發(fā)電元件的制作方法
【專利摘要】發(fā)電元件具有：由磁致伸縮材料構(gòu)成且使磁力線沿軸向通過的磁致伸縮棒；與磁致伸縮棒并排設置且由磁性材料構(gòu)成的磁性棒；連結(jié)磁致伸縮棒的一端部與磁性棒的一端部的第一連結(jié)機構(gòu)；連結(jié)磁致伸縮棒的另一端部與磁性棒的另一端部的第二連結(jié)機構(gòu)；以及配置成磁力線沿軸向通過且基于因磁致伸縮棒的伸縮而引起的磁力線的密度的變化而產(chǎn)生電壓的線圈，磁致伸縮棒的兩端部由外螺紋部構(gòu)成。
【專利說明】發(fā)電元件

【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及發(fā)電元件。

【背景技術】
[0002]近年來，研究了利用由磁致伸縮材料構(gòu)成的磁致伸縮棒的導磁率的變化來進行發(fā)電的發(fā)電元件(例如，參照專利文獻I)。
[0003]專利文獻I所記載的發(fā)電部(發(fā)電元件)例如具備:棒狀的超磁致伸縮部件(磁致伸縮棒)；粘貼在該超磁致伸縮部件的兩端的兩個永久磁鐵；以及卷繞在超磁致伸縮部件的周圍的線圈。并且，通過使超磁致伸縮部件在其軸向上壓縮變形，使其在與其軸向垂直的方向上彎曲變形(壓縮變形以及伸長變形)，來使超磁致伸縮部件的導磁率變化。由此，使超磁致伸縮部件周圍的磁場變化，在線圈上產(chǎn)生電壓。
[0004]在該結(jié)構(gòu)的發(fā)電部中，由于使超磁致伸縮部件壓縮以及伸長來進行發(fā)電，特別是，在使超磁致伸縮部件伸長時，在超磁致伸縮部件與永久磁鐵之間、即、超磁致伸縮部件與其他部件之間需要較高的接合力。然而，在專利文獻I所記載的發(fā)電部中，很難說各部件間的接合力是充分的。
[0005]現(xiàn)有技術文獻
[0006]專利文獻
[0007]專利文獻1:日本特開平9 - 90065號公報


【發(fā)明內(nèi)容】

[0008]發(fā)明所要解決的課題
[0009]本發(fā)明是鑒于上述現(xiàn)有的問題點而提出的方案，其目的在于提供將磁致伸縮棒可靠地固定于其他構(gòu)成部件上而能高效地進行發(fā)電的發(fā)電元件。
[0010]用于解決課題的方案
[0011]這樣的目的通過以下的(I)?(13)的本發(fā)明來實現(xiàn)。
[0012](I) 一種發(fā)電元件，其特征在于，具有:磁致伸縮棒，其由磁致伸縮材料構(gòu)成且使磁力線沿軸向通過；磁性棒，其與該磁致伸縮棒并排設置且由磁性材料構(gòu)成；第一連結(jié)機構(gòu)，其連結(jié)上述磁致伸縮棒的一端部與上述磁性棒的一端部；第二連結(jié)機構(gòu)，其連結(jié)上述磁致伸縮棒的另一端部與上述磁性棒的另一端部；以及線圈，其配置成上述磁力線沿軸向通過，基于因上述磁致伸縮棒的伸縮引起的上述磁力線的密度的變化來產(chǎn)生電壓，上述磁致伸縮棒的上述一端部以及上述另一端部的至少一方由外螺紋部構(gòu)成。
[0013](2)上述⑴所述的發(fā)電元件中，
[0014]上述外螺紋部的有效橫剖面面積比上述磁致伸縮棒的上述一端部以及上述另一端部以外的部分的橫剖面面積大。
[0015](3)上述⑴或⑵所述的發(fā)電元件中，
[0016]上述磁致伸縮棒在上述一端部以及上述另一端部以外的部分，具備沿其周向設置的突出部。
[0017](4)上述⑶所述的發(fā)電元件中，
[0018]上述突出部以能夠沿上述磁致伸縮棒的軸向移動、而且能夠繞上述磁致伸縮棒的軸旋轉(zhuǎn)的方式設置。
[0019](5)上述(I)至(4)任一項中所述的發(fā)電元件中，
[0020]上述線圈在上述磁致伸縮棒的上述一端部以及上述另一端部以外的部分的外周偵牝以包圍該部分的方式配置。
[0021](6)上述⑴至(5)任一項中所述的發(fā)電元件中，具有:
[0022]磁鐵，其以與上述磁致伸縮棒的上述一端部接觸的方式設置且產(chǎn)生上述磁力線；以及連接部，其連接該磁鐵與上述磁性棒的上述一端部且由磁性材料構(gòu)成。
[0023](7)上述(6)所述的發(fā)電元件中，
[0024]上述連接部與上述磁性棒一體地形成。
[0025](8)上述(I)至(7)任一項中所述的發(fā)電元件中，
[0026]上述磁致伸縮棒的上述一端部由上述外螺紋部構(gòu)成，上述第一連結(jié)機構(gòu)具備:形成有與上述外螺紋部螺紋結(jié)合的內(nèi)螺紋部的第一塊體；以及將上述磁性棒的上述一端部固定于上述第一塊體的固定結(jié)構(gòu)。
