JP7471519B2 - 発電モジュール - Google Patents

Description

本開示は、発電モジュールに関する。

従来より、身の回りにあるエネルギーを電力に変換する、エナジーハーベスティングと呼ばれる発電技術が知られている。その中で、人間あるいは機械の振動によって電力を発生させる振動発電技術が知られている。例えば、特許文献１には、一方向に長い円柱状の磁性部材と、磁性部材に巻き付けられたコイルと、磁性部材の長手方向の一端部に対向するように配置された磁石とを備えた発電素子が開示されている。磁石は、磁性部材の長手方向に直交する方向に往復移動可能である。

振動によって磁石が左右方向に往復移動すると、大バルクハウゼン効果により磁性部材内で磁化反転が生じ、コイルにパルス電圧が発生する。

国際公開ＷＯ２０１８／０９７１１０号（例えば、段落００２７～００３１および図１参照）

しかしながら、上記構成では、磁石からの磁束が磁性部材の一端部のみに流入し、磁性部材の全体に行き渡らない。そのため、大バルクハウゼン効果による磁化反転を磁性材料の全体で発生させることができず、発電量が小さい。

本開示は、上記の課題を解決するためになされたものであり、より発電量の大きい発電モジュールを提供することを目的とする。

本開示の発電モジュールは、一方向に長い磁性体コアと、磁性体コアの周囲に巻かれたコイルとを有する発電素子部と、磁性体コアの長手方向の一端部に接触し、磁性体で構成された第１の誘導ヨークと、磁性体コアの長手方向の他端部に接触し、磁性体で構成された第２の誘導ヨークとを有する誘導ヨーク部と、発電素子部に対して当該長手方向と直交する方向に相対的に変位可能であって、その変位方向に第１の磁石と第２の磁石とを有する磁石部とを備える。第１の磁石は、長手方向にＮ極部とＳ極部とを有する。第２の磁石は、長手方向にＳ極部とＮ極部とを有する。変位方向において第１の磁石のＮ極部と第２の磁石のＳ極部とが対向し、第１の磁石のＳ極部と第２の磁石のＮ極部とが対向する。磁石部が発電素子部に対して第１の位置にあるときには、第１の磁石のＮ極部が第１の誘導ヨークに対向すると共に、第１の磁石のＳ極部が第２の誘導ヨークに対向する。磁石部が発電素子部に対して第２の位置にあるときには、第２の磁石のＳ極部が第１の誘導ヨークに対向すると共に、第２の磁石のＮ極部が第２の誘導ヨークに対向する。

本開示によれば、磁石部が発電素子部に対して第１の位置にあるときと第２の位置にあるときとで、磁性体コア内での磁化反転が生じる。磁性体コア内の広い範囲で磁化反転が生じるため、より大きな発電量を得ることができる。

実施の形態１の発電モジュールを示す斜視図である。 実施の形態１の発電モジュールを示す斜視図である。 実施の形態１の発電モジュールの磁石部を示す斜視図である。 実施の形態１の発電モジュールにおける磁石部、誘導ヨーク部および磁性体コアを示す斜視図である。 実施の形態１の発電モジュールにおいて磁石部を位置規制するための構成を示す断面図である。 実施の形態１の発電モジュールにおいて誘導ヨーク部を保持するための構成を示す斜視図である。 実施の形態１の発電モジュールの動作を示す部分断面斜視図である。 実施の形態１の発電モジュールの動作を示す部分断面斜視図である。 実施の形態２の発電モジュールを示す斜視図である。 実施の形態２の発電モジュールの動作を示す部分断面斜視図である。 実施の形態２の発電モジュールの動作を示す部分断面斜視図である。 実施の形態３の発電モジュールを示す斜視図である。 実施の形態３の発電モジュールの動作を示す部分断面斜視図である。 実施の形態３の発電モジュールの動作を示す部分断面斜視図である。 実施の形態３の発電モジュールの誘導ヨーク部および発電素子部の取り付け構造を説明するための模式図である。 実施の形態４の発電モジュールを示す斜視図である。 実施の形態４の発電モジュールの動作を示す部分断面斜視図である。 実施の形態４の発電モジュールの動作を示す部分断面斜視図である。 実施の形態５の発電モジュールを示す斜視図である。 実施の形態５の発電モジュールの動作を示す斜視図である。 実施の形態５の発電モジュールの処理部の一例を示すブロック図である。 実施の形態５の発電モジュールのハウジング形状の例（Ａ），（Ｂ）を示す斜視図である。 実施の形態５の発電モジュールの処理部の他の例を示すブロック図である。

実施の形態１．
＜発電モジュールの構成＞
図１および図２は、実施の形態１の発電モジュール６を示す斜視図である。図１に示すように、発電モジュール６は、磁石部１と、発電素子部２と、誘導ヨーク部３と、筐体部５とを有する。

発電素子部２は、一方向に長い磁性体コア２１と、磁性体コア２１を囲むように巻かれたコイル２２とを有する。磁性体コア２１の延在方向を、Ｙ方向とする。磁性体コア２１は、磁性体で構成されている。磁性体とは、比透磁率が１を超える物質を言う。

より具体的には、磁性体コア２１は、大バルクハウゼン効果が生じる磁性ワイヤで構成されている。大バルクハウゼン効果とは、磁性体の内部の磁化が、磁石のＮ極とＳ極との境界付近で一斉に反転する現象である。大バルクハウゼン効果が生じる磁性ワイヤとは、例えば、ヴィーガンドワイヤと呼ばれる合金ワイヤである。

コイル２２は、巻軸方向をＹ方向とし、磁性体コア２１を囲むように巻かれている。コイル２２には、磁性体コア２１内の磁化の反転に伴い、電磁誘導によりパルス電圧が発生する。コイル２２から出力されたパルス電圧は、整流部で整流されて蓄電部等に供給される。これについては、図２１，２３を参照して後述する。

磁石部１は、磁性体コア２１の長手方向であるＹ方向に直交する方向に変位可能である。磁石部１の変位方向を、Ｘ方向とする。また、Ｘ方向とＹ方向との両方に直交する方向を、Ｚ方向とする。

磁石部１は、Ｘ方向に並んで配置された第１の磁石１１と第２の磁石１２とを有する。第１の磁石１１および第２の磁石１２は永久磁石で構成されている。第１の磁石１１と第２の磁石１２との間には、非磁性体で構成されたスペーサ１５が配置されている。非磁性体は、比透磁率が１である物質を言う。

第１の磁石１１、第２の磁石１２およびスペーサ１５は一体的に固定され、磁石部１を構成している。固定方法は、例えば、接着、一体成型、ねじ止め、締結バンドによる締結などであるが、これらに限定されるものではない。

なお、第１の磁石１１と第２の磁石１２とがＸ方向に一定の間隔を維持したまま一体的にＸ方向に変位可能であれば、スペーサ１５は空気であってもよい。

筐体部５は、非磁性体、より具体的には樹脂の成形体で構成されている。筐体部５は、ＸＹ面に平行な底板５３と、底板５３のＹ方向両端に位置する一対の枠部５１と、底板５３のＸ方向両端に位置する一対の枠部５２とを有する。枠部５１，５２と底板５３に囲まれた凹部５０に、磁石部１が保持されている。

凹部５０のＸ方向の幅、すなわち枠部５２のＸ方向の間隔は、磁石部１のＸ方向の幅よりも広い。そのため、磁石部１は、凹部５０内でＸ方向に変位可能である。

図１は、磁石部１が＋Ｘ方向に変位した状態を示し、図２は、磁石部１が－Ｘ方向に変位した状態を示している。磁石部１の変位量は、第１の磁石１１と第２の磁石１２との間隔の２倍以上である。また、磁石部１の＋Ｚ方向への移動は、後述するガイド部５４（図５）によって規制されている。

誘導ヨーク部３は、磁石部１の変位する領域（言い換えると移動範囲）に対して＋Ｚ側に配置されている。図１に示した状態では、磁石部１の第１の磁石１１が誘導ヨーク部３に対向し、図２に示した状態では、第２の磁石１２が誘導ヨーク部３に対向する。誘導ヨーク部３は、後述する図６に示すように筐体部５に支持されている。

