发电装置的制作方法

专利名称：发电装置的制作方法
技术领域：
本发明涉及通过手动进行发电操作的发电装置。
背景技术：
目前已经在使用诸如便携式音乐播放器、手机、手电筒和便携式游戏机等便携式 电子装置，这些便携式电子装置包括通过手动操作进行发电的发电装置以作为电源。
作为上述发电装置，人们已经提出了这样的发电装置在该发电装置中，螺线管 线圈缠绕在非磁性管状壳体的外周上，并且永磁体在该管状壳体中作往复运动，从而基于 法拉第定律(Faraday' s law)进行发电(见日本专利申请公开公报No. HEI 10-174411、 No. 2002-374661、 No. 2002-281727、No. 2005-33917、 No.2006-296144和No. 2005-94832)。
当使用上述发电装置进行发电时，使用者抓住装配有该发电装置的电子装置，并 且通过使用者的手臂使电子装置作往复运动，从而使永磁体在螺线管线圈中作往复运动。
然而，在上述相关技术的发电装置中，当使发电装置作往复运动时，很难评估作为 发电装置往复运动的量度值的速度和强度。 因此，例如会出现如下的不利情况往复运动的速度或者强度可能太小而不能获 得足够的发电量，或者往复运动的速度或者强度可能太大而使得使用者的手臂疲劳。这不 利于提高使用的简便性。

发明内容
鉴于以上问题，本发明期望提供一种方便用户使用并且有利于有效发电的发电装置。 本发明一实施例提供一种发电装置，其包括壳体、永磁体、线圈、电路单元、检测单 元和声音产生单元。所述壳体包括内部空间。所述永磁体被设置在所述内部空间中并能够 作往复运动。所述线圈被设置在所述内部空间的外周上。所述电路单元把通过使所述永磁 体作往复运动在所述线圈中生成的电压作为电能输出。所述检测单元检测所述电压的特 性。所述声音产生单元基于所述检测单元的检测结果产生与所述电压的周期和振幅中的至 少一者相关的声音。 另外，本发明另一实施例提供一种发电装置，其包括机械振动构件、压电构件、电 路单元、检测单元和声音产生单元。所述机械振动构件包括用作自由振动的波腹的自由端 以及支撑所述自由端并用作所述自由振动的波节的支撑端。所述压电构件被设置在位于所 述机械振动构件的自由端与支撑端之间的作用点处，并且通过所述机械振动构件的振动而 被施加压力。所述电路单元把由于通过施加压力所引起的应变而在所述压电构件中生成的电压作为电能输出。所述检测单元检测所述电压的特性。所述声音产生单元基于所述检测
单元的检测结果产生与所述电压的周期和振幅中的至少一者相关的声音。 根据本发明的各实施例，能够基于通过使发电装置作往复运动而生成的电压的特
性的检测结果，来产生与该电压的周期和振幅中的至少一者相关的声音。
因此，能够在听取上述声音的同时对发电装置的往复运动的速度或者强度进行调
节，从而有效地发电，这有利于在具有良好可用性的同时进行有效地发电。


通过下面对附图所示的本发明最佳实施例的详细说明，能更清楚地理解本发明的 上述及其它目的、特征和优点。
图1是示出了第一实施例发电装置的结构的截面图；
图2是示出了该发电装置的结构的框图；
图3是示出了该发电装置的具体示例的框图； 图4A是中间构件的正视图，图4B是在图4A的箭头B的方向上看到的中间构件的 侧视图； 图5A是帽构件的正视图，图5B是沿图5A的线B_B截取的帽构件的截面图；
图6A是交流(alternating-current, AC)电压的波形图，图6B是分切信号的波形 图，图6C是检测信号的波形图； 图7A、图7B和图7C分别是示出了通过测量使发电装置作往复运动从而在线圈中
生成的AC电压(发电电压)，由此获得的结果示例的波形图； 图8是第二实施例发电装置的截面图； 图9是示出了第二实施例发电装置的变形例的截面图； 图10是第三实施例发电装置的截面图； 图11是示出了第三实施例发电装置的第一变形例的截面图；
图12是示出了第三实施例发电装置的第二变形例的截面图；
图13是示出了第三实施例发电装置的第三变形例的截面图；
图14是第四实施例发电装置的发电单元的结构图；以及
图15是示出了第四实施例发电装置的结构的框图。
具体实施方式

第一实施例 首先，参照

本发明的实施例。
图1是示出了第一实施例的发电装置10的结构的截面图。 图2是示出了发电装置10的结构的框图，图3是示出了发电装置10的具体示例 的框图。 发电装置IO包括图1所示的壳体12、空间部(内部空间)14、引导轴16、永磁体 18、线圈20、缓冲构件22和屏蔽罩24，并且还包括图2所示的电路单元40、检测单元42和 声音产生单元44。 壳体12由非磁性非导电材料制成。在本实施例中，壳体12由合成树脂制成。