[0027](9)上述⑶所述的發(fā)電元件中，
[0028]上述固定結(jié)構(gòu)包括將上述磁性棒的上述一端部固定于上述第一塊體的螺紋件、和形成于上述第一塊體且與上述螺紋件螺紋結(jié)合的螺紋孔。
[0029](10)上述⑶所述的發(fā)電元件中，
[0030]上述磁性棒的上述一端部也由外螺紋部構(gòu)成，上述固定結(jié)構(gòu)包括上述磁性棒的上述外螺紋部、和與該外螺紋部螺紋結(jié)合的形成于上述第一塊體的上述第二內(nèi)螺紋部。
[0031](11)上述(I)至(10)任一項中所述的發(fā)電元件中，
[0032]上述磁致伸縮棒的上述另一端部由上述外螺紋部構(gòu)成，上述第二連結(jié)機構(gòu)具備:平板部，其設于上述磁性棒的上述另一端部側(cè)，且具備上述外螺紋部能夠插通的貫通孔并由磁性材料構(gòu)成；以及第二塊體，其形成有與插通于上述貫通孔的上述外螺紋部螺紋結(jié)合的內(nèi)螺紋部。
[0033](12)上述(11)所述的發(fā)電元件中，
[0034]上述平板部與上述磁性棒一體地形成。
[0035](13)上述(11)所述的發(fā)電元件中，
[0036]上述磁性棒的上述另一端部也由外螺紋部構(gòu)成，上述平板部具備上述磁性棒的上述外螺紋部能夠插通的第二貫通孔，還具有第三塊體，在該第三塊體形成有與插通于上述第二貫通孔的上述磁性棒的上述外螺紋部螺紋結(jié)合的內(nèi)螺紋部。
[0037]發(fā)明的效果
[0038]根據(jù)本發(fā)明，由于能夠?qū)⒋胖律炜s棒可靠地固定于其他構(gòu)成部件，因此能夠高效地進行磁致伸縮棒的伸縮，其結(jié)果，能夠提高發(fā)電效率。

【專利附圖】

【附圖說明】
[0039]圖1是表示本發(fā)明的發(fā)電元件的第一實施方式的立體圖。
[0040]圖2是圖1所示的發(fā)電元件的分解立體圖。
[0041]圖3是圖1所示的發(fā)電元件的縱剖視圖(圖1中的A — A線剖視圖)。
[0042]圖4是表示本發(fā)明的發(fā)電元件的第二實施方式的前端側(cè)的部分的放大圖。
[0043]圖5是表示本發(fā)明的發(fā)電元件的第三實施方式的分解立體圖。
[0044]圖6是圖5所示的發(fā)電元件的縱剖視圖。

【具體實施方式】
[0045]以下，基于附圖所示的最佳實施方式對本發(fā)明的發(fā)電元件進行說明。
[0046]<第一實施方式>
[0047]首先，對本發(fā)明的發(fā)電元件的第一實施方式進行說明。
[0048]圖1是表示本發(fā)明的發(fā)電元件的第一實施方式的立體圖，圖2是圖1所示的發(fā)電元件的分解立體圖，圖3是圖1所示的發(fā)電元件的縱剖視圖(圖1中的A — A線剖視圖)。
[0049]此外，在以下的說明中，將圖1?圖3中的上側(cè)稱為“上”或“上方”，將下側(cè)稱為“下”或“下方”。另外，將圖1?圖3中的右側(cè)稱為“前端”，將左側(cè)稱為“基端”。
[0050]圖1以及圖2所示的發(fā)電元件I具有:使磁力線沿軸向通過的磁致伸縮棒2 ;與磁致伸縮棒2并排設置的磁性棒3 ;設于磁致伸縮棒2的外周側(cè)的線圈5 ;連結(jié)磁致伸縮棒2的基端部(一端部)與磁性棒3的基端部(一端部)的第一連結(jié)機構(gòu)6 ;連結(jié)磁致伸縮棒2的前端部(另一端部)與磁性棒3的前端部(另一端部)的第二連結(jié)機構(gòu)7 ；以及對磁致伸縮棒2施加偏磁場的磁場施加機構(gòu)8。
[0051]在該發(fā)電元件I中，使磁致伸縮棒2的前端(另一端)相對于基端(一端)在與其軸向大致垂直的方向上相對位移，即、如圖3所示，在上下方向上移動而使磁致伸縮棒2伸縮。此時,磁致伸縮棒2的導磁率因逆磁致伸縮效應而變化，通過磁致伸縮棒2的磁力線的密度(貫穿線圈5的內(nèi)腔部的磁力線的密度)發(fā)生變化，從而在線圈5產(chǎn)生電壓。
[0052]以下對各部的結(jié)構(gòu)進行說明。
[0053]< <磁致伸縮棒2 > >
[0054]磁致伸縮棒2由磁致伸縮材料構(gòu)成，以容易產(chǎn)生磁化的方向(容易磁化方向)為軸向而配置。在本實施方式中，磁致伸縮棒2呈長尺寸的圓柱狀，使磁力線沿其軸向通過。
[0055]該磁致伸縮棒2具備:主體部21 ;設于主體部21的基端的基端側(cè)外螺紋部(一端部)22 ;以及設于主體部21前端的前端側(cè)外螺紋部(另一端部)23。磁致伸縮棒2在基端側(cè)外螺紋部22連結(jié)于第一連結(jié)機構(gòu)6，在前端側(cè)外螺紋部23連結(jié)于第二連結(jié)機構(gòu)7。
