发电元件及致动器制造技术

提供一种电动势增加、可以低成本而大量生产的振动发电用的发电元件及致动器。发电元件1中，主串联磁路100由以下构件构成：磁轭110，其由磁性材料构成且隔着

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】发电元件及致动器


[0001]本专利技术涉及一种振动发电用的发电元件及致动器。

技术介绍

[0002]近年来，利用身旁的振动而发电的技术的开发持续进行中，该技术之一有利用强磁性体的磁致伸缩效应。
[0003]所谓磁致伸缩效应，是指于对强磁性体赋予磁场时(强磁性体磁化时)变形的效果，由磁致伸缩效应所引起的变形量大的材料称为磁致伸缩材料。
[0004]磁致伸缩材料亦具备如下的反磁致伸缩效应：通过因外力的附加而于其内部产生的压缩/拉伸应力而变形，使磁化(磁力线)大幅度变化。例如存在受到压缩力而磁力线改变1特斯拉以上的磁致伸缩材料。利用由反磁致伸缩效应所引起的磁通的时间性变化的发电元件对于小的外力的附加，可以高效率来发电，因此受到极大关注(专利文献1及2)。
[0005]图27(a)中示出利用反磁致伸缩效应的发电元件的一般构成。
[0006]该发电元件大致由发电部、磁轭及磁石构成。
[0007]发电部大致由以下构件构成：磁致伸缩板，其由磁致伸缩材料构成；线圈，其卷绕于磁致伸缩板上；以及磁性部，其具有用以对磁致伸缩板施加均匀的压缩力或拉伸力的刚性及形状，且与磁致伸缩板平行地配置。
[0008]磁轭由弯曲为
コ
字状的磁性材料构成，且隔着该弯曲部位，其中一个端部成为固定端，另一端部成为自由端。自由端与固定端及弯曲部位相比较，宽度变窄，该变窄的部位相当于磁性部。于磁性部的上表面固定有磁致伸缩板。于固定端的内表面(上表面)安装有磁石，于磁石与自由端的内表面(下表面)之间形成有空隙。
[0009]而且，从图27(b)所示的静止状态起，使振动源驱动，使自由端及固定端振动，于图27(c)所示的自由端及固定端打开的状态下，使磁致伸缩板的内部产生压缩应力，于图27(d)所示的关闭状态下产生拉伸应力，由此，形成利用反磁致伸缩效应而由发电部进行发电的结构。
[0010][现有技术文献][0011][专利文献][0012][专利文献1]日本专利第4905820号公报
[0013][专利文献2]国际公开第2015/141414号

