のガイド軸２４５は、第２操作部９３の一対のガイド部９３３に対応する位置に設けられている。

可動部９１は、化粧カバー２３が下方に押し操作された際に、第１操作部９２及び第２操作部９３を介して磁石８を下方に移動させる。また、可動部９１は、化粧カバー２３が下方に押し操作された状態から押し操作されていない状態になると、ばね９１６から受けるばね力によって磁石８を上方に移動させて元の位置に戻り、磁石８を元の位置に復帰させる。したがって、磁石８（第２磁性体７）は、操作部９に連動して上下方向（振動方向）に移動する。

可動部９１は、左右方向に長い支持部９１２と、支持部９１２の長手方向の両端部から後方に突出する一対の腕部９１０と、を有し、上方から見て後向きに開放されたＵ字状に形成されている。支持部９１２は、左右方向に長い天板９１４と、天板９１４の長手方向の両端部から下方に突出する一対の側板９１７とを有し、前方から見て、下向きに開放されたＵ字状に形成されている。一対の側板９１７と天板９１４とで囲まれた凹部９１３が下向きに開口する。凹部９１３の左右方向の寸法は、振動体３の左右方向の幅よりも大きいので、凹部９１３内に振動体３の第１端３１が配置される。

一対の側板９１７の下面にはそれぞれ、図３に示すように、一対のリブ９１５（ただし図３では１つのみ図示）と、下方に突出する一対の係止部９１８（ただし図３では１つのみ図示）と、が設けられている。一対のリブ９１５はそれぞれ、磁石８の左右方向の両端部の上面に接している。一対のリブ９１５は、可動部９１の支持部９１２が下方に移動した際に、振動体３に吸着している磁石８を下方に押して、所定量だけ磁石８ごと振動体３を下方に移動させ、更に磁石８を下方に押して、磁石８を振動体３から引き外す。一方、一対の係止部９１８はそれぞれ、磁石８の左右方向の両端部の下面と対向している。一対のリブ９１５と一対の係止部９１８との上下方向の間隔は、磁石８の上下方向の寸法よりもわずかに大きい。そのため、磁石８は、磁石８の上面に一対のリブ９１５が接した状態で、一対のリブ９１５の表面に沿ってわずかに回転可能である。一対の係止部９１８は、一対のリブ９１５とで磁石８の両端部を支持部９１２に対して回転可能に保持している。また、一対の係止部９１８は、磁石８を一対の側板９１７間に保持している。これにより、磁石８は、可動部９１の支持部９１２の上下方向の移動に連動して上下方向に移動可能であり、かつ可動部９１に対してわずかに回転可能である。例えば、図６Ａ，６Ｂに示すように、可動部９１が下方に移動した際に振動体３が撓んでも、振動体３の第１端３１の下面に対して磁石８の上面が平行するように磁石８が回転することにより、磁石８の第１端３１への吸着力が安定する。

可動部９１における一対の腕部９１０にはそれぞれ、基部２４１に設けられた一対の軸２４６が嵌る一対の軸孔９１１が設けられている。可動部９１は軸孔９１１を中心に回転可能となっている。一対の腕部９１０にはそれぞれ、ばね９１６が設けられている。一対のばね９１６は、可動部９１の支持部９１２を上方に移動させるような回転力を各腕部９１０に加えている。一対のばね９１６は、作業者が化粧カバー２３の操作面２３１から指を離した際に、可動部９１と、第２操作部９３と、第１操作部９２とを上方に押し戻すために設けられている。

可動部９１の一対の腕部９１０の間には、第２操作部９３が配置される。

（４）磁石の構成
磁石８は、図４及び図５Ａに示すように、磁石８の上面である磁極面８０に、極性の異なる２つの磁極を有する。磁石８は、例えば、ネオジム磁石である。２つの磁極のうちの第１磁極Ｎ１はＮ極であり、２つの磁極のうちの第２磁極Ｓ１がＳ極である。第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１とは、磁極面８０において前後方向に並べられている。第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１との間には、磁気抵抗が大きい第１領域８６が形成されている。第１領域８６は、図５Ａでは、第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１とを隔てる仮想的な面として図示しており、前後方向と直交する面を有する領域である。

