發(fā)電裝置制造方法
【專利摘要】本發(fā)明提供一種使用逆磁致伸縮現(xiàn)象且具有新結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝置。發(fā)電裝置具有：支撐構(gòu)件；第一磁致伸縮構(gòu)件，一端側(cè)安裝在支撐構(gòu)件上，使得一端側(cè)成為固定端而另一端側(cè)成為振動端；第二磁致伸縮構(gòu)件，與第一磁致伸縮構(gòu)件并列配置且一端側(cè)安裝在支撐構(gòu)件上，使得一端側(cè)成為固定端而另一端側(cè)成為振動端；振動聯(lián)動構(gòu)件，連接第一磁致伸縮構(gòu)件和第二磁致伸縮構(gòu)件，使得第一磁致伸縮構(gòu)件和第二磁致伸縮構(gòu)件聯(lián)動振動；線圈，纏繞在第一磁致伸縮構(gòu)件以及第二磁致伸縮構(gòu)件中的至少一個磁致伸縮構(gòu)件的周圍；以及磁路形成構(gòu)件，具備磁鐵，將第一磁致伸縮構(gòu)件和第二磁致伸縮構(gòu)件各自的一端側(cè)之間以及各自的另一端側(cè)之間磁性連接，在第一磁致伸縮構(gòu)件和第二磁致伸縮構(gòu)件上施加有相反方向的磁場，形成第一磁致伸縮構(gòu)件和第二磁致伸縮構(gòu)件相互成為磁路返回部的磁路。
【專利說明】發(fā)電裝置

【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明涉及發(fā)電裝置。

【背景技術(shù)】
[0002] 磁致伸縮現(xiàn)象是指磁體因外部施加的磁場而變形的現(xiàn)象。在對顯示磁致伸縮現(xiàn)象 的磁致伸縮材料施加了外部磁場的狀態(tài)下，從外部對磁致伸縮材料施力而使其變形，從而 使得磁致伸縮材料內(nèi)部的磁化產(chǎn)生變化。將該現(xiàn)象稱為逆磁致伸縮現(xiàn)象或者維拉里效應(yīng)。 提出有利用逆磁致伸縮現(xiàn)象的發(fā)電裝置（例如，參考專利文獻1、非專利文獻1以及2)。
[0003] 現(xiàn)有技術(shù)文獻
[0004] 專利文獻
[0005] 專利文獻1 :日本特開平9-90065號公報
[0006] 非專利文獻
[0007] 非專利文獻1 :湘南科技金屬有限公司、"SMT開發(fā)的逆磁致伸縮振動發(fā)電機的介 紹"、[在線]、[平成24年2月 7日檢索]、互聯(lián)網(wǎng)〈11此:111^口：//\￥?^.8110仙11-1116七31七6(3· com/HPdata/info_gyakujiwai_hatudenki. pdf>
[0008] 非專利文獻2 :上野敏幸、"利用磁致伸縮材料的微振動發(fā)電元件"、[在線]、[平成 22年8月6日]、金澤大學(xué)新技術(shù)說明會、[平成24年2月7日檢索]、互聯(lián)網(wǎng)<URL :http:// jstshingi. jp/abst/p/10/1022/kanazawal. pdf>


【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 發(fā)明所要解決的課題
[0010] 本發(fā)明的目的之一在于提供一種使用了逆磁致伸縮現(xiàn)象、具有新結(jié)構(gòu)的發(fā)電裝 置。
[0011] 解決課題的方法
[0012] 根據(jù)本發(fā)明的一個觀點，提供一種發(fā)電裝置，具有：支撐構(gòu)件；第一磁致伸縮構(gòu) 件，一端側(cè)安裝在所述支撐構(gòu)件上，使得一端側(cè)成為固定端而另一端側(cè)成為振動端；第二磁 致伸縮構(gòu)件，與所述第一磁致伸縮構(gòu)件并列配置且一端側(cè)安裝在所述支撐構(gòu)件上，使得一 端側(cè)成為固定端而另一端側(cè)成為振動端；振動聯(lián)動構(gòu)件，連接所述第一磁致伸縮構(gòu)件和所 述第二磁致伸縮構(gòu)件，使得所述第一磁致伸縮構(gòu)件和所述第二磁致伸縮構(gòu)件聯(lián)動振動；第 一線圈，纏繞在所述第一磁致伸縮構(gòu)件的周圍；第二線圈，纏繞在所述第二磁致伸縮構(gòu)件的 周圍；以及磁路形成構(gòu)件，具備磁鐵，將所述第一磁致伸縮構(gòu)件和所述第二磁致伸縮構(gòu)件各 自的一端側(cè)之間以及各自的另一端側(cè)之間磁性連接，在所述第一磁致伸縮構(gòu)件和所述第二 磁致伸縮構(gòu)件上施加有相反方向的磁場，形成所述第一磁致伸縮構(gòu)件和所述第二磁致伸縮 構(gòu)件相互成為磁路返回部的磁路。
