專利名稱：電磁發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及通過永磁體和螺線管線圈沿線圈卷繞安裝軸方向相對(duì)移動(dòng)而進(jìn)行發(fā)電的電磁發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
永磁體和螺線管線圈沿線圈卷繞安裝軸方向相對(duì)地移動(dòng)而發(fā)電的發(fā)電機(jī)，永磁體和螺線管線圈隔開間隔而對(duì)置配置。而且，該發(fā)電機(jī)將永磁體和螺線管線圈的相對(duì)的移動(dòng)所導(dǎo)致的動(dòng)能變換為線圈所感應(yīng)的電能。在此，在現(xiàn)有的發(fā)電機(jī)中，使多個(gè)永磁體沿同極彼此對(duì)置的方向?qū)盈B而局部地提高磁通密度，使許多磁通與線圈交鏈，由此，得到高的電力(參照專利文獻(xiàn)I)。另外，在另一現(xiàn)有技術(shù)中，已知這樣的發(fā)電機(jī):將線圈沿周方向卷繞于單一的永磁體的外周側(cè)而對(duì)置配置，使外部環(huán)境的振動(dòng)頻率和與線圈相對(duì)移動(dòng)的永磁體的移動(dòng)方向的固有振動(dòng)頻率一致，由此，通過·與外部振動(dòng)的共振而得到高輸出的電力(參照專利文獻(xiàn)2)。專利文獻(xiàn)1:日本特開2006 - 296144號(hào)公報(bào)；
專利文獻(xiàn)2:日本特開2002 - 374661號(hào)公報(bào)。然而，在現(xiàn)有技術(shù)中，由于為永磁體在多個(gè)線圈之間移動(dòng)而發(fā)電的構(gòu)成，因而在永磁體與線圈在磁通密度小的位置對(duì)置且永磁體以微小的移動(dòng)距離進(jìn)行往復(fù)運(yùn)動(dòng)的情況下，存在不能得到充分的電力的課題。另外，在另一現(xiàn)有技術(shù)中，由于成為由螺旋彈簧保持永磁體的構(gòu)成，因而在變更并調(diào)整永磁體的移動(dòng)方向的固有振動(dòng)頻率的情況下，即使使用非線性的螺旋彈簧來(lái)調(diào)整撓曲量，在大幅地變更振動(dòng)頻率的情況下，撓曲量也變大，因而必須使用有效長(zhǎng)度較長(zhǎng)的螺旋彈簧，存在裝置大型化的課題。另外，由于為了防止螺旋彈簧的磁化而在螺旋彈簧與永磁體之間設(shè)置磁化防止設(shè)備，因而裝置復(fù)雜化。

發(fā)明內(nèi)容
于是，本發(fā)明的目的在于，提供這樣的電磁發(fā)電機(jī):即使起因于小的環(huán)境振動(dòng)，產(chǎn)生電力也大，能夠與外部的振動(dòng)頻率配合而寬范圍地調(diào)整永磁體的移動(dòng)方向的固有振動(dòng)頻率,小型且效率良好。為了解決上述的課題，本發(fā)明所涉及的電磁發(fā)電機(jī)的第I特征為，具備:磁體組裝體，多個(gè)永磁體沿層疊方向磁化、并使同極面彼此相向而層疊；和螺線管線圈，位于磁體組裝體的側(cè)面?zhèn)鹊闹車渲?，磁體組裝體構(gòu)成為能夠變更與螺線管線圈的相對(duì)位置，具備保持部，該保持部保持磁體組裝體，從而使磁體組裝體的同極面彼此相向的平面位置在靜止位置與螺線管線圈的卷繞安裝軸方向的中心一致。依照這樣的特征，在靜止位置，使沿層疊方向磁化的2個(gè)永磁體的同極面彼此相向的平面位置，朝向磁體的周方向磁通密度最大。通過使螺線管線圈的卷繞安裝軸方向的中心與該平面位置一致，從而能夠使與螺線管線圈交鏈的磁通最大。因此，即使永磁體的移動(dòng)距離小，螺線管線圈也得到大的電力。 本發(fā)明的第2特征為，在本發(fā)明的第I特征所記載的電磁發(fā)電機(jī)中，保持部是永磁體。依照這樣的特征，能夠精度良好地使磁體組裝體與螺線管線圈的卷繞安裝軸方向的中心一致。本發(fā)明的第3特征為，在本發(fā)明的第I特征所記載的電磁發(fā)電機(jī)中，保持部是彈性體。依照這樣的特征，能夠精度良好地使磁體組裝體與螺線管線圈的卷繞安裝軸方向的中心一致。本發(fā)明的第4特征為，在本發(fā)明第I至3特征所記載的電磁發(fā)電機(jī)中，保持部與磁體組裝體對(duì)置，具備變更保持部與磁體組裝體的距離的距離調(diào)整機(jī)構(gòu)。依照這樣的特征，通過調(diào)整磁體組裝體與保持部的距離而變更保持部的彈簧常數(shù)，從而能夠變更磁體組裝體的移動(dòng)方向的固有振動(dòng)頻率。因此，能夠與外部的振動(dòng)頻率相應(yīng)地使磁體組裝體共振，能夠使線圈產(chǎn)生大的電力。本發(fā)明的第5特征為，在本發(fā)明的第I至2或第4特征所記載的電磁發(fā)電機(jī)中，保持部與磁體組裝體對(duì)置，具備與磁體組裝體排斥的磁極的保持部用永磁體和變更保持部用永磁體與磁體組裝體的距離的距離調(diào)整機(jī)構(gòu)。依照這樣的特征，由于磁體組裝體與永磁體的排斥力擁有與離開的距離呈指數(shù)函數(shù)變化的彈簧特性，因而能夠通過小的距離的變更而變更為大不相同的彈簧常數(shù)。因此，即使稍微移動(dòng)保持部，也能夠使固有振動(dòng)頻率大幅變化，能夠使電磁發(fā)電機(jī)為小型。本發(fā)明的第6特征為，在本發(fā)明的第4至5特征所記載的電磁發(fā)電機(jī)中，距離調(diào)整機(jī)構(gòu)是螺紋機(jī)構(gòu)。依照這樣的特征，由于能夠進(jìn)行微小的距離調(diào)整，因而能夠精度良好地調(diào)整固有振動(dòng)頻率。 本發(fā)明的第7特征為，在本發(fā)明的第I至6特征所記載的電磁發(fā)電機(jī)中，在保持部與磁體組裝體的一個(gè)的永磁體之間具備第I氣室，在保持部與磁體組裝體的另一個(gè)的永磁體之間具備第2氣室，第I氣室和第2氣室與大氣連通。