振動発電機
【課題】コイルにおける消費電力を抑え、電圧３Ｖに対応する電力を変圧回路なしで蓄電することができる振動発電機を提供する。
【解決手段】永久磁石がコイルの内部を移動することにより発生する交流電流を直流電流に整流する整流回路と、整流回路により整流された直流電流から電圧３Ｖを蓄電可能な蓄電回路と、を含む電気回路は、電圧を変圧する変圧回路を含まず、コイルを構成する導線の線径が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にある。
【解決手段】永久磁石がコイルの内部を移動することにより発生する交流電流を直流電流に整流する整流回路と、整流回路により整流された直流電流から電圧３Ｖを蓄電可能な蓄電回路と、を含む電気回路は、電圧を変圧する変圧回路を含まず、コイルを構成する導線の線径が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にある。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石がコイルの内部を一方向に往復移動することにより発生する電流から電力を得る振動発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、永久磁石がコイルの内部を一方向に往復移動することにより発生する電流から電力を得る電磁誘導型の振動発電機が特許文献１などにより知られている。この振動発電機は、乾電池形状の筐体を備える。この筐体の内部に永久磁石と、コイルと、電気回路部と、が配置される。コイルに発生した交流電流が、整流回路と変圧回路とを含む電気回路部により、規格化された電圧に変圧される。この規格化された電圧により、振動発電機の＋電極部、及び−電極部から、電力が、振動発電機が取り付けられた外部装置に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９４８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
変圧回路が電気回路部に含まれると、筐体内部に変圧回路を設けるスペース、及び変圧回路を設けるコストが必要になる。変圧回路を含まない電気回路部を備える振動発電機は、変圧回路を設けるスペースだけ、永久磁石を大きくするなどにより、発電量を増加させることができ、また、振動発電機に変圧回路を設けるコストを下げることができる。
【０００５】
変圧回路が含まれない振動発電機では、コイルに発生した起電圧は変圧されずに、電力がコンデンサなどの蓄電回路に蓄電される。従って、振動発電機の出力電圧を大きくしようとすると、起電圧を大きくすることが求められる。コイルの巻数を多くすれば、起電圧は大きくなる。筐体内の一定のスペースにおいて、コイルの巻数を多くするには、コイルを構成する導線の径を小さくすればよいことが考えられる。しかし、導線の径を小さくすれば、導線の断面積が小さくなるので電気抵抗が大きくなる。電気抵抗が大きくなると、コイルにおける消費電力が大きくなり蓄電回路に効率よく電力が蓄電されない。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、コイルにおける消費電力を抑え、電圧３Ｖに対応する電力を変圧回路なしで蓄電することができる振動発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、中空のボビンケースと、このボビンケースの巻回領域に巻回されるコイルと、前記ボビンケースの内部に配置される複数の永久磁石と、を収容する単３乾電池形状の第１筐体と、前記複数の永久磁石が、前記コイルの内部を往復移動することにより発生する交流電流を直流電流に整流する整流回路と、整流回路により整流された直流電流から電圧３Ｖを蓄電可能な蓄電回路と、を含む電気回路を収容する単３乾電池形状の第２筐体と、前記コイルの両端と前記電気回路とを電気的に接続する接続部と、を備え、前記複数の永久磁石は、隣接する永久磁石と互いに同極が対向して固定され、前記電気回路は、電圧を昇圧するための変圧回路を含まず、前記ボビンケースの長手方向に延びる前記巻回領域は、複数の分割領域に分割され、前記コイルを構成する導線は、前記複数の分割領域に、隣接する分割領域と互いに巻回方向を逆にして巻回され、この導線の線径が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にあることを特徴とするものである。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の振動発電機において、前記コイルを構成する導線の線径は、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にあることを特徴とするものである。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項３記載の本発明は、請求項１または２に記載の振動発電機において、前記ボビンケースの外側に磁性材料からなるシールドが配置され、前記各永久磁石の外径は、８．５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の振動発電機によれば、コイルを構成する導線の線径が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にある。線径範囲の設定により、コイルを構成する導線の線径が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にない振動発電機よりも、コイルにおける消費電力を抑え、電圧３Ｖを変圧回路なしで早く蓄電することができる。
【００１１】
請求項２に記載の振動発電機によれば、コイルを構成する導線の線径が、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にある。より好ましい線径範囲の設定により、コイルを構成する導線の線径が、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にない振動発電機よりも、コイルにおける消費電力をより抑え、電圧３Ｖを変圧回路なしでより早く蓄電することができる。
【００１２】
請求項３に記載の振動発電機によれば、各永久磁石の外径の設定により、複数の永久磁石は、シールドとの間の磁気的な引力により阻害されることなく、円滑に往復移動を行うことができる。従って、電圧３Ｖを変圧回路なしでより早く蓄電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動発電機１を示す斜視図である。
【図２】図１に示す第１筐体２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、およびコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの長手方向における長さを示す説明図である。
【図４】ボビンケース１０、およびコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを示す斜視図である。
【図５】振動発電機１の電気回路４０の回路図である。
【図６】振動発電機１が、外部装置の電池ボックスに取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図７】振動発電機１が、外部装置の電池ボックスに取り付けられた状態における電気的接続関係を示す結線図である。
【図８】実験条件が、４Ｈｚにおいてコイル線径Ｃｄを変えた場合、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが時間経過に伴って変化する状態を示す図面である。
【図９】実験条件が、４Ｈｚにおいてコイル線径Ｃｄを変えた場合、コイルユニット３０の両端の電圧Ｖを測定したデータを示す説明図である。
【図１０】実験条件が、５Ｈｚにおいてコイル線径Ｃｄを変えた場合、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが時間経過に伴って変化する状態を示す図面である。
【図１１】実験条件が、５Ｈｚにおいてコイル線径Ｃｄを変えたときのコイルユニット３０の両端の電圧Ｖを測定したデータを示す説明図である。
【図１２】振動発電機１の振動を開始してから２００秒後の蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎを、コイル線径Ｃｄごとに示すグラフである。
【図１３】永久磁石２０の外径Ｍｄを変化させた場合、コイルユニット３０の両端に発生する発電量Ｐｃｏｉｌを測定した結果を示すグラフである。
【図１４】振動発電機１が電池ボックスに固定されたリモートコントローラＲＣをユーザーが振った場合、リモートコントローラＲＣの振動の周波数を示すグラフである。
【図１５】振動発電機１が電池ボックスに固定されたリモートコントローラＲＣをユーザーが振った場合、振動発電機１の振幅Ｙｓｈの平均値が時間経過に伴って変化する状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態）
本発明の一実施形態について、図１を参照して説明する。図１は振動発電機１の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、振動発電機１は、第１筐体２と第２筐体３とケーブル４とを備える。第１筐体２、及び第２筐体３は共に単３乾電池形状を有する。第１筐体２は、鉄、ケイ素鋼などの導電性材料、かつ磁性材料から形成される。第２筐体３は、ＡＢＳ、ＰＣなどの非磁性材料から形成される。第１筐体２は、本発明のシールドの一例である。
【００１５】
ボビンケース１０と永久磁石ユニット２０とコイルユニット３０とが第１筐体２の内部に収容される。ボビンケース１０は中空形状を有し、ＡＢＳ、ＰＯＭ、ＰＣ、ＬＣＰ、アルミナなどの非磁性材料から形成される。ボビンケース１０は、永久磁石ユニット２０が一定の方向に往復移動するようにガイドの役割を果たす。図１に示すように、ボビンケース１０の長手方向Ｄ１が、永久磁石ユニット２０が往復移動する方向である。
【００１６】
図２を参照して、ボビンケース１０とコイルユニット３０とについて説明する。図２は、図１に示す第１筐体２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。巻回領域Ｚ１がボビンケース１０の外周面Ｚ０に設けられる。より具体的には、巻回領域Ｚ１は、つば１１ａ、１１ｂにより複数の分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに分割される。分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃの各々は、長手方向Ｄ１において同じ長さを有する。
【００１７】