誘導ヨーク部３は、Ｚ方向に延在する第１の誘導ヨーク３１と第２の誘導ヨーク３２とを有する。第１の誘導ヨーク３１と第２の誘導ヨーク３２とは、Ｙ方向に対向している。

第１の誘導ヨーク３１および第２の誘導ヨーク３２には、磁性体コア２１のＹ方向の両端が接している。ここでは、第１の誘導ヨーク３１に形成された穴部３１ａと、第２の誘導ヨーク３２に形成された穴部３２ａに、磁性体コア２１のＹ方向の両端が固定されている。

第１の誘導ヨーク３１および第２の誘導ヨーク３２は、磁性体、より具体的には軟磁性体で構成され、比透磁率は１よりも高い。すなわち、第１の誘導ヨーク３１および第２の誘導ヨーク３２の比透磁率は、空気の比透磁率よりも高い。第１の誘導ヨーク３１および第２の誘導ヨーク３２は、磁石部１で発生する磁束を磁性体コア２１に誘導する作用を有する。

図３は、第１の磁石１１と第２の磁石１２とを示す斜視図である。図３に示すように、第１の磁石１１は、Ｙ方向にＮ極部１１１とＳ極部１１２とを有する。Ｎ極部１１１は＋Ｙ側に配置され、Ｓ極部１１２は－Ｙ側に配置されている。Ｎ極部１１１およびＳ極部１１２の磁化方向はＺ方向であり、互いに反対方向である。Ｎ極部１１１は＋Ｚ側の端面にＮ極を有し、Ｓ極部１１２は＋Ｚ側の端面にＳ極を有する。

第２の磁石１２は、Ｙ方向にＳ極部１２１とＮ極部１２２とを有する。Ｓ極部１２１は＋Ｙ側に配置され、Ｎ極部１２２は－Ｙ側に配置されている。Ｓ極部１２１およびＮ極部１２２の磁化方向はＺ方向であり、互いに反対方向である。Ｓ極部１２１は＋Ｚ側の端面にＳ極を有し、Ｎ極部１２２は＋Ｚ側の端面にＮ極を有する。

図４は、磁性体コア２１および誘導ヨーク３１，３２と、磁石部１との位置関係を示す斜視図である。第１の磁石１１は、Ｙ方向に長さＬ１を有し、Ｘ方向に幅Ｗ１を有する。第２の磁石１２も同様である。スペーサ１５のＸ方向の幅Ｗ２は、磁石１１，１２間のＸ方向の間隔と等しい。

各磁石１１，１２のＹ方向の長さＬ１は、磁性体コア２１のＹ方向の長さＬ２以上であることが望ましい（Ｌ１≧Ｌ２）。スペーサ１５のＸ方向の幅Ｗ２は、各磁石１１，１２のＸ方向の幅Ｗ１以上であることが望ましい（Ｗ２≧Ｗ１）。

磁石部１と誘導ヨーク３１，３２とのＺ方向の間隔Ｈは、各磁石１１，１２の幅（すなわち、磁石１１，１２のそれぞれの幅）Ｗ１よりも十分に狭く、また、スペーサ１５の幅Ｗ２よりも十分に狭いことが望ましい。特に、間隔Ｈは、上記の幅Ｗ１の１／２以下であることが望ましい。

また、各誘導ヨーク３１，３２のＸ方向の幅は、各磁石１１，１２の幅Ｗ１以下であることが望ましい。本実施の形態では、各誘導ヨーク３１，３２のＸ方向の幅が各磁石１１，１２の幅Ｗ１と等しい例を示している。

図５は、筐体部５において磁石部１を位置規制するための構成の一例を示す図である。図５に示すように、筐体部５の一対の枠部５１には、磁石部１を＋Ｚ方向に移動させないように位置規制するガイド部５４が形成されている。なお、ガイド部５４に限らず、磁石部１を＋Ｚ方向に移動させないように位置規制する部材が設けられていればよい。

図６は、誘導ヨーク３１，３２を保持するための構成の一例を示す図である。図６に示すように、筐体部５の一対の枠部５１には、誘導ヨーク３１，３２を保持するヨーク保持部５５が形成されている。ヨーク保持部５５により、誘導ヨーク３１，３２は、磁石部１がＸ方向に変位する領域に対して、＋Ｚ方向に間隔Ｈ（図４）の位置で保持される。なお、ヨーク保持部５５に限らず、誘導ヨーク３１，３２を磁石部１に対して＋Ｚ方向に間隔をあけて保持する部材が設けられていればよい。

また、筐体部５に付勢部材としてのバネ５６を設け、磁石部１を＋Ｘ方向または－Ｘ方向に付勢してもよい。バネ５６を設けることにより、筐体部５が振動した際の磁石部１の変位量を増幅する効果が得られる。なお、バネ５６の効果については、実施の形態４でも説明する。

＜作用＞
次に、発電モジュール６の作用について説明する。図７は、第１の磁石１１が誘導ヨーク部３に対向しているときの発電モジュール６を示す部分断面斜視図である。第１の磁石１１が誘導ヨーク部３に対向しているときの磁石部１の位置を、第１の位置と称する。

磁石部１が第１の位置にあるときには、第１の磁石１１のＮ極部１１１が第１の誘導ヨーク３１に対向し、第１の磁石１１のＳ極部１１２が第２の誘導ヨーク３２に対向する。

第１の磁石１１のＮ極部１１１から出た磁束は、空気よりも透磁率の高い第１の誘導ヨーク３１に流入し、第１の誘導ヨーク３１を経由して磁性体コア２１の＋Ｙ側の端部に流れる。さらに、磁性体コア２１内を磁束が－Ｙ方向に流れ、磁性体コア２１の－Ｙ側の端部から第２の誘導ヨーク３２に流入し、第２の誘導ヨーク３２を経由して第１の磁石１１のＳ極部１１２に流れる。

図８は、第２の磁石１２が誘導ヨーク部３に対向しているときの発電モジュール６を示す部分断面斜視図である。第２の磁石１２が誘導ヨーク部３に対向しているときの磁石部１の位置を、第２の位置と称する。

磁石部１が第２の位置にあるときには、第２の磁石１２のＳ極部１２１が第１の誘導ヨーク３１に対向し、第２の磁石１２のＮ極部１２２が第２の誘導ヨーク３２に対向する。

第２の磁石１２のＮ極部１２２から出た磁束は、空気よりも透磁率の高い第２の誘導ヨーク３２に流入し、第２の誘導ヨーク３２を経由して磁性体コア２１の－Ｙ側の端部に流れる。さらに、磁性体コア２１内を磁束が＋Ｙ方向に流れ、磁性体コア２１の＋Ｙ側の端部から第１の誘導ヨーク３１に流入し、第１の誘導ヨーク３１を経由して第２の磁石１２のＳ極部１２１に流れる。

このように、磁石部１のＸ方向の変位によって、磁性体コア２１内の磁束の向きが－Ｙ方向と＋Ｙ方向とで反転する。そのため、磁性体コア２１を流れる磁束、すなわちコイル２２内を通過する磁束φの時間当たりの変化ｄφ／ｄｔが大きくなる。その結果、コイル２２から、誘導起電力Ｖ＝－ｄφ／ｄｔに相当する高いパルス電圧が出力される。

特に、大バルクハウゼン効果を生じる磁性体を用いた場合、磁性体の内部磁束が全体的に変化するほど、大バルクハウゼン効果による磁化反転量が多くなることが、これまでの実験結果から明らかになっている。この実施の形態１では、磁性体コア２１の広範囲で磁化反転が生じるため、磁性体の端部でのみ磁化反転が生じる構成（例えば、特許文献１）と比較して、磁化反転量が多くなり、高いパルス電圧が得られる。

また、各磁石１１，１２のＹ方向の長さＬ１が、磁性体コア２１のＹ方向の長さＬ２以上であるため、各磁石１１，１２の磁束が磁性体コア２１の全域に流入し易く、より高いパルス電圧を発生することができる。

