WO2011040284A1 - 電磁誘導型発電装置 - Google Patents
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- H02K35/02—Generators with reciprocating, oscillating or vibrating coil system, magnet, armature or other part of the magnetic circuit with moving magnets and stationary coil systems
Definitions
- the present invention relates to an electromagnetic induction power generator.
- an electromagnetic induction type power generation device having a relatively simple structure has been proposed as a power generation device that converts kinetic energy into electric energy.
- the manual storage battery shown in Patent Document 1 includes a casing in which a coil is wound around the outer periphery, and a permanent magnet that can freely move back and forth through the coil in the axial direction of the coil within the casing. By shaking the manual storage battery, the permanent magnet can reciprocate through the coil, and the magnetic flux across the coil can be changed to generate an alternating current.
- the vibration generator shown in Patent Document 2 is configured so that the so-called same-pole opposed magnets, in which the same poles of a plurality of magnets face each other and are integrated, are alternately reversed in the winding direction. Moreover, it becomes possible to generate electric power more efficiently by moving in the plurality of coils.
- the manual power storage battery shown in Patent Document 1 and the vibration generator shown in Patent Document 2 both generate electric power in the coil by the reciprocating movement of the permanent magnet in the case where the coil is formed on the outer periphery thereof.
- the electromotive force is inversely proportional to the square of the distance between the coil and the permanent magnet surface.
- metals such as neodymium and iron are used as permanent magnets. Since these materials are rusted and deteriorated when they come into contact with moisture, it is necessary to seal the case of the above-described manual storage battery or vibration generator.
- An object of the present invention is to provide an electromagnetic induction power generation device with high power generation efficiency that solves the above-described problems.
- an electromagnetic induction power generating device is a cylindrical first power unit formed of a nonmagnetic material, provided with movement restriction portions at both ends.
- the permanent magnet has a magnetization direction that is the same as the reciprocating direction, and the movable member is provided with a through hole that extends in the same direction as the reciprocating direction.
- the movable member is provided with a plurality of the through holes, and the first A rod-shaped guide member provided parallel to the longitudinal direction of the tubular member is provided in the inner space of the tubular member, and the guide member is inserted into at least one of the plurality of through holes, and the guide member is inserted therethrough. There is at least one through hole that is not present.
- the electromagnetic induction power generating device is an inner surface of the movement restricting portion, and the movable member serves as the movement restricting portion.
- An electronic component is arranged at a portion facing the through hole when approaching.
- an electromagnetic shock absorber is provided on the inner surface side of the movement restricting portion. It is characterized by.
- the electromagnetic induction power generating device of the invention according to claim 5 of the present invention is such that the permanent magnet of the movable member is composed of a homopolar facing magnet.
- the movable member has a size that is substantially the same cross section and substantially the same length as the through hole.
- a cylindrical second tubular member having a thickness, wherein the second tubular member is inserted into the through-hole, and the permanent magnet composed of the same-pole opposed magnet is formed by the cylindrical second member. It is fixed to the tubular member.
- the movable member in addition to the configuration of the fifth aspect of the present invention, includes a plurality of movable members extending in the same direction as the reciprocating direction. A through hole is provided, and a wire member wound across the plurality of through holes is provided.
- the through hole functions as a vent hole
- the magnet surface can be brought closer to the inner surface of the tubular member, and more efficient power generation can be performed.
- the through hole becomes a vent and the resistance of air due to movement can be reduced, high kinetic energy can be obtained.
- the movable member since the movable member reciprocates along the guide member, the movable member can stably reciprocate within the tubular member, and the movable member is less likely to be damaged. It becomes possible to generate power stably over a long period of time.
- FIG. 2 is a cross-sectional view in the direction of the arrows along the line A-A ′ of the electromagnetic induction power generating device of the first embodiment shown in FIG. 1. It is a vertical front view of the modification of the electromagnetic induction type generator of 1st Embodiment. It is a vertical front view of the electromagnetic induction type generator of 2nd Embodiment.
- FIG. 5 is a cross-sectional view in the direction of the arrows along line B-B ′ of the electromagnetic induction power generating device of the second embodiment shown in FIG. 4. It is a vertical front view of the electromagnetic induction type electric power generating apparatus of 3rd Embodiment.
- FIG. 2 is a cross-sectional view in the direction of the arrows along the line A-A ′ of the electromagnetic induction power generating device of the first embodiment shown in FIG. 1. It is a vertical front view of the modification of the electromagnetic induction type generator of 1st Embodiment. It is a vertical front view of the electromagnetic induction type generator of
- FIG. 7 is a cross-sectional view taken along the line C-C ′ of the electromagnetic induction power generating device of the third embodiment shown in FIG. 6. It is a vertical front view of the electromagnetic induction type generator of 4th Embodiment.
- FIG. 9 is a cross-sectional view in the direction of the arrows along the line D-D ′ of the electromagnetic induction power generating device according to the fourth embodiment shown in FIG. 8.
- the electromagnetic induction power generating device 1 is capable of moving freely in the longitudinal direction within the tubular member 2, the coil 3 wound around the outer surface of the tubular member 2, and the tubular member 2. It is comprised from the provided movable member 9 comprised with a permanent magnet.