コイルユニット３０は、複数のコイル３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃを備える。以下、複数のコイルを３つのコイル３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃとして記載する。導電性材料かつ非磁性材料からなる導線が、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃの各々に巻回される。これにより、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃにそれぞれ設けられる。コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを形成する導線が、隣り合うコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに対して、互いに巻回方向が逆方向になるように巻回される。この導線は、絶縁性材料からなる材料により被覆される。
【００１８】
図２を参照して、永久磁石ユニット２０を説明する。永久磁石ユニット２０は、複数の永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと締結部材２１とを備える。以下、複数の永久磁石を３つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとして記載する。中空で円筒形状の３つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが、締結部材２１によりかしめ固定される。この固定状態では、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々は、隣接する永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと同極が対向するように配置され、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの着磁方向は長手方向Ｄ１に向く。同極が対向する状態で永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが配置されると、斥力が永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々に働く。締結部材２１は、この斥力が永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々に働いている状態において、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを締結する。同極が対向するように永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが配置されると、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのそれぞれの磁束が長手方向Ｄ１に対して交差する方向に向くので、コイル３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃを横切る磁束密度が増加する。
【００１９】
永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、ネオジム磁石、フェライト磁石などの永久磁石である。締結部材２１はオーステナイト系ステンレス材料、アルミ合金材料、真鍮などの非磁性材料から形成される。
【００２０】
長手方向Ｄ１における３つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの長さＬｍＡ、ＬｍＢ、ＬｍＣと長手方向Ｄ１における３つのコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの長さＬｃＡ、ＬｃＢ、ＬｃＣとについて図３を参照して説明する。図３は、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、およびコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの長手方向Ｄ１における長さを示す説明図である。以降の記載において、３つの分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃのそれぞれの長手方向Ｄ１における長さが３つのコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの長さＬｃＡ、ＬｃＢ、ＬｃＣのそれぞれと同じである。永久磁石２０Ａの長さＬｍＡと、永久磁石２０Ｂの長さＬｍＢと、永久磁石２０Ｃの長さＬｍＣとは同じである。コイル３０Ａの長さＬｃＡと、コイル３０Ｂの長さＬｃＢと、コイル３０Ｃの長さＬｃＣとは同じである。長手方向Ｄ１におけるつば１１ａの長さと、長手方向Ｄ１におけるつば１１ｂの長さとは同じである。永久磁石２０Ａの長さＬｍＡは、コイル３０Ａの長さＬｃＡと長手方向Ｄ１におけるつば１１ａの長さとの和である。具体的には、永久磁石２０Ａの長さＬｍＡは７．０ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲から設定される。永久磁石が往復移動できる長さＬｓは、約４３ｍｍである。
【００２１】
図４はボビンケース１０、およびコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを示す斜視図である。コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを構成する導線は、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに長手方向Ｄ１に交差する方向に巻回される。図４に示すように、導線は、分割領域Ｚ１ｃで時計回りに巻回される。分割領域Ｚ１ｃに時計回りに巻回された導線は、次に、つば１１ｂに形成された溝１２ｂを通って、分割領域Ｚ１ｂに反時計回りに巻回される。分割領域Ｚ１ｂに反時計回りに巻回された導線は、次に、つば１１ａに形成された溝１２ａを通って、分割領域Ｚ１ａに時計回りに巻回される。分割領域Ｚ１ａに時計回りに巻回された導線は、接続線ＣＷ１として、図１に示した電気回路４０と接続される。分割領域Ｚ１ｃに巻回される前の導線は、接続線ＣＷ２として、図１に示した電気回路４０と接続される。図３において、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを構成する導線は、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃを隙間無く満たすように巻回される。図４には図示されていないが、具体的には、コイル３０Ａを構成する導線は、絶縁皮膜を介して隣り合う導線と接触するように巻回される。この巻回により、第１筐体２内の一定のスペースにおいて、コイルの巻数を多くすることができる。また、図４では、導線は、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに１重で巻回されているが、実際は、何重にも巻回される。これにより、コイルユニット３０を構成する導線の巻数が増え、起電力が大きくなる。また、コイルユニット３０を構成する導線が、何重にも巻回される場合、長手方向Ｄ１と垂直な方向におけるコイルユニット３０の長さである外径が、つば１１ａ、１１ｂの外径以下になるように、導線は、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに巻回される。これにより、導線が分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに巻回された時に、つば１１ａ、１１ｂからの抗力により、導線が分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに緩まずに巻回される。後述する図８〜図１１に示す実験においては、コイルユニット３０を構成する導線は１２重に巻回される。
【００２２】
図１において、正極端子５と負極端子６とが第１筐体２の長手方向Ｄ１における両端に設けられる。第１筐体２が導電性材料から形成されるので、正極端子５と負極端子６とは、第１筐体２を介して電気的に接続される。プラス電極７とマイナス電極８とが第２筐体３の長手方向Ｄ１における両端に設けられる。正極端子５、負極端子６、プラス電極７、およびマイナス電極８は、導電性材料から形成される。孔９ａが正極端子５側の第１筐体２の面に形成される。孔９ｂがマイナス電極８側の第２筐体３の面に形成される。コイル３０Ａからの接続線ＣＷ１とコイル３０Ｃからの接続線ＣＷ２とは、絶縁性材料からなるケーブル４の内部に挿通される。ケーブル４の内部に挿通された２本の接続線ＣＷ１、ＣＷ２は、孔９ａ、および孔９ｂを介して、後述する第２筐体３内の電気回路４０に電気的に接続される。電気回路４０とプラス電極７とは、接続線ＣＷ３を介して電気的に接続される。電気回路４０とマイナス電極８とは、接続線ＣＷ４を介して電気的に接続される。電気回路４０に電気的に接続されるコイル３０Ａからの接続線ＣＷ１、およびコイル３０Ｃからの接続線ＣＷ２が、本発明の接続部の一例である。
【００２３】
電気回路４０が第２筐体３の内部に収容される。電気回路４０は、整流回路４１と蓄電回路４２とを含む。整流回路４１は、例えばブリッジダイオードにより形成される。蓄電回路４２は、例えば、コンデンサにより形成される。電気回路４０は、基板４３上に形成される。基板４３は、第２筐体３の内部に固定される。
【００２４】
図５は、電気回路４０の回路図である。図５において、電気回路４０に供給された電流は、整流回路４１により全波整流される。整流回路４１により全波整流された電流により、電力が蓄電回路４２に蓄電される。蓄電回路４２は、接続線ＣＷ３を介してプラス電極７と電気的に接続される。蓄電回路４２は、接続線ＣＷ４を介してマイナス電極８と電気的に接続される。また、電気回路４０は変圧回路を含まない。ここで記載する変圧回路は、乾電池の種類に応じて規格化された電圧に到達させるために、蓄電回路４２の電圧を昇圧する昇圧回路である。
【００２５】
蓄電回路４２は、少なくとも３Ｖまで蓄電可能である。すなわち、振動発電機１に備えられる蓄電回路４２は、市販されている単３乾電池２本分の電圧を蓄電可能である。
【００２６】