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在本实施例中，壳体12包括管状部1202、第一端面壁1204和第二端面壁1206。管 状部1202具有圆形截面并且管状部1202的长度大于其外径。第一端面壁1204具有圆形 形状并堵住管状部1202的伸长方向上的一端，第二端面壁1206具有圆形形状并堵住管状 部1202的伸长方向上的另一端。 第一端面壁1204与管状部1202 —体形成，并且第二端面壁1206与引导轴16 — 体形成。第二端面壁1206安装至在管状部1202的另一端形成的开口部。
空间部14形成在壳体12中。空间部14的横向截面积大于纵向截面积，并且空间 部14在横向上较长。在本实施例中，空间部14具有圆柱形状。 引导轴16受到壳体12的支撑，并且在引导轴16的轴心与空间部14的轴线中心 彼此吻合的状态下，引导轴16在空间部14的伸长方向上延伸。
弓|导轴16由非磁性非导电材料制成并且被形成为圆柱形状。 第二端面壁1206与引导轴16的一端一体形成，并且引导轴16的另一端插入到在
第一端面壁1204的中央处形成的孔1204A中并固定于该孔1204A中。 永磁体18能够相对于引导轴16作往复运动，并且被设置为不会在引导轴16径向
方向上发出嘎嘎声。 在本实施例中，永磁体18由第一永磁体18A和第二永磁体18B构成。 第一永磁体18A和第二永磁体18B是具有相同尺寸和形状的中空圆柱形状，并且
在第一永磁体18A和第二永磁体18B各自的内周部中形成空心1802。 第一永磁体18A和第二永磁体18B的伸长方向上的两端分别设成北极和南极。 在本实施例中，第一永磁体18A和第二永磁体18B的相互靠近的部分被磁化成具
有相同的磁极。 第一永磁体18A和第二永磁体18B的外径被设定为小于管状部1202的内径，从而 确保在第一永磁体18A及第二永磁体18B的外周面与形成空间部14的壳体12的内周面之 间存在着间隙。 第一永磁体18A和第二永磁体18B被保持构件30保持着。 如图1所示，保持构件30保持第一永磁体18A和第二永磁体18B，并且包括中间构 件32和帽构件34。 中间构件32和帽构件34都由非磁性材料形成。 图4A是中间构件32的主视图，图4B是在图4A的箭头B的方向上看到的中间构 件32的侧视图。图5A是帽构件34的主视图，图5B是沿图5A的线B-B截取的帽构件34 的截面图。 如图1、图4A和图4B所示，中间构件32包括管状部3202和凸缘部3204。 管状部3202呈圆管形状。在管状部3202的内周部中形成有让引导轴16插入的
孔3206，并且在管状部3202的外周部上形成有外周面3208，永磁体18安装至外周面3208。 凸缘部3204被设置为从外周面3208的伸长方向上的中间部凸出。 在中间构件32的长度方向上的两端处，形成有结合凹槽3210。 结合凹槽3210包括开口部、线性部和弧形部。开口部在中间构件32长度方向的
各个端面上开口。线性部在中间构件32的长度方向上从开口部延伸。弧形部在线性部的
端部处沿着圆周方向延伸。
在结合凹槽3210中，帽构件34的结合凸起3410 (图5A和图5B)从开口部插入到线性部。随后，旋转帽构件34，从而使结合凸起3410插入弧形部，因此，帽构件34连接至中间构件32而不会脱落。 如图1、图5A和图5B所示，帽构件34包括管状部3402和挡护部3404。 管状部3402呈圆管形状。在管状部3402中，形成有让引导轴16插入的孔3406。
在管状部3402的端部形成有结合凸起3410。 在本实施例中，中间构件32的孔3206和帽构件34的孔3406中的至少一者与引导轴16滑动连接。 挡护部3404从管状部3402的在伸长方向上与结合凸起3410相对的端部处凸出，并且与凸缘部3204 —起将安装至外周面3208的永磁体18保持着。 如图1所示，当被保持构件30保持着的第一永磁体18A和第二永磁体18B沿着引导轴16作往复运动时，缓冲构件22吸收由永磁体18与壳体12在引导轴16的伸长方向上的碰撞引起的冲击。在本实施例中，缓冲构件22由两个帽构件34的挡护部3404构成。
如图1所示，线圈20在空间部14的伸长方向上布置在空间部14的外周上，并且永磁体18穿过线圈20内部。在本实施例中，线圈20是通过使第一线圈20A和第二线圈20B串联而形成的。 第一线圈20A和第二线圈20B被布置在壳体12的外周面上的如下位置处即，第一线圈20A的位置和第二线圈20B的位置夹着壳体12的管状部1202的伸长方向上的中心，并且按照与管状部1202的伸长方向上的中心相距相同的距离而被隔开。
屏蔽罩24由磁性材料制成，并且覆盖着壳体12的外表面。作为上述磁性材料，可以任意地使用通过对诸如冷轧钢(SPC(冷轧板)材料)等板材进行钣金加工(sheet-metalprocessing)而获得的材料。 在本实施例中，屏蔽罩24被形成为圆管形状，因而在壳体12的外表面上，屏蔽罩24完全覆盖除了第一端面壁1204和第二端面壁1206之外的管状部1202。