依照這樣的特征，伴隨著磁體組裝體的移動(dòng)所導(dǎo)致的第I和第2氣室的體積變化的氣室內(nèi)空氣的流動(dòng)不依存于通過磁體組裝體外周的狹小的通路的空氣的流動(dòng)。因此，關(guān)于磁體組裝體的振動(dòng)，流動(dòng)于狹小的通路的空氣所導(dǎo)致的阻尼小，共振時(shí)的響應(yīng)倍率(放大系數(shù))變大，磁體組裝體能夠與螺線管線圈大幅地高速地相對(duì)移動(dòng)。由此，得到大的電力。本發(fā)明的第8特征為，在本發(fā)明的第I至7特征所記載的電磁發(fā)電機(jī)中，關(guān)于保持部，以?shī)A持磁體組裝體的方式配備保持部。依照這樣的特征，能夠精度良好地使磁體組裝體與螺線管線圈的卷繞安裝軸方向的中心一致。本發(fā)明的第9特征為，具備:磁體組裝體，多個(gè)永磁體沿層疊方向磁化、并使同極面彼此相向而層疊；和螺線管線圈，位于磁體組裝體的側(cè)面?zhèn)鹊闹車渲?，螺線管線圈構(gòu)成為能夠變更與磁體組裝體的相對(duì)位置，具備保持部，該保持部保持螺線管線圈，從而螺線管線圈的卷繞安裝軸方向的中心在靜止位置與使磁體組裝體的同極面彼此相向的平面位置一致。依照這樣的特征，在靜止位置，使沿層疊方向磁化的2個(gè)永磁體的同極面彼此相向的平面位置，朝向磁體的周方向磁通密度最大，使螺線管線圈的卷繞安裝軸方向的中心與該平面位置一致，由此，能夠使與螺線管線圈交鏈的磁通最大。因此，即使螺線管線圈與永磁體的相對(duì)移動(dòng)距離小，螺線管線圈也得到大的電力。另外，由于螺線管線圈構(gòu)成為能夠與磁體組裝體進(jìn)行位置變更，因而能夠輕型地設(shè)定振動(dòng)而位移的螺線管線圈。在使永磁體為大型以得到大的電力的情況下，由于使永磁體可動(dòng)的構(gòu)成，永磁體的質(zhì)量大，因而彈簧負(fù)荷也有必要增大而配合與外部的環(huán)境振動(dòng)共振的頻率。對(duì)于大的質(zhì)量和大的彈簧負(fù)荷，永磁體振動(dòng)時(shí)的與移動(dòng)方向?qū)虿考哪Σ磷兇?，不能進(jìn)行效率良好的發(fā)電?？墒?，由于使輕型的螺線管線圈可動(dòng)的構(gòu)成，彈簧負(fù)荷也能夠減小，因而與移動(dòng)方向?qū)虿考哪Σ翜p小，能夠進(jìn)行效率良好的發(fā)電。本發(fā)明的第10特征為，在本發(fā)明的第I至9特征所記載的電磁發(fā)電機(jī)中，設(shè)磁體組裝體與螺線管線圈的相對(duì)位置變更的距離為X、螺線管線圈的卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度為L(zhǎng)、磁體組裝體的層疊方向長(zhǎng)度為T的情況下，設(shè)定為，X成為X彡ΤΧ0.7-L。
·
依照這樣的特征，由于如后述的圖3的磁通密度分布所示，螺線管線圈和磁體組裝體在單一的磁極極性的范圍內(nèi)相對(duì)移動(dòng)，因而在螺線管線圈不產(chǎn)生逆向的電動(dòng)勢(shì)。由此，得到大的電力。本發(fā)明的第11特征為，在本發(fā)明的第I至10特征所記載的電磁發(fā)電機(jī)中，永磁體的與卷繞安裝軸方向垂直的方向的端面長(zhǎng)度為永磁體的卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的2倍以上。依照這樣的特征，能夠確保磁體組裝體與排斥用磁體的距離較寬，防止接觸，得到可靠性高的電磁發(fā)電機(jī)。另外，由于能夠減小排斥用磁體，因而能夠使電磁發(fā)電機(jī)為小型、輕型。發(fā)明的效果
依照本發(fā)明所涉及的電磁發(fā)電機(jī)，能夠形成即使起因于外部的小的環(huán)境振動(dòng)，產(chǎn)生電力也大的電磁發(fā)電機(jī)。所以，本發(fā)明能夠提高電磁發(fā)電機(jī)的效率。


圖1是本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的電磁發(fā)電機(jī)的剖面 圖2是本發(fā)明的實(shí)施例1所涉及的電磁發(fā)電機(jī)的動(dòng)作時(shí)的剖面 圖3是示出磁體組裝體的磁通密度分布的 圖4是示出厚度不同的磁體組裝體的磁通密度分布的 圖5是示出單位磁體的與螺線管線圈的卷繞安裝軸方向垂直的方向的端面長(zhǎng)度和螺線管線圈的卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的剖面 圖6是示出單位磁體的與軸方向長(zhǎng)度不同的磁體組裝體的排斥用磁體的彈簧特性的
圖7是使磁體組裝體以頻率60Hz、全振幅Imm振動(dòng)時(shí)的彈簧常數(shù)的表；
圖8是示出厚度不同的磁體組裝體的端面?zhèn)鹊拇磐芏确植嫉? 圖9是厚度不同的磁體組裝體的重量比和端面?zhèn)鹊拇磐芏鹊? 圖10是本發(fā)明的電磁發(fā)電機(jī)的剖面圖； 圖11是本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的電磁發(fā)電機(jī)的剖面 圖12是本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的電磁發(fā)電機(jī)的立體 圖13是本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的變形例I的電磁發(fā)電機(jī)的剖面 圖14是本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的變形例2的電磁發(fā)電機(jī)的剖面 圖15是本發(fā)明的實(shí)施例2所涉及的變形例3的電磁發(fā)電機(jī)的立體 圖16是本發(fā)明的實(shí)施例3所涉及的電磁發(fā)電機(jī)的剖面 圖17是本發(fā)明的實(shí)施例3所涉及的電磁發(fā)電機(jī)的立體 圖18是本發(fā)明的實(shí)施例3所涉及的變形例I的電磁發(fā)電機(jī)的剖面圖。