また、特許文献１のように、磁石と磁性部材との距離が、磁石の変位方向におけるＮ極とＳ極との距離よりも広い構成では、Ｎ極から出た磁束が磁性部材を通らずにＳ極に流れる閉磁路が生じ、磁性部材に流れる磁束が少ないという課題がある。

これに対し、実施の形態１では、磁石部１と誘導ヨーク３１，３２とのＺ方向の間隔Ｈが、磁石１１，１２のＸ方向の間隔、すなわちスペーサ１５の幅Ｗ２よりも狭い。そのため、第１の磁石１１のＮ極部１１１から出た磁束の多くを誘導ヨーク３１に流入させ、また第２の磁石１２のＮ極部１２２から出た磁束の多くを誘導ヨーク３２に流入させることができる。

また、磁石１１，１２のＸ方向の間隔が狭過ぎると、図７に示すように第１の磁石１１のＳ極部１１２が第２の誘導ヨーク３２に対向している状態で、第２の磁石１２のＮ極部１２２からの磁束も第２の誘導ヨーク３２に流入する可能性がある。逆向きの磁束は相殺し合うため、磁性体コア２１における磁束の変化が小さくなり、大バルクハウゼン効果による磁化反転が小さくなる可能性がある。

実施の形態１では、磁石１１，１２のＸ方向の間隔、すなわちスペーサ１５の幅Ｗ２が、各磁石１１，１２の幅Ｗ１以上である。磁束密度は、磁石からの距離の２乗に反比例するため、誘導ヨーク３１，３２に非対向の磁石から磁束が流入することを抑制できる。これにより、効率よく磁性体コア２１内で磁化反転を生じさせることができ、高いパルス電圧を発生することができる。

なお、第１の磁石１１のＮ極部１１１とＳ極部１１２とは必ずしも一体である必要はない。Ｎ極部１１１およびＳ極部１１２が誘導ヨーク３１，３２に対向するように配置されていれば、Ｎ極部１１１とＳ極部１１２とが別体であってもよい。同様に、第２の磁石１２のＳ極部１２１とＮ極部１２２とは必ずしも一体である必要はなく、別体であってもよい。

なお、磁性体コア２１は、鉄またはパーマロイ（ニッケルと鉄を主成分とする合金）などの一般的な軟磁性体で構成することもできる。上記構成の発電モジュール６では、磁性体コア２１内の磁束が急激に変化するため、大バルクハウゼン効果を用いなくても、ある程度のパルス電圧を発生することができる。

但し、大バルクハウゼン効果を利用すれば、磁石部１の変位速度と関係なく一定の磁化反転量が得られ、これに加えて、通常の軟磁性体でも発生する磁石の高速変位時の磁束変化も得られる。そのため、発電モジュール６の磁性体コア２１の材料としては、大バルクハウゼン効果を有する磁性ワイヤがより望ましい。

この実施の形態１では、筐体部５の凹部５０のＸ方向の長さを、磁石部１のＸ方向の長さよりも十分に長くすることで、磁石部１をＸ方向に変位可能としている。使用者が筐体部５を手で振るなど、筐体部５に振動などの外力が加わることにより、磁石部１がＸ方向に変位し、パルス電圧が発生する。

しかしながら、実施の形態１の発電モジュール６は、このような構成に限定されるものではなく、筐体部５に振動などの外力が加わることにより磁石部１が変位して誘導ヨーク部３と対向する構成であればよい。例えば、実施の形態５で説明するように筐体部５を円筒状に形成し、磁石部１をＺ方向に変位可能としてもよい。

上記の発電モジュール６は、磁石部１が発電素子部２および誘導ヨーク部３に対して変位するように構成したが、発電素子部２および誘導ヨーク部３が磁石部１に対して変位するように構成しても同様の効果を得ることができる。

この場合、発電素子部２および誘導ヨーク部３は、一般に磁石部１よりも比重が小さく重量が軽いため、振動で変位を得るためには、発電素子部２に錘を取り付けて慣性力を大きくすることが望ましい。なお、発電素子部２にはパルス電圧を取り出すための配線を接続する必要があることになるため、配線の断線リスクなどを考慮すると、磁石部１が変位する方が望ましい。

＜実施の形態の効果＞
以上説明したように、実施の形態１の発電モジュール６は、磁石部１と、発電素子部２と、誘導ヨーク部３とを有する。発電素子部２は、Ｙ方向に長い磁性体コア２１と、磁性体コア２１の周囲に巻かれたコイル２２とを有する。誘導ヨーク部３は、磁性体コア２１のＹ方向の一端部に接触する第１の誘導ヨーク３１と、磁性体コア２１のＹ方向の他端部に接触する第２の誘導ヨーク３２とを有する。磁石部１は、発電素子部２に対してＸ方向に相対的に変位可能であり、また、Ｘ方向に第１の磁石１１と第２の磁石１２とを有する。Ｘ方向において第１の磁石１１のＮ極部１１１と第２の磁石１２のＳ極部１２１とが対向し、第１の磁石１１のＳ極部１１２と第２の磁石１２のＮ極部１２２とが対向する。磁石部１が発電素子部２に対して第１の位置にあるときには、第１の磁石１１のＮ極部１１１が第１の誘導ヨーク３１に対向すると共に、第１の磁石１１のＳ極部１１２が第２の誘導ヨーク３２に対向する。磁石部１が発電素子部２に対して第２の位置にあるときには、第２の磁石１２のＳ極部１２１が第１の誘導ヨーク３１に対向すると共に、第２の磁石１２のＮ極部１２２が第２の誘導ヨーク３２に対向する。

このように構成されているため、磁石部１が発電素子部２に対して第１の位置にあるときと第２の位置にあるときとで、発電素子部２の磁性体コア２１に流れる磁束の向きを反転させることができる。磁性体コア２１の広い範囲で磁束の向きが反転するため、高いパルス電圧を発生させることができる。

また、Ｘ方向において第１の磁石１１と第２の磁石１２との間に、非磁性体で構成されたスペーサ１５が設けられているため、誘導ヨーク３１，３２に対向している磁石の磁束のみを誘導ヨーク３１，３２を介して磁性体コア２１に誘導することができる。

特に、スペーサ１５のＸ方向の幅Ｗ２が、磁石１１，１２のＸ方向の幅Ｗ１よりも広いため、誘導ヨーク３１，３２に対向していない磁石からの磁束の流入を効果的に抑制することができる。

また、磁石部１と誘導ヨーク部３との最短距離である間隔Ｈが、スペーサ１５のＸ方向の幅Ｗ２よりも狭いため、第１の磁石１１または第２の磁石１２のＮ極部から出た磁束が誘導ヨーク部３を通らずにＳ極部に還流することを抑制することができる。

また、筐体部５が磁石部１をＸ方向に変位可能に保持し、発電素子部２および誘導ヨーク部３が筐体部５に対して固定され、磁石部１の変位可能な距離が磁石１１，１２のＸ方向の間隔の２倍以上であるため、磁石部１の変位によって、第１の磁石１１と第２の磁石１２のいずれかを誘導ヨーク部３に対向させることができる。

また、磁石部１をＸ方向の一方の側に付勢するバネ５６をさらに備えることにより、振動に伴う磁石部１の変位量を増幅し、より高いパルス電圧を発生させることができる。

また、磁石１１，１２のＮ極部１１１，１２２およびＳ極部１１２，１２１のいずれにおいても磁化方向がＺ方向であり、誘導ヨーク部３の第１の誘導ヨーク３１および磁石部１に対してＺ方向の一方の側に配置されている。そのため、Ｎ極部１１１，１２２から出た磁束が誘導ヨーク３１，３２に流入しやすい。

実施の形態２．
次に、実施の形態２について説明する。図９は、実施の形態２の発電モジュール６Ａを示す斜視図である。発電モジュール６Ａは、磁石部１Ａと、発電素子部２と、誘導ヨーク部３Ａと、筐体部５とを有する。実施の形態２では、磁石部１Ａおよび誘導ヨーク部３Ａの構成が実施の形態１と異なる。