- the tubular member 2 has a cylindrical shape and is made of acrylic resin.
- a space 2a is provided inside the tubular member 2 with its longitudinal end portion opened.
- Movement restricting portions 12 b and 12 c are attached to the tubular member 2 at open ends 2 b and 2 c in the longitudinal direction of the tubular member 2.
- the movement restricting portions 12b and 12c are provided so as to block the open end portions 2b and 2c so that the movable member 9 does not come out of the space 2a.
- flat members are provided as the movement restricting portions 12b and 12c, and the space 2a is completely sealed.
- the movement restricting portions 12b and 12c are made of acrylic resin.
- tubular member 2 was illustrated in the cylindrical shape, it is not limited to this shape, For example, polygonal cylinder shapes, such as an elliptic cylinder shape or a square cylinder, may be sufficient.
- material which comprises the tubular member 2 should just be non-magnetic materials other than an acrylic resin, and may be metals, such as copper, aluminum, or brass.
- Buffer bodies 17b and 17c having a substantially columnar shape are provided on the inner surfaces of the movement restricting portions 12b and 12c by being bonded to the tubular member 2 and the movement restricting portions 12b and 12c.
- the buffer bodies 17b and 17c are made of an elastic material, and examples of the material include isoprene rubber, nitrile rubber, or butadiene rubber.
- the coil 3 is wound and fixed on the outer peripheral surface of the tubular member 2 along the longitudinal direction of the tubular member 2. Both ends of the coil 3 are connected to the external wiring 20.
- a material of the coil 3 copper was used.
- the coil 3 is provided by being wound around a part of the outer surface of the tubular member 2 in the longitudinal direction. However, the coil 3 is disposed on the outer surface of the entire region of the tubular member 2 in the longitudinal direction. It may be provided over.
- the movable member 9 is a permanent magnet having a cylindrical shape.
- the direction of magnetization of the permanent magnet constituting the movable member 9 is the same as the direction of movement.
- the movable member 9 is formed so that the shape and size of the cross section in the direction orthogonal to the longitudinal direction is substantially the same as the space 2a of the tubular member 2, and freely moves only in the longitudinal direction of the space 2a. .
- the shape of the movable member 9 is exemplified by a cylindrical shape, it is not limited to this shape. However, it is desirable that the movable member 9 has the same cross-sectional shape as the space 2 a inside the tubular member 2.
- a through hole 15 extending in the moving direction is provided on a line connecting the centers of the left and right side surfaces of the movable member 9.
- the through hole 15 has a circular cross-sectional shape. In the present embodiment, only one through hole 15 is provided, but the number is not limited, and a plurality of through holes 15 may be provided.
- the electromagnetic induction power generating device 1 of the present embodiment is vibrated in the longitudinal direction of the tubular member 2.
- the force applied to the electromagnetic induction power generation device 1 due to the vibration is transmitted as kinetic energy of the movable member 9.
- the movable member 9 reciprocates in the longitudinal direction in the space 2a at a speed given by a total force obtained from the applied force, the frictional force with the tubular member 2, and the resistance force from the gas. Enter and exit the space covered by 3.
- the magnetic flux lines generated by the movable member 9 cross the coil 3, and an induced current is generated in the coil 3 at that time.
- the movable member 9 can generate alternating current by repeatedly entering and exiting the space in the coil 3.
- the movable member 9 since the movable member 9 includes the through hole 15, when the power generation process as described above is performed, the through hole 15 becomes a vent hole, and air resistance due to movement is reduced. Since it can be reduced, high kinetic energy can be obtained. This is particularly effective when the movable member 9 is in a closed space such as the tubular member 2 as in this embodiment. Moreover, since the through-hole 15 functions as a vent hole, it is not necessary to make a space between the surface of the permanent magnet constituting the movable member 9 and the tubular member 2. For this reason, it becomes possible to bring the surface of the permanent magnet constituting the movable member 9 closer to the inner surface of the tubular member 2, and more efficient power generation can be performed. Further, since the elastic buffer bodies 17b and 17c are provided at both ends of the tubular member 2, it is possible to prevent damage due to a direct collision between the movable member 9 and the movement restricting portions 12b and 12c.
- the electromagnetic induction type power generating device of this embodiment is a storage battery in the part which faces the said through-hole 15 of the movable member 9 of the inner surface of the movement control part 12c like the electromagnetic induction type power generating device 50 shown in FIG. 21 can be attached.
- the wiring 20 connected to the coil 3 is connected to the storage battery 21 through a charging circuit (not shown) through a hole provided in the movement restriction unit 12c (not shown), and is provided from the storage battery 21 to the movement restriction unit 12c (not shown). Electric power is supplied to the external wiring 22 through the formed hole.
- the buffer body 17c attached to the movement restricting portion 12c to which the storage battery 21 is attached is a buffer body 57c having a shape in which a hole is provided in a part to which the storage battery 21 is attached, as shown in FIG. Also good. Since a storage battery is not attached to the inner surface of the movement restricting portion 12b, a buffer body 57b having the same configuration as the buffer body 17c is provided. Moreover, it is also possible to provide other electronic components instead of the storage battery 21. Moreover, you may attach the said electronic component not only to the inner surface of the movement control part 12c but to the inner surface of the movement control part 12b.
