專利名稱：發(fā)電機(jī)的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種利用人步行時(shí)的振動(dòng)和搖動(dòng)、或機(jī)動(dòng)車和鐵道車輛等交通工具的振動(dòng)和搖動(dòng)進(jìn)行發(fā)電的發(fā)電機(jī)和集合多個(gè)該發(fā)電機(jī)構(gòu)成的發(fā)電機(jī)。
背景技術(shù)：
近年來，便攜式電子設(shè)備的普及極為迅速，特別是便攜式通信設(shè)備的普及更加迅速。這些便攜式電子設(shè)備的電源通常使用可充電的小型電池。然而，電池的容量小，所以需要頻繁的充電作業(yè)。為此，本申請(qǐng)人發(fā)明了專利文獻(xiàn)1所示那樣的便攜式發(fā)電機(jī)。
(專利文獻(xiàn)1)日本特開2000-374661號(hào)公報(bào)然而，上述發(fā)電機(jī)由彈簧懸掛桿狀磁鐵，成為由彈簧的振動(dòng)使桿狀磁鐵移動(dòng)的構(gòu)造，存在構(gòu)造復(fù)雜、不能容易地小型化的缺點(diǎn)。

發(fā)明內(nèi)容
為了解決上述問題，本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的第1特征在于包括由永久磁鐵4構(gòu)成的移動(dòng)子、按預(yù)定軌跡可移動(dòng)地支承該移動(dòng)子的移動(dòng)導(dǎo)向件5、由上述移動(dòng)子的位置變動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈6、及本體1，該本體1支承上述移動(dòng)子、移動(dòng)導(dǎo)向件、及線圈。
第2特征在于移動(dòng)導(dǎo)向件5由凹狀的曲面構(gòu)成，該凹狀的曲面對(duì)本體1改變位置或姿勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的移動(dòng)子在本體1內(nèi)的自由移動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。
第3特征在于移動(dòng)導(dǎo)向件5由圓形的環(huán)狀內(nèi)面構(gòu)成，該圓形的環(huán)狀內(nèi)面對(duì)本體1改變位置或姿勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的移動(dòng)子在本體1內(nèi)的自由移動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。
第4特征在于設(shè)置有由施加到本體1側(cè)的外力使移動(dòng)導(dǎo)向件5振動(dòng)的振動(dòng)機(jī)構(gòu)。
第5特征在于移動(dòng)導(dǎo)向件5由懸掛支承移動(dòng)子、通過本體1的位置或姿勢(shì)變動(dòng)使移動(dòng)子進(jìn)行振動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的懸掛支承體12構(gòu)成。
第6特征在于通過集合多個(gè)發(fā)電機(jī)A構(gòu)成發(fā)電機(jī)，該發(fā)電機(jī)A包括由永久磁鐵4構(gòu)成的的移動(dòng)子、可按預(yù)定軌跡移動(dòng)地支承該移動(dòng)子的移動(dòng)導(dǎo)向件5、由上述移動(dòng)子的位置變動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈6、及本體1，該本體1支承上述移動(dòng)子、移動(dòng)導(dǎo)向件、及線圈。
第7特征在于在集合多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)成的發(fā)電機(jī)中，不抵消發(fā)生于各線圈的感應(yīng)電流地相互串聯(lián)或并列各發(fā)電機(jī)的線圈。
第8特征在于在集合多個(gè)發(fā)電機(jī)構(gòu)成的發(fā)電機(jī)中，不使一方的發(fā)電機(jī)的磁力線在另一方的發(fā)電機(jī)的線圈6產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)地在鄰接或靠近的發(fā)電機(jī)A之間設(shè)置防止磁力線漏出的漏出防止部。
第9特征在于漏出防止部由磁力線的遮擋壁構(gòu)成。
第10特征在于遮擋壁由反磁性材料構(gòu)成。
第11特征在于漏出防止部由覆蓋發(fā)電機(jī)外周的高透磁率材料形成的模制體構(gòu)成。
第12特征在于高透磁率材料由高導(dǎo)磁鐵鎳合金(パ一マロィ)、仙臺(tái)鐵硅鋁磁合金(センダスト)、軟磁鐵、硅(ケィ)鋼板、非晶(ァモルファス)合金、或軟磁性鐵氧體構(gòu)成。