[0056]基端側(cè)外螺紋部22的有效橫剖面面積(有效直徑)設定為比主體部21的橫剖面面積(直徑)大。由此，在使磁致伸縮棒2伸縮時，能夠提高施加有特別大的負載的基端側(cè)外螺紋部22與第一連結(jié)機構(gòu)6的第一塊體61的接合強度。另一方面，前端側(cè)外螺紋部23的有效橫剖面面積(有效直徑)設定為與主體部21的橫剖面面積(直徑)大致相等。
[0057]另外，磁致伸縮棒2在主體部21的基端部(比基端側(cè)外螺紋部22靠前端側(cè)的部分)，具備沿其周向而且與基端側(cè)外螺紋部22連續(xù)地設置的環(huán)狀的凸緣部24。該凸緣部24的前端面構(gòu)成相對于磁致伸縮棒2的軸向傾斜的傾斜面。另一方面，磁致伸縮棒2在主體部21的前端部(比前端側(cè)外螺紋部23靠基端側(cè)的部分)，具備沿其周向設置的環(huán)狀的凸緣部25。該凸緣部25的前端面構(gòu)成相對于磁致伸縮棒2的軸向大致垂直的平面，基端面構(gòu)成相對于磁致伸縮棒2的軸向傾斜的傾斜面。
[0058]主體部21的平均橫剖面面積優(yōu)選為0.2?10.0mm2左右，更優(yōu)選為0.7?7.0mm2左右。另外，主體部21的長度優(yōu)選為5?40mm左右，更優(yōu)選為10?30mm左右。
[0059]另外，基端側(cè)外螺紋部22的有效橫剖面面積優(yōu)選為主體部21的平均橫剖面面積的1.5倍以上，更優(yōu)選為2.0倍左右。另外，基端側(cè)外螺紋部22的長度優(yōu)選為主體部21的平均橫剖面面積的0.5倍以上，更優(yōu)選為2倍左右。由此，能夠進一步提高基端側(cè)外螺紋部22與第一塊體61的接合強度。
[0060]另一方面，前端側(cè)外螺紋部23的有效橫剖面面積優(yōu)選為主體部21的平均橫剖面面積的1.0倍以上，更優(yōu)選為1.5倍左右。另外，前端側(cè)外螺紋部23的長度優(yōu)選為主體部21的平均橫剖面面積的0.5倍以上，更有選為2倍左右。由此，能夠進一步提高前端側(cè)外螺紋部23與第二塊體72的接合強度。
[0061]并且，凸緣部25的最大橫剖面面積優(yōu)選為前端側(cè)外螺紋部23的有效橫剖面面積的1.5倍以上，更優(yōu)選為2倍左右。
[0062]磁致伸縮材料的楊氏模量優(yōu)選為40?10GPa左右，更優(yōu)選為50?90GPa左右，進一步優(yōu)選為60?80GPa左右。通過由具有這種楊氏模量的磁致伸縮材料來構(gòu)成磁致伸縮棒2，從而能夠使磁致伸縮棒2更大地伸縮。因此，能夠使磁致伸縮棒2的導磁率更大地變化，從而能夠進一步提高發(fā)電元件I (線圈5)的發(fā)電效率。
[0063]作為該磁致伸縮材料，沒有特別限定，但可列舉例如鐵一鎵系合金、鐵一鈷系合金、鐵一鎳系合金等，能夠使用它們中的一種或者組合它們中的兩種以上來使用。其中特別優(yōu)選使用以鐵一鎵系合金(楊氏模量:約70GPa)為主要成分的磁致伸縮材料。
[0064]以鐵一鎵系合金(特別是含有鎵15?20被％的鐵一鎵系合金)為主要成分的磁致伸縮材料容易設定在上述那樣的楊氏模量的范圍。另外，該磁致伸縮材料具有適度的延展性，另外，通過例如切削加工、線放電加工、激光加工等，容易形成基端側(cè)外螺紋部22以及前端側(cè)外螺紋部23。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)磁致伸縮棒2的加工成本的削減。
[0065]此外，以上那樣的磁致伸縮材料優(yōu)選包含如Y、Pr、Sm、Tb、Dy、Ho、Er、Tm這樣的稀土類金屬中的至少一種。由此，能夠使磁致伸縮棒2的導磁率的變化更大。
[0066]相對于該磁致伸縮棒2并排設置有磁性棒3。
[0067]<<磁性棒 3>>
[0068]磁性棒3由磁性材料構(gòu)成，通過了磁致伸縮棒2的磁力線沿其軸向通過。在本實施方式中，磁性棒3構(gòu)成為具有大致恒定厚度的長尺寸的平板狀。
[0069]該磁性棒3具備:主體部31 ;以及設于主體部31的基端且寬度比主體部31大的寬幅部(另一端部)39。磁性棒3在寬幅部39連結(jié)于第一連結(jié)機構(gòu)6,在前端連結(jié)于第二連結(jié)機構(gòu)7。
[0070]另外，在寬幅部39，以在其厚度方向上貫通的方式形成有兩個貫通孔391、392。在貫通孔391、392插通后述的第一連結(jié)機構(gòu)6的螺紋件62、63。
