WO2024085196A1

WO2024085196A1 - 発電機

Info

Publication number: WO2024085196A1
Application number: PCT/JP2023/037739
Authority: WO
Inventors: 高良林
Original assignee: ヤマウチ株式会社
Priority date: 2022-10-21
Filing date: 2023-10-18
Publication date: 2024-04-25

Abstract

発電機１００は、筒状部材１０と、第１磁石１２と、コイル１４ａ，１４ｂと、第２磁石１６とを備えている。第１磁石１２は、筒状部材１０に固定されている。コイル１４ａ，１４ｂは、筒状部材１０の外側表面に沿って固定されている。第２磁石１６は、筒状部材１０の軸方向Ｘから見て、第１磁石１２よりも筒状部材１０の径方向における内側に位置するように、筒状部材１０の空洞部２０ａに配置されている。

Description

発電機

　本発明は、発電機に関する。

　従来、運動エネルギーを電気エネルギーに変換することができる種々の発電機が提案されている。例えば、特許文献１に開示された発電装置は、筒状部材と、筒状部材の外周に配置されたコイルと、筒状部材の内部空間に配置された第１マグネットと、筒状部材の外部に配置される第２マグネットと、筒状部材および第２マグネットのうちの一方を、他方に対して相対移動させる作動部とを備えている。

　特許文献１に開示された発電装置では、作動部によって筒状部材および第２マグネットのうちの一方を他方に対して相対移動させることによって、筒状部材内の第１マグネットが、第２マグネットとの間に発生する反発磁力によって、コイルの内部空間を勢いよく通過する。これにより、コイルに電流が流れる。すなわち、発電が行われる。

　上記のような発電機は、電子機器を操作する遠隔操作装置等の種々の装置に組み込まれて利用される。

特開２０２１－２７６３３号公報

　ところで、発電機が組み込まれる装置の小型化のためには、発電機自体の小型化が求められる。この点について、特許文献１の発電装置は、シンプルな構造を有しているので、小型化に適していると考えられる。

　一方で、特許文献１の発電装置では、筒状部材および第２マグネットのうちの一方を他方に対して相対移動させる必要があるので、第２マグネットを、筒状部材とは別の部材に取り付ける必要がある。例えば、特許文献１の図１に記載された発電装置では、筒状部材等の主要な構成部品を収容する筐体の内周面に、リング状の第２マグネットが固定されている。この場合、第２マグネットを配置するために、筒状部材の径方向（筒軸方向に直交する方向）にある程度の寸法が必要になる。

　そこで、本発明は、小型の発電機を提供することを目的としている。

　本発明は、下記の発電機を要旨とする。

（１）空洞部を有する筒状部材と、
　前記筒状部材に固定された第１磁石と、
　前記筒状部材の外側表面に沿って固定されたコイルと、
　前記筒状部材の軸方向から見て、前記第１磁石よりも前記筒状部材の径方向における内側に位置するように前記空洞部に配置され、かつ前記軸方向に移動可能な、前記軸方向に磁化された第２磁石と、
を備える、発電機。

（２）前記第１磁石は、リング形状である、上記（１）に記載の発電機。

（３）前記第１磁石と前記コイルとは、前記軸方向において異なる位置に設けられる、上記（１）または（２）に記載の発電機。

（４）前記コイルに対して前記第２磁石を前記軸方向に移動させる駆動部をさらに備える、上記（１）から（３）のいずれかに記載の発電機。

（５）前記駆動部は、
　前記筒状部材の前記空洞部に配置される第３磁石と、
　前記軸方向に移動可能に前記空洞部に配置され、かつ前記第３磁石よりも前記第２磁石が前記軸方向における一方側に位置するように前記第２磁石および前記第３磁石を保持する保持部材と、
　前記第３磁石との間で前記軸方向の反発力が発生するように、前記軸方向において前記第３磁石よりも他方側に設けられた第４磁石と、
　前記軸方向に移動可能に設けられ、前記軸方向における前記他方側に移動することによって、前記保持部材を基準位置から前記他方側に押し込む押し込み部と、
　前記第４磁石を保持し、前記押し込み部と互いに連動して前記軸方向に移動可能に設けられた押し返し部と、を含み、
　前記基準位置において、前記第２磁石は前記第１磁石よりも前記一方側に位置している、上記（４）に記載の発電機。

（６）前記筒状部材、前記第１磁石、前記コイル、前記第２磁石および前記駆動部を収容する筐体をさらに備え、
　前記駆動部は、
　一部が前記筐体の外側に突出し、かつ前記押し込み部および前記押し返し部と連動して前記軸方向に移動可能に設けられた操作部と、
　前記操作部、前記押し込み部および前記押し返し部を前記一方側に向かって付勢する付勢部材と、をさらに含む、上記（５）に記載の発電機。

（７）前記コイルは、前記軸方向に離れて設けられる第１コイルおよび第２コイルを含み、
　前記第１磁石は、前記軸方向において前記第１コイルと前記第２コイルとの間に設けられる、上記（１）から（６）のいずれかに記載の発電機。