- the electromagnetic induction power generating device 100 has a tubular member 2, a coil 3 wound around the outer surface of the tubular member 2, and the tubular member 2 can be freely moved in the longitudinal direction.
- a movable member 109 having a plurality of through holes extending in the moving direction, and a guide member 105 inserted through one of the plurality of through holes.
- the point that there are a plurality of through holes and the point that the guide member 105 is provided are different. The following description will be made only on points that are different from the first embodiment, and the same points as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
- the movable member 109 has the same material and shape as the movable member 9 of the first embodiment, and is provided in the space 2 a in the tubular member 2.
- Three through holes 115a, 115b, and 115c extending in the moving direction are provided on a line connecting the centers of the left and right side surfaces of the movable member 109.
- Each through-hole has a circular cross-sectional shape. In the present embodiment, three through holes are provided, but the number is not limited, and a plurality of through holes may be used.
- the guide member 105 has a cylindrical shape formed of aluminum, and is inserted into a through hole 115 a provided in the movable member 109.
- the movable member 109 is movable along the guide member 105. Both ends of the guide member 105 are fixed at the center positions of the movement restricting portions 12b and 12c.
- the material of the guide member 105 is not limited to aluminum, and may be a metal such as copper or brass or a resin such as an acrylic resin as long as it is a non-magnetic material.
- the shape of the guide member 105 is not limited to a cylindrical shape, and may be an elliptical column shape or a polygonal column shape, but the shape of the cross section is substantially the same as the through-hole 115a that is inserted. It is desirable.
- the guide member 105 should just be penetrated in one of them. Moreover, although it is good also as a structure by which the some guide member is each penetrated by the some through-hole, there must be at least one through-hole which the guide member is not penetrated. Moreover, although the magnitude
- Buffer bodies 117b and 117c having a substantially cylindrical shape and having a hole at the center thereof are bonded to the inner surfaces of the movement restricting portions 12b and 12c.
- a guide member 105 is inserted through the hole of each buffer body.
- the buffer bodies 117b and 117c are formed of an elastic material, and examples of the material include isobrene rubber, nitrile rubber, and butadiene rubber.
- the operation of the electromagnetic induction power generating device 100 of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
- the movable member 109 reciprocates along the guide member 105. Therefore, the movable member 109 is stably stabilized in the tubular member 2. It is possible to reciprocate the inside, and the movable member 109 is less likely to be damaged. Therefore, stable power generation can be performed over a long period of time.
- the through-holes 115b and 115c through which the guide member 105 is not inserted serve as vent holes and the resistance of air due to movement can be reduced, high kinetic energy can be obtained.
- the electromagnetic induction power generating device 200 of the third embodiment is freely movable in the longitudinal direction in the tubular member 2, the coil 3 wound around the outer surface of the tubular member 2, and the tubular member 2. It is comprised from the movable member 209 which has the through-hole extended in the moving direction comprised with the permanent magnet provided in the inside.
- the configuration of the movable member 209 is different. The following description will be made only on points that are different from the first embodiment, and the same points as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted. *
- the movable member 209 is configured as a same-pole opposed magnet in which two permanent magnets 219a and 219b that are cylindrical and magnetized in the longitudinal direction are fixed so that the same poles face each other.
- the movable member 209 is formed in substantially the same size in the cross-sectional direction with respect to the space 2a in the tubular member 2, and moves freely only in the longitudinal direction of the space 2a.
- a through hole 215 extending in the moving direction is provided on a line connecting the centers of the left and right side surfaces of the movable member 209.
- the through hole 215 has a circular cross-sectional shape.
- a tubular member 202 is provided fixed to the inner surface of the through hole 215.
- the operation of the electromagnetic induction power generating device 200 of this embodiment is the same as that of the first embodiment.
- the movable member 209 is a homopolar facing magnet, the maximum value of the magnetic flux density across the coil is higher than when a normal permanent magnet is used as the movable member. For this reason, the Lorentz force applied to the free electrons constituting the coil is increased, and as a result, a large electromotive voltage can be obtained.
- the movable member 209 which is a homopolar opposing magnet, is fixed by inserting the tubular member 202 through the through hole 215, the two permanent magnets 219a and 219b are repelled on the surface where the same polarity is opposed. It becomes possible to reduce the possibility of breakage by combining, and stable power generation can be performed over a long period of time.
- the tubular member 202 corresponds to the second tubular member of the present invention.
- the electromagnetic induction power generating device 300 of the fourth embodiment is freely movable in the longitudinal direction in the tubular member 2, the coil 3 wound around the outer surface of the tubular member 2, and the tubular member 2. It is comprised from the movable member 309 which has two through-holes which are comprised in the moving direction comprised with the permanent magnet which can move to.
- the configuration of the movable member 309 is different. The following description will be made only on points that are different from the first embodiment, and the same points as those in the first embodiment will be denoted by the same reference numerals and description thereof will be omitted.
- the movable member 309 is configured as a same-pole opposed magnet in which two permanent magnets 319a and 319b that are cylindrical and magnetized in the longitudinal direction are fixed so that the same poles face each other.
