发电装置制造方法
【专利摘要】本发明提供即使在共振频率与期望的值产生了偏移的情况下、也能够容易且可靠地调整该偏移的发电装置。本发明的发电装置（100）包括：壳体（20）；永磁体（31），其以能够沿着磁化方向位移的方式设置；线圈（40），其以与永磁体分开且围在永磁体的外周侧的方式设置；线圈保持部（50），其以使线圈能够沿着磁化方向相对于永磁体相对地位移的方式保持线圈；一对板簧（60U、60L），具有用于将壳体和线圈保持部连结起来的多个第1弹簧部（64）、用于将线圈保持部和永磁体连结起来的多个第2弹簧部（65）；以及调整第1弹簧部的弹簧常数的第1弹簧常数调整机构和调整第2弹簧部的弹簧常数的第2弹簧常数调整机构中的至少一者。
【专利说明】发电装置【技术领域】
[0001 ] 本发明涉及一种发电装置。
【背景技术】
[0002]近年来，研究出一种将振动能转换成电能来发电的发电装置(例如，参照专利文献I)。专利文献I所记载的发电装置构成为使用沿着上下方向配置于相同轴线上的螺旋弹簧来使装置主体振动。利用该振动来使设于装置主体的内部的磁体相对于线圈相对地移动，从而在线圈中产生伴随电磁感应的电压。
[0003]在这样的发电装置中，为了获得期望的共振频率，追加压铁，或者改变螺旋弹簧、线圈等。然而，一旦在组装发电装置之后，在发电装置的共振频率产生了偏移的情况下，为了调整该偏移而需要复杂的作业。
[0004]专利文献1:日本特开2011 - 160548号公报
【发明内容】
[0005]本发明是鉴于上述以往的问题点而提出的，其目的在于提供一种即使在共振频率与期望的值产生了偏移的情况下、也能够容易且可靠地调整该偏移的发电装置。
[0006]这样的目的是通过以下的本发明的技术方案(I)~技术方案(11)而实现的。
[0007](I) 一种发电装置，其特征在于，该发电装置包括:壳体；磁体，其以能够沿着磁化方向位移的方式设于该壳体的内侧；线圈，其以与该磁体分开且围在该磁体的外周侧的方式设置；保持部，其设于上述磁体与上述壳体之间，用于以使上述线圈能够沿着上述磁化方向相对于上述磁体相对地位移的方式保持上述线圈；一对板簧，该一对板簧以至少隔着上述磁体、上述线圈以及上述`保持部对置的方式配置，且在该一对板簧上固定有上述磁体和上述保持部，上述一对板簧具有用于将上述壳体和上述保持部连结起来的多个第I弹簧部、用于将上述保持部和上述磁体连结起来的多个第2弹簧部；以及第I弹簧常数调整机构和第2弹簧常数调整机构中的至少一者，该第I弹簧常数调整机构用于调整上述第I弹簧部的弹簧常数，该第2弹簧常数调整机构用于调整上述第2弹簧部的弹簧常数。
[0008](2)根据上述(I)所述的发电装置，其中，上述各板簧包括:第I环状部；第2环状部，其以与上述第I环状部同轴的方式设于比该第I环状部靠内侧的位置，且借助上述第I弹簧部与上述第I环状部相连结；以及第3环状部，其以与上述第2环状部同轴的方式设于比该第2环状部靠内侧的位置，且借助上述第2弹簧部与上述第2环状部相连结，上述壳体固定于第I环状部，上述保持部固定于上述第2环状部，上述磁体固定于上述第3环状部。
[0009](3)根据上述(2)所述的发电装置，其中，上述多个第I弹簧部包括配置于以上述第3环状部的中心轴线为中心的旋转对称的位置的第I弹簧部，上述第I弹簧常数调整机构构成为能够统一调整被配置于上述旋转对称的位置的第I弹簧部的弹簧常数。
[0010](4)根据上述(2)或(3)所述的发电装置，其中，上述第I弹簧常数调整机构包括用于对上述第I弹簧部的靠上述第I环状部那一侧的端部进行夹持的夹持部，通过改变该夹持部对上述第I弹簧部的端部进行夹持的夹持部位，从而调整上述第I弹簧部的弹簧常数。