按照以上那樣構(gòu)成的本發(fā)明的構(gòu)造，本發(fā)電機(jī)在本體側(cè)因振動(dòng)或搖動(dòng)等改變位置或姿勢(shì)時(shí)，作為移動(dòng)子的永久磁鐵進(jìn)行移動(dòng)或振動(dòng)子運(yùn)動(dòng)而改變位置，在線圈發(fā)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由此進(jìn)行發(fā)電。這樣，本發(fā)電機(jī)的構(gòu)造簡(jiǎn)單，可容易地進(jìn)行小型化和薄型化，可提供重量輕、體積小的容易攜帶的發(fā)電機(jī)。
特別是通過將對(duì)永久磁鐵的移動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)的移動(dòng)導(dǎo)向件形成為環(huán)狀，可使永久磁鐵的移動(dòng)范圍為無限大，可提高發(fā)電效率。另外，通過形成為使永久磁鐵進(jìn)行振動(dòng)子運(yùn)動(dòng)而發(fā)電的構(gòu)成，從而不需要移動(dòng)導(dǎo)向件的加工，可更容易地制造本發(fā)電機(jī)。
這樣，可攜帶本發(fā)電機(jī)或?qū)⒈景l(fā)電機(jī)搭載于便攜式的電子設(shè)備等。特別是可形成上述那樣重量輕而且緊湊的發(fā)電機(jī)，所以，在上述電子設(shè)備的搭載也容易進(jìn)行。通過將本發(fā)電機(jī)用作上述電子設(shè)備的電源和充電器，可延長該電子設(shè)備的運(yùn)行時(shí)間。
另外，也可集成多個(gè)上述發(fā)電機(jī)構(gòu)成1個(gè)發(fā)電機(jī)，由該發(fā)電機(jī)提高輸出。此時(shí)，在構(gòu)成發(fā)電機(jī)的各發(fā)電機(jī)之間，不使一方的發(fā)電機(jī)的磁力線在另一方的發(fā)電機(jī)的線圈中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)地設(shè)置防止磁力線漏出的漏出防止部。
在該場(chǎng)合，集合上述多個(gè)發(fā)電機(jī)的發(fā)電機(jī)與1個(gè)發(fā)電機(jī)相比當(dāng)然變重變大，所以，通過搭載于機(jī)動(dòng)車或電車車輛、船舶等可在良好的效率下進(jìn)行發(fā)電，除了可作為機(jī)動(dòng)車或電車車輛、船舶等的電源或電池的充電器外，還可在蓄電用的電池中儲(chǔ)蓄發(fā)電的電力，有效地利用能量。


圖1為本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的透視圖。
圖2為本發(fā)明的發(fā)電機(jī)的分解透視圖。
圖3(a)～(d)為示出永久磁鐵的形狀例的正面圖。
圖4為示出永久磁鐵的磁化例的透視圖。
圖5為另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的透視圖。
圖6為另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的透視圖。
圖7為另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的分解透視圖。
圖8為示出圖7的發(fā)電機(jī)的發(fā)電狀態(tài)的圖。
圖9為示出提供給發(fā)電機(jī)的振動(dòng)條件不同的場(chǎng)合的圖7的發(fā)電機(jī)發(fā)電狀態(tài)的圖。
圖10為示出另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的本體部分的正面圖。
圖11為示出另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的本體部分的正面圖。
圖12(a)、(b)為另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的本體部分的正面圖。
圖13為另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的本體部分的正面圖。
圖14(a)、(b)為另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的本體部分的正面圖。
圖15為另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的本體部分的正面圖。
圖16為另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的本體部分的正面圖。