（８）前記第２コイルと前記第１磁石とは、前記第２磁石が前記第１コイルの前記径方向における内側を通って前記第１磁石の前記径方向における内側に到達するように配置されている、上記（７）に記載の発電機。

　本発明によれば、小型の発電機が得られる。

図１は、本発明の第１実施形態に係る発電機の概略構成を示す図である。図２は、発電機の動作を説明するための図である。図３は、本発明の第２実施形態に係る発電機を示す図である。図４は、本発明の第３実施形態に係る発電機を示す概略斜視図である。図５は、図４に示す発電機の内部構造を概略図である。図６は、図４に示す発電機の動作を説明するための図である。図７は、図４に示す発電機の動作を説明するための図である。図８は、図４に示す発電機の動作を説明するための図である。図９は、本発明の第４実施形態に係る発電機を示す図である。図１０は、図９に示す発電機の動作を説明するための図である。図１１は、図９に示す発電機の動作を説明するための図である。図１２は、本発明の第５実施形態に係る発電機を示す図である。

　以下、本発明の実施の形態に係る発電機について図面を参照しつつ説明する。

（第１実施形態）
　図１は、本発明の第１実施形態に係る発電機の概略構成を示す図である。図１に示すように、本実施形態に係る発電機１００は、筒状部材１０、第１磁石１２、一対のコイル１４ａ，１４ｂ、第２磁石１６、および筐体１８を備えている。

　筒状部材１０は、非磁性材料からなる。本実施形態では、筒状部材１０は、円筒形状を有している。より具体的には、筒状部材１０は、内部に空洞部２０ａを有する円筒部２０と、円筒部２０の外周面から円筒部２０の径方向外側に突出する４つのフランジ部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄとを有している。フランジ部２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄは、筒状部材１０の軸方向Ｘに並ぶようにかつ互いに離隔するように設けられている。なお、以下の説明において単に径方向という場合には、筒状部材の径方向を意味する。また、単に軸方向という場合には、筒状部材の軸方向を意味する。なお、詳細な説明は省略するが、筒状部材の形状は円筒形状に限定されず、角筒形状であってもよい。筒状部材が円筒形状ではない場合には、筒状部材の径方向とは、筒状部材の軸方向に直交する方向を意味する。

　第１磁石１２は、筒状部材１０に固定されている。本実施形態では、第１磁石１２はリング形状を有している。第１磁石１２は、フランジ部２２ｂとフランジ部２２ｃとの間に嵌められている。

　第１磁石１２は、軸方向Ｘに磁化されている。本実施形態では、軸方向Ｘにおける一方側がＳ極となり、他方側がＮ極となるように、第１磁石１２が筒状部材１０に固定されている。第１磁石１２としては、公知の永久磁石を用いることができる。例えば、第１磁石１２として、Ｎｄ‐Ｆｅ‐Ｂ焼結磁石を用いることができる。

　コイル１４ａ，１４ｂは、筒状部材１０の外側表面（外周面）に沿って固定されている。本実施形態では、軸方向Ｘにおいて、第１磁石１２の一方側にコイル１４ａが設けられ、第１磁石１２の他方側にコイル１４ｂが設けられている。より具体的には、コイル１４ａは、フランジ部２２ａとフランジ部２２ｂとの間において円筒部２０の外周面に巻回されている。コイル１４ｂは、フランジ部２２ｃとフランジ部２２ｄとの間において円筒部２０の外周面に巻回されている。本実施形態では、コイル１４ａが第１コイルに対応し、コイル１４ｂが第２コイルに対応する。

　第２磁石１６は、筒状部材１０に対して軸方向Ｘに移動できるように、円筒部２０の空洞部２０ａに配置されている。言い換えると、第２磁石１６は、径方向において第１磁石１２の内側を通過できるように、円筒部２０の空洞部２０ａに配置されている。本実施形態では、第２磁石１６は円柱形状を有している。第２磁石１６は、軸方向Ｘに磁化されている。本実施形態では、軸方向Ｘにおける一方側がＮ極となり、他方側がＳ極となるように、第２磁石１６が円筒部２０に挿入されている。第１磁石１２と同様に、第２磁石１６としては、公知の永久磁石を用いることができる。

　筒状部材１０、第１磁石１２、コイル１４ａ，１４ｂおよび第２磁石１６は、筐体１８に収容されている。本実施形態では、筒状部材１０は、筐体１８に固定されている。筐体１８には、一対の開口１８ａ，１８ｂが形成されている。開口１８ａ，１８ｂは、筒状部材１０の空洞部２０ａに連通するように形成されている。

　第２磁石１６から軸方向Ｘにおける一方側に延びるように棒状の操作部２６ａが設けられ、第２磁石１６から軸方向Ｘにおける他方側に延びるように棒状の操作部２６ｂが設けられている。操作部２６ａ，２６ｂはそれぞれ、第２磁石１６に固定されている。操作部２６ａは、開口１８ａから筐体１８の外側に突出し、操作部２６ｂは、開口１８ｂから筐体１８の外側に突出している。本実施形態では、操作部２６ａ，２６ｂが駆動部として機能する。