第１磁極Ｎ１から出る磁束（図５Ａにおいて点線で示す矢印）の多くは、第１領域８６を通らずに磁石８の磁極面８０の上方の空間を通って第２磁極Ｓ１に入る。そのため、磁極面８０に振動体３の第１端３１の下面が接した状態で、第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１との間の磁束の多くが振動体３を通ることになり、磁石８は振動体３を磁力で吸着する。

磁石８は更に、第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１とは別に、極性の異なる第３磁極Ｎ２と第４磁極Ｓ２とを有する。第３磁極Ｎ２はＮ極であり、第４磁極Ｓ２はＳ極である。第３磁極Ｎ２と第４磁極Ｓ２とは、前後方向に並べられている。第３磁極Ｎ２と第４磁極Ｓ２との間には、磁気抵抗が大きい第１領域８６が形成されている。

第３磁極Ｎ２は第２磁極Ｓ１の下方に設けられており、第２磁極Ｓ１と第３磁極Ｎ２とは、上下方向に並べられている。第４磁極Ｓ２は第１磁極Ｎ１の下方に設けられており、第１磁極Ｎ１と第４磁極Ｓ２とは、上下方向に並べられている。第１磁極Ｎ１と第４磁極Ｓ２との間には、磁気抵抗が大きい第２領域８５が形成されている。第２領域８５は、図５Ａでは、第１磁極Ｎ１と第４磁極Ｓ２とを隔てる仮想的な面として図示している。第２領域８５は、上下方向と直交する面を有する領域である。第２磁極Ｓ１と極性が異なる第３磁極Ｎ２を第２磁極Ｓ１の下方に設けることにより、磁石８の上面を第２磁極Ｓ１の磁極面にしやすくなり、磁石８の上面及び下面を通る上下方向の磁束を多くすることができる。同様に、第１磁極Ｎ１と極性が異なる第４磁極Ｓ２を第１磁極Ｎ１の下方に設けることにより、磁石８の上面を第１磁極Ｎ１の磁極面にしやすくなり、磁石８の上面及び下面を通る上下方向の磁束を多くすることができる。

磁石８が振動体３を吸着する吸着力は、図５Ｂに示す比較例の磁石８００が振動体３を吸着する吸着力よりも強い。比較例の磁石８００は、例えば、第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１とを上下方向の両面にそれぞれ配置した磁石８００を示している。

比較例の磁石８００では、第１磁極Ｎ３と第２磁極Ｓ３との間には、磁気抵抗が大きい第３領域８０３が形成されている。第３領域８０３は、図５Ｂでは、第１磁極Ｎ３と第２磁極Ｓ３とを隔てる仮想的な面として図示しており、上下方向と直交する面を有する領域である。比較例の磁石８００が上面８０１で振動体３を磁力で吸着するためには、上面８０１の第１磁極Ｎ３と下面の第２磁極Ｓ３との間の磁束を振動体３に通す必要がある。そのため、例えば上面８０１から出た磁束が下面８０２に入るように磁路を形成するためのバックヨークなどを磁石８００に取り付けるなどして磁路を形成する必要がある。バックヨークは、例えば、接着剤などを用いて磁石８００に取り付けられるため、バックヨークと磁石８００との組み立て作業に手間がかかり、作業性が悪い。

一方、本実施形態の発電装置１の磁石８は、上面が磁極面８０であって、磁極面８０に極性の異なる第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１とがあるため、磁石８の上方を通る磁束は、磁石８の上方にある振動体３を通りやすい。そのため、磁石８は、バックヨークなしに振動体３を磁力で吸着することができるようになり、発電装置１からバックヨークを省略できるので、発電装置１の部品点数を減らすことができる。

振動体３が磁性材料で形成されていることにより、磁石８は振動体３を吸着できるので、錘３３の材料は磁性材料に限らず、非磁性材料でもよい。例えば、錘３３を磁性材料で形成する場合よりも、錘３３の材料、重量、及び形状の制限が少なくなるので、設計者は錘３３の設計がしやすくなる。

ところで、錘３３は必須の構成ではなく、省略可能である。また、錘３３は、非磁性材料の他にも、磁性材料であってもよく、その場合、錘３３を第１磁性体４とし、振動体３を非磁性材料にしてもよい。

