タイヤ内発電装置
【課題】高電力を得ることができるタイヤ内発電装置を提供する。
【解決手段】車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化に応じて直線往復移動可能に設けられた発電用磁石６と、当該発電用磁石が発生する磁束を通すヨーク７と、ヨークに巻かれたコイル８とを備え、発電用磁石は、直線往復移動方向と交差する方向における一方側が一方の極に着磁されたとともに直線往復移動方向と交差する方向における他方側が他方の極に着磁され、ヨークは、発電用磁石の一方の極から磁束を取り込む磁束入口部７ｂと発電用磁石の他方の極に磁束を送る磁束出口部７ｃとを備えた。
【解決手段】車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化に応じて直線往復移動可能に設けられた発電用磁石６と、当該発電用磁石が発生する磁束を通すヨーク７と、ヨークに巻かれたコイル８とを備え、発電用磁石は、直線往復移動方向と交差する方向における一方側が一方の極に着磁されたとともに直線往復移動方向と交差する方向における他方側が他方の極に着磁され、ヨークは、発電用磁石の一方の極から磁束を取り込む磁束入口部７ｂと発電用磁石の他方の極に磁束を送る磁束出口部７ｃとを備えた。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電力を得ることの可能なタイヤ内発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ内の温度や圧力を検出するＴＰＭＳ(タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム)等のセンサ＋無線を有するデバイスをタイヤ気室内に設置してタイヤモニタリングを実施する場合に、そのデバイスに電力を供給するタイヤ内発電装置が知られている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７８９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のタイヤ内発電装置では、高電力を得ることができないという課題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、高電力を得ることができるタイヤ内発電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るタイヤ内発電装置によれば、タイヤの気室内に取付けられる発電装置において、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化に応じて直線往復移動可能に設けられた発電用磁石と、当該発電用磁石が発生する磁束を通すヨークと、ヨークに巻かれたコイルとを備え、発電用磁石は、直線往復移動方向と交差する方向における一方側が一方の極に着磁されたとともに直線往復移動方向と交差する方向における他方側が他方の極に着磁され、ヨークは、発電用磁石の一方の極から磁束を取り込む磁束入口部と発電用磁石の他方の極に磁束を送る磁束出口部とを備えたので、磁束密度が上がり、高電圧を発生して、高電力を得ることができるタイヤ内発電装置となる。
発電用磁石が、直線往復移動方向に沿った方向に複数の単位磁石同士を接着して構成され、単位磁石同士は、互いに異極に着磁された部分同士が接着されたので、１つ１つの単位磁石がヨークの横を直線往復移動方向に通過する毎に、ヨーク中を通過する磁束の向きが反転するので、磁束の反転速度が速くなり、高電圧を発生できる。
ヨークの磁束入口部及び磁束出口部は、発電用磁石の直線往復移動方向に沿った周面と対向する対向面を備え、対向面は、発電用磁石の周面の周方向に沿った方向の長さが発電用磁石の直線往復移動方向に沿った方向の長さよりも長い構成としたので、発電用磁石からの磁束をヨークに効率良く取り込むことができて、高電圧を発生できる。
ヨークのコイルの巻かれたコイル巻部の断面積Ｓは、以下の条件を満たすようにした。
φ＜Ｓ×Ｂｍ＜１．２×φ
但し、Ｂｍ；ヨークの最大飽和磁束密度、φ；発電用磁石の全磁束。
つまり、φ＜Ｓ×Ｂｍとしたことで、発電用磁石により発生する磁束を全てヨークに通すことができるようになり、Ｓ×Ｂｍ＜１．２×φとしたことで、コイルの全長を短くできるようになる。
コイルの巻線として、断面矩形状の平角線を用いたので、巻線抵抗減少と巻数増加が図れ、巻線密度を向上できるので、発電効率が高まる。
発電用磁石の直線往復移動方向と直交するベース面を備えたベースと、ベース面より設けられて発電用磁石の直線往復移動を案内するガイド棒と、一端がベース面に固定されて他端がベース面と対向する発電用磁石の下面に固定された反発手段としてのコイルばねとを備え、コイルばねが、発電用磁石に所定の直線往復移動範囲内で直線往復移動を行わせるとともに、発電用磁石とベース面との衝突を防止したので、ガイド棒により発電用磁石が精度よく直線往復移動を行い、また、コイルばねを備えたので、タイヤの遠心力のＯＮ／ＯＦＦにより発電用磁石を直線往復移動させることができるので、効率的に高電圧を発生できる。
ヨークの対向面は、車が時速３０ｋｍでコイルばねが吊り合ったときの発電用磁石の直線往復移動方向の長さの中心位置と一致する位置に設けられたので、発電用磁石が、低速時においてヨークの弧状面を中心として直線往復移動方向に単振動を繰り返し、低速時においても効率的に発電できるようになる。
発電用磁石の直線往復移動方向と直交するベース面を備えたベースと、ベース面より設けられて発電用磁石の直線往復移動を案内するガイド棒と、ガイド棒のベース面とは反対側の端部に設けられて発電用磁石のガイド棒からの抜けを防止する抜け防止部と、ベース面に固定されて発電用磁石を反発させる反発用磁石とを備え、発電用磁石と反発用磁石との互いに向き合う面が同極に維持されるように、発電用磁石がガイド棒を回転中心として回転不能にガイド棒に取付けられたので、ガイド棒により発電用磁石が精度よく直線往復移動を行い、また、反発用磁石を備えたので、タイヤの遠心力のＯＮ／ＯＦＦにより発電用磁石を直線往復移動させることができるので、効率的に高電圧を発生できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】タイヤ内発電装置を示す図（形態１）。
【図２】発電用磁石の断面図（形態１）。