[0013] 發(fā)明效果
[0014] 將第一磁致伸縮構(gòu)件以及第二磁致伸縮構(gòu)件各自的一端之間以及各自的另一端 之間磁性連接，在兩個磁致伸縮構(gòu)件上施加有相反方向的磁場，形成兩個磁致伸縮構(gòu)件相 互成為磁路返回部的磁路。由此，例如就能容易降低振動發(fā)電裝置的振動部分的剛性，提高 發(fā)電效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0015] 圖1是第一實施例的振動發(fā)電裝置（標(biāo)準(zhǔn)狀態(tài)下）的概略主視圖。
[0016] 圖2是第一實施例的振動發(fā)電裝置（變形狀態(tài)下）的概略主視圖。
[0017] 圖3A以及圖3B分別是基于第一實施例的第一變形例以及第二變形例的振動發(fā)電 裝置的概略主視圖。
[0018] 圖3C是基于第一實施例的第三變形例的振動發(fā)電裝置的概略主視圖。
[0019] 圖4是第一實施例的第四變形例的振動發(fā)電裝置的（變形狀態(tài)下）概略主視圖。
[0020] 圖5是第二實施例的振動發(fā)電裝置的概略主視圖。
[0021] 圖6A以及圖6B分別是第三實施例以及第三實施例的變形例的振動發(fā)電裝置的概 略主視圖。
[0022] 圖7A以及圖7B分別是比較例的振動發(fā)電裝置的概略俯視圖以及概略主視圖。

【具體實施方式】
[0023] 首先，參考圖1說明本發(fā)明的第一實施例的振動發(fā)電裝置的結(jié)構(gòu)。在制造發(fā)電裝 置時，能夠適當(dāng)使用各種加工技術(shù)。圖1是第一實施例的振動發(fā)電裝置的概略主視圖。在 支撐構(gòu)件1上安裝有由磁致伸縮材料形成的磁致伸縮構(gòu)件2和磁致伸縮構(gòu)件3。
[0024] 作為形成磁致伸縮構(gòu)件2的磁致伸縮材料以及形成磁致伸縮構(gòu)件3的磁致伸縮材 料，例如能夠使用都是正磁致伸縮材料（例如鐵鎵合金（Galfenol))。磁致伸縮構(gòu)件2、3例 如可以是相同形狀，是沿一個方向的長板狀（例如厚度2_、寬度4. 6_、長度60_)。磁致 伸縮構(gòu)件2、3相向且并列配置，各自的長度方向上的一端側(cè)固定在支撐構(gòu)件1上，另一端側(cè) 成為在厚度方向上能夠振動的懸臂梁結(jié)構(gòu)。支撐構(gòu)件1例如由銅等非磁體形成。在發(fā)電時， 支撐構(gòu)件1被安裝到機械等外部振動源而被使用，磁致伸縮構(gòu)件2、3振動。
[0025] 永磁鐵4連接磁致伸縮構(gòu)件2、3的另一端（振動端部）之間（磁致伸縮構(gòu)件2、 3的另一端（振動端部）之間經(jīng)由永磁鐵4連接）。此外，永磁鐵5連接磁致伸縮構(gòu)件2、3 的一端（固定端部）之間。永磁鐵4以及5例如分別是強度0. 5T左右的釹磁鐵。永磁鐵 4連接振動端部之間，由此磁致伸縮構(gòu)件2、3聯(lián)動一體振動。另外，從使振動聯(lián)動的觀點出 發(fā)，在振動端側(cè)連接磁致伸縮構(gòu)件2、3的構(gòu)件不是必須是磁鐵。
[0026] 永磁鐵4以及5在磁致伸縮構(gòu)件厚度方向上分別以相反的方向被磁化。例如如圖 1所示，永磁鐵4的紙面上側(cè)是S極、紙面下側(cè)是N極,永磁鐵5的紙面下側(cè)是S極、紙面上 側(cè)是N極。在圖1所示的例子中，形成如下的磁路：從永磁鐵4的S極前進到N極，并從磁 致伸縮構(gòu)件3的振動端部前進至固定端部，再從永磁鐵5的S極前進到N極，進而從磁致伸 縮構(gòu)件2的固定端部前進到振動端部后返回永磁鐵4。
[0027] S卩，由永磁鐵4以及5施加在磁致伸縮構(gòu)件2上的磁場從固定端側(cè)朝向振動端側(cè)， 施加在磁致伸縮構(gòu)件3上的磁場從振動端側(cè)朝向固定端側(cè)。這樣，施加在磁致伸縮構(gòu)件2 上的磁場和施加到磁致伸縮構(gòu)件3上的磁場方向相反。磁致伸縮構(gòu)件2、3相互之間起到成 為磁路返回部的磁軛作用。
[0028] 伴隨著由永磁鐵4以及5施加的磁場，在磁致伸縮構(gòu)件2上產(chǎn)生從固定端側(cè)朝向 振動端側(cè)的磁通密度B2,在磁致伸縮構(gòu)件3上產(chǎn)生從振動端側(cè)朝向固定端側(cè)的磁通密度 B3。在磁致伸縮構(gòu)件2的周圍纏繞有線圈6,在磁致伸縮構(gòu)件3的周圍纏繞有線圈7。在圖 1所示的例子中，線圈6和線圈7沿相對偏置磁場方向相同的方向被纏繞。