本実施形態の発電装置１の磁石８は、バックヨークなしでも振動体３を磁力で吸着することができるが、バックヨークを設けてもよい。また、バックヨークは、磁石８の下面に配置されることに限らず、例えば磁石８の側面及び上面などに配置されてもよい。例えば、磁石８の第１磁極Ｎ１の上面側と第２磁極Ｓ１の上面側とにそれぞれヨークを配置し、かつ、そのヨークを上方に突出させる形状とする。ヨークによって、磁束の空間への漏れを低減し、かつヨークの上端部分の磁束密度を高めることができるので、磁石８の吸着力を更に高めることも可能である。

要するに、ヨークは、省略してもよいし、磁石８の吸着力を調整するために磁石８付近に配置されてもよい。

ところで、磁石８の磁極面８０において前後方向に並ぶ磁極の数は、２つに限らず、４つ以上であってもよい。言い換えると、磁極面８０において、前後方向に並ぶ２つの磁極は２組以上でもよい。同様に、磁石８の上下方向に並ぶ磁極の数は、２つに限らず、４つ以上であってもよい。言い換えると、磁極面８０において、上下方向（振動方向）に並ぶ２つの磁極は２組以上でもよい。また、磁石８は、振動体３の第１端３１の前端を吸着することに限らず、第１端３１における第２端３２寄りの部位を吸着してもよいし、振動体３の中央付近の部位を吸着してもよい。

本実施形態の発電装置１では、磁石８が振動体３に対して吸着可能となっている例を説明したが、この例に限らない。例えば、発電装置１の可動部９１が、磁石８に代えて金属材料で形成された被吸着部材を有し、振動体３に磁石８が設けられていてもよい。その場合、被吸着部材が第２磁性体７であり、磁石８が第１磁性体４である。被吸着部材が可動部９１の支持部９１２に支持されていて可動部９１と連動して上下方向に移動可能であって、被吸着部材が磁石８に対して吸着可能であればよい。振動体３に設けられた磁石８は振動体３の錘３３を兼ねることができる。

他にも例えば、振動体３は、ＳＵＳ鋼による板状部材を第１磁性体４とする代わりに、第１端３１付近に磁石８とは別の磁石を有していてもよい。要するに、第１磁性体４と第２磁性体７とが両方とも磁石で構成されていて、第１磁性体４と第２磁性体７とが互いに吸着するように構成されていてもよい。

（５）入力装置の操作手順
入力装置１００の操作手順について図６Ａ〜６Ｃを参照して説明する。

図６Ａは化粧カバー２３の操作面２３１が押し操作されていない状態の入力装置１００を示している。図６Ｂは、作業者が指で操作面２３１を下方に押し操作している状態の入力装置１００である。図６Ｂでは、操作面２３１に加えられている下向きの力をＦ１として図示している。図６Ｂでは、下向きの力Ｆ１が化粧カバー２３に加えられると、化粧カバー２３が下方に移動し、化粧カバー２３の下方への移動に連動して、第１操作部９２と、第２操作部９３と、可動部９１の支持部９１２と、磁石８と、が下方に移動する。第２操作部９３の押し込み部９３２が、可動部９１の支持部９１２を下方に押すことにより、可動部９１は軸孔９１１の軸周りに回転移動し、磁石８を下方に移動させる。磁石８は上面の磁極面８０で振動体３の第１端３１に吸着しているため、磁石８の下方への移動に連動して振動体３第１端３１も下方に移動し、振動体３が下方に撓む。

振動体３が下方に撓んだ際に、振動体３の下面が固定部２４の規制部２４２の上端に接して、振動体３の下方への移動が規制される。この状態で、化粧カバー２３と、第１操作部９２と、第２操作部９３と、は下方に更に移動可能である。図６Ｃは、作業者が化粧カバー２３の操作面２３１を指で押して、図６Ｂの状態よりも更に大きい下向きの力Ｆ１を化粧カバー２３に加えた状態を示している。振動体３は、規制部２４２に接して下方への移動が規制されているが、磁石８は可動部９１の移動に連動して更に下方に移動する。磁石８の吸着力よりも振動体３の弾性力が上回ると、振動体３は、磁石８から離れて上下方向に機械的に振動する。振動体３の振動により、圧電素子６は電力を出力することができる。

