发电装置的制作方法

1.本发明涉及发电装置。


背景技术：

2.以往，作为将振动能量转换成电能的发电方式，例如有利用电磁感应的方式、利用压电元件的方式、利用静电感应的方式等。利用电磁感应的方式是指通过振动使线圈与磁铁的相对的位置变化而由在线圈产生的电磁感应来发电的方式。作为这样的技术，可列举例如日本特开2012-34475号公报(专利文献1)及日本特开2006-42425号公报(专利文献2)等。
3.专利文献1公开了一种振动发电机，其在筒状构件的中央部固定永磁铁，沿着永磁铁的周围将线圈骨架壳体利用弹性构件支承，使筒状构件振动，由此线圈骨架壳体上下振动而发电。专利文献2公开了一种发电装置，其沿着壳体的内壁将永磁铁固定，线圈由弹簧保持为能够上下移动。
4.在先技术文献
5.专利文献
6.专利文献1：日本特开2012-34475号公报
7.专利文献2：日本特开2006-42425号公报


技术实现要素：

8.发明的概要
9.发明要解决的课题
10.上述的专利文献1、2的发电机为了发电而需要一定程度的振动，微弱振动的话，不容易发电。
11.本发明是为了解决上述那样的课题而作出的发明，其目的在于提供一种能够凭借微弱振动进行发电的发电装置。
12.用于解决课题的方案
13.本发明的一方案的发电装置具备：壳体；弹性构件，其具有固定并支承于壳体的外缘部和能够沿上下方向振动的内缘部；线圈骨架，其具有中心孔，被保持于弹性构件的内缘部且能够与内缘部一起沿上下方向振动；线圈，其卷绕于线圈骨架；以及磁铁，其固定于壳体且位于线圈骨架的中心孔内。
14.优选的是，弹性构件为平板状的橡胶。
15.优选的是，在弹性构件的外缘部与内缘部之间设有环状的间隙区域，在间隙区域设有沿圆周方向配置的多个间隙和在相邻的间隙之间将外缘部与内缘部连结的多个连结部。
16.优选的是，壳体由磁性材料形成。
17.优选的是，壳体具有底壁和侧壁，在底壁设有以将磁铁支承在线圈骨架的中心孔
内的方式向上方延伸的第一支承构件。
18.优选的是，壳体还包括将该壳体的上方覆盖的覆盖部，在覆盖部设有以支承磁铁的方式向下方延伸的第二支承构件。
19.发明效果
20.根据本发明，能够提供一种可凭借微弱振动进行发电的发电装置。
附图说明
21.图1是概要性地表示本发明的实施方式1的发电装置的剖面图。
22.图2是本发明的实施方式1的发电装置的分解立体图。
23.图3是弹性构件的俯视图。
24.图4是表示本发明的实施方式1的发电装置的动作的剖视图。
25.图5是概要性地表示本发明的实施方式2的发电装置的剖面图。
26.符号说明：
27.1、1a发电装置，2、2a壳体，3弹性构件，4线圈骨架，5线圈，6磁铁，23a覆盖部，30外缘部，31中央部，32肋，33间隙区域，34间隙，35连结部，43中心孔，71第一支承构件，73a第二支承构件。
具体实施方式
28.关于本发明的实施方式，参照附图进行详细说明。需要说明的是，对于图中相同或相当的部分，标注同一符号而省略其说明。
29.《实施方式1》
30.(关于结构)
31.参照图1～3，说明实施方式1的发电装置1。发电装置1是能够凭借微振动来发电的发电装置。简要而言，发电装置1具备壳体2、弹性构件3、线圈骨架4、线圈5和磁铁6。需要说明的是，在图1中，由箭头a表示的高度为上下方向，与箭头a正交的方向为横向。
32.壳体2例如为上方开放的中空的圆柱形状，具有底壁20和侧壁21。壳体2由磁性材料形成。作为磁性材料，可列举硬磁性材料、软磁性材料等，可以使用例如镀锌钢板、镀锡钢板等，但是没有限定于此。
33.在底壁20的底面设有与底壁20为相同的大小且与底壁20重叠的罩橡胶22。如后所述，发电装置1载置于机械装置上，通过设置罩橡胶22，能够防止在机械装置上移动的状况。
34.在底壁20的上表面设置有俯视观察下呈圆形形状的基体部70。在基体部70的大致中央部设有向上方延伸的第一支承构件71。第一支承构件71是保持后述的磁铁6的构件。第一支承构件71优选延伸至侧壁21的高度的大致三分之一左右的高度。第一支承构件71例如为棒状，比后述的线圈骨架4的中心孔43的内径小。第一支承构件71由非磁性材料形成。非磁性材料是非强磁性体的物质，包括顺磁性体、反磁性体及反强磁性体。作为非磁性体，例如可列举铝等金属、塑料等合成树脂等。