[0029] 然后，參考圖2說明第一實施例的振動發(fā)電裝置的動作。圖2表示振動時磁致伸 縮構(gòu)件2、3變形后的狀態(tài)，例示了磁致伸縮構(gòu)件2、3向紙面下方變形的狀態(tài)。
[0030] 與此相對，圖1是表示未振動的狀態(tài)或者在振動過程中磁致伸縮構(gòu)件2、3未發(fā)生 變形的狀態(tài)。將圖1所示的未振動的狀態(tài)或者未發(fā)生變形的狀態(tài)稱為基準(zhǔn)狀態(tài)，將圖2所 示的發(fā)生了變形的狀態(tài)稱為變形狀態(tài)。
[0031] 磁致伸縮構(gòu)件2、3的振動端部之間利用振動聯(lián)動構(gòu)件（永磁鐵）4連接，由此，磁 致伸縮構(gòu)件2的振動和磁致伸縮構(gòu)件3的振動聯(lián)動。磁致伸縮構(gòu)件2、3成為一體的結(jié)構(gòu)體 8的在上下方向振動時的變形的中立面配置在磁致伸縮構(gòu)件2和磁致伸縮構(gòu)件3之間。
[0032] 因此，在結(jié)構(gòu)體8向紙面下側(cè)變形時，在上側(cè)磁致伸縮構(gòu)件2上產(chǎn)生拉伸變形，并 且在下側(cè)磁致伸縮構(gòu)件3上產(chǎn)生壓縮變形。另一方面，在結(jié)構(gòu)體8向紙面上側(cè)變形時，在上 側(cè)磁致伸縮構(gòu)件2上產(chǎn)生壓縮變形，并且在下側(cè)磁致伸縮構(gòu)件3上產(chǎn)生拉伸變形。磁致伸 縮構(gòu)件2、3分別重復(fù)無變形的基準(zhǔn)狀態(tài)、產(chǎn)生了壓縮變形的變形狀態(tài)、無變形的基準(zhǔn)狀態(tài) 以及產(chǎn)生了拉伸變形的變形狀態(tài)進行振動。磁致伸縮構(gòu)件2和磁致伸縮構(gòu)件3的變形方向 (壓縮變形或者是拉伸變形）相反。
[0033] -般而言，在從外部施加了磁場的狀態(tài)下，通過對磁致伸縮構(gòu)件施加變形，以使產(chǎn) 生在磁致伸縮構(gòu)件上的磁通密度發(fā)生變化（逆磁致伸縮現(xiàn)象或者維拉里效應(yīng)）。將磁致伸 縮材料設(shè)為例如鐵鎵合金這樣的正磁致伸縮材料，在基準(zhǔn)狀態(tài)下，施加磁場的大小為不使 磁致伸縮材料的磁通密度飽和的程度（飽和磁化的一半左右或以下）。
[0034] 在產(chǎn)生了拉伸變形時即磁致伸縮構(gòu)件伸長時，在磁致伸縮構(gòu)件上產(chǎn)生的磁通密度 的長度方向成分（磁化成分）與基準(zhǔn)狀態(tài)下相比變大。另一方面，在產(chǎn)生了壓縮形變時即 磁致伸縮構(gòu)件縮短時，在磁致伸縮構(gòu)件上產(chǎn)生的磁通密度的長度方向成分（磁化成分）與 基準(zhǔn)狀態(tài)相比變小。因此，伴隨振動，在各磁致伸縮構(gòu)件上產(chǎn)生的磁通密度的長度方向成分 呈周期性的增減。
[0035] 在線圈6、7上分別產(chǎn)生阻礙磁通密度變化的感應(yīng)電流，磁通密度隨磁致伸縮構(gòu)件 2、3的振動而變化。由此，就能進行發(fā)電。例如在圖2所示的狀態(tài)下，在纏繞上側(cè)磁致伸縮 構(gòu)件2上的線圈6上，感應(yīng)電流IC2從磁致伸縮構(gòu)件2的振動端側(cè)流向固定端側(cè)，以在阻礙 磁通密度B2的增加的方向上產(chǎn)生感應(yīng)磁場IF2 (在線圈中流過感應(yīng)電流IC2,產(chǎn)生阻礙磁通 變化的磁場IF2)。此時，作為電源，固定端側(cè)變成正極性，振動端側(cè)變成負(fù)極性。
[0036] 另一方面，在纏繞下側(cè)磁致伸縮材料3的線圈7上，感應(yīng)電流IC3從磁致伸縮構(gòu)件 3的振動端側(cè)流向固定端側(cè)，以在阻礙磁通密度B3減少的方向上產(chǎn)生感應(yīng)磁場IF3(在線圈 中流過感應(yīng)電流IC3,產(chǎn)生阻礙磁通變化的磁場IF3)。此時，作為電源，固定端側(cè)變成正極 性，振動端側(cè)變成負(fù)極性。