磁石部１Ａは、Ｘ方向に、第１の磁石１８と、第２の磁石１９と、これらの間のスペーサ１５とを有する。第１の磁石１８の磁化方向はＹ方向であり、第２の磁石１９の磁化方向もＹ方向である。スペーサ１５の構成は、実施の形態１で説明した通りである。

図１０は、発電モジュール６Ａを示す部分断面斜視図である。図１０に示すように、第１の磁石１８は、＋Ｙ方向の端部がＮ極部１８１となり、－Ｙ方向の端部がＳ極部１８２となるようにＹ方向に磁化されている。

図１１は、磁石部１Ａが図９に示した位置から－Ｘ方向に変位したときの発電モジュール６Ａを示す部分断面斜視図である。図１１に示すように、第２の磁石１９は、＋Ｙ方向の端部がＳ極部１９１となり、－Ｙ方向の端部がＮ極部１９２となるようにＹ方向に磁化されている。

図９に示すように、誘導ヨーク部３Ａの第１の誘導ヨーク３１は、磁石部１Ａの＋Ｙ方向端部に、枠部５１を介して対向するように配置されている。誘導ヨーク部３Ａの第２の誘導ヨーク３２は、磁石部１Ａの－Ｙ方向端部に、枠部５１を介して対向するように配置されている。

第１の誘導ヨーク３１および第２の誘導ヨーク３２は共にＺ方向に延在する。第１の誘導ヨーク３１および第２の誘導ヨーク３２には穴部３１ａ，３２ａが形成されており、発電素子部２の磁性体コア２１のＹ方向両端が固定されている。発電素子部２の構成は、実施の形態１で説明した通りである。

図１０では、磁石部１Ａの第１の磁石１８が誘導ヨーク３１，３２に対向している。すなわち、磁石部１Ａが第１の位置にある。このとき、第１の磁石１８のＮ極部１８１が第１の誘導ヨーク３１に対向し、第１の磁石１８のＳ極部１８２が第２の誘導ヨーク３２に対向する。

第１の磁石１８のＮ極部１８１から出た磁束は、第１の誘導ヨーク３１に流入し、第１の誘導ヨーク３１を経由して磁性体コア２１の＋Ｙ側の端部に流れる。さらに、磁性体コア２１内を磁束が－Ｙ方向に流れ、磁性体コア２１の－Ｙ側の端部から第２の誘導ヨーク３２に流入し、第２の誘導ヨーク３２を経由して第１の磁石１８のＳ極部１８２に流れる。

図１１では、磁石部１Ａの第２の磁石１９が誘導ヨーク３１，３２に対向している。すなわち、磁石部１Ａが第２の位置にある。このとき、第２の磁石１９のＳ極部１９１が第１の誘導ヨーク３１に対向し、第２の磁石１９のＮ極部１９２が第２の誘導ヨーク３２に対向する。

第２の磁石１９のＮ極部１９２から出た磁束は、第２の誘導ヨーク３２に流入し、第２の誘導ヨーク３２を経由して磁性体コア２１の－Ｙ側の端部に流れる。さらに、磁性体コア２１内を磁束が＋Ｙ方向に流れ、磁性体コア２１の＋Ｙ側の端部から第１の誘導ヨーク３１に流入し、第１の誘導ヨーク３１を経由して第２の磁石１９のＳ極部１９１に流れる。

このように、磁石部１ＡのＸ方向の変位によって磁性体コア２１内の磁束の向きが－Ｙ方向と＋Ｙ方向とで交互に反転するため、実施の形態１と同様、コイル２２から高いパルス電圧を出力することができる。

その他の点では、実施の形態２の発電モジュール６Ａは、実施の形態１の発電モジュール６と同様に構成されている。

この実施の形態２では、磁石部１Ａに対してＹ方向の両側に誘導ヨーク３１，３２が配置されているため、図１１に示すように、磁石部１ＡのＹ方向の長さＬ１を、磁性体コア２１のＹ方向の長さＬ２よりも短くすることができる。可動部である磁石部１Ａを小型化、軽量化することにより、発電モジュール６Ａの小型化を実現することができる。また、より小さい力で磁石部１Ａが変位するため、より小さい振動の力（すなわち発電エネルギー）での発電が可能となる。

実施の形態１でも説明したように、磁性体コア２１は、鉄、パーマロイなどの軟磁性体で構成してもよいが、大バルクハウゼン効果を有する磁性ワイヤがより望ましい。また、磁石部１Ａが発電素子部２および誘導ヨーク部３Ａに対して変位する代わりに、発電素子部２および誘導ヨーク部３Ａが磁石部１Ａに対して変位するように構成しても、同様の効果を得ることができる。

実施の形態３．
次に、実施の形態３について説明する。図１２は、実施の形態３の発電モジュール６Ｂを示す斜視図である。発電モジュール６Ｂは、磁石部１と、発電素子部２と、誘導ヨーク部３Ｂと、筐体部５とを有する。実施の形態３では、誘導ヨーク部３Ｂの構成が実施の形態１と異なる。

実施の形態３では、誘導ヨーク部３Ｂが、第１の誘導ヨーク３３、第２の誘導ヨーク３４、第３の誘導ヨーク３５および第４の誘導ヨーク３６を有する。誘導ヨーク３３，３４，３５，３６はいずれも、磁性体、より具体的には軟磁性体で構成されている。

第１の誘導ヨーク３３および第２の誘導ヨーク３４は、磁性体コア２１のＹ方向両端に接するように配置されている。第３の誘導ヨーク３５は、第１の誘導ヨーク３３の－Ｚ側に配置されている。第４の誘導ヨーク３６は、第２の誘導ヨーク３４の－Ｚ側に配置されている。

ここでは、第１の誘導ヨーク３３および第２の誘導ヨーク３４はいずれも、磁性体コア２１を中心とする円筒形状を有する。第１の誘導ヨーク３３および第２の誘導ヨーク３４は、磁性体コア２１の両端が固定される穴部３３ａ，３４ａを有する。また、第３の誘導ヨーク３５および第４の誘導ヨーク３６はいずれも、直方体形状を有する。

また、第１の誘導ヨーク３３および第３の誘導ヨーク３５は、＋Ｙ側の誘導ヨークユニット３７を構成する。第２の誘導ヨーク３４および第４の誘導ヨーク３６は、－Ｙ側の誘導ヨークユニット３８を構成する。

図１３は、第１の磁石１１と誘導ヨーク部３Ｂとが対向している状態を示す部分断面斜視図である。図１３では、磁石部１は第１の位置にある。このとき、第１の磁石１１のＮ極部１１１は第３の誘導ヨーク３５に対向し、第１の磁石１１のＳ極部１１２は第４の誘導ヨーク３６に対向する。

第１の磁石１１のＮ極部１１１から出た磁束は、空気よりも透磁率の高い第３の誘導ヨーク３５に流入し、次いで第１の誘導ヨーク３３に流入し、そこから磁性体コア２１の＋Ｙ側の端部に流れる。さらに、磁性体コア２１内を磁束が－Ｙ方向に流れ、磁性体コア２１の－Ｙ側の端部から第２の誘導ヨーク３４に流入し、次いで第４の誘導ヨーク３６の流入し、そこから第１の磁石１１のＳ極部１１２に流れる。

図１４は、磁石部１が図１３に示した位置から－Ｘ方向に移動し、第２の磁石１２と誘導ヨーク部３Ｂとが対向している状態を示す部分断面斜視図である。図１４では、磁石部１は第２の位置にある。このとき、第２の磁石１２のＳ極部１２１は第３の誘導ヨーク３５に対向し、第２の磁石１２のＮ極部１２２は第４の誘導ヨーク３６に対向する。

第２の磁石１２のＮ極部１２２から出た磁束は、空気よりも透磁率の高い第４の誘導ヨーク３６に流入し、次いで第２の誘導ヨーク３４に流入し、そこから磁性体コア２１の－Ｙ側の端部に流れる。さらに、磁性体コア２１内を磁束が＋Ｙ方向に流れ、磁性体コア２１の＋Ｙ側の端部から第１の誘導ヨーク３３に流入し、次いで第３の誘導ヨーク３５に流入し、そこから第２の磁石１２のＳ極部１２１に流れる。

