特許 5890721 発電素子

(19)【発行国】日本国特許庁(JP)

(12)【公報種別】特許公報(B2)

(11)【特許番号】5890721

(24)【登録日】2016年2月26日

(45)【発行日】2016年3月22日

(54)【発明の名称】発電素子

(51)【国際特許分類】

   H02N 2/00 20060101AFI20160308BHJP

【ＦＩ】

   H02N2/00 D

【請求項の数】3

【全頁数】11

(21)【出願番号】特願2012-78067(P2012-78067)

(22)【出願日】2012年3月29日

(65)【公開番号】特開2013-208026(P2013-208026A)

(43)【公開日】2013年10月7日

【審査請求日】2015年2月24日

(73)【特許権者】

【識別番号】000003148

【氏名又は名称】東洋ゴム工業株式会社

(74)【代理人】

【識別番号】110000534

【氏名又は名称】特許業務法人しんめいセンチュリー

(72)【発明者】

【氏名】信夫 俊一

(72)【発明者】

【氏名】布野 宏樹

【審査官】 安池 一貴

(56)【参考文献】

【文献】 国際公開第２０１１／１５８４７３（ＷＯ，Ａ１）

【文献】 特開２００６−３３２６１６（ＪＰ，Ａ）

【文献】 特開昭６０−７７６８４（ＪＰ，Ａ）

(58)【調査した分野】（Int.Cl.，ＤＢ名）

Ｈ０２Ｎ ２／００

(57)【特許請求の範囲】

【請求項1】

磁歪材料から構成される一対の磁歪棒と、それら一対の磁歪棒の一端を支持する第１ヨークと、前記一対の磁歪棒の他端を支持する第２ヨークと、前記一対の磁歪棒にそれぞれ巻回される一対のコイルと、前記一対の磁歪棒の一端および他端にそれぞれ磁極を違えて配設される一対の永久磁石と、それら一対の永久磁石を連結するバックヨークと、を備え、前記第１ヨークに対する第２ヨークの相対移動により、前記一対の磁歪棒が伸張または収縮することで、発電を行う発電素子において、
前記第１ヨークに対する第２ヨークの相対移動が強制並進振動であり、
前記一対の磁歪棒が、前記一対の磁歪棒の高さ方向の中央を通る平面上に位置し、かつ、前記強制並進運動の直進方向に直交する仮想線に対してそれぞれ傾斜して配設されることを特徴とする発電素子。

【請求項2】

前記一対の磁歪棒は、前記仮想線を挟んでハの字状に配設されることを特徴とする請求項１記載の発電素子。

【請求項3】

前記ハの字状に配設される一対の磁歪棒は、前記仮想線を対称軸として線対称に配設されると共に、前記仮想線の位置が前記強制並進運動の振幅の原点とされることを特徴とする請求項１又は２に記載の発電素子。

【発明の詳細な説明】

【技術分野】

【0001】

本発明は、磁歪材料の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う発電素子に関し、特に、強制振動において磁歪棒に軸方向の伸張および収縮を発生させて発電を可能とする発電素子に関するものである。

【背景技術】

【0002】

特許文献１には、磁歪材料の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う発電素子が開示される。この発電素子について、図５（ａ）を参照して説明する。図５（ａ）は、従来の発電素子９０１の正面図である。なお、図５（ａ）において、コイル、永久磁石およびバックヨークの図示は省略する。

【0003】

図５（ａ）に示すように、発電素子９０１は、一対の磁歪棒９１１，９１２と、それら一対の磁歪棒９１１，９１２の一端を支持する第１ヨーク９２１と、一対の磁歪棒９１１，９１２の他端を支持する第２ヨーク９２２と、一対の磁歪棒９１１，９１２にそれぞれ巻回される一対のコイルと、一対の磁歪棒９１１，９１２の一端および他端にそれぞれ磁極を違えて配設される一対の永久磁石と、それら一対の永久磁石を連結することで一対の磁歪棒９１１，９１２にバイアス磁界を付与するバックヨークとを主に備える。