具體實(shí)施例方式(實(shí)施例1)
以下，參照?qǐng)D1至圖10，說明本發(fā)明所涉及的電磁發(fā)電機(jī)的一個(gè)實(shí)施方式(實(shí)施例1)。如圖1所示，電磁發(fā)電機(jī)I具備:磁體組裝體3和磁體保持體12、導(dǎo)向棒11，引導(dǎo)磁體組裝體3的移動(dòng)；殼體23、24，從兩端保持導(dǎo)向棒11 ;作為排斥設(shè)備的排斥用磁體4、5，作為磁彈簧而起作用，排斥磁體組裝體3 ;外殼22 ;以及螺線管線圈21，通過與磁體組裝體的電磁感應(yīng)作用而產(chǎn)生電力。殼體23、24由圓板形成。導(dǎo)向棒11由圓棒形成。另外，導(dǎo)向棒11設(shè)置為，從形成殼體23、24的圓板的一個(gè)面的圓中心沿與另一個(gè)面正交的方向延長(zhǎng)。磁體保持體12以導(dǎo)向棒11貫通內(nèi)表面的方式安裝，由PPS (polyphenylenesulfide:聚苯硫醚)等樹脂形成，與導(dǎo)向棒11的外周面以低摩擦滑動(dòng)。磁體組裝體3是圓板形狀的磁體，在圓的中心具備嵌入磁體保持體12的筒的外周面的中心孔14。磁體組裝體3的中心孔14嵌入磁體保持體12的筒的外周面，磁體組裝體3以與磁體保持體12成為同心的方式固定于磁體保持體12。由此，構(gòu)成為，磁體組裝體3能夠與外部振動(dòng)相應(yīng)地經(jīng)由磁體保持體12而在導(dǎo)向棒11上沿導(dǎo)向棒11的延長(zhǎng)方向進(jìn)行直線的往復(fù)移動(dòng)。磁體組裝體3由在圓的中心具備嵌入磁體保持體12的筒的外周面的中心孔14的2個(gè)圓板狀的單位磁體15、16在沿著導(dǎo)向棒11的方向上層疊的構(gòu)成組成。單位磁體15,圓板的一個(gè)圓面17磁化為S極,圓板的另一個(gè)圓面?zhèn)却呕癁镹極。磁體組裝體3如圖1所示，使單位磁體15、16中的一個(gè)單位磁體的圓面17彼此或另一個(gè)圓面彼此相向并夾入磁體保持體12而固定。即，單位磁體15、16，使磁化為同極的面彼此相向而固定，構(gòu)成磁體組裝體3。排斥用磁體4、5是圓板形狀的磁體，與殼體23、24粘接固定，使得與磁體組裝體3相向的面彼此成為同極。由此，磁體組裝體3，在接近排斥用磁體4或5的情況下，由作為同極的排斥用磁體4或5排斥，因而沿從排斥用磁體4或5離開的方向移動(dòng)。另外，排斥用磁體4、5比單位磁體15、16的外徑更小且厚度較薄。由此，排斥用磁體4、5，排斥的力變小，SP使是外部的低頻率的振動(dòng)(IOOHz以下等的振動(dòng))，也能夠延長(zhǎng)磁體組裝體3移動(dòng)的距離。外殼22嵌入兩端側(cè)的殼體23、24。而且,外殼22由非磁體形成為圓筒形狀。外殼22優(yōu)選由例如樹脂(PPS等)等非導(dǎo)電性材料形成。另外，外殼22在圓筒殼體部的中央具備容納螺線管線圈21的槽。容納螺線管線圈21的槽的層疊方向的中心Cl，與在磁體組裝體3為不存在外部的振動(dòng)的靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)使同極面彼此相向的平面位置C2大致一致。螺線管線圈21由在外殼22的圓筒殼體部中央的槽沿周方向卷繞的構(gòu)成組成。由于外殼22的槽的層疊方向的中心Cl與使靜止時(shí)的磁體組裝體的同極面彼此相向的平面C2大致一致，因而螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向中心也與中心Cl 一致，與使靜止時(shí)的磁體組裝體的同極面彼此相向的平面位置C2大致一致。如以上那樣構(gòu)成的電磁發(fā)電機(jī)I，殼體23或24固定于電動(dòng)機(jī)(省略圖示)等。而且，如果使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)體的不平衡等導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)本體振動(dòng)，電磁發(fā)電機(jī)I振動(dòng)。利用與排斥用磁體4、5的磁力而保持于導(dǎo)向棒軸方向的均衡位置的磁體組裝體3通過振動(dòng)而沿導(dǎo)向棒軸方向進(jìn)行直線的往復(fù)移動(dòng)，在外周側(cè)的螺線管線圈21產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。圖3是沿與圓筒軸正交的方向朝向霍爾元件沿層疊方向移動(dòng)而測(cè)定磁通密度的磁通密度分布的圖。磁體組裝體使用使沿層疊方向進(jìn)行磁場(chǎng)取向的各向異性的釤鈷磁體與沿層疊方向磁化的外徑Φ4.2mm、內(nèi)徑1.6mm、厚度Imm的單位磁體同極面彼此相向而層疊的磁體組裝體。此外，圖3中的距離表示霍爾元件的移動(dòng)距離。根據(jù)本發(fā)明的構(gòu)成，磁·體組裝體3在如圖3所示地使單位磁體相向的平面位置C2，磁通密度最高。另外，該磁通密度最高的相向的平面位置C2和螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向中心在靜止時(shí)一致。螺線管線圈21以磁通密度最高的位置為中心，與磁體組裝體3相對(duì)移動(dòng)，產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由此，即使是小的移動(dòng)距離，也能夠產(chǎn)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。圖2示出電磁發(fā)電機(jī)的動(dòng)作時(shí)的剖面圖。