圖17為另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的本體部分的正面圖。
圖18為另一實(shí)施形式的發(fā)電機(jī)的本體部分的正面圖。
圖19為示于圖17、圖18的發(fā)電機(jī)的線圈的透視圖。
圖20(a)為在上下疊置發(fā)電機(jī)地構(gòu)成的發(fā)電模塊的透視圖。
圖21為由高透磁率材料的連續(xù)體模制的發(fā)電機(jī)的斷面圖。
圖22為由反磁性材料遮擋壁覆蓋的發(fā)電機(jī)的斷面圖。
圖23為用反磁性材料遮擋壁覆蓋由高透磁率材料的連續(xù)體模制的發(fā)電機(jī)的狀態(tài)的發(fā)電機(jī)斷面圖。
圖24為示出車載型發(fā)電機(jī)的構(gòu)造的示意透視圖。
具體實(shí)施例方式
圖1和圖2為本振動(dòng)發(fā)電機(jī)的透視圖和分解透視圖。本發(fā)電機(jī)包括由樹脂或非磁性金屬制成的本體1、形成于該本體1并且底面呈圓弧狀的槽2、從兩側(cè)方夾持本體1的2片橫板3、及收容在由槽2和橫板3構(gòu)成的移動(dòng)空間S內(nèi)的永久磁鐵4構(gòu)成。在上述移動(dòng)空間S內(nèi)，設(shè)置由槽2的圓弧狀的底面構(gòu)成的導(dǎo)向件5。
上述永久磁鐵4成形為圓筒形，可沿整個(gè)范圍使上述導(dǎo)向件5轉(zhuǎn)動(dòng)。在上述各橫板3排列地設(shè)置2個(gè)電磁感應(yīng)用的線圈6。各線圈6使由永久磁鐵4產(chǎn)生的磁通通過線圈6內(nèi)、由永久磁鐵4的轉(zhuǎn)動(dòng)使貫通線圈6的磁通變化地配置。
按照上述構(gòu)造，當(dāng)人攜帶本發(fā)電機(jī)或?qū)⑵浯钶d于機(jī)動(dòng)車等交通工具時(shí)，由人步行時(shí)的振動(dòng)或交通工具的動(dòng)作時(shí)和行走時(shí)的振動(dòng)使永久磁鐵4在移動(dòng)空間S內(nèi)在導(dǎo)向件5上轉(zhuǎn)動(dòng)地自由移動(dòng)，由該永久磁鐵4的移動(dòng)在各線圈6中產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，進(jìn)行發(fā)電。
作為1個(gè)發(fā)電機(jī)，為了獲得輸出，可相互串聯(lián)或并聯(lián)地連接各線圈6，以不使在線圈6中流動(dòng)交流的感應(yīng)電流。通過串聯(lián)各線圈6，可獲得高電壓，通過并聯(lián)，可獲得大電流。
通過使得在一般的人的步行速度或與搭載本發(fā)電機(jī)的交通工具對(duì)應(yīng)的各交通工具的一般行走速度下發(fā)生的振動(dòng)同期和永久磁鐵4在導(dǎo)向件5轉(zhuǎn)動(dòng)的轉(zhuǎn)速周期大體一致地設(shè)定，由人的步行和交通工具的行走等發(fā)生的振動(dòng)不會(huì)妨礙永久磁鐵4的轉(zhuǎn)動(dòng)，永久磁鐵4的轉(zhuǎn)動(dòng)速度和轉(zhuǎn)動(dòng)距離變得最大，各線圈6中感應(yīng)的電動(dòng)勢(shì)最大，所以，發(fā)電機(jī)的能力最大。
但是，通常人的步行產(chǎn)生的振動(dòng)或交通工具的振動(dòng)未必成為一定的周期，所以，在從本發(fā)電機(jī)的輸出中包含誤差。為此，在作為便攜式或車載式的電子設(shè)備的電源直接使用本發(fā)電機(jī)的場(chǎng)合，需要由整流器將來自本發(fā)電機(jī)的輸出變換成直流，由調(diào)節(jié)器穩(wěn)定化。通常，最好將來自發(fā)電機(jī)的輸出充電到電池中使用。
在充電到電池的場(chǎng)合，除將來自本發(fā)電機(jī)的輸出變換成直流外，需要根據(jù)場(chǎng)合由調(diào)節(jié)器使電壓升壓。本發(fā)明的發(fā)電機(jī)除如上述那樣用作電子設(shè)備等的電源外，還可共用于電源和電池的充電，或僅用于電池的充電。
例如，從丙烯酸構(gòu)成本體1和橫板3，設(shè)本體1的寬度為9mm，導(dǎo)向件5的長度為100mm，導(dǎo)向件5的半徑為55mm，橫板的厚度為1mm，作為永久磁鐵4，使用厚度方向?yàn)镹極和S極的直徑18mm、寬8mm的圓筒形的、1萬高斯的釹磁鐵，在左右的各橫板3各3個(gè)地在長度方向排列由直徑0.2mm的銅線形成的外徑9mm的線圈6，抵消相互的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(串聯(lián)或并聯(lián))地連接，構(gòu)成本發(fā)電機(jī)。
在該場(chǎng)合，當(dāng)作為連接8Ω(砍)的電阻的輸出電壓測(cè)定安裝于人體的步行時(shí)的發(fā)電狀態(tài)時(shí)，輸出平均電壓0.34V的交流電壓。該交流電壓升壓到2V、整流成直流時(shí)，可獲得6.5mW的平均功率，進(jìn)行電池的充電。