【図３】発電用磁石と弧状面との関係を示す平面図（形態１）。
【図４】発電用磁石と弧状面との関係を示す断面図（形態１）。
【図５】タイヤ内発電装置を示す図（形態２）。
【図６】タイヤ内発電装置による発電状況を示すグラフ（実施例）。
【図７】時速３０ｋｍ走行時における蓄電量の変化を示すグラフ（実施例）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
形態１
図１に示すように、本形態１に係るタイヤ気室内に取付けられるタイヤ内発電装置１は、ベース２と、ガイド棒３と、リニアベアリング４と、反発手段５と、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化に応じて直線往復移動可能に設けられた発電用磁石６と、当該発電用磁石６が発生する磁束を通すヨーク（軟磁性体）７と、ヨーク７に巻かれたコイル８とを備える。コイル８の両端は整流回路２５に接続される。
【０００８】
ベース２は、円板により形成される。発電用磁石６の移動を案内するガイド棒３は、丸棒により形成される。ガイド棒３は、ベース２を形成する円板の一方の円面により形成されたベース面１８の円中心よりベース面１８と直交する方向に延長するように設けられる。即ち、発電用磁石６の直線往復移動方向と直交するベース面１８を備えたベース２と、一端がベース面１８に固定され他端が発電用磁石６を貫通して発電用磁石６の直線往復移動を案内するガイド棒３とを備える。
このベース２及びガイド棒３は、一体に形成されたものでもよいし、個々の別体に形成されたものが互いに結合されて形成されたものでもよい。
【０００９】
リニアベアリング４は、図示しないが、外筒と、外筒の内側に設けられた保持筒と、保持筒の内部に設けられた多数のボールとにより形成される。保持筒の内面には、筒の中心軸に沿った方向に延長する複数の溝が周方向に所定の間隔を隔てて形成されており、複数のボールが当該溝に沿って極めて円滑に無限循環運動を行う構造になっている。即ち、ガイド棒３が保持筒の筒孔を貫通するように、リニアベアリング４がガイド棒３に取付けられ、リニアベアリング４の保持筒の溝より露出するボールとガイド棒３の外周面とが摺動することで、ガイド棒３の外周面とボールとが転がり接触しながら低い転がり摩擦で相対移動を行うことができる。この転がり摩擦係数μは０．００５である。
【００１０】
発電用磁石６は、円の中心にリニアベアリング４の筒の外周面２３に嵌め込まれる中心孔１１を備えた円板形状の磁石である。発電用磁石６の中心孔１１がリニアベアリング４の筒の外周面２３に嵌め込まれて、発電用磁石６がリニアベアリング４と同心となるようにリニアベアリング４に固定される。これにより、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化に応じて発電用磁石６がリニアベアリング４を介してガイド棒３上をガイド棒３の延長方向に直線往復移動可能に構成される。この場合、リニアベアリング４を備えているので、ガイド棒３との摩擦抵抗が少なくでき、発電用磁石６が精度良く直線往復移動を行う。
【００１１】
発電用磁石６は、円の中心にリニアベアリング４の筒の外周面２３に嵌め込まれる中心孔１１を備えた複数個の円板形状の単位磁石１５が直線往復移動方向に沿った方向（ガイド棒３に沿った方向）に積層された構成である。発電用磁石６は、図１に示すように、例えば、４枚の単位磁石１５の円面同士が接着されて形成される４枚積層構造である。
単位磁石１５は、発電用磁石６の直線往復移動方向と交差する方向における一方側が一方の極に着磁されたとともに直線往復移動方向と交差する方向における他方側が他方の極に着磁された構成である。具体的には、単位磁石１５は、発電用磁石６の直線往復移動方向と直交する方向における一方側である円板の一方の半円部分１５ａが「Ｎ」極に着磁され、発電用磁石６の直線往復移動方向と直交する方向における他方側である円板の他方の半円部分１５ｂが「Ｓ」極に着磁されたものである。
図２に示すように、単位磁石１５同士は、互いに異極に着磁された半円部分の半円面１５ｘ；１５ｙ同士が接着される。
【００１２】
反発手段５は、例えば、コイルばね５Ａのような弾性体によって形成される。コイルばね５Ａの一端がベース面１８と連結され、コイルばね５Ａの他端が発電用磁石６の下面６ｘと連結されることによって、発電用磁石６とベース２とがコイルばね５Ａを介して連結される。よって、車の走行時の遠心力によってコイルばね５Ａが伸縮することで、発電用磁石６がガイド棒３に沿って直線往復移動可能に構成される。即ち、このコイルばね５Ａは、発電用磁石６に所定の直線往復移動範囲内で直線往復移動を行わせるとともに、発電用磁石６に遠心力が加わった際に発電用磁石６の下面６ｘとベース面１８との衝突を防止するものである。
【００１３】
ヨーク７は、コイルが巻かれるコイル巻部７ａと、発電用磁石６の各単位磁石１５の一方の極から磁束を取り込む磁束入口部７ｂと、発電用磁石６の各単位磁石１５の他方の極に磁束を送る磁束出口部７ｃとを備え、発電用磁石６を構成する各単位磁石１５の一方の極から磁束を取り込んで各単位磁石１５の他方の極に磁束を送る磁束通路を形成する。
コイル巻部７ａは、リングの孔の中心線に沿ってリングを半分に切ったような半円弧形状に形成される。磁束入口部７ｂはコイル巻部７ａの一端に設けられ、磁束出口部７ｃはコイル巻部７ａの他端に設けられる。ヨーク７は、下端がベースに固定された支柱７１；７２の上端に固定される。
図２に示すように、一方の支柱７１は、発電用磁石６の一方の半円部分の半周面６１の周方向中央と対向するように設けられ、他方の支柱７２は、発電用磁石６の他方の半円部分の半周面６２の周方向中央と対向するように設けられる。コイル巻部７ａは、半円弧が発電用磁石６の円周面と対向し、一端の下部と一方の支柱７１の上端とが接着剤などで固定され、他端の下部と他方の支柱７２の上端とが接着剤などで固定される。
磁束入口部７ｂ及び磁束出口部７ｃは、発電用磁石６の直線往復移動方向に沿った周面と対向する対向面を備え、対向面は、発電用磁石６の周面の周方向に沿った方向の長さが発電用磁石６の直線往復移動方向に沿った方向の長さよりも長い。具体的には、図３に示すように、磁束入口部７ｂは、一方の支柱７１の上端に固定されたコイル巻部７ａの一端より突出し、単位磁石１５の一方の半円部分１５ａの半周面１５ｄの周方向に沿って延長して当該半周面１５ｄと対向する対向面としての弧状面７５を備える。磁束出口部７ｃは、他方の支柱７２の上端に固定されたコイル巻部７ａの他端より突出し、単位磁石１５の他方の半円部分１５ｂの半周面１５ｅの周方向に沿って延長して当該半周面１５ｅと対向する対向面としての弧状面７６を備える。