[0071]磁性棒3的平均厚度雖然取決于磁性棒3的構(gòu)成材料,但優(yōu)選為0.5?3.0mm左右，更優(yōu)選為0.8?2.0mm左右。通過將磁性棒3的平均厚度設定在上述范圍，能夠防止發(fā)電元件I的大型化，并且能夠?qū)Πl(fā)電元件I給與足夠的機械的強度。
[0072]雖然構(gòu)成磁性棒3的磁性材料的楊氏模量與構(gòu)成磁致伸縮棒2的磁致伸縮材料的楊氏模量也可以不同，但優(yōu)選大致相等。由此，能夠使磁致伸縮棒2如圖3所示地在上下方向上順暢且可靠地位移。具體而言，磁性材料的楊氏模量優(yōu)選為40?10GPa左右，更優(yōu)選為50?90GPa左右，進一步優(yōu)選為60?80GPa左右。
[0073]作為該磁性材料，雖然沒有特別限定，但可列舉例如純鐵(例如、JIS SUY)、軟鐵、碳素鋼、電磁鋼(硅鋼)、高速度工具鋼、結(jié)構(gòu)鋼(例如、JIS SS400)、不銹鋼坡莫合金(7y H一7 口 4 )等，能夠使用上述材料中的一種材料或者將上述材料中的兩種以上材料組合使用。
[0074]另外，在磁致伸縮棒2的主體部21的外周，以包圍主體部21的方式配置有線圈5。
[0075]<<線圈 5>>
[0076]線圈5通過將線材卷繞在主體部21的外周而構(gòu)成。由此，線圈5配置成通過磁致伸縮棒2的磁力線沿其軸向通過(貫穿內(nèi)腔部)?；诖胖律炜s棒2的導磁率的變化、SP、通過磁致伸縮棒2的磁力線的密度(磁通密度)的變化而在該線圈5產(chǎn)生電壓。
[0077]作為線材的構(gòu)成材料，沒有特別限定，但可列舉例如在銅制的基線上包覆絕緣覆膜的線材、在銅制的基線上包覆帶熱粘功能的絕緣覆膜的線材等，能夠使用它們中的一種或者組合它們中的兩種以上來使用。
[0078]線材的匝數(shù)根據(jù)線材的橫剖面面積等而適當設定，沒有特別限定，但優(yōu)選為100?500左右，更優(yōu)選為150?450左右。
[0079]另外，線材的橫剖面面積優(yōu)選為5 X 10 —4?0.126mm2左右，更優(yōu)選為2 X 10 —3?0.03mm2 左右。
[0080]此外，線材的橫剖面形狀也可以是例如三角形、正方形、長方形、六邊形那樣的多邊形、圓形、橢圓形等任意的形狀。
[0081]磁致伸縮棒2的基端側(cè)外螺紋部22與磁性棒3的寬幅部39由第一連結(jié)機構(gòu)6連結(jié)。
[0082]<<第一連結(jié)機構(gòu)6 > >
[0083]第一連結(jié)機構(gòu)6作為用于將發(fā)電元件I固定于箱體等的固定部發(fā)揮功能。通過經(jīng)由第一連結(jié)機構(gòu)6固定發(fā)電元件1，從而發(fā)電元件I以其基端為固定端、以前端為可動端而懸臂支撐。
[0084]在本實施方式中，第一連結(jié)機構(gòu)6具備長方體狀的第一塊體61和螺紋件62、63。在第一塊體61形成有在前端面開口的內(nèi)螺紋部611、在基端面開口的磁鐵收納部612、以及在上表面開口的兩個螺紋孔613、614。在內(nèi)螺紋部611螺紋結(jié)合磁致伸縮棒2的基端側(cè)外螺紋部22，在螺紋孔613、614螺紋結(jié)合螺紋件62、63。另外，在磁鐵收納部612收納后述的永久磁鐵81。
[0085]內(nèi)螺紋部611以及磁鐵收納部612沿第一塊體61的軸向而且同心(同軸)地形成。另外，內(nèi)螺紋部611與磁鐵收納部612連通。根據(jù)該結(jié)構(gòu)，能夠使與內(nèi)螺紋部611螺紋結(jié)合的基端側(cè)外螺紋部22的基端面與收納于磁鐵收納部612的永久磁鐵81的前端面接觸。
[0086]另外，將螺紋件62、63插通形成于磁性棒3的寬幅部39的貫通孔391、392，使其與螺紋孔613、614螺紋結(jié)合。由此，磁性棒3固定于第一塊體61。即、在本實施方式中，構(gòu)成為由螺紋件62、63和螺紋孔613、614將磁性棒3的寬幅部(一端部)39固定于第一塊體61的固定結(jié)構(gòu)。
[0087]此外，例如，通過將螺紋孔613、614形成為在第一塊體61的厚度方向上貫通，并將螺紋件62、63的全長設計得較長，從而能夠?qū)⒙菁y件62、63的從發(fā)電元件I突出的部分用于將發(fā)電元件I固定于箱體等。