【0004】

発電素子９０１は、第１ヨーク９２１を振動体に固着すると共に、第２ヨーク９２２を自由端とした状態で設置され、振動体の振動に伴って、磁歪棒９１１，９１２の軸直角方向へ第２ヨーク９２２を振り子運動（自由振動）させることで、磁歪棒９１１，９２１の一方および他方に軸方向の伸張および収縮をそれぞれ発生させる。即ち、図５（ａ）に示すように、振り子運動により、磁歪棒９１１，９２１が曲げ変形されることで、一方（磁歪棒９１１）に軸方向の収縮が、他方（磁歪棒９１２）に軸方向の伸張が、それぞれ発生される。これにより、磁歪棒９１１，９１２の軸方向と平行な方向に磁束密度が変化し（逆磁歪効果）、磁歪棒９１１，９１２にそれぞれ巻回されたコイルに電流が発生し、発電が行われる。

【先行技術文献】

【特許文献】

【0005】

【特許文献1】ＰＣＴ／ＪＰ２０１１／００３２７６（段落００７８、図４Ａなど）

【発明の概要】

【発明が解決しようとする課題】

【0006】

しかしながら、上述した従来の発電素子では、強制振動における発電が困難であるという問題点があった。例えば、図５（ｂ）（従来の発電素子９０１の正面模式図）に示すように、第１ヨーク９２１に対し第２ヨーク９２２が相対的に矢印Ｘ方向に沿って強制振動（強制並進運動）される場合には、磁歪棒９１１，９１２がＳ字状に変形される。そのため、１の磁歪棒において伸張する部分と収縮する部分とが形成され、これらが磁束密度の変化を打ち消し合うことで、発電に必要な磁束密度の変化を得ることができない。

【0007】

本発明は、上述した事情に鑑みてなされたものであり、強制振動において軸方向の伸張および収縮を磁歪棒に発生させて発電を可能とする発電素子を提供することを目的としている。

【課題を解決するための手段および発明の効果】

【0008】

請求項１記載の発電素子によれば、第１ヨークに対して第２ヨークが相対的に強制並進運動されるところ、一対の磁歪棒を、一対の磁歪棒の高さ方向の中央を通る平面上に位置し、かつ、強制並進運動の直進方向に直交する仮想線に対してそれぞれ傾斜させて配設するので、その傾斜の分、一対の磁歪棒にそれぞれ軸方向への変形を付与することができる。即ち、１の磁歪棒の全体としての変形を、軸方向への伸張または収縮とすることができるので、発電に必要な磁束密度の変化を得ることができ、その結果、強制振動においても、発電を可能とすることができる。

【0009】

請求項２記載の発電素子によれば、請求項１記載の発電素子の奏する効果に加え、一対の磁歪棒は、仮想線を挟んでハの字状に配設されるので、強制並進運動が仮想線に対して一方向へ入力される場合には、一対の磁歪棒の内の一方を伸張させると共に他方を収縮させ、強制並進運動が仮想線に対して他方向へ入力される場合には、一対の磁歪棒の変形方向を反転させ、一方を収縮させると共に他方を伸張させることができる。これにより、発電に必要な磁束密度の時間的変化が断続的とならず、連続させることができるので、発電を安定的に行うことができる。

【0010】

請求項３記載の発電素子によれば、請求項１又は２に記載の発電素子の奏する効果に加え、一対の磁歪棒は、仮想線に対して線対称となるハの字状に配設され、仮想線の位置が強制並進運動の振幅の原点とされる（即ち、仮想線の位置で無負荷の状態となり、その状態を起点として正側および負側の最大振幅が等しくなる）ので、一対の磁歪棒のそれぞれに発生する最大変形量（最大応力）を同一とすることができる。よって、一対の磁歪棒の変形態様を均一化して、発電を安定的に行うことができる。

【図面の簡単な説明】

【0011】

【図1】（ａ）は、本発明の一実施の形態における発電素子の上面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ｉｂ方向から視た発電素子の側面図である。

【図2】（ａ）は、発電素子の下面図であり、（ｂ）は、図１（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線における発電素子の断面図である。