　なお、操作部２６ａと操作部２６ｂとは別個の部材であってもよく、一つの部材であってもよい。操作部２６ａと操作部２６ｂとが一つの部材である場合には、例えば、棒状の部材を第２磁石１６に貫通させ、その棒状の部材の一方側を操作部２６ａとして用い、他方側を操作部２６ｂとして用いることができる。

　図２は、発電機１００の動作を説明するための図である。発電機１００が図１に示す状態の場合には、軸方向Ｘにおいて、第１磁石１２と第２磁石１６とが磁気的に互いに吸引している。これにより、軸方向Ｘにおいて、第１磁石１２の中心と第２磁石１６の中心とが略同一の位置となるように、第２磁石１６が位置付けられる。以下、図１に示す発電機１００の状態を、吸引状態という。

　図１および図２（ａ）を参照して、吸引状態の発電機１００において、操作部２６ｂを軸方向Ｘにおける一方側に押すことによって、第２磁石１６が軸方向Ｘにおける一方側に移動する。第２磁石１６のＳ極が軸方向Ｘにおいて第１磁石１２のＳ極よりも一方側まで移動すると、第２磁石１６は、第１磁石１２のＳ極と第２磁石１６のＳ極との間に発生する磁気的な反発力によって、軸方向Ｘにおける一方側に押される。本実施形態では、開口１８ａは、第２磁石１６が通過できない大きさに形成されている。したがって、第１磁石１２のＳ極と第２磁石１６のＳ極との間に発生する反発力によって、第２磁石１６は、筐体１８の内面に押し付けられる。以下、図２（ａ）に示す発電機１００の状態を、第１反発状態という。

　図１および図２（ｂ）を参照して、上記の場合と同様に、吸引状態の発電機１００において、操作部２６ａを軸方向Ｘにおける他方側に押すことによって、第２磁石１６が軸方向Ｘにおける他方側に移動する。第２磁石１６のＮ極が軸方向Ｘにおいて第１磁石１２のＮ極よりも他方側まで移動すると、第２磁石１６は、第１磁石１２のＮ極と第２磁石１６のＮ極との間に発生する磁気的な反発力によって、軸方向Ｘにおける他方側に押される。本実施形態では、開口１８ｂは、第２磁石１６が通過できない大きさに形成されている。したがって、第１磁石１２のＮ極と第２磁石１６のＮ極との間に発生する反発力によって、第２磁石１６は、筐体１８の内面に押し付けられる。以下、図２（ｂ）に示す発電機１００の状態を、第２反発状態という。

　図２（ａ）を参照して、第１反発状態の発電機１００において、操作部２６ａを軸方向Ｘにおける他方側に押すことによって、第２磁石１６が軸方向Ｘにおける他方側に移動する。第２磁石１６のＳ極が軸方向Ｘにおいて第１磁石１２のＳ極よりも他方側まで移動すると、第１磁石１２と第２磁石１６との間に発生する磁気的な吸引力によって、第２磁石１６は、図１に示す位置に高速で移動する。すなわち、コイル１４ａ，１４ｂの内側を、第２磁石１６が高速で移動する。本実施形態では、第２磁石１６は、コイル１４ａの内側および第１磁石１２の内側を通った後、コイル１４ｂの内側に到達する。これにより、コイル１４ａ，１４ｂに電流が発生する。なお、本発明者による研究の結果、発電機１００の状態が第１反発状態から吸引状態に変わる際に、第２磁石１６は、第１磁石１２の近傍において、第１磁石１２に対して軸方向Ｘに高速で振動することが分かった。本実施形態では、この高速振動により、コイル１４ａ，１４ｂに効率よく電流を発生させることができる。なお、詳細な説明は省略するが、コイル１４ａ，１４ｂは、例えば、整流器等を介して外部装置（電波発信機等）に電気的に接続されてもよい。この場合、コイル１４ａ，１４ｂにおいて発生した電流を用いて外部装置を起動することができる。

　図２（ｂ）を参照して、上記の場合と同様に、第２反発状態の発電機１００において、操作部２６ｂを軸方向Ｘにおける一方側に押すことによって、第２磁石１６は、図１に示す位置に高速で移動する。すなわち、コイル１４ａ，１４ｂの内側を第２磁石１６が高速で移動する。これにより、コイル１４ａ，１４ｂに電流が発生する。また、発電機１００の状態が第２反発状態から吸引状態に変わる際に、第２磁石１６は、第１磁石１２の近傍において、第１磁石１２に対して軸方向Ｘに高速で振動する。この高速振動により、コイル１４ａ，１４ｂに効率よく電流を発生させることができる。