このように、磁石部１のＸ方向の変位によって磁性体コア２１内の磁束の向きが－Ｙ方向と＋Ｙ方向とで交互に反転するため、実施の形態１と同様、コイル２２から高いパルス電圧を出力することができる。

この実施の形態３では、誘導ヨーク部３Ｂを、第１の誘導ヨーク３３、第２の誘導ヨーク３４、第３の誘導ヨーク３５および第４の誘導ヨーク３６で構成しているため、以下のような効果がある。

磁石部１の寸法および形状（以下、寸法形状と称する）は、発電モジュール６Ｂの寸法制約に応じて比較的自由に設計可能である。これに対し、磁石部１に対向する誘導ヨーク部３Ｂの寸法形状は、磁石部１の寸法形状に応じて最適化する必要がある。

また、筐体部５は誘導ヨーク部３Ｂを保持する部分を有するため、筐体部５の寸法形状は、誘導ヨーク部３Ｂの寸法形状を考慮して決定する必要がある。そのため、磁石部１の寸法形状毎に、筐体部５を成形するための成形金型を用意しなければならない。

実施の形態３では、誘導ヨーク部３Ｂを４つの誘導ヨーク３３～３６で構成している。そのため、図１５に一例を示すように、発電素子部２と第１の誘導ヨーク３３と第２の誘導ヨーク３４とを１つのパッケージ３０に収容し、これとは別に、第３の誘導ヨーク３５と第４の誘導ヨーク３６とを筐体部５に取り付けることができる。

磁石部１に対向する部分である第３の誘導ヨーク３５と第４の誘導ヨーク３６の寸法形状は、磁石部１の寸法形状に応じて最適化される。これに対し、発電素子部２と第１の誘導ヨーク３３と第２の誘導ヨーク３４とを含むパッケージ３０は、磁石部１の寸法および形状によらず、１種類の寸法および形状だけ用意しておけばよい。

そのため、１種類のパッケージ３０で磁石部１の複数形状に対応可能な発電モジュール６Ｂを実現することができる。これにより、発電モジュール６Ｂの低コスト化が可能になる。

なお、第３の誘導ヨーク３５および第４の誘導ヨーク３６の筐体部５への取り付けは、図１５では破線Ａで示しているが、図６のヨーク保持部５５等を用いることができる。

また、誘導ヨーク部３Ｂを４つの誘導ヨーク３３～３６で構成しているため、第１の誘導ヨーク３３および第２の誘導ヨーク３４をフェライトビーズで構成することができる。フェライトビーズは安価に市販されているため、誘導ヨーク部３Ｂの部品コストを低減することができる。

第１の誘導ヨーク３３および第２の誘導ヨーク３４は円筒状であり、一般的なフェライトビーズも円筒状であるため、フェライトビーズを加工せずに使用することができる。また、フェライトビーズは中央に穴を有するのが一般的であるため、磁性体コア２１を挿入する穴部３３ａ，３４ａを加工する必要がない。

第３の誘導ヨーク３５および第４の誘導ヨーク３６は、例えば直方体状であるため、加工が簡単である。第３の誘導ヨーク３５および第４の誘導ヨーク３６には、磁性体コア２１を挿入する穴部を加工する必要がないため、さらなる低コスト化が可能となる。

その他の点では、実施の形態３の発電モジュール６Ｂは、実施の形態１の発電モジュール６と同様に構成されている。

この実施の形態３によれば、第１の誘導ヨーク３３および第２の誘導ヨーク３４を安価な材料で構成し、第３の誘導ヨーク３５および第４の誘導ヨーク３６を磁石部１の寸法形状に合わせて直方体などの簡単な形状に構成することができる。そのため、発電モジュール６Ｂの低コスト化が可能となる。

実施の形態４．
次に、実施の形態４について説明する。図１６は、実施の形態４の発電モジュール６Ｃを示す斜視図である。発電モジュール６Ｃは、磁石部１Ｃと、発電素子部２と、誘導ヨーク部３Ｃと、遮蔽部４と、筐体部５とを有する。実施の形態４では、磁石部１Ｃの構成、および遮蔽部４を備える点が、実施の形態３と異なる。

磁石部１Ｃは、Ｘ方向に、第１の磁石１１、第２の磁石１２、第３の磁石１３および第４の磁石１４を有する。各磁石１１，１２，１３，１４のＸ方向の幅（すなわち磁石１１，１２，１３，１４のそれぞれのＸ方向の幅）Ｗ３は、実施の形態１の各磁石１１，１２のＸ方向の幅Ｗ１よりも狭く、例えば幅Ｗ１の１／２である。

図１７は、磁石部１Ｃと磁性体コア２１と誘導ヨーク部３Ｃとを示す図である。図１７に示すように、第１の磁石１１は、実施の形態１の第１の磁石１１と同様に、＋Ｙ側にＮ極部１１１を有し、－Ｙ側にＳ極部１１２を有する。第２の磁石１２は、実施の形態１の第２の磁石１２と同様に、＋Ｙ側にＳ極部１２１を有し、－Ｙ側にＮ極部１２２を有する。

第３の磁石１３は、第１の磁石１１と同様に、＋Ｙ側にＮ極部１３１を有し、－Ｙ側にＳ極部１３２を有する。第４の磁石１４は、第２の磁石１２と同様に、＋Ｙ側にＳ極部１４１を有し、－Ｙ側にＮ極部１４２を有する。

第１の磁石１１と第２の磁石１２との間にはスペーサ１５が配置され、第２の磁石１２と第３の磁石１３との間にはスペーサ１６が配置され、第３の磁石１３と第４の磁石１４との間にはスペーサ１７が配置されている。

スペーサ１５，１６，１７も非磁性体で構成されている。各スペーサ１５，１６，１７のＸ方向の幅は、各磁石１１，１２，１３，１４の幅Ｗ３（図１６）以上であればよい。

図１６に示すように、磁石１１～１４は、スペーサ１５～１７を介して一体的に固定され、磁石部１Ｃを構成している。磁石部１Ｃは、筐体部５の凹部５０内に収容されている。凹部５０のＸ方向の長さは磁石部１ＣのＸ方向の長さよりも長く、磁石部１Ｃは凹部５０内でＸ方向に変位可能である。

誘導ヨーク部３Ｃは、実施の形態３の誘導ヨーク部３Ｂと同様、第１の誘導ヨーク３３と、第２の誘導ヨーク３４と、第３の誘導ヨーク３５と、第４の誘導ヨーク３６とを有する。

各誘導ヨーク３５，３６のＸ方向の幅は、各磁石１１，１２，１３，１４の幅Ｗ３以下であることが望ましい。本実施の形態では、各誘導ヨーク３５，３６のＸ方向の幅が各磁石１１，１２，１３，１４の幅Ｗ３と等しい例を示している。

誘導ヨーク部３ＣのＸ方向両側には、遮蔽ヨーク４１，４２が設けられている。遮蔽ヨーク４１，４２は、磁石部１Ｃに対して＋Ｚ側に配置され、遮蔽部４を構成している。遮蔽ヨーク４１，４２は磁性体、より具体的には軟磁性体で構成される。

遮蔽ヨーク４１，４２は、Ｘ方向に厚さを有し、Ｙ方向に長さを有し、Ｚ方向に幅を有する平板状である。但し、遮蔽ヨーク４１，４２は、このような形状に限定されるものではなく、例えば角柱状であってもよい。

各遮蔽ヨーク４１，４２のＹ方向の長さは、各磁石１１～１４のＮ極部とＳ極部とを合わせたＹ方向の長さ以上であることが望ましい。

遮蔽ヨーク４１と誘導ヨーク部３ＣとのＸ方向の間隔は、磁石１１～１４の形状および磁力に応じて調整可能である。ここでは、誘導ヨーク部３Ｃと遮蔽ヨーク４１との間隔は、各磁石１１～１４の幅Ｗ３の１／２である。誘導ヨーク部３Ｃと遮蔽ヨーク４２との間隔も同様である。