【００１４】
コイル８は、ヨーク７のコイル巻部７ａの外周面にコイル巻部７ａの一端側から他端側に向けて螺旋状にＮ回（例えば１０００回）巻き回された構成である。
【００１５】
以上のように構成されたタイヤ内発電装置１は、ベース２の他方の円面が、タイヤ気室内であって例えばトレッド面の裏面に相当する位置に固定される。そして、車を走行させると、タイヤ内振動でもっともエネルギーの高い遠心力の変動により、発電用磁石６がガイド棒３の延長方向に直線往復移動を行う。タイヤ内の遠心力Ｆ＝ｍ×Ｖ２／ｒ（ｍはタイヤ内発電装置１の質量、Ｖは車輪速度、ｒはタイヤ半径）は、接地時以外においては、Ｖ２／ｒにより決まり、接地時には０になる。この遠心力により、コイルばね５Ａが反発し、発電用磁石６がガイド棒３の延長方向に直線往復移動を行う。そして、発電用磁石６の単位磁石１５がヨーク７の弧状面７５；７６の横を上下方向に通過する毎にヨーク７の中を通過する磁束の向きが反転し、磁束がコイル８を横切るたびに、電圧が発生する。この電圧が整流回路２５を通して充電回路２６に充電され、デバイス２７に供給される。
尚、ヨーク７の両端の弧状面７５；７６の横を上下方向に通過する単位磁石１５の磁極が変わる毎に、弧状面７５；７６が磁束入口部になったり磁束出口部になったりする。
【００１６】
形態１によれば、発電用磁石６が、異極同士を接着してガイド棒３の棒に沿った方向に積層された複数個の単位磁石１５により構成されたので、１つ１つの単位磁石１５がヨーク７の弧状面７５；７６の横を直線往復移動方向に通過する毎に、ヨーク７の中を通過する磁束の向きが反転するので、磁束の反転速度が速くなる。磁束の反転する速度とコイル８の両端に発生する電圧の大きさとが比例するので、高電圧を発生するタイヤ内発電装置１を提供できる。
【００１７】
尚、磁束の反転する速度は、ガイド棒３の延長方向に沿った方向の単位磁石１５の厚さａと弧状面７５；７６の厚さｂとが薄いほど早くなるので、形態１においては、図２に示すように、単位磁石１５の厚さａとヨーク７の弧状面７５；７６の厚さｂとを薄くすることが望ましい。
【００１８】
ヨーク７は、磁束入口部７ｂ及び磁束出口部７ｃとして機能する弧状面７５；７６を有したので、単位磁石１５からの磁束をヨーク７に効率良く取り込むことができて、高電圧を発生できる。
【００１９】
形態１によれば、発電用磁石６が、リニアベアリング４に保持され、ガイド棒３に沿って直線往復移動可能に構成されたので、リニアベアリング４により発電用磁石６が移動する際の摩擦抵抗を少なくでき、かつ、ガイド棒３により発電用磁石６が精度よく直線往復移動を行うので、発電用磁石６がスムーズに直線往復移動し、効率的に高電圧を発生できる高品質のタイヤ内発電装置１を提供できる。
【００２０】
形態１によれば、反発手段５としてのコイルばね５Ａを備えたので、タイヤの遠心力のＯＮ／ＯＦＦにより発電用磁石６を直線往復移動させることができ、効率的に高電圧を発生できる。
【００２１】
形態１において、好ましくは、ヨーク７の弧状面７５；７６のベース面１８からの位置は、車が時速３０ｋｍでコイルばね５Ａが吊り合ったときの発電用磁石６の直線往復移動方向の長さの中心位置と一致する位置に設ける。これにより、発電用磁石６が、低速時においてヨーク７の弧状面７５；７６を中心として直線往復移動方向に単振動を繰り返すので、低速時においても効率的に発電できるようになる。
【００２２】
形態１において、好ましくは、図４に示すように、単位磁石１５（発電用磁石６）の円の半周面１５ｄ；１５ｅとヨーク７の弧状面７５；７６との間の最短距離Ｘを、単位磁石１５（発電用磁石６）の円の外径寸法の１０％以下程度に形成する。これにより、漏洩磁束を少なくできて、高電圧を発生できるようになる。
【００２３】
形態１において、好ましくは、ヨーク７のコイル８の巻かれたコイル巻部７ａの断面積Ｓが、以下の条件を満たすようにした。
φ＜Ｓ×Ｂｍ＜１．２×φ
但し、Ｂｍ；ヨークの最大飽和磁束密度、φ；発電用磁石の全磁束。
このように、φ＜Ｓ×Ｂｍとしたことで、発電用磁石により発生する磁束を全てヨークに通すことができるようになり、Ｓ×Ｂｍ＜１．２×φとしたことで、コイルの全長を短くできるようになる。よって、装置の小型化が図れ、発電効率が高まる。
【００２４】
形態１において、好ましくは、コイル８の巻線として、断面矩形状の平角線を用いる。これにより、巻線抵抗減少と巻数増加が図れ、巻線密度を向上できるので、発電効率が高まる。
【００２５】
形態１において、好ましくは、リニアベアリング４のボールを、非磁性体、例えば、セラミックや樹脂により形成する。これにより、ボールの動きが発電用磁石６の磁力によって妨げられることを防止でき、発電用磁石６をスムーズに直線往復移動させることができるようになる。
【００２６】
形態１において、好ましくは、ガイド棒３を、非磁性の材料により形成する。これにより、ガイド棒３と発電用磁石６とが引き合うのを防止できて、発電用磁石６をスムーズに直線往復移動させることができるようになる。
【００２７】
形態１において、好ましくは、ガイド棒３を、非導電性の材料により形成する。これにより、ガイド棒３に発生する渦電流をなくすことができ、ガイド棒３による力学的損失をなくすことができる。
【００２８】
形態１において、好ましくは、発電用磁石６を、残留磁束密度の高いネオジウム磁石により形成する。これにより、大きい反発力、安定した高電圧を得ることができる。
【００２９】
形態１の実施例
・タイヤサイズ：２２５／５５Ｒ１７を用いた。
・発電用磁石６は、厚さａが１．２５ｍｍ、φ１０ｍｍの円板形状のネオジウム磁石により形成された単位磁石１５を４個積層して作成したものを用いた。
・単位磁石１５（発電用磁石６）の円の半周面１５ｄ；１５ｅとヨーク７の弧状面７５；７６との間の最短距離Ｘは、０．２ｍｍとした。
・コイル８は、線径φ０．２ｍｍ、全長１１．７ｍ、抵抗５Ω、１０００回巻した。
・非磁性のセラミック製のボールを備えたリニアベアリングを用いた。
・走行速度を３０ｋｍ／ｈとして、蓄電圧が０Ｖから安定するまで走行させた。
・安定した電圧とデバイスの負荷（Ｒ＝５００Ω）とにより、発電量（Ｗ＝Ｖ２／Ｒ）を算出した。