　以上のように、本実施形態に係る発電機１００においては、操作部２６ａ，２６ｂを操作することによって、簡単に発電を行うことができる。また、第１磁石１２と第２磁石１６との間に発生する吸引力によって、第２磁石１６を高速で移動させることができるとともに、第２磁石１６を高速で振動させることができる。これにより、効率よく発電を行うことができる。

　また、本実施形態に係る発電機１００では、筒状部材１０に取り付けられた第１磁石１２およびコイル１４ａ，１４ｂの径方向内側を第２磁石１６が移動することによって、発電が行われる。この場合、径方向において第１磁石１２、コイル１４ａ，１４ｂおよび第２磁石１６を近付けることができる。その結果、発電機１００を小型に構成することができる。

　特に、本実施形態に係る発電機１００では、コイル１４ａ、第１磁石１２およびコイル１４ｂは、軸方向Ｘに並ぶように配置されている。これにより、径方向において第１磁石１２、コイル１４ａ，１４ｂおよび第２磁石１６を十分に近付けることができる。その結果、発電機１００を十分に小型化できる。また、第１磁石１２と第２磁石１６とを互いに効率よく作用させることができるので、第２磁石１６を円滑に移動させることができる。

（変形例）
　上述の実施形態では、発電機１００が一対のコイル１４ａ，１４ｂを備える場合について説明したが、発電機１００が備えるコイルの数は、１つであってもよく、３つ以上であってもよい。後述の実施形態においても同様である。

　上述の実施形態では、径方向において筒状部材１０の外面側に第１磁石１２が設けられる場合について説明したが、第１磁石１２の軸方向Ｘおよび径方向における位置は上述の例に限定されない。径方向において第１磁石１２の内側を第２磁石１６が通ることができるように、第１磁石１２が設けられていればよい。言い換えると、軸方向Ｘから見て、第２磁石１６の外側に第１磁石１２が位置するように、第１磁石１２が筒状部材１０に固定されていればよい。したがって、例えば、筒状部材１０の内周面側に第１磁石１２が固定されてもよい。また、例えば、筒状部材１０の内部（外周面と内周面との間）に第１磁石１２が埋め込まれてもよい。また、例えば、筒状部材が二つの部材（第１筒状部材および第２筒状部材）を含む場合には、第１筒状部材の端面と第２筒状部材の端面との間に、第１磁石が固定されてもよい。すなわち、軸方向Ｘにおいて、第１筒状部材、第１磁石および第２筒状部材がこの順で並ぶように配置されてもよい。後述の実施形態においても同様である。

　上述の実施形態では、リング形状の第１磁石１２が用いられているが、第１磁石の形状は上述の例に限定されない。第１磁石は、第２磁石１６に対して磁気的な吸引力および反発力を作用させることができるように構成されていればよい。したがって、例えば、筒状部材１０の周方向に並ぶように（筒状部材１０を取り囲むように）、複数の第１磁石が設けられてもよく、筒状部材１０の周方向における一部に第１磁石が設けられてもよい。後述の実施形態においても同様である。

　上述の実施形態では、第１磁石１２のＮ極（Ｓ極）と、第２磁石１６のＮ極（Ｓ極）とが、軸方向Ｘにおいて互いに逆方向を向いているが、第１磁石１２のＮ極（Ｓ極）と、第２磁石１６のＮ極（Ｓ極）とが、軸方向Ｘにおいて互いに同一方向を向いていてもよい。この場合も、第１磁石１２と第２磁石１６との間に発生する磁気的な反発力および／または吸引力を利用して、発電を行うことができる。後述の実施形態においても同様である。

　上述の実施形態では、筐体１８が、第２磁石１６の軸方向Ｘにおける移動を規制する規制部材として機能しているが、第２磁石１６の軸方向Ｘにおける移動を規制する規制部材を筐体１８内または筐体１８外に別途設けてもよい。

（第２実施形態）
　図３は本発明の第２実施形態に係る発電機を示す図である。なお、図３において、（ａ）は、吸引状態の発電機を示し、（ｂ）は第１反発状態の発電機を示している。図３に示す発電機１００ａが、上述の発電機１００と異なるのは、筒状部材１０の代わりに、筒状部材１０ａを備えている点である。本実施形態では、軸方向Ｘにおいて、第２磁石１６の他方側への移動範囲が一方側への移動範囲よりも小さくなるように、筒状部材１０ａが設けられている。

　筒状部材１０ａが上述の筒状部材１０と異なるのは、円筒部２０の形状である。具体的には、図１に示した筒状部材１０の円筒部２０は、フランジ部２２ｄから軸方向Ｘにおける他方側に突出する部分を有していたが、筒状部材１０ａの円筒部２０は、フランジ部２２ｄから軸方向Ｘにおける他方側に突出していない。これにより、本実施形態に係る発電機１００ａでは、上述の発電機１００に比べて、軸方向Ｘの寸法を小さくすることができる。なお、本実施形態においても、円筒部２０の一部が、フランジ部２２ｄから軸方向Ｘにおける他方側に突出していてもよい。ただし、軸方向Ｘにおいて、円筒部２０の一方側への突出量よりも、他方側への突出量を小さくすることによって、発電機１００に比べて発電機を小型化することができる。