磁石８の振動体３への吸着力が大きいほど、磁石８が振動体３に吸着した状態で振動体３が撓んだ際に、振動体３と磁石８との相対的な位置関係が変化しにくいので、振動体３を通る磁束の数が変化しにくい。そのため、磁石８が振動体３を吸着する吸着力が安定しやすい。磁石８の吸着力が安定していると、磁石８が振動体３から引き外される時点における振動体３の弾性力も安定しやすい。したがって、振動体３を振動させるために操作面２３１を下方に押す力の大きさがばらつきにくくなる。言い換えると、発電装置１は、振動体３を振動させるために作業者が操作面２３１を押し操作する際の、押し操作に必要な力のばらつきを低減することができる。

作業者が操作面２３１から指を離して下向きの力Ｆ１を化粧カバー２３に加えていない状態にすると、可動部９１が一対のばね９１６から受ける力によって、可動部９１が軸孔を中心に回転して元の位置に戻る。磁石８も可動部９１に連動して上方に移動して元の位置に戻る。振動体３は、元の位置に戻った磁石８に吸着されて静止状態となる。

（６）まとめ
以上説明したように、発電装置１は、筐体２と、振動体３と、発電部５（ここでは圧電素子６）と、第１磁性体４と、第２磁性体７（ここでは磁石８）と、を備える。振動体３は、弾性を有し、筐体２に保持された部材であって、振動方向（ここでは上下方向）に機械的に振動する振動部（ここでは第１端３１）を有する。発電部５は、振動部（第１端３１）が振動方向（上下方向）に振動した際の振動体３の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する。第１磁性体４は、振動部（第１端３１）に設けられている。第２磁性体７は、第１磁性体４と振動方向（上下方向）に並んで配置されている。第２磁性体７は、筐体２に対して振動方向（上下方向）に移動可能であり、振動方向の一方である第１の向き（ここでは下向き）から第１磁性体４を磁力で吸着する。第２磁性体７が第１磁性体４に吸着した状態で第２磁性体７が第１の向き（下向き）に移動することによって、振動部（第１端３１）が第１の向き（下向き）に変位するように構成されている。第２磁性体７が第１磁性体４から離れたときに振動体３の弾性力により振動部（第１端３１）が振動方向（上下方向）に振動するように構成されている。第１磁性体４及び第２磁性体７のうち少なくとも一方（ここでは第２磁性体７）は、振動方向（上下方向）における他方に対向する一面（ここでは第２磁性体７の上面）を磁極面８０とする磁石８である。磁石８は、磁極面８０に極性の異なる２つの磁極（ここでは第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１）を少なくとも１組有する。

上記構成によれば、磁石８（第２磁性体７）は、第１磁性体４に吸着する磁極面８０に極性の異なる２つの磁極を少なくとも１組有するので、２つの磁極を通る磁束の多くが、磁極面８０に近い位置に配置された第１磁性体４（第１端３１）を通りやすい。そのため、磁石８は、バックヨークなどによって磁路を形成することなしに、磁石８の吸着力を安定させることができる。また、第１磁性体４（第１端３１）を通る磁束の数が多いほど磁石８の吸着力が大きくなる。そのため、磁極面８０の２つの磁極を通る磁束の多くが第１磁性体４（第１端３１）を通ることにより、磁極面８０に１つの磁極がある場合と比べて、磁石８の吸着力が安定しやすくなり、かつその吸着力が相対的に大きくなる。磁石８の吸着力が大きくなると、磁石８が振動体３から引き外される時点における振動体３の弾性力も大きくなる。これにより、発電装置１は、振動体３の振幅を大きくすることができる。