- the movable member 309 is formed so that the shape and size of the cross section in the direction orthogonal to the longitudinal direction are substantially the same, and can move freely only in the longitudinal direction of the space 2a.
- the through holes 315a and 315b have a circular cross-sectional shape.
- the through hole 315a and the through hole 315b are provided with a wire member 325 that is inserted through these through holes and wound around the two through holes 315a and 315b.
- the wire member 325 may be a non-magnetic material, and in this embodiment, a resin thread is used.
- the operation of the electromagnetic induction power generating apparatus 300 of this example is the same as that of the first embodiment.
- the movable member 309 is a homopolar facing magnet, the density of magnetic flux generated is higher than that in the case where a normal permanent magnet is used as the movable member, as in the third embodiment. For this reason, the electromotive voltage generated when passing through the space in the coil 3 is also increased, and it is possible to generate power more efficiently.
- the wire member 325 wound around the two through holes 315a and 315b the two permanent magnets 319a and 319b are more firmly fixed. As a result, it is possible to reduce the possibility of breakage due to repulsion on the surfaces facing the same pole, and stable power generation can be performed over a long period of time.
- Electromagnetic induction type generator 2 Tubular member 3 Coil 9 Movable member 12b, 12c Movement control part 15 Through-hole 17b, 17c Buffer 20 Wiring 50 Electromagnetic induction generator 100 Electromagnetic induction generator 105 guide member of 2nd Embodiment 109 Movable members 117b and 117c Buffer 200 200 Electromagnetic induction power generator 202 of the third embodiment Tubular member 209 Movable member 215 Through hole 219a and 219b Permanent magnet 300 Electromagnetic induction power generator 309 of the fourth embodiment Movable members 315a and 315b Through hole 319a, 319b Permanent magnet 325 Wire member
Landscapes
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Abstract
発電効率の高い電磁誘導型発電装置を提供することを目的とする。本発明の電磁誘導型発電装置は、非磁性体にて形成される筒状の第１の管状部材と、前記第１の管状部材の外面に巻回されて構成されたコイルと、前記第１の管状部材内部空間の長手方向に往復移動可能に設けられた筒状の永久磁石を含む可動部材とから構成され、前記永久磁石の磁化方向は、往復移動する方向と同一方向であり、前記可動部材には、往復移動する方向と同一方向に延びる貫通孔が設けられている。
Description
本発明は、電磁誘導型発電装置に関する。
従来、運動エネルギーを電気エネルギーに変換する発電装置として、構造が比較的簡単な、電磁誘導型の発電装置が提案されている。