上述永久磁鐵4如可在導(dǎo)向件5上轉(zhuǎn)動(dòng)，則可為任何的永久磁鐵，例如可為圖3(a)所示的各端面構(gòu)成1個(gè)圓上的圓弧的呈十字狀的場(chǎng)合、圖3(b)所示的將桿形磁鐵M收容于圓形斷面的環(huán)4a內(nèi)的場(chǎng)合、圖3(c)所示的在圓形斷面的環(huán)4a內(nèi)收容各端面構(gòu)成1個(gè)圓上的圓弧的呈十字狀的磁鐵的場(chǎng)合、如圖3(d)所示那樣從中心在對(duì)稱位置穿設(shè)孔4b的場(chǎng)合等。
作為上述永久磁鐵4，也可如圖4所示那樣，形成為空心圓筒形?？墒勾呕较?yàn)橄嘞蛎婊蛑苊妫貏e是在空心圓筒狀的場(chǎng)合，也可使內(nèi)周面?zhèn)却呕?，此外，也可在其?方向磁化，增加永久磁鐵4的回轉(zhuǎn)時(shí)的磁通變化。
產(chǎn)生于線圈6的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)與線圈6的圈數(shù)成比例，所以，線圈6最好盡可能地沒有間隙地集中導(dǎo)線。線圈6可如本實(shí)施形式那樣分別在兩橫板3設(shè)置多個(gè)，也可在兩橫板3分別設(shè)置1個(gè)，也可僅在單方的橫板3設(shè)置多個(gè)。在設(shè)置多個(gè)線圈6進(jìn)行各連接的場(chǎng)合，如上述那樣，需要不抵消感應(yīng)電流地連接各線圈。
線圈6也可如圖5所示那樣，省去橫板3，由導(dǎo)線卷繞本體1的外側(cè)。在該場(chǎng)合，形成1個(gè)連續(xù)的線圈也可分割成多個(gè)線圈。在設(shè)置橫板3的狀態(tài)下，也可由導(dǎo)線卷繞橫板3的外側(cè)，形成為線圈6。
在一般由永久磁鐵和線圈進(jìn)行發(fā)電的場(chǎng)合，由于單位時(shí)間的磁通變化量越大則發(fā)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)越大，所以，最好在永久磁鐵的移動(dòng)速度最大的位置的近旁配置線圈。
在本發(fā)電機(jī)的場(chǎng)合，永久磁鐵4在導(dǎo)向件5上的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的下止點(diǎn)成為最大移動(dòng)速度，所以，在導(dǎo)向件5的永久磁鐵4的移動(dòng)時(shí)的下止點(diǎn)的近旁設(shè)置線圈6，從而可在線圈6發(fā)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。此外，在另一上述導(dǎo)向件5的下止點(diǎn)近旁位置緊密地集成線圈6，使線圈6的卷繞狀態(tài)較密，從而發(fā)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，提高發(fā)電能力。
相反，永久磁鐵4在導(dǎo)向件5上轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的上止點(diǎn)速度變得最低(0)，所以，在排列多個(gè)線圈6的場(chǎng)合，通過增加接近導(dǎo)向件5的、永久磁鐵4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的上止點(diǎn)處的線圈的圈數(shù)可從各線圈6獲得平均的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
另一方面，也可如圖6、圖7所示那樣，在本體1設(shè)置孔7，由該孔7和橫板3構(gòu)成移動(dòng)空間S。在該場(chǎng)合，由兩橫板3完全閉塞移動(dòng)空間S，所以，永久磁鐵4不從本體1脫開。特別是由孔7夾住永久磁鐵4的上下，可自由轉(zhuǎn)動(dòng)地從上下方向夾入永久磁鐵4，從而可對(duì)永久磁鐵4的轉(zhuǎn)動(dòng)路徑進(jìn)行引導(dǎo)，穩(wěn)定地進(jìn)行永久磁鐵4的轉(zhuǎn)動(dòng)。
例如，圖6、圖7的形狀的發(fā)電機(jī)由丙烯酸構(gòu)成本體1和橫板3，設(shè)本體1的寬度為5mm，導(dǎo)向件5的長度為100mm，導(dǎo)向件5的半徑為66.3mm，橫板的厚度為1mm，作為永久磁鐵4，形成直徑18mm、寬4.9mm的圓筒形的、厚度方向?yàn)镹極和S極的1萬高斯的釹磁鐵，在方形的鐵心繞直徑0.1mm的瓷漆被覆銅線2000圈，形成線圈6，在左右的各橫板3各分別沿長度方向排列3個(gè)線圈6。