[0088]在本實施方式中，如后文所述，由于用磁場施加機構(gòu)8連接磁致伸縮棒2的基端與磁性棒3的基端，因此能夠由非磁性材料構(gòu)成第一塊體61。作為該非磁性材料，雖然沒有特別限定，但可列舉例如金屬材料、半導體材料、陶瓷材料、樹脂材料等，能夠使用上述材料中的一種材料或者將上述材料中的兩種以上材料組合使用。此外，在使用樹脂材料的情況下，優(yōu)選在樹脂材料中添加填料。其中優(yōu)選使用以金屬材料為主要成分的非磁性材料，更優(yōu)選使用鋁、鎂、鋅、銅以及以含有上述材料的合金中的至少一種為主要成分的非磁性材料。
[0089]另一方面，磁致伸縮棒2的前端側(cè)外螺紋部23與磁性棒3的前端部由第二連結(jié)機構(gòu)7連結(jié)。
[0090]<<第二連結(jié)機構(gòu)7 > >
[0091]第二連結(jié)機構(gòu)7是相對于磁致伸縮棒2給與外力或振動的部位。若相對于第二連結(jié)機構(gòu)7給與圖3的向上或下的外力、或者給與上下方向的振動，則磁致伸縮棒2以其基端為固定端，前端在上下方向上進行往復動作(前端相對于基端相對地位移)。
[0092]在本實施方式中，第二連結(jié)機構(gòu)7由以下部件構(gòu)成:與磁性棒3的前端連續(xù)地設置且形成有磁致伸縮棒2的前端側(cè)外螺紋部23能夠插通的貫通孔711的平板部71 ;以及形成有與插通于貫通孔711的前端側(cè)外螺紋部23螺紋結(jié)合的內(nèi)螺紋部721的第二塊體72。
[0093]平板部71以相對于磁性棒3的軸向大致垂直的方式配置，且與磁性棒3 —體地形成。另外，貫通孔711以在平板部71的厚度方向上貫通的方式形成。因此，貫通孔711的軸向與磁致伸縮棒2的軸向大致平行。另外，第二塊體72構(gòu)成為圓柱狀，內(nèi)螺紋部721沿第二塊體72的軸向形成，且在其基端面開口。
[0094]通過這樣的構(gòu)成，在組裝發(fā)電元件I時，將磁致伸縮棒2的前端側(cè)外螺紋部23插通于貫通孔711，使其與第二塊體72的內(nèi)螺紋部721螺紋結(jié)合，則凸緣部25的前端面以及第二塊體72的基端面分別與平板部71抵接。并且，若以凸緣部25與第二塊體72接近的方式，將前端側(cè)外螺紋部23旋入內(nèi)螺紋部721，則前端側(cè)外螺紋部23沿其軸向伸長。在該狀態(tài)下，成為總是在前端側(cè)外螺紋部23施加拉伸應力的狀態(tài)，導磁率因磁致伸縮材料的逆磁致伸縮效應而增加，磁力線能夠更高效地通過。
[0095]平板部71使用磁性材料與磁性棒3—體地形成，在本實施方式中，如圖3所示，以通過磁致伸縮棒2的磁力線經(jīng)由平板部71而朝向磁性棒3的方式構(gòu)成。因此，第二塊體72也可以由磁性材料構(gòu)成，但也可以由上述那樣的非磁性材料構(gòu)成。
[0096]在磁致伸縮棒2的基端側(cè)設有對磁致伸縮棒2施加偏磁場的磁場施加機構(gòu)8。
[0097]<<磁場施加機構(gòu)8 > >
[0098]如圖2以及圖3所示，磁場施加機構(gòu)8由永久磁鐵81和連接部82構(gòu)成，該連接部82與磁性棒3的基端連續(xù)地設置且在與磁致伸縮棒2的基端面之間保持永久磁鐵81。
[0099]永久磁鐵81構(gòu)成為圓盤狀(厚度比較薄的圓柱狀)。另一方面，連接部82構(gòu)成為平板狀，以相對于磁性棒3的軸向大致垂直的方式，與磁性棒3 —體地形成。永久磁鐵81以收納于第一塊體61的磁鐵收納部612內(nèi)的狀態(tài)，通過磁致伸縮棒2的基端面和連接部82保持于磁鐵收納部612。
[0100]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，永久磁鐵81與磁性棒3的寬幅部39經(jīng)由連接部82而連接。另外，如圖3所示，永久磁鐵81配置成N極處于磁致伸縮棒2側(cè)、S極處于連接部82側(cè)，由此，在發(fā)電元件I形成繞逆時針的磁場環(huán)路。
[0101]永久磁鐵81能夠使用例如鋁鎳鈷磁鐵、鐵氧體磁鐵、釹磁鐵、釤鈷磁鐵、對將它們粉碎而混合到樹脂材料或橡膠材料中而成的復合原料進行成形而成的磁鐵(粘結(jié)磁鐵)等。另外，連接部82使用磁性材料與磁性棒3 —體地形成。
[0102]在這種發(fā)電元件I中，若從第一塊體61固定于例如箱體等的狀態(tài)(參照圖3)使第二塊體72朝向下方位移(轉(zhuǎn)動)，即、若相對于磁致伸縮棒2的基端使前端朝向下方位移，則磁致伸縮棒2以在軸向上壓縮的方式變形。另一方面，若使第二塊體72朝向上方位移(轉(zhuǎn)動)，即、若相對于磁致伸縮棒2的基端使前端朝向上方位移，則磁致伸縮棒2以在軸向伸長的方式變形。其結(jié)果，磁致伸縮棒2的導磁率因逆磁致伸縮效應而發(fā)生變化，從而通過磁致伸縮棒2的磁力線的密度(沿軸向貫穿線圈5的內(nèi)腔部的磁力線的密度)發(fā)生變化。由此，在線圈5產(chǎn)生電壓。