[0037] 在圖2所示的例子中，將線圈6和線圈7沿相對偏置磁場方向相同的方向進行纏 繞，由此，能夠使磁致伸縮構(gòu)件2側(cè)和磁致伸縮構(gòu)件3側(cè)的在振動端側(cè)和固定端側(cè)的電源極 性變得一致。另外，在將線圈6和線圈7以相反的方向卷繞的情況下，雖然磁致伸縮構(gòu)件2 側(cè)和磁致伸縮構(gòu)件3側(cè)的電源極性相反，但能夠以同樣的機構(gòu)進行發(fā)電。
[0038] 另外，各磁致伸縮構(gòu)件2、3的形狀不限于板狀，例如也可以是棒狀。但是，從有效 率地產(chǎn)生振動的觀點出發(fā)，如上述實施例一樣，優(yōu)選設(shè)為具有容易在一個方向上產(chǎn)生振動 的各向異性的形狀。優(yōu)選地，將磁致伸縮構(gòu)件2、3配置成容易產(chǎn)生振動的方向相一致，且以 容易產(chǎn)生振動的方向上并列配置。
[0039] 另外，在上述實施例中，分別以磁鐵4以及5直接連接磁致伸縮構(gòu)件2、3的振動端 側(cè)之間以及固定端側(cè)之間，形成磁路。將磁致伸縮構(gòu)件2、3的振動端側(cè)之間以及固定端側(cè) 之間磁性連接形成磁路的結(jié)構(gòu)不限于上述實施例中表示的結(jié)構(gòu)。作為其他磁路形成結(jié)構(gòu)， 例如可以舉出下面的第一變形例?第三變形例的結(jié)構(gòu)。
[0040] 首先，參考圖3A說明第一實施例的第一變形例中的振動發(fā)電裝置。在第一變形例 中，在磁致伸縮構(gòu)件2的振動端側(cè)外側(cè)和固定端側(cè)外側(cè)上分別連接有磁軛構(gòu)件11以及12， 在磁致伸縮構(gòu)件3的振動端側(cè)外側(cè)和固定端側(cè)外側(cè)分別連接有磁軛構(gòu)件13以及14。磁軛 構(gòu)件11?14例如由軟鐵形成。另外，為了容易明白圖示，磁致伸縮構(gòu)件用右上方向的剖面 線、磁軛構(gòu)件用左上方向的剖面線表示。
[0041] 磁致伸縮構(gòu)件2、3的固定端分別經(jīng)由磁軛構(gòu)件12以及14安裝在支撐構(gòu)件1上。 在振動端側(cè)，磁軛構(gòu)件11和磁軛構(gòu)件13經(jīng)由永磁鐵4連接，在固定端側(cè)，磁軛構(gòu)件12和磁 軛構(gòu)件14經(jīng)由永磁鐵5連接。也可以這樣的結(jié)構(gòu)來形成磁路。
[0042] 另外，在第一變形例中，磁軛構(gòu)件11、永磁鐵4以及磁軛構(gòu)件13是將磁致伸縮構(gòu)件 2和磁致伸縮構(gòu)件3進行磁性連接的磁性連接構(gòu)件，并且，兼作使磁致伸縮構(gòu)件2的振動和 磁致伸縮構(gòu)件3的振動聯(lián)動起來的機械連接構(gòu)件（振動聯(lián)動構(gòu)件）。
[0043] 然后，參考圖3B說明第一實施例的第二變形例的振動發(fā)電裝置。在振動端側(cè)永磁 鐵4連接磁致伸縮構(gòu)件2和磁致伸縮構(gòu)件3的結(jié)構(gòu)與第一實施例相同。在第二變形例中， 磁致伸縮構(gòu)件2、3的固定端部安裝在磁軛構(gòu)件21上，在固定端側(cè)，磁軛構(gòu)件21將磁致伸縮 構(gòu)件2和3磁性連接。也可以這樣的結(jié)構(gòu)來形成磁路。另外，磁軛構(gòu)件21能夠作為用懸臂 梁結(jié)構(gòu)保持磁致伸縮構(gòu)件2、3的支撐構(gòu)件1的一部分。
[0044] 然后，參考圖3C說明第一實施例的第三變形例的振動發(fā)電裝置。在振動端側(cè)永磁 鐵4連接磁致伸縮構(gòu)件2、3的結(jié)構(gòu)與第一實施例相同。在第三變形例中，使用厚度方向剖 面呈U字形狀且相向部分31a以及31c由連接部分31b連接的磁致伸縮構(gòu)件31。
[0045] 磁致伸縮構(gòu)件31的相對部分31a以及31c分別作為磁致伸縮構(gòu)件2、3來使用。磁 致伸縮構(gòu)件31的連接部分31b作為磁軛起作用，在固定端側(cè)磁性連接磁致伸縮構(gòu)件2、3。 另外，連接部分31b能夠作為用懸臂梁結(jié)構(gòu)保持磁致伸縮構(gòu)件2、3的支撐構(gòu)件1的一部分。 如第三變形例一樣，磁致伸縮構(gòu)件2、3也可以不分開。也能以這樣的結(jié)構(gòu)來形成磁路。
[0046] 另外，在第一實施例以及第一變形例?第三變形例中，在將磁致伸縮構(gòu)件2、3的 振動端部之間磁性連接的連接構(gòu)件中配置了永磁鐵，但是，作為將磁致伸縮構(gòu)件2、3的振 動端部之間磁性連接的連接構(gòu)件，還能僅使用磁軛構(gòu)件（參考例如后述的第三實施例）。永 磁鐵可以在磁路內(nèi)的某個位置上配置至少一個。