【図3】磁歪材料に作用する応力とその応力作用時の磁束密度との関係を図示するグラフである。

【図4】磁歪棒の上面模式図である。

【図5】（ａ）は、従来の発電素子の正面図であり、（ｂ）は、発電素子の正面模式図である。

【発明を実施するための形態】

【0012】

以下、本発明の好ましい実施の形態について添付図面を参照して説明する。まず、図１及び図２を参照して、発電素子１の全体構成について説明する。図１（ａ）は、本発明の一実施の形態における発電素子１の上面図であり、図１（ｂ）は、図１（ａ）の矢印Ｉｂ方向から視た発電素子１の側面図である。また、図２（ａ）は、発電素子１の下面図であり、図２（ｂ）は、図１（ａ）のＩＩｂ−ＩＩｂ線における発電素子１の断面図である。なお、図１及び図２では、コイル３１，３２が模式的に図示される。

【0013】

図１及び図２に示すように、発電素子１は、相対的に強制並進運動（強制振動）される二部材（第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２）の間に介設されて使用され、それら第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２の強制並進運動に伴って磁歪棒１１，１２に軸方向（長手方向）の変形が付与されることで、磁歪棒１１，１２の逆磁歪効果を利用して振動発電を行う。なお、本実施の形態では、第１部材Ｍ１が自動車の車体フレームであり、第２部材Ｍ２がエンジンブラケットである。

【0014】

なお、第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２は、第１部材Ｍ１に対して第２部材Ｍ２が、矢印Ｘ１又はＸ２方向（図１（ａ）上下方向、図１（ｂ）紙面垂直方向）に相対的に直進する（強制並進運動する）。

【0015】

発電素子１は、磁歪材料から構成される一対の磁歪棒１１，１２と、それら一対の磁歪棒１１，１２の軸方向一端（図１（ａ）左側）を支持する第１ヨーク２１と、一対の磁歪棒１１，１２の軸方向他端（図１（ａ）右側）を支持する第２ヨーク２２と、一対の磁歪棒１１，１２にそれぞれ巻回される一対のコイル３１，３２と、一対の磁歪棒１１，１２に磁極を違えて配設される一対の永久磁石４１，４２と、それら一対の永久磁石４１，４２を連結するバックヨーク５０とを備える。

【0016】

磁歪棒１１，１２は、厚み寸法（図１（ｂ）紙面垂直方向寸法）に対して高さ寸法（図１（ｂ）上下寸法）が大きな断面長方形の板状体であり、互いに同一形状に形成されると共に、面積が大きな側面同士を対向させて上面視ハの字状に配置される。なお、本実施の形態では、磁歪材料として、鉄ガリウム合金が採用される。

【0017】

第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２は、非磁性材料（本実施の形態ではアルミニウム合金）から構成される部材であり、第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２にそれぞれ配設（固着）される。即ち、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２は、第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２の相対運動に連動して、相対的に強制並進運動される。よって、強制並進運動の直進方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）をＸ軸、後述する仮想線ＳＹ方向をＹ軸と仮定した場合、磁歪棒１１，１２は、その一端（図１（ａ）左側）に対し他端（図１（ａ）右側）が、Ｙ軸方向（図１（ａ）左右方向の）の変位、及び、Ｚ軸（図１（ａ）紙面垂直方向）周りの回転が拘束された状態で、Ｘ軸に沿って相対的に直進される。

【0018】

ここで、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２は、磁歪棒１１，１２を、仮想線ＳＹを対称軸として線対称となる上面視ハの字状に配設（支持）する。仮想線ＳＹは、磁歪棒１１，１２の高さ方向（図１（ｂ）上下方向）の中央を通る平面上に位置し、かつ、第１部材Ｍ１に対して第２部材Ｍ２が相対的に直進する方向（強制並進運動の方向、矢印Ｘ１又はＸ２方向）に直交する直線である。

【0019】

発電素子１（第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２）は、強制並進運動の振幅の原点が仮想線ＳＹ上に位置するように、第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２に配設される。よって、強制並進運動（強制振動）の振幅が原点にある状態（発電素子１の初期位置）では、磁歪棒１１，１２が仮想線ＳＹに対して線対称に配置される。この発電素子１の初期位置では、磁歪棒１１，１２に外力が作用せず、無負荷状態となる。