[0011](5)根据上述(4)所述的发电装置，其中，上述夹持部位的改变是通过使上述一对板簧以上述第3环状部的中心轴线为中心相对于上述壳体相对地旋转而进行的。
[0012](6)根据上述(5)所述的发电装置，其中，该发电装置包括操作机构，该操作机构用于进行使上述一对板簧相对于上述壳体进行相对旋转的操作。
[0013](7)根据上述(4)?(6)中任一项所述的发电装置，其中，上述夹持部与上述壳体形成为一体。
[0014](8)根据上述(2)?(7)中任一项所述的发电装置，其中，上述第2弹簧常数调整机构包括用于调整上述一对板簧的上述第3环状部彼此之间的分开距离的调整部，通过利用该调整部来改变上述分开距离，能够调整上述第2弹簧部的弹簧常数。
[0015](9)根据上述(8)所述的发电装置，其中，上述调整部包括:间隔件，其固定于上述一对板簧中的一个板簧的上述第3环状部；调整构件，其用于调整该间隔件与上述磁体之间的距离；以及弹性体，其设于上述间隔件与上述磁体之间。
[0016](10)根据上述(9)所述的发电装置，其中，利用上述弹性体的弹性形成的振动系统的共振频率为该发电装置的发电频率的5倍以上。
[0017](11)根据上述(9)或(10)所述的发电装置，其中，上述弹性体是弹簧垫圈或波形垫圈。
[0018]采用本发明的发电装置，能够通过简单的操作来容易且可靠地调整共振频率。
【专利附图】
【附图说明】
[0019]图1是表示本发明的发电装置的第I实施方式的立体图。
[0020]图2是图1所示的发电装置所具有的装置主体的分解立体图。
[0021]图3是图1中的A-A剖视图(是图2所示的装置主体的纵剖视图)。
[0022]图4是图2所示的装置主体所具有的板簧的俯视图。
[0023]图5是用于说明共振频率的偏移所造成的影响的图。
[0024]图6是表示第I弹簧常数调整机构的结构的图(立体图)。
[0025]图7是表示第I弹簧常数调整机构的结构的图(立体图)。
[0026]图8是表示第I弹簧常数调整机构的结构的图(俯视图)。
[0027]图9是表示图4所示的板簧所具有的第I弹簧部的应力分布的图(其中，图9的(a)是表示第I弹簧部整体的图，图9的(b)是表示第I弹簧部的端部附近的放大图)。
[0028]图10是用于说明第I弹簧常数调整机构的作用的图。
[0029]图11是表示操作机构的结构的俯视图。
[0030]图12是表示操作机构的结构的俯视图。
[0031]图13是图12中的B — B剖视图(是表示操作机构的结构的纵剖视图)。
[0032]图14是表示第2实施方式的第I弹簧常数调整机构的结构的图(立体图)。
[0033]图15是表示第2实施方式的第I弹簧常数调整机构的结构的图(立体图)。
[0034]图16是表示第2实施方式的第I弹簧常数调整机构的结构的图(俯视图)。
[0035]图17是用于说明第2实施方式的第I弹簧常数调整机构的作用的图。[0036]图18是表示第2弹簧常数调整机构的结构的图(立体图)。
[0037]图19是表示第2弹簧常数调整机构的结构的图(纵剖视图)。
[0038]图20是用于说明第2弹簧常数调整机构的作用的图。
[0039]图21是用于说明第2弹簧部的弹簧常数的变化的图。
【具体实施方式】
[0040]以下，根据附图所示的优选的实施方式说明本发明的发电装置。
[0041]第I实施方式
[0042]首先，说明本发明的发电装置的第I实施方式。