[0047] 另外，在上述的第一實施例以及第一變形例?第三變形例中，磁致伸縮構(gòu)件2、3 都由正磁致伸縮材料形成，但是，磁致伸縮構(gòu)件2、3的材料不限于正磁致伸縮材料。
[0048] 然后，參照圖4說明第一實施例的第四變形例的振動發(fā)電裝置。第四變形例是磁 致伸縮構(gòu)件2、3都由負(fù)磁致伸縮材料形成的例子。圖4與圖2相同，例示了磁致伸縮構(gòu)件 2、3向紙面下方發(fā)生形變的狀態(tài)。
[0049] 在負(fù)磁致伸縮材料中，與正磁致伸縮材料相反，通過磁場施加而在磁致伸縮構(gòu)件 中產(chǎn)生的磁通密度，因拉伸變形而變小且因壓縮變形而變大。因此，在圖4所示的狀態(tài)下， 在纏繞于上側(cè)磁致伸縮構(gòu)件2的線圈6中流過感應(yīng)電流IC2,使得在阻礙磁通密度B2減少 的方向上產(chǎn)生感應(yīng)磁場IF2,在纏繞于下側(cè)磁致伸縮構(gòu)件3的線圈7中流過感應(yīng)電流IC3， 使得在阻礙磁通密度B3增加的方向上產(chǎn)生感應(yīng)磁場IF3。這樣，即使均由負(fù)磁致伸縮材料 形成磁致伸縮構(gòu)件2、3,也能進行發(fā)電。
[0050] 另外，由于在磁致伸縮構(gòu)件2側(cè)和磁致伸縮構(gòu)件3側(cè)能夠分別獨立地進行發(fā)電，所 以作為其他變形例，能夠由正負(fù)不同的磁致伸縮材料來形成磁致伸縮構(gòu)件2、3。另外，由于 在磁致伸縮構(gòu)件2側(cè)和磁致伸縮構(gòu)件3側(cè)能夠分別獨立地進行發(fā)電，所以如果線圈配置在 至少一個磁致伸縮構(gòu)件周圍，就能夠進行發(fā)電。
[0051] 然后，參考圖5說明第二實施例的發(fā)電裝置。圖5是第二實施例的振動發(fā)電裝置 的概略主視圖。第二實施例中，在磁致伸縮構(gòu)件2、3上同時纏繞同一個線圈41來代替第一 實施例中的在磁致伸縮構(gòu)件2、3上分別纏繞線圈6、7。其他結(jié)構(gòu)與圖1所示的第一實施例 相同。磁致伸縮構(gòu)件2、3的正負(fù)特性一致，例如都由正磁致伸縮材料形成。另外，在第二實 施例（以及，后述的第三實施例和其變形例）中，為避免麻煩，簡化一部分線圈的圖示。
[0052] 這里，再次參照圖2以及圖4。如圖2所示，在磁致伸縮構(gòu)件2、3都由正磁致伸縮 材料形成的情況下，或者，如圖4所示，在磁致伸縮構(gòu)件2、3都由負(fù)磁致伸縮材料形成的情 況下，即，形成磁致伸縮構(gòu)件2、3的磁致伸縮材料的正負(fù)特性一致的情況下，在纏繞于磁致 伸縮構(gòu)件2、3的線圈6、7中產(chǎn)生的感應(yīng)磁場IF2以及IF3的朝向一致。
[0053] 因此，在形成磁致伸縮構(gòu)件2、3的磁致伸縮材料的正負(fù)特性一致的情況下，能夠 在磁致伸縮構(gòu)件2、3上纏繞同一線圈41來進行發(fā)電。由此，例如，能夠省掉在磁致伸縮構(gòu) 件2、3上分別纏繞線圈的麻煩。
[0054] 然后，參考圖6A說明第三實施例的發(fā)電裝置。圖6A是第三實施例的振動發(fā)電裝 置的概略主視圖。在支承層52的上表面以及下表面上分別形成有薄膜狀的在磁致伸縮構(gòu) 件（磁致伸縮層）51以及53,從而形成結(jié)構(gòu)體54。與第二實施例相同，形成磁致伸縮層51 以及53的磁致伸縮材料的正負(fù)特性一致。
[0055] 磁致伸縮層51以及53例如是通過液體急冷凝固法形成的鐵鎵合金帶狀材料（例 如厚度為300 μ m)。支承層52例如是塑料板（例如厚度為500 μ m左右）。例如通過粘合劑 進行粘合，就能夠在支承層52上形成磁致伸縮層51以及53。這樣，通過形成在支承層上， 即使是單獨作為振動構(gòu)件的韌性不足的磁致伸縮材料，也能夠使用。另外，薄膜狀的磁致伸 縮構(gòu)件可以是通過切削或研磨能得到的薄板狀構(gòu)件，也可以是由薄膜噴射形成的構(gòu)件。
[0056] 上側(cè)永磁鐵55和下側(cè)永磁鐵57夾著結(jié)構(gòu)體54的固定端部，磁軛構(gòu)件56連接永 磁鐵55和永磁鐵57。S卩，永磁鐵55、磁軛構(gòu)件56以及永磁鐵57磁性連接磁致伸縮層51 以及53的固定端部之間。另一方面，磁軛構(gòu)件58從上下方向夾著結(jié)構(gòu)體54,從而磁性連接 磁致伸縮層51以及53的振動端部之間。在第三實施例中，以這種方式形成磁路。
