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公開番号2022075418
公報種別公開特許公報(A)
公開日2022-05-18
出願番号2020186201
出願日2020-11-06
発明の名称発電素子及び発電アクチュエータ
出願人個人
代理人
主分類H02N 2/18 20060101AFI20220511BHJP(電力の発電,変換,配電)
要約【課題】 磁歪材料を用いた逆磁歪式の発電素子の発電時間を、簡単至便な方法により伸長し、有用性を高めた発電素子ならびにアクチュエータを提供する。
【解決手段】 磁歪材料による逆磁歪効果を利用する発電素子及びアクチュエータを構成するフレーム群の少なくともひとつに、2つ以上の屈折点を設けることで、複数の共振周波数、複数の共振点を作り出し、磁歪材料の伸長振幅に効果的な振動状態を作り出して、逆磁歪効果による高い電圧と発電時間の伸長を実現する。
【選択図】
図1
特許請求の範囲【請求項1】
磁歪材料、コイル、フレーム、磁石と、を少なくとも備える磁歪材料の逆磁歪効果を利用する発電素子及びアクチュエータにおいて、該フレームは、少なくとも第1のフレームと、第2のフレームにより構成され、該第1のフレームと該第2のフレームのすくなくともいずれか一方のフレームに、2つ以上の屈折部を設け、該第1のフレームの両端は自由端であり、該第1のフレームの一方の自由端と該第2のフレームの一方の端部は結合されて自由端であり、該第2のフレームのもう一方の端部は固定端であることを特徴とする発電素子並びに発電アクチュエータ。
続きを表示(約 290 文字)【請求項2】
前記フレームの屈折部は、Z曲げであることを特徴とする請求項1に記載の発電素子及び発電アクチュエータ。
【請求項3】
前記第1のフレームの端部に外力を加えることを特徴とする請求項1および請求項2に記載の発電素子及び発電アクチュエータ。
【請求項4】
前記第2のフレームの固定端に、外部の振動を加えることを特徴とする請求項1および請求項2に記載の発電素子及び発電アクチュエータ。
【請求項5】
前記第2のフレームの固定端は、バネ構造物に固定されることを特徴とする請求項1乃至請求項4に記載の発電素子及び発電アクチュエータ。

発明の詳細な説明【技術分野】
【0001】
本発明は、運動エネルギー発電や振動発電用の発電素子及びアクチュエータに関する。
続きを表示(約 1,200 文字)【背景技術】
【0002】
近年、自然界の振動を利用した発電方法が注目され、振動発電として、様々な方法が紹介されている。その中でも、磁歪材料を使用し、逆磁歪効果によって発電するものは、高効率で高電力が得られる技術として注目されている。
【0003】
逆磁歪効果を利用する発電素子は、発電部と、フレームと、磁石から概略構成される。
発電部は、磁性材料からなるフレームヨーク上に配置された磁歪材料からなる磁歪板(棒状でも良い)と、フレームヨークと磁歪板に巻かれるコイルと、で構成され、磁性材料からなるフレームは、磁石を備えて、磁気回路を構成する。
【0004】
フレーム、あるいはフレームヨークに外部振動や外力を付加することで、フレームヨークが振動し、それに連結する磁歪板が圧縮あるいは伸長して、逆磁歪効果が生じ、コイルに電流が流れて、発電部で発電する仕組みになっている。
【0005】
なお、フレームは、構成上そのままフレームヨークとなる場合もある。 本発明では、磁性材料からなるフレームは、フレームヨークの機能を有するものとし、その呼称をフレームとする。
【0006】
外力の受容には、大まかに2種あり、外部振動によって素子全体を揺らすことで逆磁歪効果を得るタイプ(振動発電)と、再生可能エネルギーなどから得られる運動エネルギーを回転運動や上下運動に変換してフレームや発電部に弾きカム等の機構によって素子に変形を与え、その除荷によって発生する振動を利用して逆磁歪効果を得るタイプ(運動エネルギー発電)である。
【0007】
逆磁歪効果をもつ、磁歪材料、例えば鉄ガリューム合金(Fe-Ga)は、理論的には高電力
を取り出すポテンシャルのある素材である。この素材を、効果的に発電素子に利用すれば、センサーや通信機器を動作しうる小型で安価な独立電源を構成できる。
【0008】
近年、大規模災害が問題となっている。こうした災害の予知や、発生状況をセンシングして自動的に情報を送信するような通信システムが求められている。
【0009】
前記通信システムで重要なことは、簡単至便に設置でき、かつ設置後フリーメンテナンスであることにある。場所的な制約のある有線による電力供給や、定期的な交換を要する電池使用のものは不向きである。一度設置したら、人の手のかからない独立電源が前記通信システムに求められている。
【0010】
また、そうした通信システムでは、必要電力と通信パフォーマンスは正比例する。なるべく大きな電力を得ることが重要となる。そうした背景から大きな発電力を発揮し得る磁歪材料による逆磁歪効果を利用する発電素子及びアクチュエータ、ならびにそれを備えた発電装置が求められている。
【先行技術文献】
【特許文献】
(【0011】以降は省略されています)

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