[0043]图1是表示本发明的发电装置的第I实施方式的立体图，图2是图1所示的发电装置所具有的装置主体的分解立体图，图3是图1中的A-A剖视图(是图2所示的装置主体的纵剖视图)，图4是图2所示的装置主体所具有的板簧的俯视图，图5是用于说明共振频率的偏移所造成的影响的图，图6?图8是表示第I弹簧常数调整机构的结构的图，图9是表示图4所示的板簧所具有的第I弹簧部的应力分布的图(其中，图9的(a)是表示第I弹簧部整体的图，图9的(b)是表示第I弹簧部的端部附近的放大图)，图10是用于说明第I弹簧常数调整机构的作用的图，图11和图12是表示操作机构的结构的图，图13是图12中的B — B剖视图(是表示操作机构的结构的纵剖视图)。
[0044]此外，在以下的说明中，将图1?图3、图6以及图13中的上侧称作“上”或“上方”，将图1?图3、图6以及图13中的下侧称作“下”或“下方”。另外，将图7中的上侧称作“下”或“下方”，将图7中的下侧称作“上”或“上方”。另外，将图4、图8和图10?图12中的纸面近前侧称作“上”或“上方”，将图4、图8和图10?图12中的纸面进深侧称作“下”或“下方”。
[0045]图1和图2所示的发电装置100包括:装置主体I ;固定部件(未图示)，其用于将该装置主体I固定于例如振动体等基体；以及连接器11，其以自装置主体I向侧方突出的方式设置，用于与外部装置相连接。
[0046]如图3所示，装置主体I包括:壳体20 ;以及发电部10，其以能够沿图3的上下方向振动的方式保持在壳体20内。该发电部10包括:一对对置的上侧板簧60U和下侧板簧60L ;磁体组装体30,其固定于上述上侧板簧60U与下侧板簧60L之间，具有永磁体31 ;线圈40，其以围在永磁体31的外周侧的方式设置；以及线圈保持部50，其用于保持线圈40。此夕卜，在本实施方式中，上侧板簧60U和下侧板簧60L具有相同构造。
[0047]壳体20
[0048]如图2和图3所示，壳体20包括:罩21 ;基座(支承板)23，其在上表面(一个面)侧支承发电部10 ;以及筒状部22，其以包围发电部10的方式设于罩21与基座23之间。
[0049]罩21呈圆盘状，沿着其外周缘部形成有朝向下方突出的圆环状(环状)的肋211。沿着该肋211的内周侧以大致等间隔的方式形成有6个孔缘212。在各孔缘212上形成有通孔212a。另外，在罩21的比肋211靠内侧的部分形成有朝向上方凹入形成的凹部(退让部)214。发电部10在振动时位于(退避到)该凹部214内，从而防止发电部10与罩21相接触。
[0050]筒状部22呈圆筒状，其外径与罩21的外径大致相等。在将发电部10和壳体20组装起来的状态(以下，将该状态称作“组装状态”。)下，发电部10的对发电做贡献的主要部分位于筒状部22的内侧。
[0051]另外，在筒状部22的内周面的与罩21的孔缘212相对应的位置，沿着筒状部22的高度方向形成有6个孔缘221。在该孔缘221的上端部形成有上侧螺纹孔221a。另外，在上侧板簧60U的外周部(第I环状部61)，沿着上侧板簧60U的周向以大致等间隔的方式形成有6个通孔66。
[0052]在使上侧板簧60U的外周部位于罩21与筒状部22之间的状态下，将螺纹构件213插入到罩21的通孔212a和上侧板簧60U的通孔66中，并使该螺纹构件213螺纹接合于孔缘221的上侧螺纹孔221a。由此，将上侧板簧60U的外周部固定于罩21和筒状部22。
[0053]基座23呈圆盘状，沿着其外周缘部形成有朝向上方突出的圆环状(环状)的肋231。沿着该肋231的内周侧以大致等间隔的方式形成有6个孔缘232。在各孔缘232上形成有通孔232a。另外，在基座23的比肋231靠内侧的部分形成有朝向下方凹入形成的凹部(退让部)234。发电部10在振动时位于(退避到)该凹部234内，从而防止发电部10与基座23相接触。