[0057] 在第三實施例中，形成有在磁致伸縮層51以及53之間夾有支承層52的結(jié)構(gòu)體 54。因此，在振動端側(cè)采用磁軛構(gòu)件58從上下方向夾著結(jié)構(gòu)體54的結(jié)構(gòu)，在固定端側(cè)采用 永磁鐵55以及57從上下方向夾著結(jié)構(gòu)體54的結(jié)構(gòu)，由此形成磁路。
[0058] 在結(jié)構(gòu)體54的周圍，即磁致伸縮層51以及53的周圍纏繞有線圈59。第三實施例 也與第二實施例同樣，通過在兩個磁致伸縮構(gòu)件上纏繞同一線圈的結(jié)構(gòu)，就能夠進行發(fā)電。
[0059] 支承層52作為使磁致伸縮層51以及53的振動聯(lián)動的振動聯(lián)動構(gòu)件起作用。此 夕卜，還能將連接磁致伸縮層51以及53的振動端部之間的磁軛構(gòu)件58作為振動聯(lián)動構(gòu)件。
[0060] 在永磁鐵55以及57和磁軛構(gòu)件56的間隙部分配置有由非磁性體（例如銅、塑 料、陶瓷）形成的構(gòu)件60。在用于將發(fā)電裝置安裝在外部振動源的安裝構(gòu)件61上，安裝有 固定端側(cè)的磁軛構(gòu)件56。另外，從以懸臂梁來保持磁致伸縮構(gòu)件51以及53 (結(jié)構(gòu)體54)的 觀點出發(fā)，能夠?qū)⒂来盆F55、磁軛構(gòu)件56以及永磁鐵57 (和構(gòu)件60)作為支撐構(gòu)件62的一 部分。將安裝在安裝構(gòu)件61上、進行發(fā)電動作的部分稱為發(fā)電結(jié)構(gòu)體63,所述安裝構(gòu)件61 用于將發(fā)電裝置安裝在振動源上。
[0061] 然后，參考圖6B說明第三實施例的變形例的發(fā)電裝置。從第三實施例的發(fā)電結(jié)構(gòu) 體63除去線圈59的結(jié)構(gòu)體63A被安裝在箱71的內(nèi)部。結(jié)構(gòu)體63A通過固定端側(cè)的磁軛 構(gòu)件56安裝于箱71，箱71被安裝在外部的振動源，包含磁致伸縮層51以及53的結(jié)構(gòu)體 54在箱71內(nèi)振動。
[0062] 箱71通過例如塑料形成。在箱71內(nèi)纏繞有線圈72,由此，就能夠在磁致伸縮層 51以及53的周圍纏繞線圈72,能夠進行發(fā)電。在本實施例中在箱71的周圍還能纏繞線圈 72,來代替如圖6A所示的第三實施例中在磁致伸縮層51以及53的周圍直接纏繞線圈59。
[0063] 作為箱71的材料，優(yōu)選是非磁性體的絕緣性高的材料（例如塑料或陶瓷）。另外， 可以使用密封結(jié)構(gòu)的箱作為箱71，通過對箱71的內(nèi)部進行減壓，就可以抑制結(jié)構(gòu)體54的振 動因氣體導(dǎo)致的衰減。
[0064] 然后，說明比較例的振動發(fā)電裝置。比較例的振動發(fā)電裝置參考金澤大學(xué)理工研 究部電子信息學(xué)系的上野敏幸教授的資料"利用磁致伸縮材料的微振發(fā)電元件"（參考上述 "【背景技術(shù)】"欄）。
[0065] 圖7A以及圖7B分別是比較例的振動發(fā)電裝置的概略俯視圖以及概略主視圖。比 較例的振動發(fā)電裝置具有相向配置的磁致伸縮構(gòu)件1〇1、1〇2。磁致伸縮構(gòu)件101、102例如 都由正的磁致伸縮構(gòu)件形成。磁致伸縮構(gòu)件101、102各自的一端部安裝在磁軛構(gòu)件103上， 另一端部安裝在磁軛構(gòu)件104上。永磁鐵105與磁軛構(gòu)件104連接，永磁鐵107與磁軛構(gòu) 件103連接，永磁鐵105和永磁鐵107通過磁軛構(gòu)件106連接。
[0066] 在圖7A以及圖7B所示的例子中，形成如下的磁路：從永磁鐵107的S極前進至 N極，經(jīng)由磁軛構(gòu)件103從磁致伸縮構(gòu)件101、102的一端部前進另一端部，再經(jīng)由磁軛構(gòu)件 104從永磁鐵105的S極前進至N極，進而從磁軛構(gòu)件106的永磁鐵105側(cè)端部前進至永磁 鐵107側(cè)端部后返回永磁鐵107。比較例的振動發(fā)電裝置中，在磁致伸縮構(gòu)件101U02上施 加相同朝向的磁場，磁軛構(gòu)件106成為磁路的返回部。