合計(jì)距離X是將磁體組裝體3的移動(dòng)至排斥用磁體5側(cè)的最大距離Xl和移動(dòng)至排斥用磁體4側(cè)的最大距離X2相加而得到的距離。這樣，合計(jì)距離X表示磁體組裝體3與螺線管線圈21相對(duì)地移動(dòng)的距離。L表示螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向的長(zhǎng)度，T表示磁體組裝體3的層疊方向的長(zhǎng)度。在如以上那樣構(gòu)成的電磁發(fā)電機(jī)I中，優(yōu)選，如圖2所示設(shè)定為，成為X < ΤΧ0.7-L。通過這樣地構(gòu)成，從而在磁體組裝體3最大程度地移動(dòng)至排斥用磁體5側(cè)的圖2Ca)和最大程度地移動(dòng)至排斥用磁體4側(cè)的圖2 (b)中，螺線管線圈21與磁體組裝體3層疊方向長(zhǎng)度T的70%的范圍對(duì)置。使同極面彼此相向而層疊的磁體組裝體的磁通密度分布如圖4所示，相向的面的磁極磁通處于磁體組裝體的層疊方向長(zhǎng)度的大致70%的范圍，因而即使在磁體組裝體3最大程度地大幅地移動(dòng)的情況下，螺線管線圈21也與單一磁極對(duì)置，不存在與相反的磁極對(duì)置而產(chǎn)生逆向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的情況。因此，能夠產(chǎn)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。圖4是示出厚度不同的磁體組裝體3的磁通密度分布的圖。具體而言，圖4是表示將沿層疊方向進(jìn)行磁場(chǎng)取向的各向異性的釤鈷磁體沿層疊方向磁化并使同極面彼此相向而層疊且沿與圖3相同的方向移動(dòng)霍爾元件而測(cè)定磁通密度的結(jié)果的圖。此外，圖4中的距離表示霍爾元件的移動(dòng)距離。在此，圖4 Ca)至圖4 (c)所涉及的磁體組裝體3的單位磁體，夕卜形Φ 4.2mm,內(nèi)徑1.6mm,改變各自的厚度。作為一個(gè)示例，圖4 (a)的厚度為Imm,圖4 (b)的厚度為2mm，圖4 (c)的厚度為3mm。同極面彼此相向的極性分布的范圍，在厚度Imm的情況下為1.4mm,在厚度2mm的情況下為2.7mm,在厚度3mm的情況下為4.1mm。另夕卜，各自的相對(duì)于磁體組裝體的層疊方向長(zhǎng)度的比例，厚度Imm為70%,厚度2mm為68%,厚度3mm為68%，同一極性的磁通分布于大致70%的范圍。所以，如果將磁體組裝體移動(dòng)的距離X與螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度L相加而得到合計(jì)長(zhǎng)度為磁體組裝體的層疊方向長(zhǎng)度的大致70%以下，則不在螺線管線圈21產(chǎn)生逆向的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。圖5是示出單位磁體的與螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向垂直的方向的端面長(zhǎng)度和螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的剖面圖。如圖5所示，單位磁體15、16的與螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向垂直的方向的長(zhǎng)度LI可以為卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度L2的2倍以上。通過這樣地構(gòu)成，從而磁體組裝體3，在設(shè)定為既定的固有振動(dòng)頻率的與排斥用磁體4、5的彈簧負(fù)荷下，即使使用體積小的排斥用磁體4、5，也能夠增大距離。因此，即使在共振時(shí)的大的振幅下，磁體組裝體3與排斥用磁體4、5也不接觸。使用圖6、圖7，對(duì)能夠增大磁體組裝體3和排斥用磁體4、5的距離的理由進(jìn)行說明。圖6是對(duì)重量不同的磁體組裝體改變與排斥用磁體的距離并同時(shí)測(cè)定負(fù)荷的圖。圖7是關(guān)于重量不同的磁體組裝體而利用計(jì)算來(lái)求出頻率60Hz、全振幅1_的不考慮阻尼的固有振動(dòng)頻率的彈簧常數(shù)的表。另外，由于根據(jù)本發(fā)明的電磁發(fā)電機(jī)的磁體組裝體的阻尼系數(shù)小至0.1以下，因而存在阻尼的固有振動(dòng)頻率和不存在阻尼的固有振動(dòng)頻率成為大致相等的值，因此，可以是不考慮阻尼的固有振動(dòng)頻率的計(jì)算。所使用的磁體是沿層疊方向進(jìn)行磁場(chǎng)取向的釹燒結(jié)磁體。磁體組裝體，將外徑Φ 14mm、內(nèi)徑Φ 3.3mm、厚度3.5mm的單位磁體層疊。使單位磁體一個(gè)一個(gè)地同極面彼此相向而層疊的磁體組裝體，與單位磁體的圓筒軸垂直的方向的端面長(zhǎng)度(LI)為14_，圓筒軸方向長(zhǎng)度(L2)為3.5_。另外，單位磁體的端面長(zhǎng)度/卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的比為4。使2個(gè)單位磁體的異極面相向而層疊以作為I組單位磁體，對(duì)于將2組單位·磁體的同極面彼此層疊的磁體組裝體，單位磁體的端面長(zhǎng)度/卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的比為2。同樣地，以3個(gè)單位磁體作為I組單位磁體而層疊的磁體組裝體的單位磁體的端面長(zhǎng)度/卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的比為1.33。