【0020】

第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２は、磁歪棒１１，１２が突出される面が、磁歪棒１１，１２の軸方向に垂直な平面として形成される。但し、これらの面を磁歪棒１１，１２の軸方向に非垂直な平面（例えば、強制並進運動の直進方向（矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に平行な面）としても良い。

【0021】

なお、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２による磁歪棒１１，１２の支持（接合）は、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２に凹設されたスリットに磁歪棒１１，１２の端部を挿入し、スリットの内面と磁歪棒１１，１２との間の隙間に接着剤を充填することで行われる。

【0022】

但し、かかる支持（接合）は、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２を圧縮変形させ、スリットの内面を磁歪棒１１，１２に密着させる方法や、第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２と磁歪棒１１，１２とを締結ねじにより締結固定する方法、或いは、これらを組み合わせた方法であっても良い。

【0023】

コイル３１，３２は、銅線から構成される線材を磁歪棒１１，１２にそれぞれ巻回したコイルである。コイル３１，３２と磁歪棒１１，１２との間には隙間が設けられる。本実施の形態では、コイル３１，３２の巻数が同一の巻数とされる。但し、巻数は、コイル３１，３２で異なっていても良い。

【0024】

永久磁石４１，４２及びバックヨーク５０は、磁歪棒１１，１２にバイアス磁界を付与するための部材であり、それぞれ断面矩形の棒状に形成される。永久磁石４１，４２は、磁歪棒１１，１２の一端および他端（図２（ａ）左側および右側）の下面にそれぞれ磁着される磁石であり、磁歪棒１１，１２の間に架設される。バックヨーク５０は、磁性材料から構成され、永久磁石４１，４２の間に架設される。

【0025】

永久磁石４１及び永久磁石４２は、上述したように、磁極を互いに異ならせて磁歪棒１１，１２に配設（磁着）される。即ち、永久磁石４１は、磁歪棒１１，１２に接続される面側にＮ極、バックヨーク５０に接続される面側にＳ極が配置される一方、永久磁石４２は、磁歪棒１１，１２に接続される面側にＳ極、バックヨーク５０に接続される面側にＮ極が配置される。

【0026】

これにより、磁歪棒１１，１２と、永久磁石４１，４２と、バックヨーク５０とにより磁気ループが形成され、永久磁石４１，４２の起磁力によるバイアス磁界が磁歪棒１１，１２に付与される。その結果、磁歪棒１１，１２の磁化容易方向（磁化の方向または磁化が生じ易い方向）が、磁歪棒１１，１２の軸方向（長手方向）に設定される。

【0027】

なお、永久磁石４１，４２は、バックヨーク５０に固着され、相対変位不能とされる一方、磁歪棒１１，１２に対しては磁着されるので、相対変位可能（滑動可能）とされる。これにより、強制振動の入力時に、永久磁石４１，４２及びバックヨーク５０によって磁歪棒１１，１２の変形が妨げられることが抑制される。

【0028】

発電素子１は、磁歪棒１１，１２が仮想線ＳＹに対してそれぞれ傾斜されるので、その傾斜の分、磁歪棒１１，１２にそれぞれ軸方向（長手方向）への変形を付与することができる。即ち、１の磁歪棒（磁歪棒１１及び磁歪棒１２）の全体としての変形を、軸方向への伸張または収縮とすることができるので、発電に必要な磁束密度の変化を得ることができ、その結果、強制振動においても、発電を可能とすることができる。

【0029】

また、発電素子１は、磁歪棒１１，１２が仮想線ＳＹを挟んでハの字状に配設される。よって、強制振動の入力により、第１ヨーク２１に対して第２ヨーク２２が初期位置（図１（ａ）の状態）から一方向（矢印Ｘ１方向、図１（ａ）上方向）に相対的に直進（強制並進運動）されると、発電素子１は、磁歪棒１１，１２の内の一方の磁歪棒１２を伸張させると共に他方の磁歪棒１１を収縮させ、逆に、第１ヨーク２１に対して第２ヨーク２２が初期位置から他方向（矢印Ｘ２方向、図１（ａ）下方向）に相対的に直進されると、磁歪棒１１，１２の変形方向を反転させ、磁歪棒１１，１２の内の一方の磁歪棒１２を収縮させると共に他方の磁歪棒１１を伸張させる。これにより、発電に必要な磁束密度の時間的変化が断続的とならず、連続させることができるので、発電を安定的に行うことができる。