・実施例により発生した電圧のグラフを図６に示した。走行中の蓄電圧の状況を図７に示した。
・図７からわかるように、３０ｋｍ／ｈ走行において、２３ｍＷが得られた。
【００３０】
形態２
コイルばね５Ａの代わりに、磁気ばねとして作用して発電用磁石６を反発させる反発手段５としての反発用磁石５Ｂを用いた。
図５に示すように、ガイド棒３の他端に設けられて発電用磁石６のガイド棒３からの抜けを防止する抜け防止部８０と、ベース面１８に固定されて発電用磁石６を反発させる反発用磁石５Ｂとを備えた。
反発用磁石５Ｂは、ガイド棒３が貫通する中心孔８１を備えた円板形状に形成され、中心孔８１にガイド棒３を通して円板面８２とベース面１８とが接着される。反発用磁石５Ｂの円板の外周径はベース２の円板の外周径よりも小さい。発電用磁石６と反発用磁石５Ｂとの互いに向かい合う半円部分の半円面同士は同極に形成され、これにより、発電用磁石６が反発用磁石５Ｂに近づいた場合に発電用磁石６が反発用磁石５Ｂにより反発して反発用磁石５Ｂより離れる方向に移動するので、発電用磁石６に遠心力が加わった際に発電用磁石６と反発用磁石５Ｂとの衝突は防止される。
反発用磁石５Ｂを用いる場合には、発電用磁石６と反発用磁石５Ｂとがくっついてしまうことを防止するため、発電用磁石６と反発用磁石５Ｂとの互いに向き合う面が同極に維持されるように、発電用磁石６がガイド棒３を回転中心として回転不能にガイド棒３に取付けられた回り止め構造を設ける。回り止め構造は、例えば、図５に示すように、ガイド棒３にガイド棒３の軸方向に沿って延長する回り止め溝９０を形成し、発電用磁石６の中心孔１１にはこの回り止め溝９０内に嵌り込む係合片９１を設ければよい。
【００３１】
尚、図示しないが、発電用磁石６をリニアベアリング４により保持すれば、互いに向かい合う反発用磁石５Ｂと発電用磁石６との面をより正確に平行に保てるため、最大の反発力を得ることができる。この場合、リニアベアリング４を非磁性の材料により形成することにより、反発用磁石５Ｂと発電用磁石６との間に引力が生じるのを防止でき、反発用磁石５Ｂによる反発力を最大にできるので、反発用磁石５Ｂと発電用磁石６とが接触して発電用磁石６がヨーク７の弧状面７５；７６を横切らなくなって発電されない状態となることを防止できる。
【００３２】
形態３
形態２の場合において、発電用磁石６は、反発用磁石５Ｂに近い側に位置される単位磁石１５の円板の厚さが、反発用磁石５Ｂに遠い側に位置される単位磁石１５の円板の厚さよりも厚いもの、例えば、５／３程度のものを用いる。これにより、発電用磁石６と反発用磁石５Ｂとの間に作用する反発力が大きくなるので、タイヤ内発電装置１が取付けられているタイヤの内面の裏側に位置するトレッド面が接地しているとき（遠心力ＯＦＦ時）の位置エネルギーを最大限に稼ぐことができ、遠心力発生時に発電用磁石６がヨーク７の弧状面７５；７６を横切る速度を速くできるので、高い電圧を発生できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のタイヤ内発電装置１によれば、タイヤ内の温度や圧力タイヤ情報、例えば、タイヤにかかる圧力、路面の滑りやすさを検出し、これらタイヤの動的な状態を連続送信するために高電力を必要とするデバイスに安定して電力を供給できるようになる。
【００３４】
尚、発電用磁石６を１つの単位磁石１５により形成してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１ タイヤ内発電装置、２ ベース、３ ガイド棒、５Ａ コイルばね（反発手段）、５Ｂ 反発用磁石（反発手段）、６ 発電用磁石、７ ヨーク、８ コイル、
１５ 単位磁石、７５；７６ 弧状面（対向面）、８０ 抜け防止部。
【技術分野】
【０００１】
本発明は、高電力を得ることの可能なタイヤ内発電装置に関する。
【背景技術】
【０００２】
タイヤ内の温度や圧力を検出するＴＰＭＳ(タイヤ・プレッシャー・モニタリング・システム)等のセンサ＋無線を有するデバイスをタイヤ気室内に設置してタイヤモニタリングを実施する場合に、そのデバイスに電力を供給するタイヤ内発電装置が知られている（特許文献１等参照）。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２０００−２７８９２３号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
しかしながら、従来のタイヤ内発電装置では、高電力を得ることができないという課題があった。
本発明は、上記問題点に鑑みてなされたもので、高電力を得ることができるタイヤ内発電装置を提供する。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明に係るタイヤ内発電装置によれば、タイヤの気室内に取付けられる発電装置において、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化に応じて直線往復移動可能に設けられた発電用磁石と、当該発電用磁石が発生する磁束を通すヨークと、ヨークに巻かれたコイルとを備え、発電用磁石は、直線往復移動方向と交差する方向における一方側が一方の極に着磁されたとともに直線往復移動方向と交差する方向における他方側が他方の極に着磁され、ヨークは、発電用磁石の一方の極から磁束を取り込む磁束入口部と発電用磁石の他方の極に磁束を送る磁束出口部とを備えたので、磁束密度が上がり、高電圧を発生して、高電力を得ることができるタイヤ内発電装置となる。
発電用磁石が、直線往復移動方向に沿った方向に複数の単位磁石同士を接着して構成され、単位磁石同士は、互いに異極に着磁された部分同士が接着されたので、１つ１つの単位磁石がヨークの横を直線往復移動方向に通過する毎に、ヨーク中を通過する磁束の向きが反転するので、磁束の反転速度が速くなり、高電圧を発生できる。
ヨークの磁束入口部及び磁束出口部は、発電用磁石の直線往復移動方向に沿った周面と対向する対向面を備え、対向面は、発電用磁石の周面の周方向に沿った方向の長さが発電用磁石の直線往復移動方向に沿った方向の長さよりも長い構成としたので、発電用磁石からの磁束をヨークに効率良く取り込むことができて、高電圧を発生できる。
ヨークのコイルの巻かれたコイル巻部の断面積Ｓは、以下の条件を満たすようにした。
φ＜Ｓ×Ｂｍ＜１．２×φ
但し、Ｂｍ；ヨークの最大飽和磁束密度、φ；発電用磁石の全磁束。