図１７に示した状態では、磁石部１Ｃの第１の磁石１１が誘導ヨーク部３Ｃに対向しており、磁石部１Ｃは第１の位置にある。このとき、第１の磁石１１のＮ極部１１１が第３の誘導ヨーク３５に対向し、第１の磁石１１のＳ極部１１２が第４の誘導ヨーク３６に対向する。

第１の磁石１１のＮ極部１１１から出た磁束は、第３の誘導ヨーク３５に流入し、次いで第１の誘導ヨーク３３に流入し、そこから磁性体コア２１の＋Ｙ側の端部に流れる。さらに、磁性体コア２１内を磁束が－Ｙ方向に流れ、磁性体コア２１の－Ｙ側の端部から第２の誘導ヨーク３４に流入し、次いで第４の誘導ヨーク３６に流入し、そこから第１の磁石１１のＳ極部１１２に流れる。

図１８は、第２の磁石１２が誘導ヨーク部３Ｃに対向しているときの、磁石部１Ｃと磁性体コア２１と誘導ヨーク部３Ｃとを示す図である。磁石部１Ｃは第２の位置にある。このとき、第２の磁石１２のＳ極部１２１（図１７）が第３の誘導ヨーク３５に対向し、第２の磁石１２のＮ極部１２２（図１７）が第４の誘導ヨーク３６に対向する。

第２の磁石１２のＮ極部１２２から出た磁束は、第４の誘導ヨーク３６に流入し、次いで第２の誘導ヨーク３４に流入し、そこから磁性体コア２１の－Ｙ側の端部に流れる。さらに、磁性体コア２１内を磁束が＋Ｙ方向に流れ、磁性体コア２１の＋Ｙ側の端部から第１の誘導ヨーク３３に流入し、次いで第３の誘導ヨーク３５に流入し、そこから第２の磁石１２のＳ極部１２１に流れる。

同様に、第３の磁石１３が誘導ヨーク部３Ｃに対向しているときには、磁束が磁性体コア２１内を－Ｙ方向に流れる。また、第４の磁石１４が誘導ヨーク部３Ｃに対向しているときには、磁束が磁性体コア２１内を＋Ｙ方向に流れる。

この実施の形態４では、磁石１１～１４のＸ方向の幅および間隔が実施の形態１よりも狭い。そのため、磁性体コア２１内に磁化反転を生じさせるために必要な磁石部１Ｃの変位量は、実施の形態１よりも少なく、例えば半分である。すなわち、磁石部１Ｃのより微小な変位量で発電を行うことができる。

但し、Ｘ方向におけるＮ極とＳ極との間隔が狭くなると、誘導ヨーク部３Ｃに非対向の磁極部からの磁束の流入が生じる可能性がある。例えば、図１８において、誘導ヨーク部３Ｃの第３の誘導ヨーク３５に、第１の磁石１１のＮ極部１１１あるいは第３の磁石１３のＮ極部１３１（図７）から磁束が流入する可能性がある。隣接する磁石１１，１３からの磁束の流入が発生すると、磁性体コア２１を流れる磁束が減少する。

隣接する磁石１１，１３への磁束の流入を抑制するためには、誘導ヨーク部３ＣをＺ方向において磁石部１Ｃに接近させることも考えられる。しかしながら、誘導ヨーク部３Ｃと磁石部１Ｃの間には磁力による吸引力が働くため、磁石部１Ｃと誘導ヨーク部３Ｃの間に蓋あるいはガイドを設ける場合があり、誘導ヨーク部３Ｃを磁石部１Ｃに接近させるには限界がある。

そこで、実施の形態４では、誘導ヨーク部３ＣのＸ方向の両側に、上述した遮蔽ヨーク４１，４２を配置している。

図１８に示したように、第２の磁石１２が誘導ヨーク部３Ｃに対向しているときには、第１の磁石１１のＮ極部１１１から出た磁束は、誘導ヨーク部３Ｃよりも近くにある第１の遮蔽ヨーク４１に流入する。第１の遮蔽ヨーク４１に流入した磁束は－Ｙ方向に流れ、第１の磁石１１のＳ極部１１２に流れる。

同様に、第３の磁石１３のＮ極部１３１（図１７）からの磁束も、第２の遮蔽ヨーク４２を経由してＳ極部１３２に流れる。すなわち、第１の磁石１１および第３の磁石１３からの磁束は、誘導ヨーク部３Ｃには流れない。

このように、誘導ヨーク部３Ｃと対向している第２の磁石１２からの磁束のみが、誘導ヨーク部３Ｃを介して磁性体コア２１に流れる。

同様に、第１の磁石１１が誘導ヨーク部３Ｃに対向しているときには（図１７）、隣接する第２の磁石１２から誘導ヨーク部３Ｃへの磁束の流入は、遮蔽ヨーク４２によって遮断される。

また、第３の磁石１３が誘導ヨーク部３Ｃに対向しているときには、隣接する磁石１２，１４から誘導ヨーク部３Ｃへの磁束の流入は、遮蔽ヨーク４１，４２によって遮断される。第４の磁石１４が誘導ヨーク部３Ｃに対向しているときには、隣接する第３の磁石１３から誘導ヨーク部３Ｃへの磁束の流入は、遮蔽ヨーク４１によって遮断される。

その結果、磁石部１ＣのＸ方向の変位により、効率よく磁性体コア２１内の磁化反転を生じさせ、コイル２２に高いパルス電圧を発生させることができる。

また、特許文献１のように、磁性部材の長手方向の一端部側に磁石を配置し、この磁石を磁性部材の長手方向に直交する方向に往復移動させる構成では、磁石の１往復につき、磁性部材の内部に磁界の反転は１回しか生じないため、発電回数が少ない。

磁石の１往復で複数回発電するためには、磁石の極数を多くすることが考えられる。しかしながら、磁石の極数を多くすると、磁性部材に対向していない磁極からの磁束も磁性部材に流入することになるため、磁石の変位に対して磁性部材内の磁束の反転が生じにくくなる。

実施の形態４では、磁石１１～１４の間隔を狭くすると共に、誘導ヨーク部３ＣのＸ方向両側に遮蔽ヨーク４１，４２を設けているため、磁石部１Ｃの微小な変位で磁性体コア２１内の磁化反転を生じさせることができる。すなわち、発電回数を大くし、高いパルス電圧を発生させることができる。

その他の点では、実施の形態４の発電モジュール６Ｃは、実施の形態１の発電モジュール６と同様に構成されている。

ここでは、磁石１１～１４の間にスペーサ１５～１７を配置したが、遮蔽ヨーク４１，４２の配置によっては、スペーサ１５～１７を配置せずに、磁石１１～１４を隣接させることも可能である。この場合、より小さい磁石部１Ｃの変位で発電を行うことが可能となる。

誘導ヨーク部３Ｃの構成は、ここでは実施の形態３の誘導ヨーク部３Ｂと同じとしたが、実施の形態１の誘導ヨーク部３と同じでもよく、実施の形態２の誘導ヨーク部３Ａと同じでもよい。

また、磁石部１Ｃは、実施の形態１，３と同様に、磁化方向をＺ方向とする２つの磁極部（例えばＮ極部１１１とＳ極部１１２）をＹ方向に配置した磁石１１～１４を有していたが、実施の形態２の磁石１８，１９（図１０，１１）のように、磁化方向をＹ方向とする磁石を用いてもよい。

また、ここでは誘導ヨーク部３Ｃの両側に遮蔽ヨーク４１，４２を設けているが、遮蔽ヨーク４１，４２の少なくとも一方が設けられていれば一定の効果は得られる。また、ここでは、磁石部１Ｃが４つの磁石１１，１２，１３，１４を有していたが、さらに多くの磁石を有していてもよい。