【0030】

更に、発電素子１によれば、磁歪棒１１，１２のハの字状が、仮想線ＳＹに対して線対称に配設され、仮想線ＳＹの位置が強制並進運動の振幅の原点とされる（即ち、仮想線ＳＹの位置で無負荷の状態となり、その状態を起点として矢印Ｘ１方向および矢印Ｘ２方向の最大振幅が等しくなる）ので、磁歪棒１１，１２のそれぞれに発生する最大変形量（最大応力）を同一とすることができる。よって、磁歪棒１１，１２の変形態様を均一化して、発電を安定的に行うことができる。また、磁歪棒１１，１２の負荷を同一として、寿命（メンテナンスサイクル）を均一化できる。

【0031】

次いで、図３及び図４を参照して、仮想線ＳＹに対する磁歪棒１１，１２の傾斜角度の設定方法について説明する。図３は、磁歪材料に作用する応力とその応力作用時の磁束密度との関係を図示するグラフであり、図４は、磁歪棒１１の上面模式図である。なお、図３では、実測値の内の代表的な３つの特性のみを図示する。また、図４は、図１（ａ）に対応する。

【0032】

図３に特性Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３として図示するように、磁歪材料（磁歪棒１１）の磁束密度は、付与される応力（図３では圧縮応力）の値によって変化すると共に、その応力の変化に対する磁束密度の変化の態様は、永久磁石４１，４２により付与される磁歪棒１１のバイアス磁界の大きさに応じて異なる。なお、特性Ｓ１，Ｓ２，Ｓ３のそれぞれのバイアス磁界は、７．８ｋＡ／ｍ、２３．４ｋＡ／ｍ及び３９．０ｋＡ／ｍである。

【0033】

発電素子１の発電効率を高めるためには、磁歪棒１１に作用する応力の変化に対して、磁束密度の変化が大きな領域（即ち、傾きが大きい領域）で使用されることが好ましい。また、発電素子１は、上述したように、強制並進運動の振幅の原点において無負荷状態とされるので、図３の原点付近（即ち、応力が０ＭＰａ）から磁束密度が大きく変化する特性であることが好ましい。

【0034】

この点より、図３に図示される３つの態様であれば、原点付近から傾きの大きな線形領域を得ることのできる特性Ｓ１が好ましい。なお、バイアス磁界を特性Ｓ１の場合（７．８ｋＡ／ｍ）よりも小さくした場合には、磁束密度の変化が飽和する（即ち、傾きが小さくなる）最大応力（特性Ｓ１の場合は約５０ＭＰａ）が小さくなり、使用できる（即ち、発電に寄与する）応力範囲が狭くなる。

【0035】

このように、使用する磁歪材料を用いて、図３に示す応力と磁束密度の関係を作成することで、磁歪棒１１に付与すべきバイアス磁界の大きさを決定することができ、本実施の形態では、特性Ｓ１が採用され、バイアス磁界の大きさが７．８ｋＡ／ｍと決定される。その結果、使用すべき永久磁石４１，４２の特性、及び、磁歪棒１１に付与すべき最大応力（約５０ＭＰａ）を得ることができる。

【0036】

図４に示すように、磁歪棒１１の軸方向（長手方向）の長さ寸法（第１ヨーク２１及び第２ヨーク２２による支持部位間の距離）をＬ、強制振動により入力される振幅（図１（ａ）の矢印Ｘ１方向の振幅）をＤ、仮想線ＳＹに対する磁歪棒１１の傾斜角度をθ、と定義する。

【0037】

この場合、磁歪棒１１の軸方向の収縮量（たわみ量）は、Ｄ×ｓｉｎθであるので、磁歪棒１１の軸方向のひずみεは、ε＝Ｄ×ｓｉｎθ／Ｌとなり、よって、磁歪棒１１の軸方向の応力（圧縮応力）は、σ＝Ｅ×ε＝Ｅ×（Ｄ×ｓｉｎθ／Ｌ）となる（以下「式１」と称す）。なお、Ｅは、磁歪棒１１のヤング率（本実施の形態ではＥ＝７００００Ｎ／平方ｍｍ）である。