　なお、本実施形態に係る発電機１００ａは、図３（ａ）に示す吸引状態と、図３（ｂ）に示す第１反発状態に設定可能である。上述の発電機１００と同様に、第１反発状態の発電機１００ａにおいて、操作部２６ａを軸方向Ｘにおける他方側に押すことによって、第２磁石１６が、コイル１４ａ，１４ｂの内側を高速で移動する。これにより、コイル１４ａ，１４ｂに電流が流れる。

（第３実施形態）
　図４は、本発明の第３実施形態に係る発電機を示す概略斜視図であり、図５は、本実施形態に係る発電機の内部構造を示す概略図である。なお、図５には、後述する蓋部８４を取り外した状態の発電機１００ｂを示している。

　図４に示すように、本実施形態に係る発電機１００ｂは、直方体状の筐体８０を有している。筐体８０は、収容部８２と、収容部８２に着脱可能に取り付けられる蓋部８４とを有している。

　図５に示すように、収容部８２内には、筒状部材１０ａ、第１磁石１２、コイル１４ａ，１４ｂ、第２磁石１６および駆動部３０が収容されている。なお、筒状部材１０ａ、第１磁石１２、コイル１４ａ，１４ｂおよび第２磁石１６は、図３に示した筒状部材１０ａ、コイル１４ａ，１４ｂおよび第２磁石１６と同様の構成を有しているので、詳細な説明は省略する。本実施形態では、筒状部材１０ａは、筐体８０に固定されている。なお、図５に示す発電機１００ｂの状態は、第１磁石１２と第２磁石１６との間に発生する磁気的な反発力によって、第２磁石１６が軸方向Ｘにおける一方側に押されている状態、すなわち反発状態である。

　駆動部３０は、操作部材３２と、アーム部材３４，３６と、付勢部材３８とを備えている。操作部材３２は、一部が筐体８０から突出するように設けられている。また、操作部材３２は、軸方向Ｘに延びるように、かつ筐体８０に対して軸方向Ｘに移動できるように設けられている。本実施形態では、操作部材３２は、発電機１００ｂの利用者に直接または間接的に操作されることによって、軸方向Ｘに移動する。

　アーム部材３４，３６は、操作部材３２に固定されており、操作部材３２と一体的に軸方向Ｘに移動する。本実施形態では、アーム部材３４，３６は、非磁性材料からなる。アーム部材３４の先端部に、押し込み部３４ａが設けられ、アーム部材３６の先端部に、押し返し部３６ａが設けられている。押し込み部３４ａおよび押し返し部３６ａは、それぞれ軸方向Ｘに延びるように設けられている。本実施形態では、押し込み部３４ａは、軸方向Ｘにおける一方側から筒状部材１０ａに挿入され、押し返し部３６ａは、軸方向Ｘにおける他方側から筒状部材１０ａに挿入されている。

　付勢部材３８は、操作部材３２およびアーム部材３４，３６を、軸方向Ｘにおける一方側に向かって付勢している。本実施形態では、付勢部材３８は、アーム部材３６と収容部８２の側壁とによって挟まれるように、アーム部材３６の軸方向Ｘにおける他方側に設けられている。本実施形態では、付勢部材３８として、コイルばねが用いられている。

　図５および図６に示すように、反発状態の発電機１００ｂにおいて、例えば、利用者が操作部材３２を軸方向Ｘにおける他方側に押し込むすことによって、アーム部材３４が軸方向Ｘにおける他方側に移動する。その結果、押し込み部３４ａによって第２磁石１６が軸方向Ｘにおける他方側に押し込まれる。上述したように、アーム部材３４は非磁性材料からなるので、押し込み部３４ａは、第２磁石１６に磁気的に結合されていない。このため、操作部材３２をさらに押し込むと、図７に示すように、第１磁石１２と第２磁石１６との間に発生する磁気的な吸引力によって、第２磁石１６は、押し込み部３４ａから離れてフリーな状態で、第１磁石１２の内側に高速で移動する。これにより、上述の発電機１００ａと同様に、コイル１４ａ，１４ｂに電流が流れる。また、上記のように第２磁石１６は押し込み部３４ａから離れてフリーな状態で移動するので、第１磁石１２の近傍において、軸方向Ｘにより高速で振動することができる。これにより、さらに効率よく発電を行うことができる。

　その後、利用者が、操作部材３２から手を離すと、付勢部材３８によって、アーム部材３６が軸方向Ｘにおける一方側に押し返される。これにより、図８に示すように、押し返し部３６ａによって第２磁石１６が軸方向Ｘにおける一方側に押し返される。上述したように、アーム部材３６は非磁性材料からなるので、押し返し部３６ａは、第２磁石１６に磁気的に結合されていない。このため、押し返し部３６ａが第２磁石１６を軸方向Ｘにおける一方側にさらに押し返すと、図５に示すように、第１磁石１２と第２磁石１６との間に発生する磁気的な反発力によって、第２磁石１６は押し返し部３６ａから離れてフリーな状態で押し込み部３４ａ側に移動する。その結果、第２磁石１６が押し込み部３４ａに押し付けられる。すなわち、発電機１００ｂの状態が、反発状態となる。