同樣地，4個(gè)單位磁體的單位磁體的端面長(zhǎng)度/卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的比為I。分別進(jìn)行4組磁體組裝體的彈簧特性的測(cè)定和彈簧負(fù)荷的計(jì)算。用于彈簧特性的測(cè)定的排斥用磁體是外徑Φ8.5_、內(nèi)徑Φ5.5mm、厚度0.9mm的沿厚度方向進(jìn)行磁場(chǎng)取向的釹燒結(jié)磁體。 在圖6的彈簧特性中，在端面長(zhǎng)度/卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的比(以下，表示為“比”)為4的磁體組裝體和比為2的磁體組裝體中，彈簧特性大不相同。與比為4相比較，比為2彈簧大幅地變強(qiáng)。比為1.33和比為I的彈簧特性，與比為2不存在大的差，彈簧稍微變強(qiáng)。在圖6標(biāo)記的a、b、C、d,分別將在4組磁體組裝體中通過成為固有振動(dòng)頻率60Hz、全振幅Imm的計(jì)算而求出的彈簧常數(shù)標(biāo)繪于圖表上。比為4和比為2的距離在Imm以上大致相同，比為1.33和比為1，向距離變短的方向變換。由此得知，通過使單位磁體的端面長(zhǎng)度為卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的2倍以上，能夠確保排斥用磁體和磁體組裝體的距離較大。接著，關(guān)于通過實(shí)驗(yàn)而得到的彈簧特性的特征，測(cè)定磁體組裝體的端面?zhèn)缺砻娲磐▉?lái)推測(cè)根據(jù)。圖8是從比為4至比為1，4組磁體組裝體的端面的磁通密度分布的圖。在端面的圓面中心線上從一端部朝向另一端部移動(dòng)霍爾元件而進(jìn)行磁通密度的測(cè)定。比為4至比為2，磁通密度大幅地變大，與此相對(duì)的是，比為2至比為1.33、比為1，磁通密度的增加程度變小。由此推測(cè)，比為4至比為2，彈簧大幅地變強(qiáng)，比為2至比為1.33、比為I的彈簧稍微變強(qiáng)。另外，在圖9中，示出將比為4的磁體組裝體的重量設(shè)為I的重量比與所測(cè)定的磁通密度合計(jì)而得到的磁通密度的圖。到重量比為2為止，磁通密度與重量成比例地增大，從重量比為2至重量比為4，圖表的傾斜度變小，磁通密度的增加比重量的增加更少。所以，示出這樣的結(jié)果:到比為2為止，端面?zhèn)鹊拇磐芏纫才c卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的增加成比例地增加，超過比為2，即使卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度增加，端面?zhèn)却磐芏纫惨员乳L(zhǎng)度增加程度更小的比例增加。由此推測(cè)，由于到比為2為止，彈簧也與磁體重量的增加大致成比例地變強(qiáng)，因而不改變與排斥用磁體的距離，就能夠得到必要的彈簧負(fù)荷，由于超過比為2，即使沿圓筒軸方向增大磁體，也得不到與重量的增加相應(yīng)的彈簧強(qiáng)度，因而必須減小排斥用磁體與磁體組裝體的距離而得到必要的彈簧負(fù)荷。殼體23、24和單位磁體15、16也可以不是圓板，也可以是多邊板。另外，排斥用磁體4、5和單位磁體15、16也可以不具有孔，也可以不具有導(dǎo)向棒11、磁體保持體12。(實(shí)施例1的變形例)
圖10示出實(shí)施例1所涉及的電磁發(fā)電機(jī)I的變形例。也可以代替排斥用磁體4、5，由像螺旋彈簧那樣的彈性體31、32將磁體組裝體3和殼體23、24連結(jié)。也可以為這樣的電磁發(fā)電機(jī)1:構(gòu)成為，振動(dòng)導(dǎo)致彈性體31、32伸縮，由此，磁體組裝體3能夠沿著導(dǎo)向棒11直線地往復(fù)移動(dòng)。通過這樣地構(gòu)成，從而由于磁體組裝體3，螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向中心Cl與使單位磁體15、16的同極面彼此相向的面C2的磁通密度最高的位置在靜止時(shí)一致，因而磁體組裝體3和螺線管線圈21以磁通密度最高的位置為中心而相對(duì)往復(fù)移動(dòng)。由此，能夠產(chǎn)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。(實(shí)施例2)
圖11和圖12示出實(shí)施例2所涉及的電磁發(fā)電機(jī)I。如圖11所示，電磁發(fā)電機(jī)I具備:磁體組裝體3 ;保持部27、28,沿移動(dòng)方向保持磁體組裝體3 ;外殼8，容納保持部27、28 ;以及螺線管線圈21，通過與磁體組裝體3的電磁感應(yīng)作用而產(chǎn)生電力。保持部27、28由殼體23、24和排斥用磁體4、5構(gòu)成。而且，保持部27、28具有調(diào)節(jié)保持部27、28與磁體組裝體3的距離的距離調(diào)整機(jī)構(gòu)。具體而言，殼體23、24在外周形成有陽(yáng)螺紋，具備容納排斥用磁體4、5的凹處和一字螺絲刀等工具前端所嵌入的槽25、26，通過利用一字螺絲刀等工具的旋轉(zhuǎn)，能夠利用殼體23、24的陽(yáng)螺紋和外殼內(nèi)周面的陰螺紋來(lái)沿螺紋軸方向移動(dòng)。排斥用磁體4、5，將與磁體組裝體3的相向的極為同極的面朝向磁體組裝體3，通過粘接而固定于殼體22、23。單位磁體15、16與排斥用磁體4、5對(duì)置的面磁化為S極，另一個(gè)面成為N極。由于磁體組裝體3與排斥用磁體4、5相向的極為同極，由此，在磁體組裝體3接近排斥用磁體4或5的情況下，磁體組裝體3被排斥用磁體4或5排斥而沿從排斥用磁體4或5離開的方向移動(dòng)。外殼8由非磁體形成，優(yōu)選由樹脂(PPS等)非導(dǎo)電性材料形成。在外殼8的殼體部的中央具備容納螺線管線圈21的槽。