図６は、振動発電機１が、外部装置の電池ボックスＢｏに取り付けられた状態を示す斜視図である。以下の記載では、外部装置の一例としてリモートコントローラＲＣを挙げる。図７は、振動発電機１が、リモートコントローラＲＣの電池ボックスＢｏに取り付けられた状態における電気的接続関係を示す結線図である。リモートコントローラＲＣは、外部負荷Ｒｘと、外部回路５０、５１、５２とを備える。外部負荷Ｒｘは、リモートコントローラＲＣが所定の動作を行うときに電力が消費される負荷である。外部回路５０は、外部負荷Ｒｘとプラス電極７とを電気的に接続する。外部回路５１は、外部負荷Ｒｘと負極端子６とを電気的に接続する。外部回路５２は、正極端子５とマイナス電極８とを電気的に接続する。振動発電機１が電池ボックスＢｏに取り付けられたリモートコントローラＲＣをユーザーが振ると、永久磁石ユニット２０がボビンケース１０の内部で移動する。これにより、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを横切る磁束密度が変化し、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに起電圧が発生する。この起電圧により、誘導電流が、整流回路４１に供給され、電力が蓄電回路４２に蓄電される。蓄電された電力により、電流が、蓄電回路４２、接続線ＣＷ３、プラス電極７、外部回路５０、外部負荷Ｒｘ、外部回路５１、負極端子６、第１筐体２、正極端子５、外部回路５２、マイナス電極８、接続線ＣＷ４、蓄電回路４２の順に供給される。すなわち蓄電回路４２に蓄電された電力は外部負荷Ｒｘで消費され、リモートコントローラＲＣの所定の動作が可能となる。
【００２７】
コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを構成する導線の線径について説明する。以降の記載では、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを構成する導線の線径をコイル線径Ｃｄと記載する。但し、コイル線径Ｃｄは、導線のみの線径であり、前述の絶縁性材料からなる材料により被覆する被膜部分の厚さを含まない。すなはち、コイル線径Ｃｄは絶縁皮膜を含まない導体部分の外径を意味する。コイル線径Ｃｄが異なれば、振動発電機１から出力される電圧が異なる。具体的には、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに発生する起電圧Ｖは、時間の経過により磁束が変化する量であるｄφ／ｄｔを用いて、数式（１）により表される。
【数１】
【００２８】
この数式（１）によれば、導線の巻数Ｎが多ければ、起電圧Ｖが大きくなる。しかし、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが巻回されるボビンケース１０が、単３乾電池形状の第１筐体２の内部に配置される状態において、導線の断面積Ｓを小さくすれば、導線が一定の巻回領域Ｚ１に巻回されても、巻数Ｎを増やすことができる。しかし、導線の断面積Ｓを小さくすれば、導線の長さＬと電気抵抗率ρとにより表される数式（２）に示されるように、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃにおける電気抵抗Ｒが大きくなる。
【数２】
【００２９】
これにより、電流Ｉと電気抵抗Ｒとにより表される数式（３）に示すように、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃでの消費電力Ｐが大きくなる。
【数３】
従って、導線の断面積Ｓを小さくすると、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃでの消費電力Ｐが大きくなってしまい、蓄電回路４２に効率よく蓄電できなくなる。
【００３０】
以下に、コイル線径Ｃｄを変えたときの発電量と蓄電量とについて説明する。図８、および図１０は、コイル線径Ｃｄを変えたときの、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎを測定したデータを示す説明図である。この蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎの測定では、プラス電極７への接続線ＣＷ３とマイナス電極８への接続線ＣＷ４とをオシロスコープに接続し、振動発電機１の出力電圧を測定した。
【００３１】
図９、および図１１は、コイル線径Ｃｄを変えたときのコイルユニット３０の両端に発生する電圧Ｖを測定したデータを示す説明図である。このコイルユニット３０の両端に発生する電圧Ｖの測定では、コイルユニット３０の両端からの接続線ＣＷ１、および接続線ＣＷ２をオシロスコープに接続した。この電圧の平均二乗偏差Ｖｒｍｓとコイルユニット３０の両端の間の電気抵抗Ｒとから、コイルユニット３０の両端における発電量Ｐｃｏｉｌが求められる。
【００３２】
図８、および図９に示した実験結果は、振動発電機１を周波数４Ｈｚ、および振幅５０ｍｍで振動させた条件での結果である。図１０、および図１１に示した実験結果は、振動発電機１を周波数５Ｈｚ、および振幅５０ｍｍで振動させた条件での結果である。周波数は、振動発電機１が振動させられているときの振動の周波数である。図８、および図１０では、振動発電機１を振動させた時間（秒）を横軸に示し、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎ（ボルト）を縦軸に示した。図８〜図１１に示す実験において、導線の線径Ｃｄは、「０．０７ｍｍ」、「０．０８ｍｍ」、「０．１０ｍｍ」、「０．１２ｍｍ」、「０．１４ｍｍ」、および「０．１６ｍｍ」である。
【００３３】
図８、および図１０に示すように、コイル線径Ｃｄが異なると、蓄電回路４２における電圧Ｖｃｏｎが、３Ｖになるまでの時間が異なる。図８に示す実験結果では、コイル線径Ｃｄが０．１２ｍｍでは、約２４０秒で３Ｖが蓄電される。コイル線径Ｃｄが０．１０ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．１４ｍｍの順に３Ｖが蓄電されるまでに要する時間が長くなる。これに対し、コイル線径Ｃｄが０．０７ｍｍ、および０．１６ｍｍでは、３００秒経過しても、３Ｖが蓄電されない。図１０に示す実験結果では、コイル線径Ｃｄが０．１０ｍｍおよび０．１２ｍｍでは、約１４０秒で３Ｖが蓄電される。コイル線径Ｃｄが０．１４ｍｍ、０．０８ｍｍの順に３Ｖが蓄電されるまでに要する時間が長くなる。これに対し、コイル線径Ｃｄが０．０７ｍｍ、および０．１６ｍｍでは、２００秒経過しても、３Ｖが蓄電されない。図８、および図１０に示す実験結果から、コイル線径Ｃｄが０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍである場合は、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが３Ｖに達するので、振動発電機１は、おおよそ３００秒の間振動すると、３Ｖ出力可能である。これに対し、コイル線径Ｃｄが０．０７ｍｍ、および０．１６ｍｍである場合、振動発電機１の振動を長い時間行わないと、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが３Ｖに達しない。もしくは、振動を長い時間継続しても、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが３Ｖに達しない。
【００３４】
図１２は、図８および図１０に示した実験結果において、振動発電機１を振動させてから２００秒後の蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎを、コイル線径Ｃｄごとに示すグラフである。図１２は、コイル線径Ｃｄ（ｍｍ）を横軸に示し、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎ（ボルト）を縦軸に示す。
【００３５】
図９、および図１１に示すように、コイル線径Ｃｄが異なると、コイルユニット３０の両端における発電量Ｐｃｏｉｌが異なる。４Ｈｚで振動発電機１を振動させた場合、コイル線径Ｃｄが、０．１２ｍｍ、０．１４ｍｍ、０．１６ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０７ｍｍの順に発電量Ｐｃｏｉｌが小さくなる。５Ｈｚで振動発電機１を振動させた場合、コイル線径Ｃｄが、０．１６ｍｍ、０．１２ｍｍ、０．１４ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０７ｍｍの順に発電量Ｐｃｏｉｌが小さくなる。この結果から、コイルユニット３０の両端における発電量Ｐｃｏｉｌを増加させようとすると、コイル線径Ｃｄは、０．１２ｍｍ〜０．１６ｍｍの範囲から設定されるのがよいように思われる。しかし、図１２に示すように、２００秒後の蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎについては、コイル線径Ｃｄが０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にあるものがよい。この範囲の中でも、コイル線径Ｃｄが０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にあるものは、コイル線径Ｃｄが０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲外にあるものよりも短い時間で蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが３Ｖに達するので、コイル線径Ｃｄは、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲から設定されるのがよい。蓄電回路４２に蓄電された電力が、プラス電極７、およびマイナス電極８から供給されることを目的として使用される振動発電機に関しては、コイルユニット３０の両端における発電量Ｐｃｏｉｌが高い値を示すよりも、蓄電回路４２の蓄電電圧がより早く３Ｖに蓄電されたほうがよい。この理由により、コイル線径Ｃｄは、０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲から選定されるのがよい。コイル線径Ｃｄが異なるだけで、蓄電回路４２の蓄電電圧が３Ｖに達するまでの時間が短くなった理由として、コイルユニット３０において発電された電力からコイルユニット３０において消費される消費電力が差し引かれた電力が大きくなったことが一例として考えられる。具体的には、コイル線径Ｃｄが０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にある振動発電機は、コイル線径Ｃｄが０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲外にある振動発電機よりも、コイルユニット３０において発電された電力からコイルユニット３０において消費される消費電力が差し引かれた電力が大きくなったといえる。
【００３６】