[0054]另外，在筒状部22的孔缘221的下端部形成有下侧螺纹孔221b。在使下侧板簧60L的外周部(第I环状部61)位于基座23与筒状部22之间的状态下，将螺纹构件233插入到基座23的通孔232a和下侧板簧60L的通孔66中，并使该螺纹构件233螺纹接合于孔缘221的下侧螺纹孔221b。由此，将下侧板簧60L的外周部固定于基座23和筒状部22。
[0055]如图3所示，基座23的下表面(另一个面)230由朝向下方突出的弯曲凸面构成。另外，在基座23的下表面230的中央部形成有凹部235，该凹部235用于固定未图示的吸附部件。
[0056]作为构成壳体20 (罩21、筒状部22以及基座23)的材料，并没有特别限定，可列举出例如金属材料、陶瓷材料以及树脂材料等，能够使用上述材料中的I种材料或者将上述材料中的两种以上材料组合使用。
[0057]壳体20的尺寸并不特别限定，但从使发电装置100小型化(低矮化)的观点考虑，壳体20 (基座23)的平均宽度优选为60mm~120mm左右。另外，壳体20的平均高度优选为20mm~50mm左右，更优选为30mm~40mm左右。
[0058]通过上侧板簧60U和下侧板簧60L,将发电部10以能够振动的方式保持在该壳体20内。
[0059]h侧板箸60U、下侧板箸60L
[0060]通过将上侧板簧60U的外周部夹持在罩21与筒状部22之间而固定上侧板簧60U，另外，通过将下侧板簧60L的外周部夹持在基座23与筒状部22之间而固定下侧板簧60L。
[0061]各板簧60L、60U由例如铁、不锈钢那样的金属制的薄板材形成，其是整个形状呈圆盘状的构件。如图4所示，各板簧60L、60U从外周侧起依次包括--第I环状部61 ;第2环状部62，其具有比第I环状部61的内径小的外径；以及第3环状部63，其具有比第2环状部62的内径小的外径。
[0062]上述第1环状部61、第2环状部62以及第3环状部63以同轴状设置。另外，第I环状部61和第2环状部62通过多个(在本实施方式中为6个)第I弹簧部64而连结起来，第2环状部62和第3环状部63通过多个(在本实施方式中为3个)第2弹簧部65而连结起来。
[0063]在第I环状部61，沿着第I环状部61的周向以大致等间隔(大约为60°的间隔)的方式形成有6个通孔66。如图4和图8所示，各通孔66由沿着第I环状部61的周向形成的长孔构成。如上所述，在上侧板簧60U的通孔66中插入有用于与孔缘221的上侧螺纹孔221a螺纹接合的螺纹构件213，另一方面，在下侧板簧60L的通孔66中插入有用于与孔缘221的下侧螺纹孔221b螺纹接合的螺纹构件233。
[0064]另外，在第2环状部62，也沿着第2环状部62的周向以大致等间隔(大约为60°的间隔)的方式形成有6个通孔67。另外，在后述的线圈保持部50，沿着线圈保持部50的周向形成有沿上下方向突出的6个孔缘511。在各孔缘511的上端部形成有上侧螺纹孔511a，在各孔缘511的下端部形成有下侧螺纹孔511b。
[0065]将螺纹构件82插入到上侧板簧60U的通孔67中并使该螺纹构件82螺纹接合于孔缘511的上侧螺纹孔511a。由此，将上侧板簧60U的第2环状部62固定于线圈保持部50。另一方面，将螺纹构件82插入到下侧板簧60L的通孔67中并使该螺纹构件82螺纹接合于孔缘511的下侧螺纹孔511b。由此，将下侧板簧60L的第2环状部62固定于线圈保持部50。