特許文献１で示されている手動蓄電電池は、外周にコイルを巻回した筐体と、筐体内にてコイル軸線方向にコイルを貫通して進退往復運動自在な永久磁石とを備えており、この手動蓄電電池を振ることで当該永久磁石がコイルを貫通して往復運動し、その際にコイルを横切る磁束が変化して交番電流を発生させることができる。
また、特許文献２で示されている振動発電機は、複数の磁石の同極同士を対向させて一体化させた、いわゆる同極対向磁石を、交互に巻き方向が逆となるように構成された複数のコイル中にて移動させることで、より効率よく発電することが可能となる。
特許文献１で示される手動蓄電電池や特許文献２で示される振動発電機は、いずれもコイルがその外周に形成されているケース中を永久磁石が往復移動することによってコイルに電力を発生させるものであり、その起電圧はコイルと永久磁石表面との間の距離の二乗に反比例する。
永久磁石としては、主として、ネオジム、鉄等の金属が用いられる。これらの物質は、水分と接触することでさびて劣化してしまうため、上述したような手動蓄電電池又は振動発電機のケースは密閉する必要がある。
また、永久磁石表面とコイル間の距離が近い方が起電力は高いが、この距離を狭めると、外部からの塵等の侵入により破損するリスクが高まるため、やはりケースを密閉する必要が生じる。
しかし、密閉されているケース中にて磁石等の固体を移動させるためには、その固体周囲とケースとの間に空気の抜け道として一定の空間を空ける必要がある。その結果、コイルと磁石表面との距離が離れてしまい、発生することのできる電力が低くなってしまっていた。
本発明は、上述した課題を解決した、発電効率の高い電磁誘導型発電装置を提供することを目的とする。
上記目的を達成するために、本発明の請求項１に係る発明の電磁誘導型発電装置は、両端に移動規制部が設けられている、非磁性体にて形成される筒状の第１の管状部材と、前記第１の管状部材の外面に巻回されて構成されたコイルと、前記第１の管状部材内部空間に、その長手方向に往復移動可能に設けられた筒状の永久磁石を含む可動部材とを備え、前記永久磁石の磁化方向は、往復移動する方向と同一方向であり、前記可動部材には、往復移動する方向と同一方向に延びる貫通孔が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の請求項２に係る発明の電磁誘導型発電装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記可動部材には前記貫通孔が複数設けられており、前記第１の管状部材の内部空間に、その長手方向と平行に設けられた棒状のガイド部材を備え、前記ガイド部材は前記複数の貫通孔の少なくとも１つに挿通されており、かつ前記ガイド部材が挿通されていない前記貫通孔が少なくとも１つあることを特徴とする。
また、本発明の請求項３に係る発明の電磁誘導型発電装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記移動規制部の内面であって、前記可動部材が前記移動規制部に近接した際の前記貫通孔と面する部位に電子部品が配置されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項４に係る発明の電磁誘導型発電装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記移動規制部の内面側には、弾力性のある緩衝体が設けられていることを特徴とする。
また、本発明の請求項５に係る発明の電磁誘導型発電装置は、請求項１に記載の発明の構成に加え、前記可動部材の永久磁石は、同極対向磁石で構成されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項６に係る発明の電磁誘導型発電装置は、請求項５の記載の発明の構成に加え、前記可動部材は、前記貫通孔と略同一断面、及び略同一長の大きさを有する筒状の第２の管状部材をさらに有し、前記第２の管状部材は、前記貫通孔に挿入され、前記同極対向磁石で構成される永久磁石が、前記筒状の第２の管状部材に固定されていることを特徴とする。
また、本発明の請求項７に係る発明の電磁誘導型発電装置は、請求項５又は６に記載の発明の構成に加え、前記可動部材には、往復移動する方向と同一方向に延びる複数の貫通孔が設けられ、前記複数の貫通孔にまたがって巻回されたワイヤ部材を設けたことを特徴とする
請求項１に係る発明によると、貫通孔が通気口として機能するため、磁石表面を、管状部材内面に一層近付けることが可能となり、より効率のよい発電を行うことが可能となる。また、貫通孔が通気口となり、移動による空気の抵抗を減少できるため、高い運動エネルギーが得られる。
請求項２に係る発明によると、可動部材がガイド部材に沿って往復移動するため、可動部材が安定して管状部材内を往復移動することが可能となり、可動部材の破損が生じにくくなるため、長期間に渡って安定した発電を行うことが可能となる。
請求項３に係る発明によると、当該電磁誘導型発電装置を用いた装置をより小型化することが可能となる。
請求項４に係る発明によると、可動部材に含まれる永久磁石の破損を防止することができる。
請求項５に係る発明によると、通常の永久磁石に比べ、同極対向磁石が発する磁束の密度が高いため、コイルにて発生する電気量も多くなり、より効率よく発電を行うことが可能となる。
請求項６に係る発明によると、同極対向磁石が、同極が対向している面にて反発しあうことにより破損する可能性を低減することが可能となり、長期間に渡って安定した発電を行うことが可能となる。
請求項７に係る発明によると、同極対向磁石が、同極が対向している面にて反発しあうことにより破損する可能性を低減することが可能となり、長期間に渡って安定した発電を行うことが可能となる。
＜第１実施形態＞