[0103]特別是，在本實施方式中，磁致伸縮棒2與第一塊體61以及第二塊體72通過螺紋結(jié)合而連接。因此，即使在磁致伸縮棒2伸縮了時，也在它們之間維持較高的接合力，從而能夠在發(fā)電元件I實現(xiàn)更高效的發(fā)電。
[0104]另外，通過設置凸緣部25，能夠調(diào)整前端側(cè)外螺紋部23向第二塊體72的內(nèi)螺紋部721旋入的深度。其結(jié)果，能夠使前端側(cè)外螺紋部23總是處于伸長的狀態(tài)，所以提高了前端側(cè)外螺紋部23處的導磁率。由此，能夠使磁力線從磁致伸縮棒2朝向磁性棒3順暢地通過。因此，能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電元件I的發(fā)電效率的上升。
[0105]并且，永久磁鐵81能夠與磁致伸縮棒2接觸，而且與磁致伸縮棒2配置在同軸上。因此，能夠提高發(fā)電元件I利用永久磁鐵81產(chǎn)生的磁力線的利用效率。根據(jù)該觀點，也能夠?qū)崿F(xiàn)發(fā)電元件I的發(fā)電效率的提高。
[0106]此外，發(fā)電元件I的發(fā)電量沒有特別限定，但優(yōu)選為100?1400 μ J左右。如果發(fā)電元件I的發(fā)電量(發(fā)電能力)在上述范圍內(nèi)，例如通過與無線裝置組合，能夠有效地利用于后述的住宅照明用無線開關、住宅安防用系統(tǒng)等。
[0107]<第二實施方式>
[0108]其次，對本發(fā)明的發(fā)電元件的第二實施方式進行說明。
[0109]圖4是表示本發(fā)明的發(fā)電元件的第二實施方式的前端側(cè)的部分的放大圖。
[0110]此外，在以下的說明中，將圖4中的上側(cè)稱為“上”或“上方”，將下側(cè)稱為“下”或“下方”。另外，將圖4中的右側(cè)稱為“前端”，將左側(cè)稱為“基端”。
[0111]以下，對于第二實施方式的發(fā)電兀件，以與上述第一實施方式的發(fā)電兀件的不同點為中心進行說明，對于相同的事項，省略其說明。
[0112]在第二實施方式的發(fā)電元件I中，沿磁致伸縮棒2的周向設置的突出部的結(jié)構(gòu)不同，除此以外，與上述第一實施方式的發(fā)電元件I相同。即、在圖4所示的發(fā)電元件I中，突出部由螺母26構(gòu)成，以代替凸緣部25。
[0113]在螺母26的內(nèi)周面以及磁致伸縮棒2的外周面的一方形成有螺紋牙，在另一方形成有與螺紋牙螺紋結(jié)合的螺紋槽。由此，螺母26能夠沿磁致伸縮棒2的軸向移動，而且能夠繞磁致伸縮棒2的軸旋轉(zhuǎn)。
[0114]根據(jù)該結(jié)構(gòu)，通過使螺母26在磁致伸縮棒2的軸向上移動，從而能夠調(diào)整磁致伸縮棒2的前端側(cè)外螺紋部23的伸長的程度。該情況下，螺母26不必由磁致伸縮材料構(gòu)成，因此與上述第一實施方式的磁致伸縮棒2相比較，能夠簡化磁致伸縮棒2的結(jié)構(gòu)，因此能夠削減高價的磁致伸縮材料的使用量，實現(xiàn)磁致伸縮棒2的制作成本(發(fā)電元件I的制造成本)的削減。
[0115]根據(jù)該第二實施方式的發(fā)電兀件1，也產(chǎn)生與上述第一實施方式的發(fā)電兀件I相同的作用、效果。
[0116]<第三實施方式>
[0117]其次，對本發(fā)明的發(fā)電元件的第三實施方式進行說明。
[0118]圖5是表示本發(fā)明的發(fā)電元件的第三實施方式的分解立體圖，圖6是圖5所示的發(fā)電元件的縱向剖視圖。
[0119]此外，在以下的說明中，將圖5以及圖6中的上側(cè)稱為“上”或“上方”，將下側(cè)稱為“下”或“下方”。另外，將圖5以及圖6中的右側(cè)稱為“前端”、將左側(cè)稱為“基端”。
[0120]以下，對于第三實施方式的發(fā)電元件，以與上述第一以及第二實施方式的發(fā)電元件的不同點為中心進行說明，對于相同的事項，省略其說明。
[0121]在第三實施方式的發(fā)電元件I中，除了以下點不同以外，與上述第一實施方式的發(fā)電元件I相同。
[0122]S卩、在磁致伸縮棒2中，基端側(cè)外螺紋部22和前端側(cè)外螺紋部23為相同的結(jié)構(gòu)，而且凸緣部24和凸緣部25為相同的結(jié)構(gòu)，并且磁致伸縮棒2的整體結(jié)構(gòu)和磁性棒3的整體結(jié)構(gòu)為相同的結(jié)構(gòu)。即、磁性棒3構(gòu)成為長尺寸的圓柱狀，具備:主體部31 ;設于主體部31的基端的基端側(cè)外螺紋部(一端部)32 ;設于主體部31前端的前端側(cè)外螺紋部(另一端部)33 ;以及沿主體部31的基端部以及前端部的周向分別設置的環(huán)狀的凸緣部34、35。