组装操作的说明 下面给出对发电装置10中的除了电路单元40、检测单元42和声音产生单元44之外的部件的组装说明。 首先，将第一线圈20A和第二线圈20B设置在壳体12的管状部1202上，并且将屏蔽罩24安装在管状部1202的外周面。 此外，将电路单元40电连接至第一线圈20A和第二线圈20B。 将第一永磁体18A和第二永磁体18B设置在保持构件30上。 也就是说，将第一永磁体18A和第二永磁体18B安装在中间构件32上，然后将帽
构件34安装至中间构件32上。 在这种情况下，第一永磁体18A和第二永磁体18B的靠近中间构件32的凸缘部3204的部分被磁化成具有相同的磁极。因此，在第一永磁体18A与第二永磁体18B之间有排斥力作用。 该排斥力推动结合凸起3410使其抵靠结合凹槽3210的弧形部，因此，帽构件34被可靠地保持而不会从中间构件32脱落。 这样，当保持构件30上设置了第一永磁体18A和第二永磁体18B时，将引导轴16插入穿过中间构件32的孔3206和帽构件34的孔3406。 随后，将引导轴16的一端插入第一端面壁1204的孔1204A，并且将第二端面壁1206安装并固定至管状部1202的开口部。
这样就完成了组装操作。 下面给出对作为本发明要点的电路单元40、检测单元42和声音产生单元44的说明。 如图2所示，电路单元40将通过永磁体18的往复运动在线圈20中生成的交流电压即电动势作为电能输出。 电路单元40可以装配在壳体12中，或者可以被构成为独立于壳体12。
在本实施例中，例如，电路单元40包括整流电路46和充电单元48。整流电路46对在线圈20中生成的交流电压(交流电)进行整流，并且充电单元48用通过整流电路46获得的直流电压进行充电并将该电压作为电能(电力)输出。 此外，充电单元48连接至装配有发电装置10的电子装置的电源输入端子，并且来自充电单元48的电力通过该电源输入端子被供应到电子装置。 对于整流电路46，如图2所示，能够使用各种公知的整流电路，例如包括用于整流的四个二极管Dl D4的整流电路等。 对于充电单元48，可以使用各种公知的可充电电池或者电容器。 检测单元42检测在线圈20中生成的电压的特性，并且将由此获得的检测结果供
应到声音产生单元44。 通过检测单元42检测到的电压特性是电压的周期和振幅中的至少一者。 图3是示出了在检测单元42检测作为电压特性的电压周期的情况下的结构示例的图。 如图3所示，检测单元42包括二极管D5、晶体管TR1、第一电阻器Rl和第二电阻器R2。 在二极管D5中，阳极连接至线圈20的一端，并且阴极通过第一电阻器Rl连接至晶体管TR1的基极。 晶体管TR1的发射极连接至充电单元48的负极。 晶体管TR1的集电极通过第二电阻器R2连接至充电单元48的正极，并且晶体管TR1的集电极连接至信号处理单元50的输入端子。 下面参照图6A、图6B和图6C对检测单元42的操作进行说明。 交流电压SO是在线圈20中生成的发电电压，该交流电压SO被转换为通过二极管
D5分切的信号Sl。信号Sl通过第一电阻器Rl被供应到晶体管TR1的基极。 因而，分切信号Sl被晶体管TR1放大，因此被二分为具有"H"电平和"L"电平的
脉冲信号从集电极输出，并作为检测信号S2被供应到信号处理单元50。 检测信号S2的周期对应于交流AC电压SO的周期。 基于通过检测单元42获得的检测结果，声音产生单元44产生与在线圈20中生成的电压的周期和振幅中的至少一者相关的声音。在本实施例中，例如，声音产生单元44产生蜂鸣声作为上述声音。 声音产生单元44包括信号处理单元50和扬声器52。
信号处理单元50产生与检测信号S2的周期相关的声音信号S3，并将声音信号S3供应到扬声器52。 例如，检测信号S2的周期越短，则通过信号处理单元50产生的声音信号S3的频率越高。检测信号S2的周期越长，则通过信号处理单元50产生的声音信号S3的频率越低。
例如，上述信号处理单元50能够通过诸如单芯片微型计算机等各种公知电子电路来形成。 扬声器52被从信号处理单元50供应来的声音信号S3驱动，从而产生声音。
需要注意的是，信号处理单元50基于通过充电单元48的正极和负极供应的电力来进行工作。 下面接着说明发电装置10的工作效果。 将本实施例的发电装置10预先组装至诸如便携式音乐播放器、手机、手电筒和便携式游戏机等便携式电子装置中。 在使用时，抓住电子装置，并通过使用者的手臂使该电子装置在发电装置10的壳体12的伸长方向上作往复运动。 通过电子装置的往复运动，永磁体18在线圈20内部作往复运动，并且在线圈20中生成的AC电压SO通过电路单元40被作为电能供应到电子装置，从而使电子装置工作。
图7A、图7B和图7C分别是示出了通过测量使发电装置10作往复运动因而从线圈20生成的AC电压S0 (发电电压)，获得的结果示例的波形图。