【0038】

上述したように、本実施の形態では、磁歪棒１１に作用すべき応力σの最大値は５０ＭＰａである（即ち、磁歪棒１１に０ＭＰａ〜５０ＭＰａの範囲での応力変動を付与する形態が、磁束密度の変化が大きくなり、最も発電効率が良い。図３参照）。よって、式１において、応力σが５０ＭＰａとなるように、振幅Ｄ、傾斜角度θ及び磁歪棒１１の長さ寸法Ｌをそれぞれ設定することで、傾斜角度θが決定される。

【0039】

なお、発電素子１の使用環境（即ち、第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２の間隔および相対変位量）により振幅Ｄ及び磁歪棒１１の長さ寸法Ｌがそれぞれ確定している場合には、傾斜角度θが一の値に決定される。

【0040】

以上、実施の形態に基づき本発明を説明したが、本発明は上記実施の形態に何ら限定されるものではなく、本発明の趣旨を逸脱しない範囲内で種々の改良変形が可能であることは容易に推察できるものである。

【0041】

上記各実施の形態で挙げた数値は一例であり、他の数値を採用することは当然可能である。

【0042】

上記実施の形態では、第１ヨーク２１が一の部材として形成される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、磁歪棒１１を支持する部分と磁歪棒１２を支持する部分とが別体とされた二の部材から形成されていても良い。第２ヨーク２２についても同様である。

【0043】

上記実施の形態では、磁歪棒１１，１２が仮想線ＳＹに対して線対称に配設される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、磁歪棒１１，１２が仮想線ＳＹに対して非対称（仮想線ＳＹに対する磁歪棒１１の傾斜方向と仮想線ＳＹに対する磁歪棒１２の傾斜方向とが同じ方向の場合を含む）であっても良い。即ち、磁歪棒１１，１２が、仮想線ＳＹ（即ち、強制並進運動の直進方向（図１（ａ）矢印Ｘ１，Ｘ２方向）に直交する線）に対してそれぞれ傾斜して配設されていれば良い。

【0044】

上記実施の形態では、初期位置（強制並進運動の振幅の原点にある状態）では磁歪棒１１，１２が無負荷状態とされる状態で発電素子１が構成（使用）される場合を説明したが、必ずしもこれに限られるものではなく、初期位置において、磁歪棒１１，１２に一定荷重が付与される状態で発電素子１を使用しても良い。即ち、磁歪棒１１，１２を軸方向に収縮させた（軸方向に圧縮応力を付与した）状態で、発電素子１を構成（使用）しても良い。

【0045】

ここで、このように、磁歪棒１１，１２に初期応力（初期圧縮応力）を付与する場合には、永久磁石４１，４２の磁力を変更し、付与するバイアス磁界の値を設定し直す。例えば、磁歪棒１１，１２に付与される初期応力が８０ＭＰａであれば、磁歪棒１１に８０ＭＰａ〜１３０ＭＰａの範囲での応力変動を付与できるように、バイアス磁界を２３．４ｋＡ／ｍとする。これにより、図３の特性Ｓ２における線形領域を使用できるので、発電効率の向上を図ることができる。なお、バイアス磁界の値だけでなく、長さ寸法Ｌ等の他のパラメータも併せて変更することは当然可能である。

【0046】

上記実施の形態では、その説明を省略したが、発電素子１の適用対象として、自動車を例示したが、必ずしもこれに限られるものではなく、船舶や鉄道車両などの移動体、工場設備（例えば、プレス機）などの固定物、人体などであっても良い。即ち、その移動や駆動、運動に起因して少なくとも強制振動（共生並進運動）を発生するものであれば良くその形態は限定されない。