つまり、φ＜Ｓ×Ｂｍとしたことで、発電用磁石により発生する磁束を全てヨークに通すことができるようになり、Ｓ×Ｂｍ＜１．２×φとしたことで、コイルの全長を短くできるようになる。
コイルの巻線として、断面矩形状の平角線を用いたので、巻線抵抗減少と巻数増加が図れ、巻線密度を向上できるので、発電効率が高まる。
発電用磁石の直線往復移動方向と直交するベース面を備えたベースと、ベース面より設けられて発電用磁石の直線往復移動を案内するガイド棒と、一端がベース面に固定されて他端がベース面と対向する発電用磁石の下面に固定された反発手段としてのコイルばねとを備え、コイルばねが、発電用磁石に所定の直線往復移動範囲内で直線往復移動を行わせるとともに、発電用磁石とベース面との衝突を防止したので、ガイド棒により発電用磁石が精度よく直線往復移動を行い、また、コイルばねを備えたので、タイヤの遠心力のＯＮ／ＯＦＦにより発電用磁石を直線往復移動させることができるので、効率的に高電圧を発生できる。
ヨークの対向面は、車が時速３０ｋｍでコイルばねが吊り合ったときの発電用磁石の直線往復移動方向の長さの中心位置と一致する位置に設けられたので、発電用磁石が、低速時においてヨークの弧状面を中心として直線往復移動方向に単振動を繰り返し、低速時においても効率的に発電できるようになる。
発電用磁石の直線往復移動方向と直交するベース面を備えたベースと、ベース面より設けられて発電用磁石の直線往復移動を案内するガイド棒と、ガイド棒のベース面とは反対側の端部に設けられて発電用磁石のガイド棒からの抜けを防止する抜け防止部と、ベース面に固定されて発電用磁石を反発させる反発用磁石とを備え、発電用磁石と反発用磁石との互いに向き合う面が同極に維持されるように、発電用磁石がガイド棒を回転中心として回転不能にガイド棒に取付けられたので、ガイド棒により発電用磁石が精度よく直線往復移動を行い、また、反発用磁石を備えたので、タイヤの遠心力のＯＮ／ＯＦＦにより発電用磁石を直線往復移動させることができるので、効率的に高電圧を発生できる。
【図面の簡単な説明】
【０００６】
【図１】タイヤ内発電装置を示す図（形態１）。
【図２】発電用磁石の断面図（形態１）。
【図３】発電用磁石と弧状面との関係を示す平面図（形態１）。
【図４】発電用磁石と弧状面との関係を示す断面図（形態１）。
【図５】タイヤ内発電装置を示す図（形態２）。
【図６】タイヤ内発電装置による発電状況を示すグラフ（実施例）。
【図７】時速３０ｋｍ走行時における蓄電量の変化を示すグラフ（実施例）。
【発明を実施するための形態】
【０００７】
形態１
図１に示すように、本形態１に係るタイヤ気室内に取付けられるタイヤ内発電装置１は、ベース２と、ガイド棒３と、リニアベアリング４と、反発手段５と、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化に応じて直線往復移動可能に設けられた発電用磁石６と、当該発電用磁石６が発生する磁束を通すヨーク（軟磁性体）７と、ヨーク７に巻かれたコイル８とを備える。コイル８の両端は整流回路２５に接続される。
【０００８】
ベース２は、円板により形成される。発電用磁石６の移動を案内するガイド棒３は、丸棒により形成される。ガイド棒３は、ベース２を形成する円板の一方の円面により形成されたベース面１８の円中心よりベース面１８と直交する方向に延長するように設けられる。即ち、発電用磁石６の直線往復移動方向と直交するベース面１８を備えたベース２と、一端がベース面１８に固定され他端が発電用磁石６を貫通して発電用磁石６の直線往復移動を案内するガイド棒３とを備える。
このベース２及びガイド棒３は、一体に形成されたものでもよいし、個々の別体に形成されたものが互いに結合されて形成されたものでもよい。
【０００９】
リニアベアリング４は、図示しないが、外筒と、外筒の内側に設けられた保持筒と、保持筒の内部に設けられた多数のボールとにより形成される。保持筒の内面には、筒の中心軸に沿った方向に延長する複数の溝が周方向に所定の間隔を隔てて形成されており、複数のボールが当該溝に沿って極めて円滑に無限循環運動を行う構造になっている。即ち、ガイド棒３が保持筒の筒孔を貫通するように、リニアベアリング４がガイド棒３に取付けられ、リニアベアリング４の保持筒の溝より露出するボールとガイド棒３の外周面とが摺動することで、ガイド棒３の外周面とボールとが転がり接触しながら低い転がり摩擦で相対移動を行うことができる。この転がり摩擦係数μは０．００５である。
【００１０】
発電用磁石６は、円の中心にリニアベアリング４の筒の外周面２３に嵌め込まれる中心孔１１を備えた円板形状の磁石である。発電用磁石６の中心孔１１がリニアベアリング４の筒の外周面２３に嵌め込まれて、発電用磁石６がリニアベアリング４と同心となるようにリニアベアリング４に固定される。これにより、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化に応じて発電用磁石６がリニアベアリング４を介してガイド棒３上をガイド棒３の延長方向に直線往復移動可能に構成される。この場合、リニアベアリング４を備えているので、ガイド棒３との摩擦抵抗が少なくでき、発電用磁石６が精度良く直線往復移動を行う。
【００１１】
発電用磁石６は、円の中心にリニアベアリング４の筒の外周面２３に嵌め込まれる中心孔１１を備えた複数個の円板形状の単位磁石１５が直線往復移動方向に沿った方向（ガイド棒３に沿った方向）に積層された構成である。発電用磁石６は、図１に示すように、例えば、４枚の単位磁石１５の円面同士が接着されて形成される４枚積層構造である。
単位磁石１５は、発電用磁石６の直線往復移動方向と交差する方向における一方側が一方の極に着磁されたとともに直線往復移動方向と交差する方向における他方側が他方の極に着磁された構成である。具体的には、単位磁石１５は、発電用磁石６の直線往復移動方向と直交する方向における一方側である円板の一方の半円部分１５ａが「Ｎ」極に着磁され、発電用磁石６の直線往復移動方向と直交する方向における他方側である円板の他方の半円部分１５ｂが「Ｓ」極に着磁されたものである。
図２に示すように、単位磁石１５同士は、互いに異極に着磁された半円部分の半円面１５ｘ；１５ｙ同士が接着される。
【００１２】