容納螺線管線圈21的槽的外殼8的軸方向的中心Cl，與磁體組裝體3利用排斥用磁體4、5的磁力而從排斥用磁體4、5離開且在不存在外部振動(dòng)的靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)使同極面彼此相向的平面位置C2大致一致。螺線管線圈21是沿周方向卷繞于外殼8的殼體部的中央的槽的構(gòu)成。由于外殼8的槽的筒軸方向的中心Cl與使靜止時(shí)的磁體組裝體3的同極面彼此相向的平面C2大致一致，因而螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向中心也與中心Cl 一致，與使靜止時(shí)的磁體組裝體的同極面彼此相向的平面位置C2大致一致。如以上那樣構(gòu)成的電磁發(fā)電機(jī)I,外殼8由安裝部35固定于電動(dòng)機(jī)等，如果使電動(dòng)機(jī)等旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)體的不平衡等導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)等的本體振動(dòng)，電磁發(fā)電機(jī)I振動(dòng)。然后，使殼體23、24旋轉(zhuǎn)而調(diào)節(jié)排斥用磁體4、5與磁體組裝體3的距離，使得電動(dòng)機(jī)等的振動(dòng)頻率和磁體組裝體3的移動(dòng)方向的固有振動(dòng)頻率一致，由此，磁體組裝體3共振而振動(dòng)。磁體組裝體3通過振動(dòng)而沿外殼8的軸方向進(jìn)行直線的往復(fù)移動(dòng)，在外周側(cè)的螺線管線圈21產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。通過這樣地構(gòu)成，從而磁體組裝體3如圖3所示地使單位磁體相向的平面位置的磁通密度最高，該磁通密度最高的相向的平面位置和螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向的中心在靜止時(shí)一致,螺線管線圈21以磁通密度最高的位置為中心而與磁體組裝體3相對(duì)移動(dòng)并產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由此，即使是小的移動(dòng)距離，也能夠產(chǎn)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。另外，排斥用磁體4、5構(gòu)成為，能夠通過一字螺絲刀等工具的旋轉(zhuǎn)而利用殼體23、24的陽(yáng)螺紋和外殼內(nèi)周面的陰螺紋來(lái)將殼體23、24沿螺紋軸方向移動(dòng)，因而能夠調(diào)整殼體23、24與磁體組裝體3的距離。關(guān)于排斥用磁體4、5與磁體組裝體3的距離，由于距離與負(fù)荷的關(guān)系如圖6所示地處于負(fù)荷相對(duì)于距離而呈指數(shù)函數(shù)變化的關(guān)系，因而能夠設(shè)定為微小的距離的調(diào)整導(dǎo)致傾斜度大幅·地不同的彈簧常數(shù)。由此，由于磁體組裝體3的移動(dòng)方向的固有振動(dòng)頻率能夠通過微小的距離的變更而在寬范圍的頻率上變更，因而能夠使電磁發(fā)電機(jī)的厚度為薄型。而且，由于能夠進(jìn)行利用螺紋的旋轉(zhuǎn)的微小的距離調(diào)整，因而能夠高精度地進(jìn)行與外部振動(dòng)頻率配合的磁體組裝體3的移動(dòng)方向的固有振動(dòng)頻率的調(diào)整，共振導(dǎo)致磁體組裝體3能夠與螺線管線圈21大幅地高速地相對(duì)移動(dòng)。因此，能夠產(chǎn)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。在如以上那樣構(gòu)成的電磁發(fā)電機(jī)I中，優(yōu)選，在外殼8具備形成于磁體組裝體3、保持部27、28以及外殼8之間的氣室6、7與大氣連通的連通孔41、42。通過這樣地構(gòu)成，從而在磁體組裝體3移動(dòng)至一個(gè)排斥用磁體側(cè)的情況下，對(duì)于體積減少的一側(cè)的氣室和體積增加的另一側(cè)的氣室，各個(gè)氣室能夠從連通孔進(jìn)行空氣的流入流出。因此，能夠減少通過形成于磁體組裝體3的外周面與外殼8之間的狹小的通路的空氣的流通，能夠減小使磁體組裝體3的振動(dòng)衰減的阻尼系數(shù)。對(duì)于外部振動(dòng)的輸入的磁體組裝體3的共振響應(yīng)倍率Q—般由Q=l/2(給出。即，由于共振時(shí)的最大響應(yīng)是阻尼系數(shù) 的2倍的倒數(shù)，因而能夠減小流通于狹小的通路的空氣所導(dǎo)致的阻尼，共振響應(yīng)倍率Q變大，磁體組裝體能夠與螺線管線圈大幅地高速地相對(duì)移動(dòng)。因此，能夠產(chǎn)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。但是，連通孔41、42也可以不是形成于外殼8，而是形成于殼體23、24。圖12是圖11的電磁發(fā)電機(jī)的立體圖。但是，如圖12所示，外殼8也可以不是圓筒形，也可以是多邊柱形。與此相伴的是，圖12的殼體23、24、單位磁體15，與外殼8的形狀相配合，也可以不是圓板，也可以是多邊板。在單位磁體15是多邊板且電磁發(fā)電機(jī)I是與單位磁體15同樣的多邊柱形的情況下，在設(shè)置多個(gè)電磁發(fā)電機(jī)I的情況下，能夠不在電磁發(fā)電機(jī)彼此之間形成浪費(fèi)的空間地設(shè)置。因而，電磁發(fā)電機(jī)設(shè)置范圍平均的發(fā)電效率上升。
(實(shí)施例2的變形例I)