本実施形態の発電装置１において、振動体３は、振動方向（上下方向）に直交する直交方向（ここでは前後方向）の一端部（ここでは第２端３２）が筐体２に固定された片持ち梁状である。磁石８は、磁極面８０において、直交方向（前後方向）に並ぶ２つの磁極（第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１）を少なくとも１組有することが好ましい。上記構成によれば、振動体３は、一端部（第２端３２）が筐体２に固定された片持ち梁状であるため、振動体３の一端部（第２端３２）と直交方向の反対側の他端部（ここでは第１端３１）は振動方向（上下方向）に撓むことができる。磁石８の２つの磁極は、磁極面８０において直交方向（前後方向）に並んでいるので、磁石８は、振動体３における一端部（第２端３２）とは直交方向（前後方向）の反対側の他端部（第１端３１）に吸着力を与えることができる。磁石８が一端部（第２端３２）側を吸着するよりも他端部（第１端３１）側を吸着する方が、磁石８が下方に移動した際に振動体３に加わる吸着力によるモーメントが大きくなるので、振動体３をより大きく下方に撓ませることができる。これにより、振動体３が振動した際には振動体３の振幅をより大きくすることができる。

本実施形態の発電装置１において、磁石８は、振動方向（上下方向）に並ぶ２つの磁極（第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１）を少なくとも１組有することが好ましい。上記構成によれば、極性の異なる２つの磁極が振動方向（上下方向）に並ぶので、磁石８から振動方向に磁束が通る磁極面８０を磁石８における振動方向と交差する一面に形成しやすくなっている。

本実施形態の発電装置１において、発電部５は、振動体３に設けられた圧電素子６を有することが好ましい。これにより、発電部５は、振動体３が機械的に振動した際の振動エネルギーを、圧電素子６を用いて電気エネルギーに変換することができる。

本実施形態の入力装置１００は、上記した発電装置１と、筐体２に対して振動方向（上下方向）に移動可能な操作部９（ここでは第１操作部９２と第２操作部９３）と、を備えている。第２磁性体７（磁石８）は、操作部９（第１操作部９２と第２操作部９３）に連動して振動方向（上下方向）に移動するように構成されている。上記構成によれば、入力装置１００は、発電装置１を備えているので、振動体３を振動させる磁石８の吸着力を大きくすることができる。

ところで、磁石８は、ネオジム磁石に限らず、フェライト磁石、コバルト磁石、アルニコ磁石などの適宜の磁石でもよい。

振動体３の振動部は、振動体３の第１端３１であることに限らず、振動体３の中央付近などでもよい。また、振動体３の第２端３２は、固定部２４を介してボディ２１に対して固定されていることに限らず、振動方向に振動してもよい。

（変形例）
本実施形態の変形例に係る発電装置（以下、単に変形例の発電装置とも呼ぶ。）について説明する。なお、本実施形態と同様の構成については同一の符号を伏して説明を省略する。

本実施形態の発電装置１の磁石８は、磁極面８０に第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１とが前後方向に並んでいるが、変形例の磁石では、磁極面に第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１とが左右方向に並んでいる。

変形例の発電装置において、振動体３は、振動方向（上下方向）に直交する直交方向（前後方向）の一端部（第２端３２）が筐体２に固定された片持ち梁状である。変形例の磁石は、磁極面８０において、直交方向（前後方向）及び振動方向（上下方向）の両方と交差する方向（ここでは左右方向）に並ぶ２つの磁極（第１磁極Ｎ１と第２磁極Ｓ１）を少なくとも１組有することが好ましい。

上記構成によれば、振動体３は、一端部（第２端３２）が筐体２に固定された片持ち梁状であるため、振動体３の一端部（第２端３２）と直交方向の反対側の他端部（ここでは第１端３１）は振動方向（上下方向）に撓むことができる。ここで、振動方向への弾性力が大きい材料で振動体３が形成されている場合、変形例の磁石が第１磁性体４に吸着している状態で振動体３が振動方向に撓んだ際に、変形例の磁石の磁極面８０における後端部分が第１磁性体４から離れやすくなる。しかしながら、磁極面８０において２つの磁極が直交方向及び振動方向の両方と交差する方向（左右方向）に並んでいるため、磁極面８０の前端付近に第１磁性体４が接しやすくなっている。これにより、振動方向への弾性力が大きい材料で振動体３が形成されていても、２つの磁極を通る磁束のうち第１磁性体４を通る磁束の数は減少しにくくなる。その結果、変形例の磁石の吸着力が安定しやすくなり、かつ変形例の磁石が振動体３から引き外される時点における振動体３の弾性力も大きくなる。これにより、変形例の発電装置は、振動体３の振幅を大きくすることができる。