[0123]另外，在第一連結(jié)機構(gòu)6的第一塊體61，以沿第一塊體61的軸向(從前端面至基端面)貫通的方式形成有能夠與磁致伸縮棒2的基端側(cè)外螺紋部22以及磁性棒3的基端側(cè)外螺紋部32分別螺紋結(jié)合的內(nèi)螺紋部611以及第二內(nèi)螺紋部615。即、在本實施方式中，構(gòu)成為由磁性棒3的基端側(cè)外螺紋部32和第一塊體61的第二內(nèi)螺紋部615將磁性棒3的一端部固定于第一塊體61的固定結(jié)構(gòu)。
[0124]并且，第二連結(jié)機構(gòu)7的平板部71與磁性棒3分體設置，在平板部71，除了貫通孔711以外，還形成有磁性棒3的前端側(cè)外螺紋部33能夠插通的第二貫通孔712。另外，本實施方式的發(fā)電元件I除第二塊體72之外還另外具有圓柱狀的第三塊體73，該第三塊體73形成有與插通于平板部71的第二貫通孔712的磁性棒3的前端側(cè)外螺紋部33螺紋結(jié)合的內(nèi)螺紋部731。該第三塊體73在組裝了發(fā)電元件I的狀態(tài)下通過由例如粘接劑等構(gòu)成粘接層74而固定于第二塊體72。
[0125]另外，磁場施加機構(gòu)8的連接部82與磁性棒3分體設置，構(gòu)成為使平板屈曲而成的臺階形狀。該連接部82由磁性材料構(gòu)成，以連接永久磁鐵81與磁性棒3的基端側(cè)外螺紋部(一端部)32的方式配置。此外,在本實施方式中，連接部82優(yōu)選與永久磁鐵81 —起由利用了例如粘接劑等的粘接而相對于第一塊體61固定。
[0126]根據(jù)該第三實施方式的發(fā)電兀件1，也產(chǎn)生與上述第一以及第二實施方式的發(fā)電元件I相同的作用、效果。
[0127]另外，通過上述結(jié)構(gòu)，能夠使磁致伸縮棒2與第一塊體61以及第二塊體72的接合強度、磁性棒3與第一塊體61以及第三塊體73的接合強度相同。這有助于發(fā)電元件I整體強度的提高以及穩(wěn)定化。
[0128]此外，線圈5也可以代替設于磁致伸縮棒2的外周側(cè)而設于磁性棒3的外周側(cè)，也可以設于磁致伸縮棒2的外周側(cè)以及磁性棒3的外周側(cè)這雙方。另外，也可以使用磁致伸縮材料構(gòu)成磁性棒3。
[0129]以上那樣的發(fā)電元件能夠用于發(fā)送器用電源、傳感器網(wǎng)絡用電源、住宅照明用無線開關、監(jiān)視車輛的各部的狀態(tài)的系統(tǒng)(例如，輪胎空氣壓力傳感器、安全帶佩戴檢測傳感器)、住宅安防用系統(tǒng)(特別是以無線通知窗或門的操作檢測的系統(tǒng))等。
[0130]以上，基于圖示的實施方式對本發(fā)明的發(fā)電元件進行了說明，但本發(fā)明并不限定于此，各結(jié)構(gòu)能夠置換為可發(fā)揮相同的功能的任意結(jié)構(gòu)，或者能夠附加任意的結(jié)構(gòu)。
[0131 ] 例如，也能夠組合上述第一?第三實施方式的任意結(jié)構(gòu)。
[0132]另外，本發(fā)明的發(fā)電元件也能夠做成省略永久磁鐵而使用外部磁場(外部磁場)來發(fā)電的結(jié)構(gòu)。
[0133]另外，在上述各實施方式中，磁致伸縮棒以及磁性棒的橫剖面形狀均構(gòu)成為圓形狀，但也可以是例如橢圓形狀、三角形狀、長方形狀、正方形狀、六邊形狀那樣的多邊形狀。
[0134]另外，線圈也可以由線軸和卷繞在該線軸上的線材構(gòu)成。
[0135]產(chǎn)業(yè)上的可利用性
[0136]根據(jù)本發(fā)明，能夠?qū)⒋胖律炜s棒可靠地固定于其他構(gòu)成部件，因此能夠高效地進行磁致伸縮棒的伸縮，其結(jié)果，能夠提高發(fā)電元件的發(fā)電效率。因此本發(fā)明具有產(chǎn)業(yè)上的可利用性。
[0137]符號的說明