図８〜図１１に示す実験結果では、図３で示す永久磁石２０の外径ＭｄはΦ８．０ｍｍである。永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの体積を大きくしたほうが、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを横切る磁束密度が大きくなるので、単３電池形状の第１筐体２の内部に配置可能な限り、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径Ｍｄは大きくしたほうが良い。しかし、第１筐体２の外部に永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの磁束が漏れないように、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを横切る磁束密度を増大させるために、第１筐体２は磁性材料から形成される。第１筐体２が磁性材料から形成され、第１筐体２と永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとの位置が近接しすぎると、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは磁性材料から形成される第１筐体２との間で引力の作用を受ける。これにより、永久磁石２０の往復移動が阻害され、発電量Ｐｃｏｉｌが減少する。図１３は、第１筐体２が磁性材料からなる振動発電機１において、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径Ｍｄを変化させたとき、発電量Ｐｃｏｉｌが変化する関係を示す。図１３に示すように、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径Ｍｄが、Φ７．３ｍｍ〜Φ８．５ｍｍの範囲にある場合に比べ、Φ９．０ｍｍになると発電量Ｐｃｏｉｌが急激に減少する。この実験結果に従って、磁性材料からなる第１筐体２との間の磁気的な引力により、永久磁石ユニット２０の往復移動が阻害されない永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径Ｍｄは、Φ７．３ｍｍ〜Φ８．５ｍｍの範囲から定められる。図１３に示す実験結果では、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径Ｍｄは、Φ７．３ｍｍ〜Φ８．５ｍｍの範囲から定められた。しかし、磁性材料からなる第１筐体２との間の磁気的な引力は、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとシールドとの距離の二乗に反比例するので、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径をΦ７．３ｍｍ未満に設定しても、磁気的な引力により、永久磁石ユニット２０の往復移動が阻害されない。また、この実験結果において、発電量Ｐｃｏｉｌが一番高い値を示したΦ８．０ｍｍを図８〜図１１に示す実験結果を得た際の実験条件として設定した。
【００３７】
図８〜図１１に示した実験結果は、周波数（Ｈｚ）がそれぞれ４Ｈｚ、または５Ｈｚである場合の結果である。振動発電機１はリモートコントローラＲＣなどの外部装置に取り付けられ、ユーザーによって、振動させられて、発電する。図１４は振動発電機１が電池ボックスＢｏに固定されたリモートコントローラＲＣをユーザーが振っている時間において、どの値の周波数が振動発電機１の振動において多く含まれているかを統計解析したデータを示す説明図である。このデータは、ユーザーがリモートコントローラＲＣを振ったときのデータである。図１４では、周波数を横軸に示し、統計値を任意量（ａｒｂｉｔａｒｙ ｕｎｉｔ）として縦軸に示す。図１４に示すように、振動発電機１が電池ボックスに固定されたリモートコントローラＲＣがおおよそ５Ｈｚの周波数で振られている。この実験結果に従って、図１０、および図１１に示す実験結果を得た際の実験条件に５Ｈｚを設定した。また、蓄電回路４２の蓄電電圧がより早く３Ｖに達するコイル線径Ｃｄが周波数によって、変わらないか否かを確認するために、図８、および図９に示す実験結果を得た際の実験条件に４Ｈｚを設定した。なお、振動発電機１を振動させる周波数を高くすると、単位時間における永久磁石ユニット２０の位置の変化量が増えるので、発電量が大きくなる。すなわち、図１２に示すように、周波数が変化しても、蓄電回路４２の蓄電電圧がより早く３Ｖに達成するコイル線径Ｃｄは変わらない。
【００３８】
図８〜図１１に示した実験結果を得たときの条件として、振幅Ｙｓｈが５０ｍｍである。図１５は振動発電機１が電池ボックスに固定されたリモートコントローラＲＣをユーザーが振ったとき、振動発電機１の振幅Ｙｓｈの平均値が時間経過に伴って変化する関係を示す。図１５は、振動時間（秒）を横軸に示し、振幅Ｙｓｈ（ｍｍ）を縦軸に示す。図１５に示すように、ユーザーが、振幅Ｙｓｈが５０ｍｍの領域で、振動発電機１が電池ボックスに固定されたリモートコントローラＲＣを振っている。この実験結果に従って、振幅５０ｍｍを、図８〜図１１に示す実験結果を得た際の実験条件に設定した。
【００３９】
図８、および図１０に示すように、４Ｈｚで行った実験と５Ｈｚで行った実験とも、一定の振動時間において、蓄電回路４２の蓄電電圧が高い値を示すコイル線径Ｃｄは、０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にある。特に、コイル線径Ｃｄが０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にあれば、より高い電圧を示す。この実験結果より、３Ｈｚ〜１０Ｈｚの範囲においては、０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にコイル線径Ｃｄを選べば、短い時間で、３Ｖを蓄電回路４２に蓄電することができる。特に、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にコイル線径Ｃｄを選べば、より短い時間で、３Ｖを蓄電することができる。
【００４０】
［変形例１］
本実施形態において、１本の導線からなる接続線ＣＷ１、および接続線ＣＷ２は、ケーブル４の内部に挿通されたが、これに限られない。接続端子がケーブル４の先端に設けられ、第１筐体２または第２筐体３の内部に配置される接続線と電気的に接続する接続口が設けられる構成であってもよい。この構成においては、接続端子が接続口に接続されることにより、コイルユニット３０を構成する導線と電気回路４０とが電気的に接続される。
【００４１】
［変形例２］
本実施形態において、第１筐体２が磁性材料から形成されることにより、シールドが形成されたが、これに限られない。磁性材料からなる円筒が、第１筐体２とボビンケース１０との間に配置されてもよい。この場合、磁性材料から形成される円筒が、本発明のシールドの一例である。磁性材料からなる円筒が、第１筐体２とボビンケース１０との間に配置された場合、第１筐体２は磁性材料から形成される必要はなく、非磁性材料から形成されてもよい。また、正極端子５と負極端子６とは、磁性材料、かつ導電性材料から形成される円筒により電気的に接続されてもよいし、導電性材料から形成される第１筐体２により電気的に接続されてもよい。この他にも、正極端子５と負極端子６とは、電気的に接続する金属線などの導電性部材により電気的に接続されてもよい。
【００４２】
［変形例３］
本実施形態において、巻回領域Ｚ１は、つば１１ａ、１１ｂにより分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに分割されたが、これに限られない。凸部が巻回領域Ｚ１に設けられる構成であってもよい。巻回領域Ｚ１は、長手方向Ｄ１において間隔をおいて設けられた凸部により分割領域に分割される。この構成の場合、分割領域のそれぞれに巻回される導線の巻回方向は、凸部の両側の領域において、逆方向になる。また、ボビンケース１０の外周方向において、任意の複数個数の凸部が設けられてもよい。すなわち、巻回領域Ｚ１は、所定の領域を有する分割領域に分割するつば、または凸部などの分割部により分割されればよい。更に、各コイルが重層の巻回状態で所定の形状に予め形成されている場合には、分割部が設けられなくてもよい。
【００４３】
［変形例４］
本実施形態において、永久磁石ユニット２０は、３つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを備えたが、これに限られず、２つ、４つ、５つと複数の永久磁石を備えてもよい。
【００４４】
［変形例５］
本実施形態において、３つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは締結部材２１により同極が対向されて締結されたが、これに限られない。複数の永久磁石が接着剤などの固定手段により、同極が対向されて固定されてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１ 振動発電機
２ 第１筐体
３ 第２筐体
４ ケーブル
５ 正極端子
６ 負極端子
７ プラス電極
８ マイナス電極
９ａ、９ｂ 孔
１０ ボビンケース
１１ａ、１１ｂ つば
１２ａ、１２ｂ 溝
２０ 永久磁石ユニット
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 永久磁石
２１ 締結部材
３０ コイルユニット
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ コイル
４０ 電気回路
４１ 整流回路
４２ 蓄電回路
Ｄ１ 長手方向
Ｚ１ 巻回領域
Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃ 分割領域
ＲＣ リモートコントローラ
Ｂｏ 電池ボックス
【技術分野】
【０００１】
本発明は、永久磁石がコイルの内部を一方向に往復移動することにより発生する電流から電力を得る振動発電機に関するものである。
【背景技術】
【０００２】
従来より、永久磁石がコイルの内部を一方向に往復移動することにより発生する電流から電力を得る電磁誘導型の振動発電機が特許文献１などにより知られている。この振動発電機は、乾電池形状の筐体を備える。この筐体の内部に永久磁石と、コイルと、電気回路部と、が配置される。コイルに発生した交流電流が、整流回路と変圧回路とを含む電気回路部により、規格化された電圧に変圧される。この規格化された電圧により、振動発電機の＋電極部、及び−電極部から、電力が、振動発電機が取り付けられた外部装置に供給される。
【先行技術文献】
【特許文献】
【０００３】
【特許文献１】特開２００５−９４８３２号公報
【発明の概要】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