在該場(chǎng)合，不抵消相互的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)(串聯(lián)或并列)地連接各線圈6，當(dāng)按1.7Hz施加振幅2.5mm的振動(dòng)測(cè)量輸出時(shí)，輸出電壓如圖8所示那樣，輸出±2V左右的峰值的交流，平均電壓為0.8V。
可將上述輸出電壓連接到小型的升壓型斬波器進(jìn)行升壓，整流成直流，進(jìn)行電池的充電。當(dāng)使永久磁鐵4自動(dòng)振動(dòng)時(shí)，如圖9所示那樣，最大±3V左右的交流輸出隨著振動(dòng)的衰減而下降，最終因振動(dòng)的停止而使輸出為0V。
另外，使圖6、圖7的形狀的發(fā)電機(jī)的本體1的寬度為2.5mm，導(dǎo)向件5的長度為24mm，導(dǎo)向件5的半徑為51.0mm，作為永久磁鐵4，形成直徑3mm、寬1mm的圓筒形的、厚度方向?yàn)镹極和S極的1萬高斯的釹磁鐵，其它條件和環(huán)境與上述情況相同，進(jìn)行發(fā)電時(shí)，可時(shí)常進(jìn)行4～5伏的發(fā)電。
另一方面，也可如圖10所示那樣，由本體1的孔7和橫板3構(gòu)成移動(dòng)空間S，由相向的圓弧部分形成導(dǎo)向件5。在該場(chǎng)合，與上述同樣，由兩橫板3完全閉塞移動(dòng)空間S，從本體1拆下永久磁鐵4，除此之外，可擴(kuò)大永久磁鐵4的轉(zhuǎn)動(dòng)范圍，為此，可從線圈6取出大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
也可形成為使導(dǎo)向件5連續(xù)的曲面。特別是如圖11所示那樣，將孔7形成為圓形，將導(dǎo)向件5形成為環(huán)狀，從而使永久磁鐵4的轉(zhuǎn)動(dòng)圓滑而且轉(zhuǎn)動(dòng)距離無限。在該場(chǎng)合，本體1不論如何移動(dòng)，都可使永久磁鐵4回轉(zhuǎn)，以良好的效率發(fā)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
也可如圖12(a)、(b)所示那樣，在移動(dòng)空間S內(nèi)與本體分開地設(shè)置導(dǎo)向件5，隨著本體1的振動(dòng)，導(dǎo)向件5自身上下?lián)u動(dòng)。在該場(chǎng)合，可考慮如圖12(a)所示那樣由兩端支承于固定支點(diǎn)E的板簧等彈性體形成導(dǎo)向件5，或如圖12(b)所示那樣用彈簧8支承由板簧等彈性體構(gòu)成的導(dǎo)向件5的兩端等。上述彈性體最好使用非磁性的金屬帶等。
通過如上述那樣構(gòu)成導(dǎo)向件5，可由本體1側(cè)的振動(dòng)在本體1內(nèi)使永久磁鐵4產(chǎn)生大的變動(dòng)，所以，可從各線圈6取出更大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，提高本發(fā)電機(jī)的能力。
通常的彈簧和彈簧系的構(gòu)造物存在2個(gè)固有振動(dòng)頻率。為此，可相對(duì)人的行走時(shí)的振動(dòng)和交通工具行走時(shí)的振動(dòng)在2個(gè)頻率區(qū)域使導(dǎo)向件5共振，由該導(dǎo)向件5的共振使永久磁鐵4變化較大，較大地獲取發(fā)電功率。
也可如圖13所示那樣，在導(dǎo)向件5懸掛支承振動(dòng)子9，該導(dǎo)向件5由兩端支承于固定支點(diǎn)E的板簧等彈性體構(gòu)成。這樣，如由風(fēng)等使振動(dòng)子9搖動(dòng)，則在不攜帶或不如上述那樣在交通工具搭載發(fā)電機(jī)的場(chǎng)合，通過將發(fā)電機(jī)放置到迎風(fēng)的地方，由風(fēng)的流動(dòng)使振動(dòng)子9振動(dòng)，使導(dǎo)向件5振動(dòng)，使永久磁鐵4變動(dòng)，發(fā)電機(jī)進(jìn)行發(fā)電。為了將振動(dòng)子9設(shè)于本體1的外側(cè)，需要使孔7的下方的一部分開口。
此外，也可如圖14(a)、(b)所示那樣，將導(dǎo)向件5形成為凹形或V字形等。在該場(chǎng)合，可由本體1之外的塊11等構(gòu)成導(dǎo)向件5，在移動(dòng)空間S內(nèi)使該塊11以搖動(dòng)支點(diǎn)C擺動(dòng)地軸支該塊11，由人步行時(shí)的振動(dòng)和交通工具行走時(shí)的振動(dòng)使塊11以蹺蹺板狀搖動(dòng)，使導(dǎo)向件5自身搖動(dòng)，隨之使永久磁鐵4在導(dǎo)向件5上轉(zhuǎn)動(dòng)。這樣，永久磁鐵4相對(duì)本體1的振動(dòng)使永久磁鐵4有效地轉(zhuǎn)動(dòng)，可在線圈6產(chǎn)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