【0047】

また、第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２として、自動車の車体フレーム及びエンジンブラケットを例示したが、これに限られるものではない。例えば、自動車の車体フレーム及びサスペンションアーム、自動車の車体フレームとドア、などであっても良い。いずれの場合であっても、発電素子１は、例えば、車体フレーム及びエンジンブラケットに直接配設される必要はない。即ち、車体フレーム及びエンジンブラケットは必ずしも強制並進運動のみを発生させるものではないので、車体フレームに対するエンジンブラケットの相対移動に伴い強制並進運動する二部材を備えた構造体を設け、その構造体の二部材（第１部材Ｍ１及び第２部材Ｍ２）の間に発電素子１は配設することが好ましい。
＜その他＞
＜手段＞
この目的を達成するために、技術的思想１の発電素子は、磁歪材料から構成される一対の磁歪棒と、それら一対の磁歪棒の一端を支持する第１ヨークと、前記一対の磁歪棒の他端を支持する第２ヨークと、前記一対の磁歪棒にそれぞれ巻回される一対のコイルと、前記一対の磁歪棒の一端および他端にそれぞれ磁極を違えて配設される一対の永久磁石と、それら一対の永久磁石を連結するバックヨークと、を備え、前記第１ヨークに対する第２ヨークの相対移動により、前記一対の磁歪棒が伸張または収縮することで、発電を行う発電素子において、前記第１ヨークに対する第２ヨークの相対移動が強制並進振動であり、前記一対の磁歪棒が、前記一対の磁歪棒の高さ方向の中央を通る平面上に位置し、かつ、前記強制並進運動の直進方向に直交する仮想線に対してそれぞれ傾斜して配設される。
技術的思想２の発電素子は、技術的思想１記載の発電素子において、前記一対の磁歪棒は、前記仮想線を挟んでハの字状に配設される。
技術的思想３の発電素子は、技術的思想１又は２に記載の発電素子において、前記ハの字状に配設される一対の磁歪棒は、前記仮想線を対称軸として線対称に配設されると共に、前記仮想線の位置が前記強制並進運動の振幅の原点とされる。
＜効果＞
技術的思想１記載の発電素子によれば、第１ヨークに対して第２ヨークが相対的に強制並進運動されるところ、一対の磁歪棒を、一対の磁歪棒の高さ方向の中央を通る平面上に位置し、かつ、強制並進運動の直進方向に直交する仮想線に対してそれぞれ傾斜させて配設するので、その傾斜の分、一対の磁歪棒にそれぞれ軸方向への変形を付与することができる。即ち、１の磁歪棒の全体としての変形を、軸方向への伸張または収縮とすることができるので、発電に必要な磁束密度の変化を得ることができ、その結果、強制振動においても、発電を可能とすることができる。
技術的思想２記載の発電素子によれば、技術的思想1記載の発電素子の奏する効果に加え、一対の磁歪棒は、仮想線を挟んでハの字状に配設されるので、強制並進運動が仮想線に対して一方向へ入力される場合には、一対の磁歪棒の内の一方を伸張させると共に他方を収縮させ、強制並進運動が仮想線に対して他方向へ入力される場合には、一対の磁歪棒の変形方向を反転させ、一方を収縮させると共に他方を伸張させることができる。これにより、発電に必要な磁束密度の時間的変化が断続的とならず、連続させることができるので、発電を安定的に行うことができる。
技術的思想３記載の発電素子によれば、技術的思想１又は２に記載の発電素子の奏する効果に加え、一対の磁歪棒は、仮想線に対して線対称となるハの字状に配設され、仮想線の位置が強制並進運動の振幅の原点とされる（即ち、仮想線の位置で無負荷の状態となり、その状態を起点として正側および負側の最大振幅が等しくなる）ので、一対の磁歪棒のそれぞれに発生する最大変形量（最大応力）を同一とすることができる。よって、一対の磁歪棒の変形態様を均一化して、発電を安定的に行うことができる。

【符号の説明】

【0048】

１ 発電素子
１１，１２ 磁歪棒
２１ 第１ヨーク
２２ 第２ヨーク
３１，３２ コイル
４１，４２ 永久磁石
５０ バックヨーク
Ｘ１，Ｘ２ 強制並進運動の直進方向
ＳＹ 仮想線

【図1】

【図2】

【図3】

【図4】

【図5】