図１６に示すように、磁石部１Ｃには、付勢部材としてのバネ５６を取り付けても良い。バネ５６は、そのバネ５６が取り付けられた振動体の変位量を増幅する役割を有する。振動体すなわち磁石部１Ｃの振動周波数が既知の場合には、バネ５６の固有周波数が磁石部１Ｃの振動周波数と等しくなるようにバネ定数を設定することで、磁石部１Ｃの微小振動による磁石部１Ｃの変位量を最大化することができる。また、スペーサ１５に比重の重い材料を使用し、あるいは磁石部１Ｃに錘を取り付けることにより、慣性力を大きくしてバネ５６の変位量を大きくすることも有効である。

実施の形態５．
次に、実施の形態５について説明する。図１９は、実施の形態５の発電モジュール６Ｄを示す部分切欠き斜視図である。発電モジュール６Ｄは、磁石部１Ｄと、発電素子部２と、誘導ヨーク部３Ｄと、筐体部５Ｄと、ハウジング８とを有する。

実施の形態５の発電モジュール６Ｄでは、磁石部１Ｄの変位方向はＺ方向である。筐体部５Ｄは、Ｚ方向の軸を中心とする円筒状である。

磁石部１Ｄは、いずれも円板状の磁石１０１，１０２，１０３，１０４を有し、これらはＺ方向に配列されている。磁石１０１，１０２，１０３，１０４はいずれも、実施の形態２の磁石１８，１９（図１０，１１）のように、磁化方向がＹ方向である。

ここでは、第１の磁石１０１の磁化方向は＋Ｙ方向であり、第２の磁石１０２の磁化方向は－Ｙ方向であり、第３の磁石１０３の磁化方向は＋Ｙ方向であり、第４の磁石１０４の磁化方向は＋Ｙ方向である。

磁石１０１，１０２の間にはスペーサ１０５が配置され、磁石１０２，１０３の間にはスペーサ１０６が配置され、磁石１０３，１０４の間にはスペーサ１０７が配置されている。スペーサ１０５～１０７はいずれも円板状であり、非磁性体で構成されている。

磁石１０１～１０４およびスペーサ１０５～１０７は一体的に固定され、円柱状の磁石部１Ｄを構成している。各磁石１０１～１０４のＺ方向の幅および各スペーサ１０５～１０７のＺ方向の幅は、実施の形態４で説明した通りである。

筐体部５Ｄは、上記の通り、Ｚ方向の軸を中心とする円筒状の容器であり、磁石部１Ｄを外周側から囲んでいる。筐体部５Ｄは、周壁部５７と、底部５９と天井部５８とを有する。底部５９から天井部５８までのＺ方向の距離は、磁石部１ＤのＺ方向の長さよりも長く、磁石部１Ｄは筐体部５Ｄ内でＺ方向に変位可能となっている。筐体部５Ｄは、非磁性体で構成されている。

誘導ヨーク部３Ｄは、第１の誘導ヨーク３３と、第２の誘導ヨーク３４と、第３の誘導ヨーク３５と、第４の誘導ヨーク３６とを有する。第３の誘導ヨーク３５と第４の誘導ヨーク３６とは、筐体部５Ｄの＋Ｙ側と－Ｙ側にそれぞれ配置され、周壁部５７に固定されている。

第１の誘導ヨーク３３は、第３の誘導ヨーク３５の先端から＋Ｚ方向に延在している。第２の誘導ヨーク３４は、第４の誘導ヨーク３６の先端から＋Ｚ方向に延在している。誘導ヨーク３３，３４には、発電素子部２の磁性体コア２１のＹ方向両端が固定されている。

発電素子部２は、実施の形態１で説明した通り、磁性体コア２１と、磁性体コア２１を囲むように巻かれたコイル２２とを有する。

ハウジング８は、磁石部１Ｄ、発電素子部２、誘導ヨーク部３Ｄおよび筐体部５Ｄを囲む円筒状の容器である。ハウジング８は、非磁性体であることが望ましい。ハウジング８の内部には、コイル２２に接続された回路基板７が設けられている。

図２０は、磁石部１Ｄが図１９から＋Ｚ方向に移動し、第１の磁石１０１が誘導ヨーク部３Ｄのヨーク３５，３６に対向した状態を示す。磁石部１Ｄは、第１の位置にある。このとき、第１の磁石１０１のＮ極部が第３の誘導ヨーク３５に対向し、Ｓ極部が第４の誘導ヨーク３６に対向する。

第１の磁石１０１のＮ極部から出た磁束は、第３の誘導ヨーク３５に流入し、第１の誘導ヨーク３３を経由して磁性体コア２１の＋Ｙ側の端部に流れる。さらに、磁性体コア２１内を磁束が－Ｙ方向に流れ、磁性体コア２１の－Ｙ側の端部から第２の誘導ヨーク３４に流入し、第４の誘導ヨーク３６を経由して第１の磁石１０１のＳ極部に流れる。

上述した図１９では、第２の磁石１０２が誘導ヨーク部３Ｄのヨーク３５，３６に対向している。磁石部１Ｄは、第２の位置にある。このとき、第２の磁石１０２のＮ極部が第４の誘導ヨーク３６に対向し、Ｓ極部が第３の誘導ヨーク３５に対向する。

第２の磁石１０２のＮ極部から出た磁束は、第４の誘導ヨーク３６に流入し、第２の誘導ヨーク３４を経由して磁性体コア２１の－Ｙ側の端部に流れる。さらに、磁性体コア２１内を磁束が＋Ｙ方向に流れ、磁性体コア２１の＋Ｙ側の端部から第１の誘導ヨーク３３に流入し、第３の誘導ヨーク３５を経由して第２の磁石１０２のＳ極部に流れる。

同様に、第３の磁石１０３が誘導ヨーク部３Ｄのヨーク３５，３６に対向しているときには、磁性体コア２１内を磁束が－Ｙ方向に流れる。第４の磁石１０４が誘導ヨーク部３Ｄのヨーク３５，３６に対向しているときには、磁性体コア２１内を磁束が＋Ｙ方向に流れる。

このように、磁石部１ＤのＺ方向の変位により、磁性体コア２１内の磁束の向きが－Ｙ方向と＋Ｙ方向とで交互に変化し、コイル２２からパルス電圧が出力される。すなわち、実施の形態１～４では、発電モジュール６～６Ｃを水平に振ることで発電が行われたが、実施の形態５では、発電モジュール６Ｄを上下に振ることで発電が行われる。

コイル２２から出力されたパルス電圧は、図示しない配線を介して、回路基板７に搭載された処理部７０（図２１）に送られる。

図２１は、処理部７０の一例を示すブロック図である。処理部７０は、コイル２２からのパルス電圧を整流する整流素子７１と、整流素子７１で整流された電圧を蓄積する蓄電部７２とを有する。これにより、発電素子部２で発生した電力が蓄電部７２に充電される。蓄電部７２に蓄積された電力は、端子Ｅ１，Ｅ２から取り出すことができる。この場合、発電モジュール６Ｄは、充電池として利用される。

図２２（Ａ）は、発電モジュール６Ｄのハウジング８の形状の一例を示す図である。図２２（Ａ）に示すハウジング８は、軸方向長さが直径よりも長い円筒状である。ハウジング８は、例えば、単１形、単２形、単３形あるいは単４形の乾電池の形状と同一の形状を有することが望ましい。単１形、単２形、単３形あるいは単４形の乾電池の形状とは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ＿Ｃ８５００：２０１７）に準拠するＲ２０、Ｒ１４、Ｒ６、Ｒ０３でそれぞれ規定された形状である。

図２２（Ｂ）は、ハウジング８の形状の他の例を示す図である。図２２（Ｂ）に示すハウジング８は、軸方向長さが直径よりも短い扁平な円筒状である。ハウジング８は、ボタン電池の形状と同一の形状を有することが望ましい。ボタン電池の形状とは、ＪＩＳ規格（ＪＩＳ＿Ｃ８５００：２０１７）に準拠するＲ４１、Ｒ４３、Ｒ４４、Ｒ４８、Ｒ５４、Ｒ５５、Ｒ７０などで規定された形状を言う。

このように構成にすることにより、人間若しくは機械の動作の振動、または風力などの環境における振動によって充電が行われる充電池が、乾電池またはボタン電池と互換して使用可能となる。