以下、本発明の電磁誘導型発電装置について、図面を参照して説明する。なお、以降の説明では、図面上側を上方、その反対方向を下方と定義して説明する。
以下、本発明の電磁誘導型発電装置について、図面を参照して説明する。なお、以降の説明では、図面上側を上方、その反対方向を下方と定義して説明する。
電磁誘導型発電装置１は、図１及び図２に示す通り、管状部材２と、管状部材２の外面に巻回されているコイル３と、管状部材２内を長手方向に自在に移動可能に設けられた、永久磁石にて構成される可動部材９とから構成されている。
管状部材２は、円柱形状であり、アクリル樹脂によって構成されている。その内部には空間２ａが管状部材２の長手方向端部が開放されて設けられている。管状部材２の長手方向の開放端部２ｂ、２ｃには、移動規制部１２ｂ、１２ｃが管状部材２に接着されて設けられている。移動規制部１２ｂ、１２ｃは、空間２ａから可動部材９が出ないように、開放端部２ｂ、２ｃを塞ぐように設けられている。図１、及び図２の例では、移動規制部１２ｂ、１２ｃとして平板状の部材が設けられており、空間２ａは完全に密閉されている。移動規制部１２ｂ、１２ｃはアクリル樹脂にて構成されている。
なお、本実施形態では、管状部材２は円筒形状にて例示したが、この形状には限定されず、例えば、楕円筒形状、又は四角筒等の多角筒形状であってもよい。また、管状部材２を構成する材質は、アクリル樹脂以外でも、非磁性体であればよく、銅、アルミニウム、又は真鍮等の金属であってもよい。
移動規制部１２ｂ、１２ｃの内面には略円柱形状を有する緩衝体１７ｂ、１７ｃが管状部材２、及び移動規制部１２ｂ、１２ｃに接着されて設けられている。緩衝体１７ｂ、１７ｃは、弾力性のある物質により形成されており、その材質の例としては、イソプレンゴム、ニトリルゴム、又はブタジエンゴム等が挙げられる。
コイル３は、管状部材２の外周面に、管状部材２の長手方向に沿って巻回固定されている。コイル３の両端は、外部配線２０に接続している。コイル３の材質としては、銅を使用した。なお、本実施形態では、コイル３は長手方向において管状部材２の一部の外面に巻回されて設けられている例を示したが、コイル３が長手方向において管状部材２の全領域の外面にわたって設けられていてもよい。
可動部材９は、円柱形状をしている永久磁石である。可動部材９を構成する永久磁石の磁化方向は、その移動方向と同一方向である。可動部材９は、長手方向と直交する方向の横断面の形状及び大きさが、管状部材２の空間２ａとほぼ同じになるように形成されており、空間２ａの長手方向にのみ自在に移動する。
なお、可動部材９の形状は円柱形状にて例示したが、この形状には限定されない。ただし、可動部材９は、管状部材２内部の空間２ａと同じ横断面形状を有することが望ましい。
また、可動部材９の左右両側面の中心を結ぶ線上には、移動方向に延びる貫通孔１５が設けられている。貫通孔１５は円形の横断面形状を有している。本実施形態では貫通孔１５は１つだけ設けられているが、その数に限定はなく、複数設けられていてもよい。
次に、本実施形態の電磁誘導型発電装置１の動作を説明する。まず、本実施形態の電磁誘導型発電装置１を管状部材２の長手方向に振動させる。振動させたことにより電磁誘導型発電装置１に加えられた力は、可動部材９の運動エネルギーとして伝達される。可動部材９は、加えられた力、管状部材２との摩擦力、及び気体からの抵抗力などから得られる総合的な力によって与えられる速度で、空間２ａ内を長手方向に往復移動し、コイル３に覆われた空間に対して出入りする。コイル３内の空間を通過する際に、可動部材９が発する磁束線がコイル３を横切り、その際に誘導電流がコイル３に発生する。可動部材９が、コイル３内の空間に対する出入りを繰り返すことで、交番電流を発電することができる。
本実施形態の電磁誘導型発電装置１は、可動部材９が貫通孔１５を備えることから、上述したような発電プロセスを実施する際に、貫通孔１５が通気口となり、移動による空気の抵抗を減少できるため、高い運動エネルギーが得られる。これは本実施形態のように可動部材９が管状部材２のような閉じた空間にある場合には特に有効である。また、貫通孔１５が通気口として機能するため、可動部材９を構成する永久磁石表面と管状部材２との間の空間を空ける必要がなくなる。このため、可動部材９を構成する永久磁石表面を管状部材２内面に一層近付けることが可能となり、より効率のよい発電を行うことが可能となる。また、管状部材２の両端部に弾力性のある緩衝体１７ｂ、１７ｃが設けられていることにより、可動部材９と移動規制部１２ｂ、１２ｃとの直接の衝突による破損を防止することができる。
なお、本実施形態の電磁誘導型発電装置は、図３に示す電磁誘導型発電装置５０のように、移動規制部１２ｃの内面の、可動部材９の前記貫通孔１５と面する部位に、蓄電池２１を取り付けることが可能である。この場合、コイル３と接続されている配線２０は、図示されない充電回路を介し、図示されない移動規制部１２ｃに設けられた孔を通じて蓄電池２１に接続され、蓄電池２１から図示されない移動規制部１２ｃに設けられた孔を通じて外部配線２２へ電力が供給される。この構成をとることにより、本実施形態の発電装置を用いた装置の小型化を図ることが可能となる。なお、蓄電池２１を取り付けた移動規制部１２ｃに取り付けられている緩衝体１７ｃは、図３に示す通り、蓄電池２１が取り付けられている部位に孔が設けられている形状の緩衝体５７ｃであってもよい。移動規制部１２ｂの内面には、蓄電池が取り付けられないため、緩衝体１７ｃと同様な構成の緩衝体５７ｂが設けられている。また、蓄電池２１の代わりに、他の電子部品を設けることも可能である。また、前記電子部品を移動規制部１２ｃの内面だけでなく、移動規制部１２ｂの内面にも取り付けてよい。
＜第２実施形態＞