なお、変形例の磁石では、第１磁極Ｎ１と第４磁極Ｓ２とは上下方向に並んでおり、第４磁極Ｓ２は第１磁極Ｎ１の下方に配置されている。変形例の磁石では、第２磁極Ｓ１と第３磁極Ｎ２とは上下方向に並んでおり、第３磁極Ｎ２は第２磁極Ｓ１の下方に配置されている。これにより、変形例の磁石の上面が第１磁極Ｎ１と第４磁極Ｓ２との磁極面になりやすくなっている。

ところで、左右方向に並ぶ磁極の数は、２つに限らず、４つ以上でもよい。言い換えると、直交方向及び振動方向の両方と交差する方向に並ぶ２つの磁極の数は、２組以上でもよい。

１００ 入力装置
１ 発電装置
２ 筐体
２４２ 規制部
３ 振動体
３２ 第２端（一端部）
４ 第１磁性体
５ 発電部
６ 圧電素子
７ 第２磁性体
８ 磁石
８０ 磁極面
９ 操作部
Ｎ１ 第１磁極（磁極）
Ｓ１ 第２磁極（磁極）

Claims (7)

1. 筐体と、
   弾性を有し、前記筐体に保持された部材であって、振動方向に機械的に振動する振動部を有する振動体と、
   前記振動部が前記振動方向に振動した際の前記振動体の振動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電部と、
   前記振動部に設けられた第１磁性体と、
   前記第１磁性体と前記振動方向に並んで配置され、前記筐体に対して前記振動方向に移動可能であり、前記振動方向の一方である第１の向きから前記第１磁性体を磁力で吸着する第２磁性体と、
   を備え、
   前記第２磁性体が前記第１磁性体に吸着した状態で前記第２磁性体が前記第１の向きに移動することによって、前記振動部が前記第１の向きに変位し、前記第２磁性体が前記第１磁性体から離れたときに前記振動体の弾性力により前記振動部が前記振動方向に振動するように構成されており、
   前記第１磁性体及び前記第２磁性体のうち少なくとも一方は、前記振動方向における他方に対向する一面を磁極面とする磁石であり、
   前記磁石は、前記磁極面に極性の異なる２つの磁極を少なくとも１組有し、
   前記第１磁性体及び前記第２磁性体のうち前記少なくとも一方の前記２つの磁極の各々は、前記第１磁性体及び前記第２磁性体のうちの他方と対向するように配置される
   発電装置。
2. 前記振動体は、前記振動方向に直交する直交方向の一端部が前記筐体に固定された片持ち梁状であり、
   前記磁石は、前記磁極面において、前記直交方向に並ぶ前記２つの磁極を少なくとも１組有する
   請求項１に記載の発電装置。
3. 前記振動体は、前記振動方向に直交する直交方向の一端部が前記筐体に固定された片持ち梁状であり、
   前記磁石は、前記磁極面において、前記直交方向及び前記振動方向の両方と交差する方向に並ぶ前記２つの磁極を少なくとも１組有する
   請求項１に記載の発電装置。
4. 前記磁石は、前記振動方向に並ぶ２つの磁極を少なくとも１組有する
   請求項１に記載の発電装置。
5. 前記発電部は、前記振動体に設けられた圧電素子を有する
   請求項１に記載の発電装置。
6. 前記磁石は、
   第１磁極と、前記第１磁極とは極性の異なる第２磁極とを前記磁極面に有し、
   前記第２磁極とは極性の異なる第３磁極と、前記第１磁極及び前記第３磁極とは極性の異なる第４磁極とを、前記磁極面とは反対側の面に有し、
   前記第１磁性体及び前記第２磁性体のうち前記少なくとも一方の前記第１磁極と前記第２磁極とは、前記第１磁性体及び前記第２磁性体のうちの他方と対向するように配置される、
   請求項１から５のいずれか一項に記載の発電装置。
7. 請求項１に記載の発電装置と、
   前記筐体に対して前記振動方向に移動可能な操作部と、
   を備え、
   前記第２磁性体は、前記操作部に連動して前記振動方向に移動するように構成されている
   入力装置。

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