35.特别是如图2所示，在基体部70的外周侧，与第一支承构件71同样地向上方延伸的销构件72空出固定间隔地设置三根。销构件72是保持后述的弹性构件3的构件。销构件72例如为棒状，但是也可以沿着壳体2的侧壁21设置成面状。销构件72与第一支承构件71同样地
由非磁性材料形成。
36.弹性构件3将其周围支承于壳体2，能够沿着壳体2的上下方向弹性地振动。特别参照图2、3，弹性构件3典型地优选平板状的橡胶。弹性构件3考虑到例如臭氧劣化等而优选为硅橡胶等合成橡胶。弹性构件3优选如隔膜(膜)那样薄，其厚度例如为0.08mm以上，例如为0.5mm以下，优选为0.4mm以下。而且，弹性构件3的硬度优选按肖氏硬度a计为40
°
以上且70
°
以下。弹性构件3为隔膜(膜)，因此当发电装置1受到振动时，反复进行膜振动。
37.如图3所示，弹性构件3的外形例如在俯视观察下呈大致圆形形状。弹性构件3具有固定并支承于壳体2的外缘部30和能够沿上下方向振动的内缘部31。在弹性构件3的外缘部30与内缘部31之间设有环状的间隙区域33。在间隙区域33设有沿圆周方向配置的多个间隙34和在相邻的间隙34之间将外缘部30与内缘部31连结的多个连结部35。在本实施方式中，在外缘部30与内缘部31之间设有例如12个间隙34。由此，多个连结部35呈放射线状地设置。
38.通过在弹性构件3设置多个间隙34及连结部35，由此在将后述的线圈骨架4安装于内缘部31的情况下，发电装置1受到的振动被放大而向线圈骨架4传递。而且，由于连结部35呈放射线状地设置，因此发电装置1的振动均等地向线圈骨架4传递，因此即使是微振动也容易上下振动。而且，在内缘部31的大致中心设有贯通孔36。该贯通孔36优选大致等于或大于后述的线圈骨架4的中心孔43。
39.如图1、2所示，弹性构件3的外缘部30由第一环81和第二环82夹持。此外，第二环82的下端粘接固定于三根销构件72的上端。第一环81与第二环82为大致同一形状，都为非磁性体，典型地由合成树脂形成。此外，内缘部31夹持在第三环83与后述的线圈骨架4的第一凸缘部41之间。由此，线圈骨架4以由弹性构件3从壳体2的底壁20悬起(悬吊)的状态从壳体2的侧壁21分离地保持。
40.需要说明的是，可以如图3所示，在外缘部30沿着周向设置多个第一孔部30a，在内缘部31沿着周向设置多个第二孔部31a。在该情况下，可以在第一环81及第二环82也设置孔部(未图示)，外缘部30、第一环81及第二环82由贯通这些孔部的螺钉(未图示)固定。此外，可以在第三环83及第一凸缘部41也设置孔部(未图示)，内缘部31、第三环83及第一凸缘部41由贯通这些孔部的螺钉固定。
41.线圈骨架4为两端带凸缘的圆筒形状。具体而言，如图1所示，线圈骨架4包括轴部40、轴部40的上端的第一凸缘部41和轴部40的下端的第二凸缘部42。在线圈骨架4的轴部40设有上下贯通的中心孔43。第一凸缘部41、第二凸缘部42及中心孔43在俯视观察下为圆形形状。线圈骨架4由固定于壳体2的弹性构件3的内缘部31保持，能够与内缘部31一起沿上下方向振动。具体而言，第一凸缘部41的上端粘接固定于弹性构件3的内缘部31的下端。
42.在线圈骨架4的轴部40卷绕有线圈5。具体而言，线圈5设置在线圈骨架4的轴部40的外周。线圈5例如为电磁线圈。
43.磁铁6固定于壳体2，位于线圈骨架4的中心孔43内。具体而言，磁铁6支承于第一支承构件71的上端，由此被支承在线圈骨架4的中心孔43内。磁铁6典型的是永磁铁。磁铁6沿上下移动的方向(轴向)起磁。起磁(磁化)方法没有特别限定，可列举例如在空芯线圈的中央固定磁体材料并使脉冲高电流流过而沿轴向磁化的方法。而且，永磁铁的材料没有特别限定，但是从表现高磁力的观点出发，优选使用nd-fe-b烧结磁铁。而且，本实施方式的磁铁6为圆柱形状，但是磁铁6的形状没有限定。