変圧回路が電気回路部に含まれると、筐体内部に変圧回路を設けるスペース、及び変圧回路を設けるコストが必要になる。変圧回路を含まない電気回路部を備える振動発電機は、変圧回路を設けるスペースだけ、永久磁石を大きくするなどにより、発電量を増加させることができ、また、振動発電機に変圧回路を設けるコストを下げることができる。
【０００５】
変圧回路が含まれない振動発電機では、コイルに発生した起電圧は変圧されずに、電力がコンデンサなどの蓄電回路に蓄電される。従って、振動発電機の出力電圧を大きくしようとすると、起電圧を大きくすることが求められる。コイルの巻数を多くすれば、起電圧は大きくなる。筐体内の一定のスペースにおいて、コイルの巻数を多くするには、コイルを構成する導線の径を小さくすればよいことが考えられる。しかし、導線の径を小さくすれば、導線の断面積が小さくなるので電気抵抗が大きくなる。電気抵抗が大きくなると、コイルにおける消費電力が大きくなり蓄電回路に効率よく電力が蓄電されない。
【０００６】
本発明は、上述した問題点を解決するためになされたものであり、コイルにおける消費電力を抑え、電圧３Ｖに対応する電力を変圧回路なしで蓄電することができる振動発電機を提供することを目的とする。
【課題を解決するための手段】
【０００７】
上記目的を達成するために、請求項１記載の本発明は、中空のボビンケースと、このボビンケースの巻回領域に巻回されるコイルと、前記ボビンケースの内部に配置される複数の永久磁石と、を収容する単３乾電池形状の第１筐体と、前記複数の永久磁石が、前記コイルの内部を往復移動することにより発生する交流電流を直流電流に整流する整流回路と、整流回路により整流された直流電流から電圧３Ｖを蓄電可能な蓄電回路と、を含む電気回路を収容する単３乾電池形状の第２筐体と、前記コイルの両端と前記電気回路とを電気的に接続する接続部と、を備え、前記複数の永久磁石は、隣接する永久磁石と互いに同極が対向して固定され、前記電気回路は、電圧を昇圧するための変圧回路を含まず、前記ボビンケースの長手方向に延びる前記巻回領域は、複数の分割領域に分割され、前記コイルを構成する導線は、前記複数の分割領域に、隣接する分割領域と互いに巻回方向を逆にして巻回され、この導線の線径が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にあることを特徴とするものである。
【０００８】
上記目的を達成するために、請求項２記載の本発明は、請求項１に記載の振動発電機において、前記コイルを構成する導線の線径は、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にあることを特徴とするものである。
【０００９】
上記目的を達成するために、請求項３記載の本発明は、請求項１または２に記載の振動発電機において、前記ボビンケースの外側に磁性材料からなるシールドが配置され、前記各永久磁石の外径は、８．５ｍｍ以下であることを特徴とするものである。
【発明の効果】
【００１０】
請求項１に記載の振動発電機によれば、コイルを構成する導線の線径が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にある。線径範囲の設定により、コイルを構成する導線の線径が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にない振動発電機よりも、コイルにおける消費電力を抑え、電圧３Ｖを変圧回路なしで早く蓄電することができる。
【００１１】
請求項２に記載の振動発電機によれば、コイルを構成する導線の線径が、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にある。より好ましい線径範囲の設定により、コイルを構成する導線の線径が、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にない振動発電機よりも、コイルにおける消費電力をより抑え、電圧３Ｖを変圧回路なしでより早く蓄電することができる。
【００１２】
請求項３に記載の振動発電機によれば、各永久磁石の外径の設定により、複数の永久磁石は、シールドとの間の磁気的な引力により阻害されることなく、円滑に往復移動を行うことができる。従って、電圧３Ｖを変圧回路なしでより早く蓄電することができる。
【図面の簡単な説明】
【００１３】
【図１】本発明の一実施形態に係る振動発電機１を示す斜視図である。
【図２】図１に示す第１筐体２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。
【図３】永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、およびコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの長手方向における長さを示す説明図である。
【図４】ボビンケース１０、およびコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを示す斜視図である。
【図５】振動発電機１の電気回路４０の回路図である。
【図６】振動発電機１が、外部装置の電池ボックスに取り付けられた状態を示す斜視図である。
【図７】振動発電機１が、外部装置の電池ボックスに取り付けられた状態における電気的接続関係を示す結線図である。
【図８】実験条件が、４Ｈｚにおいてコイル線径Ｃｄを変えた場合、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが時間経過に伴って変化する状態を示す図面である。
【図９】実験条件が、４Ｈｚにおいてコイル線径Ｃｄを変えた場合、コイルユニット３０の両端の電圧Ｖを測定したデータを示す説明図である。
【図１０】実験条件が、５Ｈｚにおいてコイル線径Ｃｄを変えた場合、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが時間経過に伴って変化する状態を示す図面である。
【図１１】実験条件が、５Ｈｚにおいてコイル線径Ｃｄを変えたときのコイルユニット３０の両端の電圧Ｖを測定したデータを示す説明図である。
【図１２】振動発電機１の振動を開始してから２００秒後の蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎを、コイル線径Ｃｄごとに示すグラフである。
【図１３】永久磁石２０の外径Ｍｄを変化させた場合、コイルユニット３０の両端に発生する発電量Ｐｃｏｉｌを測定した結果を示すグラフである。
【図１４】振動発電機１が電池ボックスに固定されたリモートコントローラＲＣをユーザーが振った場合、リモートコントローラＲＣの振動の周波数を示すグラフである。
【図１５】振動発電機１が電池ボックスに固定されたリモートコントローラＲＣをユーザーが振った場合、振動発電機１の振幅Ｙｓｈの平均値が時間経過に伴って変化する状態を示すグラフである。
【発明を実施するための形態】
【００１４】
（実施形態）
本発明の一実施形態について、図１を参照して説明する。図１は振動発電機１の概略構成を示す斜視図である。図１に示すように、振動発電機１は、第１筐体２と第２筐体３とケーブル４とを備える。第１筐体２、及び第２筐体３は共に単３乾電池形状を有する。第１筐体２は、鉄、ケイ素鋼などの導電性材料、かつ磁性材料から形成される。第２筐体３は、ＡＢＳ、ＰＣなどの非磁性材料から形成される。第１筐体２は、本発明のシールドの一例である。
【００１５】
ボビンケース１０と永久磁石ユニット２０とコイルユニット３０とが第１筐体２の内部に収容される。ボビンケース１０は中空形状を有し、ＡＢＳ、ＰＯＭ、ＰＣ、ＬＣＰ、アルミナなどの非磁性材料から形成される。ボビンケース１０は、永久磁石ユニット２０が一定の方向に往復移動するようにガイドの役割を果たす。図１に示すように、ボビンケース１０の長手方向Ｄ１が、永久磁石ユニット２０が往復移動する方向である。
【００１６】
図２を参照して、ボビンケース１０とコイルユニット３０とについて説明する。図２は、図１に示す第１筐体２のＡ−Ａ線に沿う断面図である。巻回領域Ｚ１がボビンケース１０の外周面Ｚ０に設けられる。より具体的には、巻回領域Ｚ１は、つば１１ａ、１１ｂにより複数の分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに分割される。分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃの各々は、長手方向Ｄ１において同じ長さを有する。
【００１７】
コイルユニット３０は、複数のコイル３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃを備える。以下、複数のコイルを３つのコイル３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃとして記載する。導電性材料かつ非磁性材料からなる導線が、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃの各々に巻回される。これにより、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃにそれぞれ設けられる。コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを形成する導線が、隣り合うコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに対して、互いに巻回方向が逆方向になるように巻回される。この導線は、絶縁性材料からなる材料により被覆される。
【００１８】
図２を参照して、永久磁石ユニット２０を説明する。永久磁石ユニット２０は、複数の永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと締結部材２１とを備える。以下、複数の永久磁石を３つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとして記載する。中空で円筒形状の３つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが、締結部材２１によりかしめ固定される。この固定状態では、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々は、隣接する永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃと同極が対向するように配置され、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの着磁方向は長手方向Ｄ１に向く。同極が対向する状態で永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが配置されると、斥力が永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々に働く。締結部材２１は、この斥力が永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの各々に働いている状態において、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを締結する。同極が対向するように永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃが配置されると、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃのそれぞれの磁束が長手方向Ｄ１に対して交差する方向に向くので、コイル３０Ａ、３０Ｂ，３０Ｃを横切る磁束密度が増加する。