[0067] 在磁致伸縮構(gòu)件101、102上分別纏繞有線圈108、109。一方的磁軛構(gòu)件例如磁軛 構(gòu)件103被安裝在外部的振動源上，從而將磁軛構(gòu)件103側(cè)作為固定端、將磁軛構(gòu)件104側(cè) 作為振動端,磁致伸縮構(gòu)件101、102發(fā)生振動。
[0068] 伴隨振動，若磁致伸縮構(gòu)件101、102向下方發(fā)生變形，則在上側(cè)磁致伸縮構(gòu)件101 上產(chǎn)生拉伸變形從而磁通量增加，并且，在下側(cè)磁致伸縮構(gòu)件107上產(chǎn)生壓縮變形從而磁 通量減少。若磁致伸縮構(gòu)件101、102向上方發(fā)生變形，則在上側(cè)磁致伸縮構(gòu)件101上產(chǎn)生壓 縮變形從而磁通量減少，并且在下側(cè)磁致伸縮構(gòu)件102上產(chǎn)生拉伸變形從而磁通量增加。 隨著振動磁通量發(fā)生變化，由此在線圈108U09中產(chǎn)生感應(yīng)電流，就能進行發(fā)電。
[0069] 在比較例中的振動發(fā)電裝置中，在磁致伸縮構(gòu)件101、102上施加相同朝向的磁 場，作為磁路的返回部配置有磁軛構(gòu)件106。因此，在磁致伸縮構(gòu)件101、102振動時，磁軛構(gòu) 件106也發(fā)生振動。即，由于磁軛構(gòu)件106,所以振動發(fā)電裝置的振動部分的剛性變高。因 此，難以提高弱加速度振動的發(fā)電效率。
[0070] 在實施例的振動發(fā)電裝置中，相向配置的兩個磁致伸縮構(gòu)件相互形成磁路返回 部，因此不必為了形成磁路的返回部而另外設(shè)置磁軛構(gòu)件。因此，與比較例的發(fā)電裝置相 t匕，容易降低振動部分的剛性，容易提高弱加速度振動的發(fā)電效率。此外，從將由磁致伸縮 構(gòu)件形成的磁路的返回部利用在發(fā)電上的觀點出發(fā)，能夠提高發(fā)電效率。
[0071] 在實施例的振動發(fā)電裝置中，在相向配置的兩個磁致構(gòu)件的正負(fù)特性一致時，感 應(yīng)磁場的朝向在兩個磁致伸縮構(gòu)件側(cè)一致。由此，能夠采用在兩個磁致伸縮構(gòu)件中纏繞同 一線圈的結(jié)構(gòu)。
[0072] 進而，在這種情況下，不限于在兩個磁致伸縮構(gòu)件的周圍直接纏繞線圈的結(jié)構(gòu)，還 能夠采用在收容兩個磁致伸縮構(gòu)件的箱的周圍纏繞線圈的結(jié)構(gòu)。另外，在磁致伸縮構(gòu)件的 周圍直接纏繞線圈時，當(dāng)磁致伸縮構(gòu)件振動時，線圈在某種程度上也跟隨振動。從降低振動 部分的剛性的觀點出發(fā)，可以說優(yōu)選采用在箱的周圍纏繞線圈的結(jié)構(gòu)。
[0073] 另外，對相向配置的兩個磁致伸縮構(gòu)件的振動端側(cè)之間進行磁性連接或機械連接 的連接構(gòu)件（例如，圖1所示的第一實施例的永磁鐵4、圖6所示的第三實施例的磁軛構(gòu)件 58)還能夠作為使磁致伸縮構(gòu)件有效振動的重錘發(fā)揮作用。這樣的連接構(gòu)件的形狀或重量 可根據(jù)需要進行調(diào)整。
[0074] 另外，能夠根據(jù)需要適當(dāng)改變磁致伸縮構(gòu)件的尺寸及形狀、用于形成磁路的磁鐵、 磁軛構(gòu)件的尺寸及形狀、用于將磁致伸縮構(gòu)件安裝在支撐構(gòu)件上的支承結(jié)構(gòu)或用于將發(fā)電 裝置安裝在振動源上的安裝結(jié)構(gòu)等。另外，磁致伸縮構(gòu)件的材料不限于鐵鎵合金。
[0075] 如以上說明，對可振動地并列配置的兩個磁致伸縮構(gòu)件的另一端側(cè)之間以及一端 側(cè)之間進行磁性連接，在兩個磁致伸縮構(gòu)件上施加有相反方向的磁場，形成兩個磁致伸縮 構(gòu)件相互成為磁路返回部的磁路。由此，例如，容易降低振動發(fā)電裝置的振動部分的剛性， 能夠提高發(fā)電效率。
[0076] 按照以上的實施例說明了本發(fā)明，但本發(fā)明不限于此。例如，應(yīng)該清楚能夠進行各 種變更、改良、組合等。
[0077] 附圖標(biāo)記說明
[0078] 2、3、51、53磁致伸縮構(gòu)件
[0079] 4、5、55、57 永磁鐵
[0080] 11 ?14、21、56、58 磁軛構(gòu)件
[0081] 6、7、41、59、72 線圈