　以上のように、本実施形態に係る発電機１００ｂでは、操作部材３２を押し込むことによって、第２磁石１６を軸方向Ｘに高速で移動させることができる。また、操作部材３２から手を離すことによって、発電機１００ｂを元の状態に戻すことができる。これらの結果、円滑に発電を行うことができる。

（第４実施形態）
　図９は、本発明の第４実施形態に係る発電機を示す概略図である。図９に示すように、本実施形態に係る発電機１００ｃが上述の発電機１００ｂと異なるのは、操作部材３２に係止部３２ａが設けられている点、ならびにアーム部材３６および付勢部材３８の代わりにアーム部材４０が設けられている点である。アーム部材４０は、上述のアーム部材３６と同様に、非磁性材料からなる。なお、図９および後述の図１０，１１においては、第２磁石１６の図示を省略している。

　係止部３２ａは、操作部材３２に固定された突起であり、アーム部材４０に係止可能に設けられている。アーム部材４０の先端部には、押し返し部４０ａが設けられている。押し返し部４０ａは、軸方向Ｘにおける他方側から筒状部材１０ａに挿入されている。アーム部材４０は、軸部材４２を中心として揺動できるように、軸部材４２に支持されている。

　図９および図１０に示すように、本実施形態に係る発電機１００ｃにおいても、利用者が操作部材３２を軸方向Ｘにおける他方側に押し込むすことによって、アーム部材３４が軸方向Ｘにおける他方側に移動する。その結果、押し込み部３４ａによって第２磁石１６（図示せず）が軸方向Ｘにおける他方側に押し込まれる。上述したように、アーム部材３４は非磁性材料からなるので、押し込み部３４ａは、第２磁石１６に磁気的に結合されていない。このため、操作部材３２をさらに押し込むと、上述の発電機１００ｂ（図７参照）と同様に、第２磁石１６（図７参照）は、磁気的な吸引力によって、押し込み部３４ａから離れてフリーな状態で、第１磁石１２の内側に高速で移動する。これにより、上述の発電機１００ｂと同様に、コイル１４ａ，１４ｂに電流が流れる。また、第２磁石１６は、押し込み部３４ａから離れてフリーな状態で移動することによって、第１磁石１２の近傍において軸方向Ｘに高速で振動する。これにより、効率よく発電を行うことができる。

　その後、図１０および図１１に示すように、利用者が、操作部材３２をさらに押し込むことによって、係止部３２ａによってアーム部材４０の一端部（押し返し部４０ａとは反対側の端部）が軸方向Ｘにおける他方側に押される。これにより、アーム部材４０が揺動し、押し返し部４０ａが軸方向Ｘにおける一方側に移動する。その結果、上述の発電機１００ｂと同様に、押し返し部４０ａによって第２磁石１６（図８参照）が軸方向Ｘにおける一方側に押し返される。上述したように、アーム部材４０は非磁性材料からなるので、押し返し部４０ａは、第２磁石１６に磁気的に結合されていない。このため、押し返し部４０ａが第２磁石１６（図８参照）を軸方向Ｘにおける一方側にさらに押し返すと、第１磁石１２と第２磁石１６（図８参照）との間に発生する磁気的な反発力によって、第２磁石１６（図５参照）は押し返し部４０ａから離れてフリーな状態で押し込み部３４ａ側に移動する。その結果、第２磁石１６が押し込み部３４ａに押し付けられる。すなわち、発電機１００ｃの状態が、反発状態となる。

　以上のように、本実施形態に係る発電機１００ｃにおいても、操作部材３２を押し込むことによって、第２磁石１６を軸方向Ｘに高速で移動させることができる。また、操作部材３２をさらに押し込むことによって、発電機１００ｃを元の状態に戻すことができる。これらの結果、円滑に発電を行うことができる。

（第５実施形態）
　図１２は、本発明の第５実施形態に係る発電機を示す概略図である。図１２に示すように、本実施形態に係る発電機１００ｄは、図４に示した発電機１００ｂと同様に、直方体状の筐体８０を有している。なお、図１２においては、筐体８０のうち収容部８２のみを示しているが、本実施形態においても、筐体８０は、収容部８２に着脱可能に取り付けられる蓋部（図示せず）を有している。