【００１９】
永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは、ネオジム磁石、フェライト磁石などの永久磁石である。締結部材２１はオーステナイト系ステンレス材料、アルミ合金材料、真鍮などの非磁性材料から形成される。
【００２０】
長手方向Ｄ１における３つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの長さＬｍＡ、ＬｍＢ、ＬｍＣと長手方向Ｄ１における３つのコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの長さＬｃＡ、ＬｃＢ、ＬｃＣとについて図３を参照して説明する。図３は、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ、およびコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの長手方向Ｄ１における長さを示す説明図である。以降の記載において、３つの分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃのそれぞれの長手方向Ｄ１における長さが３つのコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃの長さＬｃＡ、ＬｃＢ、ＬｃＣのそれぞれと同じである。永久磁石２０Ａの長さＬｍＡと、永久磁石２０Ｂの長さＬｍＢと、永久磁石２０Ｃの長さＬｍＣとは同じである。コイル３０Ａの長さＬｃＡと、コイル３０Ｂの長さＬｃＢと、コイル３０Ｃの長さＬｃＣとは同じである。長手方向Ｄ１におけるつば１１ａの長さと、長手方向Ｄ１におけるつば１１ｂの長さとは同じである。永久磁石２０Ａの長さＬｍＡは、コイル３０Ａの長さＬｃＡと長手方向Ｄ１におけるつば１１ａの長さとの和である。具体的には、永久磁石２０Ａの長さＬｍＡは７．０ｍｍ〜９．０ｍｍの範囲から設定される。永久磁石が往復移動できる長さＬｓは、約４３ｍｍである。
【００２１】
図４はボビンケース１０、およびコイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを示す斜視図である。コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを構成する導線は、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに長手方向Ｄ１に交差する方向に巻回される。図４に示すように、導線は、分割領域Ｚ１ｃで時計回りに巻回される。分割領域Ｚ１ｃに時計回りに巻回された導線は、次に、つば１１ｂに形成された溝１２ｂを通って、分割領域Ｚ１ｂに反時計回りに巻回される。分割領域Ｚ１ｂに反時計回りに巻回された導線は、次に、つば１１ａに形成された溝１２ａを通って、分割領域Ｚ１ａに時計回りに巻回される。分割領域Ｚ１ａに時計回りに巻回された導線は、接続線ＣＷ１として、図１に示した電気回路４０と接続される。分割領域Ｚ１ｃに巻回される前の導線は、接続線ＣＷ２として、図１に示した電気回路４０と接続される。図３において、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを構成する導線は、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃを隙間無く満たすように巻回される。図４には図示されていないが、具体的には、コイル３０Ａを構成する導線は、絶縁皮膜を介して隣り合う導線と接触するように巻回される。この巻回により、第１筐体２内の一定のスペースにおいて、コイルの巻数を多くすることができる。また、図４では、導線は、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに１重で巻回されているが、実際は、何重にも巻回される。これにより、コイルユニット３０を構成する導線の巻数が増え、起電力が大きくなる。また、コイルユニット３０を構成する導線が、何重にも巻回される場合、長手方向Ｄ１と垂直な方向におけるコイルユニット３０の長さである外径が、つば１１ａ、１１ｂの外径以下になるように、導線は、分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに巻回される。これにより、導線が分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに巻回された時に、つば１１ａ、１１ｂからの抗力により、導線が分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに緩まずに巻回される。後述する図８〜図１１に示す実験においては、コイルユニット３０を構成する導線は１２重に巻回される。
【００２２】
図１において、正極端子５と負極端子６とが第１筐体２の長手方向Ｄ１における両端に設けられる。第１筐体２が導電性材料から形成されるので、正極端子５と負極端子６とは、第１筐体２を介して電気的に接続される。プラス電極７とマイナス電極８とが第２筐体３の長手方向Ｄ１における両端に設けられる。正極端子５、負極端子６、プラス電極７、およびマイナス電極８は、導電性材料から形成される。孔９ａが正極端子５側の第１筐体２の面に形成される。孔９ｂがマイナス電極８側の第２筐体３の面に形成される。コイル３０Ａからの接続線ＣＷ１とコイル３０Ｃからの接続線ＣＷ２とは、絶縁性材料からなるケーブル４の内部に挿通される。ケーブル４の内部に挿通された２本の接続線ＣＷ１、ＣＷ２は、孔９ａ、および孔９ｂを介して、後述する第２筐体３内の電気回路４０に電気的に接続される。電気回路４０とプラス電極７とは、接続線ＣＷ３を介して電気的に接続される。電気回路４０とマイナス電極８とは、接続線ＣＷ４を介して電気的に接続される。電気回路４０に電気的に接続されるコイル３０Ａからの接続線ＣＷ１、およびコイル３０Ｃからの接続線ＣＷ２が、本発明の接続部の一例である。
【００２３】
電気回路４０が第２筐体３の内部に収容される。電気回路４０は、整流回路４１と蓄電回路４２とを含む。整流回路４１は、例えばブリッジダイオードにより形成される。蓄電回路４２は、例えば、コンデンサにより形成される。電気回路４０は、基板４３上に形成される。基板４３は、第２筐体３の内部に固定される。
【００２４】
図５は、電気回路４０の回路図である。図５において、電気回路４０に供給された電流は、整流回路４１により全波整流される。整流回路４１により全波整流された電流により、電力が蓄電回路４２に蓄電される。蓄電回路４２は、接続線ＣＷ３を介してプラス電極７と電気的に接続される。蓄電回路４２は、接続線ＣＷ４を介してマイナス電極８と電気的に接続される。また、電気回路４０は変圧回路を含まない。ここで記載する変圧回路は、乾電池の種類に応じて規格化された電圧に到達させるために、蓄電回路４２の電圧を昇圧する昇圧回路である。
【００２５】
蓄電回路４２は、少なくとも３Ｖまで蓄電可能である。すなわち、振動発電機１に備えられる蓄電回路４２は、市販されている単３乾電池２本分の電圧を蓄電可能である。
【００２６】
図６は、振動発電機１が、外部装置の電池ボックスＢｏに取り付けられた状態を示す斜視図である。以下の記載では、外部装置の一例としてリモートコントローラＲＣを挙げる。図７は、振動発電機１が、リモートコントローラＲＣの電池ボックスＢｏに取り付けられた状態における電気的接続関係を示す結線図である。リモートコントローラＲＣは、外部負荷Ｒｘと、外部回路５０、５１、５２とを備える。外部負荷Ｒｘは、リモートコントローラＲＣが所定の動作を行うときに電力が消費される負荷である。外部回路５０は、外部負荷Ｒｘとプラス電極７とを電気的に接続する。外部回路５１は、外部負荷Ｒｘと負極端子６とを電気的に接続する。外部回路５２は、正極端子５とマイナス電極８とを電気的に接続する。振動発電機１が電池ボックスＢｏに取り付けられたリモートコントローラＲＣをユーザーが振ると、永久磁石ユニット２０がボビンケース１０の内部で移動する。これにより、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを横切る磁束密度が変化し、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに起電圧が発生する。この起電圧により、誘導電流が、整流回路４１に供給され、電力が蓄電回路４２に蓄電される。蓄電された電力により、電流が、蓄電回路４２、接続線ＣＷ３、プラス電極７、外部回路５０、外部負荷Ｒｘ、外部回路５１、負極端子６、第１筐体２、正極端子５、外部回路５２、マイナス電極８、接続線ＣＷ４、蓄電回路４２の順に供給される。すなわち蓄電回路４２に蓄電された電力は外部負荷Ｒｘで消費され、リモートコントローラＲＣの所定の動作が可能となる。
【００２７】
コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを構成する導線の線径について説明する。以降の記載では、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを構成する導線の線径をコイル線径Ｃｄと記載する。但し、コイル線径Ｃｄは、導線のみの線径であり、前述の絶縁性材料からなる材料により被覆する被膜部分の厚さを含まない。すなはち、コイル線径Ｃｄは絶縁皮膜を含まない導体部分の外径を意味する。コイル線径Ｃｄが異なれば、振動発電機１から出力される電圧が異なる。具体的には、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃに発生する起電圧Ｖは、時間の経過により磁束が変化する量であるｄφ／ｄｔを用いて、数式（１）により表される。
【数１】
【００２８】
この数式（１）によれば、導線の巻数Ｎが多ければ、起電圧Ｖが大きくなる。しかし、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃが巻回されるボビンケース１０が、単３乾電池形状の第１筐体２の内部に配置される状態において、導線の断面積Ｓを小さくすれば、導線が一定の巻回領域Ｚ１に巻回されても、巻数Ｎを増やすことができる。しかし、導線の断面積Ｓを小さくすれば、導線の長さＬと電気抵抗率ρとにより表される数式（２）に示されるように、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃにおける電気抵抗Ｒが大きくなる。