技术实现思路

[0014][专利技术所欲解决的问题][0015]但，上述现有技术中产生如下所述的问题。
[0016]如图28所示，因外力的附加而自由端及固定端振动，于在磁致伸缩板的内部产生的应力由压缩转为拉伸之间，通过磁致伸缩板的磁通的磁通密度增加(参照箭头A)，与此相对，通过磁性部的磁通的磁通密度减少(参照箭头B)。发电部中的电动势(感应电压或感应
电流)与通过线圈的内部的磁通(磁力线)的时间变化的大小成比例，因此如现有技术般，于通过磁致伸缩板的磁通的磁通密度增加/减少时，通过磁性部的磁通的磁通密度减少/增加，成为使电动势下降的重要因素。
[0017]又，若使用磁致伸缩材料，则发电元件的制造成本升高，因此谋求可以更低的成本而大量生产的振动发电用的发电元件。
[0018]本专利技术考虑到上述问题，目的为提供一种电动势增加、可以低成本而大量生产的振动发电用的发电元件及致动器。
[0019][解决问题的手段][0020]本专利技术的发电元件中，以由磁性材料构成且具备固定端及自由端的磁轭、对上述磁轭赋予磁偏的主磁石、及形成在与上述自由端连接的位置的第1间隙构成主串联磁路；以由磁性材料构成且安装于上述磁轭上的辅助轭、对上述辅助轭赋予磁偏的辅助磁石、隔着上述自由端而形成在与上述第1间隙对向的位置的第2间隙、上述磁轭、上述主磁石、及上述第1间隙构成辅助串联磁路；于将通过上述主串联磁路的磁通设为主磁通，且将通过上述辅助串联磁路的磁通设为辅助磁通的情形时，通过上述第1间隙的上述主磁通与上述辅助磁通的朝向一致；并且利用如下情况，即，通过外力的附加，上述自由端振动，上述第1间隙与上述第2间隙的磁阻相反地增减的情况，而使通过卷绕于上述磁轭上的线圈的内部的主磁通的变化量增加。
[0021]又，特征在于：上述磁轭隔着
コ
字状的弯曲部位，其中一个端部为上述固定端，另一端部为上述自由端。
[0022]又，特征在于：具备形成于上述磁轭的一部分上的磁性部、及由磁致伸缩材料构成的磁致伸缩板，上述磁性部具有用于对上述磁致伸缩板施加均匀的压缩力或拉伸力的刚性及形状，上述磁致伸缩板以与上述磁性部成为平行的方式安装于上述磁轭上，并且通过外力的附加，上述磁致伸缩板伸长或收缩。
[0023]本专利技术的致动器的特征在于：具备与上述发电元件相同的构造，并且通过于上述线圈中流通电流而使上述第1间隙的长度变化，使上述自由端振动。
[0024]本专利技术的致动器的特征在于：具备与上述发电元件相同的构造，并且通过于上述线圈中流通电流而使上述磁致伸缩板伸缩，使上述自由端振动。
[0025][专利技术的效果][0026]本专利技术中，利用如下情况，即，若通过外力的附加，自由端振动，则第1间隙与第2间隙的磁阻相反地增减的情况，而使通过线圈的内部的主磁通的变化量增加，因此与现有的发电元件相比较，可使电动势增加。
[0027]又，即便发电元件为不具备磁致伸缩板的构成，亦可使主磁通的变化量增加，因此可以更低的成本而大量生产发电元件。
[0028]又，于发电元件为具备磁致伸缩板的构成的情形时，可使随着自由端振动，第1间隙与第2间隙的磁阻相反地增减而产生的主磁通的磁通密度的减少/增加，以及随着磁致伸缩板上所产生的压缩应力/拉伸应力的变化而产生的主磁通的磁通密度的减少/增加的时机一致，因此可进一步增加电动势。
[0029]若对于上述构成的发电元件，于线圈中流通电流，则利用由线圈产生的磁场，第1间隙的长度变化，或磁致伸缩板伸缩，磁轭的自由端振动，因此可使其作为致动器发挥功
能。
附图说明
[0030]图1是表示第1实施方式的发电元件的构造的纵剖面图(a1)及前视图(a2)、表示静止状态的发电元件的纵剖面图(b1)及前视图(b2)、表示打开状态的发电元件的纵剖面图(c1)及前视图(c2)、表示关闭状态的发电元件的纵剖面图(d1)及前视图(d2)。
[0031]图2是磁轭的静止状态、打开状态及关闭状态的磁化曲线的图表。
[0032]图3是表示第2实施方式的发电元件的构造的纵剖面图(a1)及前视图(a2)、表示静止状态的发电元件的纵剖面图(b1)及前视图(b2)、表示打开状态的发电元件的纵剖面图(c1)及前视图(c2)、表示关闭状态的发电元件的纵剖面图(d1)及前视图(d2)。
[0033]图4是表示磁轭及磁致伸缩板的静止状态、打开状态及关闭状态的磁化曲线的图表。
[0034]图5是表示第3实施方式的发电元件的构造的纵剖面图(a)及俯视图(b)。
[0035]图6是表示发电元件的变形例的纵剖面图。
[0036]图7是表示第4实施方式的发电元件的纵剖面图(a)、磁致伸缩板300的端部与沟槽的放大图(b)、发电元件的俯视图(c)。
[0037]图8是表示第5实施方式的发电元本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】1.一种发电元件，其特征在于：以由磁性材料构成且具备固定端及自由端的磁轭、对上述磁轭赋予磁偏的主磁石、及形成在与上述自由端连接的位置的第1间隙构成主串联磁路；以由磁性材料构成且安装于上述磁轭上的辅助轭、对上述辅助轭赋予磁偏的辅助磁石、隔着上述自由端而形成在与上述第1间隙对向的位置的第2间隙、上述磁轭、上述主磁石、及上述第1间隙构成辅助串联磁路；于将通过上述主串联磁路的磁通设为主磁通，且将通过上述辅助串联磁路的磁通设为辅助磁通的情形时，通过上述第1间隙的上述主磁通与上述辅助磁通的朝向一致；并且利用如下情况，即，通过外力的附加，上述自由端振动，上述第1间隙与上述第2间隙的磁阻相反地增减的情况，使通过卷绕于上述磁轭上的线圈的内部的主磁通的变化量增加。2.如权利要求1所述的发电元件，其中对于上...

【专利技术属性】
技术研发人员：上野敏幸，南谷保，
申请(专利权)人：国立大学法人金泽大学，
类型：发明
国别省市：