[0066]另外，在上侧板簧60U的第3环状部63固定有要配置于磁体组装体30的上方的间隔件70。另一方面，在下侧板簧60L的第3环状部63固定有磁体组装体30。另外，在本实施方式中，利用螺纹构件73将间隔件70和磁体组装体30连结起来。
[0067]6个第I弹簧部64分别呈具有圆弧状的部分641的形状(大致S字状)，且配置于第I环状部61与第2环状部62之间。具体而言，配置有隔着第2环状部62 (线圈保持部50)(在以第3环状部63的中心轴线为中心的旋转对称的位置)互相对置的成对的3组第I弹簧部64。
[0068]在各第I弹簧部64中，圆弧状的部分641的一端在第I环状部61的通孔66附近经由连结部642与第I环状部61相连结，圆弧状的部分641沿着第I环状部61的周向和第2环状部62的周向以左旋(逆时针)的方式延伸，圆弧状的部分641的另一端在第2环状部62的通孔67附近经由连结部643与第2环状部62相连结。
[0069]6个第I弹簧部64以使第2环状部62能够相对于第I环状部61沿图3的上下方向振动的方式将第2环状部62支承于(连结)第I环状部61。如上所述，第I环状部61固定于壳体20，第2环状部62固定于线圈保持部50。因此，当来自振动体的振动传递至壳体20时，该振动经由第I弹簧部64而传递至第2环状部62，从而使线圈保持部50相对于壳体20振动。
[0070]另一方面，3个第2弹簧部65分别呈具有圆弧状的部分的形状(大致S字状)，且配置于第2环状部62与第3环状部63之间。具体而言，3个第2弹簧部65配置于以第3环状部63 (磁体组装体30)的中心轴线为中心的旋转对称的位置。各第2弹簧部65的一端在第2环状部62的通孔67附近与第2环状部62相连结，各第2弹簧部65的圆弧状的部分沿着第2环状部62的周向和第3环状部63的周向以右旋(顺时针)的方式延伸，各第2弹簧部65的另一端与第3的环状部63相连结。
[0071]3个第2弹簧部65以使第3环状部63能够相对于第2环状部62沿图3的上下方向振动的方式将第3环状部63支承(连结)于第2环状部62。如上所述，第2环状部62固定于线圈保持部50，第3环状部63直接或间接地固定于磁体组装体30。因此，自振动体的传递至第2环状部62的振动经由第2弹簧部65传递至第3环状部63，从而使磁体组装体30相对于线圈保持部50振动。
[0072]这样，如图4所示，各板簧60L、60U呈以其中心轴线(第3环状部63的中心轴线)为中心的旋转对称的形状。由此，能够防止各板簧60L、60U的在周向上的第I弹簧部64的弹簧常数产生偏移和第2弹簧部65的弹簧常数产生偏移。因此,能够提高各板簧60L、60U的整体上的在与厚度方向大致正交的方向上的刚性(横向刚性)。另外，在组装发电装置100(装置主体I)时，能够更加简便地进行该组装作业。
[0073]在该结构的装置主体I中，形成有借助第I弹簧部64使线圈保持部50相对于壳体20振动的第I振动系统和借助第2弹簧部65使磁体组装体30相对于线圈保持部50振动的第2振动系统。换言之，在装置主体I中，发电部10构成具有第I振动系统和第2振动系统的双自由度振动系统。
[0074]在这样的双自由度振动系统的发电部10中,第I振动系统具有第I固有振动频率ω 1，第2振动系统具有第2固有振动频率ω 2，其中，该第I固有振动频率ω I由在保持有线圈的状态下的线圈保持部50 (以下，有时也简称做“线圈保持部50”。)的质量ml、线圈保持部50与磁体组装体30之间的质量比μ以及第I弹簧部64的弹簧常数kl决定，该第2固有振动频率ω 2由磁体组装体30的质量m2、线圈保持部50与磁体组装体30之间的质量比μ以及第2弹簧部65的弹簧常数k2决定。