[0082] 1、62支撐構(gòu)件
[0083] 71 箱
【權(quán)利要求】
1. 一種發(fā)電裝置，具有： 支撐構(gòu)件； 第一磁致伸縮構(gòu)件，一端側(cè)安裝在所述支撐構(gòu)件上，使得一端側(cè)成為固定端而另一端 側(cè)成為振動端； 第二磁致伸縮構(gòu)件，與所述第一磁致伸縮構(gòu)件并列配置且一端側(cè)安裝在所述支撐構(gòu)件 上，使得一端側(cè)成為固定端而另一端側(cè)成為振動端； 振動聯(lián)動構(gòu)件，連接所述第一磁致伸縮構(gòu)件和所述第二磁致伸縮構(gòu)件，使得所述第一 磁致伸縮構(gòu)件和所述第二磁致伸縮構(gòu)件聯(lián)動振動； 線圈，纏繞在所述第一磁致伸縮構(gòu)件以及所述第二磁致伸縮構(gòu)件中的至少一個磁致伸 縮構(gòu)件的周圍；以及 磁路形成構(gòu)件，具備磁鐵，將所述第一磁致伸縮構(gòu)件和所述第二磁致伸縮構(gòu)件各自的 一端側(cè)之間以及各自的另一端側(cè)之間磁性連接，在所述第一磁致伸縮構(gòu)件和所述第二磁致 伸縮構(gòu)件上施加有相反方向的磁場，形成所述第一磁致伸縮構(gòu)件和所述第二磁致伸縮構(gòu)件 相互成為磁路返回部的磁路。
2. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征在于， 所述線圈被纏繞在所述第一磁致伸縮構(gòu)件的周圍， 所述發(fā)電裝置還具有纏繞在所述第二磁致伸縮構(gòu)件的周圍的其他線圈。
3. 根據(jù)權(quán)利要求1或2所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述磁路形成構(gòu)件兼用作所述振 動聯(lián)動構(gòu)件。
4. 根據(jù)權(quán)利要求1?3中任一項所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述磁路形成構(gòu)件包括 所述磁鐵和磁軛構(gòu)件。
5. 根據(jù)權(quán)利要求1?4中任一項所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述第一磁致伸縮構(gòu)件 和所述第二磁致伸縮構(gòu)件由具有相互對置的部分的第三磁致伸縮構(gòu)件的相向部分形成，所 述第三磁致伸縮構(gòu)件的所述相向部分以外的部分形成所述磁路形成構(gòu)件的一部分。
6. 根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電裝置，其特征在于， 形成所述第一磁致伸縮構(gòu)件的磁致伸縮材料與形成所述第二磁致伸縮構(gòu)件的磁致伸 縮材料的正負(fù)特性一致， 在所述第一磁致伸縮構(gòu)件以及所述第二磁致伸縮構(gòu)件的周圍同時纏繞有同一個上述 線圈。
7. 根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述振動聯(lián)動構(gòu)件是板狀構(gòu)件，在所 述板狀構(gòu)件的上表面上以及下表面上分別形成有所述第一磁致伸縮構(gòu)件以及所述第二磁 致伸縮構(gòu)件。
8. 根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的發(fā)電裝置，其特征在于， 所述支撐構(gòu)件包括用于收容所述第一磁致伸縮構(gòu)件以及所述第二磁致伸縮構(gòu)件的容 器部分， 所述線圈被纏繞在所述容器部分的周圍。
9. 根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述容器部分是密封結(jié)構(gòu)且內(nèi)部處 于減壓狀態(tài)。
10. 根據(jù)權(quán)利要求1?9中任一項所述的發(fā)電裝置，其特征在于，所述磁路形成構(gòu)件中 用于將所述第一磁致伸縮構(gòu)件和所述第二磁致伸縮構(gòu)件各自的另一端側(cè)之間磁性連接的 部分兼用作重錘。
【文檔編號】H02N2/00GK104115392SQ201280069817
【公開日】2014年10月22日 申請日期:2012年3月14日 優(yōu)先權(quán)日:2012年3月14日
【發(fā)明者】豊田治, 島內(nèi)岳明 申請人:富士通株式會社