波形的周期越短，则发电装置10的往复运动的速度越高。 另外，波形的振幅越大，则发电装置10的往复运动的加速度越大，S卩，用于使发电
装置io作往复运动的力越大。 发电装置10的发电量对应于波形的积分值，S卩，由波形和表示0V的横轴围绕起来的面积。 因此，当发电装置10的往复运动的速度和加速度变得越大时，发电量就变得越大，这就能够有效地发电。 具体地，图7A示出了在图7A 图7C所示的各情况中发电装置10以最大速度和
加速度作往复运动并且获得的发电装置10的发电量为最大发电量的情况。 图7B示出了在图7A 图7C所示的各情况中发电装置10以中等速度和加速度作
往复运动并且获得的发电装置10的发电量为中等大小发电量的情况。 图7C示出了在图7A 图7C所示的各情况中发电装置10以最小速度和加速度作
往复运动并且获得的发电装置10的发电量为最小发电量的情况。 在本实施例中，从声音产生单元44产生的声音在图7A的情况下具有最大频率，在图7B的情况下具有中等频率，在图7C的情况下具有最小频率。 因此，使用者能够根据从声音产生单元44产生的声音的频率高低来调节发电装置10的往复运动的速度，从而有效地发电。 也就是说，在声音产生单元44产生较低频率的声音的情况下，能够识别出往复运动的速度较低，而在声音产生单元44产生较高频率的声音的情况下，能够识别出往复运动的速度较高。 因此，通过调节往复运动的速度从而使由声音产生单元44产生的声音的频率被设定为中等大小，能够在长时间内有效且连续地发电。换句话说，能够调节往复运动的速度或者强度，使得能够有效且连续地发电。
因此，能够避免往复运动的速度太低而不能获得足够电力或者往复运动的速度太高而让使用者的手臂很快变得疲劳的不利之处，这对于提高使用的舒适性是有利的。
此外，当发电装置10作往复运动时，从声音产生单元44产生的声音的频率根据往复运动的速度而变化。因此，使用者能够感觉到发电本身是有趣的事情，因而能够使发电装置10作往复运动而不会对此操作感觉厌烦。 因此，不同于相关技术的现有装置，发电装置10能够具有诸如趣味性或者娱乐性
的感觉等附加价值，因而对提高发电装置10的商业价值是极其有利的。 在本实施例中，说明了当在线圈20中生成的电压的周期越短时，声音产生单元44
基于通过检测单元42获得的检测结果而产生的声音的频率越高的情况。 然而，在声音产生单元44基于通过检测单元42获得的检测结果而产生与在线圈
20中生成的电压的振幅相关的声音的情况下，也能够获得相同的效果。例如，在产生频率
较高的声音的情况下，由于在线圈20中生成的电压的振幅较大，因而也能够获得相同的效果。 在这种情况下，使用者能够基于通过声音产生单元44产生的声音的频率高低来
调节当发电装置10作往复运动时的加速度(强度)，从而有效地发电。 另外，在这种情况下，从声音产生单元44产生的声音的频率根据发电装置10往复
运动的加速度而变化。 此外，在声音产生单元44基于通过检测单元42获得的检测结果而产生与在线圈20中生成的电压的周期和振幅都相关的声音的情况下，也能够获得相同的效果。也就是说，在产生频率较高的声音的情况下，由于在线圈20中生成的电压的周期较短或者振幅较大，因此也能够获得相同的效果。 在这种情况下，使用者能够基于通过声音产生单元44产生的声音的频率高低来
调节当发电装置10作往复运动时的速度和加速度(强度)，从而有效地发电。 另外，在这种情况下，从声音产生单元44产生的声音的频率根据发电装置10的往
复运动的速度和加速度而变化。 尽管在本实施例中给出了声音产生单元44产生蜂鸣声的情况的说明，但也能够采用下述的变形例。 由声音产生单元44产生的声音可以不是简单的蜂鸣声，而是音乐(旋律)或者歌曲。 在这种情况下，声音产生单元44可以改变基于在线圈20中生成的电压的周期或者振幅而产生的声音的频率，或者可以改变基于在线圈20中生成的电压的周期或者振幅的旋律或歌曲的节奏。 在这种情况下，能够进一步提高发电装置IO所兼备的诸如趣味性或者娱乐性的感觉等附加价值，因而，对进一步提高发电装置10的商业价值是极其有利的。
另外，再次参照图2，能够逐渐改变由声音产生单元44产生的音乐或者歌曲的节奏，从而选择性地产生该音乐或者歌曲。由声音产生单元44产生的音乐或者歌曲的节奏可以通过操作与声音产生单元44连接的操作单元54来选择。需要注意的是，作为操作单元
1154，可以使用各种公知的操作部件，例如外设在电子装置上的开关等。 在这种情况下，音乐或者歌曲的节奏越快，则电子装置作往复运动的速度就越快
或者强度越大。因此，能够进一步縮短充电单元48进行充电所需要的时间。 换句话说，使电子装置以与音乐或者歌曲的节奏保持步调一致的速度或者强度作
往复运动，就能够在享受乐趣的同时来调节充电单元48进行充电所需要的时间。 因此，能够进一步提高发电装置IO所兼备的诸如趣味性或者娱乐性的感觉等附