也可如圖15所示那樣，不在移動(dòng)空間S內(nèi)設(shè)置導(dǎo)向件5，使由線或剛體等構(gòu)成的懸掛支承體12的上端側(cè)支承于橫板3或本體1側(cè)，同時(shí)，在該懸掛支承體12的下端側(cè)安裝永久磁鐵4，以懸掛支承體12的支點(diǎn)C為中心使永久磁鐵4進(jìn)行振動(dòng)子運(yùn)動(dòng)，改變線圈6內(nèi)的磁通。
此時(shí)，永久磁鐵4的移動(dòng)速度在振動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的下止點(diǎn)成為最大，在振動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的下止點(diǎn)的近旁配置線圈6，或集中配置多個(gè)線圈6，增加線圈6的導(dǎo)線的圈數(shù)，從而在線圈6產(chǎn)生大的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力。
當(dāng)使永久磁鐵4的振動(dòng)子運(yùn)動(dòng)與人步行產(chǎn)生的振動(dòng)或交通工具行走時(shí)的振動(dòng)等共振時(shí)，由于上述振動(dòng)不在妨礙永久磁鐵4的振動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的方向上作用，所以，在永久磁鐵4的下止點(diǎn)的速度最高，可提高發(fā)電機(jī)的發(fā)電能力。
為此，最好設(shè)從永久磁鐵4的振動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的中心到永久磁鐵4的重心的距離即從懸掛支承體12在上端側(cè)的本體1或橫板3的支承位置到永久磁鐵4的重心的距離為0.5～100mm的范圍，特別是當(dāng)共振頻率為5～20Hz時(shí)為0.5～10mm的范圍較好。
也可如圖16所示那樣，在本體1或橫板3側(cè)可以搖動(dòng)支點(diǎn)C為中心自由搖動(dòng)地設(shè)置收容線圈6的支架15，除在永久磁鐵4的導(dǎo)向件5上的轉(zhuǎn)動(dòng)外，使線圈6搖動(dòng)，增加線圈6與永久磁鐵4的相對(duì)位移量，使通過線圈6的磁通的變化量進(jìn)一步增加，增加在線圈6產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)。
在上述發(fā)電機(jī)中，由設(shè)于在本體1或橫板3側(cè)固定安裝的臺(tái)座14的彈簧13接受支架15的搖動(dòng)極限，通過使支架12彈性地?fù)u動(dòng)，可在某種程度維持線圈6的搖動(dòng)周期，可在某種程度使從線圈6輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)穩(wěn)定。
如圖17所示那樣，在由較薄的板構(gòu)成的本體1作為圓弧狀的長孔設(shè)置構(gòu)成導(dǎo)向件5的孔7，收容沿圓弧在該孔7內(nèi)轉(zhuǎn)動(dòng)的永久磁鐵4，在孔7的下方設(shè)置將導(dǎo)線卷繞于繞線管16而構(gòu)成的線圈6，由較薄的橫板3夾持本體1的兩側(cè)面，從而可形成片狀的發(fā)電機(jī)。
上述發(fā)電機(jī)在成為永久磁鐵4的轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的上止點(diǎn)的孔7的兩端部分的下方設(shè)置將較多的圈數(shù)繞到較小直徑的繞線管16的線圈6a，在成為永久磁鐵4轉(zhuǎn)動(dòng)時(shí)的下止點(diǎn)的、孔7的下端部分的下方設(shè)置將較少圈數(shù)繞到較大直徑的繞線管16的線圈6b。
這樣，使從線圈6a線圈6b輸出的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)平均化，從本構(gòu)造的發(fā)電機(jī)取出的發(fā)電機(jī)輸出較穩(wěn)定。也可如圖18所示那樣，在夾住線圈6b的孔7的相反側(cè)設(shè)置與上述線圈6b同樣的線圈6b，可取出更大的電力。
上述繞線管16如圖19所示那樣，具有限制到本體1的厚度內(nèi)的厚度的橢圓形斷面，不增大本發(fā)電機(jī)的厚度。
如圖20(a)、(b)所示那樣，將上述所示各構(gòu)成的發(fā)電機(jī)A在縱向或橫向集合多個(gè)重疊構(gòu)成1個(gè)組件，不抵消相互的感應(yīng)電流地串聯(lián)或并聯(lián)各發(fā)電機(jī)的輸出，從而可構(gòu)成大輸出的發(fā)電機(jī)(發(fā)電模塊)M.圖20(a)、(b)示出重疊多個(gè)如上述圖1所示構(gòu)成的發(fā)電機(jī)構(gòu)成的發(fā)電模塊M。