【数２】
【００２９】
これにより、電流Ｉと電気抵抗Ｒとにより表される数式（３）に示すように、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃでの消費電力Ｐが大きくなる。
【数３】
従って、導線の断面積Ｓを小さくすると、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃでの消費電力Ｐが大きくなってしまい、蓄電回路４２に効率よく蓄電できなくなる。
【００３０】
以下に、コイル線径Ｃｄを変えたときの発電量と蓄電量とについて説明する。図８、および図１０は、コイル線径Ｃｄを変えたときの、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎを測定したデータを示す説明図である。この蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎの測定では、プラス電極７への接続線ＣＷ３とマイナス電極８への接続線ＣＷ４とをオシロスコープに接続し、振動発電機１の出力電圧を測定した。
【００３１】
図９、および図１１は、コイル線径Ｃｄを変えたときのコイルユニット３０の両端に発生する電圧Ｖを測定したデータを示す説明図である。このコイルユニット３０の両端に発生する電圧Ｖの測定では、コイルユニット３０の両端からの接続線ＣＷ１、および接続線ＣＷ２をオシロスコープに接続した。この電圧の平均二乗偏差Ｖｒｍｓとコイルユニット３０の両端の間の電気抵抗Ｒとから、コイルユニット３０の両端における発電量Ｐｃｏｉｌが求められる。
【００３２】
図８、および図９に示した実験結果は、振動発電機１を周波数４Ｈｚ、および振幅５０ｍｍで振動させた条件での結果である。図１０、および図１１に示した実験結果は、振動発電機１を周波数５Ｈｚ、および振幅５０ｍｍで振動させた条件での結果である。周波数は、振動発電機１が振動させられているときの振動の周波数である。図８、および図１０では、振動発電機１を振動させた時間（秒）を横軸に示し、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎ（ボルト）を縦軸に示した。図８〜図１１に示す実験において、導線の線径Ｃｄは、「０．０７ｍｍ」、「０．０８ｍｍ」、「０．１０ｍｍ」、「０．１２ｍｍ」、「０．１４ｍｍ」、および「０．１６ｍｍ」である。
【００３３】
図８、および図１０に示すように、コイル線径Ｃｄが異なると、蓄電回路４２における電圧Ｖｃｏｎが、３Ｖになるまでの時間が異なる。図８に示す実験結果では、コイル線径Ｃｄが０．１２ｍｍでは、約２４０秒で３Ｖが蓄電される。コイル線径Ｃｄが０．１０ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．１４ｍｍの順に３Ｖが蓄電されるまでに要する時間が長くなる。これに対し、コイル線径Ｃｄが０．０７ｍｍ、および０．１６ｍｍでは、３００秒経過しても、３Ｖが蓄電されない。図１０に示す実験結果では、コイル線径Ｃｄが０．１０ｍｍおよび０．１２ｍｍでは、約１４０秒で３Ｖが蓄電される。コイル線径Ｃｄが０．１４ｍｍ、０．０８ｍｍの順に３Ｖが蓄電されるまでに要する時間が長くなる。これに対し、コイル線径Ｃｄが０．０７ｍｍ、および０．１６ｍｍでは、２００秒経過しても、３Ｖが蓄電されない。図８、および図１０に示す実験結果から、コイル線径Ｃｄが０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍである場合は、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが３Ｖに達するので、振動発電機１は、おおよそ３００秒の間振動すると、３Ｖ出力可能である。これに対し、コイル線径Ｃｄが０．０７ｍｍ、および０．１６ｍｍである場合、振動発電機１の振動を長い時間行わないと、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが３Ｖに達しない。もしくは、振動を長い時間継続しても、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが３Ｖに達しない。
【００３４】
図１２は、図８および図１０に示した実験結果において、振動発電機１を振動させてから２００秒後の蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎを、コイル線径Ｃｄごとに示すグラフである。図１２は、コイル線径Ｃｄ（ｍｍ）を横軸に示し、蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎ（ボルト）を縦軸に示す。
【００３５】
図９、および図１１に示すように、コイル線径Ｃｄが異なると、コイルユニット３０の両端における発電量Ｐｃｏｉｌが異なる。４Ｈｚで振動発電機１を振動させた場合、コイル線径Ｃｄが、０．１２ｍｍ、０．１４ｍｍ、０．１６ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０７ｍｍの順に発電量Ｐｃｏｉｌが小さくなる。５Ｈｚで振動発電機１を振動させた場合、コイル線径Ｃｄが、０．１６ｍｍ、０．１２ｍｍ、０．１４ｍｍ、０．１０ｍｍ、０．０８ｍｍ、０．０７ｍｍの順に発電量Ｐｃｏｉｌが小さくなる。この結果から、コイルユニット３０の両端における発電量Ｐｃｏｉｌを増加させようとすると、コイル線径Ｃｄは、０．１２ｍｍ〜０．１６ｍｍの範囲から設定されるのがよいように思われる。しかし、図１２に示すように、２００秒後の蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎについては、コイル線径Ｃｄが０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にあるものがよい。この範囲の中でも、コイル線径Ｃｄが０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にあるものは、コイル線径Ｃｄが０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲外にあるものよりも短い時間で蓄電回路４２の蓄電電圧Ｖｃｏｎが３Ｖに達するので、コイル線径Ｃｄは、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲から設定されるのがよい。蓄電回路４２に蓄電された電力が、プラス電極７、およびマイナス電極８から供給されることを目的として使用される振動発電機に関しては、コイルユニット３０の両端における発電量Ｐｃｏｉｌが高い値を示すよりも、蓄電回路４２の蓄電電圧がより早く３Ｖに蓄電されたほうがよい。この理由により、コイル線径Ｃｄは、０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲から選定されるのがよい。コイル線径Ｃｄが異なるだけで、蓄電回路４２の蓄電電圧が３Ｖに達するまでの時間が短くなった理由として、コイルユニット３０において発電された電力からコイルユニット３０において消費される消費電力が差し引かれた電力が大きくなったことが一例として考えられる。具体的には、コイル線径Ｃｄが０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にある振動発電機は、コイル線径Ｃｄが０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲外にある振動発電機よりも、コイルユニット３０において発電された電力からコイルユニット３０において消費される消費電力が差し引かれた電力が大きくなったといえる。
【００３６】
図８〜図１１に示す実験結果では、図３で示す永久磁石２０の外径ＭｄはΦ８．０ｍｍである。永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの体積を大きくしたほうが、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを横切る磁束密度が大きくなるので、単３電池形状の第１筐体２の内部に配置可能な限り、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径Ｍｄは大きくしたほうが良い。しかし、第１筐体２の外部に永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの磁束が漏れないように、コイル３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃを横切る磁束密度を増大させるために、第１筐体２は磁性材料から形成される。第１筐体２が磁性材料から形成され、第１筐体２と永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとの位置が近接しすぎると、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは磁性材料から形成される第１筐体２との間で引力の作用を受ける。これにより、永久磁石２０の往復移動が阻害され、発電量Ｐｃｏｉｌが減少する。図１３は、第１筐体２が磁性材料からなる振動発電機１において、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径Ｍｄを変化させたとき、発電量Ｐｃｏｉｌが変化する関係を示す。図１３に示すように、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径Ｍｄが、Φ７．３ｍｍ〜Φ８．５ｍｍの範囲にある場合に比べ、Φ９．０ｍｍになると発電量Ｐｃｏｉｌが急激に減少する。この実験結果に従って、磁性材料からなる第１筐体２との間の磁気的な引力により、永久磁石ユニット２０の往復移動が阻害されない永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径Ｍｄは、Φ７．３ｍｍ〜Φ８．５ｍｍの範囲から定められる。図１３に示す実験結果では、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径Ｍｄは、Φ７．３ｍｍ〜Φ８．５ｍｍの範囲から定められた。しかし、磁性材料からなる第１筐体２との間の磁気的な引力は、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃとシールドとの距離の二乗に反比例するので、永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃの外径をΦ７．３ｍｍ未満に設定しても、磁気的な引力により、永久磁石ユニット２０の往復移動が阻害されない。また、この実験結果において、発電量Ｐｃｏｉｌが一番高い値を示したΦ８．０ｍｍを図８〜図１１に示す実験結果を得た際の実験条件として設定した。