反発手段５は、例えば、コイルばね５Ａのような弾性体によって形成される。コイルばね５Ａの一端がベース面１８と連結され、コイルばね５Ａの他端が発電用磁石６の下面６ｘと連結されることによって、発電用磁石６とベース２とがコイルばね５Ａを介して連結される。よって、車の走行時の遠心力によってコイルばね５Ａが伸縮することで、発電用磁石６がガイド棒３に沿って直線往復移動可能に構成される。即ち、このコイルばね５Ａは、発電用磁石６に所定の直線往復移動範囲内で直線往復移動を行わせるとともに、発電用磁石６に遠心力が加わった際に発電用磁石６の下面６ｘとベース面１８との衝突を防止するものである。
【００１３】
ヨーク７は、コイルが巻かれるコイル巻部７ａと、発電用磁石６の各単位磁石１５の一方の極から磁束を取り込む磁束入口部７ｂと、発電用磁石６の各単位磁石１５の他方の極に磁束を送る磁束出口部７ｃとを備え、発電用磁石６を構成する各単位磁石１５の一方の極から磁束を取り込んで各単位磁石１５の他方の極に磁束を送る磁束通路を形成する。
コイル巻部７ａは、リングの孔の中心線に沿ってリングを半分に切ったような半円弧形状に形成される。磁束入口部７ｂはコイル巻部７ａの一端に設けられ、磁束出口部７ｃはコイル巻部７ａの他端に設けられる。ヨーク７は、下端がベースに固定された支柱７１；７２の上端に固定される。
図２に示すように、一方の支柱７１は、発電用磁石６の一方の半円部分の半周面６１の周方向中央と対向するように設けられ、他方の支柱７２は、発電用磁石６の他方の半円部分の半周面６２の周方向中央と対向するように設けられる。コイル巻部７ａは、半円弧が発電用磁石６の円周面と対向し、一端の下部と一方の支柱７１の上端とが接着剤などで固定され、他端の下部と他方の支柱７２の上端とが接着剤などで固定される。
磁束入口部７ｂ及び磁束出口部７ｃは、発電用磁石６の直線往復移動方向に沿った周面と対向する対向面を備え、対向面は、発電用磁石６の周面の周方向に沿った方向の長さが発電用磁石６の直線往復移動方向に沿った方向の長さよりも長い。具体的には、図３に示すように、磁束入口部７ｂは、一方の支柱７１の上端に固定されたコイル巻部７ａの一端より突出し、単位磁石１５の一方の半円部分１５ａの半周面１５ｄの周方向に沿って延長して当該半周面１５ｄと対向する対向面としての弧状面７５を備える。磁束出口部７ｃは、他方の支柱７２の上端に固定されたコイル巻部７ａの他端より突出し、単位磁石１５の他方の半円部分１５ｂの半周面１５ｅの周方向に沿って延長して当該半周面１５ｅと対向する対向面としての弧状面７６を備える。
【００１４】
コイル８は、ヨーク７のコイル巻部７ａの外周面にコイル巻部７ａの一端側から他端側に向けて螺旋状にＮ回（例えば１０００回）巻き回された構成である。
【００１５】
以上のように構成されたタイヤ内発電装置１は、ベース２の他方の円面が、タイヤ気室内であって例えばトレッド面の裏面に相当する位置に固定される。そして、車を走行させると、タイヤ内振動でもっともエネルギーの高い遠心力の変動により、発電用磁石６がガイド棒３の延長方向に直線往復移動を行う。タイヤ内の遠心力Ｆ＝ｍ×Ｖ２／ｒ（ｍはタイヤ内発電装置１の質量、Ｖは車輪速度、ｒはタイヤ半径）は、接地時以外においては、Ｖ２／ｒにより決まり、接地時には０になる。この遠心力により、コイルばね５Ａが反発し、発電用磁石６がガイド棒３の延長方向に直線往復移動を行う。そして、発電用磁石６の単位磁石１５がヨーク７の弧状面７５；７６の横を上下方向に通過する毎にヨーク７の中を通過する磁束の向きが反転し、磁束がコイル８を横切るたびに、電圧が発生する。この電圧が整流回路２５を通して充電回路２６に充電され、デバイス２７に供給される。
尚、ヨーク７の両端の弧状面７５；７６の横を上下方向に通過する単位磁石１５の磁極が変わる毎に、弧状面７５；７６が磁束入口部になったり磁束出口部になったりする。
【００１６】
形態１によれば、発電用磁石６が、異極同士を接着してガイド棒３の棒に沿った方向に積層された複数個の単位磁石１５により構成されたので、１つ１つの単位磁石１５がヨーク７の弧状面７５；７６の横を直線往復移動方向に通過する毎に、ヨーク７の中を通過する磁束の向きが反転するので、磁束の反転速度が速くなる。磁束の反転する速度とコイル８の両端に発生する電圧の大きさとが比例するので、高電圧を発生するタイヤ内発電装置１を提供できる。
【００１７】
尚、磁束の反転する速度は、ガイド棒３の延長方向に沿った方向の単位磁石１５の厚さａと弧状面７５；７６の厚さｂとが薄いほど早くなるので、形態１においては、図２に示すように、単位磁石１５の厚さａとヨーク７の弧状面７５；７６の厚さｂとを薄くすることが望ましい。
【００１８】
ヨーク７は、磁束入口部７ｂ及び磁束出口部７ｃとして機能する弧状面７５；７６を有したので、単位磁石１５からの磁束をヨーク７に効率良く取り込むことができて、高電圧を発生できる。
【００１９】
形態１によれば、発電用磁石６が、リニアベアリング４に保持され、ガイド棒３に沿って直線往復移動可能に構成されたので、リニアベアリング４により発電用磁石６が移動する際の摩擦抵抗を少なくでき、かつ、ガイド棒３により発電用磁石６が精度よく直線往復移動を行うので、発電用磁石６がスムーズに直線往復移動し、効率的に高電圧を発生できる高品質のタイヤ内発電装置１を提供できる。
【００２０】
形態１によれば、反発手段５としてのコイルばね５Ａを備えたので、タイヤの遠心力のＯＮ／ＯＦＦにより発電用磁石６を直線往復移動させることができ、効率的に高電圧を発生できる。
【００２１】
形態１において、好ましくは、ヨーク７の弧状面７５；７６のベース面１８からの位置は、車が時速３０ｋｍでコイルばね５Ａが吊り合ったときの発電用磁石６の直線往復移動方向の長さの中心位置と一致する位置に設ける。これにより、発電用磁石６が、低速時においてヨーク７の弧状面７５；７６を中心として直線往復移動方向に単振動を繰り返すので、低速時においても効率的に発電できるようになる。
【００２２】
形態１において、好ましくは、図４に示すように、単位磁石１５（発電用磁石６）の円の半周面１５ｄ；１５ｅとヨーク７の弧状面７５；７６との間の最短距離Ｘを、単位磁石１５（発電用磁石６）の円の外径寸法の１０％以下程度に形成する。これにより、漏洩磁束を少なくできて、高電圧を発生できるようになる。
【００２３】
形態１において、好ましくは、ヨーク７のコイル８の巻かれたコイル巻部７ａの断面積Ｓが、以下の条件を満たすようにした。
φ＜Ｓ×Ｂｍ＜１．２×φ
但し、Ｂｍ；ヨークの最大飽和磁束密度、φ；発電用磁石の全磁束。
このように、φ＜Ｓ×Ｂｍとしたことで、発電用磁石により発生する磁束を全てヨークに通すことができるようになり、Ｓ×Ｂｍ＜１．２×φとしたことで、コイルの全長を短くできるようになる。よって、装置の小型化が図れ、発電効率が高まる。