但是在重疊多個(gè)發(fā)電機(jī)的場(chǎng)合，各發(fā)電機(jī)A的線圈6需要不接受其它發(fā)電機(jī)A的永久磁鐵的影響地對(duì)各發(fā)電機(jī)A進(jìn)行磁隔離。為此，可考慮例如圖21所示那樣的構(gòu)成，即，由高透磁率材料的連續(xù)體17從線圈6的外側(cè)包圍各發(fā)電機(jī)A將其覆蓋，將永久磁鐵4的磁通集中通過成為模制發(fā)電機(jī)A的模制體的上述高透磁率材料的連續(xù)體17，不使磁通泄漏到高透磁率材料的連續(xù)體17的外部。
作為高透磁率材料，可使用軟磁鐵、硅鋼板、高導(dǎo)磁鐵鎳合金、仙臺(tái)鐵硅鋁磁合金、Fe-Al合金、非晶合金、難磁性鐵氧體等。
另外，可考慮如圖22所示那樣的構(gòu)造，即，將各發(fā)電機(jī)A收容到由反磁性材料構(gòu)成的罩18內(nèi)，將罩18作為遮擋壁，在罩18內(nèi)使磁力線反射，不泄漏到罩18的外面。作為反磁性材料，可使用鋅、黃銅、鎂、鎂合金等，除由反磁性材料構(gòu)成罩18全體外，也可僅在遮擋壁部分設(shè)置反磁性材料。
另外，也可考慮圖23所示那樣的構(gòu)成，即，與上述同樣，由上述的高透磁率材料的連續(xù)體17對(duì)各發(fā)電機(jī)A進(jìn)行模制，將由該連續(xù)體17模制的發(fā)電機(jī)A收容到由反磁性材料構(gòu)成的罩18內(nèi)。在該場(chǎng)合，具有由與圖21同樣的高透磁率材料的連續(xù)體17模制的效果和由與圖22同樣的反磁性材料的罩18進(jìn)行的磁力線的遮擋效果雙方，磁力線的泄漏防止效果高。
(實(shí)施例1)圖24為應(yīng)用本發(fā)電機(jī)的車載型發(fā)電裝置21的透視圖，成為搭載于機(jī)動(dòng)車等交通工具進(jìn)行發(fā)電的裝置。該車載型發(fā)電裝置21在以支點(diǎn)軸25為中心可上下自動(dòng)搖動(dòng)地支承于臺(tái)座22側(cè)的固定板23安裝上述發(fā)電模塊M的組件P的構(gòu)造。
在臺(tái)座22與固定板23之間設(shè)置彈簧24，將臺(tái)座22固定于交通工具側(cè)，將振動(dòng)加到本車載型發(fā)電裝置21，從而由彈簧24使固定板23按大體預(yù)定的周期搖動(dòng)振動(dòng)。這樣，可從該發(fā)電模塊M取出感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，可用作電池的充電或電源。
此時(shí)，機(jī)動(dòng)車的行走產(chǎn)生的振動(dòng)不僅發(fā)生在縱向上，而且發(fā)生在橫向上，但固定板23出于上述搖動(dòng)構(gòu)造的原因，所以發(fā)電模塊M的橫向的振動(dòng)也使得由朝上方的分力的作用而上下?lián)u動(dòng)。即，上述搖動(dòng)構(gòu)造將橫向的振動(dòng)變換到縱向，發(fā)電模塊M朝縱向振動(dòng)，發(fā)電模塊M利用彈簧24的周期振動(dòng)產(chǎn)生的感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)進(jìn)行充電，可使發(fā)電模塊M的搖動(dòng)在某種程度與永久磁鐵的轉(zhuǎn)動(dòng)周期一致，按較高的效率進(jìn)行發(fā)電。
另外，作為發(fā)電模塊M，使圖6所示發(fā)電機(jī)A收容到厚1mm的鐵板箱中，在橫向上排列100個(gè)，裝載于機(jī)動(dòng)車，從而可按平均電壓76V發(fā)電。
權(quán)利要求
1.一種發(fā)電機(jī)，其特征在于包括由永久磁鐵(4)構(gòu)成的的移動(dòng)子、按預(yù)定軌跡可移動(dòng)地支承該移動(dòng)子的移動(dòng)導(dǎo)向件(5)、由上述移動(dòng)子的位置變動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈(6)、及本體(1)，該本體(1)支承上述移動(dòng)子、移動(dòng)導(dǎo)向件(5)、及線圈(6)。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于移動(dòng)導(dǎo)向件(5)由凹狀的曲面構(gòu)成，該凹狀的曲面對(duì)本體(1)改變位置或姿勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的移動(dòng)子在本體(1)內(nèi)的自由移動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。
