发电装置的制造方法
【技术领域】
[0001] 本发明涉及一种利用发电元件将振动构件的振动能量转换为电能的发电装置。
【背景技术】
[0002] -直以来，在对汽车的动力单元、洗衣机的马达等这样的振动源进行支承的振动 构件（车辆的车身、洗衣机的机身等）中，想方设法借助隔振装置进行支承或者安装动力减 振器等来减少振动。
[0003] 可是，为了应对近来的对节能的高度要求，在日本特开2011 - 152004号公报（专 利文献1)等中提出了一种将振动能量转换为电能的发电装置。即，在专利文献1的发电装 置中，针对利用弹簧构件将块构件弹性连结于振动构件而成的振动系统安装压电元件，从 而构成了振动压电体，通过弹簧构件的变形，在压电元件中进行振动能量向电能的转换。
[0004] 但是，在专利文献1所记载的发电装置中，振动压电体是利用弹簧构件弹性支承 块构件的一自由度的振动系统，因此，对于频率偏离固有振动频率的振动输入，弹簧构件无 法产生的充分的变形，存在无法有效地获得电力的问题。
[0005] 另外，在专利文献1中，也提出了一种通过设置固有振动频率不同的多个振动压 电体，来针对较宽的频域的振动输入实现发电的技术。但是，即使是如此设置多个振动压电 体的结构，由于各个振动压电体的可发电的频域受到限制，因此也难以针对较宽的频域的 振动输入进行发电。
[0006] 现有抟术f献
[0007] 专利f献
[0008] 专利文献1 :日本特开2011 - 152004号公报
【发明内容】
[0009] 发明要解决的问题
[0010] 本发明是以上述情况为背景而做成的，其解决问题在于提供一种能够针对较宽频 域的振动输入实现高效率的发电的、构造新颖的发电装置。
[0011] 用于解决问题的方案
[0012] S卩，本发明的第1技术方案是一种发电装置，其具有安装于振动构件的振动系统， 安装于该振动系统的发电元件将该振动构件的振动能量转换为电能，其特征在于，所述振 动系统形成为多自由度振动系统，该多自由度振动系统构成为包括第1块构件被第1弹簧 构件弹性支承的第1振动系统和第2块构件利用第2弹簧构件弹性连结于该第1块构件的 第2振动系统，并且，所述发电元件配置在该第1块构件与该第2块构件之间，从所述振动 构件施加于该第1块构件的振动被向该第2块构件传递且该第1块构件与第2块构件相对 位移，从而所述振动构件的振动能量向该发电元件输入，而且，所述第1振动系统的固有振 动频率与所述第2振动系统的固有振动频率不同。
[0013] 根据按照这样的第1技术方案构造成的发电装置，在互不相同的多个固有振动频 率下，能够通过共振现象确保第1块构件与第2块构件之间的相对位移量较大，能够有效地 获得根据第1块构件与第2块构件之间的相对位移量而得到的发电元件的发电量。
[0014] 而且，在多自由度振动系统的第1块构件和第2块构件之间配置发电元件，从而 在第1块构件和第2块构件以反相位相对位移的频域的振动输入时，即使输入频率偏离振 动系统的固有振动频率的振动，也能够确保第1块构件与第2块构件之间的相对位移量较 大。因此，能够针对较宽频域的振动输入，充分地获得发电元件的发电量，从而有效地获得 电力。
[0015] 在此，相对位移是指，振动构件的振动经由第1弹簧构件施加于第1块构件，第1 块构件自身进行振动，而且，该振动经由第2弹簧构件向第2块构件传递，从而第2块构件 相对于第1块构件进行位移。
[0016] 这样，根据本技术方案的发电装置，不仅针对与振动系统的机械的固有振动频率 一致的频率的振动输入能够实现有效的发电，而且对于偏离固有振动频率的频域的振动输 入也能够实现有效的发电，能够将振动能量有效地转换为电能。
[0017] 根据第1技术方案所记载的发电装置，在本发明的第2技术方案中，所述第2振动 系统的固有振动频率被设定为比所述第1振动系统的固有振动频率低。
[0018] 在第2技术方案的发电装置中，第2振动系统的固有振动频率被设定为比第1振 动系统的固有振动频率低，因此将第2弹簧构件的弹簧常数设定得较小，易于确保第2块构 件相对于第1块构件的相对位移量，也易于谋求进一步提高与第1块构件和第2块构件之 间的相对位移量对应的发电效率。另外，在两自由度的振动系统的比反共振频率低频的区 域中，第1块构件和第2块构件均相对于输入振动以同相位进行位移，因此输入振动的能量 有效地影响到第1振动系统和第2振动系统，能够实现有效的发电。