圖13示出實(shí)施例2的變形例I所涉及的電磁發(fā)電機(jī)I。對(duì)與圖11所示的實(shí)施例2共同的構(gòu)成，示為相同的符號(hào)，省略說明。在實(shí)施例2和實(shí)施例2的變形例I中，在以下這點(diǎn)不同:單位磁體15、16由帶有十字孔的沉頭螺釘14和螺母13緊固，形成磁體組裝體3。排斥用磁體4、5將與磁體組裝體3的相向的極為同極的面朝向磁體組裝體3，通過粘接而固定于殼體23、24。單位磁體15、16是具備中心孔和在孔的一面具備圓錐的倒角的帶有沉孔的磁體。將帶有十字孔的沉頭螺釘14和螺母13嵌入單位磁體15、16的中心孔，將帶有十字孔的沉頭螺釘14和螺母13緊固，形成磁體組裝體3。單位磁體15、16，分別將與保持部對(duì)置的面磁化為S極，另一個(gè)面成為N極。能夠容易地將排斥的單位磁體15的面彼此一體化而形成磁體組裝體3。(實(shí)施例2的變形例2)
圖14示出實(shí)施例2的變形例2所涉及的電磁發(fā)電機(jī)I。對(duì)與圖11所示的實(shí)施例2共同的構(gòu)成，示為相同的符號(hào)，省略說明。在實(shí)施例2和實(shí)施例2的變形例2中，調(diào)節(jié)保持部27、28與磁體組裝體3的距離的距離調(diào)整機(jī)構(gòu)不同。保持部27、28由殼體23、24和排斥用磁體4、5構(gòu)成。而且，殼體23、24由貫通螺釘43從與外殼8的軸方向垂直的方向緊固。通過緩和貫通螺釘43的緊固，使得殼體23、24能夠沿筒軸方向移動(dòng)。(實(shí)施例2的變形例3)
圖15示出實(shí)施例2的變形例3所涉及的電磁發(fā)電機(jī)I。對(duì)與圖11所示的實(shí)施例2共同的構(gòu)成，示為相同的符號(hào)，省略說明。在實(shí)施例2和實(shí)施例2的變形例3中，在以下這點(diǎn)不同:外殼部8具有能夠確認(rèn)磁體組裝體3的位置的位置確認(rèn)部36。位置確認(rèn)部36是能夠用眼睛觀察外殼8的內(nèi)部的構(gòu)造，能夠通過用眼睛觀察而確認(rèn)磁體組裝體3的位置并同時(shí)使殼體23、24沿外殼8的軸方向移動(dòng)。另外，在將刻度等標(biāo)記于位置確認(rèn)部36的情況下，能夠更正確地確認(rèn)磁體組裝體3的位置，能夠利用殼體23、24來(lái)高精度地調(diào)節(jié)排斥用磁體4、5與磁體組裝體3的距離。(實(shí)施例3)
圖16和圖17示出實(shí)施例3所涉及的電磁發(fā)電機(jī)I。如圖16所示，電磁發(fā)電機(jī)I具備:殼體71 ;磁體組裝體3，由帶有十字孔的沉頭螺釘51固定于殼體71 ;螺線管線圈21，卷繞于線圈骨架25 ;以及保持部61，沿移動(dòng)方向保持螺線管線圈21。殼體71由非磁性材料形成，在中央具備磁體組裝體3的圓錐的倒角部所抵接的凸部和帶有十字孔的沉頭螺釘51所嵌入的螺紋孔，在外周側(cè)具備安裝保持部61的圓筒部。磁體組裝體3，由帶有十字孔的沉頭螺釘51和殼體71將單位磁體15、16緊固而形成。單位磁體15、16是具備中心孔和在孔的一面具備圓錐的倒角的帶有沉孔的磁體。使帶有十字孔的沉頭螺釘5貫通于單位磁體15、16的中心孔并緊固于殼體24的螺紋孔而形成磁體組裝體3。單位磁體15、16分別將相向的面磁化為N極，另一個(gè)面成為S極。
保持部61是由例如SUS 304形成的板簧。保持部61的基端側(cè)固定于殼體71的外周側(cè)圓筒部，前端側(cè)固定于線圈骨架25。線圈骨架25和螺線管線圈71以與外部的振動(dòng)共振的方式設(shè)定為保持部61的彈簧負(fù)荷。線圈骨架25由非磁性材料形成，優(yōu)選由樹脂(PPS等)非導(dǎo)電性材料形成。螺線管線圈21是沿周方向卷繞于線圈骨架25的構(gòu)成。螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向的中心Cl與當(dāng)不存在外部的振動(dòng)的靜止?fàn)顟B(tài)時(shí)使磁體組裝體3的同極面彼此相向的平面位置C2
大致一致。如以上那樣構(gòu)成的電磁發(fā)電機(jī)I,殼體71固定于電動(dòng)機(jī)等。而且，如果使電動(dòng)機(jī)旋轉(zhuǎn)，則旋轉(zhuǎn)體的不平衡等導(dǎo)致電動(dòng)機(jī)本體振動(dòng)，電磁發(fā)電機(jī)I振動(dòng)。殼體71的振動(dòng)從保持部61傳遞至線圈骨架25。由于線圈骨架25和螺線管線圈21以與外部的振動(dòng)頻率共振的方式設(shè)定為保持部61的彈簧負(fù)荷，因而螺線管線圈21共振，比外部振動(dòng)的振幅更大地沿卷繞安裝軸方向振動(dòng)，與磁體組裝體3相對(duì)移動(dòng)，在螺線管線圈21產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。 通過這樣地構(gòu)成，從而磁體組裝體3如圖3所示地使單位磁體相向的平面位置C2的磁通密度最高，該磁通密度最高的相向的平面位置C2和螺線管線圈21的卷繞安裝軸方向的中心Cl在靜止時(shí)一致，螺線管線圈21以磁通密度最高的位置為中心而與磁體組裝體3相對(duì)移動(dòng)而產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。由此,即使是小的移動(dòng)距離,也能夠產(chǎn)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。圖17是圖16的電磁發(fā)電機(jī)的立體圖。(實(shí)施例3的變形例I)