加价值，这对进一步提高发电装置10的商业价值是更加有利的。 另外，能够从声音产生单元44选择性地产生多种声音、音乐或者歌曲，并且可以 通过操作与声音产生单元44连接的操作单元54来选择由声音产生单元44产生的声音、音 乐或者歌曲的种类。 在这种情况下，使用者能够根据使用者的喜好来选择声音，因而对进一步提高发 电装置10的商业价值是更加有利的。 另外，由声音产生单元44产生的声音可以是人声。 再次参照图2，可以在信号处理单元50中设置通过语音合成来产生人声的语音合 成单元50A，并且可以通过使用语音合成单元50A从声音产生单元44产生人声。对于语音 合成单元50A，可以使用各种公知的语音合成电路。 在这种情况下，基于在线圈20中生成的电压的周期或者振幅从声音产生单元44
产生的人声被设定为用于督促使用者将发电装置10的往复运动的速度和加速度(强度)
调节到适当范围的短语，也就是，例如设定"加快"、"最合适"、"太快"等短语。 在这种情况下，能够更加可靠地避免往复运动的速度太低而不能获得足够电力或
者往复运动的速度太高而让使用者的手臂很快变得疲劳的不利之处，这对于提高使用的舒
适性是有利的。 此外，可以基于在线圈20中生成的电压的周期和振幅中的至少一者来改变由声 音产生单元44产生的声音的音量。 具体地，当在线圈20中生成的电压的周期越短或者在线圈20中生成的电压的振 幅越大时，声音产生单元44基于通过检测单元42获得的检测结果而产生的声音的音量越 大。 在这种情况下，使用者能够根据从声音产生单元44产生的声音的音量来调节发
电装置10的往复运动的速度和加速度(强度)中的至少一者，从而有效地发电。 此外，由声音产生单元44产生的声音的频率和音量都可以根据在线圈20中生成
的电压的周期和振幅中的至少一者来改变。 在这种情况下，根据从声音产生单元44产生的声音的频率高低和音量大小，能够 调节发电装置IO的往复运动的速度和加速度(强度)中的至少一者，因而能够有效地发 电。 第二实施例 下面对第二实施例进行说明。 在第二实施例中，发电装置10具有市场上的一次电池或者可充电电池的外形。
图8和图9各自是发电装置10截面图。需要注意的是，在本实施例及后面的实施 例中，与第一实施例中相同或者对应的部分和部件用相同的附图标记或者符号表示，并且省略对它们的说明。 如图8所示，与第一实施例中相同，发电装置10包括壳体12、空间部14、引导轴 16、永磁体18、线圈20、缓冲构件22、屏蔽罩51、电路单元40、检测单元42和声音产生单元 44 (后面三个单元是在图2中示出的那样)。 发电单元10具有与市场上的一次电池或者可充电电池的外形相同的形状。 按照与市场上的一次电池或者可充电电池的正电极端子部和负电极端子部相同
的形状且在相同的位置处设置有正电极端子部60和负电极端子部62。 在本实施例中，发电装置10被形成为具有与市场上的AA干电池相同的外形。 通过正电极端子部60和负电极端子部62由电路单元40输出电能。 下面对发电装置10的外形进行详细说明。发电装置10的整个外形可以被形成为
符合日本工业标准(JIS)中规定的电池的形状和尺寸标准。 也就是说，发电装置10的整个外形可以符合JIS C8501 :2004(特别是第8 10 项)或者JIS C8511 :2004(特别是第8 10项)中规定的锰干电池或者碱性干电池的外 形。 更加特别地，优选将该外形形成为符合JIS C8501 :2004或者JISC8511 :2004的附 表l中规定的锰干电池或者碱性干电池的外形。这是因为，上述类型的电池作为锰干电池 或者碱性干电池被广泛应用着。 需要注意的是，在外形尺寸的最大值不超过标准尺寸的范围内，外形尺寸可以部 分地小于标准尺寸的最小值，只要该外形尺寸大部分落在标准尺寸的范围内即可。
更具体地，屏蔽罩51构成发电装置10的外包装，并且电路单元40、检测单元42、 声音产生单元44和壳体12容纳在该屏蔽罩51中。 正电极端子部60从形成在屏蔽罩51的伸长方向上的一个端部处的开口部5102 露出到屏蔽罩51外部。 负电极端子部62从形成在屏蔽罩51的伸长方向上的另一个端部处的开口部5104 露出到屏蔽罩51外部。 如图8所示，在正电极端子部60与屏蔽罩51的用于形成上述那个开口部5102的 边缘的部分之间设置有环状的绝缘材料56。 可代替地，如图9所示，在负电极端子部62与屏蔽罩51的用于形成上述另一个开 口部5104的边缘的部分之间设有环状的绝缘构件56。 这样，通过利用绝缘构件56来使屏蔽罩51与正电极端子部60和负电极端子部62 中的至少一者电绝缘，能够防止正电极端子部60和负电极端子部62通过屏蔽罩51发生短 路。 根据第二实施例，当然能够获得与第一实施例相同的效果。另外，由于发电装置10 的外形与市场上的一次电池或者可充电电池的壳体的形状相同，因此，发电装置10能够安 装至电子装置，并且能够替代一次电池或者可充电电池来使用。 因此，发电装置10被装配在电子装置中，并且能够在不需要任何附加操作的情况