[0019] 根据第1技术方案或第2技术方案所记载的发电装置，在本发明的第3技术方案 中，所述第1振动系统的固有振动频率被设定为比所述第2振动系统的电反共振频率高。
[0020] 根据第3技术方案，对于在一自由度振动系统的发电装置中频率比发电效率的降 低易于成为问题的电反共振频率高的区域，能够谋求基于振动系统的二次固有振动频率下 的共振等来提高发电效率，能够针对较宽频域的振动输入实现有效的发电。
[0021] 根据第1技术方案~第3技术方案中的任一技术方案所记载的发电装置，在本发 明的第4技术方案中，所述第1振动系统的固有振动频率为所述第2振动系统的固有振动 频率的&倍以下。
[0022] 根据第4技术方案，通过使第1振动系统的振动与第2振动系统的振动相互传递 并设为耦合振动状态，能够在较宽的频域中互补维持第1振动系统与第2振动系统的振动 状态，能够实现有效的发电。
[0023] 根据第1技术方案~第4技术方案中的任一技术方案所记载的发电装置，在本发 明的第5技术方案中，所述第2振动系统的共振响应倍率大于所述第1振动系统的共振响 应倍率，并且所述第1块构件的质量与该第1振动系统的共振响应倍率之积大于所述第2 块构件的质量与该第2振动系统的共振响应倍率之积。
[0024] 根据第5技术方案，第2振动系统的共振响应倍率大于第1振动系统的共振响应 倍率，从而能够在振动输入时确保第2块构件的振幅较大，在配置于第2振动系统的发电元 件中实现有效的发电。而且，能够抑制作用于第1振动系统与第2振动系统之间的抵消的 减振作用，稳定地确保了第1振动系统和第2振动系统的振动状态，因此能够针对较宽频域 的振动实现有效的发电。
[0025] 根据第1技术方案~第5技术方案中的任一技术方案所记载的发电装置，在本发 明的第6技术方案中，该发电装置设有用于限制所述第2块构件相对于所述第1块构件的 相对位移量的止挡部件。
[0026] 根据第6技术方案，能够利用止挡部件防止第1块构件与第2块构件之间的过大 的相对位移，因此能够限制对发电元件的输入，防止发电元件的损伤等。
[0027] 根据第1技术方案~第6技术方案中的任一技术方案所记载的发电装置，在本发 明的第7技术方案中，所述第1弹簧构件由橡胶弹性体形成。
[0028] 根据第7技术方案，第1弹簧构件由具有阻尼性能的橡胶弹性体形成，因此，能够 针对较宽频域的振动输入确保第1块构件与第2块构件之间的相对位移量，从而实现有效 的发电。
[0029] 根据第1技术方案~第7技术方案中的任一技术方案所记载的发电装置，在本发 明的第8技术方案中，所述第1弹簧构件由橡胶弹性体形成并且所述第2弹簧构件由板簧 形成，该板簧的一端侧安装于所述第1块构件并且在该板簧的另一端侧安装有所述第2块 构件，所述振动构件的振动施加于该板簧，另一方面，所述发电元件安装于该板簧。
[0030] 根据第8技术方案，利用构成第1振动系统的橡胶弹性体的高阻尼性能，能够有效 地谋求频率特性的扩展化（日文''口 一卜''化），并且利用构成第2振动系统的板簧的低阻 尼性能，能够获得较大的振动倍率。因此，在作为第2弹簧构件的板簧中，能够针对较宽频 域的振动输入引起较大的弹性变形，能够利用安装于板簧的发电元件稳定地发挥更优异的 发电效率。另外，作为安装于板簧的发电元件，适当地采用能够对板簧的应变、变形、应力等 机械物理量进行能量转换的压电元件、磁致伸缩元件等。另外，作为板簧，适当地使用了弹 簧钢等金属弹簧，但是根据条件，也能够采用树脂弹簧等，也能够用橡胶覆盖表面并辅助附 加期望的阻尼性能。
[0031] 根据第1技术方案~第8技术方案中的任一技术方案所记载的发电装置，在本发 明的第9技术方案中，所述第1块构件形成为在内部具有收纳空间的中空结构，在该收纳空 间内收纳配置有所述第2振动系统。
[0032] 根据第9技术方案，第1块构件与第2块构件的重心位置被设定为较低并且相互 接近，因此，将第1块