【００３７】
図８〜図１１に示した実験結果は、周波数（Ｈｚ）がそれぞれ４Ｈｚ、または５Ｈｚである場合の結果である。振動発電機１はリモートコントローラＲＣなどの外部装置に取り付けられ、ユーザーによって、振動させられて、発電する。図１４は振動発電機１が電池ボックスＢｏに固定されたリモートコントローラＲＣをユーザーが振っている時間において、どの値の周波数が振動発電機１の振動において多く含まれているかを統計解析したデータを示す説明図である。このデータは、ユーザーがリモートコントローラＲＣを振ったときのデータである。図１４では、周波数を横軸に示し、統計値を任意量（ａｒｂｉｔａｒｙ ｕｎｉｔ）として縦軸に示す。図１４に示すように、振動発電機１が電池ボックスに固定されたリモートコントローラＲＣがおおよそ５Ｈｚの周波数で振られている。この実験結果に従って、図１０、および図１１に示す実験結果を得た際の実験条件に５Ｈｚを設定した。また、蓄電回路４２の蓄電電圧がより早く３Ｖに達するコイル線径Ｃｄが周波数によって、変わらないか否かを確認するために、図８、および図９に示す実験結果を得た際の実験条件に４Ｈｚを設定した。なお、振動発電機１を振動させる周波数を高くすると、単位時間における永久磁石ユニット２０の位置の変化量が増えるので、発電量が大きくなる。すなわち、図１２に示すように、周波数が変化しても、蓄電回路４２の蓄電電圧がより早く３Ｖに達成するコイル線径Ｃｄは変わらない。
【００３８】
図８〜図１１に示した実験結果を得たときの条件として、振幅Ｙｓｈが５０ｍｍである。図１５は振動発電機１が電池ボックスに固定されたリモートコントローラＲＣをユーザーが振ったとき、振動発電機１の振幅Ｙｓｈの平均値が時間経過に伴って変化する関係を示す。図１５は、振動時間（秒）を横軸に示し、振幅Ｙｓｈ（ｍｍ）を縦軸に示す。図１５に示すように、ユーザーが、振幅Ｙｓｈが５０ｍｍの領域で、振動発電機１が電池ボックスに固定されたリモートコントローラＲＣを振っている。この実験結果に従って、振幅５０ｍｍを、図８〜図１１に示す実験結果を得た際の実験条件に設定した。
【００３９】
図８、および図１０に示すように、４Ｈｚで行った実験と５Ｈｚで行った実験とも、一定の振動時間において、蓄電回路４２の蓄電電圧が高い値を示すコイル線径Ｃｄは、０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にある。特に、コイル線径Ｃｄが０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にあれば、より高い電圧を示す。この実験結果より、３Ｈｚ〜１０Ｈｚの範囲においては、０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にコイル線径Ｃｄを選べば、短い時間で、３Ｖを蓄電回路４２に蓄電することができる。特に、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にコイル線径Ｃｄを選べば、より短い時間で、３Ｖを蓄電することができる。
【００４０】
［変形例１］
本実施形態において、１本の導線からなる接続線ＣＷ１、および接続線ＣＷ２は、ケーブル４の内部に挿通されたが、これに限られない。接続端子がケーブル４の先端に設けられ、第１筐体２または第２筐体３の内部に配置される接続線と電気的に接続する接続口が設けられる構成であってもよい。この構成においては、接続端子が接続口に接続されることにより、コイルユニット３０を構成する導線と電気回路４０とが電気的に接続される。
【００４１】
［変形例２］
本実施形態において、第１筐体２が磁性材料から形成されることにより、シールドが形成されたが、これに限られない。磁性材料からなる円筒が、第１筐体２とボビンケース１０との間に配置されてもよい。この場合、磁性材料から形成される円筒が、本発明のシールドの一例である。磁性材料からなる円筒が、第１筐体２とボビンケース１０との間に配置された場合、第１筐体２は磁性材料から形成される必要はなく、非磁性材料から形成されてもよい。また、正極端子５と負極端子６とは、磁性材料、かつ導電性材料から形成される円筒により電気的に接続されてもよいし、導電性材料から形成される第１筐体２により電気的に接続されてもよい。この他にも、正極端子５と負極端子６とは、電気的に接続する金属線などの導電性部材により電気的に接続されてもよい。
【００４２】
［変形例３］
本実施形態において、巻回領域Ｚ１は、つば１１ａ、１１ｂにより分割領域Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃに分割されたが、これに限られない。凸部が巻回領域Ｚ１に設けられる構成であってもよい。巻回領域Ｚ１は、長手方向Ｄ１において間隔をおいて設けられた凸部により分割領域に分割される。この構成の場合、分割領域のそれぞれに巻回される導線の巻回方向は、凸部の両側の領域において、逆方向になる。また、ボビンケース１０の外周方向において、任意の複数個数の凸部が設けられてもよい。すなわち、巻回領域Ｚ１は、所定の領域を有する分割領域に分割するつば、または凸部などの分割部により分割されればよい。更に、各コイルが重層の巻回状態で所定の形状に予め形成されている場合には、分割部が設けられなくてもよい。
【００４３】
［変形例４］
本実施形態において、永久磁石ユニット２０は、３つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃを備えたが、これに限られず、２つ、４つ、５つと複数の永久磁石を備えてもよい。
【００４４】
［変形例５］
本実施形態において、３つの永久磁石２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃは締結部材２１により同極が対向されて締結されたが、これに限られない。複数の永久磁石が接着剤などの固定手段により、同極が対向されて固定されてもよい。
【符号の説明】
【００４５】
１ 振動発電機
２ 第１筐体
３ 第２筐体
４ ケーブル
５ 正極端子
６ 負極端子
７ プラス電極
８ マイナス電極
９ａ、９ｂ 孔
１０ ボビンケース
１１ａ、１１ｂ つば
１２ａ、１２ｂ 溝
２０ 永久磁石ユニット
２０Ａ、２０Ｂ、２０Ｃ 永久磁石
２１ 締結部材
３０ コイルユニット
３０Ａ、３０Ｂ、３０Ｃ コイル
４０ 電気回路
４１ 整流回路
４２ 蓄電回路
Ｄ１ 長手方向
Ｚ１ 巻回領域
Ｚ１ａ、Ｚ１ｂ、Ｚ１ｃ 分割領域
ＲＣ リモートコントローラ
Ｂｏ 電池ボックス
【特許請求の範囲】
【請求項１】
中空のボビンケースと、このボビンケースの巻回領域に巻回されるコイルと、前記ボビンケースの内部に配置される複数の永久磁石と、を収容する単３乾電池形状の第１筐体と、
前記複数の永久磁石が、前記コイルの内部を往復移動することにより発生する交流電流を直流電流に整流する整流回路と、整流回路により整流された直流電流から電圧３Ｖを蓄電可能な蓄電回路と、を含む電気回路を収容する単３乾電池形状の第２筐体と、
前記コイルの両端と前記電気回路とを電気的に接続する接続部と、
を備え、
前記複数の永久磁石は、隣接する永久磁石と互いに同極が対向して固定され、
前記電気回路は、電圧を昇圧するための変圧回路を含まず、
前記ボビンケースの長手方向に延びる前記巻回領域は、複数の分割領域に分割され、
前記コイルを構成する導線は、前記複数の分割領域に、隣接する分割領域と互いに巻回方向を逆にして巻回され、この導線の線径が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にあること
を特徴とする振動発電機。
【請求項２】
前記コイルを構成する導線の線径は、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にあること
を特徴とする請求項１に記載の振動発電機。
【請求項３】
前記ボビンケースの外側に磁性材料からなるシールドが配置され、
前記各永久磁石の外径は、８．５ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項１または２に記載の振動発電機。
【請求項１】
中空のボビンケースと、このボビンケースの巻回領域に巻回されるコイルと、前記ボビンケースの内部に配置される複数の永久磁石と、を収容する単３乾電池形状の第１筐体と、
前記複数の永久磁石が、前記コイルの内部を往復移動することにより発生する交流電流を直流電流に整流する整流回路と、整流回路により整流された直流電流から電圧３Ｖを蓄電可能な蓄電回路と、を含む電気回路を収容する単３乾電池形状の第２筐体と、
前記コイルの両端と前記電気回路とを電気的に接続する接続部と、
を備え、
前記複数の永久磁石は、隣接する永久磁石と互いに同極が対向して固定され、
前記電気回路は、電圧を昇圧するための変圧回路を含まず、
前記ボビンケースの長手方向に延びる前記巻回領域は、複数の分割領域に分割され、
前記コイルを構成する導線は、前記複数の分割領域に、隣接する分割領域と互いに巻回方向を逆にして巻回され、この導線の線径が０．０８ｍｍ〜０．１４ｍｍの範囲にあること
を特徴とする振動発電機。
【請求項２】
前記コイルを構成する導線の線径は、０．１０ｍｍ〜０．１２ｍｍの範囲にあること
を特徴とする請求項１に記載の振動発電機。
【請求項３】
前記ボビンケースの外側に磁性材料からなるシールドが配置され、
前記各永久磁石の外径は、８．５ｍｍ以下であること
を特徴とする請求項１または２に記載の振動発電機。
【図１】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【図２】
【図３】
【図４】
【図５】
【図６】
【図７】
【図８】
【図９】
【図１０】
【図１１】
【図１２】
【図１３】
【図１４】
【図１５】
【公開番号】特開２０１２−１８２９１９（Ｐ２０１２−１８２９１９Ａ）
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願番号】特願２０１１−４４６１６（Ｐ２０１１−４４６１６）
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【出願人】（０００１０７８０４）スミダコーポレーション株式会社 (285)
【公開日】平成２４年９月２０日（２０１２．９．２０）
【国際特許分類】
【出願日】平成２３年３月２日（２０１１．３．２）
【出願人】（０００００５２６７）ブラザー工業株式会社 (13,856)
【出願人】（０００１０７８０４）スミダコーポレーション株式会社 (285)
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