次に、本発明の第２実施形態の電磁誘導型発電装置について、図面を参照して説明する。
次に、本発明の第２実施形態の電磁誘導型発電装置について、図面を参照して説明する。
第２実施形態の電磁誘導型発電装置１００は図４及び図５に示す通り、管状部材２と、管状部材２の外面に巻回されているコイル３と、管状部材２内を長手方向に自在に移動可能に設けられた、永久磁石にて構成される、移動方向に延びる複数の貫通孔を有する可動部材１０９と、前記複数の貫通孔の１つに挿通されているガイド部材１０５とから構成されている。第１実施形態の電磁誘導型発電装置１と比べ、貫通孔が複数である点とガイド部材１０５が設けられている点とが異なっている。以降の説明は、第１実施形態と異なる点についてのみ行い、第１実施形態と同様の点については、同様の符号を付し、説明を省略する。
可動部材１０９は、第１実施形態の可動部材９と同様の材質、形状であり、管状部材２内の空間２ａに設けられている。可動部材１０９の左右両側面の中心を結ぶ線上には、移動方向に延びる３つの貫通孔１１５ａ、１１５ｂ、１１５ｃが設けられている。各貫通孔は円形の横断面形状を有している。なお、本実施形態では貫通孔は３つ設けられているが、その数には限定されず、複数であればよい。
ガイド部材１０５は、アルミニウムによって形成された円柱形状をしており、可動部材１０９に設けられている貫通孔１１５ａに挿通されている。可動部材１０９は、ガイド部材１０５に沿って移動可能である。ガイド部材１０５の両端は、移動規制部１２ｂ、１２ｃの中心位置に固定されている。ガイド部材１０５の材質は、アルミニウムに限定されず、非磁性体であれば、銅又は真鍮等の金属でも、アクリル樹脂等の樹脂であってもよい。なお、ガイド部材１０５の形状は円柱形状には限定されず、楕円柱形状、又は多角柱形状であってもよいが、その横断面の形状は、挿通されている貫通孔１１５ａと略同一であることが望ましい。
なお、可動部材１０９に貫通孔が複数設けられている場合は、ガイド部材１０５はそのうちの１つに挿通されていればよい。また複数のガイド部材が複数の貫通孔にそれぞれ挿通されている構成としてもよいが、ガイド部材が挿通されていない貫通孔が少なくとも１つなければならない。また、貫通孔１１５ａと、貫通孔１１５ｂ、１１５ｃとの大きさが異なっているが、同一であってもよい。
移動規制部１２ｂ、１２ｃの内面には、略円柱形状でその中心部に孔が設けられている緩衝体１１７ｂ、１１７ｃが、接着される。各緩衝体の孔にガイド部材１０５が挿通されて設けられている。緩衝体１１７ｂ、１１７ｃは、弾力性のある物質により形成されており、その材質の例としては、イソブレンゴム、ニトリルゴム、又はブタジエンゴムが挙げられる。
本実施形態の電磁誘導型発電装置１００の動作は、第１実施形態と同様である。ただし、貫通孔が３つ設けられ、貫通孔１１５ａにガイド部材１０５が挿通されていることにより、可動部材１０９がガイド部材１０５に沿って往復移動するため、可動部材１０９が安定して管状部材２内を往復移動することが可能となり、可動部材１０９の破損が生じにくくなるため、長期間に渡って安定した発電を行うことが可能となる。また、ガイド部材１０５が挿通されていない貫通孔１１５ｂ、１１５ｃが通気口として移動による空気の抵抗を減少させることができるため、高い運動エネルギーが得られる。
＜第３実施形態＞
次に、本発明の第３実施形態の電磁誘導型発電装置について、図面を参照して説明する。
次に、本発明の第３実施形態の電磁誘導型発電装置について、図面を参照して説明する。
第３実施形態の電磁誘導型発電装置２００は図６及び図７に示す通り、管状部材２と、管状部材２の外面に巻回されているコイル３と、管状部材２内を長手方向に自在に移動可能に設けられた、永久磁石にて構成される、移動方向に延びる貫通孔を有する可動部材２０９とから構成されている。第１実施形態の電磁誘導型発電装置１と比べ、可動部材２０９の構成が異なっている。以降の説明は、第１実施形態と異なる点についてのみ行い、第１実施形態と同様の点については、同様の符号を付し、説明を省略する。
可動部材２０９は、円柱形状であり長手方向に磁化されている２つの永久磁石２１９ａ、２１９ｂを同極が対向するようにして固定した、同極対向磁石として構成されている。可動部材２０９は、管状部材２内の空間２ａに対して、断面方向の大きさをほぼ同じに形成されており、空間２ａの長手方向にのみ自在に移動する。
また、可動部材２０９の左右両側面の中心を結ぶ線上には、移動方向に延びる貫通孔２１５が設けられている。貫通孔２１５は円形の横断面形状を有している。
貫通孔２１５内には、管状部材２０２が、貫通孔２１５内面に固定されて設けられている。
本実施形態の電磁誘導型発電装置２００の動作は、第１実施形態と同様である。ただし、可動部材２０９が同極対向磁石であることにより、通常の永久磁石を可動部材とした場合に比べて、コイルを横切る磁束密度の最大値が高くなる。このため、コイルを構成する自由電子に加わるローレンツ力が大きくなり、その結果、大きな起電圧を得ることが可能になる。また、同極対向磁石である可動部材２０９が貫通孔２１５に管状部材２０２を挿通して固定されていることにより、２つの永久磁石２１９ａ、２１９ｂが、同極が対向している面にて反発しあうことにより破損する可能性を低減することが可能となり、長期間に渡って安定した発電を行うことが可能となる。
なお、管状部材２０２が本発明の第２の管状部材に相当する。
＜第４実施形態＞
次に、本発明の第４実施形態の電磁誘導型発電装置について、図面を参照して説明する。
次に、本発明の第４実施形態の電磁誘導型発電装置について、図面を参照して説明する。