【００２４】
形態１において、好ましくは、コイル８の巻線として、断面矩形状の平角線を用いる。これにより、巻線抵抗減少と巻数増加が図れ、巻線密度を向上できるので、発電効率が高まる。
【００２５】
形態１において、好ましくは、リニアベアリング４のボールを、非磁性体、例えば、セラミックや樹脂により形成する。これにより、ボールの動きが発電用磁石６の磁力によって妨げられることを防止でき、発電用磁石６をスムーズに直線往復移動させることができるようになる。
【００２６】
形態１において、好ましくは、ガイド棒３を、非磁性の材料により形成する。これにより、ガイド棒３と発電用磁石６とが引き合うのを防止できて、発電用磁石６をスムーズに直線往復移動させることができるようになる。
【００２７】
形態１において、好ましくは、ガイド棒３を、非導電性の材料により形成する。これにより、ガイド棒３に発生する渦電流をなくすことができ、ガイド棒３による力学的損失をなくすことができる。
【００２８】
形態１において、好ましくは、発電用磁石６を、残留磁束密度の高いネオジウム磁石により形成する。これにより、大きい反発力、安定した高電圧を得ることができる。
【００２９】
形態１の実施例
・タイヤサイズ：２２５／５５Ｒ１７を用いた。
・発電用磁石６は、厚さａが１．２５ｍｍ、φ１０ｍｍの円板形状のネオジウム磁石により形成された単位磁石１５を４個積層して作成したものを用いた。
・単位磁石１５（発電用磁石６）の円の半周面１５ｄ；１５ｅとヨーク７の弧状面７５；７６との間の最短距離Ｘは、０．２ｍｍとした。
・コイル８は、線径φ０．２ｍｍ、全長１１．７ｍ、抵抗５Ω、１０００回巻した。
・非磁性のセラミック製のボールを備えたリニアベアリングを用いた。
・走行速度を３０ｋｍ／ｈとして、蓄電圧が０Ｖから安定するまで走行させた。
・安定した電圧とデバイスの負荷（Ｒ＝５００Ω）とにより、発電量（Ｗ＝Ｖ２／Ｒ）を算出した。
・実施例により発生した電圧のグラフを図６に示した。走行中の蓄電圧の状況を図７に示した。
・図７からわかるように、３０ｋｍ／ｈ走行において、２３ｍＷが得られた。
【００３０】
形態２
コイルばね５Ａの代わりに、磁気ばねとして作用して発電用磁石６を反発させる反発手段５としての反発用磁石５Ｂを用いた。
図５に示すように、ガイド棒３の他端に設けられて発電用磁石６のガイド棒３からの抜けを防止する抜け防止部８０と、ベース面１８に固定されて発電用磁石６を反発させる反発用磁石５Ｂとを備えた。
反発用磁石５Ｂは、ガイド棒３が貫通する中心孔８１を備えた円板形状に形成され、中心孔８１にガイド棒３を通して円板面８２とベース面１８とが接着される。反発用磁石５Ｂの円板の外周径はベース２の円板の外周径よりも小さい。発電用磁石６と反発用磁石５Ｂとの互いに向かい合う半円部分の半円面同士は同極に形成され、これにより、発電用磁石６が反発用磁石５Ｂに近づいた場合に発電用磁石６が反発用磁石５Ｂにより反発して反発用磁石５Ｂより離れる方向に移動するので、発電用磁石６に遠心力が加わった際に発電用磁石６と反発用磁石５Ｂとの衝突は防止される。
反発用磁石５Ｂを用いる場合には、発電用磁石６と反発用磁石５Ｂとがくっついてしまうことを防止するため、発電用磁石６と反発用磁石５Ｂとの互いに向き合う面が同極に維持されるように、発電用磁石６がガイド棒３を回転中心として回転不能にガイド棒３に取付けられた回り止め構造を設ける。回り止め構造は、例えば、図５に示すように、ガイド棒３にガイド棒３の軸方向に沿って延長する回り止め溝９０を形成し、発電用磁石６の中心孔１１にはこの回り止め溝９０内に嵌り込む係合片９１を設ければよい。
【００３１】
尚、図示しないが、発電用磁石６をリニアベアリング４により保持すれば、互いに向かい合う反発用磁石５Ｂと発電用磁石６との面をより正確に平行に保てるため、最大の反発力を得ることができる。この場合、リニアベアリング４を非磁性の材料により形成することにより、反発用磁石５Ｂと発電用磁石６との間に引力が生じるのを防止でき、反発用磁石５Ｂによる反発力を最大にできるので、反発用磁石５Ｂと発電用磁石６とが接触して発電用磁石６がヨーク７の弧状面７５；７６を横切らなくなって発電されない状態となることを防止できる。
【００３２】
形態３
形態２の場合において、発電用磁石６は、反発用磁石５Ｂに近い側に位置される単位磁石１５の円板の厚さが、反発用磁石５Ｂに遠い側に位置される単位磁石１５の円板の厚さよりも厚いもの、例えば、５／３程度のものを用いる。これにより、発電用磁石６と反発用磁石５Ｂとの間に作用する反発力が大きくなるので、タイヤ内発電装置１が取付けられているタイヤの内面の裏側に位置するトレッド面が接地しているとき（遠心力ＯＦＦ時）の位置エネルギーを最大限に稼ぐことができ、遠心力発生時に発電用磁石６がヨーク７の弧状面７５；７６を横切る速度を速くできるので、高い電圧を発生できるようになる。
【産業上の利用可能性】
【００３３】
本発明のタイヤ内発電装置１によれば、タイヤ内の温度や圧力タイヤ情報、例えば、タイヤにかかる圧力、路面の滑りやすさを検出し、これらタイヤの動的な状態を連続送信するために高電力を必要とするデバイスに安定して電力を供給できるようになる。
【００３４】
尚、発電用磁石６を１つの単位磁石１５により形成してもよい。
【符号の説明】
【００３５】
１ タイヤ内発電装置、２ ベース、３ ガイド棒、５Ａ コイルばね（反発手段）、５Ｂ 反発用磁石（反発手段）、６ 発電用磁石、７ ヨーク、８ コイル、
１５ 単位磁石、７５；７６ 弧状面（対向面）、８０ 抜け防止部。
【特許請求の範囲】
【請求項１】
タイヤの気室内に取付けられる発電装置において、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化に応じて直線往復移動可能に設けられた発電用磁石と、当該発電用磁石が発生する磁束を通すヨークと、ヨークに巻かれたコイルとを備え、発電用磁石は、直線往復移動方向と交差する方向における一方側が一方の極に着磁されたとともに直線往復移動方向と交差する方向における他方側が他方の極に着磁され、ヨークは、発電用磁石の一方の極から磁束を取り込む磁束入口部と発電用磁石の他方の極に磁束を送る磁束出口部とを備えたことを特徴とするタイヤ内発電装置。
【請求項２】