下使用该电子装置，这对于提高使用的舒适性是有利的。 第三实施例 下面对第三实施例进行说明。
第三实施例在设置有外壳61的方面不同于第二实施例。 图10是第三实施例的发电装置10的截面图。在下面的说明中，与第二实施例相 同或者对应的部分用相同的附图标记或者符号表示。 如图10所示，发电装置10包括与第二实施例中相同的壳体12、空间部14、引导轴 16、永磁体18、线圈20、缓冲构件22、屏蔽罩51、绝缘构件56、电路单元40、检测单元42和 声音产生单元44，另外，发电装置10还包括外壳61。 在第三实施例中，外壳61由诸如金属等导电材料制成，并且形成发电装置10的外 包装。 屏蔽罩51、电路单元40、检测单元42和声音产生单元44容纳在外壳61中。
正电极端子部60从形成在外壳61的一个端部处的开口部6002露出到外壳61外 部。 负电极端子部62从形成在外壳61的另一端部处的开口部6004露出到外壳61外 部。 在负电极端子部62与外壳61的用于形成开口部6004的边缘的部分之间设置有 环状的绝缘材料90。需要注意的是，该环状的绝缘材料90可以被设置在正电极端子部60 与外壳61的用于形成开口部6002的边缘的部分之间。 这样，通过利用绝缘构件90来使外壳61与正电极端子部60和负电极端子部62中
的至少一者电绝缘，能够防止正电极端子部60和负电极端子部62通过外壳61发生短路。 另外，在外壳61由绝缘材料制成的情况下，能够省略绝缘构件90。 在外壳61具有导电性的情况下，必须防止通过外壳61发生的外部短路。 因此，如图11所示，与市场上的碱性电池相同，外壳61电连接至正电极端子部
60 (或者负电极端子部62)，并且可以设置有绝缘构件92，该绝缘构件92覆盖着外壳61的
露出到外部的整个区域。 可替代地，如图12所示，与市场上的锰电池相同，可以设置有绝缘构件94，该绝缘 构件94用于覆盖外壳61的面向内侧的整个区域并且使正电极端子部60和负电极端子部 62彼此电绝缘。在这种情况下，可以另外设置有覆盖着外壳61的露出到外部的整个区域的 另一绝缘构件。 可替代地，可以使用图13所示的结构。 也就是说，外壳61具有带底部的管子形状，该管子的伸长方向上的一端被底部 6010封堵住，其另一端具有开口部6012。 正电极端子部60和负电极端子部62中的一者从开口部6012露出到外壳61外部。 在本实施例中，正电极端子部60从开口部6012露出到外壳61外部。 正电极端子部60和负电极端子部62中的另一者与底部6010 —体形成。在本实 施例中，用作负电极端子部62的负端子板与底部6010 —体形成。 例如，外壳61是通过进行诸如深拉等压力加工来形成的，从而使正电极端子部60 和负电极端子部62中的所述另一者与底部6010 —体形成。 设置有绝缘构件96，该绝缘构件96至少覆盖外壳61的露出到外部的区域中除了 正电极端子部60和负电极端子部62之外的部分。 绝缘构件96可以与正电极端子部60和负电极端子部62重叠，只要正电极端子部60和负电极端子部62能起到电极端子的作用即可。 在正电极端子部60与外壳61的用于形成开口部6012的边缘的部分之间设置有
环状的绝缘构件98，因而能够防止正电极端子部60和外壳61发生短路。 作为形成上述各个绝缘构件92、94和96的绝缘材料，能够使用诸如绝缘性热树脂
(绝缘涂敷树脂)、绝缘性收縮管(insulating shrinking tube)和绝缘膜等各种公知的绝
缘材料。 需要注意的是，作为形成外壳的方法，适当地话能够选择将深拉加工和熨压加工 结合起来的方法。可以使用例如下列方法中的任意方法形成拉伸盖(drawing c即)然后 采用熨压加工(ironing process)的DI方法；形成拉伸盖然后进行拉弯和再伸直加工并在 必要时采用熨压加工的伸拉方法(stretch drawing process);以及进行多段的拉伸加工 然后进行熨压加工的多段拉伸方法。 根据第三实施例，当然能够获得与第二实施例相同的效果。另外，由于发电装置10 的外包装由外壳61形成，这对提高发电装置10的耐用性和美观是有利的。
需要注意的是，尽管在第一 第三实施例中线圈20由第一线圈20A和第二线圈 20B构成，但线圈20的数量可以是1个或者3个或者更多个。 另外，尽管在第一 第三实施例中永磁体18由第一永磁体18A和第二永磁体18B 构成，但永磁体18的数量可以是1个或者3个或者更多个。 此外，在第一 第三实施例中，永磁体18被设置成使得永磁体18能够相对于引导 轴16作往复运动。 只有永磁体18能够作往复运动是必需的。例如，可以通过壳体12的内周面来引 导永磁体18的外周面以进行往复运动。 作为允许永磁体18作往复运动的结构，能够采用各种公知的结构。 此外，在上面的各实施例中，使用了覆盖壳体12的屏蔽罩24或者51，但可以任意