ここでは、処理部７０を発電モジュール６Ｄのハウジング８の内部に設けているが、処理部７０をハウジング８の外側に設け、ハウジング８の外側に市販の２次電池などの充電池を取り付けるようにしてもよい。

この場合、図２３に示すように、処理部７０は、コイル２２からのパルス電圧を整流する整流素子７１と、整流素子７１で整流された電圧を端子Ｅ１，Ｅ２から２次電池等の充電池に供給する出力処理部７３とを有する。これにより、発電素子部２で発生した電力が２次電池９に供給される。この場合、発電モジュール６Ｄは、充電器として利用される。

なお、実施の形態５の発電モジュール６Ｄに、実施の形態１，４で説明したバネ５６を設けてもよい。これにより、例えば、定常的に振動している機械類の微小振動をバネ５６で増幅し、定常的に充電を行うようにしてもよい。

各実施の形態の特徴は、互いに組み合わせることができる。例えば、実施の形態１～４の発電モジュール６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃを用いて、実施の形態５のような充電池または充電器を構成してもよい。

以上、望ましい実施の形態について具体的に説明したが、本開示は上記の実施の形態に限定されるものではなく、各種の改良または変形を行なうことができる。

１，１Ａ，１Ｂ，１Ｃ，１Ｄ 磁石部、 ２ 発電素子部、 ３，３Ａ，３Ｂ，３Ｃ，３Ｄ 誘導ヨーク部、 ４ 遮蔽部、 ５，５Ｄ 筐体部、 ６，６Ａ，６Ｂ，６Ｃ，６Ｄ 発電モジュール、 ７ 回路基板、 ８ 蓄電池、 ９ 筐体部、 １１ 第１の磁石、 １２ 第２の磁石、 １３ 第３の磁石、 １４ 第４の磁石、 １５，１６，１７ スペーサ、 １８ 第１の磁石、 １９ 第２の磁石、 ２１ 磁性体コア、 ２２ コイル、 ３０ パッケージ、 ３１，３３ 第１の誘導ヨーク、 ３２，３４ 第２の誘導ヨーク、 ３５ 第３の誘導ヨーク、 ３６ 第４の誘導ヨーク、 ４１ 第１の遮蔽ヨーク、 ４２ 第２の遮蔽ヨーク、 ５０ 凹部、 ５６ バネ、 ７０ 処理部、 ７１ 整流素子、 ７２ 蓄電部、 ７３ 信号処理回路、 ８１ 筐体部、 １０１ 第１の磁石、 １０２ 第２の磁石、 １０３ 第３の磁石、 １０４ 第４の磁石、 １０５，１０６，１０７ スペーサ、 １１１、１２１，１３１，１４１、１８１，１９１ Ｎ極部、 １１２、１２２，１３２，１４２ １８２，１９２ Ｓ極部。

Claims (16)

1. 一方向に長い磁性体コアと、前記磁性体コアの周囲に巻かれたコイルとを有する発電素子部と、
   前記磁性体コアの長手方向の一端部に接触し、磁性体で構成された第１の誘導ヨークと、前記磁性体コアの前記長手方向の他端部に接触し、磁性体で構成された第２の誘導ヨークとを有する誘導ヨーク部と、
   前記発電素子部に対して前記長手方向に直交する方向に相対的に変位可能であって、その変位方向に第１の磁石と第２の磁石とを有する磁石部と
   を備え、
   前記第１の磁石は、前記長手方向にＮ極部とＳ極部とを有し、
   前記第２の磁石は、前記長手方向にＳ極部とＮ極部とを有し、
   前記変位方向において前記第１の磁石の前記Ｎ極部と前記第２の磁石の前記Ｓ極部とが対向し、前記第１の磁石の前記Ｓ極部と前記第２の磁石の前記Ｎ極部とが対向し、
   前記磁石部が前記発電素子部に対して第１の位置にあるときには、前記第１の磁石の前記Ｎ極部が前記第１の誘導ヨークに対向すると共に、前記第１の磁石の前記Ｓ極部が前記第２の誘導ヨークに対向し、
   前記磁石部が前記発電素子部に対して第２の位置にあるときには、前記第２の磁石の前記Ｓ極部が前記第１の誘導ヨークに対向すると共に、前記第２の磁石の前記Ｎ極部が前記第２の誘導ヨークに対向する
   ことを特徴とする発電モジュール。
2. 前記変位方向において前記第１の磁石と前記第２の磁石との間に、非磁性体で構成されたスペーサを備える
   ことを特徴とする請求項１に記載の発電モジュール。
3. 前記変位方向における前記スペーサの幅は、前記変位方向における前記第１の磁石の幅よりも広く、前記変位方向における前記第２の磁石の幅よりも広い
   ことを特徴とする請求項２に記載の発電モジュール。
4. 前記磁石部と前記誘導ヨーク部との最短距離は、前記変位方向における前記スペーサの幅よりも狭い
   ことを特徴とする請求項２または３に記載の発電モジュール。
5. 前記誘導ヨーク部の前記変位方向における少なくとも一方の側に、磁性体で構成された遮蔽ヨークを備える
   ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の発電モジュール。
6. 前記遮蔽ヨークは、前記長手方向において、前記第１の磁石の前記Ｎ極部と前記Ｓ極部とを合わせた長さ以上の長さを有する
   ことを特徴とする請求項５に記載の発電モジュール。
7. 前記誘導ヨーク部は、
   前記第１の誘導ヨークに対して前記磁石部の側に、第３の誘導ヨークを有し、
   前記第２の誘導ヨークに対して前記磁石部の側に、第４の誘導ヨークを有する
   ことを特徴とする請求項１から４までのいずれか１項に記載の発電モジュール。
8. 前記磁石部を前記変位方向に変位可能に保持する筐体部をさらに備え、
   前記発電素子部および前記誘導ヨーク部は、前記筐体部に対して固定されており、
   前記筐体部における前記磁石部の変位可能な距離が、前記変位方向における前記第１の磁石と前記第２の磁石との間隔の２倍以上である
   ことを特徴とする請求項１から７までのいずれか１項に記載の発電モジュール。
9. 前記磁石部を前記変位方向における一方の側に付勢するバネをさらに備える
   ことを特徴とする請求項１から８までのいずれか１項に記載の発電モジュール。
10. 前記第１の磁石および前記第２の磁石はいずれも、前記長手方向および前記変位方向の両方に直交する方向に磁化方向を有し、
    前記第１の誘導ヨークおよび前記第２の誘導ヨークは、前記磁石部に対して前記磁化方向の一方の側に配置されている
    ことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の発電モジュール。
11. 前記第１の磁石および前記第２の磁石はいずれも、前記長手方向に磁化方向を有し、
    前記誘導ヨーク部は、前記磁石部に対し、前記長手方向および前記変位方向の両方に直交する方向の一方の側に配置されている
    前記第１の誘導ヨークおよび前記第２の誘導ヨークは、前記磁石部に対して前記長手方向の一方の側に配置されている
    ことを特徴とする請求項１から９までのいずれか１項に記載の発電モジュール。
12. 前記磁石部は、前記変位方向に、さらに、第３の磁石および第４の磁石を有する
    ことを特徴とする請求項１から１１までのいずれか１項に記載の発電モジュール。
13. 前記発電素子部の前記コイルに接続され、前記発電素子部で発生したパルス電圧による電荷を蓄積する蓄電部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１から１２までのいずれか１項に記載の発電モジュール。
14. 前記発電素子部の前記コイルに接続され、前記発電素子部で発生したパルス電圧を整流する整流素子をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１から１３までのいずれか１項に記載の発電モジュール。
15. 前記整流素子に接続され、前記発電素子部で発生したパルス電圧を２次電池に出力する出力部をさらに備える
    ことを特徴とする請求項１４に記載の発電モジュール。
16. 前記発電素子部、前記磁石部および前記誘導ヨーク部を収容するハウジングを備え、
    前記ハウジングが、単１形、単２形、単３形、若しくは単４形の電池と同一の形状、またはボタン電池と同一の形状を有する
    ことを特徴とする請求項１から１５までのいずれか１項に記載の発電モジュール。

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