　図１２に示すように、本実施形態に係る発電機１００ｄにおいても、上述の発電機１００ｂと同様に、収容部８２内に、筒状部材１０ａ、第１磁石１２、コイル１４ａ，１４ｂ、第２磁石１６および駆動部３０ａが収容されている。筒状部材１０ａ、第１磁石１２、コイル１４ａ，１４ｂおよび第２磁石１６については、上述の実施形態と同様に構成できるので、詳細な説明は省略する。なお、図１２においては、筒状部材１０ａの内部の構造を理解しやすくするために、筒状部材１０ａおよび第１磁石１２は断面で示している。

　本実施形態では、駆動部３０ａは、操作部材３２と、アーム部材３５，３７と、付勢部材３８と、保持部材５０と、第３磁石５２と、第４磁石５４とを備えている。アーム部材３５，３７は、操作部材３２に固定されており、操作部材３２と一体的に筒状部材１０ａの軸方向Ｘに移動する。アーム部材３５，３７は、非磁性材料からなる。上述の実施形態と同様に、付勢部材３８は、操作部材３２およびアーム部材３５，３７を、軸方向Ｘにおける一方側に向かって付勢している。なお、操作部材３２および付勢部材３８は、上述の実施形態と同様に構成することができるので、詳細な説明は省略する。本実施形態では、操作部材３２が操作部に対応する。

　保持部材５０は、筒状部材１０ａ内を軸方向Ｘに移動できるように、筒状部材１０ａ内の空洞部に設けられている。保持部材５０は、第２磁石１６が軸方向Ｘにおいて第３磁石５２よりも一方側に位置するように第２磁石１６および第３磁石５２を保持している。本実施形態では、保持部材５０は、円柱状の第１保持部５０ａと、円柱状でかつ第１保持部５０ａよりも小径の第２保持部５０ｂとを有している。第２保持部５０ｂは、第１保持部５０ａから軸方向Ｘにおける一方側に向かって延びるように形成されている。

　第２磁石１６は、第２保持部５０ｂが挿入された状態で、保持部材５０に固定されている。なお、本実施形態では、発電機１００ｄの基準状態（図１２（ａ）に示す状態：発電機１００ｄに対して外力が加わっていない状態。）において、第２保持部５０ｂとアーム部材３５の先端部３５ａとが接触し、第２磁石１６と先端部３５ａとは接触しない。発電機１００ｄの基準状態において、第３磁石５２は、筒状部材１０ａ内の空洞部に設けられている。本実施形態では、第３磁石５２は、軸方向Ｘにおける第１保持部５０ａの他方側の端面に固定されている。第４磁石５４は、軸方向Ｘにおいて第３磁石５２よりも他方側に位置するように、アーム部材３７の先端部３７ａに固定されている。本実施形態では、第４磁石５４は、軸方向Ｘにおいて第３磁石５２に対向するように設けられている。

　第１磁石１２、第２磁石１６、第３磁石５２および第４磁石５４はそれぞれ、軸方向Ｘに磁化されている。第１磁石１２および第４磁石５４のＮ極（Ｓ極）と、第２磁石１６および第３磁石５２のＮ極（Ｓ極）とは、軸方向Ｘにおいて互いに逆方向を向いている。より具体的には、本実施形態では、第１磁石１２および第４磁石５４は、軸方向Ｘにおける一方側がＮ極となり、他方側がＳ極となるように設けられている。また、第２磁石１６および第３磁石５２は、軸方向Ｘにおける一方側がＳ極となり、他方側がＮ極となるように設けられている。

　本実施形態では、図１２（ａ）に示す保持部材５０の位置を、保持部材５０の基準位置とする。本実施形態では、保持部材５０は、操作部材３２に対して外力が加えられていないときに基準位置に位置付けられる。図１２（ａ）に示す発電機１００ｄの状態では、第１磁石１２と第２磁石１６との間に発生する磁気的な反発力によって、第２磁石１６が軸方向Ｘにおける一方側に押されている。その結果、保持部材５０がアーム部材３５の先端部３５ａに押し付けられている。なお、本実施形態では、アーム部材３５の先端部３５ａが押し込み部に対応し、アーム部材３７の先端部３７ａが押し返し部に対応する。以下、先端部３５ａを押し込み部３５ａと記載し、先端部３７ａを押し返し部３７ａと記載する。

　本実施形態では、利用者が操作部材３２を軸方向Ｘにおける他方側に押し込むことによって、アーム部材３５が軸方向Ｘにおける他方側に移動する。その結果、基準位置の保持部材５０（図１２（ａ）参照）ならびに保持部材５０に保持された第２磁石１６および第３磁石５２が、押し込み部３５ａによって、軸方向Ｘにおける他方側に押し込まれる。操作部材３２をさらに押し込むと、図１２（ｂ）に示すように、第１磁石１２と第２磁石１６との間に発生する磁気的な吸引力によって、第２磁石１６は、押し込み部３５ａから離れてフリーな状態で、第１磁石１２の内側に高速で移動する。これにより、上述の発電機１００ｂと同様に、コイル１４ａ，１４ｂに電流が流れる。また、上記のように第２磁石１６は押し込み部３５ａから離れてフリーな状態で移動するので、第１磁石１２の近傍において、軸方向Ｘにより高速で振動することができる。これにより、効率よく発電を行うことができる。