発電用磁石が、直線往復移動方向に沿った方向に複数の単位磁石同士を接着して構成され、単位磁石同士は、互いに異極に着磁された部分同士が接着されたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ内発電装置。
【請求項３】
ヨークの磁束入口部及び磁束出口部は、発電用磁石の直線往復移動方向に沿った周面と対向する対向面を備え、対向面は、発電用磁石の周面の周方向に沿った方向の長さが発電用磁石の直線往復移動方向に沿った方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ内発電装置。
【請求項４】
ヨークのコイルの巻かれたコイル巻部の断面積Ｓは、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタイヤ内発電装置。
φ＜Ｓ×Ｂｍ＜１．２×φ
但し、
Ｂｍ；ヨークの最大飽和磁束密度
φ；発電用磁石の全磁束
【請求項５】
コイルの巻線として、断面矩形状の平角線を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のタイヤ内発電装置。
【請求項６】
発電用磁石の直線往復移動方向と直交するベース面を備えたベースと、ベース面より設けられて発電用磁石の直線往復移動を案内するガイド棒と、一端がベース面に固定されて他端がベース面と対向する発電用磁石の下面に固定された反発手段としてのコイルばねとを備え、コイルばねが、発電用磁石に所定の直線往復移動範囲内で直線往復移動を行わせるとともに、発電用磁石とベース面との衝突を防止したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のタイヤ内発電装置。
【請求項７】
ヨークの対向面は、車が時速３０ｋｍでコイルばねが吊り合ったときの発電用磁石の直線往復移動方向の長さの中心位置と一致する位置に設けられたことを特徴とする請求項６に記載のタイヤ内発電装置。
【請求項８】
発電用磁石の直線往復移動方向と直交するベース面を備えたベースと、ベース面より設けられて発電用磁石の直線往復移動を案内するガイド棒と、ガイド棒のベース面とは反対側の端部に設けられて発電用磁石のガイド棒からの抜けを防止する抜け防止部と、ベース面に固定されて発電用磁石を反発させる反発用磁石とを備え、発電用磁石と反発用磁石との互いに向き合う面が同極に維持されるように、発電用磁石がガイド棒を回転中心として回転不能にガイド棒に取付けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のタイヤ内発電装置。
【請求項１】
タイヤの気室内に取付けられる発電装置において、車両走行時のタイヤに加わる遠心力の変化に応じて直線往復移動可能に設けられた発電用磁石と、当該発電用磁石が発生する磁束を通すヨークと、ヨークに巻かれたコイルとを備え、発電用磁石は、直線往復移動方向と交差する方向における一方側が一方の極に着磁されたとともに直線往復移動方向と交差する方向における他方側が他方の極に着磁され、ヨークは、発電用磁石の一方の極から磁束を取り込む磁束入口部と発電用磁石の他方の極に磁束を送る磁束出口部とを備えたことを特徴とするタイヤ内発電装置。
【請求項２】
発電用磁石が、直線往復移動方向に沿った方向に複数の単位磁石同士を接着して構成され、単位磁石同士は、互いに異極に着磁された部分同士が接着されたことを特徴とする請求項１に記載のタイヤ内発電装置。
【請求項３】
ヨークの磁束入口部及び磁束出口部は、発電用磁石の直線往復移動方向に沿った周面と対向する対向面を備え、対向面は、発電用磁石の周面の周方向に沿った方向の長さが発電用磁石の直線往復移動方向に沿った方向の長さよりも長いことを特徴とする請求項１又は請求項２に記載のタイヤ内発電装置。
【請求項４】
ヨークのコイルの巻かれたコイル巻部の断面積Ｓは、以下の条件を満たすことを特徴とする請求項１乃至請求項３のいずれかに記載のタイヤ内発電装置。
φ＜Ｓ×Ｂｍ＜１．２×φ
但し、
Ｂｍ；ヨークの最大飽和磁束密度
φ；発電用磁石の全磁束
【請求項５】
コイルの巻線として、断面矩形状の平角線を用いたことを特徴とする請求項１乃至請求項４のいずれかに記載のタイヤ内発電装置。
【請求項６】
発電用磁石の直線往復移動方向と直交するベース面を備えたベースと、ベース面より設けられて発電用磁石の直線往復移動を案内するガイド棒と、一端がベース面に固定されて他端がベース面と対向する発電用磁石の下面に固定された反発手段としてのコイルばねとを備え、コイルばねが、発電用磁石に所定の直線往復移動範囲内で直線往復移動を行わせるとともに、発電用磁石とベース面との衝突を防止したことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のタイヤ内発電装置。
【請求項７】
ヨークの対向面は、車が時速３０ｋｍでコイルばねが吊り合ったときの発電用磁石の直線往復移動方向の長さの中心位置と一致する位置に設けられたことを特徴とする請求項６に記載のタイヤ内発電装置。
【請求項８】
発電用磁石の直線往復移動方向と直交するベース面を備えたベースと、ベース面より設けられて発電用磁石の直線往復移動を案内するガイド棒と、ガイド棒のベース面とは反対側の端部に設けられて発電用磁石のガイド棒からの抜けを防止する抜け防止部と、ベース面に固定されて発電用磁石を反発させる反発用磁石とを備え、発電用磁石と反発用磁石との互いに向き合う面が同極に維持されるように、発電用磁石がガイド棒を回転中心として回転不能にガイド棒に取付けられたことを特徴とする請求項１乃至請求項５のいずれかに記載のタイヤ内発電装置。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【公開番号】特開２０１０−２１３５３１（Ｐ２０１０−２１３５３１Ａ）
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２００９−５９４１６（Ｐ２００９−５９４１６）
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
【公開日】平成２２年９月２４日（２０１０．９．２４）
【国際特許分類】
【出願日】平成２１年３月１２日（２００９．３．１２）
【出願人】（０００００５２７８）株式会社ブリヂストン (11,469)
【Ｆターム（参考）】
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