3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于移動(dòng)導(dǎo)向件(5)由圓形的環(huán)狀內(nèi)面構(gòu)成，該圓形的環(huán)狀內(nèi)面對(duì)本體(1)改變位置或姿勢(shì)時(shí)產(chǎn)生的移動(dòng)子在本體(1)內(nèi)的自由移動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。
4.根據(jù)權(quán)利要求2或3所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于設(shè)置有由施加到本體(1)側(cè)的外力使移動(dòng)導(dǎo)向件(5)振動(dòng)的振動(dòng)機(jī)構(gòu)。
5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于移動(dòng)導(dǎo)向件(5)由懸掛支承移動(dòng)子、通過本體(1)的位置或姿勢(shì)變動(dòng)使移動(dòng)子進(jìn)行振動(dòng)子運(yùn)動(dòng)的懸掛支承體(12)構(gòu)成。
6.一種發(fā)電機(jī)，其特征在于通過以組件狀集合多個(gè)發(fā)電機(jī)A構(gòu)成，該發(fā)電機(jī)(A)包括由永久磁鐵(4)構(gòu)成的移動(dòng)子、可按預(yù)定軌跡移動(dòng)地支承該移動(dòng)子的移動(dòng)導(dǎo)向件(5)、由上述移動(dòng)子的位置變動(dòng)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)的線圈(6)、及本體(1)，該本體(1)支承上述移動(dòng)子、移動(dòng)導(dǎo)向構(gòu)件及線圈。
7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于不抵消發(fā)生于各線圈(6)的感應(yīng)電流地相互串聯(lián)或并聯(lián)各發(fā)電機(jī)(A)的線圈(6)。
8.根據(jù)權(quán)利要求6或7所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于不使一方的發(fā)電機(jī)的磁力線在另一方的發(fā)電機(jī)的線圈(6)產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)地在鄰接或靠近的發(fā)電機(jī)(A)之間設(shè)置防止磁力線漏出的漏出防止部。
9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于漏出防止部由磁力線的遮擋壁(18)構(gòu)成。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于遮擋壁(18)由反磁性材料構(gòu)成。
11.根據(jù)權(quán)利要求8所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于漏出防止部由覆蓋發(fā)電機(jī)(A)外周的高透磁率材料形成的模制體(17)構(gòu)成。
12.根據(jù)權(quán)利要求11所述的發(fā)電機(jī)，其特征在于高透磁率材料由高導(dǎo)磁性鎳合金、仙臺(tái)鐵硅鋁磁合金、軟磁鐵、硅鋼板、非晶合金、或軟磁性鐵氧體構(gòu)成。
全文摘要
一種發(fā)電機(jī)，由發(fā)電機(jī)用導(dǎo)向件5可按預(yù)定軌跡移動(dòng)地支承由永久磁鐵4構(gòu)成的移動(dòng)子，通過移動(dòng)子的位置變動(dòng)從線圈6產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)，由凹狀的曲面或環(huán)、使移動(dòng)子振子運(yùn)動(dòng)的懸掛支承體12等構(gòu)成移動(dòng)導(dǎo)向件5，該凹狀的曲面或環(huán)對(duì)支承移動(dòng)子、導(dǎo)向件5、及線圈6的本體1改變位置或姿勢(shì)導(dǎo)致的移動(dòng)子在本體1內(nèi)的自由移動(dòng)進(jìn)行引導(dǎo)。另外，使上述發(fā)電機(jī)以組件狀集合多個(gè)上述發(fā)電機(jī)，而且在鄰接或接近的發(fā)電機(jī)A之間，不使一方的發(fā)電機(jī)的磁力線在另一方的發(fā)電機(jī)的線圈6產(chǎn)生感應(yīng)電動(dòng)勢(shì)地設(shè)置防止磁力線漏出的漏出防止部。
文檔編號(hào)H02K35/02GK1505246SQ03154350
公開日2004年6月16日 申請(qǐng)日期2003年8月21日 優(yōu)先權(quán)日2002年11月28日
發(fā)明者中野公彥, 松永全央, 央 申請(qǐng)人:Mn工程株式會(huì)社