圖18示出實(shí)施例3的變形例I所涉及的電磁發(fā)電機(jī)I。也可以為這樣的電磁發(fā)電機(jī)1:構(gòu)成為，代替保持部61的板簧，由螺旋彈簧81、82將殼體71和線圈骨架25連結(jié)，由于振動(dòng)而導(dǎo)致螺旋彈簧81、82伸縮，由此，線圈骨架25和螺線管線圈21能夠進(jìn)行直線的往復(fù)移動(dòng)。通過這樣地構(gòu)成，從而由于螺線管線圈21，卷繞安裝軸方向中心Cl與磁體組裝體3的使單位磁體15、16的同極面彼此相向的面C2的磁通密度最高的位置在靜止時(shí)一致，因而螺線管線圈21和磁體組裝體3以磁通密度最高的位置為中心而相對(duì)往復(fù)運(yùn)動(dòng)。由此，能夠產(chǎn)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。本發(fā)明不限定于上述的實(shí)施方式，在不脫離其要旨的范圍內(nèi)，能夠進(jìn)行各種變形。產(chǎn)業(yè)上的可利用性
由于本發(fā)明的電磁發(fā)電機(jī)能夠形成即使起因于外部的小的環(huán)境振動(dòng)，產(chǎn)生電力也大的電磁發(fā)電機(jī)，因而在產(chǎn)業(yè)上有用。附圖標(biāo)記說明
I電磁發(fā)電機(jī)；3磁體組裝體；4、5排斥用磁體；11導(dǎo)向棒；12磁體保持體；14磁體組裝體的中心孔；15、16單位磁體；17單位磁體的圓面；21螺線管線圈；22外殼；23、24、71殼體。
權(quán)利要求
1.一種電磁發(fā)電機(jī),其特征在于,具備: 磁體組裝體，多個(gè)永磁體沿層疊方向磁化、并使同極面彼此相向而層疊；和 螺線管線圈，位于所述磁體組裝體的側(cè)面?zhèn)鹊闹車? 所述磁體組裝體構(gòu)成為能夠變更與所述螺線管線圈的相對(duì)位置， 具備保持部，該保持部保持所 述磁體組裝體，以使所述磁體組裝體的同極面彼此相向的平面位置在靜止位置與所述螺線管線圈的卷繞安裝軸方向的中心一致。
2.如權(quán)利要求1所述的電磁發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述保持部是永磁體。
3.如權(quán)利要求1所述的電磁發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述保持部是彈性體。
4.如權(quán)利要求1至3的任一項(xiàng)所述的電磁發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述保持部與所述磁體組裝體對(duì)置，具備變更所述保持部與所述磁體組裝體的距離的距離調(diào)整機(jī)構(gòu)。
5.如權(quán)利要求1、2、4的任一項(xiàng)所述的電磁發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述保持部與所述磁體組裝體對(duì)置，具備與所述磁體組裝體排斥的磁極的保持部用永磁體和變更所述保持部用永磁體與所述磁體組裝體的距離的距離調(diào)整機(jī)構(gòu)。
6.如權(quán)利要求4或5所述的電磁發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述距離調(diào)整機(jī)構(gòu)是螺紋機(jī)構(gòu)。
7.如權(quán)利要求1至6的任一項(xiàng)所述的電磁發(fā)電機(jī)，其特征在于， 在所述保持部與所述磁體組裝體的一個(gè)所述永磁體之間具備第I氣室，在所述保持部與所述磁體組裝體的另一個(gè)所述永磁體之間具備第2氣室， 所述第I氣室和所述第2氣室與大氣連通。
8.如權(quán)利要求1至7的任一項(xiàng)所述的電磁發(fā)電機(jī)，其特征在于，關(guān)于所述保持部，以?shī)A持所述磁體組裝體的方式配備所述保持部。
9.一種電磁發(fā)電機(jī),其特征在于,具備: 磁體組裝體，多個(gè)永磁體沿層疊方向磁化、并使同極面彼此相向而層疊；和 螺線管線圈，位于所述磁體組裝體的側(cè)面?zhèn)鹊闹車? 所述螺線管線圈構(gòu)成為能夠變更與所述磁體組裝體的相對(duì)位置， 具備保持部，該保持部保持所述螺線管線圈，以使所述螺線管線圈的卷繞安裝軸方向的中心在靜止位置與使所述磁體組裝體的同極面彼此相向的平面位置一致。
10.如權(quán)利要求1至9的任一項(xiàng)所述的電磁發(fā)電機(jī)，其特征在于，在設(shè)所述磁體組裝體與所述螺線管線圈的相對(duì)位置變更的距離為X、所述螺線管線圈的所述卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度為L(zhǎng)、所述磁體組裝體的層疊方向長(zhǎng)度為T的情況下，設(shè)定為所述X成為X < ΤΧ0.7-L。
11.如權(quán)利要求1至10的任一項(xiàng)所述的電磁發(fā)電機(jī)，其特征在于，所述永磁體的與所述卷繞安裝軸方向垂直的方向的端面長(zhǎng)度為所述永磁體的所述卷繞安裝軸方向長(zhǎng)度的2倍以上。
全文摘要
本發(fā)明的目的是，在通過磁體振動(dòng)而進(jìn)行發(fā)電的電磁發(fā)電機(jī)中，提供即使是振幅小的振動(dòng)也能夠效率良好地發(fā)電的電磁發(fā)電機(jī)。于是，為這樣的電磁發(fā)電機(jī)具備多個(gè)永磁體沿層疊方向磁化且使同極面彼此相向而層疊的磁體組裝體和位于磁體組裝體的側(cè)面?zhèn)鹊闹車穆菥€管線圈，磁體組裝體構(gòu)成為能夠變更與所述螺線管線圈的相對(duì)位置。而且，在本電磁發(fā)電機(jī)中，利用彈性體或永磁體的磁排斥力來(lái)保持以使磁體組裝體的同極面彼此相向的平面位置在靜止位置與螺線管線圈的卷繞安裝軸方向的中心一致。
文檔編號(hào)H02K35/02GK103222169SQ20118005761
公開日2013年7月24日 申請(qǐng)日期2011年11月30日 優(yōu)先權(quán)日2010年11月30日
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