确定是否设置该屏蔽罩。 第四实施例 下面对第四实施例进行说明。 第四实施例在通过向压电元件施加压力来进行发电这方面不同于第一 第三实 施例。 图14是第四实施例的发电装置70的发电单元72的结构图，图15是示出了第四 实施例的发电装置70的结构的框图。 如图15所示，发电装置70包括发电单元72、电路单元40、检测单元42和声音产 生单元44。 如图14所示，发电单元72包括框架74、振动杆76和压电元件80。 在本实施例中，框架74、支撑件75和振动杆76是通过对一种金属材料进行加工而
一体形成的。作为所述金属材料，能够使用诸如钢等各种公知的金属材料。 框架74呈L形，并且包括线性延伸的基部7402和从基部7402的一端竖立起来的
竖立部7404。 框架74安装至电子装置内部的适当位置处。 在竖立部7404的端部处设置有向上凸出的支撑件75，该支撑件75的截面面积小
15于竖立部7404的截面面积。 振动杆76具有细长的形状，并且振动杆76的尾端与支撑件75 —体连接。振动杆 76平行于基部7402在与基部7402相同的方向并且垂直于竖立部7404的方向上延伸。也 就是说，能够在支撑件75作为支点的情况下使振动杆76振动。 具体地，振动杆76的顶端是用作自由振动的波腹的自由端，振动杆76的尾端是支 撑该自由端并用作自由振动的波节的支撑端。 因而，根据本实施例，框架74、支撑件75和振动杆76构成了机械振动构件。
在振动杆76下表面上的更靠近支撑端的位置处，形成有向着基部7402(向下)凸 出的凸部7602。 凸部7602被设置在位于振动杆76的自由端与支撑端之间的作用点处。
在本实施例中，振动杆76具有重块78 。
重块78连接至振动杆76的自由端。 压电元件80由于通过施加压力所引起的应变而生成电压。 压电元件80呈在垂直方向上延伸的柱状。压电元件80的下端面连接至基部7402 的上表面，并且压电元件80的上端面与凸部7602接触。 因此，压电元件80构成了这样的压电构件该压电构件被设置在位于机械振动构
件的自由端与支撑端之间的作用点处，并且通过机械振动构件的振动而被加压。 对于压电元件8 0 ，可以使用各种公知的压电元件，例如由压电锆钛酸盐
(piezoelectric zirconate titanate， PZT)基材料制成的纵向效应层状压电振动器等。 压电元件80设置有用于获得电压的两个电极，并且如图15所示，这两个电极连接
至整流电路46。 包括上述发电单元72的发电装置70被装配在电子装置中。 因此，当使用该电子装置时，使用者抓住该电子装置并且通过使用者的手臂使该
电子装置在发电装置70的振动杆76进行振动的方向上作往复运动。 电子装置的往复运动使振动杆76与重块78 —起重复地进行振动。 随着上述振动，由重块78和振动杆76的质量产生的加速度和力通过凸部7602被
施加到压电元件80上。 需要注意的是，当电子装置作往复运动时施加到压电元件80上的力等于用施加 到振动杆76和重块78上的力与位移放大系数相乘而获得的结果(根据杠杆原理)。因此， 相对较大的力被施加到压电元件80上。 也就是说，用Ll/L2来表示位移放大系数，其中，L1代表从支撑件75(支点)到振 动杆76的自由端的距离，并且L2代表从支撑件75 (支点)到被施加力的压电元件80距离。
因此，获得下面的表达式
P = P1XL1/L2 其中，P代表施加到压电元件80上的力，而Pl代表施加到振动杆76和重块78上 的力。 在通过振动杆76的振动而被施加压力的压电元件80中生成的AC电压SO通过电 路单元40被作为电能供应到电子装置，从而使电子装置工作。 此外，与第一实施例中相同的是，检 单元42通过检测AC电压SO来产生检测信号S2，并且信号处理单元50基于检测信号S2将声音信号S3供应到扬声器52。 因而，声音产生单元44基于检测单元42的检测结果产生与AC电压SO的周期和
振幅中的至少一者相关的声音。 因此，根据第四实施例，能够获得与第一实施例相同的效果。
另外，第一实施例的各变形例当然能够应用于第四实施例。 本领域技术人员应当理解，依据设计要求和其他因素，可以在本发明所附的权利 要求或其等同物的范围内进行各种修改、组合、次组合及改变。
权利要求
一种发电装置，所述发电装置包括壳体，其包括内部空间；永磁体，其被设置在所述内部空间中并能够作往复运动；线圈，其被设置在所述内部空间的外周上；电路单元，其把通过使所述永磁体作往复运动在所述线圈中生成的电压作为电能输出；检测单元，其检测所述电压的特性；以及声音产生单元，其基于所述检测单元的检测结果产生与所述电压的周期和振幅中的至少一者相关的声音。