第４実施形態の電磁誘導型発電装置３００は図８及び図９に示す通り、管状部材２と、管状部材２の外面に巻回されているコイル３と、管状部材２内を長手方向に自在に移動することのできる、永久磁石にて構成される、移動方向に延びる２つの貫通孔を有する可動部材３０９とから構成されている。第１実施形態の電磁誘導型発電装置１と比べ、可動部材３０９の構成が異なっている。以降の説明は、第１実施形態と異なる点についてのみ行い、第１実施形態と同様の点については、同様の符号を付し、説明を省略する。
可動部材３０９は、円柱形状であり長手方向に磁化されている２つの永久磁石３１９ａ、３１９ｂを同極が対向するようにして固定した、同極対向磁石として構成されている。可動部材３０９は、長手方向と直交する方向の横断面の形状及び大きさがほぼ同じになるように形成されており、空間２ａの長手方向にのみ自在に移動する。
また、可動部材３０９の左右両側面を結ぶ軸線上には、移動方向に延びる２つの貫通孔３１５ａ、３１５ｂが設けられている。貫通孔３１５ａ、３１５ｂは円形の横断面形状を有している。
貫通孔３１５ａ及び貫通孔３１５ｂには、これらの貫通孔に挿通した上で、これら２つの貫通孔３１５ａ、３１５ｂにまたがって巻回されたワイヤ部材３２５が設けられている。ワイヤ部材３２５は非磁性体であればよく、本実施形態では、樹脂糸を使用した。
本実施例の電磁誘導型発電装置３００の動作は、第１実施形態と同様である。ただし、可動部材３０９が同極対向磁石であることにより、第３実施形態と同様に、通常の永久磁石を可動部材とした場合に比べて発生する磁束の密度が高くなる。このため、コイル３内の空間を通過した際に発生する起電圧も高くなり、より効率よく発電を行うことが可能となる。また、２つの貫通孔３１５ａ、３１５ｂにまたがって巻回されているワイヤ部材３２５が設けられていることにより、２つの永久磁石３１９ａ、３１９ｂがより強固に固定される。このことにより、同極が対向している面にて反発しあうことにより破損する可能性を低減することが可能となり、長期間に渡って安定した発電を行うことが可能となる。
１ 電磁誘導型発電装置
２ 管状部材
３ コイル
９ 可動部材
１２ｂ、１２ｃ 移動規制部
１５ 貫通孔
１７ｂ、１７ｃ 緩衝体
２０ 配線
５０ 電磁誘導型発電装置
１００ 第２実施形態の電磁誘導型発電装置
１０５ ガイド部材
１０９ 可動部材
１１７ｂ、１１７ｃ 緩衝体
２００ 第３実施形態の電磁誘導型発電装置
２０２ 管状部材
２０９ 可動部材
２１５ 貫通孔
２１９ａ、２１９ｂ 永久磁石
３００ 第４実施形態の電磁誘導型発電装置
３０９ 可動部材
３１５ａ、３１５ｂ 貫通孔
３１９ａ、３１９ｂ 永久磁石
３２５ ワイヤ部材
２ 管状部材
３ コイル
９ 可動部材
１２ｂ、１２ｃ 移動規制部
１５ 貫通孔
１７ｂ、１７ｃ 緩衝体
２０ 配線
５０ 電磁誘導型発電装置
１００ 第２実施形態の電磁誘導型発電装置
１０５ ガイド部材
１０９ 可動部材
１１７ｂ、１１７ｃ 緩衝体
２００ 第３実施形態の電磁誘導型発電装置
２０２ 管状部材
２０９ 可動部材
２１５ 貫通孔
２１９ａ、２１９ｂ 永久磁石
３００ 第４実施形態の電磁誘導型発電装置
３０９ 可動部材
３１５ａ、３１５ｂ 貫通孔
３１９ａ、３１９ｂ 永久磁石
３２５ ワイヤ部材
Claims (7)
- 両端に移動規制部が設けられている、非磁性体にて形成される筒状の第１の管状部材と、
前記第１の管状部材の外面に巻回されて構成されたコイルと、
前記第１の管状部材内部空間に、その長手方向に往復移動可能に設けられた筒状の永久磁石を含む可動部材と
を備え、
前記永久磁石の磁化方向は、往復移動する方向と同一方向であり、
前記可動部材には、往復移動する方向と同一方向に延びる貫通孔が設けられていることを特徴とする電磁誘導型発電装置。 - 前記可動部材には前記貫通孔が複数設けられており、
前記第１の管状部材の内部空間に、その長手方向と平行に設けられた棒状のガイド部材を備え、
前記ガイド部材は前記複数の貫通孔の少なくとも１つに挿通されており、
かつ前記ガイド部材が挿通されていない前記貫通孔が少なくとも１つあることを特徴とする、請求項１に記載の電磁誘導型発電装置。 - 前記移動規制部の内面であって、前記可動部材が前記移動規制部に近接した際の前記貫通孔と面する部位に電子部品が配置されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導型発電装置。
- 前記移動規制部の内面側には、弾力性のある緩衝体が設けられていることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導型発電装置。
- 前記可動部材の永久磁石は、同極対向磁石で構成されていることを特徴とする請求項１に記載の電磁誘導型発電装置。
- 前記可動部材は、前記貫通孔と略同一断面、及び略同一長の大きさを有する筒状の第２の管状部材をさらに有し、
前記第２の管状部材は、前記貫通孔に挿入され、
前記同極対向磁石で構成される永久磁石が、前記筒状の第２の管状部材に固定されていることを特徴とする請求項５に記載の電磁誘導型発電装置。 - 前記可動部材には、往復移動する方向と同一方向に延びる複数の貫通孔が設けられ、
前記複数の貫通孔にまたがって巻回されたワイヤ部材を設けたことを特徴とする請求項５又は６に記載の電磁誘導型発電装置。
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2009
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2010
- 2010-09-21 WO PCT/JP2010/066306 patent/WO2011040284A1/ja active Application Filing
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