[0138]I一發(fā)電元件，2—磁致伸縮棒，21—主體部，22—基端側(cè)外螺紋部，23—前端側(cè)外螺紋部，24、25—凸緣部,26一螺母,3一磁性棒,31一主體部,32一基端側(cè)外螺紋部，33一前端側(cè)外螺紋部，34、35—凸緣部，39—寬幅部，391、392—貫通孔，5—線圈，6—第一連結(jié)機構(gòu)，61一第一塊體，611—內(nèi)螺紋部，612—磁鐵收納部，613、614—螺紋孔，615—第二內(nèi)螺紋部,62、63—螺紋件，7—第二連結(jié)機構(gòu)，71—平板部，711—貫通孔,712—第二貫通孔，72—第二塊體，721 一內(nèi)螺紋部，73一第二塊體，731 一內(nèi)螺紋部，74一粘接層，8—磁場施加機構(gòu)，81—永久磁鐵，82—連接部。
【權利要求】
1.一種發(fā)電元件，其特征在于，具有: 磁致伸縮棒，其由磁致伸縮材料構(gòu)成且使磁力線沿軸向通過； 磁性棒，其與該磁致伸縮棒并排設置且由磁性材料構(gòu)成； 第一連結(jié)機構(gòu)，其連結(jié)上述磁致伸縮棒的一端部與上述磁性棒的一端部； 第二連結(jié)機構(gòu)，其連結(jié)上述磁致伸縮棒的另一端部與上述磁性棒的另一端部；以及線圈，其配置成上述磁力線沿軸向通過，基于因上述磁致伸縮棒的伸縮引起的上述磁力線的密度的變化來產(chǎn)生電壓， 上述磁致伸縮棒的上述一端部以及上述另一端部的至少一方由外螺紋部構(gòu)成。
2.根據(jù)權利要求1所述的發(fā)電元件，其特征在于， 上述外螺紋部的有效橫剖面面積比上述磁致伸縮棒的上述一端部以及上述另一端部以外的部分的橫剖面面積大。
3.根據(jù)權利要求1或2所述的發(fā)電元件，其特征在于， 上述磁致伸縮棒在上述一端部以及上述另一端部以外的部分，具備沿其周向設置的突出部。
4.根據(jù)權利要求3所述的發(fā)電元件，其特征在于， 上述突出部以能夠沿上述磁致伸縮棒的軸向移動、而且能夠繞上述磁致伸縮棒的軸旋轉(zhuǎn)的方式設置。
5.根據(jù)權利要求1?4任一項中所述的發(fā)電兀件,其特征在于， 上述線圈在上述磁致伸縮棒的上述一端部以及上述另一端部以外的部分的外周側(cè)，以包圍該部分的方式配置。
6.根據(jù)權利要求1?5任一項中所述的發(fā)電兀件,其特征在于,具有: 磁鐵，其以與上述磁致伸縮棒的上述一端部接觸的方式設置且產(chǎn)生上述磁力線；以及 連接部，其連接該磁鐵與上述磁性棒的上述一端部且由磁性材料構(gòu)成。
7.根據(jù)權利要求6所述的發(fā)電元件，其特征在于， 上述連接部與上述磁性棒一體地形成。
8.根據(jù)權利要求1?7任一項中所述的發(fā)電元件，其特征在于， 上述磁致伸縮棒的上述一端部由上述外螺紋部構(gòu)成， 上述第一連結(jié)機構(gòu)具備:形成有與上述外螺紋部螺紋結(jié)合的內(nèi)螺紋部的第一塊體；以及將上述磁性棒的上述一端部固定于上述第一塊體的固定結(jié)構(gòu)。
9.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)電元件，其特征在于， 上述固定結(jié)構(gòu)包括將上述磁性棒的上述一端部固定于上述第一塊體的螺紋件、和形成于上述第一塊體且與上述螺紋件螺紋結(jié)合的螺紋孔。
10.根據(jù)權利要求8所述的發(fā)電元件，其特征在于， 上述磁性棒的上述一端部也由外螺紋部構(gòu)成， 上述固定結(jié)構(gòu)包括上述磁性棒的上述外螺紋部、和與該外螺紋部螺紋結(jié)合的形成于上述第一塊體的上述第二內(nèi)螺紋部。
11.根據(jù)權利要求1?10任一項中所述的發(fā)電元件，其特征在于， 上述磁致伸縮棒的上述另一端部由上述外螺紋部構(gòu)成， 上述第二連結(jié)機構(gòu)具備: 平板部，其設于上述磁性棒的上述另一端部側(cè)，且具備上述外螺紋部能夠插通的貫通孔并由磁性材料構(gòu)成；以及 第二塊體，其形成有與插通于上述貫通孔的上述外螺紋部螺紋結(jié)合的內(nèi)螺紋部。
12.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)電元件，其特征在于， 上述平板部與上述磁性棒一體地形成。
13.根據(jù)權利要求11所述的發(fā)電元件，其特征在于， 上述磁性棒的上述另一端部也由外螺紋部構(gòu)成， 上述平板部具備上述磁性棒的上述外螺紋部能夠插通的第二貫通孔， 還具有第三塊體，在該第三塊體形成有與插通于上述第二貫通孔的上述磁性棒的上述外螺紋部螺紋結(jié)合的內(nèi)螺紋部。
【文檔編號】H02N2/00GK104412503SQ201380035042
【公開日】2015年3月11日 申請日期:2013年7月22日 優(yōu)先權日:2012年7月23日
【發(fā)明者】古河憲一, 沼宮內(nèi)貴之 申請人:三美電機株式會社