44.如上所述，本实施方式的发电装置1在线圈骨架4的中央孔43内配置有磁铁6，线圈骨架4由弹性构件3支承为从壳体2的底壁20悬起的状态。当向发电装置1施加微振动时，线圈骨架4相对于磁铁6一点点地上下反复振动(弹跳)。具体而言，线圈骨架4由弹性构件3保持为被容许上下方向的移动且被限制左右方向的移动。因此，即使线圈骨架4振动，也不会与磁铁6接触。
45.(关于动作)
46.接下来，主要参照图4的(a)及图4的(b)，说明本实施方式的发电装置1的动作。
47.如图4的(a)及图4的(b)所示，当向发电装置1施加微振动时，由弹性构件3的内缘部31保持的线圈骨架4伴随着其振动而上下振动。由此，在线圈5产生交流电流。
48.本实施方式的发电装置1在弹性构件3的内缘部31保持线圈骨架4，在线圈骨架4的中心孔43内配置磁铁6。因此，当向发电装置1施加微振动时，弹性构件3进行膜振动，线圈骨架4相对于在壳体2固定的磁铁6上下振动而能够发电。此外，弹性构件3由平板状的橡胶形成，保持线圈骨架4的内缘部31经由连结部35支承于外缘部30。因此，当向发电装置1施加微振动时，该微振动由弹性构件3的连结部35放大地向线圈骨架4传递，线圈骨架4较大地上下振动，因此即使是微小振动也能够有效地发电。
49.另外，壳体2由磁性材料形成，因此成为闭合电路，能够提升电动势。此外，由于磁铁6固定于壳体2，因此即便壳体2使用了磁性材料，也不需要考虑磁铁6与壳体2的间隔。
50.需要说明的是，在线圈5产生的电动势可以经由连接于线圈5的两端的布线(未图示)向整流部(未图示)传递，进行通过整流部对交流电流进行整流而使其成为直流电源的全波整流。整流后的电流经由电极(未图示)向外部输出。输出到外部的电流向外部装置的负载供给，由供给的电流进行驱动(运转)。
51.这样，本实施方式的发电装置1能够以微振动发电。作为具体的使用例，可列举例如在使用了轴承的机械装置上载置本实施方式的发电装置1且将发电装置1设定为当该机械装置的振动增大时点亮的轴承的寿命判定以及橡胶熬制用的捏合机的振动判定等。
52.在以下的实施方式中，说明发电装置1的其他的构成例。以下，仅详细说明与实施方式1的差异点。
53.《实施方式2》
54.上述实施方式1的壳体2的上方开放，但是实施方式2的壳体2a可以包含覆盖部23a。其他的结构可以是与实施方式1同样的结构。
55.参照图5，说明实施方式2的发电装置1a。实施方式2的壳体2还包含将其上方覆盖的覆盖部23a。覆盖部23a发挥盖的作用。在覆盖部23a设有以支承磁铁6的方式向下方延伸的第二支承构件73a。
56.在覆盖部23a的内表面设有在俯视观察下呈圆形形状的基体部72a。在基体部72a的大致中央部设有向上方延伸的第二支承构件73a。第二支承构件73a是与第一支承构件71一起保持磁铁6的构件。具体而言，第二支承构件73a朝向磁铁6的上端延伸。由此，第一支承构件71及第二支承构件73a夹持磁铁6的上下两端。第二支承构件73a是与上述的第一支承构件71同样的结构。
57.通过这样的结构，本实施方式2的发电装置1a能够防止灰尘、废料侵入其内部。此外，由于能够从上下夹持磁铁6，因此能够通过壳体2a可靠地保持磁铁6。
58.需要说明的是，在实施方式1、2中，弹性构件3为平板状的橡胶，但也可以由例如螺旋弹簧、板簧等其他的弹性构件构成。而且，即使在弹性构件3为橡胶的情况下，也没有限定为上述的形状，可以是例如在环状的间隙区域33设有无数的小孔的形状等。
59.另外，在实施方式1、2中，说明了弹性构件3的外缘部30由支承于销构件72的第一环81、第二环82支承的情况，但是例如直接固定于壳体2的侧壁21等，只要固定于壳体2即可，固定部位不受限定。
60.此外，在实施方式1、2中，线圈骨架4安装于弹性构件3的内缘部31的下端而被悬吊，但是线圈骨架4只要是由弹性构件3保持为能够沿上下方向振动且通过弹性构件3悬起的形状即可，可以任意由弹性构件3保持。
61.以上，参照附图，说明了本发明的实施方式，但是本发明没有限定为图示的实施方式。对于图示的实施方式，在与本发明相同的范围内或等同的范围内，可以施加各种修正、变形。