[0075]此处，各固有振动频率ω?、ω2能够以下述式(I)的运动方程式表示。
[0076]数学式I
【权利要求】
1.一种发电装置，其特征在于， 该发电装置包括: 壳体； 磁体，其以能够沿着磁化方向位移的方式设于该壳体的内侧； 线圈，其以与该磁体分开且围在该磁体的外周侧的方式设置； 保持部，其设于上述磁体与上述壳体之间，用于以使上述线圈能够沿着上述磁化方向相对于上述磁体相对地位移的方式保持上述线圈； 一对板簧，该一对板簧以至少隔着上述磁体、上述线圈以及上述保持部对置的方式配置，且在该一对板簧上固定有上述磁体和上述保持部，该一对板簧具有用于将上述壳体和上述保持部连结起来的多个第I弹簧部、用于将上述保持部和上述磁体连结起来的多个第2弹簧部；以及 第I弹簧常数调整机构和第2弹簧常数调整机构中的至少一者，该第I弹簧常数调整机构用于调整上述第I弹簧部的弹簧常数，该第2弹簧常数调整机构用于调整上述第2弹簧部的弹簧常数。
2.根据权利要求1所述的发电装置，其中， 各上述板簧包括--第I环状部;第2环状部，其以与上述第I环状部同轴的方式设于比该第I环状部靠内侧的位置，且借助上述第I弹簧部与上述第I环状部相连结；以及第3环状部，其以与上述第2环状部同轴的方式设于比该第2环状部靠内侧的位置，且借助上述第2弹簧部与上述第2环状部相连结， 上述壳体固定于第I环状部，上述保持部固定于上述第2环状部，上述磁体固定于上述第3环状部。
3.根据权利要求2所述的发电装置，其中， 上述多个第I弹簧部包括配置于以上述第3环状部的中心轴线为中心的旋转对称的位置的第I弹簧部， 上述第I弹簧常数调整机构构成为能够统一调整被配置于上述旋转对称的位置的第I弹簧部的弹簧常数。
4.根据权利要求2或3所述的发电装置，其中， 上述第I弹簧常数调整机构包括用于对上述第I弹簧部的靠上述第I环状部那一侧的端部进行夹持的夹持部，通过改变该夹持部对上述第I弹簧部的端部进行夹持的夹持部位，从而调整上述第I弹簧部的弹簧常数。
5.根据权利要求4所述的发电装置，其中， 上述夹持部位的改变是通过使上述一对板簧以上述第3环状部的中心轴线为中心相对于上述壳体相对地旋转而进行的。
6.根据权利要求5所述的发电装置，其中， 该发电装置包括操作机构，该操作机构用于进行使上述一对板簧相对于上述壳体进行相对旋转的操作。
7.根据权利要求4至6中任一项所述的发电装置，其中， 上述夹持部与上述壳体形成为一体。
8.根据权利要求2至7中任一项所述的发电装置，其中，上述第2弹簧常数调整机构包括用于调整上述一对板簧的上述第3环状部彼此之间的分开距离的调整部，通过利用该调整部来改变上述分开距离，能够调整上述第2弹簧部的弹簧常数。
9.根据权利要求8所述的发电装置，其中， 上述调整部包括:间隔件，其固定于上述一对板簧中的一个板簧的上述第3环状部；调整构件，其用于调整该间隔件与上述磁体之间的距离；以及弹性体，其设于上述间隔件与上述磁体之间。
10.根据权利要求9所述的发电装置，其中， 利用上述弹性体的弹性形成的振动系统的共振频率为该发电装置的发电频率的5倍以上。
11.根据权利要求9或10所述的发电装置，其中， 上述弹性体是弹簧垫圈或波形垫圈。
【文档编号】H02K35/02GK103812301SQ201310535106
【公开日】2014年5月21日 申请日期:2013年11月1日 优先权日:2012年11月2日
【发明者】古河宪一, 山田健介 申请人:三美电机株式会社