　その後、利用者が、操作部材３２から手を離すと、付勢部材３８の反発力によって、アーム部材３７が軸方向Ｘにおける一方側に押し返される。これにより、押し返し部３７ａに固定された第４磁石５４が軸方向Ｘにおける一方側に移動する。この際、第３磁石５２と第４磁石５４との間に発生する磁気的な反発力によって、第３磁石５２が軸方向Ｘにおける一方側に押される。ここで、本実施形態では、第１磁石１２と第２磁石１６との間に発生する磁気的な吸引力Ｃよりも、第３磁石５２と第４磁石５４との間に発生する反発力Ａおよび付勢部材３８によって発生される反発力Ｂを合計した力が大きくなるように、付勢部材３８、第１磁石１２、第２磁石１６、第３磁石５２および第４磁石５４が設けられている。したがって、付勢部材３８の反発力および第３磁石５２と第４磁石５４との間の反発力によって、第３磁石５２、保持部材５０および第２磁石１６が、軸方向Ｘにおける一方側に押し返される。その結果、発電機１００ｄは、図１２（ａ）に示す状態に戻る。

　以上のように、本実施形態に係る発電機１００ｄにおいても、操作部材３２を押し込むことによって、第２磁石１６を軸方向Ｘに高速で移動させることができる。また、操作部材３２から手を離すことによって、発電機１００ｄを元の状態に戻すことができる。これらの結果、円滑に発電を行うことができる。また、本実施形態では、磁石同士が衝突したり、磁石が他の部材に衝突したりすることを防止できるので、発電機１００ｄの耐久性を向上できる。

　本発明によれば、省スペースで効率よく発電できる発電機が得られる。

　１０，１０ａ　筒状部材
　１２　第１磁石
　１４ａ，１４ｂ　コイル
　１６　第２磁石
　１８，８０　筐体
　２０　円筒部
　２２ａ，２２ｂ，２２ｃ，２２ｄ　フランジ部
　２６ａ，２６ｂ　操作部
　３０，３０ａ　駆動部
　３２　操作部材
　３４，３５，３６，３７，４０　アーム部材
　３８　付勢部材
　５０　保持部材
　５２　第３磁石
　５４　第４磁石
　１００，１００ａ，１００ｂ，１００ｃ，１００ｄ　発電機

Claims

　空洞部を有する筒状部材と、
　前記筒状部材に固定された第１磁石と、
　前記筒状部材の外側表面に沿って固定されたコイルと、
　前記筒状部材の軸方向から見て、前記第１磁石よりも前記筒状部材の径方向における内側に位置するように前記空洞部に配置され、かつ前記軸方向に移動可能な、前記軸方向に磁化された第２磁石と、
を備える、発電機。
　前記第１磁石は、リング形状である、請求項１に記載の発電機。
　前記第１磁石と前記コイルとは、前記軸方向において異なる位置に設けられる、請求項１または２に記載の発電機。
　前記コイルに対して前記第２磁石を前記軸方向に移動させる駆動部をさらに備える、請求項１から３のいずれかに記載の発電機。
　前記駆動部は、
　前記筒状部材の前記空洞部に配置される第３磁石と、
　前記軸方向に移動可能に前記空洞部に配置され、かつ前記第３磁石よりも前記第２磁石が前記軸方向における一方側に位置するように前記第２磁石および前記第３磁石を保持する保持部材と、
　前記第３磁石との間で前記軸方向の反発力が発生するように、前記軸方向において前記第３磁石よりも他方側に設けられた第４磁石と、
　前記軸方向に移動可能に設けられ、前記軸方向における前記他方側に移動することによって、前記保持部材を基準位置から前記他方側に押し込む押し込み部と、
　前記第４磁石を保持し、前記押し込み部と互いに連動して前記軸方向に移動可能に設けられた押し返し部と、を含み、
　前記基準位置において、前記第２磁石は前記第１磁石よりも前記一方側に位置している、請求項４に記載の発電機。
　前記筒状部材、前記第１磁石、前記コイル、前記第２磁石および前記駆動部を収容する筐体をさらに備え、
　前記駆動部は、
　一部が前記筐体の外側に突出し、かつ前記押し込み部および前記押し返し部と連動して前記軸方向に移動可能に設けられた操作部と、
　前記操作部、前記押し込み部および前記押し返し部を前記一方側に向かって付勢する付勢部材と、をさらに含む、請求項５に記載の発電機。
　前記コイルは、前記軸方向に離れて設けられる第１コイルおよび第２コイルを含み、
　前記第１磁石は、前記軸方向において前記第１コイルと前記第２コイルとの間に設けられる、請求項１から６のいずれかに記載の発電機。
　前記第２コイルと前記第１磁石とは、前記第２磁石が前記第１コイルの前記径方向における内側を通って前記第１磁石の前記径方向における内側に到達するように配置されている、請求項７に記載の発電機。