2. 如权利要求l所述的发电装置，其中，所述检测单元检测作为所述电压的特性的所述电压的周期，并且所述声音产生单元按照与所述周期的长度相关的频率和音量中的至少一者产生声音。
3. 如权利要求l所述的发电装置，其中，所述检测单元检测作为所述电压的特性的所述电压的振幅，并且所述声音产生单元按照与所述振幅的大小相关的频率和音量中的至少一者产生声音。
4. 如权利要求l所述的发电装置，其中， 所述检测单元检测作为所述电压的特性的所述电压的周期，所述声音产生单元包括语音合成单元，所述语音合成单元通过语音合成来产生人声，并且所述声音产生单元通过利用所述语音合成单元生成与所述周期的长度相关的短语来 产生声音。
5. 如权利要求l所述的发电装置，其中， 所述检测单元检测作为所述电压的特性的所述电压的振幅，所述声音产生单元包括语音合成单元，所述语音合成单元通过语音合成来产生人声，并且所述声音产生单元通过利用所述语音合成单元生成与所述振幅的大小相关的短语来 产生所述声音。
6. 如权利要求1所述的发电装置，所述发电装置具有与市场上的一次电池和可充电电 池中的一者的外形相同的外形，并且具有正电极端子部和负电极端子部，其中，所述电路单元通过所述正电极端子部和所述负电极端子部输出所述电能。
7. 如权利要求6所述的发电装置，所述发电装置的外形符合日本工业标准C8501和日 本工业标准C8511之一规定的干电池的外形。
8. 如权利要求6所述的发电装置，所述发电装置还包括覆盖所述壳体的外表面的屏蔽罩，其中，所述屏蔽罩形成所述发电装置的外包装，所述电路单元、所述检测单元和所述声音产生单元容纳在具有所述壳体的所述屏蔽罩 中，并且所述正电极端子部和所述负电极端子部从形成在所述屏蔽罩中的开口部露出到所述 屏蔽罩的外部。
9. 如权利要求8所述的发电装置，其中，所述屏蔽罩通过绝缘构件与所述正电极端子部和所述负电极端子部中的至少一 者电绝缘。
10. 如权利要求6所述的发电装置，所述发电装置还包括 屏蔽罩，其覆盖所述壳体的外表面；以及 外壳，其形成所述发电装置的外包装，其中，所述屏蔽罩、所述电路单元、所述检测单元和所述声音产生单元容纳在所述外壳 中，并且所述正电极端子部和所述负电极端子部从形成在所述外壳中的开口部露出到所述外 壳的外部。
11. 如权利要求io所述的发电装置，其中，所述外壳具有导电性，并且所述外壳通过绝缘构件与所述正电极端子部和所述负电极端子部中的至少一者电绝缘。
12. 如权利要求10所述的发电装置，其中， 所述外壳具有导电性，所述外壳电连接至所述正电极端子部和所述负电极端子部中的一者，并且 所述外壳具有露出到外部并被绝缘构件完全覆盖的区域。
13. 如权利要求10所述的发电装置，其中， 所述外壳具有导电性，并且所述外壳具有面向内侧并被绝缘构件完全覆盖以使所述外壳与所述正电极端子部及 所述负电极端子部电绝缘的区域。
14. 如权利要求6所述的发电装置，所述发电装置还包括 屏蔽罩，其覆盖所述壳体的外表面；以及 外壳，其形成所述发电装置的外包装并具有导电性，其中，所述屏蔽罩、所述电路单元、所述检测单元和所述声音产生单元容纳在所述外壳中，所述外壳具有带底部的管子形状，所述管子的伸长方向上的一端被底部封堵住，所述 管子的另一端具有开口部，所述正电极端子部和所述负电极端子部中的一者从所述开口部露出到所述外壳的外部，所述正电极端子部和所述负电极端子部中的另一者与所述底部一体形成，并且 所述外壳具有露出到外部并被绝缘构件覆盖的区域，所述绝缘构件至少覆盖所述外壳 的露出到外部的所述区域中除了所述正电极端子部和所述负电极端子部之外的部分。
15. —种发电装置，所述发电装置包括机械振动构件，其包括自由端和支撑端，所述自由端用作自由振动的波腹，所述支撑端 支撑所述自由端并用作所述自由振动的波节；压电构件，其被设置在位于所述机械振动构件的所述自由端与所述支撑端之间的作用 点处，并且通过所述机械振动构件的振动而被施加压力；电路单元，其把由于通过施加压力所引起的应变而在所述压电构件中生成的电压作为 电能输出；检测单元，其检测所述电压的特性；以及声音产生单元，其基于所述检测单元的检测结果产生与所述电压的周期和振幅中的至 少一者相关的声音。
全文摘要
本发明公开了一种发电装置。所述发电装置包括壳体，其包括内部空间；永磁体，其被设置在所述内部空间中并能够作往复运动；线圈，其被设置在所述内部空间的外周上；电路单元，其把通过使所述永磁体作往复运动在所述线圈中生成的电压作为电能输出；检测单元，其检测所述电压的特性；以及声音产生单元，其基于所述检测单元的检测结果产生与所述电压的周期和振幅中的至少一者相关的声音。本发明具有良好的可用性并且能更加有效地发电。
文档编号H02K35/02GK101741210SQ20091021144
公开日2010年6月16日 申请日期2009年11月10日 优先权日2008年11月10日
发明者持田贵志 申请人:索尼株式会社